Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Tổ chức cho học sinh trường trung học phổ thông dân tộc nội trú tham gia một số dự án theo giáo dục STEM tích hợp liên môn Toán – Vật lí - Địa lí

Chia sẻ: Mucnang999 Mucnang999 | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:77

Thêm vào BST

Báo xấu

37
lượt xem 10
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu đề tài là đối với giáo viên: Nâng cao năng lực tổ chức dạy học theo giáo dục STEM. Đối với học sinh: Phát huy tính tích cực, tự lực và phát triển năng lực sáng tạo.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Tổ chức cho học sinh trường trung học phổ thông dân tộc nội trú tham gia một số dự án theo giáo dục STEM tích hợp liên môn Toán – Vật lí - Địa lí

Phần 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Lí do chọn đề tài “Giáo dục STEM là một cách tiếp cận liên môn trong học tập, ở đó những khái niệm học thuật chính xác được kết hợp với bài học thực tiễn khi học sinh (HS) áp dụng kiến thức khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học trong một bối cảnh cụ thể để tạo nên sự kết nối giữa nhà trường, cộng đồng, việc làm và hoạt động kinh doanh toàn cầu cho phép sự phát triển những hiểu biết tối thiểu về STEM và cùng với nó là khả năng cạnh tranh trong nền kinh tế mới” (Tsupros, N.R. Kohler, & Hallinen, J.(2009). STEM education) [2]. Ngày 452017, Thủ tướng Chính phủ đã ban hành Chỉ thị 16/CTTTg về tăng cường năng lực tiếp cận cuộc Cách mạng công nghiệp 4.0, trong phần giải pháp có nêu: “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 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”. Trên phương hướng đó, giáo dục STEM là một trong những nội dung được chú ý ở các cơ sở giáo dục hiện nay. Thông qua giáo dục STEM, HS được vận dụng kiến thức, kĩ năng để giải quyết vấn đề thực tiễn, HS tự làm chủ kiến thức, phát triển các phẩm chất năng lực. Và như vậy giáo dục STEM hoàn toàn phù hợp với các mục tiêu của chương trình giáo dục phổ thông mới. Trong Chương trình giáo dục phổ thông năm 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, vận dụng kiến thức liên môn giải quyết vấn đề thực tiễn, phát triển năng lực và phẩm chất người học. Đề tài này của chúng tôi hướng đến đối tượng HS trường trung học phổ thông dân tộc nội trú (THPT DTNT) với những đặc thù riêng như đến từ các vùng khó khăn, ít được tiếp cận công nghệ, các trường cũng có ít thuận lợi về cơ sở vật chất (CSVC) để triển khai hoạt động giáo dục STEM. Qua đó, đề tài nhằm thay đổi nhận thức về giáo dục STEM của một số cán bộ quản lý, giáo viên (GV) và phụ huynh HS khi cho rằng giáo dục STEM chỉ có lập trình robot; muốn đưa giáo dục STEM vào trường học thì nhà trường phải trang bị cơ sở vật chất, thiết bị rất tốn kém; GV phải biết lập trình; giáo dục STEM không dạy được trong chương trình chính khóa; giáo dục STEM chỉ thực hiện được đơn môn; một số GV đã tổ chức cho HS các chủ đề theo giáo dục STEM mang tính “cầm tay chỉ việc” nên không đem lại hiêu quả cao trong việc phát triển tính tích cực, tự lực, tự chủ đặc biệt là năng lực sáng tạo cho HS… Thực tế, HS trường THPT DTNT đều sinh hoạt và học tập ngay tại trường nên có rất nhiều thời gian cho việc hoạt động nhóm sau khoảng thời gian học tập trên lớp. Mặt khác, các em 1
lại rất siêng năng, chăm chỉ, thích tìm tòi, khám phá. Đây chính là những điều kiện thuận lợi để có thể tổ chức hoạt động giáo dục STEM trong nhà trường. Ngoài ra, các môn học Toán Vật lí Địa lí , đặc biệt là Vật lí và Địa lí có những nội dung liên quan đến nhau do đó GV có thể thực hiện dạy học tích hợp ở một số chủ đề. Bên cạnh đó, để triển khai các chủ đề theo giáo dục STEM có rất nhiều phương pháp dạy học. Trong đó, dạy học theo dự án thông qua giáo dục STEM là phương pháp mà ở đó các hoạt động có thể tiến hành linh hoạt ngoài giờ lên lớp và vẫn đảm bảo các mục tiêu học tập nên được lựa chọn để triển khai cho HS. Xuất phát từ những phân tích ở trên, chúng tôi chọn đề tài: “Tổ chức cho học sinh trường trung học phổ thông dân tộc nội trú tham gia một số dự án theo giáo dục STEM tích hợp liên môn Toán – Vật lí Địa lí”. Đề tài bao gồm các nội dung sau: Làm rõ nội hàm khái niệm giáo dục STEM; đề xuất quy trình hướng dẫn tổ chức cho học sinh trường THPT DTNT tham gia một số dự án giáo dục STEM tích hợp liên môn Toán – Vật lí Địa lí. 2. Mục tiêu nghiên cứu Đối với giáo viên: Nâng cao năng lực tổ chức dạy học theo giáo dục STEM. Đối với học sinh: Phát huy tính tích cực, tự lực và phát triển năng lực sáng tạo. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng: HS lớp 10 trường THPT DTNT số 2 Nghệ An. Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu tổ chức hoạt động dạy học kiến thức đơn môn và kiến thức liên môn ToánVật líĐịa lí ở các trường THPT DTNT tỉnh Nghệ An. 4. Nhiệm vụ nghiên cứu Cơ sở lí luận và thực tiễn về việc tổ chức cho học sinh THPT DTNT tham gia dự án theo giáo dục STEM tích hợp liên môn. Điều tra thực trạng về tổ chức các hoạt động dạy học theo giáo dục STEM trong trường THPT DTNT. Đề xuất quy trình, thiết kế, tổ chức cho học sinh THPT DTNT tham gia một số dự án giáo dục STEM tích hợp liên môn Toán – Vật lí Địa lí; Tổ chức thực nghiệm để kiểm chứng giả thuyết khoa học của đề tài nghiên cứu. 5. Phương phap nghiên c ́ ưu ́ Phương pháp nghiên cứu lí luận: Nghiên cứu các tài liệu về tâm lí học; lí luận và phương pháp dạy học (PPDH) ở trường phổ thông; lí luận và PPDH liên quan đến vấn đề nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn 2
+ Khảo sát điều tra + Phỏng vấn trao đổi + Nghiên cứu sản phẩm Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm Tổ chức dạy học thực nghiệm và thực nghiệm sư phạm Phương pháp thống kê toán học Sử dụng công cụ toán học thống kê xử lí các số liệu điều tra và kết quả thực nghiệm. 6. Thời gian nghiên cứu Từ tháng 6/2018 đến tháng 10/2018 hình thành ý tưởng Từ tháng 11/2018 đến tháng 2/2020 nghiên cứu và thử nghiệm. Từ tháng 2 /2020 đến tháng 3/2020 viết thành đề tài. 7. Những đóng góp mới của đề tài Làm rõ cơ sở lí luận và thực tiễn về việc tổ chức cho học sinh THPT DTNT tham gia dự án theo giáo dục STEM tích hợp liên môn. Đề xuất quy trình tổ chức dạy học dự án theo giáo dục STEM tích hợp liên môn. Xây dựng một số dự án STEM tích hợp liên môn toánvật líđịa lí theo hướng phát triển năng lực sáng tạo và năng lực hướng nghiệp cho học sinh 8. Cấu trúc đề tài Gồm 72 trang: Phần đặt vấn đề (03 trang); Ph ần n ội dung (45 trang), bao g ồm 1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu, 2. Cơ sở lí luận và thực tiển, 3. Kết quả nghiên cứu; Phần kết lu ận và kiến nghị (02 trang); Tài liệu tham kh ảo (01 trang); 04 Ph ụ lục (22 trang). 3
Phần 2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu 2.1.1. Giáo dục STEM trên thế giới Dạy học theo định hướng phát triển năng lực được quan tâm từ những năm 90 của thế kỷ 20 và ngày nay đã trở thành xu hướng giáo dục quốc tế. Dạy học STEM cũng gắn chặt với mục tiêu theo định hướng phát triển năng lực. Đối với STEM, trên toàn thế giới, các nước đều đã và đang phát triển mạnh mẽ. Tại Mỹ đầu những năm 90, đã hình thành xu hướng giáo dục mới gọi là giáo dục STEM. Trong chương trình giáo dục STEM, các môn học về khoa học công nghệ không giảng dạy độc lập mà tích hợp lại với nhau thành một môn học thông qua phương pháp giảng dạy bằng dự án, trải nghiệm, thực hành....Tại Pháp thì giáo dục STEM được bao phủ ở mọi cấp học. Trong giai đoạn chính của bậc tiểu học, học sinh được học về Toán học, Khoa học tự nhiên và công nghệ. HS đã được tham gia các hoạt động trải nghiệm nghiên cứu nhằm thúc đẩy sự quan tâm của các em về Khoa học và Công nghệ. Tại Anh, giáo dục STEM đã được phát triển thành một chương trình quốc gia với mục tiêu tạo ra nguồn nhân lực nghiên cứu khoa học chất lượng cao. Chương trình hành động của Anh nhằm thúc đẩy giáo dục STEM bao gồm tuyển dụng giáo viên giảng dạy STEM; bồi dưỡng nâng cao của giáo viên; cải tiến và làm phong phú chương trình học trong và ngoài lớp học; phát triển cơ sở vật chất hỗ trợ cho việc dạy học. 2.1.2. Giáo dục STEM ở Việt Nam Trong những năm qua đã có nhiều văn bản chỉ đạo, hướng dẫn thực hiện đổi mới giáo dục trong đó có liên quan đến giáo dục STEM được ban hành, cụ thể như: Nghị quyết 29BCHTW về đổi mới căn bản toàn diện giáo dục và đào tạo; c hỉ thị số 16/CTTTg về việc tăng cường năng lực tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư và đề ra những giải pháp, nhiệm vụ thúc đẩy giáo dục STEM tại Việt Nam, với chỉ thị trên, Việt Nam đã chính thức ban hành chính sách thúc đẩy giáo dục STEM trong chương trình GDPT, tạo điều kiện để liên kết các sáng kiến và hoạt động giáo dục STEM đơn lẻ hiện nay. Từ năm 2012, Bộ GD&ĐT 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”. Đặc biệt cuộc thi “Khoa học kỹ thuật dành cho HS trung học” do Bộ GD&ĐT tổ chức dành cho HS phổ thông đã trở tành điểm sáng tích cực trong giáo dục định hướng năng lực. Các cuộc thi này là một ví dụ cho mục tiêu giáo dục nhằm phát triển năng lực HS, hình thành những kĩ năng học tập và lao động trong thế kỷ 21 và đây cũng chính là mục tiêu của 4
giáo dục STEM hướng tới. Năm 2015, Bộ Khoa học và Công nghệ Việt Nam và Liên minh STEM tổ chức ngày hội STEM lần đầu tiên, tiếp theo đó là nhiều sự kiện tương tự trên toàn quốc đã diễn ra. Hàng ngàn lượt giáo viên và hàng trăm ngàn lượt học sinh được tham gia các khóa học ngắn hạn hoặc dạy và học trong các chương trình ngoại khóa/chính khóa. Một số tác giả đã biên soạn tài liệu về giáo dục STEM như: “ Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM cho học sinh THCS và THPT” của Nguyễn Thanh Nga (chủ biên), “Giáo dục STEM trong nhà trường phổ thông” của Nguyễn Văn Biên, Tưởng Duy Hải (đồng chủ biên)…Ngoài ra, còn có nhiều bài báo khoa học, các sáng kiến kinh nghiệm của giáo viên cũng đã đề cập tới việc tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM ở các cấp học. Trong Chương trình GDPT mới, vai trò của giáo dục STEM được chú trọng và thể hiện ở những điểm như: Có đầy đủ các môn học STEM; cải thiện rõ rệt vị trí của giáo dục tin học và giáo dục công nghệ; yêu cầu dạy học tích hợp và đổi mới phương pháp giáo dục của Chương trình GDPT mới, tạo điều kiện tổ chức các chủ đề STEM trong chương trình môn học, góp phần phát triển năng lực vận dụng kiến thức liên môn giải quyết các vấn đề thực tiễn cho học sinh; tính mở của Chương trình GDPT mới cho phép một số nội dung giáo dục STEM có thể được xây dựng thông qua nội dung giáo dục của địa phương, kế hoạch giáo dục của nhà trường và những hoạt động giáo dục được xã hội hoá. Như vây, từ những dẫn chứng ở trên có thể thấy rằng mô hình giáo dục STEM đã được phổ biến ở nhiều địa phương trên cả nước, Trong đó, giáo dục STEM gắn liền với việc tích hợp nhiều kiến thức môn học khác nhau (trong đó có các môn như toán, vật lí, địa lí…), và việc tổ chức dạy học theo giáo dục STEM khá đa dạng bằng nhiều phương pháp và hình thức như: Dạy học dự án, dạy học trải nghiệm sáng tạo, tổ chức ngày hội STEM… 2.1.3. Những vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu, giải quyết trong đề tài 1) Trong các tài liệu khoa học giáo dục, có nhiều quan điểm về giáo dục STEM. Vì vậy, cần phải làm sáng tỏ khái niệm và nội hàm, đặc điểm, đặc trưng của giáo dục STEM. 2) Tổ chức học cho học sinh THPT DTNT tham gia một số dự án theo giáo dục STEM tích hợp liên môn Toán – Vật lí Địa lí như thế nào, theo phương pháp dạy học nào để cho phù hợp với đối tượng HS và điều kiện của nhà trường hiện nay. 2.2. Cơ sở lí luận và thực tiễn về tổ chức cho học sinh trường phổ thông dân tộc nội trú tham gia một số dự án theo giáo dục STEM tích hợp liên môn Toán – Vật lí Địa lí 2.2.1. Cơ sở lí luận 2.2.1.1. Dạy học theo hướng phát triển năng lực học sinh a. Năng lực 5
Năng lực được các nhà tâm lý học đưa ra những định nghĩa khác nhau nhưng nội hàm của chúng đều phản ánh: Năng lực là thuộc tính tâm lý của cá nhân, coi đó là điều kiện của hoạt động; năng lực là yếu tố tổ hợp trong một hoạt động cụ thể tạo thành những điều kiện để tác động vào đối tượng của hoạt động [4], [6], [ 9]. Trong đổi mới, phát triển giáo dục /dạy học, chúng tôi sử dụng định nghĩa: “Năng lực là khả năng thực hiện thành công hoạt động trong một bối cảnh nhất định nhờ sự huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí…” [8, tr.6]. * Phân loại năng lực, có nhiều cách phân loại năng lực khác nhau, có thể có các năng lực sau: Năng lực chung và năng lực chuyên môn [2], [6]: b. Sáng tạo Sáng tạo là một loại hoạt động mà kết quả của nó là một sản phẩm tinh thần hay vật chất có tính cách tân, có ý nghĩa xã hội, có giá trị” (Sáng tạo. Bách khoa toàn thư Liên Xô. Tập 42, trang 54). Sáng tạo là tạo ra những giá trị mới không bị gò bó phụ thuộc vào cái đã có [5]. Các loại hình sáng tạo: Trong khoa học kĩ thuật, sản phẩm của sáng tạo là các “phát kiến” và “phát minh”. Phát kiến là một sự xác lập những quy luật, những thuộc tính, những hiện tượng chưa biết trước đây, tồn tại một cách khách quan của thế giới vật chất. Phát minh là một cách giải quyết mới mẻ một nhiệm vụ trong bất kỳ một lĩnh vực nào kinh kế quốc dân, văn hóa, y tế hay quốc phòng mang lại một hiệu quả tích cực. c. Năng lực sáng tạo Năng lực sáng tạo là khả năng tạo ra những giá trị mới về vật chất và tinh thần, tìm ra cái mới, giải pháp mới, công cụ mới, vận dụng thành công những hiểu biết đã có vào hoàn cảnh mới. Năng lực sáng tạo gắn liền với kĩ năng, kĩ xảo và vốn hiểu biết của chủ thể. Trong bất cứ lĩnh vực hoạt động nào, càng thành thạo và có kiến thức sâu rộng thì càng nhạy bén trong dự đoán, nhiều phương án để lựa chọn, càng tạo điều kiện cho trực giác phát triển. Bởi vậy, không thể rèn luyện năng lực sáng tạo tách rời, độc lập với học kiến thức về một lĩnh vực nào đó. d. Cấu trúc năng lực sáng tạo Sơ đồ cấu trúc năng lực sáng tạo trong hoạt động nhận thức của học sinh 6
+ Năng lực sáng tạo của nhà khoa học và năng lực sáng tạo của học sinh Hoạt động NCKH của nhà Hoạt động học tập của HS khoa học Động cơ Rõ ràng, mạnh mẽ, tính tự Không phải vấn đề nào cũng lôi giác cao cuốn được HS chú ý, gây được nhu cầu, hứng thú, tập trung sức lực, trí tuệ; chưa bền vững. Phát minh – sáng chế tìm ra Thực hiện nhiệm vụ học tập vật lí, cái mới, giải pháp mới cho xã htiộếi p thu kiến thức, kĩ năng, phương pháp mà trước đó nhân loại chưa hnh ề ận thức vật lí, kinh nghiệm hoạt động Mục biết đến sáng tạo và vận dụng tri thức vào thực đích tiễn, những nội dung tri thức và ứng dụng đã được xã hội biết đến. Có năng lực tư duy phát Trong các hành động học khó khăn, Năng triển, có nhiều khả năng tự lựhạc n chế, nhiều khi không đủ sức giải TTNC, lực hành có vốn tri thức kĩ năng quy ết những vấn đề khoa học được đặt động Kinh nghiệm sáng tạo, có phươra trong bài h ng ọc pháp nhận thức phong phú Có điều kiện lí tưởng về cơ Phương tiện, thiết bị, dụng cụ TN sở vật chất, thiết bị, dụng cụ TN; không đ ắt tiền, đơn giản, dễ sử dụng, có hoặc có thể tạo ra các phươđngộ chính xác không cao Phươngtiệ n kĩ thuật mới nhất để thực tiện, điề hiuệ n nhiệm vụ nghiên cứu. kiện, đặc điểm Có nhiều thời gian (không hạn chế) để suy nghĩ, thực hiện có HS làm việc trong thời gian ngắn khi hàng năm. tính theo phút trong một tiết học Chủ yếu làm việc độc lập TTNC dưới sự hướng dẫn của GV, theo ý mình sự giúp đỡ của bạn bè trong nhóm. Bảng hoạt động nghiên cứu khoa học của nhà khoa học với hoạt động học tập của HS e. Một số biểu hiện năng lực sáng tạo của học sinh trong học tập (Xem phụ lục) 2.2.1.2. Giáo dục STEM a. Quan điểm về giáo dục STEM STEM là viết tắt của Science (khoa học), Technology (công nghệ), Engineering (kĩ thuật) và Math (Toán). Science là hệ thống tri thức về các lĩnh vực như vật lý, hóa học, sinh học, địa lí…Technology là sự tạo ra, sử dụng, kiến thức về các công cụ, máy 7
ỹ thuật, kỹ năng nghề nghiệp, hệ thống, và phương pháp tổ chức, nhằm giải móc, k quyết một vấn đề, kĩ thuật. Enginerring là quá trình thực hiện một giải pháp cho một vấn đề. Math là những kiến thức về môn toán phục vụ cho việc giải quyết vấn đề. Trong ngữ cảnh giáo dục, STEM nhấn mạnh đến sự quan tâm của nền giáo dục đối với các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học, quan tâm đến việc tích hợp các môn học trên gắn với thực tiễn để năng cao năng lực cho người học. Giáo dục STEM có thể hiểu và diễn giải ở nhiều cấp độ như: chính sách STEM, chương trình STEM, nhà trường STEM, môn học STEM, bài học STEM, hoạt động STEM. Giáo dục STEM được nhiều tổ chức, nhà giáo dục quan tâm nghiên cứu. Ở ngữ cảnh giáo dục và trên bình diện thế giới, STEM được hiểu với nghĩa là giáo dục STEM [4]. Giáo dục STEM có một số cách hiểu khác nhau. Theo Bộ Giáo dục Hoa Kỳ (2007): “ Giáo dục STEM là một chương trình nhằm cung cấp hỗ trợ, tăng cường, giáo dục Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học (STEM) ở tiểu học và trung học cho đến bậc sau đại học”. Nhóm tác giả Tsupros N., Kohler R., và Hallinen J. (2009) cho rằng: “Giáo dục STEM là một phương pháp học tập tiếp cận liên ngành, ở đó những kiến thức hàn lâm được kết hợp chặt chẽ với các bài học thực tế thông qua việc HS được áp dụng những kiến thức Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học vào trong những bối cảnh cụ thể tạo nên một kết nối giữa nhà trường, cộng đồng và các doanh nghiệp cho phép người học phát triển những kĩ năng STEM và tăng khả năng cạnh tranh trong nền kinh tế mới”. Tác giả Lê Xuân Quang (2017) cho rằng: “Giáo dục STEM là một quan điểm 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 nội dung học tập được gắn với thực tiễn, PPDH theo quan điểm dạy học định hướng hành động”[1]. Hiện nay phổ biến 3 cách hiểu về giáo dục STEM như sau: Cách thứ nhất, quan tâm đến các môn khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học. Giáo dục STEM là một chương trình nhằm cung cấp, hỗ trợ, tăng cường giáo dục khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học. Đây là nghĩa rộng khi nói về STEM. Cách thứ hai, tích hợp của bốn lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học. Kiến thức hàn lâm được kết hợp chặt chẽ với các bài học thực tế thông qua việc HS được áp dụng những kiến thức Khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học trong bối cảnh cụ thể nhằm tạo nên một kết nối giữa cộng đồng nhà trường và doanh nghiệp. Cách thứ ba, giáo dục STEM là phương pháp tiếp cận, khám phá trong giảng dạy và học tập giữa hai hay nhiều hơn các môn học STEM, hoặc giữa một chủ đề STEM và một hoặc nhiều môn học khác trong nhà trường [7]. b. Mục tiêu giáo dục STEM 8
Tùy theo bối cảnh, mục tiêu giáo dục STEM ở các quốc gia có khác nhau. Tại Anh, mục tiêu giáo dục STEM là tạo ra nguồn nhân lực nghiên cứu khoa học chất lượng cao. Còn tại Mỹ, ba mục tiêu cơ bản cho giáo dục STEM là: Trang bị cho tất cả các công dân những kĩ năng về STEM, mở rộng lực lượng lao động trong lĩnh vực STEM bao gồm cả phụ nữ và dân tộc thiểu số nhằm khai thác tối đa tiềm năng con người của đất nước, tăng cường số lượng HS sẽ theo đuổi và nghiên cứu chuyên sâu về các lĩnh vực STEM. Tại Úc, mục tiêu của giáo dục STEM là xây dựng kiến thức nền tảng của quốc gia nhằm đáp ứng các thách thức đang nổi lên của việc phát triển một nền kinh tế cho thế kỉ 21… [1]. Như vậy, mục tiêu giáo dục STEM ở các quốc gia có khác nhau nhưng đều hướng tới sự tác động đến người học, hướng tới vận dụng kiến thức các môn học để giải quyết các vấn đề thực tiễn nhằm đáp ứng các mục tiêu phát triển kinh tế, xã hội của đất nước. Ở Việt Nam giáo dục STEM nhằm các mục tiêu cơ bản sau: Góp phần thực hiện mục tiêu giáo dục đã nêu trong chương trình giáo dục phổ thông. Phát triển kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho HS phổ thông thông qua ứng dụng STEM, nhằm: + Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học Vật lí, Hóa học, Sinh học, Công nghệ, Tin học và Toán. + Biết vận dụng kiến thức các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học vào giải quyết các vấn đề thực tiễn. + Có thể đề xuất các vấn đề thực tiễn mới phát sinh và giải pháp giải quyết các vấn đề đó trong thực tiễn [3]. Phát triển các năng lực cốt lõi cho HS Định hướng nghề nghiệp cho HS Hướng tới giải quyết vấn đề trong thực tiễn Hướng tới việc HS vận dụng các kiến thức trong lĩnh vực STEM để giải quyết. Định hướng thực hành, nghề nghiệp Khuyến khích làm việc nhóm giữa các HS c. Phân loại về giáo dục STEM Giáo dục STEM có thể phân theo các loại hình như sau: Phân loại theo mục tiêu: STEM phát triển năng lực; STEM hướng nghiệp; STEM phát triển thói quen tư duy kĩ thuật. Phân loại theo nội dung: STEM khuyết; STEM đầy đủ 9
Phân loại theo phương pháp dạy học: Tự chế tạo sản phẩm đơn giản; Thực hành STEM; Dự án STEM; Các gameshow về STEM. Phân loại theo địa điểm: STEM trong lớp học; Câu lạc bộ STEM; Trung tâm STEM; Trải nghiệm thực tế STEM; Phân loại theo phương tiện: STEM tái chế; STEM robotic; STEM trong phòng thí nghiệm d. Tiêu chí đánh giá tính sáng tạo của học sinh trong dạy học chủ đề STEM (xem phụ lục) 2.2.1.3. Một số phương pháp và hình thức tổ chức dạy học theo giáo dục STEM a. Dạy học theo dự án Dạy học theo dự án là một hình thức dạy học, trong đó HS dưới sự điều khiển và giúp đỡ của GV, HS tự lực giải quyết một nhiệm vụ học tập mang tính phức hợp không chỉ về mặt lý thuyết mà đặc biệt về mặt thực hành, thông qua đó tạo ra các sản phẩm thực hành có thể giới thiệu, công bố được [3], [6]. Các bước tổ chức hoạt động dạy học theo dạy học dự án, xem bảng 2 dưới đây: Bước Hoạt động của GV Hoạt động của HS Xây dựng bộ câu hỏi định hướng hợp với nội dung học và Làm việc nhóm để lựa chọn chủ mục tiêu cần đạt được. đề dự án. Bước 1 Thiết kế dự án: xác định lĩnh Xây dựng kế hoạch dự án: xác Chuẩn bị định vực thực tiễn ứng dụng nội dung những công việc cần làm, thời (Xây dựhngọ c, đối tượng sử dụng, ý tưởng và dự kiến, vật liệu, kinh phí, gian phương pháp tiến hành và phân công a ự án. tên d ý tưởng, lự công việc trong nhóm. chọn chủ đề, Thiết kế các nhiệm vụ cho HS xây dựng ksao cho khi HS th ế ực hiện xong thì Tìm các nguồn thông tin tin cậy hoạch thự bộc câu hỏi được giải quyết và các để chuẩn bị thực hiện dự án. hiện dự án) mục tiêu cũng đạt được. Cùng GV thống nhất các tiêu chí đánh giá d Chuẩn bị tài liệu hỗ trợ HS và ự án. dự kiến các điều kiện thực hiện dự án trong thực tế. Bước 2 Theo dõi, hướng dẫn, đánh giá Phân công nhiệm vụ các thành Thực hiệHS trong quá trình th n ực hiện. viên trong nhóm thực hiện dự án theo dự án n, ế hoạch. Liên hệ các cơ sở, cố vấđúng k khách mời cần thiết cho HS. Tiến hành thu thập, xử lý thông 10
tin thu được. Chuẩn bị cơ sở vật chất, tạo Xây dựng sản phẩm/ báo cáo. điều kiện cho HS thực hiện. Liên hệ, tìm nguồn giúp đỡ. Sơ bộ thông qua sản phẩm cuối của các nhóm HS. Thường xuyên thông tin cho GV và các nhóm khác. Chuẩn bị giới thiệu sản phẩm. Chuẩn bị cơ sở vật chất cho Bước 3 Tiến hành giới thiệu sản phẩm. buổi báo cáo dự án. Kết thúc Tự đánh giá sản phẩm dự án của Theo dõi, đánh giá sản phẩm dự án nhóm theo tiêu chí. dự án của các nhóm. Đánh giá sản phẩm nhóm khác. Dạy học theo dự án và dạy học theo mô hình giáo dục STEM có những điểm tương đồng như: Đều hướng tới mục tiêu lâu dài, lấy người học làm trung tâm, gắn liền nội dung và tích hợp với các vấn đề thực hành thực tế. GV chỉ đóng vai trò dẫn dắt và trao quyền cho HS làm chủ quá trình học tập, từ đó tạo dựng môi trường học tập chủ động hơn. Đều là cách tiếp cận để giúp nhà trường, lớp học có thể tạo dựng được môi trường học tập và từng bướng hình thành khung năng lực của thế kỷ 21, trong đó có mô hình 4Cs: Tư duy phản biện; tư duy sáng tạo; kỹ năng giao tiếp; kỹ năng hợp tác. Qua đó, HS rèn luyện kĩ năng nghề nghiệp và kĩ năng sống. HS được tham gia trải nghiệm vào các hoạt động trong tiến trình học theo dự án: Lựa chon chủ đề Lập kế hoạch – Thu thập thông tin – xử lí thông tin – Trình bày kết quả Đánh giá kết quả; tiến trình học theo dự án tiếp cận với tiến trình nghiên cứu khoa học. Sau khi kết thúc các hoạt động học tập, HS thường có sản phẩm, tuy nhiên sản phẩm học tập không phải là điều quan trọng nhất để đánh giá HS mà đó là năng lực, kiến thức và thái độ HS có được trong quá trình tạo ra sản phẩm. HS vận dụng kiến thức tích hợp của nhiều lĩnh vực, môn học để giải quyết vấn đề đặt ra. Và do vậy, dạy học theo dự án hay theo mô hình giáo dục STEM thường gắn với dạy học tích hợp liên môn các môn học trong nhà trường. Về mặt tổ chức các hoạt động: + GV tổ chức cho HS cùng tham gia đề xuất, lựa chọn chủ đề khoa học kĩ thuật, xác định mục tiêu, dự kiến sản phẩm, cách làm, thời gian thực hiện dự án. + GV thường dùng bộ câu hỏi định hướng để giúp HS tự hoạt động nhóm thu thập, xử lý, tổng hợp thông tin, xây dựng sản phẩm khoa học kĩ thuật. 11
+ GV tổ chức cho HS báo cáo, trình bày sản phẩm khoa học kĩ thuật, đánh giá, rút kinh nghiệm, đúc kết các kiến thức trọng tâm thu được… Như vậy, từ những phân tích ở trên, có thể rút ra rằng “ dạy học dự án là phương pháp dạy học tích cực rất phù hợp để tổ chức dạy học các chủ đề/bài học STEM đòi hỏi chế tạo sản phẩm”[10]. Và việc tổ chức học tập dự án theo giáo dục STEM là hoạt động học tập nhằm tạo cơ hội cho HS tổng hợp kiến thức từ nhi ều lĩnh vực học tập, và áp dụng một cách sáng tạo vào thực tiễn; thể hiện “học đi đôi với hành, lý luận gắn với thực tiễn”. b. Dạy học theo mô hình 5E Mô hình 5E là viết tắt của 5 từ bắt đầu bằng chữ E trong tiếng Anh: Engage (gắn kết), explore (khảo sát), explain (giải thích), elaborate (củng cố), evaluate (đánh giá). Mô hình dạy học 5E khá phổ biến trong các chương trình khoa học và tích hợp STEM của Mỹ. Nó gồm 5 giai đoạn và có những đặc điểm chính như sau: Engage (Gắn kết): GV có thể gợi ý cho HS đặt câu hỏi mở hoặc ghi lại những gì đã biết về chủ đề. Thông qua các hoạt động đa dạng, GV thu hút sự chú ý và quan tâm của HS, hS tìm ra được mối liên hệ và kết nối với những kiến thức hoặc trải nghiệm trước đó. Giai đoạn này cho phép HS gắn kết, liên hệ lại với các trải nghiệm và quan sát thực tế mà các em đã có trước đó. Khảo sát (Exploration): Trong giai đoạn này, Hs được chủ động khám phá các khái niệm mới thông qua các trải nghiệm cụ thể. Gv cung cấp những kiến thưc shoawcj nh ững trfair nghi ệm c ơ bản, nền tảng, dựa vào đó các kiến thức mới có thể bắt đầu. Giai đoạn này HS sẽ trực tiếp khám phá và thao tác trên các vật liệu hoặc học cụ được chuẩn bị sẵn. GV có thể yêu cầu HS thực hiện các hoạt động như qun sát, làm thí nghiệm, thiết kế, thu số liệu. VD: GV có thể cho HS làm thí nghiệm với những vật liệu và dụng cụ có sẵn, HS làm theo hướng dẫn hoặc HS được đi thực địa để khảo sát/ quan sát một chủ đề nào đó. Giải thích (Explanation) Ở giai đoạn này GV sẽ hướng dẫn HS tổng hợp kiến thức mới và đặt câu hỏi nếu cần làm rõ thêm. GV tạo điều kiện cho HS được trình bày, miêu tả, phân tích các trải nghiệm hoặc quan sát thu nhận được ở bước khảo sát. Ở bước này GV có thể giới thiệu các khái niệm mới, công thức mới giúp HS kết nối và thấy được sự liên hệ với trải nghiệm trước đó. Để giai đoạn này hiệu quả, GV nên yêu cầu HS chia sẻ những gì mà các em đã học được trong giai đoạn khảo sát trước khi giới thiệu thông tin chi tiết một cách trực tiếp hơn. 12
Củng cố (Elaborate): GV giúp HS thực hành và vận dụng các kiến thức đã học được ở bước giải thích, giúp HS đào sâu hơn các hiểu biết, kĩ năng thành thạo hơn và có thể áp dụng được trong những tình huống khác nhau. Điều này giúp các kiến thức trở nên sâu sắc hơn. GV có thể yêu cầu HS trình bày chi tiết hoặc tiến hành khảo sát bổ sung để củng cố các kĩ năng mới. Đánh giá (Evaluation) GV có thể quan sát HS thông qua các hoạt động trong nhóm để xem sự tương tác trong quá trình học. GV cũng có thể đánh giá dựa trên các bài tập cá nhân, các sản phẩm nhóm, quá trình tự đánh giá hoặc đánh giá giữa các HS với nhau. GV sử dụng các linh hoạt các kĩ thuật đánh giá đa dạng để nhận biết quá trình nhận thức và khả năng của từng HS, từ đó đưa ra các phương hướng điều chỉnh và hỗ trợ HS phù hợp, giúp HS đạt được các mục tiêu học tập như đã đề ra. [4] c. Dạy học giải quyết vấn đề (Xem phụ lục) d. Phương pháp “Bàn tay nặn bột” (Xem phụ lục) 2.2.2. Cơ sở thực tiễn 2.2.2.1. Thực trạng dạy học theo giáo dục STEM ở Nghệ An a. Tình hình chung Dạy học theo giáo dục STEM đã được tổ chức thực hiện tại một số cơ sở giáo dục của tỉnh Nghệ An. Huyện Thanh Chương là huyện đầu tiên tại Nghệ An tổ chức tập huấn chương trình giáo dục STEM cho tất cả giáo viên cốt cán và Ban giám hiệu của tất cả trường học kể cả tiểu học, THCS và THPT trên toàn huyện. Ở đây đã tổ chức ngày hội STEM, các câu lạc bộ STEM trong nhiều trường học và trở thành hình mẫu để các đơn vị khác học tập. Đáng chú ý, kinh phí cho các hoạt động STEM này chủ yếu do các cựu HS của huyện tài trợ. Tại những địa phương khác, giáo dục STEM được tổ chức trong nhà trường thường qua các hình thức như: Sinh hoạt câu lạc bộ STEM, các cuộc thi, 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... 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. Một số trường THPT cũng đã tổ chức câu lạc bộ STEM ngay trong trường học với nhiều nội dung phong phú, hấp dẫn như ngày hội STEM ở trường THPT chuyên Phan Bội Châu… Hè năm học 2018 – 2019 Sở Giáo dục và Đào tạo Nghệ An tổ chức tập huấn cho tất cả giáo viên cốt cán thuộc cấp THCS và Cấp THPT toàn tỉnh về chương trình giáo dục STEM. b. Thực trạng và nguyên nhân Chúng tôi đã điều tra thực trạng dạy và học theo mô hình giáo dục STEM ở một số trường THPT (trong đó có trường DTNT) trên địa bàn tỉnh Nghệ An thông qua sử 13
dụng phiếu điều tra thực trạng (xem phụ lục). Đối tượng khảo sát chủ yếu là GV các môn toán, vật lí, địa lí. HS của các trường THPT, chủ yếu là đối tượng lớp 10 trường PT DTNT. Kết quả điều tra là cơ sở để chúng tôi đề xuất định hướng và giải pháp tổ chức hoạt động học tập cho học sinh THPT DTNT theo giáo dục STEM. Qua kết quả điều tra thực trạng có thể thấy rằng:  Đối với giáo viên Về mức độ vận dụng các PPDH tích cực : + GV đều đã sử dụng PPDH tích cực ở những mức độ khác nhau. Các PPDH hay được sử dụng đó là : Dạy học giải quyết vấn đề ; dạy học có hoạt động nhóm ;... Chủ yếu các PPDH này được thực hiện ở trên lớp học. + PPDH theo dự án cũng được GV sử dụng nhưng mức độ rất ít, và sử dụng vừa trên lớp vừa ngoài giờ lên lớp. Về dạy học theo giáo dục STEM + 100 % GV đều đã nghe về giáo dục STEM và 71% GV đều cho rằng dạy học STEM cần sử dụng kiến thức liên môn để giải quyết vấn đề. Số còn lại cho rằng dạy học theo giáo dục STEM chỉ cần sử dụng kiến thức trong môn học mình là đủ. + Trong số các GV đã biết về STEM, chỉ 9% GV là đã vận dụng vào dạy học STEM và các GV đều tập trung ở các môn khoa học tự nhiên. + Có đến 85% GV cho rằng giáo dục STEM chỉ học được ở các môn khoa học tự nhiên (vật lý, hóa học, sinh học). + 86% GV đều cho rằng giáo dục STEM thúc đẩy phát triển các năng lực của HS : Tự học; giải quyết vấn đề và sáng tạo; giao tiếp và hợp tác + 95% GV cho rằng giáo dục STEM cần có rô bôt hoặc các trang thiết bị đắt tiền Về khó khăn gặp phải khi dạy học theo giáo dục STEM : Có bốn nguyên nhân GV hay gặp nhất đó là : GV thiếu kiến thức các môn học không phải chuyên môn của mình; GV cho rằng không thể dạy được trong chương trình chính khóa; không phù hợp với việc thi cử như hiện nay; thiếu trang thiết bị học tập  Đối với học sinh: 5% HS đã từng tham gia dự án học tập 68% đều đã từng thảo luận nhóm khi học tập trên lớp. 100% đều được học tin học ở lớp 10; 98% biết sử dụng mạng xã hội (chủ yếu là Facebook). Trong khi đó, chỉ 11% các em biết sử dụng một số phần mềm lập trình và khai thác intenet phục vụ cho việc học tập + Đối với việc giải quyết vấn đề trong học tập: 100% đã tham gia một vài cung đoạn của việc giải quyết vấn đề nhưng 86% là do GV nêu tình huống trước, trong quá trình thực hiện có đến 78% là cần sự giúp đỡ của GV. 14
+ 91% HS lớp 10 chưa bao giờ nghe về giáo dục STEM Về mong muốn nhiều nhất của HS trong quá trình học tập xếp theo thứ tự sau: 100% các em đều mong muốn được sử dụng CNTT; 100% đều muốn học tập cả ngoài thực địa hoặc được làm thí nghiệm, thực hành; 100% HS thích tiết học mà thầy cô thao giảng; 87% mong muốn được trao đổi thảo luận nhiều hơn; 79% muốn HS giải quyết vấn đề nhưng có GV hỗ trợ.  Nguyên nhân: Trên cơ sở thực trạng nêu trên, chúng tôi phân tích một số thuận lợi, khó khăn và nguyên nhân của việc triển khai giáo dục STEM hiện nay như sau: Một số GV chưa hiểu bản chất của giáo dục STEM. Do bản thân chưa được tiếp cận nhiều với các quan điểm về giáo dục STEM. Việc tiếp cận không chỉ qua các đợt tập huấn của Bộ mà còn qua nhiều nguồn tài liệu, dự giờ các buổi dạy, tham dự các hoạt động sinh hoạt chuyên môn, hội thảo về giáo dục STEM... Thực tế có rất nhiều quan điểm khác nhau về giáo dục STEM. Do đó, khi tiếp cận nhiều góc độ khác nhau, GV sẽ hiểu được cốt lõi bản chất của giáo dục STEM và triển khai nó như thế nào để hiệu quả nhất tại trường của mình. Việc tổ chức dạy học theo giáo dục STEM cần sử dụng kiến thức nhiều môn học nên GV gặp khó khăn trong việc xây dựng phân phối chương trình như thế nào cho hợp lí để vừa đảm bảo chương trình của Bộ, vừa tích hợp được liên môn. GV THPT chỉ được đào tạo một lĩnh vực chuyên môn trong khi giáo dục STEM đòi hỏi phải có kiến thức nhiều môn học nên GV phải bổ sung thêm kiến thức ở các môn khác và cần phải có sự phối hợp giữa các GV để dạy học. Bên cạnh đó, một số GV vẫn có quan điểm dạy học theo giáo dục STEM là tốn kém (đặc biệt khi thực hiện theo dự án) nên cảm thấy khó khăn về CSVC, trang thiết bị phục vụ học tập. Ngoài ra, các cuộc thi học sinh giỏi, thi THPT quốc gia, thi và kiểm tra thường xuyên trên lớp vẫn theo kiểu truyền thống theo từng môn học, lý thuyết nhiều nên nhiều trường học chưa quan tâm đến giáo dục STEM và do vậy, không có chính sách khuyến khích thúc đẩy GV dạy học theo mô hình này. Tuy vậy, có một số thuận lợi nhất định về phía GV khi tiến hành tổ chức dạy học theo giáo dục STEM. Đa phần GV đều nhận thấy rằng giáo dục STEM là cần thiết để thúc đẩy tính sáng tao, phát huy năng lực của HS. Các GV cũng đều đã biết hoặc sử dụng ở mức độ khác nhau về các PPDH tích cực phù hợp với dạy học theo giáo dục STEM như dạy học dự án, ngoại khóa… Về phía HS, các em đều chưa từng nghe về giáo dục STEM do khảo sát tiến hành khi HS mới vào lớp 10, trong khi ở bậc THCS chưa được tiếp xúc với nó. Đa phần các kĩ năng về CNTT còn yếu, việc học nhiều khi còn quen cách học thụ động (GV đọc chép, hoặc hướng dẫn hết tất cả các hoạt động), ít được trải nghiệm, thực hành, vận dụng vào thực tiễn do đa số HS đều là dân tộc thiểu số đến từ những vùng 15
nghèo nhất của tỉnh. Việc học tập theo cách học mới chắc chắn HS sẽ gặp trở ngại hơn, GV phải nỗ lực hơn để giúp đỡ các em. Những thuận lợi của HS khi tổ chức các hoạt động dạy học theo giáo dục STEM đó là: Mong muốn của các em trong quá trình học tập là được sử dụng CNTT, được thảo luận nhiều hơn, được thực hành, trải nghiệm, vận dụng kiến thức đã học vào thực tiễn… Mà tất cả những yếu tố này đều cần phải có khi học tập theo giáo dục STEM. Cho nên tuy là HS chưa từng được tiếp xúc STEM nhưng chắc chắn khi được học theo giáo dục STEM sẽ tạo sự thích thú, hào hứng nơi các em. Ngoài ra, việc tất cả HS học tập trung tại trường, quá trình học tập đều chăm chỉ và có sự nỗ lực vượt khó rất lớn cũng là nhân tố quan trọng để GV dễ dàng hơn trong việc triển khai dạy học, qua đó đạt mục tiêu theo kế hoạch ban đầu. 2.2.2.2. Chương trình các môn học Giáo dục STEM sử dụng kiến thức các môn học là toán, khoa học (gồm các môn như vật lí, hóa học, sinh học, địa lí), các môn công nghệ, tin học…ở những mức độ khác nhau. Toán là môn học luôn có mặt trong giáo dục STEM và có thể coi là công cụ để giải quyết vấn đề. Do vậy, các nội dung toán học được sử dụng có thể nằm vào chương trình THPT, THCS hoặc chỉ có thể là các kiến thức tính toán đơn giản. Đây cũng là quan điểm khi chúng tôi xây dựng các đề tài theo giáo dục STEM. Đó là việc tích hợp môn Toán không nhất thiết phải gắn với một đơn vị kiến thức cụ thể trong chương trình THPT mà có thể sử dụng nhiều kiến thức khác nhau, ở các cấp học khác nhau để giải quyết vấn đề. Nhiều khi kiến thức toán học được sử dụng rất đơn giản nhưng thiếu nó vấn đề không thể giải quyết được. (Ví dụ tính tỉ lệ xích bản đồ trong dự án đo chu vi Trái Đất, ở mục 2.4.2). Vì vậy, khi phân tích các nội dung tương đồng của ba môn Toán Vật líĐịa lí, chủ yếu đề tài chỉ đề cập đến hai môn Vật lí và Địa lí. Kiến thức toán học được khai thác, sử dụng nhiều trong các môn học khác nhau như vật lí, hoá học, sinh học, công nghệ, địa lí… Những khai thác có tính tích hợp đa môn, tích hợp giữa giáo dục toán học với các môn khác sẽ giải quyết được đồng thời ba vấn đề: Thứ nhất, mang lại hiệu quả đối với việc học tập các môn học đã nêu, thứ hai góp phần củng cố kiến thức, hiểu được ý nghĩa của kiến thức toán học; thứ ba góp phần rèn luyện cho học sinh năng lực vận dụng toán học vào thực tiễn. Môn vật lí và địa lí có nhiều nội dung dạy học liên quan với nhau. Chúng tôi liệt kê một số bài học liên quan giữa hai bộ môn. Trong đó, mạch nội dung đi theo chương trình môn địa lí lớp 10. Còn môn vật lí có thể sử dụng cả kiến thức THPT hoặc cả kiến thức THCS. Vật lí Địa lí - Bài 41. Cấu tạo của Vũ Trụ (Hệ Mặt Trời, các - Bài 5. Vũ trụ. Hệ Mặt Trời và Trái Đất. Hệ quả chuyển thiên hà, giờ). động tự quay quanh trục của Trái Đất. - Bài 11. Lực hấp dẫn. Định luật vạn vật hấp dẫn - Bài 6. Hệ quả chuyển động xung quanh Mặt Trời của ….. Trái Đất. 16
…… - Bài 28. Cấu tạo chất, thuyết động học phân tử - Bài 11. Khí quyển. Sự phân bố nhiệt độ không khí chất khí; trên Trái Đất. - Bài 29. Quá trình đẳng nhiệt; - Bài 12. Sự phân bố khí áp. Các loại gió chính. - Bài 31. Phương trình trạng thái của khí lí tưởng; - Bài 13. Ngưng đọng hơi nước trong khí quyển. Mưa. (Các hiện tượng tự nhiên của khí quyển như: Sự - Bài 38. Sự chuyển thể của các chất (sự bay hơi, nhiệt hóa hơi); hình thành mây, mưa, tuyết rơi, mưa đá, nhiệt độ không - Bài 39. Độ ẩm của không khí. khí trên Trái Đất…) - Bài 9. Áp suất khí quyển; - Bài 15, 16. Các hiện tượng, quá trình xảy ra trong - Bài 23. Đối lưu, bức xạ nhiệt; thủy quyển như: Vòng tuần hoàn nước, thủy triều, sóng. … - Bài 61. Sản xuất điện năng: Nhiệt điện, thủy - Bài 32. Địa lí các ngành công nghiệp (CN) điện. Tiết 1. Địa lí các ngành CN năng lượng: CN khai - Bài 62. Điện gió- điện Mặt Trời- thủy điện. thác than, khai thác dầu, CN điện …… - Bài 34. Thực hành ……. Trong thực tiễn cuộc sống có nhiều vấn đề cần giải thích/ làm sáng tỏ/ vận dụng/… thì không thể chỉ sử dụng kiến thức đơn môn giải quyết được mà phải cần kiến thức liên môn mới giải quyết được. Các kiến thức được sử dụng có thể là của THPT hoặc cả THCS và ở những mức độ khác nhau. Do vây, GV có thể lựa chọn linh hoạt các nội dung phù hợp để tiến hành dạy học. 2.3. Quy trình tổ chức dạy học dự án theo giáo dục STEM cho học sinh trường trung học phổ thông dân tộc nội trú Qua quá trình nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn, chúng tôi xin đề xuất quy trình chuẩn bị, tổ chức một dự án theo giáo dục STEM cho học sinh THPT DTNT theo các bước sau: 17
Quy trình các bước thực hiện một dự án theo giáo dục STEM cho HS trường THPT DTNT Bước 1. Chuẩn bị dự án  Nêu ý tưởng: Một ý tưởng hay vấn đề thường xuất phát từ một câu hỏi, một sự nghi ngờ. Vấn đề có thể mang tính lí thuyết (về các hiện tượng, khái niệm, công thức, định lí…) hay tính thực tiễn; thuộc mảng xã hội hay kĩ thuật; có thể mô tả ngắn gọn hoặc hết sức trừu tượng. Hoài nghi và đặt vấn đề chính là điểm mấu chốt, khởi đầu cho sự học tập không ngừng nghỉ của HS. Với mỗi đề tài, cách đặt vấn đề tạo tình huống bằng một câu chuyện, bằng các hình ảnh, bằng mô hình, … phải thực sự gây chú ý, tạo sự tò mò khoa học; phải giúp HS/nhóm HS xác định rõ ràng vấn đề mà HS/nhóm HS phải giải quyết trong dự án. Đối với đối tượng là HS THPT DTNT, GV nên lựa chọn các vấn đề phù hợp, vừa sức, không quá phức tạp, có thể liên hệ từ các tình huống trong thực tiễn để HS dễ hình dung ra vấn đề. GV nên có bộ câu hỏi định hướng ngay từ đầu để HS có thể hình dung được vấn đề mình cần giải quyết.  Xác định mục tiêu về kiến thức, kĩ năng, thái độ, năng lực HS cần đạt được sau khi thực hiện dự án. Mục tiêu cần rõ ràng, chi tiết có tính khả thi phù hợp với năng lực HS và điều kiện của trường học. GV chú ý rằng do dự án đòi hỏi sử dụng kiến thức tích hợp liên môn nên trong mục tiêu cần chỉ rõ kiến thức của từng môn học đạt được. GV cần chú ý các năng lực HS đạt được khi thực án theo giáo dục STEM như năng lực hợp tác, năng lực tự học, năng lực giải quyết vấn đề; các kĩ năng cần thiết để hoàn thành dự án, đặc biêt các kĩ năng liên quan đến công nghệ và kĩ thuật.  Xác định đối tượng, hình thức, tên dự án, các yếu tố STEM Xác định đối tượng phù hợp với dự án trên cơ sở nội dung bám sát với chương trình phổ thông của Bộ Giáo dục và Đào tạo. Xác định thời gian phù hợp gồm cả thời gian chuẩn bị, thời gian thực hiện. Mỗi dự án nên xây dựng thời gian thực hiện trên lớp từ 60 đến 120 phút. Hình thức tổ chức: có thể tổ chức trong giờ học chính khóa tại các phòng STEM/phòng học của nhà trường hoặc tại các cơ sở sản xuất, phòng STEM các doanh nghiệp, các trường đào tạo nghề. Ví dụ tại trường PT DTNT THPT số 2 Nghệ An, HS ngoài việc thực hiện dự án tại trường có thể cho thực hiện ở nhà trong các đợt nghỉ lễ, hoặc kết hợp với tham quan, học tập trải nghiệm ở các trường dạy nghề, nhà máy… Khi tổ chức tại trường, GV cần chú ý tuân thủ theo nội quy của trường như giờ giấc sinh hoạt, việc sử dụng internet và điện thoại, các biện pháp an toàn cho HS…Do vậy, GV cần thường xuyên nhắc nhở, theo dõi quá trình làm việc của HS phải đúng các yêu cầu của kế hoạch dự án đã đề ra. 18
Xác định các yếu tố STEM liên quan: Khác với các dự án thông thường, dự án STEM còn thêm bước xác định các yếu tố STEM liên quan khi thực hiện dự án. GV cần phân tích, làm rõ các thành phần S, T, E, M khi chuẩn bị dự án. Tuy nhiên khi giới thiệu dự án cho HS, GV nên để HS tự phân tích các yếu tố này, còn GV chỉ đóng vai trò hướng dẫn mà không nên làm thay HS. Đối với việc tích hợp liên môn vật líđịa lí, GV cần yêu cầu HS chỉ rõ đâu là kiến thức của từng môn học, nội dung đó nằm trong lớp nào, chương nào, vận dụng để giải quyết nội dung gì…  Thiết kế tiến trình chi tiết dự án Sau khi thực hiện các bước trên, GV vạch tiến trình chi tiết các bước thực hiện một dự án. Bao gồm: Xác định ý tưởng; xác định mục tiêu của dự án theo giáo dục STEM; xác định được quy trình (các hoạt động hoặc chuỗi hoạt động) kĩ thuật để thực hiện dự án theo giáo dục STEM. Việc thiết kế cần chi tiết, rõ ràng, đảm bảo đúng với mục tiêu đề ra.  Chuẩn bị CSVC, thiết bị, tài liệu, kinh phí cần thiết Dự án tiến hành ở đâu? Bố trí, sắp xếp phòng ốc, địa điểm như thế nào? Dự kiến thiết bị (tìm ở đâu/mua ở đâu?), tài chính cần thiết cho dự án? (Có thể huy động tài chính từ những nguồn nào?..) Thực tế, đối với đối tượng HS THPT DTNT thì GV rất khó huy động nguồn tài chính từ phụ huynh HS, trong khi kinh phí nhà trường lại rất hạn hẹp. Chính vì vậy, GV cần cân nhắc lựa chọn các dự án phù hợp, tiết kiệm chi phí, tận dụng được tối đa CSVC của nhà trường.  Giới thiệu dự án, chuyển giao nhiệm vụ cho HS GV giới thiệu dự án tới HS: Tên dự án, mục tiêu, những nội dung cần giải quyết của dự án. GV cần lưu ý vừa gợi mở ý tưởng cho HS nhưng cũng không làm hộ hoàn toàn hết các bước cho HS. Chia nhóm, chuyển giao nhiệm vụ: GV có thể để HS tự lựa chọn nhóm làm việc của mình. Tuy nhiên cần thống nhất với HS ngay từ đầu về số lượng các thành viên nhóm, cách thức chia nhóm. Gợi ý HS/ nhóm HS xác lập nhóm các vấn đề cần phải lần lượt giải quyết để làm căn cứ giải quyết câu hỏi chính của dự án. Định hướng HS tìm và sử dụng các vật liệu liên quan. Giới thiệu những người có khả năng hỗ trợ cho HS khi thực hiện dự án, hướng dẫn HS liên hệ, tìm nguồn giúp đỡ khi cần, hoặc cách thức tra cứu tài liệu trên Internet, trong thư viện, … Quy định cách thức thực hiện, tiêu chí đánh giá: GV và các nhóm thống nhất các tiêu chí đánh giá trên cơ sở các nội dung ở kế hoạch GV đã vạch ra. Có thể bao gồm đánh giá của GV, đánh giá giữa các nhóm và đánh giá các thành viên trong nhóm với nhau. Các tiêu chí đưa 19
ra nên rõ ràng, có điểm số. Đối với dự án theo giáo dục STEM cần nhấn mạnh việc đánh giá không chỉ riêng sản phẩm cuối cùng của dự án mà còn cả quá trình thực hiện dự án. Chuẩn bị các mẫu vật, hóa chất, dụng cụ, vị trí để thực hiện dự án STEM: Trên cơ sở nội dung, mục tiêu chủ đề, HS chuẩn bị đầy đủ cơ sở vật chất, dụng cụ… cần thiết để tổ chức thực hiện dự án; GV hỗ trợ HS khi cần thiết. Bước 2. Thực hiện dự án  Triển khai thực hiện theo tiến trình dự án HS/nhóm HS trong quá trình thực hiện dự án phải luôn luôn liên hệ, báo cáo kết quả thực hiên định kỳ với giáo viên phụ trách để được tư vân, hỗ trợ kịp thời.  Báo cáo kết quả, đánh giá dự án Hướng dẫn, hỗ trợ HS trình bày, tranh luận, bảo vệ kết quả nghiên cứu. HS báo cáo kết quả quá trình ứng dụng STEM giải quyết vấn đề thực tiễn, có thể đề xuất một số vấn đề mới phát sinh, ý tưởng mới liên quan đến chủ đề. Đối với dự án theo giáo dục STEM thì sản phẩm không phải là mục tiêu quan trọng nhất. GV cần chú ý rằng quá trình HS vận dụng các kiến thức liên để giải quyết vấn đề cũng là một bước hết sức quan trọng. HS không chỉ nắm kiến thức lý thuyết trong chương trình mà còn biết vận dụng các kiến thức đó để giải quyết vấn đề thực tiễn. Và thậm chí các kiến thức đó không chỉ được vận dụng đơn lẻ trong nội môn, chúng còn được liên kết, xâu chuỗi với nhau ở nhiều môn học. Đó là một trong những ý nghĩa tích cực mà dạy học theo giáo dục STEM đem lại cho HS. Tổng kết, đánh giá theo tiêu chí đề ra, khen thưởng khi kết thúc buổi trình bày dự án. GV cần phải khẳng định thành quả tìm tòi nghiên cứu của từng nhóm. Chỉ ra những ưu, nhược điểm của từng nhóm trong việc lập kế hoạch tìm hiểu, nghiên cứu của nhóm, việc phân công, hợp tác thực hiện giữa các thành viên trong nhóm. GV có thể cho HS tiếp tục mở rộng, nghiên cứu phát triển dự án. 2.4. Tổ chức thực hiện một số dự án theo giáo dục STEM tích hợp liên môn toánvật líđịa lí 2.4.1. Một số dự án gợi ý Trên cơ sở phân tích chương trình và SGK ở phần cơ sở thực tiễn, chúng tôi đưa ra một số dự án theo giáo dục STEM tích hợp liên môn toánvật líđịa lí Tên dự án Nội dung Kiến thức liên quan HS thực nghiệm đo chu vi Trái Đất từ Địa lí: Bài 5,6, địa 10: đo ụng cụ đơn giản tại sân trường/ ở Hệ quả chuyển động của Dự án các d chu vi Trái Đấnhà, vào th t ời điểm giữa trưa. HS dựa vào Trái Đất. năng lực sáng tạo của mình thiết kế ra Vật lí: Bài 11. Lực hấp 20