Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Ứng dụng chuyển đổi số kết hợp dạy học theo định hướng STEM vào dạy học một số chủ đề Hóa học THPT

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:78

Thêm vào BST

Báo xấu

14
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu sáng kiến nhằm thực hiện chuyển đổi số trong quá trình dạy học Hóa học; Thiết kế và tổ chức dạy học thực nghiệm một số chủ đề Hóa học THPT theo định hướng giáo dục STEM.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Ứng dụng chuyển đổi số kết hợp dạy học theo định hướng STEM vào dạy học một số chủ đề Hóa học THPT

SỞ GD&ĐT NGHỆ AN =====  ===== SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ỨNG DỤNG CHUYỂN ĐỔI SỐ KẾT HỢP DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG STEM VÀO DẠY HỌC MỘT SỐ CHỦ ĐỀ HÓA HỌC THPT LĨNH VỰC: HÓA HỌC NĂM HỌC: 2022 – 2023 Yên Thành – 04/2023
SỞ GD&ĐT NGHỆ AN =====  ===== SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ỨNG DỤNG CHUYỂN ĐỔI SỐ KẾT HỢP DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG STEM VÀO DẠY HỌC MỘT SỐ CHỦ ĐỀ HÓA HỌC THPT LĨNH VỰC : HÓA HỌC Giáo viên thực hiện: Hồ Thị Ngọc Huyền Hoàng Thanh Bình Nguyễn Thị Triền Năm học: 2022 – 2023 Yên Thành – 04/2023
MỤC LỤC PHẦN 1. ĐẶT VẤN ĐỀ .......................................................................................... 1 1. Lí do chọn đề tài .................................................................................................... 1 2. Mục đích nghiên cứu ............................................................................................. 2 3. Khách thể và đối tượng nghiên cứu ...................................................................... 2 4. Nhiệm vụ nghiên cứu ............................................................................................ 2 5. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................................... 2 6. Phương pháp nghiên cứu ....................................................................................... 2 7. Đóng góp mới của đề tài ....................................................................................... 3 8. Cấu trúc của sáng kiến .......................................................................................... 3 PHẦN 2. NỘI DUNG .............................................................................................. 4 I. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN ................................................................. 4 1.1. Quan điểm, chủ trương của Đảng, Nhà nước, Bộ Giáo dục và Đào tạo …...4 1.2. Chuyển đổi số trong giáo dục ........................................................................... 4 1.2.1. Khái niệm về chuyển đổi số ............................................................................ 5 1.2.2. Mục đích chuyển đổi số .................................................................................. 5 1.2.3. Điều kiện cần thiết để chuyển đổi số .............................................................. 5 1.2.4. Khung năng lực số của học sinh ..................................................................... 5 1.3. Giáo dục STEM ................................................................................................. 7 1.3.1. Định nghĩa giáo dục STEM............................................................................. 7 1.3.2. Mục tiêu giáo dục STEM ................................................................................ 7 1.3.3. Các hình thức tổ chức giáo dục STEM ........................................................... 7 1.3.4. Quy trình xây dựng và thực hiện bài học STEM ............................................ 9 1.4. Thực trạng sử dụng chuyển đổi số kết hợp dạy học theo định hướng STEM vào quá trình dạy học ở trường THPT .................................................................. 12 II. ỨNG DỤNG CHUYỂN ĐỔI SỐ KẾT HỢP DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG STEM THÔNG QUA MỘT SỐ CHỦ ĐỀ DẠY HỌC HOÁ HỌC . 17 2.1. Tổ chức STEM bài học trên lớp ..................................................................... 17 Chủ đề: Mô hình xử lý rác thải và khí thải ............................................................. 17 2.2. Tổ chức hoạt động STEM trải nghiệm .......................................................... 28 Chủ đề 2: Protein .................................................................................................... 28 2.3. Tổ chức hoạt động STEM nghiên cứu khoa học .......................................... 28
Dự án “Điều chế keo dán và sơn từ rác thải nhựa polistiren”................................. 28 2.3.1. Xác định vấn đề nghiên cứu và kiến thức nền .............................................. 28 2.3.2. Đề xuất giải pháp........................................................................................... 31 2.3.3. Lựa chọn giải pháp và tiến hành thực nghiệm .............................................. 33 III. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ........................................................................ 43 3.1. Mục đích thực nghiệm .................................................................................... 43 3.2. Đối tượng thực nghiệm ................................................................................... 43 3.3. Nội dung thực nghiệm .................................................................................... 43 3.4. Phương pháp thực nghiệm ............................................................................. 44 3.5. Kết quả thực nghiệm ....................................................................................... 44 3.5.1. Kết quả khảo sát về tính cấp thiết của đề tài ................................................. 44 3.5.2. Kết quả khảo sát về tính khả thi của đề tài.................................................... 47 3.5.3. Kết quả khảo sát về hiệu quả mà sáng kiến mang lại ................................... 49 PHẦN 3. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................. 51 1. Kết luận ............................................................................................................... 51 2. Kiến nghị ............................................................................................................. 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 54 PHỤ LỤC ................................................................................................................. 1 PHỤ LỤC 1: CÁC PHIẾU ĐÁNH GIÁ ..................................................................... PHỤ LỤC 1.1: PHIẾU ĐÁNH GIÁ ĐỒNG ĐẲNG .................................................. PHỤ LỤC 1.2 : PHIẾU ĐÁNH GIÁ DÀNH CHO GIÁO VIÊN .............................. PHỤ LỤC 1.3: PHIẾU ĐÁNH GIÁ DÀNH CHO NHÓM HỌC SINH .................... PHỤ LỤC 2: CHỦ ĐỀ: PROTEIN .............................................................................
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Viết đầy đủ DHTH Dạy học tích hợp THPT Trung học phổ thông CNTT Công nghệ thông tin PPDH Phương pháp dạy học KTDH Kĩ thuật dạy học GQVĐ Giải quyết vấn đề PTHH Phương trình hóa học GDĐT Giáo dục Đào tạo SGK Sách giáo khoa PP Phương pháp TNSP Thực nghiệm sư phạm TN Thực nghiệm GV Giáo viên HS Học sinh
PHẦN 1. ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Lí do chọn đề tài Công văn số 3089/BGDĐT-GDTrH về việc triển khai thực hiện giáo dục STEM trong giáo dục trung học nhằm hỗ trợ các trường phổ thông triển khai thực hiện có hiệu quả giáo dục STEM; tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM và nghiên cức khoa học, kĩ thuật. Hiện nay giáo dục STEM ngày càng được chú trọng quan tâm ở các nước phát triển bởi nó thúc đẩy sự hiểu biết cũng như nâng cao khả năng tư duy của người học. Đồng thời, khối ngành STEM là một ngành nghề đang có nhu cầu về nguồn nhân lực chất lượng cao, có mức lương trung bình cao hơn hẳn so với các ngành nghề khác. Bởi vậy tiếp cận với giáo dục STEM là một hướng đi đúng đắn, một khoản đầu tư có lãi giúp cho học sinh trang bị hành trang tốt nhất để thích ứng và phát triển trong kỹ nguyên công nghệ 4.0. Ngày 9/12/2020, tại Hà Nội, Bộ GDĐT tổ chức hội thảo “Chuyển đổi số trong giáo dục và đào tạo”. Với mục đích chú trọng đào tạo những công dân Việt Nam có kiến thức, kỹ năng chuyển đổi số để trở thành công dân toàn cầu. Chuyển đổi số được ngành xác định là khâu đột phá, nhiệm vụ quan trọng cần chú trọng triển khai thực hiện những năm tới đây. Thực hiện chuyển đổi số không chỉ giúp nâng cao chất lượng giáo dục mà quan trọng hơn là góp phần nâng cao năng suất lao động, tạo cơ hội lớn để hội nhâp quốc tế trong tình hình mới, gắn kết với vấn đề thực tiễn học đi đôi với hành. Qua đó góp phần phát triển phẩm chất năng lực của HS và bước đầu thực hiện được định hướng nghề nghiệp. Trong chương trình giáo dục phổ thông năm 2018 đã cụ thể hóa mục tiêu giáo dục phổ thông, trong đó có mục tiêu: giúp người học làm chủ kiến thức phổ thông; biết vận dụng hiệu quả kiến thức vào đời sống và tự học suốt đời; có định hướng lựa chọn nghề nghiệp phù hợp. Riêng đối với chương trình giáo THPT giúp học sinh tiếp tục phát triển những phẩm chất, năng lực cần thiết đối với người lao động, ý thức và nhân cách công dân; khả năng tự học và ý thức học tập suốt đời; khả năng lựa chọn nghề nghiệp phù hợp với năng lực và sở thích, điều kiện và hoàn cảnh của bản thân để tiếp tục học lên, học nghề hoặc tham gia vào cuộc sống lao động; khả năng thích ứng với những đổi thay trong bối cảnh toàn cầu hóa và cách mạng công nghiệp mới. Là giáo viên, chúng tôi luôn mong muốn học sinh biết cách vận dụng kiến thức đã được học để làm ra các sản phẩm phục vụ cho cuộc sống hàng ngày. Từ đó sẽ giúp các em rút ngắn khoảng cách kiến thức giữa lý thuyết và thực hành, các em cảm thấy yêu thích các môn học hơn. Và quan trọng nhất là khơi dậy và thúc đẩy được niềm đam mê, tìm tòi, khám phá, phát triển tư duy phản biện, xây dựng lập trường cho chính bản thân các em học sinh. Đồng thời, chúng tôi luôn tìm cách đưa tới cho các em học sinh một sân chơi tri thức đúng nghĩa với lứa tuổi học sinh. Với tiêu chí “học mà chơi, chơi mà học” để định hướng giảm tải lý thuyết tăng thực 1
hành vận dụng thúc đẩy sự sáng tạo, khơi nguồn cảm hứng từ các em học sinh. Qua đó các em sẽ tìm được cách giải quyết vấn đề tốt nhất, nhanh nhất và hiệu quả nhất. Xuất phát từ yêu cầu về đổi mới phương pháp dạy học và kiểm tra đánh giá theo định hướng phát triển các năng lực và phẩm chất của học sinh, tăng cường giáo dục theo định hướng STEM để đáp ứng được các đòi hỏi cần thiết cho cuộc sống, thích ứng với quá trình chuyển đổi số trong ngành giáo dục, chúng tôi lựa chọn nghiên cứu đề tài: “Ứng dụng chuyển đổi số kết hợp dạy học theo định hướng STEM vào dạy học một số chủ đề Hóa học THPT” với mong muốn được chia sẻ và tiếp tục học hỏi những kinh nghiệm trong quá trình hướng dẫn học sinh làm các sản phẩm STEM và áp dụng chuyển đổi số cho học sinh THPT. 2. Mục đích nghiên cứu - Thực hiện chuyển đổi số trong quá trình dạy học Hóa học. - Thiết kế và tổ chức dạy học thực nghiệm một số chủ đề Hóa học THPT theo định hướng giáo dục STEM. 3. Khách thể và đối tượng nghiên cứu - Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học môn Hóa học ở trường trung học phổ thông (THPT). - Đối tượng nghiên cứu: + Quá trình thực hiện chuyển đổi số trong dạy học Hóa học + Tổ chức dạy học một số chủ đề theo định hướng STEM. 4. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu cơ sở lý luận và những vấn đề liên quan đến vấn đề chuyển đổi số trong quá trình dạy học; Cơ sở lý luận về tổ chức dạy học theo định hướng STEM trong dạy học môn Hóa học. - Tìm hiểu thực trạng dạy học theo định hướng STEM; vấn đề thực hiện chuyển đổi số trong dạy học Hóa học tại trường THPT Yên Thành 2. - Đề xuất và thiết kế một số chủ đề Hóa học THPT ứng dụng chuyển đổi số kết hợp dạy học theo định hướnggiáo dục STEM. - Thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá tính khả thi và hiệu quả của các biện pháp đã đề xuất. 5. Phạm vi nghiên cứu - Về nội dung: Chương trình hóa học THPT. - Về địa bàn: Trường THPT Yên Thành 2, huyện Yên Thành, tỉnh Nghệ An 6. Phương pháp nghiên cứu - Nhóm phương pháp nghiên cứu lý luận 2
Nghiên cứu những cơ sở lí luận về dạy học STEM, vấn đề thực hiện chuyển đổi số trong dạy học. Phân tích và hệ thống hóa các tài liệu có liên quan đến đề tài trong các sách, các tiểu luận khoa học, báo chí, internet và nhiều tài liệu khác. - Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn + Phương pháp điều tra: Khảo sát thực trạng dạy học theo định hướng STEM; vấn đề thực hiện chuyển đổi số trong dạy học Hóa học tại trường THPT Yên Thành 2. + Phương pháp chuyên gia: Trao đổi và lấy ý kiến chuyên gia. + Phương pháp thực nghiệm sư phạm (TNSP): Nhằm kiểm nghiệm tính khả thi và hiệu quả của biện pháp và những đề xuất của đề tài. - Phương pháp thống kê toán học: Sử dụng toán thống kê để xử lí, phân tích kết quả TNSP nhằm xác định tính hiệu quả và khả thi của các biện pháp đề xuất. 7. Đóng góp mới của đề tài - Đánh giá thực trạng việc sử dụng thực hiện chuyển đổi số trong dạy học Hóa học theo định hướng STEM tại trường THPT Yên Thành 2 - Đề xuất biện pháp tổ chức dạy học theo định hướng STEM. - Đề xuất và thiết kế một số chủ đề Hóa học THPT ứng dụng chuyển đổi số kết hợp dạy học theo định hướng STEM. 8. Cấu trúc của sáng kiến Ngoài phần mở đầu, phần kết luận và kiến nghị, tài liệu tham khảo và phụ lục thì nội dung của sáng kiến được cấu trúc thành các ý sau: I. Cơ sở lí luận và thực tiễn. II. Ứng dụng chuyển đổi số kết hợp dạy học theo định hướng STEM thông qua một số chủ đề dạy học Hóa học. III. Thực nghiệm sư phạm. 3
PHẦN 2. NỘI DUNG I – CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1.1. Quan điểm, chủ trương của Đảng, Nhà nước, Bộ Giáo dục và Đào tạo Năm 2017, Bộ giáo dục và Đào tạo đã bắt đầu đẩy mạnh các hoạt động giáo dục STEM trong nhà trường. Năm 2018, Bộ giáo dục và Đào tạo đã ban hành kế hoạch số 1223/KH-BGDĐT về triển khai đề án “giáo dục hướng nghiệp và định hướng phân luồng học sinh trong giáo dục phổ thông 2018-2025”, trong đó có nội dung: hỗ trợ kinh phí hoàn thiện cơ sở vật chất, trang thiết bị dạy học gắn với giáo dục hướng nghiệp, giáo dục STEM tại một số trường trung học triển khai điểm đại diện cho các vùng kinh tế… Từ phong trào học sinh nghiên cứu khoa học, cuộc thi Khoa học kỹ thuật dành cho học sinh trung học đã được tổ chức hàng năm, góp phần quan trọng vào thực hiện giáo dục STEM trong các nhà trường. Với chương trình GDPT mới đã xác định mục đích cốt lõi cũng là hình thành phẩm chất năng lực thông qua việc học sinh đổi mới cách học, cách nghĩ. Do đó, giáo dục STEM cần được tiếp tục đẩy mạnh trong các nhà trường. Đây thực sự là một phương pháp giáo dục hiện đại. Đến năm 2020 Bộ giáo dục và Đào tạo đã ban hành công văn 3089/BGDĐT- GDTrH về việc triển khai thực hiện giáo dục STEM ngày 14/8/2020 nhằm tăng vường áp dụng STEM trong giáo dục trung học nhằm góp phần thực hiện mục tiêu của chương trình giáo dục phổ thông 2018. Năm 2020, Bộ GDĐT cũng đã tổ chức hội thảo “Chuyển đổi số trong giáo dục và đào tạo”. Với mục đích chú trọng đào tạo những công dân Việt Nam có kiến thức, kỹ năng chuyển đổi số để trở thành công dân toàn cầu. Chuyển đổi số được ngành xác định là khâu đột phá, nhiệm vụ quan trọng cần chú trọng triển khai thực hiện những năm tới đây. Thực hiện chuyển đổi số không chỉ giúp nâng cao chất lượng giáo dục mà quan trọng hơn là góp phần nâng cao năng suất lao động, tạo cơ hội lớn để hội nhâp quốc tế. Dịch Covid-19 vừa qua mang đến áp lực cho hoạt động giáo dục, nhưng đồng thời cũng tạo ra động lực để chuyển đổi số trở nên mạnh mẽ hơn; tạo cơ hội và động lực để giáo viên, học sinh thích ứng, áp dụng phương thức dạy học trực tuyến. Như vậy, Đảng, Nhà nước, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã thực hiện lộ trình đổi mới toàn diện, liên tục, đồng bộ hệ thống giáo dục và đào tạo nhằm phát huy năng lực của người học đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế xã hội của đất nước và hội nhập quốc tế trong tình hình mới, gắn kết với vấn đề thực tiễn học đi đôi với hành. Qua đó góp phần phát triển phẩm chất năng lực của HS và bước đầu thực hiện được định hướng nghề nghiệp. 1.2. Chuyển đổi số trong giáo dục 4
1.2.1. Khái niệm về chuyển đổi số Chuyển đổi số là quá trình chuyển đổi hoạt động xã hội từ không gian truyền thống sang không gian số thông qua công nghệ mới, thay đổi phương thức điều hành, lãnh đạo, quy trình làm việc. 1.2.2. Mục đích chuyển đổi số Thực hiện chuyển đổi số trong giáo dục nhằm đáp ứng đòi hỏi của chương trình giáo dục phổ thông 2018. Đồng thời trong tình hình dịch bệnh Covid-19 đang bùng phát trên toàn cầu mà con người chưa thể kiểm soát được khiến cho học sinh, sinh viên tạm dừng đến trường, việc chuyển đổi số trong giáo dục càng trở nên cấp thiết với việc đa dạng các hình thức dạy học trên cơ sở tận dụng sự phát triển của công nghệ thông tin. Việc thực hiện chuyển đổi số trong giáo dục sẽ làm thay đổi diện mạo giáo dục hoàn toàn mới phương thức, cách thức, phương pháp, kĩ thuật, công cụ và phương tiện mới nhằm đáp ứng mục tiêu đào tạo công dân toàn cầu, nâng cao chất lượng giáo dục, tạo cơ hội để hội nhấp quốc tế. 1.2.3. Điều kiện cần thiết để chuyển đổi số Để thực hiện chuyển đổi số cần phải chuẩn bị những điều kiện cần thiết, trong đó: - Sự thay đổi trong nhận thức của lãnh đạo về tầm quan trọng của chuyển đổi số trong giáo dục. - Sự chuẩn bị đầy đủ đồng bộ về cơ sở hạ tầng ICT: Internet tốc độ cao, thiết bị kĩ thuật số - Sự phát triển công nghệ công nghệ: Dữ liệu lớn (Big Data), Internet vạn vật (IoT), điện toán đám mây (Cloud), Trí tuệ nhân tạo (AI).... - Con người với kĩ năng chuyển đổi và Năng lực số sẽ là yếu tố cốt lõi để thực sự thay đổi và thực hiện chuyển đổi số trong giáo dục một cách thực chất và hiệu quả. 1.2.4. Khung năng lực số của học sinh Chuyển đổi số trong giáo dục học sinh cần đạt được các năng lực sau đây: 0. Sử dụng các thiết bị kĩ thuật số Xác định, quản lý và sử dụng được công cụ phần mền và công nghệ một cách hợp lí trong môi trường số 1. Xử lý thông tin và dữ kiện - Xác định rõ những, thuộc tính (từ khóa, định dạng, hình ảnh, video…) thông tin cần thiết, địa chỉ nguồn dữ liệu, thông tin và nội dung số, sử dụng chúng hiệu quả - Tìm kiếm và đánh giá sự phù hợp của nguồn thông tin và nội dung của nó. Sử 5
dụng hiệu quả công cụ và thông tin tìm được để đưa ra những quyết định sáng suốt. - Lưu trữ, quản lý và tổ chức được dữ liệu thông tin và nội dung số. - Tương tác, giao tiếp và hợp tác thông qua công nghệ số trong khi chú ý đến sựu 2. Giao tiếp và hợp tác đa dạng về văn hóa và sự khác biệt thế hệ. - Tham gia vào xã hội thông qua các dịch vụ số và quyền công dân được tham gia. - Quản lí thông tin cá nhân - Tạo ra và biên tập nội dung số. 3. Tạo nội dung kĩ thuật số - Cải tiến và tích hợp nội dung số vào nội dung đã có sẵn khi ý thức được bàn quyền. - Biết cách đưa ra hướng dẫn có thể hiểu được. 4. An toàn kĩ thuật số - Bảo vệ được thiết bị, nội dung, dữ liệu cá nhân và quyền riêng tư trong môi trường số, bảo vệ thể chất và sức khỏe tâm lý và nhận thức về các công nghệ kỹ thuật số cho hạnh phúc xã hội và hòa nhập xã hội. - Nhận thức được về tác động môi trường của công nghệ kỹ thuật số và việc sử dụng chúng. 5. Giải quyết vấn đề - Xác định được các nhu cầu và vấn đề trong môi trường số. - Giải quyết các tình huống có vấn đề trong môi trường số. - Sử dụng được các công cụ số cải tiến quy trình và sản phẩm, cập nhập được sự phát triển của công nghệ số mới. 6. Năng lực định hướng nghề -Vận hành được các công nghệ kỹ thuật nghiệp số chuyên biệt và hiểu, phân tích và đánh giá dữ liệu chuyên ngành, thông tin và nội dung số cho một lĩnh vực cụ thể. Tất cả năng lực số của học sinh trong chuyển đổi số trong giáo dục đều phù hợp và góp phần hình thành phẩm chất năng lực của người học theo chương trình giáo dục 6
phổ thông 2018. 1.3. Giáo dục STEM 1.3.1. Định nghĩa giáo dục STEM Giáo dục STEM là một mô hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn, giúp học sinh áp dụng các kiến thức khoa học (Science), Công nghệ (Technology), Kĩ thuật (Engneering) và Toán học (Mathematic) vào giải quyết một số vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể. Giáo dục STEM là giáo dục tích hợp, theo cách tiếp cận liên môn (interdisciplinary) nhằm trang bị cho người học những kiến thức, kĩ năng liên quan đến (các lĩnh vực) Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học, thay vì dạy bốn môn học như các đối tượng tách biệt và rời rạc, STEM kết hợp chúng thành một mô hình học tập gắn kết dựa trên các ứng dụng thực tiễn. Trong CT GDPT năm 2018: “Giáo dục STEM là mô hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn, giúp học sinh áp dụng 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”. Như vậy giáo dục STEM là một phương thức giáo dục nhằm trang bị cho học sinh những kiến thức khoa học gắn liền với ứng dụng của chúng trong thực tiễn, đồng thời thúc đẩy sự phát triển phẩm chất và năng lực người học đáp ứng yêu cầu và sự phát triển kinh tế xã hội. 1.3.2. Mục tiêu giáo dục STEM Giáo dục STEM còn góp phần thực hiện các mục tiêu sau: - Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học thuộc lĩnh vực STEM cho HS. Đó là khả năng vận dụng kiến thức, kĩ năng liên quan đến các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật Toán học, biết liên kết các kiến thức để giải quyết các vấn đề thực tiễn. - Phát triển các năng lực chung cho HS, 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. - Định hướng nghề nghiệp cho HS. Giáo dục STEM sẽ tạo cho HS kiến thức nền tảng cho việc học tập ở mức độ cao hơn cũng như cho nghề nghiệp trong tương lai. Việc đưa giáo dục STEM vào trường trung học sẽ mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp với đổi mới GDPT, đảm bảo giáo dục toàn diện; nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM; hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho HS; giúp kết nối trường học với cộng đồng; góp phần hướng nghiệp, phân luồng và giúp HS thích ứng với cách mạng công nghiệp 4.0. 1.3.3. Các hình thức tổ chức giáo dục STEM a) Dạy học các môn Khoa học theo bài học STEM 7
Đây là hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu trong nhà trường trung học. Giáo viên thiết kế các bài học STEM để triển khai trong quá trình dạy học các môn học thuộc chương trình giáo dục phổ thông theo định hướng tiếp cận thích hợp nội môn hoặc tích hợp liên môn. Nội dung bài học STEM bám sát nội dung chương trình của các môn học nhằm thực hiện chương trình giáo dục phổ thông theo thời lượng quy định của các môn học trong chương trình. Học sinh thực hiện bài học STEM được chủ động nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu học tập để tiếp nhận và vận dụng kiến thức thông qua các hoạt động: lựa chọn giải quyết vấn đề; Thực hành thiết kế, chế tạo thử nghiệm mẫu thiết kế; Chia sẻ, thảo luận, hoàn thiện hoặc điều chỉnh mẫu thiết kế dưới sự hướng dẫn của giáo viên. b) Tổ chức các hoạt động trải nghiệm STEM Hoạt động trải nghiệm STEM được tổ chức thông qua hình thức câu lạc bộ hoặc các hoạt động 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 mền 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 trải nghiệm STEM được tổ chức theo kế hoạch giáo dục hàng năm của nhà trường, nội dung mỗi buổi trải nghiệm được thiết kế thành bài học cụ thể, mô tả rõ mục đích, yêu cầu, tiến trình trải nghiệm và dự kiến kết quả. Ưu tiên những hoạt động liên quan, hoạt động tiếp nối ở mức độ vận dụng (thiết kế, thử nghiệm, thảo luận và chỉnh sửa) của các hoạt động trong bài học STEM theo kế hoạch dạy học của nhà trường. Tăng cường hợp tác giữa trường trung học với các cơ sở giáo dục đại học, cơ sở nghiên cứu, cơ sở giáo dục nghề nghiệp, doanh nghiệp, hộ kinh doanh, các thành phần kinh tế - xã hội khác và gia đình để tổ chức có hiệu quả các hoạt động trải nghiệm STEM phù hợp với các quy định hiện hành. c) Tổ chức hoạt động nghiên cứu KHKT Hoạt động này dành cho những học sinh 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, thông qua các quá trình tổ chức dạy học các bài học STEM và hoạt động trải nghiệm STEM phát hiện các học sinh có năng khiếu để bồi dưỡng, tạo điều kiện thuận lợi học sinh tham gia nghiên cứu khoa học kĩ thuật. Hoạt động nghiên cứu khoa học, kĩ thuật được thực hiện dưới dạng một đề tài/dự án nghiên cứu bởi một cá nhân hoặc nhóm 2 thành viên, dưới sự hướng dẫn của GV hoặc nhà khoa học có chuyên môn phù hợp. 8
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 để đánh giá, biểu dương nỗ lực của giáo viên và học sinh trong việc tổ chức dạy và học, đồng thời lựa chọn các đề tài/dự án nghiên cứu gửi tham gia Cuộc thi khoa học, kĩ thuật cấp trên. Hình 1.1: Ngày hội STEM cấp trường Trong sáng kiến này tôi đi sâu vào cả 3 hình thức: Tổ chức bài học STEM; Hoạt động trải nghiệm STEM trong câu lạc bộ và tổ chức hoạt động STEM nghiên cứu khoa học, kĩ thuật. 1.3.4. Quy trình xây dựng và thực hiện bài học STEM a) Quy trình xây dựng bài học STEM Bước 1: Lựa chọn nội dung học Căn cứ vào nội dung kiến thức trong chương trình môn học và các hiện tượng, quá trình gắn với các kiến thức đó trong tự nhiên, xã hội; quy trình hoặc thiết bị công nghệ ứng dụng kiến thức đó trong thực tiễn để lựa chọn nội dung của bài học. Bước 2: Xác định vấn đề giải quyết Xác định vấn đề cần giải quyết để giao cho học sinh thực hiện sao cho khi giải quyết vấn đề đó, học sinh phải học được những kiến thức, kĩ năng cần dạy trong chương trình môn học đã được lựa chọn hoặc vận dụng kiến những kiến thức, kỹ năng đã biết để xây dựng bài học. Bước 3: Xây dựng tiêu chí của sản phẩm/ giải pháp giải quyết vấn đề Xác định rõ tiêu chí của giải pháp/sản phẩm làm căn cứ quan trọng để đề xuất giả thuyết khoa học/giải pháp giải quyết vấn đề/thiết kế mẫu sản phẩm. 9
Bước 4: Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học được thiết kế theo phương pháp và kĩ thuật dạy học tích cực với các hoạt động học bao hàm các bước của quy trình kĩ thuật. Mỗi hoạt động học được thiết kế rõ ràng về mục đích, nội dung, dự kiến sản phẩm học tập mà học sinh phải hoàn thành và cách thức tổ chức hoạt động học tập. Các hoạt động học tập đó có thể được tổ chức cả ở trong và ngoài lớp học (ở trường, ở nhà và cộng đồng). Cần thiết kế bài học điện tử trên mạng để hướng dẫn, hỗ trợ hoạt động học tập của học sinh bên ngoài lớp học. b) Thiết kế và thực hiện tiến trình dạy học Tiến trình bài học STEM tuân thủ theo quy trình kĩ thuật, nhưng các bước trong quy trình có thể không cần thực hiện một cách tuần tự mà thực hiện song song, tương hỗ lẫn nhau. Hoạt động nghiên cứu kiến thức nên có thể được tổ chức thực hiện đồng thời với việc đề xuất giải pháp; hoạt động chế tạo mẫu có thể được thực hiện đồng thời với thử nghiệm và đánh giá. Trong đó bước này vừa là mục tiêu vừa là điều kiện để thực hiện bước kai. Mỗi bài học STEM có thể được tổ chức theo 5 hoạt động dưới đây. Trong đó, hoạt động 4 và 5 được tổ chức thực hiện một cách linh hoạt ở trong và ngoài lớp học theo nội dung và phạm vi kiến thức của từng bài học. Mỗi hoạt động phải được mô tả rõ mục đích, nội dung, dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh và cách thức tổ chức hoạt động. Nội dung hoạt động có thể được biên soạn thành các mục chứa đựng các thông tin như là nguyên liệu, kèm theo các lệnh hoặc yêu cầu hoạt động để học sinh tìm hiểu, gia công trí tuệ để giải quyết vấn đề đặt ra trong các hoạt động; Cách thức tổ chức các hoạt động thể hiện phương pháp dạy học, mô tả cách thức tổ chức từng mục của nội dung hoạt động để học sinh đạt được mục đích tương ứng. Hoạt động 1: Xác định vấn đề Giáo viên giao cho học sinh nhiệm vụ học tập chứa đựng vấn đề. Trong đó học sinh phải hoàn thành một sản phẩm học tập hoặc giải quyết một vấn đề cụ thể với các tiêu chí đòi hỏi học sinh phải sử dụng kiến thức mới trong bài học để đề xuất, xây dựng giải pháp. Tiêu chí của sản phẩm là yêu cầu hết sức quan trọng, buộc học sinh phải nắm vững kiến thức mới thiết kế, giải thích được thiết kế cho sản phẩm cần làm. Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp Tổ chức cho học sinh thực hiện hoạt động tích cực, tăng cường mức độ tự lực tùy thuộc từng đối tượng học sinh dưới sự hướng dẫn một cách linh hoạt của giáo viên. Khuyến khích học sinh hoạt động tự tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức để sử dụng vào việc đề xuất, thiết kế sản phẩm. 10
Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp Tổ chức cho học sinh trình bày, giải thích và bảo vệ bản thiết kế kèm theo thuyết minh (sử dụng kiến thức mới và kiến thức đã có); giáo viên tổ chức góp ý, chứ trọng việc chỉnh sửa và xác thực các thuyết minh của học sinh để học sinh nắm vững kiến thức mới và tiếp tục hoàn thiện bản thiết kế trước khi tiến hành chế tạo thử nghiệm. Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá Tổ chức cho học sinh tiến hành chế tạo mẫu theo bản thiết kế, kết hợp tiến hành thử nghiệm trong quá trình chế tạo. Hướng dẫn học sinh đánh giá mẫu và điều chỉnh thiết kế ban đầu để đảm bảo mẫu chế tạo là khả thi. Hoạt động 5: Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh Tổ chức cho học sinh trình bày sản phẩm học tập đã hoàn thành, trao đổi, thảo luận, đánh giá để tiếp tục điều chỉnh hoàn thiện. b) Quy trình xây dựng và thực hiện chủ đề STEM trong câu lạc bộ Bước 1: Các bước thành lập câu lạc bộ Thứ nhất: giáo viên cần phải trang bị các kiến thức về giáo dục STEM bằng cách tham gia lớp tập huấn các khóa đào tạo về giáo dục STEM. Thứ hai: Lập kế hoạch tổ chức hoạt động câu lạc bộ: (Cơ sở vật chất, đối tượng học sinh, dự kiến các chủ đề dạy học, …) từ đó đề xuất với nhà trường thành lập câu lạc bộ. Thứ ba: Thu hút học sinh tham gia: đăng thông báo trên fanpage; website, bảng tin của trường; của câu lạc bộ. Để học sinh tham gia có chất lượng phát phiếu khảo sát, tham dò để đánh giá hứng thú của học sinh. Thứ tư: Tuyển học sinh vào câu lạc bộ qua phiếu khảo sát. Bước 2: Triển khai các hoạt động học tập và trải nghiệm trong câu lạc bộ theo các chủ đề nhà trường đã duyệt. c) Quy trình 5E Quy trình 5E cũng là mô hình phổ biến trong xây dựng bài học. 5E là viết tắt của 5 từ bắt đầu bằng chữ E trong tiếng Anh: Gắn kết (Engage), Khám phá (Explore), Diễn giải (Explain), Củng cố (Elaborate), Đánh giá (Evaluate). Đây là một công cụ hữu hiệu giúp cho cả người học và người dạy cảm thấy bài học có tính hệ thống, liền mạch, có cơ hội phát triển theo tâm lý thích được tự khám phá và kiến tạo kiến thức. Quy trình dạy học này giúp giáo viên giảm được thời lượng dạy lý thuyết mà thay vào đó, tạo ra các hoạt động thực hành và khám phá. Ngoài ra, theo mô hình dạy học 5E, học sinh từng bước khám phá kiến thức mới dựa trên các kiến thức đã biết trước đó, có thể cá nhân hóa quá trình học của mình, tạo được sự gắn kết với quá trình học hơn. 11
Gần đây, mô hình 5E còn được mở rộng thành 6E (thêm yếu tố công nghệ - Engineering) và 7E (thêm yếu tố Khơi gợi - Elicit, và Mở rộng - Extend) tùy theo đặc thù của từng buổi học. Mặc dù vậy, mô mình cốt lõi 5E vẫn được vận dụng phổ biến nhất. 1.4. Thực trạng sử dụng chuyển đổi số kết hợp dạy học theo định hướng STEM vào quá trình dạy học ở trường THPT Hiện nay, chuyển đổi số trong các trường học nói chung và các trường THPT nói riêng đã từng bước tuyên truyền nâng cao nhận thức cho đội ngũ cán bộ, quản lý, giáo viên và học sinh, thể hiện qua việc sử dụng một số phần mềm trong quản lý như: Phần mềm VNEdu, SMAS, Cơ sở dữ liệu ngành http://csdl.moet.gov.vn ; phần mềm tập huấn bồi dưỡng thường xuyên của Bộ giáo dục http://taphuan.csdl.edu.vn, đánh giá công chức: ETEP, TEMIS; phần mềm cho kế toán tài chính: MISA, quản lý tài sản, hỗ trợ kê khai thuế; giao dịch kho bạc, phần mềm quản lý thư viện, soạn thời khóa biểu bằng phần mềm TKB, phần mềm Ioffice để quản lý công văn đi, đến, …; Sử dụng Zalo, Facebook, SMS để chuyển tải, truyền đạt nội dung thông tin đến cán bộ giáo viên, nhân viên, phụ huynh học sinh:,…. Để đánh giá thực trạng ứng dụng chuyển đổi số kết hợp dạy học theo định hướng STEM vào quá trình dạy học ở trường THPT, chúng tôi đã sử dụng phương pháp điều tra bằng bảng hỏi được tiến hành tại một số trường THPT trên huyện Yên Thành. Khách thể tham gia khảo sát gồm 90 GV. Khảo sát được tiến hành vào tháng 4/203, sử dụng nền tảng khảo sát trực tuyến Google Forms (Link: https://forms.gle/au7JLp46aXXniEkd7). Dữ liệu sau khi thu thập được xử lí bằng phần mềm Excel. Bảng 1.1: Hiểu biết của các đối tượng về giáo dục STEM Ý kiến GV Ý kiến HS Số lượng % Số lượng % Chưa từng nghe qua 0 0 23 12.43 Biết sơ qua về giáo dục STEM, chưa 21 23.6 96 51.89 tìm hiểu kỹ Hiểu biết về giáo dục STEM ở mức 41 46.1 53 28.65 khá Hiểu sâu sắc về giáo dục STEM 27 30.3 13 7.03 12
Biểu đồ 1.1: Hiểu biết của các đối tượng về giáo dục STEM Bảng 1.1 và biểu đồ 1.1 cho thấy, số lượng giáo viên hiểu sâu sắc về giáo dục STEM chiếm 30,3%, số lượng giáo viên có hiểu biết về giáo dục STEM chiếm 46,1, nhưng số lượng giáo viên biết sơ qua, chưa tìm hiểu kỹ chiếm đến 23,6%. Điều này phản ánh sự tự tin và sẵn sàng của GV về áp dụng giáo dục STEM trong dạy học còn rất thấp. Còn về phía học sinh, hiểu sâu sắc về giáo dục STEM chỉ chiếm 7,03%, số lượng học sinh có hiểu biết về giáo dục STEM chiếm 28,65%, số lượng học sinh biết sơ qua, chưa tìm hiểu kỹ chiếm 51,89%, số học sinh chưa từng nghe qua chiếm 12,43%. Qua số liệu thống kê, chúng tôi thấy được mặc dù giáo dục STEM và chuyển đổi số được đưa vào chương trình GDPT đã được hơn 3 năm, nhưng học sinh vẫn chưa thực sự quan tâm và sẵn sàng thực hiện. Biểu đồ 1.2: Khảo sát về vấn đề giáo viên tìm hiểu ứng dụng chuyển đổi số kết hợp dạy học theo định hướng giáo dục STEM Biểu đồ 1.2 cho thấy, số lượng GV được tập huấn, bồi dưỡng về giáo dục STEM chiếm 77,8% số lượng người được khảo sát; số lượng giáo viên tự tìm tòi, nghiên cứu chiếm 31,1%. Điều đó chứng tỏ, giáo viên đã ý thức được tầm quan trọng của việc ứng dụng chuyển đổi số kết hợp giáo dục STEM trong quá trình dạy học và có nhu cầu tìm hiểu, áp dụng giáo dục STEM trong dạy học. 13
Biểu đồ 1.3: Khảo sát ý kiến của học sinh tìm hiểu ứng dụng chuyển đổi số kết hợp dạy học theo định hướng giáo dục STEM Biểu đồ 1.3 cho thấy, số lượng HS tự tìm tòi, nghiên cứu chiếm 43,5%, số lượng HS tìm hiểu qua thầy cô, bạn bè chiếm 42,9% số lượng người được khảo sát, số lượng Hs biết đến STEM qua các ngày hội STEM chiếm 25%. Điều đó chứng tỏ, nhà trường THPT đã ý thức được tầm quan trọng của việc ứng dụng chuyển đổi số kết hợp giáo dục STEM trong quá trình dạy học và có nhu cầu tìm hiểu, áp dụng giáo dục STEM trong dạy học. Biểu đồ 1.4: Khảo sát về các hình thức tổ chức các hoạt động giáo dục STEM trong trường THPT Biểu đồ 1.4: Khảo sát về tần suất giáo viên đã sử dụng ứng dụng chuyển đổi số kết hợp dạy học theo định hướng STEM vào `quá trình dạy học 14
Bảng 1.2: Giáo viên đánh giá mức độ ảnh hưởng của các yếu tố đến hiệu quả của việc ứng dụng chuyển đổi số kết hợp dạy học theo định hướng STEM vào dạy học Rất quan Quan Không Khó đánh Các yếu tố trọng trọng quan giá (%) (%) (%) trọng (%) 1. Chương trình, SGK 51.685 44.944 - 3.371 2. Cơ sở vật chất, trang thiết bị 56.977 39.535 - 3.488 3. Nguồn tư liệu cung cấp thông 60.920 37.931 1.149 - tin, kiến thức về STEM 4. Trình độ nhận thức của giáo viên 67.442 32.558 - - 5. Trình độ nhận thức của học sinh 62.069 37.931 - - 6. Sự phối hợp giữa phụ huynh, 59.091 38.636 - 2.273 nhà trường cùng các tổ chức khác Biểu đồ 1.5: % ý kiến của giáo viên đánh giá mức độ ảnh hưởng của các yếu tố đến hiệu quả của việc ứng dụng chuyển đổi số kết hợp dạy học theo định hướng STEM vào dạy học Qua phân tích các bảng số liệu và biểu đồ đã được xây dựng dựa trên kết quả khảo sát, chúng tôi nhận thấy, ứng dụng chuyển đổi số kết hợp dạy học theo định hướng STEM trong nhà trường THPT đã và đang được thực hiện ngày càng được nhân rộng, tuy nhiên, theo chúng tôi nền tảng cơ bản của việc ứng dụng chuyển đổi số kết hợp dạy học theo định hướng STEM trong nhà trường THPT là phải dựa vào cơ sở vật chất, hạ tầng thông tin, cơ sở dữ liệu số, đường lối, chủ trương chính sách và đội ngũ lãnh đạo, cán bộ viên chức, giáo viên, học sinh. 15