Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Ứng dụng một số kĩ thuật dạy học tích cực vào trong dạy học chủ đề giáo dục STEM phần sóng âm Vật lí 12 trung học phổ thông

Chia sẻ: Buctranhdo Buctranhdo | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:52

Thêm vào BST

Báo xấu

30
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu sáng kiến là nghiên cứu cơ sở lí luận về xây dựng và sử dụng chủ đề giáo dục STEM dùng cho dạy học vật lí; Tìm hiểu mục tiêu dạy học, nội dung dạy học phần sóng âm Vật lí 12 trung học phổ thông; Xây dụng kế hoạch dạy học chủ đề giáo dục STEM dùng cho dạy học phần “Sóng âm” vật lí 12 trung học phổ thông;

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Ứng dụng một số kĩ thuật dạy học tích cực vào trong dạy học chủ đề giáo dục STEM phần sóng âm Vật lí 12 trung học phổ thông

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG PT HERMANN GMEINER VINH LÊ XUÂN GIANG ỨNG DỤNG MỘT SỐ KĨ THUẬT DẠY HỌC TÍCH CỰC VÀO TRONG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ GIÁO DỤC STEM PHẦN SÓNG ÂM VẬT LÍ 12 THPT SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM NGHỆ AN - 2020
MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Thực trạng dạy và học vật lí ở trường phổ thông đang gặp nhiều khó khăn và bất cập. Việc dạy và học đang còn quá nặng về nội dung và điểm số, hay nói cách khác dạy để thi, học để thi chứ không phải chú trọng đến việc: HS làm được cái gì trong và sau khi học. Trong giờ Vật lí, lượng thời gian để GV và HS liên hệ thực tế, mở rộng, thực hiện các thí nghiệm, nâng cao kiến thức là rất hạn chế do lượng kiến thức tương đối nhiều. Do đó, để hoàn thành tốt các yêu cầu trên là rất khó khăn. Từ thực tế đó, với mong muốn thay đổi cách nhìn nhận của HS về môn học này, muốn HS được trải nghiệm, muốn HS tự chiếm lĩnh kiến thức kĩ năng thông qua các hoạt động chế tạo, thì giáo dục STEM cần phải được chú trọng hơn. Giáo dục STEM đưa ra cho HS những vẫn đề thực tiễn trong cuộc sống hàng ngày cần được giải quyết, đòi hỏi người thực hiện phải tìm hiểu thực tiễn, thu nhận các tri thức khoa học và vận chúng để thiết kế, thực hiện giải quyết vấn đề được giao trong một hoàn cảnh cụ thể. Chủ đề giáo dục STEM được xuất phát từ những vấn đề mâu thuận trong thực tiễn đã được thiết kế thành các chủ đề STEM, GV tổ chức hoạt động sẽ giúp cho học sình tìm ra được giải pháp đề giải quyết vấn đề đã nêu ra. Giáo dục STEM sẽ góp phần cho chúng ta trả lời được câu hỏi: dạy cái gì? Và phải dạy như thế nào để HS làm được gì trong thực tiễn. Bên cạnh đó, thực trạng triển khai giáo dục STEM được tổ chức trong các trường phổ thông hiện nay chủ yếu dưới các hình thức như: Dạy học tích hợp theo định hướng giáo dục STEM, sinh hoạt câu lạc bộ STEM, các sự kiện STEM, ngày hội STEM, các cuộc thi, các hoạt động trải nghiệm sáng tạo, phối hợp tổ chức các hoạt động STEM giữa nhà trường và các tổ chức tư nhân. Qua đây cho thấy, giáo dục STEM bước đầu đã mang lại những kết quả đáng kể, từ đó tạo tiền đề thuận lợi cho bước triển khai tiếp theo mang tính đại trà và hiệu quả. Tuy nhiên, thực tế triển khai vẫn còn nhiều khó khăn như: cần phải xây dựng được quy trình dạy học, tiêu chí đánh giá của việc thực hiển chủ đề giáo dục STEM. Đặc biệt để nâng cao chất lượng trong quá trình triển khai chúng ta cần phải đưa ra được một số kĩ thuật dạy học tích cực mang tính cốt lõi. Xuất phát từ những lí do đã nêu trên, tôi chọn đề tài nghiên cứu: “Ứng dụng một số kĩ thuật dạy học tích cực vào trong dạy học chủ đề giáo dục STEM phần sóng âm Vật lí 12 trung học phổ thông” làm đề tài nghiên cứu của tôi. 2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2.1. Đối tượng nghiên cứu + Thí nghiệm về hiện tượng tượng sóng dừng. + Dạy học STEM 1
+ Quá trình dạy học Vật lí ở trường trung học phổ thông 2.2. Phạm vi nghiên cứu + Bài sóng dừng, bài các đặc trưng của âm chương sóng cơ và sóng âmVật lí 12 trung học phổ thông. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu 3.1. Nghiên cứu cơ sở lí luận về xây dựng và sử dụng chủ đề giáo dục STEM dùng cho dạy học vật lí; 3.2. Tìm hiểu mục tiêu dạy học, nội dung dạy học phần sóng âm Vật lí 12 trung học phổ thông; 3.3. Xây dụng kế hoạch dạy học chủ đề giáo dục STEM dùng cho dạy học phần “Sóng âm” vật lí 12 trung học phổ thông; 3.4. Thực nghiệm sư phạm. 4. Phương pháp nghiên cứu + Phương pháp nghiên cứu tài liệu. + Phương pháp thực nghiệm. + Phương pháp quan sát, điều tra. + Phương pháp hỏi ý kiến chuyên gia. + Phương pháp thực nghiệm sư phạm. + Phương pháp thống kê toán học. 5. Đóng góp của sáng kiến kinh nghiệm 5.1. Về lí luận + Đề xuất được quy trình xây dựng chủ đề giáo dục STEM + Đề xuất được một số kĩ thuật dạy học tích cực vào trong dạy học chủ đề giáo dục STEM 5.2. Về ứng dụng + Xây dựng được 5 tiến trình dạy học chủ đề giáo dục STEM dùng cho dạy học phần “Sóng âm” vật lí 12 trung học phổ thông. 2
NỘI DUNG Chương 1. Cơ sở lí luận xây dựng chủ đề giáo dục STEM dùng trong dạy học trong trường trung học phổ thông. Giáo dục STEM là phương thức giáo dục tích hợp theo cách tiếp cận liên môn (interdisciplinary) và thông qua thực hành, ứng dụng. Thay vì dạy bốn môn học như các đối tượng tách biệt và rời rạc, STEM được hiểu như một “tổ hợp đa lĩnh vực” bao gồm: Khoa học (Science), Công nghệ (Technology), Kỹ thuật (Engineering) và Toán học (Mathematics). Hình 1.1: STEM là sự tích hợp liên môn Một trong những phương pháp dạy và học mang lại hiệu quả cao nhất cho giáo dục STEM là phương pháp “Học qua hành” (Learn by doing). Phương pháp này giúp HS có được kinh nghiệm thực tiễn chứ không chỉ dừng lại ở lý thuyết suông. HS sẽ được làm việc theo nhóm, tự thảo luận tìm tòi kiến thức, tự vận dụng kiến thức vào các hoạt động thực hành rồi sau đó có thể truyền đạt lại kiến thức cho người khác. Với cách học này, GV không còn là người truyền đạt kiến thức nữa mà sẽ là người hướng dẫn để HS tự xây dựng kiến thức cho chính mình. Chúng ta đang sống trong thời đại hòa nhập cao giữa các quốc gia có văn hóa khác nhau, nhu cầu trao đổi công việc và nhân lực cũng ngày một cao. Bối cảnh đó đòi hỏi ngành giáo dục cũng cần chuẩn bị cho HS những kỹ năng và kiến thức theo chuẩn toàn cầu. Giáo dục STEM với nhiệm vụ cung cấp các kiến thức và kỹ năng cần thiết cho HS thế kỷ 21 sẽ là mô hình giáo dục diện rộng trong tương lai gần của thế giới. Phương pháp giáo dục STEM còn khá mới mẻ và có phương pháp 3
tiếp cận khác trong giảng dạy và học tập nên cần được sự quan tâm và nhận thức của toàn xã hội. Những người hoạch định chính sách cần có phương pháp nâng cao nhận thức của các tầng lớp xã hội về giáo dục STEM, từ các bậc cha mẹ, GV, nhà trường, đến những nhà giáo dục các cấp. Cải cách giáo dục là điều tất yếu, triển khai giáo dục STEM để đón đầu xu hướng phát triển giáo dục sẽ đặt nền móng vững chắc cho sự phát triển của đất nước ta trong tương lai. 1.1. Kĩ thuật dạy học tích cực [Modun 2] Kỹ thuật dạy học là những biện pháp, cách thức hành động của của GV và HS trong các tình huống hành động nhỏ nhằm thực hiện và điều khiển quá trình dạy học. Các kỹ thuật dạy học là những đơn vị nhỏ nhất của phương pháp dạy học. Có những kỹ thuật dạy học chung, có những kỹ thuật đặc thù của từng phương pháp dạy học, ví dụ kỹ thuật đặt câu hỏi trong đàm thoại. Ngày nay người ta chú trọng phát triển và sử dụng các kỹ thuật dạy học phát huy tính tích cực, sáng tạo của người học như “động não, công não” (Brainstorming), “khăn trải bàn”, KWL và KWLH, Kipling (5W1H), bản đồ tư duy... Các kỹ thuật dạy học tích cực là những kỹ thuật dạy học có ý nghĩa đặc biệt trong việc phát huy sự tham gia tích cực của HS vào quá trình dạy học, kích thích tư duy, sự sáng tạo và sự cộng tác làm việc của HS. Chính vì vậy, việc áp dụng hợp lí, đúng lúc đúng chỗ, kết hợp sao cho nhuần nhuyễn các kĩ thuật này trong quá trình dạy học với phương pháp giáo dục STEM ngày càng được chú trọng. Để làm được điều đó, ta nẵm rõ được khái niệm, ưu nhược điểm của các kĩ thuật dạy học trên. 1.1.1. Kĩ thuật động não, công não (Brainstorming) Động não - Công não là một kĩ thuật dạy học nhằm huy động những tư tưởng mới mẻ, độc đáo về một chủ đề của các thành viên trong thảo luận. Các thành viên được cổ vũ tham gia một cách tích cực, không hạn chế các ý tưởng (nhằm tạo ra “cơn lốc” các ý tưởng). Kĩ thuật động não do Alex Osborn (Mĩ) phát triển, dựa trên một kĩ thuật truyền thống từ Ấn độ với quy tắc: + Không đánh giá và phê phán trong quá trình thu thập ý tưởng các thành viên. + Liên hệ với những ý tưởng đã được trình bày. + Khuyến khích số lượng các ý tưởng. + Cho phép sự tưởng tượng và liên tưởng. Động não thường được: + Dùng trong giai đoạn giới thiệu vào một chủ đề. + Sử dụng để tìm các phương án giải quyết vấn đề. 4
+ Dùng để thu thập các khả năng lựa chọn và suy nghĩ khác nhau. Brainstor Hình 1.2: Kĩ thuật động não, công não (Brainstorming) thu thập ý tưởng tất cả các thành viên 1.1.1.1 Cách tiến hành Bước 1: Đưa vào chủ đề và xác định rõ một vấn đề; Bước 2: Các thành viên đưa ra những ý kiến của mình: trong khi thu thập ý kiến, không đánh giá, nhận xét. Mục tiêu là huy động nhiều ý kiến tiếp nối nhau; Bước 3: Kết thúc việc đưa ra ý kiến; Bước 4: Đánh giá. + Lựa chọn sơ bộ các suy nghĩ. Chẳng hạn theo khả năng ứng dụng: Có thể ứng dụng trực tiếp; Có thể ứng dụng nhưng cần nghiên cứu thêm; Không có khả năng ứng dụng. + Đánh giá những ý kiến đó lựa chọn. + Rút ra kết luận hành động. 1.1.1.2 Ví dụ minh hoạ Nội dung: Nguồn âm thuộc chủ đề “Sóng âm” – Chương 2 môn Vật lý 12 Yêu cầu cần đạt: Có bao nhiêu loại nguồn âm. Lấy ví dụ cho mỗi loại. Các bước tiến hành: GV chia nhóm, nhóm tự bầu nhóm trưởng và thư kí. Bước 1: Nhóm trưởng điều phối quá trình thực hiện nhiệm vụ, thư kí ghi nhận các ý kiến của nhóm GV phát cho mỗi nhóm phiếu học tập và giao nhiệm vụ: Có bao nhiêu loại nguồn âm. Lấy ví dụ cho mỗi loại. Thời gian 3 phút 5
Bước 2: Nhóm bắt đầu công não. Mỗi thành viên đều đưa ra ý kiến của mình về vấn đề đã nêu. GV yêu cầu thư kí ghi lại các ý kiến của các thành viên trong nhóm/lớp. Bước 3: Kết thúc thảo luận và thực nghiệm, nhóm chốt và đưa ra các ý kiến. Thư kí báo cáo hoạt động của nhóm bằng trình bày trước lớp hay bằng giấy A0 thành các nhóm theo các tiêu chí. Bước 4: GV cùng HS rà soát lại các ý kiến/ nhóm ý kiến; đánh giá các ý kiến theo các tiêu chí: phù hợp với yêu cầu, đáp ứng vấn đề, … Các ý kiến đã ghi nhận: – Có 2 loại nguồn âm: Nguồn âm tự nhiên và nguồn âm nhân tạo Nguồn âm tự nhiên Nguồn âm nhân tạo iếng nước chảy Tiếng đàn ghita Tiếng mưa rơi Tiếng trống Tiếng chim hót Tiếng động cơ nổ … … 1.1.2. Kĩ thuật KWL và KWLH KWL do Donna Ogle giới thiệu năm 1986, vốn là một hình thức tổ chức dạy học hoạt động đọc hiểu. HS bắt đầu bằng việc động não tất cả những gì các em đã biết về chủ đề bài đọc. Thông tin này sẽ được ghi nhận vào cột K (What we Know) của biểu đồ. Sau đó HS nêu lên danh sách các câu hỏi về những điều các em muốn biết thêm trong chủ đề này. Những câu hỏi đó sẽ được ghi nhận vào cột W của biểu đồ. Trong quá trình đọc hoặc sau khi đọc xong, các em sẽ tự trả lời cho các câu hỏi ở cột W (What we Want to learn). Những thông tin này sẽ được ghi nhận vào cột L (What we Learned). Sau này Ogle đã phát triển thành kĩ thuật KWLH với chữ H (How can we learn more) - nội dung khuyến khích HS định hướng nghiên cứu. Sau khi HS đã hoàn tất nội dung ở cột L, các em có thể muốn tìm hiểu thêm về một thông tin. Các em sẽ nêu biện pháp để tìm thông tin mở rộng. Những biện pháp này sẽ được ghi nhận ở cột H. 1.1.2.1 Mục đích sử dụng biểu đồ KWL + Tìm hiểu kiến thức có sẵn của HS về bài đọc + Đặt ra mục tiêu cho hoạt động đọc + Giúp HS tự giám sát quá trình đọc hiểu của các em 6
+ Cho phép HS đánh giá quá trình đọc hiểu của các em. + Tạo cơ hội cho HS diễn tả ý tưởng của mình vượt ra ngoài khuôn khổ bài đọc. Sử dụng biểu đồ KWL như thế nào + Chọn bài đọc. Phương pháp này đặc biệt có hiệu quả với các bài đọc mang ý nghĩa gợi mở, tìm hiểu, giải thích + Tạo bảng KWL. GV vẽ một bảng lên bảng, ngoài ra, mỗi HS cũng có một mẫu bảng của các em. 1.1.2.2 Ví dụ minh họa Nội dung: Tìm hiểu về Âm thanh – Sóng âm Yêu cầu cần đạt: K (What we Know) W (What we Want learn) L (What we Learned) + Nguồn âm là những vật + Âm thanh truyền đi như + Đặc trưng vật lí của âm tự nó phát ra âm. thế nào? + Đặc trưng sinh lí của âm + Các vật phát ra âm có + Âm thanh có phải là + Điều kiện có sóng dừng chung đặc điểm: sóng cơ học không? trên sợi dây + Khi phát ra âm thì các + Âm to hay nhỏ, trầm + điều kiện có sóng dừng vật đều dao động. hay bổng do yếu tố nào ở cột không khí. quyết định? 1.1.3. Kĩ thuật Phỏng vấn – Hỏi – Ghi chép từ khóa Trong dạy học theo phương pháp cùng tham gia, GV thường phải sử dụng câu hỏi để gợi mở, dẫn dắt HS tìm hiểu, khám phá thông tin, kiến thức, kĩ năng mới, để đánh giá kết quả học tập của HS; HS cũng phải sử dụng câu hỏi để hỏi lại, hỏi thêm GV và các HS khác về những nội dung bài học chưa sáng tỏ. Sử dụng câu hỏi có hiệu quả đem lại sự hiểu biết lẫn nhau giữa HS GV và HS HS. Kĩ năng đặt câu hỏi càng tốt thì mức độ tham gia của HS càng nhiều; HS sẽ học tập tích cực hơn. Mục đích sử dụng câu hỏi trong dạy học là để: + Kích thích, dẫn dắt HS suy nghĩ, khám phá tri thức mới, tạo điều kiện cho HS tham gia vào quá trình dạy học + Kiểm tra, đánh giá kiến thức, kĩ năng của HS và sự quan tâm, hứng thú của các em đối với nội dung học tập + Thu thập, mở rộng thông tin, kiến thức 7
Khi đặt câu hỏi cần đảm bảo các yêu cầu sau: + Câu hỏi phải liên quan đến việc thực hiện mục tiêu bài học + Ngắn gọn, rõ ràng, dễ hiểu. Đúng lúc, đúng chỗ + Phù hợp với trình độ HS + Kích thích suy nghĩ của HS + Phù hợp với thời gian thực tế + Sắp xếp thep trình tự từ dễ đến khó, từ đơn giản đến phức tạp. + Không ghép nhiều câu hỏi thành một câu hỏi móc xính + Không hỏi nhiều vấn đề cùng một lúc Khi ghi chép từ khóa cần đảm bảo: + Lưu lại thông tin liên quan nhất. Bạn nên viết lại các từ hoặc cụm từ quan trọng có liên quan nhất đến chủ đề đang học. Ví dụ với môn vật lý, bạn chỉ nên ghi lại các công thức, loại bỏ những thông tin thừa, không cần thiết phải ghi chép. + Nghĩ về mục đích lưu giữ thông tin. Hãy tự hỏi bản thân: Vì sao mình chọn học lớp này? Vì sao mình lại tham gia buổi hội thảo này? Hãy thường xuyên nhắc nhở bản thân mục đích của việc ghi chép để không phạm lỗi ghi chép tràn lan. + Ưu tiên các thông tin “mới”. Đừng tốn thì giờ viết lại những gì bạn đã biết. Bạn chỉ nên tập trung ghi lại các thông tin mới, chưa bao giờ xuất hiện trong não bộ. 1.1.4. Kĩ thuật Design Thinking Design Thinking (Tư duy thiết kế) là một mô hình được tạo ra để giúp con người thiết kế giải pháp cho một vấn đề nào đó. Nó cho phép chúng ta rà soát toàn diện vấn đề và tư duy thích hợp để tìm ra một giải pháp tối ưu. Phương pháp này cực kỳ hữu ích trong xử lý các vấn đề phức tạp vốn mập mờ hoặc không xác định. Cho dù vấn đề đơn giản hay phức tạp, đặc biệt là các vấn đề trừu tượng, khó dự tính trong tương lai, tư duy thiết kế vẫn giúp bạn giải quyết được bằng cách hiểu sâu các vấn đề liên quan đến con người, cách tiếp cận thực tế bằng tư duy hình ảnh và các phương thức kiểm tra. Sau khi tìm hiểu Design thinking là gì, bạn sẽ cần nắm rõ 5 bước sau để ứng dụng Design thinking hiệu quả: 8
Hình 1.3. Design Thinking (Tư duy thiết kế) Design Thinking là gì? ứng dụng thế nào cho hiệu quả? luôn là một câu hỏi làm đau đầu các nhà chuyên môn. Ngày nay, nó được áp dụng rộng rãi để giải quyết vấn đề và tìm kiếm giải pháp mới trong mọi mặt của cuộc sống. Ví dụ như trong quản lý điều hành, trong thiết kế sản phẩm, trong giáo dục, văn hóa… Năm 2016, Diễn Đàn Kinh Tế Thế Giới (WEF) đã khảo sát các CEO hàng đầu và kết luật rằng: khả năng giải quyết vấn đề, sáng tạo xếp đầu trong 10 kỹ năng quan trọng nhất của doanh nghiệp. 1.1.5. Kĩ thuật Scamper SCAMPER là phương pháp tư duy sáng tạo do Robert Eberle - nhà quản lý giáo dục người Mỹ - tìm ra vào đầu những năm 1970. Phương pháp SCAMPER dựa trên nguyên lý đơn giản: những thứ sáng tạo thực chất là sự thay đổi của những thứ đang tồn tại xung quanh chúng ta. Phương pháp SCAMPER gồm 7 nguyên tắc nhỏ: Substitue/Thay thế, Combine/Kết hợp, Adapt/Thích nghi, Modify/Điều chỉnh, Put to Other Uses/Sử dụng vào mục đích khác, Eliminate/Loại bỏ, Reverse/Đảo ngược. 9
Hình 1.4. Kĩ thuật SCAMPER 1.2. Xây dụng kế hoạch dạy học chủ đề giáo dục STEM trong trường trung học phổ thông 1.2.1. Tiêu chí xây dựng chủ đề/ bài học STEM Tiêu chí 1: Chủ đề bài học STEM tập trung vào các vấn đề của thực tiễn. Trong các bài học STEM, HS được đặt vào các vấn đề thực tiễn của xã hội, tự nhiên, môi trường, y tế, kinh tề, giáo dục, … và yêu cầu tìm các giải pháp. Tiêu chí 2: Cấu trúc bài học STEM kết hợp tiến trình khoa học và quy trình thiết kế kĩ thuật Hình 1.5. Tiến trình bài học STEM 10
Tiến trình bài học STEM đưa HS từ việc xác định một vấn đề – hoặc một yêu cầu thiết kế – đến sáng tạo và phát triển một giải pháp một cách linh hoạt. Thông qua các hoạt động trên, HS làm việc theo các nhóm để đưa ra thử nghiệm dựa trên ý tưởng dựa nghiên cứu của nhóm mình, sử dụng nhiều cách tiếp cận khác nhau, mắc sai lầm, chấp nhận và học từ sai lầm, điều chỉnh và thử lại. Thông qua đó HS học được và vận dụng được kiến thức mới trong chương trình giáo dục. Đồng thời rèn luyện cho các em kĩ năng tự học, tự nghiên cứu; kĩ năng giao tiếp, làm việc nhóm; kĩ năng tìm kiếm và xử lí thông tin; kĩ năng thuyết trình; tư duy phản biện; khả năng sáng tạo … Tiêu chí 3: Phương pháp dạy học bài học STEM đưa HS vào hoạt động tìm tòi và khám phá, định hướng hành động, trải nghiệm và tạo ra sản phẩm Trong bài học STEM, hoạt động của HS được thực hiện theo hướng mở có “ khuôn khổ” về các điều kiện mà HS được sử dụng (chẳng hạn các vật liệu khả dụng). Hoạt động học của HS là hoạt động được chuyển giao và hợp tác; các quyết định về giải pháp giải quyết vấn đề là của chính HS. HS thực hiện các hoạt động trao đổi thông tin để chia sẻ ý tưởng, điều chỉnh ý tưởng và tái thiết kế nguyên mẫu của mình nếu cần. Tiêu chí 4: Hình thức tổ chức bài học STEM lôi cuốn HS vào hoạt động nhóm kiến tạo Giúp HS làm việc cùng nhau như một nhóm kiến tạo không phải là một việc dễ dàng. Tuy nhiên, việc này sẽ trở nên dễ dàng hơn nếu tất cả GV STEM ở trường làm việc cùng nhau để áp dụng làm việc nhóm, sử dụng cùng một ngôn ngữ, tiến trình và mong đợi cho HS. Làm việc nhóm trong thực hiện các hoạt động của bài học STEM là cơ sở phát triển năng lực giao tiếp và hợp tác. Tiêu chí 5: Nội dung bài học STEM áp dụng chủ yếu từ nội dung khoa học và toán mà HS đã và đang học Trong các bài học STEM, GV cần kết nối và tích hợp một cách có mục đích nội dung từ các chương trình khoa học, công nghệ, tin học và toán. Lập kế hoạch để hợp tác với các GV toán, công nghệ và khoa học khác để hiểu rõ nội hàm của việc làm thế nào để các mục tiêu khoa học có thể tích hợp trong một bài học đã cho. Từ đó, HS dần thấy rằng các môn học trên không độc lập, mà chúng liên kết với nhau để giải quyết các vấn đề. Tiêu chí 6: Tiến trình bài học STEM tính đến có nhiều đáp án đúng và coi sự thất bại như là một phần cần thiết trong học tập. Một câu hỏi nghiên cứu đặt ra, có thể đề xuất nhiều giả thuyết khoa học; một vấn đề cần giải quyết, có thể đề xuất nhiều phương án, và lựa chọn phương án tối ưu. Trong các giả thuyết khoa học, chỉ có một giả thuyết đúng. Nhưng trong các phương án giải quyết vấn đề đều khả thi, chỉ khác nhau ở mức độ tối ưu khi giải 11
quyết vấn đề. Tiêu chí này cho thấy vai trò quan trọng của năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo trong dạy học STEM. 1.2.2 Xây dựng chủ đề/ bài học STEM Để xây dựng được chủ đề/ bài học STEM cần phải thực hiện 4 bước như hình 1.6 Hình 1.6. Các bước xây dựng chủ đề/ bài học STEM Bước 1: Lựa chọn chủ đề bài học Căn cứ vào nội dung kiến thức trong chương trình môn học và các hiện tượng, quá trình gắn với tự nhiên; quy trình hoặc thiết bị công nghệ có sử dụng của kiến thức đó trong thực tiễn... để lựa chọn chủ đề của bài học. Những ứng dụng đó có thể là: Sóng dừng, các đặc trưng vật lí, sinh lí của âm, vẽ đồ thị, giải bài toán bằng đồ thị, kiến thức liên quan tới nhạc cụ. Từ đó xây dựng nên “Dự án sáng chế âm nhạc Giai điệu xanh”. Bước 2: Xác định vấn đề cần giải quyết Khi chọn được chủ đề của bài học, cần xác định vấn đề cần giải quyết và giao nhiệm vụ cho HS thực hiện đảm bảo răng khi giải quyết vấn đề đó, HS phải học được những kiến thức, kĩ năng cần dạy trong chương trình môn học đã được lựa chọn (đối với STEM kiến tạo) hoặc vận dụng những kiến thức, kĩ năng đã biết (đối với STEM vận dụng) để xây dựng bài học. Theo những ví dụ nêu trên, nhiệm vụ giao cho HS thực hiện trong các bài học có thể là: Thiết kế, chế tạo một ống nhòm đơn giản khi học về hiện tượng phản xạ và khúc xạ ánh sáng; Chế tạo máy phát điện/động cơ điện khi học về cảm ứng điện từ; Chế tạo nhạc cụ khi học về Sóng âm,… Trong quá trình này, việc thử nghiệm chế tạo trước các mẫu thử có thể hỗ trợ rất tốt quá trình xây dựng chủ đề. Qua quá đó, GV có thể hình dung các khó khăn HS có thể gặp phải, từ đó chú ý khắc sâu các kiến thức cần lưu ý trong quá 12
trình áp dụng của HS, cũng như xác định được đúng đắn các tiêu chí của sản phẩm trong bước 3. Bước 3: Xây dựng tiêu chí của thiết bị/giải pháp giải quyết vấn đề Sau khi đã xác định vấn đề cần giải quyết/sản phẩm cần chế tạo, cần xác định rõ tiêu chí của giải pháp/sản phẩm. Những tiêu chí này là căn cứ quan trọng để đề xuất giả thuyết khoa học/giải pháp giải quyết vấn đề/thiết kế mẫu sản phẩm. Đối với các ví dụ nêu trên, tiêu chí có thể là: Chế tạo ống nhòm/kính thiên văn từ thấu kính hội tụ, phân kì; quan sát được vật ở xa với độ bội giác trong khoảng nào đó; Chế tạo động cơ điện cơ điện đa năng (vừa là máy phát điện, vừa là nguồn điện và có khả năng tăng áp – máy biên áp), Chế tạo các loại nhạc cụ từ những vật dụng đơn giản … Các tiêu chí cũng phải hướng tới việc định hướng quá trình học tập và vận dụng kiến thức nền của HS chứ không nên chỉ tập trung đánh giá sản phẩm vật chất. Bước 4: Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học. Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học được thiết kế theo các phương pháp và kĩ thuật dạy học tích cực với 5 loại hoạt động học đã nêu ở trên. Mỗi hoạt động học được thiết kế rõ ràng về mục đích, nội dung và sản phẩm học tập mà HS phải hoàn thành. Các hoạt động học 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 của HS bên ngoài lớp học. 1.3. Vai trò của giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông Việc đưa giáo dục STEM vào trường trung học mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp với định hướng đổi mới giáo dục phổ thông. Cụ thể là: - Đảm bảo giáo dục toàn diện - Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho HS - Nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM - Kết nối trường học với cộng đồng - Hướng nghiệp, phân luồng - Thích ứng với cách mạng công nghiệp 4.0 Giáo dục STEM với nhiệm vụ cung cấp các kiến thức và kĩ năng cần thiết cho thế kỷ 21 đang và sẽ là mô hình giáo dục diện rộng trong tương lai gần của thế giới. Phương pháp giáo dục STEM là phương pháp giáo dục mới và có phương 13
pháp tiếp cận khác trong giảng dạy và học tập, nên cần được sự quan tâm và nhận thức của toàn xã hội. Học STEM để đón đầu được xu hướng phát triển giáo dục tiên tiến, là bước đặt nền móng vững chắc cho sự phát triển đất nước trong tương lai. Các kĩ năng về kĩ thuật cho phép HS có thể tiếp cận những phương pháp, nền tảng để thiết kế và xây dựng các thiết bị từ đơn giản đến phức tạp mà xã hội cần – đã và đang sử dụng. HS được cung cấp các kiến thức về công nghệ sẽ có khả năng sử dụng công nghệ thành thạo để hỗ trợ để đem lại tính hiệu quả cao hơn, nhanh hơn, chính xác trong công việc. Trong nền giáo dục không có Công nghệ (T) và Kĩ thuật (E) thì HS chỉ được trang bị những kĩ năng về lí thuyết về khái niệm, nguyên lí, công thức, định luật mà không được trang bị kiến thức để áp dụng vào thực tiễn. Vì vậy việc kết hợp các kĩ năng về STEM ngày càng trở nên quan trọng. 14
Kết luận chương 1 STEM là một chương trình giảng dạy dựa trên ý tưởng trang bị cho người học những kiến thức, kĩ năng liên quan đến (các lĩnh vực) khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học – theo cách tiếp cận liên môn và người học có thể áp dụng để giải quyết vấn đề trong cuộc sống hàng ngày. 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 tế. Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết về lí luận DH, chúng tôi đã đưa ra một số kĩ thuật dạy học tích cực như “động não, công não” (Brainstorming), KWL và KWLH, Kipling (5W1H), SCAMPER, Design Thinking ..., cùng với những phân tích để góp phần hiểu rõ hơn những kĩ thuật này, giúp có cái nhìn rõ nét hơn về các kĩ thuật dạy học, từ đó áp dụng hiệu quả vào công tác dạy và học. Bên cạnh đó, chúng tôi cũng đã đề xuất được quy trình xây dựng chủ đề giáo dục STEM và quy trình tổ chức hoạt động nhận thức cho HS trong dạy học STEM. Quy trình xây dựng chủ đề giáo dục sẽ trải qua bốn bước và cần phải đảm bảo được sáu tiêu chi đã đưa ra. Tiến trình bài học STEM là sự kết hợp giữa tiến trình khoa học và chu trình thiết kế kĩ thuật. Mặc dù vậy, các "bước" trong quy trình không được thực hiện một cách tuần tự (từ bước này đến bước khác) mà có những bước được thực hiện song hành, tương hỗ lẫn nhau. Qua quá trình học tập theo mô hình giáo dục STEM, HS không chỉ thu nhận được những kiến thức một cách chủ động, tích cực; phát triển và rèn luyện được những kĩ năng như giao tiếp, tư duy phản biện, giải quyết vấn đề, ... ; đặc biệt tạo môi trường cho HS phát triển năng lực sáng tạo, khả năng nghiên cứu khoa học, giáo dục toàn diện, hướng nghiệm , phân luồng và khả năng thích nghi với cuộc cách mạng 4.0. Đây đều là những kĩ năng cần thiết cho những công dân của thế kỉ 21, điều này cũng phù hợp với cách tiếp cận tích hợp trong Chương trình GDPT mới. Vì thế, tư tưởng này của giáo dục STEM cần được khai thác và đưa vào mạnh mẽ trong Chương trình GDPT mới. 15
Chương 2: Xây dựng và triển khai tiến trình dạy học chủ đề giáo dục STEM dùng cho dạy học phần “Sóng âm” vật lí 12 trung học phổ thông. 2.1. Tìm hiểu thực trạng việc dạy học chủ đề giáo dục STEM trong dạy học phần sóng âm Vật lí 12 ở một số trường trung học phổ thông tỉnh Nghệ An 2.2.1 Mục đích tìm hiểu - Thực trạng hoàn thành được các mục tiêu giáo dục đề ra. - Tìm hiểu PPDH tổ chức DH ở phần “Sóng âm” đã được GV triển khai. - GV Vật lí tại trường THPT Hermann Gmeiner Vinh: Tổng số GV 30, THPT Cửa Lò 2: Tổng số GV 10; - Các nội dung đánh giá được chia thành 4 cấp độ theo thứ tự tăng dần từ cấp độ 1 đến cấp độ 4. Kết quả đánh giá được biểu thị dưới dạng phần trăm GV đã lựa chọn mức độ đó trên tổng số 19 GV tham gia đánh giá. - Thời gian: tháng 11 năm 2021. 2.2.2 Kết quả Dựa trên thực tế khảo sát ở một số trường phổ thông, qua trao đổi trực tiếp với GV giảng dạy bộ môn vật lí, các môn học khác và phiếu điều tra ở một số trường THPT ở Nghệ An như: THPT Cửa Lò 2, trường PT Hermann Gmeiner Vinh. Kết quả của chúng tôi đã nhận được như sau: 16
Bảng 2.1. Kết quả đánh giá phân trăm hoàn thành các mục tiêu giáo dục. Mức độ STT Nội dung 4 3 2 1 1 Đảm bảo giáo dục toàn diện 3 13 64 20 2 Nâng cao tính tự học, tự nghiên cứu của HS 7 15 71 7 3 Say mê đối với nghiên cứu khoa học 0 12 34 54 4 Phát triển năng lực sáng tạo 17 31 44 8 5 Phát triển năng lực giải quyết vấn đề 12 27 43 18 6 Nâng cao các kĩ năng thực nghiệm, chế tạo 0 5 52 43 7 Phát triển kĩ năng hoạt động nhóm 7 38 24 31 8 Phát triển năng lực ngôn ngữ 2 25 67 6 9 Phát triển kĩ năng tư duy phản biện 3 9 57 31 10 Tính hiệu quả kết nối với cộng đồng 6 15 42 37 11 Hướng nghiệp, phân luồng 0 6 28 66 12 Thích ứng với cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 0 0 31 69 2.2.3 Phân tích kết quả thu được. Thông qua các kết quả mức độ hoàn thành các mục tiêu giáo dục cho ta thấy thực trạng của các phương pháp dạy học hiện tai đang có nhiều bất cập, chưa có nhiều tác động tới việc nâng cao và phát triển các kiến thức, kĩ năng của HS. Đặc biệt việc đảm bảo việc giáo dục toàn diện cho học chưa đem lại hiểu quả dẫn tới các kết quả thu được từ quá trình điều tra chưa cao như: Phát triển kĩ năng tư duy phản biện, năng lực thực nghiệm, chế tạo, tính tự học tự tìm hiểu kiến thức. Với những kết quả này sẽ dẫn tới việc đào tạo đội ngũ người lao động chưa cao. Giáo dục chưa có thể định hướng nghề nghiệp và thích ứng với cuộc cách mạng công nghiệp 4.0. Thông qua quá trình nghiên cứu các cơ sở lí luận dạy học theo chủ đề giáo dục STEM với các kĩ thuật dạy học tích cực đã được trình bày ở chương 1. Kết quả nghiên cứu này cho ta thấy việc vận dụng phương pháp dạy học theo chủ đề giáo dục STEM có thể đáp ứng và bổ sung được các nhược điểm của thực trạng giáo dục hiện tại. 17
Bởi vậy, tôi đề xuất “Ứng dụng một số kĩ thuật dạy học tích cực vào trong dạy học chủ đề giáo dục STEM phần sóng âm Vật lí 12 trung học phổ thông”. 2.2. Xây dựng chủ đề giáo dục STEM dùng cho dạy học phần “Sóng âm” Vật lí 12 trung học phổ thông 2.2.1 Tên chủ đề Dự án sáng chế âm nhạc “giai điệu xanh” 2.2.2. Xác định vấn đề Dự án sáng chế âm nhạc “giai điệu xanh” là một ý tưởng dạy học theo định hướng giáo dục STEM cho đối tượng HS lớp 12. Thông qua quá trình hoạt động học tập này thì HS sẽ được trải qua các công việc của nhà thiết kế từ việc lên ý tưởng đến việc nghiên cứu tìm hiểu kiến thức, thiết kế và chế tạo, góp phần phát triển năng lực sáng tạo, năng lực thực nghiệm cho HS. HS sẽ nghiên cứu những kiến thức về sử dụng vật liệu tái chế… để hoàn thành nhiệm vụ của mình theo những tiêu chí đã được đặt ra. Để thực hiện được dự án này, HS sẽ cần chiếm lĩnh kiến thức của các bài học: + Bài 9: Sóng dừng, Vật lí 12 THPT. + Bài 17: Đặc trưng vật lí của âm, Vật lí 12 THPT. + Bài 18: Đặc trưng sinh lí của âm, Vật lí 12 THPT. Đồng thời, HS phải như huy động kiến thức của các môn học liên quan như: + Kiến thức về thiết kế và bản vẽ kĩ thuật (môn Công nghệ 8) + Kiến thức về âm, nguồn âm,… 2.2.3. Mục tiêu Sau khi hoàn thành xong chủ đề, HS có khả năng: 2.2.3.1 Kiến thức, kĩ năng + Phát biểu được các định nghĩa, đại lượng vật lý: vận tốc truyền sóng trong các môi trường, bước sóng, tần số, sóng âm, sóng dừng. + Trình bày được các tính chất vật lý, sinh lý của âm thanh. + Trình bày họa âm, âm sắc. + Sử dụng các cách biểu diễn đại số và đồ thị để phân tích, xác định được vị trí nút và bụng của sóng dừng. + Xác định được nút và bụng của sóng dừng. 18
+ Giải quyết bài toán thực tế bằng cách vận dụng điều kiện hình thành sóng dùng cho cột không khí. + Phát triển năng lực tư duy thiết kế (Design Thinking) + Phân biệt được các loại hình nhạc cụ dân tộc + Vẽ được sơ đồ nguyên lý và bản thiết kế nhạc cụ, trong đó phải thể hiện được cách gắn kết các chi tiết + Lắp ráp được các chi tiết theo bản thiết kế, đảm bảo an toàn, chắc chắn. + Chế tạo được nhạc cụ như: sáo, đàn bầu. + Chuẩn bị được bài báo cáo trên Powerpoint + Thuyết trình, phản biện, tranh biện về bản thiết kế và về sản phẩm. + Phỏng vấn - Hỏi và có ghi chép từ khoá 2.2.3.2 Phát triển phẩm chất + Nâng cao ý thức bảo vệ môi trường, sử dụng đồ nhựa tái chế. + Nâng cao ý thức cộng đồng, tuyên truyền bảo vệ môi trường trên mạng xã hội.Hoàn thành tốt các công việc được giao. + Tự giác học tập hoàn thành các nhiệm vụ được giao. + Có trách nhiệm với bản thân và tập thể nhóm trước các nhiệm vụ được giao. + Yêu thích, say mê nghiên cứu khoa học. a. Định hướng phát triển năng lực + Năng lực thực nghiệm, nghiên cứu kiến thức về sóng dừng, sóng âm và các kiên thức liên quan. + Năng lực giải quyết được vấn đề học tập đã được giao cụ thể là chế tạo nhạc cụ theo các tiêu chí đặt ra. + Năng lực giao tiếp và hợp tác được với các thành viên của các nhóm, các nhóm khác và GV. + Năng lực thuyết trình, trình bày ý kiến cá nhân. 2.2.4. Chuẩn bị Chuẩn bị tâm thế cho HS Lần đầu tiên các em được tiếp cận đến suy nghĩ vượt qua một quy chuẩn những cái từng biết thì các em cần phải tìm ra những cách giải quyết điên rồ nhất 19