Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Xây dựng và thực hiện bài dạy STEM một số bài học trong chương trình Vật lí 10 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh THPT

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:74

Thêm vào BST

Báo xấu

10
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu sáng kiến nhằm điều tra phân tích thực trạng xây dựng và thực hiện bài dạy STEM một số bài học trong chương trình vật lí 10 ở trường THPT trên địa bàn thành phố Vinh. Trên cơ sở đó đề ra các nguyên nhân khó khăn và hướng giải quyết của đề tài; Lựa chọn xây dựng và thực hiện một số bài dạy Stem trong chương trình vật lí 10 theo các phương pháp, kĩ thuật dạy học tích cực nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho HS.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Xây dựng và thực hiện bài dạy STEM một số bài học trong chương trình Vật lí 10 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh THPT

SỞ GD – ĐT NGHỆ AN ------- 000 ------- SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Đề tài: XÂY DỰNG VÀ THỰC HIỆN KẾ HOẠCH BÀI DẠY STEM MỘT SỐ BÀI HỌC TRONG CHƢƠNG TRÌNH VẬT LÝ 10 NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ VÀ SÁNG TẠO CHO HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG. BỘ MÔN: VẬT LÝ NĂM HỌC: 2022-2023
SỞ GD – ĐT NGHỆ AN TRƢỜNG THPT LÊ VIẾT THUẬT ------- 000 ------- SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Đề tài: XÂY DỰNG VÀ THỰC HIỆN KẾ HOẠCH BÀI DẠY STEM MỘT SỐ BÀI HỌC TRONG CHƢƠNG TRÌNH VẬT LÝ 10 NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ VÀ SÁNG TẠO CHO HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG. BỘ MÔN: VẬT LÝ Họ và tên giáo viên: Phan Thị Thanh Thúy Tổ : Vật lý - KHTN Đơn vị : Trường THPT Lê Viꢀt Thuật, TP Vinh, Tꢁnh Nghệ An Điện thoại: 0972474894 NĂM HỌC: 2022-2023
MỤC LỤC Trang PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................ 1 1. Lí do chọn đề tài ..........................................................................................................1 2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu........................................................................... 2 3. Phương pháp nghiên cứu .............................................................................................2 4. Đóng góp của đề tài ......................................................................................................2 PHẦN II: NỘI DUNG ............................................................................................... 3 1. Cơ sở lý luận về giáo dục STEM trong nhà trƣờng phổ thông đáp ứng với chƣơng trình GDPT mới ……………………………………………………….3 1.1. Một số khái niệm cơ bản về giáo dục STEM…………………………………..3 1.1.1 Thuật ngữ STEM………………………………………………………………3 1.1.2 Giáo dục STEM………………………………………………………………..3 1.2. Giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông 2018………………...4 1.3. Quy trình xây dựng bài dạy STEM…………………………………………….4 1.3.1 Bài dạy STEM…………………………………………………………………4 1.3.2 Quy trình xây dựng bài dạy STEM…………………………………………….5 1.4. Các bước thiết kế tiến trình dạy học bài học STEM…………………………...6 1.5. Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo của học sinh trong dạy học chủ đề STEM…………………………………………………………………………7 1.5.1 Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo …………………………..7 1.5.2 Cấu trúc và biểu hiện hành vi của năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo…..7 1.5.3 Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo trong dạy học vật lí…………………8 2. Cở sở thực tiễn của v i ệ c x â y d ự n g v à t h ự c h i ệ n b à i d ạ y S t e m ở một số trƣờng THPT……………………………………………………….8 2.1. Thực trạng xây dựng và thực hiện bài dạy STEM trong môn Vật lý 1 0 ở một số trường THPT trên địa bàn TP Vinh………………………………………….8 2.2. Nguyên nhân và khó khăn của việc xây dựng và thực hiện kế hoạch dạy học các bài học STEM trong môn Vật lý 10 ở trường THPT…………………………..12 3. Xây dựng và thực hiện bài dạy STEM một số bài học trong chƣơng trình Vật lý 10 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh THPT……………………………………………………………………………13 3.1. Phân tích đặc điểm nội dung chương trình Vật lý 10 THPT dưới góc độ STEM………………………………………………………………………………13 3.2. Xây dựng kế hoạch và phương án tổ chức bài dạy STEM một số bài học trong chương trình vật lí 10 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh THPT……………………………………………………………………………14 3.3. Một số kết quả đạt được khi tổ chức dạy học các bài dạy STEM Vật lí 10 nhằm
phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh THPT …………...42 3.3.1 Thực nghiệm sư phạm……………………………………………………….42 3.3.2 Khảo sát sự cấp thiết và tính khả thi của các giải pháp đề xuất đã được áp dụng tại đơn vị…………………………………………………………………………...43 3.3.3 Một số kết quả đạt được khi xây dựng và tổ chức dạy học các bài dạy STEM Vật lí 10 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh THPT………………………………………………………………………………46 PHẦN III. KẾT LUẬN…………………………………………………………..47 1. Ý nghĩa của đề tài……………………………………………………………….47 2. Hướng mở rộng của đề tài………………………………………………………48 3. Đề xuất và kiến nghị……………………………………………………………49 4. Tài liệu tham khảo…………………………………………………………….. 50 5. Phụ lục
DANH MỤC VIẾT TẮT GDPT: giáo dục phổ thông GV: giáo viên HS: học sinh KHTN: khoa học tự nhiên NLGQVĐ: năng lực giải quyết vấn đề PPDH: phương pháp dạy học SGK: sách giáo khoa THCS: trung học cơ sở THPT: trung học phổ thông TP: thành phố
PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Lí do chọn đề tài Các cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ ba, lần thứ tư nối tiếp nhau ra đời, kinh tế tri thức phát triển mạnh mẽ đem lại những cơ hội phát triển vượt bậc, nhưng cũng đặt ra những thách thức không hề nhỏ cho mỗi quốc gia, đặc biệt là các quốc gia đang phát triển như Việt Nam. Để đảm bảo phát triển bền vững, nhiều quốc gia đã không ngừng đổi mới giáo dục nâng cao chất lượng nguồn nhân lực, trang bị cho các thế hệ tương lai nền văn hóa vững chắc, năng lực thích ứng trước những biến động của thế giới. Để đáp ứng những yêu cầu đó ngày 4/5/2017 Thủ tướng Chính phủ đã ban hành chỉ thị 16/CT-TTg về việc tăng cường năng lực tiếp cận cuộc cách mạng khoa học lần thứ tư. Trong đó, việc đưa giáo dục STEM vào nhà trường phổ thông mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp với chương trình giáo dục phổ thông. Một trong những giải pháp là “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 chú trọng 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 mới”. Thực hiện Chỉ thị số 16/CT-TTg, ngành giáo dục và đào tạo đã thực hiện nhiều giải pháp nhằm thúc đẩy đào taọ về khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học ở tất cả bậc học, ngành học. Đối với giáo dục trung học, Bộ Gíao dục và Đào tạo đã chỉ đạo các địa phương triển khai hoạt động nghiên cứu khoa học của học sinh THCS, THPT và tổ chức Cuộc thi khoa học kĩ thuật cấp quốc gia dành cho học sinh trung học; tổ chức cuộc thi vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết tình huống thực tiễn dành cho học sinh trung học; hướng dẫn học sinh vận dụng kiến thức liên môn vào giải quyết các vấn đề thực tiễn thông qua triển khai thiết kế các bài dạy STEM nhằm đảm bảo giáo dục toàn diện, nâng cao hứng thú học tập, hình thành và phát triển các phẩm chất năng lực đặc biệt là năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh THPT. Trong quá trình triển khai các bài dạy STEM, một trong những yêu cầu đối với giáo viên là biết cách xây dựng, tổ chức triển khai các hoạt động học một cách sáng tạo có hiệu quả, phù hợp với điều kiện dạy học của địa phương. Qua khảo sát thì chúng tôi nhận thấy việc triển khai giáo dục STEM đặc biệt là việc thiết kế và triển khai các bài dạy Stem ở các trường THPT còn nhiều hạn chế vì đại đa số giáo viên còn quan niệm STEM là một cái gì đó quá cao siêu, yêu cầu kiến thức chuyên môn sâu rộng nên một số giáo viên còn e ngại không dám nghĩ, dám làm. Hơn nữa các tài liệu hướng dẫn cụ thể cách xây dựng các bài dạy Stem trên các trang mạng điện tử, tài liệu sách vở vẫn còn hạn chế. Vì vậy việc nghiên cứu để xây dựng và thực hiện các bài dạy Stem các môn học nói chung, Vật Lý nói riêng là rất cần thiết cho cả giáo viên và học sinh trong xu thế đáp ứng mục tiêu của Chương trình giáo dục phổ thông 2018. 1
Ngoài ra Vật lí với đặc thù là một môn khoa học thực nghiệm có tính khoa học và kĩ thuật rất cao, có nhiều kiến thức liên quan đến thực tiễn nên rất phù hợp để triển khai dạy học các bài học STEM… Từ đó giúp học sinh được tìm hiểu về khoa học kĩ thuât, hiểu được ứng dụng của các kiến thức Vật lí vào thực tiễn, đồng thời có niềm yêu thích, đam mê đối với bộ môn. Với những lí do trên, nhằm nâng cao chất lượng dạy và học tôi đã nghiên cứu đề tài “Xây dựng và thực hiện bài dạy STEM một số bài học trong chƣơng trình Vật lí 10 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh THPT”. Hy vọng đề tài có thể phát triển kĩ năng xây dựng bài dạy STEM, là nguồn tài liệu tham khảo nho nhỏ cho giáo viên. 2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: HS lớp 10 trường THPT Lê Viết Thuật. Quá trình xây dựng, thực hiện bài dạy STEM trong môn Vật lý 10 ở trường phổ thông. - Phạm vi nghiên cứu: các kế hoạch bài dạy STEM Vật lí lớp 10 THPT Qúa trình thực nghiệm sư phạm tại trường THPT Lê Viết Thuật TP Vinh. - Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 9/2022 đến tháng 3/2023 3. Phƣơng pháp nghiên cứu - Phân tích cơ sở lí luận và thực tiễn của giáo dục STEM trong trường phổ thông - Điều tra phân tích thực trạng xây dựng và thực hiện bài dạy STEM một số bài học trong chương trình vật lí 10 ở trường THPT trên địa bàn thành phố Vinh. Trên cơ sở đó đề ra các nguyên nhân khó khăn và hướng giải quyết của đề tài. - Lựa chọn xây dựng và thực hiện một số bài dạy Stem trong chương trình vật lí 10 theo các phương pháp, kĩ thuật dạy học tích cực nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho HS. 4. Đóng góp mới của đề tài - Điều tra được thực trạng xây dựng và triển khai bài học STEM trong môn Vật lý ở một số trường THPT trên TP Vinh. Phân tích các nguyên nhân, khó khăn, đưa ra hướng khắc phục, giải pháp để nâng cao chất lượng xây dựng kế hoạch bài dạy STEM và cách thức triển khai các bài dạy STEM một cách có hiệu quả, áp dụng thực nghiệm tại trường THPT Lê Viết Thuật. - Xây dựng kế hoạch dạy học1 số bài dạy STEM Vật lí 10 phục vụ giảng dạy nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho HS. - Tổ chức dạy học một số bài dạy STEM trong chương trình Vật lý 10, tại trường phổ thông phù hợp với điều kiện dạy học của nhà trường và thu được những kết quả thiết thực nhằm nâng cao chất lượng dạy học bộ môn Vật lý, đưa giáo dục STEM vào trường học, từng bài học, góp phần vào phong trào thi đua đổi mới sáng tạo trong dạy học đáp ứng với yêu cầu chương trình GDPT mới. 2
PHẦN II: NỘI DUNG 1. Cơ sở lý luận về giáo dục STEM trong nhà trƣờng phổ thông đáp ứng với chƣơng trình GDPT mới 1.1 Một số khái niệm cơ bản về giáo dục STEM 1.1.1 Thuật ngữ STEM STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (công nghệ), Engineering (kĩ thuật) và Mathematics (Toán học). + Khoa học (Science) trong Stem được hiểu là khoa học tự nhiên, có mục đích nhận thức, mô tả, giải thích và tiên đoán về các sự vật, hiện tượng và quy luật tự nhiên, dựa trên những bằng chứng rõ ràng có được từ quan sát thực nghiệm. + Kĩ thuật (Engineering) là lĩnh vực khoa học sử dụng các thành tựu của toán học, khoa học tự nhiên để giải quyết các vấn đề của thực tiễn, đáp ứng các nhu cầu của cuộc sống. Kết quả của nghiên cứu kĩ thuật góp phần tạo ra các giải pháp, sản phẩm, công nghệ mới. + Công nghệ (Technology) là tri thức có hệ thống về quy trình và kĩ thuật dùng để chế biến vật liệu và thông tin. Bao gồm kiến thức, thiết bị, phương pháp và hệ thống dùng trong việc tạo ra hàng hóa và cung cấp dịch vụ. + Toán học (Mathematics) là một ngành nghiên cứu trừu tượng về cấu trúc, trật tự và quan hệ, được phát triển từ các thực hành đo đếm, mô tả các hình dạng của vật thể, liên quan đến lí luận logic và tính toán định lượng. 1.1.2 Giáo dục STEM - Giáo dục STEM về bản chất được hiểu trang bị cho người học những kiến thức và kĩ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học. Các kiến thức và kĩ năng này phải được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau, giúp HS không chỉ hiểu về nguyên lí mà còn có thể thực hành và tạo ra các sản phẩm trong cuộc sống hằng ngày. - Đối với giáo dục STEM, các kiến thức khoa học, toán học, công nghệ và kĩ thuật không chỉ được dạy học theo hướng trang bị kiến thức thông thường mà được vận dụng nhằm giải quyết các tình huống thực tiễn trong cuộc sống. Việc làm này đem lại hai tác dụng lớn. Một là giúp cho trải nghiệm học tập của HS trở nên thú vị hơn, tạo động lực thúc đẩy các em hứng thú với việc học tập và nghiên cứu khoa học, công nghệ ngay từ nhỏ. Hai là gắn kết nhà trường với địa phương, cộng đồng cũng như các tổ chức thông qua những vấn đề mang tính toàn cầu (ô nhiễm không khí, hiệu ứng nhà kính…). Sự gắn kết đa dạng các thành phần giáo dục, tạo thành một hệ sinh thái giáo dục, sẽ là một trong những chìa khóa giúp nuôi dưỡng và đào tạo những thế hệ công dân toàn cầu có kiến thức và kỹ năng, đặc biệt là tư duy sáng tạo trong thời đại mới. - Như vậy giáo dục STEM là một phạm trù rộng và liên quan đến nhiều lĩnh vực với hai đặc điểm nổi bật là tính tích hợp liên môn và hoạt động thực hành gắn với lí thuyết. Với giáo dục STEM, HS có thể học để lập trình điều khiển, chế tạo robot nhưng cũng có thể đơn giản là chế tạo ra những sản phẩm phục vụ 3
đời sống. Qua đó cho thấy việc dạy và học STEM không nhất thiết cần điều kiện cơ sở vật chất, công nghệ hiện đại mà hoàn toàn tùy thuộc vào ý tưởng triển khai bài dạy của GV. 1.2 Định hƣớng giáo dục STEM trong môn vật lí trong chƣơng trình giáo dục phổ thông 2018 Thúc đẩy và triển khai giáo dục STEM là một trong những ưu thế của môn Vật lí trong chương trình giáo dục phổ thông 2018 bao gồm: + Giáo dục Vật lí thông qua giáo dục STEM giúp học sinh thấy được ý nghĩa và tầm quan trọng của môn vật lí với thực tiễn. Cách làm này tăng cường hứng thú, sự quan tâm, thôi thúc học sinh chủ động học tập và làm việc hiệu quả. + Giáo dục Vật lí thông qua giáo dục STEM có ưu thế hình thành và phát triển các năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, năng lực thiết kế một cách tự nhiên, hợp lí tránh sự gượng ép. + Giáo dục Vật lí thông qua giáo dục STEM góp phần vào giáo dục hướng nghiệp, tạo cơ hội để học sinh tìm hiểu và xem xét các lĩnh vực nghề nghiệp theo nhiều góc độ, từ đó học sinh có thêm căn cứ để lựa chọn nghề nghiệp phù hợp với bản thân thay vì lựa chọn cảm tính. + Giáo dục Vật lí thông qua giáo dục STEM góp phần phát triển năng lực nghiên cứu theo chu trình khoa học và chu trình kĩ thuật một cách trọn vẹn. Sản phẩm, quá trình Công nghệ được tạo ra sau khi giáo dục môn Vật lí thông qua giáo dục STEM luôn mang tính tích hợp có ý nghĩa thực tiễn, liên hệ chặt chẽ với các môn học khác. Đây là cơ sở để tăng cường giáo dục STEM trong dạy học môn Vật lí. + Việc dạy học vật lí gắn với quá trình thực hiện bài dạy STEM tạo cơ hội mở cả về không gian và thời gian, tận dụng được sự hỗ trợ của cộng đồng, của hệ thống Internet. 1.3 Quy trình xây dựng bài dạy STEM 1.3.1 Bài dạy STEM -Bài dạy STEM là quá trình dạy học dưới sự tổ chức của giáo viên, học sinh chủ động thực hiện các hoạt động học tập trong một không gian thời gian cụ thể để giải quyết các vấn đề thực tiễn trên cơ sở vận dụng kiến thức, kĩ năng trong các lĩnh vực STEM, góp phần hình thành phát triển phẩm chất và năng lực cho học sinh. Bài dạy STEM có thể được chia làm hai loại: bài dạy STEM khoa học và bài dạy STEM kĩ thuật. + Bài dạy STEM khoa học là bài dạy được thiết kế dựa trên quy trình khoa học, hướng tới tìm tòi, khám phá bản chất, quy luật của sự vật hiện tượng trong thế giới tự nhiên. Bài dạy STEM khoa học được sử dụng chủ yếu trong các môn khoa học tự nhiên đặc biệt là môn vật lí ở trung học phổ thông và được sử dụng chủ yếu trong hoạt động hình thành kiến thức mới của bài học. Bài dạy STEM khoa học gồm năm hoạt động chính sau: 4
(1) . Xác định vấn đề khoa học, đề xuất giả thuyết khoa học (2) .Thiết kế thực nghiệm kiểm chứng (3). Lựa chọn phương án thực nghiệm (4). Tổ chức thực nghiệm, thảo luận kết quả (5). Báo cáo, đánh giá và điều chỉnh - Trọng tâm của bài dạy STEM khoa học là học sinh phải thiết kế và thực hiện được các thí nghiệm để phát hiện bản chất, quy luật, mối quan hệ của sự vật hiện tượng đề cập trong bài học. Từ đó các em rút ra kết luận có tính khoa học - Tổ chức bài dạy STEM khoa học thường diễn ra trong phòng học bộ môn, với đầy đủ các dụng cụ thí nghiệm, thực hành giúp học sinh thiết kế, triển khai các thí nghiệm khoa học với sự định hướng, giám sát của giáo viên. + Bài dạy STEM kĩ thuật: là bài dạy được thiết kế dựa trên quy trình thiết kế kĩ thuật, hướng tới phát hiện, đề xuất giải pháp giải quyết vấn đề trong thực tiễn trên cơ sở vận dụng các nguyên lí khoa học, toán và công nghệ hiện có. -Bài dạy STEM kĩ thuật được sử dụng trong các môn học của lĩnh vực STEM, là sự kết hợp tìm tòi nguyên lí khoa học và vận dụng nó trong thiết kế, chế tạo các sản phẩm giải quyết vấn đề đặt ra hay đáp ứng nhu cầu của người sử dụng. Cấu trúc bài dạy STEM kĩ thuật gồm 5 hoạt động chính: (1). Xác định vấn đề thiết kế, chế tạo (2). Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp thiết kế (3). Lựa chọn giải pháp thiết kế (4). Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá (5). Chia sẻ, thảo luận và điều chỉnh - Bài dạy STEM kĩ thuật chú trọng thiết kế chế tạo; định hướng sản phẩm giải quyết vấn đề đặt ra. Bên cạnh tư duy sáng tạo và giải quyết vấn đề bài dạy STEM kĩ thuật yêu cầu học sinh có năng lực khám phá khoa học để chiếm lĩnh tri thức khoa học; năng lực về kĩ thuật, công nghệ trong vẽ thiết kế sản phẩm, gia công vật liệu cơ khí… để thiết kế chế tạo sản phẩm. -Tổ chức bài dạy STEM kĩ thuật thường kết hợp giữa hoạt động trong lớp và hoạt động ngoài giờ học. Các hoạt động xác định vấn đề, lựa chọn giải pháp, chia sẻ thảo luận và điều chỉnh thường được bố trí trên lớp, có sự điều khiển giám sát của giáo viên. Các hoạt động còn lại diễn ra ở phòng học bộ môn, phòng thực hành STEM, hoặc ngoài trời. 1.3.2 Quy trình xây dựng bài dạy STEM Bước 1: Lựa chọn nội dung dạy học Dựa vào những nội dung kiến thức trong chương trình môn học và các hiện tượng, 5
quá trình gắn với các kiến thức đó trong thực tiễn. Xuất phát từ việc đáp ứng nhu cầu thiết thực trong sinh hoạt, trong sản xuất, trong cuộc sống, học tập… để lựa chọn nội dung dạy học. Bước 2: Xác định vấn đề cần giải quyết Sau khi lựa chọn nội dung dạy học, cần xác định vấn đề cần giải quyết để giao cho HS thực hiện sao cho khi giải quyết vấn đề đó HS phải học được những kiến thức, kĩ năng cần dạy trong chương trình môn học đã lựa chọn hoặc vận dụng những kiến thức, kỹ năng đã biết để xây dựng bài học. Bước 3: Xây dựng tiêu chí sản phẩm và 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. Các tiêu chí này phải hướng tới việc định hướng quá trình học tập và vận dụng kiến thức nền của HS chứ không nên tập trung đánh giá sản phẩm vật chất. Bước 4: Thiết kế tiến trình tố chức hoạt động dạy học Tiến trình tổ chức hoạt động học được thiết kế theo các phương pháp, kĩ thuật dạy học tích cực với 5 hoạt động học. Mỗi hoạt động được thiết kế rõ ràng về mục đích, nội dung và sản phẩm học tập mà HS phải hoàn thành. Các hoạt động này có thể được tổ chức cả trong và ngoài lớp học (ở trường, ở nhà và cộng đồng). 1.4 Các bƣớc thiết kế tiến trình dạy học bài học STEM Mỗi bài học STEM thường được tổ chức theo 5 hoạt động như sau: Hoạt động 1: Xác định vấn đề Trong hoạt động này, GV giao cho HS nhiệm vụ học tập chứa đựng vấn đề, trong đó HS phải hoàn thành một sản phẩm học tập cụ thể với các tiêu chí đòi hỏi HS phải sử dụng kiến thức mới trong bài học để đề xuất, xây dựng giải pháp và thiết kế nguyên mẫu của sản phẩm cần hoàn thành. Tiêu chí của sản phẩm là yêu cầu hết sức quan trọng, bởi đó chính là "tính mới" của sản phẩm, kể cả sản phẩm đó là quen thuộc với HS; đồng thời, tiêu chí đó buộc HS phải nắm vững kiến thức mới thiết kế và giải thích được thiết kế cho sản phẩm cần làm. Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp Trong hoạt động này, HS thực hiện hoạt động học tích cực, tự lực dưới sự hướng dẫn của GV. HS phải tự tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức để sử dụng vào việc đề xuất, thiết kế sản phẩm cần hoàn thành. Kết quả là, khi HS hoàn thành bản thiết kế thì đồng thời cũng đã học được kiến thức mới theo chương trình môn học tương ứng. Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp Trong hoạt động này, HS được tổ chức để trình bày, giải thích và bảo vệ bản thiết kế kèm theo thuyết minh (sử dụng kiến thức mới học và kiến thức đã có); 6
đó là sự thể hiện cụ thể của giải pháp giải quyết vấn đề. Dưới sự trao đổi, góp ý của các bạn, GV và HS tiếp tục hoàn thiện (có thể phải thay đổi để bảo đảm khả thi) bản thiết kế trước khi tiến hành chế tạo, thử nghiệm. Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá HS tiến hành chế tạo mẫu theo bản thiết kế đã hoàn thiện; trong quá trình chế tạo đồng thời phải tiến hành thử nghiệm và đánh giá. Trong quá trình này, HS cũng có thể phải điều chỉnh thiết kế ban đầu để bảo đảm mẫu chế tạo là khả thi và tối ưu (theo nhận thức của HS). Hoạt động 5: Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh Trong hoạt động này, HS được tổ chức để trình bày sản phẩm học tập đã hoàn thành; trao đổi, thảo luận, đánh giá để tiếp tục điều chỉnh, hoàn thiện. 1.5. Năng lực giải quyết vấn đề vá sáng tạo của học sinh trong dạy học bài học STEM 1.5.1. Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo là khả năng sử dụng hiệu quả các quá trình nhận thức, hành động và thái độ động cơ cảm xúc để phân tích, đề xuất các biện pháp lựa chọn giải pháp và thực hiện giải quyết những tình huống, những vấn đề học tập và thực tiễn mà ở đó không có sẵn quy trình thủ tục, giải pháp thông thường. Đồng thời đánh giá các giải pháp giải quyết vấn đề và sáng tạo để điều chỉnh và vận dụng linh hoạt trong hoàn cảnh nhiệm vụ mới. 1.5.2. Cấu trúc và biểu hiện hành vi của năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo - NLGQVĐ và sáng tạo thể hiện thông qua những hoạt động trong quá trình giải quyết vấn đề, thường có cấu trúc gồm bốn thành tố là: tìm hiểu vấn đề; thiết lập không gian vấn đề; lập kế hoạch và thực hiện giải pháp; đánh giá và phản ánh giải pháp cụ thể - Tìm hiểu vấn đề: nhận biết, xác định, giải thích các thông tin ban đầu và trung gian tương tác với vấn đề chia sẻ sự am hiểu vấn đề đó với người khác. - Thiết lập không gian, đề xuất giải pháp giải quyết vấn đề: lựa chọn, sắp xếp tích hợp thông tin với kiến thức đã học; xác định thông tin trung gian qua đồ thị bảng biểu mô tả,…Xác định cách thức quy trình chiến lược giải quyết, cách hành động. - Lập kế hoạch và thực hiện giải pháp + Lập kế hoạch: thiết lập tiến trình thực hiện; thời điểm giải quyết từng mục tiêu và phân bố các nguồn lực. + Thực hiện kế hoạch: thực hiện và trình bày giải pháp điều chỉnh kế hoạch phù hợp thực tiễn; tổ chức và duy trì hiệu quả hoạt động nhóm để thực hiện giải pháp - Đánh giá và phản ánh giải pháp: Đánh giá giải pháp đã thực hiện; phản ánh suy ngẫm về giải pháp đã thực hiện; đánh giá xác nhận những kiến thức và kinh 7
nghiệm thu nhận được đề xuất phương án giải quyết các vấn đề tương tự. 1.5.3. Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo trong dạy học vật lý - Theo chúng tôi, có thể hiểu năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo của học sinh trong học tập Vật lý là tổ hợp các năng lực thành tố cho phép người học huy động kiến thức, kỹ năng thích hợp với thái độ tích cực giải quyết thành công nhiệm vụ nhận thức lĩnh hội được kiến thức kỹ năng và phương pháp mới. NLGQVĐ và sáng tạo của học sinh trong học tập vật lý được thể hiện trong các hoạt động của quá trình giải quyết vấn đề. - Năng lực hiểu vấn đề và sáng tạo gồm: nhận diện vấn đề, hiểu ngôn ngữ diễn đạt của vấn đề.. Để hiểu vấn đề, học sinh thực hiện các thao tác tư duy: phân tích, tổng hợp, khái quát hóa, trừu tượng hoá…Như vậy, thông qua sự tái hiện quy luật Vật lý bằng thí nghiệm hay các bối cảnh vật lý do giáo viên đưa ra, thông qua các thao tác tư duy học sinh hiểu được vấn đề nhiệm vụ nghiên cứu. - Năng lực tìm được giải pháp và thực hiện giải pháp giải quyết vấn đề và sáng tạo gồm: Để tìm được giải pháp và thực hiện giải pháp, học sinh phải sử dụng kiến thức, kinh nghiệm kỹ năng, đồng thời thực hiện thao tác tư duy phân tích, so sánh, suy luận để hình thành các giả thuyết, sử dụng các phép đối chiếu, so sánh trong khâu kiểm chứng giả thuyết; vận dụng các thao tác tổng hợp, cụ thể hóa, khái quát hóa để hợp thức hóa kiến thức nội dung cần nghiên cứu. - Năng lực trình bày giải pháp và kết quả: thể hiện bằng ngôn ngữ nói khi thuyết trình thảo luận tranh luận bảo vệ kiến thức; Thể hiện bằng ngôn ngữ viết khi trả lời trên phiếu tập báo cáo kết quả thí nghiệm báo cáo, dự án báo cáo thông qua các thiết bị công nghệ thông tin lời giải bài tập. - Năng lực đánh giá giải pháp và kết quả: chỉ ra điểm mới, tính sáng tạo của giải pháp giải quyết vấn đề; trình bày khả năng áp dụng của giải pháp trong học tập và hoạt động thực tiễn; biện luận kết quả giải pháp, đề xuất giải pháp mới ưu việt hơn. 2. Cở sở thực tiễn của việc xây dựng và thực hiện bài dạy Stem ở một số trƣờng THPT 2.1. Thực trạng xây dựng và thực hiện bài dạy STEM trong môn Vật lý 1 0 ở một số trƣờng THPT trên địa bàn TP Vinh. Bộ GD-ĐT đã triển khai thí điểm và đến nay giáo dục STEM đã được triển khai đồng loạt trên phạm vi toàn quốc. Bộ GD-ĐT đã triển khai các phong trào, các cuộc thi trong trường phổ thông theo hướng điển hình như cuộc thi khoa học kĩ thuật dành cho HS trung học, cuộc thi vận dụng kiến thức liên môn vào giải quyết những vấn đề thực tiễn… Từ những chương trình thí điểm này, những phong trào, cuộc thi bước đầu đã có sự lan tỏa, tác động tích cực, làm chuyển biến trong dạy học tại các trường trên địa bàn thành phố Vinh nói riêng, tỉnh Nghệ An nói chung. Từ đó, HS được thực hành, trải nghiệm nhiều hơn, học tập gắn với cuộc sống hơn. 8
Tuy nhiên, các phong trào vẫn chỉ dừng lại ở hình thức các cuộc thi, thu hút được một lượng nhỏ GV, HS tham gia, chưa trở thành hoạt động thường xuyên, phổ biến của GV và HS. Hiện nay, tại thành phố Vinh, với nhiều lợi thế riêng, việc giáo dục STEM đã và đang được nhiều trường tiểu học và trung học cơ sở đưa vào chương trình hoạt động chính khóa của Nhà trường. Các năm học trở lại đây, các trường THPT tại thành phố Vinh, như Trường THPT chuyên Phan Bội Châu, THPT Hà Huy Tập đã thành lập các câu lạc bộ STEM. Phương thức triển khai của các trường chủ yếu đó là xã hội hóa. Nhà trường phối hợp cùng một số trung tâm để đưa giáo dục STEM vào trường học. …, xây dựng nhiều chuyên đề dạy học STEM, bước đầu đưa vào giảng dạy có hiệu quả ở các môn học. Thực tế triển khai cho thấy, giáo dục STEM được tổ chức trong nhà trường thường tập trung qua các hình thức: dạy học tích hợp theo định hướng giáo dục STEM, sinh hoạt câu lạc bộ STEM, các cuộc thi, các hoạt động trải nghiệm sáng tạo, phối hợp tổ chức các hoạt động STEM giữa nhà trường và các cơ sở dạy nghề, ngày hội STEM…. Qua đây cho thấy, giáo dục STEM đã có được những kết quả bước đầu, tạo tiền đề thuận lợi cho bước triển khai tiếp theo mang tính đại trà và hiệu quả khi thực hiện chương trình GDPT mới. Tuy nhiên việc thiết kế và tổ chức các bài dạy STEM trong các môn nói chung, Vật Lý nói riêng chưa được giáo viên quan tâm và thực hiện. Chính vì vậy tôi đã tiến hành cuộc khảo sát tìm hiểu về thực trạng xây dựng và thực hiện bài dạy STEM trong môn Vật lý 1 0 ở một số trường THPT trên địa bàn TP Vinh. Tuy nhiên, qua cuộc khảo sát ở một số trường phổ thông trên thành phố Vinh, thực tế triển khai vẫn còn gặp nhiều khó khăn, bất cập. Dựa vào kết quả điều tra , tôi nhận thấy: * Đối với giáo viên: - Với phần lớn GV cấp THPT thì việc thiết kế và tổ chức các bài dạy STEM vẫn là điều vô cùng mới và khó khăn. Các GV mong muốn được tiếp cận, triển khai dạy học các bài dạy STEM, nhưng cách tiếp cận chưa hiệu quả. GV mong muốn có được tập huấn và có cơ hội tiếp cận nhiều hơn với dạy học định hướng STEM. Kết quả của việc điều tra khảo sát đối với giáo viên: Biểu đồ 1: Hiểu biết của GV về thiết kế và tổ chức dạy học bài học STEM 9
Biểu đồ 1: Thống kê về sự hiểu biết của giáo viên về thiết kế và tổ chức bài học STEM 8% 2% 55% 35% Biết nhưng sơ sài đầy đủ không quan tâm không biết đến Biểu đồ 2: Mức độ cần thiết của việc xây dựng và tổ chức bài học STEM trong dạy học vật lí Biểu đồ 2: Thống kê mức độ cần thiết của việc xây dựng và tổ chức bài học STEM trong dạy học vật lí 1% 6% 35% 58% Rất cần thiết cần thiết ít cần thiết không cần thiết Biểu đồ 3: Mức độ thƣờng xuyên của việc xây dựng và tổ chức bài dạy STEM trong dạy học vật lí 10
Biểu đồ 3: Mức độ thƣờng xuyên của việc xây dựng và tổ chức bài dạy STEM trong dạy học vật lí 1% 6% 35% 58% Rất cần thiết cần thiết ít cần thiết không cần thiết Đối với học sinh: Để nắm rõ thực trạng hiểu biết về dạy học STEM trong môn Vật lí của học sinh khối 10 trường THPT, khi bắt đầu nghiên cứu lí luận để viết sáng kiến này tôi đã tiến hành 1 bài khảo sát đối với học sinh ( có trong phụ lục kèm theo) Kết quả của bài khảo sát: Biểu đồ 4: Thống kê sự hứng thú của HS khi tham gia hoạt động STEM 11
Biểu đồ 5: Thống kê số lƣợng học sinh đã đƣợc học bài học theo định hƣớng STEM Biểu đồ 5: Thống kê số lượng HS đã được học bài học theo định hướng STEM Chưa lần nào 7% Thường xuyên 20% Mới 1 lần Thỉnh thoảng 48% 25% Thường xuyên Thỉnh thoảng Mới 1 lần Chưa lần nào Như vậy thông qua khảo sát GV và HS chúng tôi nhận thấy nhìn chung các GV đều thấy được tầm quan trọng và sự cần thiết của việc thi ết k ế và tổ chức dạy học các bài h ọc STEM trong môn Vật lý, tuy nhiên vấn đề vẫn là triển khai, tổ chức dạy học bài dạy STEM như thế nào cho hiệu quả và phù hợp với điều kiện dạy học ở trường phổ thông. Mặc dù một số GV đã thực hiện, nhưng vẫn còn lúng túng, hạn chế. Nhiều GV cho biết, trong dạy học Vật lý chỉ tập trung truyền thụ kiến thức mà chưa chú trọng, chủ động trang bị cho HS kiến thức môn Vật lý cũng như các môn KHTN, Công nghệ và Toán theo định hướng STEM. Đối với các em HS, việc đưa STEM vào dạy học là rất cần thiết bởi những hiệu quả mà nó mang lại trong giáo dục là to lớn. Một mặt thực hiện được những mục tiêu của GDPT đó là phát triển các năng lực cốt lõi của HS và năng lực đặc thù của môn học, mặt khác nó tác động tích cực đến thái độ, tâm lý người dạy bởi sự hứng thú, niềm đam mê, yêu thích khoa học của các em. 2.3. Nguyên nhân và khó khăn của việc xây dựng và thực hiện kế hoạch dạy học các bài học STEM trong môn Vật lý 10 ở trƣờng THPT. Thực tế cho thấy giáo dục STEM ở các trường phổ thông ở Việt Nam nói chung và thành phố Vinh nói riêng thường tập trung qua các hình thức trải nghiệm, câu lạc bộ, các cuộc thi, ngày hội STEM. Tuy nhiên trong quá trình triển khai giáo dục STEM vẫn còn nhiều khó khăn xuất phát từ những lí do sau đây: - Giáo dục STEM chưa được “chương trình hóa”. Với khung chương trình đề ra GV gặp khó khăn trong việc tổ chức các nội dung, chủ đề , các bài học STEM sao cho vừa đảm bảo khung chương trình, vừa phát huy tính sáng tạo của học sinh. Như vậy khi triển khai chương trình giáo dục phổ thông mới cần có văn bản hướng 12
dẫn về xây dựng và thực hiện bài dạy STEM để tạo thuận lợi cho giáo viên tổ chức dạy học. Việc tập huấn cho giáo viên về xây dựng và thực hiện bài dạy STEM cho giáo viên mới được triển khai từ năm học này. - Trình độ giáo viên chưa đáp ứng được yêu cầu. Phần lớn giáo viên chỉ được đào tạo đơn môn, do đó gặp khó khăn khi triển khai theo hướng liên môn. Bên cạnh đó, đa số giáo viên còn ngại học hỏi, ngại chia sẻ với đồng nghiệp nên chưa có sự liên hệ tốt giữa giáo viên các bộ môn trong dạy học STEM. - Chưa có sự phối hợp chặt chẽ giữa nhà trường và các tổ chức, doanh nghiệp trong việc đào tạo tập huấn, cũng như hỗ trợ các hoạt động giáo dục STEM. - Nội dung kiểm tra, đánh giá trong dạy học còn gặp rào cản trong các trường học. Hiện nay ở các trường phổ thông việc kiểm tra, đánh giá được tổ chức theo bài thi trắc nghiệm kiểm tra kiến thức, kĩ năng, còn nặng nề kiến thức thi cử nên đa phần việc triển khai giáo dục STEM vẫn phải tránh các lớp cuối cấp. - Điều kiện cơ sở vật chất chưa đáp ứng được yêu cầu đề ra. Sĩ số HS các lớp quá đông gây khó khăn cho tổ chức hoạt động, cản trở việc đổi mới PPDH. Trên cơ sở phân tích các nguyên nhân và khó khăn trên, nhận thấy muốn thiết kế và tổ chức thành công các bài dạy STEM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh thì trước tiên người giáo viên phải dành thời gian tìm hiểu, nghiên cứu kĩ bài dạy và các kiến thức vật lí liên quan có thể vận dụng vào thực tiễn. Ngoài ra trong các buổi sinh hoạt chuyên môn cần trao đổi kinh nghiệm với đồng nghiệp thống nhất xây dựng các bài dạy STEM của bộ môn để có kế hoạch dạy học phù hợp. Mục tiêu là dạy cho học sinh các kĩ năng, rèn luyện năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh vận dụng giải quyết các tình huống trong thực tiễn. 3. Xây dựng và tổ chức kế hoạch bài dạy STEM một số bài học trong chƣơng trình Vật lý 10 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh THPT 3.1 Phân tích đặc điểm nội dung chƣơng trình Vật lý 10 THPT dƣới góc độ STEM Tuân thủ định hướng đổi mới căn bản và toàn diện giáo dục phổ thông, coi trọng việc phát triển toàn diện phẩm chất và năng lực của người học nhưng không coi nhẹ vai trò của kiến thức. Kiến thức chương trình vật lí lớp 10 được coi là chất liệu, cơ sở cho việc giúp học sinh hình thành phát triển các phẩm chất và năng lực cần có trong cuộc sống hiện tại và tương lai. Theo cách tiếp cận đó, kiến thức vật lí lớp 10 đảm bảo: + Phản ánh được các vấn đề của cuộc sống, cập nhật được các thành tựu của khoa học công nghệ, phù hợp với văn hóa và thực tiễn Việt Nam. + Có nhiều ứng dụng thực tế và có tác dụng tích cực đến việc phát triển phẩm chất và năng lực học sinh. 13
+ Có tính điển hình cao, có ý nghĩa trong cả hiện tại và tương lai. + Phù hợp với đặc điểm tâm sinh lí và trải nghiệm của lứa tuổi. Hs lớp 10 đã bước vào tuổi thanh niên, đã được trang bị một số kiến thức, kĩ năng nhất định về khoa học tự nhiên ở cấp THCS, do đó các em cần được hướng dẫn để học vật lí như quá trình khám phá khoa học. Chính vì vậy quá trình xây dựng và tổ chức các bài học trong chương trình vật lí lớp 10 được triển khai theo định hướng STEM là hoàn toàn hợp lí. Gv cần có phương pháp hướng dẫn các em khám phá kiến thức mới và vận dụng chúng vào giải quyết vấn đề của học tập cũng như thực tế cuộc sống. Từ đó các em có thể nhận biết được năng lực và sở trường của mình để bắt đầu định hướng cho nghề nghiệp tương lai sau này. 3.2 Xây dựng và tổ chức kế hoạch bài dạy STEM một số bài học trong chƣơng trình vật lí 10 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh THPT KẾ HOẠCH BÀI DẠY STEM KĨ THUẬT Bài 12: CHUYỂN ĐỘNG NÉM Thời gian thực hiện: 02 tiết I. Mục tiêu a. Về kiến thức - Phát biểu được tác dụng của lực đối với vận tốc của vật. - Viết được công thức tầm ném xa, tầm ném cao của vật. - Phân tích được quĩ đạo chuyển động của vật ném ngang, ném xiên. b. Về kỹ năng - Làm việc nhóm, hợp tác giữa các thành viên để hoàn thành nhiệm vụ. - Rèn luyện tư duy, trao đổi ý kiến để đưa ra kết luận. - Rèn luyện kỹ năng thuyết trình, lên kế hoạch. - Thu thập và xử lý số liệu. c. Về phẩm chất - Hứng thú, tham gia tích cực các hoạt động. - Rèn tính cẩn thận, chấp hành các qui định về an toàn trong thực hành. - Yêu thích, khám phá khoa học. d. Về năng lực - Tìm hiểu kiến thức khoa học cụ thể về một ứng dụng của các định luật Niu tơn, chuyển động ném. - Năng lực hợp tác với các thành viên trong cùng nhóm. 14
- Giải quyết được nhiệm vụ thiết kế, chế tạo “máy bắn đá” một cách sáng tạo. - Tự học, tự nghiên cứu kiến thức, lên kế hoạch thiết kế, chế tạo, thử nghiệm, đánh giá. 3. Thiết bị - GV và HS chuẩn bị cho 7 bộ gồm: Bìa cac tông, que kem, kéo, dây chun, bút chì, kẹp giấy, keo( súng bắn keo), pin AA, thìa nhựa, ống hút trà sữa. - GV: Máy tính, máy chiếu, loa, laptop, phiếu học tập. - HS: tìm hiểu về các định luật Niuton, chuyển động của vật ném xiên, cân bằng của một vật rắn. 4. Tiến trình dạy học Hoạt động 1: Xác định vấn đề a. Mục tiêu - GV phải chuyển giao được nhiệm vụ cho HS, giúp HS phát hiện được vấn đề. - HS đọc/ nghe/ xem nội dung của tình huống để xác định vấn đề cần giải quyết. Cụ thể HS sẽ xem các video và clip về máy bắn đá thời xưa, cùng nhau thảo luận xem nguyên lí hoạt động của máy bắn đá và chế tạo ra máy bắn đá. b. Nội dung - Nguyên lí gì giúp bật được quả bóng. Khi quả bóng bật được ra thì làm cách nào để đo được khoảng cách bay xa của quả bóng. Mỗi lần bắn được bóng thì bóng có thể bay xa bao nhiêu mét, làm cách nào để điều chỉnh được tầm bay xa của bóng. Khó khăn ở đây là thiết bị gần như là cố định, chỉ cần lợi dụng sức bật của đòn bẩy để bật được bóng, ta khó điều chỉnh được hướng, và tầm bay cao, bay xa của bóng. 15