Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Khoa học giáo dục: Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề iSTEM trong môn Vật lí ở trường Trung học phổ thông

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:27

Thêm vào BST

Báo xấu

3
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án "Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề iSTEM trong môn Vật lí ở trường Trung học phổ thông" được hoàn thành với mục tiêu nhằm đề xuất khung lí thuyết về xây dựng và tổ chức dạy học chủ đề iSTEM và áp dụng để thiết kế và tổ chức dạy học một số chủ đề iSTEM trong môn Vật lí ở trường THPT, nhằm phát triển năng lực Vật lí, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo của học sinh.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Khoa học giáo dục: Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề iSTEM trong môn Vật lí ở trường Trung học phổ thông

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH _____________________________________________________ LÊ THỊNH THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ iSTEM TRONG MÔN VẬT LÍ Ở TRƢỜNG TRUNG HỌC PHỔ TH NG TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Chuyên ngành: Lý luận và PPDH bộ môn Vật lí Mã số: 9.14.01.11 NGHỆ AN – 2024
LUẬN ÁN ĐƢỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. PHẠM THỊ PHÚ Phản biện 1 Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án đƣợc bảo vệ trƣớc hội đồng đánh giá luận án cấp Trƣờng tại Trƣờng Đại học Vinh Vào hồi: giờ ngày tháng năm 2024 Có thể tìm hiểu Luận án tại: - Thư viện Quốc gia. - Trung tâm thông tin & Thư viện Nguyễn Thúc Hào, Trường Đại học Vinh.
1 MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài STEM được viết tắt từ các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ) Engineering (Kĩ thuật) và Math (Toán học). Giáo dục STEM về bản chất là 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. Đó là những lĩnh vực quan trọng thúc đẩy sự tiến bộ của văn minh nhân loại. Đổi mới giáo dục theo định hướng giáo dục STEM là tăng cường giáo dục các môn học Khoa học (Vật lí, Hóa học, Sinh học), Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Đó là con đường và là động lực cho sự phát triển toàn diện bền vững về khoa học, kĩ thuật, công nghệ, xã hội, kinh tế và môi trường... Ở Việt Nam, đổi mới giáo dục theo định hướng phát triển năng lực đang được triển khai, trong đó giáo dục STEM được đặc biệt chú trọng. Ở bậc giáo dục phổ thông, giáo dục STEM được định hướng rõ ràng trong Chương trình giáo dục phổ thông (GDPT) 2018: Ở trung học cơ sở (THCS) các môn Khoa học tự nhiên (Vật lí, Sinh học, Hóa học) được tích hợp thành môn Khoa học tự nhiên; ở trung học phổ thông (THPT) có đầy đủ các môn S, T, E, M: Toán học (thuộc nhóm môn học bắt buộc), Lí, Hóa, Sinh, Công nghệ, Kĩ thuật (thuộc nhóm môn học lựa chọn); trong đó thời lượng dành cho môn Công nghệ và Kĩ thuật được tăng lên đáng kể so với Chương trình GDPT 2006 (chương trình cũ). Tuy nhiên, tích hợp các môn học thuộc lĩnh vực STEM chương trình GDPT 2018 vẫn để mở. Giáo viên phải tự lực thiết kế và tổ chức dạy học các chủ đề iSTEM trong môn học do mình phụ trách cho các nội dung chuyên đề tự chọn, giáo dục địa phương, hoạt động trải nghiệm. Công văn 3089/BGDĐT-GDTrH ngày 14/8/2020, về việc triển khai thực hiện giáo dục STEM trong các trường trung học có các hướng dẫn chi tiết hơn, tuy nhiên cũng còn một số vấn đề chưa giải quyết được, như tiêu chí cho bài học/chủ đề iSTEM vẫn theo Công văn 5555/BGD ĐT-GDTrH ngày 8/10/2014 (áp dụng cho tất cả các bài học). Đây là nhiệm vụ mới gây nhiều khó khăn cho giáo viên: Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề tích hợp STEM như thế nào trong dạy học đơn môn (môn Vật lí) ở trường trung học phổ thông là câu hỏi nghiên cứu được chúng tôi giải quyết trong đề tài của luận án. Từ đó, chúng tôi chọn đề tài Luận án Tiến sĩ là “Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề iSTEM trong môn Vật lí ở trường Trung học phổ thông”. 2. Mục đích nghiên cứu Đề xuất khung lí thuyết về xây dựng và tổ chức dạy học chủ đề iSTEM và áp dụng để thiết kế và tổ chức dạy học một số chủ đề iSTEM trong môn Vật lí ở trường THPT, nhằm phát triển năng lực Vật lí, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo của học sinh.
2 3. Giả thuyết khoa học Nếu khung lí thuyết về thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề iSTEM bám sát các tiêu chí đặc trưng của chủ đề iSTEM, được sắp xếp dựa theo các yếu tố cấu trúc của quá trình dạy học, thì việc thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề iSTEM theo khung lí thuyết này trong môn Vật lí ở trường THPT sẽ vừa phát triển năng lực Vật lí vừa phát triển được năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo của học sinh. 4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 4.1. Đối tượng - Giáo dục STEM. - Quá trình dạy học môn Vật lí và mục tiêu nội dung các môn khoa học (Hóa học, Sinh học), môn Công nghệ, môn Toán ở trường THPT. 4.2. Phạm vi nghiên cứu Chủ đề iSTEM trong dạy học môn Vật lí ở trường THPT. 5. Nhiệm vụ nghiên cứu 5.1. Nghiên cứu cơ sở lí luận về dạy học theo định hướng giáo dục iSTEM ở trường THPT; 5.2. Nghiên cứu chương trình giáo dục phổ thông 2018: Chương trình tổng thể và Chương trình các môn Khoa học: Vật lí, Hóa học, Sinh học, Công nghệ, Toán học, đặc biệt là mục tiêu, yêu cầu cần đạt của các môn học thuộc lĩnh vực STEM; 5.3. Nghiên cứu cơ sở thực tiễn về dạy học theo định hướng giáo dục STEM ở trường THPT; 5.4. Nghiên cứu nội dung dạy học các môn STEM trong chương trình giáo dục phổ thông mới; 5.5. Đề xuất khung lí thuyết xây dựng và tổ chức dạy học chủ đề iSTEM: Đề xuất bộ tiêu chí chủ đề iSTEM, quy trình xây dựng chủ đề iSTEM trong dạy học đơn môn (Vật lí); Lựa chọn mô hình tổ chức dạy học chủ đề iSTEM trong môn Vật lí ở trường THPT; 5.6. Xây dựng một số chủ đề iSTEM trong môn Vật lí ở trường THPT theo kết quả nghiên cứu của 5.5; 5.7. Thực nghiệm sư phạm các chủ đề đã xây dựng ở trường trung học phổ thông. 6. Phƣơng pháp nghiên cứu 6.1. Phương pháp lí thuyết 6.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn 6.3. Phương pháp thực nghiệm 6.4. Phương pháp thống kê toán học 7. Đ ng g p mới củ đề tài luận án - Về mặt lí luận + Đề xuất phân loại các cấp độ tích hợp của chủ đề iSTEM + Đề xuất bộ tiêu chí nhận diện và đánh giá chủ đề iSTEM;
3 + Đề xuất quy trình xây dựng chủ đề iSTEM trong môn Vật lí; + Lựa chọn và đề xuất mô hình tổ chức dạy học chủ đề iSTEM phù hợp với môn Vật lí ở trường THPT. - Về thực tiễn + Xây dựng được 3 chủ đề iSTEM trong môn Vật lí ở trường THPT minh họa được 3 cấp độ dạy học iSTEM; + Một số sản phẩm là kết quả sáng tạo của HS từ học tập 3 chủ đề nêu trên. 8. Cấu trúc luận án Ngoài phần Mở đầu, phần Kết luận, Danh mục các bài báo liên quan đến luận án, Tài liệu tham khảo và Phụ lục, nội dung luận án gồm 4 chương Chương 1. Tổng quan lịch sử nghiên cứu giáo dục tích hợp STEM ở trường trung học phổ thông (15 trang) Chương 2. Cơ sở lý luận và thực tiễn xây dựng chủ đề dạy học tích hợp STEM trong môn Vật lí ở trường trung học phổ thông (77 trang) Chương 3. Xây dựng chủ đề dạy học iSTEM trong môn Vật lí trung học phổ thông (35 trang) Chương 4. Thực nghiệm sư phạm (45 trang) Kết luận (1 trang) Tài liệu tham khảo (5 trang)
4 Chƣơng 1 TỔNG QUAN LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU GIÁO DỤC TÍCH HỢP STEM Ở TRƢỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 1.1. Các công trình nghiên cứu trên thế giới 1.1.1. Khái quát về vị trí tầm quan trọng của giáo dục STEM ở các châu lục trên thế giới qua các công trình nghiên cứu Trong những năm gần đây sự phát triển của khoa học công nghệ đã đạt đến một mức độ rất cao. Khoa học công nghệ IOT (Internet of Things), AI (Artifical Intelligence)… đã dần như được phổ biến trên khắp các nước trên thế giới. Sự phát triển khoa học kĩ thuật công nghệ luôn gắn liền với nhu cầu nguồn lao động chất lượng cao. Chính vì vậy, nhiều quốc gia tiên tiến trên thế giới bao gồm các nước liên minh Châu Âu, Châu Á và Mỹ, Canada, Úc,… đang xây dựng và phát triển hệ thống giáo dục STEM để có thể chiếm lĩnh tạo thế cạnh tranh trên toàn thế giới. 1.1.2. Các nghiên cứu tiêu biểu về giáo dục tích hợp STEM trên thế giới  Một số tiếp cận giáo dục tích hợp STEM của các nhà khoa học trên thế giới: Sanders (2009), cho rằng trọng tâm của giáo dục tích hợp STEM nên áp dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, thiết kế và tiến hành thí nghiệm, phân tích và diễn giải dữ liệu, giao tiếp và hợp tác với các nhóm đa ngành Theo Roberts, A., & Cantu, D. (2012, June), nghiên cứu về các cách tiếp cận của các nhà khoa học thấy rằng có 3 phương pháp tiếp cận trong lĩnh vực giáo dục STEM đó là phương pháp truyền thống (Silo), nhúng (Embedded) nhúng và tích hợp (Integration) ứng với nội dung và mức độ bài học STEM cần được tích hợp. Theo Moore và Smith (2014), cho rằng có hai cách tích hợp giáo dục STEM: 1. Tích hợp theo bối cảnh - tại đó thiết kế kỹ thuật được thừa nhận là động lực để giảng dạy các môn Toán và Khoa học 2. Tích hợp nội dung - trong đó các kỹ năng kỹ thuật là một phần của mục tiêu học tập toán học và nội dung khoa học được phát triển một cách tự nhiên. Hai nhà khoa học nhận định rằng vì các kỹ năng kỹ thuật không nằm trong mục tiêu học tập của chương trình học nên tích hợp theo bối cảnh đã được coi là phương pháp có nhiều khả năng thành công nhất trong trường học. 1.2. Các công trình nghiên cứu về giáo dục tích hợp STEM ở Việt Nam 1.2.1. Khái quát về tình hình giáo dục STEM ở Việt Nam Mô hình giáo dục STEM được đưa vào nước ta dưới hình thức Câu lạc bộ Robotics, Công nghệ thông tin tại các trường tiểu học, THCS và THPT hoặc trung tâm; do các công ty đầu tư giáo dục thực hiện, qua đó tạo ra sự lan tỏa bằng các hình thức cọ xát thông qua thi đấu trong nước và quốc tế. Bộ Giáo dục và Đào tạo đã triển khai chương trình tập huấn “Xây dựng và thực hiện chủ đề giáo dục STEM trong trường trung học” cho các tỉnh thành trong cả nước và đã triển khai thí điểm phương thức giáo dục STEM tại 15 trường THCS và THPT
5 tại 5 tỉnh: Hà Nội, Hòa Bình, Hải Dương, Quảng Ninh, Nam Định. Hơn 50 chủ đề dạy học theo định hướng giáo dục STEM được nhà trường xây dựng và thực hiện với kết quả tích cực. Trong năm 2018, 1.2.2. Các công trình nghiên cứu về giáo dục tích hợp STEM ở Việt Nam Lê Xuân Quang, (2017), “Dạy học môn Công nghệ phổ thông theo định hướng giáo dục STEM”, LATS, trường ĐHSP Hà Nội. Tác giả Nguyễn Thanh Nga và cộng sự, (2019), với tài liệu “Thiết kế và tổ chức dạy học theo chủ đề STEM cho HS THCS & THPT” Phạm Văn Vương, 2020, “Dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường THPT thông qua môn Vật lí”, LATS, ĐHSP Hà Nội. Nguyễn Thị Thùy Trang, (2021), “Phát triển năng lực dạy học STEM cho sinh viên sư phạm Hóa học”, LATS, trường Đại học Sư phạm Hà Nội. Lê Hải Mỹ Ngân, (2022), “Tổ chức dạy học chủ đề STEM Robotics nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh Trung học cơ sở”, LATS, trường Đại học Sư phạm Hà Nội. Cho đến nay (2023), chưa có công trình nghiên cứu nào đã công bố khung lí thuyết về “Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề iSTEM trong dạy học đơn môn Vật lí ở trường THPT” nhằm phát triển năng lực Vật lí, năng lực GQVĐ & ST của HS 1.3. Câu hỏi nghiên cứu củ đề tài luận án Trên những cơ sở những dữ liệu và phân tích tổng quan của đề tài nghiên cứu, chúng tôi xác định câu hỏi nghiên cứu của đề tại luận án như sau: 1. Chủ đề iSTEM là gì? Phân loại chủ đề iSTEM như thế nào? 2. Tiêu chí nào để nhận diện chủ đề iSTEM? 3. Làm thế nào để xây dựng chủ đề dạy học iSTEM? 4. Tổ chức dạy học chủ đề iSTEM như thế nào? 5. Đánh giá năng lực Vật lí và năng lực GQVĐ & ST của học sinh trong dạy học chủ đề iSTEM như thế nào?
6 Chƣơng 2 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIẾN XÂY DỰNG CHỦ ĐỀ DẠY HỌC TÍCH HỢP STEM TRONG MÔN VẬT LÍ Ở TRƢỜNG TRUNG HỌC PHỔ TH NG 2.1. Một số vấn đề cơ bản về giáo dục STEM 2.1.1. STEM STEM là thuật ngữ được viết tắt từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (kỹ thuật) và Mathematics (Toán học) 2.1.2. Giáo dục STEM Giáo dục STEM từ lịch sử sơ khai được hiểu như sự liên kết đào tạo giữa bốn lĩnh vực Khoa học, Toán học, kỹ thuật và Công nghệ (SMET); giáo dục STEM được khởi nguồn là giáo dục khoa học, kĩ thuật). Trong luận án này, chúng tôi sử dụng thuật ngữ “giáo dục tích hợp STEM” với nội hàm được nêu bởi Tổ chức giảng dạy khoa học quốc gia Mỹ (NSTA), giáo dục tích hợp STEM là phương pháp tiếp cận liên ngành để giảng dạy Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. STEM được hướng theo cách tích hợp giữa hai hoặc nhiều hơn môn học STEM trong quá trình học sinh áp dụng thực tiễn khoa học và kỹ thuật vào giải quyết các vấn đề thực trong cuộc sống. 2.1.3. Các phương thức giáo dục tích hợp STEM Từ tổng hợp các tài liệu về giáo dục tích hợp STEM, chúng tôi nhận ra có các phương thức sau: (1) Thông qua dạy học các chủ đề tích hợp STEM (chủ đề iSTEM); (2) Thông qua hoạt động trải nghiệm; (3)Thông qua hoạt động trò chơi khoa học 2.1.4 Các cấp độ giáo dục iSTEM Theo Roberts, A., & Cantu, D. (2012), có 3 phương pháp tiếp cận trong lĩnh vực giáo dục STEM đó là phương pháp truyền thống (Silo), nhúng (Embedded) và tích hợp (Integration) ứng với 3 cấp độ tích hợp nội dung của bài học iSTEM. Theo Barakos đã đưa ra hệ thống các phương pháp tiếp cận của giáo dục tích hợp STEM bao gồm từ thấp đến nâng cao và mở rộng về tích hợp STEM, trong đó có hướng dẫn để thực hiện cách tích hợp chương trình giảng dạy theo STEM một cách đầy đủ trong đó nhấn mạnh mối liên hệ tương quan giữa bốn lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Xem Hình 2.2. Jacobs (2010) , giải thích rằng sự tích hợp diễn ra theo một chuỗi liên tục từ cơ bản đến nâng cao. Mười mô hình tích hợp được thiết kế bởi Fogarty (2009) cũng như các mô hình được giới thiệu của Drake và Burns (2004) hoặc Bybee (2013) có thể được xếp vào một chuỗi liên tục tương tự, có nhiều điểm chung tồn tại giữa các mô hình lý thuyết và phù hợp với đề xuất của Jacobs được trình bày trong Hình 2.3. Theo Vasquez (2014) và Alex Delaforce (2016), mô hình tích hợp của Vasquez (2014) và Alex Delaforce (2016) 75 gồm có 4 mức độ tích hợp STEM theo các loại hình tích hợp như đơn môn, đa môn, liên môn, xuyên môn, tùy thuộc vào mức độ giải quyết vấn đề thực tiễn. (Hình 2.4).
7 Theo Lê Xuân Quang, giáo dục STEM có những loại hình khác nhau và đã đưa ra sự phân loại STEM. - Phân loại dựa trên khía cạnh các lĩnh vực STEM tham gia giải quyết các vấn đề - Phân loại dựa trên khía cạnh phạm vi kiến thức giải quyết vấn đề STEM - Phân loại dựa vào mục đích dạy học ta có Trong nghiên cứu này, chúng tôi đề xuất phân loại STEM theo các cấp độ tích hợp nội dung và kiến thức theo số môn học thuộc lĩnh vực STEM tăng dần. Cấp độ 1: Xây dựng chủ đề iSTEM tích hợp nội môn. Chủ đề iSTEM được xây dựng dựa trên sự tích hợp liên kết từng phân môn, từng chương riêng lẻ hoặc cấp lớp khác nhau có kiến thức liên quan trong cùng một môn học/lĩnh vực (Vật lí) để giải quyết vấn đề thực tiễn. Có 2 kiểu tích hợp: a. Lồng ghép đồng tâm: Theo cách này, khi xây dựng chủ đề iSTEM ta kết hợp tự nhiên theo chương trình môn học, thực hiện bằng cách tạo ra kết nối các kiến thức của bài học hay chủ đề trước đó. Theo đó, nội dung dạy học có thể được thực hiện lặp lại theo từng chủ đề và mở rộng dần theo mạch phát triển của kiến thức (xem Hình 2.5). b. Liên kết màng: Theo cách này khi xây dựng chủ đề tích hợp STEM ta tập trung vào hướng tích hợp nội dung kiến thức của các bài học thuộc các chương hoặc các cấp lớp khác nhau trong cùng một môn học để giải quyết vấn đề. Chủ đề tích hợp được xây dựng dựa trên các đơn vị kiến thức cụ thể trong cùng một môn học phụ thuộc vào mối liên hệ giữa chúng nhằm tạo ra kết nối (xem Hình 2.6). Hình 2.5 &2.6. Sơ đồ tích hợp STEM nội môn kiểu đồng tâm và kiểu màng chân vịt Cấp độ 2: Xây dựng chủ đề iSTEM khuyết. Chủ đề tích hợp STEM được tích hợp theo kiểu đa môn, liên môn vận dụng kiến thức từ 2 môn học/lĩnh vực STEM trở lên để giải vấn đề thực tiễn. Hình 2.7a và Hình 2.7b. Sơ đồ tích hợp STEM khuyết liên môn, nhúng Khi xây dựng chủ đề tích hợp iSTEM khuyết, ta sẽ tích hợp 2 hoặc nhiều hơn các môn STEM (Vật lí, Hóa học, Sinh học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học) nhưng
8 không đầy đủ tất cả các lĩnh vực STEM, trong đó chủ đề iSTEM được tích hợp nội dung môn học kết hợp với rèn luyện kĩ năng nhằm phát triển năng lực cho người học. Các môn học STEM có cùng một nội dung được triển khai độc lập trong chương trình giảng dạy của các môn học có thể tích hợp nội dung đó theo chủ đề chung Các chủ đề tích hợp STEM khuyết ta có thể tích hợp theo kiểu nhúng một phần kiến của các lĩnh vực khác vào lĩnh vực/môn chính theo các tiêu chí chung nhằm giải quyết vấn đề. Cấp độ 3: Xây dựng chủ đề iSTEM đầy đủ Chủ đề tích hợp STEM được tích hợp theo kiểu đa môn, liên môn vận dụng kiến thức đầy đủ tất cả các môn học/lĩnh vực STEM trở lên để giải vấn đề thực tiễn. Hình 2.8a và Hình 2.8b. Sơ đồ tích hợp STEM đầy đủ đa môn và liên môn Chủ đề iSTEM đầy đủ được tiếp cận theo cách tích hợp nội dung của các lĩnh vực/môn học thuộc lĩnh vực STEM mà nội dung dạy học được đề cập cùng lúc hoặc các chủ đề tích hợp được xây dựng để giải quyết các vấn đề cụ thể trong cuộc sống hằng ngày. Các chủ đề có nội dung trải rộng ngoài các lĩnh vực STEM (Vật lí, Hóa học, Sinh học, Công nghệ, Kĩ thuật, Toán học) có thể tích hợp kết hợp với các lĩnh vực khác như: Tin học, Địa lý, Văn học, Nghệ thuật,… cho những chủ đề có kèm theo kiến thức về biến đổi khí hậu, môi trường, năng lượng… Tích hợp theo kiểu STEM đa môn, liên môn, xuyên môn là tiếp cận nội dung, chương trình mà tại đó ý tưởng được mở rộng, tăng cường được xâu chuỗi trải dọc, rộng theo các môn học STEM với các lĩnh vực khác để rèn luyện các năng lực và kĩ năng như: kĩ năng giải quyết vấn đề và sáng tạo, kĩ năng hợp tác và làm việc nhóm, kĩ năng thiết kế và nghệ thuật, kĩ năng giao tiếp xã hội, kĩ năng tiếp cận công nghệ và tiếp cận đa trí tuệ... 2.2. Dạy học môn Vật lí theo giáo dục tích hợp STEM ở trƣờng trung học phổ thông Việt Nam 2.2.1. Cơ sở khoa học của dạy học Vật lí theo giáo dục tích hợp STEM Dạy học iSTEM cho môn Vật lí nhằm phát triển năng lực là một quá trình thiết kế, tổ chức và phối hợp giữa hoạt động dạy và hoạt động học, tập trung vào kết quả đầu ra, giúp HS đạt được những mức NL như thế nào trong một giai đoạn học tập. Trong bối cảnh, giáo dục của nước ta hiện nay cần phải chọn cách tiếp cận như thế nào để phù hợp với chương trình đổi mới sách giáo khoa của Bộ Giáo dục và Đào tạo theo CT GDPT 2018.Vì thế các cơ sở dưới đây cần được chú ý: a. Vật lí học và nội dung dạy học Vật lí là cơ sở của đa số các thiết bị khoa học công nghệ
9 b. Toán học là công cụ của Vật lí học c. Nội dung dạy học Vật lí có liên quan tới nội dung dạy học của các môn khoa học khác: Hóa học, Sinh học, kĩ thuật, công nghệ… d. Nội dung dạy học Vật lí nghiên cứu và giải thích các hiện tượng, quy luật trong tự nhiên, tham gia vào các hoạt động thực tiễn, thời sự của vùng miền, quốc gia, quốc tế. 2.2.2. Cơ sở pháp lí của dạy học Vật lí theo giáo dục tích hợp STEM 15 Trong những năm qua, Đảng, Chính phủ, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã có nhiều văn bản chỉ đạo, hướng dẫn thực hiện và đổi mới giáo dục trong có liên quan đến giáo dục STEM theo chương trình GDPT 2018 2.2.3. Bản chất của dạy học môn Vật lí theo giáo dục iSTEM Dạy học môn Vật lí theo giáo dục iSTEM là các hoạt động học tập liên quan đến nghiên cứu các vấn đề trong tự nhiên, sử dụng kiến thức để thiết kế mô phỏng, tạo mô hình để giải thích và giải quyết vấn đề thực trong cuộc sống. Như vậy bản chất của dạy học Vật lí theo giáo dục iSTEM: - Là cách tiếp cận theo định hướng giáo dục iSTEM với mục tiêu phát triển tính toàn diện về năng lực và phẩm chất của học sinh - Là giáo dục khoa học gắn liền với thực tiễn và hoạt động trải nghiệm sáng tạo, nghiên cứu khoa học. - Là giáo dục và đào tạo những học sinh, công dân toàn cầu có đầy đủ năng lực tự giải quyết vấn đề thực tiễn, góp phần cống hiến cho xã hội của thế kỉ 21. 2.2.4. Đặc điểm của dạy học môn Vật lí theo giáo dục iSTEM Dạy học môn Vật lí theo giáo dục iSTEM là dạy học tích hợp môn Vật lí với các môn học khác (Hóa học, Sinh học, Công nghệ, Kĩ thuật, Tin học và Toán học…). Hoạt động dạy và học Vật lí luôn có mối liên hệ gắn kết mật thiết với kiến thức và kĩ năng của các môn khác thuộc lĩnh vực STEM. Dạy học môn Vật lí theo định hướng giáo dục iSTEM có đặc điểm: tính tích hợp, tính khoa học thực nghiệm, tính khoa học công nghệ và thiết kế kĩ thuật, tính khoa học nghệ thuật, tính toàn diện 2.2.5. Một số phương pháp dạy học môn Vật lí theo giáo dục tích hợp STEM Dạy học Vật lí theo giáo dục iSTEM là hướng học sinh tự giác tìm tòi, khám phá các sự vật, hiện tượng và quy luật vận động của các vật thể trong tự nhiên nhằm mục tiêu vận dụng kiến thức để sáng tạo các công cụ, sản phẩm đề giải quyết các vấn đề thực tiễn. Như vậy, GV muốn dạy học chủ đề iSTEM một cách hiệu quả phải kích thích được tinh thần học tập làm việc của HS đòi hỏi phải sử dụng kết hợp nhiều phương pháp dạy học tích cực. Hướng tới mục tiêu phát triển năng lực GQVĐ & ST, NL Vật lí, NL giao tiếp & hợp tác, NL tự học… cho HS, các phương pháp và kĩ thuật giảng dạy hướng học sinh đến hoạt động vận dụng kiến thức để sáng tạo cần được sử dụng như dạy học giải quyết vấn đề, dạy học dự án...
10 2.2.6. Cơ sở vật chất dạy học môn Vật lí theo định hướng giáo dục iSTEM Hình 2.9. Trong sơ đồ mô tả các yếu tố (thành phần) của quá trình giáo dục iSTEM aChúng tôi đề xuất mô hình dạy học iSTEM được cấu thành bởi nhiều yếu tố có liên quan chặt chẽ và tương tác nhau. Các thành tố cơ bản của quá trình giáo dục iSTEM là: Mục tiêu - Nội dung - Phương pháp - Hình thức tổ chức dạy học - Kiểm tra và đánh giá - Môi trường STEM và TBDH - Giáo viên và Học sinh. Theo sơ đồ trên ta thấy các cặp thành tố có quan hệ tương hỗ hai chiều. Cả quá trình các mối quan hệ có vai trò tương đương với nhau và không thể thiếu một thành tố nào mà trong đó học sinh là trung tâm của quá trình giáo dục. 2.2.6.2. Môi trường giáo dục iSTEM Để tổ chức hoạt động dạy và học iSTEM đòi hỏi một môi trường hoạt động sáng tạo phải đáp ứng các hoạt động nghiên cứu lý thuyết, thực nghiệm, sáng tạo. Như vậy phòng dạy học iSTEM, phòng đa chức năng (thí nghiệm, thực hành, tin học,…) có ba chức năng chính: không gian tổ chức hoạt động dạy học, không gian lưu trữ và không gian sáng chế. 2.2.6.3. Thiết bị dạy học TBDH là các sản phẩm khoa học kỹ thuật và công nghệ, nó hỗ trợ tích cực cho phương pháp dạy học trong giáo dục STEM, trong đó sử dụng kĩ thuật và công nghệ vào hoạt động nghiên cứu giúp học sinh tự khám phá, khai thác và tiếp nhận tri thức trong môi trường hoạt động sáng tạo. Môi trường hoạt động và TBDH phải phù hợp và đầy đủ mới triển khai được các phương pháp dạy học một cách hiệu quả 2.3. Xây dựng chủ đề dạy học tích hợp STEM trong môn Vật lí ở trƣờng trung học phổ thông 2.3.1. Khái niệm chủ đề dạy học tích hợp STEM (iSTEM) Từ nghiên cứu về giáo dục tích hợp STEM, chúng tôi xác định nội hàm khái niệm chủ đề iSTEM như sau: Chủ đề dạy học tích hợp STEM (gọi tắt là chủ đề iSTEM) bao gồm nội dung và phương pháp tổ chức hoạt động học dựa theo tiến trình thiết kế kĩ thuật để học sinh:
11 - Tự lực chiếm lĩnh kiến thức kĩ năng, yêu cầu cần đạt trong chương trình giáo dục của từ hai môn trở lên trong các môn học Lí, Hóa, Sinh, Công nghệ, Kĩ thuật, Toán. - Dùng kiến thức đó làm cơ sở khoa học để tạo ra sản phẩm giải quyết vấn đề thực tiễn có ý nghĩa. 2.3.2. Tiêu chí chủ đề dạy học iSTEM 2.3.2.1. Các tiêu chí của chủ đề iSTEM do các tác giả trong nước và ngoài nước đề xuất Tiêu chí của một chủ đề iSTEM là tập hợp các dấu hiệu để nhận biết và đánh giá một chủ đề dạy học có phải là chủ đề iSTEM hay không, thuật ngữ tiếng Anh là Conceptual frameworks for the evaluation of intergrated STEM unit. Không nhiều các kết quả nghiên cứu về vấn đề này. Phân tích các kết quả nghiên cứu đã công bố về tiêu chí của một chủ đề iSTEM của BGD & ĐT, Lê xuân Quang, Nguyễn Thanh Nga, Moore, Guzey, Meester Phân tích, đánh giá: Các bộ tiêu chí nêu trên đã chỉ ra được các đặc trưng cơ bản nhất của một chủ đề iSTEM như: tích hợp các nội dung học tập STEM, học tập hợp tác, học dựa trên thiết kế; tuy nhiên vẫn bộc lộ một số hạn chế 2.3.2.2.Đề xuất các tiêu chí cho chủ đề iSTEM Để khắc phục các hạn chế trên, tham khảo có chọn lọc các kết quả nghiên cứu của các tác giả trong và ngoài nước, chúng tôi đề xuất bộ tiêu chí nhận diện và đánh giá chủ đề dạy học iSTEM sau đây: Lựa chọn logic xây dựng bộ tiêu chí và các yếu tố của quá trình dạy học. Bất cứ quá trình dạy học nào cũng bao hàm 5 yếu tố: Mục tiêu, Nội dung, Phương pháp, Hình thức tổ chức và Kiểm tra đánh giá. Đây là căn cứ để sắp xếp các tiêu chí của chủ đề iSTEM. Tiêu chí 1: Về mục tiêu (Tiêu chí M): Chủ đề phải xuất phát từ vấn đề thực tiễn hấp dẫn và thúc đẩy người học vượt qua được (một) thách thức thiết kế kĩ thuật vừa sức, tạo ra được sản phẩm để giải quyết vấn đề. Tiêu chí 2: Về nội dung (Tiêu chí N): Chủ đề phải bao hàm kiến thức, kĩ năng của chương trình giáo dục thuộc từ hai môn trở lên, trong các môn học S,T, E, M (Lý, Hóa, Sinh, Toán, Công nghệ, Tin học). Tiêu chí 3: Về mối quan hệ giữa mục tiêu và nội dung (Tiêu chí M&N): Cơ sở khoa học của sản phẩm (mục tiêu) là các kiến thức thuộc các môn học S, T, E, M của chương trình giáo dục (nội dung). Mối quan hệ này cần được trực quan hóa bằng một sơ đồ khái niệm (Conceptual Flow Graphic viết tắt CFG). Tiêu chí 4: Về phƣơng pháp (Tiêu chí P): Hoạt động học phải được tổ chức theo tiến trình thiết kế kĩ thuật. Tiêu chí 5: Về hình thức tổ chức (tiêu chí T): Học sinh hoạt động nhóm trong và ngoài lớp học để giải quyết vấn đề. Tiêu chí 6: Về đánh giá (Tiêu chí Đ): Kết quả học tập chủ đề của học sinh phải là sản phẩm vật chất qua một số phiên bản khác nhau không loại trừ phiên bản lỗi. Đánh giá kết quả học tập và sự phát triển các năng lực của học sinh đều dựa trên kết quả đánh giá sản phẩm này và quá trình tạo ra sản phẩm đó.
12 2.3.3. Đề xuất Quy trình xây dựng chủ đề iSTEM Chúng tôi đã tập hợp các kết quả nghiên cứu về vấn đề này của các tác giả trong nước và quốc tế. Để khắc phục các hạn chế trên của các quy trình đã nêu, chúng tôi đề xuất quy trình xây dựng chủ đề iSTEM gồm 7 bước như Bảng 2.3. Bảng 2.3. Quy trình thiết kế chủ đề dạy học iSTEM Các bƣớc Nội dung Đảm bảo tiêu chí Bƣớc 1. Xác - Tìm kiếm các tình huống thực tiễn để Tiêu chí Mục tiêu định vấn đề tạo tình huống có vấn đề; (Tiêu chí M) - Đề xuất vấn đề - Bối cảnh hấp dẫn, thúc đẩy - Tồn tại thách thức thiết kế kĩ thuật Bƣớc 2. Xác - Đặt tên sản phẩm/giải pháp công nghệ Tiêu chí Đánh giá định sản - Tìm hiểu các sản phẩm/giải pháp (Tiêu chí Đ) phẩm/giải pháp công nghệ tương tự đã có trên thị - Kế hoạch đánh giá công nghệ có thể trường, đánh giá ưu nhược điểm sản phẩm giải quyết được - Xây dựng hệ thống tiêu chuẩn, tiêu vấn đề chí của sản phẩm/giải pháp công nghệ - Thiết kế phiếu đánh giá sản phẩm/giải pháp công nghệ Bƣớc 3. Xác - Tập hợp kiến thức các môn học khoa Tiêu chí Mục tiêu và định kiến thức học và toán làm cơ sở cho thiết kế, chế Nội dung (Tiêu chí nền tạo, vận hành sản phẩm/giải pháp công M&N) nghệ (vẽ sơ đồ mối liên hệ giữa kiến Vẽ sơ đồ liên kết sản thức nền và sản phẩm (CFG); phẩm hoặc giải pháp - Xác định vị trí của mỗi kiến thức công nghệ và các kiến trong các môn học khoa học (Vật lí, thức thuộc các môn Hóa học, Sinh học), Công nghệ, Tin học S, T, E, M (CFG) học và Toán có liên quan trong chương trình giáo dục. Bƣớc 4. Xác - Khoanh vùng được mục tiêu kiến định mục tiêu thức, kĩ năng theo chương trình của các Tiêu chí M dạy học của chủ môn học nêu ở bước 3. đề - Xác định các mục tiêu năng lực khác. Bƣớc 5. Xây Xây dựng bộ câu hỏi định hướng kiến dựng bộ câu hỏi tạo sản phẩm theo tiến trình học tập Tiêu chí Phƣơng định hướng kiến được tổ chức theo quy trình thiết kế kĩ pháp (Tiêu chí P) tạo sản phẩm thuật. Bƣớc 6. Thiết kế - Lựa chọn hình thức tổ chức hoạt động tiến trình tổ chức dạy học hoạt động học - Xác định không gian và thời gian tổ Tiêu chí P, Tiêu chí chức hoạt động học tập Tổ chức (Tiêu chí T) - Thiết kế nhiệm vụ học tập - Lựa chọn quy trình tổ chức dạy học
13 Các bƣớc Nội dung Đảm bảo tiêu chí theo các bước của quy trình Thiết kế kĩ thuật, 5E, 6E hay 7E…) Bƣớc 7. Thiết kế - Thiết kế công cụ đánh giá mục tiêu kế hoạch đánh năng lực môn học (Nhận thức, Tìm giá kết quả học hiểu KHTN, Vận dụng); tập theo mục tiêu - Thiết kế công cụ đánh giá các mục Tiêu chí Đ ở Bước 4. tiêu năng lực chung - Xây dựng kế hoạch sử dụng các công cụ đánh giá. 2.3.4. Quy trình tổ chức dạy học chủ đề iSTEM Nghiên cứu các công trình đã công bố ở ngoài nước, chúng tôi thấy có 4 mô hình tổ chức hoạt động học tập chủ đề iSTEM bao gồm: Quy trình 5E; Quy trình 6E; Quy trình 7E; Quy trình Thiết kế kĩ thuật (EDP Ở Việt Nam, cũng có một số nghiên cứu đề xuất quy trình tổ chức dạy học chủ đề iSTEM. Dưới đây giới thiệu một số kết quả tiêu biểu như: BGD & ĐT, Lê xuân Quang, Nguyễn Thanh Nga Chúng tôi đề xuất quy trình tổ chức dạy học chủ đề iSTEM gồm 7 bước (xem Hình 2.16). Hình 2.16. Sơ đồ hoạt động học tập chủ đề iSTEM theo quy trình Thiết kế kĩ thuật
14 Với sơ đồ quy trình Thiết kế kĩ thuật (Hình 2.16) do chúng tôi đề xuất, GV và HS THPT có thể áp dụng để thực hiện hoạt động học tập theo chủ đề iSTEM, do các bước đã được hướng dẫn trên sơ đồ một cách chi tiết. Các giai đoạn hoạt động và nội dung thực hiện được chỉ dẫn rõ ràng giúp HS dễ nắm bắt các hoạt động cần thực hiện và hành động tiếp theo khi sáng tạo sản phẩm. 2.4. Dạy học chủ đề iSTEM trong môn Vật lí với việc phát triển năng lực của học sinh 2.4.1. Khái niệm và cấu trúc năng lực Vật lí Theo chương trình GDPT 2018 , năng lực là thuộc tính cá nhân, được hình thành phát triển nhờ tố chất sẵn có và quá trình rèn luyện, cho phép con người thực hiện thành công một loại hoạt động nhất định, đạt kết quả mong muốn trong những điều kiện cụ thể. Theo đó, NL Vật lí là năng lực khoa học, được hình thành trong dạy học môn Vật lí ở THPT. 2.4.2. Khái niệm và cấu trúc năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo Năng lực GQVĐ & ST là một trong những năng lực chung rất quan trọng, cần được phát triển cho học sinh. Có nhiều cách phát biểu khác nhau về năng lực GQVĐ & ST, tuy nhiên theo chúng tôi có thể hiểu là “Năng lực GQVĐ & ST của HS THPT là khả năng cá nhân sử dụng hiệu quả các quá trình nhận thức, hành động và thái độ, động cơ, xúc cảm để giải quyết những tình huống vấn đề mà ở đó không có sẵn quy trình, thủ tục, giải pháp thông thường, tạo ra cái mới có giá trị của cá nhân dựa trên tổ hợp các phẩm chất độc đáo của cá nhân đó” 2.5. Đánh giá kết quả học tập của HS trong dạy học chủ đề iSTEM 2.5.1. Đánh giá năng lực Vật lí của học sinh trong dạy học chủ đề STEM Trong dạy học đơn môn Vật lí ở trường THPT hiện nay, dạy học chủ đề iSTEM chúng tôi dựa vào các biểu hiện của NL Vật lí, phân tích yêu cầu cần đạt của chương trình GDPT 2018, dựa theo các biểu hiện của NL Vật lí để từ đó lựa chọn công cụ và phương pháp đánh giá NL này Hình thức đánh giá cho NL Vật lí là đánh giá quá trình, đánh giá tổng kết, kết hợp đánh giá đồng đẳng và tự đánh giá Trong dạy học chủ đề iSTEM để đánh giá NL Vật lí cần xây dựng các phiếu đánh giá sản phẩm và đánh giá thuyết trình sản phẩm của HS; trong phiếu cần thể hiện được các yêu cầu về các kiến thức vận dụng trong quá trình tạo ra sản phẩm giải quyết được vấn đề (vận dụng NL) ở các mức độ khá nhau. Mỗi chủ đề cần bám sát yêu cầu cần đạt của chương trình giáo dục về các kiến thức khái niệm có liên quan. Các mức độ năng lực Vật lí được đánh giá thông qua các biểu hiện hành vi tương ứng với các tiêu chí cần đạt trong chủ đề Như vậy trong đánh giá năng lực Vật lí theo 2 cách: - Đánh giá độc lập theo phiếu đánh giá thuyết trình sản phẩm theo Bảng 2.9 ứng với biểu hiện VL1 đến VL3 theo bảng 2.8, ứng với thang điểm 100. - Đánh giá độc lập theo Phiếu đánh giá mục tiêu dạy học (trang PL37) với thang điểm 100
15 - Đánh giá tổng kết tương ứng theo từng đối tượng học sinh (trang PL41) với thang điểm 100 2.5.2. Đánh giá năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo Trong CTGD PT tổng thể 2018, hình thành và phát triển năng lực GQVĐ&ST cho HS là nhiệm vụ quan trọng trong dạy học nói chung và môn Vật lí nói riêng ở trường THPT. Sự sáng tạo của một cá nhân được biểu hiện trong một cách thức nào đó để GQVĐ, nó có thể là một nhận thức mới về vấn đề, hoặc hướng giải quyết mới trong thực hiện GQVĐ. Năng lực GQVĐ&ST trong dạy học được xác định là khả năng: Nhận ra ý tưởng mới; Phát hiện và làm rõ vấn đề; Hình thành và triển khai ý tưởng mới; Đề xuất, lựa chọn giải pháp; Thiết kế và tổ chức hoạt động; Tư duy độc lập. Như vậy trong đánh giá năng lực GQVĐ & ST theo ba cách: (1) Đánh giá độc lập theo phiếu đánh giá sản phẩm ứng với biểu hiện ST5 (thực hiện giải pháp giải quyết vấn đề và kiểm tra đánh giá) theo Bảng 2.11, với thang điểm 100 cho phiếu chấm sản phẩm GQVĐ theo Bảng 2.12. Các biểu hiện năng lực ST1 đến ST4 theo Bảng 2.13, đã được đánh giá trong năng lực Vật lí (phiếu đánh giá thuyết trình sản phẩm các phần Bố cục (P1), phần Nội dung (P1-P5) và phần Báo cáo (P6) theo Bảng 2.9) (2) Đánh giá kết hợp với phiếu đánh giá thuyết trình sản phẩm các phần các phần Bố cục (P1), phần Nội dung (P1-P5) và phần Báo cáo (P6) theo Bảng 2.13 tương ứng với ST1.1 đến ST4.3 theo Bảng 2.11. Với tỉ lệ điểm cho phiếu chấm sản phẩm vật chất ở Bảng 12 là 40 điểm và phiếu đánh giá thuyết trình sản phẩm là 60 điểm cho thang điểm 100. (3) Đánh giá độc lập NL GQVĐ & ST theo Bảng 2.11 với thang điểm 100 theo mục tiêu dạy học của chủ đề 2.6. Thực trạng dạy học chủ đề iSTEM ở một số trƣờng trung học phổ thông tại Thành phố Hồ Chí Minh 2.6.1. Mục đích tìm hiểu Tìm hiểu nhận thức và vận dụng của giáo viên Vật lí về thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề iSTEM ở trường THPT. 2.6.2. Đối tượng, thời gian tìm hiểu Đối tượng tìm hiểu: GV của 8 trường được chúng tôi khảo sát tại thành phố Hồ Chí Minh TPHCM Thời gian: từ tháng 9/2019 đến tháng 12/2019. Nội dung tìm hiểu: Nội dung 1. Kiến thức về chủ đề iSTEM qua sự hiểu biết của giáo viên Nội dung 2. Mức độ quan tâm của GV Vật lí THPT trong việc xây dựng chủ đề tích hợp STEM cho giảng dạy bộ môn Vật lí Nội dung 3. Phương pháp và hình thức tổ chức giảng dạy chủ đề tích hợp STEM của đối tượng điều tra.
16 2.6.3 Phương pháp điều tra Sử dụng Phiếu điều tra khảo sát thực trạng dạy học chủ đề iSTEM 2.6.4 Kết quả khảo sát điều tra Khảo sát câu 1, cho thấy GV đã biết đến giáo dục STEM từ chương trình tập huấn của bộ đạt được 51%, truyền thông 29,4% và tự tìm hiểu 19,1%. Đối với câu 2, hầu hết các GV điều cho rằng Giáo dục STEM là phương pháp giảng dạy chiếm 57,4%; GV hiểu đúng Giáo dục STEM là mô hình giáo dục chiếm 27,9%; số còn lại cho rằng đó là phương pháp và nội dung giảng dạy. Câu 3, GV được khảo sát cho rằng dạy học STEM là dạy học tích hợp một số hoặc tất cả các môn thuộc lĩnh vực Khoa học (Lí, Hóa, Sinh), Công nghệ, Kĩ thuật, Toán chiếm 55,9%. Khảo sát từ câu 1, 2,3 ta nhận thấy rằng cộng đồng GV nhận định đúng về giáo dục tích hợp STEM cũng còn chiếm tỉ lệ cao. Khảo sát câu 4, câu 5, câu 6 và 7 cho thấy tỉ lệ GV “Thường xuyên” thiết kế chủ đề tích hợp STEM là rất thấp chỉ có 16,2%; tỉ lệ GV thực hiện dạy học chủ đề tích hợp STEM “Mỗi năm một chủ đề” chiếm 50%. và tỉ lệ GV xác định tài liệu hướng dẫn quy trình xây dựng chủ đề STEM trong tài liệu tập huấn của Bộ Giáo dục và Đào tạo chiếm 64,7%; tỉ lệ GV thiết kế chủ đề STEM theo quy trình theo chương trình tập huấn của Bộ đúng 4 bước là 23,5%. Như vậy dữ liệu đã cho thấy cộng đồng GV đã có sự quan tâm đến hoạt động dạy học theo định hướng giáo dục STEM qua chương trình tập huấn của Bộ Giáo dục và Đào tạo, đã có sự lan tỏa đến cộng đồng nhưng việc thực hiện áp dụng vào dạy học cho môn Vật lí còn chưa thật sự quan tâm. Khảo sát câu 8, câu 9 và câu 10 tỉ lệ GV “Dễ thực hiện” chủ đề tích hợp STEM là rất thấp chỉ có 13,2%; tỉ lệ giáo viên chọn quy trình tổ chức hoạt động giáo dục tích hợp STEM là quy trình Nghiên cứu khoa học có tỉ lệ cao nhất là 50,0%, nhưng quy trình này lại không phù hợp; tỉ lệ GV chọn quy trình thiết kế kĩ thuật cho chủ đề tích hợp STEM theo 5 bước là rất cao chiếm 51,5% nhưng quy trình này không theo chương trình tập huấn của Bộ Giáo dục. Từ câu hỏi 8, 9,10 ta nhận thấy tỉ lệ GV nghiên cứu xây dựng chủ đề STEM cho môn Vật lí là không cao, rất nhiều GV chưa biết quy trình các bước xây dựng chủ đề STEM nên áp dụng vào giảng dạy là rất khó để đạt hiệu quả. Từ câu 11 và câu 12 dữ liệu thống kê cho thấy khoảng 58,8% GV đã khẳng định sự phân biệt rõ rệt nhất dạy học chủ đề STEM tích hợp với bài học truyền thống là Học sinh tự tạo ra được một sản phẩm vật chất hoặc kiến nghị một giải pháp công nghệ và GV đồng ý cách đánh giá học sinh dạy học chủ đề tích hợp STEM theo hình thức “Đánh giá qua sản phẩm sáng tạo giải quyết vấn đề của học sinh thực hiện” chiếm 27,9% và “Tất cả các ý trên” chiếm 72,1% đây cũng là tiêu chí để đánh giá học sinh khi giảng dạy chủ đề tích hợp STEM mà chúng tôi thực hiện nghiên cứu. Từ khảo sát đã thấy rằng GV đã có sự nhận thức đúng trong việc tổ chức hoạt động và sử dụng các phương pháp dạy học tích cực để nâng cao các năng lực trong
17 dạy học Vật lí. Đây cũng là một cơ sở cho thấy dạy học theo chủ đề tích hợp STEM là cách thức tốt nhất để xây dựng kiến thức, kĩ năng và phát triển các NL toàn diện cho học sinh. Qua kết quả điều tra khảo sát giáo viên THPT, đại đa số các GV đều được biết đến giáo dục STEM thông qua các kênh thông tin truyền thông (báo chí, mạng internet…) và các chương trình tập chuẩn do Bộ GD & ĐT hay Sở GD triển khai đến các trường THPT. Tuy nhiên các kiến thức về giáo dục STEM thì còn nhiều GV còn chưa thật sự nắm vững như giáo dục STEM là gì? Trong giáo dục tích hợp STEM các môn được tích hợp thuộc lĩnh vực nào? Một số ý kiến còn cho rằng giáo dục STEM là hoạt động giáo dục Robotics. Từ đây cho thấy mô hình dạy học này cũng chưa được nhiều GV quan tâm đến. Như vậy, sau khi khảo sát thực tế về tình hình dạy học theo chủ đề iSTEM cho môn Vật lí của các trường THPT thì đề tài cần làm rõ: (1) các tiêu chí của một chủ đề iSTEM; (2) Phân loại các cấp độ của chủ đề iSTEM; (3) Quy trình thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề iSTEM. Trong nhiệm vụ của đề tài, với mong muốn giải đáp các thắc mắc và hỗ trợ giáo viên trong giảng dạy bộ môn Vật lí thông qua kết quả đạt được của nghiên cứu. Kết luận chƣơng 2 Qua nghiên cứu chúng tôi chủ đề iSTEM trong môn Vật lí cần phải hội đủ 6 tiêu chí dựa theo 5 yếu tố của quá trình dạy học: Mục tiêu, Nội dung, Phương pháp, Hình thức tổ chức, Kiểm tra đánh giá. Qua điều tra khảo sát, nhận thấy giáo viên ở các trường THPT ở TP HCM rất quan tâm đến giáo dục iSTEM, nhưng để thực hiện thiết kế và tổ chức giảng dạy một chủ đề iSTEM cho môn Vật lí cũng còn quá khó khăn, lúng túng. Những câu hỏi của GV vẫn xoay quanh vấn đề về thiết kế chủ đề iSTEM như thế nào? Cần phải theo tiêu chí và quy trình nào? Phương pháp tổ chức dạy học cho một chủ đề iSTEM sao cho đạt được hiệu quả trong việc dạy học phát triển được phẩm chất và năng lực của học sinh theo chương trình 2018 của Bộ giáo dục & Đào tạo? Để trả lời các câu hỏi trên, chúng tôi đã nghiên cứu đề xuất cách phân loại các cấp độ tích hợp chủ đề iSTEM, đề xuất bộ 6 tiêu chí nhận diện và đánh giá chủ đề iSTEM, đề xuất quy trình 7 bước thiết kế chủ đề iSTEM và lựa chọn quy trình tổ chức dạy học chủ đề iSTEM. Trong chương tiếp theo chúng tôi sẽ vận dụng khung lí thuyết này để thiết kế các chủ đề iSTEM đa cấp độ: nội môn (cấp độ 1), STEM khuyết (cấp độ 2), STEM đầy đủ (cấp độ 3) trong dạy học môn Vật lí ở trường THPT.
18 Chƣơng 3 THIẾT KẾ CHỦ ĐỀ DẠY HỌC TÍCH HỢP STEM TRONG MÔN VẬT LÍ Ở TRƢỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 3.1. Phân tích chƣơng trình giáo dục phổ thông môn Vật lí 2018 (chƣơng trình mới) dƣới qu n điểm giáo dục tích hợp STEM 3.1.1. Mục tiêu của chương trình Mục tiêu của chương trình GDPT 2018 là phát triển năng lực của HS, chương trình nêu rõ các năng lực cốt lõi (gồm NL chung và NL chuyên môn). 3.1.2. Cấu trúc chương trình Chương trình Vật lí GDPT 2018 theo hướng mở, không quy định chi tiết về nội dung dạy học mà chỉ quy định những yêu cầu học sinh cần đạt; chú trọng bản chất, ý nghĩa vật lí của các đối tượng, đề cao tính thực tiễn. 3.1.3. Phân tích tính tích hợp của nội dung chương trình Vật lí 2018 với các môn thuộc lĩnh vực STEM (Xem Bảng 3.2) Trong Chương trình giáo dục phổ thông năm 2018, giáo dục tích hợp STEM vừa mang nghĩa thúc đẩy giáo dục các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học vừa thể hiện phương pháp tiếp cận liên môn, phát triển năng lực và phẩm chất người học. Trong đó, Vật lí là môn học thuộc nhóm môn Khoa học tự nhiên, được lựa chọn theo nguyện vọng và định hướng nghề nghiệp của học sinh. Môn Vật lí giúp học sinh tiếp tục phát triển các phẩm chất, năng lực đã được định hình trong giai đoạn giáo dục cơ bản, bước đầu nhận biết đúng năng lực, sở trường của bản thân, có thái độ tích cực đối với thế giới xung quanh 3.2. Xây dựng một số chủ đề STEM trong dạy học Vật lí ở trƣờng trung học phổ thông Dựa vào quy trình 7 bước thiết kế chủ đề iSTEM do chúng tôi đề xuất ở chương trước, trong mục này chúng tôi áp dụng quy trình đó để thiết kế 3 chủ đề iSTEM ở 3 cấp độ: + Cấp độ 1 (nội môn): Chủ đề “Đèn trang trí” + Cấp độ 2 (STEM khuyết): Chủ đề “Quạt điện mini” + Cấp độ 3 (STEM đầy đủ): Chủ đề “Máy rửa tay tự động” Kết luận chƣơng 3 Mục tiêu của chương trình Vật lí GDPT 2018 là phát triển năng lực và phẩm chất của HS, nội dung dạy học cần đáp ứng được những yêu cầu cần đạt trong chương trình giáo dục và phải đề cao tính thực tiễn. Các chủ đề iSTEM được xây dựng phải giúp học sinh hình thành, phát triển năng lực Vật lí cũng như góp phần hình thành, phát triển các phẩm chất và năng lực chung được quy định trong Chương trình tổng thể. Trong chương này, chúng tôi nghiên cứu và phân tích chương trình môn Vật lí với các môn STEM khác chương trình giáo dục phổ thông 2018, khảo sát nội dung