Tổ chức dạy học chương “điện học” vật lí 7 theo phương thức giáo dục stem phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh 1

Thông qua giáo dục STEM thì học sinh hoạt động thực hành, trải nghiệm, vận dụng các kiến thức liên môn giải quyết một số vấn đề thực tiễn trong bố cảnh cụ thể từ đó phát triển nên phẩm c

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

ĐOÀN THỊ THU HOÀNG

TỔ CHỨC DẠY HỌC CHƯƠNG “ĐIỆN HỌC” - VẬT LÍ 7 THEO PHƯƠNG THỨC GIÁO DỤC STEM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ

LÝ LUẬN VÀ PPDH BỘ MÔN VẬT LÍ

Đà Nẵng - Năm 2021

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

ĐOÀN THỊ THU HOÀNG

TỔ CHỨC DẠY HỌC CHƯƠNG “ĐIỆN HỌC” - VẬT LÍ 7 THEO PHƯƠNG THỨC GIÁO DỤC STEM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH

NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PPDH BỘ MÔN VẬT LÍ

Mã số: 814.01.11

Người hướng dẫn khoa học:

TS DƯƠNG XUÂN QUÝ

Đà Nẵng - Năm 2021

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu, Phòng sau đại học, Ban Chủ nhiệm Khoa Vật lí và Bộ môn Lí luận và phương pháp dạy học Vật lí Trường Đại học Sư phạm Đà Nẵng

Đặc biệt với tất cả tấm lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành bày

tỏ lòng biết ơn thầy giáo TS.Dương Xuân Quý người đã dành nhiều thời gian dìu dắt, trực tiếp hướng dẫn và chỉ bảo tận tình cho tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn

Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu trường THCS Lý Thường Kiệt – Quận Hải Châu – TP Đà Nẵng và tập thể lớp 7/10 đã tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực nghiệm sư phạm

Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với gia đình, bạn bè và các bạn học viên cao học Khóa 37 & 38 - Vật lí đã động viên giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn này

Đà Nẵng, ngày 19 tháng 6 năm 2021

Tác giả

Đoàn Thị Thu Hoàng

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và không trùng lặp với các đề tài nghiên cứu khác Tôi cũng xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc

Đà Nẵng, ngày 19 tháng 6 năm 2021

Tác giả

Đoàn Thị Thu Hoàng

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

LỜI CAM ĐOAN ii

TRANG THÔNG TIN LUẬN VĂN THẠC SĨ iii

MỤC LỤC v

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT viii

DANH MỤC CÁC BẢNG ix

DANH MỤC CÁC HÌNH xii

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Tổng quan về vấn đề cần nghiên cứu 2

3 Mục tiêu nghiên cứu 3

4 Giả thuyết khoa học 3

5 Đôi tượng và phạm vi nghiên cứu 4

6 Nhiệm vụ nghiên cứu 4

7 Phương pháp nghiên cứu 5

8 Dự kiến đóng góp của đề tài 5

CHƯƠNG 1 6

CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ DẠY HỌC STEM THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH 6

1.1 Giáo dục STEM trong dạy học 6

1.1.1 Khái niệm về giáo dục STEM 6

1.1.2 Mục tiêu của giáo dục STEM 6

1.1.3 Các kỹ năng của dạy học STEM 7

1.1.4 Chủ đề giáo dục STEM [7] 8

1.1.5 Phân loại STEM [8] 9

1.2 Năng lực giải quyết vấn đề 10

1.2.1 Năng lực 10

1.2.2 Năng lực giải quyết vấn đề 12

1.3 Phát triển năng lực giải quyết vấn đề trong dạy học vật lý theo phương thức giáo dục STEM 13

1.4 Quy trình xây dựng và tổ chức dạy học theo phương thức giáo dục STEM phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh 14

1.5 Xây dựng công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh 16

1.6 Thực trạng dạy học chương “Điện học” – Vật lí 7 tại các trường THCS thuộc Quận Hải Châu – TP Đà Nẵng 20

1.6.1 Mục đích điều tra 20

1.6.2 Đối tượng khảo sát 21

1.6.3 Phương pháp khảo sát 21

1.6.4 Kết quả điều tra 21

 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1  25

CHƯƠNG 2 26

TỔ CHỨC DẠY HỌC CHƯƠNG “ĐIỆN HỌC” – VẬT LÍ 7 26

THEO PHƯƠNG THỨC GIÁO DỤC STEM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC 26

GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH 26

2.1 Mục tiêu dạy học chương “Điện học” gắn với chủ đề “Chế tạo đèn pin led siêu sáng” và chủ đề “Chế tạo dụng cụ trang trí góc học tập sáng tạo” - Vật lí 7 dưới góc độ STEM 26

Tuy nhiên do phần chuẩn KT-KN cần đạt quy định trong chương trình SGK hiện hành và chương trình GDPT tổng thể hơi dài nên chúng tôi đưa vào phần phụ lục cuối luận văn Ở đây chỉ đưa ra mục tiêu của mỗi chủ đề 26

2.1.1 Mục tiêu của chủ đề “Chế tạo đèn pin led siêu sáng” 26

2.2 Xây dựng và tổ chức hoạt động dạy học chủ đề “Chế tạo đèn pin led siêu sáng” và chủ đề “Chế tạo dụng cụ trang trí góc học tập sáng tạo” - Vật lí 7 30

2.2.1 Chủ đề “Chế tạo đèn pin led siêu sáng” 30

2.2.2 Chủ đề “Chế tạo dụng cụ trang trí góc học tập sáng tạo” 46

2.3 Đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của HS trong dạy học theo phương thức giáo dục STEM 57

2.3.1 Rubric đánh giá năng lực giải quyết vấn đề khi thực hiện chủ đề “Chế tạo đèn pin led siêu sáng” 57

2.3.2 Rubric đánh giá năng lực giải quyết vấn đề khi thực hiện chủ đề “Chế tạo dụng cụ trang trí góc học tập sáng tạo” 62

 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2  67

CHƯƠNG 3 68

THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 68

3.1 Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 68

3.1.1 Mục đích của thực nghiệm sư phạm 68

3.1.2 Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 68

3.2 Đối tượng và phương pháp của thực nghiệm sư phạm 68

3.2.1 Đối tượng của thực nghiệm sư phạm 68

3.3.2 Phương pháp của thực nghiệm sư phạm 68

3.3 Kế hoạch thực nghiệm sư phạm 68

3.4 Phân tích và đánh giá kết quả TNSP 71

3.4.1 Những thuận lợi và khó khăn trong quá trình thực nghiệm 71

3.4.2 Kết quả TNSP 71

 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3  102

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 103

1 Kết luận 103

2 Kiến nghị 104 TÀI LIỆU THAM KHẢO 105 PHỤ LỤC

- Quyết điṇh giao đề tài

- Bản sao kết luận của Hội đồng

- Bản sao nhận xét của các phản biện

- Bản nhận xét của GVHD

- Bản tường trình bổ sung sữa chữa luận văn

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

3 DHPH&GQVĐ Dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề

DANH MỤC CÁC BẢNG

Số hiệu

1.3 Kết quả khảo sát GV về thực trạng hiểu biết về giáo dục STEM 21

1.4 Đánh giá của GV về mức độ khó khăn khi triển khai dạy học chủ đề

STEM gắn với phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh 24

2.1 Phân tích từng yếu tố S, T, E, M trong chủ đề “Chế tạo đèn pin Led siêu

2.2 Ma trận các pha hoạt động chủ đề “Chế tạo đèn pin Led siêu sáng” 32

2.3 Đánh giá việc tìm hiểu kến thức nền và vẽ sơ đồ mạch điện chủ đề “

2.4 Đánh giá việc trình bày bản thiết kế và phương án thiết kế “Chế tạo

2.5 Bảng mô tả tên linh kiện và thiết bị cần dùng cho chủ đề “ Chế tạo đèn

2.9 Phân tích từng yếu tố S, T, E, M trong chủ đề “Chế tạo dụng cụ trang

2.10 Ma trận các pha hoạt động chủ đề “Chế tạo dụng cụ trang trí góc học

2.11 Đánh giá việc tìm hiểu kến thức nền và bản thảo thiết kế sản phẩm 54

2.12 Mô tả linh kiện, thiết bị cần dùng trong sản phẩm “Dụng cụ trang trí

2.13 Phiếu đánh giá sản phẩm “Chế tạo dụng cụ trang trí góc học tập sáng tạo” PL-8

2.14 Phiếu đánh giá việc trình bày sản phẩm “Chế tạo dụng cụ trang trí góc

2.15 Phiếu đánh giá hoạt động nhóm “Chế tạo dụng cụ trang trí góc học tập

Số hiệu

2.16 Rubric đánh giá năng lực giải quyết vấn đề khi thực hiện chủ đề “Chế

2.17 Rubric đánh giá năng lực giải quyết vấn đề khi thực hiện chủ đề “Chế

tạo dụng cụ trang trí góc học tập sáng tạo” 62

3.1 Kế hoạch TNSP chủ đề “Chế tạo đèn pin led siêu sáng” tại trường

THCS Lý Thường Kiệt – Quận Hải Châu – Đà Nẵng 69

3.2 Kế hoạch TNSP chủ đề “Chế tạo dụng cụ trang trí góc học tập sáng

tạo” tại trường THCS Lý Thường Kiệt – Quận Hải Châu – Đà Nẵng 703.3 Phiếu đánh giá sản phẩm “Chế tạo đèn pin led siêu sáng” 763.4 Phiếu đánh giá việc trình bày sản phẩm “Chế tạo đèn pin led siêu sáng” 78

3.5a Phiếu đánh giá hoạt động nhóm “Chế tạo đèn pin led siêu sáng” –

3.6b Phiếu đánh giá hoạt động nhóm “Chế tạo đèn pin led siêu sáng” –

3.8 Rubric đánh giá năng lực giải quyết vấn đề khi thực hiện chủ đề “Chế

tạo đèn pin led siêu sáng” của bạn Tôn Nữ Khánh Vân 80

3.9 Rubric đánh giá năng lực giải quyết vấn đề khi thực hiện chủ đề “Chế

tạo đèn pin led siêu sáng” của bạn Hồ Văn Anh Dũng 81

3.10 Rubric đánh giá năng lực giải quyết vấn đề khi thực hiện chủ đề “Chế

tạo đèn pin led siêu sáng” của bạn Đặng Chí Khiêm 82

3.11 Rubric đánh giá năng lực giải quyết vấn đề khi thực hiện chủ đề “Chế

tạo đèn pin led siêu sáng” của bạn Đinh Hoàng Duy 83

3.12 Bảng đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của lớp 7/10 với chủ đề “

3.13 Phiếu đánh giá sản phẩm “Chế tạo dụng cụ trang trí góc học tập sáng tạo” 90

3.14 Phiếu đánh giá việc trình bày sản phẩm “Chế tạo dụng cụ trang trí góc

Số hiệu

sáng tạo” – Nhóm 5

3.18 Rubric đánh giá năng lực giải quyết vấn đề khi thực hiện chủ đề “Chế

tạo dụng cụ trí góc học tập sáng tạo” của bạn Tôn Nữ Khánh Vân 95

3.19 Rubric đánh giá năng lực giải quyết vấn đề khi thực hiện chủ đề “Chế

tạo dụng cụ trang trí góc học tập sáng tạo” của bạn Hồ Văn Anh Dũng 96

3.20 Rubric đánh giá năng lực giải quyết vấn đề khi thực hiện chủ đề “Chế

tạo dụng cụ trang trí góc học tập sáng tạo” của bạn Đặng Chí Khiêm 96

3.21 Rubric đánh giá năng lực giải quyết vấn đề khi thực hiện chủ đề “Chế

tạo dụng cụ trang trí góc học tập sáng tạo” của bạn Đinh Hoàng Duy 97 3.22 Bảng đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của lớp 7/10 với chủ đề “

Chế tạo dụng cụ trang trí góc học tập sáng tạo” 98

DANH MỤC CÁC HÌNH

Số hiệu

1.2 Các giai đoạn của tiến trình xây dựng kiến thức vật lí theo kiểu DHPH &

1.3 Khảo sát về mong muốn của HS về nội dung và cách triển khai bài học

2.2 Một số mô hình minh hoạt về dụng cụ trang trí góc học tập sáng tạo 10

3.1 Nhóm 5 tiến hành thí nghiệm kiểm chứng chất dẫn điện và chất cách

3.2 Đại diện nhóm 5 đang trình bày bản thiết kế 743.3 Đại diện nhóm 2 đang trình bày bản thiết kế 743.4 Các nhóm đang lựa chọn nguyên vật liệu để chế tạo sản phẩm 75

3.6 Các nhóm đang thao tác sản phẩm đèn pin led siêu sáng 753.7 Nhóm 5 và nhóm 4 với đèn pin led siêu sáng của nhóm mình 76

3.8 Các nhóm tiến hành thí nghiệm đo các giá trị của đoạn mạch nối tiếp và

3.9 Nhóm 5 đang hoàn thiện bản thiết kế dụng cụ trang trí góc học tập sáng tạo 87

3.11 Nhóm 2 kiểm nghiệm lại chiều dòng điện đi qua đèn led với pin cũ có

3.14 Nhóm 5 và nhóm 2 và dụng cụ trang trí góc học tập sáng tạo của nhóm mình 903.15 Biểu đồ so sánh năng lực tìm hiểu vấn đề của HS qua 2 chủ đề 1003.16 Biểu đồ so sánh năng lực đề xuất giải pháp của HS qua 2 chủ đề 1003.17 Biểu đồ so sánh năng lực thực hiện GPGQVĐ của HS qua 2 chủ đề 101 3.18 Biểu đồ so sánh năng lực đánh giá việc GQVĐ và phát hiện VĐ mới cần

đại hóa đất nước

Có nhiều quan điểm tiếp cận, nhiều phương pháp, kĩ thuật dạy học được triển khai áp dụng nhằm đáp ứng mục tiêu giáo dục Giáo dục STEM là một trong những quan điểm tiếp cận để thực hiện tốt những mục tiêu đó Thông qua giáo dục STEM thì học sinh hoạt động thực hành, trải nghiệm, vận dụng các kiến thức liên môn giải quyết một số vấn đề thực tiễn trong bố cảnh cụ thể từ đó phát triển nên phẩm chất

và năng lực của người học

Trong chỉ thị số 16/CT- TTg [19] của Thủ tướng Chính phủ đã chỉ ra “Cách

mạng khoa học công nghệ lần thứ 4 với xu hướng phát triển dựa trên nền tảng tích hợp cao độ của hệ thống kết nối số hóa – Vật lí – sinh học với sự đột phá của Internet vạn vật và trí tuệ nhân tạo đang làm thay đổi căn bản nền sản xuất của thế giới Cách mạng công nghiệp lần thứ 4 với đặc điểm là tận dụng một cách triệt để sự lan tỏa của

số hóa và công nghệ thông tin Làn sóng công nghệ mới này đang diễn ra với tốc độ khác nhau tại các quốc gia trên thế giới, nhưng đang tác động mạnh mẽ, ngày một tăng tới mọi mặt của đời sống kinh tế - xã hội, dẫn đến việc thay đổi phương thức và lực lượng sản xuất của xã hội Từ đó đưa ra nhiệm vụ là “Thúc đẩy triển khai giáo dục

về khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học (STEM) trong chương trình giáo dục phổ thông.” [11]

Do đặc thù của môn Vật lí là môn khoa học thực nghiệm, nên một trong các khâu quan trọng của quá trình đổi mới phương pháp dạy học Vật lí là tăng cường hoạt động

nghiên cứu và tìm hiểu các ứng dụng kỹ thuật của Vật lí của học sinh trong quá trình học tập thông qua việc giao nhiệm vụ liên quan đến việc tìm hiểu công dụng, nguyên tắc hoạt động, cấu tạo và chế tạo thí nghiệm để học sinh được nghiên cứu khoa học, qua đó giúp học sinh hiểu sâu sắc các kiến thức Vật lí Thông qua các nhiệm vụ này, học sinh sẽ được rèn luyện kĩ năng, kỹ xảo, giáo dục tổng hợp, hình thành tư duy sáng tạo và tinh thần làm việc tập thể Từ đó, học sinh có cơ hội phát triển các năng lực của người công dân trong thời đại mới

Trong đề tài này, chúng chúng tôi đề cập đến việc nghiên cứu và vận dụng quan điểm giáo dục theo phương thức STEM, hiện đang còn tương đối mới ở Việt Nam Đây là phương thức giáo dục tích hợp theo cách tiếp cận liên môn và thông qua thực hành, ứng dụng, trải nghiệm sáng tạo Giáo dục STEM sẽ phá đi khoảng cách giữa hàn lâm và thực tiễn, tạo ra những con người có năng lực làm việc “tức thì” trong môi trường làm việc có tính sáng tạo cao với những công việc đòi hỏi trí óc của thế

kỷ 21 Điều này 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 mạnh mẽ trong Chương trình GDPT mới

Qua quá trình nghiên cứu và dạy học chương trình Vật lí 7, chúng chúng tôi thấy một số nội dung kiến thức chương “Điện học” – Vật lí 7 có rất nhiều ứng dụng trong đời sống và kĩ thuật Giáo viên có thể tổ chức cho các nhóm học sinh vừa chiếm lĩnh kiến thức về dòng điện và vừa nghiên cứu cấu tạo, công dụng, nguyên tắc hoạt động,

tự thiết kế một số sản phẩm có ứng dụng trong đời sống, tạo cơ hội rèn luyện kĩ năng, thao tác thí nghiệm, ứng dụng kiến thức vào trong đời sống và kĩ thuật, điều này làm cho việc hiểu kiến thức của học sinh trở nên sâu sắc và bền vững

Chính vì những lí do trên, với mong muốn góp phần vào việc đổi mới nâng cao chất lượng và hiệu quả dạy học môn Vật lí ở trường THCS, chúng chúng tôi xác định

đề tài nghiên cứu: TỔ CHỨC DẠY HỌC CHƯƠNG “ĐIỆN HỌC” - VẬT LÍ 7 THEO PHƯƠNG THỨC GIÁO DỤC STEM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH

2 Tổng quan về vấn đề cần nghiên cứu

Việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh và việc tổ chức dạy học theo định hướng STEM là các nội dung đang được quan tâm nghiên cứu và

triển khai vận dụng ở Việt Nam Các bài viết chuyên đề đăng trên các tạp chí, báo Giáo dục và Thời đại, Giáo viên và Nhà trường, Nghiên cứu Giáo dục, Khoa học Giáo dục…; các bài tham luận, bài phát biểu trong các hội nghị, hội thảo khoa học cũng đã đề cập nhiều đến vấn đề phát triển năng lực giải quyết vấn đề và dạy học theo định hướng STEM

Đã có một số luận văn nghiên cứu về vấn đề này và cũng nêu lên được cơ sở lí luận, các phương pháp nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh cũng như phương pháp tổ chức dạy học STEM theo chủ đề Một số luận văn đã trình bày về vấn đề này như:

“Thiết kế và tổ chức dạy học STEM một số chủ đề chương Quang học – vật lí 9” của Nhóm sinh viên trường ĐH Đà Nẵng 2019; “Dạy học chủ đề Dòng điện trong chất điện phân nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh” của tác giả Trần Ngọc Thắng và Nguyễn Thị Nhị trường ĐH Vinh năm 2019 Bên cạnh đó nhiều đầu sách về dạy học tích hợp STEM

đã xuất bản như: “Dạy học theo chủ đề STEM cho học sinh THCS và THPT” của nhóm tác giả TS Nguyễn Thanh Nga làm chủ biên xuất bản năm 2018

Đối với đề tài tổ chức dạy học STEM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề đã có các nghiên cứu như: Phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh thông qua chủ đề STEM phần dẫn xuất Hidrocacbon- Hóa học 11” của nhóm tác giả Nông Thúy Kiều, Phạm Thị Mây và Trần Trung Ninh được đăng trên Tạp chí giáo dục năm 2019

Chúng tôi nhận thấy đề tài “Tổ chức dạy học chương “Điện học” – vật lí 7 theo phương thức giáo dục STEM phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh”

được đề xuất theo cách không phải dạy học theo chủ đề STEM riêng rẽ hay tổ chức theo kiểu ngoại khóa, mà ý tưởng đề tài đưa ra là dạy học STEM gắn với dạy học kiến thức về dòng điện , mạch điện từ đó vận dụng kiến thức đã học giải quyết vấn đề thực tiễn Đồng thời việc triển khai phù hơp với quy định về thời gian và mức độ yêu cầu cần đạt Việc tổ chức triển khai dạy học theo cách này chưa được thực hiên ở nước ta

3 Mục tiêu nghiên cứu

Xây dựng kế hoạch và tổ chức dạy học một số kiến thức chương “Điện học” – Vật lí 7 theo phương thức giáo dục STEM qua đó phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh

4 Giả thuyết khoa học

Nếu xây dựng được kế hoạch và tổ chức dạy học một số nội dung chương “Điện học” – Vật lí 7 theo phương thức giáo dục STEM, trong đó tăng cường các hoạt động chiếm lĩnh kiến thức theo con đường khoa học và vận dụng kiến thức vào thực tiễn theo con đường kỹ thuật thì có thể góp phần phát triển được năng lực giải quyết vấn đề của học sinh

5 Đôi tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu:

Quá trình dạy học môn vật

lí lớp 7 THCS

Việc phát triến năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo của HS trong dạy học vật lí 7

Học sinh lớp 7/10 trường THCS Lí Thường Kiệt, Quận Hải Châu, TP Đà nẵng

-Phạm vi nghiên cứu:

+ Giới hạn nội dung: Một số nội dung dạy học chương “Điện học” – Vật lí 7” + Giới hạn về địa bàn: Học sinh lớp 7 Trường trung học cơ sở Lí Thường Kiệt – Quận Hải Châu – TP Đà Nẵng

+ Giới hạn về thời gian: Thời gian học sinh lớp 7 học chương II “Điện học” (học

kỳ II)

+ Giới hạn về đối tượng nghiên cứu: Học sinh lớp 7/10

6 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lý luận về giáo dục STEM và cơ sở lý luận của các phương pháp, quan điểm dạy học hiện đại, trong đó đặc biệt quan tâm đến cơ sở lý luận của dạy học dự án

- Nghiên cứu mục tiêu dạy học về kiến thức, kỹ năng, thái độ, phát triển năng lực mà học sinh cần đạt được khi học một số kiến thức chương “Điện học” – vật

lí 7 Qua đó, xác định những thí nghiệm, ứng dụng kỹ thuật có thể chế tạo trong dạy học STEM phần này

- Tìm hiểu thực tế dạy học các kiến thức một số nội dung chương “Điện học” – Vật lí 7 ở một số trường THCS thuộc TP Đà Nẵng

- Vận dụng lí luận của dạy học tích hợp STEM theo hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh để thiết kế một số tiết dạy của chương “Điện học” – Vật lí 7

- Xây dựng công cụ đánh giá phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học STEM

- Tiến hành thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá tính khả thi của nội dung và tính hiệu quả của các tiến trình dạy học đã thiết kế

7 Phương pháp nghiên cứu

7 1 Các phương pháp nghiên cứu lí thuyết

- Nghiên cứu thu thập tổng quan các vấn đề lí luận về dạy học phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo; về phương thức giáo dục STEM

- Sử dụng phối hợp các phương pháp phân tích, tổng hợp, phân loại, hệ thống hóa, khái quát hóa… trong nghiên cứu tổng quan các tài liệu lí luận có liên quan đã thu thập

7 2 Các phương pháp nghiên cứu thực tiễn

- Điều tra thực trạng việc dạy học chương điện học – Vật lý 7 ở trường THCS

- Thực nghiệm sư phạm theo kế hoạch đề ra để khẳng định tính khả thi và hiệu quả các biện pháp

7.3 Thực nghiệm sư phạm

Tiến hành thực nghiệm sư phạm một số tiến trình dạy học có tích hợp STEM nhằm phát strieenr năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh, từ đó đánh giá thực nghiệm sư phạm và so sánh với mục tiêu nghiên cứu của đề tài

7.4 Thống kê toán học

Sử dụng các phương pháp thống kê toán học để phân tích, đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm và rút ra kết luận

8 Dự kiến đóng góp của đề tài

- Hệ thống được lý luận về việc dạy học theo phương thức giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo của học sinh Đưa ra được bảng tiêu chí đánh giá năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo của học sinh

- Mong muốn sau khi thực nghiệm đề tài có thể góp phần định hướng cho chủ đề dạy học môn Khoa học tự nhiên 8 phần “Điện học” nhằm đáp ứng được yêu cầu đổi mới chương trình GDPT của Bộ Giáo Dục và Đào Tạo

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ DẠY HỌC STEM THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH

1.1 Giáo dục STEM trong dạy học

1.1.1 Khái niệm về giáo dục STEM

Theo Hiệp hội các giáo viên dạy khoa học quốc gia Mỹ (National Science

Teachers Association – NSTA) - tổ chức giáo dục khoa học uy tín nhất thế giới đã

đề xuất ra khái niệm giáo dục STEM (STEM education) như sau: “Giáo dục STEM

là một cách tiếp cận liên ngành trong quá trình học, trong đó các khái niệm học thuật mang tính nguyên tắc được lồng ghép với các bài học trong thế giới thực, ở đó các học sinh áp dụng các kiến thức trong khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán vào trong các bối cảnh cụ thể, giúp kết nối giữa trường học, cộng đồng, nơi làm việc và các tổ chức toàn cầu, để từ đó phát triển các năng lực trong lĩnh vực STEM và cùng với đó có thể cạnh tranh trong nền kinh kế mới” [16]

Science + Technology + Engineering + Math = STEM

STEM (trước đây là SMET): viết tắt của các từ Science (khoa học), Technology

(công nghệ), Engineering (kỹ thuật) và Maths (toán học)

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 (interdisciplinary) 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 [19]

1.1.2 Mục tiêu của giáo dục STEM

Giáo dục STEM đã xuất hiện ở Việt Nam mấy năm gần đây và được nhiều tỉnh thành ứng dụng trong dạy học Có rất nhiều bài báo nói đến mục tiêu của giáo dục STEM với nhiều quan điểm khác nhau Ở luận văn này chúng tôi chọn hướng mục tiêu

của giáo dục STEM theo luận án của TS Lê Xuân Quang – Trường ĐHSP Hà Nội và đưa thêm một số mục tiêu mà chúng tôi thấy phù hợp với luận văn của mình như sau:

Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học thuộc về STEM cho HS: Đó là

những kiến thức, kĩ năng liên quan đến các môn học Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học Trong đó HS biết liên kết các kiến thức Khoa học, Toán học để giải quyết các vấn đề thực tiễn Biết sử dụng, quản lí và truy cập Công nghệ HS biết về quy trình thiết kế và chế tạo ra các sản phẩm

- Phát triển các năng lực cốt lõi cho HS: Giáo dục STEM nhằm chuẩn bị cho HS

những cơ hội cũng như thách thức trong nền kinh tế cạnh tranh toàn cầu của thế kỉ 21 Bên cạnh những hiểu biết về các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật, Toán học,

HS sẽ được phát triển tư duy phê phán, khả năng hợp tác để thành công…

- Định hướng nghề nghiệp cho HS: Giáo dục STEM sẽ tạo cho HS có những kiến

thức, kĩ năng mang tính nền tảng cho việc học tập ở các bậc học cao hơn cũng như cho nghề nghiệp trong tương lai của HS Từ đó, góp phần xây dựng lực lượng lao động có năng lực, phẩm chất tốt đặc biệt là lao động trong lĩnh vực STEM nhằm đáp ứng mục tiêu xây dựng và phát triển đất nước [10]

- Đem lại sự hứng thú trong học tập: nhiệm vụ học tập cho học sinh hấp dẫn hơn, kích thích sáng tạo và sự tò mò của học sinh

- Giúp nội dung môn học gần gũi với đời sống, tránh lý thuyết và xa rời thực tế

1.1.3 Các kỹ năng của dạy học STEM

STEM là sự tích hợp của 4 kỹ năng :

+ Science (Khoa học): Là môn học nhằm phát triển khả năng sử dụng các kiến thức Khoa học (Vật lí, Hóa học, Sinh học và Khoa học trái đất) của học sinh; không chỉ giúp học sinh hiểu về thế giới tự nhiên mà còn có thể vận dụng kiến thức đó để giải quyết các vấn đề khoa học trong cuộc sống hàng ngày

+ Technology (Công nghệ): Là môn học nhằm phát triển khả năng sử dụng, quản

lí, hiểu và đánh giá công nghệ của học sinh Nó cung cấp cho học sinh những cơ hội để hiểu về công nghệ được phát triển như thế nào, cung cấp cho học sinh những kĩ năng

để có thể phân tích được sự ảnh hưởng của công nghệ mới tới cuộc sống hàng ngày của học sinh và của cộng đồng…

+ Engineering (Kĩ thuật): Là môn học nhằm phát triển sự hiểu biết ở học sinh

về cách thức phát triển công nghệ thông qua quá trình thiết kế kĩ thuật Kĩ thuật cung cấp cho học sinh những cơ hội để tích hợp kiến thức của nhiều môn học, giúp cho những khái niệm liên quan trở nên tường minh trong cuộc sống của họ Kĩ thuật cũng cung cấp cho học sinh những kĩ năng để có thể vận dụng sáng tạo cơ sở Khoa học và Toán học trong quá trình thiết kế các đối tượng, các hệ thống hay xây dựng các quy trình sản xuất

+ Mathematics (Toán học): Là môn học nhằm phát triển ở học sinh khả năng phân tích, biện luận và truyền đạt ý tưởng một cách hiệu quả thông qua việc tính toán, giải thích, các giải pháp giải quyết các vấn đề toán học trong các tình huống đặt ra [6]

- Ngoài những kỹ năng về khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học, giáo dục STEM còn cung cấp những kỹ năng cần thiết để học sinh phát triển tốt trong thế kỷ XXI:

+ Kỹ năng giải quyết vấn đề: số lượng các công việc có tính chất sáng tạo và không lặp đi lặp lại tăng mạnh, đòi hỏi người lao động phải chủ động trang bị năng lực giải quyết vấn đề

+ Tư duy phản biện: một quá trình tư duy và phân tích thông tin theo một hướng khác của một vấn đề để từ đó làm sáng tỏ và khẳng định lại vấn đề Đây thực sự là một cách tiếp cận tốt trong giáo dục mà vốn từ xưa tới nay, học sinh tiếp nhận thông tin, kiến thức từ giáo viên một cách thụ động Tư duy phản biện sẽ giúp học sinh hiểu vấn

đề sâu hơn, hình thành lối suy nghĩ logic và kỹ năng xử lý thông tin tốt hơn

+ Kỹ năng cộng tác và giao tiếp: vô cùng quan trọng để phát triển bởi các công việc ngày càng đòi hỏi sự chia sẻ, giao tiếp và các kỹ năng này sẽ khiến vấn đề được giải quyết một cách nhanh chóng, trôi chảy và mang lại hiệu quả cao [12]

1.1.4 Chủ đề giáo dục STEM [7]

Chủ đề dạy học STEM là chủ đề dạy học được thiết kế dựa trên vấn đề thực tiễn kết hợp với chuẩn kiến thức, kĩ năng của các môn khoa học trong chương trình phổ thông Trong quá trình dạy học, giáo viên tổ chức cho học sinh làm việc nhóm, sử dụng công nghệ truyền thống và hiện đại, công cụ toán học để tạo ra sản phẩm có tính ứng dụng thực tế, phát triển kĩ năng và tư duy của học sinh

Chủ đề STEM cần đảm bảo các tiêu chí: giải quyết vấn đề thực tiễn, kiến thức trong chủ đề thuộc lĩnh vực STEM, định hướng hoạt động – thực hành, làm việc nhóm Cụ thể :

- Chủ đề STEM hướng tới giải quyết các vấn đề trong thực tiễn

Vận dụng kiến thức STEM để giải quyết vấn đề thực tiễn chính là mục tiêu của dạy học theo quan điểm giáo dục STEM Do vậy, chủ đề STEM không phải là giải quyết các vấn đề mang tính tưởng tượng và xa rời thực tế mà nó luôn hướng đến giải quyết các vấn đề các tình huống trong xã hội, kinh tế, môi trường cộng đồng địa phương của họ cũng như toàn cầu

- Các kiến thức trong lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề

Tiêu chí này nhằm đảm bảo theo đúng tinh thần giáo dục STEM, qua đó mới phát triển được những năng lực chuyên môn liên quan đến Khoa học, Kỹ thuật, Công nghệ, Toán học

- Chủ đề STEM định hướng hoạt động – thực hành

Định hướng hoạt động – thực hành là một tiêu chí của quan điểm giáo dục STEM nhằm hình thành và phát triển năng lực kết hợp lý thuyết và thực hành cho học sinh Điều này sẽ giúp học sinh có được kiến thức từ kinh nghiệm thực hành chứ không phải chỉ từ lý thuyết Bằng cách xây dựng các bài giảng theo chủ đề và dựa trên thực hành, học sinh sẽ hiểu sâu về lý thuyết, nguyên lý thông qua các hoạt động thực tế

- Học sinh làm việc nhóm để thực hiện chủ đề STEM

Trên thực tế có những chủ đề STEM vẫn có thể triển khai cá nhân Tuy nhiên, làm việc theo nhóm là hình thức làm việc phù hợp trong việc giải quyết các nhiệm vụ phức hợp gắn với thực tiễn Làm việc theo nhóm là một kĩ năng quan trọng trong thế

kỉ 21, bên cạnh đó khi làm việc theo nhóm học sinh sẽ được vào môi trường thúc đẩy các nhu cầu giao tiếp chia sẻ ý tưởng và cùng nhau phát triển giải pháp

1.1.5 Phân loại STEM [8]

- Phân loại dựa trên khía cạnh các lĩnh vực STEM tham gia giải quyết vấn đề ta có:

+ STEM đầy đủ: là loại hình STEM yêu cầu người học cần vận dụng kiến thức

của cả bốn lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề

+ STEM khuyết: là loại hình STEM mà người học không phải vận dụng kiến

thức cả bốn lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề

- Phân loại dựa trên khía cạnh phạm vi kiến thức để giải quyết vấn đề STEM ta có:

+ STEM cơ bản: là loại hình STEM được xây dựng trên cơ sở kiến thức thuộc

phạm vi các môn học Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học trong chương trình giáo dục phổ thông Các sản phẩm STEM này thường đơn giản, chủ đề giáo dục STEM bám sát nội dung sách giáo khoa và thường được xây dựng trên cơ sở các nội dung thực hành, thí nghiệm trong chương trình giáo dục phổ thông

+ STEM mở rộng: là loại hình STEM có những kiến thức nằm ngoài chương

trình và sách giáo khoa Những kiến thức đó người học phải tự tìm hiểu và nghiên cứu Sản phẩm STEM của loại hình này có độ phức tạp cao hơn Các chủ đề thường được xây dựng trên cơ sở các nội dung mang tính bổ sung, mở rộng chương trình giáo dục phổ thông

- Phân loại dựa vào mục đích dạy học ta có:

+ STEM dạy kiến thức mới: là STEM được xây dựng trên cơ sở kết nối kiến

thức của nhiều môn học khác nhau mà HS chưa được học (hoặc được học một phần)

HS sẽ vừa giải quyết được vấn đề và vừa lĩnh hội được tri thức mới

+ STEM vận dụng: là STEM được xây dựng trên cơ sở những kiến thức HS đã

được học STEM dạng này sẽ bồi dưỡng cho HS năng lực vận dụng lí thuyết vào thực

tế Kiến thức lí thuyết được củng cố và khắc sâu

1.2 Năng lực giải quyết vấn đề

1.2.1 Năng lực

Khái niệm NL có nhiều cách định nghĩa khác nhau Theo “Từ điển Tiếng Việt”,

NL là “khả năng, điều kiện chủ quan hoặc tự nhiên sẵn có để thực hiện một hành động nào đó, hoặc là phẩm chất tâm lí và sinh lí, tạo cho con người khả năng hoàn thành một hoạt động nào đó với chất lượng cao (khi đề cập đến NL của con người)” [9] Trong chương trình GDPT của Quebec - Canada NL được định nghĩa như sau:

“NL là khả năng huy động tổng hợp các KT, kĩ năng và các thuộc tính tâm lí cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí,…để thực hiện thành công một loạt công việc trong một bối cảnh nhất định” [1]

Theo CT GDPT tổng thể giải thích khái niệm năng lực như sau: “Năng lực là thuộc tính cá nhân được hình thành, phát triển nhờ tố chất sẵn có và quá trình học tập, rèn luyện, cho phép con người huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng và các thuộc

tính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí, thực hiện thành công một loại hoạt động nhất định, đạt kết quả mong muốn trong những điều kiện cụ thể.”

Từ định nghĩa này, có thể rút ra những đặc điểm chính của năng lực là:

- Năng lực là sự kết hợp giữa tố chất sẵn có và quá trình học tập, rèn luyện của người học;

- Năng lực là kết quả huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính

cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí,

- Năng lực được hình thành, phát triển thông qua hoạt động và thể hiện ở sự thành công trong hoạt động thực tiễn [13]

Nhiều mô hình cấu trúc NL được công bố Nhưng theo chúng tôi, mô hình tảng băng (hình 2.1) về cấu trúc NL thể hiện được khá rõ bản chất của NL, mối liên hệ, quan hệ giữa các yếu tố nằm trong cấu trúc của NL, của yếu tố tự nhiên và xã hội, yếu

tố ẩn tàng và yếu tố có thể quan sát được, của yếu tố tình cảm và ý chí… Theo mô hình này, cấu trúc NL gồm 3 tầng: tầng 1- LÀM, tầng những gì mà cá nhân thực hiện được, làm được nên có thể quan sát được Tầng 2 - SUY NGHĨ, tầng tiền đề, tức là những KT, kỹ năng tư duy cùng với giá trị niềm tin là cơ sở quan trọng để phát triển tư duy, suy nghĩ… là điều kiện để phát triển NL, chúng ở dạng tiềm năng, không quan sát được Tầng 3 - tầng MONG MUỐN, tầng sâu nhất, quyết định cho sự khởi đầu và tính độc đáo của NL được hình thành, trong đó động cơ và tính tích cực của nhân cách có tính quyết định Người học có thể đạt được những điều ở tầng 2 và tầng 1 nếu họ mong muốn; không gì có thể thay đổi được họ nếu họ không mong muốn [1]

Hình 1.1 Mô hình tảng băng về cấu trúc năng lực

1.2.2 Năng lực giải quyết vấn đề

Theo định nghĩa trong đánh giá PISA thì NLGQVĐ là khả năng của một cá nhân hiểu và giải quyết tình huống vấn đề khi mà giải pháp giải quyết chưa rõ ràng Nó bao gồm sự sẵn sàng tham gia vào giải quyết tình huống vấn đề đó – thể hiện tiềm năng là công dân tích cực và xây dựng [15]

Theo [17] năng lực giải quyết vấn đề là khả năng giải quyết vấn đề bằng việc phân tích tình huống và áp dụng tư duy phản biện, cũng như quyết định phương hướng hành động và triển khai thực hiện giải pháp để khắc phục những hạn chế Có khả năng nhận định rõ thách thức và cơ hội, phát triển nhiều phương hướng, cách thức hành động, đánh giá những rủi ro của từng hành động để lựa chọn các giải pháp khả thi nhất cho việc giải quyết vấn đề

Ở trong luận văn này chúng tôi lựa chọn khái niệm năng lực giải quyết vấn đề trong sách Dạy học và phát triển năng lực môn Vật lí cấp THCS – GS.TS Đỗ Hương

Trà (chủ biên) để phù hợp với đối tượng nghiên cứu trong luận văn như sau: Năng lực

giải quyết vấn đề của học sinh được hiểu là sự huy động tổng hợp kiến thức, kĩ năng, thái độ, xúc cảm của học sinh đó để giải quyết các tình huống thực tiễn trong bối cảnh

cụ thể mà các giải pháp không có sẵn ngay lập tức Theo đó cấu trúc của NLGQVĐ

gồm bốn thành tố sau:

- Năng lực tìm hiểu vấn đề: nhận biết, phát hiện vấn đề, xác định được những thông tin đã cho, thông tin cần tìm Theo Whimbey & Lockhead, người GQVĐ tốt là người biết tìm hiểu các sự kiện và mối quan hệ trong vấn đề một cách đầy đủ, chính xác Còn GQVĐ không tốt thường không nhận thấy tầm quan trọng của việc đọc kĩ, hiểu chính xác tất cả các thông tin nên dễ hiểu sai, dẫn đến thất bại trong quá trình GQVĐ

- Năng lực đề xuất giải pháp giải quyết vấn đề: Phân tích, sắp xếp, kết nối các thông tin với kiến thức đã biết và đưa ra giải pháp, lựa chọn giải pháp tốt nhất đề GQVĐ

- Năng lực thực hiện giải pháp GQVĐ: Trình bày giải pháp, điều chỉnh giải pháp cho phù hợp với thực tiễn khi có sự thay đổi

- Năng lực đánh giá và phản ánh giải pháp, xây dựng vấn đề mới: Đánh giá giải pháp đã thực hiện vấn đề đặt ra, phản ánh giá trị giải pháp, xác nhận những kiến thức

và kinh nghiệm [14]

1.3 Phát triển năng lực giải quyết vấn đề trong dạy học vật lý theo phương thức giáo dục STEM

Trong dạy học vật lí có rất nhiều phương pháp và hình thức tổ chức dạy học nhưng dù sử dụng các phương pháp hình thức tổ chức dạy học nào thì quá trình nhận thức cần tuân theo tiến trình khoa học giải quyết vấn đề Tiến trình dạy học giải quyết vấn đề là cơ sở để giáo viên vận dụng các phương pháp và kĩ thuật dạy học hiệu quả Theo PGS.TS Nguyễn Ngọc Hưng thì các giai đoạn của tiến trình xây dựng kiến thức Vật lí theo kiểu DHPH & GQVĐ là [5]

Hình 1.2 Các giai đoạn của tiến trình xây dựng kiến thức vật lí

theo kiểu DHPH & GQVĐ

Việc đi theo tiến trình dạy học GQVĐ là cách dễ tiếp cận để phát triển năng lực GQVĐ cho học sinh Trong tiến trình đó có một số biện pháp phát triển năng lực GQVĐ cho học sinh cụ thể là:

- Thiết kế cho được hệ thống câu hỏi để đề xuất định hướng tư duy trong các tình huống vấn đề theo tiên strinhf khoa học xây dựng kiến thức

- Xây dựng và sử dụng các câu hỏi, bài tập, tình huống có nội dung thực tiến trong các hoạt động hác nhau

- Rèn luyện cho học sinh khả năng phát hiện, nhận biết vấn đề từ các tình huống trong học tập và trong cuộc sống

- Rèn luyện cho học sinh đề xuất các phương án GQVĐ

- Rèn luyện cho học sinh cách phát hiện sai lầm trong cách thức GQVĐ và đề xuất cách khắc phục

Làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết Phát biểu vấn đề cần giải quyết

Giải quyết vấn đề Rút ra kết luận ( kiến thức vật lí mới)

Vận dụng kiến thức mới để giải quyết những nhiệm vụ đặt ra tiếp

theo

- Sử dụng các hình thức, phương pháp dạy học nhằm lôi cuốn học sinh vào hoạt động học, tạo ra các hoạt động học tập có ý nghĩa, kết nối được vốn hiểu biết và kinh nghiệm của học sinh, tăng cường sự tham gia hiệu quả của học sinh trong giải quyết, tạo điều kiện cho họ phát triển ý tưởng [14]

Vật lí là một môn khoa học thực nghiệm nên để phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh thì việc áp dụng phương thức giáo dục STEM trong dạy học nhiều kiến thức vật lí là một phương thức phù hợp và hiệu quả Thông qua những câu chuyện hoặc những vấn đề xảy ra trong thực tế được giáo viên chọn lọc đưa vào phần “làm nảy sinh vấn đề cần giải quyết” sẽ khiến học sinh cảm thấy những bài học trở nên sinh động và gắn liền với những câu chuyện hằng ngày mà học sinh thường nghe nói đến giúp kích thích sự tìm tòi hiểu biết của học sinh, từ đó dễ phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh hơn

Để làm được điều đó giáo viên cần nghiên cứu nội dung bài học, tìm chủ đề dạy học STEM phù hợp với nội dung bài học để thiết kế tiến trình dạy học xuyên suốt theo chủ đề

đó dựa trên tiến trình dạy học GQVĐ từ đó phát triển các năng lực GQVĐ cho học sinh Tuy nhiên, không phải tất cả mọi bài học vật lí đều có thể dạy học theo phương thức giáo dục STEM vì vậy trong luận văn này chúng tôi chỉ lựa chọn và thiết kế hai chủ đề để dạy học phát triển năng lực GQVĐ cho học sinh theo phương thức giáo dục STEM

1.4 Quy trình xây dựng và tổ chức dạy học theo phương thức giáo dục STEM phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh

Theo công văn 3089/BGDĐT-GDTrH về việc triển khai thực hiện giáo dục

STEM trong giáo dục trung học, việc xây dựng chủ đề bài học STEM cần theo 4 bước:

[18]

a) Bước 1: Lựa chọn nội dung dạy học

Căn cứ vào nội dung kiến thức trong chương trình môn học và các hiện tượng, quá trình gắn với các kiến thức đó trong tự nhiên, xã hội; quy trình hoặc thiết bị công nghệ ứng dụng kiến thức đó trong thực tiễn để lựa chọn nội dung của bài học

b) Bước 2: Xác định vấn đề cần giải quyết

Xác định vấn đề cần giải quyết để giao cho học sinh thực hiện sao cho khi giải quyết vấn đề đó, học sinh phải học được những kiến thức, kĩ năng cần dạy trong chương trình môn học đã được lựa chọn hoặc vận dụng những kiến thức, kỹ năng đã

biết để xây dựng bài học

c) Bước 3: Xây dựng tiêu chí của sản phẩm/giải pháp giải quyết vấn đề

Xác định rõ tiêu chí của giải pháp/sản phẩm làm căn cứ quan trọng để đề xuất giả thuyết khoa học/giải pháp giải quyết vấn đề/thiết kế mẫu sản phẩm

d) 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 các hoạt động học bao hàm các bước của quy trình kĩ thuật Mỗi hoạt động học được thiết kế rõ ràng về mục đích, nội dung, dự kiến sản phẩm học tập mà học sinh phải hoàn thành và cách thức tổ chức hoạt động học tập Các hoạt động học tập đó có thể được tổ chức cả ở trong và ngoài lớp học (ở trường, ở nhà và cộng đồng)

Tiến trình bài học STEM tuân theo quy trình kĩ thuật, nhưng các bước trong quy trình có thể không cần thực hiện một cách tuần tự mà thực hiện song song, tương hỗ lẫn nhau Hoạt động nghiên cứu kiến thức nền có thể được tổ chức thực hiện đồng thời với việc đề xuất giải pháp; hoạt động chế tạo mẫu có thể được thực hiện đồng thời với việc thử nghiệm và đánh giá Trong đó, bước này vừa là mục tiêu vừa là điều kiện để thực hiện bước kia

Mỗi bài học STEM có thể được tổ chức theo 5 hoạt động dưới đây Trong đó, hoạt động 4 và 5 được tổ chức thực hiện một cách linh hoạt ở trong và ngoài lớp học theo nội dung và phạm vi kiến thức của từng bài học

- Mỗi hoạt động phải được mô tả rõ mục đích, nội dung, dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh và cách thức tổ chức hoạt động

- Nội dung hoạt động có thể được biên soạn thành các mục chứa đựng các thông tin như là nguyên liệu, kèm theo các lệnh hoặc yêu cầu hoạt động để học sinh tìm hiểu, gia công trí tuệ để giải quyết vấn đề đặt ra trong hoạt động; cách thức tổ chức hoạt động thể hiện phương pháp dạy học, mô tả cách thức tổ chức từng mục của nội dung hoạt động để học sinh đạt được mục đích tương ứng

a) Hoạt động 1: Xác định vấn đề

Giáo viên giao cho học sinh nhiệm vụ học tập chứa đựng vấn đề Trong đó, học sinh phải hoàn thành một sản phẩm học tập hoặc giải quyết một vấn đề cụ thể với các tiêu chí đòi hỏi học sinh phải sử dụng kiến thức mới trong bài học đế để xuất, xây

dựng giải pháp Tiêu chí của sản phẩm là yêu cầu hết sức quan trọng, buộc học sinh phải nắm vững kiến thức mới thiết kế, giải thích được thiết kế cho sản phẩm cần làm

b) Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp

Tổ chức cho học sinh thực hiện hoạt động học tích cực, tăng cường mức độ tự lực tuỳ thuộc từng đối tượng học sinh dưới sự hướng dẫn một cách linh hoạt của giáo viên Khuyến khích học sinh hoạt động tự tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức để sử dụng vào việc đề xuất, thiết kế sản phẩm

c) Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp

Tổ chức cho học sinh trình bày, giải thích và bảo vệ bản thiết kế kèm theo thuyết minh (sử dụng kiến thức mới học và kiến thức đã có); giáo viên tổ chức góp

ý, chú trọng việc chỉnh sửa và xác thực các thuyết minh của học sinh để học sinh nắm vững kiến thức mới và tiếp tục hoàn thiện bản thiết kế trước khi tiến hành chế tạo, thử nghiệm

d) Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá

Tổ chức cho học sinh tiến hành chế tạo mẫu theo bản thiết kế, kết hợp tiến hành thử nghiệm trong quá trình chế tạo Hướng dẫn học sinh đánh giá mẫu và điều chỉnh thiết kế ban đầu để bảo đảm mẫu chế tạo là khả thi

đ) Hoạt động 5: Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh

Tổ chức cho học sinh trình bày sản phẩm học tập đã hoàn thành; trao đổi, thảo luận, đánh giá để tiếp tục điều chỉnh, hoàn thiện

1.5 Xây dựng công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh

Trong đề tài này chúng tôi xây dựng bộ công cụ đánh giá năng lực GQVĐ cho học sinh trong các chủ đề dạy học cụ thể dựa trên bảng cấu trúc năng lực giải quyết vấn đề của sách “Dạy học và phát triển năng lực môn Vật lí THCS” của PGS.TS Đỗ Hương Trà (Chủ biên) như sau:

Bảng 1.1 Bảng cấu trúc năng lực giải quyết vấn đề

Năng lực

thành tố Chỉ số hành vi Mức độ biểu hiện

đề đề M2: Giải thích thông tin đã cho, mục tiêu cuối cùng cần

thực hiện để làm rõ vấn đề cần giải quyết M3: Phân tích, giải thích thông tin đã cho, mục tiêu cần thực hiện và phát hiện vấn đề cần giải quyết

M3: Từ các thông tin đúng và đủ về quá trình, hiện tượng trình bày được một số câu hỏi liên quan đến vấn đề và xác định được vấn đề cần giải quyết

M3: Diễn đạt lại tình huống bằng nhiều cách khác nhau một cách linh hoạt

M2: Lựa chọn được nguồn thông tin về kiến thức và phương pháp cần sử dụng để giải quyết vấn đề và đánh giá nguồn thông tin đó

Năng lực

thành tố Chỉ số hành vi Mức độ biểu hiện

M3: Lựa chọn được toàn bộ nguồn thông tin về kiến thức

và phương pháp cần sử dụng để giải quyết vấn đề cần thiết và đánh giá được độ tin cậy nguồn thông tin đó 2.3 Đề xuất

giải pháp giải

quyết vấn đề

M1: Thu thập, phân tích thông tin liên quan đến vấn đề, xác định thông tin cần thiết để giải quyết vấn đề đó M2: Đưa ra phương án giải quyết

M3: Lựa chọn phương án tối ưu, lập kế hoạch thực hiện

giải pháp

M1: Thực hiện được các giải pháp để giải quyết vấn đề

cụ thể, giả định (vấn đề học tập) mà chỉ cần huy động một kiến thức, hoặc tiến hành một phép đo, tìm kiếm, đánh giá một thông tin cụ thể

M2: Thực hiện được giải pháp trong đó huy động ít nhất hai kiến thức , hai phép đo …để giải quyết vấn đề

M3: Thực hiện giải pháp cho một chuỗi các vấn đề liên tiếp, trong đó những vấn đề nảy sinh từ chính quá trình giải quyết vấn đề

và thực hiện những điều chỉnh đó

M3: Đánh giá việc giải quyết vấn đề Đề ra giải pháp tối

ưu hơn để nâng ca hiệu quả giải quyết vấn đề

Việc đánh giá năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh sẽ tùy vào từng bài cụ thể để xây dựng tiêu chí riêng dựa trên bảng cấu trúc năng lực giải quyết vấn đề trên thông qua việc đánhgiá hoạt động nhóm, hoạt động cá nhân, việc trả lời phiếu học tập Mặc khác, luận văn này đề cập đến việc tổ chức dạy học theo phương thức giáo dục STEM nhằm đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh nên việc đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh còn phải thông qua các tiêu chí chung của việc tổ chức dạy học STEM là đánh giá quy trình chế tạo sản phẩm như bản vẽ thiết

kế, đánh giá việc tìm hiểu các linh kiện và biết được cách thức sử dụng linh kiện và cuối cùng là đánh giá sản phẩm thu được Cụ thể ở đây chúng tôi có đưa ra một số tiêu chí chung như sau:

Bảng 1.2 Tiêu chí đánh giá sản phẩm STEM

Tiêu chí Mức 3 (Tốt) Mức 2 (Đạt) Mức 1 (Chưa đạt)

Tiêu chí Mức 3 (Tốt) Mức 2 (Đạt) Mức 1 (Chưa đạt)

phần, có chú thích các kí hiệu

phần, chưa chú thích các kí hiệu

Kể tên đầy đủ được các dụng cụ, thiết

bị sử dụng

Chưa kể được đầy

đủ các dụng cụ thiết bị cần dùng

Hình thức sản

phẩm

Cấu trúc mô hình hợp lí, lắp đặt vị trí phù hợp, đầy đủ các thành phần như thiết kế, sản phẩm nhìn đẹp mắt

Cấu trúc mô hình hợp lí, lắp đặt các

vị trí phù hợp, có đầy đủ các thành phần như thiết kế tuy nhiên sản phẩm nhìn chưa đẹp mắt

Cấu trúc mô hình chưa hợp lí, chưa đầy đủ các thành phần như thiết kế

tốt

Sản phẩm hoạt động được tuy nhiên đôi lúc có gặp vấn đề trục trặc

Sản phẩm không vận hành được

Phạm vi ứng dụng Sản phẩm có thể

ứng dụng rộng rãi trong thực tế

Sản phẩm ứng dụng được nhưng chưa thể áp dụng rộng rãi

Sản phẩm chưa ứng dụng được trong thực tế

Tính sáng tạo Sản phẩm thiết kế

đẹp, an toàn điện;

có tính ứng dụng cao

Đạt được 2 trong 3 tiêu chí

Chỉ đạt được 1 tiêu chí hoặc không đạt được tiêu chí nào

1.6 Thực trạng dạy học chương “Điện học” – Vật lí 7 tại các trường THCS thuộc Quận Hải Châu – TP Đà Nẵng

1.6.1 Mục đích điều tra

- Tìm hiểu việc triển khai tổ chức dạy học chủ đề STEM gắn liền với mục tiêu

phát triển năng lực giải quyết vấn đề ở nhà trường hiện nay Nhận thức của giáo viên, nhà trường về giáo dục STEM, những thuận lợi và khó khăn trong quá trình xây dựng

và tổ chức dạy học

- Tìm hiểu các phương pháp dạy học, tổ chức dạy học các kiến thức về mạch điện

nối tiếp, song song của giáo viên trong chương trình

1.6.2 Đối tượng khảo sát

- Điều tra 21 giáo viên trong các tổ vật lý - công nghệ của các trường THCS

thuộc Quận Hải Châu – Thành phố Đà Nẵng

- Điều tra 46 học sinh khối 7 trường THCS Lý Thường Kiệt – Quận Hải Châu–

Thành phố Đà Nẵng

1.6.3 Phương pháp khảo sát

- Khảo sát GV thông qua phiếu điều tra bằng google form và phỏng vấn trực tiếp

- Khảo sát HS thông qua phiếu điều tra bằng google form và phỏng vấn trực tiếp 1.6.4 Kết quả điều tra

a Đối với giáo viên

* Hiểu biết về giáo dục STEM

Bảng 1.3 Kết quả khảo sát GV về thực trạng hiểu biết về giáo dục STEM

Nội dung câu hỏi

Số GV khảo sát

Kết quả điều tra Nội dung câu trả lời Số GV

trả lời Tỷ lệ %

Câu 1 Thầy cô có

biết về việc dạy học

phát triển năng lực

cho học sinh không?

21

Có nghe nhưng chưa tìm hiểu 5 23,81

Đã nghe và tìm hiểu sơ qua 14 66,67 Biết rõ ràng cụ thể về việc dạy

Câu 2 Thầy cô đã

được nghe về giáo

dục STEM qua kênh

nào?

21

Qua các buổi tập huấn, hội thảo

Qua internet (các website,

Nội dung câu hỏi

Số GV khảo sát

Kết quả điều tra Nội dung câu trả lời Số GV

Trình độ chưa cao, không đều 4 19,05

thế nào về việc ứng

dụng dạy học STEM

trong việc phát triển

năng lực giải quyết

Nội dung câu hỏi

Số GV khảo sát

Kết quả điều tra Nội dung câu trả lời Số GV

Chưa kết luận được vì chưa dạy 7 33,33

Câu 8: Nếu được

hướng dẫn một cách

bài bản về việc dạy

học theo phương

thức STEM để phát

triển năng lực cho

học sinh, thầy cô

Câu 9: Nếu được lựa

Nội dung câu hỏi

Số GV khảo sát

Kết quả điều tra Nội dung câu trả lời Số GV

* Những khó khăn khi xây dựng và triển khai dạy học chủ đề STEM

Bảng 1.4 Đánh giá của GV về mức độ khó khăn khi triển khai dạy học chủ đề

STEM gắn với phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh

Nội dung Mức độ khó khăn và phần trăm tương ứng

2 9,52%

2 9,52%

3 14,29%

13 61,91%

2 Phân bố thời gian dạy trên

lớp

0 0%

2 9,52%

2 9,52%

3 14,29%

14 66,67%

4,76%

3 14,29%

6 28,57%

6 28,57%

5 43,81%

4 Học sinh chưa hợp tác 3

14,29%

5 23,81%

6 28,57%

4 19,04%

3 14,29%

5 Cách liên kết, tích hợp giáo

dục STEM và phát triển năng

lực của học sinh

1 0%

2 9,52%

1 4,76%

5 23,81%

14 61,91%

Từ kết quả bảng 1.4 cho thấy GV đang trong quá trình tìm hiểu và nghiên cứu về giáo dục STEM, cần thêm thời gian để được đào tạo, tự nghiên cứu sâu hơn về cách xây dựng và triển khai giáo dục STEM trong nhà trường Đặc biệt cần trang bị thêm kiến thức để gắn liền giáo dục STEM với mục tiêu phát triển năng lực giải quyết vấn

đề của học sinh

b Đối với học sinh

Khi tiến hành khảo sát trên 46 HS bằng google form về việc mong muốn của học sinh

về nội dung và cách triển khai bài học của GV, chúng tôi nhận được kết quả như biểu

Linh hoạt khi áp dụng PPDH để HS được hoạt động nhiều hơn

Tạo không khí học tập thoải mái

Tạo nhiều hoạt động phát triển năng lực của học sinh

Với bài học phù hợp, em có mong muốn ứng dụng kiến thức đã học vào chế tạo sản phẩm, giải thích hiện tượng thực

tế

Hình 1.3 Khảo sát về mong muốn của HS về nội dung và cách triển khai bài học

trong giờ của GV

Từ kết quả trên cho thấy hầu hết HS có nguyện vọng mong muốn bài học được tích hợp nhiều PPDH để lôi cuốn và thu hút hơn Đồng thời, đa số HS mong muốn bài học được áp dụng thực tiễn nhiều hơn và phát triển được năng lực của mình

 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 

Như vậy, chương 1 đã nói lên được nội dung cơ bản về năng lực giải quyết vấn

đề và cấu trúc của năng lực đó Đồng thời làm toát lên mục tiêu, vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM và quy trình xây dựng chủ đề STEM Bên cạnh đó, đưa ra sự tương quan giữa giáo dục STEM với mục tiêu phát triển năng lực giải quyết vấn đề

Chương 2, chúng chúng tôi vận dụng lí luận đề xuất xây dựng 2 chủ đề STEM là

“ Chế tạo đèn pin led siêu sáng” và “ Chế tạo dụng cụ trang trí góc học tập sáng tạo” nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh

CHƯƠNG 2 TỔ CHỨC DẠY HỌC CHƯƠNG “ĐIỆN HỌC” – VẬT LÍ 7

THEO PHƯƠNG THỨC GIÁO DỤC STEM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC

GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH

2.1 Mục tiêu dạy học chương “Điện học” gắn với chủ đề “Chế tạo đèn pin led siêu sáng” và chủ đề “Chế tạo dụng cụ trang trí góc học tập sáng tạo” - Vật lí

7 dưới góc độ STEM

Trước khi đưa ra mục tiêu dạy học theo phương thức STEM cho chủ đề này, chúng chúng tôi xin đưa ra một số nội dung theo quy định của BGD với SGK hiện hành và chương trình GDPT tổng thể theo định hướng đổi mới để có thể dựa vào đó thiết kế tiết dạy phù hợp

Tuy nhiên do phần chuẩn KT-KN cần đạt quy định trong chương trình SGK hiện hành và chương trình GDPT tổng thể hơi dài nên chúng tôi đưa vào phần phụ lục cuối luận văn Ở đây chỉ đưa ra mục tiêu của mỗi chủ đề

2.1.1 Mục tiêu của chủ đề “Chế tạo đèn pin led siêu sáng”

Dựa trên yêu cầu của chương trình hiện hành và chương trình GDPT tổng thể, với mục tiêu thiết kế giáo án dạy học theo phương thức STEM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh, ở đây chúng tôi đưa ra một số mục tiêu cho phù hợp với việc định hướng này cũng như thiết kế giáo án với mục đích giúp học sinh phát triển năng lực tự giải quyết vấn đề để ứng dụng kiến thức vào thực tiễn nhằm tăng hứng thú của học sinh đối với môn học

* Kiến thức

- Định nghĩa được dòng điện là dòng chuyển dời có hướng của hạt mang điện

- Nêu được nguồn điện có khả năng cung cấp năng lượng điện và nêu được một

số nguồn điện thông dụng

- Phân loại được vật dẫn điện và vật không dẫn điện

- Chiều dòng điện là chiều từ cực dương qua dây dẫn và các thiết bị điện tới cực

âm của nguồn điện

- Ghi nhớ kí hiệu của các thiết bị điện trên các sơ đồ mạch điện gồm nguồn điện, bóng điện, dây dẫn, công tắc đóng và công tắc mở