Tổ chức dạy học stem chủ đề “năng lượng” khoa học tự nhiên 6 1

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM ĐÀ NẴNG VÕ THỊ ĐÔNG TRÚC TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM CHỦ ĐỀ “NĂNG LƢỢNG” KHOA HỌC TỰ NHIÊN 6 Ngành Lý luận và phƣơng pháp dạy học bộ môn Vật lí Mã số 8140111 TÓM TẮT LU[.]

Người hướng dẫn khoa học: GS.TS ĐỖ HƯƠNG TRÀ

Phản biện 1: TS Nguyễn Thanh Hải

Phản biện 2: TS Phạm Tấn Ngọc Thụy

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Khoa học giáo dục họp tại Trường Đại học Sư phạm vào ngày 21 tháng 08 năm 2022

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

Thư viện Trường Đại học Sư phạm - ĐHĐN

Khoa Vật lý, Trường Đại học Sư phạm - ĐHĐN

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Trong khoảng hai thập niên gần đây, giáo dục STEM đang rất được chú ý và áp dụng tại các nước như Mỹ, Úc, NewZealand, … Sự tách rời bốn lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học là một rào cản lớn của giáo dục hiện nay Nó ảnh hưởng đến sự liên kết trong giáo dục, dẫn đến việc tách rời giữa lý thuyết và thực hành, giáo dục kết hợp với lao động sản xuất, lý luận và thực tiễn Nhưng với giáo dục STEM thì lại mang một bộ mặt khác cho giáo dục STEM là viết tắt của các từ Science (khoa học), Technology (công nghệ), Engineering (kỹ thuật) và Math (toán học) Giáo dục STEM được áp dụng trong nhà trường đáp ứng cho HS những phẩm chất, kĩ năng để hòa nhập với cuộc cách mạng 4.0 hiện nay Giáo dục STEM giúp tạo sự liên ngành giữa các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học, giúp HS có cơ hội trải nghiệm thực tế gắn với cuộc sống

Trong giai đoạn vừa qua, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã triển khai nhiều hoạt động có ý nghĩa đúng với bản chất của giáo dục nhằm bồi dưỡng NL, phẩm chất người học, gắn với giáo dục STEM như dạy học tích hợp liên môn, vận dụng kiến thức liên môn GQVĐ thực tiễn, giúp

HS chủ động, tích cực, biết vận dụng kiến thức vừa học để GQVĐ đặt ra; thông qua đó góp phần hình thành phẩm chất NL cho HS Đó là những tiền đề tốt để triển khai chương trình giáo dục phổ thông 2018 nói chung, thúc đẩy giáo dục STEM trong trường phổ thông nói riêng Môn Khoa học tự nhiên trong chương trình giáo dục phổ thông

2018 là môn học mới, được xây dựng và trên nền tảng liên môn giữa Vật Lí, Hóa học, Sinh học và Khoa học Trái Đất Và trong môn Khoa học tự nhiên, chưa có nhiều đề tài nghiên cứu về việc vận dụng STEM bài học để bồi dưỡng NL GQVĐ cho HS

Bên cạnh đó, môn Khoa học tự nhiên là môn khoa học có sự kết hợp nhuần nhuyễn lí thuyết với thực nghiệm Chủ đề “Năng lượng” là một chủ đề rất thú vị, gắn với thực tiễn, ứng dụng nhiều vào đời sống hằng ngày Chính vì những lý do trên, chúng tôi quyết định lựa chọn đề

tài: “Tổ chức dạy học STEM chủ đề Năng lượng - Khoa học tự nhiên 6” để tiến hành nghiên cứu

2 Tổng quan vấn đề nghiên cứu

Các nghiên cứu về đổi mới giáo dục thông qua việc vận sử dụng dạy học STEM bồi dưỡng NL của người học cũng đã được nhiều nhà giáo dục, nhiều nghiên cứu sinh, học viên cao học… quan tâm nghiên cứu trong những năm qua

Điều đó được thể hiện qua các công trình nghiên cứu của các

chuyên gia như: Nhóm tác giả Nguyễn Thanh Nga, Phùng Việt Hải,

Nguyễn Quang Linh, Hoàng Phước Muội, Thiết kế và tổ chức dạy

học chủ đề STEM cho HS trung học cơ sở và trung học phổ thông đã

nghiên cứu cách thức bồi dưỡng một số NL của HS thông qua các chủ

đề dạy học STEM và xây dựng một số chủ đề STEM trong trường trung

học [7]

Nhóm tác giả Nguyễn Thanh Nga, Hoàng Phước Muội, Phùng Việt Hải, Nguyễn Quang Linh, Nguyễn Anh Dũng, Ngô Trọng Tuệ,

Dạy học chủ đề STEM cho HS trung học cơ sở và trung học phổ thông

đã nghiên cứu tổ chức hoạt động trải nghiệm theo định hướng giáo dục STEM và giới thiệu một số giáo án dạy học STEM trong trường trung học [8]

Nhóm tác giả Khuất Thị Thanh Huyền, Vũ Tùng Anh, Đinh Thị Thu Thủy, Nguyễn Hồng Vân, Đặng Thu Hương, Trần Thị

Thúy Hằng, Tổ chức dạy học Vật lí ở trường trung học phổ thông theo

định hướng giáo dục STEM nhằm NL sáng tạo của HS đã nghiên cứu

cách triển khai dạy học theo định hướng giáo dục STEM trong nhà trường phổ thông [5, tr.108-113]

Nhóm tác giả Đặng Minh Tuấn, Nguyễn Vân Anh, Nguyễn

Thị Phương Anh, Lê Quang Đạt, Nguyễn Thị Kim Huệ, Xây dựng

và sử dụng chủ đề STEM trong dạy học Vật Lí ở trường trung học phổ thông đã xây dựng và sử dụng các chủ đề STEM trong dạy học Vật lí

giúp NL của HS [14, tr.102-107]

3 Mục tiêu nghiên cứu

Vận dụng quy trình tổ chức dạy học STEM để thiết kế và tổ chức dạy học STEM một số kiến thức của chủ đề “Năng lượng” - Khoa học tự nhiên 6 nhằm bồi dưỡng NL GQVĐ của HS

4 Giả thuyết khoa học của đề tài

Dựa trên qui trình tổ chức dạy học STEM, dựa trên cơ sở lí luận của dạy học bồi dưỡng NL cùng với việc phân tích nội dung kiến thức chủ đề NL thì có thể thiết kế và tổ chức dạy học STEM một số kiến thức của chủ đề “Năng lượng” - Khoa học tự nhiên 6 nhằm bồi dưỡng NL GQVĐ của HS

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

Để đạt được mục tiêu nghiên cứu trên, chúng tôi nhận thấy cần thực hiện được một số nhiệm vụ sau:

- Nghiên cứu về dạy học STEM và việc bồi dưỡng NL GQVĐ trong dạy học STEM

- Nghiên cứu mục tiêu dạy học môn khoa học tự nhiên; Chương trình và SGK hiện hành, chương trình GD phổ thông mới và các tài liệu tham khảo có liên quan đến nội dung kiến thức “ Năng lượng”, để xây dựng các bài học STEM

- Xây dựng tiến trình tổ chức dạy học bài học STEM trong chủ đề

“Năng lượng”

- Tiến hành thực nghiệm sư phạm

6 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

- Đối tượng nghiên cứu: Bồi dưỡng NL GQVĐ của HS thông qua việc dạy học STEM chủ đề “Năng lượng”

7 Phương pháp nghiên cứu

7.1 Phương pháp nghiên cứu thuyết

- Nghiên cứu các văn kiện của Đảng, các chỉ thị của Bộ Giáo dục và Đào tạo, sách, bài báo tạp chí chuyên ngành về dạy học STEM nhằm bồi dưỡng NLGQVĐ của HS

- Nghiên cứu và nắm vững mục tiêu chung trong giáo dục, mục tiêu giáo dục của môn KHTN ở trường phổ thông hiện nay

- Nghiên cứu nội dung chương trình, SGK, sách GV và các tài liệu tham khảo để xác định được các đặc điểm và mục tiêu dạy học chủ đề Năng lượng - Khoa học tự nhiên lớp 6

7.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

Tìm hiểu việc dạy thông qua phỏng vấn, trao đổi với GV và việc học thông qua trao đổi với HS, đồng thời sử dụng phiếu khảo sát nhằm đánh giá tình hình dạy học chủ đề “Năng lượng”- Khoa học tự nhiên lớp 6, cụ thể là:

- Tìm hiểu những khó khăn của GV khi dạy học chủ đề “Năng lượng”- Khoa học tự nhiên lớp 6

- Tìm hiểu những vướng mắc mà HS gặp phải khi học chủ đề “Năng lượng”- Khoa học tự nhiên lớp 6

- Tiến hành thực nghiệm sư phạm để đánh giá hiệu quả của đề tài 7.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm

- Tiến hành thực nghiệm sư phạm để kiểm tra giả thuyết khoa học

của đề tài

7.4 Phương pháp thống kê toán học

- Xử lí các số liệu thu được từ thực nghiệm sư phạm

8 Đóng góp của đề tài

- Tổ chức dạy học STEM chủ đề “Năng lượng”- Khoa học tự nhiên lớp

6

9 Cấu trúc của luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận chung và tài liệu tham khảo, luận văn

Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC BỒI DƯỠNG NL GQVĐ CỦA HS TRONG DẠY HỌC STEM 1.1 Năng lực giải quyết vấn đề

1.1.1 Khái niệm năng lực

NL là sự huy động và kết hợp một cách linh hoạt và có tổ chức các kiến thức, kĩ năng, thái độ, tình cảm, giá trị, động cơ cá nhân để thực hiện thành công các yêu cầu phức hợp của hoạt động trong bối cảnh nhất định

1.1.2 Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề

Năng lực giải quyết vấn đề của HS được hiểu là sự huy động tổng hợp kiến thức, kĩ năng, thái độ, xúc cảm, động cơ của HS để giải quyết các tình huống thực tiễn trong bối cảnh cụ thể mà các giải pháp không

có sẵn ngay lập tức

1.1.3 Cấu trúc năng lực giải quyết vấn đề

Bảng các thành tố và tiêu chí đánh giá của NL GQVĐ

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

M2: Từ các thông tin đúng và đủ về quá trình, hiện tượng trình bày được một số câu hỏi liên quan đến 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

1.3 Phát biểu

vấn đề

M1: Sử dụng được ít nhất một phương thức

để diễn đạt lại vấn đề M2: Sử dụng được ít nhất hai phương thức

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

giải quyết vấn đề và đánh giá nguồn thông tin đó

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

M2: Phân tích giải pháp thành kế hoạch thực hiện cụ thể, diễn đạt các kế hoạch cụ thể đó sơ đồ, hình vẽ

M3: Phân tích giải pháp thành kế hoạch thực hiện cụ thể, thuyết minh các kế hoạch

M2: Thực hiện được giải pháp trong đó huy động ít nhất hai kiến thức, hai ph p đo

…để giải quyết vấn đề

M3: Thực hiện giải pháp cho một chu i các vấn đề liên tiếp, trong đó những vấn đề nảy sinh từ chính quá trình giải quyết vấn đề 3.3 Đánh giá

và đưa ra các điều chỉnh

M3: Đánh giá các bước trong quá trình giải quyết vấn đề, phát hiện ra sai sót, khó khăn, đưa ra những điều chỉnh và thực hiện những điều chỉnh đó

M2: Đánh giá được kết quả cuối cùng và chỉ ra được nguyên nhân của kết quả thu được

M3: Đánh giá việc giải quyết vấn đề Đề ra giải pháp tối ưu hơn để nâng ca hiệu quả giải quyết vấn đề

M3: em x t kết quả thu được trong tình

huống mới, phát hiện những khó khăn, vướng mắt cần giải quyết và diễn đạt các vấn đề mới cần giải quyết

1.2 Giáo dục STEM

1.2.1 Khái niệm về giáo dục STEM

- GD STEM trong trường trung học là quan điểm DH định hướng NL

HS thuộc các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học

Science (Khoa học): gồm các kiến thức về Vật lí, Hóa học, Sinh

học và Khoa học Trái Đất nhằm giúp HS hiểu về thế giới tự nhiên và vận dụng kiến thức đó để giải quyết các vấn đề khoa học trong cuộc sống hàng ngày

Technology (Công nghệ): khả năng sử dụng, quản lý, hiểu

và đánh giá công nghệ của HS, tạo cơ hội để HS hiểu về công nghệ được như thế nào, ảnh hưởng của công nghệ

Engineering (Kỹ thuật): sự hiểu biết ở HS về cách công nghệ

đang thông qua quá trình thiết kế kỹ thuật, tạo cơ hội để tích hợp kiến thức của nhiều môn học, giúp cho những khái niệm liên quan trở nên dễ hiểu Kỹ thuật cũng cung cấp cho HS những kĩ năng để vận dụng sáng tạo

cở 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

Maths (Toán học): ở HS khả năng phân tích, biện luận và

truyền đạt ý tưởng một cách hiểu quả thông qua việc tính toán, giải thích, các giải pháp giải quyết các vấn đề toán học trong các tình huống đặt ra

1.2.2 Vai trò của giáo dục STEM

GD STEM vừa có vai trò thúc đẩy GD các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học, vừa thể hiện phương pháp tiếp cận liên môn, NL và phẩm chất người học

1.2.3 Mục tiêu của giáo dục STEM

GD STEM bao gồm các mục tiêu:

- Các NL đ c thù của các môn học thuộc về STEM cho HS

- Các NL cốt lõi cho HS

- Định hướng nghề nghiệp cho HS

1.2.4 Phân loại chủ đề giáo dục STEM

(1) Dựa trên các lĩnh vực STEM tham gia GQVĐ

- Chủ đề STEM đầy đủ: HS vận dụng kiến thức của cả bốn lĩnh vực STEM để GQVĐ

- Chủ đề STEM khuyết: HS vận dụng kiến thức ít nhất hai trong bốn lĩnh vực STEM để GQVĐ

(2) Dựa trên phạm vi kiến thức để GQVĐ STEM

- Chủ đề STEM cơ bản được xây dựng trên cơ sở kiến thức thuộc phạm vi các môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học trong chương trình GD phổ thông Các sản phẩm của chủ đề STEM này thường đơn giản, bám sát nội dung SGK và thường được xây dựng trên

cơ sở các nội dung thực hành, thí nghiệm trong chương trình GD phổ thông

- Chủ đề STEM mở rộng có những kiến thức nằm ngoài chương trình GD phổ thông và SKG Những kiến thức đó HS phải tự tìm hiểu và nghiên cứu từ tài liệu chuyên ngành Sản phẩm STEM của loại hình này có độ phức tạp cao hơn

(3) Dựa vào mục đích DH

- Chủ đề STEM DH kiến thức mới 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

- Chủ đề STEM DH vận dụng được xây dựng trên cơ sở những kiến thức HS đã được học Chủ đề STEM dạng này sẽ bồi dưỡng cho

HS NL vận dụng lý thuyết vào thực tiễn Kiến thức lý thuyết được củng

- M i bài học STEM có thể được tổ chức theo 5 hoạt động đã nêu

ở trên 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

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

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

Tổ chức cho học sinh thực hiện hoạt động 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 phấm

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 tố 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

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

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

1.3 Bồi dưỡng NL GQVĐ của HS thông qua dạy học chủ đề STEM

1.3.1 H nh thành thái độ tích cực bồi dưỡng NL GQVĐ cho

HS

1.3.2 Rèn luyện hệ thống kĩ năng GQVĐ cho HS

1.3.3 Đổi mới phương pháp ki m tra, đánh giá NLGQVĐ của

HS

1.4 Thực trạng dạy học STEM ở môn KHTN nhằm góp phần bồi dưỡng NL GQVĐ cho HS

1.4.1 Mục đích điều tra

Tìm hiểu thực trạng dạy học STEM ở môn KHTN nhằm bồi dưỡng

NL GQVĐ cho HS ở trường THCS để phát hiện ra điểm hạn chế,

những khó khăn về kiến thức chuyên môn, từ đó xây dựng nội dung và

tổ chức dạy học cho HS, cùng với việc sử dụng các phương pháp, phương tiện dạy học mới hiện nay ch nào chưa phù hợp Hạn chế của

GV và HS khi tiếp cận dạy và học STEM Từ nguyên nhân đó làm tiền

đề cho việc xây dựng chủ đề dạy học STEM ở môn nhằm bồi dưỡng

NL GQVĐ cho HS

1.4.2 Đối tượng điều tra

- Điều tra 10 GV trong các tổ KHTN của trường THCS Lương Thế Vinh – Hòa Minh - Đà Nẵng

- Điều tra 40 HS khối 6 trường THCS Lương Thế Vinh – Hòa Minh

- Đà Nẵng

1.4.3 Phương pháp điều tra

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