Với tinh thần chuyển đổi số trong ngành giáo dục, ứng dụng trí tuệ nhân tạo AI và dữ liệu lớn Big data trong đổi mới công tác quản lý và dạy học thì những sáng kiến, sáng tạo của các thầ
Trang 1UBND QUẬN THANH XUÂN TRƯỜNG THCS THANH XUÂN NAM
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
DẠY HỌC MÔN CÔNG NGHỆ 8 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM
Lĩnh vực/ Môn: Công nghệ
Cấp học: Trung học cơ sở
Tên Tác giả: Đinh Quang Chiến
Đơn vị công tác: Trường THCS Thanh Xuân Nam
Chức vụ: Giáo viên
Trang 2NĂM HỌC 2021 – 2022
Trang 34.2 Tổ chức bài học STEM theo hướng nghiên cứu khoa học
Trang 4PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ
Năm học 2021 – 2022 là một năm học tiếp tục gặp nhiều khó khăn do phải gánh chịu hậu quả nặng nề từ dịch Covid-19; đồng thời cũng là năm học cho thấy sức mạnh của việc ứng dụng công nghệ thông tin và đổi mới phương pháp dạy học Trong thời đại mà sức mạnh của công nghệ thông tin được phát triển tối đa trong tất cả các ngành nghề và lĩnh vực thì không có lý do gì mà giáo dục lại không tận dụng lợi thế đó Với tinh thần chuyển đổi số trong ngành giáo dục, ứng dụng trí tuệ nhân tạo (AI) và dữ liệu lớn (Big data) trong đổi mới công tác quản lý và dạy học thì những sáng kiến, sáng tạo của các thầy cô ngày càng được phát huy và nhân rộng Thời gian gần đây, thuật ngữ STEM, giáo dục STEM được nhắc tới nhiều trong giáo dục, không chỉ bởi các thầy cô giáo, các chuyên gia giáo dục, mà còn có
cả các chính trị gia, lãnh đạo các tập đoàn công nghệ toàn cầu Điều này cho thấy vai trò và ý nghĩa quan trọng của giáo dục STEM Việc khuyến khích, thúc đẩy giáo dục STEM tại mỗi quốc gia đều hướng tới mục đích phát triển nguồn nhân lực đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của các ngành nghề liên quan đến khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học Nhờ vậy mà nâng cao được sức cạnh tranh của nền kinh
tế của quốc gia đó trong bối cảnh toàn cầu hóa và sự phát triển vượt bậc của khoa học và công nghệ, mà đang hiện hữu là cuộc cách mạng 4.0 Đồng thời, cuộc cách mạng công nghiệp 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 và khâu đột phá là sự phát triển của trí tuệ nhân tạo, robot, công nghệ nano, công nghệ sinh học,… Phát triển nguồn nhân lực chất lượng cao là một trong những lĩnh vực chịu sự tác động mạnh mẽ và trực tiếp nhất từ cuộc cách mạng này Việt Nam cũng không nằm ngoài xu thế đó Điều này đặt ra cho ngành giáo dục đào tạo (GD – ĐT) sứ mệnh to lớn là chuẩn bị đội ngũ nhân lực chất lượng cao để đáp ứng yêu cầu phát triển của đất nước Từ đó
mô hình dạy học STEM là xu hướng tất yếu của nền giáo dục mỗi quốc gia và đặc biệt tại Việt Nam
Ở nước ta, định hướng phát triển đất nước sớm trở thành nước công nghiệp theo hướng hiện đại, đặc biệt chú trọng tới phát triển kinh tế tri thức Trong chiến lược phát triển công nghiệp Việt Nam đến năm 2025, tầm nhìn đến năm 2035 chú trọng đào tạo nguồn nhân lực công nghiệp có kĩ năng, có năng lực sáng tạo; ưu tiên phát triển và chuyển giao công nghệ đối với các ngành.Trong đó, Chính phủ đã xác định 3 nhóm ngành công nghiệp lựa chọn ưu tiên phát triển gồm: Công nghiệp chế
Trang 5biến chế tạo, điện tử và viễn thông, năng lượng mới và năng lượng tái tạo Để xây dựng được nguồn nhân lực đó, giáo dục cần phải chuẩn bị một lực lượng thành thạo trong lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật Vì vậy, trong quá trình hội nhập quốc tế sâu rộng, cơ hội tiếp cận với các xu thế mới, các mô hình giáo dục mới và học hỏi kinh nghiệm của các nước có nền giáo dục tiên tiến là cần thiết nhằm thay đổi căn bản giáo dục phổ thông tại Việt Nam.
Giáo dục STEM xuất hiện ở Việt Nam trong vài năm trở lại đây, hiện nay mới đang thực sự trở thành một hoạt động giáo dục chính thức trong trường phổ thông Tuy nhiên, giáo dục STEM với nhiệm vụ cung cấp các kiến thức và kĩ năng cần thiết cho học sinh thế kỉ 21 sẽ là mô hình giáo dục diện rộng trong tương lai gần của thế giới Đối với môn Công nghệ 8, không chỉ cần trang bị cho học sinh một số kiến thức cơ bản về vẽ kĩ thuật, cơ khí, kĩ thuật điện,… thêm vào đó cần có
sự kết hợp liên môn giữa môn Công nghệ và các môn học khác như: Toán, Lý, Hóa Đồng thời cũng trang bị cho học sinh những kiến thức gắn liền với thực tiễn sản xuất và đời sống hằng ngày thông qua các bài học thực hành, giao dự án của giáo viên, nhằm hình thành cho các em một số kĩ năng lao động nghề nghiệp, phát huy khả năng sáng tạo, tìm tòi kiến thức, giải pháp ứng dụng trong học tập và cuộc sống cũng như các nghiên cứu khoa học của học sinh Ngoài ra còn hình thành cho các em tác phong công nghiệp làm việc theo qui trình công nghệ nhất định, có sự nhạy bén trong công việc, biết cách tự định hướng giải quyết vấn đề và tìm tòi các giải pháp hữu ích để phục vụ công việc và cuộc sống Với các lí do trên tác giả
chọn đề tài: “Dạy học môn Công nghệ 8 theo định hướng giáo dục STEM”.
Trang 6PHẦN II: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 1/ Cơ sở lí luận:
Giáo dục STEM bắt nguồn từ nước Mỹ cách đây gần hai thập kỉ, đây được coi như một cuộc cải cách giáo dục mang tính đột phá của Mỹ với mục tiêu xác lập vững chắc vị thế của quốc gia đứng đầu thế giới về kinh tế, khoa học và công nghệ với nguồn lao động chất lượng thuộc các lĩnh vực STEM Bên cạnh đó tiếp tục làm gia tăng tầm ảnh hưởng của Mỹ với thế giới thông qua những phát minh, sáng chế Cho đến nay đã có rất nhiều quốc gia theo đuổi chương trình giáo dục STEM bởi
họ nhận thấy đó là hướng đi đúng và mang tính tất yếu trong bối cảnh cạnh tranh
kinh tế giữa các quốc gia trên thế giới Thuật ngữ STEM được viết tắt của các
từ Science (khoa học), Technology (công nghệ), Engineering (kỹ thuật) và Math
(toán học) Mô hình giáo dục STEM về bản chất được hiểu là trang bị cho người học những kiến thức và kỹ năng cần thiết liên quan đến 4 lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học Các kiến thức và kỹ năng này phải được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau giúp học sinh không chỉ hiểu biết về nguyên lý mà còn có thể áp dụng để thực hành và tạo ra được những sản phẩm trong cuộc sống hàng ngày Có thể thấy, sự khác biệt lớn nhất giữa STEM và các mô hình giáo dục thông thường đó là STEM thúc đẩy học sinh hiểu bản chất bài giảng bằng cách suy nghĩ, sáng tạo, quan sát và thực hành nhiều hơn thay vì học thuộc lý thuyết một cách khô khan Học STEM học sinh được khuyến khích thử sai và đúng Những lần thử sai mang lại giá trị thực tế cho học sinh và từ đó rút ra được những kĩ năng, kinh nghiệm và tư duy sáng tạo
Giáo dục STEM không phải biến học sinh trở thành những nhà thực hành, nhà khoa học, kỹ sư hay những kỹ thuật viên mà là phát triển cho học sinh các năng lực
có thể được sử dụng để làm việc và phát triển trong thế giới công nghệ hiện đại ngày nay Hơn nữa, đây cũng là một phương thức giáo dục nhằm trang bị cho học sinh những kiến thức khoa học gắn liền với ứng dụng của chúng trong thực tiễn Bài học STEM gắn với việc giải quyết tương đối trọn vẹn một vấn đề, trong đó học sinh được tổ chức tham gia học tập một cách tích cực, chủ động và biết vận dụng kiến thức vừa học để giải quyết vấn đề đặt ra; thông qua đó góp phần hình thành phẩm chất năng lực cho học sinh
Trang 7Bên cạnh đó, môn Công nghệ có nhiều điểm tương đồng với giáo dục STEM bởi đây là môn khoa học ứng dụng các kiến thức nền tảng của các môn khoa học cơ bản như Toán học, Vật lí, Hóa học… Bản thân môn Công nghệ cũng là một thành
tố trong STEM Nội hàm môn Công nghệ đã có yếu tố tích hợp, do đó việc nghiên cứu về giáo dục STEM nói chung và dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM nói riêng là hoàn toàn có cơ sở và phù hợp với định hướng đổi mới căn bản giáo dục Việt Nam theo hướng phát triển năng lực ở người học nhằm đáp ứng những đòi hỏi của xã hội hiện đại
2/ Thực trạng vấn đề:
2.1 Thuận lợi:
Giáo dục STEM đang là xu hướng tất yếu của giáo dục Điều này mang lại những thuận lợi to lớn cho kế hoạch áp dụng chương trình STEM trong trường THCS Thanh Xuân Nam
Được sự quan tâm của các cấp, ban ngành đặc biệt là Bộ, Sở, Phòng giáo dục với những công văn, chỉ đạo và hướng dẫn thực hiện mô hình chương trình STEM một cách sát sao đến nhà trường và từng môn học
Đội ngũ giáo viên, cán bộ có trình độ, năng lực, luôn có tư tưởng tiếp thu học tập những phương pháp mới Giáo viên luôn đạt trình độ chuẩn và trên chuẩn
Được sự chỉ đạo và khuyến khích của Ban giám hiệu nhà trường trong các hoạt động đặc biệt trong hoạt động chuyên môn, luôn tạo mọi điều kiện cho giáo viên phấn đấu, học tập và nghiên cứu, phát huy các phương pháp dạy học đổi mới sáng tạo nhất, luôn khuyến khích các giáo viên dạy công nghệ và học sinh phải năng động tìm tòi, tư duy sáng tạo trong dạy và học Đồng thời phát huy năng lực bản thân để có những ý tưởng, giải pháp nghiên cứu về các vấn đề xung quanh thông qua việc dạy và học Quyết tâm xây dựng ngôi trường chất lượng cả về
“hồng” về “chuyên” Điều này được minh chứng rõ nhất khi các hoạt động ngoài giờ, các dự án nhỏ được giao tới học sinh Thực hiện các mô hình thực hành, dạy học dự án
Trang 8
2.2 Khó khăn:
Mặc dù chương trình giáo dục phổ thông mới đã tạo điều kiện thuận lợi hơn để
có thể triển khai giáo dục STEM Tuy nhiên, với khung chương trình đề ra, giáo viên vẫn gặp khó khăn trong việc tổ chức các nội dung, chủ đề sao cho vừa đảm bảo yêu cầu của khung chương trình, vừa phát huy sức sáng tạo của học sinh Như vậy, khi triển khai chương trình mới giáo dục phổ thông mới, cần phải có hướng dẫn về những chủ đề STEM trong các môn/lĩnh vực học tập để tạo thuận lợi cho giáo viên tổ chức dạy học Đi kèm với việc “Chương trình hóa” giáo dục STEM cũng cần có các chính sách, chế độ, quy định kèm theo Vì khi chưa có các quy định, chính sách cụ thể sẽ khiến quá trình triển khai giáo dục STEM chưa có chỗ đứng vững chắc mà mới chỉ dừng lại ở hình thức, phong trào
Thực tiễn qua các năm giảng dạy trực tiếp tại nhà trường, tôi nhận thấy học sinh liên hệ kiến thức đã học vào thực tiễn chưa được tốt, cũng như các em chưa được định hướng nhiều trong việc nghiên cứu áp dụng kiến thức liên môn vào cuộc sống để giải quyết các vấn đề gặp phải Đôi khi các em còn học một cách thụ động, chưa biết cách tư duy và vận dụng kiến thức; hoặc chưa thể suy nghĩ được những giải pháp để giải quyết các vấn đề bất cập mà mình gặp phải Vì vậy học sinh chưa
có hứng thú học tập bộ môn và chưa có sự sáng tạo cũng như cố gắng tìm tòi các giải pháp thực tiễn Thông qua giảng dạy chương trình Công nghệ bậc THCS cho thấy: Đa số học sinh chưa hứng thú khi học Bởi vì:
- Học sinh còn thiếu phương pháp, thiếu tư duy trong giải quyết vấn đề
- Chưa được giáo viên hướng dẫn hay định hướng cụ thể về việc áp dụng kiến thức đã học được vào thực tế cuộc sống
Vậy làm thế nào để cuốn hút các em với môn học này? Câu hỏi đó là động lực luôn thôi thúc tôi cần phải sáng tạo, làm mới mình khi giảng dạy đặc biệt là trong thời đại mà KH – KT đã phát triển rất mạnh mẽ và giáo dục đang là một xu thế tất yếu Chính vì lẽ đó mà đề tài được ra đời sau nhiều năm trải nghiệm trong giảng dạy và đúc rút kinh nghiệm cũng như trau dồi kiến thức của bản thân
Trang 93/ Phạm vi và đối tượng áp dụng đề tài:
- Đề tài áp dụng được cho quá trình dạy học môn Công nghệ 8 theo định hướng giáo dục STEM
- Đề tài có thể dùng trong các tiết dạy chính khóa, ôn tập củng cố và nâng cao kiến thức đặc biệt là quá trình học sinh tự nghiên cứu bài học và kết hợp kiến thức liên môn để thực hiện dự án
4/ Các biện pháp đã tiến hành
- Nhóm phương pháp nghiên cứu lí luận (phương pháp phân tích, tổng hợp, khái quát hóa) Được sử dụng để tập hợp, phân tích các tài liệu nghiên cứu trên thế giới và ở Việt Nam về các vấn đề thuộc phạm vi nghiên cứu của đề tài Nghiên cứu những chủ chương chính sách của Nhà nước, của ngành Giáo dục có liên quan tới nội dung dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM
- Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn (phương pháp điều tra, phương pháp quan sát sư phạm, phương pháp thực nghiệm sư phạm, phương pháp Delphi) Được sử dụng để điều tra về thực trạng dạy học môn Công nghệ dưới góc độ giáo dục STEM
Từ những phương pháp đó và những mục tiêu đặt ra, tôi đã xây dựng biện pháp theo hai hướng sau:
Biện pháp 1: Thực hiện giảng dạy theo hướng tích hợp liên môn, giao dự án cho học sinh nghiên cứu, tìm tòi và giúp nhau hoàn thiện kiến thức
Biện pháp 2: Thực hiện định hướng hoặc gợi mở vấn đề, thực trạng bất cập trong cuộc sống hàng ngày của học sinh Từ đó, hướng dẫn học sinh nghiên cứu các giải pháp khoa học để giải quyết vấn đề
Đề làm được điều này giáo viên cần định hướng rõ cho học sinh quy trình thiết kế kĩ thuật gồm 8 bước: Xác định vấn đề; nghiên cứu kiến thức nền; đề xuất các giải pháp; lựa chọn giải pháp; chế tạo mô hình (nguyên mẫu); thử nghiệm và đánh giá; chia sẻ thảo luận; điều chỉnh thiết kế 8 bước đó được thể hiện trong 5 hoạt động chính:
+ Hoạt động 1: Xác định vấn đề hoặc yêu cầu chế tạo một sản phẩm ứng dụng gắn với nội dung bài học với các tiêu chí cụ thể
Trang 10+ Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền (bao gồm kiến thức trong bài học cần sử dụng để giải quyết vấn đề hoặc chế tạo sản phẩm theo yêu cầu) và đề xuất các giải pháp thiết kế đáp ứng các tiêu chí đã nêu
+ Hoạt động 3: Trình bày và thảo luận phương án thiết kế, sử dụng kiến thức nền để giải thích, chứng minh và lựa chọn, hoàn thiện phương án tốt nhất (trong truờng hợp có nhiều phương án)
+ Hoạt động 4: Chế tạo sản phẩm theo phương án thiết kế đã đuợc lựa chọn; thử nghiệm và đánh giá trong quá trình chế tạo
+ Hoạt động 5: Trình bày và thảo luận về sản phẩm đã chế tạo; điều chỉnh, hoàn thiện thiết kế ban đầu
4.1/ Tổ chức bài học STEM theo hướng tiếp cận liên môn trong môn Công nghệ 8
Tiết 18 – Bài 18: VẬT LIỆU CƠ KHÍ (tiết 1) Hoạt động 1: Tìm hiểu vật liệu kim loại
- Giáo viên cho học sinh theo dõi video về sự ra đời và phát triển của xe đạp
(Học sinh phối hợp giữa kiến thức tìm hiểu và
kiến thức thực tế)
Học sinh kết hợp giữa quan sát và sự hiểu biết
của mình để phát biểu về cấu tạo của xe đạp, vật
liệu để làm ra các bộ phận đó Kết thúc video là
hình ảnh chiếu xe đạp của hãng Peugeot cùng
logo Học sinh được thể hiện sự hiểu biết của
mình về các lĩnh vực trong đời sống xã hội
- Tìm hiểu thành phần của Kim loại đen: Fe và C
Học sinh kết hợp kiến thức môn Hóa học để giải thích về tỉ lệ Cacbon (%C) có
trong thành phần của Kim loại đen, từ đó giải thích được tính chất khác nhau của gang và thép:
+ Thép (%C < 2,14%): có tính chất dẻo và dai
Trang 11+ Gang (%C > 2,14%): Có tính chất cứng và giòn.
- Sau khi học sinh được tìm hiểu về Vật liệu kim loại, giáo viên nêu ra một số
ví dụ giúp học sinh tìm ra 1 loại kim loại khác là Inox Từ đó, giáo viên gợi mở
cho học sinh phân loại Inox (là kim loại đen hay kim loại màu) Học sinh kết hợp
giữa kiến thức thực tế và gợi ý của giáo viên để tìm hiểu và phân loại được Inox là
Kim loại đen
- Học sinh tiến hành thí nghiệm thực tế theo hướng dẫn của giáo viên:
Kéo dãn 1 chiếc lò xo đã chuẩn bị và thả tay: quan sát hiện tượng và giải thích
(Học sinh kết hợp kiến thức môn Vật lý để giải thích)
Tiếp tục kéo dãn lò xo với lực lớn hơn độ biến dạng của lò xo: quan sát hiện
tượng và giải thích (Học sinh kết hợp kiến thức môn Vật lý để giải thích)
Buộc 1 sợi chỉ vào lò xo sau đó thả vào cốc
nước, học sinh sẽ không quan sát thấy hiện
tượng gì xảy ra hết Khi đó, giáo viên cho học
sinh quan sát thí nghiệm tương tự với 1 chiếc
lò xo được làm từ kim loại Nhớ - Nitinol (là
một loại hợp kim giữa Titan và Niken) Sau
đó giáo viên giới thiệu thêm về kim loại này
cùng với những công dụng của nó Học sinh
thông qua đây đưa ra ý tưởng về việc ứng dụng kim loại này vào thực tiễn
(Học sinh phối hợp giữa kiến thức tìm hiểu và kiến thức thực tế đưa ra giải pháp cho vấn đề trong thực tiễn.)
Hoạt động 2: Tìm hiểu vật liệu phi kim loại
- Học sinh nêu lại các tính chất của vật liệu kim loại, từ đó dự đoán về tính
chất của vật liệu phi kim loại (Học sinh tự tìm tòi và phát hiện kiến thức)
- Để tìm hiểu phần này chúng ta sẽ tiến hành làm việc theo nhóm Giáo viên giao nhiệm vụ cho các nhóm và hướng dẫn cách thức hoạt động nhóm (theo phương pháp mảnh ghép) cho học sinh Giáo viên yêu cầu học sinh quan sát video sau đó làm việc theo nhóm để hoàn thành nội dung phần Vật liệu phi kim loại Đại