Phương pháp nghiên cứu
- Phân tích cơ sở lí luận và thực tiễn của giáo dục STEM trong trường phổ thông
Bài nghiên cứu phân tích thực trạng xây dựng và thực hiện các bài dạy STEM trong chương trình vật lý lớp 10 tại các trường THPT trên địa bàn thành phố Vinh Nghiên cứu đã xác định những nguyên nhân gây khó khăn trong việc triển khai bài dạy STEM và đề xuất các hướng giải quyết phù hợp để nâng cao hiệu quả dạy học Việc đánh giá thực trạng giúp định hướng phát triển phương pháp giảng dạy tích hợp STEM, góp phần nâng cao năng lực học sinh và đáp ứng yêu cầu đổi mới giáo dục phổ thông.
Trong chương trình Vật lý 10, việc lựa chọn xây dựng và thực hiện các bài dạy STEM sử dụng phương pháp, kỹ thuật dạy học tích cực đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề và khả năng sáng tạo của học sinh Áp dụng các phương pháp giảng dạy hiện đại sẽ giúp học sinh hứng thú hơn, nâng cao khả năng tư duy phản biện và tự chủ trong học tập Việc tích hợp các hoạt động STEM vào bài giảng không chỉ hỗ trợ học sinh hình thành kiến thức cơ bản mà còn phát triển kỹ năng thực hành, sáng tạo và làm việc nhóm hiệu quả Đây là hướng đi thiết thực góp phần nâng cao chất lượng dạy học Vật lý 10, tạo nền tảng vững chắc cho sự phát triển toàn diện của học sinh.
4 Đóng góp mới của đề tài
Điều tra cho thấy thực trạng xây dựng và triển khai bài học STEM trong môn Vật lý tại một số trường THPT trên TP Vinh còn nhiều hạn chế và thách thức Nguyên nhân chủ yếu xuất phát từ thiếu nguồn lực, giáo viên chưa được đào tạo chuyên sâu về phương pháp dạy học STEM, và hạn chế về các thiết bị thực hành Để nâng cao chất lượng kế hoạch bài dạy STEM, cần có các giải pháp như đào tạo chuyên sâu cho giáo viên, đầu tư trang thiết bị phù hợp, và áp dụng các phương pháp giảng dạy sáng tạo, thực nghiệm Trường THPT Lê Viết Thuật đã thử nghiệm các phương pháp này để nâng cao hiệu quả dạy học STEM và đã thu được kết quả tích cực, mở ra hướng phát triển phù hợp nhằm nâng cao năng lực thực hành và tư duy sáng tạo của học sinh.
Xây dựng kế hoạch dạy học các bài STEM Vật lý lớp 10 nhằm nâng cao năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh Việc thiết kế các bài giảng phù hợp giúp học sinh phát huy khả năng tư duy logic, sáng tạo và áp dụng kiến thức vào thực tiễn Tổ chức các hoạt động STEM trong giờ học Vật lý góp phần thúc đẩy sự hiểu biết sâu sắc hơn về các nguyên lý vật lý và phát triển kỹ năng tư duy phản biện Các kế hoạch giảng dạy này không chỉ giúp học sinh tiếp cận kiến thức một cách sinh động mà còn thúc đẩy khả năng tự khám phá, sáng tạo trong học tập và nghiên cứu khoa học.
Tổ chức dạy học các bài học STEM trong chương trình Vật lý 10 tại trường phổ thông phù hợp với điều kiện dạy học của nhà trường đã mang lại những kết quả thiết thực, nâng cao chất lượng giảng dạy môn Vật lý Việc tích hợp giáo dục STEM vào từng bài học góp phần thúc đẩy phong trào thi đua đổi mới sáng tạo trong dạy học, đồng thời đáp ứng yêu cầu của chương trình giáo dục phổ thông mới.
1 Cơ sở lý luận về giáo dục STEM trong nhà trường phổ thông đáp ứng với chương trình GDPT mới
1.1 Một số khái niệm cơ bản về giáo dục STEM 1.1.1 Thuật ngữ STEM
STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (công nghệ), Engineering (kĩ thuật) và Mathematics (Toán học)
Khoa học trong STEM đề cập đến khoa học tự nhiên, nhằm mục đích nhận thức, mô tả, giải thích và dự đoán các sự vật, hiện tượng và quy luật tự nhiên dựa trên bằng chứng rõ ràng từ quan sát thực nghiệm.
Kỹ thuật (Engineering) là lĩnh vực khoa học ứng dụng các thành tựu của toán học và khoa học tự nhiên để giải quyết các vấn đề thực tiễn và đáp ứng nhu cầu của cuộc sống Các nghiên cứu trong kỹ thuật góp phần tạo ra các giải pháp, sản phẩm và công nghệ mới, thúc đẩy sự phát triển và nâng cao chất lượng cuộc sống.
Công nghệ là nền tảng kiến thức hệ thống về quy trình và kỹ thuật dùng để chế biến vật liệu và thông tin Nó bao gồm các phương pháp, thiết bị và hệ thống nhằm tạo ra sản phẩm và cung cấp dịch vụ hiệu quả Công nghệ không ngừng phát triển giúp nâng cao năng suất và chất lượng trong sản xuất hàng hóa cũng như dịch vụ.
Toán học là ngành nghiên cứu trừu tượng về cấu trúc, trật tự và mối quan hệ trong các lĩnh vực khác nhau, bắt nguồn từ các hoạt động đo đếm và mô tả hình dạng của vật thể Ngành này cũng liên quan đến lý luận logic và các phép tính định lượng, giúp phân tích và giải quyết các vấn đề phức tạp trong đời sống và khoa học.
Giáo dục STEM giúp người học trang bị kiến thức và kỹ năng cần thiết trong các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học Các kiến thức và kỹ năng này được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ lẫn nhau, giúp học sinh không chỉ hiểu nguyên lý mà còn thực hành và sáng tạo các sản phẩm ứng dụng trong đời sống hàng ngày.
Trong giáo dục STEM, kiến thức khoa học, toán học, công nghệ và kỹ thuật không chỉ được truyền đạt theo phương pháp truyền thống mà còn được vận dụng để giải quyết các tình huống thực tiễn trong cuộc sống, từ đó làm cho trải nghiệm học tập trở nên thú vị hơn và thúc đẩy học sinh yêu thích nghiên cứu Việc này còn giúp kết nối nhà trường với cộng đồng và địa phương thông qua các vấn đề toàn cầu như ô nhiễm không khí hay hiệu ứng nhà kính, xây dựng một hệ sinh thái giáo dục đa dạng Hệ sinh thái này là chìa khóa giúp đào tạo các thế hệ công dân toàn cầu có kiến thức, kỹ năng và tư duy sáng tạo phù hợp với thời đại mới.
Giáo dục STEM là một phạm trù rộng, liên quan đến nhiều lĩnh vực, nổi bật với đặc điểm tích hợp liên môn và hoạt động thực hành gắn liền với lý thuyết Với giáo dục STEM, học sinh có thể học lập trình điều khiển, chế tạo robot hoặc đơn giản hơn là tạo ra các sản phẩm phục vụ đời sống hàng ngày Điều này cho thấy việc dạy và học STEM không yêu cầu thiết bị hiện đại hay cơ sở vật chất phức tạp, mà phụ thuộc chính vào ý tưởng và phương pháp triển khai của giáo viên.
1.2 Định hướng giáo dục STEM trong môn vật lí trong chương trình giáo dục phổ thông 2018
Thúc đẩy và triển khai giáo dục STEM là một trong những ưu thế của môn Vật lí trong chương trình giáo dục phổ thông 2018 bao gồm:
Giáo dục Vật lí qua phương pháp giáo dục STEM giúp học sinh nhận thức rõ ý nghĩa và vai trò quan trọng của môn vật lý trong thực tiễn cuộc sống Phương pháp này kích thích sự hứng thú học tập, nâng cao sự quan tâm và thúc đẩy học sinh chủ động tham gia vào quá trình học, từ đó nâng cao hiệu quả học tập và làm việc.
Giáo dục Vật lý qua phương pháp STEM giúp phát triển các năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo một cách tự nhiên, hợp lí, tránh sự gượng ép Phương pháp này tạo điều kiện thuận lợi để hình thành và phát triển kỹ năng thiết kế, từ đó nâng cao khả năng tư duy logic và khả năng sáng tạo trong học tập của học sinh Giáo dục STEM thúc đẩy sự hứng thú học tập và giúp học sinh hiểu sâu hơn về các nguyên lý vật lý trong thực tiễn cuộc sống.
Giáo dục Vật lý thông qua phương pháp STEM giúp học sinh phát triển kỹ năng tư duy phản xạ, sáng tạo và giải quyết vấn đề Đây còn là cơ hội để học sinh khám phá các lĩnh vực nghề nghiệp liên quan đến Vật lý và công nghệ, từ đó hình thành định hướng nghề nghiệp rõ ràng hơn Nhờ đó, học sinh có thể lựa chọn nghề nghiệp phù hợp với năng lực và sở thích của bản thân, thay vì dựa vào cảm tính hay may rủi Giáo dục STEM không chỉ nâng cao kiến thức kỹ năng mà còn mở rộng tầm nhìn nghề nghiệp, góp phần định hướng tương lai của học sinh một cách toàn diện.