Tổ chức hoạt động trải nghiệm stem nội dung thiết bị đầu ra chuyên đề mở đầu về điện tử học cho học sinh trung học phổ thông

Bảng 3: YCCĐ chuyên đề Mở đầu về điện tử học Bảng 4: Phân bố YCCĐ tối thiểu gắn với năng lực Vật lí và nội dung chuyên đề “Mở đầu về điện tử học” Bảng 5: Đánh giá tính khả thi theo các t

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM -

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM -

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS TƯỞNG DUY HẢI

ĐÀ NẴNG – NĂM 2023

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG

1.1 Tìm hiểu chương trình giáo dục phổ thông môn Vật Lý trước 2018 và môn

1.1.1 Chương trình giáo dục phổ thông môn Vật Lý trước 2018 6

1.1.2 Chương trình giáo dục phổ thông môn Vật Lý 2018 12

1.1.3 Nhận xét và đánh giá 18

1.2.1 Khái niệm giáo dục STEM 19

1.2.2 Mục tiêu giáo dục STEM 22

1.2.3 Quy trình xây dựng chủ đề STEM 22

1.3.3 Dạy học phát triển năng lực trong môn Vật Lý 27

1.3.4 Phát triển năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học chủ đề STEM 28

1.4 Quy trình tổ chức hoạt động trải nghiệm chủ đề STEM 32

1.5 Điều tra thực trạng hoạt động trải nghiệm STEM ở trường THPT 35

1.5.3 Phương pháp điều tra 36

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ NỘI DUNG VÀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG TRẢI NGHIỆM STEM NỘI DUNG “THIẾT BỊ ĐẦU RA” – CHUYÊN ĐỀ “MỞ ĐẦU

2.1 Mục tiêu (mục tiêu theo yêu cầu cần đạt tối thiểu và mục tiêu gắn với các

2.2 Phân tích nội dung kiến thức chủ đề “Thiết bị đầu ra” theo định hướng giáo

2.2.1 Cấu trúc chủ đề “Thiết bị đầu ra” 44

2.3 Bối cảnh tổ chức hoạt động trải nghiệm sáng tạo bài học STEM 46

2.5 Thiết kế hoạt động trải nghiệm bài học STEM chủ đề “Thiết bị đầu ra” 50

2.5.1 Đề xuất kế hoạch dạy học tổ chức hoạt động trải nghiệm cho học sinh 50

2.5.2 Khái quát tiến trình tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM 62

2.5.3 Khung kế hoạch dạy học tổ chức HĐTN chủ đề “Thiết bị đầu ra” 64

2.6 Tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM chủ đề “Thiết bị đầu ra” 67

2.6.1 Thiết bị, phương tiện dạy học, tài liệu bổ trợ trong việc tổ chức HĐTN 67

2.6.2 Kế hoạch dạy học chi tiết 68

3.4 Phạm vi thực nghiệm sư phạm 96

3.6.1 Các bước tiến hành thực nghiệm 96

3.6.2 Diễn biến thực nghiệm sư phạm 96

3.6.3 Đánh giá tính khả thi 99

3.6.4 Phiếu khảo sát về mức độ yêu thích trong hoạt động trải nghiệm STEM

“Thiết bị đầu ra” và rubric đánh giá 103

DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ Bảng biểu

Bảng 1: Phân bố nội dung cho các lớp của Trung học cơ sở và Trung học phổ thông Bảng 2: Nội dung khái quát chương trình môn Vật lí mới

Bảng 3: YCCĐ chuyên đề Mở đầu về điện tử học

Bảng 4: Phân bố YCCĐ tối thiểu gắn với năng lực Vật lí và nội dung chuyên đề “Mở đầu về điện tử học”

Bảng 5: Đánh giá tính khả thi theo các tiêu chí

Bảng 6: Bảng đánh giá, chấm điểm

Bảng 7: Bảng khái quát tiến trình tổ chức

Bảng 8: Kế hoạch dạy học tổ chức HĐTN sáng tạo chủ đề “Thiết bị đầu ra”

Bảng 9: Kế hoạch dạy học chi tiết

Bảng 10: Bảng tiêu chuẩn đánh giá

Bảng 11: Phiếu khảo sát về mức độ yêu thích trong hoạt động trải nghiệm sáng tạo STEM “Thiết bị đầu ra”

Bảng 12: Rubric quan sát quá trình thực hiện sản phẩm của học sinh

Bảng 13: Rubric tiêu chí đánh giá sản phẩm đầu ra

Bảng 14: Kết quả thu được từ rubric quan sát quá trình thực hiện sản phẩm

Bảng 15: Kết quả thu được từ rubric đánh giá sản phẩm đầu ra

Bảng 16: Kết quả thang đánh giá mức độ yêu thích

Hình vẽ

Hình 1: Quy trình khoa học và quy trình kĩ thuật

Hình 2: Các bước xây dựng chủ đề STEM

Hình 3: Các đặc trưng của bài học STEM

Hình 4: Quy trình xác định cấu trúc năng lực trong môn Vật Lý

Hình 5: Các loại mạch op-amp và ứng dụng mạch op-amp

Hình 6: Sơ đồ tổ chức hoạt động trải nghiệm

Hình 7: Quy trình chế tạo sản phẩm

Hình 8: Thiết bị sử dụng mạch khuếch đại

Hình 9: Khảo sát tính chất, cấu tạo của mạch op-amp

Hình 10: Khảo sát tính chất, cấu tạo của relay

Hình 11: Khảo sát tính chất của mạch điện kết hợp

Hình 12: Khảo sát điện áp đầu ra của mạch điện

Hình 13: Kết quả đánh giá quá trình quan sát thực hiện sản phẩm Hình 14: Kết quả phân tích từ thang đánh giá mức độ yêu thích

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Bước qua thế kỉ 21, khoa học công nghệ phát triển với tốc độ chóng mặt, các sản phẩm như nền tảng công nghệ số và các công nghệ thông minh tích hợp vào phương thức sản xuất; công nghệ in 3D, công nghệ sinh học, công nghệ vật liệu mới, công nghệ

tự động hóa, người máy, ra đời từng bước thâm nhập mạnh mẽ vào mọi mặt trong đời sống Thế giới từng bước thay đổi tạo nên cuộc cách mạng 4.0, biến đổi không ngừng, quá trình phát triển gắn liền với sự sáng tạo, giải quyết vấn đề Từ đó đặt ra cho hệ thống giáo dục đào tạo nhiều thách thức mới như đổi mới nội dung, phương pháp,… nhằm

đáp ứng yêu cầu xã hội Trong bối cảnh dịch bệnh Covid như hiện tại, những người làm

giáo dục cần phải đảm bảo giáo dục cho người học một cách toàn vẹn nhất và có thể tiệm cận với kiến thức và công nghệ giáo dục hiện đại hơn Điều này đòi hỏi cần có sự thay đổi về phương pháp trong công tác giảng dạy của người giáo viên và học tập đối với học sinh Người giáo viên lúc này không chỉ có nhiệm vụ truyền đạt kiến thức mà còn phải là người hướng dẫn cho học sinh phương pháp tự học, tự nghiên cứu để bắt kịp

sự phát triển của xã hội Muốn vậy, phải có những cách thức và phương pháp dạy học thích hợp để truyền đạt cho học sinh những tri thức, kĩ năng, kĩ xảo, một cách đầy đủ và chính xác

Nghị quyết 29-NQ/TW ngày 4/11/2013 Hội nghị Ban chấp hành Trung ương 8 (khoá XI) đã chỉ rõ: Đối với giáo dục phổ thông, tập trung phát triển trí tuệ, thể chất, hình thành phẩm chất, năng lực công dân, phát hiện và bồi dưỡng năng khiếu, định hướng nghề nghiệp cho học sinh Nâng cao chất lượng giáo dục toàn diện, chú trọng giáo dục lý tưởng, truyền thống, đạo đức, lối sống, ngoại ngữ, tin học, năng lực và kĩ năng thực hành, vận dụng kiến thức vào thực tiễn Phát triển khả năng sáng tạo, tự học, khuyến khích học tập suốt đời Chương trình Giáo dục phổ thông 2018 xác định giúp học sinh phát triển các phẩm chất như: yêu nước, nhân ái, chăm chỉ, trung thực, trách nhiệm Các năng lực chung cần hình thành: năng lực tự chủ và tự học, năng lực giao tiếp

và hợp tác, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo

Đối với môn Vật Lý: “Chương trình môn Vật lí được xây dựng theo hướng mở, thể hiện ở việc không quy định chi tiết về nội dung dạy học mà chỉ quy định những yêu

cầu học sinh cần đạt; chỉ đưa ra các định nghĩa cụ thể cho các khái niệm trong trường hợp có những cách hiểu khác nhau Căn cứ vào các yêu cầu cần đạt, các tác giả sách giáo khoa chủ động, sáng tạo trong việc triển khai các nội dung dạy học cụ thể theo yêu cầu phát triển chương trình Trên cơ sở bám sát mục tiêu và đáp ứng yêu cầu cần đạt của Chương trình môn Vật lí, giáo viên có thể lựa chọn, sử dụng một hay kết hợp nhiều sách giáo khoa, nhiều nguồn tư liệu khác nhau để dạy học Trong một lớp, thứ tự dạy học các chủ đề (bao gồm các chủ đề bắt buộc và các chuyên đề tự chọn) là không cố định “cứng”, các tác giả sách giáo khoa, giáo viên có thể sáng tạo một cách hợp lí, sao cho không làm mất logic hình thành kiến thức, kĩ năng và không hạn chế cơ hội hình thành và phát triển phẩm chất, năng lực của học sinh Thứ tự dạy học các chủ đề được thực hiện sao cho chủ đề mô tả hiện tượng vật lí được thực hiện trước để cung cấp bức tranh toàn cảnh về hiện tượng, sau đó đến chủ đề giải thích và nghiên cứu hiện tượng để cung cấp cơ sở vật

lí sâu hơn, rồi đến chủ đề ứng dụng của hiện tượng đó trong khoa học hoặc thực tiễn” Việc dạy học hướng đến phát triển năng lực là vấn đề cốt yếu trong quá trình thực hiện chương trình giáo dục phổ thông mới Với sự phát triển như trên, chúng ta cần tiến hành nghiên cứu để có cái nhìn rộng hơn về phát triển năng lực sáng tạo thông qua hoạt động

dạy học Với những lý do trên, chúng tôi chọn đề tài: “Tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM nội dung “Thiết bị đầu ra” thuộc chuyên đề “Mở đầu về điện tử học” cho học sinh trung học phổ thông”

2 Tổng quan về vấn đề nghiên cứu

Các nhà tâm lý học, giáo dục học từ trước đến nay luôn quan tâm, nghiên cứu

và cố gắng phát triển hoàn thiện hệ thống lý luận giáo dục, trong đó có hệ thống lý luận về hoạt động trải nghiệm Dù được nghiên cứu ở nhiều phương diện khác nhau nhưng chúng ta có thể thấy hệ thống lý luận về hoạt động trải nghiệm trong giáo dục

đã được nghiên cứu từ khá sớm và được trình bày thống nhất với hệ thống lý luận giáo dục chung

Theo tác giả David A.Kolb trong “Lý thuyết học qua trải nghiệm” đã chỉ ra rằng: “Học từ trải nghiệm là một quá trình học theo đó kiến thức, năng lực được tạo ra thông qua việc chuyển hoá kinh nghiệm Học từ trải nghiệm gần giống với học thông qua làm nhưng khác là ở chỗ nó gắn với kinh nghiệm và cảm xúc cá nhân” Điều này

có nghĩa là tri thức, kiến thức được truyền tải thông qua hoạt động nhận thức ban đầu, còn năng lực, nhân cách, cảm xúc được xây dựng, hoàn thiện thông qua các hoạt động trải nghiệm

Ở Việt Nam, giáo dục đã có nhiều sự đổi mới tích cực hơn, bằng chứng là việc

đã chú trọng đến việc tổ chức hoạt động trải nghiệm, nhất là hoạt động trải nghiệm STEM trong chương trình giáo dục khi ban hành chương trình giáo dục phổ thông

2018 Thông qua các hoạt động trải nghiệm STEM, học sinh được củng cố kiến thức, rèn luyện các kĩ năng như làm việc nhóm, giải quyết vấn đề, phát huy khả năng sáng tạo cá nhân, Trên tinh thần đó, nhiều tác giả đã nghiên cứu hoạt động trải nghiệm ở nhiều phương diện, ví dụ như TS Tưởng Duy Hải (tổng chủ biên) cùng với các đồng nghiệp của mình đã viết cuốn “Hoạt động trải nghiệm sáng tạo trong các môn học” từ lớp 6 đến lớp 9; TS Nguyễn Thanh Nga (chủ biên) cùng với các đồng nghiệp của mình

đã và đang xuất bản “Giáo dục STEM robotics ở trường trung học – Nhà xuất bản Đại học Sư phạm TP Hồ Chí Minh” và còn rất nhiều những tác giả tâm huyết với hoạt động trải nghiệm STEM khác nữa Tất cả đều dẫn đến một đại ý chung rằng: Hoạt động trải nghiệm gắn liền với những kinh nghiệm, với cuộc sống thường ngày, để học sinh có thể thực sự trải nghiệm và phát huy tối đa khả năng sáng tạo của mỗi cá nhân

Kế thừa những nghiên cứu đi trước, chúng tôi tiếp tục nghiên cứu cơ sở lý luận của dạy học tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM và các yêu cầu cần đạt về chủ đề

"Thiết bị đầu ra" thuộc chuyên đề “Mở đầu về điện tử học” trong chương trình Giáo dục phổ thông mới ban hành năm 2018 giúp phát triển năng lực Vật Lý cho học sinh Với

hy vọng đề tài này sẽ góp phần nâng cao chất lượng dạy và học bộ môn Vật Lý trong trường THPT, khẳng định hướng đi mới trong nghiên cứu và phù hợp với các chiến lược đổi mới giáo dục – dạy học tích cực hiện nay

3 Mục tiêu nghiên cứu

Tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM nội dung “Thiết bị đầu ra” thuộc chuyên

đề “Mở đầu về điện tử học” nhằm phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh trung học phổ thông

4 Giả thuyết khoa học

Dựa trên việc phân tích yêu cầu cần đạt kiến thức cần học về chuyên đề Mở đầu

về điện tử học – nội dung “Thiết bị đầu ra”, từ đó tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM cho học sinh trung học phổ thông sẽ phát triển năng lực sáng tạo của học sinh

5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

a Đối tượng nghiên cứu

- Hoạt động dạy và học STEM bài học

- Hoạt động trải nghiệm STEM bài học

b Phạm vi nghiên cứu

- Nội dung kiến thức: Kiến thức chủ đề “Thiết bị đầu ra”

- Đề tài nghiên cứu thực hiện trên học sinh lớp 11 trung học phổ thông

6 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lý luận về giáo dục STEM trong trường trung học phổ thông

- Nghiên cứu yêu cầu cần đạt nội dung kiến thức chủ đề “Thiết bị đầu ra”

- Nghiên cứu văn bản chỉ đạo của Bộ giáo dục và Đào tạo về việc hướng dẫn triển khai thực hiện giáo dục STEM trong giáo dục trung học

- Điều tra kết quả nghiên cứu thu được của các tác giả đã nghiên cứu về lĩnh vực giáo dục STEM, tổ chức hoạt động trải nghiệm sáng tạo

- Thiết kế, tổ chức hoạt động trải nghiệm trong STEM chủ đề “Thiết bị đầu ra”

7 Phương pháp nghiên cứu

❖ Phương pháp nghiên cứu lý luận:

- Nghiên cứu chương trình, nội dung sách giáo khoa, sách GV và các tài liệu có liên quan để xác định kiến thức, kĩ năng, thái độ mà HS cần nắm vững

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

- Nghiên cứu hoạt động trải nghiệm STEM

❖ Phương pháp nghiên cứu thực tiễn:

- Dùng phiếu điều tra để khảo sát tính khả thi của chủ đề “Thiết bị đầu ra” và là

cơ sở để sửa chữa, bổ sung ưu, khuyết điểm của đề tài nghiên cứu

- Dùng phiếu hỏi và phỏng vấn về hoạt động dạy và học theo chủ đề “Thiết bị đầu ra”, nhằm định hướng phát triển năng lực Vật Lý HS ở trường THPT

- Quan sát hoạt động dạy và học của GV và HS

❖ Phương pháp thực nghiệm sư phạm:

- Tiến hành thực nghiệm sư phạm các tiến trình giảng dạy nội dung “Thiết bị đầu ra” trong chuyên đề “Mở đầu về điện tử học” để thu thập dữ liệu, ghi nhận kết quả

và đánh giá

❖ Phương pháp thống kê toán học:

- Thống kê toán học để xử lí, phân tích kết quả thu được đối với các tiến trình

dạy học đã soạn thảo, đồng thời đánh giá hiệu quả của tác động đối với lớp thực nghiệm

8 Kết quả đạt được

- Nghiên cứu được lý luận về giáo dục STEM và dạy học chủ đề STEM trong

trường trung học phổ thông

- Thiết kế, tổ chức hoạt động trải nghiệm sáng tạo STEM chủ đề “Thiết bị đầu ra”

- Áp dụng thực nghiệm sư phạm các tiến trình giảng dạy trong chủ đề đã xây dựng trên đối tượng học sinh trung học phổ thông 11

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG TRẢI NGHIỆM STEM Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

1.1 Tìm hiểu chương trình giáo dục phổ thông môn Vật Lý trước 2018 và môn Vật Lý 2018

1.1.1 Chương trình giáo dục phổ thông môn Vật Lý trước 2018

1.1.1.1 Quan điểm xây dựng và phát triển chương trình

- Các kiến thức được lựa chọn để đưa vào chương trình chủ yếu là những kiến thức của Vật lí học cổ điển Đó là những kiến thức phổ thông và cơ bản, cần thiết cho việc nhận thức đúng các hiện tượng tự nhiên, cho cuộc sống hằng ngày và cho việc lao động trong nhiều ngành kĩ thuật

- Chương trình cũng đề cập tới một số kiến thức của Vật lí học hiện đại có liên quan tới nhiều dụng cụ và thiết bị kĩ thuật hiện đang được sử dụng phổ biến trong cuộc sống và sản xuất

- Chương trình coi trọng kiến thức về các phương pháp nhận thức đặc thù của Vật lí học như phương pháp thực nghiệm, phương pháp mô hình

- Nội dung kiến thức mà chương trình quy định phải được trình bày một cách tinh giản trong các tài liệu dạy học và thời lượng dành cho việc dạy học phải phù hợp với khả năng tiếp thu của học sinh

- Khối lượng kiến thức và kĩ năng của mỗi tiết học cần được lựa chọn cân đối với việc thực hiện các nhiệm vụ của dạy học Vật lí, đặc biệt là với việc tổ chức các hoạt động học tập tích cực, tự lực và đa dạng của học sinh

- Các kiến thức của chương trình được cấu trúc theo hệ thống xoáy ốc, trong

đó kiến thức của cùng một phân môn được lựa chọn và phân chia để dạy và học ở các lớp khác nhau, nhưng đảm bảo không trùng lặp, mà luôn có sự kế thừa và phát triển từ lớp dưới lên lớp trên, từ cấp học dưới lên cấp học trên và có sự phối hợp chặt chẽ với các môn học khác Ở lớp 6 và 7, các kiến thức được trình bày chủ yếu theo cách khảo sát hiện tượng luận Từ lớp 8 trở lên, ngoài cách khảo sát hiện tượng luận, các kiến thức còn được trình bày theo quan điểm năng lượng và theo cơ chế vi mô

- Chương trình coi trọng những yêu cầu đối với việc rèn luyện và phát triển các kĩ năng cho học sinh, như đã nêu trong mục tiêu

- Chương trình đảm bảo tỉ lệ phần trăm đối với các loại tiết học như:

o Đối với Trung học cơ sở:

- Số tiết học lí thuyết, kết hợp với thí nghiệm do học sinh tiến hành và bài tập vận dụng, chiếm khoảng từ 60% đến 70%

- Số tiết bài tập chiếm khoảng từ 5% đến 10%

- Số tiết thực hành chiếm khoảng từ 5% đến 10%

- Số tiết ôn tập, tổng kết chiếm khoảng từ 5% đến 10%

- Số tiết kiểm tra chiếm khoảng 5% đến 10%

o Đối với Trung học phổ thông :

- Số tiết học lí thuyết chiếm khoảng từ 60% đến 70%, trong đó có 30% số tiết học lí thuyết kết hợp với thí nghiệm

- Số tiết bài tập chiếm khoảng từ 15% đến 20%

- Số tiết thực hành chiếm khoảng từ 5% đến 10%

- Số tiết ôn tập, tổng kết chiếm khoảng 5% đến 10%

- Số tiết kiểm tra chiếm khoảng 5% đến 10%

b) Các đại lượng, các định luật và nguyên lí vật lí cơ bản

c) Những nội dung chính của một số thuyết vật lí quan trọng nhất

d) Những ứng dụng phổ biến của Vật lí trong đời sống và trong sản xuất e) Các phương pháp chung của nhận thức khoa học và những phương pháp đặc thù của Vật lí, trước hết là phương pháp thực nghiệm và phương pháp mô hình

b) Về kĩ năng

a) Biết quan sát các hiện tượng và quá trình vật lí trong tự nhiên, trong đời sống hằng ngày hoặc trong các thí nghiệm; biết điều tra, sưu tầm, tra cứu tài liệu từ các nguồn khác nhau để thu thập thông tin cần thiết cho việc học tập môn Vật lí

b) Sử dụng được các dụng cụ đo phổ biến của Vật lí; biết lắp ráp và tiến hành các thí nghiệm vật lí đơn giản

c) Biết phân tích, tổng hợp và xử lí các thông tin thu được để rút ra kết luận,

đề ra các dự đoán đơn giản về các mối quan hệ hay về bản chất của các hiện tượng hoặc quá trình vật lí, cũng như đề xuất phương án thí nghiệm để kiểm tra dự đoán đã

đề ra

d) Vận dụng được kiến thức để mô tả và giải thích các hiện tượng và quá trình vật lí, giải các bài tập vật lí và giải quyết các vấn đề đơn giản trong đời sống và sản xuất ở mức độ phổ thông

e) Sử dụng được các thuật ngữ vật lí, các biểu, bảng, đồ thị để trình bày rõ ràng, chính xác những hiểu biết, cũng như những kết quả thu được qua thu thập và xử

lí thông tin

c) Về thái độ

a) Có hứng thú học Vật lí, yêu thích tìm tòi khoa học; trân trọng đối với những đóng góp của Vật lí cho sự tiến bộ của xã hội và đối với công lao của các nhà khoa học

b) Có thái độ khách quan, trung thực; có tác phong tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác

và có tinh thần hợp tác trong việc học tập môn Vật lí, cũng như trong việc áp dụng các hiểu biết đã đạt được

c) Có ý thức vận dụng những hiểu biết vật lí vào đời sống nhằm cải thiện điều kiện sống, học tập cũng như để bảo vệ và giữ gìn môi trường sống tự nhiên

1.1.1.3 Nội dung

Ở Tiểu học, học sinh đã bước đầu tìm hiểu một số nội dung sau đây:

a) Về Cơ học: Ước lượng và đo độ dài; ước lượng khối lượng và cân; tính diện tích, thể tích; vai trò của âm, sự phát và lan truyền âm; đo thời gian; khái niệm ban đầu

về tốc độ, mối quan hệ giữa tốc độ, thời gian chuyển động và quãng đường đi được;

sử dụng năng lượng gió, nước

b) Về Nhiệt học: Cảm giác nóng, lạnh; tính chất và sự chuyển thể của nước, tính chất của không khí; nhiệt độ, nhiệt kế, nguồn nhiệt, vật liệu dẫn nhiệt, cách nhiệt, vai trò của nhiệt

c) Về Điện học: Lắp mạch điện thắp sáng bóng đèn; sử dụng năng lượng điện;

an toàn và tiết kiệm điện

d) Về Quang học: Nguồn sáng; ánh sáng và sự nhìn thấy; vật cho và không cho ánh sáng truyền qua; bóng tối

e) Về Thiên văn: Trái Đất và hệ Mặt Trời, bầu trời, Mặt Trăng và các vì sao; chuyển động của Trái Đất; hiện tượng nắng, mưa, gió; ngày, đêm, tháng, năm, mùa

b) Việc dạy học mỗi chủ đề, mỗi bài cần khơi dậy hứng thú nhận thức của học sinh Để đạt được điều này, giáo viên cần xuất phát từ kinh nghiệm, vốn hiểu biết và nhu cầu nhận thức của học sinh mà tìm ra phương pháp dạy học thích hợp

c) Tăng cường phương pháp tìm tòi nghiên cứu, phát hiện và giải quyết vấn

đề Tạo tình huống để học sinh phát hiện ra vấn đề (thắc mắc, hoài nghi) và tự phát biểu ý kiến, suy nghĩ của mình Giáo viên cần hỗ trợ, động viên khuyến khích học sinh bằng các nhận xét theo kiểu phản biện, cố gắng hạn chế việc thông báo kết quả có tính chất áp đặt Bằng cách đó, phát triển ở học sinh khả năng phân tích, so sánh, lập luận,

khả năng phê phán đánh giá Tổ chức cho học sinh thảo luận với nhau trong nhóm khi tìm cách giải quyết vấn đề

d) Rèn luyện từng bước cho học sinh các kĩ năng thực hiện tiến trình khoa học, bao gồm các kĩ năng thu thập, xử lí và truyền đạt thông tin Các kĩ năng này dần dần phải trở thành thói quen làm việc khoa học của học sinh

e) Coi trọng phương pháp thực nghiệm và phương pháp mô hình trong dạy học Vật lí Tăng cường và tận dụng mọi khả năng để học sinh tự lực tiến hành các thí nghiệm vật lí đơn giản bằng thiết bị và các vật liệu có sẵn trong phòng thí nghiệm hoặc

do học sinh tự tìm kiếm Khuyến khích học sinh tiến hành thí nghiệm vật lí ở nhà

f) Sử dụng hợp lí hình thức và phương pháp học tập theo nhóm, để rèn luyện cho học sinh cách thức ứng xử và cộng tác trong việc thực hiện nhiệm vụ được giao: phân công công việc trong nhóm; trao đổi thông tin, thảo luận và tranh luận, trong đó mạnh dạn nêu lên và bảo vệ ý kiến riêng cũng như cầu thị, tôn trọng ý kiến của người khác

g) Tổ chức tham quan, tạo điều kiện để học sinh quan sát trực tiếp trong tự nhiên, đời sống và kĩ thuật

h) Với một số chủ đề thích hợp, có thể giao cho học sinh những đề tài nghiên cứu nhỏ, theo nhóm; trong đó học sinh cần phải sưu tầm, đọc tài liệu, làm thí nghiệm,…

để hoàn thành báo cáo

1.1.1.5 Điều kiện đảm bảo việc dạy học môn Vật Lý đạt được các mục tiêu

a) Về chương trình và sách giáo khoa

Chương trình phải tạo điều kiện tốt cho việc áp dụng các phương pháp dạy học nhằm phát huy tính tích cực, chủ động và sáng tạo của học sinh trong học tập Điều đó

có nghĩa là, chương trình và sách giáo khoa phải tạo ra các điều kiện để giáo viên tiến hành tổ chức các tiết học với việc tập trung vào các hoạt động học tập của học sinh theo định hướng này, ở mức độ cao nhất có thể được

b) Về giáo viên

Khối lượng và mức độ kiến thức của chương trình này, về cơ bản, không có những thay đổi lớn so với chương trình Cải cách giáo dục Sự thay đổi chính là ở yêu cầu đổi mới phương pháp dạy học Vì thế, giáo viên có vai trò quyết định trong việc thực hiện chương trình này để đạt được các mục tiêu đã được xác định Do đó, cần phải đổi mới việc đào tạo giáo viên cho những năm tới đây và nhất là trong việc bồi dưỡng đội ngũ giáo viên hiện có, để họ thay đổi nếp dạy đã quen thuộc lâu nay (trong

đó giáo viên hoạt động là chủ yếu) và để họ từng bước đổi mới phương pháp dạy học

(trong đó giáo viên tập trung vào việc tổ chức, hướng dẫn cho học sinh các hoạt động học tập tự lực, tích cực và sáng tạo)

c) Về thiết bị dạy học

- Cần đầu tư kinh phí đúng mức để cung cấp những cơ sở vật chất tối thiểu, cần thiết cho việc giảng dạy của giáo viên và học tập của học sinh Cung cấp các vật liệu tiêu hao một cách kịp thời

- Xây dựng phòng học bộ môn: Việc dạy học Vật lí ở phòng học bộ môn tạo điều kiện thuận lợi để tổ chức cho các nhóm học sinh quan sát, tiến hành thí nghiệm ngay trong giờ học, tránh được việc phải di chuyển các thiết bị từ phòng học này tới phòng học khác; tạo thuận lợi cho việc bảo quản các thiết bị thí nghiệm và việc sử dụng các thiết bị dạy học khác như máy chiếu, phim đèn chiếu, video, vô tuyến truyền hình, phòng tối Có cán bộ chuyên trách về thí nghiệm Các cán bộ này phải được đào tạo cơ bản để có kiến thức vật lí phổ thông tương đối chắc chắn; có kĩ năng bảo quản các dụng cụ và thiết bị của phòng thí nghiệm vật lí; có khả năng sửa chữa những hỏng hóc đơn giản đối với các dụng cụ và thiết bị này; có khả năng lắp ráp, bố trí các thí nghiệm theo đúng lịch trình dạy học

- Xây dựng danh mục các bài học Vật lí có thể ứng dụng công nghệ thông tin

và xây dựng các phần mềm dạy học tương ứng kèm theo hướng dẫn sử dụng

1.1.1.6 Đánh giá kết quả giáo dục

a) Việc kiểm tra đánh giá kết quả học tập của học sinh cần căn cứ vào mục tiêu của bộ môn Mục tiêu này được cụ thể hoá bằng chuẩn kiến thức và kĩ năng Để đánh giá đầy đủ kết quả học tập của học sinh, phải coi trọng không những kiến thức

mà cả kĩ năng và, trong điều kiện cho phép, cả thái độ của họ

b) Các hình thức và phương pháp đánh giá

Đánh giá kết quả học tập của học sinh thông qua:

- Các hoạt động của học sinh trong giờ học: phát biểu, thảo luận, tranh luận, làm việc theo nhóm…

- Kiểm tra miệng

- Kiểm tra viết 15 phút, một tiết và cuối học kì

e) Tạo điều kiện để học sinh tự đánh giá kết quả học tập của mình và để các học sinh đánh giá kết quả học tập lẫn nhau

f) Phối hợp kiểm tra bằng trắc nghiệm tự luận và trắc nghiệm khách quan g) Thực hiện việc đánh giá công khai và khách quan kết quả học tập của học sinh

1.1.2 Chương trình giáo dục phổ thông môn Vật Lý 2018

1.1.2.1 Quan điểm xây dựng và phát triển chương trình

Chương trình giáo dục phổ thông môn Vật lí được xây dựng theo các quan điểm sau:

+ Chương trình môn Vật lí một mặt kế thừa và phát huy ưu điểm của chương trình hiện hành và mặt khác, tiếp thu kinh nghiệm xây dựng chương trình môn học của các nước có nền giáo dục tiên tiến trên thế giới, đồng thời tiếp cận những thành tựu của khoa học giáo dục và khoa học vật lí phù hợp với trình độ nhận thức và tâm, sinh lí lứa tuổi của học sinh, có tính đến điều kiện kinh tế và xã hội Việt Nam

+ Chương trình môn Vật lí chú trọng bản chất, ý nghĩa vật lí của các đối tượng,

đề cao tính thực tiễn; tránh khuynh hướng thiên về toán học; tạo điều kiện để giáo viên giúp học sinh phát triển tư duy khoa học dưới góc độ vật lí, khơi gợi sự ham thích ở học sinh, tăng cường khả năng vận dụng kiến thức, kĩ năng vật lí trong thực tiễn Các chủ đề được thiết kế, sắp xếp từ trực quan đến trừu tượng, từ đơn giản đến phức tạp, từ hệ được xem như một hạt đến nhiều hạt; bước đầu tiếp cận với một số nội dung hiện đại mang tính thiết thực, cốt lõi

+ Chương trình môn Vật lí được xây dựng theo hướng mở, thể hiện ở việc không quy định chi tiết về nội dung dạy học mà chỉ quy định những yêu cầu học sinh cần đạt; chỉ đưa ra các định nghĩa cụ thể cho các khái niệm trong trường hợp có những cách hiểu khác nhau Căn cứ vào các yêu cầu cần đạt, các tác giả sách giáo khoa chủ động, sáng tạo trong việc triển khai các nội dung dạy học cụ thể theo yêu cầu phát triển chương trình Trên cơ sở bám sát mục tiêu và đáp ứng yêu cầu cần đạt của Chương trình môn Vật lí, giáo viên có thể lựa chọn, sử dụng một hay kết hợp nhiều sách giáo khoa, nhiều nguồn tư liệu khác nhau để dạy học Trong một lớp, thứ tự dạy học các chủ đề (bao gồm các chủ đề bắt buộc và các chuyên đề tự chọn) là không cố định “cứng”, các tác giả sách giáo khoa, giáo viên có thể sáng tạo một cách hợp lí, sao cho không làm mất logic hình thành kiến thức, kĩ năng và không hạn chế cơ hội hình thành và phát triển phẩm chất,

năng lực của học sinh Thứ tự dạy học các chủ đề được thực hiện sao cho chủ đề mô tả hiện tượng vật lí được thực hiện trước để cung cấp bức tranh toàn cảnh về hiện tượng, sau đó đến chủ đề giải thích và nghiên cứu hiện tượng để cung cấp cơ sở vật lí sâu hơn, rồi đến chủ đề ứng dụng của hiện tượng đó trong khoa học hoặc thực tiễn

+ Các phương pháp giáo dục của môn Vật Lí góp phần phát huy tính tích cực, chủ động và sáng tạo của người học, nhằm 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.[1]

1.1.2.2 Mục tiêu

Mục tiêu chương trình giáo dục phổ thông môn Vật lí 2018 được xác định dựa trên những căn cứ sau:

- Yêu cầu của đất nước trong mỗi giai đoạn về giáo dục thế hệ trẻ

- Đặc trưng của môn học

- Tham khảo mục tiêu môn học của một số chương trình giáo dục tiên tiến trên thế giới

- Kế thừa những ưu điểm của Chương trình môn Vật lí hiện hành

Mục tiêu chương trình môn Vật lí 2018 là góp phần phát triển phẩm chất, năng lực chung đồng thời tập trung phát triển năng lực vật lí của người học, cụ thể là:

– Góp phần cùng với các môn học và hoạt động giáo dục khác, giúp học sinh hình thành và phát triển các phẩm chất và năng lực chung được quy định trong Chương trình Giáo dục tổng thể

– Giúp học sinh đạt được năng lực vật lí, với các biểu hiện sau:

+ Có được những kiến thức, kĩ năng phổ thông cốt lõi về: mô hình hệ vật lí; năng lượng và sóng; lực và trường

+ Vận dụng được một số kĩ năng tiến trình khoa học để khám phá, giải quyết vấn đề dưới góc độ Vật Lý

+ Vận dụng được một số kiến thức, kĩ năng trong thực tiễn, ứng xử với thiên nhiên phù hợp với yêu cầu phát triển bền vững xã hội và bảo vệ môi trường

+ Nhận biết được năng lực, sở trường của bản thân, định hướng được nghề nghiệp và có kế hoạch học tập, rèn luyện đáp ứng yêu cầu của định hướng nghề nghiệp.[1]

1.1.2.3 Nội dung

Nội dung khái quát được thể hiện qua 24 chủ đề trong bảng dưới đây:

Bảng 2: Nội dung khái quát chương trình môn Vật lí mới

Trong chuyên đề Mở đầu về điện tử học – đây là một nội dung mới trong chương trình dành cho lớp 11, các yêu cầu cần đạt được thể hiện:

Khuếch đại thuật toán – Thảo luận, đề xuất, chọn phương án và

thực hiện được Dự án tìm hiểu: + Phân loại cảm biến (sensor) theo: nguyên tắc hoạt động, phạm vi sử dụng,

hiệu quả kinh tế

+ Nguyên tắc hoạt động của: điện trở phụ thuộc ánh sáng (LDR), điện trở

nhiệt

+ Nguyên tắc hoạt động của sensor sử dụng: điện trở phụ thuộc ánh sáng (LDR), điện trở nhiệt

+ Tính chất cơ bản của bộ khuếch đại

thuật toán (op-amp) lí tưởng Thiết bị đầu ra Thảo luận, đề xuất, chọn phương án và

thực hiện được Dự án tìm hiểu ba thiết bị đầu ra: + Nguyên tắc hoạt động của mạch op-amp – relays

+ Nguyên tắc hoạt động của mạch amp – LEDs (light-emitting diode) + Nguyên tắc hoạt động của mạch op-amp – CMs (calibrated meter) + Thiết kế được một số mạch điện ứng

op-dụng đơn giản có sử op-dụng thiết bị đầu ra Thiết bị cảm biến (sensing devices) Tham quan thực tế (hoặc qua tài liệu đa

phương tiện), thảo luận để nêu được một

số ứng dụng chính của thiết bị cảm biến

và nguyên tắc hoạt động của thiết bị cảm

biến

Bảng 3: YCCĐ chuyên đề Mở đầu về điện tử học

1.1.2.4 Phương pháp dạy học

a) Căn cứ xác định phương pháp giáo dục

Phương pháp giáo dục được xác định dựa trên những căn cứ sau:

+ Yêu cầu đổi mới căn bản và toàn diện giáo dục phổ thông

+ Mục tiêu môn Vật lí

+ Nội dung môn Vật lí

+ Thành tựu nghiên cứu về phương pháp giáo dục hiện đại

b) Vận dụng linh hoạt các phương pháp, kĩ thuật, hình thức tổ chức dạy học nhằm phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo và vốn hiểu biết, kinh nghiệm sống của học sinh trong học tập; tránh áp đặt một chiều, ghi nhớ máy móc Bên cạnh hình thức dạy học chủ yếu là học ở lớp học hoặc ở phòng thực hành, tổ chức cho học sinh một số hoạt động trải nghiệm ở ngoài lớp học như tại thực địa, trong cơ sở sản xuất kinh doanh, làng nghề theo quy mô lớp hoặc nhóm học sinh Chú trọng vận dụng, khai thác lợi thế của công nghệ thông tin - truyền thông và các thiết bị thí nghiệm, thực hành trong tổ chức hoạt động học cho học sinh

c) Thực hiện giáo dục tích hợp, đặc biệt là giáo dục tích hợp khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán (giáo dục STEM); giáo dục tích hợp bảo vệ môi trường, sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, phòng chống thiên tai, thích ứng với biến đổi khí hậu, đáp ứng yêu cầu phát triển bền vững của xã hội.[1]

c) Định hướng về phương pháp hình thành, phát triển các phẩm chất chủ yếu và năng lực chung

Môn Vật lí góp phần đắc lực vào việc hình thành và phát triển thế giới quan khoa học cho học sinh, tạo cơ hội để học sinh cảm nhận được vẻ đẹp của thiên nhiên qua hệ thống các quy luật vật lí, đồng thời giáo dục học sinh trách nhiệm công dân trong việc tôn trọng các quy luật của thiên nhiên, biết trân trọng, giữ gìn, bảo vệ và ứng xử với thiên nhiên phù hợp với yêu cầu phát triển bền vững

Trong hoạt động thực hành, thí nghiệm, tìm hiểu khoa học, cùng với cơ hội tiếp thu kiến thức, rèn luyện kĩ năng, học sinh cũng được rèn luyện và phát triển nhiều đức tính như cẩn thận, chăm chỉ, trung thực, trách nhiệm,…

Năng lực tự chủ và tự học được hình thành và phát triển trong môn Vật lí thông qua các hoạt động thực hành, làm dự án, thiết kế và thực hiện các phép đo đại lượng vật lí; đặc biệt là trong việc thực hiện hoạt động tìm hiểu khoa học

Trong môn Vật lí, học sinh thường xuyên phải thực hiện các dự án học tập, các bài thực hành, thực tập theo nhóm Khi thực hiện các nhiệm vụ học tập này, học sinh được trao đổi, trình bày, chia sẻ ý tưởng, nội dung học tập Đó là những cơ hội tốt để học sinh có thể hình thành và phát triển năng lực giao tiếp và hợp tác

Giải quyết vấn đề và sáng tạo là một đặc thù của hoạt động tìm hiểu khoa học

Ở môn Vật lí, năng lực này được hình thành, phát triển trong đề xuất vấn đề, lập kế hoạch, thực hiện kế hoạch tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí – những nội dung xuyên suốt từ cấp tiểu học đến cấp trung học phổ thông và được hiện thực hoá thông qua các mạch thực hành, trải nghiệm với các mức độ khác nhau Năng lực này cũng được hình thành và phát triển thông qua việc vận dụng kiến thức, kĩ năng vật lí

để giải quyết các vấn đề thực tiễn.[1]

d) Định hướng về phương pháp hình thành, phát triển năng lực Vật

Lý

Để phát triển năng lực nhận thức vật lí, giáo viên cần tạo cho học sinh cơ hội huy động những hiểu biết, kinh nghiệm sẵn có để tham gia hình thành kiến thức, kĩ năng mới Chú ý tổ chức các hoạt động, trong đó học sinh có thể diễn đạt hoặc mô tả bằng cách riêng, phân tích, giải thích so sánh, hệ thống hoá, áp dụng trực tiếp kiến thức, kĩ năng đã được học để giải quyết thành công tình huống, vấn đề trong học tập; qua đó, kết nối được kiến thức, kĩ năng mới với vốn kiến thức, kĩ năng đã có

Để phát triển năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí, giáo viên cần vận dụng một số phương pháp dạy học có ưu thế như: phương pháp trực quan (đặc biệt là thực hành, thí nghiệm, ), phương pháp dạy học nêu và giải quyết vấn đề, phương pháp dạy học theo dự án, tạo điều kiện để học sinh đưa ra câu hỏi, xác định vấn đề cần tìm hiểu, tự tìm các bằng chứng để phân tích thông tin, kiểm tra các dự đoán, giả thuyết qua việc tiến hành thí nghiệm, hoặc tìm kiếm, thu thập thông tin qua sách, mạng Internet, ; đồng thời chú trọng các bài tập đòi hỏi tư duy phản biện, sáng tạo (bài tập mở, có nhiều cách giải, ), các bài tập có nội dung gắn với thực tiễn thể hiện bản chất vật lí, giảm các bài tập tính toán,

Để phát triển năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học, giáo viên cần chú

ý tạo cơ hội cho học sinh tương tác tích cực thông qua quá trình phát hiện, đề xuất ý tưởng, giải quyết vấn đề bằng cách: đưa ra phán đoán và xây dựng giả thuyết; lập kế hoạch thực hiện; tìm kiếm thông tin qua tài liệu in và tài liệu đa phương tiện; thu thập, lưu trữ dữ liệu từ các thí nghiệm trong phòng thực hành hoặc quan sát ở thiên nhiên; phân tích, xử lí, đánh giá các dữ liệu dựa trên các tham số thống kê đơn giản; so sánh kết quả với giả thuyết, giải thích, rút ra được kết luận; viết, trình bày báo cáo và thảo

luận; vận dụng kiến thức, kĩ năng vật lí để đưa ra những phản hồi hợp lí hoặc giải quyết thành công tình huống, vấn đề mới trong học tập, trong cuộc sống

1.1.2.5 Đánh giá kết quả giáo dục

a) Định hướng chung

Mục tiêu đánh giá kết quả giáo dục là thu thập thông tin trung thực, kịp thời, có giá trị về mức độ đáp ứng yêu cầu cần đạt và sự tiến bộ của học sinh; qua đó, hướng dẫn

hoạt động học tập và điều chỉnh hoạt động dạy học

Căn cứ đánh giá trong môn Vật lí là các yêu cầu cần đạt về năng lực chung và năng lực vật lí được quy định trong Chương trình tổng thể và Chương trình môn Vật lí Đối tượng đánh giá là quá trình học tập, rèn luyện và sản phẩm của học sinh thông qua học tập môn Vật lí

Để đánh giá được năng lực của học sinh, cần thiết kế các tình huống xuất hiện vấn đề cần giải quyết, giúp học sinh bộc lộ năng lực của mình Mặt khác, cần lưu ý xác định, lựa chọn các phương pháp, công cụ, tiêu chí đánh giá sao cho phù hợp

và cách ứng xử thích hợp với môi trường thiên nhiên

Cần phối hợp một cách hợp lí việc đánh giá của giáo viên với đánh giá đồng đẳng và tự đánh giá của học sinh; đánh giá qua quan sát hoạt động nhóm ở trong và ngoài lớp học, quan sát thao thác thực hành, thí nghiệm vật lí, phân tích các bài thuyết trình; đánh giá qua vấn đáp và đánh giá qua bài tập, bài kiểm tra, vở ghi chép, bản báo cáo kết quả thực hành, kết quả dự án học tập, kết quả đề tài nghiên cứu khoa học và các hồ sơ học tập khác; đánh giá theo hình thức tự luận kết hợp trắc nghiệm khách quan; kết hợp đánh giá quá trình, đánh giá tổng kết; đánh giá thường xuyên và định kì

1.1.3 Nhận xét và đánh giá

Chúng ta thấy rằng chương trình môn Vật lí 2018 vừa kế thừa những ưu điểm của chương trình môn Vật lí trước năm 2018, vừa tiếp thu những thành tựu của khoa

học giáo dục hiện đại trong và ngoài nước để thực hiện cuộc cải cách một cách đồng nhất trong tất cả các khâu của giáo dục, từ quan điểm, mục tiêu giáo dục đến nội dung, ngoài ra còn tăng thêm nội dung phần chuyên đề, đổi mới phương pháp dạy học và phương pháp đánh giá, tất cả đều hướng đến phát triển năng lực của người học

1.2 Giáo dục STEM

Ở phần định hướng chung về phương pháp dạy học Chương trình môn Vật lí

2018 đã nêu rõ định hướng số 3 là “thực hiện giáo dục tích hợp, đặc biệt là giáo dục tích hợp khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán (giáo dục STEM)” Như vậy, ở dưới đây chúng tôi xin trình bày về giáo dục STEM để chỉ rõ STEM là một hướng giáo dục phù hợp với những quan điểm giáo dục của Chương trình môn Vật lí 2018 nhằm giúp phát triển năng lực

1.2.1 Khái niệm giáo dục STEM

Trước hết, ta cùng tìm hiểu về khái niệm Stem: thuật ngữ Stem là viết tắt của Science (khoa học), Technology (công nghệ), Engineering (kĩ thuật), Maths (Toán học) Thuật ngữ này được sử dụng khi giải quyết các chính sách giáo dục và lựa chọn chương trình giảng dạy trong các trường học để nâng cao khả năng cạnh tranh trong phát triển khoa học và công nghệ Nó có liên quan đến phát triển nguồn nhân lực, những vấn đề về an ninh quốc gia và chính sách di dân Từ viết tắt này đã được sử dụng phổ biến ngay sau khi một cuộc họp liên ngành về giáo dục khoa học được tổ chức tại Quỹ Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ (NSF) dưới sự chủ trì của giám đốc NSF lúc đó là Rita Colwell vào năm 1990 và sau đó xuất hiện trong các văn bản liên quan đến chính sách cấp visa cho nhập cư tại Mỹ vào những năm 2000 Trong văn bản đó, chữ "STEM fields" được hiểu là các lĩnh vực, ngành nghề về STEM Về sau từ STEM được viết đi kèm với các từ khác như: "STEM education" (giáo dục STEM), "STEM workforce" (nguồn nhân lực trong lĩnh vực STEM), "STEM careers" (các ngành nghề trong lĩnh vực STEM),

"STEM curriculum" (khung chương trình dạy học STEM), "STEM awreness" (nhận thức về các ngành nghề STEM), hay "STEM integration" (STEM tích hợp) trong các hội nghị diễn đàn khoa học Các thuật ngữ đi kèm với STEM giúp làm sáng tỏ ý nghĩa của từ STEM hơn [5]

Một số khái niệm liên quan đến Stem:

STM (khoa học, kỹ thuật và toán học hoặc khoa học, công nghệ và y học, hoặc khoa học, kỹ thuật và y tế)

eSTEM (STEM môi trường)

iSTEM (Khuyến khích Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học); Xác định những cách mới để giảng dạy các lĩnh vực liên quan đến STEM

METALS (STEAM + Logic), được giới thiệu bởi Su Su tại trường Cao đẳng Giáo viên, Đại học Columbia

STREM (Khoa học, Công nghệ, Robotics, Kỹ thuật và Toán học); Thêm robot như một lĩnh vực

STREM (Khoa học, Công nghệ, Robotics, Kỹ thuật và Đa phương tiện); Thêm Media như là một lĩnh vực

STREAM (khoa học, công nghệ, robotics, kỹ thuật và toán học); Thêm lĩnh vực người máy

STEAM (khoa học, công nghệ, kỹ thuật, nghệ thuật và toán học)

STEAM (khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học ứng dụng); Tập trung hơn vào toán học ứng dụng

GEMS (Kỹ thuật, Toán học và Khoa học và Nữ giới); Được sử dụng cho các chương trình khuyến khích nữ giới vào các lĩnh vực khoa học này

BEMS (Kỹ thuật, Toán học và Khoa học và Nam giới); Được dùng cho các chương trình khuyến khích nam giới vào các lĩnh vực khoa học này

STEMM (khoa học, công nghệ, kỹ thuật, toán học, và y học)

AMSEE (Toán học Ứng dụng, Khoa học, Kỹ thuật và Kinh doanh)[2]

Giáo dục STEM giúp HS chiếm lĩnh kiến thức theo hai con đường chính là quy trình khoa học và quy trình kĩ thuật

Hình 1: Quy trình khoa học và quy trình kĩ thuật

Vậy giáo dục Stem (Stem education) 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 học sinh được áp dụng kiến thức và kĩ năng trong các lĩnh vực khoa học, công nghê, kĩ thuật và toán học vào trong các bối cảnh cụ thể, giúp kết nối trường học, cộng đồng, nơi làm việc,…Từ đó kết nối học sinh trên cơ sở thông qua thực hành và hướng đến giải quyết các vấn đề thực tiễn, trang bị cho học sinh những kĩ năng mềm cho sự thành công trong công việc sau này như cộng tác nhóm, giải quyết vấn đề, tư duy sáng tạo,…

Như vậy, cách định nghĩa về giáo dục STEM chính là nói đến một cách tiếp cận liên ngành, liên môn học trong một chương trình đào tạo, cụ thể có bốn lĩnh vực: Khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học

1.2.2 Mục tiêu giáo dục STEM

Giáo dục STEM giúp học sinh nhận thấy được tầm quan trọng của kiến thức các môn khoa học, toán và công nghệ và hướng đến sự vận dụng kỹ thuật trong việc giải quyết các vấn đề Giáo dục STEM trên thế giới khá đa dạng và được dạy theo chủ đề Không chỉ có hoạt động dạy làm robot mới được xem là giáo dục STEM Ngay những trẻ em mẫu giáo, tiểu học cũng đã được học các chương trình tích hợp STEM, ví dụ như thông qua các trò chơi làm mô hình núi lửa, làm bong bóng bay, làm chong chóng quay Mặc dù chỉ là các trò chơi đơn giản nhưng được xây dựng và tổ chức có hệ thống và có

sự kết nối các nhóm kiến thức với nhau Chương trình giáo dục STEM không phải để đào tạo ra các nhà khoa học, nhà toán học, kỹ sư mà chính nằm ở truyền cảm hứng trong học tập, thấy được mối liên hệ giữa các kiến thức (nhất là các kiến thức về khoa học và toán), và nhận thức được tầm quan trọng của các kiến thức STEM ảnh hưởng đến thế giới và sự phát triển của xã hội trong tương lai Ngoài ra, các kỹ năng thực hành khoa học và kỹ thuật cũng góp phần quan trọng trong việc vận dụng các kiến thức được học trong việc giải quyết vấn đề và tạo thành sản phẩm Như vậy mục tiêu giáo dục Stem là:

- Xây dựng những năng lực nhận thức STEM cho thế hệ công dân tương lai, phát triển các năng lực đặc thù về STEM, phát triển năng lực cốt lõi cho học sinh

- Chuẩn bị những năng lực cần thiết cho nguồn lực lao động trong thế kỷ 21

- Tập trung nghiên cứu, phát triển và đổi mới trong lĩnh vực giáo dục ngành

nghề STEM

1.2.3 Quy trình xây dựng chủ đề STEM

Dạy học STEM là một kiểu dạy học tích hợp nên quy trình xây dựng một chủ đề STEM cũng chính là quy trình xây dựng một chủ đề tích hợp, có thể thực hiện theo từng bước:

Hình 2: Các bước xây dựng chủ đề STEM Bước 1: Lựa chọn chủ đề

GV có thể lựa chọn chủ đề phù hợp với chương trình tổng thể của Bộ Giáo dục

và Đào tạo hay tự xây dựng các chủ đề phù hợp với bối cảnh của địa phương mình, khuyến khích các chủ đề có khả năng tích hợp liên môn nhưng chú ý cần đảm bảo các kiến thức liên kết chặt chẽ tránh chênh lệch về trình độ

Bước 2: Xác định các vấn đề (câu hỏi) cần giải quyết trong chủ đề

Câu hỏi vấn đề sẽ định hướng nội dung đưa vào trong chủ đề, học sinh có khả năng trả lời các câu hỏi sau khi trải qua các hoạt động học Lưu ý vấn đề cần đặt ra cần phù hợp với nhận thức năng lực của học sinh, không nên quá khó dễ dẫn đến tình trạng chán nản cũng không nên quá dễ khiến học sinh mất hứng thú, hào hứng học tập

Bước 3: Xác định các kiến thức cần thiết để giải quyết các vấn đề

Các kiến thức cần đưa vào chính là nội dung kiến thức cần tìm hiểu để trả lời cho câu hỏi ở bước 2 Các kiến thức có thể thuộc một hay nhiều môn học khác nhau đòi hỏi việc giáo viên xác định kiến thức, kĩ năng nào của từng lĩnh vực khoa học, kĩ thuật,

công nghệ hay toán được sử dụng

Bước 4: Xây dựng mục tiêu dạy học của chủ đề

Dựa vào đối tượng học cụ thể, yêu cầu cần đạt của chương trình tổng thể và từng môn học GV xây dựng chi tiết các mục tiêu dạy học của chủ đề Mục tiêu bao gồm

các kiến thức, kĩ năng cần được sử dụng hay có thể có được thông qua chủ đề Mục tiêu cần phù hợp với nhận thức, năng lực của học sinh và cần được lượng hóa nhằm đánh giá kết quả đạt được sau khi kết thúc chủ đề

Bước 5: Xây dựng nội dung các hoạt động dạy học của chủ đề

Cần trả lời câu hỏi: “Những hoạt động nào có thể giải quyết các vấn đề đã đặt

ra ở bước 2?” Cần luôn luôn chú ý đến những hoạt động tìm tòi, khám phá, sáng tạo của

HS hướng hoạt động đến việc phát triển năng lực trong quá trình xây dựng và cố gắng đảm bảo càng nhiều càng tốt 6 đặc trưng của bài học STEM

Các đặc trưng của bài học STEM như sau:

Hình 3: Các đặc trưng của bài học STEM

Bước 6: Lập kế hoạch dạy học chủ đề

Lập kế hoạch dạy học chủ để chính là việc soạn giáo án mà GV vẫn thực hiện

Kế hoạch dạy học chủ để cần làm rõ các hoạt động được thực hiện như thế nào một cách

cụ thể, chi tiết, thời gian thực hiện mỗi hoạt động, cần chuẩn bị học liệu gì, ai phụ trách nếu có sự kết hợp của nhiều giáo viên

Bước 7: Tổ chức dạy học và đánh giá chủ đề

Tùy theo điều kiện về đối tượng, cơ sở vật chất mà có điều chỉnh tổ chức họa động dạy học Nhằm giúp điều chỉnh chủ để để phù hợp hơn với HS, GV cần đánh giá sau khi tổ chức dạy học chủ đề một số nội dung sau:

- Chủ đề có khả thi và hiệu quả với trình độ năng lực, nhận thức của học sinh?

- Thời lượng tường hoạt động và cả chủ đề có được đảm bảo, nếu chưa thì do nguyên nhân nào? Có biện pháp nào có thể khắc phục điều này?

- Thông qua đánh giá các hoạt động học, đánh giá mức độ đạt được mục tiêu của học sinh

- Mức độ hào hứng của HS

1.2.4 Các hình thức dạy học STEM

Tuỳ thuộc vào từng môn học và điều kiện cơ sở vật chất, các cơ sở giáo dục

có thể áp dụng linh hoạt các hình thức dạy học Stem như sau:

o Dạy học các môn khoa học theo bài học Stem

Dạy học các môn khoa học theo bài học Stem là tổ chức các hoạt động trải nghiệm và nghiên cứu khoa học kĩ thuật, kết nối kiến thức liên môn Toán, Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật cho học sinh Đây là hình thức tổ chức giáo dục Stem chủ yếu tại các trường hiện nay Với hình thức này, giáo viên sẽ thiết kế các bài học Stem để triển khai trong quá trình dạy học liên môn tích hợp Nội dung bài học Stem bám sát nội dung chương trình của các môn học nhằm thực hiện chương trình giáo dục phổ thông theo thời lượng quy định của các môn Học sinh được chủ động nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu để tiếp nhận, vận dụng kiến thức thông qua thực hành thiết kế, chế tạo, thử nghiệm mẫu thiết kế,… Qua đó, tiết học Stem sẽ giúp học sinh nâng cao kĩ năng giải quyết vấn đế, tích luỹ những trải nghiệm khám phá Ngoài ra, mỗi buổi học sẽ là một dự án thực tế để học sinh có cơ hội thực hành, tự tay chế tạo sản phẩm và rút ra kinh nghiệm Quá trình sáng tạo này giúp học sinh tự tin trong giao tiếp, làm việc nhóm, nuôi dưỡng đam mê Stem của mình

o Tổ chức hoạt động trải nghiệm Stem

Tổ chức hoạt động trải nghiệm Stem là việc xây dựng các câu lạc bộ Stem để tăng cường trải nghiệm thực tế, được tổ chức thực hiện theo sở thích, năng khiếu và lựa chọn của học sinh một cách tự nguyện Chúng ta có thể tổ chức các không gian trải nghiệm Stem trong nhà trường, thí nghiệm ảo, mô phỏng, phần mềm học tập cho học sinh tìm hiểu, khám phá các thí nghiệm, ứng dụng khoa học, kĩ thuật trong thực tiễn đời sống

Nội dung mỗi buổi trải nghiệm được thiết kế thành bài học cụ thể, mô tả rõ mục đích, yêu cầu, tiến trình trải nghiệm và dự kiến kết quả Ưu tiên những hoạt động liên quan, hoạt động tiếp nối ở mức vận dụng (thiết kế, thử nghiệm, thảo luận và chỉnh sửa) của các hoạt động trong bài học Stem theo kế hoạch dạy của nhà trường

o Tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học kĩ thuật

Hoạt động này dành cho những học sinh có năng lực, sở thích, hứng thú với các hoạt động tìm tòi, khám phá khoa học, kĩ thuật giải quyết các vấn đề thực tiễn Thông qua quá trình tổ chức dạy học và hoạt động trải nghiệm Stem, nhà trường sẽ phát hiện ra những học sinh có năng khiếu để bồi dưỡng, tạo điều kiện thuận lợi cho học sinh tham gia nghiên cứu khoa học, kĩ thuật

Hoạt động nghiên cứu khoa học, kĩ thuật được thực hiện dưới dạng một đề tài hoặc dự án nghiên cứu bởi một cá nhân hoặc dưới sự hướng dẫn của giáo viên hoặc nhà khoa học có chuyên môn phù hợp Tuỳ theo điều kiện cơ sở vật chất, các nhà trường có thể định kì tổ chức ngày hội Stem hoặc cuộc thi khoa học, kĩ thuật để đánh giá, biểu dương nỗ lực của giáo viên và học sinh

1.3 Khái niệm dạy học phát triển năng lực

1.3.1 Định nghĩa năng lực

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

Năng lực cốt lõi là năng lực cơ bản, thiết yếu mà bất kì ai cũng cần có để sống, học tập và làm việc hiểu quả, bao gồm năng lực chung và năng lực đặc thù

Năng lực chung được hình thành, phát triển thông qua tất cả các môn học và hoạt động giáo dục: năng lực tự chủ và tự học, năng lực giao tiếp và hợp tác, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo

Năng lực đặc thù được hình thành, phát triển chủ yếu thông qua một số môn học và hoạt động giáo dục nhất định: năng lực ngôn ngữ, năng lực tính toán, năng lực khoa học, năng lực công nghệ, năng lực tin học, năng lực thẩm mĩ, năng lực thể chất [4]

1.3.2 Dạy học phát triển năng lực

Dạy học theo quan điểm định hướng phát triển năng lực là phương pháp dạy học ngoài việc tích cực hóa học sinh về mặt trí tuệ thì còn tập trung vào rèn luyện năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề (NL PH&GQVĐ) gắn với các tình huống thực tế cuộc sống, gắn hoạt động trí tuệ với thực hành, thực tiễn Mục tiêu giúp học sinh nhân biết, tái hiện kiến thức và vận dụng kiến thức trong các tình huống cụ thể, nhiệm vụ học tập

cụ thể gắn với thực tiễn cuộc sống Ngoài việc dạy học truyền thống, chúng ta cần tăng cường thêm việc tổ chức hoạt động trải nghiệm, giải quyết nhiệm vụ thực tiễn, phát triển

nhiều năng lực đồng thời, xây dựng nội dung dạy học thông qua các chủ đề, các hoạt động cuộc sống Từ đó chúng ta xây dựng công cụ đánh giá năng lực chung và chuyên biệt cho học sinh

1.3.3 Dạy học phát triển năng lực trong môn Vật Lý

Chương trình môn Vật Lý mới giúp học sinh có được những kiến thức phổ thông cốt lõi: các mô hình hệ vật lý; chất, năng lượng và sóng; lực và trường; vận dụng được một số kĩ năng tiến trình khoa học; bước đầu sử dụng được toán học, tin học làm ngôn ngữ, công cụ giải quyết vấn đề; vận dụng được một số tri thức vào thực tiễn, ứng xử được với thiên nhiên phù hợp với yêu cầu phát triển bền vững xã hội và bảo vệ môi trường; lựa chọn được ngành nghề liên quan Mục tiêu xuyên suốt của môn Vật Lý là thực hiện mục tiêu giáo dục và hình thành phẩm chất, năng lực người học (bao gồm năng lực chung và năng lực đặc thù) [4]

Hình 4: Quy trình xác định cấu trúc năng lực trong môn Vật Lý

Làm rõ nghĩa nội hàm và định nghĩa năng lực

1.3.4 Phát triển năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học chủ đề STEM

a) Định nghĩa:

Năng lực sáng tạo là một trong những năng lực chung cần được hình thành và phát triền cho HS Nó là khả năng tạo ra cái mới có tính hữu dụng phục vụ cho đời sống của con người, mang đặc tính riêng của mỗi cá nhân

Theo Phan Dũng, NLST là khả năng tạo ra cái mới có giá trị của cá nhân dựa trên

tổ hợp các phẩm chất độc đáo của cá nhân đó “Năng lực sáng tạo là khả năng tạo cái mới hoặc giải quyết một vấn đề một cách mới mẻ của con người” (Theo tác giả Huỳnh Văn Sơn (2009), Tâm lí học sáng tạo, NXB Giáo dục Việt Nam, Hà Nội, tr.129)

Như vậy, chúng ta có thể hiểu năng lực sáng tạo là khả năng tạo ra những cái mới

có giá trị dựa trên những phẩm chất đặc trưng của từng cá nhân

b) Biểu hiện của năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học chủ đề STEM: Lacne đã chỉ ra 7 đặc trưng của hoạt động sáng tạo chung cho mọi lĩnh vực khoa học như sau:

- Có sự tự lực chuyển các tri thức và kỹ năng sang một tình huống mới gần hoặc xa, bên trong hay bên ngoài giữa các hệ thống kiến thức

- Nhìn thấy những vấn đề mới trong các điều kiện quen thuộc

- Nhìn thấy cấu trúc của đối tượng đang nghiên cứu

- Nhìn thấy chức năng mới của đối tượng quen biết

- Xây dựng phương án mới về nguyên tắc, khác với những phương pháp quen thuộc đã biết

- Nhìn thấy nhiều cách giải quyết có thể có, tiến hành giải quyết theo từng cách và lựa chọn cách tối ưu

- Tự lực kết hợp với các phương thức hoạt động đã biết, tạo thành cái mới

Như vậy, chúng ta có thể mô tả biểu hiện của năng lực sáng tạo như sau:

- Nhận ra ý tưởng mới, mạnh dạn đề xuất những cái mới không theo lối mòn Phát hiện

và làm rõ vấn đề, biết tự tìm ra vấn đề, tự phân tích và khái quát vấn đề

- Hình thành và triển khai ý tưởng mới, tự đề xuất các giải pháp kĩ thuật phù hợp, biết vận dụng tri thức để giải quyết vấn đề khoa học và ngược lại biết vận dụng những vấn

đề khoa học để đưa ra sáng kiến

- Tự truyền tải tri thức và kỹ năng từ lĩnh vực quen biết sang tình huống mới, vận dụng kiến thức đã học trong điều kiện mới, hoàn cảnh mới

- Nhìn thấy cấu trúc kỹ thuật, chức năng, bản chất của đối tượng kỹ thuật Thực chất là bao quát nhanh chóng, đôi khi tức khắc, các bộ phận kỹ thuật, các yếu tố bản chất của đối tượng kỹ thuật trong mối tương quan giữa chúng

- Đề xuất mô hình giả thuyết, đưa ra phương án thực nghiệm để kiềm tra giả thuyết hay

hệ quả suy ra từ giả thuyết với hiệu quả cao nhất có thể được trong những điều kiện đã cho

- Tự thiết kế sơ đồ nguyên lí, bản vẽ kĩ thuật thể hiện cấu tạo, chức năng, của đối tượng

kỹ thuật đang nghiên cứu

c) Cấu trúc năng lực sáng tạo

Sau khi tham khảo một số nghiên cứu trong và ngoài nước, kết hợp với những yêu cầu thực tế của giáo dục phổ thông hiện nay, chúng tôi đưa ra cấu trúc năng lực sáng tạo như sau:

- Đưa ra các ý tưởng mới: Đưa ra câu hỏi nghiên cứu và dự đoán khoa học phù hợp với câu hỏi nghiên cứu Đưa ra các ý tưởng, các biện pháp để thực hiện một cách khoa học

- Đưa ra các phương án kiểm chứng: Đưa ra các phương án thí nghiệm để kiểm tra giả thuyết khoa học, lựa chọn được phương án tối ưu nhất Tiến hành thực hiện phương án thí nghiệm kiểm tra giả thuyết khoa học một cách sáng tạo Phân tích, phát hiện và giải quyết các vấn đề nảy sinh trong quá trình làm thí nghiệm

- Vận dụng linh hoạt, sáng tạo vào thực tiễn: Nghiên cứu, trao đổi, tư duy để tìm ra hướng giải quyết cho vấn đề đặt ra một cách sáng tạo Vận dụng kiến thức một cách khoa học vào thực tiễn

- Đánh giá và tự đánh giá kết quả đạt được: Đánh giá mức độ thực hiện của bản thân và các thành viên khác dựa trên các tiêu chí đã đề ra Đánh giá được sản phẩm của nhóm

và đưa ra được phương án nhằm cải tiến sản phẩm

d) Biện pháp phát triển năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học chủ đề STEM

Chúng tôi chỉ ra một số biện pháp để phát huy năng lực sáng tạo của học sinh như sau:

- Tổ chức hoạt động sáng tạo gắn liền với quá trình vận dụng kiến thức Vật lý để giải quyết các vấn đề thực tiễn liên quan đến ngành nghề kĩ thuật, sáng tạo ra những sản phẩm, công cụ mới, có ích cho xã hội

- Tổ chức hoạt động sáng tạo gắn liền với quá trình xây dựng kiến thức mới

- Luyện tập phỏng đoán, dự đoán, xây dựng giả thuyết

- Luyện tập đề xuất phương án thí nghiệm kiểm tra dự đoán

e) Tiêu chí đánh giá năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học theo định hướng STEM

Căn cứ vào các đặc trưng của dạy học theo định hướng giáo dục STEM, tiến trình dạy học kiến thức Vật lý theo định hướng giáo dục STEM và một số biểu hiện của năng lực sáng tạo trong hoạt động nhận thức của học sinh, chúng tôi cụ thể hóa tính sáng tạo của học sinh thông qua các tiêu chí ở bảng sau:

án giải quyết đúng,

hệ thống mới mang lại hiệu quả cao

Phát hiện ra các vấn đề, tình huống mới nhưng không

đề xuất được phương án giải quyết hiệu quả, sáng tạo

Không phát hiện ra được các vấn đề, tình huống mới

Thiết kế được sơ

mà không dựa vào bất cứ thiết kế nào

có sẵn

Đưa ra được thiết

kế hợp lý và phù hợp nhưng dựa trên những tìm hiểu, gợi ý có sẵn hoặc bắt chước một hệ thống do người khác đã thực hiện rồi và cải tiến mới, khắc phục nhược điểm cũ

Không đưa ra được thiết kế của ý tưởng mới

Đưa ra nhưng không thể kiểm chứng độ chính xác

Không đưa ra được giải pháp mới

Nắm được các thiết

bị cần thiết và cách chế tạo Biết sử dụng các vật liệu

Không nắm rõ các thiết bị cần sử dụng cho hệ thống, giáo viên giao vật liệu