Tổ chức dạy học chủ đề tích hợp stem các định luật bảo toàn nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn cho học sinh ở trường trung học phổ thông

Để đạt được mục tiêu đó, giáo dục cần có những điều chỉnh cả về nội dungchương trình cũng như phương pháp tổ chức dạy học, điều này được thể hiện rõ rệtngay trong dự thảo “Chương trình g

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM –––––––––––––––––––––

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn: PGS.TS NGUYỄN VĂN BIÊN

THÁI NGUYÊN - 2019

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN htt p : / / l r c tnu.edu.vn

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan: Luận văn này là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi Sốliệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này hoàn toàn trung thực và chưa từng đượccông bố, sử dụng trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào

Thái Nguyên, tháng 4 năm 2019

Tác giả

Nguyễn Đức Huỳnh

Tôi xin chân thành cảm ơn tới các thầy giáo, cô giáo thuộc tổ bộ môn Phươngpháp giảng dạy khoa Vật lí Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên đã giúp

đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu làm luận văn

Tôi chân thành cảm ơn các thầy cô giáo giảng dạy bộ môn Vật lí của cáctrường THPT Sông Công của tỉnh Thái Nguyên đã tạo điều kiện cho tôi thực nghiệm

sư phạm và hoàn thành luận văn này

Luận văn này được hoàn thành tại Trường Đại học Sư Phạm - Đại học TháiNguyên

Thái Nguyên, tháng 4 năm 2019

Tác giả

Nguyễn Đức Huỳnh

MỤC LỤC

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn .ii Mục lục iii Danh mục các kí hiệu viết tắt iv Danh mục các bảng v Danh mục các hình .vi MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài 2

3 Giả thuyết khoa học của đề tài 2

4 Đối tượng nghiên cứu của đề tài 2

5 Phạm vi nghiên cứu của đề tài 2

6 Nhiệm vụ nghiên cứu 2

7 Phương pháp nghiên cứu 2

8.Đóng góp của đề tài 3

9 Cấu trúc của luận văn 3

Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ DẠY HỌC TÍCH HỢP STEM NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC TIỄN CỦA HỌC SINH THPT 4

1.1 Dạy học theo định hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn cho học sinh 4

1.1.1 Năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn là gì? 4

1.1.2 Các cấp độ của năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn 5

1.1.3 Cấu trúc của năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn 5

1.1.4 Quá trình hình thành và phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn 8

1.1.5 Kiểm tra, đánh giá sự phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn 9

1.2 Dạy học tích hợp STEM 13

1.2.1 Tích hợp STEM là gì ? 13

1.2.2 Tại sao giáo dục STEM lại quan trọng? 14

1.2.4 Thực trạng của dạy học tích hợp STEM trong thế kỉ 21 15

1.2.5 Quy trình xây dựng và tổ chức dạy học STEM 16

1.3 Tìm hiểu thực tế dạy học tích hợp STEM và thực trạng dạy học STEM tại trường THPT Sông Công 21

1.3.1 Mục đích điều tra 21

1.3.2 Phương pháp điều tra 21

1.3.3 Kết quả điều tra 21

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 25

Chương 2: XÂY DỰNG HOẠT ĐỘNG CHỦ ĐỀ TÍCH HỢP STEM “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ THỰC TIỄN CHO HỌC SINH Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 26

2.1 Mục tiêu 26

2.1.1 Kiến thức 26

2.1.2 Năng lực 28

2.2 Xác định các nội dung trọng tâm trong chủ đề 29

2.2.1 Kiến thức nền tảng của chủ đề 29

2.3 Xây dựng các hoạt động 30

2.3.1 Giới thiệu cấu trúc chủ đề 30

2.3.2 Bảng tổng hợp các hoạt động được xây dựng trong chủ đề 31

2.3.3 Xây dựng các hoạt động 34

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 55

Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 55

3.1 Mục đích của thực nghiệm sư phạm 56

3.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 56

3.3 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 57

3.4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 57

3.5 Thời gian thực nghiệm 57

3.6 Các bước tiến hành 57

3.7 Kết quả thực nghiệm 59

3.7.1 Lớp 10A2 59

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 77

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 79

TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin –

ĐHTN ht t p : / / l r c tnu.edu.vn

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Cấu trúc năng lực GQVĐTT 5Bảng 1.2 Các mức độ của năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn 5Bảng 1.3 Hợp phần và thành tố năng lực giải quyết vấn đề 6Bảng 1.4 Thành tố năng lực, chỉ số hành vi và tiêu chí chất lượng của năng lực

GQVĐTT 6Bảng 1.5 Mức độ tham gia các hoạt động của HS trong giờ học Vật lí 21Bảng 1.6 Mức độ sử dụng các PPDH truyền thống và dạy học theo định hướng

tích hợp STEM của các GV 22Bảng 3.1 Kế hoạch giảng dạy chi tiết tại lớp 10A1 58

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin –

ĐHTN ht t p : / / l r c tnu.edu.vn

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 3.1 Một số hình ảnh học sinh hoạt động nhóm khi tham gia vào hoạt động

học tập 60

Hình 3.2 Hình ảnh của một số phiếu học tập 62

Hình 3.2a và 3.2b Hình ảnh chế tạo tên lửa nước của các nhóm học sinh 62

Hình 3.2c và 3.2d Hình ảnh chế tạo cọn nước của các nhóm học sinh 63

Hình 3.2e và 3.2f Hình ảnh chế tạo mô hình đường đua và xe của các nhóm học sinh 63

Hình 3.2g và 3.2h Hình ảnh chế tạo mô hình đường đua và xe của các nhóm học sinh 63

Hình 3.3a Một số sản phẩm tên lửa nước của học sinh sau khi hoạt động dự án 1 64

Hình 3.3b Một số sản phẩm chế tạo cọn nước sau khi thực hiện dự án 2 64

Hình 3.3c Sản phẩm mô hình đường đua sau khi thực hiện xong dự án 3 65

Hình 3.3 d Mô hình cọn nước gắn hệ thống phát điện tự chế .66

Hình 3.3 e Hệ thống phát điện được làm bằng dây đồng cuốn quanh một ống giấy và thiết kế cho nam châm quay phía trong .66

Hình 3.3f Hoạt động của hệ thống phát điện tự chế làm sáng đèn 66

Hình 3.3.g Hình ảnh điện áp đo được trên hệ thống phát điện khi cho nước chạy qua 66

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin –

Trước tình hình đó, nghị quyết Hội nghị Trung ương 8 khóa XI về đổi mới cănbản toàn diện giáo dục và đào tạo xác định mục tiêu cụ thể đối với giáo dục phổthông: “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 caochất lượng giáo dục toàn diện, chú trọng giáo dục lý tưởng, truyền thống, đạo đức, lốisống, ngoại ngữ, tin học, năng lực và kỹ năng thực hành, vận dụng kiến thức vào thựctiễn Phát triển khả năng sáng tạo, tự học, khuyến khích học tập suốt đời”

Để đạt được mục tiêu đó, giáo dục cần có những điều chỉnh cả về nội dungchương trình cũng như phương pháp tổ chức dạy học, điều này được thể hiện rõ rệtngay trong dự thảo “Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể” (tháng 7 năm 2015),

cụ thể “nội dung giáo dục phổ thông bảo đảm tinh giản, hiện đại, thiết thực, thựchành, vận dụng kiến thức vào thực tiễn, phù hợp với đặc điểm tâm - sinh lý lứa tuổihọc sinh” và “tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy và học theo định hướngphát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của học sinh; tập trung dạy cách học và rènluyện năng lực tự học, tạo cơ sở để học tập suốt đời, tự cập nhật và đổi mới tri thức,

kỹ năng, phát triển năng lực; khắc phục lối truyền thụ áp đặt một chiều, ghi nhớ máymóc; vận dụng các phương pháp, kỹ thuật dạy học một cách linh hoạt, sáng tạo”

Chương trình giáo dục phổ thông hiện hành thiếu liên kết trong hệ thống cácmôn học, còn có sự rời rạc, độc lập, chưa gắn kết như bản chất vốn có của chúng Do

đó, hiện nay có rất nhiều đề tài nghiên cứu về tổ chức dạy học tích hợp Không chỉriêng Việt Nam, các nước khác cũng có những điều chỉnh về giáo dục trong xu thếphát triển kinh tế toàn cầu, ví dụ như Mỹ “Giáo dục STEM” đã trở thành chủ đề quantrọng trong các cuộc thảo luận và các sự kiện lên kế hoạch ở nước Mĩ những năm gầnđây Việc giúp cho mọi người hiểu STEM được dạy như thế nào và có sự khác biệt gì

so với các môn học thông thường là vô cùng quan trọng “Bản chất của giáo dụcSTEM là thông qua việc tích hợp các môn học để trang bị cho người học khả năngvận dụng tổng hợp những kiến thức và kĩ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vựckhoa học,

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin –

ĐHTN ht t p : / / l r c tnu.edu.vn

công nghệ, kĩ thuật và toán học vào giải quyết các tình huống và yêu cầu của thựctiễn” Về cơ bản, chương trình giáo dục phổ thông chưa thực sự có giáo dục STEMtheo đúng nghĩa do nhiều nguyên nhân như chương trình GDPT đã được xây dựngcách đây tương đối lâu, nhu cầu thị trường lao động STEM ở Việt Nam chưa cao vàđội ngũ chuyên gia giàu kinh nghiệm xây dựng và phát triển chương trình dạy họctích hợp theo mục tiêu phát triển năng lực chưa nhiều

Tuy nhiên, trước bối cảnh mới có nhiều tài liệu nghiên cứu về lý luận về dạyhọc STEM đây là một xu hướng giáo dục mới nên giáo dục STEM cần được nghiêncứu và vận dụng tại Việt Nam.Và để hiểu được sâu sắc hơn quan điểm dạy học STEMchúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: Tổ chức dạy học chủ đề tích hợp STEM “Cácđịnh luật bảo toàn ” nhằm phát triển năng lực GQVĐ thực tiễn cho học sinh ở trườngtrung học phổ thông

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài

Xây dựng nội dung và tổ chức dạy học chủ đề tích hợp STEM “Các định luậtbào toàn” nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn cho học sinh ở trườngTHPT

3 Giả thuyết khoa học của đề tài

Nếu xây dựng nội dung chủ đề tích hợp STEM “Các định luật bảo toàn” và sửdụng các phương pháp và hình thức tổ chức dạy học hiện đại tổ chức dạy học chủ đềtích hợp “Các định luật bảo toàn” thì sẽ phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễncủa học sinh THPT

4 Đối tượng nghiên cứu của đề tài

Các nội dung kiến thức cơ bản trong chương “Các định luật bào toàn”ở chươngtrình vật lý lớp 10 THPT

Cơ sở lí luận và thực tiễn dạy học tích hợp STEM

Cơ sở dạy học phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn của học sinhCác phương pháp dạy học hiện đại

Hoạt động dạy học các kiến thức trong chương “Các định luật bảo toàn”

5 Phạm vi nghiên cứu của đề tài

Hoạt động dạy và học chủ đề tích hợp STEM “Các định luật bào toàn”ở trườngTHPT

Tổ chức thực nghiệm sư phạm tại trường THPT Sông Công Thái Nguyên

6 Nhiệm vụ nghiên cứu

Để đạt được mục đích nghiên cứu ở trên, chúng tôi đề ra các nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể như sau:

Nghiên cứu lí luận dạy học theo định hướng phát triển năng lực giải quyết vấn

đề thực tiễn cho học sinh

Nghiên cứu cơ sở lí luận của dạy học tích hợp STEM.

Nghiên cứu chương trình sách giáo khoa hiện hành, sách giáo viên và các tàiliệu tham khảo có liên quan đến chủ đề “Các định luật bảo toàn”

Nghiên cứu thực tiễn, phân thích những khó khăn, sai lầm thường mắc phải củahọc sinh khi học phần này

Vận dụng lí luận về dạy học chủ đề tích hợp STEM để tổ chức dạy học chương

“Các định luật bảo toàn ” theo hướng phát huy tính tích cực, tự lực, sáng tạo của họcsinh

Tiến hành thực nghiệm sư phạm với tiến trình dạy học đã soạn thảo để đánh giátính khả thi của tiến trình dạy học đã xây dựng cũng như tính khả thi của PPTCDHdạy học chủ đề tích hợp STEM, qua đó kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết khoahọc Từ đó sửa đổi, bổ sung, hoàn thiện để có thể vận dụng linh hoạt mô hình này vàothực tiễn dạy học một số chủ đề khác thuộc chương trình Vật lí trung học phổ thông

7 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lý luận của dạy học GQVĐTT

- Nghiên cứu lý luận về dạy học, dạy học tích hợp

- Nghiên cứu tài liệu, sách giáo khoa về một số môn học phổ thông

- Phương pháp điều tra, quan sát thực tiễn

- Điều tra thực trạng dạy học tích hợp ở nước ta hiện nay

-Phương pháp thực nghiệm sư phạm

- Tiến hành dạy thực nghiệm ở trường THPT theo quy trình, phương pháp vàhình thức tổ chức đã đề xuất

- Phân tích kết quả thu được trong quá trình thực nghiệm sư phạm từ việc sosánh kết quả kiểm tra trước và sau tác động, từ đó rút ra kết luận của đề tài

8.Đóng góp của đề tài

Trình bày có hệ thống về cơ sở lí luận dạy học tích hợp STEM

Xây dựng được các hoạt động của chủ đề tích hợp STEM về “Các định luật bảotoàn ứng dụng trong thực tế đời sống” ở trường THPT

9 Cấu trúc của luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, cấu trúc luận văngồm 3 chương:

Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn về dạy học tích hợp STEM nhằm phát

triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn của học sinh THPT

Chương 2: Xây dựng hoạt động chủ đề tích hợp STEM “Các đinh luật bảo toàn” Chương 3: Thực nghiệm sư phạm.

Chương 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ DẠY HỌC TÍCH HỢP STEM NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC TIỄN CỦA HỌC SINH THPT 1.1 Dạy học theo định hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn cho học sinh

1.1.1 Năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn là gì?

Ta cần hiểu Năng lực là “khả năng, điều kiện chủ quan hoặc tự nhiên sẵn có đểthực hiện một hoạt động nào đó” như năng lực tư duy, năng lực tài chính hoặc là

“phẩm chất tâm sinh lý và trình độ chuyên môn tạo cho con người khả năng hoànthành một loại hoạt động nào đó với chất lượng cao” như năng lực chuyên môn,năng lực lãnh

đạo

Vậy để hiểu năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn là gì trước tiên ta cần tìm hiểuquan niệm về năng lực GQVĐ: có rất nhiều quan niệm khác nhau về năng lực GQVĐ.Trong đó theo quan niệm của PISA về năng lực GQVĐ PISA 2003 mô tả năng lựcGQVĐ như sau: “Năng lực GQVĐ là năng lực của một cá nhân sử dụng các quá trìnhnhận thức để giải quyết một tình huống thực, phức hợp mà chưa xác định được rõràng phương hướng giải quyết” [7]

Trong dự thảo PISA 2015 nói về năng lực GQVĐ đã nhắc đến khía cạnh hợptác trong việc GQVĐ - nội dung bổ sung nổi bật so với các miêu tả trước “Năng lựchợp tác GQVĐ là năng lực của một cá nhân giải quyết có hiệu quả trong một quá trình

mà có sự tham gia của hai hay nhiều cá thể cố gắng để giải quyết vấn đề bằng cáchchia sẻ sự hiểu biết và nỗ lực cần thiết để đi đến một giải pháp và kết hợp những kiếnthức, kĩ năng và nỗ lực để thực hiện được giải pháp của họ” [7]

“Trong nhiều nghiên cứu về GQVĐ, khung lí thuyết của Polya (1973) thườngđược sử dụng như nền tảng Polya đưa ra 4 quy trình theo trình tự nối tiếp trong việcGQVĐ: hiểu vấn đề, lên kế hoạch, thực hiện kế hoạch và ra soát, kiểm tra Theo quanđiểm Polya, một người GQVĐ cần tự làm quen hoàn toàn với vấn đề trước khi đưa ramột kế hoạch hay một chiến lược để giải quyết vấn đề đó, người GQVĐ cũng cầnphải thực hiện các bước hành động, thực hiện một cách chính xác kế hoạch hànhđộng Việc nhìn lại quá trình và xem xét kĩ lưỡng cũng là công việc rất quan trọng,nếu có thể, đưa ra các phương pháp thay thế, để hiểu rõ hơn được vấn đề sau khi xửlí” [8]

Như vậy, có thể hiểu năng lực về GQVĐ là khả năng cá nhân sử dụng có hiệuquả các kiến thức, kĩ năng cùng với thái độ sẵn sàng tham gia để giải quyết một vấn

đề cụ thể mà chưa tìm hiểu được rõ ràng phương pháp giải quyết ngay lập tức để từ

đó đưa ra phương pháp phán đoán để tìm ra phương án giải quyết

“Vấn đề mà người học được đặt vào để giải quyết có thể đặt trong bối cảnhthực hoặc giả định Trong trường hợp bối cảnh thực, vấn đề cần giải quyết có thể gọi làvấn đề thực tiễn Khái niệm năng lực GQVĐTT có thể hiểu là khả năng cá nhân sửdụng có hiệu quả các kiến thức, kĩ năng cùng với thái độ sẵn sàng tham gia để giảiquyết một vấn đề trong bối cảnh thực tiễn cụ thể mà chưa tìm được rõ ràng phươngpháp giải quyết ngay lập tức để trở thành công dân có tinh thần xây dựng và tự duyphê phán.

Năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn bao gồm:

1.1.2 Các cấp độ của năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn

Nguồn: [2]

Có rất nhiều cách để phân chia các cấp độ của năng lực Tuy nhiên khi căn cứ vào cơ sở kiến thức khoa học cần vận dụng có thể xác định các mức độ sau:

HS cần vận dụng một kiến thức khoa học để GQVĐ

HS cần vận dụng một vài kiến thức khoa học để GQVĐ

Căn cứ theo mức độ quen thuộc hay sáng tạo: Có thể HS phải GQVĐ trong cáctình huống mà:

Các vấn đề và giải pháp mong muốn được rõ ràng và hiển nhiên

Các vấn đề và giải pháp mong muốn ít rõ ràng, đòi hỏi các tiếp cận sáng tạo,đạt kết quả cao

“Theo mức độ tham gia của HS trong GQVĐ [3]:

Bảng 1.2 Các mức độ của năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn

Mức độ

Người thực hiện các nội dung công việc

Khám phávấn đề Trình bàyvấn đề

Lập kếhoạchGQVĐ

Như đã trình bày, mô hình cầu trúc năng lực có thể xây dựng theo các đơn vị

của năng lực Mỗi năng lực gồm có các hợp phần, mỗi hợp phần lại gồm các thành tốnăng lực Từng thành tố năng lực có các chỉ số hành vi gắn với tiêu chí chất lượngtương ứng.

“Để xác định các năng lực hợp phần, năng lực thành tố và chỉ số hành vi, trướchết cần căn cứ vào bối cảnh và các nội dung của vấn đề cần giải quyết

Xuất phát từ bối cảnh thực tiễn, khái niệm NL GQVĐTT, ta có thể xác địnhcác hợp phần của năng lực GQVĐTT như sau: (1) Tìm hiểu vấn đề; (2) Đề xuất giảipháp và thực hiện; (3) Đánh giá và điều chỉnh

Bảng 1.3 Hợp phần và thành tố năng lực giải quyết vấn đề

Đề xuất giải pháp và thực

hiện

Đề xuất giải phápThực hiện giải phápĐánh giá và điều chỉnh Đánh giá và điều chỉnh giải pháp

Nguồn: [2]

Ví dụ: Vấn đề thực tiễn đặt ra cho học sinh: “Các định luật bảo toàn và chuyểnhóa năng lượng được vận dụng trong thực tế như thế nào ?” thì khả năng tìm hiểu vànhận biết của học sinh thể hiện ở chỗ: Tìm hiểu các ứng dụng của định luật bảo toàn

và chuyển hóa năng lượng trong thực tiễn đời sống? Với những ứng dụng đó tìm hiểuthêm cấu tạo cũng như các nguyên tắc hoạt động của các sản phẩm đó Từ đó hìnhthành cho học sinh khả năng tư duy và chế tạo được các mô hình mô phỏng các ứngdụng đó để đưa vào giờ học sẽ phát huy được khả năng tự học và tự tư duy của họcsinh ?

Từ đó, HS cần lập kế hoạch tìm hiểu các sản phẩm có ứng dụng của định luậtbảo toàn và chuyển hóa năng lượng, đặc điểm cấu tạo của chúng Tìm hiểu ứng dụngcủa các sản phẩm đó với trong thực tế đời sống Sau đó, HS thực hiện giải pháp đóbằng cách tìm kiếm thông tin trên internet, sách, báo, hỏi ý kiến chuyên gia, điều trathị trường Trong quá trình thực hiện hoặc sau quá trình thực hiện cần đánh giá hiệuquả các công việc đã làm và đưa ra những điều chỉnh tương ứng

“Mỗi thành tố năng lực được miêu tả bằng các chỉ số hành vi Tương ứng vớitiêu chí chất lượng Chỉ số hành vi và tiêu chí chất lượng của NL GQVĐTT đượctrình bày ở bảng dưới đây [3]:

Bảng 1.4 Thành tố năng lực, chỉ số hành vi và tiêu chí chất lượng của năng lực

GQVĐTT

- Phát biểu vấn đề.

- Xác định, giảithích thông tin vềtình huống

M1: Lựa chọn được câu hỏi (vấn đề)trong đoạnthông tin cho trước (tĩnh, bối cảnh thực) và chỉ rađược nhiệm vụ cần giải quyết

M2: Phát biểu được vấn đề trong tình huống xácđịnh,nhưng vấn đề chưa được phát biểu rõ ràng(chưa ở dạng tình huống có vấn đề hoặc dạng câuhỏi)

M3: Tự đặt ra vấn đề trong một tình huốngmới ( thực, mở, tình huống mới)

- Nhận ra được cácnhiệm vụ bộ phậncủa vấn đề

M1: Sử dụng được ít nhất một phươngthức (văn bản, hình vẽ, biểu bảng, lời nói) để diễn đạt lại vấn đề

M2: Sử dụng kết hợp được ít nhất 2 phươngthức để diễn đạt lại vấn đề

M3: Diễn đạt bằng ít nhất 2 phương thức để trìnhbày vấn đề và các nhiệm vụ bộ phận của vấn đề

- Chỉ ra đích cuốicùng, mục tiêu từnggiai đoạn để giảiquyết, chỉ ra chiếnlược giải quyết vấn

đề, các bước cầnthực hiện, các kiếnthức cần huy động

M1: Nhận ra được các bước thực hiện giải quyếtvấn đề theo văn bản có sẵn

M4: Đề xuất được nhiều giải pháp khác nhau, lựachọn ra giải pháp tối ưu (khả thi) để giải quyết một vấn đề mới

Thực hiện

giải pháp

Thực hiện đượcgiải pháp theo cácbước đã đề ra: huy

M1: Thực hiện được giải pháp để giải quyết vấn

đề mà chỉ cần(huy động 1 kiến thức cụ thể hoặc tiến hành một phép đo cụ thể, tìm kiếm đánh giá 1

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN htt p : / / l r c tnu.edu.vn

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin –

ĐHTN ht t p : / / l r c tnu.edu.vn

Thành tố

Chỉ số hành vi Tiêu chí chất lượng năng lực

động nguồn lực (thông tin cụ thể)tìm kiếm thông tin,

kiến thức đã biết)

M2: Thực hiện được giải pháp để giải quyết vấn

đề trong đó huy động ít nhất 2 kiến thức, 2 phép

đo, tìm kiếm thông tin đơn giản …M3: Thực hiện được giải pháp để giải quyết vấn

đề trong đó cần sử dụng thêm kiến thức mới, cácthông tin không đơn trị cần có sự phân tích

M4: Thực hiện giải pháp một chuỗi vấn đề liêntiếp, trong đó có những vấn đề nảy sinh từ trongchính quá trình thực hiện giải quyết vấn đề ban đầu

- Đánh giá giải pháp

- Điều chỉnh giảipháp

- Rút ra kết luận

M1: So sánh kết quả cuối cùng thu được với đáp

án của giáo viên và rút ra kết luận (đúng hay sai)khi giải quyết những vấn đề cụ thể và không cóđịnh hướng điều chỉnh, đánh giá

Đánh giá và M2: Đánh giá được kết quả cuối cùng và chỉ ra

được nguyên nhân dẫn đến những kết quả thuđược

1.1.4 Quá trình hình thành và phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn

“Năng lực của HS là khả năng làm chủ những hê thống kiến thức, kĩ năng, tháiđộ,… phù hợp với lứa tuổi và vận hành (kết nối) chúng một cách hợp lí vào thực hiệnthành công nhiệm vụ học tập, giải quyết hiệu quả những vấn đề đặt ra cho chính các

em trong cuộc sống hàng ngày” [5]

Một trong những dấu hiệu quan trọng cần lưu ý về năng lực HS là “năng lựcđược hình thành, phát triển trong quá trình thực hiện các nhiệm vụ học tập trong lớphọc và ở ngoài lớp học”

Quá trình hình thành năng lực có thể mô hình hóa bằng sơ đồ bậc thang, gồm

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin –

ĐHTN ht t p : / / l r c tnu.edu.vn

các bước tăng tiến hình thành năng lực như sau:

Học sinh cũng phải trải qua quá tình tiếp nhận thông tin, xử lý thông tin từ đóbiến thành kiến thức của cá nhân Sau quá trình vận dụng kiến thức nhiều lần, sẽ hìnhthành khả năng sử dụng kiến thức để giải quyết vấn đề

Từ việc có khả năng sử dụng kiến thức để giải quyết vấn đề, kết hợp với thái

độ tích cực, học sinh sẽ tiến hành hành động giải quyết vấn đề Sau khi sử dụng hếtcác quá trình trên, học sinh đã phát triển được năng lực giải quyết vấn đề

Quá trình hình thành và phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn của họcsinh thông qua các bước:

Phát hiện và trình bày được vấn đề khoa học dưới dạng khoa học trong vấn đềthực tiễn

Đề ra các giải pháp GQVĐ

Thực hiện các giải pháp theo kế hoạch đã đề ra

Trình bày kết quả, đánh giá và điều chỉnh

1.1.5 Kiểm tra, đánh giá sự phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn

1.1.5.1 Mục tiêu kiểm tra, đánh giá theo định hướng phát triển năng lực

“Kiểm tra, đánh giá là một phần không thể thiếu trong quá trình dạy học để HStiến bộ Để đạt được mục tiêu đó, kiểm tra, đánh giá cần cung cấp những thông tinphản hồi giúp HS biết mình đang ở mức độ nào, tiến bộ đến đâu, còn thiếu sót hayđiều chỉnh những mảng kiến thức, kĩ năng nào Tuy nhiên, để HS có thể tiến bộ nhờkết quả kiểm tra, đánh giá thì cần đánh giá làm sao để HS không sợ hãi, không vì thế

mà mất đi sự nỗ lực của bản thân

Đánh giá năng lực giúp cho HS xác định được vị trí của mình, so sánh phát hiện

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin –

ĐHTN ht t p : / / l r c tnu.edu.vn

mình đang ở vị trí nào, đã có những thay đổi nào Cần nhận thức được đánh giá là mộtquá trình học tập, diễn ra trong suốt quá trình dạy và học Không chỉ GV là ngườiđánh gái HS mà HS còn biết cách đánh giá lẫn nhau và tự đánh giá chính bản thânmình

Với cách hiểu đánh giá như trên, có thể giúp hình thành năng lực của HS Cónhiều phân tích về mục tiêu kiểm tra, đánh giá theo năng lực Nhưng tựa chung lại, ta

có thể nhìn nhận được các vấn đề về mục tiêu trên như sau:

Đưa ra nhận định về năng lực mỗi HS, nhóm HS và tập thể lớp, tạo cơ hội cho

HS phát triển kĩ năng tự đánh giá Từ đó, HS nhận ra sự tiến bộ chính bản thân mìnhsau một quá trình để tạo động cơ học tập

Thông qua quá trình kiểm tra, đánh giá, GV có cơ sở thực tiễn để nhận ra điểmmạnh, yếu của mình Từ đó, hoàn thiện hoạt động dạy, cải thiện, nâng cao chất lượngdạy học

Tóm lại, đánh giá không những hoàn thiện quá trình học của trò mà còn thúcđẩy chất lượng dạy học của thầy Tuy nhiên khi thực hiện đánh giá năng lực, ta cầnchú ý tới một số đặc điểm đánh giá năng lực:

Đánh giá năng lực không dùng để xếp loại HS Thang đo sử dụng trong đánhgiá năng lực không giống đánh giá kiến thức, kĩ năng mà được quy chuẩn về các mứctheo quy định chương trình, độ tuổi Như vậy, đánh giá năng lực không dùng để sosánh các HS với nhau mà để đánh giá sự tiến bộ của từng HS cụ thể

Đánh giá năng lực thông qua việc thực hiện nhiệm vụ Năng lực chỉ được bộc

lộ thông qua việc thực hiện các nhiệm vụ Tuy nhiên để thực hiện một hoạt động nào

đó có kết quả thì bao giờ cũng có một quá trình bao gồm từ nhận thức với sự tác độngcủa tình cảm để lựa chọn cách hành động sau đó tiến hành hành động để có kết quả.Bên cạnh đó, việc thực hiện trong một bối cảnh cụ thể, các cá nhân sẽ có sự tác độnghợp lí tùy vào kinh nghiệm và khả năng riêng

Năng lực hình thành và phát triển qua một quá trình Năng lực được bộc lộthông qua quá trình thực hiện một nhiệm vụ cụ thể Không phải tất cả các năng lựcđều là bẩm sinh Có những năng lực được hình thành thông qua các nhiệm vụ Mặtkhác, các nhiệm vụ gắn với thực tế đời sống thì HS không thể giải quyết chỉ bằng giáquá trình khi đánh giá năng lực

Vậy kiến thức của một lĩnh vực mà cần vận dụng kiến thức tổng hợp đã học Vìvậy, cần chú trọng đánh đánh giá năng lực HS là công khai hóa nhận định về năng lực

HS , nhóm HS, tập thể lớp, phát triển kĩ năng tự đánh giá, giúp HS nhận ra sự tiến bộ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin –

ĐHTN ht t p : / / l r c tnu.edu.vncủa mình Đồng thời, giúp GV điều chỉnh, nâng cao chất lượng dạy học phù hợp thựctiễn Cần chú trọng đánh giá quá trình khi đánh giá năng lực” [1]

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin –

ĐHTN ht t p : / / l r c tnu.edu.vn

1.1.5.2 Đánh giá năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn

Ngoài những đặc điểm chung của đánh giá năng lực đã được nói đến ở trên,đánh giá NL GQVĐTT có những đặc điểm cụ thể sau

Trước tiên, ta nói về khái niệm năng lực GQVĐ: “Năng lực GQVĐ là khả năngcủa cá nhân tham gia vào quá trình nhận thức để hiểu và giải quyết được các tìnhhuống có vấn đề mà cách thức giải quyết chưa được tìm ra rõ ràng ngay lập tức.Năng lực GQVĐ còn bao gồm thái độ sẵn sàng giải quyết tình huống có vấn đề để trởthành một công dân có tinh thần xây dựng và tư duy phê phán” (PISA 2012)

- Là “khả năng của cá nhân tham gia vào quá trình nhận thức”

Quá trình này xảy ra bên trong hệ thống nhận thức của cá nhân và được suy ragián tiếp từ những thay đổi trong hành vi Tư duy sáng tạo và tư duy phê phán làthành phần quan trọng của năng lực GQVĐ (Mayer 1992) Quá trình giải quyết vấn

đề đòi hỏi có tư duy sáng tạo để tìm ra các giải pháp cho vấn đề mới, sau đó cần tưduy phê phán để cùng tư duy sáng tạo để đánh giá các giải pháp Đánh gián NLGQVĐ cần chú trọng tới cả hai thành phần này

- Để hiểu và giải quyết được các tình huống có vấn đề

Để giải quyết được vấn đề, việc tìm và hiểu được vấn đề là việc cần làm trước.Nghĩa là HS cần nhận ra sự tồn tại của tình huống có vấn đề Đối với GQVĐTT thìtình huống có vấn đề ở đây là những tình huống xuất phát từ thực tiễn HS cần xácđịnh và trình bày được vấn đề của thực tiễn dưới dạng bài toán khoa học, lập kế hoạch

và thực hiện giải pháp Các vấn đề thực tiễn thường không có có giải pháp duy nhất.Quá trình giải quyết tình huống có vấn đề cần được đánh giá liên tục

Thông thường, tình huống có vấn đề có thể thay đổi qua quá trình giải quyết do

HS Tương tác và tìm ra hoặc do chính bản chất năng động nội tại của vấn đề mà cáchthức giải quyết chưa được tìm ra rõ ràng ngay lập tức

Vấn đề đối với người này nhưng chưa hẳn là vấn đề đối với người khác Vấn

đề mà HS nhận thức được trong tình huống chưa giải quyết được ngay lập tức do HSchưa có đủ thông tin hoặc bị rào cản nào đó HS khi GQVĐ cần chủ động khám phá

và hiểu được vấn đề và đưa ra một chiến lược mới hoặc vận dụng kiến thức đã họctrong bối cảnh mới Đánh giá NL GQVĐTT ở đây là đánh giá cách đạt được mục tiêukhi phương án chưa rõ ràng còn bao gồm thái độ sẵn sàng giải quyết tình huống cóvấn đề

Mục tiêu cá nhân là yếu tố khá quan trọng trong việc chi phối quá trình GQVĐcủa người học Việc GQVĐ phụ thuộc nhiều vào bối cảnh vấn đề, các nguồn lực hỗ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin –

ĐHTN ht t p : / / l r c tnu.edu.vntrợ và môi trường nội tại bản thân cá nhân Do đó, rất khó đo lường các thông số vềtình cảm, tuy nhiên không phải không thể làm được

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin –

ĐHTN ht t p : / / l r c tnu.edu.vn

1.1.5.3 Một số hình thức, phương pháp và công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn

đề thực tiễn

Hình thức kiểm tra, đánh giá theo định hướng năng lực

Đánh giá kết quả và đánh giá quá trình: Đánh giá kết quả thường được sử dụngkhi kết thúc chủ đề học tập để HS biết được khả năng của mình Đánh giá quá trìnhđược sử dụng trong suốt quá trình tham gia hoạt động để GV có những điều chỉnhdạy, HS có những điều chỉnh trong hoạt động thực hiện nhiệm vụ

Đánh giá theo tiêu chí: Người học được đánh giá dựa trên các tiêu chí đã định rõ vềthành tích thay vì được xếp hạng trên cơ sở thu được Khi đánh giá theo tiêu chí, chấtlượng thành tích không phụ thuộc vào năng lực cao hay thấp của người khác mà phụthuộc vào chính mức độ năng lực của người được đánh giá so với các tiêu chí Do đó,đánh giá theo tiêu chí dùng để xác lập mức độ năng lực cá nhân

Đánh giá theo chuẩn: Khác với đánh giá theo tiêu chí, đánh giá theo chuẩn làhình thức đánh giá đưa ra những nhận xét vè mức độ cao, thấp trong năng lực của cánhân so với người khác, thường tạo nên mối quan hệ căng thẳng giữa các HS

Đánh giá đồng đẳng: Là loại hình đánh giá trong đó HS tham gia vào việcđánh giá sản phẩm công việc các bạn học

Ngoài ra, còn các hình thức đánh giá: Đánh giá qua thực tiễn, tự suy ngẫm và

tự đánh giá

Một số phương pháp kiểm tra, đánh giá theo định hướng năng lực

Kiểm tra thích ứng; đánh giá hành vi theo thang định sẵn; đánh giá trực tuyếnGhi lại quy trình thực hiện nhiệm vụ; ghi lại giai thoại; đánh giá trung tâm;bảng kiểm hành vi;

Kỹ thuật phân tích trường hợp điển hình; bài thi, kiểm tra trên giấy bút

Phỏng vấn; ghi nhật ký; quan sát; ghi âm/ ghi hình; hồ sơ học tập

Dự án; ghi âm hoặc ghi hình

Bảng hỏi; mẫu đánh giá; hồ sơ theo dõi; bài kiểm tra, mô phỏng thực tế

Một số công cụ kiểm tra, đánh giá theo định hướng năng lực

Xây dựng phiếu hướng dẫn đánh giá theo tiêu chí (Rubric): Bảng thang điểmchi tiết mô tả đầy đủ các tiêu chí mà người học cần đạt được

Hồ sơ học tập: Bộ sưu tầm có hệ thống các hoạt động học tập của HS trongthời gian liên tục để GV và HS đánh giá được sự phát triển và trưởng thành của HS

Một số công cụ khác: Ghi chép ngắn, thẻ kiểm tra, tập san, bài thuyết trình đaphương tiện…

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin –

ĐHTN ht t p : / / l r c tnu.edu.vn

“Chúng ta có thể tóm tắt quy trình đánh giá năng lực như sau[Error! Reference s ource not found.]:

GV lựa chọn chỉ số hành vi cần đánh giá của năng lực Để đánh giá chỉ số hành

vi đó cần công cụ đánh giá hành vi GV chỉ đánh giá được khi nhận được thông tin từ

HS Công cụ đánh giá hành vi sẽ quyết định công cụ thông tin của HS

Khi đã có được thông tin từ phía HS, GV sẽ sử dụng các công cụ đánh giá nhưrubric, bảng kiểm,… gọi là công cụ đánh giá năng lực để đưa ra kết luận

Để thu nhận được thông tin từ HS, GV cần giao các nhiệm vụ để HS thực hiện

như phiếu học tập, bài tập, phỏng vấn, bài thí nghiệm,…” [Error! Reference source

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin –

ĐHTN ht t p : / / l r c tnu.edu.vnkhung lý thuyết cho tích hợp STEM, cũng như hiểu về ngoại khóa và lớp học thựchành các mục

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin –

ĐHTN ht t p : / / l r c tnu.edu.vn

tiêu với một hướng dẫn STEM hiệu quả đã được thảo luận mạnh mẽ Bằng cách sửdụng các tiêu chuẩn kiểm định kỹ thuật, Sander (2009) lập luận rằng trọng tâm củagiáo dục STEM nên áp dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật vào thiết kế vàtiến hành tạo ra một sản, phân tích và giải thích dữ liệu, và giao tiếp và hợp tác với đangành

Theo Morrison (2006) đã cung cấp các tiêu chí cho một hướng dẫn STEM hiệuquả sẽ như thế nào trong một lớp học Cô đề nghị trong một lớp học tích hợp STEM,học sinh sẽ có thể thực hiện như 1) người giải quyết vấn đề, 2) người đổi mới, 3)người phát minh, 4) người suy nghĩ logic và cũng có thể hiểu và phát triển các kỹnăng cho cần thiết 5) tự lực và 6) hiểu biết công nghệ Một phân tích về chươngtrình STEM khác nhau và thiết kế chương trình giảng dạy đưa ra ý kiến mà nhiều nhànghiên cứu và nhà giáo dục đã đồng ý về hai trọng tâm chính của tích hợp STEM: (1)giải quyết vấn đề thông qua việc phát triển các giải pháp và (2) yêu cầu Do đó, dạySTEM tích hợp không chỉ cần tập trung vào kiến thức nội dung nhưng cũng cần baogồm các kỹ năng giải quyết vấn đề mà hướng dẫn dựa trên yêu cầu

1.2.2 Tại sao giáo dục STEM lại quan trọng?

Theo Bộ Thương mại Mỹ, nghề STEM đang tăng trưởng 17%, trong khi cácngành nghề khác đang tăng trưởng 9,8% Những người có bằng STEM có thu nhậpcao hơn ngay cả trong nghề nghiệp không phải STEM Các nhân viên khoa học, côngnghệ, kỹ thuật và toán học đóng một vai trò quan trọng trong sự tăng trưởng bền vững

và ổn định của nền kinh tế Mỹ và là một thành phần quan trọng giúp Mỹ giành chiếnthắng trong tương lai Giáo dục STEM tạo ra những nhà tư tưởng phê phán, tăng hiểubiết về khoa học và cho phép các thế hệ sáng tạo tiếp theo Sự đổi mới dẫn đến cácsản phẩm và quy trình mới duy trì nền kinh tế của chúng ta Sự đổi mới và kiến thứckhoa học này phụ thuộc vào nền tảng kiến thức vững chắc trong các lĩnh vực STEM

Rõ ràng là hầu hết các công việc trong tương lai sẽ đòi hỏi một sự hiểu biết cơ bản vềtoán học và khoa học Giống như Mỹ, Việt nam muốn phát triển nền kinh tế chúng tacũng cần tạo ra các thế hệ các nhà khoa học công nghệ,kĩ thuật và toán học có nănglực giúp chúng ta có thể chủ động trong các vấn đề của đời sống hiện đại Vì vậy giáodục STEM đóng vai trò vô cùng quan trọng trong quá trình duy trì phát triển nền kinh

tế của đất nước trong thời đại công nghệ 4.0

Vậy hiểu STEM là gì?

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin –

ĐHTN ht t p : / / l r c tnu.edu.vn

STEM là viết tắt của khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học STEM rấtquan trọng vì nó tràn ngập mọi phần trong cuộc sống của chúng ta Khoa học ở khắpmọi nơi trên thế giới xung quanh chúng ta Công nghệ liên tục mở rộng vào mọi khíacạnh của cuộc sống của chúng ta Kỹ thuật là thiết kế cơ bản của đường và cầu, nhưngcũng giải quyết những thách thức của việc thay đổi thời tiết toàn cầu và thay đổi thânthiện với môi trường đối với nhà của chúng ta Toán học là trong mọi nghề nghiệp,mọi hoạt động chúng ta làm trong cuộc sống Bằng cách cho học sinh tiếp xúc vớiSTEM và cho họ cơ hội khám phá các khái niệm liên quan đến STEM, họ sẽ pháttriển niềm đam mê với nó và hy vọng theo đuổi công việc trong lĩnh vực STEM Mộtchương trình giảng dạy dựa trên STEM có các tình huống thực tế để giúp học sinhhọc tập Các chương trình dạy học tích hợp STEM trong nhiều lớp học để cung cấp cơhội để xem các khái niệm liên quan đến cuộc sống như thế nào để hy vọng khơi dậyniềm đam mê cho sự nghiệp tương lai trong lĩnh vực STEM Các hoạt động STEMcung cấp các bài học thực hành và tư duy cho học sinh Làm cho toán học và khoahọc vừa vui vừa thú vị giúp học sinh làm được nhiều việc hơn là chỉ học.Một đặcđiểm quan trọng của giáo dục STEM là nhấn mạnh việc học tập trong những điềukiện phức hợp nhưng vẫn đảm bảo nắm chắc kiến thức cơ bản, rèn luyện những kĩnăng cơ bản

1.2.3 Tại sao phải dạy học tích hợp STEM?

Trong thế kỷ 21, những đổi mới khoa học và công nghệ ngày càng trở nên quantrọng khi chúng ta đối mặt với những lợi ích và thách thức của cả toàn cầu hóa và nềnkinh tế dựa trên tri thức Để thành công trong xã hội thông tin trên cơ sở và đánh giácao công nghệ mới này,học sinh cần phải phát triển khả năng của mình trong STEMđến mức nhiều xa hơn những gì được coi là chấp nhận được trong quá khứ

1.2.4 Thực trạng của dạy học tích hợp STEM trong thế kỉ 21

Chúng ta đang trong quá trình chuyển đổi từ cuộc cách mạng kỹ thuật số, haythời đại thông tin, sang thời đại tổng hợp Thời đại tổng hợp: Từ khoa học nhận thứcđến công nghệ hội tụ Chúng tôi lập luận rằng việc dạy và học trong thời đại tổng hợpnhắm vào các lĩnh vực chuyên môn mới: đánh giá và áp dụng thông tin dường nhưkhác biệt, tạo điều kiện cho sự xuất hiện nhanh chóng của kiến thức mới và công nghệtinh vi, chuẩn bị cho sự nghiệp liên ngành và hợp nhất các ngành truyền thống để đápứng tốt hơn nhu cầu của công dân trong thế kỷ 21.Thời đại tổng hợp đang trở thànhchuẩn mực mới để giải quyết những thách thức lớn mà chúng ta đang phải đối mặttrong tài nguyên, giao thông, nước sạch và biến đổi khí hậu Kỳ vọng đang tăng lêncho tất cả người học để có thể tổng hợp lượng lớn thông tin có sẵn bằng cách lọc và

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin –

ĐHTN ht t p : / / l r c tnu.edu.vn

áp dụng các ý tưởng để phát triển sự hiểu biết và có giải pháp mới Dạy học sinh tíchhợp

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin –

ĐHTN ht t p : / / l r c tnu.edu.vn

STEM là rất quan trọng trong việc chuẩn bị chúng cho thời đại tổng hợp Một phầncủa sự chuẩn bị là thu hút học sinh vào các cơ hội học tập tích hợp STEM, đòi hỏi họphải áp dụng và tổng hợp từ nhiều ngành STEM

1.2.5 Quy trình xây dựng và tổ chức dạy học STEM

1.2.5.1 Các đặc trưng của một bài học STEM

Các nhà khoa học và nhà nghiên cứu trên khắp thế giới đã cố gắng trong nhiềunăm và nhiều năm để quyết định mô hình giáo dục nào mà chương trình giảng dạycần phát triển để cải thiện chương trình giảng dạy Người ta không thể đơn giản dựavào hệ thống học vẹt và không thực tế hiện có để tạo ra các chuyên gia đẳng cấp thếgiới Hệ thống giáo dục là một trở ngại lớn và là sự hỗn loạn trong sự phát triển củaquốc gia, để làm cho nó trở nên đơn giản hơn, người ta cần có kế hoạch và xây dựngdựa trên khuyết điểm của mình và biến nó thành thuận lợi Nền tảng càng mạnh thìbạn càng đi xa trong sự nghiệp Suy nghĩ của cha mẹ là giáo dục con kiếm tiền vàsống một cuộc sống an toàn mà không có bất kỳ cuộc phiêu lưu và rủi ro nào Đó là

lý do tại sao Việt Nam chúng ta cũng như nhiều nước tụt lại so với các quốc gia khác

về kỹ năng và phát triển Trong bối cảnh hiện nay mọi người đang dần nhận thức đượctoàn nội dung và nhận ra tầm quan trọng của Giáo dục STEM

Về hình thức, các bài dạy STEM có 5 đặc điểm sau:

Thứ nhất: ứng dụng ý tưởng

Các bài học STEM tập trung vào các vấn đề và vấn đề thực tiễn, điều này tạo ra

sự quan tâm trong học sinh để nói và trình bày được các vấn đề trong thực tiễn Họcsinh sẽ học các kỹ năng quan trọng như cởi mở, mong muốn học hỏi và biết áp dụngnhững điều chúng được dạy vào thực tế

Thứ hai: Quy trình thiết kế kĩ thuật

Các bài học STEM được phân kênh theo quy trình thiết kế kỹ thuật, nghĩa làphát triển cách tiếp cận của kỹ sư đối với một vấn đề và cách giải quyết trong giới hạnthời gian và tài nguyên được cung cấp Điều này dạy cho học sinh chuẩn bị tinh thần

về lĩnh vực kỹ thuật và chúng có thể vươn lên trong lĩnh vực này

Thứ 3: Giải quyết được ý tưởng mới

Các bài học STEM thúc đẩy các yêu cầu mở và giúp học sinh kết nối suy nghĩcủa họ với giáo viên của họ Như nhà khoa học nói rằng một người hỏi rất nhiều sẽnhận được rất nhiều, vì vậy những đứa trẻ khám phá lĩnh vực của chúng, kiến thứccủa chúng liên quan đến những điều chúng nhìn thấy, quan sát và suy nghĩ Nhữngnghi ngờ được xóa ngay tại chỗ và sức mạnh quan sát tăng lên khi học sinh được thựchành ý tưởng đó trước

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin –

ĐHTN ht t p : / / l r c tnu.edu.vn

Thứ tư, Giảng dạy các kĩ năng khác khi tham gia học tập STEM

Thông qua các hoạt động STEM và tiếp cận với các tình huống thực tiễn trên

cơ sở thông qua các hoạt động nhóm học sinh học sẽ học được phương pháp hoạtđộng nhóm là gì và làm thế nào để trở thành một nhóm đoàn kết có thể vượt quanhững khó khăn và vấn đề mà học sinh không thể làm Ngoài ra trên thực tế trong cácngành công nghiệp của thế kỉ 21 đòi hỏi trong qua trình làm việc các hoạt động nhóm

sẽ được thực hiện nhiều hơn là hoạt động của một cá nhân Vì các hoạt động nhóm sẽkích thích phát triển quá trình đưa ra ý tưởng từ đó các nhóm sẽ thảo luận và cùngnhau đi đến một kết luận chung thống nhất trên cơ sở mỗi cá nhân tập chung vào sựsáng tạo của mình sau đó tập hợp các ý tưởng đó lại để khám phá ra một phát minhmới Đây là một trong những đặc điểm chính của bài học STEM

Thứ năm: Phải có sự tương tác giữa toán học và các môn khoa học trong quatrình dạy học STEM

Bài học STEM thúc đẩy các khái niệm toán học và khoa học một cách nghiêmngặt ngay từ đầu Giúp cho học sinh tiếp cận toán học và khoa học một cách dễ dàngthông qua việc tìm hiểu tất cả các nội dung mà giáo viên đưa ra trong các chủ đềSTEM Bài học STEM thúc đẩy sự thất bại của học sinh như là một phần của việc họctập Trong khi thực hiện một hoạt động STEM, một học sinh có thể thất bại nhiều lần,nhưng chúng vẫn tiếp tục thực hiện cho đến khi chúng thành công Điều này làm chomột học sinh kiên nhẫn, tò mò và thành thạo các khái niệm

Thông qua các bài học STEM giúp học sinh rèn luyện kỹ năng và làm chochúng sẵn sàng đương đầu với những khó khăn trong tương lai Nguyên tắc liên quan

là sự cống hiến quan trọng hơn lợi ích Học sinh có thể làm điều kỳ diệu nếu chúngbiết trực giác của chúng là gì và chúng muốn làm gì với cuộc sống của chúng

1.2.5.2 Các bước soạn thảo nội dung bài học STEM

Từ các đặc trưng của một bài học STEM đã trình bày ở trên để xây dựng đượcmột bài học STEM có thể thực hiện theo các bước [2] như sau:

Bước 1: Xây dựng các nội dung tích hợp STEM theo một chủ đề nào đó

Trên cơ sở của chủ đề đã xây dựng các GV liên quan có thể cùng nhau bànbạc để đưa ra một số kiến thức về toán và khoa học liên quan tới chủ đề từ đó tìmnhững điểm chung trong chương trình giảng dạy để có thể liên kết với nhau hoặc từchủ đề đã xây dựng phân tích và tìm các kiến thức liên quan tới các nội dung củachủ đề STEM

Bước 2: Giáo viên kết nối chủ đề đã xây dựng với một vấn đề trong thực tiễn

Ví dụ như muốn HS tìm hiểu về các dạng năng lượng tồn tại trong tự nhiên gồm

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin –

là dạng năng lượng rất gần gũi với học sinh đó chính là cơ năng và quá trình biến đổi

là như thế nào? thì có thể đặt HS vào vấn đề tìm hiểu về “nhà máy thủy điện và quátrình phát điện nhờ dòng nước làm quay tua bin nước” Khi đó HS sẽ trả lời được tạisao nước chảy lại sinh được ra điện? Khai thác điện từ nước sẽ phải lảm như thế nào?Làm thế nào để khai thác năng lượng nước hiệu quả? Việc liên kết với vấn đề thựctiễn giúp HS rút ngắn được khoảng cách lí thuyết đơn thuần và thực tiễn Hơn nữa,bản thân các vấn đề thực tiễn được đưa ra sẽ đem lại sự hấp dẫn tò mò tìm hiểu củahọc sinh từ đó sẽ kích thích cho các hoạt động học tập của học sinh

Bước 3: Xác định rõ ràng các vấn đề STEM mà học sinh sẽ giải quyết

Đây chính là yêu cầu về các sản phẩm HS cần phải làm và các kĩ năng mà các

em cần đạt được Vấn đề STEM được nói đến ở đây chính là yêu cầu về sản phẩm họcsinh cần thực hiện để có quá trình thử nghiệm đúng sai và đưa ra kết luận cuối cùng

Bước 4: Giáo viên đưa ra được các tiêu chí để đánh giá sản phẩm như thế nàođược coi là đạt được kết quả

Sau khi đặt vấn đề, GV cần đặt ra các tiêu chuẩn cho sản phẩm Ví dụ với sảnphẩm tên lửa nước khi tạo ra thì cần các tiêu chuẩn như về các mặt trọng lượng nhẹ,

dễ làm, được chế tạo từ các vật liệu tận dụng dễ làm,dễ kiếm, có tầm bay cao, bay xa

là lớn nhất hay như sản phẩm cọn nước phát điện học sinh cần hiểu rõ được quy trìnhchế tạo sản phẩm cần thiết bị, dụng cụ gì, chế tạo ra sao và đưa ra được cách chế tạo

bộ phận phát điện hiệu quả nhất… ? Hiểu được nguyên tắc hoạt động của sản phẩm

đó và các kết quả tạo ra từ các sản phẩm đó sẽ phụ thuộc vào các yếu tố bên trong nhưthế nào: Ví dụ học sinh cần định tính và thực nghiệm xem để tên lửa nước bay cao thìcần lượng nước và áp suất khí bơm vào bên trong là như thế nào? Hay với cọn nướcthì điện thế 2 đầu máy phát điện tạo ra có phụ thuộc gì vào áp suất nước hay thế năngcủa nước hay cụ thể là chiều cao của cột nước, hay như sản phẩm mô hình đường đua

xe thì quá trình lắp ráp như thế nào và các bước tiến hành thu thập số liệu ra sao từ đóđưa ra được mối quan hệ giữa thế năng và động năng của xe mô hình và đưa sự ảnhhưởng….? Qua đó tiến hành thực nghiệm kiểm tra các kết quả thu được

Bước 5: Sử dụng quy trình thiết kế kỹ thuật để lập kế hoạch học tập có nghĩa là

GV cần một khoảng thời gian để bàn bạc và cùng nhau xây dựng kế hoạch cho mộtbài học cụ thể tức là xây dựng các bước học tập để học sinh thực hiện, sau đó cầnhướng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin –

ĐHTN ht t p : / / l r c tnu.edu.vn

dẫn học sinh thực hiện quy trình thử - sai - điều chỉnh để đưa ra quy trình đúng, giốngnhư các bước GV đã trải qua để có thể tạo ra được các sản phẩm Khi xây dựng cácbước trong quá trình học tập thì việc HS có thể gặp phải các vấn đề mà các em khôngthể giải quyết được và từ đó kích thích sự hứng thú đi tìm giải pháp mới cũng là mộtphần của kế hoạch học tập Tuy nhiên, cũng tùy vào mục tiêu bài học và các bướcthực hiện GV có thể thay đổi các tiến trình dạy học để giúp học sinh có thể hoànthiện bài học một cách tốt nhất

Ví dụ khi yêu cầu cần chế tạo tên lửa nước và cọn nước phát điện cũng như chếtạo ra mô hình đường đua, GV cần tiến hành các bước hướng dẫn học sinh chế tạo vàtiến hành thử nghiệm kết quả thu được từ các sản phẩm, trong quá trình thử, HS sẽnhận ra những thông số cần thiết để sản phẩm đạt hiệu quả tốt nhất Giả sử muốn tênlửa bay cao thì cần lượng nước lớn và ấp suất khí bơm vào lớn từ đó đưa ra kết luận làmuôn tên lửa bay cao thì chế tạo ra tên lửa lớn và tạo ra áp suất khí đưa vào lớn hayhiệu điện thế thu được từ còn nước là lớn thì cần tạo ra áp lực nước lớn làm tua binquay nhanh điện áp thu được là lớn tuy nhiên khi tua bin quay nhanh thì chưa chắc đãthấy điện áp thu được là lớn Vì thế, GV cần tiến hành trước, nhận ra những sai lầm

có thể để đưa các công việc đó và kế hoạch dạy học Tất cả đều là quá trình thử sai điểu chỉnh GV không chỉ dạy cho HS kiến thức mà cao hơn là cách tư duy

-Bước 6: Giúp học sinh xác định thử thách cần giải quyết trong quá trình học tập.Trong bước này, GV cần thực hiện quá trình học tập một cách hấp dẫn và thuhút học sinh Từ đó HS rất hứng thú trong quá trình thực hiện các nhiệm vụ học tập.Khi đó HS sẽ nhận ra vấn đề trong tình huống đưa ra và có mong muốn giải quyết vấn

đề đó GV có thể xây dựng các hoạt động học tập hấp dẫn để dẫn dắt tình huống cóvấn đề như sử dụng video clip,các mô hình hay tranh ảnh… Ví dụ để đặt ra vấn đềchế tạo và thử nghiệm tên lửa nước và còn nước bằng cách cho HS đã được xem 1video clip về các chuyển động của tên lửa, cách tạo ra máy phát điện từ nước hay làmột đường đua mô phỏng được quá trình chuyển hóa động năng thành thế năng của ô

tô đồ chơi trên đó Từ đó sẽ kích ứng được hứng thú học sinh chế tạo ra các mô hìnhkiểm chứng

Bước 7: Thu hút học sinh trong một nhóm cùng nhau nghiên cứu các nội dungliên quan đến các vấn đề thực tiễn cần giải quyết GV hoàn toàn có thể dạy HS tất cảnhững nội dung STEM liên quan đến chủ đề Tuy nhiên, đó không phải là cách hay,

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin –

ĐHTN ht t p : / / l r c tnu.edu.vn

HS cần có những trải nghiệm nghiên cứu thực sự Đến vấn đề này, cần thông tin nào

để giải quyết, kiến thức nào Điều đó, làm cho HS tự bị cuốn hút và công việc học tập

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin –

ĐHTN ht t p : / / l r c tnu.edu.vn

Ví dụ, GV có thể dạy từng nội dung trong chương các định luật bảo toàn cho học sinhsau đó dẫn dắt học sinh vào vấn đề thực tiễn cần nghiên cứu như chuyển động bằngphản lực,qua trình chuyển hóa và bảo toàn năng lượng từ đó sẽ giúp học sinh hìnhthành tư duy và đưa ra được phương pháp hoạt động nhóm hiệu quả

Bước 8: Khuyến khích các nhóm phát triển ý tưởng của mình cho câu hỏi

“Làm thế nào để giải quyết vấn đề?”

Hãy để học sinh tạo ra nhiều ý tưởng để giải quyết vấn đề của họ Một điều họcần học là thường có nhiều giải pháp cho các vấn đề - không phải là một câu trả lờiđúng Tuy nhiên khi đưa ra được các ý tưởng khác nhau, HS cần xác định rõ các mụctiêu đưa như việc tạo ra các sản phẩm dựa trên các kiến thức cơ sở nào, chế tạo ra sao,cần các vật liệu dụng cụ nào và làm thế nào để sản phẩm tạo ra hoạt động hiệu quảnhất,…Việc đưa ra nhiều ý tưởng thiết kế sẽ giúp HS rèn luyện được tư duy logictrong các bài học STEM và cũng không có câu trả lời nào là đúng duy nhất Ví dụ đểtạo ra tên lửa nước để tên lửa bay cao học sinh có thể đưa ra phương án tạo ra tên lửanhiều tầng hay chế tạo gòn nước có đường kính lớn và nhẹ cho kết nối với động cơkhi vòng quay của gòn nước nhỏ thì vòng quay động cơ lớn… hay với mô hình đườngđua thì có thể tạo ra các vòng lặp để thấy rằng khi thế năng đủ lớn thì ô tô có thể vượtqua vòng lặp còn nếu không thì sẽ bị rơi , HS có thể đưa ra nhiều phương án

Bước 9: Hướng dẫn các nhóm chọn một ý tưởng tốt nhất để kiểm tra và sau đótạo ra sản phẩm thử nghiệm đầu tiên

Trong các ý tưởng đã đưa ra, GV sẽ định hướng để định hướng HS biết cáchlựa chọn một ý tưởng phù hợp và hiệu quả nhất để thục hiện chế tạo sản phẩm theo ýtưởng HS đưa ra

Bước 10: Tạo điều kiện cho quá trình thử nghiệm và đánh giá mẫu sản phẩm

do học sinh tạo ra trên cơ sở thực hiện theo ý tưởng đã đưa ra và cải tiến sản phẩm đó

Các nhóm nên kiểm tra các các của họ và thu thập dữ liệu về mức độ làm việccủa sản phẩm đó Điều này có thể liên quan đến một thử nghiệm hoặc nhiều thửnghiệm, tùy thuộc vào loại dữ liệu họ sẽ thu thập Sau đó, các nhóm nên phân tích dữliệu thu được của sản phẩm và quyết định các sản phẩm đó của họ có đáp ứng cáctiêu chí và mục tiêu mà các nhóm đã đưa ra Như khi chế tạo mô hình tên lửa nước,cọn nước và mô hình đường đua GV cùng HS tiến hành thử nghiệm từ đó cần cải tiếncác sản phẩm để đạt hiệu quả tốt nhất

Bước 11: Tiến hành trao đổi giữa các nhóm để đưa ra kết quả tốt nhất

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin –

ĐHTN ht t p : / / l r c tnu.edu.vn

Các nhóm tiến hành các bước thực hiện như nhau nhưng kết quả có thể khácnhau hoặc các nhóm thực hiện theo các phương án khác nhau nhưng lại cùng đạtđược kết quả Khi đó việc đưa ra kết quả các nhóm và sau đó các thành viên trongnhóm trao đổi và đưa ra phương án tối ưu nhất Ví dụ các nhóm cùng chế tạo tên lửanước, cọn nước hay mô hình đường đua sau khi thu thập kết quả thì các nhóm cầnđược đưa ra trao đổi, phân tích và đi đến kết luận sản xuất sản phẩm hoạt động vớihiệu quả tốt nhất

Bước 12: Thiết kế lại nếu có thời gian

Khi các nhóm có thời gian học hỏi và trao đổi lẫn nhau, họ có thể thiết kế lại cásản phẩm của mình và cải thiện chúng để chúng đạt hiệu quả tốt nhất

Với 12 bước thực hiện như trên, GV có thể sử dụng để xây dựng một bài họcnội dung tích hợp STEM hiệu quả Tùy vào các kiểu tổ chức dạy học khác nhau thìnội dung được thực hiện trong các bước lại được vận dụng một cách khác nhau” [2]

1.3 Tìm hiểu thực tế dạy học tích hợp STEM và thực trạng dạy học STEM tại trường THPT Sông Công

1.3.1 Mục đích điều tra

Một trong những căn cứ để soạn thảo tiến trình dạy học nhằm phát năng lựcGQVĐTT của HS là những khó khăn của HS trong quá trình học tập Vì vậy, chúngtôi đã tiến hành tìm hiểu thực tế dạy học tích hợp STEM tại trường THPT, chúng tôithu được một số thông tin:

- Thực tiễn về việc áp dụng theo định hướng dạy học tích hợp STEM ở trườngTHPT

- Những khó khăn chủ yếu và sai lầm phổ biến của học sinh khi học chương cácđịnh luật bảo toàn

- Tình hình dạy họctheo định hướng tích hợp STEM ở trường THPT Sông Công

1.3.2 Phương pháp điều tra

Để đạt được mục đích trên chúng tôi đã tiến hành:

+ Điều tra GV: trao đổi trực tiếp, tham khảo tình hình dạy học, phiếu điều tra.+ Điều tra học HS: Thông qua trao đổi trực tiếp,các phiếu điều tra

1.3.3 Kết quả điều tra

Với mục đích và phương án đã đề ra, chúng tôi tiến hành điều tra trên 16 giáoviên giảng dạy toán và các môn KHTN cùng với 100 học sinh ở Trường THPT SôngCông Qua điều tra chúng tôi thu được một số kết quả sau:

Qua khảo sát với học sinh: Đưa ra khảo sát trong bảng 1.5 cho 100 học sinh

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin –

ĐHTN ht t p : / / l r c tnu.edu.vn

Bảng 1.5 Mức độ tham gia các hoạt động của HS trong giờ học Vật lí