Tổ chức dạy học một số kiến thức chương “chất rắn và chất lỏng sự chuyển thể” vật lý 10 theo định hướng stem

Hoạt động dạy học cho học sinh trung học phổ thông theo định hướng giáo dục STEM Quá trình dạy học Vật lý là chuỗi liên tiếp các hành động dạy, hành động học đan xen giữa người học và

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ “Tổ chức dạy học một số kiến thức chương

“Chất rắn và chất lỏng Sự chuyển thể” – Vật lý 10 theo định hướng STEM” là

công trình của riêng tôi Các số liệu trong luận ăn là trung thực và chưa được công bố

trong bất lỳ công trình nghiên cứu nào Tất cả những tham khảo và kế thừa đều được

trích dẫn và tham chiếu đầy đủ

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm với lời cam đoan của mình

Học viên

Nguyễn Thị Hạnh Quyên

LỜI CẢM ƠN

Từ những ngày đầu thực hiện luận văn đến khi hoàn thành được luận văn thạc

sĩ này, đó là cả một quá trình cố gắng học tập và làm việc nghiêm túc, sửa chữa những thiếu sót và trưởng thành lên từng ngày của bản thân em Tuy nhiên, sẽ không thể có được một sản phẩm hoàn chỉnh như ngày hôm nay nếu thiếu đi sự giúp đỡ, hỗ trợ, động viên tận tình của quý thầy cô, bạn bè và gia đình

Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến thầy TS Nguyễn Thanh Nga người đã hết lòng giúp đỡ và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho em hoàn thành luận văn này Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến toàn thể quý thầy cô trong Khoa Vật lý trường Đại học Sư phạm - Đại học Đà Nẵng đã tận tình truyền đạt những kiến thức quý báu, cũng như tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho em trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu

và cho đến khi thực hiện đề tài luận văn

Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến Ban giám hiệu trường trung học phổ thông Nguyễn Trãi, Đà Nẵng đã hỗ trợ và tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt thời gian công tác và thực hiện luận văn

Cuối cùng, em xin gửi lời cám ơn của mình đến gia đình, bạn bè đã luôn sát cánh, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn tốt nghiệp này

Đà Nẵng, ngày 12 tháng 11 năm 2018

Học viên

Nguyễn Thị Hạnh Quyên

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

TÓM TẮT ĐỀ TÀI iii

MỤC LỤC v

DANH MỤC CÁC BẢNG viii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ xi

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Tổng quan đề tài nghiên cứu 2

3 Mục tiêu nghiên cứu 2

4 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 2

5 Phương pháp nghiên cứu 3

6 Đóng góp của đề tài 3

7 Cấu trúc của luận văn 4

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ GIÁO DỤC STEM TRONG TRƯỜNG PHỔ THÔNG 5

1.1 Cơ sở tâm lý học lứa tuổi của học sinh trung học phổ thông đối với giáo dục STEM 5

1.1.1 Đặc điểm tâm lý lứa tuổi học sinh trung học phổ thông [12],[13] 5

1.1.2 Đặc điểm nhận thức lứa tuổi học sinh trung học phổ thông [12],[13] 6

1.2 Hoạt động dạy học cho học sinh trung học phổ thông theo định hướng giáo dục STEM 7

1.2.1 Bản chất của quá trình dạy học Vật lý [9] 7

1.2.2 Mục tiêu của dạy học Vật lý ở trường phổ thông 8

1.2.3 Đặc trưng của quá trình dạy học trong thời đại của cuộc Cách mạng công nghiệp 4.0[15] 9

1.3 Cơ sở lý thuyết về giáo dục STEM [10] 10

1.3.1 Khái niệm về giáo dục STEM 10

1.3.2 Mục tiêu của giáo dục STEM 10

1.3.3 Tiêu chí xây dựng chủ đề giáo dục STEM 10

1.3.4 Thực tế giáo dục STEM trong các trường trung học 11

1.4 Dạy học dự án chủ để STEM phát huy tính tích cực và phát triển năng lực sáng tạo 11

1.4.1 Khái niệm về dạy học dự án 11

1.4.2 Đặc trưng của dạy học dự án [10] 11

1.4.3 Tầm quan trọng của dạy học dự án đối với học sinh 12

1.4.4 Tiến trình dạy học dự án chủ đề STEM phát triển năng lực sáng tạo và phát huy tính tích cực của học sinh[17] 12

1.5 Phát triển năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học chủ đề STEM 14

1.5.1 Khái niệm năng lực sáng tạo[14] 14

1.5.2 Biểu hiện của năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học chủ đề STEM[10] 15

1.5.3 Biện pháp phát triển năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học chủ đề STEM[10] 16

1.6 Phát huy tính tích cực của học sinh trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM [10] 16

1.6.1 Định nghĩa tính tích cực 16

1.6.2 Biểu hiện tính tích cực của học sinh trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM 16

1.6.3 Biện pháp phát huy tính tích cực của học sinh trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM 17

1.7 Công cụ đánh giá chủ đề giáo dục STEM theo định hướng phát huy tính tích cực và phát triển năng lực sáng tạo 18

1.7.1 Nguyên tắc đánh giá và yêu cầu đánh giá kết quả học tập 18

1.7.2 Tiêu chí đánh giá năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học theo định hướng STEM 19

1.7.3 Tiêu chí đánh giá tính tích cực 22

1.7.4 Biểu hiện của S, E, T, M trong các chủ đề 24

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 26

CHƯƠNG 2 TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ CHỦ ĐỀ STEM CỦA NỘI DUNG KIẾN THỨC CHƯƠNG “CHẤT RẮN VÀ CHẤT LỎNG SỰ CHUYỂN THỂ” - VẬT LÝ 10 27

2.1 Phân tích nội dung kiến thức chương “Chất rắn và chất lỏng Sự chuyển thể” theo định hướng giáo dục STEM 27

2.1.1 Chuẩn kiến thức, kỹ năng của chương trình [5] 27

2.1.2 Nội dung kiến thức chương “Chất rắn và chất lỏng - Sự chuyển thể” được mô tả như sau [6] 28

2.2 Thiết kế chủ đề giáo dục STEM và xây dựng giáo án một số chủ đề nội

dung kiến thức chương “Chất rắn và chất lỏng Sự chuyển thể 32

2.2.1 Chủ đề “Phòng học xanh” 33

2.2.2 Chủ đề “Thiết kế đèn dầu sáng tạo” 38

2.2.3 Chủ đề “Chiếc thuyền vui nhộn” 43

2.3 Xây dựng bộ công cụ đánh giá hoàn chỉnh cho các chủ đề STEM 48

2.3.1 Nguyên tắc đánh giá trong quá trình thực nghiệm 48

2.3.2 Phiếu đánh giá chung 49

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 52

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 53

3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 53

3.2 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 53

3.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 53

3.4 Những thuận lợi và khó khăn gặp phải khi tiến hành thực nghiệm sư phạm 53 3.4.1 Thuận lợi 53

3.4.2 Khó khăn 53

3.5 Kế hoạch thực nghiệm sư phạm 54

3.6 Phân tích diễn biến thực nghiệm sư phạm 54

3.6.1 Chủ đề “ Chiếc thuyền vui nhộn” 54

3.6.2 Chủ đề “ Phòng học xanh” 59

3.6.3 Chủ đề 3 : Đèn dầu sáng tạo 68

3.7 Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm đối với mục tiêu giáo dục STEM 72

3.7.1 Đánh giá định tính 72

3.7.2 Đánh giá định lượng 79

3.7.3 Đánh giá chung 81

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 83

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 84 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Các hoạt động của giáo viên và học sinh trong tiến trình dạy

học theo dự án

13

Bảng 1.2 Bảng mô tả tiêu chí và mức độ đánh giá năng lực sáng tạo 20 Bảng 1.3 Bảng mô tả tiêu chí và mức độ đánh giá tính tích cực 22 Bảng 1.4 Bảng mô tả các mức độ biểu hiện của STEM 24 Bảng 2.1 Chuẩn kiến thức kĩ năng của chương “Chất rắn và chất lỏng

– Sự chuyển thể”

27

Bảng 2.2 Các chủ đề STEM có thể thực hiện 32 Bảng 2.3 Các kiến thức STEM được thể hiện trong chủ đề 33 Bảng 2.4 Mô tả các vụ học tập được hình thành chủ đề “Phòng học

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Sơ đồ mô tả các đặc trưng của dạy học dự án 11

Hình 1.3 Quy trình tổ chức dạy học các chủ đề STEM 14 Hình 2.1 Mô tả nội dung kiến thức chương “Chất rắn và chất lỏng – Sự

Hình 3.3 Các vật liệu sử dụng làm nhiên liệu 55 Hình 3.4 Các em học sinh thảo luận về dự án 56 Hình 3.5 Các nhóm tiến hành thiết kế thuyền đua (1) 57 Hình 3.6 Các nhóm tiến hành thiết kế thuyền đua (2) 57 Hình 3.7 Dụng cụ thí nghiệm cho học sinh quan sát về hiện tượng mao

dẫn

59

Hình 3.8 Các vật liệu chế tạo chậu cây mẫu 60

Hình 3.10 Các em học sinh thảo luận về dự án 61 Hình 3.11 Các nhóm tiến hành thiết kế cá thể chậu cây và hệ thống cây

Hình 3.18 Hoạt động nhóm thực hiện mô hình thiết kế (3) 66 Hình 3.19 Phần trình bày hệ thống của nhóm 03 67 Hình 3.20 Phần trình bày các hệ thống thử nghiệm của nhóm 03 và 04 67 Hình 3.21 Trang trí cửa sổ phòng học của nhóm 01 68 Hình 3.22 Trang trí cửa sổ phòng học của nhóm 02 68

Hình 3.28 Thiết kế cá thể chậu cây ứng dụng hiện tượng mao dẫn 72

Hình 3.30 Học sinh trình bày thiết kế của nhóm 73 Hình 3.31 Thiết kế cá thể chậu cây ứng dụng hiện tượng mao dẫn 74 Hình 3.32 Trang trí lớp học trong chủ đề “Phòng học xanh” 74 Hình 3.33 So sánh hai thiết kế cho bấc tiếp xúc trực tiếp với nắp ở hình

(b) và gắn thêm ốc vít ở hình (a)

75

Hình 3.34 Sử dụng cây hoa Mười giờ để trồng trong lớp học 76 Hình 3.35 Học sinh hoạt động nhóm trong không khí vui vẻ, tích cực 76 Hình 3.36 Học sinh tích cực hoạt động nhóm 77

Hình 3.38 Khi các nhóm trình bày học sinh trật tự lắng nghe 78 Hình 3.39 Biểu đồ tròn thể hiện mức điểm học sinh đạt được qua bảng

tiêu chí đánh giá chung

79

Hình 3.40 Biểu đồ tròn thể hiện phần trăm các câu trả lời của học sinh

với câu hỏi số 1

80

Hình 3.41 Biểu đồ tròn thể hiện phần trăm các câu trả lời của học sinh

với câu hỏi số 2

80

Hình 3.42 Biểu đồ tròn thể hiện phần trăm các câu trả lời của học sinh

với câu hỏi số 3

81

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

STEM – Là viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học) Đây là một quan điểm dạy học theo hướng tiếp cận liên ngành nhằm trang bị cho học sinh những kiến thức và kỹ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học gắn liền với thực tiễn Đất nước muốn có nền kinh tế phát triển trong thời đại mới cần dựa trên nền tảng của các lĩnh vực này Chính điều này đặt ra cho ngành Giáo dục nhiệm vụ cần chuẩn bị cho nhu cầu hội nhập ngày càng cao

Bắt nguồn từ nước Mỹ từ cách đây gần hai thập kỷ và được coi như một cuộc cải cách giáo dục mang tính đột phá với mục tiêu xác lập vững chắc vị thế của quốc gia đứng đầu thế giới về kinh tế, khoa học, công nghệ và đào tạo ra nguồn lao động chất lượng thuộc các lĩnh vực STEM Cho đến nay, việc làm thuộc lĩnh vực STEM được dự báo mở rộng và phát triển nhanh Không những thế, dự đoán này cũng tương

tự ở các nước phát triển khác như Úc, Anh, Pháp …

Tại Việt Nam, định hướng phát triển đất nước sớm trở thành nước công nghiệp theo hướng hiện đại, chú trọng tới phát triển kinh tế tri thức đang là vấn đề được quan tâm hàng đầu Trong quá trình hội nhập sâu và rộng, cơ hội tiếp cận với các xu thế mới, các mô hình giáo dục mới và học hỏi kinh nghiệm của các nước có nền giáo dục tiên tiến là cần thiết, nhằm thay đổi căn bản giáo dục phổ thông tại Việt Nam Trong vài năm trở lại đây, STEM xuất hiện ở Việt Nam và mới chỉ mang tính thử nghiệm mà chưa thực sự trở thành một hoạt động giáo dục chính thức Do đó STEM và giáo dục STEM vẫn chưa được nghiên cứu một cách sâu sắc và nghiêm túc, cũng như ứng dụng sâu rộng vào thực tế

Với tình hình nước ta hiện nay, trước yêu cầu đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa và hội nhập kinh tế quốc tế đòi hỏi nền giáo dục nước ta phải đào tạo ra những con người có đủ tri thức, trí tuệ, năng lực và phẩm chất tốt Với chủ trương khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện thành nếp tư duy sáng tạo cho người học, từng bước áp dụng các phương pháp tiên tiến và phương tiện hiện đại vào quá trình dạy học nhằm phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh, phù hợp với đặc điểm từng môn học, lớp học Tất cả những yêu cầu này sẽ được STEM và giáo dục STEM giải quyết một cách hiệu quả

Là một giáo viên, trăn trở của chúng tôi đối với mỗi bài dạy là phải làm sao cho học sinh phát huy tính tích cực và phát triển được năng lực tư duy sáng tạo Vì vậy, chúng tôi đã nghiên cứu và nhận thấy STEM là quan điểm dạy học định hướng cho các

phương pháp giảng dạy giúp tạo hiệu quả cao nhất công tác dạy học Vật lý Đặc biệt là các kiến thức thuộc chương “Chất rắn và chất lỏng Sự chuyển thế” rất phù hợp với mục tiêu giảng dạy theo định hướng giáo dục STEM

Với những lý do trên, chúng tôi lựa chọn đề tài: TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT

SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG “CHẤT RẮN VÀ CHẤT LỎNG SỰ CHUYỂN THỂ” - VẬT LÝ 10 THEO ĐỊNH HƯỚNG STEM

2 Tổng quan đề tài nghiên cứu

Giáo dục STEM mới chỉ xuất hiện tại Việt Nam những năm gần đây, chủ yếu ở các thành phố Hà Nội, Hồ Chí Minh và Đà Nẵng Đến nay, một số tổ chức giáo dục cũng đã triển khai các hoạt động giáo dục STEM nhưng vẫn chưa phải là hoạt động chính thức trong các trường phổ thông Việc nghiên cứu về giáo dục STEM vẫn còn khá mới, một số ít tác giả nghiên cứu như sau :

- Nguyễn Thanh Nga, Phùng Việt Hải, Nguyễn Quang Linh, Hoàng Phước

Muội (2018) “Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM cho học sinh trung học cơ sở

và trung học phổ thông” Nhà xuất bản Thành phố Hồ Chí Minh [10]

Đây là một bộ sách phân tích chi tiết lý thuyết về giáo dục STEM trong trường trung học, đưa ra cách xây dựng các chủ đề STEM Bộ sách đưa ra các chủ đề STEM

và hướng dẫn tổ chức các chủ đề STEM trong trường trung học

- Lê Xuân Quang (2017) “Dạy học môn Công nghệ phổ thông theo định hướng Giáo dục STEM”

- Đỗ Thị Thanh Hải (2018) “Tổ chức hoạt động dạy học STEM về dòng điện xoay chiều (Vật lý 12) nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh”

- Nguyễn Thị Diễm Hương (2017) “Mô hình STEM đơn giản về chủ đề Ánh sáng – Màu sắc”

Có thể thấy, nghiên cứu về giáo dục STEM còn rất ít và chưa phân tích tính hiệu quả của STEM đối với việc phát triển năng lực cụ thể cho học sinh trong từng nội dung kiến thức trong chương trình trung học Vì vậy, trong phạm vi luận văn này, chúng tôi tập trung nghiên cứu khả năng phát triển tư duy và phát huy tính tích cực của giáo dục STEM, nội dung chương “Chất rắn và chất lỏng Sự chuyển thể”

3 Mục tiêu nghiên cứu

Tổ chức dạy học một số nội dung kiến thức chương “Chất rắn và chất lỏng Sự chuyển thể”- Vật lý 10 theo định hướng STEM nhằm phát huy tính tích cực và phát triển năng lực sáng tạo của học sinh

4 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: cơ sở lý luận và thực tiễn về giáo dục STEM, nội dung kiến thức chương “Chất rắn và chất lỏng Sự chuyển thể” theo định hướng giáo dục

STEM

- Phạm vi nghiên cứu: Hoạt động dạy và học một số kiến thức chương “Chất rắn và chất lỏng Sự chuyển thể”- Vật lý 10 ở trường phổ thông

4.1 Giả thuyết khoa học

Nếu tổ chức dạy học một số nội dung kiến thức chương “Chất rắn và chất lỏng

Sự chuyển thể”- Vật lý 10 theo định hướng STEM thì sẽ phát huy tính tích cực, phát triển năng lực sáng tạo của học sinh

4.2 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lý luận về giáo dục STEM, dạy học định hướng phát triển năng lực học sinh THPT

- Phân tích nội dung kiến thức chương “Chất rắn và chất lỏng Sự chuyển thể”- Vật lý 10 theo định hướng STEM

- Xây dựng chủ đề giáo dục STEM nội dung kiến thức chương “Chất rắn và chất lỏng Sự chuyển thể”- Vật lý 10

- Đề xuất tiến trình dạy học các chủ đề giáo dục STEM đã xây dựng

- Xây dựng bộ công cụ đánh giá năng lực của học sinh theo định hướng giáo dục STEM

- Thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá giả thuyết khoa học

5 Phương pháp nghiên cứu

- Nhóm phương pháp nghiên cứu lý luận: bao gồm phương pháp phân tích, tổng hợp và khái quát hóa nhằm nghiên cứu những tài liệu thuộc phạm vi đề tài trong và ngoài nước về các vấn đề như khái niệm, cơ sở lý luận …

- Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Là phương pháp điều tra, quan sát

sư phạm, thực nghiệm sư phạm … nhằm sử dụng để điều tra thực trạng dạy học môn Vật lý dưới góc độ STEM, những hiểu biết của giáo viên về giáo dục STEM Từ đó xây dựng và sử dụng các bảng điểm quan sát năng lực của học sinh trong quá trình trải nghiệm học tập môn Vật lý theo định hướng giáo dục STEM Xác định nhiệm vụ và xây dựng nội dung, tiến hành các hoạt động thực nghiệm sư phạm

- Nhóm phương pháp thống kê toán học : Sử dụng các lý thuyết Toán học như thống kê xác suất, cá phương tiện của logic, đại số … sử dụng máy tính điện tử với các

kỹ thuật xử lý để xử lý và phân tích các mẫu điều tra và thực nghiệm

dục STEM cho sinh viên Sư phạm, giáo viên trường phổ thông

7 Cấu trúc của luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận và phần kiến nghị, tài liệu tham khảo và mục lục

thì nội dung của luận văn được cấu trúc thành 3 chương:

Chương 1 Cơ sở lý luận và thực tiễn giáo dục STEM trong trường phổ thông Chương 2 Tổ chức dạy học một số chủ đề STEM của nội dung kiến thức chương “Chất rắn và Chất lỏng Sự chuyển thể” – Vật lý 10

Chương 3 Thực nghiệm sư phạm

1.1.1.1 Lứa tuổi trung học phổ thông

Học sinh trung học phổ thông đang ở tuổi thanh niên là giai đoạn phát triển bắt đầu từ lúc dậy thì và kết thúc khi bước vào tuổi trưởng thành

Tuổi thanh niên thể hiện tính chất phức tạp và nhiều mặt của hiện tượng, nó được giới hạn ở hai mặt: sinh lý và tâm lý Đây là vấn đề khó khăn và phức tạp, vì không phải lúc nào nhịp điệu và các giai đoạn của sự phát triển tâm sinh lý cũng trùng hợp với các thời kỳ trưởng thành về mặt xã hội Có nghĩa là sự trưởng thành về mặt thể chất, nhân cách trí tuệ, năng lực lao động sẽ không trùng hợp với thời gian phát triển của lứa tuổi Việc phát triển tâm lý của tuổi thanh niên không chỉ phụ thuộc vào giới hạn lứa tuổi, mà trước hết là phụ thuộc vào môi trường sống, cách giáo dục cũng như điều kiện xã hội (vị trí của thanh niên trong xã hội; khối lượng tri thức, kỹ năng

mà họ nắm được và một loạt các nhân tố khác…) có ảnh hưởng đến sự phát triển lứa tuổi

1.1.1.2 Những yếu tố ảnh hưởng đến lứa tuổi học sinh THPT

a) Đặc điểm về sự phát triển thể chất

Ở lứa tuổi của thanh niên, với sự tăng trưởng về mặt cơ thể của các em học sinh

có tính chất vừa phải, không nhanh và không có nhiều biến động Sự phát triển về hệ thần kinh của các em trong giai đoạn này lại có những thay đổi quan trọng về cấu trúc bên trong của não và các chức năng của não Số lượng dây thần kinh liên hợp giữa các vùng chức năng trên vỏ não tăng nhanh, liên kết các phần khác nhau Chính điều này tạo điều kiện cần thiết cho hoạt động tiếp nhận, dẫn truyền, phân tích, tổng hợp, hệ thống hóa các kích thích lý học, hóa học, cơ học bên trong và bên ngoài cơ thể Nó còn

phối hợp điều hòa các hoạt động của cơ thể, đặc biệt là các hoạt động của cơ thể, nội tạng và nội tiết với các hoạt động riêng của hệ thần kinh Yếu tố này tạo nên điều kiện cần thiết cho quá trình tư duy và học tập các kiến thức khoa học của học sinh, bổ trợ cho sự phát triển các thao tác tư duy và các kỹ năng học tập

b) Vị trí của các em trong gia đình, nhà trường và xã hội

Các em đã có nhận thức trách nhiệm và có nhiều quyền lợi hơn, người lớn bắt đầu trao đổi với các em về những vấn đề quan trọng và các em đã có thể nói lên tiếng nói cá nhân một cách tự tin và có thể chịu trách nhiệm cho vấn đề đó Như vậy có thể nói các em đã ý thức được quyền lợi, nghĩa vụ của mình và có xu hướng muốn tự khẳng định vị trí của bản thân

a) Sự phát triển của tự ý thức

Đây là một đặc điểm nổi bật trong sự phát triển nhân cách của học sinh trung học phổ thông, nó có ý nghĩa to lớn đối với sự phát triển tâm lý của lứa tuổi này Biểu hiện của sự tự ý thức là nhu cầu tìm hiểu và tự đánh giá những đặc điểm tâm lý của mình theo chuẩn mực đạo đức của xã hội, theo quan điểm về mục đích cuộc sống… Điều đó khiến các em quan tâm sâu sắc tới đời sống tâm lý, những phẩm chất nhân cách và năng lực riêng của bản thân Các em không chỉ nhận thức về cái tôi hiện tại của mình mà còn nhận thức về vị trí của mình trong xã hội tương lai; không chỉ chú ý đến vẻ bên ngoài mà còn đặc biệt chú trọng tới phẩm chất bên trong; có khuynh hướng phân tích và đánh giá bản thân mình một cách độc lập dù có thể có sai lầm khi đánh giá Ý thức làm người lớn khiến các em có nhu cầu khẳng định mình, muốn thể hiện cá tính của mình một cách độc đáo, muốn người khác quan tâm, chú ý đến mình…

b) Sự hình thành thế giới quan

Đây có thể xem là nét chủ yếu trong tâm lý thanh niên, vì các em sắp bước vào cuộc sống xã hội, có nhu cầu tìm hiểu khám phá để có cách nhìn nhận về mọi thứ xung quanh, về các nguyên tắc và quy tắc ứng xử, những chuẩn mực hình thành giá trị của con người Các em quan tâm đến nhiều vấn đề như: thói quen đạo đức, cái xấu cái đẹp, cái thiện cái ác, quan hệ giữa cá nhân với tập thể, giữa cống hiến với hưởng thụ, giữa quyền lợi và nghĩa vụ trách nhiệm… Tuy nhiên vẫn có những em chưa được giáo dục đầy đủ về thế giới quan, chịu ảnh hưởng của tư tưởng bảo thủ, lạc hậu như: có thái độ coi thường phụ nữ, coi khinh lao động chân tay, ý thức tổ chức kỉ luật kém, thích có cuộc sống thụ động và hưởng thụ…

c) Đặc điểm giao tiếp

- Nhìn chung trong giai đoạn này phạm vi giao tiếp của các em được mở rộng

và tính người lớn của các em được thừa nhận ngày càng nhiều, tính độc lập trong giao

tiếp với người lớn ngày càng tăng Các em tham gia nhiều nhóm xã hội và có nhiều vai trò khác nhau, từ đó nảy sinh nhiều cơ hội hình thành giá trị xã hội Điều này vừa là cơ hội vừa là thách thức đối với giáo viên chúng ta trong quá trình định hướng cái tốt và tích cực cho các em Bởi lẽ học sinh ở lứa tuổi này có cu hướng coi trọng quan hệ với những người cùng lứa tuổi hơn so với những người lớn hoặc nhỏ tuổi, đó là bởi sự tương đồng về suy nghĩ, cảm xúc và hành động

- Trong việc giao tiếp với thầy cô giáo ở giai đoạn này có sự khác biệt rõ rệt so với khi các em còn ở trường trung học cơ sở Các em đóng vai trò chủ động, sáng tạo trong học tập Đây là cơ hội thuận lợi cho việc phát triển tính người lớn trong các em Các em có thể tự quản lý lớp, tự quản lý thời khóa biểu học tập, tìm kiếm tài liệu học tập bằng nhiều nguồn khác nhau; tham gia các hoạt động ngoại khóa, các hoạt động xã hội, hoạt động hướng nghiệp; thảo luận và góp ý về các khía cạnh của quá trình học tập như: nội dung chương trình, phương pháp và hình thức học tập, các điều kiện vật chất và thiết bị phục vụ cho việc học, đánh giá việc dạy học và những vấn đề khác liên quan đến học tập với tư cách là học sinh Điều này rất thuận lợi để học sinh rèn luyện

và trưởng thành về nhận thức, kỹ năng…

1.2 Hoạt động dạy học cho học sinh trung học phổ thông theo định hướng

giáo dục STEM

Quá trình dạy học Vật lý là chuỗi liên tiếp các hành động dạy, hành động học đan xen giữa người học và người dạy, họ tương tác với nhau trong khoảng không gian

và thời gian nhất định, nhằm thực hiện nhiệm vụ dạy học Mục tiêu nhằm làm cho học sinh nắm vững và có ý thức về các cơ sở của bộ môn Vật lý; có thói quen ứng dụng kiến thức vào đời sống; hướng tới sự phát triển tư duy sáng tạo của học sinh, nhằm giáo dục tư tưởng và giáo dục lao động cho học sinh

Quá trình dạy học Vật lý được đặc trưng bởi sự tương tác của các thành phần sau:

- Nội dung dạy học

- Hoạt động dạy: Giáo viên tạo ra các hoạt động để kích thích động cơ học tập của học sinh, tổ chức quá trình dạy học có sử dụng thí nghiệm Vật lý và các phương tiện kỹ thuật hỗ trợ dạy học, định hướng chỉ dẫn hoạt động tự lực của học sinh và kiểm tra, đánh giá kết quả, đánh giá kiến thức và kỹ năng

- Hoạt động học: Đây là các hoạt động học tập của học sinh, bao gồm các hoạt động thể lực và trí tuệ của họ

- Các phương tiện kỹ thuật dạy học: Các loại sách giáo khoa, sách bài tập, các tài liệu giáo khoa tham khảo, dụng cụ thí nghiệm, thiết bị dạy học Vật lý, máy vi tính

và phương tiện công nghệ thông tin…

1.2.2 Mục tiêu của dạy học Vật lý ở trường phổ thông

Theo bộ Luật Giáo dục của nước Cộng hòa Xã hội Chủ nghĩa Việt Nam, mục 1

điều 27 chỉ rõ: “Mục tiêu của giáo dục phổ thông là giúp học sinh phát triển toàn diện

về đạo đức, trí tuệ, thể chất, thẩm mĩ và các kỹ năng cơ bản, phát triển năng lực cá nhân, tính năng động và sáng tạo, hình thành nhân cách con người Việt Nam Xã hội Chủ nghĩa, xây dựng tư cách và trách nhiệm công dân; Chuẩn bị cho học sinh tiếp tục học lên hoặc đi vào cuộc sống lao động, tham gia xây dựng và bảo vệ Tổ quốc” [9]

Đồng thời, trong văn kiện Đại hội Đảng Cộng sản Việt Nam lần thứ X có nêu:

“Coi trọng bồi dưỡng cho học sinh, sinh viên khát vọng mãnh liệt xây dựng đất nước giàu mạnh, gắn liền lập nghiệp bản thân với tương lai của cộng đồng, của dân tộc, trau dồi cho học sinh, sinh viên bản lĩnh, phẩm chất và lối sống của thế hệ trẻ Việt Nam hiện đại” [5]

Có thể nói mục tiêu giáo dục xuyên suốt vẫn là giáo dục toàn diện nhằm đào tạo những lao động mới có trí tuệ, có nhân cách, năng động, sáng tạo, chủ động thích ứng với nền kinh tế tri thức và sự phát triển của thời đại

Qua đó, mục tiêu cụ thể của dạy học Vật lý ở trường phổ thông [14] có những điểm chính sau:

a) Về kiến thức

Đạt được hệ thống kiến thức Vật lý phổ thông, cơ bản và phù hợp với những quan điểm hiện đại như khái niệm về các sự vật hiện tượng; các đại lượng, định luật, nguyên lý Vật lý; thuyết Vật lý; ứng dụng phổ biến của Vật lý trong đời sống và trong sản xuất; các phương pháp chung của nhận thức khoa học…

b) Về kỹ năng

- Quan sát các hiện tượng và quá trình Vật lý trong tự nhiên, trong đời sống hàng ngày hoặc trong các thí nghiệm, biết điều tra, sưu tầm, tra cứu các tài liệu từ các nguồn khác nhau để thu thập thông tin cần thiết cho việc học tập môn Vật lý

- Sử dụng được các dụng cụ đo phổ biến của Vật lý, biết lắp ráp và tiến hành các thí nghiệm đơn giản

- Phân tích, tổng hợp và xử lý được các thông tin thu được để rút ra kết luận; đề

ra các dự đoán đơn giản về các mối quan hệ, bản chất của hiện tượng hay quá trình Vật lý; đề xuất phương án thí nghiệm để kiểm tra dự đoán đã đề ra

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

- Sử dụng được các thuật ngữ Vật lý; 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

- Có ý thức vận dụng những hiểu biết Vật lý vào đời sống nhằm cải thiện điều kiện sống, học tập và để bảo vệ môi trường sống tự nhiên

- Có thế giới quan, nhân sinh quan, tư duy khoa học và những phẩm chất, năng lực theo mục tiêu của giáo dục phổ thông

1.2.3 Đặc trưng của quá trình dạy học trong thời đại của cuộc Cách mạng

tự tin bước vào cuộc sống

Chúng ta cần định vị cụ thể cách thức, phương pháp của đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo Theo đó, sự thay đổi về quan niệm, tư duy của quá trình dạy

và học là một trong những yếu tố then chốt để tiến tới đổi mới căn bản và toàn diện nền giáo dục nói chung, đổi mới theo hướng giáo dục 4.0 nói riêng

- Đối với quá trình dạy: cần chuyển từ truyền thụ kiến thức sang hình thành phẩm chất và phát triển năng lực người học hay là tổ chức một nền giáo dục mở, thực học, thực nghiệm Thay đổi phát triển giáo dục từ chủ yếu theo số lượng sang chú trọng cả số lượng, chất lượng và hiệu quả; từ chỉ chú trọng giáo dục nhân cách nói chung sang kết hợp giáo dục nhân cách với phát huy tốt nhất tiềm năng cá nhân; từ quan niệm cứ có kiến thức là có năng lực sang quan niệm kiến thức chỉ là yếu tố quan trọng của năng lực

- Đối với quá trình học: cần chuyển từ học thuộc, học nhớ nhiều sang hình thành năng lực vận dụng, thích nghi, giải quyết vấn đề, tư duy độc lập Không chỉ học trong sách vở, qua tài liệu mà phải học qua nhiều hình thức khác như qua trò chơi, liên

hệ tương tác, cung ứng đám đông, học bằng dự án Đặc biệt, với học sinh phổ thông -

người lao động trong tương lai - cần thay đổi suy nghĩ học một lần cho cả đời bằng việc học tập suốt đời

1.3 Cơ sở lý thuyết về giáo dục STEM [10]

1.3.1 Khái niệm về giáo dục STEM

STEM là viết tắt của các từ tiếng anh Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật), Math (Toán) Thuật ngữ STEM được dùng trong hai ngữ cảnh khác nhau đó là ngữ cảnh nghề nghiệp và ngữ cảnh giáo dục

Trong phạm vi đề tài, chúng tôi quan tâm đến ngữ cảnh giáo dục của thuật ngữ STEM, tức là nhấn mạnh đến sự quan tâm của nền giáo dục đối với các môn học Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học

Giáo dục STEM là giải pháp góp phần tăng hiệu quả dạy học, phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh, phát triển tư duy, logic, tự chủ, sáng tạo của học sinh đặc biệt trong lĩnh vực khoa học kỹ thuật, giúp học sinh có thể hiểu rõ được ý nghĩa thực tiễn của các kiến thức Vật lý

1.3.2 Mục tiêu của giáo dục STEM

Gồm ba mục tiêu chính :

- Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học về STEM cho học sinh: chú

trọng phát triển những kiến thức, kỹ năng liên quan đến các môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán; biết vận dụng phối hợp các kiến thức, kỹ năng để giải quyết các vấn đề thực tiễn

- Phát triển năng lực cốt lõi cho học sinh: bên cạnh những hiểu biết về lĩnh vực

Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán học, giáo dục STEM trang bị cho học sinh những kỹ năng phù hợp để đáp ứng yêu cầu mang tính thách thức trong thế kỉ 21

- Định hướng nghề nghiệp cho học sinh: tạo điều kiện cho học sinh có những

kiến thức, kỹ năng nền tảng cho việc học tập ở các bậc học cao hơn cũng như cho nghề nghiệp tương lai của các em, góp phần đào tạo ra nguồn nhân lực chất lượng cho xã hội, đặc biệt là đối với các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM

1.3.3 Tiêu chí xây dựng chủ đề giáo dục STEM

Để xây dựng chủ đề giáo dục STEM cần dựa trên bốn tiêu chí cơ bản:

- Hướng tới giải quyết các vấn đề trong thực tiễn, các tình huống xã hội, kinh

tế, môi trường trong cộng đồng địa phương hay toàn cầu

- Hướng tới việc học sinh vận dụng các kiến thức trong lĩnh vực STEM để giải quyết

- Định hướng thực hành nhằm hình thành và phát triển năng lực kết hợp lý thuyết cho học sinh

- Khuyến khích làm việc nhóm

1.3.4 Thực tế giáo dục STEM trong các trường trung học

Với tiềm năng lớn mà STEM mang lại trong thời đại hiện nay thì việc đưa vào

áp dụng trong chương trình giảng dạy tại các trường trung học là rất cần thiết Tuy nhiên, hiện nay STEM vẫn chưa được áp dụng rộng rãi và phổ biến trên phạm vi toàn quốc mà thực sự chỉ mới phát triển mạnh tại một số thành phố lớn như Hà Nội và Hồ Chí Minh Một số giáo viên nhận ra tính tích cực trong quan điểm dạy học này đã tìm tòi nghiên cứu và đưa vào một số tiết dạy để tạo sự đổi mới trong quá trình dạy học và nâng cao chất lượng dạy học Nhưng với phân bổ chương trình phổ thông hiện hành thì việc áp dụng là rất khó khăn và không phải trường nào cũng có điều kiện cơ sở vật chất như nhau Đồng thời, không có một nguồn cụ thể các gợi ý chủ đề dạy học đầy đủ

để thầy cô giáo có thể hiểu rõ về STEM và dạy học STEM một cách đúng đắn và hợp

lý

1.4 Dạy học dự án chủ để STEM phát huy tính tích cực và phát triển năng

lực sáng tạo

1.4.1 Khái niệm về dạy học dự án

Dạy học theo dự án là một hình thức dạy học, trong đó học sinh dưới sự điều khiển và giúp đỡ của giáo viên, học sinh phải tự lực giải quyết một nhiệm vụ học tập mang tính phức hợp không chỉ về mặt lý thuyết mà đặc biệt về mặt thực hành, thông qua đó tạo ra các sản phẩm thực hành có thể giới thiệu, công bố được

1.4.2 Đặc trưng của dạy học dự án [10]

Dạy học dự án có đặc trưng thể hiện trên sơ đồ hình 1.1

Hình 1.1 Sơ đồ mô tả các đặc trưng của dạy học dự án

Đặc trưng của dạy học dự

án

Vấn đề gắn với thực

hứng thú

Tính tự lực

Lý thuyết - thực hành Định

hướng sản phẩm

Tính liên môn

Làm việc nhóm

Đánh giá đa dạng, thường xuyên

Công nghệ hiện đại

hỗ trợ

Dạy học dự án hỗ trợ phát triển kỹ năng tư duy siêu nhận thức, phát triển năng lực hợp tác,tự giám sát, phân tích dữ liệu, và đánh giá thông tin

1.4.3 Tầm quan trọng của dạy học dự án đối với học sinh

- Thiết lập mối liên hệ giữa nội dung học tập với cuộc sống ngoài học đường, hướng tới các vấn đề của thực tiễn nghề nghiệp

- Phát triển những kỹ năng phát hiện và giải quyết vấn đề thực tiễn

- Tạo cơ hội cho học sinh tự tìm hiểu chính mình, tự khẳng định mình

vụ học tập tới tất cả mọi học sinh

1.4.4 Tiến trình dạy học dự án chủ đề STEM phát triển năng lực sáng tạo và phát huy tính tích cực của học sinh[17]

1.4.4.1 Tiến trình cơ bản dạy học dự án

Các giai đoạn của dạy học dự án được chúng tôi mô tả trong sơ đồ hình 1.2 và các hoạt động của giáo viên và học sinh trong tiết học sử dụng phương pháp dạy học

dự án ở Bảng 1.1

Hình 1.2 Các giai đoạn dạy học theo dự án

Bảng 1.1 Các hoạt động của giáo viên và học sinh trong tiến trình dạy học

- Thiết kế các nhiệm vụ cho học sinh: làm thế nào để học sinh thực hiện xong thì bộ câu hỏi được giải quyết và các mục tiêu đồng thời cũng đạt được

- Chuẩn bị các tài liệu hỗ trợ giáo viên và học sinh cũng như các điều kiện thực hiện dự án trong thực tế

- Làm việc nhóm để lựa chọn chủ

đề dự án

- Xây dựng kế hoạch dự án: xác định những công việc cần làm, thời gian dự kiến, vật liệu, kinh phí, phương pháp tiến hành và phân công công việc trong nhóm

- Chuẩn bị các nguồn thông tin đáng tin cậy để chuẩn bị thực hiện dự án

- Cùng giáo viên thống nhất các tiêu chí đánh giá dự án

- Bước đầu thông qua sản phẩm cuối của các nhóm học sinh

- Phân công nhiệm vụ các thành viên trong nhóm thực hiện dự án theo đúng kế hoạch

- Tiến hành thu thập, xử lý thông tin thu được

- Xây dựng sản phẩm hoặc bản báo cáo

- Liên hệ, tìm nguồn giúp đỡ khi cần

- Thường xuyên phản hồi, thông báo thông tin cho giáo viên và các nhóm khác

- Đánh giá sản phẩm dự án của các nhóm khác theo tiêu chí đã đưa ra

1.4.4.2 Tiến trình dạy học dự án chủ đề STEM

Tiến trình dạy học dự án chủ đề STEM phát triển năng lực sáng tạo và phát huy tính tích cực của học sinh được tổ chức theo hướng phối kết hợp giữa các tiết dạy chính khóa và các tiết dạy ngoại khóa, vận dụng những kiến thức khoa học, kinh nghiệm mà học sinh đã tích lũy từ trước để thực hiện chủ đề STEM Trong quá trình thực hiện chủ đề học sinh sẽ tích lũy được thêm nhiều kiến thức, kỹ năng mới

Tiến trình được mô tả bằng sơ đồ hình 1.3

Hình 1.3 Quy trình tổ chức dạy học các chủ đề STEM

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

Trong dự thảo chương trình giáo dục phổ thông sau năm 2015 của Bộ Giáo dục

và Đào tạo, coi sáng tạo là một trong những năng lực chung cần được hình thành và phát triển cho học sinh Năng lực đó có ảnh hưởng rất lớn đến sự phát triển của toàn xã hội, là khả năng tạo ra cái mới có tính hữu dụng phục vụ cho đời sống của con người

Vấn đề thực tiễn Phát hiện dự án

Kết luận

và những điều cốt yếu làm tiền đề cho sự phát triền của nhân loại Sáng tạo mang tính

tinh thần của mỗi cá nhân và mỗi người lại có cách thức và con đường sáng tạo khác

nhau dựa trên những phẩm chất độc đáo của cá nhân

Như “Năng lực sáng tạo là khả năng tạo cái mới hoặc giải quyết một vấn đề

một cách mới mẻ của con người[14]” (Theo tác giả Huỳnh Văn Sơn (2009), Tâm lí học

sáng tạo, Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam, Hà Nội, tr.129)

1.5.2 Biểu hiện của năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học chủ đề

STEM[10]

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 Dựa vào định nghĩa năng lực sáng tạo, kết hợp cùng các đặc trưng của hoạt

động sáng của Lacne đưa ra, chúng tôi nêu ra một số biểu hiện có năng lực sáng tạo

trong hoạt động nhận thức của học sinh khi học theo định hướng giáo dục STEM như

sau:

(a) Tự lực phát hiện vấn đề mới, tình huống mới từ những tình huống quen

liên quan đến các ngành nghề kỹ thuật

(b) Nghiên cứu tổng quan các giải pháp kỹ thuật có sẵn, sau đó đưa ra bình

luận, lật đi lật lại vấn đề, trao đổi, chất vấn với các học sinh khác, với giáo viên, với

chuyên gia, …Từ đó đề xuất các giải pháp kỹ thuật mới, tối ưu trên cơ sở kế thừa các

giải pháp kỹ thuật đã có

(c) Tự đề xuất các giải pháp kỹ thuật phù hợp đem lại hiệu quả cao mà

không tham khảo các giải pháp đã có

(d) 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

(e) 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 củ đối tượng kỹ thuật trong mối tương quan giữa chúng

(f) 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

(g) Tự thiết kế sơ đồ nguyên lí, bản vẽ kĩ thuật thề hiện cấu tạo, chức năng, của đối tượng kỹ thuật đang nghiên cứu

1.5.3 Biện pháp phát triển năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học chủ

Căn cứ vào các biểu hiện của năng lực sáng tạo, có thể chỉ ra một số biện pháp

để phát huy năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM:

- 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

1.6 Phát huy tính tích cực của học sinh trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM [10]

1.6.1 Định nghĩa tính tích cực

Theo Ôkôn thì: tính tích cực là lòng mong muốn hành động được nảy sinh do các động lực thúc đẩy hoạt động, do các quyết định dứt khoát và do ý chí của học sinh Điều kiện của tính tích cực được biểu hiện bởi các yếu tố: hình dung rõ mục đích (thỏa mãn lòng ham học hỏi, hứng thú, say mê), đi đến quyết định, thực hiện, đạt tới mục đích Như vậy tính tích cực trong hoạt động dựa trên nhu cầu và hứng thú cá nhân

Như vậy tính tích cực được hiểu là một trạng thái tâm lý sẵn sàng của người học, thể hiện sự mong muốn giải quyết các vấn đề gắn với thực tiễn trên cơ sở tạo hứng thú – động cơ và nỗ lực nhận thức của cá nhân

1.6.2 Biểu hiện tính tích cực của học sinh trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM

Dấu hiệu của tính tích cực được G I Sukina nêu ra như sau:

- Khao khát, tự nguyện tham gia trả lời các câu hỏi của giáo viên, bổ sung các câu trả lời của bạn, thích được phát biểu ý kiến của mình về vấn đề nêu ra

- Thường xuyên nêu thắc mắc, đòi hỏi giải thích cặn kẽ những vấn đề mà giáo viên trình bày chưa đủ rõ

- Chủ động vận dụng linh hoạt những kiến thức, kỹ năng đã học để nhận thức

- Tập trung ý chí vào vấn đề đang học, kiên trì làm cho xong các nhiệm vụ học tập được giao, không nản chí trước tình huống khó khăn, thái độ phản ứng khi GV báo hết giờ như: tiếc rẻ, cố gắng làm cho xong,…

Dựa vào các dấu hiệu của tính tích cực trong hoạt động nhận thức của G.I Sukina đưa ra, chúng tôi nêu ra một số biểu hiện tính tích cực trong hoạt động nhận thức của học sinh khi học theo định hướng giáo dục STEM như sau:

(a) Khát khao tìm kiếm kiến thức mới liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật hay toán

(b) Hào hứng khi gặp một tình huống mới liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật hay toán Học sinh bắt tay vào giải quyết vấn đề, lên kế hoạch thực hiện ngay

(c) Tích cực tìm kiếm tài liệu từ nhiều nguồn, trao đổi thông tin, thảo luận với các học sinh khác, với giáo viên và các chuyên gia về vấn đề liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật hay toán

(d) Chủ động thành lập nhóm, diễn đàn trao đổi thông tin để thực hiện nhiệm

- Tổ chức các nội dung dạy học gắn với thực tiễn, vận dụng kiến thức để giải quyết các vấn đề thực tiễn

- Đưa học sinh vào tiến trình tìm tòi nghiên cứu, giải quyết các nhiệm vụ có tính thực tiễn, vận dụng kiến thức vào các tình huống mới

- Phối hợp nhiều hình thức tổ chức học tập đa dạng và phong phú nhằm đáp ứng nhu cầu học tập như: cá nhân, nhóm, tập thể, tham quan, phòng thí nghiệm, tổ chức thảo luận, báo cáo…

- Sử dụng các phương tiện dạy học hiện đại

- Môi trường học an toàn, thân thiện, có các suất học bổng xứng đáng, tạo mối liên hệ chặt chẽ giữa trường đại học và doanh nghiệp

1.7 Công cụ đánh giá chủ đề giáo dục STEM theo định hướng phát huy

tính tích cực và phát triển năng lực sáng tạo

Đánh giá là công việc quan trọng không thể thiếu trong quá trình dạy học Đặc biệt, khi áp dụng một phương pháp dạy học mới nhằm một mục đích giáo dục cụ thể thì việc đánh giá chính xác, khách quan sẽ giúp giáo viên có những thông tin tin cậy Nhứng thông tin này là căn cứ để nhận định tính hiệu quả của phương pháp đã sử dụng, cũng như đưa ra những điều chỉnh phù hợp về phương pháp, về hình thức tổ chức dạy học nhằm nâng cao chất lượng dạy và học Trong dạy học định hướng STEM, đánh giá có vai trò hết sức quan trọng và là vấn đề cốt lõi đảm bảo sự thành công cho một chủ đề giáo dục STEM

1.7.1 Nguyên tắc đánh giá và yêu cầu đánh giá kết quả học tập

1.7.1.1 Nguyên tắc đánh giá

Đặc điểm của giáo dục STEM là định hướng sản phẩm, phương pháp giảng dạy

là dạy học dựa trên dự án, học tập theo nhóm Vì vậy việc đánh giá thường xuyên, đa dạng các hình thức và công cụ đánh giá là cần thiết Giáo viên nên phối kết hợp đánh giá dựa trên các hoạt động trên lớp; đánh giá qua việc trình bày, báo cáo sản phẩm của người học xuyên suốt quá trình thực hiện dự án; kết hợp đánh giá của giáo viên với tự đánh giá và đánh giá lẫn nhau của học sinh

- Đánh giá phải hướng tới sự phát triển phẩm chất và năng lực của học sinh thông qua mức độ đạt chuẩn kiến thức, kĩ năng, thái độ và các biểu hiện năng lực, phẩm chất của người học

- Đánh giá không quá đặt nặng thành tích mà cần chú ý đến tính phát triển, gắn liền với thực tiễn Tức là, thay vì đánh giá dựa vào việc tái hiện lại các kiến thức học

từ sách vở thì cần phải đánh giá năng lực vận dụng và sáng tạo của người học đối với thực tiễn cuộc sống

- Đánh giá đưa ra phải phù hợp với năng lực vốn có của học sinh, chú trọng động viên khuyến khích sự hứng thú, tích cực và vượt khó trong học tập, rèn luyện của học sinh, giúp học sinh phát huy năng khiếu cá nhân

- Đánh giá phải đảm bảo kịp thời, khách quan, không tạo áp lực cho học sinh

1.7.1.2 Yêu cầu đánh giá kết quả học tập

Đánh giá kết quả học sinh, như đã nói ở trên, là phải dựa trên tình hình cụ thể của đối tượng học sinh và điều kiện chủ đề mà đưa ra phương pháp đánh giá phù hợp

Việc đánh giá giá dựa trên những yêu cầu sau:

- Đánh giá quá trình học tập của học sinh dựa trên biểu hiện của học sinh trong suốt quá trình học tập và thực hiện nhiệm vụ Giáo viên thu thập được những thông tin phản hồi về nhận thức của người học, kết quả học tập qua từng giai đoạn và kết quả thực hiện từng nhiệm vụ học tập Từ đó, đưa ra những tác động sư phạm cần thiết nhằm điều khiển hoạt động của người học để đạt kết quả tốt nhất

- Nội dung đánh giá chú trọng về đánh giá năng lực và phẩm chất Đây là mục tiêu chính theo định hướng đổi mới giáo dục hiện nay Theo đó, đánh giá năng lực là đánh giá khả năng thực hiện thành công hoạt động trong bối cảnh nhất định nhờ sự huy động tổng hợp các kiến thức, kỹ năng và các thuộc tính cá nhân khác của người học nhằm xem xét người học ở cách ứng xử, tính tích cực, hứng thú học tập; xem xét thái độ, hành vi ứng xử trong đạo đức, lối sống, ý thức pháp luật…

- Đánh giá kết quả học tập cá nhân nhằm giúp giáo viên đối chiếu tới mục tiêu dạy học mà giáo viên đã xây dựng cũng như phương pháp dạy học được sử dụng Kết quả này luôn có những tác động tới nhận thức, tư duy, tình cảm của người học

- Đánh giá kết quả học tập nhóm như đánh giá các kỹ năng giao tiếp, kỹ năng hợp tác, kỹ năng làm việc nhóm…của người học thông qua các hoạt động nhóm trong giáo dục STEM

1.7.2 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 tích cực của học sinh thông qua các tiêu chí ở bảng 2.9 Đây là công cụ đánh giá của giáo viên, của học sinh tự đánh giá và đánh giá chéo cho nhau

Bảng 1.2 Bảng mô tả tiêu chí và mức độ đánh giá năng lực sáng tạo

Tiêu chí đánh giá

Mức độ Mức 1

Không có

Mức 2 Không rõ ràng

mới mang lại hiệu quả;

[tương ứng với biểu

hiện sáng tạo (a)]

Không phát hiện

ra được các vấn

đề, tình huống mới

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

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

Phát hiện ra những vấn đề mới, tình huống mới và đề xuất được phương án giải quyết đúng,

hệ thống mới mang lại hiệu quả cao

2.Thiết kế được sơ đồ,

bản vẽ thể hiện nguyên

lý cấu tạo và hoạt động,

vận hành của hệ thống

mới; [tương ứng với

biểu hiện sáng tạo (e) và

(g)]

Không đưa ra được thiết kế của

ý tưởng mới

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

Đưa ra được thiết

kế hợp lý và phù hợp dựa trên sự tự tìm tòi khám phá

mà không dựa vào bất cứ thiết kế nào

có sẵn

3 Tìm ra các giải pháp

kháo sát, đo đạc mới,

đảm bảo tính hiệu quả

Đưa ra nhưng không thể kiểm chứng độ chính xác

Đưa ra được và kiếm chứng rõ ràng

4.Tìm ra các thiết bị, vật

liệu mới thay thế cho

thiết bị, vật liệu cũ

Không nắm rõ các thiết bị cần sử dụng cho hệ

Nắm được các thiết bị cần thiết

và cách chế tạo

Sử dụng được các thiết bị thay thế đảm bảo tính hiệu

Tiêu chí đánh giá

Mức độ Mức 1

Không có

Mức 2 Không rõ ràng

Mức 3

Rõ ràng

nhưng vẫn đảm bảo tính

hiệu quả cao và tiết

kiệm; [tương ứng với

biểu hiện (b), (c), (d)]

thống, giáo viên giao vật liệu gì sử dụng vật liệu đó

Biết sử dụng các vật liệu thay thế nhưng chỉ có thể chấp nhận sử dụng được mà tính hiệu quả chưa được đề cao

quả cao, tiết kiệm

và có tính thẩm

mỹ

5.Đề xuất giải pháp thiết

kế mới cho hệ thống kỹ

thuật đã có, thay đổi

một số chi tiết thiết kế

nhằm tăng hiệu quả cho

hệ thống kỹ thuật;

[tương ứng với biểu

hiện (d)]

Không đề xuất được giải pháp

Có đưa ra được các giải pháp nhưng không hiệu quả

Đề xuất được giải pháp hiệu quả

6.Tiến hành thực hiện

giải pháp thi công, chế

tạo nhằm mang lại lợi

ích; [tương ứng với biểu

hiện (c) và (d)]

Không tiến hành thi công được

Tiến hành thi công được nhưng cần có sự chỉ dẫn ban đầu của giáo viên

Tự tiến hành thi công nhanh, gọn, tiết kiệm và hiệu quả

7 Vận dụng kiến thức

được học để giải quyết

các vấn đề mới, tình

huống mới trong thực

tiễn liên quan đến ngành

kỹ thuật;[tương ứng với

biểu hiện (d)]

Không vận dụng được vào thực tiễn

Vận dụng được nhưng trong giới hạn những tình huống đơn giản và khá giống với bài học

Vận dụng linh hoạt và hiệu quả

ra trong quá trình tiến hành dẫn đến

Phán đoán được tình hình nhưng không đưa ra được phương hướng giải quyết

Tư duy phán đoán tốt, giảm thiểu tối

đa nhưng sai sót không cần thiết, tránh lãng phí và

Tiêu chí đánh giá

Mức độ Mức 1

Không có

Mức 2 Không rõ ràng

hiệu quả xử lý được các

tình huống phát sinh

9.Lập được nhiều

phương án giải quyết

cho một vấn đề thực

tiễn và mang lại kết quả

tối ưu; [tương ứng với

biểu hiện (b) và (c)]

Chỉ thực hiện theo phương án có sẵn

Đưa ra được 1 hoặc nhiều phương án nhưng chỉ có một vài sự khác biệt nhỏ không đáng kể

Tự đưa ra được các phương án thực tiễn, sáng tạo, độc đáo, hiệu quả và đa dạng

1.7.3 Tiêu chí đánh giá tính tích cực

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 tích cực trong hoạt động nhận thức của học sinh, chúng tôi cụ thể hóa tính tích cực của học sinh thông qua các tiêu chí ở bảng 2.10 Đây là công cụ đánh giá của giáo viên, của học sinh tự đánh giá và đánh giá cho nhau

Bảng 1.3 Bảng mô tả tiêu chí và mức độ đánh giá tính tích cực

Tiêu chí

Các mức độ tích cực

Không bao giờ (1)

Thỉnh thoảng (2)

Thường xuyên (3) (1) Thắc mắc, tìm hiểu các kiến thức mới,

tình huống mới; [tương ứng với biểu hiện (a)]

(2) Đề xuất vấn đề và lập kế hoạch, tiến hành

thực hiện kế hoạch, giải quyết một vấn đề cụ

thể có liên quan đến nội dung kiến thức học;

[tương ứng với biểu hình (b)]

Tiêu chí

Các mức độ tích cực

Không bao giờ (1)

Thỉnh thoảng (2)

Thường xuyên (3) (3) Tìm hiểu từ nhiều nguồn kiến thức khác:

bài báo, tạp chí, internet, bạn bè, chuyên

gia…; [tương ứng với biểu hiện (c)]

(4) Hợp tác, phối hợp với các thành viên

trong nhóm và với các thành viên nhóm khác;

[tương ứng với biểu hiện (c), (d)]

(5) Chủ động trao đổi kiến thức, những vướng

mắc, khó khăn với GV ; [tương ứng với biểu

hiện (c)]

(6) Làm sơ đồ, mô hình, làm bộc lộ cấu trúc

bài học, giúp dễ nhớ và vận dụng; [tương ứng

với biểu hiện (f)]

(7) Tìm tòi, bổ sung kiến thức từ việc nghiên

cứu lý thuyết và từ những bài học kinh

nghiệm rút ra từ thực tiễn; [tương ứng với

biểu hiện (f)]

(8) Mở rộng kiến thức sang nhiều lĩnh vực

khác nhau, liên hệ kiến thức được học (mới)

với kiến thức đã học (cũ) và với kiến thức các

môn học khác; [tương ứng với biểu hiện (f)]

(9) Tham gia đầy đủ các buổi họp nhóm, thảo

luận nhóm; [tương ứng với biểu hiện (b)]

(10) Tích cực trong thảo luận nhóm, trao đổi

với bạn cùng lớp, với chuyên gia; [tương ứng

với biểu hiện (c)(d)]

(11) Tôn trọng ý kiến người khác, biết tiếp

thu một cách có chọn lọc, hoàn thiện bản

thân; [tương ứng với biểu hiện (c)(d)]

(12) Nghiêm túc thực hiện theo kế hoạch đã

vạch ra, tôn trọng tập thể, đoàn kết với các

thành viên; [tương ứng với biểu hiện

(c)(d)(e)]

Tiêu chí

Các mức độ tích cực

Không bao giờ (1)

Thỉnh thoảng (2)

Thường xuyên (3) (13) Tự chịu trách nhiệm với hành động bản

thân; [tương ứng với biểu hiện (e),(f)]

1.7.4 Biểu hiện của S, E, T, M trong các chủ đề

Đây là những biểu hiện sự phát triển các năng lực đặc thù cho học sinh liên quan đến các môn học Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học mà học sinh có thể

sử dụng liên kết các kiến thức ở cả 4 môn hoặc không đủ 4 môn để giải quyết các vấn

đề thực tiễn, thiết kế và chế tạo sản phẩm

Bảng 1.4 Bảng mô tả các mức độ biểu hiện của STEM

Tiêu chí biểu

hiện

Mức độ Mức 1

Không có

Mức 2 Không rõ ràng

Mức 3

Rõ ràng

S – Khoa học

Không nắm được các kiến thức khoa học cần áp dụng là gì

Biết và năm được các kiến thức về Vật lý, Hóa học, Khoa học Trái đất nhưng chưa thể vân dụng hiệu quả

Vận dụng tổng quát các kiến thức khoa học một cách tinh gọn, hợp lý và đạt hiệu quả cao

T – Công

nghệ

Không nắm được các phương thức công nghệ cần thiết

Biết được các công

cụ công nghệ nhưng chưa áp dụng để giải quyết được các tình huống đặt ra

Vận dụng thông minh các công cụ công nghệ vào giải quyết các tình huống nhằm đem lại hiệu quả cao nhất

E – Kỹ thuật

Không sử dụng được các thuật ngữ kỹ thuật, không thiết kế hoặc vẽ được sơ đồ nguyên lý kỹ thuật, không nắm các nguyên lý kỹ thuật cần thiết cho vấn đề

Nắm được các ngôn ngữ kỹ thuật, sử dụng được các thiết

bị kỹ thuật cơ bản, thiết kế và vẽ được các sơ đồ nguyên lý

hệ thống nhưng còn cồng kềnh và tính

Nắm chắc và hiêu rõ các ngôn ngữ kỹ thuật, sử dụng thành thạo các thiết bị kỹ thuật cơ bản; thiết kế

và vẽ được các sơ đồ nguyên lý kết hợp tư duy để đưa ra bản vẽ

Tiêu chí biểu

hiện

Mức độ Mức 1

Không có

Mức 2 Không rõ ràng

dự phòng từ phán đoán của người thiết

kế

M – Toán học

Không biết được các ngôn ngữ Toán học, không năm được các kiến thức Toán học cần thiết cần vận dụng để xử lý số liệu hay thiết kế hệ thống

Biết được các ngôn ngữ Toán học cơ bản, chỉ có thể áp dụng được các kiến thức cơ bản của Toán học vào các bước đơn giản của quá trình thiết kế và thực hiện hệ thống

Hiểu rõ bản chất của các kiến thức toán, năm được phương thức áp dụng hiệu quả, sáng tạo, giải quyết được hầu hết các tình huống phát sinh

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Trong chương I, chúng tôi trình bày về cơ sở lí luận về tính tích cực và năng lực sáng tạo, quy trình thiết kế chủ đề giáo dục STEM và tiến trình tổ chức dạy học kiến thức Vật lý theo định hướng giáo dục STEM

Đầu tiên chúng tôi trình bày về đặc điểm tâm lý học lứa tuổi học sinh trung học phổ thông nói chung Sau đó là mục tiêu của quá trình dạy học và đặc trưng của dạy học trong thời đại công nghiệp 4.0

Trong phần tiếp theo, chúng tôi cung cấp những cái nhìn cơ bản nhất về dạy học theo định hướng giáo dục STEM, thông qua định nghĩa thuật ngữ STEM, khái niệm Giáo dục STEM, làm rõ mục tiêu giáo dục STEM và quy trình dạy học theo định hướng giáo dục STEM

Chúng tôi trình bày về dạy học dự án chủ đề STEM nhằm phát triển năng lực sáng tạo và phát huy tính tích cực của học sinh

Cuối cùng, chúng tôi nêu lên các khái niệm tính tích cực, năng lực sáng tạo trong hoạt động nhận thức của học sinh theo định hướng giáo dục STEM, đưa ra một

số biểu hiện của tính tích cực, biểu hiện của năng lực sáng tạo của học sinh và các biện pháp để phát huy tính tích cực và năng lực sáng tạo cũng như xây dựng tiêu chí đánh giá

Từ những nghiên cứu về cơ sở lý luận, chúng tôi nhận thấy rằng, giáo dục STEM là một quan điểm dạy học tích cực, có mục tiêu cụ thể và khi ứng dụng nó vào dạy học ở trường phổ thông sẽ phát huy tính tích cực và sáng tạo của học sinh Hơn nữa, việc tổ chức dạy học Vật lý theo định hướng giáo dục STEM đã có tiến trình cụ thể Trong chương 2 của luận văn, chúng tôi sẽ trình bày chi tiết hơn việc tổ chức dạy học một số kiến thức chương “Chất rắn và chất lỏng Sự chuyển thể” theo định hướng giáo dục STEM

CHƯƠNG 2

TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ CHỦ ĐỀ STEM CỦA NỘI DUNG KIẾN THỨC CHƯƠNG “CHẤT RẮN VÀ CHẤT LỎNG SỰ CHUYỂN THỂ” - VẬT LÝ 10

2.1 Phân tích nội dung kiến thức chương “Chất rắn và chất lỏng Sự

chuyển thể” theo định hướng giáo dục STEM

Nhìn chung, mục tiêu về kiến thức và kỹ năng của chương tập trung chủ yếu vào các vấn đề sau:

- Tìm hiểu nội dung của các thuyết động học phân tử chất khí

- Tìm hiểu các định nghĩa về chất rắn lỏng, khí, sự chuyển pha, sự biến dạng,

độ ẩm tuyệt đối, độ ẩm tỉ đối…

- Nghiên cứu và giải thích các hiện tượng bề mặt của chất lỏng, sự dính ướt và không dính ướt, hiện tượng mao dẫn…

- Phát biểu được nội dung, viết được biểu thức của định luật Húc và vận dụng

để giải thích một số hiện tượng và giải một số bài toán liên quan

Cụ thể, chuẩn kiến thức kĩ năng của chương là:

Bảng 2.1 Chuẩn kiến thức kĩ năng của chương “Chất rắn và chất lỏng

-Phân biệt được chất rắn kết tinh và chất rắn vô định

hình về cấu trúc vi mô và những tính chất vĩ mô của

chúng

b) Sự nở vì nhiệt

của vật rắn

-Viết được các công thức nở dài và nở khối

-Nêu được ý nghĩa của sự nở dài, sự nở khối của vật

rắn trong đời sống và kĩ thuật

-Mô tả được thí nghiệm về hiện tượng căng bề mặt

-Mô tả được thí nghiệm về hiện tượng dính ướt và

-Phân biệt được hơi khô và hơi bão hoà

-Viết được công thức tính nhiệt hoá hơi Q = Lm

 là nhiệt nóng chảy riêng

L là nhiệt hoá hơi riêng

f) Độ ẩm của

không khí

-Nêu được định nghĩa độ ẩm tuyệt đối, độ ẩm tỉ đối,

độ ẩm cực đại của không khí

-Nêu được ảnh hưởng của độ ẩm không khí đối với sức khoẻ con người, đời sống động vật, thực vật và

-Giải thích được quá trình bay hơi và ngưng tụ dựa trên chuyển động nhiệt của phân tử

-Giải thích được trạng thái hơi bão hoà dựa trên sự cân bằng động giữa bay hơi và ngưng tụ

Hiện tượng dính ướt, không dính ướt Hiện tượng mao dẫn

Độ ẩm không khí