Dạy học một số chủ đề môn toán lớp 12 trung học phổ thông theo định hướng giáo dục STEM

“Bản chất của giáo dục STEM là thông qua việc tích hợp các môn học để trang bị cho người học khả năng vận dụng tổng hợp những kiến thức và kĩ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh v

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

Mã số: 8.14.01.11

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn khoa học: TS BÙI THỊ HẠNH LÂM

THÁI NGUYÊN - 2019

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu: “Dạy học một số chủ đề môn Toánlớp 12 theo định hướng giáo dục STEM” dưới sự hướng dẫn của TS Bùi Thị HạnhLâm là kết quả nghiên cứu của cá nhân tôi, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trungthực chưa được công bố

Thái Nguyên, ngày tháng năm 2019

Tác giả luận văn

ĐOÀN ÁNH DƯƠNG

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành Luận văn tốt nghiệp này, ngoài sự nỗ lực của bản thân là sựgiúp đỡ của khoa, trường, các thầy cô bạn bè và gia đình Tôi xin bày tỏ lòng biết ơnsâu sắc tới người hướng dẫn khoa học - TS Bùi Thị Hạnh Lâm đã tận tình giúp đỡ tôitrong quá trình thực hiện đề tài

Tôi xin cảm ơn trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên và sự giúp đỡcủa các thầy cô giáo khoa Toán

Lời cảm ơn cuối cùng, tôi xin gửi tới bạn bè ở lớp Lí luận và phương pháp dạyhọc môn Toán K25, đồng nghiệp, các em HS nơi tôi công tác và gia đình đã cổ vũ,giúp đỡ tôi trong suốt thời gian nghiên cứu và thực hiện đề tài

Xin được trân trọng cảm ơn!

Thái Nguyên, tháng 4 năm 2019

Tác giả

ĐOÀN ÁNH DƯƠNG

MỤC LỤC

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục các từ, cụm từ viết tắt iv

Danh mục các bảng, hình và biểu đồ v

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Nhiệm vụ nghiên cứu 2

4 Đối tượng và khách thể nghiên cứu 2

5 Giả thuyết khoa học của đề tài 2

6 Phương pháp nghiên cứu 2

7 Cấu trúc của luận văn 3

Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 4

1.1 Dạy học tích hợp là gì? 4

1.2 STEM và giáo dục STEM 4

1.2.1 Khái niệm STEM 4

1.2.2 Giáo dục STEM 7

1.2.3 Dạy học theo định hướng STEM 9

1.2.4 Vai trò của dạy học theo định hướng giáo dục STEM đối với việc phát triển năng lực cho HS THPT 17

1.2.5 Vai trò của môn Toán trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM 18

1.3 Thực trạng dạy học tích hợp STEM 19

1.3.1 Thực trạng thiết kế và tổ chức dạy học môn Toán lớp 12 theo định hướng giáo dục STEM 19

1.3.2 Thực trạng việc học tập môn của HS lớp 12 trong dạy học Toán theo định hướng Giáo dục STEM 21

1.4 Kết luận chương 1 22

Chương 2 THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ CHỦ ĐỀ MÔN TOÁN LỚP 12 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 24

2.1 Cấu trúc chủ đề dạy học môn Toán theo định hướng giáo dục STEM 24

2.1.1 Mục tiêu 24

2.1.2 Xác định nội dung trọng tâm 24

2.1.3 Giới thiệu cấu trúc chủ đề 24

2.1.4 Bảng tổng hợp các hoạt động được xây dựng trong chủ đề 25

2.1.5 Một số chủ đề môn Toán lớp 12 có thể dạy học theo định hướng giáoduục STEM 26

2.1.5.1 Tổng quan về chương trình môn Toán 12 của HS THPT 26

2.3 Một số chủ đề dạy học môn Toán theo định hướng giáo dục STEM 28

2.3.1 Chủ đề 1 (Trên lớp) 28

2.4.2 Chủ đề 2 (Trải nghiệm) 40

2.4.3 Chủ đề 3 (Trên lớp) 57

2.3.4 Chủ đề 4 (Trải nghiệm) 66

2.4 Tổ chức thực hiện dạy học các chủ đề môn Toán lớp 12 theo định hướng giáo dục STEM 75

Sau đây là một dự án dạy học mà chúng em đã tiến hành dạy tại trường THPT Bắc Sơn ( Phụ lục 5) 75

Kết luận chương 2 76

Chương 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 77

3.1 Mục đích thực nghiệm 77

3.2 Nội dung thực nghiệm 77

3.3 Đối tượng thực nghiệm 77

3.4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 77

3.5 Thời gian nghiệm sư phạm 77

3.6 Các bước tiến hành 78

3.7 Đánh giá về kết quả thực nghiệm 79

3.7.1 Đánh giá định tính 79

3.7.2 Đánh giá định lượng 80

Kết luận chương 3 81

KẾT LUẬN 83

TÀI LIỆU THAM KHẢO 84

PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT

DHGVHSPPHĐ

PPDH

: Dạy học: Giáo viên phổ thông: Học sinh

: Phương pháp: Hoạt động

: Phương pháp dạy học

DANH MỤC BẢNG, HÌNH VÀ BIỂU ĐỒ

Bảng 3.1 Bảng phân phối tần số điểm của bài kiểm tra 80

Bảng 3.2 Bảng phân phối tần suất điểm của bài kiểm tra 80

Hình 1.1 Mô hình 5E hướng dẫn tích hợp STEM 11

Hình 1.2 Tiến trình dạy học STEM theo phương pháp nghiên cứu khoa học - Quy trình tiếp cận theo lí thuyết thiết kế kĩ thuật 12

Hình 1.3 Vòng lặp thiết kế trong giáo dục STEM 13

Hình 1.4 Mối liên quan của Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học 14

Hình 1.5 Quy trình dạy học môn Toán theo định hướng giáo dục STEM 17

Biểu đồ 3.1 Biểu đồ phân phối tần suất điểm 81

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Thế kỉ XXI, với sự bùng nổ của công nghệ và khoa học, xã hội đứng trướcnhững thách thức lớn về nhiều mặt như biến đổi khí hậu, cạn kiệt tài nguyên…và đặcbiệt là giáo dục Mục tiêu của giáo dục không đơn thuần chỉ là truyền thụ kiến thứctrong nền tảng tri thức loài người đã gây dựng qua bao đời mà cao hơn cả là mục tiêubồi dưỡng phát triển năng lực đặt vấn đề, giải quyết vấn đề, tìm kiếm thông tin, thuthập, xử lí số liệu, năng lực hợp tác, năng lực sáng tạo,…để khám phá những tri thứcmới, phương pháp mới, vấn đề mới, cách giải quyết mới

Trước tình hình đó, Nghị quyết 29 về đổi mới căn bản, toàn diện GD-ĐT xác

định mục tiêu cụ thể đối với giáo dục phổ thông là: “Đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo là đổi mới những vấn đề lớn, cốt lõi, cấp thiết, từ quan điểm, tư tưởng chỉ đạo đến mục tiêu, nội dung, phương pháp, cơ chế, chính sách, điều kiện bảo đảm thực hiện; đổi mới từ sự lãnh đạo của Đảng, sự quản lý của Nhà nước đến hoạt động quản lý dạy và học trong các nhà trường, việc tham gia của gia đình, cộng đồng, xã hội và bản thân người học; đổi mới ở tất cả các bậc học, ngành học” [4].

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 theo hướng tăng cường gắn kếtgiữa lý thuyết với thực hành, lý luận với thực tiễn, nhà trường gắn với gia đình và xãhội điều này được thể hiện ngay trong “Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể”(ban hành tháng 12.2018) Trong chương trình này, định hướng dạy học tích hợp đãđược xác định rõ và một trong những định hướng tích hợp mới được đề cập là tíchhợp theo định hướng giáo dục STEM Định hướng này đã được thể hiện trongchương trình tổng thể, chương trình môn học ở các cấp, bậc, lớp học

Giáo dục STEM là một trong những định hướng giáo dục tích hợp đã đượcphát triển mạnh ở Mỹ (2012), Thái Lan (2014), Canada (2015), Úc (2009) và đã

đem lại những thành tựu tốt cho giáo dục của các quốc gia này “Bản chất của giáo dục STEM là thông qua việc tích hợp các môn học để trang bị cho người học khả năng vận dụng tổng hợp những kiến thức và kĩ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học vào giải quyết các tình huống và yêu cầu của thực tiễn”.

Định hướng giáo dục STEM là phù hợp với việc đổi mới chương trình GDPTtheo định hướng phát triển năng lực Đối với Việt Nam, định hướng giáo dục STEMcũng đã được triển khai ở một số trường và bước đầu cũng đã có được những kết quả

tốt, tuy nhiên nhìn chung vấn đề này còn khá mới, khó thực hiện đối với cả GV và HScũng như các cấp quản lí GD.

Từ những lí do trên, đề tài được lựa chọn là: “Dạy học một số chủ đề môn

Toán lớp 12 trung học phổ thông theo định hướng giáo dục STEM”

2 Mục đích nghiên cứu

Trên cơ sở nghiên cứu về dạy học tích hợp, về giáo dục STEM, thiết kế và tổchức dạy học một số chủ đề môn Toán tích hợp theo hướng giáo dục STEM cho HSlớp 12 ở trường trung học phổ thông

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

Nghiên cứu cơ sở lí luận về dạy học nhằm phát huy tính tích cực, tự lực, sángtạo của HS, về dạy học tích hợp, về giáo dục STEM

Nghiên cứu thực trạng dạy học tích hợp và thực trạng dạy học theo định hướnggiáo dục STEM cho HS lớp 12 THPT

Thiết kế và tổ chức dạy học một số chủ đề dạy học tích hợp theo định hướnggiáo dục STEM trong dạy học Toán cho HS lớp 12 THPT

Thực nghiệm sư phạm để kiểm nghiệm tính hiệu quả và khả thi của một số chủ

đề đã thiết kế

4 Đối tượng và khách thể nghiên cứu

Khách thể nghiên cứu: quá trình dạy học môn Toán ở trường THPT

Đối tượng nghiên cứu: thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề dạy học tích hợptheo định hướng giáo dục STEM cho HS lớp 12 THPT

5 Giả thuyết khoa học của đề tài

Nếu thiết kế được một số chủ đề dạy học tích hợp theo định hướng STEMtrong dạy học môn Toán cho HS lớp 12 và tổ chức thực hiện dạy học hợp lí thì sẽphát triển năng lực giải quyết vấn đề, năng lực vận dụng toán học vào thực tiễn cho

HS lớp 12 THPT

6 Phương pháp nghiên cứu

-Phương pháp nghiên cứu lý luận

Nghiên cứu các sách, báo, các công trình về về dạy học nhằm phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo, dạy học tích hợp, dạy học theo hướng STEM

- Phương pháp điều tra, quan sát thực tiễn

Quan sát, điều tra - khảo sát bằng phiếu hỏi để tìm hiểu thực trạng dạy học tíchhợp và thực trạng dạy học theo định hướng giáo dục STEM trong dạy học môn Toán

ở trường THPT

-Phương pháp thực nghiệm sư phạm

Tiến hành dạy thực nghiệm ở trường THPT nhằm kiểm nghiệm tính hiệu quả

và khả thi của một số chủ đề đã thiết kế

7 Cấu trúc của luận văn

Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận văn gồm có 3 chương:

Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn

Chương 2: Thiết kế và tổ chức dạy học một số chủ đề môn toán lớp 12 theođịnh hướng giáo dục STEM

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

Trong dạy học tích hợp, HS dưới sự chỉ đạo của GV thực hiện việc chuyển đổiliên tiếp các thông tin từ ngôn ngữ của môn học này sang môn học khác; HS học cách sửdụng phối hợp những kiến thức, những kĩ năng và những thao tác để giải quyết một tìnhhuống phức hợp - thường là gắn với thực tiễn Chính nhờ qua trình đó, HS nắm vữngkiến thức, hình thành khái niệm, phát triển năng lực và các phẩm chất cá nhân[9].

Theo chương trình giáo dục phổ thông mới Bộ Giáo dục và Đào tạo công bốngày 27/12/2018, dạy học tích hợp là “định hướng dạy học giúp HS phát triển khảnăng huy động tổng hợp kiến thức, kĩ năng, thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau để giải

có hiệu quả các vấn đề trong học tập và trong cuộc sống, được thực hiện ngay trongquá trình lĩnh hội tri thức và rèn luyện kĩ năng”

Như vậy, có thể hiểu “Dạy học tích hợp là một quan điểm dạy học nhằm hìnhthành và phát triển ở HS những năng lực cần thiết trong đó có năng lực vận dụng kiếnthức để giải quyết có hiệu quả các tình huống thực tiễn”

1.2 STEM và giáo dục STEM

1.2.1 Khái niệm STEM

STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học) [6]

STEM là thuật ngữ rút gọn được sử dụng khi bàn đến các chính sách phát triển vềKhoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học của Mỹ Thuật ngữ này lần đầu tiên đượcgiới thiệu bởi Quỹ Khoa học Mỹ (NSF) vào năm 2001 Trước đó, năm 1990, NSF dùngthuật ngữ SMET tuy nhiên thuật ngữ này có cách phát âm giống từ “SMUT” (một từ có

ý nghĩa không tích cực), vì vậy SMET sau nay được đổi thành STEM

Hiện nay thuật ngữ STEM được dùng trong hai ngữ cảnh khác nhau đó là ngữcảnh giáo dục và ngữ cảnh nghề nghiệp

Trong ngữ cảnh giáo dục, nói đến STEM là muốn nhấn mạnh đến sự quan tâm của nền giáo dục đối với các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học Quan

tâm đến việc tích hợp các môn học trên gắn với thực tiễn để nâng cao năng lực cho

người học Giáo dục STEM có thể được hiểu và diễn giải ở nhiều cấp độ như: chínhsách STEM, chương trình STEM, nhà trường STEM, môn học STEM, bài học STEMhay hoạt động STEM.

Trong ngữ cảnh nghề nghiệp, STEM được hiểu là nghề nghiệp thuộc các lĩnhvực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học, ví dụ: Nhóm ngành nghề về CNTT;

Y sinh; Kĩ thuật, Điện tử và Truyền thông… [6]

Tùy từng ngữ cảnh khác nhau mà STEM được hiểu như là các môn học haycác lĩnh vực

Hiện nay, giáo dục STEM được nhiều tổ chức, nhà giáo dục quan tâm nghiêncứu Do đó, khái niệm về giáo dục STEM cũng được định nghĩa dựa trên các cáchhiểu khác nhau Có ba cách hiểu chính về giáo dục STEM hiện nay là:

- Giáo dục STEM được hiểu theo nghĩa là quan tâm đến các môn Khoa học,Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học Đây cũng là quan niệm về giáo dục STEM của Bộgiáo dục Mỹ “Giáo dục STEM là một chương trình nhằm cung cấp hỗ trợ, tăngcường, giáo dục Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học (STEM) ở tiểu học vàtrung học cho đến bậc sau đại học” [6] Đây là nghĩa rộng khi nói về giáo dục STEM

- Giáo dục STEM được hiểu theo nghĩa là tích hợp (liên ngành) của 4 lĩnh vựcKhoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học [6], tác giả Tsupros [6] định nghĩa “Giáo dục STEM là một phương pháp học tập tiếp cận liên ngành, ở đó những kiến thức hàn lâm được kết hợp chặt chẽ với các bài học thực tế thông qua việc HS được áp dụng những kiến thức Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học vào trong những bối cảnh cụ thể tạo nên một kết nối giữa nhà trường, cộng đồng và các doanh nghiệp cho phép người học phát triển những kĩ năng STEM và tăng khả năng cạnh tranh trong nền kinh tế mới” [6]

- Giáo dục STEM được hiểu theo nghĩa là tích hợp (liên ngành) từ 2 lĩnh vực

về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học trở lên Theo quan niệm này, tác giả

Sanders định nghĩa “Giáo dục STEM là phương pháp tiếp cận, khám phá trong giảng dạy và học tập giữa hai hay nhiều hơn các môn học STEM, hoặc giữa một chủ đề STEM và một hoặc nhiều môn học khác trong nhà trường” [6]

Bên cạnh đó, giáo dục STEM cũng được quan niệm STEM như là chương trìnhđào tạo dựa trên ý tưởng giảng dạy cho HS bốn lĩnh vực cụ thể - Khoa học, Công nghệ,

Kĩ thuật và Toán học - trong một liên ngành và phương pháp tiếp cận ứng dụng Thay vìdạy bốn lĩnh vực này theo những môn học tách biệt và rời rạc, STEM tổng hợp chúng

Trong nghiên cứu này giáo dục STEM được hiểu theo nghĩa thứ ba và được

tác giả định nghĩa như sau:“Giáo dục STEM là một quan điểm dạy học theo tiếp cận liên ngành từ hai trong các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học trở lên Trong đó nội dung học tập được gắn với thực tiễn, PPDH theo quan điểm dạy học định hướng hành động” [6]

Ở ngữ cảnh giáo dục và trên bình diện thế giới, STEM được hiểu với nghĩa làgiáo dục STEM trong đó:

Science (Khoa học): Là môn học nhằm phát triển khả năng sử dụng các kiến

thức Khoa học (Vật lí, Hóa học, Sinh học và Khoa học trái đất) của HS, không chỉgiúp HS hiểu về thế giới tự nhiên mà còn có thể vận dụng kiến thức đó để giải quyếtcác vấn đề khoa học trong cuộc sống hàng ngày

Technology (Công nghệ): Là môn học nhằm phát triển khả năng sử dụng, quản lí, hiểu và đánh giá công nghệ của HS Nó cung cấp cho HS những cơ hội để

hiểu về công nghệ được phát triển như thế nào, cung cấp cho HS những kĩ năng để cóthể phân tích được sự ảnh hưởng của công nghệ mới tới cuộc sống hàng ngày của HS

và của cộng đồng…

Engineering (Kĩ thuật): Là môn học nhằm phát triển sự hiểu biết ở HS về cách

công nghệ đang phát triển thông qua quá trình thiết kế kĩ thuật Kĩ thuật cung cấp cho

HS những cơ hội để tích hợp kiến thức của nhiều môn học, giúp cho những khái niệmliên quan trở nên tường minh trong cuộc sống của họ Kĩ thuật cũng cung cấp cho HSnhững kĩ năng để có thể vận dụng sáng tạo cơ sở Khoa học và Toán học trong quátrình thiết kế các đối tượng, các hệ thống hay xây dựng các quy trình sản xuất

Mathematics (Toán học): Là môn học nhằm phát triển ở HS khả năng phân tích, biện luận và truyền đạt ý tưởng một cách hiệu quả thông qua việc tính toán, giải

thích, các giải pháp giải quyết các vấn đề toán học trong các tình huống đặt ra [6]

Với nội hàm các môn học như trên, liên hệ với chương trình giáo dục phổthông Việt Nam hiện hành ta dễ dàng nhận thấy môn Khoa học tương ứng với cácmôn Khoa học tự nhiên ở Việt Nam như Vật lí, Hóa học, Sinh học Ở Việt Nam mônCông nghệ đã bao hàm cả yếu tố Công nghệ và Kĩ thuật, do vậy môn Công nghệ vàmôn Kĩ thuật trên thế giới tương ứng với môn Công nghệ và môn Tin học ở ViệtNam Vì vậy, trong luận văn này vận dụng vào bối cảnh giáo dục Việt Nam nội dunggiáo dục STEM sẽ bao hàm nội dung của các môn học là Vật lí, Hóa học, Sinh học,Công nghệ, Tin học và Toán

1.2.2 Giáo dục STEM

1.2.2.1 Khái niệm giáo dục STEM

Phạm trù năng lực thường được hiểu theo những cách khác nhau và mỗi cáchhiểu có những thuật ngữ tương ứng Theo [9], năng lực được hiểu theo các cách khácnhau như:

- “Năng lực” hiểu theo nghĩa chung nhất là khả năng mà cá nhân thể hiện khitham gia một hoạt động nào đó ở một thời điểm nhất định Ví dụ khả năng giải toán,khả năng nói tiếng Anh,… thường được đánh giá bằng trắc nghiệm trí tuệ;

- Năng lực là khả năng thực hiện hiệu quả một nhiệm vụ/một hành động cụthể, liên quan đến một lĩnh vực nhất định dựa trên cơ sở hiểu biết, kĩ năng, kĩ xảo và

sự sẵn sàng hành động

- Năng lực của người học (HS) là khả năng làm chủ những hệ thống kiến thức,

kĩ năng, thái độ,… phù hợp với lứa tuổi và vận hành (kết nối) chúng một cách hợp lívào thực hiện thành công nhiệm vụ học tập, giải quyết hiệu quả những vấn đề đặt racho chính các em trong cuộc sống

- Giáo dục STEM là trang bị cho người học những kiến thức và kĩ năng cần thiếtliên quan đến các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học Các kiến thức và

kĩ năng này phải được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau giúp HS không chỉ hiểubiết về nguyên lí mà còn có thể thực hành và tạo ra được những sản phẩm trong cuộcsống hằng ngày Do vậy, dạy học theo định hướng phát triển năng lực là một trong các

cơ sở khoa học của giáo dục STEM được thể hiện ở các nội dung cơ bản sau:

Hệ thống mục tiêu được mô tả tường minh rõ ràng về hệ thống các năng lực.Khác với dạy học định hướng nội dung, dạy học định hướng năng lực tập trung vàokết quả học tập của HS tức là quan tâm tới “đầu ra” Đây là cơ sở cho việc lựa chọnnội dung, phương pháp, hình thức tổ chức và kiểm tra đánh giá nhằm đảm bảo kếtquả đầu ra như mong muốn Do vậy, trong dạy học định hướng năng lực kết quả họctập hay là mục tiêu thường được mô tả thông qua hệ thống các năng lực một cách chitiết, rõ ràng có thể quan sát và đánh giá được Đặc điểm này của dạy học định hướngnăng lực là cơ sở khoa học quan trọng trong việc xây dựng mục tiêu giáo dục STEM

và bảng kiểm đánh giá các năng lực của HS thông qua bài học STEM

Dạy học dựa trên định hướng hành động

Tư tưởng của dạy học dựa trên định hướng hành động là: người học sẽ học tốtnhất khi được trực tiếp tham gia vào hoạt động học tập trải nghiệm; kiến thức phải đượckhám phá bởi chính các cá nhân nếu nó có ý nghĩa quan trọng với họ hoặc tạo ra sự khácbiệt trong hành vi của họ và người học sẽ có quyết tâm cao khi họ được tự do

thiết lập các mục tiêu học tập của mình và có thể chủ động theo đuổi nó trong mộtkhuôn khổ nhất định [1] Dạy học theo dự án là một hình thức điển hình của dạy họcđịnh hướng hành động, trong đó HS tự lực thực hiện trong nhóm một nhiệm vụ họctập phức hợp, gắn với các vấn đề thực tiễn, kết hợp lí thuyết và thực hành, có tạo racác sản phẩm có thể công bố Trong dạy học theo dự án, có thể vận dụng nhiều líthuyết và quan điểm dạy học hiện đại như lí thuyết kiến tạo, dạy học định hướng HS,dạy học hợp tác, dạy học tích hợp, dạy học khám phá, sáng tạo, dạy học theo tìnhhuống và dạy học định hướng hành động Do vậy, vận dụng dạy học định hướng hànhđộng có ý nghĩa quan trọng trong việc xây dựng nguyên lí giáo dục kết hợp lí thuyếtvới thực tiễn, tư duy và hành động, nhà trường và xã hội của giáo dục STEM Đây là

cơ sở trong việc lựa chọn PPDH trong giáo dục STEM

Tư tưởng dạy học tích hợp liên môn và định hướng vận dụng vào giải quyếtcác vấn đề thực tiễn

Dạy học tích hợp liên môn là dạy học những nội dung kiến thức liên quan đếnhai hay nhiều môn học "Tích hợp" là nói đến phương pháp và mục tiêu của hoạtđộng dạy học còn "liên môn" là đề cập tới nội dung dạy học Các chủ đề liên môn,tích hợp có tính thực tiễn nên sinh động, hấp dẫn, có ưu thế trong việc tạo ra động cơ,hứng thú học tập cho HS [9] Dạy học tích hợp liên môn không chỉ chú ý tích cực hoá

HS về hoạt động trí tuệ mà còn chú ý rèn luyện năng lực giải quyết vấn đề gắn vớinhững tình huống của cuộc sống và nghề nghiệp, đồng thời gắn hoạt động trí tuệ vớihoạt động thực hành, thực tiễn Tăng cường việc học tập trong nhóm, đổi mới quan

hệ GV - HS theo hướng cộng tác Đặc điểm này của dạy học định hướng năng lực là

cơ sở để xây dựng các chủ đề giáo dục STEM gắn với thực tiễn cuộc sống

Đánh giá trong dạy học định hướng năng lực là đánh giá quá trình

Về bản chất, đánh giá năng lực là đánh giá khả năng vận dụng kiến thức, kĩ năngthực hiện nhiệm vụ của HS và việc đánh giá này là đánh giá cả quá trình vì sự tiến bộ của

HS [2] Đánh giá quá trình là những phản hồi cần thiết cho cả GV và HS về những hiểu

trình được xem là một phương thức tạo động lực học tập cho người học hiệu quả và cótác động ngay tức thì đến quá trình học Đánh giá trong dạy học định hướng năng lực sẽ

là cơ sở để xây dựng nội dung đánh giá trong quy trình giáo dục STEM

1.2.2.2 Đặc trưng giáo dục STEM

- Giáo dục STEM là dạy học tích hợp, là cách tiếp cận liên ngành trong quátrình học Về khái niệm “liên ngành” khác với “đa ngành” Mặc dù cũng là có nhiềungành, nhiều lĩnh vực nhưng “liên ngành” thể hiện sự kết nối và bổ trợ lẫn nhau trongcác ngành còn “đa ngành” cũng là có nhiều ngành nhưng không thể hiện được sợi dâykết nối bổ trợ lẫn nhau trong các ngành Do vậy, nếu một chương trình học, mộttrường học chỉ có nhiều môn, nhiều GV dạy các ngành khác nhau mà không có sự kếtnối và bổ trợ lẫn nhau thì chưa được gọi là giáo dục STEM.

- HS phải kết hợp trí óc và chân tay Lồng ghép với các bài học trong thế giớithực Thể hiện tính thực tiễn và tính ứng dụng kiến thức trong việc giải quyết các vấn đềthực tế Ở đây, không còn rào cản của việc học kiến thức lý thuyết với ứng dụng Do vậy,các chương trình STEM nhất thiết phải hướng đến các hoạt động thực hành và vận dụngkiến thức để tạo ra sản phẩm hoặc giải quyết các vấn đề của thực tế cuộc sống

- Giải quyết vấn đề thực tiễn

- Phát triển mạnh năng lực và phẩm chất HS

- Định hướng thực hành và sản phẩm

- Kết nối từ trường học, cộng đồng đến các tổ chức toàn cầu Đó là kỷ nguyêncủa thế giới phẳng, cách mạng công nghiệp 4.0 (nơi mà tự động hóa và điều khiển từ

xa thông qua các thiết bị điện tử di động lên ngôi, thông qua đường truyền Internet)

Do vậy, quá trình giáo dục STEM không chỉ hướng đến vấn đề cụ thể của địa phương

mà phải đặt trong mối liên hệ với bối cảnh kinh tế toàn cầu và các xu hướng chungcủa thế giới Ví dụ: biến đổi khí hậu, năng lượng tái tạo…

1.2.3 Dạy học theo định hướng STEM

1.2.3.1 Đặc trưng của bài học STEM

- Một chủ đề STEM đầy đủ sẽ hội tụ cả bốn thành tố của STEM như:

+ Khoa học: Các quy luật tự nhiên, xã hội

+ Công nghệ: Quy trình sản xuất ra sản phẩm học tập

+ Kĩ thuật: Thiết kế, chế tạo đẽo gọt,

+ Toán học: Ý nghĩa các con số, hình dạng, phép tính, số lượng liên quan đến sản phẩm chế tạo

- Một bài học STEM có các đặc trưng sau:

+ Bài học STEM tập trung vào các tình huống và các vấn đề mang tính thực tiễn liên quan đến vấn đề xã hội, kinh tế, môi trường cần được giải quyết

+ Bài học STEM thường được hướng dẫn bằng các quá trình thiết kế kĩ thuật

+ Bài học STEM đặt HS vào hàng loạt những câu hỏi - đáp về thực hành vànhững khám phá có kết thúc mở Trong các bài học STEM, con đường học tập STEM

có kết thúc mở trong một quá trình không quá ràng buộc Điều ràng buộc, nếu có chỉ

là các vật liệu được cung cấp sẵn

Giáo dục STEM về bản chất được hiểu là trang bị cho người học những kiến thức

và kỹ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toánhọc Các kiến thức và kỹ năng này phải được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau,giúp HS không chỉ hiểu biết về nguyên lý mà còn có thể thực hành và tạo ra được nhữngsản phẩm trong cuộc sống hàng ngày Giáo dục STEM sẽ thu hẹp khoảng cách giữa hànlâm và thực tiễn, tạo ra những con người có năng lực làm việc “tức thì” trong môi trường

có tính sáng tạo cao và sử dụng trí óc có tính chất công việc ít lặp lại

Giáo dục STEM có đặc trưng không phải là để HS trở thành những nhà toánhọc, nhà khoa học, kỹ sư hay những kỹ thuật viên mà là phát triển cho HS các kỹnăng có thể được sử dụng để làm việc và phát triển trong thế giới công nghệ hiện đạingày nay Vâng, đó chính là kỹ năng STEM Kỹ năng STEM được hiểu là sự tíchhợp, lồng ghép hài hòa từ bốn nhóm kỹ năng là: Kỹ năng Khoa học, kỹ năng Côngnghệ, kỹ năng Kỹ thuật và kỹ năng Toán học

Một trong những phương pháp dạy và học mang lại hiệu quả cao nhất cho giáodục STEM là phương pháp “Học qua hành” - “Learning by doing” Phương pháp

“Học qua hành” giúp HS có được kiến thức từ kinh nghiệm thực hành chứ không phảichỉ từ lý thuyết Bằng cách xây dựng các bài giảng theo chủ đề và dựa trên thực hành,

HS sẽ được hiểu sâu về lý thuyết, nguyên lý thông qua các hoạt động thực tế Chínhcác hoạt động thực tế này sẽ giúp HS nhớ kiến thức lâu hơn, sâu hơn HS sẽ được làmviệc theo nhóm, tự thảo luận tìm tòi kiến thức, tự vận dụng kiến thức vào các hoạtđộng thực hành rồi sau đó có thể truyền đạt lại kiến thức cho người khác Với cáchhọc này, GV không còn là người truyền đạt kiến thức nữa mà sẽ là người hướng dẫn

để HS tự xây dựng kiến thức cho chính mình

1.2.3.2 Quy trình xây dựng và tổ chức dạy học STEM

- Quy trình 5E

Quy trình 5E được Rodger W Bybee và cs xây dựng dựa trên mô hình SCIS của

J Myron Atkin và Robert Karplus (1962) - một mô hình dùng để cải tiến chươngtrình dạy học môn Khoa học ở HS bậc tiểu học Kể từ năm 1980, Quy trình 5E đãđược dùng để thiết kế các tài liệu giảng dạy Quy trình hướng dẫn 5E đóng một vaitrò quan trọng quá trình phát triển chương trình và xây dựng tài liệu giáo trình chocác lớp học khoa học Ngày nay, một số tác giả đã rất quan tâm đến quy trình 5E vàcoi nó là một quy trình phù hợp để giáo dục STEM

Quy trình 5E nhằm mô tả tiến trình dạy học và có thể được sử dụng trong toàn

bộ chương trình, cho một chương hay một bài học cụ thể [4] Quy trình 5E gồm có 5

giai đoạn trong một chuỗi quá trình dạy học là: Engagement (Thâm nhập vấn đề), Exploration (khám phá), Explanation (giải thích), Elaboration/Extension (mở rộng) và Evaluation (đánh giá) (Hình 1.1).

Hình 1.1 Mô hình 5E hướng dẫn tích hợp STEM

Thâm nhập vấn đề: Mục tiêu của giai đoạn này là để tạo sự chú ý và quan tâm của HS HS được đặt vào những tình huống, sự kiện hay vấn đề liên quan đến nội

dung học tập mang tính thách thức và gợi nhu cầu HS cần phải giải quyết Về bảnchất, ở đây là tạo các tình huống có vấn đề khiến HS có những suy nghĩ như: tại saođiều đó lại có thể xảy ra, em cũng đã từng suy nghĩ nhưng không biết lí giải thế nào,

em muốn tìm hiểu thêm về vấn đề này… và khi đó HS cảm thấy cần thiết phải giảiquyết hay học thêm một vấn đề gì đó

Khám phá: Đây là giai đoạn HS trải nghiệm thông qua các hoạt động như thu

thập thông tin dữ liệu, quan sát mô hình, thí nghiệm, điều tra… để giải thích các hiệntượng và phát triển khả năng nhận thức của bản thân Vai trò của GV trong giai đoạnkhám phá là người chỉ dẫn và khởi đầu cho hoạt động Cung cấp cho HS những kiếnthức nền cần thiết; những dụng cụ, nguyên vật liệu phục vụ hoạt động trải nghiệm của

HS và điều chỉnh những nhận thức sai lầm mà HS có thể gặp phải trong quá trìnhkhám phá

Đây là giai đoạn HS suy nghĩ, lập kế hoạch và tổ chức những thông tin dữ liệuthu thập được Giai đoạn này HS có thể thực hiện các thí nghiệm, tiến hành nghiêncứu, thiết kế các quy trình, thiết kế mẫu… Lựa chọn và áp dụng các phương pháp tiếpcận có hệ thống thích hợp để trả lời câu hỏi mang tính phức hợp, để điều tra các vấn

đề mang tính thời sự và phát triển các giải pháp cho những thách thức và các vấn đềtrong thế giới thực

Giải thích: HS phân tích và diễn giải các dữ liệu Trao đổi những kiến thức và

các giải pháp mang tính khả thi Sử dụng công nghệ thích hợp để phân tích và thôngtin liên lạc

Mở rộng: Giai đoạn này HS có cơ hội được mở rộng và củng cố những hiểu

biết của mình về các khái niệm, kiến thức HS điều chỉnh các giải pháp, các quy trình.Sửa đổi quy trình thử nghiệm để tìm hiểu thêm Xác định và phân tích các kết nối đếnnghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM

Đánh giá: Đánh giá được tiến hành thông qua việc HS phải trình bày giải pháp của họ nhằm giải quyết các vấn đề được đặt ra ban đầu HS được tham gia đánh

giá đồng đẳng HS phải chứng minh sự hiểu biết của mình dựa trên kết quả các nhiệm

vụ thực hiện GV sẽ đánh giá cả kiến thức và kĩ năng của HS, xem xét những minhchứng cho thấy sự hiểu biết của HS

Quy trình trên được xây dựng dựa trên lí thuyết kiến tạo, giúp HS có thể tự xâydựng những hiểu biết của mình thông qua những trải nghiệm và những ý tưởng mới

-Quy trình tiếp cận nghiên cứu khoa học

Cùng với quy trình 5E, hiện nay trên thế giới, giáo dục STEM được giảng dạytheo phương pháp nghiên cứu khoa học Đây là một phương pháp nghiên cứu trong

đó những vấn đề khoa học, những số liệu liên quan được thu thập nhằm xây dựngnhững giả thuyết và những giả thuyết này được TN kiểm chứng Theo cách tiếp cậnnày HS sẽ được học theo cách của các nhà khoa học khám phá hay trả lời các câu hỏikhoa học Quy trình này phù hợp cho các hình thức giáo dục STEM thông qua nghiêncứu khoa học hay mô hình sinh hoạt câu lạc bộ khoa học Trên cơ sở quy trình nghiêncứu khoa học, tiến trình dạy học STEM theo phương pháp nghiên cứu khoa học đượccải tiến như sau (Hình 1.2) [8]

Hình 1.2 Tiến trình dạy học STEM theo phương pháp nghiên cứu khoa học - Quy

trình tiếp cận theo lí thuyết thiết kế kĩ thuật

Đặc điểm nổi bật của giáo dục STEM là nhấn mạnh yếu tố kĩ thuật và cụ thể làtính thiết kế Do vậy, nhiều nhà sư phạm đã vận dụng quy trình thiết kế kĩ thuật để giảngdạy STEM cho HS Vòng lặp thiết kế là một ví dụ trong việc vận dụng quy trình thiết kế

kĩ thuật trong giáo dục STEM Vòng lặp thiết kế là một hướng dẫn giúp HS giải quyếtcác vấn đề nói chung và giải quyết vấn đề trong thiết kế nói riêng khi học STEM mộtcách hiệu quả (Hình 1.3) Khác với quy trình tiếp cận nghiên cứu khoa học là dựa trêncác câu hỏi, dựa trên các giả thuyết khoa học để làm xuất phát điểm cho quá trình nhậnthức của HS, và ở đó quan tâm nhiều đến việc tìm ra các minh chứng để trả lời cho cáccâu hỏi khoa học đó thì quy trình tiếp cận theo lí thuyết thiết kế kĩ thuật sẽ dựa trên cácvấn đề và tìm giải pháp cho các vấn đề cần phải giải quyết Hay nói cách khác về bảnchất ở đây là dựa trên quy trình thiết kế kĩ thuật để giải quyết vấn đề

Hình 1.3 Vòng lặp thiết kế trong giáo dục STEM [8]

- Thiết lập mối quan hệ giữa các kiến thức, kĩ năng và phương pháp của các môn

học

Hiện nay trong giáo dục truyền thống bốn lĩnh vực quan trọng: Khoa học, Côngnghệ, Kĩ thuật và Toán học được xây dựng và giảng dạy một cách độc lập Tuy việc dạytheo cách này vẫn giữ một vai trò quan trọng trong việc cung cấp những kiến thức cơ bảnthuộc các lĩnh vực trên Nhưng sự tách rời này cũng sẽ đem đến một khoảng cách lớngiữa học và thực hành, giữa nhà trường và doanh nghiệp bởi nhà trường dạy theo cácmôn học nhưng cuộc sống thực tiễn thì lại không tồn tại theo các môn độc lập như trongnhà trường mà là những vấn đề mang tính phức hợp HS được đào tạo theo mô hìnhtruyền thống sẽ cần thời gian để thích nghi, để hiểu được làm thế nào để từ cơ sở líthuyết, nguyên lí, những kiến thức được học trong trường chuyển thành các ứng

dụng thực tế Hơn nữa, tư duy liên kết các sự vật, hiện tượng với các ứng dụng và kĩthuật cũng rất hạn chế bởi trong chính quá trình giảng dạy định hướng nội dung, HSkhông có điều kiện để thấy được những biểu hiện thực tiễn của kiến thức trong cuộcsống…

mối quan hệ tự nhiên giữa các thành tố trong STEM, đó là các mối quan hệ “sử dụng”,

“thúc đẩy”, “dẫn đến”, “áp dụng” Khoa học có được những lợi ích từ sự phát triển củaCông nghệ, Kĩ thuật và Công nghệ, Kĩ thuật là áp dụng những thành quả của Khoa họcvào đời sống Toán học rất cần thiết cho cả Khoa học và Công nghệ, Kĩ thuật, tương tựvậy những tiến bộ của Khoa học, Công nghệ sẽ kích thích những tiến bộ mới trong Toánhọc… Có thể thấy các lĩnh vực đều thúc đẩy nhau phát triển và hưởng lợi từ sự phát triểncủa nhau Trong thực tế những mối liên kết thuộc các lĩnh vực STEM

ở trên là những liên kết động và phát triển theo thời gian Các mối liên kết đó phản ảnh những vấn đề cơ bản của cuộc sống là khám phá thế giới và cải tạo thế giới

Hình 1.4 Mối liên quan của Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học [8]

Trong giáo dục, dạy học Khoa học là bao gồm cả việc dạy về phương pháp khoahọc là một quá trình xây dựng giả thuyết và xác minh Dạy học Công nghệ và Kĩ thuật làdạy về sự linh hoạt, sáng tạo và đổi mới Tuy nhiên những thuộc tính này rất khó đểlượng hóa trong dạy học, nhưng những điều này lại rất cần thiết trong dạy học Côngnghệ, Kĩ thuật Quá trình sáng tạo có thể được nuôi dưỡng trong HS nhưng phải cần thờigian và HS cần được nhúng trong môi trường và không gian đặc thù để kích thích sựsáng tạo Do vậy, tiếp cận giáo dục STEM phải là tiếp cận mang tính liên ngành để

tạo ra sự kết hợp hài hòa giữa các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toánhọc nhằm mang đến cho HS những trải nghiệm thực tế thực sự có ý nghĩa.

Ví dụ trong bài học STEM về chủ đề xây cầu, HS đóng vai là những kĩ sư tưvấn cho một công ty phải sửa hoặc thay thế một cây cầu qua một kênh đào đã bị hưhỏng nặng HS được học về bản chất của lực, trọng lực và cách làm việc với lực cânbằng Ở đây, kiến thức về Toán học sẽ được sử dụng trong các tính toán về trọng lực,cân bằng lực Những kiến thức này sẽ là cơ sở để đưa ra các giải pháp kĩ thuật nhằmtạo ra những cấu trúc ổn định

Hay khi học một chủ đề về hệ mặt trời, HS không chỉ đơn thuần học về khoahọc để nghiên cứu xem hệ mặt trời gồm những thành phần nào hay đặc điểm củachúng ra sao mà còn được học những ý tưởng phát hiện ra kính thiên văn (Côngnghệ), học về giá đỡ cho kính thiên văn (Kĩ thuật), hay học cách tính tỷ lệ khoảngcách giữa các ngôi sao hay bán kính của các ngôi sao (Toán học)

- Các bước soạn nội dung bài học STEM

Để từng bước đưa giáo dục STEM vào trường phổ thông làm tiền đề, cơ sở đểthực hiện chương trình giáo dục phổ thông mới, theo chúng tôi cần phải xây dựngtheo các chủ đề từng môn hoặc tích hợp liên môn ở các môn học STEM Các chủ đềSTEM cần theo hướng rất linh hoạt và có thể triển khai dưới nhiều hình thức Để xâydựng một chủ đề STEM theo định hướng phát triển năng lực cho HS, nên thực hiệntheo các bước sau:

Bước 1 Xác định đối tượng, thời gian, hình thức tổ chức chủ đề STEM

- Đối tượng: cần xác định đối tượng phù hợp với chủ đề trên cơ sở nội dung bám sát với chương trình phổ thông của Bộ Giáo dục và Đào tạo Đối tượng HS nên

theo lớp từ lớp 1 đến lớp 12

- Thời gian: cần xác định thời gian phù hợp gồm cả thời gian chuẩn bị, thời gian

thực hiện Mỗi chủ đề nên xây dựng thời gian thực hiện trên lớp từ 60 đến 90 phút

- Hình thức tổ chức: có thể tổ chức trong giờ học chính khóa tại các phòng

STEM của nhà trường hoặc tại các cơ sở sản xuất, phòng STEM các doanh nghiệp,các trường đào tạo nghề

Bước 2 Nêu vấn đề thực tiễn

GV nêu vấn đề thực tiễn bằng nhiều hình thức như: một câu chuyện, một tìnhhuống thực tiễn, bài tập thực tiễn, dự án học tập giải quyết các vấn đề thực tiễn, hoạtđộng trải nghiệm sáng tạo, hoạt động nghiên cứu khoa học… làm cho HS xuất hiệnnhu cầu giải quyết vấn đề thực tiễn

Bước 3 Đặt câu hỏi định hướng, hình thành ý tưởng của chủ đề, hệ thống kiến thức STEM trong chủ đề

Các câu hỏi tập trung vào các nội dung: Chủ đề nhằm mục đích gì? Nhiệm vụchính trong chủ đề là gì? Chủ đề có ý nghĩa gì trong thực tiễn? Kiến thức môn họcSTEM nào liên quan? …

Ý tưởng chủ đề hướng tới các vấn đề thực tiễn gì liên quan để giải quyết được vấn đề thực tiễn

Xây dựng hệ thống kiến thức thuộc lĩnh vực STEM trong chủ đề Các kiếnthức các môn STEM liên quan cần xác định trọng tâm, liên quan trực tiếp chủ đề, do

đó khi xây dựng chủ đề STEM cần thiết phải hợp tác giữa GV các bộ môn

Bước 4 Xác định mục tiêu của chủ đề

Cần xác mục tiêu về kiến thức, kĩ năng và thái độ cần đạt được sau khi thựchiện chủ đề STEM cho HS Mục tiêu cần rõ ràng, có tính khả thi phù hợp với nănglực HS và điều kiện địa phương

Bước 5 Chuẩn bị các mẫu vật, hóa chất, dụng cụ, vị trí để thực hiện chủ đề STEM.

Trên cơ sở nội dung, mục tiêu chủ đề, GV chuẩn bị hoặc hướng dẫn HS chuẩn

bị đầy đủ cơ sở vật chất, dụng cụ … cần thiết để tổ chức thực hiện chủ đề

Bước 6 Xác định được quy trình (các hoạt động hoặc chuỗi hoạt động) kĩ thuật giải quyết vấn đề thực tiễn bằng ứng dụng STEM và thực hiện được các hoạt động giải quyết vấn đề thực tiễn.

GV xây dựng quy trình tổ chức, thực hiện chủ đề STEM theo các hoạt động một cách rành mạch, rõ ràng, dễ thực hiện

Tuy nhiên, ở mức độ cao hơn, GV chỉ nêu mục tiêu chủ đề, yêu cầu đạt được, cung cấp cơ sở vật chất cần thiết yêu cầu HS tự xây dựng các bước và thực hiện chủ đề

Một trong những giá trị cốt lõi chương trình thực hiện chủ đề STEM là truyềncảm hứng về khả năng sáng tạo của cá nhân, giúp phát triển các đặc điểm của cá nhânsáng tạo: tính trôi chảy, tính linh hoạt, tính độc đáo, tính tỉ mỉ

Bước 7 Báo cáo kết quả, nêu các kiến nghị, đề xuất mới

Sau khi thực hiện chủ đề, HS báo cáo kết quả quá trình ứng dụng STEM giảiquyết vấn đề thực tiễn, có thể đề xuất một số vấn đề mới phát sinh, ý tưởng mới liênquan đến chủ đề

GV kết luận vấn đề, tổng kết

- Tổ chức dạy học tích hợp STEM từ cách tiếp cận giáo dục STEM (Quy trình 5E,quy trình tiếp cận theo phương pháp nghiên cứu khoa học, quy trình tiếp cận theo líthuyết thiết kế kĩ thuật) và từ thực tế nội dung chương trình và sách giáo khoa môn Toántrong chương trình giáo dục phổ thông tại Việt Nam, nghiên cứu đề xuất quy trình

chung dạy học môn Toán theo định hướng giáo dục STEM gồm 5 bước cụ thể như sau (Hình 1.8):

Hình 1.5 Quy trình dạy học môn Toán theo định hướng giáo dục STEM 1.2.4 Vai trò của dạy học theo định hướng giáo dục STEM đối với việc phát triển năng lực cho HS THPT

Dạy học theo định hướng STEM có vai trò đối với việc phát triển năng lực cho

HS THPT Cụ thể là:

- Đảm bảo giáo dục toàn diện: Triển khai giáo dục STEM ở nhà trường, bêncạnh các môn học đang được quan tâm như Toán học, Khoa học, các lĩnh vực côngnghệ, kĩ thuật cũng sẽ được quan tâm, đầu tư trên tất cả các phương diện về đội ngũ

GV, chuơng trình, cơ sở vật chất

- Nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM: Các dự án học tập trong giáodục STEM hướng tới việc vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thựctiễn, HS được hoạt động, trải nghiệm và thấy được ý nghĩa của tri thức với cuộc sống,nhờ đó sẽ nâng cao hứng thú học tập của HS

- Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho học sinh: Khi triển khai các

dự án học tập STEM, HS hợp tác với nhau, chủ động và tự lực thực hiện các nhiệm

vụ học; được làm quen hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học Các hoạt độngnêu trên góp phần tích cực vào hình thành và phát triển phẩm chất, năng lực cho HS

- Kết nối trường học với cộng đồng: Để đảm bảo triển khai hiệu quả giáo dụcSTEM, cơ sở giáo dục phổ thông thường kết nối với các cơ sở giáo dục nghề nghiệp,các trường đại học tại địa phương nhằm khai thác nguồn lực về con người, cơ sở vậtchất Bên cạnh độ, giáo dục STEM phổ thông cũng hướng tới giải quyết các vấn đề

có tính đặc thù của địa phương

- Hướng nghiệp, phân luồng: Tổ chức tốt giáo dục STEM ỏ trường phổ thông,

HS sẽ được trải nghiệm trong các lĩnh vực STEM, đánh giá đuợc sự phù hợp, năngkhiếu, sở thích của bản thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM Thực hiện tốtgiáo dục STEM trường phổ thông cũng là cách thức thu hút HS theo học, lựa chọncác ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM, các ngành nghề có nhu cầu cao về nguồn nhânlực trong cuộc cách mạng công nghiêp lần thứ tư

- Góp phần củng cố, đào sâu, hệ thống hóa kiến thức khoa học đã học trongchương trình, phát hiện và khắc phục những sai lầm của HS mắc phải trong chươngtrình Hơn nữa, mở rộng kiến thức và năng lực thuộc các lĩnh vực Khoa học, Côngnghệ, Kĩ thuật và Toán học

- Góp phần giáo dục kĩ thuật tổng hợp và định hướng nghề nghiệp cho HS, đặcbiệt là các ngành nghề thuộc các lĩnh vực STEM

- Phát hiện các HS có năng lực vượt trội về Khoa học và Kĩ thuật, bồi dưỡngcác HS này trở thành lực lượng nòng cốt, để tham gia các cuộc thi lớn như: liên hoantuổi trẻ sáng tạo, cuộc thi khoa học kĩ thuật cấp Quốc gia cho HS trung học

1.2.5 Vai trò của môn Toán trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM

Giáo dục theo định hướng STEM dựa trên giáo dục là một liên ngành lĩnh vựcToán học kết nối bốn ngành là Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán do đó mônToán là một bộ phận cấu thành của dạy học STEM

Toán với phương pháp STEM nhấn mạnh các nguyên tắc thực hành học tậpcủa mỗi HS luôn được tạo điều kiện để thực hành để HS ghi nhớ kiến thức lâu dài,STEM nên nhấn mạnh cho HS kinh nghiệm, học tập tích hợp, kết nối giữa các mônhọc, khả năng giải quyết vấn đề, phương pháp tư duy chuyên sâu, khả năng quản lýcác loại nhiệm vụ của dự án, hiểu biết và kỹ năng về thiết kế kỹ thuật, cũng như việc

sử dụng các thông tin khác nhau và công nghệ

Ngược lại, một số nghiên cứu cho thấy phương pháp học tập theo định hướngSTEM dựa trên khám phá hoặc điều tra có tiềm năng lớn để cải thiện và thay đổi việcdạy và học Giáo dục dựa trên STEM được công nhận là cách thúc đẩy trẻ em yêu thíchtoán học hiệu quả Tăng cường giáo dục dựa trên STEM là một cách thúc đẩy nhữngngười trẻ tuổi quan tâm nhiều hơn đến Khoa học và Toán học vì kiến thức toán học có

ảnh hưởng đến nền kinh tế của một nước Giáo dục STEM là một cách cải thiện khảnăng giải quyết vấn đề toán học ở trẻ em học đường.

Toán học là một trong bốn thành tố quan trọng của giáo dục STEM, là lĩnhvực công cụ của các lĩnh vực khoa học còn lại trong giáo dục STEM Sự hạn chế vềnăng lực Toán học là rào cản lớn đối với việc thực hiện giáo dục STEM Do đó, đểthực hiện giáo dục STEM hiệu quả thì cần thiết phải phát triển năng lực Toán học cho

HS phổ thông

1.3 Thực trạng dạy học tích hợp STEM

Để tìm hiểu thực trạng học tích hợp STEM ở trường THPT, chúng tôi đã sửdụng phiếu thăm dò ý kiến, kết hợp với việc trao đổi ý kiến với các đồng nghiệp vàcác chuyên gia có kinh nghiệm nhiều năm, tiến hành thăm lớp dự giờ dạy một số tiết

1.3.1 Thực trạng thiết kế và tổ chức dạy học môn Toán lớp 12 theo định hướng giáo dục STEM

Chúng tôi đã tiến hành khảo sát đối với 30 GV dạy Toán ở trường THPT (12

GV THPT Bắc Sơn, 18 GV THPT Chuyên Chu Văn An) Lạng Sơn (mẫu phiếu xemphụ lục số 1) kết quả thu được như sau:

66,7% các GV được hỏi đều nhất trí với khái niệm về giáo dục STEM ở phương

án 1, chỉ có 10% GV chọn phương án 4 Như vậy đa số GV đã có được sự hiểu biết banđầu về giáo dục STEM nhưng hiểu đúng và chính xác về khái niệm này còn ít

Với câu hỏi 2, Theo thầy, cô ý nghĩa của dạy học giáo dục STEM là gì? (mẫuphiếu xem phụ lục số 1)

Về vấn đề này đa số các thầy cô cho rằng ý nghĩa của việc dạy học giáo dụcSTEM là “Đảm bảo giáo dục toàn diện” (60%), có 40% thầy cô chọn các đáp ánkhác Đa số các thầy cô đã nhận thức được tâm quan trọng của dạy học giáo dụcSTEM (mẫu phiếu xem phụ lục số 1)

Về vấn đề này đa số các thầy, cô cho rằng việc dạy học giáo dục STEM là rấtcần thiết (60%), có 30% thầy cô cho rằng nó là cần thiết Đại đa số các thầy cô đãnhận thức được tâm quan trọng của dạy học giáo dục STEM

Với câu hỏi này 50% các thầy cô cho rằng môn Toán có vai trò hình thành vàphát triển những năng lực chung cốt lõi cho người học (NL tự chủ và tự học, NL giaotiếp và hợp tác, NL giải quyết vấn đề và sáng tạo) và NL toán học (NL tư duy và lập luậntoán học; NL mô hình hoá toán học; NL giải quyết vấn đề toán học; NL giao tiếp toánhọc; NL sử dụng công cụ, phương tiện học Toán) trong dạy học theo định hướng giáodục STEM, 50% thầy cô đồng ý môn Toán có vai trò giúp HS có những kiến thức, kỹnăng toán học phổ thông, cơ bản, thiết yếu; phát triển khả năng giải quyết vấn đề có

tính tích hợp liên môn giữa môn Toán và các môn học khác như Vật lý, Hoá học,Sinh học, Địa lý, Tin học, Công nghệ, ; tạo cơ hội để HS được trải nghiệm, áp dụngtoán học vào đời sống thực tế Như vậy, các thầy cô đều đã nhận thức môn Toán cóvai trò như thế nào trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM, tuy nhiên hiểuchưa đầy đủ và toàn diện.

Với câu hỏi 5, Theo thầy, cô để có điều kiện dạy học theo định hướng giáodục STEM cần có năng lực nào? (mẫu phiếu xem phụ lục số 1)

Có 100% GV chọn cả 8 năng lực trên chứng tỏ các thầy cô đã có tìm hiểu vềgiáo dục STEM

Với câu hỏi 6, Theo thầy, cô những yếu tố nào ảnh hưởng đến việc giáo dụcSTEM?

Có 15% GV thực hiện cả ba cách, có 35% GV thực hiện hai cách, 20% GVthực hiện một cách

Với câu hỏi 7 theo thầy, cô các chủ đề nào trong chương trình môn Toán cóthể thiết kế dạy học theo định hướng giáo dục STEM? (mẫu phiếu xem phụ lục số 1)

Với câu hỏi này đa số các GV cho rằng trong 24 chủ đề trên đều có thể thiết kếdạy học theo định hướng giáo dục STEM Đa số các thầy cô đã hình dung được đượcđiều kiện để thiết kế được dạy học theo định hướng giáo dục STEM các tình huốngtrong bối cảnh thực tế ứng với mỗi chủ đề môn Toán trong trường THPT

Với câu hỏi 8 Theo thầy, cô khi thiết kế chủ đề giáo dục STEM cần thực hiệncác bước như thế nào? (mẫu phiếu xem phụ lục số 1)

Với câu hỏi này có 50% GV chọn phương án A ta thấy còn có nhiều GV chọncác phương án khác nhau chứng tỏ các thầy cô chưa thực sự tìm hiểu về cách thiết kếchủ đề dạy học theo hướng giáo dục STEM

Với câu hỏi 9 Theo thầy cô bước nào là khó nhất trong các bước thiết kế chủ

Với câu hỏi này đa số các GV cho rằng khó khăn lớn nhất là áp lực về thờigian trên lớp ít, nội dung kiến thức rất nặng nên không có điều kiện khắc sâu nhiều vềdạy học theo định hướng giáo dục STEM.

Với câu hỏi 11 “Theo thầy cô người học có hứng thú với giáo dục STEM?(mẫu phiếu xem phụ lục số 1)

Rất hứng thú Hứng thú Không hứng thú Kết quả của hỏi này 100%

câu trả lời “Rất hứng thú”

Nội dung giáo dục môn Toán theo định hướng STEM khá khó đối với các emTHPT, các em thấy đây là nội dung rất trừu tượng, hàn lâm Vì vậy, việc thiết kế vàthực hiện các hoạt động dạy học theo định hướng giáo dục STEM giúp HS khám pháđược các kiến thức, hình thành kĩ năng là rất khó khăn và hiệu quả chưa cao Và đây

là nội dung còn mới chỉ có một số ít trường THPT trên cả nước mới đưa vào dạy họcthí điểm

Nhiều GV mới chỉ bước đầu nghiên cứu đến giáo dục môn Toán theo địnhhướng Giáo dục STEM

- Đối với HS: Chất lượng đại trà của HS còn yếu Số HS tự mình tiếp thu vàgiải được các bài toán không nhiều Hầu hết chưa lựa chọn đúng phương pháp sửdụng kiến thức để ứng dụng vào giải bài tập trong bối cảnh thực tế Vì vậy dẫn đếnviệc kiến tạo nên hệ thống các bài toán có phần bị hạn chế Chẳng hạn:

+) Yếu về định hướng biến đổi giải các bài toán;

+) Yếu về năng lực nhận dạng và xác định phương pháp giải

toán; +) Yếu về năng lực chuyển đổi bài toán;

+) Ngoài ra trong quá trình giải bài tập Toán, HS thường yếu trong việc chuyểnđổi ngôn ngữ, yếu về khả năng quy lạ về quen Dẫn đến, việc khai thác các bài toán và hệthống các bài toán liên quan gặp khó khăn; đồng thời dẫn đến những sai lầm

1.3.2 Thực trạng việc học tập môn của HS lớp 12 trong dạy học Toán theo định hướng Giáo dục STEM

Để tìm hiểu thực trạng dạy học môn Toán lớp 12 theo định hướng Giáo dụcSTEM chúng tôi đã xin ý kiến đối với 300 HS lớp 12 trường THPT Bắc Sơn (mẫuphiếu xem phụ lục số 2)

Với câu hỏi 1 “Thầy (Cô) của em đã dạy học theo định hướng giáo dục STEM chưa?

Như vậy HS cho rằng có 100% GV chưa bao giờ dạy học bộ môn Toán theođịnh hướng giáo dục STEM, đây là nội dung hoàn toàn mới lạ đối với các em.

Với câu hỏi 2 “Nếu em chưa được học theo định hướng giáo dục STEM, em có muốn được học không ? Vì sao? (mẫu phiếu xem phụ lục số 2)

Mặc dù nội dung dạy học theo định hướng giáo dục STEM là nội dung đa sốcác em muốn và rất muốn học theo, rất thuận lợi và cần thiết để truyền thụ kiến thức

kĩ năng nhưng chưa có GV nào thực hiện

Với câu hỏi 3 “Nếu thầy cô em đã thực hiện dạy học theo định hướng giáo dụcSTEM thì em thấy dạy học theo định hướng giáo dục STEM có ý nghĩa như thế nào?(mẫu phiếu xem phụ lục số 2)

Kết quả khảo sát cho thấy 90% HS chọn cả 5 phương án trên chỉ có 10% các

em chọn một phương án nào Thực tế này đòi hỏi các thầy cô phải nghiên cứu cáchdạy học theo định hướng giáo dục STEM cho HS

Với câu hỏi 4 Nếu em đã được học chủ đề (bài dạy) theo định hướng giáo dục STEM, em có hứng thú như thế nào?

Thông qua khảo sát, chúng tôi nhận thấy nhìn chung các GV đều nhận thấytầm quan trọng của việc dạy học môn Toán theo định hướng STEM, một số các GV

đã thường xuyên thực hiện nhưng còn lúng túng, hạn chế Khi dạy học môn Toán GVthường xuyên tập trung truyền thụ theo mà chưa chú trọng tìm ra và chủ động trang bịcho HS dạy học môn Toán theo định hướng STEM GV chưa chủ động làm tốt việctrang bị hệ thống kiến thức dạy học môn Toán theo định hướng STEM cho HS

1.4 Kết luận chương 1.

Qua việc nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn về giáo dục STEM, dạy họcmôn Toán theo định hướng giáo dục STEM cho thấy giáo dục STEM có vai trò và ýnghĩa quan trọng trong việc phát triển năng lực của HS, đặc biệt là năng lực giảiquyết vấn đề Môn Toán có vai trò quan trọng trong việc thực hiện giáo dục theo địnhhướng STEM Quá trình dạy học môn Toán ở trường phổ thông có thể thực hiện dạyhọc theo định hướng giáo dục STEM Tuy nhiên, thực trạng dạy học môn Toán cho

HS lớp 12 THPT còn nhiều hạn chế, GV còn lúng túng trong việc xác định chủ đề,thiết kế các hoạt động dạy học trong các chủ đề, năng lực vận dụng Toán học của HScòn hạn chế Trên cơ sở nghiên cứu lí luận và thực tiễn đó chúng tôi nhận thấy cầnthiết và có thể thiết kế và tổ chức dạy học một số chủ đề Toán cho HS lớp 12 THPTtheo định hướng STEM

Chương 2 THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ CHỦ ĐỀ MÔN TOÁN LỚP 12

THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 2.1 Cấu trúc chủ đề dạy học môn Toán theo định hướng giáo dục STEM

Cần mô tả kĩ năng nào sẽ đạt được sau khi dạy xong chủ đề

2.1.1.3 Tư duy, thái độ

Cần mô tả tư duy, thái độ nào sẽ được hình thành sau khi dạy xong chủ đề

2.1.1.4 Năng lực

Cần mô tả các năng lực có thể hình thành và phát triển cho HS thông qua dạy học chủ đề

2.1.2 Xác định nội dung trọng tâm

2.1.2.1 Kiến thức nền tảng của chủ đề

HS cần có các kiến thức nền tảng nào để có thể thực hiện các nội dung học tập của chủ đề

2.1.2.2 Kiến thức trọng tâm

Xác định kiến thức, năng lực STEM cần giải quyết, đó là kiến thức trong chủ đề

có liên quan đến khoa học (Vật lý, Hóa học, Sinh học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán học…)

2.1.3 Giới thiệu cấu trúc chủ đề

Theo [9] chủ đề STEM có cấu trúc như sau

a Vấn đề thực tiễn

Là bài toán trong thực tiễn nhưng có nhiều lời giải, thường các bài toán có nhiều yếu tố kỹ thuật

1 Tủ sấy - Kiến thức các Các dụng vật Bản vẽ và quy Đo đạc tính

môn Vật lý, hóa, dụng như kìm trình lắp ráp toán…

e Bộ câu hỏi định hướng

- Câu hỏi khái quát

- Câu hỏi bài học

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

Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung chủ đề Thời

gian

- Giới thiệu chủ đề Các nhóm phân công I

nhiệm vụ, nhận dụng cụ,tiến hành các thí nghiệm

báo cáo kết quả

2.1.5 Một số chủ đề môn Toán lớp 12 có thể dạy học theo định hướng giáoduục STEM

2.1.5.1 Tổng quan về chương trình môn Toán 12 của HS THPT

Nội dung chương trình Toán lớp 12 chương trình chuẩn bao gồm 02 phân mônGiải tích và Hình học học trong 37 tuần tổng số 123 tiết bao gồm các nội dung sau:

Nội dung chủ yếu của chương này là khảo sát sự biến thiên của hàm số dựa vào

học 2008 – 2009 đã tạo điều kiện thuận lợi cho HS khi vận dụng các định lý, các tínhchất, cung cấp kịp thời những kiến thức Toán học cần thiết phục vụ một số môn học khácnhư Vậy lý, Sinh học, Toán học tránh được căng thẳng cho HS khi phải học liên tục họcdồn dập, nhiều giờ một vấn đề chẳng hạn như nhớ quá nhiều công thức

Chủ đề 2: Khối đa diện, thể tích khối đa diện - Các ứng dụng khối đa diện, thể tích khối đa diện trong cuộc sống.

Chương “Khối đa diện, thể tích khối đa diện” gồm 11 tiết, cụ thể như sau:

§1 Khái niệm về khối đa diện

§2 Khối đa diện lồi và khối đa diện đều

§3 Khái niệm về thể tích của khối đa diện

§4 Ôn tập chương

Chủ đề 3: Hàm số mũ, logarit và các ứng dụng trong các bài toán trong cuộc sống.

Chương “HÀM SỐ LUỸ THỪA, HÀM SỐ MŨ VÀ HÀM SỐ LÔGARIT”được xây dựng 23 tiết gồm các nội dung sau:

lôgarit §7 Ôn tập chương

Chủ đề 4: Mặt tròn xoay, khối tròn xoay các bài toán Mặt tròn xoay, khối tròn xoay trong cuộc sống

Chương “ Mặt tròn xoay, khối tròn xoay” xây dựng 10 tiết gồm các nội dung sau:

§1 Khái niệm về mặt tròn xoay

- Dạy học các môn học thuộc lĩnh vực STEM (dạy trên lớp) Đây là hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu trong nhà trường Theo cách này, các bài học,

hoạt động giáo dục STEM được triển khai ngay trong quá trình dạy học các môn họcSTEM theo hướng tiếp cận liên môn Các chủ đề, bài học, hoạt động STEM bám sátchương trình của các môn học thành phần Hình thức giáo dục STEM này thườngkhông làm phát sinh thời gian học tập

- Hoạt động trải nghiệm STEM Trong hoạt động trải nghiệm STEM, học sinh được khám phá các thí nghiệm, ứng dụng khoa học, kĩ thuật và toán học đối với

đời sống con người, nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM Đây cũng là cáchthức để thu hút sự quan tâm của xã hội tới giáo dục STEM

Để tổ chức thành công các hoạt động trải nghiệm STEM, cần có sự tham gia,hợp tác của các bên liên quan như trường phổ thông, cơ sở giáo dục nghề nghiệp, cáctrường đại học, doanh nghiệp Trải nghiệm STEM còn có thể được thực hiện thôngqua sự hợp tác giữa trường phổ thông với các cơ sở giáo dục đại học, giáo dục nghềnghiệp Theo cách này sẽ kết hợp được thực tiễn phổ thông với ưu thế về cơ sở vậtchất của giáo dục đại học và giáo dục nghề nghiệp.

Các trường phổ thông có thể triển khai giáo dục STEM thông qua hình thứccâu lạc bộ Tham gia câu lạc bộ STEM, học sinh được học tập nâng cao trình độ, triểnkhai các dự án nghiên cứu, tìm hiểu các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM Đây làhoạt động theo sở thích, năng khiếu của học sinh, diễn ra định kì, trong cả năm học

Tổ chức tốt câu lạc bộ STEM cũng là tiền đề để triển khai các dự án nghiên cứu trongkhuôn khổ cuộc thi khoa học kĩ thuật dành cho học sinh trung học phổ thông Bêncạnh đó tham gia câu lạc bộ STEM còn là cơ hội để học sinh thấy được sự phù hợp vềnăng lực, sở thích, giá trị của bản thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM

- Hoạt động nghiên cứu khoa học- kĩ thuật Ngoài hai hoạt động trên Giáo dục

STEM còn có thể được triển khai thông qua hoạt động nghiên cứu khoa học và tổ chứccác cuộc thi sáng tạo khoa học kĩ thuật với nhiều chủ đề khác nhau thuộc các lĩnh vựcrobot, năng lượng tái tạo, môi trường, biến đổi khí hậu, nông nghiệp công nghệ

cao

Hoạt động này không mang tính đại trà mà chỉ cho những học sinh có nănglực, sở thích và hứng thú với các hoạt động tìm tòi, khám phá khoa học, kĩ thuật giảiquyết các vấn đề thực tiễn

Tổ chức tốt các hoạt động sáng tạo khoa học kĩ thuật là tiền đề để triển khaicác dự án nghiên cứu trong khuôn khổ cuộc thi khoa học kĩ thuật dành cho học sinhtrung học được tổ chức hằng năm

2.3 Một số chủ đề dạy học môn Toán theo định hướng giáo dục STEM

2.3.1 Chủ đề 1 (Trên lớp)

Tổ chức dạy học “Ứng dụng đạo hàm để tìm giá trị lớn nhất và giá trị nhỏ nhất”

theo hướng giáo dục STEM

CHỦ ĐỀ 1: DẠY HỌC CHỦ ĐỀ GIÁ TRỊ LỚN NHẤT, GIÁ TRỊ NHỎ NHẤT CỦA HÀM SỐ THEO ĐỊNH HƯỚNG STEM (THANG CỨU HỎA)

- Lắp ráp cắt dán được mô hình thang cứu hỏa theo yêu cầu

- Vẽ được dạng hình học không gian của mô thang cứu hỏa vận dụng các kiến thức Toán để tính toán, đánh giá được các đại lượng theo yêu cầu

- Thuyết trình được về mô hình thang cứu hỏa, đặc biệt là các trường hợp có yêu cầu của bài toán

- Cùng làm việc nhóm, hoàn thành được các nhiệm vụ học tập

3 Tư duy, thái độ

- Tuân thủ các quy định về an toàn trong lắp ráp, cắt dán mô hình cân đòn

- Tích cực tham gia các hoạt động học tập

- Công nghệ (T): có khả năng sử dụng, quản lý, hiểu biết và truy cập được các phần mềm hỗ trợ cho việc vẽ, thiết kế các mô hình, tính toán trên mô hình

- Kỹ thuật (E): Đọc được các tài liệu hướng dẫn lắp ráp mô hình thang cứuhỏa, lắp ráp được các mô hình thang cứu hỏa từ các vật liệu sẵn có, vẽ được hình họckhông gian của mô hình thang cứu hỏa

- Toán học (M): Vận dụng kiến thức về hình học không gian để xác định cácthông số của mô hình thang cứu hỏa, tính chiều dài các cạnh tam giác chiều dài thang,góc trong nhiều trường hợp khác nhau Vận dụng các kiến thức toán như bất đẳngthức, hàm số để đánh giá các giá trị các thông số.

II Xác định nội dung trọng tâm

Lứa tuổi HS Lớp 12, lứa tuổi 17-18 tuổi

Mức độ tiếp thu Khá - Giỏi

Một chiếc xe cứu hỏa chiều cao AC  a.m cách tòa nhà một đoạn AB  b.m Khi chữa cháy chiếc xe cứu hỏa tự động bật ra một chiếc thang bắc từ mặt đất (điểm M ) lên tới tòa nhà (điểm N ) và đi qua nóc xe cứu hỏa (điểm C ) để người chạy xuống sơ tán

a) Hỏi chiều dài tối thiểu của Tòa nhà

Vấn đề cần tập b) Biết chiều cao tòa nhà 2m

Một mô hình thang cứu hỏa được thiết kế bằng bìa cacton ống

6 Hàm số, ứng dụng đạo hàm(chương 1, chương trình Toán lớp12).

7 Làm tròn số (Bài 5, Chương I, chương trình Toán 10)

III Xây dựng các hoạt động

1 Hoạt động 1: Xác định vấn đề hoặc nhu cầu thực tiễn

a Mục đích của hoạt động

- HS phát hiện ra vấn đề cần giải quyết trong thực tiễn là: Mô hình thang cứu hộ

được dùng trong các trường hợp khẩn cấp để đưa người từ trên các tòa nhà xuống Phải thiết kế một mô hình thang cứu hộ tối ưu thỏa mãn một số điều kiện thực tiễn

- HS có hứng thú tìm cách giải quyết vấn đề trên

b Nội dung hoạt động

Cho HS suy nghĩ bài toán thực tiễn sau: Một chiếc xe cứu hỏa chiều cao AC

 2m cách tòa nhà một đoạn AB 2m Khi chữa cháy chiếc xe cứu hỏa tự động bật ra

a) Hỏi chiều dài tối thiểu của thang MN bằng bao nhiêu mét để có thể thực hiệnđược như vậy ?

b) Biết chiều cao tòa nhà BD  6m và 3

HS nhận ra có thể giải quyết một tình huống thực tế dựa vào bài toán đã học

và giải quyết các bài toán tương tự khác

2 Hoạt động 2: Nghiên cứu lí thuyết nền (học kiến thức

mới) a Mục đích của hoạt động

- HS ôn tập và củng cố lại các kiến thức đã học liên quan đến việc thiết kế hình trụ

- HS xác định được sự liên kết của các kiến thức đã học trong việc giải quyết vấn đề đặt ra

b Nội dung hoạt động

- Để tạo ra được hình trụ, HS cần phải có kiến thức về các nội dung:

1 Hình học phẳng

2 Hệ thức lượng trong tam giác (chương 2, chương trình Toán lớp 10)

3 Quan hệ song song (chương 2, chương trình Toán lớp 11), Quan hệ vuông góc (chương 3, chương trình toán lớp 11)

4 Bất đẳng thức (Bài 1, chương 4, chương trình Toán lớp 10).

5 Phương trình, hệ phương trình (Bài 1, chương 4, chương trình Toán lớp 10)

6 Hàm số, ứng dụng đạo hàm (chương 1, chương trình Toán lớp 12)

7 Làm tròn số (Bài 5, Chương I, chương trình toán 10)

Bài 1: Một chiếc xe cứu hỏa chiều cao AC  2m

cách tòa nhà một đoạn AB2m Khi chữa cháy Tòa nhà

D

chiếc xe cứu hỏa tự động bật ra một chiếc thang bắc 6m

từ mặt đất (điểm M ) lên tới tòa nhà (điểm N ) và đi C N

qua nóc xe cứu hỏa (điểm C ) để người chạy xuống 2m

x

a) Hỏi chiều dài tối thiểu của thang MN bằng

bao nhiêu mét để có thể thực hiện được như vậy ?

b) Biết chiều cao tòa nhà BD  6m và 3

2mMA2m Người ta chạy từ M đến

N và từ N đi thẳng lên D để cứu người Tính tổng MN  ND ngắn nhất.

dài tối thiểu của chiếc thang là 4 x 

Bài 2: Một cái hồ rộng có hình chữ nhật Tại một góc nhỏ của hồ người ta đóng một

cái cọc ở vị trí K cách bờ AB là 1m và cách bờ AC là 8 m , rồi dùng một cây sào ngănmột góc nhỏ của hồ để thả bèo (như hình vẽ) Tính chiều dài ngắn nhất của cây sào đểcây sào có thể chạm vào 2 bờ AB , AC và cây cọc K (bỏ qua đường kính của sào)

A 5 65 B 5 5

4

C 9 2 D 5 71

B P K

A