Tổ chức dạy học chuyên đề vật lí với giáo dục về bảo vệ môi trường chương trình vật lí phổ thông 2018 theo định hướng giáo dục steam

Thiết kế công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học chuyên đề "Vật lí với giáo dục về Bảo vệ môi trường" theo định hướng giáo dục STEAM ..... Giả thuyết khoa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Nguyễn Thị Thuý Liễu

TỔ CHỨC DẠY HỌC CHUYÊN ĐỀ “VẬT LÍ VỚI GIÁO DỤC VỀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG” -

CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÍ PHỔ THÔNG 2018

THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Thành phố Hồ Chí Minh - 2021

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍMINH

Nguyễn Thị Thuý Liễu

TỔ CHỨC DẠY HỌC CHUYÊN ĐỀ “VẬT LÍ VỚI GIÁO DỤC VỀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG” – CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÍ PHỔ THÔNG 2018 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEAM

Chuyên ngành : Lí luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lí

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn thạc sĩ giáo dục học với đề tài: “Tổ chức dạy học chuyên đề “Vật lí với giáo dục về bảo vệ môi trường” - chương trình vật lí phổ thông 2018 theo định hướng giáo dục STEAM” là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố Các thông tin tham khảo và trích dẫn trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc

Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Thuý Liễu

 TS Cao Thị Sông Hương - người hướng dẫn khoa học đã luôn tận tình

hướng dẫn, động viên khích lệ, tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu để hoàn thành luận văn

 Ban giám hiệu trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh, phòng Sau Đại học, Khoa Vật lí cùng quý thầy cô đã tận tình giảng dạy tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu để hoàn thành luận văn

 Quý thầy cô giáo và các em học sinh trường THCS&THPT Khánh Hưng, đặc biệt là các em học sinh lớp 10A1 đã nhiệt tình hợp tác, giúp đỡ trong quá trình tôi thực nghiệm sư phạm

 Gia đình, bạn bè đã luôn cổ vũ động viên tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu đề tài này

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 18 tháng 01 năm 2021

Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Thuý Liễu

MỤC LỤC

Trang Lời cam đoan

Lời cảm ơn

Mục lục

Danh mục các chữ viết tắt

Danh mục các bảng

Danh mục các hình vẽ, sơ đồ

Danh mục các đồ thị

MỞ ĐẦU 1

1 Lí do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Giả thuyết khoa học 2

4 Đối tượng nghiên cứu 2

5 Phạm vi nghiên cứu 2

6 Nhiệm vụ nghiên cứu 3

7 Phương pháp nghiên cứu 3

7.1 Phương pháp nghiên cứu lí luận 3

7.2 Phương pháp điều tra 3

7.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 3

7.4 Phương pháp thống kê 3

8 Đóng góp của luận văn 4

9 Cấu trúc của luận văn 4

Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ DẠY HỌC STEAM THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH 5

1.1 Tổng quan về đề tài nghiên cứu 5

1.2 Giáo dục STEAM 7

1.2.1 Khái niệm về giáo dục STEAM 7

1.2.2 Các mức độ áp dụng giáo dục STEAM 8

1.2.3 Mục tiêu của giáo dục STEAM 9

1.2.4 Chủ đề giáo dục STEAM 10

1.2.5 Quy trình thiết kế chủ đề STEAM 11

1.2.6 Quy trình tổ chức dạy học STEAM 13

1.3 Năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong học tập Vật lí 17

1.3.1 Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề 17

1.3.2 Cấu trúc năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học Vật lí 20

1.3.3 Quy trình đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh 21

1.3.4 Công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của HS trong học tập Vật lí 22

1.4 Vận dụng dạy học theo định hướng giáo dục STEAM thiết kế tiến trình xây dựng kiến thức nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho HS 26

1.5 Thực trạng về dạy học STEAM và năng lực giải quyết vấn đề của học sinh ở trường THPT 27

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 35

Chương 2 XÂY DỰNG TIẾN TRÌNH DẠY HỌC CHUYÊN ĐỀ “VẬT LÍ VỚI GIÁO DỤC VỀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG” – CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÍ PHỔ THÔNG 2018 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEAM 36

2.1 Sơ đồ cấu trúc nội dung chuyên đề “Vật lí với giáo dục về bảo vệ môi trường” 36

2.2 Giới thiệu chung về chuyên đề “Vật lí với giáo dục về bảo vệ môi trường” 36 2.3 Những yêu cầu cần đạt của chuyên đề “Vật lí với giáo dục về bảo vệ môi trường” 37

2.4 Thiết kế công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học chuyên đề "Vật lí với giáo dục về Bảo vệ môi trường" theo định hướng giáo dục STEAM 37

2.5 Thiết kế một số chủ đề dạy học theo định hướng STEAM chuyên đề “Vật lí

với giáo dục về Bảo vệ môi trường” 39

2.5.1 Thiết kế tiến trình dạy học chủ đề STEAM Gậy nhặt rác 39

2.5.2 Thiết kế tiến trình dạy học STEAM “Ghế ngồi từ chai nhựa tái chế” 56

2.5.3 Thiết kế tiến trình dạy học chủ đề máy lạnh Handmade 68

2.5.4 Thiết kế tiến trình dạy học STEAM chủ đề lò nướng sử dụng năng lượng mặt trời 81

2.6 Thiết kế công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học chuyên đề "Vật lí với giáo dục về Bảo vệ môi trường" theo định hướng giáo dục STEAM 94

2.6.1 Xây dựng công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong học tập chuyên đề "Vật lí với giáo dục về Bảo vệ môi trường" 94

2.6.2 Thiết kế các phiếu tự đánh giá và đánh giá đồng đẳng NL GQVĐ của HS 116

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 120

Chương 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 121

3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 121

3.2 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 121

3.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 121

3.4 Kế hoạch thực nghiệm sư phạm 121

3.5 Mẫu thực nghiệm 123

3.6 Thu thập dữ liệu 124

3.7 Diễn biến quá trình TNSP 124

3.8 Xử lí kết quả thực nghiệm sư phạm 134

3.9 Thảo luận 146

KẾT LUẬN CHUNG 148

TÀI LIỆU THAM KHẢO 149 PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Cấu trúc của năng lực giải quyết vấn đề 21

Bảng 1.2 Bảng tham chiếu ĐG NL GQVĐ của HS 24

Bảng 1.3 Các biểu hiện hành vi của NL GQVĐ trong các giai đoạn của dạy học

theo định hướng STEAM 26

Bảng 1.4 Kết quả điều tra tình hình tổ chức giáo dục STEAM cho HS 28

Bảng 1.5 Kết quả điều tra về mức độ các hoạt động GQVĐ của HS trong giờ Vật lí

31

Bảng 1.6 Kết quả điều tra về cách dạy học Vật lí mà HS yêu thích 32

Bảng 2.1 Bảng tham chiếu đánh giá NL GQVĐ trong chủ đề STEAM gậy nhặt rác

Bảng 2.4 Bảng tham chiếu đánh giá NL GQVĐ trong chủ đề STEAM lò nướng sử

dụng năng lượng mặt trời 111

Bảng 3.1 Kế hoạch thực nghiệm sư phạm 121

Bảng 3.2 Kết quả bảng kiểm ĐG thành tố NL tìm hiểu vấn đề 134

Bảng 3.3 Kết quả đánh giá từng thành tố NL GQVĐ của các HS qua chủ đề “Gậy

nhặt rác” 135

Bảng 3.4 Kết quả đánh giá từng thành tố NL GQVĐ của các HS qua chủ đề “Ghế

ngồi từ chai nhựa tái chế” 136

Bảng 3.5 Kết quả đánh giá từng thành tố NL GQVĐ của các HS qua chủ đề “Máy

lạnh handmade” 136

Bảng 3.6 Kết quả đánh giá từng thành tố NL GQVĐ của các HS qua chủ đề “Lò

nướng sử dụng năng lượng Mặt trời” 137

Bảng 3.7 Kết quả điểm NL GQVĐ của HS qua 4 chủ đề 138

Bảng 3.8 Kết quả điểm số bài kiểm tra của HS qua 4 chủ đề 144

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ

Hình 1.1 Sơ đồ tháp mức độ áp dụng giáo dục STEAM 9 Hình 1.2 Sơ đồ cấu trúc năng lực 19 Hình 1.3 Kết quả điều tra về mục tiêu giáo dục STEAM 28 Hình 1.4 Kết quả điều tra đánh giá về tác động của các hoạt động giáo dục STEAM

đến việc hình thành, phát triển các kỹ năng thế kỷ XXI 28 Hình 1.5 Kết quả điều tra những khó khăn mà GV gặp phải khi tổ chức dạy học

STEAM 29 Hình 1.6 Kết quả điều tra những năng lực mà GV thường chú trọng hình thành và

phát triển cho HS trong quá trình dạy học Vật lí 29 Hình 1.7 Kết quả đánh giá về tầm quan trọng của việc phát triển năng lực giải

quyết vấn đề của HS thông qua dạy học theo định hướng STEAM 29 Hình 1.8 Kết quả điều tra những khó khăn mà GV gặp phải khi phát triển năng lực

GQVĐ cho HS THPT theo định hướng giáo dục STEAM 30 Hình 1.9 Kết quả điều tra những biện pháp giải quyết khó khăn khi tổ chức dạy học

theo định hướng giáo dục STEAM cho HS THPT 30 Hình 1.10 Kết quả điều tra những biện pháp nâng cao hiệu quả của giáo dục

STEAM 30 Hình 1.11 Kết quả điều tra sự phù hợp của việc tổ chức dạy học chuyên đề “Vật lí

với giáo dục về bảo vệ môi trường” – chương trình Vật lí phổ thông 2018 theo định hướng giáo dục STEAM 31 Hình 1.12 Kết quả điều tra về các hoạt động mà giáo viên thường tổ chức cho HS ở

trường PT 31 Hình 2.1 Sơ đồ cấu trúc nội dung của chuyên đề “Vật lí với giáo dục về bảo vệ môi

trường” 36 Hình 2.2 Sơ đồ phân bố thời gian dạy học STEAM chủ đề Gậy nhặt rác 42 Hình 2.3 Sơ đồ tiến trình dạy học STEAM chủ đề Gậy nhặt rác 43 Hình 2.4 Sơ đồ phân bố thời gian dạy học STEAM chủ đề Ghế ngồi từ chai nhựa 60 Hình 2.5 Sơ đồ tiến trình dạy học STEAM chủ đề Ghế ngồi từ chai nhựa 60 Hình 2.6 Sơ đồ phân bố thời gian dạy học STEAM chủ đề Máy lạnh handmade 72

Hình 2.7 Sơ đồ tiến trình dạy học STEAM chủ đề Máy lạnh Handmade 73

Hình 2.8 Sơ đồ phân bố thời gian dạy học STEAM chủ đề Lò nướng sử dụng năng lượng Mặt trời 85

Hình 2.9 Sơ đồ tiến trình dạy học STEAM chủ đề Lò nướng sử dụng năng lượng mặt trời 86

Hình 3.1 HS tham gia thiết kế bản vẽ 125

Hình 3.2 Đại diện nhóm báo cáo 125

Hình 3.3 Chuẩn bị các dụng cụ thiết kế 126

Hình 3.4 Lắp ráp dụng cụ kẹp vào thân Gậy 126

Hình 3.5 Dụng cụ kẹp sau khi lắp ráp vào thân Gậy 126

Hình 3.6 Học sinh báo cáo, vận hành sản phẩm 126

Hình 3.7 Nhóm HS vẽ bản thiết kế Ghế ngồi từ Chai nhựa tái chế 128

Hình 3.8 HS báo cáo bản vẽ thiết kế 128

Hình 3.9 HS kết nối các chai nhựa 128

Hình 3.10 HS gắn các tấm bìa làm mặt ghế 128

Hình 3.11 Mặt Ghế được gắn gối nệm cho êm 128

Hình 3.12 Ghế sau khi hoàn thành 128

Hình 3.13 HS tham gia thiết kế bản vẽ Máy lạnh handmade 130

Hình 3.14 Đại diện nhóm báo cáo bản vẽ thiết kế 130

Hình 3.15 HS cố định quạt vào thùng xốp 130

Hình 3.16 HS cố định ống thông gió vào thùng xốp 130

Hình 3.17 HS điều chỉnh lại vị trí thiết kế 131

Hình 3.18 HS vận hành sản phẩm 131

Hình 3.19 HS tham gia thiết kế bản vẽ Lò nướng 132

Hình 3.20 HS báo cáo bản vẽ thiết kế 132

Hình 3.21 HS chuẩn bị các vật liệu 132

Hình 3.22 HS thực hiện thiết kế Lò nướng 132

Hình 3.23 HS điều chỉnh lại một số vị trí thiết kế chưa phù hợp 133

Hình 3.24 HS xem xét chỉnh sửa sau khi được đánh giá 133

DANH MỤC CÁC ĐỒ THỊ

Đồ thị 3.1 Kết quả điểm trung bình của thành tố Tìm hiểu vấn đề của HS qua 4 chủ

đề 139

Đồ thị 3.2 Kết quả điểm trung bình của thành tố Đề xuất giải pháp GQVĐ của HS qua 4 chủ đề 139

Đồ thị 3.3 Kết quả điểm trung bình của thành tố Thực hiện giải pháp GQVĐ của HS qua 4 chủ đề 140

Đồ thị 3.4 Kết quả điểm trung bình của thành tố đánh giá việc GQVĐ, phát hiện vấn đề mới của HS qua 4 chủ đề 140

Đồ thị 3.5 Kết quả điểm trung bình 4 thành tố NL GQVD của HS Dương 142

Đồ thị 3.6 Kết quả điểm trung bình 4 thành tố NL GQVD của HS Mẩn 143

Đồ thị 3.7 Kết quả điểm trung bình 4 thành tố NL GQVD của HS Huy 143

Đồ thị 3.8 Kết quả điểm trung bình 4 thành tố NL GQVD của HS My 143

Đồ thị 3.9 Kết quả điểm số bài kiểm tra của HS qua 4 chủ đề 145

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Hiện nay, tri thức đã trở thành yếu tố hàng đầu để phát triển kinh tế xã hội, tất

cả các quốc gia đều ý thức rõ về vai trò của giáo dục trong việc xây dựng nguồn nhân lực chất lượng cao tạo đòn bẩy quan trọng để thúc đẩy lao động sản xuất, tạo động lực tăng trưởng và phát triển kinh tế-xã hội một cách bền vững (Tạp chí Cộng sản, 2016) Chính vì thế, việc xác định đổi mới căn bản, toàn diện GD&ĐT và phát triển nguồn nhân lực được quán triệt là một yêu cầu cấp thiết trong Nghị quyết 29-NQ/TW khóa XI Việc triển khai Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể thời gian qua đã cho thấy quyết tâm không chỉ của ngành giáo dục, mà còn của toàn Đảng, toàn dân chung tay xây dựng và đổi mới nền giáo dục theo hướng tiếp cận năng lực, phù hợp với xu thế phát triển chương trình giáo dục của thế giới và bắt kịp nền giáo dục của các nước tiên tiến

Để đáp ứng yêu cầu trên, giáo dục phổ thông nước ta đã và đang thực hiện bước chuyển từ chương trình giáo dục chú trọng về nội dung sang chương trình giáo dục định hướng phát triển phẩm chất và năng lực của người học, chuyển từ phương pháp dạy học truyền thống (giáo viên là trung tâm) sang phương pháp dạy học tích cực (người học là trung tâm), nghĩa là tìm mọi cách giúp người học được chủ động trong việc học, cho họ cơ hội được làm việc, được khám phá tiềm năng của chính mình để từ đó hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất, nhất là năng lực giải quyết vấn đề trong học tập và trong thực tiễn cuộc sống Cùng với việc thay đổi mục tiêu, nội dung và phương pháp dạy học thì phương thức kiểm tra - đánh giá cũng thay đổi, chuyển từ kiểm tra - đánh giá kiến thức sang kiểm tra - đánh giá năng lực vận dụng kiến thức để giải quyết vấn đề

Một trong những phương pháp dạy học có thể đáp ứng được những yêu cầu trên đó là dạy học STEAM là một hình thức dạy học tích hợp các lĩnh vực khoa học,

kỹ thuật, công nghệ, toán học và nghệ thuật (Yakman, 2008) nhằm tạo ra kết quả học tập có tính ứng dụng cao trong đời sống Georgette Yakman, Virginia Polytechnic and State University, USA (Đại học Bách Khoa và Đại học Virginia, Hoa Kỳ), nhà giáo dục học người Mỹ, được xem là người đầu tiên đề xuất dạy học

STEAM vào năm 2008 Bà cho rằng: “STEAM: Science and Technology, interpreted through Engineering and the Arts, all based in a language of Mathematics” (Yakman, 2010) (Tạm dịch là “Khoa học và Công nghệ, được giải

thích thông qua Kỹ thuật và Nghệ thuật, tất cả đều dựa trên ngôn ngữ Toán học”).Ngày nay vấn đề ô nhiễm môi trường là một trong các vấn đề toàn cầu, là mối quan tâm của tất cả các quốc gia trên thế giới và cũng là mối bận tâm của các nhà khoa học, các nhà giáo dục ở tất cả các bậc học Do đó, việc tổ chức hoạt động học tập, khám phá cho học sinh ở mảng kiến thức này là rất cần thiết Chúng tôi nghĩ rằng, thông qua dạy học STEAM kết hợp với sự sáng tạo, học sinh sẽ làm chủ, tự lực chiếm lĩnh kiến thức, hướng tới các giải pháp, các hoạt động bảo vệ môi trường, thúc đẩy sự phát triển bền vững Bởi vì, suy cho cùng thì mục đích của giáo dục là trang bị cho con người khả năng giải quyết các tình huống của cuộc sống Từ đó, học sinh sẽ có ý thức sâu sắc về trách nhiệm bảo vệ môi trường thông qua những hành động thiết thực chứ không phải chỉ là khẩu hiệu Chính vì vậy, chúng tôi lựa

chọnnghiên cứu đề tài: “Tổ chức dạy học chuyên đề “Vật lí với giáo dục về Bảo

vệ môi trường” – chương trình Vật lí phổ thông 2018 theo định hướng giáo dục STEAM”

2 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu cơ sở lí thuyết và thực tiễn của dạy học STEAM, từ đó vận dụng

để Tổ chức dạy học chuyên đề “Vật lí với giáo dục về Bảo vệ môi trường” – chương trình Vật lí phổ thông 2018 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh

3 Giả thuyết khoa học

Nếu tổ chức dạy học chuyên đề “Vật lí với giáo dục về Bảo vệ môi trường” – chương trình Vật lí phổ thông 2018 theo định hướng giáo dục STEAM thì có thể phát triển được năng lực giải quyết vấn đề của học sinh

4 Đối tượng nghiên cứu

Quá trình dạy học Vật lí theo định hướng giáo dục STEAM

5 Phạm vi nghiên cứu

Hoạt động dạy học chuyên đề “Vật lí với giáo dục về Bảo vệ môi trường” –

chương trình Vật lí phổ thông 2018 theo định hướng giáo dục STEAM tại trường

THCS&THPT Khánh Hưng, Huyện Vĩnh Hưng, tỉnh Long An

6 Nhiệm vụ nghiên cứu

 Nghiên cứu cơ sở lí luận về: dạy học STEAM, năng lực giải quyết vấn đề và đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học Vật lí

 Điều tra thực trạng về dạy học STEAM và năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn của học sinh trong dạy học Vật lí 10 ở trường THPT

 Xây dựng tiến trình dạy học chuyên đề “Vật lí với giáo dục về Bảo vệ môi trường” – chương trình Vật lí phổ thông 2018 theo định hướng giáo dục STEAM nhằm phát triển được năng lực giải quyết vấn đề của học sinh

 Thiết kế công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong học tập chuyên đề “Vật lí với giáo dục về Bảo vệ môi trường” – chương trình Vật lí phổ thông 2018 theo định hướng giáo dục STEAM

 Tiến hành thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm chứng giả thuyết khoa học của đề tài

7 Phương pháp nghiên cứu

Một số phương pháp chính được sử dụng trong đề tài:

7.1 Phương pháp nghiên cứu lí luận

Nghiên cứu các tài liệu, các lí thuyết đã được khẳng định có nội dung liên quan đến đề tài nghiên cứu

7.2 Phương pháp điều tra

- Phỏng vấn giáo viên, học sinh

- Điều tra bằng phiếu hỏi

7.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm

Tiến hành thực nghiệm sư phạm tiến trình dạy học đã xây dựng ở trường THPT để đánh giá tính khả thi và hiệu quả của dạy học chuyên đề “Vật lí với giáo dục về Bảo vệ môi trường” – chương trình Vật lí phổ thông 2018 theo định hướng giáo dục STEAM nhằm phát triển được năng lực giải quyết vấn đề của học sinh

7.4 Phương pháp thống kê

Sử dụng các phương pháp thống kê trong nghiên cứu khoa học giáo dục nhằm

phân tích định lượng các kết quả thực nghiệm sư phạm

8 Đóng góp của luận văn

 Góp phần làm sáng tỏ cơ sở lí luận của giáo dục STEAM trong việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh

 Xây dựng được tiến trình dạy học chuyên đề “Vật lí với giáo dục về Bảo vệ môi trường” – chương trình Vật lí phổ thông 2018 theo định hướng giáo dục STEAM

 Cung cấp bộ công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học chuyên đề “Vật lí với giáo dục về Bảo vệ môi trường” – chương trình Vật lí phổ thông 2018 theo định hướng giáo dục STEAM

 Cung cấp nguồn tư liệu tham khảo cho giáo viên trung học phổ thông và học viên cao học về việc tổ chức dạy học STEAM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh

9 Cấu trúc của luận văn

Ngoài phần mở đầu, phần kết luận, tài liệu tham khảo và phần phụ lục, nội dung của luận văn gồm 3 chương:

Chương I: Cơ sở lí luận và thực tiễn về dạy học STEAM

Chương II: Xây dựng tiến trình dạy học chuyên đề “Vật lí với giáo dục về Bảo

vệ môi trường” – Chương trình Vật lí phổ thông 2018 theo định hướng giáo dục STEAM

Chương III: Thực nghiệm sư phạm

1 Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ DẠY HỌC STEAM THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT

VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH 1.1 Tổng quan về đề tài nghiên cứu

Giáo dục định hướng phát triển NL người học đã trở thành xu hướng giáo dục quốc tế Có thể nói, hình thành và phát triển phẩm chất, NL người học là mục tiêu cuối cùng của quá trình dạy học, trong đó cần chú trọng NL vận dụng tri thức đã lĩnh hội được để giải quyết thành công các tình huống do cuộc sống đặt ra NL GQVĐ - một phần của NL GQVĐ và sáng tạo - là một trong những NL chung quan trọng, cần thiết đối với mỗi người Vì vậy, việc hình thành và phát triển NL này cho học sinh THPT là thực sự rất cần thiết

Trong những năm gần đây, giáo dục STEM được xem là một bước đi quyết liệt của đổi mới giáo dục phổ thông nhiều nước trong đó có Việt Nam, nhưng nó không chỉ dừng lại ở lĩnh vực khoa học tự nhiên Hiện nay, các nhà giáo dục đề xuất rằng để cho ra một sản phẩm, chúng ta không chỉ có tích hợp các kiến thức STEM

mà phải cần có tư duy thiết kế, yếu tố nghệ thuật hay tính nhân văn cần được tính đến trong quá trình sáng tạo sản phẩm và giải quyết vấn đề, nghĩa là STEM sẽ trở thành STEM + Art = STEAM ((Yakman, 2012) Trường dạy nghề thiết kế Rhode Island được xem là trường đi đầu tại Mỹ xây dựng chương trình giáo dục theo cách tiếp cận STEAM

Vì những ưu điểm nổi bật của cách tiếp cận giáo dục STEAM, nên những năm gần đây, các nhà giáo dục các nước và Việt Nam bắt đầu quan tâm đến STEAM Nhận định về xu thế STEAM đang được thúc đẩy trên thế giới nói chung và tại Việt Nam nói riêng, PGS.TS Bùi Thế Duy - Thứ trưởng Bộ Khoa học và Công nghệ cho rằng nguyên nhân là do kỹ năng làm việc với các hệ thống trong tương lai sẽ là những kỹ năng có liên quan đến STEAM.”(Chia sẻ tại buổi toạ đàm về giáo dục STEAM ở Việt Nam 07/4/2019 tại đại học Fulbright) Và đó cũng là lí do mà giáo dục STEAM đã và đang được nhiều tác giả quan tâm, nghiên cứu Một số bài báo

đăng trên các tạp chí khoa học nước ngoài như: Yakman, G(2008), STE@M

Education: an overview of creating a model of integrative education Pupils

Attitudes Towards Technology 2008 Annual Proceeding Netherlands (Giáo dục

STEAM: Tổng quan về việc tạo ra một mô hình giáo dục tích hợp); Yakman (2012),

Reconizing the A in STEM Education Association for Middle Level Education

(Việc thêm A vào giáo dục STEM); Yakman (2010), What is the point of STE@M?

– Brief Overview STE@M Education Theory (Tổng quan về quan điểm STEAM);

Yakman, Hyonyong Lee (2012), Exploring the Exemplary STEAM Education in the

U.S as a Practical Education Framework for Korea Journal of the Korean

Association for Science (Khám phá nền giáo dục STEAM ở Mỹ như một khung giáo dục thực tế cho Hàn Quốc); Andrew D.Watson, Gregoy H.Watson (2013),

Transitioning STEM to STEAM: Reformation of Engineering Education The

journal for quality & participation (Chuyển STEM sang STEAM: cải cách giáo dục

kỹ thuật) Các bài báo này đề cập đến khái niệm, sự cần thiết phát triển dạy học STEAM, cấp độ dạy học STEAM

Các bài báo này đề cập đến các khái niệm, sự cần thiết phát triển dạy học STEAM và các cấp độ dạy học STEAM

Ngoài ra, có các tài liệu trong nước như: Nguyễn Thành Hải (2019), Giáo dục

STEM/STEAM: Từ trải nghiệm thực hành đến tư duy sáng tạo, NXB Trẻ; Nguyễn

Thành Hải (2016), Từ giáo dục STEM đến Giáo dục STEAM: những gợi ý cho đổi

mới giáo dục Việt Nam, (bài dự thi giáo dục STEAM đăng trên web

https://sinhvienusa.org) Tác giả Nguyễn Thành Hải nêu ra đặc điểm của giáo dục STEAM, một số đề xuất về giáo dục STEAM trong tương lai ở Việt Nam

Nhìn chung, các nghiên cứu đưa ra một cách chung nhất về cơ sở lý luận dạy học STEAM Tuy nhiên, chưa có tác giả nào nghiên cứu: Tổ chức dạy học chuyên

đề “Vật lí với giáo dục về Bảo vệ môi trường” – chương trình Vật lí phổ thông 2018 theo định hướng giáo dục STEAM

Vì vậy, trong phạm vi nghiên cứu này, chúng tôi sẽ làm sáng tỏ một số nội dung chính như sau:

 Nghiên cứu cơ sở lí luận của dạy học STEAM, năng lực giải quyết vấn đề và đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học Vật lí

 Điều tra thực trạng về dạy học STEAM và năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn của học sinh trong dạy học Vật lí 10 ở trường THPT

 Xây dựng tiến trình dạy học chuyên đề “Vật lí với giáo dục về Bảo vệ môi trường” – chương trình Vật lí phổ thông 2018 theo định hướng giáo dục STEAM nhằm phát triển được năng lực giải quyết vấn đề của học sinh

 Thiết kế công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong học tập chuyên đề “Vật lí với giáo dục về Bảo vệ môi trường” – chương trình Vật lí phổ thông 2018 theo định hướng giáo dục STEAM

 Tiến hành thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm chứng giả thuyết khoa học của đề tài

1.2 Giáo dục STEAM

1.2.1 Khái niệm về giáo dục STEAM

Giáo dục STEAM trong trường trung học là quan điểm dạy học định hướng phát triển năng lực học sinh trong học tập các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Nghệ thuật và Toán học STEAM là cách viết lấy chữ cái đầu tiên trong tiếng Anh của các từ: Science, Technology, Engineering, Arts,Maths

Science (Khoa học): gồm các kiến thức về Vật lý, Hoá học, Sinh học và Khoa

học trái đất nhằm giúp học sinh hiểu về thế giới tự nhiên và vận dụng kiến thức đó

để giải quyết các vấn đề khoa học trong cuộc sống hằng ngày (Nguyễn Thanh Nga (Chủ biên), Hoàng Phước Muội, Phùng Việt Hải, Nguyễn Quang Linh, & Nguyễn Anh Dũng, 2018)

Technology (Công nghệ): phát triển khả năng sử dụng, quản lý, hiểu và đánh

giá công nghệ của học sinh, tạo cơ hội để học sinh hiểu về công nghệ được phát triển như thế nào, ảnh hưởng của công nghệ mới tới cuộc sống (Nguyễn Thanh Nga

và các cộng sự, 2018)

Engineering (Kỹ thuật): phát triển sự hiểu biết ở học sinh về cách công nghệ

đang phát triển thông qua quá trình thiết kế kỹ thuật, tạo cơ hội để tích hợp kiến thức của nhiều môn học, giúp cho những khái niệm liên quan trở nên dễ hiểu Kỹ thuật cung cấp cho học sinh những kỹ năng để vận dụng sáng tạo cơ sở Khoa học và Toán học trong quá trình thiết kế các đối tượng, các hệ thống hay xây dựng các quy

trình sản xuất (Nguyễn Thanh Nga và các cộng sự, 2018)

Arts (Nghệ thuật): là thuật ngữ đại điện cho nghệ thuật tự do, nghệ thuật ngôn

ngữ, nghiên cứu xã hội, nghệ thuật thể chất, mĩ thuật, âm nhạc, văn hóa, nhân văn (bao gồm: Giáo dục, Lịch sử, Triết học, Chính trị, Tâm lý học, Xã hội học, Thần học, …) nhằm phát triển ở học sinh các kỹ năng cần thiết như sự đổi mới và sáng tạo, sự tinh tế, thẩm mỹ, trách nhiệm cũng như tính nhân văn của những sản phẩm khoa học công nghệ được tạo ra trong học tập và nghiên cứu (Yakman, 2008)

Maths (Toán học): phát triển ở học sinh 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 (Nguyễn Thanh Nga

Đối với ngữ cảnh nghề nghiệp, STEAM được hiểu là nghề nghiệp thuộc các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Nghệ thuật và Toán học

Các kiến thức và kỹ năng về Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Nghệ thuật và Toán học được tổ chức dạy học tích hợp theo chủ đề nhằm giúp học sinh vận dụng kiến thức để giải quyết các vấn đề thực tiễn, mang lại hiệu quả và có giá trị David

A Sousa & Tom Pilecki cho rằng “Tích hợp các hoạt động liên quan đến nghệ thuật

có thể làm sinh động nội dung chương trình giảng dạy, làm cho bài học thành công

và thú vị hơn cho cả giáo viên và học sinh” (David A.Sousa & Tom Pilecki, 2018)

1.2.2 Các mức độ áp dụng giáo dục STEAM

Giáo dục STEAM có thể được hiểu và diễn giải ở nhiều cấp độ như:

- Định hướng STEAM trong môn học

- Bài học STEAM

- Chủ đề STEAM

- Dự án STEAM

- Nghiên cứu Khoa học, sáng tạo kĩ thuật (Yakman, 2010)

Hình 1.1 Sơ đồ tháp mức độ áp dụng giáo dục STEAM

1.2.3 Mục tiêu của giáo dục STEAM

- Phát trển các năng lực đặc thù của các môn học thuộc lĩnh vực STEAM cho học sinh:

Đó là những kiến thức, kỹ năng liên quan đến các môn học Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Nghệ thuật và Toán học Trong đó học sinh biết liên kết các kiến thức Khoa học, Toán học để giải quyết các vấn đề thực tiễn mang lại hiệu quả và có giá trị Học sinh biết sử dụng, quản lý và truy cập Công nghệ Học sinh biết thực hiện quy trình thiết kế và chế tạo ra sản phẩm mang giá trị xã hội

- Phát triển các năng lực cốt lõi cho học sinh:

Giáo dục STEAM nhằm chuẩn bị cho học sinh những cơ hội cũng như những thách thức trong nền kinh tế cạnh tranh toàn cầu của thế kỉ XXI Bên cạnh những hiểu biết về các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Nghệ thuật và Toán học, học sinh sẽ được phát triển tư duy phê phán, khả năng hợp tác để thành công

Định hướng STEAM trong môn

học (S, T, E, A, M)

Bài học STEAM Chủ đề STEAM

Dự án STEAM

NCKH STKT

- Ứng dụng kiến thức để giải quyết các vấn đề thực tế:

Giáo dục STEAM nhất thiết phải hướng đến các hoạt động thực hành và vận dụng kiến thức để tạo ra sản phẩm hoặc giải quyết các vấn đề của thực tế cuộc sống

- Định hướng nghề nghiệp cho học sinh:

Giáo dục STEAM sẽ tạo cho học sinh có những kiến thức, kỹ năng mang tính nền tảng cho việc học tập ở các bậc học cao hơn cũng như cho nghề nghiệp trong tương lai của học sinh Từ đó, góp phần xây dựng lực lượng lao động có năng lực, phẩm chất tốt, đặc biệt là lao động trong lĩnh vực STEAM nhằm đáp ứng mục tiêu xây dựng và phát triển đất nước trong thời kì bùng nổ công nghệ

- Kết nối trường học, cộng đồng đến các tổ chức toàn cầu:

Trước yêu cầu của thế giới phẳng và Cách mạng công nghiệp 4.0, giáo dục STEAM không chỉ hướng đến vấn đề cụ thể của địa phương mà phải đặt trong mối liên hệ với những vấn đề chung của thế giới Ví dụ: giáo dục phát triển bền vững, biến đổi khí hậu, năng lượng tái tạo, …

Chủ đề giáo dục STEAM cần đảm bảo các tiêu chí: giải quyết vấn đề thực tiễn, kiến thức trong chủ đề thuộc lĩnh vực STEAM, định hướng hoạt động – thực hành, làm việc nhóm Cụ thể:

- Chủ đề STEAM hướng tới giải quyết các vấn đề trong thực tiễn

Vận dụng kiến thức STEAM để giải quyết các vấn đề thực tiễn chính là mục tiêu dạy học theo quan điểm giáo dục STEAM Do vậy, chủ đề giáo dục STEAM không phải là để giải quyết các vấn đề mang tính tưởng tượng và xa rời thực tế mà

nó luôn hướng đến giải quyết các vấn đề, tình huống xã hội, kinh tế, môi trường trong cộng đồng địa phương cũng như toàn cầu

- Chủ đề STEAM bao gồm các kiến thức trong lĩnh vực STEAM

Tiêu chí này nhằm đảm bảo đúng tinh thần giáo dục STEAM, qua đó phát triển được những năng lực chuyên môn liên quan Khoa học, Kỹ thuật, Công nghệ, Nghệ thuật, Toán học

- Chủ đề STEAM định hướng hoạt động – thực hành

Định hướng hoạt động – thực hành là một tiêu chí của quan điểm giáo dục STEAM nhằm hình thành và phát triển năng lực của HS, kết hợp lý thuyết và thực hành, gắm kết nhà trường và xã hội Điều này sẽ giúp học sinh có được kiến thức từ kinh nghiệm thực hành chứ không phải chỉ từ lý thuyết Thông qua thực hành và các hoạt động thực tế, học sinh sẽ hiểu sâu về các nguyên lý và các khái niệm cơ bản

- Học sinh làm việc nhóm để thực hiện chủ đề STEAM

Trên thực tế có những chủ đề STEAM vẫn có thể triển khai cá nhân Tuy nhiên, làm việc nhóm là hình thức làm việc phù hợp trong giải quyết các nhiệm vụ phức hợp gắn với thực tiễn Làm việc nhómlà một kĩ năng quan trọng trong thời đại Cách mạng Công nghiệp 4.0, bên cạnh đó trong quá trình làm việc nhóm, học sinh

sẽ được đặt trong môi trường thúc đẩy các nhu cầu giao tiếp, chia sẻ ý tưởng và cùng nhau phát triển giải pháp

1.2.5 Quy trình thiết kế chủ đề STEAM

Qua nghiên cứu chúng tôi nhận thấy, xây dựng chủ đề STEAM cũng tương tự như xây dựng một chủ đề tích hợp nói chung, có thể thực hiện thông qua các bước sau: (Nguyễn Văn Biên và các cộng sự, 2019)

Bước 1 Lựa chọn chủ đề

Để xác định chủ đề, giáo viên rà soát các môn học thuộc lĩnh vực STEAM thông qua khung chương trình hiện có để tìm ra các chủ đề gắn với thực tế, có tính phổ biến, gắn liền với kinh nghiệm sống của học sinh, phù hợp với trình độ nhận thức của học sinh

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

Đây là bước định hướng các nội dung cần được đưa vào chủ đề Các vấn đề này là những câu hỏi mà thông qua quá trình học tập chủ đề học sinh cần phải tìm ra câu trả lời

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

Dựa trên ý tưởng chung và các vấn đề cần giải quyết mà chủ đề đặt ra, giáo viên sẽ xác định được kiến thức cần đưa vào chủ đề Các kiến thức này có thể thuộc một hoặc nhiều môn học khác nhau và có tính gắn kết với nhau

Bước 4 Xây dựng mục tiêu dạy học của chủ đề

Để xác định mục tiêu chủ đề STEAM cần rà soát xem kiến thức cần dạy, kĩ năng cần rèn luyện thông qua chủ đề là những kiến thức, kĩ năng nào Đồng thời ta cũng căn cứ vào cấu trúc các năng lực chung và năng lực chuyên biệt của các môn học liên quan đến chủ đề để xác định các năng lực của học sinh có thể được hình thành và phát triển thông qua chủ đề

Có ba loại kiến thức cần quan tâm khi tổ chức dạy học chủ đề STEAM Đó là:

- Kiến thức đã học, còn gọi là kiến thức nền: Những kiến thức này học sinh đã

biết và được sử dụng làm nền tảng cho việc xây dựng kiến thức mới, những kiến thức này không phải là mục tiêu dạy học của chủ đề

- Kiến thức sẽ học: Đây là những kiến thức dự kiến được học sinh chiếm lĩnh

thông qua dạy học chủ đề STEAM Những kiến thức này thông thường được lấy từ nội dung kiến thức trọng tâm của các môn học có liên quan đến chủ đề Không phải chủ đề STEAM nào cũng có phần kiến thức mới, thường thì các chủ đề STEAM sẽ tập trung vào việc vận dụng kiến thức, kĩ năng đã có để tạo sản phẩm nhằm giải quyết các vấn đề trong cuộc sống

- Kiến thức cơ sở khoa học: Một số kiến thức mở rộng, cung cấp dưới dạng

thông tin để qua đó tạo điều kiện cho học sinh rèn luyện các kĩ năng, phát triển năng lực Những nội dung kiến thức này được cung cấp dưới các dạng thông tin thamkhảo, bài đọc thêm và cũng không phải là mục tiêu dạy học của chủ đề

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

Có thể xây dựng chuỗi các hoạt động theo vấn đề cần giải quyết hoặc theo cấu trúc nội dung của chủ đề Mỗi nội dung nhỏ, hoặc một vấn đề cần giải quyết của chủ đề có thể được xây dựng thành một hoặc vài hoạt động dạy học khác nhau Ứng với mỗi hoạt động, ta cần thực hiện các công việc sau:

- Xác định mục tiêu hoạt động

- Xây dựng học liệu dưới dạng các tư liệu học tập phiếu học tập, thông tin

- Chuẩn bị phương tiện, thiết bị dạy học cho hoạt động

- Dự kiến nguồn nhân, vật lực để tổ chức hoạt động

- Lập kế hoạch tổ chức dạy học

- Xây dựng công cụ đánh giá mục tiêu hoạt động

- Dự kiến thời gian cho mỗi hoạt động

Sau khi tổ chức dạy học chủ đề, ta cần đánh giá các khía cạnh sau:

- Tính phù hợp thực tế dạy học với thời lượng dự kiến

- Mức độ đạt được mục tiêu của học sinh, thông qua kết quả đánh giá các hoạt động học tập

- Sự hứng thú của học sinh với chủ đề, thông qua quan sát và phỏng vấn học sinh

- Mức độ khả thi với điều kiện cơ sở vật chất

1.2.6 Quy trình tổ chức dạy học STEAM

Trong dạy học STEAM, học sinh có thể làm việc trên lớp hoặc/và làm việc ở nhà Học sinh sẽ thực hiện nhiệm vụ theo kế hoạch trong một buổi học hoặc có thể kéo dài vài tuần Dưới đây, chúng tôi xin đưa ra quy trình tổ chức hoạt động dạy học STEAM, quy trình này có thể được vận dụng linh hoạt cho các tình huống dạy học STEAM khác:

Các bước

tổ chức

Hoạt động của học sinh

Hoạt động của giáo viên

Yêu cầu nội dung

Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh

Yêu cầu không gian, vật tư

mô tả lại những đặc điểm quan trọng của tình huống

- Thảo luận

để xác định vấn đề, các đòi hỏi cần phải thực hiện, các điều kiện ràng buộc cần xem xét

- Xây dựng tình huống thực tiễn huy động được kiến thức liên môn phù hợp trình độ

và mức độ nhận thức của học sinh

- Đưa ra các yêu cầu, các thông số cho sản phẩm mà bằng các

được cung cấp học sinh

có thể thực hiện được

- Vấn đề, giải pháp mang hữu ích cho xã hội, gần gũi với đời sống của học sinh

và với kiến thức, kinh nghiệm thực tiễn của mình học sinh có thể hiểu được

- Các yêu cầu gắn với bối cảnh thực tiễn

kiến thức môn học, kinh nghiệm bản thân ở lứa tuổi học sinh có thể

tự thực hiện được

- Ghi chép thông tin về hiện tượng, sản phẩm, công nghệ;

đánh giá, đặt câu hỏi về hiện tượng, sản phẩm, công nghệ

Trên lớp hoặc trong phòng học bộ môn với tài liệu

2 Nghiên

cứu kiến

Làm việc cá nhân và

Gợi ý cho học sinh một

Vấn đề, sản phẩm phải

Xác định và ghi được

Trên lớp hoặc

thức, đề

xuất giải

pháp

nhóm trao đổi về các hướng cần hoàn thiện sản phẩm, vẽ

và viết trên giấy, thiết kế, tính toán mô hình

số mẫu sản phẩm qua hình ảnh, gợi

ý tính toán

dự kiến, vẽ

mô hình bằng hình vẽ trên giấy/ máy tính

có nhiều giải pháp, nhiều

ý tưởng có thể thực hiện được

thông tin, dữ liệu, giải thích, kiến thức mới, giải

pháp/thiết

kế

trong phòng học bộ môn với vật tư dễ tìm kiếm, tái chế, máy vi tính,

và góp ý bổ sung thêm các chi tiết

Có thể đưa ra các gợi ý đa dạng về các

phẩm, các ý tưởng, gợi ý các thiết bị, các cách gia công, tính toán vật tư,

đo đạc, thiết

kế

Giải pháp người học lựa chọn khả thi và phù hợp năng lực Cần yêu cầu trên phiếu có tính toán, kích thước cụ thể trên bản vẽ

Giải pháp/

bản thiết kế được lựa chọn/hoàn thiện

Trên lớp hoặc trong phòng học bộ môn với vật tư dễ tìm kiếm, tái chế

vụ được phân công để chế tạo mẫu sản phẩm

- Gợi ý cách phân chia nhiệm vụ, hợp tác lẫn nhau trong nhóm để tạo

- Yêu cầu cụ thể, chi tiết từng bước, từng thao tác

kĩ thuật và từng nội dung của sản

- Dụng cụ/thiết bị/mô hình/đồ vật…đã chế tạo và thử

nghiệm, đánh giá

Trên lớp hoặc trong phòng học bộ môn hoặc ở

- Thảo luận nhóm đưa ra cách vận hành cho sản

đánh giá ưu, khuyết điểm

phẩm

phẩm

- Đưa ra các bước cụ thể thử nghiệm, yêu cầu học sinh đánh giá từng bộ phận

phẩm

- Có sản phẩm mẫu

hình theo yêu cầu, hướng dẫn ghi phiếu đánh giá

nhà với vật tư dễ tìm kiếm, tái chế

- Trình bày quá trình thực hiện sản phẩm và mô

Đưa ra các gợi ý, có phiếu để học sinh điều chỉnh, bổ sung để làm tăng giá trị

phẩm

- Yêu cầu học sinh trình bày và giải thích nguyên lí hoạt động , cách thức chế tạo sản phẩm

Yêu cầu học sinh điền vào

Có gợi ý cụ thể và đưa ra được các giải pháp tốt hơn cho việc cải thiện sản phẩm

- Tạo môi trường để học sinh trực tiếp trình

phẩm, các nhóm phản biện lẫn nhau, học sinh được đánh giá

Dụng cụ/

thiết bị/ mô hình/ đồ vật đã chế tạo được + bài trình bày báo cáo

Trên lớp hoặc trong phòng học bộ môn với tài liệu hướng dẫn, phiếu đánh giá sản phẩm và hoạt động

của mình và của các nhóm khác

- Đưa ra các giải pháp cho sản phẩm hoạt động trong môi trường thực

và trong cuộc sống

-Thiết kế, chế tạo sản phẩm vận dụng vào cuộc sống của mình, trường học, cộng đồng

các phiếu đánh giá

- Gợi ý cho học sinh các giải pháp vận hành sản phẩm trong thực tế đời sống

theo tiêu chí

- Đưa ra các điều kiện thực tế vận hành sản

thực hiện

1.3 Năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong học tập Vật lí

1.3.1 Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề

 Năng lực

Từ trước đến nay đã có rất nhiều định nghĩa khác nhau về NL Dưới đây, chúng tôi dẫn ra một vài khái niệm NL của các công trình nghiên cứu trước đây

Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế Thế giới (OECD) quan niệm NL là

“khả năng đáp ứng một cách hiệu quả những yêu cầu phức hợp trong một bối cảnh

cụ thể (OECD, 2002)

Tác giả Phạm Minh Hạc cho rằng “NL chính là một tổ hợp đặc điểm tâm lí của một con người (còn gọi là tổ hợp thuộc tính tâm lí của một nhân cách), tổ hợp đặc điểm này vận hành theo một mục đích nhất định tạo ra kết quả một hoạt động

nào đó” (Phạm Minh Hạc, 2013).

Weinert F.E cho rằng, NL là “tổng hợp các khả năng và kĩ năng sẵn có hoặc học được cũng như sự sẵn sàng của HS nhằm giải quyết những vấn đề nảy sinh và hành động một cách có trách nhiệm, có sự phê phán để đi đến giải pháp”(Weinert F.E., 2001)

Denyse Tremblay cho rằng NL là “khả năng hành động, thành công và tiến bộ dựa vào việc huy động và sử dụng hiệu quả tổng hợp các nguồn lực để đối mặt với các tình huống trong cuộc sống” (Tremblay Denyse, 2002)

Tiếp thu quan niệm về năng lực của các nước phát triển, Chương trình giáo

dục phổ thông – Chương trình tổng thể của Việt Nam đã xác định:

- Năng lực: là thuộc tính cá nhân được hình thành, phát triển nhờ tố chất sẵn

có và quá trình học tập, rèn luyện, cho phép con người huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí … thực hiện thành công một loại hoạt động nhất định, đạt kết quả mong muốn trong những điều kiện cụ thể (Bộ Giáo dục và Đào tạo, 2018)

Theo chúng tôi, để hình thành và phát triển NL cho HS, mục tiêu dạy học không chỉ dừng ở việc trang bị kiến thức, rèn luyện kĩ năng, bồi dưỡng thái độ sống đúng đắn tạo điều kiện cho những kĩ năng được rèn luyện trên lớp học được ứng dụng thực tế trong đời sống; làm cho thái độ sống được giáo dục qua mỗi bài học được bộc lộ, hình thành phát triển qua hành vi ứng xử hàng ngày, trở thành phẩm chất bền vững của mỗi HS Một NL được coi như là khả năng sử dụng một tập hợp các kiến thức, kĩ năng và thái độ cho phép hoàn thành một nhiệm vụ nào đó

Theo Hoàng Hòa Bình (2015), sơ đồ cấu trúc NL có thể hình dung như hình 1.3 dưới đây:

Hình 1.2 Sơ đồ cấu trúc năng lực

Như vậy, NL là tổ hợp các thuộc tính tâm lí của cá nhân, được hình thành và phát triển trong một lĩnh vực hoạt động cụ thể Ở đầu vào, NL được tạo thành từ kiến thức, kĩ năng và thái độ Ở đầu ra, các thành tố đó trở thành NL hiểu, NL làm

và NL ứng xử

 Năng lực giải quyết vấn đề

Theo Tổ chức hợp tác kinh tế và phát triển OECD, GQVĐ là NL của một cá nhân tham gia vào quá trình nhận thức để hiểu và giải quyết các tình huống có vấn

đề mà phương pháp của giải pháp đó không phải ngay lập tức được nhìn thấy rõ ràng Nó bao gồm sự sẵn sàng tham gia vào các tình huống tương tự để thể hiện tiềm năng của mình như một công dân có tính xây dựng và biết suy nghĩ (OECD, 2010)

Theo tác giả Đỗ Hương Trà, NL GQVĐ còn được hiểu là “NL cá nhân sử dụng hiệu quả các quá trình nhận thức, xúc cảm để giải quyết tình huống có vấn đề

mà ở đó giải pháp thông thường, có sẵn không giải quyết ngay được (Đỗ Hương Trà, 2011)

NL GQVĐ là khả năng cá nhân sử dụng hiệu quả các quá trình nhận thức, hành động và thái độ, động cơ, xúc cảm để giải quyết những tình huống VĐ mà ở

đó không có sẵn quy trình, thủ tục, giải pháp thông thường Qua đó, thể hiện được khả năng tư duy, khả năng hợp tác nhóm trong lựa chọn, quyết định và thực hiện giải pháp cho vấn đề (Bộ Giáo dục và Đào tạo, 2014)

Đầu ra

Đầu vào

Nhìn chung, NL GQVĐ của học sinh được hiểu là năng lực mà cá nhân HS có khả năng huy động tổng hợp kiến thức, kĩ năng, thái độ, xúc cảm, động cơ, … thông qua hành động của cá nhân để giải quyết các tình huống thực tiễn trong bối cảnh cụ thể mà các giải pháp thông thường không giải quyết ngay được

1.3.2 Cấu trúc năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học Vật

lí

Theo chương trình giáo dục phổ thông tổng thể (Bộ Giáo dục và Đào tạo, 2018) cấu trúc NL GQVĐ của học sinh được thể hiện thông qua những hoạt động trong quá trình giải quyết vấn đề Phân tích cấu trúc của năng lực giải quyết vấn đề

có thể thấy bao gồm 4 thành tố sau:

Năng lực tìm hiểu vấn đề: là khả năng nhận biết, phát hiện vấn đề, xác định

được những thông tin đã cho, thông tin cần tìm Theo Whimbey & Lockhead, người giải quyết vấn đề tốt là người biết tìm hiểu các sự kiện và mối quan hệ trong vấn đề một cách đầy đủ, chính xác Người giải quyết vấn đề không tốt thường không nhận thấy được tầm quan trọng của việc đọc kĩ, hiểu chính xác tất cả các thông tin nên dễ hiểu sai, dẫn đến thất bại trong quá trình giải quyết vấn đề (Arthur Whimbey, 2013)

Năng lực đề xuất giải pháp giải quyết vấn đề: là khả năng phân tích, sắp

xếp, kết nối các thông tin với kiến thức đã biết và đưa ra giải pháp, lựa chọn giải pháp tốt nhất để giải quyết Năng lực này bao gồm mô tả vấn đề bằng ngôn ngữ vật

lí, thiết lập mối quan hệ giữa các đại lượng để giải quyết tình huống

Năng lực thực hiện giải pháp giải quyết vấn đề: là khả năng thực hiện giải

pháp, điều chỉnh giải pháp cho phù hợp với thực tiễn khi có sự thay đổi

Năng lực đánh giá và phản ánh giải pháp, xây dựng vấn đề mới: là khả năng

đánh giá giải pháp đã thực hiện và vấn đề đặt ra; phản ánh giá trị của giải pháp, xác nhận những kiến thức và kinh nghiệm

Như vậy, năng lực giải quyết vấn đề gồm 4 thành tố, mỗi thành tố bao gồm một số biểu hiện hành vi được bộc lộ trong quá trình học sinh làm việc độc lập hoặc làm việc nhóm nhằm giải quyết vấn đề

Với đặc thù riêng môn Vật lí và quy trình tổ chức hoạt động giáo dục STEAM kết hợp cấu trúc của NL GQVĐ trong chương trình giáo dục phổ thông tổng thể,

chúng tôi vận dụng cấu trúc NL GQVĐ của HS trong dạy học Vật lí cụ thể theo bảng 1.1 (Đỗ Hương Trà (Chủ biên), Nguyễn Văn Biên, Tưởng Duy Hải, Phạm

Xuân Quế, 2019)

Bảng 1.1 Cấu trúc của năng lực giải quyết vấn đề

1 Tìm hiểu vấn đề 1.1 Tìm hiểu tình huống vấn đề

1.2 Phát hiện vấn đề cần nghiên cứu

1.3 Phát biểu vấn đề

2 Đề xuất giải pháp 2.1 Diễn đạt lại tình huống bằng ngôn ngữ của chính

mình

2.2 Tìm kiếm thông tin liên quan đến vấn đề

2.3 Đề xuất giải pháp giải quyết vấn đề

4.2 Phát hiện vấn đề cần giải quyết mới

1.3.3 Quy trình đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh

Tùy theo mục tiêu dạy học, người ta có thể thiết kế quy trình đánh giá NL GQVĐ theo các cách khác nhau Nhưng về cơ bản chúng ta có thể đánh giá NL GQVĐ của HS theo quy trình sau:

 Bước 1 Xác định mục tiêu học tập HS cần đạt

 Bước 2 Xây dựng các tiêu chí đánh giá

Tiêu chí là những chỉ báo mô tả những dấu hiệu đặc trưng của việc hoàn thành tốt nhiệm vụ, là các năng lực và các hành vi cần đạt nhằm cụ thể hóa mục tiêu học tập đối với HS Một tiêu chí tốt phải đáp ứng các yêu cầu: Được phát biểu rõ ràng,

dễ hiểu; Ngắn gọn; Quan sát được; Mô tả được hành vi

 Bước 3 Thiết kế bộ công cụ đánh giá

Phiếu học tập

Bảng kiểm các hành vi

Phiếu tự đánh giá và đánh giá đồng đẳng

Bài kiểm tra

Phiếu đánh giá sản phẩm

 Bước 4 Xây dựng tiến trình dạy học

Xây dựng tiến trình dạy học sao cho chuỗi các hoạt động học tập giúp HS đạt được các tiêu chí đã quy định ở trên

là việc thu thập chứng cứ Muốn vậy, cần phải có một bộ công cụ đánh giá tốt, đáng tin cậy và khách quan

1.3.4 Công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của HS trong học tập Vật lí

Theo công văn số 4612/BGDĐT-GDTrH về việc hướng dẫn thực hiện chương trình giáo dục phổ thông hiện hành theo định hướng phát triển năng lực và phẩm chất học sinh từ năm học 2017-2018, mục 3b thì “Thực hiện đánh giá thường xuyên đối với tất cả HS bằng các hình thức khác nhau: đánh giá qua việc quan sát các hoạt động trên lớp; đánh giá qua hồ sơ học tập, vở hoặc sản phẩm học tập; đánh giá qua việc học sinh báo cáo kết quả thực hiện một dự án học tập, nghiên cứu khoa học kĩ thuật, báo cáo kết quả thực hành, thí nghiệm; đánh giá qua bài thuyết trình về kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập GV có thể sử dụng các hình thức đánh giá nói trên thay cho các bài kiểm tra hiện hành (đối với cấp THCS và cấp THPT)” (Bộ Giáo

dục và Đào tạo, 2018)

Đánh giá NL GQVĐ của HS bao gồm GV đánh giá, HS tự đánh giá, HS đánh giá lẫn nhau thông qua các phiếu đánh giá do GV thiết kế Các phiếu đánh giá được thiết kế dựa vào các chỉ số hành vi của NL GQVĐ sao cho phù hợp với hoạt động từng bài học Thông qua đó, GV có biện pháp điều chỉnh kế hoạch giảng dạy cho bài tiếp theo, HS cũng có biện pháp điều chỉnh hoạt động trong học tập để phát triển

NL GQVĐ của chính mình so với mục tiêu đặt ra

Để đánh giá HS đạt NL GQVĐ ở mức độ nào, GV phải tạo điều kiện cho HS

có cơ hội tham gia vào quá trình GQVĐ Vì vậy, GV cần thu thập thông tin, tìm minh chứng qua từng biểu hiện hành vi và qua các sản phẩm học tập của HS

ĐG NL GQVĐ về cơ bản là phương pháp ĐG tham chiếu tiêu chí Nghĩa là

ĐG NL của HS đạt được trong việc thực hiện một nhiệm vụ nào đó so với một tập hợp các tiêu chí cho trước Để ĐG NL GQVĐ của HS so với một tập hợp các tiêu chí cho trước, một hướng dẫn đánh giá bằng điểm số thường được xây dựng là nêu

rõ những tiêu chí cần thiết đối với nhiệm vụ và các mức độ thực hiện phù hợp cho mỗi tiêu chí

Đánh giá theo tiêu chí: HS được ĐG dựa trên các tiêu chí đã được định rõ về thành tích Khi ĐG theo tiêu chí, chất lượng thành tích phụ thuộc vào mức độ cao thấp của chính HS được ĐG so với các tiêu chí mà không phụ thuộc vào các HS khác Thông thường, ĐG theo tiêu chí được áp dụng để xác lập một mức độ NL của một cá nhân cụ thể

Dựa vào cấu trúc của NL GQVĐ ở bảng 1.1, chúng tôi đề xuất thang ĐG NL GQVĐ được mô tả ở bảng 1.2 Theo khung ĐG NL này, ứng với mỗi chỉ số hành vi chúng tôi đề xuất thang đo 4 mức độ chất lượng dựa trên mức độ tự lực của HS, mức độ phức tạp và mức độ hoàn thiện của hành vi, cụ thể như sau:

 Mức 1 Không làm được nhiệm vụ nào (0 điểm)

 Mức 2 Cơ bản hoàn thành nhiệm vụ nhưng còn nhiều sai sót, dựa vào sự hướng dẫn của giáo viên (1 điểm)

 Mức 3 Cơ bản hoàn thành nhiệm vụ nhưng còn ít sai sót, có trao đổi với bạn bè (2 điểm)

 Mức 4 Tự hoàn thành tốt mọi yêu cầu của nhiệm vụ (3 điểm)

Bảng 1.2 Bảng tham chiếu ĐG NL GQVĐ của HS

3.2 Thực hiện giải pháp

3.3 Đánh giá và điều chỉnh các bước giải quyết cụ thể ngay trong quá trình thực hiện

4.2 Phát hiện vấn đề cần giải quyết mới

Trong nghiên cứu này chúng tôi sẽ đánh giá sự phát triển của từng thành tố NL GQVĐ thông qua điểm trung bình (ĐTB) của các chỉ số hành vi tương ứng, qua đó đánh giá NL GQVĐ qua từng bài học Cách tính cụ thể như sau:

 Phân loại mức NL theo điểm trung bình của các biểu hiện hành vi:

 Mức 1 NL GQVĐ ở mức độ thấp, trong khoảng từ 0 điểm đến cận 1.50 điểm

 Mức 2 NL GQVĐ ở mức độ trung bình, từ 1.50 điểm đến cận 1.95 điểm

ĐG NLGQVĐ thông qua điểm số của HS: GV thiết kế bài kiểm tra gồm

những câu hỏi yêu cầu HS lập luận để phát hiện và GQVĐ, nhất là bài toán tổng hợp hoặc bài toán thực tiễn, yêu cầu HS liên hệ, xâu chuỗi kiến thức đã học

ĐG NLGQVĐ thông qua sản phẩm học tập của HS: Một trong những

phương pháp ĐG NLGQVĐ của HS là thông qua các sản phẩm học tập như: dự án học tập, phiếu học tập, bài thuyết trình, báo cáo tiểu luận, mô hình, sản phẩm ứng dụng thực tế,

 ĐG NLGQVĐ thông qua quan sát của GV: GV trực tiếp quan sát hoạt động

của HS, ghi nhận xét, đánh giá vào sổ nhật kí, có quay video quá trình học tập để nhận xét chính xác hơn Quá trình quan sát HS được tiến hành nhiều lần trong giờ học và ghi vào nhật kí

 Tự đánh giá: Tự đánh giá là quá trình người học tự xem xét phê bình, tự ghi

nhận mức độ thành tích của bản thân so với các tiêu chí đánh giá được xây dựng phù hợp với nội dung và mục tiêu dạy học

 Đánh giá đồng đẳng: HS tham gia vào việc đánh giá sản phẩm, hoạt động

của những HS khác Điều này có nghĩa là học sinh sẽ đánh giá lẫn nhau dựa trên các tiêu chí đã được định trước Các tiêu chí này sẽ do giáo viên tự xác định hoặc do thầy và trò cùng thống nhất và phải thực hiện bằng những ngôn từ cụ thể, phù hợp với khả năng nhận thức của học sinh

1.4 Vận dụng dạy học theo định hướng giáo dục STEAM thiết kế tiến trình xây dựng kiến thức nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho HS

Chúng tôi thiết kế tiến trình dạy - học tương ứng với các giai đoạn của dạy học theo định hướng giáo dục STEAM, trong đó các nhiệm vụ học tập của HS được thiết kế sao cho HS thể hiện các hành vi của NL GQVĐ

Với mỗi tiến trình dạy - học kiến thức mới theo định hướng giáo dục STEAM các biểu hiện hành vi của NL GQVĐ sẽ được hình thành và phát triển qua mỗi giai đoạn của quá trình dạy học STEAM

Bảng 1.3 Các biểu hiện hành vi của NL GQVĐ trong các giai đoạn của dạy học theo định hướng STEAM

Dạy học theo định hướng giáo dục STEAM

Phát triển các chỉ số hành vi NL GQVĐ Các giai đoạn Các biểu hiện cụ thể ứng với

Chế tạo mẫu, thử nghiệm

Trong bảng 1.3, các kí hiệu số là chỉ các chỉ số hành vi tương ứng trong bảng 1.1

1.5 Thực trạng về dạy học STEAM và năng lực giải quyết vấn đề của học sinh ở trường THPT

1.5.1 Mục đích điều tra

Việc điều tra thực tiễn nhằm mục đích tìm hiểu thực trạng về dạy học STEAM

và tình hình thực tế dạy học STEAM theo hướng phát triển NL GQVĐ của HS trong dạy học môn Vật lí Qua đó, thấy được những thuận lợi, khó khăn của việc áp dụng giáo dục STEAM để phát triển NL GQVĐ của HS Từ đó, định hướng việc thiết kế các chủ để dạy học STEAM phù hợp với tình hình thực tế

Đối tượng điều tra

Trong năm học 2019 - 2020, chúng tôi tiến hành lấy ý kiến tham khảo của 60

GV giảng dạy Vật lí trên địa bàn tỉnh Long An: THCS&THPT Khánh Hưng, THCS&THPT Hưng Điền B, THCS&THPT Bình Phong Thạnh, THCS&THPT Hậu Thạnh Đông, THPT Vĩnh Hưng, THPT Tân Hưng, THPT Kiến Tường, THPT Thạnh Hóa, THPT Tân Thạnh, THPT Mỹ Lạc; 212 HS khối 10, 11 trường THCS&THPT Khánh Hưng, tỉnh Long An

Để thực hiện nhiệm vụ nghiên cứu, chúng tôi thiết kế 02 mẫu phiếu điều tra, gồm phiếu điều tra HS và phiếu lấy ý kiến GV (phụ lục 1 và phụ lục 2, trang PL1-PL5)

1.5.2 Phương pháp điều tra

- Trao đổi trực tiếp với GV và HS

- Tham khảo đề kiểm tra, vở ghi chép của HS

- Sử dụng công cụ tạo "Biểu mẫu'' của Google Drive

1.5.3 Kết quả điều tra

 Đối với GV

Hình 1.3 Kết quả điều tra về mục tiêu giáo dục STEAM

Bảng 1.4 Kết quả điều tra tình hình tổ chức giáo dục STEAM cho HS

STT Hoạt động học tập

Mức độ Không

bao giờ Rất ít

Thỉnh thoảng

Thường xuyên

1 Tổ chức vận dụng STEAM vào

một số bài dạy hoặc dự án học tập

25 41.7%

26 43.3%

9

2 Tổ chức chuyên đề, ngoại khóa

theo khối, theo lớp

12 20%

28 46.7%

26 43.3%

Gắn liền với thực tiễn, thực nghiệm, thực hành và trải nghiệm

Vận dụng kỹ thuật trong dạy học và phát triển kỹ năng kỹ thuật của HS

Trực quan, sinh động, kích thích hưnngs thú học tập của HS

72%

18%

8%

2% Tham gia hình thành, phát triển

năng lực thực tiễn (giải quyết vấn

đề thực tiễn, vận dụng được kiến thức liên môn, tích hợp)

Tham gia hình thành, phát triển năng lực hợp tác (tư duy phản biện, sáng tạo; kỹ năng diễn đạt, thuyết trình; kỹ năng trao đổi, cộng tác)

Tham gia hình thành, phát triển năng lực thích ứng (năng lực tự học, tự đào tạo; năng lực tiếp nhận, thích nghi với thay đổi)