CƠ SỞ LÍ LUẬN CƠ BẢN VỀ GIÁO DỤC STEM
Khái quát về giáo dục STEM
STEM là từ viết tắt của Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học, thường liên quan đến các chính sách phát triển trong các lĩnh vực này của mỗi quốc gia Sự phát triển trong STEM được thể hiện qua chu trình gồm ba bước: Khoa học tạo ra kiến thức mới; Kĩ thuật ứng dụng kiến thức đó để thiết kế công nghệ giải quyết vấn đề; và Toán học là công cụ hỗ trợ thu thập và chia sẻ kết quả.
Hình 1.1: Chu trình STEM (theo https://www.knowatom.com
Trong chu trình STEM, "Science" được thể hiện qua mũi tên từ "Technology" đến "Knowledge", biểu thị quy trình sáng tạo khoa học Các nhà khoa học, với khả năng tư duy phản biện, luôn đặt ra những câu hỏi cần nghiên cứu thêm để hoàn thiện công nghệ, từ đó phát minh ra "Kiến thức" khoa học Ngược lại, "Engineering" trong chu trình STEM được mô tả bởi mũi tên từ "Knowledge" sang "Technology", cho thấy quy trình kỹ thuật mà các kỹ sư áp dụng "Kiến thức" khoa học để thiết kế và phát triển công nghệ mới Do đó, trong chu trình STEM, "Science" không chỉ là kiến thức về các môn khoa học mà còn bao gồm quy trình khoa học để tạo ra kiến thức mới.
"Kiến thức" thuộc lĩnh vực "Kĩ thuật" mà bao hàm"Quy trình kĩ thuật" để sáng tạo ra
Công nghệ mới được hình thành qua hai quy trình liên tiếp, tạo nên một chu trình sáng tạo khoa học - kỹ thuật theo mô hình "xoáy ốc" Mỗi chu trình không chỉ gia tăng lượng kiến thức khoa học mà còn thúc đẩy sự phát triển công nghệ ở trình độ cao hơn.
Giáo dục STEM, dựa trên chu trình STEM, đưa học sinh vào những vấn đề thực tiễn cần giải quyết, yêu cầu họ tìm tòi và chiếm lĩnh kiến thức khoa học để thiết kế giải pháp cho vấn đề mới Mỗi bài học STEM không chỉ giao cho học sinh một vấn đề cụ thể mà còn khuyến khích họ huy động kiến thức hiện có và khám phá kiến thức mới Quá trình này yêu cầu học sinh thực hiện theo "Quy trình khoa học" để nắm bắt kiến thức mới và "Quy trình kỹ thuật" để áp dụng kiến thức vào thiết kế và thực hiện giải pháp Đây là sự tiếp cận liên môn trong giáo dục STEM, mặc dù kiến thức mới có thể chỉ thuộc một môn học cụ thể.
Giáo dục STEM là phương pháp giáo dục giúp học sinh nắm vững kiến thức khoa học và ứng dụng thực tiễn, từ đó phát triển khả năng phát hiện và giải quyết vấn đề Phương pháp này còn trang bị cho học sinh những kỹ năng cần thiết, đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế - xã hội hiện nay.
Các mức độ áp dụng STEM trong giáo dục
1.2.1 Dạy học các môn học theo phương thức giáo dục STEM 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 học STEM theo tiếp cận liên môn Các chủ đề, bài học, hoạt động STEM bám sát chương trình của các môn học thành phần Hình thức giáo dục STEM này không làm phát sinh thêm thời gian học tập
1.2.2.Tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM
Trong hoạt động trải nghiệm STEM, học sinh khám phá ứng dụng của khoa học và kỹ thuật trong đời sống, từ đó nhận thức được tầm quan trọng của STEM đối với con người Hoạt động này không chỉ nâng cao hứng thú học tập mà còn thu hút sự chú ý của xã hội đến giáo dục STEM Để tổ chức hiệu quả các hoạt động trải nghiệm STEM, cần có sự hợp tác chặt chẽ giữa các trường trung học, cơ sở giáo dục nghề nghiệp, đại học và doanh nghiệp.
Trải nghiệm STEM có thể được nâng cao thông qua sự hợp tác giữa trường trung học và các cơ sở giáo dục đại học cũng như giáo dục nghề nghiệp Hình thức hợp tác này sẽ tạo ra nhiều cơ hội học tập thực tiễn cho học sinh, giúp họ áp dụng kiến thức vào thực tế và phát triển kỹ năng cần thiết cho tương lai.
7 hợp được thực tiễn phổ thông với ưu thế về cơ sở vật chất của giáo dục đại học và giáo dục nghề nghiệp
Các trường trung học có thể tích cực triển khai giáo dục STEM thông qua các câu lạc bộ Tham gia vào câu lạc bộ STEM, học sinh không chỉ nâng cao kiến thức mà còn thực hiện các dự án nghiên cứu và khám phá các ngành nghề trong lĩnh vực STEM, phù hợp với sở thích và năng lực của từng em.
1.2.3.Tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học, kĩ thuật
Giáo dục STEM có thể được thực hiện thông qua các hoạt động nghiên cứu khoa học và tổ chức cuộc thi sáng tạo khoa học kỹ thuật, nhằm thu hút học sinh có năng lực và đam mê trong việc khám phá và giải quyết các vấn đề thực tiễn Hoạt động này không chỉ mang tính chất đại trà mà còn tập trung vào những học sinh có sở thích đặc biệt trong lĩnh vực khoa học và kỹ thuật.
Tổ chức hiệu quả hoạt động câu lạc bộ STEM là nền tảng quan trọng cho sự phát triển của các hoạt động sáng tạo khoa học kỹ thuật và thực hiện các dự án nghiên cứu trong cuộc thi khoa học kỹ thuật cho học sinh trung học Tham gia câu lạc bộ STEM không chỉ giúp học sinh khám phá và phát triển năng lực mà còn giúp họ nhận ra sở thích và giá trị bản thân, từ đó định hướng nghề nghiệp phù hợp trong lĩnh vực STEM.
Tiêu chí xây dựng bài học STEM
Tiêu chí 1: Chủ đề bài học STEM tập trung vào các vấn đề của thực tiễn
Trong các bài học STEM, học sinh được đặt vào các vấn đề thực tiễn xã hội, kinh tế, môi trường và yêu cầu tìm các giải pháp
Tiêu chí 2: Cấu trúc bài học STEM theo quy trình thiết kế kĩ thuật
Quy trình thiết kế kỹ thuật là một tiến trình linh hoạt giúp học sinh từ việc xác định vấn đề đến phát triển giải pháp Quy trình này bao gồm 8 bước: xác định vấn đề, nghiên cứu kiến thức nền, đề xuất giải pháp, lựa chọn giải pháp, chế tạo mô hình, thử nghiệm và đánh giá, chia sẻ và thảo luận, và điều chỉnh thiết kế Trong thực tiễn dạy học, quy trình này được thể hiện qua 5 hoạt động chính: xác định vấn đề, nghiên cứu và đề xuất giải pháp thiết kế, trình bày và thảo luận phương án thiết kế, chế tạo mô hình và thử nghiệm, và cuối cùng là trình bày sản phẩm và điều chỉnh thiết kế ban đầu Học sinh thử nghiệm các ý tưởng, học từ sai lầm và phát triển giải pháp để giải quyết vấn đề, từ đó vận dụng kiến thức mới trong giáo dục.
Tiêu chí 3: Phương pháp dạy học bài học STEM đưa học sinh vào hoạt động tìm tòi và khám phá, định hướng hành động, trải nghiệm và sản phẩm
Quá trình tìm tòi khám phá là yếu tố cốt lõi trong các hoạt động STEM, đặc biệt được nhấn mạnh trong hoạt động 2 và hoạt động 4 Trong hoạt động 2, học sinh thực hiện quan sát và thí nghiệm để xây dựng và kiểm chứng quy luật, từ đó phát triển kiến thức nền và rèn luyện kỹ năng quan sát, dự đoán, đo đạc, thu thập và phân tích dữ liệu Hoạt động 4 tiếp tục khai thác quá trình này, cho phép học sinh kiểm chứng các giải pháp khác nhau nhằm tối ưu hóa sản phẩm.
Trong các bài học STEM, học sinh tham gia vào hoạt động học tập mở với những điều kiện nhất định về vật liệu sử dụng Họ chủ động trong việc đưa ra quyết định giải quyết vấn đề và hợp tác để chia sẻ ý tưởng Quá trình học tập bao gồm việc trao đổi thông tin và tái thiết kế nguyên mẫu, giúp học sinh tự điều chỉnh ý tưởng và phát triển hoạt động khám phá của riêng mình.
Tiêu chí 4: Hình thức tổ chức bài học STEM lôi cuốn học sinh vào hoạt động nhóm kiến tạo
Giúp học sinh làm việc nhóm trong môi trường STEM là một thách thức, yêu cầu sự hợp tác chặt chẽ giữa tất cả giáo viên để áp dụng phương pháp dạy học đồng nhất Việc sử dụng ngôn ngữ, quy trình và tiêu chí sản phẩm học tập chung sẽ tạo điều kiện cho học sinh phát triển kỹ năng giao tiếp và hợp tác, từ đó nâng cao hiệu quả của các hoạt động học tập.
Tiêu chí 5: Nội dung bài học STEM áp dụng chủ yếu từ nội dung khoa học và toán mà học sinh đã và đang học
Trong các bài học STEM, giáo viên cần tích hợp nội dung từ các lĩnh vực khoa học, công nghệ, tin học và toán một cách có mục đích Việc lập kế hoạch hợp tác với các giáo viên khác giúp hiểu rõ cách tích hợp các mục tiêu khoa học vào bài học Nhờ đó, học sinh nhận thức được rằng các môn học này không tách rời mà liên kết chặt chẽ để giải quyết vấn đề, từ đó nâng cao khả năng học tập của các em trong các lĩnh vực này.
Tiêu chí 6: Tiến trình bài học STEM tính đến có nhiều đáp án đúng và coi sự thất bại như là một phần cần thiết trong học tập
Một câu hỏi nghiên cứu có thể dẫn đến nhiều giả thuyết khoa học, trong khi một vấn đề cần giải quyết có thể có nhiều phương án khả thi, với một phương án tối ưu nhất Trong số các giả thuyết khoa học, chỉ có một giả thuyết đúng, nhưng các phương án giải quyết vấn đề đều khả thi và khác nhau ở mức độ tối ưu Tiêu chí này nhấn mạnh vai trò quan trọng của năng lực giải quyết vấn đề và sự sáng tạo trong dạy học STEM.
Quy trình xây dựng bài học STEM
Bước 1: Lựa chọn chủ đề bài học
Để lựa chọn chủ đề bài học, cần căn cứ vào kiến thức trong chương trình môn học và các hiện tượng, quá trình liên quan trong tự nhiên Những ứng dụng thực tiễn bao gồm: quy trình làm sữa chua và dưa muối với vi sinh vật, quy trình xử lý dư lượng thuốc trừ sâu qua phản ứng hóa học, quy trình xử lý chất thải bằng hóa chất, và quy trình trồng rau an toàn dựa trên hóa sinh Ngoài ra, các hiện tượng như cầu vồng, ra đen, và máy quang phổ lăng kính cũng có thể được khai thác, cùng với các thiết bị như kính tiềm vọng, kính mắt, ống nhòm, và kính thiên văn Các khái niệm về lực đẩy Ác-si-mét liên quan đến sự chìm, nổi của thuyền/bè, hiện tượng cảm ứng điện từ và các định luật liên quan đến máy phát điện, động cơ điện, cùng với vật liệu cơ khí, phương pháp gia công cơ khí, và các cơ cấu truyền và biến đổi chuyển động cũng là những chủ đề quan trọng Cuối cùng, mạch điện điều khiển cho ngôi nhà thông minh cũng là một lĩnh vực đáng chú ý trong việc ứng dụng kiến thức.
Bước 2: Xác định vấn đề cần giải quyết
Sau khi chọn chủ đề bài học, cần xác định vấn đề để học sinh giải quyết, từ đó giúp các em tiếp thu kiến thức và kỹ năng cần thiết trong chương trình Đối với STEM kiến tạo, học sinh sẽ học hỏi qua việc thiết kế và chế tạo các sản phẩm như máy quang phổ đơn giản, ống nhòm, bè nổi hay máy phát điện, phù hợp với nội dung bài học Đối với STEM vận dụng, học sinh có thể áp dụng kiến thức đã học để thực hiện các dự án như thiết kế mạch logic, robot leo dốc, hệ thống tưới nước tự động hay quy trình làm sữa chua và xử lý hóa chất ô nhiễm Những hoạt động này không chỉ giúp các em phát triển kỹ năng mà còn khuyến khích tư duy sáng tạo và giải quyết vấn đề thực tiễn.
Trong quá trình xây dựng chủ đề, việc thử nghiệm chế tạo các nguyên mẫu có thể hỗ trợ giáo viên hình dung những khó khăn mà học sinh có thể gặp phải Điều này cũng giúp xác định cơ hội vận dụng kiến thức để giải quyết vấn đề và đưa ra các tiêu chí chính xác cho sản phẩm trong bước 3.
Bước 3: Xây dựng tiêu chí của thiết bị/giải pháp giải quyết vấn đề
Sau khi xác định vấn đề hoặc sản phẩm cần chế tạo, việc thiết lập các tiêu chí cho giải pháp hoặc sản phẩm là rất quan trọng Những tiêu chí này sẽ là cơ sở để đề xuất giả thuyết khoa học, giải pháp giải quyết vấn đề hoặc thiết kế mẫu sản phẩm Ví dụ, tiêu chí có thể bao gồm việc chế tạo máy quang phổ sử dụng lăng kính và thấu kính hội tụ, tạo ra các tia ánh sáng màu từ nguồn sáng trắng, hoặc chế tạo ống nhòm và kính thiên văn từ thấu kính hội tụ và phân kỳ, với khả năng quan sát vật ở xa và độ bội giác trong một khoảng nhất định.
Quy trình sản xuất sữa chua và muối dưa được thực hiện với tiêu chí cụ thể về độ ngọt, độ chua và giá trị dinh dưỡng, nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm Đối với quy trình xử lý dư lượng thuốc trừ sâu, các tiêu chí như loại thuốc trừ sâu sử dụng và mức độ "sạch" sau khi xử lý là rất quan trọng Ngoài ra, quy trình trồng rau sạch cũng cần có tiêu chí rõ ràng về độ "sạch", so sánh với rau trồng thông thường để đảm bảo an toàn cho người tiêu dùng.
Các tiêu chí cần được thiết lập để định hướng quá trình học tập và ứng dụng kiến thức nền của học sinh, thay vì chỉ chú trọng vào việc đánh giá sản phẩm vật chất.
Bước 4: Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học
Mỗi bài học STEM trong chương trình giáo dục phổ thông yêu cầu học sinh áp dụng kiến thức từ nhiều môn học để giải quyết vấn đề cụ thể Tiến trình học STEM được xây dựng dựa trên quy trình kĩ thuật, trong đó "Nghiên cứu kiến thức nền" đóng vai trò quan trọng Học sinh chủ động tìm hiểu từ sách giáo khoa và tài liệu bổ trợ, thực hiện thí nghiệm dưới sự hướng dẫn của giáo viên, và vận dụng kiến thức để đề xuất giải pháp Quá trình này giúp học sinh phát triển nhiều kĩ năng cần thiết, nâng cao phẩm chất và năng lực cá nhân.
Hình 1.2: Tiến trình bài học STEM
Tiến trình bài học STEM không tuân theo một trình tự tuyến tính mà các bước thực hiện có thể diễn ra song song và hỗ trợ lẫn nhau Điều này cho phép học sinh linh hoạt trong việc áp dụng kiến thức và kỹ năng, tạo ra một môi trường học tập tích cực và sáng tạo.
Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp diễn ra song song, trong khi chế tạo mô hình đồng thời với thử nghiệm và đánh giá Mỗi bước không chỉ là mục tiêu mà còn là điều kiện để thực hiện bước tiếp theo Do đó, mỗi bài học STEM được tổ chức qua 5 hoạt động chính.
Hoạt động 1: Xác định vấn đề
Trong hoạt động học tập này, giáo viên giao nhiệm vụ cho học sinh để hoàn thành một sản phẩm cụ thể, yêu cầu học sinh vận dụng kiến thức mới từ bài học Việc xây dựng giải pháp và thiết kế nguyên mẫu sản phẩm là rất quan trọng, vì tiêu chí sản phẩm thể hiện "tính mới" của nó, dù sản phẩm đó có quen thuộc với học sinh Tiêu chí này cũng yêu cầu học sinh nắm vững kiến thức mới và có khả năng giải thích thiết kế của sản phẩm.
– Mục đích: Xác định tiêu chí sản phẩm; phát hiện vấn đề/nhu cầu
– Nội dung: Tìm hiểu về hiện tượng, sản phẩm, công nghệ; đánh giá về hiện tượng, sản phẩm, công nghệ
Sản phẩm hoạt động của học sinh sẽ được đánh giá dựa trên các mức độ hoàn thành nội dung, bao gồm việc ghi chép thông tin về hiện tượng, sản phẩm và công nghệ, cũng như khả năng đánh giá và đặt câu hỏi liên quan đến những nội dung này.
Để tổ chức hoạt động hiệu quả, giáo viên cần giao nhiệm vụ rõ ràng, bao gồm nội dung, phương tiện, cách thực hiện và yêu cầu sản phẩm Học sinh sẽ thực hiện nhiệm vụ thông qua thực tế, tài liệu hoặc video, có thể làm việc cá nhân hoặc theo nhóm Sau khi hoàn thành, học sinh sẽ báo cáo và thảo luận về kết quả tại một thời gian và địa điểm cụ thể Giáo viên sẽ hỗ trợ trong việc phát hiện và phát biểu các vấn đề liên quan.
Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp
Trong hoạt động học STEM, học sinh tham gia vào quá trình học tập chủ động và tự lực dưới sự hướng dẫn của giáo viên Thay vì các tiết học truyền thống, học sinh sẽ tự tìm tòi và chiếm lĩnh kiến thức để thiết kế sản phẩm Kết quả là, khi hoàn thành bản thiết kế, học sinh không chỉ tạo ra sản phẩm mà còn tiếp thu kiến thức mới theo chương trình học tương ứng.
– Mục đích: Hình thành kiến thức mới và đề xuất giải pháp
– Nội dung: Nghiên cứu nội dung sách giáo khoa, tài liệu, thí nghiệm để tiếp nhận, hình thành kiến thức mới và đề xuất giải pháp/thiết kế
Sản phẩm hoạt động của học sinh sẽ được đánh giá dựa trên các mức độ hoàn thành nội dung, bao gồm việc xác định và ghi nhận thông tin, dữ liệu, giải thích kiến thức mới, cũng như đề xuất giải pháp và thiết kế.
Để tổ chức hoạt động hiệu quả, giáo viên cần giao nhiệm vụ rõ ràng, yêu cầu học sinh đọc, nghe, nhìn hoặc thực hành để thu thập thông tin và kiến thức mới Học sinh sẽ nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu, thực hiện thí nghiệm cá nhân hoặc nhóm, sau đó báo cáo và thảo luận Giáo viên sẽ điều hành quá trình này, củng cố kiến thức mới và hỗ trợ học sinh trong việc đề xuất giải pháp hoặc thiết kế mẫu thí nghiệm.
Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp
Phương pháp dạy học các chủ đề STEM
1.5.1 Phương pháp 1 : Dạy học dựa trên vấn đề Đây là cách tiếp cận giảng dạy trong đó học sinh được giáo viên trình bày một vấn đề xác thực với cấu trúc lỏng lẻo, và học sinh cần phải xác định các em đã biết những gì về vấn đề này và các em cần biết gì Thông thường, giáo viên trình bày một câu hỏi định hướng mà học sinh có thể tham chiếu đến trong suốt bài học, và câu hỏi này nhắc nhở các em lí do căn bản vì sao các em cần giải quyết vấn đề Sau khi được trình bày vấn đề, định nghĩa nó, và tạo ra các vấn đề học tập, học sinh tiếp tục giải quyết các vấn đề học tập, và sau đó xây dựng một giải pháp tiềm tàng và củng cố nó với các bằng chứng Thông thường, học sinh học tập theo nhóm nhỏ để giải quyết vấn đề Điều này cho phép học sinh thực hành làm việc hợp tác Từng học sinh phải hỗ trợ tìm ra giải pháp, sau đó cùng nhau làm việc theo nhóm để đánh giá từng giải pháp và xác định đâu là giải pháp tốt nhất
Trong học tập dựa trên vấn đề, không tồn tại một câu trả lời đúng duy nhất Thay vì tìm kiếm câu trả lời "đúng", học sinh tập trung vào việc rèn luyện kỹ năng tư duy phản biện và phát triển những giải pháp độc đáo của riêng mình.
1.5.2 Phương pháp 2: Dạy học tìm tòi khám phá theo mô hình 5E
Phương pháp dạy học khám phá 5E, được giới thiệu bởi Bybee và các cộng sự, bao gồm năm bước chính: Engage (Lôi cuốn), Explore (Khám phá), Explain (Giải thích), Elaborate (Củng cố–Áp dụng) và Evaluate (Đánh giá) Phương pháp này dựa trên thuyết kiến tạo, cho phép học sinh xây dựng kiến thức mới dựa trên những hiểu biết và trải nghiệm trước đó Các giai đoạn của phương pháp 5E giúp học sinh tham gia tích cực vào quá trình học tập và phát triển tư duy phản biện.
Hình 1.3: Quy trình dạy học phương pháp 5E
Giai đoạn Engage (Liên kết):
Giáo viên và hoạt động học tập cần khơi dậy kiến thức sẵn có của học sinh, kích thích sự tò mò và mong muốn khám phá kiến thức mới Các hoạt động nên tạo liên kết giữa kinh nghiệm học tập trong quá khứ và hiện tại, đồng thời giúp học sinh bộc lộ quan niệm và sắp xếp suy nghĩ của mình một cách hợp lý.
Giai đoạn Engage (Liên kết) trong giáo dục tập trung vào việc kết nối kiến thức đã có của học sinh với những kiến thức mới Giáo viên nên thiết kế các hoạt động học tập nhỏ nhằm kích thích sự tò mò và khuyến khích học sinh tham gia tích cực Những hoạt động này cần tạo ra mối liên hệ giữa kinh nghiệm học tập trong quá khứ và hiện tại, đồng thời giúp học sinh bộc lộ quan niệm và sắp xếp suy nghĩ của mình một cách rõ ràng.
Giai đoạn Khám phá cung cấp cho học sinh các hoạt động cơ sở để làm nền tảng, giúp họ nhận diện các quan niệm hiện tại và sai lầm, cũng như các quá trình và kỹ năng cần thiết Thông qua các hoạt động trong phòng thí nghiệm, học sinh có cơ hội vận dụng kiến thức đã học để phát triển ý tưởng mới, giải thích các câu hỏi và khả năng xảy ra, đồng thời tự thiết kế và thực hiện các khảo sát.
Giai đoạn Explain (giải thích) tập trung vào việc hướng dẫn học sinh khám phá các khía cạnh cụ thể của các pha trước đó, đồng thời tạo cơ hội để họ thể hiện sự hiểu biết về các khái niệm, kỹ năng xử lý hoặc hành vi Trong giai đoạn này, giáo viên có thể trực tiếp trình bày các khái niệm, quy trình hoặc kỹ năng để hỗ trợ học sinh Học sinh sẽ giải thích sự hiểu biết của mình về các khái niệm đó, trong khi sự giải thích từ giáo viên hoặc tài liệu học tập sẽ giúp họ nắm vững và hiểu sâu hơn về nội dung.
Giai đoạn mở rộng là thời điểm giáo viên đưa ra các thử thách nhằm phát triển hiểu biết và kỹ năng của học sinh Qua các thí nghiệm và trải nghiệm mới, học sinh không chỉ nâng cao kiến thức mà còn mở rộng thông tin và kỹ năng cần thiết Họ áp dụng những gì đã học vào các hoạt động bổ sung, từ đó củng cố và làm sâu sắc thêm nhận thức về các khái niệm.
Giai đoạn đánh giá khuyến khích học sinh nhận thức về khả năng của bản thân và cung cấp cơ hội cho giáo viên theo dõi tiến trình học tập Đánh giá không chỉ diễn ra ở cuối quá trình mà còn song hành cùng bốn giai đoạn khác.
Trong phương pháp dạy học 6E, giai đoạn Engineer (chế tạo) được bổ sung sau giai đoạn Explain, nhằm phù hợp hơn cho việc tổ chức dạy học các bài học STEM Tại giai đoạn này, học sinh sẽ áp dụng các kiến thức và kỹ năng đã học để chế tạo các sản phẩm phục vụ cho nhu cầu thực tiễn.
1.5.3 Phương pháp 3: Dạy học dựa trên thiết kế
Trong học tập qua thiết kế, học sinh được giáo viên giới thiệu một vấn đề thực tiễn có cấu trúc lỏng lẻo Thay vì chỉ đưa ra giải pháp lý thuyết, các em cần thiết kế một sản phẩm nhằm giải quyết vấn đề đó Quá trình này yêu cầu học sinh làm việc tích cực để trả lời các câu hỏi và giải quyết những thách thức đặt ra.
Học sinh thường rút ra 15 vấn đề từ cộng đồng xung quanh, cho phép các em xác định một vấn đề nhỏ cụ thể để tập trung giải quyết.
Học tập qua thiết kế dựa trên nguyên tắc học đi đôi với hành, không chỉ là việc lặp lại hay sao chép mô hình có sẵn Thay vào đó, phương pháp này khuyến khích học sinh phát triển những giải pháp sáng tạo của riêng mình để giải quyết các vấn đề đã được giải quyết bởi những người đi trước.
1.5.4 Phương pháp 4: Học tập dựa trên thách thức Đây là một trải nghiệm học tập hợp tác, trong đó giáo viên và học sinh cùng làm việc để học hỏi về những vấn đề thú vị, đề xuất giải pháp đối với các vấn đề phức tạp trong thế giới thực và hành động Cách tiếp cận này đòi hỏi học sinh suy nghĩ về việc học tập cũng như tác động từ hành động của các em và trình bày các giải pháp cho người nghe Khi thiết kế lớp học theo phương pháp học tập dựa trên thách thức, giáo viên phải khuyến khích học sinh làm việc theo nhóm hợp tác, sử dụng công nghệ phổ biến trong đời sống hàng ngày, giải quyết các vấn đề trong thế giới thực thông qua sử dụng một phương pháp đa ngành, chia sẻ kết quả với cộng đồng và suy ngẫm
Học tập dựa trên thách thức kết hợp công nghệ nhằm giúp học sinh tìm ra giải pháp thực tiễn cho các vấn đề, không chỉ dừng lại ở việc rèn luyện tư duy phản biện.
1.5.5 Phương pháp 5: Dạy học dự án
Đánh giá trong giáo dục STEM
Đánh giá kết quả học tập là yếu tố quan trọng trong quá trình dạy học, giúp giáo viên điều chỉnh phương pháp và hình thức tổ chức nhằm nâng cao chất lượng giảng dạy Việc đánh giá chính xác không chỉ cung cấp thông tin cần thiết cho giáo viên mà còn tác động tích cực đến người học, khuyến khích họ điều chỉnh thái độ và hành vi, nâng cao tinh thần trách nhiệm với kết quả học tập Đặc biệt, trong dạy học định hướng giáo dục STEM, đánh giá đóng vai trò cốt lõi, đảm bảo sự thành công của chương trình giáo dục này.
1.6.1 Nguyên tắc đánh giá Đặc điểm của giáo dục STEM là định hướng sản phẩm, phương pháp giảng dạy là dạy học dựa trên dự án, học tập theo nhóm… Do vậy, việc đánh giá thường xuyên, đa dạng hóa các hình thức và công cụ đánh giá là rất cần thiết Ở đây, giáo viên có thể đánh giá dựa trên các hoạt động trên lớp, đánh giá qua việc trình bày, báo cáo sản phẩm của người học cần đảm bảo nguyên tắc kết hợp đánh giá của giáo viên với tự đánh giá và đánh giá lẫn nhau của học sinh Đánh giá phải hướng tới sự phát triển phẩm chất và năng lực của học sinh thông qua mức độ đạt chuẩn kiến thức, kĩ năng, thái độ và các biểu hiện năng lực, phẩm chất của người học Đánh giá không chỉ chú ý đến thành tích mà cần chú ý đến tính phát triển, đánh giá gắn liền với thực tiễn nghĩa là thay vì đánh giá tái hiện lại các kiến thức học từ sách vở thì cần phải đánh giá năng lực của người học, việc vận dụng các kiến thức được học vào thực tiễn cuộc sống Không so sánh học sinh này với học sinh khác; coi trọng việc động viên, khuyến khích sự hứng thú, tính tích cực và vượt khó trong học tập, rèn luyện của học sinh; giúp học sinh phát huy năng khiếu cá nhân; đảm bảo kịp thời, công bằng, khách quan, không tạo áp lực cho học sinh
1.6.2 Các yêu cầu đánh giá
Việc đánh giá kết quả học tập theo định hướng giáo dục STEM cần tập trung vào quá trình học tập của học sinh, không chỉ dừng lại ở sản phẩm cuối cùng Đánh giá liên tục trong suốt quá trình dạy học giúp giáo viên thu thập thông tin phản hồi về nhận thức và kết quả học tập của học sinh qua từng giai đoạn và nhiệm vụ học tập.
Từ đó, giáo viên đưa ra những tác động sư phạm cần thiết điều khiển hoạt động học tập của người học nhằm đạt kết quả tốt nhất
Nội dung đánh giá người học tập trung vào việc đánh giá năng lực và phẩm chất, đây là mục tiêu chính trong từng bài học theo định hướng đổi mới giáo dục Đánh giá năng lực giúp xác định khả năng thực hiện thành công các hoạt động học tập.
Đánh giá phẩm chất của người học là quá trình tổng hợp các kiến thức, kỹ năng và thuộc tính cá nhân trong một bối cảnh nhất định Mục tiêu là xem xét cách ứng xử, tính tích cực và hứng thú học tập của họ Đồng thời, việc đánh giá cũng cần chú trọng đến những phẩm chất tốt như thái độ, hành vi đạo đức, lối sống, ý thức pháp luật, niềm tin và tình cảm Cuối cùng, đánh giá kết quả học tập cá nhân là yêu cầu bắt buộc theo quy chế đào tạo.
Việc đánh giá kết quả học tập cá nhân giúp giáo viên đối chiếu với mục tiêu và phương pháp dạy học đã xây dựng, đồng thời ảnh hưởng đến nhận thức và tư duy của người học Đánh giá kết quả học tập nhóm trong dạy học định hướng STEM không chỉ giúp người học liên kết kiến thức với thực tiễn, mà còn phát triển các kỹ năng mềm như giao tiếp, hợp tác và làm việc nhóm Điều này cho thấy đánh giá nhóm là một phần quan trọng trong việc phát triển những kỹ năng cần thiết cho người học trong quá trình học tập.
1.6.3 Gợi ý xây dựng công cụ đánh giá
Trong hoạt động của giáo viên, đánh giá thường gắn liền với việc cho điểm, ảnh hưởng lớn đến thành công của học sinh Cách tiếp cận này khiến học sinh tập trung vào việc đạt điểm cao trong các bài thi, thay vì phát triển chiến lược học tập và tự cải thiện Đánh giá trong giáo dục STEM cần chú trọng vào (i) kiến thức riêng biệt của từng môn học STEM, (ii) kiến thức và kỹ năng tích hợp giữa các môn học STEM, cùng với các kỹ năng mềm như tư duy phản biện và phân tích.
Các mức độ có thể được sử dụng để đánh giá trong giáo dục STEM gồm:
- Sơ khai: Học sinh thể hiện kiến thức và kĩ năng sơ bộ liên quan tới nhiệm vụ học tập
- Hạn chế: Học sinh thể hiện kiến thức và kĩ năng hạn chế liên quan tới nhiệm vụ học tập
- Đang hình thành: Học sinh thể hiện mức độ đang hình thành đối với nội dung và các khái niệm liên quan tới nhiệm vụ học tập
- Đáng khen: Học sinh thể hiện sự hiểu biết đầy đủ về nội dung và các khái niệm liên quan tới nhiệm vụ học tập
- Hoàn thành tốt: Học sinh thể hiện mức độ thành thạo về nội dung và các khái niệm liên quan tới nhiệm vụ học tập
Học sinh thể hiện sự thành thạo trong việc nắm bắt nội dung và các khái niệm liên quan đến nhiệm vụ học tập, qua đó phản ánh mức độ hiểu biết cá nhân của mình.
Đánh giá trong giáo dục cần phải phù hợp với mục tiêu dạy học, bao gồm ba yếu tố chính: nội dung cốt lõi, hành vi cần thực hiện và mức độ chất lượng của hành vi Để đảm bảo sự chính xác trong đánh giá, cần có sự kết hợp giữa đánh giá quá trình và đánh giá kết quả.
Dựa trên cấu trúc năng lực và mục tiêu đánh giá, giáo viên cần chọn công cụ thu thập thông tin thông qua các hành vi tương ứng với các yếu tố của năng lực cần đánh giá, từ đó xác định hình thức kiểm tra phù hợp.
Bảng 1.1: Bảng mô tả công cụ thu thập thông tin để đánh giá quá trình trong giáo dục
Công cụ thu nhận thông tin Thông tin thu được
Câu hỏi, bài kiểm tra Câu trả lời, bài làm
Phiếu điều tra Kết quả điều tra
Yêu cầu về hồ sơ học tập Hồ sơ hoc tập của học sinh
Phiếu học tập Phiếu học tập đã làm
Câu hỏi phóng vấn Câu trả lời
Nhiệm vụ dự án Sản phẩm dự án
Nhiệm vụ, hành động Các video quay được Nhật kí nhóm/ cá nhân
Mục tiêu của giáo dục STEM là phát triển năng lực và phẩm chất của học sinh, vì vậy việc đánh giá trong giáo dục STEM cần tập trung vào việc đánh giá năng lực.
Bảng 1.2: Bảng so sánh đánh giá năng lực và đánh giá kiến thức, kĩ năng
Tiêu chí so sánh Đánh giá năng lực Đánh giá kiến thức, kĩ năng
Mục đích chủ yếu nhất
Xác định sự tiến bộ của người học so với chính mình
Xác định việc đạt kiến thức, kĩ năng của chương trình giáo dục
Những kiến thức, kĩ năng, thái độ được học trong nhà trường và kinh nghiệm, trải nghiệm của bản thân học sinh bên ngoài nhà trường
Những kiến thức, kĩ năng, thái độ được học trong nhà trường
Đánh giá nội dung học tập bao gồm kiến thức, kỹ năng, và thái độ của học sinh trong nhiều môn học và hoạt động giáo dục, cũng như những trải nghiệm của các em trong cuộc sống xã hội.
Những kiến thức, kĩ năng, thái độ ở một môn học cụ thể
Thang và chuẩn đánh giá
Có các mức độ khác nhau về năng lực, trong đó không có mức độ “không” về năng lực cần đo
Có hai mức là đạt và không đạt một kiến thức, kĩ năng nào đó
Thời điểm đánh giá Đầu vào, quá trình, đầu ra Quá trình, đầu ra
Nhiệm vụ, bài tập trong tình huống bối cảnh thực
Câu hỏi, bài tập, nhiệm vụ trong tình huống hàn lâm hoặc tình huống thực
Năng lực người học phụ thuộc vào độ khó của nhiệm vụ hoặc bài tập đã hoàn thành
Năng lực người học phụ thuộc vào số lượng câu hỏi, nhiệm vụ hay bài tập đã hoàn thành
Xây dựng rubric đánh giá
Rubric là công cụ đánh giá hiệu quả, mô tả các tiêu chí cần thiết cho bài học, bài tập và công việc của người học Nó giúp phân loại theo các cấp độ khác nhau dựa trên mục tiêu học tập, từ đó hỗ trợ quá trình đánh giá một cách rõ ràng và có hệ thống.
Rubric là công cụ hữu ích giúp giáo viên hình dung yêu cầu chất lượng trong từng bài học, từ đó thiết kế và tổ chức dạy học hiệu quả hơn Nó không chỉ làm cho quá trình đánh giá trở nên khoa học, minh bạch và thuyết phục, mà còn tạo sự công bằng cho học sinh, tiết kiệm thời gian giải thích và cho phép giáo viên tập trung vào việc cải thiện kết quả học tập của học sinh Đối với học sinh, rubric giúp họ hiểu rõ mong đợi từ giáo viên và nhà trường, từ đó tăng động lực học tập, thúc đẩy sự chủ động và trách nhiệm trong việc tự giám sát và đánh giá tiến trình học của bản thân Ngoài ra, đối với nhà quản lý, rubric cung cấp cơ sở để đánh giá chất lượng đào tạo và nắm bắt thông tin về tình hình dạy và học trong trường.
Các nhà trường cần có khả năng chỉ đạo kịp thời để điều chỉnh những lệch lạc trong quá trình giáo dục, đồng thời khuyến khích và hỗ trợ các sáng kiến Việc quyết định chính sách hợp lý sẽ giúp thực hiện hiệu quả mục tiêu dạy học và giáo dục.
Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM trong chương trình GDPT 2018
Việc đưa giáo dục STEM vào trường trung học mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp với định hướng đổi mới giáo dục phổ thông Cụ thể là:
Để đảm bảo giáo dục toàn diện, việc triển khai giáo dục STEM trong trường học là rất quan trọng Bên cạnh các môn học như Toán và Khoa học, các lĩnh vực Công nghệ và Kỹ thuật cũng cần được chú trọng và đầu tư Điều này bao gồm việc nâng cao chất lượng đội ngũ giáo viên, cải tiến chương trình giảng dạy và phát triển cơ sở vật chất.
Nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM thông qua các dự án giáo dục giúp học sinh vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn Qua các hoạt động trải nghiệm, học sinh nhận thấy ý nghĩa của tri thức trong cuộc sống, từ đó kích thích sự hứng thú học tập và khám phá.
Triển khai các dự án học tập STEM giúp học sinh hợp tác, chủ động và tự lực trong việc thực hiện nhiệm vụ học tập, từ đó làm quen với hoạt động nghiên cứu khoa học Những hoạt động này đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho học sinh.
Để triển khai hiệu quả giáo dục STEM, các trường học cần kết nối với cơ sở giáo dục nghề nghiệp và đại học địa phương nhằm tận dụng nguồn lực con người và cơ sở vật chất Đồng thời, giáo dục STEM cũng phải tập trung vào việc giải quyết các vấn đề đặc thù của từng địa phương.
Hướng nghiệp và phân luồng học sinh thông qua việc tổ chức giáo dục STEM hiệu quả tại trường trung học sẽ giúp học sinh trải nghiệm và đánh giá sự phù hợp, năng khiếu cũng như sở thích của bản thân với các nghề nghiệp trong lĩnh vực STEM Việc thực hiện tốt giáo dục STEM không chỉ thu hút học sinh mà còn định hướng cho họ lựa chọn các ngành nghề có nhu cầu cao về nguồn nhân lực trong cuộc cách mạng công nghiệp 4.0.
Trong chương I, tôi trình bày những kiến thức cơ bản về giáo dục STEM, bao gồm khái niệm, mức độ áp dụng, vai trò và ý nghĩa của nó trong dạy học Tôi cũng đề cập đến các bước giảng dạy các môn khoa học theo định hướng STEM, tiêu chí xây dựng bài học STEM và quy trình cụ thể để thực hiện Qua nghiên cứu, tôi nhận thấy giáo dục STEM là một phương pháp dạy học tích cực, giúp phát huy tính sáng tạo của học sinh khi được áp dụng tại trường phổ thông Chương II sẽ đi sâu vào việc tổ chức dạy học Vật lý theo định hướng STEM thông qua chủ đề “Nhà cách âm” dành cho học sinh lớp 7.
CHƯƠNG 2 : XÂY DỰNG CHỦ ĐỀ STEM “ NHÀ CÁCH ÂM ” CHO HỌC
SINH LỚP 7 2.1 Cấu trúc, nội dung chương ‘Âm học’ Vật lý lớp 7
2.1.1 Cấu trúc nội dung các kiến thức chương ‘Âm học’ – Vật lý 7
Chương "Âm học" trong Vật lý 7 bao gồm 6 bài học được phân bố trong 6 tiết, tập trung vào các nội dung chính như nguồn âm, độ cao và độ to của âm, môi trường truyền âm, phản xạ âm, tiếng vang, cũng như biện pháp chống ô nhiễm tiếng ồn Mối liên hệ giữa các kiến thức này được thể hiện rõ ràng trong sơ đồ hình 2.1.
Hình 2.1: Cấu trúc nội dung các kiến thức chương ‘Âm học’ - Vật lý 7
2.1.2 Nội dung các kiến thức cơ bản chương ‘Âm học’ - Vật lý 7 a Nguồn âm (Bài 10)
- Khái niệm : Vật phát ra âm thanh gọi là nguồn âm
- Ví dụ nguồn âm thường gặp:
+ Các nguồn âm tự nhiên: Tiếng sấm, tiếng thác nước, tiếng gió thổi …
+ Các nguồn âm nhân tạo: Tiếng đàn, tiếng động cơ, tiếng trống, …
- Đặc điểm chung của nguồn âm : Các vật phát ra âm thanh đều dao động b Độ cao của âm (Bài 11 )
+ Tần số là số dao động mà vật thực hiện được trong một giây
+ Đơn vị của tần số là Héc (kí hiệu là Hz)
Tần số dao động của một vật tỉ lệ thuận với tốc độ dao động của nó; vật dao động nhanh hơn sẽ có tần số cao hơn, trong khi vật dao động chậm hơn sẽ có tần số thấp hơn.
Mối quan hệ giữa độ cao của âm và tần số dao động rất rõ ràng: khi tần số dao động tăng, âm phát ra sẽ cao hơn, tức là âm bổng hơn Ngược lại, khi tần số dao động giảm, âm phát ra sẽ thấp hơn, tức là âm trầm hơn.
+ Những âm có tần số dưới 20Hz gọi là hạ âm
+ Những âm có tần số lớn hơn 20000Hz gọi là siêu âm
+ Thông thường tai người có thể nghe được âm có tần số trong khoảng từ 20Hz đến 20000Hz
+ Một số động vật có thể nghe được hạ âm và siêu âm c Độ to của âm (Bài 12)
Biên độ dao động là độ lệch lớn nhất của vật so với vị trí cân bằng trong quá trình dao động.
- Mối quan hệ giữa độ to của âm và biên độ dao động:
+ Biên độ dao động của vật càng lớn thì âm do vật đó phát ra càng to
+ Biên độ dao động của vật càng nhỏ thì âm do vật đó phát ra càng nhỏ
+ Đơn vị đo độ to của âm là đêxiben (kí hiệu là dB) d Môi trường truyền âm (Bài 13)
+ Âm thanh có thể truyền qua môi trường chất rắn, chất lỏng và chất khí
+ Các môi trường chất rắn, chất lỏng và chất khí được gọi là môi trường truyền âm
+ Âm thanh không thể truyền qua được trong chân không
+ Khi âm truyền trong môi trường thì âm bị hấp thụ dần nên càng xa nguồn âm thì âm càng nhỏ dần rồi tắt hẳn
Lưu ý: Muốn âm truyền từ nguồn âm đến tai phải có môi trường truyền âm như chất rắn, chất lỏng và chất khí
+ Trong các môi trường khác nhau thì vận tốc truyền âm là khác nhau và phụ thuộc vào nhiều yếu tố
+ Vận tốc truyền âm trong chất rắn lớn hơn trong chất lỏng, trong chất lỏng lớn hơn trong chất khí
+ Ở 20 0 C, vận tốc truyền âm trong không khí là 340 m/s; trong nước là 1500 m/s; trong thép là 6100 m/s e Phản xạ âm – Tiếng vang (Bài 14)
- Âm phản xạ - Tiếng vang
+ Âm dội lại khi gặp một mặt chắn là âm phản xạ
+ Âm gặp mặt chắn đều bị phản xạ nhiều hay ít Tiếng vang là âm phản xạ nghe được cách âm trực tiếp ít nhất là 1/15 giây
+ Các vật mềm, có bề mặt gồ ghề phản xạ âm kém
Ví dụ: đệm mút, miếng xốp, vải nhung, …
+Các vật cứng, có bề mặt nhẵn, phản xạ âm tốt (hấp thụ âm kém)
Ví dụ: tấm kim loại, mặt đá hoa, tường gạch, … f Chống ô nhiễm tiếng ồn (Bài 15)
Ô nhiễm tiếng ồn xảy ra khi môi trường bị ảnh hưởng bởi tiếng ồn lớn và kéo dài, gây tác động tiêu cực đến sức khỏe và hoạt động bình thường của con người.
- Những biện pháp chống ô nhiễm tiếng ồn:
+ Tác động vào nguồn âm
+ Phân tán âm trên đường truyền
+ Ngăn không cho âm truyền đến tai
2.2 Xây dựng chủ đề STEM ‘Nhà cách âm’ cho học sinh lớp 7
2.2.1 Tên chủ đề: NHÀ CÁCH ÂM
Số tiết : 05 – Môn Vật lý lớp 7
Hình 2.2: Ô nhiễm tiếng ồn - Nỗi sợ đến từ âm thanh
Hiện nay, ô nhiễm tiếng ồn do giao thông ngày càng gia tăng tại Việt Nam, với mật độ xe cộ và máy bay gây ra tiếng động lớn Đường sắt dài 1726 km cũng góp phần vào tình trạng này khi tàu hỏa đi qua khu dân cư, làm ảnh hưởng đến sức khỏe và hành vi con người Ô nhiễm tiếng ồn có thể dẫn đến tăng huyết áp, căng thẳng, ù tai, giảm thính lực và rối loạn giấc ngủ Do đó, học sinh cần tìm hiểu về nguồn âm, độ to của âm, môi trường truyền âm, phản xạ âm và các biện pháp chống ô nhiễm tiếng ồn để thiết kế mô hình nhà cách âm Sau khi hoàn thành, học sinh sẽ thử nghiệm mô hình trong môi trường có cường độ âm thanh khoảng 110dB và đánh giá chất lượng sản phẩm.
Bảng 2.1: Kiến thức STEM được thể hiện trong chủ đề "Nhà cách âm"
Lĩnh vực khoa học Lĩnh vực toán học
Lĩnh vực kỹ thuật Lĩnh vực công nghệ
Vật lý : Kiến thức về nguồn âm, độ to của âm, môi trường truyền âm, ô nhiễm tiếng ồn, các cách chống ô nhiễm tiếng ồn, vật liệu cách âm, …
Ô nhiễm tiếng ồn gây ra nhiều hậu quả nghiêm trọng đối với sức khỏe con người, bao gồm căng thẳng, rối loạn giấc ngủ và các vấn đề về tim mạch Để giảm thiểu tác động của ô nhiễm tiếng ồn, việc thiết kế và xây dựng ngôi nhà với kích thước nguyên vật liệu phù hợp là rất quan trọng, nhằm đảm bảo không gian sống thoải mái và an toàn.
Bản vẽ kỹ thuật ngôi nhà cách âm, quy trình gia công, lắp ráp mô hình
Cách sử dụng dao, kéo, súng bắn keo, keo 502,
- Tính toán, vẽ được bản thiết kế mô hình nhà cách âm đảm bảo các tiêu chí đề ra;
- Lập kế hoạch cá nhân/nhóm để chế tạo và thử nghiệm dựa trên bản thiết kế;
- Trình bày, bảo vệ được bản thiết kế và sản phẩm của mình, phản biện được các ý kiến thảo luận;
- Tự nhận xét, đánh giá được quá trình làm việc cá nhân và nhóm c Phẩm chất
- Nhân ái: Sẵn sàng học hỏi, hoàn nhập và giúp đỡ mọi người
- Chăm chỉ: Có tinh thần tự học, chăm học chăm làm, nhiệt tình tham gia các hoạt động của nhóm, lớp
- Trung thực : Thật thà, ngay thẳng trong thực nghiệm và cả quá trình học tập
- Trách nhiệm : Ý thức giữ gìn sức khỏe bản thân, gia đình và cộng đồng d Năng lực
- Năng lực tự chủ và tự học : Tự nghiên cứu kiến thức nền, lên kế hoạch thiết kế, chế tạo, thử nghiệm và đánh giá
- Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo : Giải quyết được nhiệm vụ thiết kế và chế tạo mô hình nhà cách âm
Năng lực giao tiếp và hợp tác là rất quan trọng trong việc làm việc nhóm, giúp các thành viên thống nhất bản thiết kế và phân công nhiệm vụ một cách hiệu quả Sự phối hợp chặt chẽ giữa các thành viên sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc cùng nhau chế tạo mô hình, nâng cao chất lượng sản phẩm cuối cùng.
- Năng lực ngôn ngữ : Báo cáo, trình bày sản phẩm trước lớp; phản biện ý kiến của giáo viên và các nhóm khác
- Năng lực toán học : Tính toán kích thước của các vật liệu để chế tạo mô hình nhà cách âm theo kích thước yêu cầu
- Năng lực khoa học : Tìm hiểu các kiến thức khoa học (chủ yếu Vật lý)
- Năng lực công nghệ : Sử dụng các dụng cụ dao, kéo, súng bắn keo, Smartphone,…
- Năng lực tin học : Thiết kế Power Point, Poster để báo cáo
- Năng lực thẩm mĩ : Bản vẽ thiết kế và mô hình nhà cách âm sau khi hoàn thiện
Bảng 2.2 Rubric đánh giá tính sáng tạo và tính tích cực của học sinh trong dạy học chủ đề STEM Đánh giá
1 Thắc mắc, tìm hiểu các kiến mới, tình huống mới
2 Tìm hiểu từ nhiều nguồn kiến thức khác nhau: bài báo, tạp chí, internet, bạn bè, chuyên gia…
3 Hợp tác, phối hợp với các thành viên trong nhóm và với các thành viên nhóm khác
4 Chủ động trao đổi kiến thức, những vướng mắc, khó khăn với GV
5 Mở rộng kiến thức sang nhiều lĩnh vực khác nhau, liên hệ kiến thức được học (mới) với kiến thức đã học (cũ) và với kiến thức các môn học học khác
6 Tham gia đầy đủ các buỗi họp nhóm, thảo luận nhóm
7 Tích cực trong thảo luận nhóm, trao đổi với bạn cùng lớp, với chuyên gia
8 Tôn trọng ý kiến người khác, biết tiếp thu một cách có chọn lọc, hoàn thiện bản thân
9 Nghiêm túc thực hiện theo kế hoạch đã vạch ra, tôn trọng tập thể, đoàn kết với các thành viên
10 Tự chịu trách nhiệm với hành động bản thân
1 Tìm ra những vấn đề mới, tình huống mới trong thực tiễn và đề xuất phương án giải quyết đúng
2 Thiết kế các sơ đồ, bản vẽ rõ ràng, thể hiện rõ các vật liệu và kích thức của chúng
3 Tìm ra các thiết bị, vật liệu mới thay thế cho các thiết bị, vật liệu cũ nhưng vẫn đảm bảo tính hiệu quả cao và tiết kiệm
4 Đề xuất giải pháp thiết kế mới cho hệ thống kỹ thuật đã có, thay đổi một số chi tiết thiết kế nhằm tăng hiệu quả cho hệ thống kỹ thuật
5 Tiến hành thực hiện giải pháp thi công, chế tạo nhằm mang lại lợi ích
6 Vận dụng kiến thức được học để giải quyết vấn đề mới, tình huống mới trong thực tiễn liên quan đến ngành kỹ thuật
7 Kết hợp các thao tác tư duy ( so sánh, phân tích, đánh giá) và các phương pháp phán đoán, mô hình giải quyết
8 Lập được nhiều phương án giải quyết cho một vấn đề thực tiễn và mang lại kết quả tối ưu
2.3.4 Chuẩn bị của giáo viên và học sinh
2.3.4.1 Chuẩn bị của giáo viên a Các thiết bị, dụng cụ phục vụ dạy học
- Video, hình ảnh về ô nhiễm tiếng ồn
Các dụng cụ thí nghiệm cần thiết bao gồm dây thun, cốc thủy tinh mỏng, thìa, thước thép đàn hồi dài 20cm, đồng hồ có chuông và bình nước lớn Ngoài ra, mô hình nhà cách âm cũng là một phần quan trọng trong nghiên cứu.
❖ Dụng cụ, vật liệu (cho 1 mô hình)
Bảng 2.3: Danh sách các vật liệu, dụng cụ để chế tạo một mô hình nhà cách âm
STT Tên nguyên vật liệu, dụng cụ
Hình 2.3: Bản vẽ mặt nền mô hình nhà cách âm
Mô hình nhà cách âm có diện tích mặt nền 30cm×20cm, bao gồm ba lớp vật liệu cách âm: giấy bạc, xốp và mút tiêu âm Lớp giấy bạc mỏng bên ngoài giúp phản xạ âm thanh khi tiếng ồn xâm nhập vào nhà Hai lớp bên trong, xốp và mút tiêu âm, mỗi lớp dày 1,5cm, có tác dụng hấp thụ âm thanh, giảm thiểu độ lớn của âm khi vào trong không gian sống.
Bảng 2.4: Các bước chế tạo mô hình nhà cách âm
Chọn khung mô hình ngôi nhà bằng thùng xốp kích thước 30cm x 20cm x 20cm với bề dày 1,5cm Sử dụng loa làm nguồn âm thay thế cho âm thanh chuyển động.
33 tàu hỏa (phát âm thanh độ to tương đương)
Tải và mở ứng dụng TeamViewer trên điện thoại và máy tính, sau đó kết nối hai thiết bị với nhau để có thể quay video màn hình điện thoại từ xa.
Dexibel X trên điện thoại rồi bỏ vào trong thùng xốp, đậy kín nắp, đo độ to âm thanh trong thùng xốp
(dày 1,5cm) với nguồn âm bên ngoài là 110dB
3 Dán giấy bạc xung quanh thùng xốp, đo độ to âm thanh trong thùng xốp với nguồn âm
110dB bằng các ứng dụng
Dexibel X tương tự như bước 2
4 Dán thêm một lớp mút tiêu âm ở bên trong thùng xốp, đo độ to âm thanh trong thùng xốp với nguồn âm
110dB bằng các ứng dụng
Dexibel X tương tự như bước 2
4 Sử dụng bìa cứng để làm mái nhà rồi dùng giấy màu trang trí, hoàn thiện mô hình nhà cách âm
Hình 2.4: Mô hình nhà cách âm hoàn thiện
2.3.4.2 Chuẩn bị của học sinh
- Tìm hiểu trước về âm học, ô nhiễm tiếng ồn và hậu quả của nó
- Mỗi nhóm 1 điện thoại thông minh và 1 laptop, tải về điện thoại và laptop ứng dụng
‘TeamViewer’, tìm hiểu trước về ứng dụng https://play.google.com/store/apps/details?id=com.teamviewer.teamviewer.market.mo bile&hl=vi
2.3.5.1 Chuỗi các hoạt động dạy học của chủ đề
Bảng 2.5: Chuỗi các hoạt động dạy học của chủ đề STEM "Nhà cách âm"
Các bước Tên hoạt động cụ thể Định hướng cách thức tổ chức
Thời gian và địa điểm
Hoạt động 1: Xác định yêu cầu thiết kế và chuyển giao nhiệm vụ
- Tình huống đặt vấn đề
- Xem video, hình ảnh thực tiễn
2 Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp
Nghiên cứu kiến thức về nguồn âm
- Trải nghiệm 25 phút tại lớp
Nghiên cứu kiến thức về độ to của âm
- Hoạt động nhóm 20 phút tại lớp
Nghiên cứu kiến thức về môi trường truyền âm
- Hoạt động nhóm 25 phút tại lớp
Nghiên cứu kiến thức về phản xạ âm, tiếng vang
20 phút tại lớp + 1 tuần ở nhà
Nghiên cứu kiến thức về ô nhiễm tiếng ồn - Thông báo, đàm thoại
Hoạt động 2.6 : Đề xuất phương án thiết - Hoạt động nhóm 1 tuần ở nhà
36 kế mô hình nhà cách âm
Hoạt động 3: Trình bày và bảo vệ phương án thiết kế Báo cáo, thảo luận 45 phút tại lớp
4 Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá
Hoạt động 4: Chế tạo sản phẩm, thử nghiệm và đánh giá Hoạt động nhóm 1 tuần ở nhà
5 Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh
Hoạt động 5: Trình bày sản phẩm, thảo luận và đánh giá
Báo cáo, thảo luận 45 phút tại lớp
2.3.5.2 Các hoạt động cụ thể
Hoạt động 1 XÁC ĐỊNH YÊU CẦU THIẾT KẾ VÀ CHUYỂN GIAO
NHIỆM VỤ (20 phút) a Mục tiêu
- Xác định được yêu cầu của chủ đề ‘‘Thiết kế và chế tạo mô hình nhà cách âm’’
- HS xác định được kế hoạch thực hiện dự án và các tiêu chí đánh giá của sản phẩm
- HS xác định được các vấn đề cần giải quyết để tạo ra sản phẩm b Thiết bị, phương tiện
- 1 đoạn thông tin có nội dung bất kì
- Hình ảnh, video ô nhiễm tiếng ồn từ tàu hỏa
- Mô hình nhà cách âm
- Phiếu học tập số 1 c Cách thức tổ chức hoạt động
- GV ổn định lớp, kiếm diện học sinh
- GV chia lớp thành các nhóm từ 5 đến 6 học sinh và yêu cầu các nhóm bầu ra nhóm trưởng và thư kí
Giáo viên mời một học sinh đứng dậy để đọc một đoạn thông tin mà giáo viên đã cung cấp, chỉ cho phép đọc một lần cho toàn lớp Để tăng cường sự chú ý, giáo viên yêu cầu cả lớp tập trung lắng nghe, vì sau khi học sinh đọc xong, giáo viên sẽ đặt câu hỏi cho bất kỳ học sinh nào.
KHẢO SÁT VÀ KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ
Để đánh giá kế hoạch dạy học chủ đề STEM đã được thiết kế, chúng tôi áp dụng phương pháp chuyên gia nhằm xác định các tiêu chí phù hợp Qua đó, chúng tôi sẽ thực hiện những điều chỉnh cần thiết để hoàn thiện kế hoạch, đảm bảo tính khả thi và hiệu quả trong thực tiễn giảng dạy tại trường trung học.
Sử dụng phương pháp chuyên gia
Hồ sơ khảo sát, bao gồm file mềm kế hoạch dạy học chủ đề STEM và phiếu đánh giá kế hoạch dạy học, được gửi đến các chuyên gia qua email Sau khi nhận kết quả đánh giá từ các chuyên gia, tôi tổng hợp và xử lý thống kê theo các tiêu chí, từ đó đánh giá kết quả khảo sát về chủ đề đã xây dựng.
Chú thích về Mức độ thể hiện:
Mức 1: Hoàn toàn không thể hiện được yêu cầu của tiêu chí (0%)
Mức 2: Thể hiện được một phần yêu cầu của tiêu chí (về số lượng và chất lượng): dưới
Mức 3: Thể hiện được mức trung bình yêu cầu của tiêu chí (về số lượng và chất lượng): từ 40% – 70%
Mức 4: Thể hiện khá tốt yêu cầu của tiêu chí (về số lượng và chất lượng): từ 70% - 95% Mức 5: Thể hiện rất tốt yêu cầu của tiêu chí (95% - 100%)
Bảng 3.1: Bảng đánh giá kế hoạch dạy học
STT NỘI DUNG Đánh giá
I TIÊU CHÍ XÂY DỰNG CHỦ ĐỀ STEM
TC1 Tính thực tiễn của chủ đề dạy học
STEM (có bối cảnh thực tế, có ý nghĩa với thực tiễn, gần gũi với HS)
Bài học STEM theo quy trình thiết kế kỹ thuật bao gồm năm hoạt động chính: đầu tiên là xác định vấn đề STEM, tiếp theo là nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất các giải pháp thiết kế Sau đó, học sinh sẽ trình bày và lựa chọn phương án thiết kế phù hợp, cuối cùng là chế tạo và thử nghiệm sản phẩm.
66 nghiệm và đánh giá; Trình bày và thảo luận và điều chỉnh
TC3 Phương pháp dạy học chủ đề STEM đưa học sinh vào hoạt động tìm tòi và khám phá, định hướng hành động, trải nghiệm và sản phẩm
4 TC4 Hình thức tổ chức chủ đề STEM lôi cuốn học sinh vào hoạt động nhóm tích cực
TC5 Nội dung bài học STEM áp dụng chủ yếu từ nội dung khoa học và toán mà học sinh đã và đang học (vừa sức với HS)
TC6 Tiến trình bài học STEM tính đến có nhiều đáp án đúng (có nhiều phương án/giải pháp giải quyết vấn đề)
II TIÊU CHÍ VỀ CẤU TRÚC CHỦ ĐỀ
Tiêu chí sản phẩm trong TC7 được xác định một cách đầy đủ và chi tiết, bao gồm cả các tiêu chí định tính và định lượng có thể đo được Điều này giúp định hướng kiến thức nền cần khám phá, đặc biệt trong lĩnh vực STEM, nhằm giảng dạy những kiến thức mới một cách hiệu quả.
TC8 Mục tiêu chủ đề trình bày đầy đủ, rõ ràng, viết đúng quy định (cụ thể, đo lường được)
Phần chuẩn bị của chủ đề được trình bày một cách chi tiết và đầy đủ, tạo nền tảng vững chắc để giáo viên có thể tổ chức, định hướng và hỗ trợ học sinh trong quá trình thực hiện.
(có minh chứng về sơ đồ thiết kế sản phẩm, diễn tả nguyên tắc vận hành, các bước chế tạo và sản phẩm demo)
10 TC10 Công cụ đánh giá chủ đề phù hợp, chi tiết, đảm bảo đánh giá được mục tiêu chủ đề
III TIÊU CHÍ VỀ CHUỖI CÁC HOẠT ĐỘNG TRONG CHỦ ĐỀ
11 TC11 Chuỗi các hoạt động trong chủ đề hợp lý (về trình tự hoạt động, tên hoạt động), khả
67 thi về thời gian, không gian và hình thức tổ chức
TC12 Hoạt động 1 - Xác định vấn đề STEM
Tình huống mô tả hợp lý và gắn liền với thực tiễn sẽ tạo hứng thú cho học sinh, đồng thời khuyến khích các em thảo luận và đặt câu hỏi Việc kết nối vấn đề từ hoạt động 1 với việc nghiên cứu kiến thức nền trong hoạt động 2 là rất quan trọng để nâng cao hiệu quả học tập.
TC13 Hoạt động 2 - Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp
Hướng dẫn học tập rõ ràng và yêu cầu học sinh tham gia vào các hoạt động tìm tòi khám phá là rất quan trọng Việc chuẩn bị đầy đủ các phiếu học tập và phiếu đáp án sẽ giúp học sinh nắm vững các khái niệm và kỹ năng mới một cách hiệu quả.
TC14 Hoạt động 3 - Lựa chọn giải pháp
Giáo viên cần chuẩn bị ít nhất một mẫu thiết kế giải pháp sẵn có, bao gồm việc đánh giá hiểu biết của học sinh về kiến thức, kỹ năng, cũng như khả năng hợp tác và giao tiếp Cả giáo viên và học sinh cần thống nhất các tiêu chí và mô tả một cách rõ ràng để đảm bảo hiệu quả trong quá trình học tập.
Việc bảo vệ các giải pháp phải dựa trên các kiến thức nền đã được học
TC15 Hoạt động 4 - Chế tạo thử nghiệm và đánh giá
- Có thể hiện hoạt động tổ chức cách chia nhóm, cách phân công nhiệm vụ trong từng nhóm
- Có hướng dẫn một cách tường minh vận dụng quá trình thiết kế kĩ thuật trong xây dựng sản phẩm
- Có hướng dẫn cách HS ghi chép hồ sơ học tập, thu thập các minh chứng, trình bày báo cáo quá trình tạo ra sản phẩm
16 TC16 Hoạt động 5 - Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh
3.3 Phạm vi, đối tượng và thời gian khảo sát
❖ Phạm vi khảo sát: Khảo sát ý kiến của 9 chuyên gia
❖ Đối tượng khảo sát: Những người có am hiểu và chuyên môn sâu về lĩnh vực của đề tài, bao gồm:
Giảng viên từ các trường đại học sư phạm trên toàn quốc bao gồm Đại học Sư phạm - ĐH Đà Nẵng, Đại học Sư phạm - Đại học Huế, và Trường ĐHSP TP Hồ Chí Minh.
- Các giáo viên phổ thông khu vực Miền Trung – Tây Nguyên (Đà Nẵng, Quảng Nam, Kon Tum, Quảng Ngãi, Bình Định, Tp Hồ Chí Minh)
(Danh sách các chuyên gia thể hiện qua phụ lục)
❖ Thời gian khảo sát: Từ ngày 29/6-2/7/2020
3.4 Kết quả khảo sát và đánh giá
Bảng 3.2: Kết quả khảo sát đánh giá kế hoạch dạy học
Tiêu chí đánh giá thuyết trình sản phẩm cần tập trung vào việc đạt được mục tiêu dạy học của chủ đề, tổ chức linh hoạt và phù hợp với sản phẩm của học sinh Đồng thời, cần có các hoạt động hỗ trợ giúp học sinh phát triển sản phẩm một cách hiệu quả.
TC17 Tính khả thi (về thời gian, trình độ nhận thức học sinh, về cơ sở vật chất, khả năng tổ chức dạy học của giáo viên…)
18 TC18 Mức độ cần thiết của chủ đề trong chương trình giáo dục phổ thông hiện nay
MỘT SỐ GÓP Ý VỀ CHỦ ĐỀ:
3.4.2 Phân tích kết quả khảo sát
Hình 2.65: Số liệu khảo sát đánh giá chủ đề STEM “Nhà cách âm”
Chủ đề đánh giá ở mức khá tốt (4.00 – 4.78), với điểm cao nhất thuộc về tính thực tiễn và phương pháp dạy học, cho thấy khả năng áp dụng vào dạy học chính khóa Tuy nhiên, tiêu chí tiến trình bài học STEM có nhiều đáp án đúng nhưng lại đạt mức thấp nhất.
Về cấu trúc chủ đề (TC7 – TC10): Chủ đề được đánh giá ở trên mức khá (4.00
– 4.22), tiêu chí “Phần chuẩn bị của chủ đề được trình bày chi tiết, đầy đủ, làm cơ sở để
GV có vai trò quan trọng trong việc tổ chức, định hướng và hỗ trợ học sinh trong quá trình thực hiện Tiêu chí mục tiêu và công cụ đánh giá chủ đề cũng nhận được đánh giá tích cực với điểm số khá (4.00).
Chủ đề TC11 – TC16 được đánh giá cao với điểm số từ 4.11 đến 4.56 Đặc biệt, tiêu chí "Chuỗi các hoạt động trong chủ đề hợp lý" nhận được sự chú ý đáng kể.
Hoạt động 1 - Xác định vấn đề STEM được đánh giá cao với điểm số 4.56, cho thấy sự gắn kết với thực tiễn và tạo hứng thú cho học sinh Các tiêu chí khác cũng đạt điểm khá cao, với TC17 và TC18 gần mức tốt Cụ thể, tiêu chí “Tính khả thi” đạt 4.33, trong khi tiêu chí “Mức độ cần thiết của chủ đề trong chương trình giáo dục phổ thông hiện nay” đạt 4.22.
Chủ đề STEM “Nhà cách âm” dành cho học sinh lớp 7 đạt tiêu chuẩn khá tốt, có tiềm năng cao trong việc áp dụng vào giảng dạy, đồng thời tạo ra sự hấp dẫn và lôi cuốn cho học sinh.
TC2 TC3 TC4 TC5 TC6 TC7 TC8 TC9 TC10 TC11 TC12 TC13 TC14 TC15 TC16 TC17 TC18
CHỦ ĐỀ STEM "NHÀ CÁCH ÂM"
3.4.3 Một số ý kiến chuyên gia
