Tổ chức dạy học chủ đề STEM chủ đề “KÍNH TIỀM VỌNG” cho học sinh lớp 11 THPT

Giáo dục STEM là một phương thức giáo dục nhằm trang bị cho học sinh những kiến thức khoa học gắn liền với ứng dụng của chúng trong thực tiễn, qua đó phát triển cho học sinh năng lực phá

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

I

LỜI CẢM ƠN

Những dòng đầu tiên trong cuốn luận văn này, tôi muốn dành để bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc của tôi tới TS.Phùng Việt Hải trong suốt thời gian làm luận văn thầy luôn nhiệt tình đôn đốc và tận tình hướng dẫn tôi từ khi hình thành ý tưởng đến khi hoàn thành cuốn khóa luận này hoàn chỉnh

Tôi cũng xin gửi 1ời cảm ơn chân thành đến thầy giáo, cô giáo trong tổ phương pháp dạy vật lí, Ban Chủ nhiệm khoa Vật lí – Trường ĐHSP Đà Nẵng tạo điều kiện giúp tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân và bạn vè đã động viên, ủng hộ và giúp đỡ tôi trong những tháng ngày tôi học tập tại trường Đại học Sư phạm cũng như thời gian tôi hoàn thành khóa luận này Mặc dù tôi đã cố gắng trong khả năng và phạm vi cho phép của mình để hoàn thành khóa luận này nhưng không thể tránh khỏi những thiếu sót Tôi mong nhận được sự góp ý tận tình của quý thầy cô và bạn bè

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, tháng 6 năm 2020 Sinh viên thực hiện

Võ Thị Hoài Linh

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN I MỤC LỤC II DANH MỤC KÍ HIỆU VÀ CỤM TỪ VIẾT TẮT IV DANH MỤC HÌNH ẢNH V DANH MỤC BIỂU BẢNG VI

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Nhiệm vụ nghiên cứu 2

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

5 Phương pháp nghiên cứu 2

6 Tổng quan vấn đề nghiên cứu 3

7 Cấu trúc đề tài 3

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VỀ GIÁO DỤC STEM VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM Ở TRƯỜNG THPT 4

1.1 Khái niệm về giáo dục STEM 4

1.2 Các mức độ áp dụng giáo dục STEM trong giáo dục phổ thông 5

1.2.1 Dạy học các môn khoa học theo phương thức giáo dục STEM 5

1.2.2 Tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM 5

1.2.3 Tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học, kĩ thuật 6

1.3 Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM 6

1.4 Dạy học các môn khoa học theo phương thức giáo dục STEM 7

1.5 Tiêu chí xây dựng bài học STEM 8

1.6 Quy trình thiết kế bài học STEM 10

1.7 Một số phương pháp dạy học hiệu quả STEM 13

1.7.1 Phương pháp 1: Dạy học dựa trên vấn đề 13

1.7.2 Phương pháp 2: Dạy học tìm tòi khám phá theo mô hình 5E 13

1.7.3 Phương pháp 3: Dạy học dựa trên thiết kế 15

1.7.4 Phương pháp 4: Học tập dựa trên thách thức 15

1.7.5 Phương pháp 5: Dạy học dự án 15

1.8 Công cụ đánh giá giáo dục STEM theo định hướng phát huy tính tích cực và phát triển năng lực sáng tạo 16

1.8.1 Nguyên tắt đánh giá và yêu cầu đánh giá kết quả học tập 17

1.8.2 Tiêu chí đánh giá năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học theo định hướng STEM 18

III

1.8.3 Tiêu chí đánh giá tính tích cực 20

1.8.4 Biểu hiện của S, E, T, M trong chủ đề 22

1.8.5 Xây dựng bộ công cụ đánh giá hoàn chỉnh cho từng chủ đề 23

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 27

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC STEM 28

VỚI CHỦ ĐỀ “KÍNH TIỀM VỌNG” CHO HỌC SINH LỚP 11 THPT 28

2.1 Vấn đề thực tiễn của chủ đề 28

2.2 Xây dựng chủ đề STEM “KÍNH TIỀM VỌNG” 28

2.2.1 Tên chủ đề 28

2.2.2 Mô tả chủ đề và vấn đề cần giải quyết 28

2.2.3 Mục tiêu 28

2.2.4 Chuẩn bị của giáo viên và học sinh 30

2.2.5 Tiến trình dạy học 32

2.2.6 Đánh giá năng lực sáng tạo và tính tích cực của học sinh 45

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 51

CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 52

3.1 Mục đích khảo sát 52

3.2 Phương pháp khảo sát 52

3.3 Phạm vi, đối tượng và thời gian khảo sát 56

3.4.Kết quả khảo sát và đánh giá 57

3.4.1.Kết quả khảo sát 57

3.4.2 Phân tích kết quả khảo sát 60

3.4.3 Một số ý kiến của chuyên gia 62

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 63

TÀI LIỆU THAM KHẢO 64

PHỤ LỤC SỐ 1 65

PHỤ LỤC SỐ 2 67

PHỤ LỤC SỐ 3 68

Ý KIẾN NGƯỜI HƯỚNG DẪN 69

DANH MỤC KÍ HIỆU VÀ CỤM TỪ VIẾT TẮT

THPT

GV

HS TNSP SGK PPDH

CG

TC

Trung học phổ thông Giáo viên Học sinh Thực nghiệm sư phạm Sách giáo khoa Phương pháp dạy học Chuyên gia Tiêu chí

V

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Chu trình STEM 4

Hình 1.2 Sơ đồ tiến trình bài học STEM 8

Hình 1.3 Mô hình dạy học khám phá 5E 13

Hình 2.1 Sơ đồ thiết kế kính tiềm vọng 32

Hình 2.2 Sản phẩm demo kính tiềm vọng 1 33

Hình 2.3 Sản phẩm demo kính tiềm vọng 2 33

Hình 3.1 Đồ thị thể hiện kết quả khảo sát đánh giá chủ đề 60

Hình 3.2 Ý kiến của chuyên gia 1 61

Hình 3.3 Ý kiến của chuyên gia 2 61

Hình 3.4 Ý kiến của chuyên gia 3 61

Hình 3.5 Ý kiến của chuyên gia 4 61

Hình 3.6 Ý kiến của chuyên gia 5 61

DANH MỤC BIỂU BẢNG

Bảng 1.1 Tiêu chí đánh giá sản phẩm đèn ngủ dùng nguồn điện từ củ quả 11

Bảng 1.2 Bảng mô tả tiêu chí và mức độ đánh giá năng lực sáng tạo 21

Bảng 1.3 Bảng mô tả tiêu chí và mức độ đánh giá tính tích cực 22

Bảng 1.4 Bảng mô tả các mức độ biểu hiện của STEM 23

Bảng 1.5 Bảng đánh giá tổng hợp 26

Bảng 1.6 Phiếu lấy ý kiến 26

Bảng 2.1 Tiêu chí đánh giá 30

Bảng 2.2 Chú thích ý nghĩa 30

Bảng 2.3 Thiết bị chuẩn bị 31

Bảng 2.4 Các bước chế tạo 32

Bảng 2.5 Phiếu đánh giá số 1 37

Bảng 2.6 Phiếu đánh giá số 2 38

Bảng 2.7 Tiêu chí đánh giá năng lực sáng 48

Bảng 2.8 Tiêu chí đánh giá tính tích cực 50

Bảng 3.1 Phiếu đánh giá kế hoạch dạy học 59

sử dụng khi bàn đến các chính sách phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật

và Toán học của mỗi quốc gia Sự phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật

và Toán học được mô tả bởi chương trình STEM, trong đó Science là quy trình sáng tạo ra kiến thức khoa học; Engineering là quy trình sử dụng kiến thức khoa học để thiết kế công nghệ mới nhằm giải quyết các vấn đề; Toán là công cụ được sử dụng để thu nhận kết quả và chia sẻ kết quả đó với những người khác Giáo dục STEM là một phương thức giáo dục nhằm trang bị cho học sinh những kiến thức khoa học gắn liền với ứng dụng của chúng trong thực tiễn, qua

đó phát triển cho học sinh năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề cùng với những năng lực khác tương ứng, đáp ứng được yêu cầu của sự phát triển kinh tế – xã hội

Hơn nữa, việc theo học các môn học STEM và theo phương pháp giáo dục STEM sẽ có ảnh hưởng tích cực tới khả năng lựa chọn nghề nghiệp tương lai của các em sau này Với việc tiếp thu kiến thức một cách tích hợp và sáng tạo,

HS sẽ yêu thích và thể hiện niềm đam mê đối với môn học, từ đó sẽ khuyến khích các em có định hướng tốt hơn khi chọn chuyên ngành cho các bậc học cao hơn và sự chắc chắn cho cả sự nghiệp sau này của các em

Tuy nhiên không phải nội dung kiến thức nào cũng có thể áp dụng thành công mô hình giáo dục STEM.Vì vậy thiết kế và xây dựng một số chủ đề STEM bậc THPT để phục vụ dạy học là điều hết sức quan trọng Vận dụng những kiến thức khoa học, kỹ thuật, công nghệ và toán học, thiết kế một số chủ đề giáo STEM nhằm giúp HS vận dụng kiến thức vào thực tế, đồng thời trải nghiệm, sáng tạo những vấn đề lí thuyết để tạo ra các sản phẩm

Từ những tình huống thực tế, gần gũi với đời sống của HS, sự tò mò sẽ kích thích sự hứng thú trong học tập.Các vật bị che khuất tầm nhìn ví dụ như khi thợ sửa điện phải leo lên cây trụ điện để xem đồng hồ điện, học sinh có thể thiết

kế 1 vật để có thể nhìn đồng hồ điện mà không cần phải leo lên cây trụ điện Với việc vận dụng các kiến thức về quang hình học, gương phẳng, lăng kính phản xạ toàn phần,… các kiến thức lớp 11 để thiết kế Kính tiềm vọng Chính vì những lý

do trên, tôi quyết định lựa chọn đề tài: “ Tổ chức dạy học STEM chủ đề

“KÍNH TIỀM VỌNG” cho học sinh lớp 11 THPT” để tiến hành nghiên cứu

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Thiết kế được chủ đề STEM về chủ đề “KÍNH TIỀM VỌNG”cho học sinh THPT lớp 11

- Áp dụng thử nghiệm dạy học tại trường THPT trên địa bàn TP Đà Nẵng

để đánh giá tính khả thi và hiệu quả của đề tài

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu lý luận về dạy học STEM

- Nghiên cứu các nội dung kiến thức liên quan có thể áp dụng để thiết kế Kính Tiềm Vọng ở chương trình Vật lý 11

- Xây dựng và tổ chức hoạt động dạy học STEM về chủ đề Kính tiềm vọng

- Thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi, hiệu quả của hoạt động dạy học STEM trong việc tạo hứng thú trong học tập của học sinh

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu:

+ Lí luận về dạy học STEM

+ Kiến thức và hoạt động để tổ chức dạy học vận dụng kiến thức Vật lý 11

5 Phương pháp nghiên cứu

Để thực hiện các nhiệm vụ trên, đề tài sử dụng phối hợp các phương pháp nghiên cứu sau:

- Phương pháp nghiên cứu lí luận: Nghiên cứu văn kiện, nghị quyết của

Đảng, chỉ thị của Bộ giáo dục và Đào tạo, các tài liệu về phương pháp dạy học Vật lí và giáo dục học, chương trình, nội dung sách giáo khoa, sách GV, sách bài tập vật lí…, nghiên cứu cơ sở lí luận của hoạt động trải nghiệm của HS trong dạy học vật lí ở trường phổ thông

- Phương pháp chuyên gia: Kết quả chủ đề được đánh giá thông qua nhóm

chuyên gia đến từ các trường đại học, các trường phổ thông trong cả nước

3

6 Tổng quan vấn đề nghiên cứu

Giáo dục STEM mới chỉ xuất hiện tại Việt Nam những năm gần đây, chủ yếu ở các thành phố Hà Nội, Hồ Chí Minh và Đà Nẵng Đến nay, một số tổ chức giáo dục cũng đã triển khai các hoạt động giáo dục STEM nhưng vẫn chưa phải

là hoạt động chính thức trong các trường phổ thông Việc nghiên cứu về giáo dục STEM vẫn còn khá mới, một số ít tác giả nghiên cứu như sau:

- Nguyễn Thanh Nga, Phùng Việt Hải, Nguyễn Quang Linh, Hoàng Phước Muội (2018) “Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM cho học sinh trung học

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

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

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

Có thể thấy, nghiên cứu về giáo dục STEM còn phổ biến và chưa được phân tích tính hiệu quả của STEM đối với việc phát triển năng lực cụ thể cho học sinh trong từng nội dung kiến thức trong chương trình trung học Trong phạm vi nghiên cứu sinh viên ở Đại học Sư phạm Đại học Đà Nẵng thì chưa các nhiều các công trình khai thác sâu về lĩnh vực này Tôi cũng đã có nghiên cứu căn bản về dạy học STEM ở mức độ công trình Nghiên cứu khoa học sinh viên,

hi vọng với nền móng đó, tôi có thể đi sâu hơn, hoàn thiện hơn và cụ thể hóa qua

tổ chức dạy học chủ đề STEM Kính tiềm vọng cho học sinh lớp 11 trong khóa luận này

7 Cấu trúc đề tài

Ngoài phần mở đầu, phần kết luận, nội dung luận văn gồm có 3 chương: Chương 1: Cơ sở lí luận về giáo dục stem và tổ chức dạy học STEM ở trường THPT

Chương 2: Thiết kế tiến trình dạy học STEM với chủ đề Kính tiềm vọng cho học sinh lớp 11 THPT

Chương 3: Khảo sát và đánh giá kết quả

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VỀ GIÁO DỤC STEM VÀ TỔ CHỨC

DẠY HỌC STEM Ở TRƯỜNG THPT

1.1 Khái niệm về giáo dục STEM

STEM là viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Math (Toán học)

Có nhiều khái niệm về giáo dục STEM Theo Hiệp hội các GV dạy khoa học quốc gia Mỹ (Nation Science Teachers Association – NSTA), “Giáo dục STEM là một cách tiếp cận liên ngành trong quá trình học, trong đó các khái niệm học thuật mang tính nguyên tắc được lồng ghép với các bài học trong thế giới thực, ở đó các HS áp dụng các kiến thức trong khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán vào trong các bối cảnh cụ thể, giúp kết nối giữa trường học, cộng đồng, nơi làm vệc và các tổ chức toàn cầu, để từ đó phát triển các năng lực trong lĩnh vực STEM và cùng với đó có thể cạnh tranh trong nền kinh tế mới”

Hình 1.1: Chu trình STEM (theo https://www.knowatom.com)

Giáo dục STEM: là mô hình giáo dục tiếp cận liên môn, giúp học sinh áp dụng các kiến thức khoahọc, công nghệ, kĩ thuật và toán học vào giải quyết một

số vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể

Giáo dục STEM về bản chất được hiểu là trang bị cho người học những kiến thức và kỹ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ,

kỹ thuật và toán học Các kiến thức và kĩ năng này (gọi là kĩ năng STEM) phải

the STEM cycle

5

được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau giúp HS không chỉ hiểu biết về nguyên lý mà còn có thể áp dụng để thực hành và tạo ra được những sản phẩm trong cuộc sống hằng ngày

Phỏng theo chu trình STEM, giáo dục STEM đặt học sinh trước những vấn

đề thực tiễn ("công nghệ" hiện tại) cần giải quyết, đòi hỏi học sinh phải tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức khoa học và vận dụng kiến thức để thiết kế và thực hiện giải pháp giải quyết vấn đề ("công nghệ" mới) Như vậy, mỗi bài học STEM sẽ

đề cập và giao cho học sinh giải quyết một vấn đề tương đối trọn vẹn, đòi hỏi học sinh phải huy động kiến thức đã có và tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức mới để

sử dụng Quá trình đó đòi hỏi học sinh phải thực hiện theo "Quy trình khoa học" (để chiếm lĩnh kiến thức mới) và "Quy trình kĩ thuật" để sử dụng kiến thức đó vào việc thiết kế và thực hiện giải pháp ("công nghệ" mới) để giải quyết vấn đề Đây chính là sự tiếp cận liên môn trong giáo dục STEM, dù cho kiến thức mới

mà học sinh cần phải học để sử dụng trong một bài học STEM cụ thể có thể chỉ thuộc một môn học

1.2 Các mức độ áp dụng giáo dục STEM trong giáo dục phổ thông

Các mức độ áp dụng giáo dục STEM trong giáo dục phổ thông như sau:

1.2.1 Dạy học các môn khoa 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 được khám phá các thí nghiệm, ứng dụng khoa học, kĩ thuật trong đời sống thực tiễn Qua đó, nhận biết được ý nghĩacủa khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học đối với đời sống con người, nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM

Đây cũng là thách thức để thu hút sự quan tâm của xã hội tới giáo dục STEM Để tổ chức thành công các hoạt động trải nghiệm STEM, cần có sự tham gia, hợp tác các bên liên quan trong trường trung học, cơ sở giáo dục nghề nghiệp, các trường đại học, doanh nghiệp

Các trường trung học có thể triển khai giáo dục STEM thông qua hình thức câu lạc bộ Tham gia câu lạc bộ STEM, học sinh được học tập nâng cao trình độ,

triển khai các dự án nghiên cứu, tìm hiểu các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM Đây là hoạt động theo sở thích, năng khiếu của học sinh

1.2.3 Tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học, kĩ thuật

Giáo dục STEM có thể được triển khai thông qua hoạt động nghiên cứu khoa học và tổ chức các cuộc thi khoa học kĩ thuật Hoạt động này không mang tính đại trà mà dành cho các học sinh có năng lực, sở thích và hứng thú với các hoạt động tìm tòi, khám phá khoa học, kĩ thuật giải quyết vấn đề thực tiễn

Tổ chức tốt hoạt động câu lạc bộ STEM cũng là tiền đề phát triển hoạt động sáng tạo khoa học kĩ thuật và triển khai các dự án nghiên cứu trong khuôn khổ cuộc thi khoa học kĩ thuật dành cho học sinh trung học Bên cạnh đó, tham gia câu lạc bộ STEM và nghiên cứu khoa học, kĩ thuật là cơ hội để học sinh thấy được sự phù hợp về năng lực, sở thích, giá trị của bản thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM

1.3 Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM

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:

- Đảm bảo giáo dục toàn diện: Triển khai giáo dục STEM ở nhà trường,

bên cạnh các môn học đang được quan tâm như Toán, Khoa học, các lĩnh vực Công nghệ, Kỹ thuật cũng sẽ được quan tâm, đầu tư trên tất cả các phương diện

về đội ngũ giáo viên, chương trình, cơ sở vật chất

- Nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM: Các dự án học tập

trong giáo dục STEM hướng tới việc vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn, học sinh được hoạt động, trải nghiệm và thấy được ý nghĩa của tri thức với cuộc sống, nhờ đó sẽ nâng cao hứng thú học tập của học sinh

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

khai các dự án học tập STEM, học sinh hợp tác với nhau, chủ động và tự lực thực hiện các nhiệm vụ học; được làm quen hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học Các hoạt động nêu trên góp phần tích cực vào hình thành và phát triển phẩm chất, năng lực cho học sinh

- Kết nối trường học với cộng đồng: Để đảm bảo triển khai hiệu quả giáo

dục STEM, cơ sở giáo dục phổ thông thường kết nối với các cơ sở giáo dục nghề nghiệp, đại học tại địa phương nhằm khai thác nguồn lực về con người, cơ

sở vật chất triển khai hoạt động giáo dục STEM Bên cạnh đó, giáo dục STEM phổ thông cũng hướng tới giải quyết các vấn đề có tính đặc thù của địa phương

7

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

thông, học sinh sẽ được trải nghiệm trong các lĩnh vực STEM, đánh giá được sự phù hợp, năng khiếu, sở thích của bản thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM Thực hiện tốt giáo dục STEM ở trường phổ thông cũng là cách thức thu hút học sinh theo học, lựa chọn các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM, các ngành nghề có nhu cầu cao về nguồn nhân lực trong cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư

1.4 Dạy học các môn khoa học theo phương thức giáo dục STEM

Mỗi bài học STEM trong chương trình phổ thông đề cập đến một vấn đề tương đối trọn vẹn, đòi hỏi học sinh phải học và sử dụng kiến thức thuộc các môn học trong chương trình để sử dụng vào giải quyết vấn đề đó Tiến trình mỗi bài học STEM được thực hiện phỏng theo quy trình kĩ thuật trong đó việc

“nghiên cứu kiến thức nền” trong tiến trình dạy học mỗi bài học STEM chính là việc học để chiếm lĩnh nội dung kiến thức trong chương trình giáo dục phổ thông tương ứng với vấn đề cần giải quyết trong bài học, trong đó học sinh là người chủ động nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu bổ trợ, tiến hành các thí nghiệm theo chương trình học (nếu có) dưới sự hướng dẫn của giáo viên, vận dụng kiến thức đã học để đề xuất, lựa chọn giải pháp giải quyết vấn đề , thực thành thiết kế, chế tạo, thử nghiệm mẫu; chia sẽ, thảo luận, điều chỉnh thiết kế Thông qua quá trình học tập đó, học sinh được rèn luyện nhiều kĩ năng để phát triển phẩm chấ, năng lực

Hình 1.2 Sơ đồ tiến trình bài học STEM

1.5 Tiêu chí xây dựng bài học STEM

Để tổ chức được các hoạt động nói trên, mỗi bài học STEM cần phải được xây dựng theo 6 tiêu chí sau:

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 kĩ thuật cung cấp một tiến trình linh hoạt đưa học sinh từ việc xác định một vấn đề - hoặc một yêu cầu thiết kế - đến sáng tạo và phát triển một giải pháp Theo quy trình này, học sinh thực hiện: (1) xác định vấn đề - (2) nghiên cứu kiến thức nền – (3) đề xuất nhiều ý tưởng cho các giải pháp – (4) lựa chọn giải pháp tối ưu – (5) phát triển và chế tạo một mô hình (nguyên mẫu) – (6) thử nghiệm và đánh giá – (7) hoàn thiện thiết kế Trong quy trình thiết kế

kĩ thuật, các nhóm học sinh thử nghiệm các ý tưởng dựa nghiên cứu của mình,

sử dụng nhiều cách tiếp cận khác nhau, mắc sai lầm, chấp nhận và học từ sai lầm, và thử lại Sự tập trung của học sinh là phát triển các giải pháp

Xác định vấn đề hoặc nhu cầu thực tiễn

Nghiên cứu lý thuyết nền (học kiến thức mới)

Đề xuất các giải pháp/bản thiết kế Chọn giải pháp/ bản thiết kế tốt nhất Chế tạo mô hình hoặc mẫu thử nghiệm

Thử nghiệm và đánh giá Chia sẻ và thảo luận Điều chỉnh thiết kế

9

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 Trong các bài học STEM, hoạt động học của học sinh được thực hiện theo hướng mở có "khuôn khổ" về các điều kiện mà học sinh được sử dụng (chẳng hạn các vật liệu khả dụng) Hoạt động học của học sinh là hoạt động được chuyển giao và hợp tác; các quyết định về giải pháp giải quyết vấn đề là của chính học sinh Học sinh thực hiện các hoạt động trao đổi thông tin để chia sẻ ý tưởng và tái thiết kế nguyên mẫu của mình nếu cần Học sinh tự điều chỉnh các ý tưởng của mình và thiết kế hoạt động khám phá của bản thân

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 cùng nhau như một nhóm kiến tạo không bao giờ là một việc dễ Tuy nhiên, việc này sẽ trở nên dễ dàng hơn nếu tất cả giáo viên STEM ở trường làm việc cùng nhau để áp dụng làm việc nhóm, sử dụng cùng một ngôn ngữ, tiến trình và mong đợi cho học sinh Làm việc nhóm trong thực hiện các hoạt động của bài học STEM là cơ sở phát triển năng lực giao tiếp và hợp tác

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 kết nối và tích hợp một cách có mục đích nội dung từ các chương trình khoa học, công nghệ và toán Lập kế hoạch để hợp tác với các giáo viên toán, công nghệ và khoa học khác để hiểu rõ nội hàm của việc làm thế nào để các mục tiêu khoa học có thể tích hợp trong một bài học đã cho Từ đó, học sinh dần thấy rằng khoa học, công nghệ và toán không phải là các môn học độc lập, mà chúng liên kết với nhau để giải quyết các vần đề Điều đó có liên quan đến việc học toán, công nghệ và khoa học của học sinh

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 đặt

ra, có thể đề xuất nhiều giả thuyết khoa học; một vấn đề cần giải quyết, có thể

đề xuất nhiều phương án, và lựa chọn phương án tối ưu Trong các giả thuyết khoa học, chỉ có một giả thuyết đúng Ngược lại, các phương án giải quyết vấn

đề đều khả thi, chỉ khác nhau ở mức độ tối ưu khi giải quyết vấn đề Tiêu chí này cho thấy vai trò quan trọng của năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo trong dạy học STEM

1.6 Quy trình thiết kế bài học STEM

Bước 1: Lựa chọn chủ đề bài học

Căn cứ vào nội dung kiến thức trong chương trình môn học và các hiện tượng, quá trình gắn với các kiến thức đó trong tự nhiên; quy trình hoặc thiết bị công nghệ có sử dụng của kiến thức đó trong thực tiễn để lựa chọn chủ đề của bài học Những ứng dụng đó có thể là: Hiện tượng tán sắc ánh sáng - Tính chất sóng của ánh sáng - Máy quang phổ lăng kính; Hiện tượng khúc xạ và phản xạ ánh sáng - Gương cầu và thấu kính- Ống nhòm, kính thiên văn; Sự chìm, nổi - lực đẩy Ácsi-mét - Thuyền/bè; Hiện tượng cảm ứng điện từ - Định luật Cảm ứng điện từ và Định luật Lenxơ - Máy phát điện/động cơ điện; Vật liệu cơ khí; Các phương pháp gia công cơ khí; Các cơ cấu truyền và biến đổi chuyển động; Các mối ghép cơ khí; Mạch điện điều khiển cho ngôi nhà thông minh; Sữa chua/dưa muối - Vi sinh vật - Quy trình làm sữa chua/muối dưa; Thuốc trừ sâu - Phản ứng hóa học - Quy trình xử lí dư lượng thuốc trừ sâu; Hóa chất - Phản ứng hóa học - Quy trình xử lí chất thải; Sau an toàn - Hóa sinh - Quy trình trồng rau an toàn

Bước 2: Xác định vấn đề cần giải quyết

Sau khi chọn chủ đề của bài học, cần xác định vấn đề cần giải quyết để giao cho học sinh thực hiện sao cho khi giải quyết vấn đề đó, học sinh phải học được những kiến thức, kĩ năng cần dạy trong chương trình môn học đã được lựa chọn (đối với STEM kiến tạo) hoặc vận dụng những kiến thức, kỹ năng đã biết (đối với STEM vận dung) để xây dựng bài học Theo những ví dụ nêu trên, nhiệm vụ giao cho học sinh thực hiện trong các bài học có thể là: Thiết kế, chế tạo một máy quang phổ đơn giản trong bài học về bản chất sóng của ánh sáng; Thiết kế, chế tạo một ống nhòm đơn giản khi học về hiện tượng phản xạ và khúc

xạ ánh sáng; Chế tạo bè nổi/thuyền khi học về Định luật Ác - si - mét; Chế tạo máy phát điện/động cơ điện khi học về cảm ứng điện từ; Thiết kế mạch lôgic khi học về dòng điện không đổi; Thiết kế robot leo dốc, cầu bắc qua hai trụ, hệ thống tưới nước tự động, mạch điện cảnh báo và điều khiển cho ngôi nhà thông minh; Xây dựng quy trình làm sữa chua/muối dưa; Xây dựng quy trình xử lí dư lượng thuốc trừ sâu trong rau/quả; Xây dựng quy trình xử lí hóa chất ô nhiễm trong nước thải; Quy trình trồng rau an toàn…

Bước 3: Xây dựng tiêu chí của thiết bị/giải pháp giải quyết vấn đề

Sau khi đã xác định vấn đề cần giải quyết/sản phẩm cần chế tạo, cần xác định rõ tiêu chí của giải pháp/sản phẩm Những tiêu chí này là căn cứ quan trọng

để đề xuất giả thuyết khoa học/giải pháp giải quyết vấn đề/thiết kế mẫu sản

11

phẩm Đối với các ví dụ nêu trên, tiêu chí có thể là: Chế tạo máy quang phổ sử dụng lăng kính, thấu kính hội tụ; tạo được các tia ánh sáng màu từ nguồn sáng trắng; Chế tạo ống nhòm/kính thiên văn từ thấu kính hội tụ, phân kì; quan sát được vật ở xa với độ bội giác trong khoảng nào đó; Quy trình sản xuất sữa chua/muối dưa với tiêu chí cụ thể của sản phẩm (độ ngọt, độ chua, dinh dưỡng ); Quy trình xử lí dư lượng thuốc trừ sâu với tiêu chí cụ thể (loạithuốc trừ sâu, độ "sạch" sau xử lí); Quy trình trồng rau sạch với tiêu chí cụ thể ("sạch" cái gì so với rau trồng thông thường)

Ví dụ:

Bảng 1.1 Tiêu chí đánh giá sản phẩm đèn ngủ dùng nguồn điện từ củ quả

Nguồn thắp sáng được bóng LED có hiệu điện thế định mức 3V 3

Bước 4: Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học

Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học được thiết kế theo các phương pháp

và kĩ thuật dạy học tích cực với 5 loại hoạt động học

Mỗi hoạt động học được thiết kế rõ ràng về:

+ Nội dung: Tìm hiểu về hiện tượng, sản phẩm, công nghệ; đánh giá về

hiện tượng, sản phẩm, công nghệ

+ Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh: Các mức độ hoàn thành nội

dung (Bài ghi chép thông tin về hiện tượng, sản phẩm, công nghệ, đánh giá, đặt câu hỏi về hiện tượng, sản phẩm, công nghệ)

+ Cách thức tổ chức hoạt động: GV giao nhiệm vụ ( nội dung, phương

tiện, cách thực hiện, yêu cầu sản phẩm hoàn thành); học sinh thực hiện nhiệm vụ ( qua thực tế, tài liệu, video, cá nhân hoặc nhóm); Báo cáo, thảo luận ( thời gian, địa điểm, cách thức); phát hiện/ phát biểu vấn đề ( giáo viên hỗ trợ)

- Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền/tái hiện kiến thức đã học và đề

xuất giải pháp

+ Mục tiêu: 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

+ Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh: Các mức độ hoàn thành nội

dung (Xác định và ghi được thông tin, dữ liệu, giải thích, kiến thức mới, giải pháp/thiết kế)

+ Cách thức tổ chức hoạt động: GV giao nhiệm vụ (Nêu rõ yêu cầu

đọc/nghe/nhìn/làm để xác định và ghi được thông tin, dữ liệu, giải thích, kiến thức mới); Học sinh nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu, làm thí nghiệm (cá nhân, nhóm); Báo cáo, thảo luận; GV điều hành, “chốt” kiến thức mới + hỗ trợ

HS đề xuất giải pháp/thiết kế mẫu thử nghiệm

- Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp

+ Mục tiêu: Lựa chọn giải pháp/bản thiết kế

+ Nội dung: Trình bày, giải thích, bảo vệ giải pháp/thiết kế để lựa chọn và

hoàn thiện

+ Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh: Giải pháp/bản thiết kế được

lựa chọn/hoàn thiện

+ Cách thức tổ chức hoạt động: Giáo viên giao nhiệm vụ (Nêu rõ yêu cầu

HS trình bày, báo cáo, giải thích, bảo vệ giải pháp/thiết kế); Học sinh báo cáo, thảo luận; Giáo viên điều hành, nhận xét, đánh giá + hỗ trợ HS lựa chọn giải pháp/thiết kếmẫu thử nghiệm

- Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá

+ Mục tiêu: Chế tạo và thử nghiệm mẫu thiết kế

+ Nội dung: Lựa chọn dụng cụ/thiết bị thí nghiệm; chế tạo mẫu theo thiết

kế; thử nghiệm và điều chỉnh

13

+ Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh: Dụng cụ/thiết bị/mô

hình/đồ vật…đã chế tạo và thử nghiệm, đánh giá

+ Cách thức tổ chức hoạt động: Giáo viên giao nhiệm vụ (lựa chọn dụng

cụ/thiết bị thí nghiệm để chế tạp, lắp ráp…); Học sinh thực hành chế tạo, lắp ráp

và thử nghiệm; Giáo viên hỗ trợ học sinh trong quá trình thực hiện

- Hoạt động 5: Trình bày, đánh giá sản phẩm và điều chỉnh

+ Mục tiêu: Trình bày, chia sẻ, đánh giá sản phẩm nghiên cứu

+ Nội dung: Trình bày và thảo luận

+ Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh: Dụng cụ/thiết bị/mô

hình/đồ vật Đã chế tạo được + Bài trình bày báo cáo

+ Cách thức tổ chức hoạt động: GV giao nhiệm vụ (mô tả rõ yêu cầu và

sản phẩm trình bày); Học sinh báo cáo, thảo luận (bài báo cáo, trình chiếu, video, dung cụ/thiết bị/mô hình/đồ vật đã chế tạo…) theo các hình thức phù hợp (trưng bày, triển lãm, sân khấu hóa); Giáo viên đánh giá, kết luận, cho điểm và định hướng tiếp tục hoàn thiện

1.7 Một số phương pháp dạy học hiệu quả STEM

1.7.1 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 có một câu trả lời đúng cho vấn đề Thay vì làm việc hướng tới một câu trả lời “đúng”, học sinh thực hành các kĩ năng tư duy phản biện và phát triển các giải pháp riêng của mình

1.7.2 Phương pháp 2: Dạy học tìm tòi khám phá theo mô hình 5E

Dạy học khám phá theo mô hình

5E được Bybee và các cộng sự giới

Hình 1.1 Mô hình dạy học khám phá

5E

thiệu 5E viết tắt của 5 từ bắt đầu bằng chữ E trong tiếng Anh: Engage (Lôi cuốn), Explore (khám phá), Explain (Giải thích), Elaborate (Củng cố–Áp dụng),

và Evaluate (Đánh giá) Phương pháp 5E dựa trên thuyết kiến tạo (constructivism) của quá trình học, theo đó học sinh xây dựng các kiến thức mới dựa trên các kiến thức hoặc trải nghiệm đã biết trước đó

Các giai đoạn của phương pháp 5E cụ thể như sau:

1.Giai đoạn Engage (Liên kết): Giáo viên / hoạt động học tập đề cập tới

kiến thức đã có của HS và khiến họ muốn tham gia vào tìm hiểu kiến thức mới thông qua một số hoạt động nhỏ nhằm kích thích sự tò mò mà gợi ra những kiến thức đã có từ trước.Các hoạt động nên tạo được mối liên kết giữa những kinh nghiệm học tập có đượctrong quá khứ và hiện tại, bộc lộ được những quan niệm

đã có từ trước, và sắp xếp được những suy nghĩ của học sinh

2 Giai đoạn Explore (Khám phá): Cung cấp cho học sinh các hoạt động cơ

sở làm nền tảng mà ở đó các quan niệm hiện tại (ví dụ: quan niệm sai lầm…), các quá trình,các kĩ năng được thể hiện và sự thay đổi về mặt quan niệm được diễn ra

dễ dàng HS thực hiện các hoạt động trong phòng thí nghiệm qua đó giúp HS vận dụng các kiến thứcđã biết để tự tạo ra các ý tưởng mới, giải thích được các câu hỏi và các khả năng có thểxảy ra, và tự thiết kế và tiến hành các khảo sát

3 Giai đoạn Explain (giải thích): Tập trung sự chú ý của học sinh vào các

khía cạnh cụ thể các pha trước và cung cấp các cơ hội để chứng minh các hiểu biết thuộc về quan niệm, kĩ năng xử lí hoặc hành vi Ở pha này cũng đồng thời cung cấp cơ hội cho giáo viên để có thể đưa ra trực tiếp các quan niệm, quá trình hoặc kĩ năng HS giải thíchsự hiểu biết của họ về các quan niệm đó.Sự giải thích

từ giáo viên hoặc từ giáo trình cóthể giúp họ hiểu sâu hơn, chính xác hơn

4 Giai đoạn Elaborate (mở rộng): Giáo viên đưa ra các thử thách và mở

rộng những hiểu biết thuộc về khái niệm và các kĩ năng của học sinh Thông qua các thí nghiệm, các trải nghiệm mới, học sinh phát triển sâu hơn và rộng hơn sự hiểu biết, có thêm các thông tin và đạt được các kĩ năng tương ứng Học sinh áp dụng các hiểu biết của họ về các khái niệm bằng cách tiến hành các hoạt động

bổ sung

5 Giai đoạn Evaluate (đánh giá): Khuyến khích học sinh tiếp cận các hiểu

biết và khả năng của họ và cung cấp cơ hội cho giáo viên đánh giá tiến trình của học sinh trên con đường đạt được các mục tiêu học tập đề ra Đánh giá không phải là một giai đoạn nằm độc lập ở cuối cùng mà song hành với tất cả 4 pha còn lại Trong một số tài liệu, người ta bổ sung một giai đoạn nữa vào trở thành

15

phương pháp dạy học 6E được sử dụng phù hợp hơn cho việc tổ chức dạy học các bài học STEM, đó là giai đoạn Engineer (chế tạo) Giai đoạn Engineer này ngay sau giai đoạn 3 Explain Ở đó học sinh được vận dụng các kiến thức kĩ năng đã được học vào chế tạo các sản phẩm phục vụ các nhu cầu thực tiễn

Ngoài các phương pháp dạy học trên, có thể vận dụng các phương pháp, kĩ thuật dạy học khác một cách linh hoạt trong bài học/chủ đề STEM để phát triển năng lực phẩm chất cho học sinh

1.7.3 Phương pháp 3: Dạy học dựa trên thiết kế

Trong học tập qua thiết kế, các học sinh được giáo viên trình bày một vấn

đề xác thực có cấu trúc lỏng lẻo, nhưng thay vì xây dựng một giải pháp mang tính nhận thức, các em cần phải thiết kế/nghĩ ra một sản phẩm giúp giải quyết vấn đề Điều này đòi hỏi học sinh phải làm việc để trả lời các câu hỏi hoặc giải quyết các vấn đề Những vấn đề này thường được rút ra từ cộng đồng xung quanh các em, và học sinh thường có cơ hội xác định một vấn đề nhỏ cụ thể mà các em muốn tập trung vào

Học tập qua thiết kế được dựa trên nền tảng của việc học đi đôi với hành

Nó không liên quan tới việc lặp lại hoặc tạo ra mô hình của một cái đã có sẵn; thay vào đó, nó hướng tới những giải pháp sơ khai do học sinh xây dựng để giải quyết những vấn đề mà đã được giải quyết bởi những người khác trước đó

1.7.4 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 phổbiến 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 tích hợp công nghệ vào trong quá trình học tập Mục tiêu của phương pháp này là để giúp học sinh tìm ra những giải pháp trong thế giới thực đối với các vấn đề, chứ không chỉ là một bài tập về tư duy phản biện

1.7.5 Phương pháp 5: Dạy học dự án

Dạy học dự án khá quen thuộc với giáo viên phổ thông Đây là phương pháp dạy học trong đó giáo viên tổ chức học sinh thực hiện một dự án học tập Với các bài học STEM gắn với quy trình thiết kế kĩ thuật, giáo viên nên vận dụng phương pháp dạy học dự án để tổ chức Dạy học dự án là phương pháp dạy học tích cực rất phù hợp để tổ chức dạy học các chủ đề/ bài học STEM đòi hỏi chế tạo sản phẩm Không gian thực hiện các nhiệm vụ dựán thường mở và kéo dài vượt thời gian trong khuôn khổ tiết học Để thực hiện được cần có sự bố trí hợp lí thời gian trên lớp và thời gian ở nhà

Trong phương pháp học tập theo dự án, học sinh giải quyết một vấn đề, nhưng trọng tâm là sản phẩm mà học sinh cần phải tạo ra Học tập theo dự án đòi hỏi học sinh làm việc để trả lời các câu hỏi hoặc giải quyết các vấn đề Học sinh sau đó sẽ làm việc hướng tới dự án, vốn thường được đặt trong ngữ cảnh của một số loại vấn đề mà học sinh có khả năng nhận thấy muốn tham gia

Cũng giống như phương pháp học tập dựa trên vấn đề, có một câu hỏi định hướng việc học tập của học sinh trong phương pháp học tập theo dự án Trong trường hợp này, một mục đích cơ bản của câu hỏi định hướng là giúp học sinh tập trung vào nội dung đang được học và vấn đề đang được giải quyết, thay vì chỉ tập trung vào bản thân dự án (tạo ra sản phẩm) Trong khi các thông số của sản phẩm đầu ra dự án được cung cấp cho học sinh ngay từ khi bắt đầu bài học, nhưng học sinh thường có được sự tự do đáng kể để xác định những đặc điểm của sản phẩm đầu ra, cũng như cách thức để đạt được Khi kết thúc bài học theo phương pháp học tập qua dự án, học sinh thường tạo ra được sản phẩm mong muốn, từ đó đúc rút được một số kinh nghiệm, có thể bao gồm tạo ra một danh mục.Với phương pháp học tập qua dự án, học sinh phải mở rộng các ý tưởng của mình và hoàn thành một dự án hoàn chỉnh, và phương pháp học tập này thường mất vài tuần

1.8 Công cụ đánh giá giáo dục STEM theo định hướng phát huy

tính tích cực và phát triển năng lực sáng tạo

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

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

- Đánh giá không quá đặt nặng thành tích mà cần chú ý đến tính phát triển, gắn liền với thực tiễn Tức là, thay vì đánh giá dựa vào việc tái hiện lại các kiến thức học từ sách vở thì cần phải đánh giá năng lực vận dụng và sáng tạo của người học đối với thực tiến cuộc sống

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

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

❖ Yêu cầu đánh giá kết quả học tập

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

Việc đánh giá dựa trên những yêu cầu sau:

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

- Nội dung đánh giá chú trọng về đánh giá năng lực và phẩm chất Đây là mục tiêu chính theo định hướng đổi mới giáo dục hiện nay Theo đó, đánh giá

năng lực là đánh giá khả năng thực hiện thành công hoạt động trong bối cảnh nhất định nhờ sự huy động tổng hợp các kiến thức, kỹ năng và các thuộc tính cá nhân khác của người học nhằm xem xét người học ở cách ứng xử, tính tích cực, hứng thú học tập, xem xét thái độ, hành vi ứng xử trong đạo đức, lối sống ý thức pháp luật…

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

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

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

Căn cứ vào các đặc trưng của dạy học theo định hướng giáo dục STEM, tiến trình dạy học kiến thức Vật lý theo định hướng giáo dục STEM và một số biểu hiện của năng lực sáng tạo trong hoạt động nhận thức của học sinh, chúng tôi cụ thê hóa tính tích cực của học sinh thông qua các tiêu chí ở bảng 1.2 Đây là công

cụ đánh giá của giáo viên, của học sinh tự đánh giá và đánh giá chéo cho nhau

Tiêu chí đánh giá

Mức độ Mức 1

Không có

Mức 2 Không rõ ràng

Phát hiện ra các vấn

đề, tình huống mới nhưng không đề xuất được phương

án giải quyết hiệu quả , sáng tạo

Phát hiện ra những vấn đề mới, tình huống mới và

đề xuất được phương án giải quyết đúng, hệ thống mới mang lại hiệu quả cao

2 Thiết kế được sơ Không đưa ra được Đưa ra được thiết Đưa ra được

ý có sẵn hoặc bắt chước 1 hệ thống

do người khác đã thực hiện rồi và cải tiến mới, khắc phục nhược điểm cũ

thiết kế hợp

lý và phù hợp dựa trên sự tìm tì khám

không dựa vào bất cứ thiết kế nào

Đưa ra được

và kiểm chứng rõ ràng

đó

Nắm được các thiết

bi cần thiết và cách chế tạo Biết sử dụng các vật liệu thay thế nhưng chỉ

có thể chấp nhận sử dụng được mà tính hiệu quả chưa được

đề cao

Sử dụng được các thiết bị thay thế đảm bảo tính hiệu quả cao, tiết kiệm

và có tính thẩm mỹ

Đề xuất được giải pháp hiệu quả

Tiến hành thi côngđược nhưng cần có sự chỉ dẫn ban đầu

của giáo viên

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

đượcnhưng trong giới hạn những tìnhhuống đơn giản

và khá giống với bài học

Vận dụng linh hoạt và hiệu quả

có thể xảy ra trong quá trình tiến hành dẫn đến các trường hợp hư hỏng, phung phí nguyên liệu hay sản phẩm cuối cùng không hoạt động như mong muốn

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

Tư duy phán đoán tốt, giảm thiểu tối đa nhưng sai sót không cần thiết, tránh lãng phí và xử lý được các tình huống phát sinh

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

Tự đưa ra được các hương án thực tiễn, sáng tạo, độc đáo, hiệu quả

21

biểu hiện tích cực trong hoạt động nhận thức của học sinh, chúng tôi cụ thể hóa tính tích cực của học sinh thông qua các tiêu chí ở bảng 1.3 Đây là công cụ đánh giá của giáo viên, của học sinh tự đánh giá và đánh giá cho nhau

Tiêu chí

Các mức độ tích cực Không

bao giờ (1)

Thỉnh thoảng (2)

Thường xuyên (3)

(1) Thắc mắc, tìm hiểu các kiến thức mới, tình

huống mới;

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

hiện kế hoạch, giải quyết một vấn đề cụ thể có liên

quan đến nội dung kiến thức học;

(3) Tìm hiểu nhiều nguồn kiến thức khác: bài báo,

tạp chí, internet, bạn bè, chuyên gia

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

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

thuyết và những bài học kinh nghiệm rút ra từ thực

tiễn;

(8) Mở rộng kiến thức sang nhiều lĩnh vực khác,

liên hệ kiến thức được học (mới) với kiến thức đã

học (cũ) và với kiến thức các môn học khác;

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

nhóm;

(10) Tích cực trong hoạt động nhóm, trao đổi với

bạn cũng lớp, với chuyên gia;

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

một cách có chọn lọc, hoàn thiện bản thân;

(12) Nghiêm túc thực hiện theo kế hoạch đã vạch

ra, tôn trọng tập thể, đoàn kết với các thành viên;

(13) Tự chịu trách nhiệm với hành động của bản

thân;

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

1.8.4 Biểu hiện của S, E, T, M trong chủ đề

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

có thể sử dụng liên kết các kiến thức ở cả 4 môn hoặc không đủ 4 môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn, thiết kế và chế tạo sản phẩm

Tiêu chí

biểu hiện

Mức độ Mức 1

Không có

Mức 2 Không rõ ràng

gì

Biết và nắm được các kiến thức về Vật lý, Hóa học, Sinh học nhưng chưa thể vận dụng hiệu quả

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

T – Công

nghệ

Không nắm được các phương thức công nghệ cần thiết

Biết được các công cụ công nghệ nhưng chưa

áp dụng để giải quyết được các tình huống đặt ra

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

E – Kĩ

thuật

Không sử dụng được các thuật ngữ

kỹ thuật, không thiết kế hoặc vẽ được sơ đồ nguyên

lý kĩ thuật, không

cácnguyên lý kỹ thuật cần thiết cho vấn đề cần giải quyết

Nắm được các ngôn ngữ kỹ thuật, sử dụng được các thiết bị kĩ thuật cơ bản, thiết kế

và vẽ được các sơ đồ nguyên lý hệ thống nhưng còn cồng kềnh

và tính hiệu quả chưa cao, không có thẩm mĩ

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

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

rõ ràng, hiệu quả, thẩm mĩ và thể hiện được cụ thể sự sáng tạo và các phương án

23

dự phòng từ phán đoán của người thiết

xử lí số liệu hay thiết kế hệ thống

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

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

Bảng 1.4 Bảng mô tả các mức độ biểu hiện của STEM 1.8.5 Xây dựng bộ công cụ đánh giá hoàn chỉnh cho từng chủ đề

❖ Nguyên tắc đánh giá

- Ứng với mỗi tiêu chí đánh giá năng lực sáng tạo được đánh giá ở 03 mức độ: Không có (tương ứng với 0 điểm) - Không rõ ràng (tương ứng với 0,25 điểm) – Rõ ràng (tương ứng với 0,5 điểm)

- Ứng với mỗi tiêu chí đáng giá tích cực được thể hiện ở 03 mức độ: Không bao giờ (tương ứng với 0 điểm) – Thỉnh thoảng (tương ứng với 0,25 điểm) – Thường xuyên (tương ứng với 0,5 điểm)

- Bảng đánh giá sẽ được tổng hợp từ 03 phía:

+ Giáo viên đánh giá học sinh

+ Học sinh đánh giá học sinh (Nhóm trưởng đáng giá thành viên của nhóm)

+ Học sinh tự đáng giá bản thân

- Sau khi tổng điểm, mỗi các nhân sẽ có 03 cột điểm từ 03 phiếu đánh giá

và mỗi cột tối đa 5 điểm Điểm cuối cùng sẽ là trung bình cộng của 03 cột này

❖ Phiếu đánh giá chung

Đánh

giá

Tiêu chí

Mức độ thể hiện Không

có (Không bao giờ)

Không

rõ ràng (Thỉnh thoảng)

Rõ ràng (Thường xuyên)

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, hệ

thống mới mang lại hiệu quả

2 Thiết kế các sơ đồ, bản vẽ thể hiện

nguyên lý cấu tạo và hoạt động, vận

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 Vận dụng kiến thức được học để giải quyết vấn đề mới, tình huống mới trong thực tiễn liên quan đến ngành kỹ thuật

6 Lập được nhiều phương án giải quyết cho một vấn đề thực tiễn và mang lại kết quả tối ưu

Bảng 1.5 Bảng đánh giá tổng hợp

❖ Phiếu lấy ý kiến học sinh sau khi tham gia lớp học STEM

PHIẾU LẤY Ý KIẾN

1 Em thích nhất hoạt động nào trong các chủ đề STEM được học vừa qua?

A Sinh hoạt nhóm, trao đổi – thảo luận

B Tiến hành thực hiện mô hình thiết kế

C Trình diễn sản phẩm hoặc thực nghiệm tại nhà

D Cả ba gia đoạn

2 Em thấy bài học STEM như vậy có ích ở những điểm nào ?

A Biết cách làm những vật dụng thường ngày giúp ích cho cuộc sống

B Giúp em rèn luyện kĩ năng làm việc nhóm

C Giúp em nâng cao khả năng tư duy sáng tạo

không?

A Thường xuyên

B Thỉnh thoảng

C Không nên vì mất thời gian

Bảng 1.6 Phiếu lấy ý kiến

27

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Trong chương I, tôi cung cấp những cái nhìn cơ bản nhất về dạy học theo định hướng giáo dục STEM, khái niệm giáo dục STEM, các mức độ có thể áp dụng giáo dục STEM trong trường phổ thông, vai trò và ý nghĩa của giáo dục STEM, các bước dạy học các môn khoa học theo định hướng giáo dục STEM, tiêu chí để xây dựng một bài học STEM và quy trình xây dựng một bài học STEM cụ thể Từ những nghiên cứu về cơ sở lý luận, chúng tôi nhận thấy rằng, giáo dục STEM là một quan điểm dạy học tích cực, có mục tiêu cụ thể và khi ứng dụng nó vào dạy học ở trường phổ thông sẽ phát huy tính tích cực và sáng tạo của học sinh Hơn nữa, việc tổ chức dạy học Vật lý theo định hướng giáo dục STEM đã có tiến trình cụ thể Trong chương 2 của khóa luận, tôi sẽ trình bày chi tiết hơn việc xây dựng, thiết kế tiến trình dạy học STEM với chủ đề “ Kính tiềm vọng” cho học sinh lớp 11 THPT

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC STEM VỚI CHỦ ĐỀ “KÍNH TIỀM VỌNG” CHO HỌC SINH LỚP 11

THPT

2.1 Vấn đề thực tiễn của chủ đề

Việc quan sát các vật ở xa vị trí người quan sát, người ta thường tìm các cách để

có thể tiếp cận gần với vật để mà có thể quan sát được vật cần quan sát Hiện nay người ta có rất nhiều cách để có thể quan sát được vật từ xa mà không cần phải di chuyển lại gần vật, người ta có thể dùng ốm nhòm, kính tiềm vọng,…

Có một thực tế chúng ta vẫn hay thấy đó chính là việc ghi số điện tại các cây trụ điện hoặc đồng hồ điện được đặt trên cao, những nhân viên điện lực phải dùng thang để mà có thể leo lên tiếp cận với đồng hồ mới có thể đọc được chỉ số điện Việc này tìm ẩn những rủi ro, các

nhân viên sẽ dễ bị té khi leo lên

thang, hoặc vùng đất không đủ vững

để đặt chiếc thang vững vàng Nếu

dùng ống nhòm, kính tiềm vọng,

hay các thiết bị nhìn vật từ xa khác

thì việc này lại rất đơn giản, lại tiết

kiệm thời gian và an toàn

Trong bối cảnh này HS được đóng vai trò 1 kĩ sư được giao nhiệm vụ thiết kế một thiết bị quang (kính tiềm vọng) để hỗ trợ các nhận viên điện lực trong việc quan sát và đọc số điện hàng tháng khi nghiên cứu các kiến thức về gương

phẳng, phản xạ toàn phần Vì vậy, việc xây dựng chủ đề STEM “Thiết kế và tổ

chức dạy học STEM chủ đề “KÍNH TIỀM VỌNG ” cho học sinh lớp 11” là

rất có ý nghĩa

2.2 Xây dựng chủ đề STEM “KÍNH TIỀM VỌNG”

2.2.1 Tên chủ đề

KÍNH TIỀM VỌNG (Số tiết: 03 – Lớp 11 - STEM bài học)

2.2.2 Mô tả chủ đề và vấn đề cần giải quyết

Kính tiềm vọng là 1 trong những dụng cụ có vai trò rất thú vị và hữu ích trong việc quan sát các vật bị che khuất tầm nhìn, đặc biệt được sử dụng trong tàu ngầm.Việc ứng dụng các kiến thức về quang hình học để tạo ra kính tiềm

❖ Các vấn đề cần giải quyết trong chế tạo là:

- Chế tạo được kính tiềm vọng quan sát được vật bị che khuất tầm nhìn có khoảng cách từ 80cm – 120cm (sử dụng được trong quan sát só điện)

- Vấn đề cần giải quyết là:

o Làm thế nào để quan sát được rõ vật bị che khuất? Sử dụng nguyên tắc vật lý chính nào?

o Thiết bị có sơ đồ thiết kế ra sao? Cần thiết bị, dụng cụ gì?

o Cách thức chế tạo như thế nào?

Tiêu chí 1: Quan sát được các vật

khi vật bị che khuất tầm nhìn ở độ

cường độ sáng yếu

5

Tiêu chí 5: Sử dụng vật liệu (đơn

Tiêu chí 6 Có tính thẩm mỹ (đẹp) 5

Bảng 2.1 Tiêu chí đánh giá Kính tiềm vọng

2.2.3.2 Mục tiêu kiến thức, kỹ năng, phẩm chất, năng lực

- Lĩnh vực Kỹ thuật:Bản vẽ kỹ thuật về Kính tiềm vọng Kĩ thuật cắt, dán gương và bìa để tạo ra kích thước phù hợp

- Lĩnh vực Công nghệ: Sử dụng công nghệ phản xạ gương Cách sử dụng gương phẳng, lăng kính

Bảng 2.2 Chú thích ý nghĩa

Khoa học (Vật lý) Các kiến thức khoa học được xây

dựng hoặc vận dụng để tạo sản phẩm

Kỹ thuật Là các thủ thuật, kỹ thuật (mang

tính thao tác tay chân) để gia công sản phẩm

Toán Những thủ thuật tính toán cơ bản

áp dụng để tính được góc, độ dài phù hợp

Công nghệ Là quy trình, cách thức chế tạo

ra sản phẩm (mang tính khái quát, tổng thể)

b Kĩ năng:

- Tính toán, vẽ được bản thiết kế kính tiềm vọng 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

30

- Nghiêm túc, chủ động, tích cực tham gia các hoạt động học;

- Yêu thích sự khám phá, tìm tòi và vận dụng các kiến thức học được vào giải quyết nhiệm vụ được giao;

- Có tinh thần trách nhiệm, hòa đồng, giúp đỡ nhau trong nhóm, lớp

- Có ý thức tuân thủ các tiêu chuẩn kĩ thuật và giữ gìn vệ sinh chung khi thực nghiệm

d Năng lực: (căn cứ 3 năng lực chung và 7 năng lực chuyên biệt)

- Giải quyết vấn đề, sáng tạo (Chế tạo kính tiềm vọng hỗ trợ nhân viên điện lực)

- Hợp tác và giao tiếp (thông qua các hoạt động nhóm)

- Năng lực tự học , khoa học tự nhiên và xã hội (Vận dụng kiến thức vật lí giải thích nguyên lí hoạt động của kính)

2.2.4 Chuẩn bị của giáo viên và học sinh