Mục đích nghiên cứu
- Nghiên cứu cơ sở lí luận về giáo dục STEM trong giáo dục phổ thông.
- Tìm hiểu quy trình thiết kế kĩ thuật giáo dục STEM trong dạy học môn Công nghệ 11 THPT.
Thiết kế giáo án dạy học STEM với chủ đề “Làm ngôi nhà mơ ước từ các vật liệu tái chế nhằm bảo vệ môi trường” cho môn Công nghệ 11 giúp học sinh phát triển năng lực nghiên cứu khoa học và công nghệ Qua việc sử dụng các vật liệu tái chế, học sinh không chỉ học được cách thiết kế và xây dựng mà còn nâng cao nhận thức về bảo vệ môi trường Giáo án này khuyến khích sự sáng tạo và tư duy phản biện, tạo điều kiện cho học sinh áp dụng kiến thức vào thực tiễn.
- Thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi và hiệu quả của bài dạySTEM.
Phương pháp nghiên cứu
Ph ươ ng pháp nghiên c u th c ti n……………………………… ứ ự ễ 2 2 N i dung.ộ
1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.
- Nghiên cứu áp dụng giáo dục STEM trong dạy học môn Công nghệ 11 THPT.
Áp dụng phương pháp dạy học STEM với chủ đề “Làm ngôi nhà mơ ước từ các vật liệu tái chế nhằm bảo vệ môi trường” trong môn Công nghệ 11 sẽ giúp học sinh phát triển năng lực nghiên cứu khoa học kỹ thuật Qua việc sử dụng vật liệu tái chế, học sinh không chỉ nâng cao kỹ năng sáng tạo mà còn ý thức được tầm quan trọng của việc bảo vệ môi trường.
Trong đề tài tôi sử dụng một số phương pháp nghiên cứu sau:
1.4.1Phương pháp nghiên cứu lý luận
Thu thập và nghiên cứu các tài liệu lý luận, văn bản pháp lý, cùng với các công trình nghiên cứu khoa học là bước quan trọng để phân tích và tổng hợp các vấn đề lý luận liên quan đến đề tài.
- Phân tích và tổng hợp các kĩ thuật và phương pháp dạy học tích cự ở trường THPT.
1.4.2Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
Phương pháp phân tích tổng hợp tài liệu giúp giáo viên có cái nhìn hệ thống từ tổng quát đến cụ thể trong việc xác lập mục tiêu và các phương pháp thực hiện Đây là một công cụ quan trọng để giáo viên đánh giá tình hình học sinh cả trong và ngoài nhà trường.
Phương pháp điều tra được thực hiện thông qua một hệ thống câu hỏi cụ thể, nhằm thu thập thông tin khách quan về nhận thức và thái độ của học sinh.
- Phương pháp thực nghiệm sư phạm Áp dụng dạy học STEM chủ đề:
“Làm ngôi nhà mơ ước từ các vật liệu tái chế nhằm bảo vệ môi trường” môn Công nghệ 11 tại trường THPT Cầm Bá Thước, huyện Thường Xuân.
Phương pháp trao đổi và phỏng vấn theo chủ đề giúp xác định nhận thức và thái độ của học sinh Bằng cách sử dụng hệ thống câu hỏi theo chủ đề, giáo viên có thể nắm bắt được quan điểm của học sinh một cách hiệu quả.
Giáo viên cần áp dụng phương pháp so sánh để đánh giá tình hình học tập và lực học của học sinh giữa các lớp khác nhau trong cùng một khối Qua đó, họ có thể xác định mục tiêu và thiết kế các hoạt động học tập phù hợp nhằm nâng cao hiệu quả giáo dục.
Phương pháp cân đối giúp giáo viên xác định các chỉ tiêu hợp lý dựa trên điều kiện, thế mạnh và khả năng học tập của từng lớp Từ đó, giáo viên có thể đề ra nhiệm vụ và giải pháp để phân bổ tiềm lực cho các hoạt động học, nhằm đạt được mục tiêu giáo dục hiệu quả.
Cơ sở lí luận
Khái niệm về nghiên cứu khoa học
Nghiên cứu khoa học kỹ thuật là quá trình khám phá và thử nghiệm dựa trên dữ liệu và kiến thức thực nghiệm, nhằm phát hiện những điều mới mẻ về bản chất của sự vật, cũng như thế giới tự nhiên và xã hội.
Nghiên cứu khoa học không chỉ giúp củng cố và mở rộng kiến thức lý luận và xã hội mà còn phát triển các kỹ năng mềm quan trọng cho học sinh, bao gồm kỹ năng làm việc nhóm, tư duy độc lập và thuyết trình.
Để trở thành nhà nghiên cứu khoa học, con người cần có kiến thức chuyên sâu về lĩnh vực mình nghiên cứu, cùng với niềm đam mê khám phá và tìm tòi cái mới Quan trọng hơn, họ phải rèn luyện kỹ năng làm việc tự lực và áp dụng phương pháp nghiên cứu phù hợp ngay từ khi còn học tập tại trường.
Khái niệm về giáo dục STEM
STEM là viết tắt của Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học, thường được đề cập trong các chính sách phát triển liên quan đến các lĩnh vực này của mỗi quốc gia.
STEM là chương trình giảng dạy tích hợp các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học, nhằm trang bị cho người học kiến thức và kỹ năng cần thiết để giải quyết các vấn đề trong cuộc sống hàng ngày Thay vì giảng dạy bốn môn học riêng biệt, STEM kết hợp chúng thành một mô hình học tập liên môn, tập trung vào ứng dụng thực tế.
Giáo dục STEM, theo Chương trình giáo dục phổ thông năm 2018, là mô hình giáo dục liên môn, giúp học sinh áp dụng kiến thức về khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học để giải quyết các vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể.
Mối liên hệ giữa giáo dục STEM và hoạt động nghiên cứu khoa học kĩ thuật
Dạy học theo định hướng giáo dục STEM khuyến khích học sinh phát triển phong cách học tập sáng tạo, giúp họ trở thành những nhà phát minh Qua đó, người học không chỉ tiếp thu kiến thức mà còn hiểu rõ bản chất của nó, biết cách mở rộng và vận dụng kiến thức vào các tình huống thực tế mà họ gặp phải.
Trong các bài học STEM, học sinh đối mặt với tình huống thực tiễn cần giải quyết, liên quan đến kiến thức khoa học Các em có cơ hội làm việc cá nhân hoặc theo nhóm để phát triển sản phẩm khoa học kỹ thuật, kết hợp với lý thuyết môn học.
Dạy học theo định hướng giáo dục STEM tại các trường học với những chủ đề cụ thể đã khuyến khích học sinh phát triển ý tưởng sáng tạo Mỗi sản phẩm được tạo ra mang đến những ý tưởng độc đáo, giúp học sinh chủ động hơn trong việc tiếp thu kiến thức Thông qua các hoạt động STEM, học sinh không còn phụ thuộc vào giáo viên hay sách vở, mà tự mình tìm tòi và nghiên cứu kiến thức liên quan qua sách giáo khoa, thiết bị thí nghiệm và tài liệu trực tuyến.
Học sinh được trang bị kiến thức và kỹ năng tích hợp từ Internet để giải quyết các vấn đề thực tiễn Những kiến thức này không chỉ giúp hiểu nguyên lý mà còn hỗ trợ thực hành, từ đó tạo ra các sản phẩm khoa học kỹ thuật gắn liền với thực tế.
Học sinh nghiên cứu khoa học và kỹ thuật (KHKT) sẽ được khuyến khích quan tâm đến các vấn đề thực tiễn, từ đó liên hệ kiến thức học được ở trường phổ thông với thực tiễn cuộc sống Điều này giúp các em rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức tổng hợp để giải quyết các vấn đề hàng ngày, đồng thời góp phần thúc đẩy giáo dục STEM.
2.2: Thực trạng đề tài vấn đề trước khi áp dụng giải pháp
2.2.1 Thuận lợi Đối với trường THPT Cầm Bá Thước:Nhàtrường luôn quan tâm đến việc đổi mới các phương pháp dạy học, kiểm tra, đánh giá học sinh theo định hướng phát triển năng lực học sinh Nhà trường luôn tạo điều kiện cho giáo viên tham gia các lớp tập huấn do Sở giáo dục và Đào tạo tổ chức và báo cáo triển khai trong các buổi sinh hoạt chuyên môn
Gia đình học sinh thường chú trọng đến việc học tập và rèn luyện của con em mình tại trường, vì vậy sự hợp tác giữa nhà trường và phụ huynh mang lại nhiều lợi ích Hầu hết các em đều có nhận thức tốt, hành vi ứng xử tích cực và ý thức vươn lên trong học tập cũng như rèn luyện bản thân.
Trường THPT Cầm Bá Thước tọa lạc tại trung tâm kinh tế, chính trị và văn hóa huyện Thường Xuân, tuy có nhiều thuận lợi nhưng cũng đối mặt với những thách thức như sự ảnh hưởng tiêu cực từ các quán internet và trò chơi hấp dẫn Bên cạnh đó, địa bàn trải dài gây khó khăn trong việc quản lý học sinh, đặc biệt là sau giờ tan trường.
Nhiều học sinh tại trường THPT Cầm Bá Thước, chủ yếu là con em gia đình nông nghiệp và đồng bào dân tộc, ít có cơ hội giao lưu học hỏi và thường e ngại khi trình bày ý kiến trước đám đông Giáo viên hiện nay chỉ tập trung vào việc cung cấp kiến thức mà chưa chú trọng đến hoạt động thực hành của học sinh Bên cạnh đó, một bộ phận học sinh vẫn mang tư tưởng "Học để thi", chỉ quan tâm đến các môn thi tốt nghiệp và đại học Để phát triển năng lực nghiên cứu khoa học và giải quyết vấn đề, học sinh cần tích cực học tập, chủ động tìm tòi và nghiên cứu kiến thức thực tiễn Dạy học STEM được xem là phương pháp hiệu quả nhất để phát triển những năng lực này, nhưng thực tế, giáo dục STEM vẫn chưa được nhiều giáo viên áp dụng.
* Kết quả khảo sát thực trạng.
Trước khi áp dụng giải pháp tôi tiến hành khảo sát tại thời điểm tháng 10 năm 2020 với tổng số 6 lớp với 242 học sinh.
Kết quả khảo sát như sau:
TT Nội dung khảo sát
Mức độ Đạt Chưa đạt
1 Học hứng thú khi tham gia vào chủ đề.
Học sinh mạnh dạn, tự tin trình bày ý kiến trước đám đông
Học sinh hợp tác trong khi thực hiện chủ đề và tạo ra sản phẩm.
2.3 Các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề
2.3.1 Phân tích môn Công nghệ 11 dưới góc độ giáo dục STEM
Mục tiêu và cấu trúc nội dung của môn Công nghệ 11 có nhiều điểm tương đồng với giáo dục STEM, đều hướng đến việc giúp học sinh áp dụng kiến thức vào thực tiễn Nội dung môn học này rất phù hợp để phát triển các kỹ năng STEM Một ví dụ cụ thể là xây dựng chủ đề "Làm ngôi nhà mơ ước nhằm bảo vệ môi trường", trong đó có thể áp dụng các phương pháp giáo dục STEM hiệu quả.
Bảng 1: Mối liên hệ giữa chủ đề với các bài học trong môn Công nghệ
TT Chủ đề thực tiễn Kiến thức, kĩ năng môn Công nghệ 12
1 Làm ngôi nhà mơ ước nhằm bảo vệ môi trường
Bài 7: Hình chiếu phối cảnh.
Bài 8: Thiết kế và bản vẽ kĩ thuật Bài 11: Bản vẽ xây dựng
Bài 12: Thực hành: Bản vẽ xây dựng
2.3.2 Các bước xây dựng chủ đề/ bài học STEM [3]
Bước 1 : Lựa chọn chủ đề bài học
Dựa trên nội dung chương trình môn học và các hiện tượng, quá trình tự nhiên liên quan, cũng như quy trình hoặc thiết bị công nghệ ứng dụng kiến thức đó trong thực tiễn, chúng ta có thể lựa chọn chủ đề cho bài học một cách hợp lý.
Bước 2: Xác định vấn đề cần giải quyết
Sau khi lựa chọn chủ đề bài học, việc xác định vấn đề cần giải quyết là rất quan trọng Điều này giúp học sinh thực hiện các nhiệm vụ mà qua đó, các em có thể tiếp thu những kiến thức và kỹ năng cần thiết trong chương trình học Đồng thời, học sinh cũng có cơ hội vận dụng những kiến thức và kỹ năng đã học để xây dựng bài học hiệu quả hơn.
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 phát triển, việc thiết lập tiêu chí cho giải pháp hoặc sản phẩm là rất quan trọng Những tiêu chí này sẽ đóng vai trò nền tảng để đề xuất các giả thuyết khoa học, giải pháp cho vấn đề, hoặc thiết kế mẫu sản phẩm hiệu quả.
Bước 4: Thiết kế tiến trình tổ chức dạy học
Tiến trình tổ chức dạy học được xây dựng dựa trên các phương pháp và kỹ thuật dạy học tích cực, với mỗi hoạt động được xác định rõ ràng về mục đích, nội dung và sản phẩm học tập mà học sinh cần hoàn thành Những hoạt động này có thể diễn ra cả trong và ngoài lớp học.
2.3.3 Xây dựng kế hoạch dạy học chủ đề/bài học STEM
2.3.3.1 Tiến trình dạy học chủ đề/bài học STEM [3]
Tiến trình mỗi bài học STEM được thực hiện phỏng theo quy trình kĩ thuật sau:
Hoạt động 1: Xác định vấn đề
- Mục tiêu: 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 bao gồm các mức độ hoàn thành nội dung, như việc ghi chép thông tin về hiện tượng, sản phẩm và công nghệ Học sinh cũng sẽ thực hiện việc đánh giá và đặt câu hỏi liên quan đến các hiện tượng, sản phẩm và công nghệ này.