Tổ chức dạy học stem bài thiết kế mạch điện tử đơn giản môn công nghệ lớp 12

Giáo dục nước ta đang tích cực đổi mới theo tinh thần nghị quyết số 29-NQ/TW của BCH trung ương Đảng khóa XI và Chỉ thịsố 16/CTTTg của chính phủ ban hành ngày 04/05/2017 về việc tăng cườ

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN

TRƯỜNG THPT QUỲNH LƯU 3

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

Đề tài:

TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM BÀI

“THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN TỬ ĐƠN GIẢN” MÔN CÔNG NGHỆ 12

MÔN: CÔNG NGHỆ Lĩnh vực: Phương pháp dạy học môn công nghệ lớp 11 và 12

Người thực hiện : Nguyễn Thị Lệ Hà

Tổ : Tự nhiên

Đơn vị : Trường THPT Quỳnh Lưu 3

SĐT cá nhân : 0367175942

Năm học: 2020 -2021

STEM mang lại rất cần thiết cho học sinh , đó chính là những “Kỹ năng của thế kỷ

21” (Kỹ năng làm việc nhóm, tư duy phản biện, kỹ năng tìm kiếm thông tin, kỹ

năng giải quyết vấn đề) và theo đúng 4 trụ cột là triết lý giáo dục của UNESCO (Học để biết - Học để làm - Học để phát huy bản thân - Học để chung sống) Giáo dục nước ta đang tích cực đổi mới theo tinh thần nghị quyết số 29-NQ/TW của BCH trung ương Đảng khóa XI và Chỉ thịsố 16/CTTTg của chính phủ ban hành ngày 04/05/2017 về việc tăng cường năng lực tiếp cận cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ 4, yêu cầu các Bộ, ban, ngành tập trung thực hiện hiệu quả các giải pháp và nhiệm vụ đã đề ra; trong đó, giao nhiệm vụ cho Bộ GDĐT sớm thúc đẩy triển khai giáo dục về khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học (STEM) trong chương trình giáo dục phổ thông; tổ chức thí điểm tại một số trường phổ thông ngay từ năm học 2017 - 2018 Với tầm quan trọng như vậy, giáo dục STEM trong nhà trường phổ thông cần phải được quan tâm và tạo điều kiện hơn nữa

Chính vì vậy, việc cho học sinh tiếp cận STEM từ bậc tiểu học sẽ giúp xây dựng những nền tảng kiến thức và kỹ năng cần thiết trong thời đại công nghệ phát triển Hơn nữa, việc học STEM sẽ giúp học sinh Việt Nam có cơ hội gia nhập vào lực lượng lao động toàn cầu (global workforce), chứ không còn bó hẹp trong nước (local workforce)

Thực tế trường THPT Quỳnh Lưu X huyện Quỳnh Lưu nơi tôi công tác HS được thực hành ở trường nhưng chưa được trải nghiệm nhiều hơn trong thực tế Các phong trào vẫn dừng lại ở các cuộc thi, thao giảng mà chưa trở thành hoạt động thường xuyên phổ biến Nhiều GV chưa hiểu rõ vai trò và ý nghĩa STEM Kế hoạch tổ, nhóm có triển khai dạy STEM đầu năm nhưng chủ yếu tập trung học kì

2 Theo kế hoạch môn công nghệ việc triển khai dạy theo định hướng STEM diễn

ra học kì 1

Môn Công nghệ là môn có nhiều điểm tương đồng với giáo dục STEM bởi đây là môn khoa học ứng dụng các kiến thức nền tảng của các môn khoa học cơ bản như Toán học, Vật lí, Hóa học… Bản thân môn Công nghệ cũng là một thành

tố trong STEM Nội hàm môn Công nghệ đã có yếu tố tích hợp, do đó việc nghiên cứu về giáo dục STEM nói chung và dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM nói riêng là hoàn toàn có cơ sở và phù hợp với định hướng đổi mới căn bản giáo dục Việt Nam sau 2015 theo hướng phát triển năng lực ở người học nhằm đáp ứng những đòi hỏi của xã hội hiện đại HS không những tạo ra các sản phẩm stem mà còn tiến sâu hơn với việc thử sức các dự án KHKT

Bên cạnh việc căn cứ vào nội dung bài học thì điều kiện về cơ sở vật chất và thiết bị nhà trường tương đối đầy đủ, học sinh tích cực, ban lãnh đạo và các ban

2 Tính mới của đề tài

Giáo dục STEM đề cao một phong cách học tập mới cho người học, đó là phong cách học tập sáng tạo Đặt người học vào vai trò của một nhà phát minh, người học sẽ phải hiểu thực chất của các kiến thức được trang bị; phải biết cách

mở rộng kiến thức; phải biết cách sửa chữa, chế tạo lại chúng cho phù hợp với tình huống có vấn đề mà người học đang phải giải quyết

Đề tài: Tổ chức dạy học stem bài “Thiết kế mạch điện tử đơn giản” môn

Công nghệ lớp 12 không chỉ giới hạn tạo ra các mạch trong sách giáo khoa như

mạch nguồn một chiều, mạch chỉnh lưu, mạch tạo xung, mạch khuếch đại mà còn tạo ra rất nhiều mạch khác nhau trong thực tế: mạch điều khiển quạt mini tích hợp đèn led; Còi chống trộm tích hợp cảm biến hồng ngoại, Bên cạnh việc thiết kế mạch điện tử đơn giản còn tạo tiền đề, động lực để HS thử sức ở lĩnh vực cao hơn

đó là nghiên cứu các dự án KHKT

Đề tài tôi nghiên cứu tương đối mới mẻ, chưa có giáo viên môn công nghệ nào thực hiện, với điều kiện thuận lợi trong và ngoài nhà trường tôi mạnh dạn nghiên cứu nhằm góp phần nâng cao chất lượng dạy học bộ môn công nghệ công nghiệp, của nhà trường và một phần nhỏ đóng góp cho nền giáo dục nước nhà

Vì vậy, đề tài Tổ chức dạy học stem bài “Thiết kế mạch điện tử đơn giản” môn Công nghệ 12 có tính mới Những kinh nghiệm đúc rút trong thực tiễn dạy

học có thể áp dụng rộng rãi đối với các trường trung học phổ thông

3 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng cơ sở lí luận về giáo dục STEM và cơ sở lí luận, cơ sở thực tiễn về

dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM Tổ chức dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM và vận dụng vào dạy học bài “Thiết

kế mạch điện tử đơn giản” môn Công nghệ 12

4 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Xây dựng cơ sở lí luận và thực tiễn về dạy học môn Công nghệ phổ thông theo định hướng giáo dục STEM

- Tổ chức dạy học môn Công nghệ phổ thông theo định hướng giáo dục

STEM Đề xuất phương pháp luận xây dựng chủ đề giáo dục STEM trong dạy học môn Công nghệ 12 bài “Thiết kế mạch điện tử đơn giản”

- Thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm nghiệm đánh giá giả thuyết nêu ra

4

5 Khách thể, đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Khách thể nghiên cứu: Giáo dục STEM môn Công nghệ phổ thông

- Đối tượng nghiên cứu: Dạy học môn Công nghệ phổ thông theo định hướng giáo dục STEM bài “Thiết kế mạch điện tử đơn giản” môn Công nghệ

12

- Phạm vi nghiên cứu: Quá trình dạy và học môn Công nghệ lớp 12 Trung học phổ thông ở Việt Nam Phạm vi khảo sát tại trường THPT Quỳnh Lưu X - Huyện Quỳnh Lưu - Tỉnh Nghệ An

6 Giả thuyết khoa học

Nếu tổ chức được dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM

và vận dụng vào xây dựng các chủ đề, nội dung, cách thức tổ chức hoạt động dạy

và học, kiểm tra đánh giá môn Công nghệ sẽ tác động tích cực đến kết quả học tập, hứng thú và góp phần hình thành, phát triển năng lực cốt lõi và năng lực công nghệ cho HS trong dạy học môn Công nghệ theo định hướng đổi mới toàn diện giáo dục Việt Nam

7 Phương pháp nghiên cứu

* Nhóm phương pháp nghiên cứu lí luận: phương pháp phân tích, tổng hợp, khái quát hóa

* Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn

- Phương pháp quan sát sư phạm

- Phương pháp điều tra

- Phương pháp chuyên gia

- Phương pháp khảo nghiệm

- Phương pháp thực nghiệm

* Nhóm phương pháp hỗ trợ: phương pháp thống kê Toán học…

8 Kế hoạch nghiên cứu

Đề tài được nghiên cứu và triển khai từ tháng 9 năm 2020 đến tháng 3 năm

2021

đề tài, viết đề cương của đề tài

- Bản đề cương chi tiết của

Khảo sát cơ sở thực tiễn, tổng hợp số liệu

Trao đổi với đồng nghiệp và

đề xuất sáng kiến kinh nghiệm

Tập hợp lý thuyết và số liệu thực

tế

Xử lý số liệu khảo sát được Tổng hợp ý kiến của đồng nghiệp

1/2021

Kiểm tra trước thực nghiệm

Áp dụng thực nghiệm: Dạy thử, kiểm tra thường xuyên

Tổng hợp và xử lý kết quả thử nghiệm đề tài, đưa ra những nhận xét chính xác

4 Tháng

2/2021

Viết sơ lược sáng kiến

Xin ý kiến của đồng nghiệp

Bản thảo sáng kiến

Tập hợp đóng góp của đồng nghiệp

- Sáng kiến kinh nghiệm chính thức chấm cấp trường

Hoàn thiện cơ sở lí luận về giáo dục STEM trên các phương diện sau:

- Cơ sở lý luận về giáo dục STEM và dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM

* Về thực tiễn

6

- Đánh giá thực trạng dạy học môn Công nghệ phổ thông dưới góc độ giáo dục STEM

9.2 Tổ chức dạy học STEM bài “Thiết kế mạch điện tử đơn giản”

- Xây dựng chủ đề minh họa dạy học bài “Thiết kế mạch điện tử đơn giản”

môn Công nghệ 12 theo định hướng giáo dục STEM

- Góp phần đổi mới giáo dục Công nghệ phổ thông theo định hướng phát triển năng lực phù hợp với tư tưởng tích hợp ở bậc THPT sau năm 2015 và định hướng giáo dục Công nghệ sau năm 2015

10 Cấu trúc đề tài

Ngoài phần Đặt vấn đề và kết luận, SKKN gồm 3 chương:

Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn việc tổ chức dạy học STEM bài

“Thiết kế mạch điện tử đơn giản” môn Công nghệ 12

Chương 2: Tổ chức dạy học STEM bài “Thiết kế mạch điện tử đơn giản” môn Công nghệ lớp 12

Chương 3: Hiệu quả áp dụng SKKN: Tổ chức dạy học STEM bài “Thiết

kế mạch điện tử đơn giản” môn Công nghệ lớp 12

7

PHẦN II: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VIỆC TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM BÀI “THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN TỬ ĐƠN GIẢN” MÔN CÔNG NGHỆ LỚP 12

1 Cơ sở lý luận

1.1 Tổng quan lịch sử nghiên cứu giáo dục STEM

1.1.1 Khái niệm về dạy học STEM

Science (Khoa học): Gồm các kiến thức về Vật lý, Hóa học, Sinh học và

Khoa học trái đất nhằm giúp học sinh hiểu về thế giới tự nhiên và vận dụng kiến thức đó để giải quyết các vấn đề khoa học trong cuộc sống hàng ngày

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

giá công nghệ của học sinh, tạo cơ hội để học sinh hiểu về cộng nghệ được phát

triển như thế nào, ảnh hưởng của cộng nghệ mới tới cuộc sống

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

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

Mathematics (Toán học): Là môn học nhằm phát triển ở HS khả năng phân

tích, biện luận và truyền đạt ý tưởng một cách hiệu quả thông qua việc tính toán, giải thích, các giải pháp giải quyết các vấn đề toán học trong các tình huống đặt ra Với nội hàm các môn học như trên, liên hệ với chương trình giáo dục phổ thông Việt Nam hiện hành ta dễ dàng nhận thấy môn Khoa học tương ứng với các môn Khoa học tự nhiên ở Việt Nam như: Vật lí, Hóa học, Sinh học Ở Việt Nam môn Công nghệ đã bao hàm cả yếu tố Công nghệ và Kĩ thuật, do vậy Môn Công nghệ và môn Kĩ thuật trên thế giới tương ứng với môn Công nghệ và môn Tin học

ở Việt Nam Vì vậy, trong luận án này vận dụng vào bối cảnh giáo dục Việt Nam nội dung giáo dục STEM sẽ bao hàm nội dung của các môn học là Vật lí, Hóa học, Sinh học, Công nghệ, Tin học và Toán

8

* Giáo dục STEM

Trong nghiên cứu này giáo dục STEM được hiểu theo định nghĩa như sau:

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

1.1.2 Mục tiêu dạy học STEM

Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học thuộc về STEM cho học sinh: Đó là những kiến thức, kĩ năng liên quan đến các môn học Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học Trong đó học sinh biết liên kết các kiến thức Khoa học, Toán học để giải quyết các vấn đề thực tiễn Biết sử dụng, quản lí và truy cập Công nghệ Học sinh biết về quy trình thiết kế và chế tạo ra các sản phẩm

Phát triển các năng lực cốt lõi cho học sinh: Giáo dục STEM nhằm chuẩn bị cho học sinh những cơ hội cũng như thách thức trong nền kinh tế cạnh tranh toàn cầu của thế kỉ 21 Bên cạnh những hiểu biết về các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ,

Kĩ thuật, Toán học, học sinh sẽ được phát triển tư duy phê phán, khả năng hợp tác

để thành công

Định hướng nghề nghiệp cho học sinh: Giáo dục STEM sẽ tạo cho HỌC SINH có những kiến thức, kĩ năng mang tính nền tảng cho việc học tập ở các bậc học cao hơn cũng như cho nghề nghiệp trong tương lai của HỌC SINH Từ đó, góp phần xây dựng lực lượng lao động có năng lực, phẩm chất tốt đặc biệt là lao động trong lĩnh vực STEM nhằm đáp ứng mục tiêu xây dựng và phát triển đất nướ

1.1.3 Phân loại và các kỹ năng của dạy học STEM

a Phân loại

Phân loại dựa trên các lĩnh vực STEM tham gia giải quyết vấn đề:

+ STEM đầy đủ: là loại hình STEM yêu cầu người học cần vận dụng kiến thức của cả bốn lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề

+ STEM khuyết: là loại hình STEM mà người học không phải vận dụng kiến thức cả bốn lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề

Phân loại dựa trên phạm vi kiến thức để giải quyết vấn đề STEM:

+ STEM cơ bản: là loại hình STEM được xây dựng trên cơ sở kiến thức thuộc phạm vi các môn học Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học trong chương trình giáo dục phổ thông Các sản phẩm STEM này thường đơn giản, chủ đề giáo dục STEM bám sát nội dung sách giáo khoa và thường được xây dựng trên cơ sở các nội dung thực hành, thí nghiệm trong chương trình giáo dục phổ thông

+ STEM mở rộng: là loại hình STEM có những kiến thức nằm ngoài chương trình và sách giáo khoa Những kiến thức đó người học phải tự tìm hiểu và nghiên cứu Sản phẩm STEM của loại hình này có độ phức tạp cao hơn

9

Phân loại dựa vào mục đích dạy học:

+ STEM dạy kiến thức mới: là STEM được xây dựng trên cơ sở kết nối kiến thức của nhiều môn học khác nhau mà HỌC SINH chưa được học (hoặc được học một phần) HỌC SINH sẽ vừa giải quyết được vấn đề và vừa lĩnh hội được tri thức mới

+ STEM vận dụng: là STEM được xây dựng trên cơ sở những kiến thức HỌC SINH đã được học STEM dạng này sẽ bồi dưỡng cho HỌC SINH năng lực vận dụng lí thuyết vào thực tế Kiến thức lí thuyết được củng cố và khắc sâu

b Kĩ năng dạy học STEM

Những kỹ năng STEM là tích hợp của 4 kỹ năng:

- Kỹ năng khoa học: Học sinh được trang bị những kiến thức về các khái niệm, các nguyên lý, các định luật và các cơ sở lý thuyết của giáo dục khoa học Mục tiêu quan trọng nhất là thông qua giáo dục khoa học, học sinh có khả năng liên kết các kiến thức này để thực hành và có tư duy để sử dụng kiến thức vào thực tiễn để giải quyết các vấn đề trong thực tế

- Kỹ năng công nghệ: Học sinh có khả năng sử dụng, quản lý, hiểu biết, và truy cập được công nghệ từ những vật dụng đơn giản như cái bút, chiếc quạt đến những hệ thống phức tạp như mạng internet, máy móc

- Kỹ năng kỹ thuật: Học sinh được trang bị kỹ năng sản xuất ra đối tượng và hiểu được quy trình để làm ra nó Vấn đề này đòi hỏi học sinh phải có khả năng phân tích, tổng hợp và kết hợp để biết cách làm thế nào để cân bằng các yếu tố liên quan (như khoa học, nghệ thuật, công nghệ, kỹ thuật) để có được một giải pháp tốt nhất trong thiết kế và xây dựng quy trình Ngoài ra học sinh còn có khả năng nhìn nhận ra nhu cầu và phản ứng của xã hội trong những vấn đề liên quan đến kỹ thuật

- Kỹ năng toán học: Là khả năng nhìn nhận và nắm bắt được vai trò của toán học trong mọi khía cạnh tồn tại trên thế giới Học sinh có kỹ năng toán học sẽ có khả năng thể hiện các ý tưởng một cách chính xác, có khả năng áp dụng các khái niệm và kĩ năng toán học vào cuộc sống hằng ngày

1.1.4 Vai trò, ý nghĩa 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 thong 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 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

10

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 tập, 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 thong 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 thong cũng hướng tới giải quyết các vấn đề có tính đặc thù của địa phương

- Hướng nghiệp, phân luồng: Tổ chức tốt giáo dục STEM ở trường trung học, học sinh sẽ được trải nghiệm các lĩnh vực STEM, đánh giá được sự phù hợp, năng khiếu, sở thích của bản than với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM Thực hiện tốt giáo dục STEM ở trường trung học 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

1.1.5 Những hạn chế và giải pháp trong dạy học STEM

b Giải pháp đưa ra để tổ chức dạy học STEM đạt hiệu quả

- Xây dựng chương trình giảng dạy STEM hợp lý

- Đầu tư cơ sở vật chất đúng và đủ cho hoạt động giảng dạy Ngoài ra nhà trường có thể nghiên cứu sử dụng giáo cụ và học cụ từ các vật liệu tái chế, thân thiện môi trường

- Tích cực đào tạo nâng cao năng lực giảng dạy STEM cho giáo viên, đảm

11

bảo toàn bộ các giáo viên được tập huấn từ cách tiếp cận phương pháp cho tới cách

sử dụng – chế tạo

- Ứng dụng công nghệ nhưng không quên những vật liệu dễ dàng, thân thiện,

và gần gũi xung quanh

- Triển khai các buổi hội thảo phát triển với phụ huynh và học sinh để cũng cố thêm kiến thức và kết hợp hoạt động giảng dạy ở trường cũng như ở nhà

- Học đi đôi với hành, tổ chức các hoạt động ngoại khóa thúc đẩy ứng dụng lý thuyết sách giáo khoa vào thực tiễn

1.1.6 Giáo dục STEM ở trường trung học

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

Mỗi bài học STEM trong chương trình giáo dục 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 kỹ thuật (Hình 1.2), trong

đó việc "Nghiên cứu kiến thức nền" (background research) 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 hành thiết kế, chế tạo, thử nghiệm mẫu; chia sẻ, 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 chất, năng lực

Tiến trình bài học STEM tuân theo quy trình kĩ thuật nêu trên nhưng các

"bước" trong quy trình không được thực hiện một cách tuyến tính (hết bước nọ mới sang bước kia) mà có những bước được thực hiện song hành, tương hỗ lẫn nhau

Cụ thể là việc "Nghiên cứu kiến thức nền" được thực hiện động thời với "Đề xuất giải pháp"; "Chế tạo mô hình" được thực hiện đồng thời với "Thử nghiệm và đánh giá” trong đó bước này vừa là mục tiêu vừa là điều kiện để thực hiện bước kia Vì vậy, mỗi bài học STEM được tổ chức theo 5 hoạt động như sau:

Xác định vấn đề

Nghiên cứu kiến thức nền

Đề xuất các giải pháp thiết kế

Lựa chọn giải pháp bản thiết kế

Chế tạo mô hình nguyên mẫu

Thử nghiệm và đánh giá

Chia sẻ và thảo luận

Điều chỉnh thiết kế

13

của sản phẩm là yêu cầu hết sức quan trọng, bởi đó chính là "tính mới" của sản phẩm, kể cả sản phẩm đó là quen thuộc với học sinh; đồng thời, tiêu chí đó buộc học sinh phải nắm vững kiến thức mới thiết kế và giải thích được thiết kế cho sản phẩm cần làm

- 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

- 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: Giáo viên giao nhiệm vụ (nội dung, phương tiện, cách thực hiện, yêu cầu sản phẩm phải 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 và đề xuất giải pháp

Trong hoạt động này, học sinh thực hiện hoạt động học tích cực, tự lực dưới

sự hướng dẫn của Giáo viên Trong bài học STEM sẽ không còn các "tiết học" thông thường mà ở đó Giáo viên giảng dạy" kiến thức mới cho học sinh Thay vào

đó, học sinh phải tự tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức để sử dụng vào việc đề xuất, thiết

kế sản phẩm cần hoàn thành Kết quả là, khi học sinh hoàn thành bạn kế thì đồng thời học sinh cũng đã học được 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 đi 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 3 dung (Xác định và ghi được thông tin, dữ liệu, giải thích, kiến thức mới, pháp/thiết kế)

- Cách thức tổ chức hoạt động: Giáo viên giao nhiệm vụ (Nêu rõ yêu - đọc/nghe/nhìn/làm để xác định và ghi được thông tin, dữ liệu, giải thích, kiến thi mới); Học sinh nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu, làm thí nghiệm (cá nhân nhóm); Báo cáo, thảo luận; Giáo viên 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

Trong hoạt động này, học sinh được tổ chức để trình bày, giải thích và bảo vệ bản thiết kế kèm theo thuyết minh (sử dụng kiến thức mới học và kiến thức đã có);

đó là sự thể hiện cụ thể của giải pháp giải quyết vấn đề Dưới sự trao đổi, góp ý của các bạn và Giáo viên, học sinh tiếp tục hoàn thiện (có thể phải thay đổi để bảo đảm khả thi) bản thiết kế trước khi tiến hành chế tạo, thử nghiệm,

- Mục đích: Lựa chọn giải pháp/bản thiết kế

kế mẫu thử nghiệm

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

Trong hoạt động này, học sinh tiến hành chế tạo mẫu theo bản thiết kế đã hoàn thiện sau bước 3; trong quá trình chế tạo đồng thời phải tiến hành thử nghiệm

và đánh giá Trong quá trình này, học sinh cũng có thể phải điều chỉnh thiết kế ban đầu để bảo đảm mẫu chế tạo là khả thi

- Mục đích: 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

- 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 tạo, 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: Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh

Trong hoạt động này, học sinh được tổ chức để trình bày sản phẩm học tập đã hoàn thành; trao đổi, thảo luận, đánh giá để tiếp tục điều chỉnh, hoàn thiện

- Mục đích: 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: Giáo viên 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, dụng 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

b 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,

15

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 các hoạt động: (1) Xác định vấn đề – (2) Nghiên cứu kiến thức nền – (3) Đề xuất các giải pháp/thiết kế – (4) Lựa chọn giải pháp/thiết kế – (5) Chế tạo mô hình (nguyên mẫu) – (6) Thử nghiệm

và đánh giá – (7) Chia sẻ và thảo luận – (8) Điều chỉnh thiết kế Trong thực tiễn dạy học, quy trình 8 bước này được thể hiện qua 5 hoạt động chính: HĐ1: Xác định vấn đề (yêu cầu thiết kế, chế tạo) > HĐ2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất các giải pháp thiết kế -> HĐ3: Trình bày và thả luận phương án thiết kế > HĐ4: Chế tạo mô hình/thiết bị theo phương án thiết kế (đã được cải tiến theo góp ý); thử nghiệm và đánh giá > HĐ5: Trình bày và thảo luận về sản phẩm được chế tạo; điều chỉnh thiết kế ban đầu

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 tìm tòi, 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 trong một nhóm kiến tạo là một việc khó khăn, đòi hỏi tất cả Giáo viên STEM ở trường làm việc cùng nhau để áp dụng phương thức dạy học theo nhóm, sử dụng cùng một ngôn ngữ, tiến trình và yêu cầu về sản phẩm học tập mà học sinh phải hoàn thành 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 cho học sinh 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, tin học và toán Lập kế hoạch để hợp tác với các Giáo viên toán, công nghệ, tin học và khoa học khác hiểu

rõ nội hàm của việc làm thế nào để các mục tiêu khoa học có thể tích." trong một bài học đã cho Từ đó, học sinh dần thấy rằng khoa học, công nghệ, tin học và toán không phải là các môn học độc lập, mà chúng liên kết với nhau để giải quyết các vấn đề Điều đó có liên quan đến việc học toán, công nghệ, tin học và khoa học của

16

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 các vấn đề cần giải quyết, có thể đề xuất nhiều phương án, và lựa chọn phương án tối qua 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 cơ đề và sáng tạo trong dạy học STEM

* Về tiêu chí đánh giá bài học STEM

Mỗi bài học STEM được thực hiện ở nhiều tiết học nên một hoạt động học có thể được thực hiện ở trong và ngoài lớp học Vì thế, trong một tiết học có thể chỉ thực hiện một số hoạt động học trong tiến trình bài học theo phương pháp dạy học tích cực được sử dụng Các tiêu chí đánh giá tiến trình dạy học đã được nêu rõ trong Công văn số 5555/BGDĐT-GDTrH ngày 08/10/2014

1.2 Dạy học môn Công nghệ theo định hướng STEM

1.2.1 Cơ sở khoa học của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM

Mô hình dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục SEM được xây dựng dựa trên các cơ sở khoa học sau đây:

- Dạy học tích hợp nhằm phát triển năng lực cho HS Dạy học tích hợp phát triển được những năng lực cần thiết, nhất là năng lực giải quyết vấn đề trong học tập và trong thực tiễn cuộc sống Đặc điểm này là cơ sở cho việc xây dựng các hoạt động trong giáo dục STEM

- Dạy học tích hợp biểu hiện cách tiếp cận lấy người học làm trung tâm Dạy học lấy người học là trung tâm đòi hỏi người học là chủ thể của hoạt động học, họ phải tự học, tự nghiên cứu để tìm ra kiến thức bằng hành động của chính mình, người học không chỉ được đặt trước những kiến thức có sẵn ở trong bài giảng của

b Dạy học định hướng phát triển năng lực

Do vậy dạy học theo định hướng phát triển năng lực là một trong các cơ sở khoa học của giáo dục STEM được thể hiện ở các nội dung cơ bản sau:

- Hệ thống mục tiêu được mô tả tường minh rõ ràng về hệ thống các năng lực Khác với dạy học định hướng nội dung, dạy học định hướng năng lực tập trung vào kết quả học tập của HS tức là quan tâm tới “đầu ra” Đặc điểm này của dạy học định hướng năng lực là cơ sở khoa học quan trọng trong việc xây dựng mục tiêu giáo dục STEM và bảng kiểm đánh giá các năng lực của HS thông qua bài học STEM

- Dạy học dựa trên định hướng hành động

Tư tưởng của dạy học dựa trên định hướng hành động là: người học sẽ học tốt nhất khi được trực tiếp tham gia vào hoạt động học tập trải nghiệm; kiến thức phải được khám phá bởi chính các cá nhân Do vậy, vận dụng dạy học định hướng hành động có ý nghĩa quan trọng trong việc xây dựng nguyên lí giáo dục kết hợp lí thuyết với thực tiễn, tư duy và hành động, nhà trường và xã hội của giáo dục STEM Đây là cơ sở trong việc lựa chọn PPDH trong giáo dục STEM

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

Dạy học tích hợp liên môn không chỉ chú ý tích cực hoá HS về hoạt động trí tuệ mà còn chú ý rèn luyện năng lực giải quyết vấn đề gắn với những tình huống của cuộc sống và nghề nghiệp, đồng thời gắn hoạt động trí tuệ với hoạt động thực hành, thực tiễn Đặc điểm này của dạy học định hướng năng lực là cơ sở để xây dựng các chủ đề giáo dục STEM gắn với thực tiễn cuộc sống

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

Đánh giá quá trình được xem là một phương thức tạo động lực học tập cho người học hiệu quả và có tác động ngay tức thì đến quá trình học Đánh giá trong

18

dạy học định hướng năng lực sẽ là cơ sở để xây dựng nội dung đánh giá trong quy trình giáo dục STEM

c Môn Công nghệ trong chương trình giáo dục phổ thông Việt Nam

Nội hàm môn Công nghệ trong chương trình giáo dục phổ thông Việt Nam là

cơ sở khoa học quan trọng trong việc xây dựng các chủ đề và nội dung giáo dục STEM

- Về mục tiêu tổng quát

Môn Công nghệ nhằm giúp HS làm quen với thực tiễn về các mối quan hệ giữa người con với con người; giữa con người với công cụ lao động, với công nghệ sản xuất, dịch vụ và với môi trường thiên nhiên; qua đó hình thành thói quen và kĩ năng lao động tự phục vụ, tiến tới tự lập nghiệp khi trưởng thành

- Về nội dung

Theo Kế hoạch dạy học, môn Công nghệ được dạy từ lớp 1 đến lớp 12 của Trường phổ thông Nội dung môn Công nghệ phổ thông phản ánh các loại hình lao động phổ biến như: lao động thủ công, lao động kĩ thuật đơn giản trong các lĩnh vực: Dịch vụ sinh hoạt, Kinh tế gia đình, Công nghiệp, Nông - Lâm - Ngư nghiệp

1.2.2 Bản chất và đặc điểm môn công nghệ theo định hướng STEM

a Bản chất của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM

Từ nội hàm của khái niệm STEM và cơ sở khoa học của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM cho thấy bản chất của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM :

- Là một cách tiếp cận liên ngành trong dạy học môn Công nghệ nhằm tạo cơ hội cho HS kết nối những kiến thức được học trong môn Công nghệ với các kiến thức cơ sở của các môn học thuộc lĩnh vực STEM với những vấn đề trong thực tiễn cuộc sống

- Là một cách tiếp cận nhấn mạnh quá trình thiết kế với mục tiêu phát triển các giải pháp giải quyết vấn đề và tư duy

- Là một phương pháp được sử dụng để tạo môi trường khuyến khích sự khám phá, sáng tạo vào giải quyết vấn đề thực tiễn nhằm phát triển các kĩ năng về STEM cho tất cả các HS

b Đặc điểm của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM

Dạy học tích hợp và dạy học định hướng năng lực là cơ sở khoa học của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM Do vậy, các đặc điểm của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM cũng mang những nét bản chất của dạy học tích hợp và dạy học định hướng năng lực

- Tính tích hợp: Nội dung học tập môn Công nghệ mang tính tích hợp kiến

HS Do vậy, tư tưởng thiết kế là một đặc điểm quan trọng khi giáo dục STEM xuất phát từ Công nghệ và Kĩ thuật

- Tính toàn diện: Giáo dục STEM nói chung nhằm hướng tới mọi đối tượng

HS không phụ thuộc giới tính, dân tộc, vùng miền bởi mục tiêu của giáo dục STEM là đảm bảo cho tất cả các công dân có năng lực về STEM, tăng cường sự đóng góp của cộng đồng cho các thành tựu về kinh tế, khoa học, kĩ thuật…

1.2.3 Quy trình dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục 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

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 dụng) để xây dựng bài học

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 phẩm

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:

Hoạt động 1: Xác định vấn đề (yêu cầu thiết kế, chế tạo)

Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất các giải pháp thiết kế Hoạt động 3: Trình bày và thảo luận phương án thiết kế

Hoạt động 4: Chế tạo mô hình/thiết bị theo phương án thiết kế (đã được cải

tiến theo góp ý); thử nghiệm và đánh giá

Hoạt động 5: Trình bày và thảo luận về sản phẩm được chế tạo; điều chỉnh

thiết kế ban đầu

a Mức độ hướng dẫn HS vận dụng kiến thức “Thiết kế mạch điện tử đơn giản” môn công nghệ lớp 12 để giải quyết các vấn đề thực tiễn

Mức độ

Các mức độ Thường xuyên Thỉnh thoảng Không bao giờ

Bảng 1: Mức độ hướng dẫn HS vận dụng kiến thức “Thiết kế mạch điện tử đơn

giản” môn công nghệ lớp 12 để giải quyết các vấn đề thực tiễn

Biểu đồ 1: Mức độ hướng dẫn HS vận dụng kiến thức “Thiết kế mạch điện tử đơn giản” môn công nghệ lớp 12 để giải quyết các vấn đề thực tiễn

b Mức độ chú ý đến việc định hướng hứng thú ở người học trong bài“Thiết kế mạch điện tử đơn giản” môn công nghệ lớp 12

Thỉnh thoảng chú ý Ko chú ý

22 (34,4%) 33 (51,6%) 8 (12,5%) 1 (1,5%)

0 10 20 30 40 50 60 70

Bảng 3 Mức độ tổ chức cho HS hợp tác làm ra sản phẩm trong quá trình dạy học

d Mức độ kết nối kiến thức từ các môn Toán học, Vật lí, Hóa học, Sinh học và Tin học trong quá trình dạy học bài “Thiết kế mạch điện tử đơn giản” môn công nghệ lớp 12

Mức độ

Thường xuyên Thỉnh thoảng Hiếm khi Chưa bao giờ

Bảng 4 Mức độ kết nối kiến thức từ các môn Toán học, Vật lí, Hóa học, Sinh học

và Tin học trong quá trình dạy học bài “Thiết kế mạch điện tử đơn giản” môn

Nhận xét: Từ Bảng 1; Bảng 2 và Bảng 3 cho thấy trong quá trình dạy học bài

“Thiết kế mạch điện tử đơn giản” môn công nghệ lớp 12, các GV đã rất quan tâm tới việc hướng dẫn HS vận dụng kiến thức để giải quyết các vấn đề thực tiễn, định hướng hứng thú ở người học Tuy nhiên, thông qua hoạt động dạy học việc tổ chức

46,9

%%

48,4%

Thường xuyên Thỉnh thoảng Hiếm khi Chưa bao giờ

22

để HS tạo ra các sản phẩm hay định hướng sản phẩm trong quá trình hướng dẫn

HS vận dụng kiến thức để giải quyết các vấn đề thực tiễn chưa được nhiều GV quan tâm hay thực hiện Điều này cũng có thể hiểu rằng HS chưa có nhiều cơ hội được học tập trải nghiệm, được “nhúng” trong môi trường công nghệ Các hoạt động định hướng hứng thú, vận dụng kiến thức vào thực tiễn mới chỉ dừng ở mức

độ lí thuyết là chính Kết quả bảng 4 cho thấy nhiều GV Công nghệ quan tâm đến việc kết nối kiến thức từ các môn Toán học, Vật lí, Hóa học, Sinh học, Tin học trong quá trình dạy học Điều này chứng tỏ các GV đã quan tâm nhiều đến dạy học tích hợp và lựa chọn các môn học thuộc lĩnh vực STEM trong nội dung dạy học tích hợp của mình

2.2 Nhận thức của giáo viên về STEM trong bài “Thiết kế mạch điện tử đơn giản” môn công nghệ lớp 12

Để tìm hiểu về những nhận thức của GV môn Công nghệ về STEM hiện nay, nghiên cứu tiến hành khảo sát 11 GV trong tổ Vật lí - Công nghệ trường THPT Quỳnh Lưu X đã và đang dạy bài “Thiết kế mạch điện tử đơn giản” môn công nghệ lớp 12 (Nội dung điều tra trình bày trong phụ lục 2)

Kết quả cho thấy không nhiều GV biết về STEM từ việc nghe, đọc, hay biết được các hoạt động STEM, liên quan đến STEM hiện nay ở Việt Nam Kết quả được thể hiện ở Bảng 5 và Bảng 6

Bảng 5 Kết quả mức độ nhận thức của GV về STEM

Bảng 6 Mối quan tâm về STEM hiện nay của GV môn Công nghệ

23

Mới chỉ nghe nói đến (1) 2 (18,2%) Rất muốn tìm hiểu (2) 6 (54,5%) Đang tìm hiểu (3) 2 (18,2%)

Nhận xét: Quả kết quả khảo sát ở bảng 5 và bảng 6 cho thấy hiện tại không

nhiều GV đã biết về STEM Sự phù hợp đó đến từ mục tiêu môn Công nghệ và bản thân nội hàm môn Công nghệ có nhiều điểm tương đồng với định hướng giáo dục STEM Bên cạnh đó trong số GV được hỏi có 54,5% GV rất muốn được tìm hiểu

về STEM, 18,2% GV đang tìm hiểu về STEM Đây là những cơ sở quan trọng cho việc đưa ra đề xuất dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM

CHƯƠNG 2: TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM BÀI “THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN TỬ ĐƠN GIẢN” MÔN CÔNG NGHỆ LỚP 12

1 Mục tiêu, đặc điểm bài “Thiết kế mạch điện tử đơn giản”môn công nghệ lớp 12 theo định hướng STEM

a Mục tiêu bài “Thiết kế mạch điện tử đơn giản”môn công nghệ lớp 12 theo định hướng STEM

* Theo chuẩn kiến thức kĩ năng

- Nhận dạng được linh kiện, chức năng, thông số linh kiện và vị trí lắp linh kiện

- Vẽ sơ đồ và phân tích được nguyên lý làm việc mạch điện

- Thiết kế được mạch điện tử đơn giản đảm bảo đúng nguyên tắc, hoạt động

- Năng lực thiết kế công nghệ: nhận thức vai trò và tầm quan trọng của thiết

kế, các yếu tố ảnh hưởng đến thiết kế, quy trình thiết kế, sử dụng công cụ công nghệ thông tin để thiết kế

- Năng lực giao tiếp công nghệ: Sử dụng các bản vẽ kĩ thuật đơn giản như sơ

đồ nguyên lí, sơ đồ lắp ráp trong giao tiếp, trao đổi

24

- Đánh giá công nghệ: Lập luận và đưa ra những đánh giá có cơ sở về xu hướng kĩ thuật, công nghệ Đưa ra những lời khuyên về việc lựa chọn, sử dụng các sản phẩm kĩ thuật, công nghệ

b Đặc điểm bài bài “Thiết kế mạch điện tử đơn giản”môn công nghệ lớp

12 theo định hướng STEM

Điện tử là lĩnh vực rất gần gũi cuộc sống, từ các vấn đề học sinh được học cơ cốt lõi, có tính chất nguyên lý và quy trình thiết kế mạch học sinh có thể mạch tạo

ra các mạch phục vụ nhu cầu cuộc sống như xung điều khiển đèn led trong quảng cáo, trong phòng ngủ, mạch nguồn một chiều thay thế cho xạc điện thoại đã hỏng, ; Sản phẩm mạch điện tử có tính đa năng, tiện lợi, an toàn, phù hợp nhiệm

vụ, mục đích sử dụng Trên cơ sở đó, phát triển tư duy thiết kế, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho HS Những tri thức, kỹ năng, năng lực nêu trên rất quan trọng và cần thiết khi học tập, làm việc trong lĩnh vực kỹ thuật, công nghệ

2 Tiến trình tổ chức dạy học STEM bài “ Thiết kế mạch điện tử đơn giản” môn Công nghệ 12

- HĐ1: Xác định vấn đề

- HĐ2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất các giải pháp thiết kế

- HĐ3: Trình bày và thảo luận phương án thiết kế

- HĐ4: Chế tạo mô hình/ thiết bị… theo phương án thiết kế; thử nghiệm và đánh giá

- HĐ5: Hoàn thiện, trình bày và thảo luận sản phẩm được chế tạo; điều chỉnh thiết kế ban đầu

Nội dung trong mỗi hoạt động gồm:

- Trang bị thêm cơ sở vật chất, trang thiết bị thực hành điện tử

- Mở ra các câu lạc bộ STEM trong đó có STEM lĩnh về lĩnh vực điện tử

b Về phía giáo viên

25

- GV nhận thức sự cần thiết tổ chức dạy học STEM bài “Thiết kế mạch điện

tử đơn giản” môn công nghệ 12 từ đó thiết lập mối liên hệ giữa nội dung học tập với cuộc sống thực tiễn, hs có thể thiết kế các mạch điện tử phục vụ cuộc sống

- GV không ngừng trau dồi kiến thức hiểu biết về các linh kiện điện tử,các quy tắc thiêt kế mạch điện tử, sơ đồ nguyên lí và lắp ráp, các mạch điện tử để hỗ trợ, định hướng HS thiết kế mạch Đồng thời vận dụng các phương pháp dạy học tích cực, đổi mới kiểm tra đánh giá

- Theo dõi, khuyến khích HS tự tìm hiểu, khẳng định chính mình, thúc đẩy tương hỗ lẫn nhau trong quá trình hoạt động nhóm Khơi dạy sự đam mê khám phá các mạch điện tử, từ đó xác định hướng nghề nghiệp tương lai

- GV phải nắm rõ quy trình, biên soạn nội dung các chủ đề STEM để tổ chức dạy học STEM có hiệu quả GV khéo léo tích hợp nội dung bài “Thiết kế mạch điện tử đơn giản” môn công nghệ 12 với các kiến thức toán học, tin học, khoa học,

- Tìm hiểu các kiến thức về lĩnh vực điện tử trong quá trình học tập và kinh nghiệm thực tiễn để thiết kế mạch hiệu quả

4 Xây dựng ví dụ minh họa chủ đề STEM trong bài “Thiết kế mạch điện

tử đơn giản” môn Công nghệ 12

Trong bài “Thiết kế mạch điện tử đơn giản” môn công nghệ 12” tôi đã tổ chức cho HS thiết kế rất nhiều mạch điện tử: như mạch đèn ngủ tiết kiệm điện tích hợp xạc điện thoại; mạch tạo xung đa hài; mạch phát hiện vật cản, mạch chỉnh lưu, Dưới đây là ví dụ một trong các chủ đề STEM “Thiết kế mạch đèn ngủ tiết kiệm điện tích hợp sạc điện thoại”

CHỦ ĐỀ STEM: ĐÈN NGỦ TIẾT KIỆM ĐIỆN TÍCH HỢP

SẠC ĐIỆN THOẠI

1 Mô tả chủ đề:

Hiện nay vấn đề sử dụng thiết bị tiết kiệm điện được sự quan tâm của mọi

26

người Có nhiều cách để sử dụng tiết kiệm điện, một trong số đó là giảm công suất của thiết bị điện như thay bóng đèn sợi đốt bằng bóng đèn LED; đồng thời sản phẩm có tính đa năng, tiện lợi, an toàn phù hợp với yêu cầu sử dụng như có thêm cổng USB sạc điện thoại và điều chỉnh được độ sáng của đèn Trong chủ đề này, học sinh sẽ thiết kế thiết bị đèn ngủ tiết kiệm điện tích hợp với chức năng sạc điện thoại từ những vật liệu thân thiện với môi trường

Địa điểm tổ chức: Lớp học

Môn học phụ trách chính: môn Công nghệ

- Bài 7: Mạch chỉnh lưu – Nguồn 1 chiều (Công nghệ 12)

- Bài 9: Thiết kế mạch điện tử đơn giản (Công nghệ 12)

- Bài 10: Thực hành mạch nguồn điện một chiều (Công nghệ 12)

- Bài 11: Lắp mạch nguồn chỉnh lưu cầu có biến áp nguồn và tụ lọc (Công nghệ 12)

2 Kiến thức nền cần tìm hiểu của chủ đề:

+ Công dụng của điôt tiếp mặt

+ Sơ đồ mạch điện, nguyên lí làm việc và ưu, nhược điểm của mạch chỉnh lưu một điôt

+ Sơ đồ mạch điện và nhận xét về mạch chỉnh lưu hai điôt

+ Sơ đồ mạch điện, nguyên lí làm việc, ưu nhược điểm và sự cố khi một điôt

bị mắc ngược hoặc bị đánh thủng của mạch chỉnh lưu cầu

+ Sơ đồ mạch điện, chức năng của các khối, sự cố khi mắc ngược tụ lọc hoặc

tụ bị đánh thủng và các dạng hư hỏng khác trong mạch nguồn một chiều thực tế + Hai bước thiết kế của mạch điện tử: mạch nguyên lí và mạch lắp ráp

+ Từ yêu cầu của thiết kế: điện áp vào 220 V – 50 Hz; điện áp ra 1 chiều 5V; dòng điện tải 2 A thực hiện lựa chọn sơ đồ thiết kế, tính toán và chọn các linh kiện trong mạch

+ Cách sử dụng đồng hồ vạn năng để đo các đại lượng: điện áp, điện trở, dòng điện

Các kiến thức liên quan:

Bài 6: Tụ điện (Vật lý 11)

Bài 7: Dòng điện không đổi (Vật lý 11)

Bài 17: Dòng điện trong chất bán dẫn (Vật lý 11)

Bài 23: Các đại lượng ánh sáng (Điện dân dụng 11)

27

Bài 2: Điện trở – tụ điện – cuộn cản (Công nghệ 12)

Bài 4: Linh kiện bán dẫn và IC (Công nghệ 12)

Bài 7 + Bài 8 + Bài 9: Mạch chỉnh lưu, nguồn 1 chiều, mạch tạo xung, thiết

- Đọc được sơ đồ mạch chỉnh lưu và mạch nguồn một chiều thực tế

- Thiết kế được một mạch điện tử đơn giản

- Thiết kế, chế tạo sản phẩm tiết kiệm điện từ vật liệu dễ tìm, vận dụng mạch chỉnh lưu mạch nguồn một chiều và biến trở

- Thực hành lắp đặt mạch điện tử

* Thái độ

- Có ý thức thực hiện đúng quy trình, các quy định về an toàn, tiết kiệm điện

và bảo vệ môi trường

* Về định hướng phát triển năng lực

28

A Mục đích

Sau hoạt động này học sinh có khả năng:

- Nêu được nguyên lí hoạt động của điôt bán dẫn có tính dẫn điện 1 chiều, ứng dụng để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều thành dòng điện 1 chiều

- Xác định được nhiệm vụ dự án là chế tạo đèn ngủ tiết kiệm điện tích hợp sạc điện thoại với các yêu cầu:

(1) Đèn hoạt động với công suất định mức 1W

(2) Đèn ngủ có điều chỉnh được độ sáng và tích hợp với cổng USB sạc điện thoại 5V (± 0,2V)

(3) Sử dụng thiết bị và các linh kiện điện tử lắp mạch đơn giản, các vật liệu an toàn điện

(4) Đèn có hình thức đẹp, an toàn, thuận tiện cho việc tháo lắp, sửa chữa

B Nội dung

- GV mở đầu bằng nhu cầu tiết kiệm điện (do nhu cầu tiết kiệm năng lượng để bảo vệ môi trường, tiết kiệm chi phí – ở VN – tăng giá điện) Làm thế nào để tiết kiệm điện? GV gợi ý sử dụng thiết bị có khả năng điều chỉnh mức tiêu thụ điện năng hoặc thiết bị đa chức năng

- GV giới thiệu nhiệm vụ dự án là chế tạo đèn ngủ tiết kiệm điện tích hợp sạc điện thoại

- GV tổ chức hoạt động cho HS tìm hiểu và tự đề xuất các thông số phù hợp với yêu cầu đặt ra của sản phẩm: đèn ngủ tiết kiệm điện và chức năng tích hợp sạc điện thoại

- GV và HS thống nhất các tiêu chí của sản phẩm dự án:

(1) Đèn hoạt động với công suất định mức 1W

(2) Đèn ngủ có điều chỉnh được độ sáng và tích hợp với cổng USB sạc điện thoại 5V (± 0,2V)

(3) Sử dụng thiết bị và các linh kiện điện tử lắp mạch đơn giản, các vật liệu an toàn điện

(4) Đèn có hình thức đẹp, an toàn, thuận tiện cho việc tháo lắp, sửa chữa

- GV hướng dẫn học sinh về tiến trình thực hiện dự án và yêu cầu học sinh ghi nhận vào nhật ký học tập

Bước 1: Nhận nhiệm vụ

Bước 2: Tìm hiểu kiến thức kĩ năng liên quan

Bước 3: Lập bảng phương án thiết kế và báo cáo

Bước 4: Làm sản phẩm

29

Bước 5: Báo cáo và đánh giá sản phẩm

- GV dẫn dắt: Để thực hiện được dự án trên cần tìm hiểu về một số nội dung

về kiến thức và kĩ năng môn học GV phân công nhiệm vụ cho các nhóm tìm hiểu kiến thức và kĩ năng liên quan trước khi lập bảng thiết kế sản phẩm

C Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh

- Bảng tiêu chí đánh giá đèn ngủ tích hợp sạc điện thoại

- Bảng ghi nhận nhiệm vụ, kế hoạch dự án và phân công công việc

- GV chuẩn bị một số ví dụ về nhu cầu tiết kiệm điện và chiếu cho HS xem, ví

dụ cạn kiệt nguồn nhiên liệu hoá thạch (than đá, dầu mỏ), ô nhiễm môi trường, giá điện tăng

- GV đặt vấn đề: làm thế nào để tiết kiệm điện trong gia đình?

- Sau 3 phút thảo luận, đại diện nhóm trình bày các phương án GV gợi ý phương án: sử dụng thiết bị có khả năng điều chỉnh mức tiêu thụ điện năng hoặc thiết bị đa chức năng

- GV giới thiệu dự án: Trong dự án này, sẽ làm thiết bị đèn ngủ tiết kiệm điện tích hợp với chức năng sạc điện thoại.(Gv đưa một mẫu sản phẩm đèn ngủ tiết kiệm điện tích hợp sạc điện thoại)

2 Tìm hiểu một số thông số kĩ thuật của sản phẩm

- GV đưa ra hệ thống câu hỏi Nhóm HS tìm kiếm thông tin trên thiết bị di động để trả lời Sau 5 phút, đại diện nhóm báo cáo

Hệ thống câu hỏi

(1) Hiện nay thường dùng loại đèn chiếu sáng nào để tiết kiệm điện nhất? Nêu công suất, điện áp, nguồn điện loại đèn đó

(2) Nguồn điện vào và nguồn điện ra của cục sạc điện thoại là gì? Có điện áp

là bao nhiêu? và có những yêu cầu gì?

(3) Để biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều sử dụng linh kiện nào? Vẽ kí hiệu linh kiện đó

(4) Để thay đổi độ sáng của đèn sử dụng linh kiện nào? Vẽ kí hiệu linh kiện

đó

- Khi HS báo cáo, HS và GV phản hồi Giáo viên và HS thống nhất các tiêu

30

chí cơ bản của sản phẩm

(1) Đèn hoạt động với công suất định mức 1W

(2) Đèn ngủ có điều chỉnh được độ sáng và tích hợp với cổng USB sạc điện thoại 5V (± 0,2V)

(3) Sử dụng thiết bị và các linh kiện điện tử lắp mạch đơn giản, các vật liệu an toàn điện

(4) Đèn ngủ để bàn có hình thức đẹp, an toàn, thuận tiện cho việc tháo lắp, sửa chữa

3 Thống nhất tiến trình dự án và tiêu chí đánh giá

- GV đặt vấn đề: Để hoàn thành hiệu quả dự án này trong 2tuần (3 tiết) thì cần thực hiện theo tiến trình nào?

2

Tìm hiểu kiến thức, kĩ

năng liên quan

Bài trình chiếu kiến thức nền

HS làm việc theo nhóm ngoài giờ học Báo cáo kiến thức, kĩ

năng liên quan Bản phương án thiết kế HS báo cáo tại lớp

Lập phương án thiết kế Sản phẩm mẫu HS làm việc theo

nhóm ngoài giờ học

3 Trình bày phương án

thiết kế

Bản báo cáo kết quả sản

4 Làm sản phẩm theo

phương án thiết kế

HS làm việc theo nhóm ngoài giờ học

- GV đặt vấn đề: Làm thế nào để đánh giá công bằng HS trong dự án này?

- GV và HS thống nhất tiêu chí đánh giá và tỉ lệ điểm ở phụ lục 1 bao gồm:

+ Đánh giá bài báo cáo kiến thức: 15 đ + Đánh giá phương án thiết kế: 25 điểm