CHƯƠNG 1. LÍ THUYẾT HỌC TẬP VÀ CÁC MÔ HÌNH DẠY HỌC PHÁT TRIỂN PHẨM CHẤT, NĂNG LỰC
1.7. Dạy học theo định hướng STEM
Theo CTGDPT tổng thể: “Giáo dục STEM là mô hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn, giúp HS áp dụng các kiến thức khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học vào giải quyết một số vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể”12.
Nội dung STEM gắn với việc giải quyết tương đối trọn vẹn một vấn đề, trong đó HS đƣợc tổ chức tham gia học tập một cách tích cực, chủ động và biết vận dụng kiến thức vừa học để giải quyết các vấn đề đặt ra, từ đó hình thành và phát triển năng lực và phẩm chất.
Dạy học STEM góp phần phát triển năng lực đặc thù của các môn học thuộc lĩnh vực STEM, trong đó có môn Sinh học (THPT) và môn Khoa học tự nhiên (THCS). Đồng thời HS liên kết đƣợc các kiến thức thuộc các lĩnh vực khoa học khác nhau để cùng giải quyết một vấn đề thực tiễn, sử dụng công nghệ, vận dụng đƣợc qui trình thiết kế kĩ thuật và chế tạo sản phẩm.
Đối với năng lực khoa học, dạy học theo định hướng STEM phát triển được tất cả các năng lực thành phần ở mức độ cao thông qua việc HS phân tích, đánh giá đƣợc các đặc điểm của một sự vật, hiện tƣợng, quá trình theo logic nhất định; giải thích đƣợc mối quan hệ giữa các sự vật hiện tƣợng; nhận ra điểm sai và chỉnh sửa đƣợc, đƣa ra đƣợc những nhận định phê pháp có liên quan đến chủ đề học tập. Dạy học STEM góp phần phát triển năng lực tìm hiểu thế giới sống thông qua việc đặt vấn đề, đề xuất giải pháp, lập kế hoạch, thực hiện kế hoạch, viết, trình bày báo cáo. Đồng thời, thông qua dạy học STEM, HS vận dụng kiến thức, kĩ năng vào thực tiễn. Ngoài ra, trong quá trình học tập chủ đề STEM, HS đƣợc phát triển đƣợc năng lực giao tiếp – hợp tác, giải quyết vấn đề - sáng tạo và năng lực tực hủ - tự học thông qua học tập hợp tác, tìm kiếm nguồn tƣ liệu, đề xuất và giải quyết vấn đề…
Tùy điều kiện cụ thể, có thể áp dụng dạy học theo định hướng STEM theo các hình thức sau:
(1) Dạy học các môn khoa học theo chủ đề STEM: Thực hiện trong quá trình dạy học môn học như Vật lí, Hóa học, Sinh học … ở trường THPT hoặc môn Khoa
học tự nhiên… ở trường THCS. Với hình thức này, GV thiết kế các bài học STEM theo hướng tích hợp.
(2) Câu lạc bộ STEM: Nhà trường có thể thành lập 1 câu lạc bộ STEM, tạo điều kiện cho những HS đam mê khoa học, kĩ thuật, công nghệ tham gia. Thông qua quá trình hoạt động của câu lạc bộ, HS sẽ đƣợc thực hiện các chủ đề STEM mang tính tích hợp liên môn. Đây là môi trường để gắn kết kiến thức với thực tiễn đời sống, sản xuất và tạo điều kiện hình thành, phát triển phẩm chất và năng lực cho HS.
(3) Tổ chức hoạt động trải nghiệm theo hướng STEM: Trong kế hoạch giáo dục của nhà trường, của tổ chuyên môn, Gv có thể cùng nhau phối hợp xây dựng những chủ đề dạy học STEM phù hợp với chương trình các môn học, từ đó tổ chức cho HS tham gia các hoạt động này.
(4) Tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học, kĩ thuật: hoạt động này dành cho các HS có năng lực, có hứng thú với hoạt động tìm tòi, khám phá khoa học, năng lực giải quyết các vấn đề thực tiễn.
Thiết kế và tổ chức dạy học STEM cần trải qua các bước sau:
Hình 1.4. Qui trình thiết kế và tổ chức dạy học định hướng STEM
Để đánh giá chủ đề STEM cần dựa vào các tiêu chí sau: (1) Chủ đề STEM cần tập trung vào các vấn đề thực tiễn; (2) Cấu trúc của chủ đề STEM theo qui trình thiết kế kĩ thuật; (3) Phương pháp tổ chức thực hiện chủ đề STEM phải phát huy tính chủ động tìm tòi, khám phá của HS, phải định hướng đến hành động, trải nghiệm và sản phẩm; (4) Hình thức tổ chức chủ đề STEM phải lôi cuốn đƣợc sự tham gia vào hoạt động nhóm kiens tạo của HS; (5) Nội dung của chủ đề STEM áp dụng chủ yếu từ nội dung khoa học và Toán, công nghệ mà HS đã và đang học (tức nằm trong CTGDPT 2018 và phù hợp với năng lực, trình độ của HS); (6) Tiến trình thực hiện chủ đề STEM phải tính đến có nhiều phương án/đáp án đúng và coi sự thất bại là một phần cần thiết trong học tập.
Trong tiến trình tổ chức hoạt động dạy học của chủ đề STEM, GV có thể không tổ chức tuần tự theo các bước từ 4.1 đến 4.5 như trong qui trình mô tả (hình 1.4) mà có thể gộp một số bước lại với nhau tùy thuộc vào tình hình thực tiễn. Ví dụ như việc Xác định kiến thức nền, đề xuất giải pháp, lựa chọn giải pháp đều nằm trong giai đoạn HS thực hiện nhiệm vụ, kết hợp hoạt động trên lớp và hoạt động học tập ở nhà/ngoài lớp học. Tuy nhiên, khi thiết kế các hoạt động dạy học chủ đề STEM, vẫn đảm bảo mục tiêu, nội dung, sản phẩm và cách thức tổ chức hoạt động.
Bước 4.1. Xác định vấn đề STEM. Ở bước này, GV chuyển giao nhiệm vụ học tập chƣa đụng vấn đề cho HS. HS dựa trên những kiến thức, kĩ năng đã có hoặc những kiến thức, kĩ năng có liên quan đƣợc GV gợi ý có thể xác định đƣợc vấn đề/sản phẩm cần giải quyết/cần thực hiện là gì?
Bước 4.2. Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp/bản thiết kế sản phẩm.
GV tổ chức, hướng dẫn cho HS xác định những kiến thức nền có liên quan đến vấn đề học tập, các kiến thức nền này tập trung chủ yếu ở lĩnh vực Khoa học, Toán học, Công nghệ và kĩ thuật. dựa trên các kiến thức nền tảng, HS đề xuất gải thuyết khoa học, giải pháp hoặc mô hình thiết kế của sản phẩm cần đạt đƣợc khi thực hiện chủ đề STEM.
Bước 4.3. Lựa chọn giải pháp/bản thiết kế sản phẩm. GV tổ chức cho HS báo cáo, thuyết minh về các giải pháp/mô hình thiết kế của sản phẩm. Từ đó cùng HS phân tích, thảo luận để lựa chọn, điều chỉnh giải pháp, mô hình thiết kế phù hợp dựa trên kiến thức, kĩ năng đã có và sẽ đạt đƣợc thông qua quá trình học tập
Bước 4.4. Giải quyết vấn đề/chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá. HS tiến hành giải quyết các vấn đề đặt ra, chế tạo sản phẩm dựa trên bản thiết kế đƣợc lựa chọn.
trong quá trình thực hiện, HS có thể thử nghiệm sản phẩm, kiểm chứng giả thuyết, từ đó đánh giá sản phẩm, hiệu chỉnh khi cần thiết.
Bước 4.5. Báo cáo chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh. HS trình bày sản phẩm đã hoàn chỉnh; các HS khác cùng GV thảo luận, đóng góp ý kiến, nhận xét, đánh giá để đưa ra những hướng khắc phục hoặc phát triển sản phẩm, từ đó HS có thể tiếp tục hiệu chỉnh, hoàn thiện sản phẩm.
Ví dụ minh họa về chủ đề STEM liên quan đến lĩnh vực Sinh học.
Thiết kế mô hình tháp trồng rau hữu cơ
Toán Công nghệ Kĩ thuật Khoa học
Tính trọng lƣợng Tính khoảng cách các lỗ trồng rau và vị trí các lỗ trồng rau phù hợp với chiều cao, độ phát tán lá tối đa của cây trồng.
Vẽ kĩ thuật Thiết kế mô hình kĩ thuật Nông nghiệp
Khoan Đục Gò
Lắp đặt trục quay
Sinh học: Sinh trưởng, phát triển; chuyển hóa vật chất, năng lƣợng của cây trồng. Cơ chế hoạt động của giun đất.
Khả năng phân giải rác thải.
Vi sinh vật.
Hóa học: Phân bón hữu cơ.
Vật lí: Năng lƣợng ánh sáng;
khuyếch tán, thẩm thấu CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 1
1. Hãy phân tích các lí thuyết học tập cơ bản nhƣ thuyết hành vi; thuyết phát triển nhận thức; thuyết kiến tạo mang tính xã hội và thuyết đa trí thông minh.
2. Hãy phân tích mô hình các giai đoạn của quá trình xử lí thông tin.
3. Hãy giải thích được cơ chế học tập của con người dựa trên các lí thuyết học tập và mô hình xử lí thông tin.
4. Hãy xây dựng quy trình học tập chủ động cho HS và tiến trình tổ chức các hoạt động hướng dẫn trên lớp của GV.
5. Hãy đề xuất các hướng vận dụng lí thuyết học tập và quá trình xử lí thông tin vào quá trình dạy học theo bảng sau:
Các giai đoạn của quá trình nhận thức theo lí thuyết thông tin
Điểm cần lưu ý trong mỗi giai đoạn
Hoạt động HS có thể thực hiện để tăng cường hiệu quả của quá trình nhận thức/học tập
Hoạt động của GV có thể thực hiện nhằm tạo thuận lợi cho quá trình học tập của HS
Tiếp nhận thông tin Xử lí thông tin Lưu trữ và sử dụng thông tin
6. Hãy mô tả chu trình dạy học thông qua trải nghiệm. Vận dụng chu trình trải nghiệm để thiết kế 1 hoạt động dạy học nội dung kiến thức Sinh học - THPT
7. Hãy mô tả mô hình 5E. Vận dụng mô hình 5E để thiết kế 1 hoạt động dạy học nội dung kiến thức Sinh học - THPT