Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Giải pháp chuyển đổi một số giờ học Vật lí 10 chương trình phổ thông 2018 sang giờ học theo định hướng STEM

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:56

Thêm vào BST

Báo xấu

8
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu sáng kiến nhằm chuyển đổi giờ học vật lí truyền thống sang giờ học theo định hướng STEM đảm bảo các tiêu chí: Giáo dục toàn diện; Nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM; Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho học sinh.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Giải pháp chuyển đổi một số giờ học Vật lí 10 chương trình phổ thông 2018 sang giờ học theo định hướng STEM

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM GIẢI PHÁP CHUYỂN ĐỔI MỘT SỐ GIỜ HỌC VẬT LÍ 10 THPTCHƢƠNG TRÌNH 2018 SANG GIỜ HỌC THEO ĐỊNH HƢỚNG GIÁO DỤC STEM LĨNH VỰC: VẬT LÝ Yên Thành, tháng 4 năm 2023
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN TRƢỜNG THPT YÊN THÀNH 2 SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM GIẢI PHÁP CHUYỂN ĐỔI MỘT SỐ GIỜ HỌC VẬT LÍ 10 THPTCHƢƠNG TRÌNH 2018 SANG GIỜ HỌC THEO ĐỊNH HƢỚNG GIÁO DỤC STEM LĨNH VỰC: VẬT LÝ Ngƣời thực hiện: NGÔ SỸ ĐÌNH NGUYỄN ĐĂNG TIẾN NGÔ VĂN HỒNG Tổ: Khoa học Tự nhiên Yên Thành, tháng 4 năm 2023
MỤC LỤC PHẦN I. MỞ ĐẦU .................................................................................................. 1 I. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI ........................................................................................... 1 1. Lí do chọn đề tài.............................................................................................. 1 2. Mục đích nghiên cứu....................................................................................... 2 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu................................................................... 2 4. Nhiệm vụ nghiên cứu ...................................................................................... 2 5. Đóng góp của đề tài ........................................................................................ 3 6. Phƣơng pháp nghiên cứu ................................................................................ 3 PHẦN II. NỘI DUNG ............................................................................................. 4 I. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ GIÁO DỤC STEM TRONG TRƢỜNG PHỔ THÔNG ....................................................................................... 4 1.1. Cơ sở lí luận về giáo dục STEM .................................................................. 4 1.1.1. Khái niệm về giáo dục STEM ............................................................... 4 1.1.2. Mục tiêu về giáo dục STEM .................................................................. 5 1.1.3. Tiêu chí xây dựng chủ đề giáo dục STEM ............................................ 6 1.1.4. Vai trò, ý nghĩa giáo dục STEM trong trƣờng phổ thông...................... 7 1.1.5. Giáo dục STEM trong dạy học môn Vật lí ............................................ 9 1.2. Cơ sở thực tiễn của dạy học Vật lý theo định hƣớng STEM ở một số trƣờng phổ thông ............................................................................................... 10 1.2.1. Thực trạng tổ chức dạy học môn Vật lý theo định hƣớng STEM ở một số trƣờng trung học phổ thông................................................................ 10 1.2.2. Nguyên nhân và khó khăn của thực trạng dạy học Vật lý ở trƣờng trung học phổ thông theo định hƣớng STEM ................................................ 11 II. XÂY DỰNG VÀ THỰC HIỆN MỘT SỐ CHỦ ĐỀ DẠY HỌC STEM VẬT LÍ 10 CHƢƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THÔNG 2018.................... 12 2.1. Tổ chức dạy học theo định hƣớng giáo dục STEM ................................... 12 2.1.1. Dạy học các môn khoa học theo bài dạy STEM .................................. 12 2.1.1.1 Khái quát về bài dạy STEM............................................................ 12 2.1.1.2 Nội dung bài dạy STEM ................................................................. 13 2.1.1.3 Thiết kế bài dạy STEM ................................................................... 14 2.2. Xây dựng và thực hiện một số chủ đề dạy học STEM vật lí 10 chƣơng trình giáo dục phổ thông 2018 ......................................................... 14 2.2.1. Quy trình xây dựng tiết học STEM trong chƣơng trình chính khóa.... 15 2.2.2. Xây dựng tiến trình tổ chức giờ học cho HS theo định hƣớng giáo dục STEM ...................................................................................................... 15
2.2.3. Thực nghiệm chuyển đổi giờ học vật lí truyền thống sang giờ học theo định hƣớng STEM ................................................................................. 16 III. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM ......................................................................... 23 3.1. Khảo sát tính cấp thiết và tính khả thi của các biện pháp .......................... 23 3.1.1. Mục đích .............................................................................................. 23 3.1.2. Phƣơng pháp ........................................................................................ 23 3.1.3. Đối tƣợng ............................................................................................. 23 3.1.4. Kết quả khảo sát ................................................................................... 23 3.1.4.1. Kết quả khảo sát về tính cấp thiết của các biện pháp .................... 23 3.1.4.2. Kết quả khảo sát về tính khả thi của các biện pháp ....................... 27 3.2. Thực nghiệm sƣ phạm................................................................................ 30 3.2.1. Mục đích thực nghiệm sƣ phạm .......................................................... 30 3.2.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sƣ phạm ................................................... 30 3.2.3. Đối tƣợng thực nghiệm sƣ phạm ......................................................... 30 3.2.4. Đánh giá kết quả thực nghiệm ............................................................. 31 3.2.4.1. Ƣu điểm ......................................................................................... 31 3.2.4.2. Nhƣợc điểm - Khó khăn ................................................................ 32 3.2.5. Đề xuất - Kiến nghị .............................................................................. 33 3.2.5.1. Với nghành giáo dục...................................................................... 33 3.2.5.2. Với nhà trƣờng............................................................................... 33 PHẦN III. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................... 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TT Từ viết tắt Từ đầy đủ 4 GDPT Giáo dục phổ thông 1 GV Giáo viên 2 HS Học sinh 3 PPDH Phƣơng pháp dạy học Viết tắt của các từ Science, 5 STEM Technology, Engineering và Maths 6 THPT Trung học phổ thông
DANH MỤC CÁC BẢNG, HÌNH Bảng Bảng 1. Kết quả khảo sát GV về thực trạng triển khai giáo dục STEM hiện nay.......... 10 Bảng 2. Kết quả tổng hợp ý kiến của giáo viên đánh giá về tính cấp thiết của các biện pháp ........................................................................................................... 24 Bảng 3. Kết quả % tổng hợp ý kiến của giáo viên đánh giá về tính cấp thiết của các biện pháp .................................................................................................... 25 Bảng 4. Kết quả tổng hợp ý kiến của học sinh đánh giá về tính cấp thiết của các biện pháp ........................................................................................................... 26 Bảng 5. Kết quả tổng hợp ý kiến của giáo viên đánh giá về tính khả thi của các biện pháp ........................................................................................................... 27 Bảng 6. Kết quả % tổng hợp ý kiến của giáo viên đánh giá về tính khả thi của các biện pháp ........................................................................................................... 28 Bảng 7. Kết quả khảo sát ý kiến HS về tính hiệu quả của các giải pháp ................ 29 Bảng 8. Đánh giá kết quả xếp loại của HS lớp thực nghiệm và đối chứng tại trƣờng THPT Yên Thành 2 năm học 2022-2023 mà tôi đang công tác .................. 31 Hình Hình 1. Qui trình EDP trong triển khai dạy học STEM .......................................... 16 Hình 2. Các nghề liên quan đến thiết kế, chế tạo, bảo trì xe phản lực, tên lửa, máy bay phản lực .................................................................................................... 19 Hình 3. Biểu đồ phần trăm về ý kiến của giáo viên đánh giá về tính cấp thiết của các biện pháp .................................................................................................... 26 Hình 4. Biểu đồ phần trăm kết quả tổng hợp ý kiến của học sinh đánh giá về tính cấp thiết của các biện pháp .............................................................................. 27 Hình 5. Biểu đồ ý kiến của giáo viên đánh giá về tính khả thi của các biện pháp ......................................................................................................................... 29 Hình 6: Biểu đồ thể hiện chất lƣợng của HS khi tham gia học Vật lý hoạt động theo định hƣớng giáo dục STEM ................................................................... 32
PHẦN I. MỞ ĐẦU I. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1. Lí do chọn đề tài Hiện nay giáo dục STEM đƣợc xem là mô hình giáo dục toàn cầu. STEM là viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Math (Toán học). Giáo dục STEM là phƣơng pháp dạy học (PPDH) thức giáo dục tích hợp, về bản chất đƣợc hiểu là trang bị cho ngƣời học những kiến thức và kỹ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học. Đồng thời trang bị cho ngƣời học có các kĩ năng yêu cầu của thế kỉ 21. Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì nhu cầu việc làm liên quan đến STEM ngày càng lớn. Ví dụ, Ở các nƣớc châu Âu ngƣời ta dự đoán rằng nhu cầu cho các chuyên gia STEM sẽ phát triển đến năm 2025 là 8%, trong khi ở các ngành nghề khác - chỉ có 3%. Hiện nay, các quốc gia hàng đầu thế giới đều có các chiến lƣợc phát triển giáo dục STEM nhƣ Úc, Anh, Scotland, Mỹ, Trung Quốc, Anh, Hàn Quốc, Đài Loan… Khác với các nƣớc phát triển trên thế giới nhƣ Mỹ, giáo dục STEM du nhập vào Việt Nam không phải bắt nguồn từ các nghiên cứu khoa học giáo dục hay từ chính sách vĩ mô về nguồn nhân lực mà bắt nguồn từ các cuộc thi Robot dành cho HS từ cấp tiểu học đến phổ thông trung học do các công ty công nghệ tại Việt Nam triển khai cùng với các tổ chức nƣớc ngoài. Ví dụ cuộc thi Robotics make X 2019 của Công ty Cổ phần robot Công nghệ cao STEAM Việt Nam hay một số cuộc thi robocon của các hãng nhƣ Lego và một số cuộc thi robocon của các hãng khác trong nƣớc. Từ đó đến nay giáo dục STEM đã bắt đầu có sự lan toả với nhiều hình thức khác nhau, nhiều cách thức thực hiện khác nhau, nhiều tổ chức hỗ trợ khác nhau. Việt Nam đang chú trọng triển khai giáo dục STEM trong chƣơng trình giáo dục phổ thông, giúp học sinh hƣớng tới các hoạt động trải nghiệm và vận dụng kiến thức để tạo ra sản phẩm hoặc giải quyết các vấn đề thực tế trong cuộc sống. Theo Chỉ thị số 16/CT-TTg ngày 04/5/2017 và Quyết định số 522/QĐ-TTg ngày 14 tháng 5 năm 2018 của Thủ tƣớng Chính phủ đã yêu cầu tăng cƣờng năng lực tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tƣ, thúc đẩy triển khai giáo dục về khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học trong chƣơng trình giáo dục phổ thông, tổ chức hoạt động giáo dục tích hợp khoa học - công nghệ - kĩ thuật - toán phù hợp với xu hƣớng ngành nghề của từng quốc gia, đáp ứng thị trƣờng lao động, chuẩn bị điều kiện đào tạo nhân lực đáp ứng yêu cầu của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tƣ. Thông tƣ 32/2018/TT-BGDĐT ban hành Chƣơng trình giáo dục phổ thông mới đã cụ thể hóa mục tiêu giáo dục phổ thông nhấn mạnh việc đổi mới phƣơng 1
pháp dạy học theo định hƣớng phát huy tính tích cực nhận thức của học sinh (HS) và trọng tâm là hình thành, phát triển năng lực tự học. Năng lực tự học là khả năng huy động, tổng hợp kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính tâm lí cá nhân nhƣ hứng thú, niềm tin, ý chí để thực hiện thành công việc vận dụng tri thức đã học để giải quyết đƣợc các vấn đề thực tiễn. Vật lí với đặc thù là bộ môn khoa học thực nghiệm có tính công nghệ và kỹ thuật, có nhiều kiến thức liên quan đến thực tiễn, thực hành nhƣ máy phát điện, động cơ điện, máy biến áp… nên yêu cầu mới đối với giáo viên (GV) vật lí và HS là phải thay đổi phƣơng pháp, hình thức dạy và học; trong đó, dạy học Vật lí theo định hƣớng giáo dục STEM là một trong những hình thức dạy học hiệu quả góp phần nâng cao chất lƣợng dạy học và phát triển năng lực của HS. Tuy nhiên giáo dục STEM là gì, xây dựng và tổ chức thực hiện giáo dục STEM nhƣ thế nào để đáp ứng nhu cầu phát triển năng lực học sinh cũng nhƣ làm thế nào đƣa giáo dục STEM vào trong các môn học một cách khoa học, phù hợp với thực tiễn ở Việt Nam là những vấn đề mà không phải giáo viên nào cũng thực hiện đƣợc. Chính vì lý do đó tôi quyết định chọn đề tài “Giải pháp chuyển đổi một số giờ học Vật lí 10 chƣơng trình phổ thông 2018 sang giờ học theo định hƣớng STEM”. 2. Mục đích nghiên cứu Chuyển đổi giờ học vật lí truyền thống sang giờ học theo định hƣớng STEM đảm bảo các tiêu chí: Giáo dục toàn diện; Nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM; Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho học sinh. 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 3.1. Đối tượng nghiên cứu - Mô hình giáo dục STEM - Kĩ thuật dạy học EDP, 7E. 3.2. Phạm vi nghiên cứu: Chƣơng trình vật lí 10 phổ thông mới (năm 2018). 4. Nhiệm vụ nghiên cứu - Tìm hiểu cơ sở lí luận về dạy học STEM ở trƣờng THPT. - Nghiên cứu chƣơng trình và sách giáo khoa Vật lí 10 - Nghiên cứu giải pháp chuyển đổi giờ học vật lí truyền thống sang giờ học định hƣớng STEM. - Xây dựng hệ thống các chủ đề dạy học STEM phục vụ giảng dạy một số bài học trong chƣơng trình sách giáo khoa Vật lý 10 chƣơng trình giáo dục phổ thông (GDPT) 2018. - Thực nghiệm sƣ phạm để kiểm tra, đánh giá tính khả thi và tính hiệu quả 2
của đề tài. - Kết luận và đề xuất. 5. Đóng góp của đề tài - Xây dựng đƣợc giải pháp chuyển đổi giờ học Vật lí truyền thống sang giờ học theo định hƣớng STEM. - Xây dựng hệ thống các chủ đề dạy học STEM phục vụ giảng dạy một số bài học trong chƣơng trình sách giáo khoa Vật lý 10 chƣơng trình GDPT 2018. 6. Phƣơng pháp nghiên cứu - Đọc các tài liệu tham khảo liên quan đến đề tài, phân tích tổng hợp và khái quát hóa nội dung, xây dựng cơ sở lý luận của đề tài. - Nghiên cứu những chủ trƣơng chính sách của Nhà nƣớc, của ngành Giáo dục có liên quan tới nội dung nghiên cứu. - Nghiên cứu chƣơng trình vật lí 10, các tài liệu về giáo dục và phƣơng pháp giảng dạy Vật lí, các phƣơng pháp dạy học hiện đại. - Nghiên cứu thực tiễn dạy học thông qua dự giờ, quan sát, phỏng vấn... việc dạy và học vật lý ở trƣờng phổ thông. - Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm. 3
PHẦN II. NỘI DUNG I. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ GIÁO DỤC STEM TRONG TRƢỜNG PHỔ THÔNG 1.1. Cơ sở lí luận về giáo dục STEM 1.1.1. 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). Tùy theo ngữ cảnh khác nhau mà thuật ngữ STEM đƣợc hiểu nhƣ là các môn học hay các lĩnh vực. Trong ngữ cảnh giáo dục, nói đến STEM là muốn nhấn mạnh đến sự quan tâm của nền giáo dục đối với các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Quan tâm đến việc tích hợp các môn học trên gắn với thực tiễn để nâng cao năng lực cho ngƣời học. Trong ngữ cảnh nghề nghiệp, STEM đƣợc hiểu là nghề nghiệp thuộc các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. 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 đƣợc 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 trƣờng học, cộng đồng, nơi làm việc 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. Giáo dục STEM về bản chất đƣợc hiểu là trang bị cho ngƣời 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 kỹ năng này phải đƣợc tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau, giúp HS không chỉ hiểu biết về nguyên lý mà còn có thể thực hành và tạo ra đƣợc những sản phẩm trong cuộc sống hằng ngày. Giáo dục STEM sẽ thu hẹp khoảng cách giữa hàn lâm và thực tiễn, tạo ra những con ngƣời có năng lực làm việc "tức thì" trong môi trƣờng có tính sáng tạo cao và sử dụng trí óc có tính chất công việc ít lặp lại trong thế kỷ 21. Theo Chƣơng trình giáo dục phổ thông 2018, 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. Khi chủ đề tích hợp liên môn không chỉ liên quan tới khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán, mà còn quan tâm lồng ghép nghệ thuật và nhân văn (Art), thì sẽ có giáo dục STEAM. Nhằm đa dạng hóa hình thức tổ chức giáo dục STEM trong trƣờng phổ thông, tại Công văn số 3089/BGDĐT-GDTrH, ngày 14/8/2020 của Bộ Giáo dục và Đào tạo về việc triển khai thực hiện giáo dục STEM trong giáo dục trung học, giáo dục STEM đƣợc mở rộng hơn. Theo đó, giáo dục STEM là một PPDH thức giáo dục nhằm trang bị cho HS những kiến thức khoa học gắn liền với ứng dụng của 4
chúng trong thực tiễn. Nhìn chung, khi đề cập tới STEM, giáo dục STEM, cần nhận thức và hành động theo cả hai cách hiểu sau đây: - Một là, TƢ TƢỞNG (chiến lƣợc, định hƣớng) giáo dục, bên cạnh định hƣớng giáo dục toàn diện, THÚC ĐẨY giáo dục 4 lĩnh vực: Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật, và Toán học với mục tiêu “định hƣớng và chuẩn bị nguồn nhân lực đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của các ngành nghề liên quan tới các lĩnh vực STEM, nhờ đó, nâng cao sức cạnh tranh của nền kinh tế”. - Hai là, PPDH TIẾP CẬN LIÊN MÔN (khoa học, công nghệ, kĩ thuật, toán) trong dạy học với mục tiêu: (1) Nâng cao hứng thú học tập các môn học thuộc lĩnh vực STEM; (2)Vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn; (3) Kết nối trƣờng học và cộng đồng; (4) Định hƣớng hành động, trải nghiệm trong học tập; (5) Hình thành và phát triển năng lực và phẩm chất ngƣời học. 1.1.2. Mục tiêu về giáo dục STEM Giáo dục phổ thông giúp HS làm chủ kiến thức phổ thông, biết vận dụng hiệu quả kiến thức, kĩ năng đã học vào đời sống và tự học suốt đời, có định hƣớng lựa chọn nghề nghiệp phù hợp, biết xây dựng và phát triển hài hoà các mối quan hệ xã hội, có cá tính, nhân cách và đời sống tâm hồn phong phú, nhờ đó có đƣợc cuộc sống có ý nghĩa và đóng góp tích cực vào sự phát triển của đất nƣớc và nhân loại. Giáo dục phổ thông hƣớng tới phát triển phẩm chất và năng lực ngƣời học thông qua nội dung giáo dục với những kiến thức, kĩ năng cơ bản, thiết thực, hiện đại; phát triển hài hòa đức, trí, thể, mĩ. Mục tiêu giáo dục trên đƣợc thực hiện thông qua tất cả các môn học và hoạt động giáo dục trong chƣơng trình giáo dục phổ thông. Cũng nhƣ các hoạt động giáo dục khác trong nhà trƣờng, giáo dục STEM là một trong những hoạt động giáo dục góp phần thực hiện mục tiêu giáo dục tổng quát và toàn diện nêu trên của chƣơng trình giáo dục phổ thông. Trong đó, giáo dục STEM là một trong những hoạt động giáo dục hiệu quả trong việc hình thành và phát triển phẩm chất và năng lực cho HS. Một cách tổng quát, giáo dục STEM trong trƣờng phổ thông hƣớng tới mục tiêu thúc đẩy giáo dục các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học trên tất cả các PPDH diện về chƣơng trình, đội ngũ GV, cơ sở vật chất và chính sách; nâng cao nhận thức của nhà trƣờng, xã hội về vai trò, ý nghĩa của các môn học thuộc lĩnh vực STEM trong trƣờng phổ thông; thu hút sự quan tâm, nâng cao hứng thú và chất lƣợng học tập của HS về những môn học này; kết hợp với hoạt động giáo dục hƣớng nghiệp và định hƣớng phân luồng, nâng cao tỉ lệ HS có xu hƣớng lựa chọn nghề nghiệp thuộc các lĩnh vực STEM, đáp ứng yêu cầu về nguồn nhân lực STEM cho sự nghiệp công nghiệp hóa - hiện đại hóa và phát triển kinh tế xã hội của đất nƣớc. Có thể cụ thể hoá mục tiêu của giáo dục STEM nhƣ sau: - Góp phần thực hiện mục tiêu giáo dục đã nêu trong chƣơng trình giáo dục phổ thông. 5
- Phát triển kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho HS phổ thông thông qua ứng dụng STEM, nhằm: + Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học Vật lí, Hóa học, Sinh học, Công nghệ, Tin học và Toán. + Biết vận dụng kiến thức các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học vào giải quyết các vấn đề thực tiễn. + Có thể đề xuất các vấn đề thực tiễn mới phát sinh và giải pháp giải quyết các vấn đề đó trong thực tiễn. - Phát triển các năng lực cốt lõi cho HS - Định hƣớng nghề nghiệp cho HS - Hƣớng tới giải quyết vấn đề trong thực tiễn - Hƣớng tới việc HS vận dụng các kiến thức trong lĩnh vực STEM để giải quyết. - Định hƣớng thực hành, nghề nghiệp - Khuyến khích làm việc nhóm giữa các HS 1.1.3. Tiêu chí xây dựng chủ đề giáo dục STEM Việc lồng ghép những kiến thức trên sách vở vào thực tế cuộc sống luôn là mục đích hƣớng đến của ngƣời dạy và ngƣời học. Để thiết kế một chủ đề STEM chất lƣợng, GV cần phải nắm đƣợc những hoạt động thực tế mà HS phải thực hiện: - Tìm hiểu thực tiễn và phát hiện vấn đề. - Nghiên cứu kiến thức nền. - Giải quyết vấn đề. Vì vậy, để xây dựng chủ đề giáo dục STEM cần chú trọng các tiêu chí sau: Tiêu chí 1. Chủ đề STEM tập trung vào các vấn đề thực tiễn Trong bài giảng STEM GV cần đặt HS vào những tình huống cần giải quyết của cuộc sống, và nhiệm vụ của HS là tìm giải pháp cho những vấn đề đó. Tiêu chí 2. Cấu trúc thiết kế bài giảng STEM theo quy trình thiết kế kĩ thuật - Xác định vấn đề. - Nghiên cứu kiến thức nền. - Đề xuất giải pháp. - Lựa chọn giải pháp. - Chế tạo mô hình. - Thử nghiệm và đánh giá. - Chia sẻ và thảo luận. 6
- Điều chỉnh. Tiêu chí 3. Đưa HS vào hoạt động tìm tòi khám phá và định hướng hành động Trong các hoạt động STEM HS đƣợc học theo định hƣớng gợi mở, hoạt động của HS là hoạt động đƣợc chuyển giao và hợp tác, các quyết định về giải pháp để giải quyết các vấn đề đều ở HS. Ngoài ra, HS thực hiện hoạt động trao đổi thông tin để chia sẻ ý tƣởng và tự điều chỉnh các ý tƣởng của mình. Tiêu chí 4. Hình thức tổ chức bài giảng STEM lôi cuốn HS vào thực hành nhóm Hoạt động nhóm sẽ là PPDH pháp tối ƣu để khai thác triệt để những kĩ năng nền của HS. Tiêu chí 5. Nội dung bài học STEM chủ yếu từ kiến thức mà HS đã được học của bộ môn Toán và khoa học. Toán học, công nghệ, tin học, khoa học không phải là những môn học độc lập mà chúng liên kết với nhau, ngƣời học cần tổng hợp kiến thức và lồng ghép chúng để có đƣợc kiến thức tích hợp vận dụng nó giải quyết những vấn đề trong thực tiễn. Tiêu chí 6. Coi sự thất bại trong quá trình học là một phần cần thiết Có nhiều câu trả lời cho cùng một câu hỏi thế nhƣng chỉ có một đáp án đúng và chính xác nhất, với PPDH pháp giáo dục mới, HS đƣợc phép sai và coi những thất bại đó nhƣ những bài học trong cuộc sống. 1.1.4. Vai trò, ý nghĩa giáo dục STEM trong trường phổ thông Việc đƣa giáo dục STEM vào trƣờng phổ thông mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp với định hƣớng đổi mới giáo dục phổ thông. Cụ thể là: - Đảm bảo giáo dục toàn diện Thực tiễn triển khai dạy học các môn học thuộc lĩnh vực STEM ở phổ thông cho thấy, có sự khác biệt về vai trò, vị trí giữa các môn học này. Cụ thể, toán và khoa học là những lĩnh vực đƣợc quan tâm, đầu tƣ. Trong khi đó, công nghệ và kĩ thuật chƣa đƣợc quan tâm đúng mức. Trong bối cảnh cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tƣ, với tinh thần đổi mới của Chƣơng trình GDPT 2018, vấn đề này cần phải đƣợc giải quyết triệt để. Một trong những giải pháp là thúc đẩy giáo dục STEM trong nhà trƣờng phổ thông. Triển khai giáo dục STEM ở nhà trƣờng, bên cạnh duy trì sự quan tâm các môn học thuộc lĩnh vực toán, khoa học, các lĩnh vực công nghệ, kĩ thuật cũng sẽ đƣợc quan tâm, đầu tƣ trên tất cả các PPDH diện về đội ngũ GV, chƣơng trình, cơ sở vật chất để giáo dục STEM đạt hiệu quả mong muốn. - Nâng cao hứng thú học tập các môn học thuộc lĩnh vực STEM Hứng thú học tập là một trong những yếu tố tâm lí đặc biệt quan trọng trong 7
học tập, góp phần hình thành và phát triển năng lực HS. Nhờ có hứng thú HS sẽ tự giác và tích cực trong học tập, và đó cũng là mầm mống của sáng tạo. Hứng thú học tập môn học nào đó không chỉ ảnh hƣởng tích cực tới thành tích học tập của môn học đó, mà còn là yếu tố ảnh hƣởng rất lớn tới xu hƣớng lựa chọn nghề nghiệp của HS sau khi kết thúc giai đoạn giáo dục phổ thông. Các hoạt động giáo dục STEM hƣớng tới việc vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn, HS đƣợc hoạt động, trải nghiệm và thấy đƣợc ý nghĩa của tri thức với cuộc sống, nhờ đó sẽ nâng cao hứng thú học tập của HS đối với các môn học thuộc lĩnh vực STEM và xuất hiện xu hƣớng lựa chọn nghề nghiệp phù hợp. - Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho HS Dạy học phát triển năng lực, phẩm chất HS là một trong những tƣ tƣởng đổi mới chủ đạo của giáo dục và đào tạo Việt Nam. Đối với giáo dục phổ thông, tƣ tƣởng này đƣợc thể hiện đầy đủ và toàn diện trong Chƣơng trình giáo dục phổ thông 2018. Có nhiều PPDH thức để phát triển phẩm chất, năng lực cho ngƣời học, trong đó giáo dục STEM là một trong những PPDH thức phù hợp và rất hiệu quả. Khi triển khai các bài dạy STEM, HS đƣợc hợp tác với nhau, chủ động và tự lực thực hiện các nhiệm vụ học; đƣợc làm quen với hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học, kĩ thuật. Các hoạt động nêu trên góp phần tích cực vào hình thành và phát triển phẩm chất, năng lực cho HS. Đó là các năng lực chung cốt lõi (tự chủ và tự học, giao tiếp và hợp tác, giải quyết vấn đề và sáng tạo); các năng lực đặc thù nhƣ năng lực toán học, năng lực khoa học, năng lực công nghệ và năng lực tin học. - Kết nối trường học với cộng đồng Trong một số tình huống, nguồn lực của trƣờng phổ thông là hữu hạn, không phát huy hết tƣ tƣởng thúc đẩy giáo dục STEM trong nhà trƣờng. Việc kết nối với xã hội là cần thiết để khai thác nguồn lực, để giúp HS có những trải nghiệm thực tiễn xã hội thay vì chỉ khu trú trong khuôn viên nhà trƣờng. Để đảm bảo triển khai hiệu quả giáo dục STEM, cơ sở giáo dục phổ thông cần kết nối với các cơ sở giáo dục nghề nghiệp, giáo dục đại học, cơ sở nghiên cứu, cơ sở sản xuất tại địa PPDH nhằm khai thác nguồn lực về con ngƣời, cơ sở vật chất, tài chính để triển khai hoạt động giáo dục STEM. Bên cạnh đó, giáo dục STEM phổ thông cũng hƣớng tới giải quyết các vấn đề có tính đặc thù của địa PPDH. - Hướng nghiệp, phân luồng Hƣớng nghiệp và phân luồng là một trong những vấn đề rất quan trọng của giáo dục phổ thông. Triển khai tốt hoạt động này, không chỉ giúp HS lựa chọn đƣợc nghề nghiệp phù hợp với bản thân và gia đình, mà còn giúp định hƣớng lực lƣợng lao động cho những ngành nghề xã hội đang có nhu cầu. Với mục tiêu ban đầu của giáo dục STEM là phát triển nguồn nhân lực thuộc các lĩnh vực này, thì giáo dục STEM ở trƣờng phổ thông phải kết nối chặt chẽ với giáo dục hƣớng nghiệp và phân luồng. Tổ chức tốt giáo dục STEM ở trƣờng phổ thông, HS sẽ đƣợc trải nghiệm trong các lĩnh vực STEM, đánh giá đƣợc sự phù hợp, năng khiếu, 8
sở thích của bản thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM. Qua đó, HS có đƣợc lựa chọn nghề nghiệp đúng đắn. Thực hiện tốt giáo dục STEM ở trƣờng phổ thông cũng là cách thức thu hút HS 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 tƣ. 1.1.5. Giáo dục STEM trong dạy học môn Vật lí a. Mục tiêu môn Vật lí Giáo dục vật lí ở cấp trung học phổ thông tiếp tục phát triển, ở mức cao hơn, các năng lực vật lí mà HS đã tích lũy đƣợc sau khi kết thúc trung học cơ sở; tạo cơ hội phát triển ý thức, trách nhiệm sống và cách thức ứng xử khoa học. Đồng thời, qua học tập môn Vật lí có nhiều cơ hội rèn luyện ý thức lao động, an toàn lao động, tác phong khoa học cẩn thận, chu đáo, nghiêm túc cho HS. Kết thúc trung học phổ thông, HS có hiểu biết đại cƣơng và định hƣớng nghề liên quan đến môn vật lí nhƣ Cơ điện tử, Tự động hóa, Vật liệu nano, Quang học lƣợng tử, Y học vật lí, Năng lƣợng hạt nhân, Thiên văn học, Vật lí môi trƣờng. b. Nội dung giáo dục môn Vật lí Nội dung vật lí trong chƣơng trình giáo dục cũng vận hành xoay quanh các nguyên lí, khái niệm chung về thế giới tự nhiên: sự đa dạng, tính cấu trúc, tính hệ thống, sự vận động và biến đổi, sự tƣơng tác theo các quy luật của thế giới tự nhiên và một số thuộc tính, tƣ tƣởng riêng nhƣ tính tƣơng đối, sự tƣơng tự, tính bảo toàn trong sự vận động và phát triển của thế giới vật chất. Ở trung học phổ thông nội dung đƣợc thiết kế chi tiết theo các mạch lôgic với những hệ vật lí từ đơn giản đến phức tạp. Trong dạy học vật lí, có những nội dung cơ bản, cốt lõi, phổ thông tất cả HS đều phải học. Bên cạnh đó, có những nội dung có tính đặc thù, chuyên biệt nhằm đáp ứng nguyện vọng, sở thích của HS, phù hợp với yêu cầu của từng địa PPDH, vùng miền. Các chuyên đề học tập trong môn Vật lí: Vật lí trong một số ngành nghề; Trái Đất và bầu trời; Vật lí với giáo dục và bảo vệ môi trƣờng; trƣờng hấp dẫn; truyền thông tin bằng sóng vô tuyến; mở đầu về điện tử học; dòng điện xoay chiều; một số ứng dụng vật lí trong chuẩn đoán y học; Vật lí lƣợng tử. c. Định hướng giáo dục STEM trong môn Vật lí Thúc đẩy và triển khai giáo dục STEM là một trong những ƣu thế của môn Vật lí trong Chƣơng trình giáo dục phổ thông 2018 bao gồm: (1) Giáo dục vật lí qua giáo dục STEM giúp HS thấy đƣợc ý nghĩa và tầm quan trọng của môn học với thực tiễn. Cách làm này tăng cƣờng hứng thú, sự quan tâm, thôi thúc HS chủ động học tập và làm việc hiệu quả. (2) Giáo dục vật lí thông qua giáo dục STEM, có ƣu thế hình thành và phát triển các năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, năng lực thiết kế một cách tự nhiên, hợp lí, tránh sự gƣợng ép; (3) Giáo dục vật lí thông qua giáo dục STEM góp phần vào giáo dục hƣớng nghiệp, tạo cơ hội để HS tìm hiểu và xem xét các lĩnh vực nghề nghiệp theo nhiều góc độ, từ đó giúp HS có thêm các căn cứ để lựa chọn nghề nghiệp phù hợp với bản thân thay vì lựa chọn 9
cảm tính; (4) Giáo dục vật lí thông qua giáo dục STEM góp phần phát triển năng lực nghiên cứu theo chu trình khoa học và chu trình kĩ thuật một cách trọn vẹn. Sản phẩm, quá trình công nghệ đƣợc tạo ra sau khi giáo dục môn Vật lí thông qua giáo dục STEM luôn mang tính tích hợp, có ý nghĩa thực tiễn, liên hệ chặt chẽ với toán học và các môn khoa học khác. Đặc điểm này là cơ sở để tăng cƣờng giáo dục STEM ngay trong dạy học môn Vật lí dựa vào các hoạt động nghiên cứu theo quy trình khoa học, quy trình thiết kế kĩ thuật, hoạt động nghiên cứu khoa học kĩ thuật. Việc dạy học vật lí gắn với quá trình thực hiện bài học STEM tạo cơ hội mở cả về không gian và thời gian, tận dụng đƣợc sự hỗ trợ của cộng đồng, của hệ thống Internet. Giáo dục STEM trong giáo dục môn Vật lí đƣợc thực hiện thông qua dạy học các bài học, mạch nội dung, chuyên đề học tập từ tiểu học tới trung học nhƣ chế tạo thiết bị nâng đỡ nhờ hệ thống đòn bẩy thủy lực, chế tạo bơm tận dụng sức nƣớc, xây dựng hệ thống lƣu trữ điện mặt trời, xây dựng ngôi nhà tự làm mát, xây dựng bản hƣớng dẫn sử dụng các dụng cụ lao động sao cho hiệu quả, các dự án nghiên cứu thuộc các lĩnh vực kĩ thuật cơ khí, hệ thống nhúng, robot và máy thông minh. Khi triển khai chƣơng trình, giáo dục STEM trong dạy học môn Vật lí sẽ tiếp tục đƣợc mở rộng thông qua dạy học các bài học liên môn giữa các môn học thuộc lĩnh vực STEM. 1.2. Cơ sở thực tiễn của dạy học Vật lý theo định hƣớng STEM ở một số trƣờng phổ thông 1.2.1. Thực trạng tổ chức dạy học môn Vật lý theo định hướng STEM ở một số trường trung học phổ thông Để tìm hiểu thực trạng dạy học chủ đề Vật Lí theo hình thức giáo dục STEM, chúng tôi đã tiến hành điều tra 25 GV bộ môn Vật lí tại các trƣờng lân cận trên địa bàn. Sau đây là bảng kết quả điều tra: Bảng 1. Kết quả khảo sát GV về thực trạng triển khai giáo dục STEM hiện nay TT Nội dung khảo sát Kết quả Thầy/cô hãy cho biết tầm Không Rất quan Bình quan trọng của giáo dục Quan trọng quan 1 trọng thƣờng STEM cho HS trung học trọng phổ thông (HS THPT). 56% 44% 0% 0% Thầy cô có thƣờng xuyên Thƣờng Thỉnh Hiếm Chƣa bao 2 tổ chức, các hoạt động giáo xuyên thoảng khi giờ dục STEM cho HS không? 12% 16% 24% 48% Cần nhiều Cơ sở Khó xây GV gặp phải những khó thời gian, vật chất dựng nội HS không khăn nào trong việc triển công sức không 3 dung chủ hợp tác khai hoạt động giáo dục và kinh đáp ứng đề STEM STEM trong nhà trƣờng? phí. yêu cầu. 52% 92% 16% 8% 10
TT Nội dung khảo sát Kết quả Rất khó Bình Mức độ khó khăn khi thiết Khó khăn Đơn giản 4 khăn thƣờng kế chủ đề STEM 8% 48% 32% 12% Điều kiện vật chất nhà Tƣơng đối Không đảm Rất tốt Tạm ổn trƣờng khi sử dụng để tổ tốt bảo 5 chức dạy học chủ đề STEM. 8% 32% 40% 20% Thái độ của HS (HS) Tất cả HS Đa số HS Một số Không có trong quá trình học tập đều nhiệt nhiệt tình HS nhiệt HS nào 6 chủ đề môn Vật Lí theo tình hào hào hứng tình hào nhiệt tình định hƣớng giáo dục hứng hứng hào hứng STEM. 60% 32% 8% 0% Từ các số liệu thu thập đƣợc ở trên khi khảo sát 25 GV, kết hợp phỏng vấn trực tiếp các GV, cho thấy: - Hầu hết các GV đều đã tìm hiểu và đƣợc tập huấn về giáo dục STEM nhƣng việc tổ chức dạy học chủ đề STEM còn rất hạn chế, GV còn gặp nhiều khó khăn trong việc xây dựng nội dung chủ đề STEM, cách tổ chức, đánh giá HS theo phát triển năng lực, phẩm chất... Bên cạnh đó, cũng có một số ít GV đã từng tổ chức chủ đề STEM cho HS và đạt đƣợc một số kết quả nhất định. 1.2.2. Nguyên nhân và khó khăn của thực trạng dạy học Vật lý ở trường trung học phổ thông theo định hướng STEM Những thuận lợi và khó khăn khi triển khai hoạt động STEM ở trƣờng phổ thông. ❖ Thuận lợi: - Trong thời đại công nghệ số, GV và HS có khả năng tiếp cận với các PPDH và học tập dễ dàng nhờ hệ thống kết nối toàn cầu. HS và GV có thể tham khảo các mô hình dạy học STEM ở các trƣờng học trong và ngoài nƣớc. - Các trƣờng học đều có chiến lƣợc phát triển, đầu tƣ cho các hoạt động dạy học, khuyến khích GV dạy học theo định hƣớng phát triển năng lực. - Thủ tƣớng chính phủ cũng đã giao trách nhiệm cho Bộ Giáo dục và Đào tạo thúc đẩy triển khai giáo dục STEM trong chƣơng trình giáo dục phổ thông. - Nhiều trƣờng học đã thực hiện thí điểm và cho kết quả tốt, HS rất tích cực, sáng tạo và chủ động trong cách tiếp cận PPDH pháp học tập này. 11
❖ Khó khăn: - Việc triển khai giáo dục STEM trong nhà trƣờng gặp một số khó khăn nhƣ: kinh phí dành cho hoạt động giáo dục STEM còn ít hoặc không có. Tổ chức hoạt động STEM cần nhiều thời gian chuẩn bị, đầu tƣ về cả vật chất và trí tuệ; trang thiết bị kĩ thuật, đồ dùng còn thiếu, không đáp ứng yêu cầu hoạt động trải nghiệm về STEM. - Việc thực hiện ngoài không gian trƣờng học cũng gặp một số khó khăn, vì các em ở cùng nhóm lại ở nhiều xã khác nhau. Đặc biệt, do tình hình dịch covid đang diễn biến hết sức phức tạp, số lƣợng HS tham gia học trực tiếp không đầy đủ và thƣờng xuyên; GV phải kết hợp hai hình thức dạy học trực tiếp và trực tuyến; HS ít có cơ hội thảo luận nhóm trực tiếp để tạo sản phẩm, vì vậy việc triển khai dự án STEM khó đạt hiệu quả cao. - Ngoài thời gian trên lớp, HS còn tham gia là học thêm ngoài nên rất khó khăn trong triển khai công việc ngoài giờ. Mặc dù gặp phải nhiều khó khăn trong quá trình tổ chức, triển khai hoạt động STEM nhƣng giáo dục STEM thực sự có nhiều ƣu điểm nổi trội nhằm phát triển toàn diện cho HS cả về phẩm chất lẫn năng lực, đáp ứng nhu cầu về nhân lực trong thời đại 4.0. II. XÂY DỰNG VÀ THỰC HIỆN MỘT SỐ CHỦ ĐỀ DẠY HỌC STEM VẬT LÍ 10 CHƢƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THÔNG 2018 2.1. Tổ chức dạy học theo định hƣớng giáo dục STEM 2.1.1. Dạy học các môn khoa học theo bài dạy STEM 2.1.1.1 Khái quát về bài dạy STEM Bài dạy STEM (bài học theo chủ đề STEM4) là quá trình dạy học dƣới sự tổ chức của giáo viên, học sinh chủ động thực hiện các hoạt động học tập trong một không gian, thời gian cụ thể để giải quyết các vấn đề thực tiễn trên cơ sở vận dụng kiến thức, kĩ năng trong các lĩnh vực STEM, góp phần hình thành phát triển phẩm chất và năng lực cho học sinh. Đây là hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu trong nhà trƣờng. Theo cách này, các bài dạy STEM đƣợc triển khai ngay trong quá trình dạy học các môn học thuộc lĩnh vực STEM theo tiếp cận nội môn hoặc liên môn. Căn cứ vào cơ sở lý thuyết áp dụng, bài dạy STEM có thể đƣợc chia làm hai loại gồm: bài dạySTEM khoa học và bài dạy STEM kĩ thuật. Chủ đề STEM là chủ đề hƣớng tới việc vận dụng kiến thức tích hợp các lĩnh vực Toán, Khoa học, Kĩ thuật và Công nghệ nhằm giải quyết các vấn đề thực tiễn trong cuộc sống. Bài dạy STEM có nội dung bám sát chƣơng trình giáo dục phổ thông, gắn kết với bản chất, nguyên lí khoa học của thế giới tự nhiên hoặc các vấn đề của thực 12
tiễn, xã hội; đƣợc xây dựng dựa trên hoạt động học tập tích cực theo phƣơng pháp khoa học hoặc tiến trình thiết kế kĩ thuật; sử dụng các phƣơng pháp dạy học đƣa học sinh vào các hoạt động tìm tòi và khám phá, định hƣớng hành động, sản phẩm; với các hình thức tổ chức dạy học đa dạng, lôi cuốn học sinh vào hoạt động kiến tạo, tăng cƣờng hoạt động nhóm, tự lực chiếm lĩnh kiến thức mới và vận dụng kiến thức để giải quyết vấn đề; ƣu tiên sử dụng các thiết bị, công nghệ sẵn có, dễ tiếp cận với chi phí tối thiểu. 2.1.1.2 Nội dung bài dạy STEM a) Bài dạy STEM khoa học Là bài dạy STEM đƣợc thiết kế dựa trên quy trình khoa học (đã đƣợc trình bày tại mục 1.3.3 của chƣơng này). Bài dạy STEM khoa học hƣớng tới tìm tòi, khám phá bản chất, quy luật của sự vật hiện tƣợng trong thế giới tự nhiên. Bài dạy STEM khoa học đƣợc sử dụng chủ yếu trong các môn khoa học tự nhiên (ở trung học cơ sở) và các môn vật lí, hóa học, sinh học (ở trung học phổ thông) và đƣợc sử dụng chủ yếu trong hoạt động hình thành kiến thức mới của bài học. Bài dạy STEM khoa học bao gồm 5 hoạt động chính, phản ánh đƣợc những bƣớc chính trong quy trình khoa học. Đó là các hoạt động: (1) Xác định vấn đề khoa học, đề xuất giả thuyết khoa học; (2) Thiết kế thực nghiệm kiểm chứng; (3) Lựa chọn phƣơng án thực nghiệm; (4) Tổ chức thực nghiệm, thảo luận kết quả; (5) Báo cáo, đánh giá và điều chỉnh. Bài dạy STEM kiểu này chú trọng hoạt động khám phá, tìm hiểu tự nhiên thông qua thực nghiệm khoa học, một trong những năng lực thành phần quan trọng của năng lực khoa học trong Chƣơng trình giáo dục phổ thông 2018. Trọng tâm của bài dạy STEM khoa học là học sinh phải thiết kế và thực hiện đƣợc các thí nghiệm để phát hiện bản chất, quy luật, mối quan hệ của sự vật hiện tƣợng đề cập trong bài học. Từ đó, tự các em rút ra các kết luận có tính khoa học mà lẽ ra, giáo viên giảng dạy cho học sinh. Việc học tập của học sinh trong bài dạy STEM khoa học mang tính chất nghiên cứu khoa học. Đây cũng là bài dạy cũng đã đƣợc nhiều giáo viên quan tâm thực hiện trong quá trình đổi mới phƣơng pháp dạy học theo chỉ đạo của Bộ Giáo dục và Đào tạo trong thời gian vừa qua. Tổ chức bài dạy STEM khoa học thƣờng diễn ra trong phòng học bộ môn, với đầy đủ các dụng cụ thí nghiệm, thực hành giúp học sinh thiết kế, triển khai các thí nghiệm khoa học với sự định hƣớng, giám sát của GV, nhân viên thí nghiệm. b) Bài dạy STEM kĩ thuật Là bài dạy STEM đƣợc thiết kế dựa trên quy trình thiết kế kĩ thuật (trình bày trong mục 1.3.2 của chƣơng này). Bài dạy STEM kĩ thuật hƣớng tới phát hiện, đề 13
xuất giải pháp giải quyết vấn đề trong thực tiễn trên cơ sở vận dụng các nguyên lí khoa học, toán và các công nghệ hiện có. Bài dạy STEM kĩ thuật đƣợc sử dụng trong các môn học của lĩnh vực STEM, là sự kết hợp giữa tìm tòi nguyên lí khoa học và vận dụng nó trong thiết kế, chế tạo các sản phẩm giải quyết vấn đề đặt ra hay đáp ứng nhu cầu của ngƣời sử dụng. Cấu trúc bài dạy STEM kĩ thuật gồm 5 hoạt động chính trên cơ sở quy trình 8 bƣớc của hoạt động thiết kế kĩ thuật. Đó là các hoạt động: (1) Xác định vấn đề thiết kế, chế tạo; (2) Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp thiết kế; (3) Lựa chọn giải pháp thiết kế; (4) Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá; (5) Chia sẻ, thảo luận và điều chỉnh. Bài dạy STEM kĩ thuật chú trọng thiết kế, chế tạo; định hƣớng sản phẩm giải quyết vấn đề đặt ra. Bên cạnh tƣ duy sáng tạo và giải quyết vấn đề, bài dạy STEM kĩ thuật yêu cầu học sinh có năng lực khám phá khoa học (để chiếm lĩnh tri thức khoa học); năng lực về kĩ thuật, công nghệ trong vẽ thiết kế sản phẩm, lựa chọn và gia công vật liệu cơ khí; thiết kế, lập trình và lắp ráp mạch điện điều khiển và tự động hóa, in 3D, công nghệ IoT, Robotics,…(để thiết kế, chế tạo sản phẩm). Việc học của học sinh giống nhƣ công việc của các kĩ sƣ (Engineer). Thông qua bài dạy STEM kĩ thuật, học sinh đƣợc tự mình khám phá tri thức khoa học, vận dụng tri thức đó để thiết kế, chế tạo các sản phẩm giải quyết vấn đề đặt ra, phát triển tƣ duy thiết kế, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo. Tổ chức thực hiện bài dạy STEM kĩ thuật thƣờng kết hợp giữa hoạt động trên lớp và hoạt động ngoài giờ học. Trong đó, các hoạt động xác định vấn đề; lựa chọn giải pháp; chia sẻ, thảo luận và điều chỉnh thƣờng đƣợc bố trí trên lớp, có sự điều khiển, giám sát của giáo viên. Các hoạt động còn lại diễn ra ở phòng bộ môn, phòng thực hành STEM, câu lạc bộ, hay các cơ sở giáo dục, trải nghiệm kĩ thuật, công nghệ ngoài nhà trƣờng. 2.1.1.3 Thiết kế bài dạy STEM Thiết kế bài dạy STEM đƣợc thực hiện dựa trên việc phân tích mạch nội dung, yêu cầu cần đạt trong chƣơng trình, bối cảnh và vấn đề cần giải quyết trong thực tiễn thuộc các lĩnh vực khác nhau của đời sống. Trong đó chú ý tới các lĩnh vực biến đổi khí hậu, bảo vệ môi trƣờng, phát triển bền vững, năng lƣợng tái tạo, sức khỏe, sản xuất thông minh,... Nội dung cụ thể thiết kế bài dạy STEM đƣợc trình bày trong chƣơng 2 của tài liệu này và đƣợc trình bày chi tiết cho bài dạy STEM kĩ thuật. 2.2. Xây dựng và thực hiện một số chủ đề dạy học STEM vật lí 10 chƣơng trình giáo dục phổ thông 2018 Để thực hiện chuyển đổi giờ học vật lí truyền thống sang giờ học theo định hƣớng STEM tôi sử dụng việc liên kết các tiết học, trong tất cả các khâu phải luôn tính đến các điều kiện cơ sở vật chất, vấn đề thực tế gắn liền bối cảnh Việt Nam, 14