Khóa luận Thiết kế dạy học chủ đề STEM “Guồng đua nước lên nương”

Nội dung text: Khóa luận Thiết kế dạy học chủ đề STEM “Guồng đua nước lên nương”

1. TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA VẬT LÝ NGUYỄN THỊ NGÂN THIẾT KẾ DẠY HỌC CHỦ ĐỀ STEM “GUỒNG ĐƢA NƢỚC LÊN NƢƠNG” Chuyên ngành: Lí luận và phƣơng pháp dạy học bộ môn Vật lý KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hà Nội, 2019
2. TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA VẬT LÝ NGUYỄN THỊ NGÂN THIẾT KẾ DẠY HỌC CHỦ ĐỀ STEM “GUỒNG ĐƢA NƢỚC LÊN NƢƠNG” Chuyên ngành: Lí luận và phƣơng pháp dạy học bộ môn Vật lý KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học THS. Ngô Trọng Tuệ Hà Nội, 2019
3. LỜI CẢM ƠN Trƣớc tiên, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới THS Ngô Trọng Tuệ - ngƣời đã tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ, định hƣớng để tôi có thể hoàn thành khóa luận. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới tập thể các thầy, cô giáo trong khoa Vật lí, các thầy cô trong trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội 2 – những ngƣời đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và tạo điều kiện thuận lợi giúp tôi hoàn thành khóa luận này. Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè và ngƣời thân đã luôn cổ vũ, động viên tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành khóa luận. Tôi xin chân thành cảm ơn! Xuân Hòa, ngày tháng năm 2019 Sinh viên thực hiện Nguyễn Thị Ngân
4. LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng: Khóa luận này là kết quả nghiên cứu, tìm hiểu của riêng tôi. Những tƣ liệu đƣợc sử dụng trích dẫn, trong khóa luận là trung thực. Kết quả nghiên cứu này không hề trùng với bất kỳ công trình nghên cứu của tác giả nào đã đƣợc công bố trƣớc đó. Nếu sai tôi xin hoàn toàn chụ trách nhiệm. Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Sinh viên thực hiện Nguyễn Thị Ngân
5. MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 CHƢƠNG 1. LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA GIÁO DỤC STEM TRONG DẠY HỌC 3 1.1. Lí luận về giáo dục STEM 3 1.1.1. Khái niệm về giáo dục STEM 3 1.1.2. Đặc điểm và phân loại của giáo dục STEM 4 1.2. Kỹ thuật dạy học sử dụng trong giáo dục STEM 5 1.3. Quy trình thiết kế và tổ chức bài giảng dạy học chủ đề STEM 6 1.3.1. Quy trình thiết kế bài gảng dạy học chủ đề theo định hướng STEM 7 1.3.2. Tiến trình tổ chức các hoạt động dạy học theo chủ đề STEM 11 1.4. Năng lực phát triển qua giáo dục chủ đề STEM 13 1.5. Kết quả khảo sát 16 KẾT LUẬN CHƢƠNG 1 18 CHƢƠNG 2. TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ STEM “GUỒNG ĐƢA NƢỚC LÊN NƢƠNG” 19 2.1. Nội dung chủ đề STEM “Guồng đƣa nƣớc lên nƣơng” 19 2.1.1. Vấn đề của cuộc sống ( Technology – Công nghệ) 19 2.1.2. Kiến thức Vật lý (Science - khoa học ) 19 2.1.3. Giải pháp Kỹ thuật (Engineering – Kỹ thuật) 20 2.1.4. Kiến thức Toán (maths – Toán học) 22 2.2. Danh mục thiết bị và vật liệu cần thiết cho việc thực hiện chủ đề 22 2.3. Mục tiêu dạy học chủ đề STEM “Guồng đƣa nƣớc lên nƣơng” 26 2.4. Tiến trình tổ chức dạy học chủ đề STEM “Guồng đƣa nƣớc lên nƣơng” 26 Kết luận chƣơng 2 33 CHƢƠNG 3. DỰ KIẾN THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 34 3.1. Mục đích, đối tƣợng và phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm 34 3.1.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm 34 3.1.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 34
6. 3.1.3. Đối tượng thực nghiệm sư phạm 34 3.1.4. Phương pháp thực nghiệm sư phạm 34 3.2. Dự kiến triển khai thực nghiệm sƣ phạm 34 3.2.1. Thời gian triển khai thực nghiệm sư phạm 34 3.2.2. Các tiêu chí đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 34 Kết luận chƣơng 3 36 KẾT LUẬN 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO 38
7. BẢNG KÍ HIỆU CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT CÁC CHỮ VIẾT Ý NGHĨA TẮT 1 Nxb Nhà xuất bản 2 Th.S Thạc sĩ 3 TS Tiến sĩ 4 THPT Trung học phổ thông 5 HS Học sinh 6 GV Giáo viên
8. DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ, CÔNG THỨC, VIDEO Tên hình ảnh, đồ thị, công thức, video Trang Hình 2.1: Guồng nƣớc – máy bơm tre tại vùng cao 19 Hình 2.2: Sản phẩm “Guồng nƣớc” dự kiến 21 Video 2.1: Video hoạt động của guồng nƣớc 27
9. DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Tên các bảng biểu Trang Bảng 1.1: Bảng kết quả khảo sát thể hiện sự hiểu biết của GV và 11 HS đối với dạy học STEM ở 3 trƣờng THPT đã khảo sát Bảng 2.1: Bảng lƣu lƣợng nƣớc mỗi lần thử nghiệm sản phẩm với 22 góc nghiêng máng nƣớc là 150 Bảng 2.2: Bảng vật liệu chuản bị cho thiết kế mô hình 22 Bảng 2.3: Bảng tiêu chí đánh giá quá trình chế tạo và sản phẩm 31 Bảng 3.1: Bảng tiêu chí đánh giá chủ đề STEM “Guồng đƣa nƣớc 34 lên nƣơng”
10. MỞ ĐẦU 1.Lí do chọn đề tài Cuộc cách mạng 4.0 tuy mới nhƣng nó cũng không còn xa lạ đối với mỗi ngƣời, nó mang lại cho giáo dục cả cơ hội và những thách thức mới. Trong xu hƣớng phát triển mới đó yêu cầu con ngƣời phải có những kĩ năng và nhận thức vƣợt trội. Để đáp ứng đƣợc những nhu cầu đó yêu cầu giáo dục phải có những đổi mới thiết thực. Hệ thống giáo dục đào tạo ở nƣớc ta hiện nay đang là hệ thống đào tạo truyền thống “Thầy-trò”, “giáo viên-lớp học- sinh viên”. Ở những nƣớc phát triển, phƣơng pháp giáo dục này đã và đang dần dƣợc thay thế hoàn toàn bằng mô hình giáo dục mới-giáo dục STEM. Tuy nhiên, ở nƣớc ta mới đang bắt đầu làm quen với mô hình giáo dục mới này và vẫn còn rất mới mẻ với phƣơng pháp giảng dạy của nó. Giáo dục STEM là chƣơng trình dạy học dựa trên ý tƣởng trang bị cho ngƣời học những kiến thức, kĩ năng về Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. Đáp ứng đƣợc nhu cầu học tập và những kĩ năng cần thiết cho ngƣời học, dạy học gắn liền thực tiễn. Giáo dục STEM đề cao đến việc hình thành và phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho ngƣời học. Trong mỗi bài học theo chủ đề STEM, các em học sinh, sinh viên đƣợc đặt trƣớc một tình huống có vấn đề thực tiễn cần giải quyết liên quan đến các kiến thức khoa học.Các kiến thức và kỹ năng này phải đƣợc tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau giúp học sinh 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. Từ đó, giáo dục STEM giúp học sinh phát huy tối đa đƣợc tính sáng tạo cũng nhƣ mắt quan sát những sự việc, hiện tƣợng trong đời sống. Mô hình dạy học này giúp kích thích hứng thú nhận thức của học sinh, học sinh trở nên chủ động, nâng cao đƣợc tính tự giác và rèn luyện đƣợc năng lực tự học của bản thân học sinh. Ngoài ra, việc áp dụng mô hình dạy học STEM còn giúp giáo viên nâng cao chất lƣợng giảng dạy và đòi hỏi giáo viên trau dồi kiến thức thƣờng xuyên. 2. Mục đích nghiên cứu Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM “Guồng đƣa nƣớc lên nƣơng” nhằm phát huy năng lực sáng tạo của HS. 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 1
11. - Đối tƣợng nghiên cứu: Quy trình thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM. - Phạm vi nghiên cứu: Thiết kế dạy học chủ đề STEM “Guồng đƣa nƣớc lên nƣơng”. 4. Giả thuyết khoa học Nếu thiết kế đƣợc tiến trình dạy học chủ đề STEM “Guồng đƣa nƣớc lên nƣơng” một cách thích hợp thì sẽ phát huy đƣợc năng lực sáng tạo của HS. 5. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu về lí luận và cách sử dụng mô hình giáo dục STEM. - Nghiên cứu cách thức thiết kế và tổ chức dạy các chủ đề STEM “Guồng đƣa nƣớc lên nƣơng”. - Đề xuất tiêu chí đánh giá biểu hiện năng lực sáng tạo của HS khi học chủ đề STEM “Guồng đƣa nƣớc lên nƣơng”. 6. Phƣơng pháp nghiên cứu 6.1. Nghiên cứu lí luận Nghiên cứu khái niệm, quy trình thiết kế và tổ chức chủ đề STEM. 6.2. Nghiên cứu thực tiễn - Nghiên cứu thực tiễn về sử dụng giáo dục STEM trong dạy học chủ đề “Guồng đƣa nƣớc lên nƣơng”. - Xin ý kiến giáo viên về tổ chức dạy học STEM chủ đề “Guồng đƣa nƣớc lên nƣơng”. 7. Đóng góp của đề tài 7.1. Đóng góp về mặt lí luận Hệ thống hóa một số cơ sở lí luận về việc thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM. 7.2. Đóng góp về mặt thực tiễn Nghiên cứu về thiết kế và tổ chức giáo dục STEM. Áp dụng nó vào chủ đề “Guồng đƣa nƣớc lên nƣơng”. 8. Cấu trúc khóa luận Chƣơng 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA GIÁO DỤC STEM TRONG DẠY HỌC CHƢƠNG 2: TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ STEM “GUỒNG ĐƢA NƢỚC LÊN NƢƠNG” CHƢƠNG 3: DỰ KIẾN THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM KẾT LUẬN 2
12. CHƢƠNG 1. LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA GIÁO DỤC STEM TRONG DẠY HỌC 1.1. Lí luận về giáo dục STEM 1.1.1. Khái niệm về giáo dục STEM Chu trình STEM: Khoa học Toán học Kiến thức Công nghệ Kĩ thuật STEM là viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Math (Toán học). 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. “Science (Khoa học): gồm các kiến thức vật lí, hóa học, sinh học và khoa học trái đất nhằm giúp cho học sinh hiểu về thế giới tự nhiên và vận dụng kiến thức đó để giải quyết các vấn đề khoa học có trong đời sống hàng ngày . Technology (Công nghệ): phát triển ở học sinh khả năng sử dụng, quản lí, hiểu và đánh giá công nghệ. Tạo cơ hội đề học sinh hiểu công nghệ đƣợc phát triển nhƣ thế nào, ảnh hƣởng của công nghệ mới tới cuộc sống . Engineering (Kỹ thuật): phát triển sự hiểu biết ở học sinh về cách công nghệ phát triển thông qua quá 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 tƣợng, các hệ thống hay xây dựng các quy trình sản xuất . Maths (Toán học): phát triển ở học sinh khả năng phân tích, biện luận và truyền đạt ý tƣởng 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 .”[1]. “Hiểu đúng về giáo dục STEM 3
13. Tổ chức uy tín trong lĩnh giáo dục khoa học trên thế giới là Hiệp hội các giáo viên dạy khoa học quốc gia Mỹ (National Science Teachers Association - NSTA) đƣợc thành lập năm 1944 đã đề xuất ra khái niệm giáo dục STEM (STEM education) với cách định nghĩa ban đầu nhƣ sau: "Giáo dục STEM là 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 học sinh 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 kế mới".”[5]. Mục tiêu của giáo dục STEM là phát triển năng lực đặc thù STEM, phát triển năng lực cốt lõi, định hƣớng nghề nghiệp. STEM đƣa ra với những mục tiêu rõ ràng và cụ thể. Đó là những kiến thức, kỹ năng liên quan đến các môn học khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học. Học sinh biết cách tổng hợp các kiến thức thuộc các lĩnh vực khác nhau đó để giải thích hay giải quyết các vấn đề trong thực tiễn. Từ đó, học sinh phát triển tƣ duy phê phán, khả năng hợp tác. Nhƣ vậy, giáo dục STEM sẽ tạo cho học sinh có những kiến thức, kỹ năng mang tính nền tảng cho việc học tập của học sinh ở các bậc học cao hơn cũng nhƣ giúp học sinh định hƣớng nghề nghiệp sau này. 1.1.2. Đặc điểm và phân loại của giáo dục STEM “Từ khái niệm và những đặc trƣng riêng biệt của giáo dục STEM tác giả Nguyễn Thành Hải, Nghiên cứu sinh tiến sỹ ngành Giáo dục Khoa học, Viện Nghiên cứu Giáo dục STEM của Đại học Missouri (Mỹ) đã có bài viết rút ra 3 đặc điểm quan trọng khi nói về giáo dục STEM. Thứ nhất đó là cách tiếp cận "liên ngành" khác với "đa ngành". Mặc dù cũng là có nhiều ngành, nhiều lĩnh vực nhƣng "liên ngành" thể hiện sự kết nối và bổ trợ lẫn nhau trong các ngành. Do vậy, nếu một chƣơng trình học, một trƣờng học chỉ có nhiều môn, nhiều giáo viên dạy các ngành khác nhau mà không có sự kết nối và bổ trợ lẫn nhau thì chƣa đƣợc gọi là giáo dục STEM. Thứ hai là sự lồng ghép với các bài học trong thế giới thực, thể hiện tính thực tiễn và tính ứng dụng kiến thức trong việc giải quyết các vấn đề thực tế. Ở đây, không còn rào cản của việc học kiến thức lý thuyết với ứng dụng. Do vậy, các chƣơng trình giáo dục STEM nhất thiết phải hƣớng đến các hoạt động thực hành và vận dụng kiến thức để tạo ra sản phẩm hoặc giải quyết các vấn đề của thực tế cuộc sống. Thứ ba là sự kết nối từ trƣờng học, cộng đồng đến các tổ chức toàn cầu; đó là kỷ nguyên của thế giới phẳng, cách mạng công nghiệp 4.0 nơi mà tự động hóa và điều khiển từ xa thông qua các thiết bị điện tử di động lên ngôi, thông qua đƣờng truyền Internet. Do vậy, quá trình giáo dục STEM không chỉ 4
14. hƣớng đến vấn đề cụ thể của địa phƣơng mà phải đặt trong mối liên hệ với bối cảnh kinh tế toàn cầu và các xu hƣớng chung của thế giới, ví dụ nhƣ biến đổi khí hậu, năng lƣợng tái tạo ”[5] Giáo dục STEM đem lại rất nhiều lợi ích cho việc dạy và học cũng nhƣ phát huy đƣợc tối đa hiệu quả học tập. Tuy nhiên, không phải vì thế mà để dạy học bài nào hay phần kiến thức nào chúng ta cũng sử dụng đến phƣơng pháp dạy học theo chủ đề STEM này. Việc lạm dụng phƣơng pháp này sẽ làm cho những lợi ích mà phƣơng pháp này đem lại rất it hoặc hoàn toàn không có mà có thể còn làm cho học sinh cảm giác chán ghét và không hứng thú hay làm cho phần kiến thức học sinh lĩnh hội bị pha loãng và khó tiếp thu. Dựa theo các đặc điểm cơ bản của STEM cũng nhƣ qua việc áp dụng vào thực tiễn ta có thể phân loại chủ đề STEM nhƣ sau: * Dựa trên các lĩnh vực STEM thông qua giải quyết vấn đề - Chủ đề STEM đầy đủ: học sinh phải áp dụng kiến thức của cả bốn môn học thuộc lĩnh vực STEM đề giải quyết vấn đề. - Chủ đề STEM khuyết: học sinh có thể vận dụng kiến thức của ít nhất hai trong bốn môn học thuộc lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề. * Dựa trên phạm vi kiến thức để giải quyết vấn đề STEM - Chủ đề STEM cơ bản với kiến thức các môn học thuộc lĩnh vực STEM đƣợc giới hạn trong chƣơng trình giáo dục phổ thông. - Chủ đề STEM mở rộng với kiến thức các môn học thuộc kinh vực STEM đƣợc mở rộng phạm vi ngoài chƣơng trình giáo dục phổ thông. * Dựa vào mục đích dạy học - Học sinh vừa giải quyết vấn đề vừa lĩnh hội kiến thức mới. - Học sinh giải quyết vấn đề dựa trên các kiến thức đã có vận dụng các kiến thức đã học vào thực tiễn (củng cố kiến thức). 1.2. Kỹ thuật dạy học sử dụng trong giáo dục STEM Có rất nhiều kỹ thuật dạy học tích cực mà những nhà nghiên cứu giáo dục đã đƣa ra làm công cụ dạy hoc giúp học sinh không chỉ tiếp thu kiến thức tốt mà còn phát triển năng lực. Việc áp dụng linh hoạt các kỹ thuật dạy học trong giáo dục STEM đem lại những hiệu quả vƣợt bậc. Điều quan trọng là giáo viên linh hoạt tuỳ theo bài học để chọn kỹ thuật phù hợp. Các kỹ thuật dạy học gồm có: - Kỹ thuật “Các mảnh ghép” - Kỹ thuật “Khăn trải bàn” - Kỹ thuật “Động não” 5
15. - kỹ thuật “Ổ bi” - Kỹ thuật “Bể cá” - Kỹ thuật “Tia chớp” - Kỹ thuật “XYZ” - Kỹ thuật “Lƣợc đồ tƣ duy” - Kỹ thuật “Chia sẻ nhóm đôi” - Kỹ thuật Kipling - Kỹ thuật KWL - Kỹ thuật đặt câu hỏi - Kỹ thuật chia nhóm - Kỹ thuật Đọc tích cực - Kỹ thuật “Viết tích cực” - Kỹ thuật / Phƣơng pháp “Đóng vai” - Kỹ thuật “Trình bày một phút” - Kỹ thuật “Chúng em biết 3” Trong một chủ đề giáo viên có thể sử dụng nhiều kỹ thuật khác nhau để phù hợp với mục tiêu cũng nhƣ có kết quả tốt nhất. Tùy thuộc vào từng phần và cách thức tổ chức dạy học của phần đó mà giáo viên sẽ có những cách kết hợp sử dụng các kỹ thuật dạy học khác nhau.Ví dụ trong hoạt động đặt vấn đề (tìm hiểu vấn đề thực tiễn) ta có thể sử dung những kỹ thuật sau: kỹ thuật động não, kỹ thuât tia chớp, kỹ thuật chia sẻ nhóm đôi, kỹ thuật trình bày một phút, ; trong hoạt động tìm hiểu kiến thức nền ta có thể sử dụng các kỹ thuật sau: kỹ thuật tia chớp, kỹ thuật lƣợc đồ tƣ duy, kỹ thuật bể cá, kỹ thuật chia nhóm, vv. Khi sử dụng các phƣơng pháp dạy học truyền thống giáo viên vẫn có thể sử dụng các kĩ thuật dạy học nêu trên. Tuy nhiên đối với giáo dục STEM, việc kết hợp giữa phƣơng pháp dạy học theo chủ đề STEM với các kĩ thuật dạy học giúp cho hiệu quả việc dạy và học trở nên tối ƣu. 1.3. Quy trình thiết kế và tổ chức bài giảng dạy học chủ đề STEM Với mỗi phƣơng pháp, hình thức tổ chức dạy học khác nhau để có đƣợc những bài học hay, hấp dẫn thì ngoài việc sáng tạo, chúng ta đều phải nghiên cứu và đƣa ra hệ thống quy trình tiêu chuẩn cho thiết kế và tổ chức bài giảng. Đối với phƣơng pháp dạy học truyền thống thì ngành giáo dục đã có rất nhiều thời gian nghiên cứu, thực tế hóa, chỉnh sửa và hoàn chỉnh. Tuy nhiên, khi nhìn lại chúng ta vẫn thấy phƣơng pháp truyền thống vẫn còn những hạn chế 6
16. nhất định mà chỉ có phƣơng pháp mới – giáo dục STEM thì mới có thể khắc phục đƣợc. Sau nhiều năm nghiên cứu và thử nghiệm các nhà nghiên cứu về giáo dục đã đƣa ra 3 mô hình tổ chức dạy học theo chủ đề STEM cơ bản. Các mô hình này giúp phát triển khả năng sáng tạo của học sinh, kết nối mọi ngƣời với nhau vì phải tăng cƣờng hợp tác nhóm. Hơn nữa các mô hình này giúp học sinh tiếp cận cách thức làm việc của nhà khoa học. 1.3.1. Quy trình thiết kế bài gảng dạy học chủ đề theo định hướng STEM Quy trình thiết kế bài gảng dạy học chủ đề theo định hƣớng STEM chung cho các mô hình gồm có 7 bƣớc: Bƣớc 1: Xây dựng chủ đề STEM Lựa chọn nội dung cụ thể trong môn học Kết nối với những sản phẩm, vật phẩm ứng dụng trong thực tế Phân tích ứng dụng Chỉ ra các kiến thức liên quan trong các môn học lĩnh vực STEM Hình thành chủ đề Chủ đề STEM đƣợc hình thành với những tiêu chí sau: - Kiến thức phải thuộc linh vực STEM - Chủ đề xây dựng nhằm mục đích giải quyết vấn đề thực tiễn 7
17. - Định hƣớng thực hành - Để hoàn thành chủ đề thì học sinh phải làm việc nhóm Dạy học theo chủ đề STEM đƣợc đƣa ra nhằm mục đích giúp cho học sinh hiểu đƣợc ý nghĩa của các môn khoa học đối với cuộc sống cũng nhƣ cho học sinh thấy việc học tập là bổ ích và nó gắn liền với cuộc sống của học sinh. Do vậy việc xây dựng nên một chủ đề STEM bất kì nào đó thì đều phải dựa trên yếu tố thực tiễn. Tuy nhiên để sáng tạo và xây dựng đƣợc một chủ đề STEM hấp dẫn đòi hỏi ngƣời giáo viên phải có sự hiểu biết sâu rộng cả lí thuyết lẫn thực tế đồng thời phải nắm bắt đƣợc nhu cầu và trình độ, mức độ học tập của học sinh - Học sinh đang nắm kiến thức đến mức độ nào, điều học sinh quan tâm và điều làm học sinh hứng thú. Bƣớc xây dựng chủ đề này là rất quan trọng vì nó sẽ quyết định đến kiến thức, kĩ năng sẽ sử dụng và sẽ đƣợc hình thành. Bên cạnh đó nó quyết định đến mức độ sáng tạo tối đa của học sinh cũng nhƣ giáo viên. Trong bƣớc này, ngƣời giáo viên sẽ có những định hƣớng ban đầu cho bài học. Bƣớc 2: Xây dựng vấn đề của chủ đề Để làm nên một chủ đề hay và ý nghĩa thì những vấn đề chứa trong nó cũng phải là những vấn đề hấp dẫn và ý nghĩa. Việc lồng ghép các vấn đề vào trong chủ đề học tập là thiết yếu và việc lựa chọn đƣa vào những vấn đề phù hợp sẽ làm cho chủ đề trở nên thu hút và hấp dẫn và thực tiễn hơn. Không phải trong chủ đề nào chúng ta cũng có những vấn đề giống nhau mà mỗi giáo viên với những chủ đề cụ thể sẽ có những vấn đề riêng. Tuy nhiên các vấn đề cần giải quyết của chủ đề thƣờng dựa trên các câu hỏi sau: - Nhu cầu đó là gì? - Ai là ngƣời cần chúng? - Khi nào cần chúng? - Ở đâu cần chúng? - Làm thế nào để chúng ta có thể giúp họ? Giáo viên sẽ không trực tiếp đặt câu hỏi nhƣ các vấn đề nêu trên mà sẽ đƣa ra cho học sinh những định hƣớng và hoạt động học tập để học sinh tự tìm ra vấn đề và giải quyết vấn đề đó. Hoặc ngƣời giáo viên sẽ đƣa ra bộ câu hỏi định hƣớng cho học sinh, giúp học sinh đi đúng hƣớng giáo viên mong muốn. Bƣớc 3: Xác định các kiến thức cần sử dụng để giải quyết vấn đề Do dạy học theo chủ đề STEM là sử dụng kiến thức liên môn thuộc nhiều lĩnh vực. Nên ở bƣớc này yêu cầu ngƣời giáo viên phải có những hiểu 8
18. biết sâu rộng đối với các môn khoa học. Bên cạnh đó việc truyền thụ kiến thức cũng trở nên khó khăn hơn. Do vậy, cả giáo viên và học sinh đều phải hoạt động tích cực trong xuyên suốt bài học. Bƣớc 4: Xác định mục tiêu chủ đề Việc xác định rõ ràng, cụ thể mục tiêu dạy học là rất quang trọng để làm cơ sở cho bƣớc thiết kế các hoạt động dạy học với những nội dung phù hợp. Mục tiêu dạy học đƣa ra phải sử dụng những động từ đơn nghĩa, dễ hiểu, chính xác. Các mục tiêu dạy học luôn hƣớng đến giúp học sinh cách tƣ duy và phát triển tƣu duy. Bƣớc 5: Thiết kế hoạt động dạy học Việc thiết kế hoạt động học dựa trên những yếu tố: - Chủ đề có các hoạt động gì? - Các hoạt động đó nhằm đạt tới mục tiêu gì? - Nội dung dạy học có liên quan nhƣ thế nào với các mục tiêu và nội dung môn học STEM? - Biểu hiện thực tế của mối liên hệ đó? Theo đó : - Xây dựng nội dung phải huy động kiến thức tổng hợp của các môn học thuộc lĩnh vực STEM. - Nội dung STEM phải đảm bảo tính vừa sức đối với ngƣời học. - Nội dung STEM phải có ý nghĩa thực tiễn và phù hợp với cuộc sống và trải nghiệm của học sinh. - Việc thiết kế hoạt động dạy học phải bám sát mục tiêu dạy học đã nêu ở trên. Các hoạt động dạy học đƣa ra phải có tính khả thi. Bƣớc 6: Thiết kế nhiệm vụ và công cụ đánh giá Các nhiệm vụ đƣợc thiết kế nhằm mục đích định hƣớng giúp học sinh hoàn thành các hoạt động học. Nhiệm vụ học tập phải đảm bảo phát triển đƣợc các năng lực của học sinh (5 năng lực): - Năng lực giải quyết vấn đề - Năng lực hợp tác - Năng lực tự học - Năng lực quản lí, sáng tạo - Năng lực giao tiếp 9
19. Để đảm bảo điều đó mỗi hoạt động học tập phải trải qua các bƣớc sau: Bƣớc 1: Chuẩn bị nội dung hoạt động dạy học theo định hƣớng STEM Bƣớc 2: Kết nối nội dung hoạt động dạy học với hoạt động thực tiễn Bƣớc 3: Nêu rõ vấn đề STEM mà học sinh cần giải quyết Bƣớc 4: Giáo viên đƣa ra các tiêu chí chất lƣợng về sản phẩm mà học sinh phải hoàn thành Bƣớc 5: Hƣớng dẫn học sinh vận dụng tiến trình thiết kế kĩ thuật cho việc tạo ra sản phẩm đó chính là quá trình thử-sai-chỉnh. Bƣớc 6: Giáo viên hƣớng dẫn học sinh xác định các vấn đề cần giải quyết Bƣớc 7: Lôi kéo học sinh tham gia giải quyết vấn đề bằng chính trải nghiệm thực hành, trải nghiệm thực tế của học sinh một cách chủ động Bƣớc 8: Khuyến khích các nhóm học sinh trình bày ý tƣởng (nêu giải pháp) trả lời cho câu hỏi “Làm thế nào để giải quyết vấn đề đó?” Bƣớc 9: Hƣớng dẫn các nhóm chọn một ý tƣởng và thực hiện tạo ra sản phẩm Bƣớc 10: Hỗ trợ học sinh trong quá trình thực hiện thực nghiệm nguyên mẫu và cải tiến Bƣớc 11: Tổ chức cho các nhóm học sinh trao đổi kết quả Bƣớc 12: Điều chỉnh thiết kế lại và cải tiến sản phẩm Giáo viên đƣa ra sẵn bảng các tiêu chí đánh giá đối với các sản phẩm của các nhiệm vụ đã giao và bảng tiêu chí đánh giá đối với sản phẩm thực nghiệm. Bƣớc 7: Tổ chức dạy học, Đánh giá Chúng ta sẽ thực hiện 2 công việc : tổ chức thực hiện, đánh giá. Thực hiện Đánhgiá Giới thiệu Trải nghiệm Năng Tính lực học hiệu sinh qu ả Kết thúc của 10
20. Trong hoạt động tỏ chức dạy học, giáo viên sẽ đóng vai trò ngƣời điều hƣớng trợ giúp học sinh hoàn thành các hoạt động học theo sơ đồ trên. Sau khi kết thúc giáo viên sẽ đƣa ra những đánh giá đối với học sinh và sản phảm đạt đƣợc sau cùng. 1.3.2. Tiến trình tổ chức các hoạt động dạy học theo chủ đề STEM Hoạt động 1: Tìm hiểu thực tiễn và phát hiện vấn đề a, Chuyển giao nhiệm vụ “- Nhiệm vụ ban đầu giao cho học sinh có thể là yêu cầu tìm hiểu cấu tạo và giải thích nguyên tắc hoạt động của một thiết bị công nghệ; tìm hiểu và giải thích về một quy trình sản xuất với ý đồ làm xuất hiện vấn đề cần nghiên cứu để "cải tiến" thiết bị hoặc quy trình đó. - Trong trƣờng hợp cần thiết, quá trình chuyển giao nhiệm vụ cho học sinh bao gồm việc giới thiệu về các kiến thức khoa học có liên quan và đƣợc sử dụng trong tình huống, quy trình hay thiết bị công nghệ mà học sinh phải tìm hiểu. - Nhiệm vụ ban đầu giao cho học sinh phải đảm bảo tính vừa sức để lôi cuốn đƣợc học sinh tham gia thực hiện; tránh những nhiệm vụ quá dễ hoặc quá khó, không tạo đƣợc hứng thú đối với học sinh.” [8]. Ví dụ: Nghiên cứu về cấu tạo và giải thích nguyên lí hoạt động của một chiếc guồng đƣa nƣớc lên nƣơng (sau khi tìm hiểu và giải thích, học sinh sẽ học đƣợc kiến thức mới về lực, cân bằng lực và nguyên lí hoat động của guồng nƣớc ), từ đó có thể đặt ra yêu cầu chế tạo một guồng đƣa nƣớc đơn giản hay phức tạp hơn. b, Học sinh hoạt động tìm tòi, nghiên cứu “Học sinh thực hiện hoạt động tìm hiểu về quy trình/thiết bị đƣợc giao để thu thập thông tin, xác định vấn đề cần giải quyết và kiến thức có liên quan cần sử dụng để giải quyết vấn đề. c, Báo cáo và thảo luận Căn cứ vào kết quả hoạt động tìm tòi, nghiên cứu của học sinh, giáo viên tổ chức cho các nhóm học sinh báo cáo, thảo luận, xác định vấn đề cần giải quyết. d, Nhận xét, đánh giá Trên cơ sở các sản phẩm của cá nhân và nhóm học sinh, giáo viên đánh giá, nhận xét, giúp học sinh nêu đƣợc các câu hỏi/vấn đề cần tiếp tục giải quyết, xác định đƣợc các tiêu chí cho giải pháp (sản phẩm khoa học hoặc sản phẩm kĩ thuật) cần thực hiện để giải quyết vấn đề đặt ra. Từ đó định hƣớng cho hoạt động tiếp theo của học sinh.” [8]. 11
21. “Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền (tổ chức dạy học các kiến thức có liên quan theo chƣơng trình giáo dục phổ thông; sử dụng thời gian phân phối của chƣơng trình cho nội dung tƣơng ứng) a, Học kiến thức mới Học sinh đƣợc hƣớng dẫn hoạt động học kiến thức mới có liên quan, bao gồm hoạt động nghiên cứu tài liệu khoa học (sách giáo khoa), làm bài tập, thí nghiệm, thực hành để nắm vững kiến thức. b, Giải thích về quy trình/thiết bị đã tìm hiểu Vận dụng kiến thức mới vừa học và các kiến thức đã biết từ trƣớc, học sinh cố gắng giải thích về quy trình/thiết bị đƣợc tìm hiểu. Qua đó xác định đƣợc những vấn đề cần tiếp tục hoàn thiện theo yêu cầu của nhiệm vụ học tập. c, Báo cáo và thảo luận Giáo viên tổ chức cho các nhóm học sinh trình bày về kiến thức mới đã tìm hiểu và vận dụng chúng để giải thích những kết quả đã tìm tòi, khám phá đƣợc trong Hoạt động 1. d, Nhận xét, đánh giá Căn cứ vào kết quả báo cáo và thảo luận của các nhóm học sinh, giáo viên nhận xét, đánh giá, "chốt" kiến thức, kĩ năng để học sinh ghi nhận và sử dụng; làm rõ hơn vấn đề cần giải quyết; xác định rõ tiêu chí của sản phẩm ứng dụng mà học sinh phải hoàn thành trong Hoạt động 3 Hoạt động 3: Giải quyết vấn đề a, Đề xuất giả thuyết/giải pháp giải quyết vấn đề Căn cứ vào tiêu chí của sản phẩm (hoàn thiện quy trình hoặc chế tạo thiết bị), học sinh đề xuất giả thuyết hoặc giải pháp giải quyết vấn đề (bao gồm thiết kế phƣơng án thí nghiệm hoặc mẫu thử nghiệm). Khuyến khích học sinh thảo luận theo nhóm để đề xuất các ý tƣởng khác nhau, sau đó thống nhất lựa chọn giải pháp khả thi nhất. b, Thử nghiệm giải pháp Học sinh lựa chọn dụng cụ thí nghiệm và tiến hành thí nghiệm theo phƣơng án đã thiết kế/chế tạo thiết bị theo mẫu thử nghiệm đã thiết kế; phân tích số liệu thí nghiệm/thử nghiệm; rút ra kết luận/phân tích kết quả thử nghiệm. c, Báo cáo và thảo luận Giáo viên tổ chức cho các nhóm học sinh báo cáo kết quả và thảo luận. d, Nhận xét, đánh giá 12
22. Trên cơ sở sản phẩm học tập của học sinh, giáo viên nhận xét, đánh giá; học sinh ghi nhận các kết quả và tiếp tục chỉnh sửa, bổ sung, hoàn thiện sản phẩm.” [8] 1.4. Năng lực phát triển qua giáo dục chủ đề STEM Trong thời đại Cách mạng công nghiệp 4.0 nhƣ hiện nay, tốc độ phát triển của khoa học - công nghệ theo chu trình STEM ngày càng tăng cao; vòng đời của công nghệ (thể hiện trong mỗi sản phẩm công nghệ) ngày càng ngắn; lƣợng tri thức khoa học đƣợc sản sinh với tốc độ ngày càng cao; cơ cấu nghề nghiệp trong xã hội thay đổi nhanh chóng đòi hỏi con ngƣời phải có đủ năng lực để thích ứng. Trong những năm đã qua, nền giáo dục của chúng ta đã trải qua không ít những lần cải cách với mong muốn tìm ra đƣợc phƣơng pháp học tập mới hiệu quả. Chúng ta thƣờng gọi các phƣơng pháp dạy học đã sử dụng trƣớc đó là những phƣơng pháp dạy học “truyền thống”. Phƣơng pháp dạy học mà giáo viên là cốt lõi truyền đạt kiến thức cho học sinh còn học sinh thì ghi chép và nhớ những kiến thức đó. Yêu cầu của xã hội đối với lao động ngày càng cao, cũng nhƣ xu hƣớng phát triển mới của thế giới đặt ra yêu cầu đối với cải cách giáo dục, tìm ra những phƣơng pháp dạy học mới, những cách thức đào tạo mới. Ở các nƣớc phƣơng Tây họ đã thiết kế và áp dụng rất thành công vào giáo dục một phƣơng pháp dạy học mới. Đó là phƣơng pháp dạy học theo chủ đề STEM. Phƣơng pháp dạy học theo chủ đề STEM lấy cốt lõi là phát triển năng lực cho học sinh. Ở đây, ta thấy có khái niệm mới đó là “năng lực”. Khái niệm “năng lực” đang đƣợc nhắc đến rất nhiều trong các nghiên cứu giáo dục và cũng là yếu tố đang đƣợc các nhà giáo dục đặc biệt quan tâm trong việc dạy và học. Vậy năng lực là gì?. Theo quan điểm của những nhà tâm lý học thì “Năng lực” là tổng hợp các đặc điểm, thuộc tính tâm lý của cá nhân phù hợp với yêu cầu đặc trƣng của một hoạt động nhất định nào đó nhằm đảm bảo cho hoạt động đó đạt hiệu quả cao. Các năng lực hình thành trên cơ sở của các tƣ chất tự nhiên của cá nhân đóng vai trò quan trọng. Năng lực của con ngƣời không phải hoàn toàn do tự nhiên mà có, phần lớn do công tác, do tập luyện mà có. Năng lực của học sinh gồm hai loại: năng lực vốn có và năng lực học tập. Tuy nhiên, dù là năng lực nào thì để có đƣợc và biến năng lực đó trở thành ƣu điểm của bản thân thì đều phải trải qua học tập và rèn luyện. Việc giáo viên khám phá ra năng lực và trau dồi năng lực mới cho học sinh có lẽ là yếu tố quan trọng nhất giúp học sinh hiểu và phát huy các năng lực của bản thân để từ đó có những định hƣớng cụ thể cho bản thân. Ở lứa tuổi học sinh, việc khai phá và phát triển những năng lực vốn có của học sinh là vô cùng quan trọng và là tiền đề cho sự phát triển tƣ duy của học sinh. Việc sáng tạo và đƣa dạy học STEM vào giáo dục là bƣớc tiến quan trọng giúp chúng ta đào tạo ra những con ngƣời mới có ích cho xã hội. Dạy 13
23. học STEM với cốt lõi là sử dụng các kiến thức liên môn cùng với sự sáng tạo của ngƣời dạy để kích thích cũng nhƣ phát triển và bổ sung các năng lực vốn có và các năng lực cần thiết cho các em. Chƣơng trình hiện hành chú trọng hình thành và phát triển cho học sinh những năng lực cốt lõi gồm: - Năng lực chung: là những năng lực cơ bản, thiết yếu đƣợc tất cả các môn học và hoạt động giáo dục góp phần hình thành, phát triển. Đây cũng là điều kiện cần để học sinh có thể hoc tập và hoàn thành những bài tập trong các môn học cũng nhƣ cho mọi hoạt động trong cuộc sống và lao động. Đó là năng lực tự chủ và tự học, năng lực giao tiếp và hợp tác, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, - Năng lực chuyên biệt: đƣợc hình thành, phát triển trên nền tảng các năng lực chung theo định hƣớng chuyên sâu chủ yếu thông qua một số môn học và hoạt động giáo dục nhất định nhƣ năng lực ngôn ngữ, tính toán, tìm hiểu tự nhiên và xã hội, công nghệ, tin học, thẩm mỹ, thể chất. Bên cạnh việc hình thành, phát triển các năng lực cốt lõi, chƣơng trình GDPT còn góp phần phát hiện, bồi dƣỡng năng lực đặc biệt (năng khiếu) của học sinh. Những năng lực cốt lõi của học sinh ở thế kỉ 21: • Tƣ duy sáng tạo: tìm tòi, tạo ra những cách thức mới để giải quyết các vấn đề khó khăn gặp phải. Trong xu hƣớng phát triển mới thì năng lực tƣ duy sáng tạo của mỗi các nhân đƣợc đề cao. Một số biểu hiện năng lực sáng tạo trong hoạt động nhận thức của học sinh thông qua giáo dục chủ đề STEM nhƣ sau: - Tự tìm ra vấn đề mới dựa trên tình huống, hiện tƣợng quen thuộc trong cuộc sống hàng ngày trong hoạt động tự tìm hiểu thực tiễn, phát hiện vấn đề. - Biết áp dụng kiến thức cũ đã học để tự giải quyết hay học tập một kiến thức mới; vận dụng kiến thức giải thích cấu trúc kỹ thuật, chức năng, nguyên lý hoạt động của đối tƣợng kỹ thuật trong hoạt động nghiên cứu kiến thức nền. - Tự đề xuất giải pháp kỹ thuật mới tối ƣu đem lại hiệu quả cao; tự thiết kế bản vẽ kỹ thuật, sơ đồ nguyên lý thể hiện cấu tạo, chức năng của đối tƣợng kỹ thuật đang nghiên cứu; đề xuất mô hình giả thuyết, đƣa ra phƣơng án thực nghiệm để kiểm tra mô hình giả thuyết hay hệ quả suy ra từ giả thuyết với hiệu quả cao nhất trong hoạt động đề xuất, chế tạo mô hình thiết bị giải quyết vấn đề. 14
24. • Tƣ duy phản biện, giải quyết vấn đề: nhìn nhận vấn đề dƣới nhiều khía cạnh, phân tích và đánh giá để đƣa ra kết luận. Biểu hiện của năng lực giải quyết vấn đề trong hoạt động nhận thức của học sinh thông qua giáo dục chủ đề STEM nhƣ sau: - Phát hiện, xác định đƣợc nhiệm vụ, mục đích chính vấn đề cần giải quyết trong chủ đề STEM trong hoạt động tìm hiểu thực tiễn phát hiện vấn đề. - Đề xuất ý tƣởng, phƣơng án giả thuyết hoặc giải pháp giải quyết vấn đề (bao gồm thiết kế phƣơng án thí nghiệm, mô hình, biện pháp giải quyết vấn đề hiệu quả an toàn, ) trong hoạt động đề xuất giả thuyết, giải pháp giải quyết vấn đề. - Lập và thực hiện đƣợc kế hoạch giải quyết vấn đề trong hoạt động thực hành giải pháp. Năng lực này có thể đƣợc khai thác và phát triển tốt trong hoạt động học tìm hiểu vấn đề thực tiễn, thiết kế mô hình hoặc cũng có thể trong hoạt động trình bày sản phẩm. • Giao tiếp: lắng nghe và chia sẻ những quan điểm, thắc mắc, ý tƣởng và giải pháp. Đây là năng lực quan trọng mà trong xuyên suốt bài học STEM học sinh đƣợc thể hiện và học tập. Dạy học STEM yêu cầu ở học sinh sự trao đổi, giao tiếp giữ những ngƣời học với nhau nên là cơ hội tốt cho học sinh rèn luyện kỹ năng giao tiếp. • Hợp tác nhóm: cùng nhau thảo luận, làm việc cùng hƣớng tới kết quả chung cuối cùng. Đây cũng là một trong số năng lực cơ bản và cốt lõi mà mỗi cá nhân cần có. Trong quá trình dạy và học, giáo viên đóng vai trò là ngƣời hƣớng dẫn và điều hƣớng còn học sinh là nhân vật chính – ngƣời tìm tòi và lĩnh hội kiến thức. Bằng việc sử dụng nhuần nhuyễn và hợp lí các kĩ thuật dạy học và giao nhiệm vụ phù hợp cho học sinh, các nhóm học sinh giúp học sinh tham gia việc học tối đa mà vẫn tạo đƣợc hứng thú. Qua quá trình học tập đó, học sinh tìm ra đƣợc những điểm mạnh của bản thân (năng lực vốn có) tạo cho học sinh hứng thú, học mà chơi chơi mà học. Qua các hoạt động trên lớp giáo viên sẽ quan sát đƣợc các năng lực và tiềm năng của từng em để có các phƣơng án dạy học tiếp theo. Các hoạt động chuẩn bị cũng nhƣ bài tập làm ngoài giờ (ở nhà) giúp giáo viên có những phán đoán và nhận xét bổ sung về học sinh đó. Ví dụ xét trong một hoạt động nhỏ nhƣ “ hoạt động nhóm” ở trên lớp ngƣời giáo viên có thể đƣa ra các nhiệm vụ thì ta có thể đánh giá đƣợc từ 5 đến 8 năng lực mà cơ bản nhất đó là các năng lực: giao tiếp và hợp tác, giải quyết vấn đề và sáng tạo, tìm hiểu tự nhiên và xã hội, tính toán, ngoại ngữ, . Ta có thể đƣa ra một số ví dụ nhở: năng lực giải quyết vấn đề, năng lực giao tiếp và hợp tác, năng lực tìm hiểu tự nhiên và xã hội có thể đƣợc hát triển qua hoạt 15
25. động “Đặt vấn đề”; năng lực tự chủ và tự học sẽ đƣợc phát triển qua hoạt động “Tìm hiểu kiến thức nền” . . - Để trả lời câu hỏi khoa học hay giải quyết vấn đề, con ngƣời cần có tƣ duy sáng tạo để đề xuất đƣợc "giả thuyết khoa học" hay "giải pháp giải quyết vấn đề". - "Giả thuyết khoa học" nếu đƣợc kiểm chứng là đúng sẽ trở thành tri thức khoa học mới; "giải pháp giải quyết vấn đề" nếu đƣợc thử nghiệm thành công sẽ sinh ra công nghệ mới. Để thực hiện tốt việc phát hiện, giải quyết vấn đề nhƣ trên đòi hỏi con ngƣời cần có nhiều năng lực. Đó là năng lực tự chủ và tự học; năng lực giao tiếp và hợp tác; năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo; năng lực ngôn ngữ, tính toán, tìm hiểu tự nhiên và xã hội, công nghệ, tin học, thẩm mĩ. Nhƣ vậy, ta thấy rằng việc áp dụng dạy học bằng phƣơng pháp giáo dục STEM đem lại hiệu quả rất tốt. Đặc biệt là thông qua dạy học giáo dục STEM và quá trình học tập học sinh đƣợc phát triển toàn diện và đầy đủ các năng lực bản thân. Những năng lực đó là: năng lực giải quyết vấn đề; năng lực hợp tác; năng lực tự học; năng lực quản lí, sáng tạo; năng lực giao tiếp . Đây cũng là những năng lực quan trọng và thiết yếu giúp các em phát huy khả năng bản thân, khẳng định mình với những vai trò khác nhau trong xã hội. Nhƣ vậy, giáo dục STEM đang đáp ứng rất tốt yêu cầu mới mà giáo dục đặt ra đó là “dạy học gắn liền phát triển năng lực”. 1.5. Kết quả khảo sát Các trƣờng tham gia khảo sát: Trƣờng THPT Thuận Thành số 1 Bắc Ninh (Bắc Ninh) Trƣờng THPT Dƣơng Xá (Hà Nội) Trƣờng THPT Xuân Hòa (Vĩnh Phúc) Kết quả khảo sát: Bảng1.1: Bảng kết quả khảo sát thể hiện sự hiểu biết của GV và HS đối với dạy học chủ đề STEM ở 3 trường THPT đã khảo sát Đối Tỷ lệ (%) tƣợn Đã từng tham gia Biết nhƣng chƣa từng Chƣa biết g tham gia 16
26. THPT THPT THPT THPT THPT THPT THPT THPT THPT Thuận Dƣơng Xuân Thuận Dƣơn Xuân Thuận Dƣơng Xuân Thành Xá Hòa Thành g Xá Hòa Thành Xá Hòa số 1- số 1- số 1- BN BN BN Giáo 10,5% 12% 5% 73% 62% 72% 27% 38% 28% viên Học 0% 0% 0% 5% 4% 7% 95% 96% 93% sinh Sau thời gian tìm hiểu và khảo sát giáo viên cũng nhƣ học sinh ở ba trƣờng THPT thuộc ba tỉnh thành khác nhau thì kết quả nhận đƣợc khá tƣơng đồng giữa các trƣờng. Thông qua kết quả khảo sát, ta thấy rằng phƣơng pháp dạy học mới này vẫn chƣa đƣợc phổ biến, đa số học sinh các trƣờng chƣa hề biết đến cũng nhƣ chƣa từng tham gia lớp học STEM. 17
27. KẾT LUẬN CHƢƠNG 1 Tổng kết chƣơng một, ta nhận thấy rất rõ những ƣu nhƣợc điểm của việc áp dụng dạy học STEM vào dạy học trong chƣơng trình THPT. Nó tạo nên xu hƣớng giáo dục mới - xu hƣớng mà tạo ra những học sinh có sự phát triển đầy đủ tƣ duy và năng lực. Dạy học STEM lấy cốt lõi là phát triển năng lực cho ngƣời học. Khai phá những năng lực vố có, tiềm ẩn bên trong ngƣời học đồng thời tạo điều kiện cho những năng lực đó đƣợc phát huy tối đa và trở thành thế mạnh của mỗi ngƣời. Bên cạnh đó là rèn luyện những năng lực mới, giúp ngƣời học hoàn thiện bản thân. Nhƣ vậy, ngƣời học có cơ hội khám phá tối đa những năng lực và sở thích của bản thân, làm tiền đề cho việc lựa chọn nghề nghiệp sau này. Dạy học STEM là phƣơng pháp mới giúp cho ngƣời học (học sinh) phát triển đầy đủ tƣ duy cũng nhƣ năng lực. Đó là tƣ duy sáng tạo, tƣ duy logic, tƣ duy phản biện, Đó là năng lực giải quyết vấn đề; năng lực hợp tác; năng lực tự học; năng lực quản lí, 18
28. CHƢƠNG 2. TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ STEM “GUỒNG ĐƢA NƢỚC LÊN NƢƠNG” 2.1. Nội dung chủ đề STEM “Guồng đƣa nƣớc lên nƣơng” 2.1.1. Vấn đề của cuộc sống ( Technology – Công nghệ) Do những đặc thù về địa hình và khí hậu khiến cho việc canh tác nông nghiệp của ngƣời dân vùng cao trở nên vô cùng khó khăn đặc biệt là trong việc cung cấp nƣớc tƣới cho hoa màu. Trong đó, việc cung cấp nƣớc tƣới thƣờng xuyên và đúng vụ cho cây lúa gặp rất nhiều khó khăn. Địa phƣơng chúng ta xét ở đây đó là vùng núi cao miề Tây Nghệ An. Với đặc thù về địa lí đó là cao và dốc kèm theo đặc điểm sông suối nhỏ, ruộng nƣơng thì cao bất lợi cho canh tác nông nghiệp. Việc cung cấp nƣớc tƣới cho nông nghiệp trở nên khó khăn và thƣờng xuyên cấp thiếu nƣớc cho hoa màu. Hơn nữa, muốn sử dụng máy bơm nƣớc là điều không thể vì điện cho sinh hoạt còn hạn chế và rất khó khăn cho đấu nối dây dẫn điện ra ruộng nƣơng. Từ những khó khăn đó, những ngƣời nông dân đã nghĩ ra việc tạo ra công cụ đƣa nƣớc mới là guồng nƣớc. Một động cơ không sử dụng năng lƣợng điện, không tiêu hao sức ngƣời mà chỉ cần đến sức nƣớc. Lợi dụng sức nƣớc chảy xiết ở những con suối để đƣa nƣớc lên cao cung cấp cho ruộng nƣơng, hoa màu. Hình 2.1: Guồng nƣớc – máy bơm tre tại vùng cao 2.1.2. Kiến thức Vật lý (Science - khoa học ) 19
29. Các kiến thức vật lí có liên quan trong bài học là rất rộng và bao gồm cả kiến thức vật lí có do kinh nghiệm và kiến thức vật lý đƣợc học tập. - Các kiến thức vật lí liên quan: Giáo viên hƣớng dẫn học sinh tìm hiểu kiến thức trong SGK hoặc tài liệu (nếu có) để lĩnh hội kiến thức mới. Động năng là dạng năng lƣợng mà một vật có đƣợc do nó đang chuyển động. Công thức tính động đăng của một vật khối lƣợng m đang chuyển động với vận tốc v đƣợc xác định theo công thức là W (năng lƣợng vật đ có đƣợc do chuyển động). Thế năng trong bài học này thuộc dạng là thế năng trọng trƣờng. Thế năng trọng trƣờng của một vật là dạng năng lƣợng tƣơng tác giữa Trái Đất và vật: nó phụ thuộc vào vị trí của vật trong trọng trƣờng. Khi một vật ở độ cao z so với mặt đất (trong trọng trƣờng của Trái Đất) thì thế năng trọng trƣờng của vật đƣợc định nghĩa bằng công thức: Wt = mgz. Trong quá trình chuyển động của một vật trong trọng trƣờng: nếu động năng tăng thì thế năng giảm (thế năng chuyển hóa thành động năng) và ngƣợc lại; tại vị trí nào động năng cực đại thì thế năng cực tiểu và ngƣợc lại. Momen lực đối với một trục quay là đại lƣợng đặc trƣng cho tác dụng làm quay của lực và đƣợc đo băng tích của lực với cánh tay đòn của nó: M = Fd. Nhƣ vậy, nếu ta muốn tăng giá trị momen lực tác dụng lên một trục quay ta chỉ cần thay đổi lực tác dụng hoặc cánh tay đòn của nó. Tuy nhiên trong trƣờng hợp lực tác dụng là cố định, để thay đổi giá trị momen lực tác dụng ta chỉ cần thay đổi giá trị cánh tay đòn của vật quay. Học sinh nhắc lại kiến thức cũ về lực ma sát và cách làm giảm ma sát. Lực ma sát trƣợt là lực ma sát xuất hiện khi có sự chuyển động trƣợt của vật này trên vật khác. Để làm giảm lực ma sát trƣợt giữa 2 vật (2 bề mặt tiếp xúc) ta phải cải thiện tình trạng của hai mặt tiếp xúc bằng cách tra dầu bôi trơn hoặt thay đổi vật liệu của hai mặt tiếp xúc. 2.1.3. Giải pháp Kỹ thuật (Engineering – Kỹ thuật) - Hình thành ý tƣởng và đƣa ra bản vẽ thiết kế cho một guồng nƣớc đơn giản. Dòng nƣớc chạy qua guồng mang năng lƣợng (động năng), khi đến đập vào các cánh lá chắn của guồng nƣớc năng lƣợng đó đƣợc chuyển một phần cho các cánh đẩy các cánh chuyển động. Do guồng nƣớc có hình dạng là bánh nƣớc tròn nên dƣới tác dụng lực đó, guồng nƣớc bắt đầu chuyển động tròn. Các ống nƣớc theo đó đƣa nƣớc lên cao. Nhƣ vậy, nƣớc đã chuyển động năng từ dòng chảy thành thế năng đƣa nƣớc lên cao. 20
30. - Lựa chọn nguyên vật liệu cho việc thiết kế. Thiết kế những bản nguyên vật liệu thay thế nếu bản đang dùng không phù hợp hoặc muốn nâng cấp thiết kế. - Theo nhƣ nội dung kiến thức đã nêu, cũng nhƣ dự kiến về sản phẩm ta có thể nêu đƣợc nguyên lí hoạt động của guồng nƣớc nhƣ sau: khi nƣớc chảy trong máng dốc qua các cánh hứng nƣớc của guồng sẽ tạo ra lực đẩy cho guồng nƣớc chuyển động. Đồng thời, các ống nƣớc lấy đƣợc nƣớc từ máng rồi theo vòng quay guồng nƣớc đƣa nƣớc lên. Với góc nghiêng ống là 300, nƣớc đƣợc đƣa lên đến độ cao bằng 2/3 so với độ cao của guồng nƣớc. Khi nƣớc đã lên đến độ cao đó, nƣớc sẽ đƣợc chảy ra khỏi ống vào cốc hứng đã chuẩn bị sẵn. Nhƣ vậy, ta đã đƣa đƣợc nƣớc từ máng lên độ cao mong muốn. - Lắp ráp các vật liệu thành sản phẩm hoàn chỉnh Sản phẩm dự kiến: Hình 2.2. sản phẩm “Guồng nước” dự kiến - Thử nghiệm sản phẩm 21
31. Bảng 2.1. Bảng lưu lượng nước mỗi lầm thử nghiệm sản phẩm với góc nghiêng máng nước là 150 Lần Lƣu lƣợng Guồng không Guồng bắt Guồng hoạt chạy đầu chạy động tốt nhƣng chƣa đƣa đƣợc nƣớc lên 1 4,5*10-4 m3/s x 2 6*10-3 m3/s x 3 9*10-3 m3/s x 2.1.4. Kiến thức Toán (maths – Toán học) - Tính toán các số liệu về kích thƣớc của các bộ phận - Đƣa ra các bảng số liệu dự kiến về các phƣơng án số liệu có thể thay đổi nếu sản phẩm không hoạt động nhƣ mong muốn hoặc muốn nâng cấp sản phẩm. - Tính lƣu lƣợng nƣớc 2.2. Danh mục thiết bị và vật liệu cần thiết cho việc thực hiện chủ đề Bảng 2.2. Bảng vật liệu chuẩn bị cho thiết kế mô hình S Vật liệu chuẩn bị Số Đơn Mô tả kích TT lƣợng vị thƣớc, công dụng 1. 1 Cái Ổ bi đƣờng kính trong 0,5 cm, đƣờng kính ngoài 2cm. Làm trục quay cho guồng nƣớc Ổ bi 22
32. 2. 10 Chiếc Que có các kích thƣớc chiều dài và chiều rộn glaafn lƣợt là 15cm-2cm Làm chân đỡ cho bánh quay Que gỗ dẹt 3. 1 Chiếc Que dài 7cm với tiết diện bán kính 0.5cm Que làm trục quay Que gỗ tròn 4. 8 Cái Que dài 12.5cm làm khung cho bánh guồng Que gỗ tròn nhỏ 23
33. 5. 1 Cái Máng nƣớc với chiều rộng 11cm, chiều dài 65cm, chiều cao 6cm. Đóng vai trò nhƣ con suối chƣa nƣớc Máng 6. 1 Cái Đựng nƣớc. Đƣợc coi nhƣ là nơi cần cung cấp nƣớc Cốc 7. 1 Cm Độ dài sợi dây thép sao cho cuộn thành đƣờng tròn bán kính 14cm. Làm khung tròn ngoài cùng. Để đỡ các cánh nƣớc và ống đƣa nƣớc Dây thép 24
34. 8. 1 Cái Kết dính các bộ phận Súng bắn keo 9. 1 Que Kết dính Keo nến 10. 2 Cái Làm cánh nƣớc Lon bia 11. 1 Chiếc Cắt các vật liệu Dao,Kéo 25
35. 12. 1 Chiếc Đƣờng dẫn Ống dẫn nƣớc nƣớc vào máng 2.3. Mục tiêu dạy học chủ đề STEM “Guồng đƣa nƣớc lên nƣơng” 2.3.1. Kiến thức - Hiểu đƣợc khái niệm động năng, thế năng, momen lực. - Biết đƣợc sự chuyển hóa từ động năng sang thế năng và ngƣợc lại. - Đƣa ra đƣợc khái niệm momen lực. Tác dụng làm quay của momen lực đối với vật có trục quay cố định. - Hiểu đƣợc làm thế nào để thay đổi momen lực tác dụng lên một vật có trục quay cố định 2.3.2. Kĩ năng - Xác định đƣợc các bộ phận của guồng nƣớc về hình dạng và kích thƣớc. - Vẽ đƣợc cách bố trí các bộ phận của guồng nƣớc. - Chế tạo đƣợc mô hình guồng nƣớc từ các vật liệu đơn giản. - Xây dựng đƣợc báo cáo giới thiệu sản phẩm - Giới thiệu và trao đổi về sản phẩm nhóm. - Biết vận dụng những kiến thức đã học để giải quyết vấn đề trong bài mới nhƣ: lực ma sát, cân bằng một vật có trục quay cố định, cân bằng lực, - Biết kết hợp giữa kiến thức cũ và kiến thức mới để tạo ra sản phẩm học tập. - Rèn luyện kĩ năng tƣ duy, tính toán. 2.3.3. Năng lực - Phát triển các năng lực cá nhân: giải quyết vấn đề, làm việc nhóm, giao tiếp, sáng tạo, 2.4. Tiến trình tổ chức dạy học chủ đề STEM “Guồng đƣa nƣớc lên nƣơng” a, Hoạt động 1: Tìm hiểu thực tiễn, phát hiện vấn đề. * Mục tiêu: - Biết nhu cầu sử dụng nƣớc trong nông nghiệp của ngƣời dân tộc thiểu số. 26
36. - Biết cách mà ngƣời dân tộc đƣa nƣớc lên cao để phục vụ cho nông nghiệp. * Nội dung hoạt động: - Học sinh xem video, bài báo có liên quan nội dung (giáo viên chuẩn bị sẵn) Video 2.1: Video hoạt động của guồng nước Bài báo tham khảo: “Kỳ diệu máy bơm nƣớc khổng lồ của đồng bào miền tây Xứ Nghệ Thứ 3, 15:00, 18/09/2012 (VOV) -"Máy bơm nƣớc khổng lồ" chính là Con nƣớc chạy bằng nƣớc suối đƣợc đồng bào dân tộc sáng tạo ra từ bao đời nay. Con nƣớc quá quen thuộc với bà con vùng cao nhƣng lại quá lạ lẫm với ngƣời miền xuôi, thành thị. Cấu tạo, hoạt động của Con nƣớc cũng là điều làm nhiều ngƣời tò mò? 27
37. Đã bao đời nay bà con ở vùng đồng bào dân tộc ở miền tây Xứ Nghệ nhƣ Quế Phong, Con Cuông, Tƣơng Dƣơng (Nghệ An) đã biết sáng tạo ra những "cỗ" máy bơm chạy bằng nƣớc hay còn gọi là con nƣớc (guồng nƣớc - pv). Với đồng bào miền xuôi, thành phố thì Con nƣớc quá lạ lẫm nhƣng đối với đồng bào vùng cao thì đây lại quá quen thuộc. Bởi từ bao đời nay Con nƣớc chính là "cỗ" máy đƣa nƣớc về phục vụ đồng lúa, sinh hoạt của ngƣời dân. Những Con nƣớc này cũng không đơn giản chỉ là dụng cụ phục vụ sinh hoạt ngƣời dân đồng bào nơi đây mà còn là nét văn hóa riêng của đồng bào dân tộc vùng cao. Về cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của Con nƣớc này cơ bản nhƣ sau: Trung bình đƣờng kính của Con nƣớc rộng chừng 4-7 mét tùy vào kích cỡ của mỗi cái do con ngƣời làm. Trục giữa của Con nƣớc (hay còn gọi là trục giữa cọn) đƣợc làm bằng một khúc gỗ (gỗ này phải chắc, bền, nhẹ và chịu nƣớc tối), trục này đƣợc đặt cố định giữa hai cây cột chịu lực để nâng toàn bộ Con nƣớc. 28
38. Tiếp đến là công đoạn làm nang cọn, nang cọn chính là kích thƣớc to nhỏ của con nƣớc, nang cọn đƣợc làm bắng những cây nứa già thẳng đƣợc đan xen từ bên này sang bên kia tạo thành khung của con nƣớc (tùy theo yêu cầu của mỗi ngƣời quyết định độ to nhỏ của nang cọn). Cánh quạt của Con nƣớc chính là những tấm phên bằng nứa đƣợc tết thành mảng, khi nƣớc tác động vào tấm phên này sẽ làm quay con nƣớc. Công đoạn đặt ống nƣớc rất quan trọng, ống nƣớc đƣợc đặt chéo theo cánh quạt nƣớc. Nƣớc sẽ lần lƣợt đƣợc múc vào các luống nƣớc đi lên phía trên rồi đổ ra một máng nƣớc trên đỉnh. Máng nƣớc này có đƣờng ống dẫn nƣớc đi về gia đình về đồng ruộng. Việc đặt ống nƣớc để khi con nƣớc quay có thể múc đƣợc nƣớc từ suối lên đòi hỏi rất tỉ mỉ và kinh nghiệm Mặc dù đời sống đã phát triển, hiện đại hóa máy móc ở các vùng miền tuy nhiên đối với đồng bào dân tộc vùng cao thì Con nƣớc vẫn đang là "cỗ" máy bơm cần thiết phục vụ đời sống nhân dân, tƣới tiêu các cánh đồng ruộng. CTV Phƣơng Nguyên/VOV online” - Giáo viên đƣa đƣa ra những câu hỏi định hƣớng: + Ngƣời dân tộc đƣa nƣớc lên ruộng nƣơng trên cao bằng cách nào? + Nêu cấu tạo của guồng đƣa nƣớc? + Nêu nguyên lí hoạt động của guồng đƣa nƣớc? - Giáo viên tổng hợp, kết luận kiến các ý kiến và dẫn dắt học sinh đến các kiến thức liên quan trong bài để bẳt đầu cho hoạt động 2. * Sản phẩm dự kiến: học sinh trả lời đƣợc các câu hỏi mà giáo viên đƣa ra. 29
39. - Trình bày đƣợc cấu tạo của guồng đƣa nƣớc. - Nêu đƣợc nguyên lí hoạt động của guồng đƣa nƣớc. b, Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền (tổ chức dạy học các kiến thức có liên quan theo chương trình giáo dục phổ thông; sử dụng thời gian phân phối của chương trình cho nội dung tương ứng). * Mục tiêu: - Hiểu đƣợc khái niệm động năng, thế năng. - Viết đƣợc công thức của động năng và thế năng. - Hiểu đƣợc cơ chế chuyển hóa năng lƣợng từ cơ năng sang thế năng và ngƣợc lại. - Hiểu đƣợc khái niệm momen lực. - Biết cách để làm tahy đổi momen lực tác dụng lên vật rắn có trục quay cố định. - Nêu lại đƣợc những kiến thức cũ liên quan: lực ma sát, * Nội dung hoạt động: Tìm hiểu động năng, thế năng và sự chuyển hóa qua lại giữa động năng và thế năng. Giáo viên hƣớng dẫn học sinh tìm hiểu kiến thức trong SGK hoặc tài liệu (nếu có) để tìm hiểu kiến thức mới. Đó là các kiến thức đã đề cập ở mục 2.1.2. * Sản phẩm Học sinh lĩnh hội đƣợc kiến thức mới, ôn lại đƣợc kiến thức cũ. Học sinh có cơ sở kiến thức cho thiết kế và chế tạo mô hình ở hoạt động sau. c, Hoạt động 3: Thiết kế mô hình và giới thiệu hoạt động của mô hình. * Mục tiêu - Phát triển tính sáng tạo, bộc lộ đƣợc tƣ duy kỹ thuật ở học sinh. - Đƣa ra đƣợc những ý tƣởng thiết kế guồng đƣa nƣớc nhiều ƣu điểm. - Học sinh bƣớc đầu hình dung đƣợc cấu tạo, hình dáng guồng đƣa nƣớc và nguyên lí hoạt động của chúng. - Giới thiệu đƣợc nguyên lí hoạt động của guồng nƣớc đã thiết kế. - Rèn kĩ năng hoạt động nhóm. * Nội dung hoạt động: 30
40. Học sinh hoạt động nhóm theo nhƣ đã phân chia và đƣa ra những ý tƣởng cá nhận rồi tập hợp và đƣa ra bản thiết kế cuối cùng. Bản thiết kế phải dựa trên sản phẩm của hoạt động 1 mục 2.4. Học sinh thiết kế dựa trên những vật liệu giáo viên đã chuẩn bị sẵn Giáo viên cùng học sinh chọn ra nhũng bản thiết kế phù hợp nhất để tiếp tục hoạt động 4. * Sản phẩm - Có bản thiết kế trên giấy và trình bày đƣợc cấu tạo, nguyên lí hoạt động của sản phẩm thiết kế. d, Hoạt động 4: Chế tạo mô hình * Mục tiêu: - Thiết kế đƣợc mô hình hoàn chỉnh - Ôn tập kiến thức qua chế tạo sản phẩm. - Hiểu sâu kiến thwusc đã học - Rèn luyện kĩ năng hoạt động nhóm. * Nội dung hoạt động: học sinh lên nhận các vật liệu, dung cụ chế tạo. Giáo viên đƣa ra bảng tiêu chí đánh giá sản phẩm Bảng 2.3. Bảng tiêu chí đánh giá quá trình chế tạo và sản phẩm Đối 0 1 2 3 Điểm tƣợng đánh giá Quá Các thành viên Các thành Các thành Hoạt trình trong nhóm chƣa viên trong viên trong động học biết phân chia nhóm đã nhóm đã nhóm tốt sinh công việc và trao biết phân biết phân cả về pân tham đổi ý kiến chia công chia công chia công gia hoạt việc việc phù việc và động nhƣng hợp hoạt động không nhƣng trao đổi đồng đều chƣa biết học tập chia sẻ, trong trao đổi ý nhóm kiến Sản Sản phẩm không Sản phẩm Sản phẩm Sản phẩm phẩm hoàn thành hoàn hoàn hoàn thành thành thành, nhƣng nhƣng, chạy 31
41. không chạy đƣợc, hoạt động đƣợc thẩm mỹ. đƣợc nhƣng kém thẩm mỹ Các bƣớc chế tạo ra sản phẩm do học sinh tự sáng tạo và lựa chọn * Sản phẩm - Giáo viên yêu cầu học sinh cho chạy thử mô hình với các lƣu lƣợng nƣớc và góc nghiêng máng khác nhau rồi làm báo cáo. e, Hoạt động 5: trình bày, giới thiệu mô hình * Mục tiêu - Rèn kĩ năng thuyết trình, đứng trƣớc đám đông * Nội dung hoạt động Đại diện các nhóm lên trình bày sản phẩm, cho mô hình chạy. Các nhóm còn lại đặt câu hỏi, thảo luận và đƣa ra nhận xét. Cuối cùng, giáo viên nhận xét, đánh giá từng sản phẩm. * Sản phẩm Sản phẩm là mô hình cuối cùng từng nhóm và cả lớp. 32
42. Kết luận chƣơng 2 Một bài học theo chủ đề STEM là bao gồm tất cả những môn học thuộc bộ môn khoa học tự nhiên. Chúng đƣợc lồng ghép, bổ trợ nhau để tạo ra một bài học hay và ý nghĩa. Tổ chức dạy học là phần quan trọng trong quá trình hình thành và thực hiện một bài học. Đây là bƣớc để giáo viên hình thành, dự kiến và sắp xếp các kiến thức theo những trật tự nhất định và phù hợp nhất để tạo hiệu quả cao nhất cho bài học. Quá trình tổ chức dạy học chủ đề STEM gồm 5 hoạt động: Hoạt dộng 1: Tìm hiểu vấn đề trong cuộc sống. Đây cũng là hoạt động hình thành cho học sinh những mẫu thuẫn, vấn đề để học sinh cần tìm tòi và giải quyết. Hoạt động 2: Tìm hiểu kiến thức nền. Đây là hoạt động quan trọng cung cấp cho học sinh những kiến thức cần thiết để tham gia thực hiện chủ đề. Hoạt động 3:Thiết kế và giới thiệu hoạt động của mô hình. Đây chắc hẳn là hoạt động giúp cho học sinh phát triển đƣợc tƣ duy sáng tạo nhiêu nhất. Bên cạnh đó, các năng lực phẩm chất các nhân của học sinh cũng đƣợc bộc lộ rõ nét ở hoạt động này. Hoạt động 4: Chế tạo mô hình. Để đƣa ra đƣợc sản phẩm hoàn chỉnh, học sinh đƣợc trải qua các hoạt động tƣu duy, trao đổi, tổng hợp kiến thức. Ngoài ra, sự khéo léo, sáng tạo của học sinh cũng đƣợc rèn luyện và nâng cao. Hoạt động 5: Trình bày mô hình. Sựu tự tin, kĩ năng thuyết trình chính là những ƣu điểm mag học sinh đƣợc rèn luyện và bộc lộ trong hoạt động này. 33
43. CHƢƠNG 3. DỰ KIẾN THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 3.1. Mục đích, đối tƣợng và phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm 3.1.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm - Giúp cho học sinh yêu thích các bộ môn khoa học. - Phát triển các năng lực bản thân học sinh. 3.1.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm Tạo ra sản phẩm là mô hình có thể hoạt động đƣợc với nguyên lí tƣơng tự sản phẩm thực 3.1.3. Đối tượng thực nghiệm sư phạm - Học sinh lớp 10 THPT 3.1.4. Phương pháp thực nghiệm sư phạm - Phƣơng pháp dạy học theo chủ đề STEM 3.2. Dự kiến triển khai thực nghiệm sƣ phạm 3.2.1. Thời gian triển khai thực nghiệm sư phạm Thời gian học tập 135 phút kéo dài trong 3 tiết + 30 phút : thực hiện hoạt động 1 + 30 phút: thực hiện hoạt động 2 + 15 phút: thực hiện hoạt động 3 + 45 phút: thực hiện hoạt động 4 + 15 phút: thực hiện hoạt động 5 3.2.2. Các tiêu chí đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm Bảng 3.1. Bảng tiêu chí đánh giá chủ đề STEM “Guồng đưa nước lên nương” Giai Tiêu chí Mức độ thực hiện đoạn Đánh giá Rất rõ Rõ Không Không ràng ràng rõ có ràng Vấn đề Đƣa ra đƣợc các vấn đề trong thực tiễn đời sống cho thấy sự cần thiết của việc chế tạo guồng nƣớc. Ý tƣởng Đề xuất ý tƣởng đƣa nƣớc lên ruộng cao bằng guồng sử dụng sức nƣớc hấp đẫn, khả 34
44. thi. Tính khả Trình bày rõ ràng kiến thức thi của liên quan; phần tích đƣợc thời chủ đề gian thực hiện hợp lí; kinh phí dự trù hợp lí. Sản Đƣa ra đƣợc chủ đề và bài phẩm thiết kế tổ chức dạy học logic, phù hợp với chuẩn kiến thức và năng lực của học sinh Mở rộng Chủ đề mở ra hƣớng cho việc chủ đề sử dụng guồng nƣớc ở vùng đồng bằng cho những công việc đa đạng mà tiết kiệm đƣợc công sức, chi phí, nhiên liệu 35
45. Kết luận chƣơng 3 Chƣơng 3 của khóa luận đã đƣa ra mục đích, nhiệm vụ, đối tƣợng và phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm để thực hiện kiểm tra đánh giá việc áp dụng dạy học STEM vào trong dạy học ở các trƣờng THPT. Hơn nữa, khóa luận còn vạch ra các tiêu chí đánh giá chất lƣợng của bài giảng STEM về tính thực tiễn, tính ứng dụng, tính phù hợp của nội dung bài học. Rất mong nội dung này có thể giúp ích trong việc đánh giá chất lƣợng của bài giảng ứng dụng STEM. Mặc dù chƣa có điều kiện để tiến hành thực nghiệm sƣ phạm nhƣng chúng tôi tin rằng: kết quả thực nghiệm sẽ khẳng định giả thuyết khoa học của đề tài là: nếu thiết kế bài giảng dạy học STEM với chủ đề “Guồng đƣa nƣớc lên nƣơng” có thể phát huy đƣợc tính tích cực, tự lực, tự giác học tập, phát triển năng lực sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề, nâng cao năng lực phát hiện, tìm tòi, học hỏi, phát triển đƣợc khả năng hợp tác nhóm của HS. 36
46. KẾT LUẬN STEM là viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Math (Toán học). 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. Dạy học chủ đề STEM mở ra hƣớng mới cho sự phát triển và hội nhập nền giáo dục thế giới. Là quan điểm dạy học theo hƣớng liên môn các bộ môn khoa học, lấy học sinh làm trung tâm và tự mình tìm tòi kiến thức dƣới sự điều hƣớng và trợ giúp của giáo viên. Dạy học chủ đề STEM tạo cho học sinh một môi trƣờng lý tƣởng để phát triển tƣ duy và năng lực bản thân. Cùng với đó, học sinh đƣợc định hƣớng nghề nghiệp một cách rõ nét. Không có học sinh kém, chỉ có học sinh lƣời vận động tƣ duy – trí não. Trong quá trình học tập với quan điểm dạy học theo chủ đề STEM yêu cầu học sinh phải tham gia đầy đủ và vận dụng những gì của bản thân để trải nghiệm bài học. Đây là môi trƣờng tốt cho mỗi em bộc lộ tƣ chất và tự rèn luyện. 37
47. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Nguyễn Thanh Nga (Chủ biên), Phùng Việt Hải, Nguyễn Quang Linh, Hoàng Phƣớc Muội (2018), Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM cho học sinh Trùn học cơ sở và Trung học phổ thông, Nxb Đại học Sƣ phạm TP Hồ Chí Minh. 2. Nguyễn Thanh Nga (Chủ biên), Hoàng Phƣớc Muội, Phùng Việt Hải, Nguyễn Quang Linh, Nguyễn Anh Dũng, Ngô Trọng Tuệ (2018), Dạy học chủ đề STEM cho học sinh Trung học cơ sở và Trung học phổ thông, Nxb Đại học Sƣ phạm TPHCM. 3. Nguyễn Thanh Nga (Chủ biên), Phùng Việt Hải, Nguyễn Quang Linh, Hoàng Phƣớc Muội (2017), Thiết kế và tổ chức chủ đề giáo dục STEM cho học sinh Trung Học cơ sở và Trung học phổ thông, Nxb Đại học Sƣ phạm TPHCM. 4. Bộ Giáo dục và Đào tạo (2015), Lƣơng Duyên Bình ( Tổng chủ biên), Vật lí 10 (Ban cơ bản, Nâng cao), Nxb Giáo dục Việt Nam. 5. trinh-giao-duc-pho-thong-nhu-the-nao-163618.ict 6. Thủ tƣớng chính phủ (2017), Nguyễn Xuân Phúc, Chỉ thị về việc tăng cƣờng năng lực tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4, Số 16/CT- TTg, Chính phủ nƣớc CHXHCN Việt Nam. 7. Thí điểm giáo dục STEM trong chƣơng trình giáo dục phổ thông. 8. Tài liệu hội thảo định hƣớng giáo dục STEM trong trƣờng trung học (2018) 9. can-dien-cua-nong-dan-quang-ngai-3899395.html 10. 11. ăng_lực_chung_và_năng_lực_chuy ên_biệt 38
48. PHỤ LỤC Phụ lục 1: Phiếu phỏng vấn giáo viên PHIẾU PHỎNG VẤN GIÁO VIÊN (Phiếu phỏng vấn phục vụ nghiên cứu khoa học, không có mục đích đánh giá, rất mong thầy (cô) hợp tác và giúp đỡ) Họ và tên: Nam/Nữ: Nơi công tác: Số năm công tác: Xin thầy cô vui lòng cho biết về một số nội dung dƣới đây khi thiết kế, sử dụng bài giảng dạy học chủ đề STEM cho HS trong môn Vật lí. Câu 1: Thầy cô đã sử dụng bài giảng dạy học theo chủ đề STEM trong dạy học môn Vật lí cho HS hay chƣa? (Chọn một ý) A. Chƣa từng. B. Đã từng sử dụng. Câu 2: Thầy cô đã thiết kế bài giảng chủ đề STEM trong dạy học môn Vật lí cho học sinh với những chủ đề và có sự liên môn giữa những môn học nào? (nếu câu hỏi 1 chọn A có thể bỏ qua câu hỏi này) Câu 3: Theo thầy cô, việc sử dụng bài giảng dạy học chủ đề STEM trong dạy học môn Vật lí có phù hợp với bối cảnh của trƣờng mình dạy hay không? A. Có B. Không Ý kiến khác: Câu 4: Theo thầy cô, việc thiết kế bài giảng dạy học chủ đề STEM sử dụng trong dạy học môn Vật lí có những khó khăn gì? (Chọn một hay nhiều ý) A. Là hoạt động mới nên GV chƣa có kinh nghiệm. B. Chƣa có tài liệu hƣớng dẫn GV. C. Kĩ năng, kiến thức về STEM của GV còn hạn chế D. Kiến thức liên ngành hạn chế. Ý kiến khác: Câu 5: Khi sử dụng bài giảng dạy học chủ đề STEM trong dạy học môn Vật lí, thầy cô thấy có những ƣu điểm nào đối với HS? (Chọn một hay nhiều ý) A. Giúp HS hiểu rõ hơn kiến thức Vật lí 39
49. B. Giúp học sinh ham học hỏi, tìm tòi, yêu thích môn học C. Giúp HS nhớ lâu kiến thức D. Phát huy đƣợc năng lực của HS E. Giúp HS vận dụng kiến thức vật lí vào cuộc sống F. Giúp HS phát triển tƣ duy, kỹ năng của nhà khoa học. Ý kiến khác: Câu 7: Theo thầy cô, HS sử dụng bài giảng dạy học chủ đề STEM để học môn Vật lí có những khó khăn gì? (Chọn một hay nhiều ý) A. Học sinh khó vận dụng kiến thức và kĩ thuật. B. Kỹ năng về kĩ thuật của học sinh hạn chế. C. Khả năng tƣ duy kĩ thuật của học sinh hạn chế. D. Khả năng tự học kiến thức của học sinh hạn chế. Ý kiến khác: Câu 8: Theo thầy cô, để nâng cao hiệu quả sử dụng bài giảng dạy học chủ đề STEM trong dạy học vật lí cần phải làm những gì? (Chọn một hay nhiều ý) A. Giao cho HS làm trƣớc các hoạt động nhỏ, nền tảng ở nhà. B. Hƣớng dẫn HS tự học kiến thức . C. Nâng cao sự liên kết giữa lí thuyết và thực tiễn. D. Mỗi bài giảng đều tạo cho HS hứng thú tìm tòi. E. Tăng cƣờng cho HS tìm hiểu ứng dụng kĩ thuật của vật lí. Ý kiến khác: Câu 9: Thầy cô đánh giá thế nào về sự cần thiết của việc sử dụng bài giảng dạy học chủ đề STEM? (Chọn một ý) A. Không cần thiết. B. Cần thiết. C. Rất cần thiết Em xin chân thành cảm ơn sự hợp tác và giúp đỡ của quý thầy cô! 40
50. Phụ lục 2: Phiếu phỏng vấn học sinh PHIẾU ĐIỀU TRA HỌC SINH (Phiếu phỏng vấn phục vụ nghiên cứu khoa học, không có mục đích đánh giá học sinh, rất mong các em cộng tác và trả lời trung thực) Họ và tên: Nam/nữ: Lớp: Trƣờng: Nhằm cung cấp thông tin về thực trạng học tập bằng phƣơng pháp dạy học theo chủ đề STEM trong môn Vật lí. Mong các em trả lời các câu hỏi dƣới đây. Câu 1: Các em đã biết đến bài giảng dạy học chủ đề STEM chƣa? (Chọn một ý) A. Chƣa biết. B. Đã biết. C. Biết nhƣng chƣa đƣợc học. Câu 2: Các em đã đƣợc học những chủ đề, nội dung nào theo hình thức dạy học STEM ? . Câu 3: Khi học kiến thức vật lí, em có vận dụng kiến thức ở các lĩnh vực nào? (Chọn một hay nhiều ý) A. Giải thích hiện tƣợng vật lí trong tự nhiên. B. Làm bài tập. C. Tìm hiểu ứng dụng kiến thức vật lí trong các thiết bị, máy móc. D. Tìm hiểu ứng dụng kiến thức vật lí trong công trình xây dựng. E. Giải thích hoạt động của thiết bị, máy móc. F. Thiết kế mô hình thiết bị, máy móc. G. Chế tạo thiết bị, máy móc. Ý kiến khác: Chân thành cảm ơn em! 41