SKKN Dạy học STEM phần Chất rắn, chất lỏng. Sự chuyển thể nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh THPT

MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Hiện nay trên thế giới cách mạng khoa học công nghệ phát triển hết sức nhanh chóng, đặc biệt là hơi thở của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 với xu hướng phát triển dựa trên sự tích hợp giữa các lĩnh vực khoa học và công nghệ cao, hướng tới phát triển trí tuệ nhân tạo, ngày càng tác động mạnh mẽ đến mọi mặt của đời sống xã hội, dẫn đến việc thay đổi phương thức và lực lượng sản xuất. Giáo dục với chức năng cơ bản là đào tạo nhân lực cho xã hội cần phải thay đổi mạnh mẽ để đáp ứng nhu cầu này, đồng thời xác định đúng mô hình nhân cách của con người mà nhà trường phải đào tạo theo nhu cầu của xã hội. Vì vậy, PPDH phải thay đổi theo hướng hiện đại, phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo của HS, lấy HS làm trung tâm. Ngày 4/5/2017 Thủ tướng Chính phủ đã ban hành chỉ thị 16/CT-TTg về việc tăng cường tiếp cận cuộc cách mạng khoa học lần thứ tư. Trong đó, việc đưa giáo dục STEM vào nhà trường phổ thông mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp với chương trình giáo dục phổ thông. Một trong những giải pháp là “Thay đổi mạnh mẽ các chính sách, nội dung, phương pháp giáo dục và dạy nghề nhằm tạo ra nguồn nhân lực có khả năng tiếp nhận các xu thế công nghệ sản xuất mới, trong đó chú trọng thúc đẩy đào tạo về khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học (STEM), ngoại ngữ, tin học trong chương trình giáo dục phổ thông mới”. Theo thông tư số 32/2018/TTBGDĐT ngày 26/12/2018 của Bộ trưởng Bộ GD&ĐT về Ban hành chương trình giáo dục phổ thông, trong đó nêu rõ: “Giáo dục khoa học tự nhiên giúp học sinh dần hình thành và phát triển năng lực khoa học tự nhiên qua quan sát và thực nghiệm, vận dụng tổng hợp kiến thức, kĩ năng để giải quyết các vấn đề trong cuộc sống, đồng thời cùng với các môn Toán, Vật lí, Hóa học, Sinh học, Công nghệ, Tin học thực hiện giáo dục STEM, một trong những xu hướng giáo dục được coi trọng ở nhiều quốc gia trên thế giới và được quan tâm thích đáng trong đổi mới giáo dục phổ thông của Việt Nam”.
Tại Nghệ An trong các văn bản hướng dẫn thực hiện nhiệm vụ năm học Sở giáo dục và đào tạo yêu cầu các trường triển khai tích hợp STEM trong dạy học với nội dung: “Thực hiện giáo dục tích hợp khoa học – công nghệ – kĩ thuật – toán học trong thực hiện chương trình giáo dục phổ thông ở tất cả các môn học liên quan”.
Đối với bộ môn Vật lý là bộ môn khoa học thực nghiệm việc thực hiện tích hợp các kiến thức của các môn học Toán học – Kỹ thuật – Công nghệ – Vật lí đóng vai trò rất quan trọng.
Trong quá trình dạy học, chúng tôi nhận thấy phần lớn giáo viên và học sinh chỉ mới chú trọng giải các bài tập phục vụ cho quá trình thi cử chứ chưa chú trọng phát triển các năng lực giải quyết vẫn đề trong thực tiễn. Để phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho HS, giáo viên cần đưa học sinh vào các hoạt động học tập có tính thực tiễn
Với những lí do trên tôi chọn đề tài “Dạy học STEM phần “Chất rắn, chất lỏng. Sự chuyển thể” nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh THPT” với mong muốn nghiên cứu sâu hơn về giáo dục STEM.
2. Mục đích nghiên cứu
– Xây dựng một số chủ đề STEM nội dung kiến thức “Chất rắn và chất lỏng.Sự chuyển thể” Vật lý 10 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh. – Đề xuất nội dung và phương pháp dạy học vật lý theo định hướng STEM.
– Rèn luyện cho học sinh kĩ năng làm việc nhóm một cách có hiệu quả, định hướng tìm tòi, khai thác các tài liệu liên quan đến vấn đề cần giải quyết.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
– Tìm hiểu cơ sở lí luận về dạy học định hướng STEM
– Nghiên cứu chương trình và sách giáo khoa vật lí
– Nghiên cứu phương pháp tổ chức các hoạt động trong giáo dục STEM
4. Giả thuyết khoa học
Nếu tổ chức dạy học phần “Chất rắn và chất lỏng. Sự chuyển thể” theo định hướng giáo dục STEM với việc cho học sinh tìm hiểu và giải quyết các vấn đề đề mang tính thực tiễn liên quan đến cuộc sống hàng ngày, thiết kế chế tạo các sản phẩm khoa học kĩ thuật ứng dụng trong đời sống sẽ tạo sự hứng thú học tập cho học sinh, giúp học sinh phát triển năng lực giải quyết vấn đề.
5. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
– Dạy học STEM phần Chất rắn và chất lỏng. Sự chuyển thể
– Giáo viên và học sinh THPT
6. Phương pháp nghiên cứu
* Phương pháp nghiên cứu lí luận:
– Đọc và tìm hiểu các tài liệu liên quan.
– Dạy học theo định hướng STEM.
* Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
– Quan sát, thăm lớp dự giờ trao đổi với GV và HS.
– Điều tra, khảo sát tình hình dạy học STEM hiện nay.
7. Những đóng góp mới của đề tài
– Góp phần làm sáng tỏ cơ sở lí luận về dạy học STEM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề trong dạy học vật lý 10 THPT.
– Cung cấp những giá trị cụ thể về giáo dục STEM.
II. NỘI DUNG
Chương 1. Cơ sở lí luận và thực tiễn về giáo dục STEM trong trường phổ thông
1.1. Cơ sở lí luận về giáo dục STEM
1.1.1. Khái niệm về giáo dục STEM
STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Mathematics (Toán học) thường được sử dụng để bàn đến các chính sách phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học của mỗi quốc gia. Với những cách tiếp cận khác nhau, giáo dục STEM sẽ được hiểu và triển khai theo những cách khác nhau. Giáo dục STEM đề cao đến việc hình thành và phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho người học. Trong mỗi bài học theo chủ đề STEM, học sinh được đặt trước một tình huống có vấn đề thực tiễn cần giải quyết liên quan đến các kiến thức khoa học. Để giải quyết vấn đề đó học sinh phải tìm tòi, nghiên cứu những kiến thức thuộc các môn học có liên quan đến vấn đề và sử dụng chúng để giải quyết vấn đề.
Giáo dục STEM là một phương thức giáo dục nhằm trang bị cho học sinh những kiến thức khoa học gắn liền với ứng dụng của chúng trong thực tiễn, bối cảnh cụ thể, kết nối giữa trường học và cộng đồng, nơi làm việc và các tổ chức toàn cầu, qua đó phát triển cho học sinh năng lực giải quyết vấn đề cùng với năng lực khác tương ứng, đáp ứng được nhu cầu của sự phát triển kinh tế xã hội, góp phần vào cạnh tranh trong nền kinh tế mới.
Như vậy, định nghĩa về giáo dục STEM nói đến cách tiếp cận liên ngành, liên môn học trong một chương trình đào tạo, cụ thể phải có bốn lĩnh vực: Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Giáo dục STEM giúp HS nhận thấy được tầm quan trọng của kiến thức tổng hợp để vận dụng giải quyết vấn đề trong công việc.
1.1.2. Mục tiêu về giáo dục STEM
Theo các báo cáo tại diễn đàn giáo dục STEM tại Mỹ thì mục tiêu của giáo dục STEM gồm 3 mục tiêu chính như sau:
– Xây dựng nhưng năng lực nhận thức STEM cho thế hệ công dân tương lai: Mục tiêu này chủ yếu tập trung ở chương trình giáo dục phổ thông, hướng đến một nhận thức và hiểu biết trong lĩnh vực STEM.
– Chuẩn bị những năng lực cần thiết cho nguồn lực lao động thế kỉ mới: Mục tiêu này chủ yếu được lồng ghép trong các chương trình cả giáo dục chính quy và không chính quy, từ bậc phổ thông đến chương trình đại học. Những năng lực này đều hướng tới người lao động thích nghi và làm việc hiệu quả trong môi trường lao động của xã hội hiện đại.
– Tập trung nghiên cứu, phát triển và đổi mới trong lĩnh vực giáo dục ngành nghề STEM: Mục tiêu này chủ yếu tập trung vào các ngành học từ bậc cao đẳng trở lên, liên quan tới khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán.
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 hướng đến của người dạy và người học. Để thiết kế một chủ đề STEM chất lượng, giáo viên cần phải nắm được 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 giáo viên cần đặt học sinh 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.