SKKN Khai thác và sử dụng bộ STEM “Năng lượng tái tạo” tại phòng học stem của trường THPT

2. Cở sở thực tiễn của dạy học Vật lí theo định hướng stem ở một số trường THPT

2.1.Thực trạng tổ chức dạy học môn Vật lí theo định hướng stem ở một số trường THPT trên địa bàn huyện Thanh Chương và Đô Lương và Anh Sơn.

Từ năm học 2014-2015, giáo dục stem đã được Bộ GD-ĐT đưa vào một số văn bản hướng dẫn khuyến khích triển khai ở các nhà trường, đặc biệt sau khi Thủ tướng ban hành Chỉ thị 16/CT-TTg ngày 04/5/2017 về việc tăng cường năng lực tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4, Bộ GD-ĐT đã triển khai thí điểm và đến nay giáo dục stem đã được triển khai đồng loạt trên phạm vi toàn quốc. Riêng ở tỉnh ta, giáo dục stem đã được Sở GD&ĐT đưa vào hướng dẫn nhiệm vụ năm học ở bậc học Tiểu học và Trung học từ năm học 2017 – 2018.

Thực tế triển khai cho thấy, giáo dục stem được tổ chức trong nhà trường thường tập trung qua các hình thức: dạy học tích hợp theo định hướng giáo dục stem, sinh hoạt câu lạc bộ stem, các cuộc thi, các hoạt động trải nghiệm sáng tạo, phối hợp tổ chức các hoạt động stem giữa nhà trường và các cơ sở dạy nghề, ngày hội stem…. Qua đây cho thấy, giáo dục stem đã có được những kết quả bước đầu, tạo tiền đề thuận lợi cho bước triển khai tiếp theo mang tính đại trà và hiệu quả khi thời gian thực hiện chương trình GDPT mới chỉ còn không đầy một năm nữa.Tuy nhiên, theo điều tra ở một số trường phổ thông trên địa bàn huyện Thanh Chương, Đô Lương và Anh Sơn, thực tế triển khai vẫn còn gặp nhiều khó khăn, bất cập.

Để tiến hành tìm hiểu về thực trạng dạy học stem trong dạy học Vật lý ở trường THPT tôi đã tiến hành khảo sát bằng phiếu điều tra đối với GV và HS với mục đích thu thập thông tin, phân tích khó khăn, thuận lợi của thực trạng dạy học stem môn Vật lí ở trường phổ thông.

Nội dung khảo sát: Tìm hiểu nhận thức, hiểu biết, quá trình tổ chức dạy học stem môn Vật lý các GV ở các trường THPT.

Đối tượng khảo sát: 20 GV dạy Vật lý ở các trường THPT trên địa bàn huyện Thanh Chương, Đô Lương và Anh Sơn: Trường THPT Thanh Chương 1, THPT Đặng Thúc Hứa, THPT Đô Lương 1, THPT Đô Lương 3, THPT Anh Sơn 1 và 281 HS ở các trường trường trên.

2.1.1. Những khó khăn của GV khi dạy học stem ở trường THPT

Hình 1. Biểu đồ thống kê về khó khăn của GV về dạy học stem ở trường THPT

2.1.2. Mức độ cần thiết dạy học Vật lí theo định hướng giáo dục stem

Hình 2. Biểu đồ thống kê sự cần thiết dạy học môn Vật lí theo định hướng giáo dục stem

2.1.3. Mức độ thường xuyên đưa stem và dạy học Vật lý

Hình 3. Biểu đồ thống kê về mức độ thường xuyên đưa stem vào dạy học Vật lí

2.1.4. Thống kê số HS hiểu biết về dạy học stem

Hình 4. Biểu đồ thống kê về hiểu biết dạy học stem của HS

2.1.5. Thống kê sự hứng thú của HS khi tham gia hoạt động stem

Hình 5. Biểu đồ thống kê về sự hứng thú tham gia hoạt động stem của HS

2.1.6. Thống kê số HS được học Vật lí theo định hướng giáo dục stem

Hình 6. Biểu đồ thống kê số lượng HS đã được học các chủ đề môn Vật lí theo định hướng giáo dục stem

Như vậy thông qua khảo sát GV và HS chúng tôi nhận thấy nhìn chung các GV đều thấy được tầm quan trọng và sự cần thiết của dạy học môn Vật lí theo định hướng stem, tuy nhiên vấn đề vẫn là triển khai, tổ chức dạy học theo định hướng stem như thế nào cho hiệu quả và phù hợp với điều kiện dạy học ở trường phổ thông. Mặc dù một số GV đã thực hiện, nhưng vẫn còn lúng túng, hạn chế. Nhiều GV cho biết, trong dạy học Vật lý chỉ tập trung truyền thụ kiến thức mà chưa chú trọng, chủ động trang bị cho HS kiến thức môn Vật lý cũng như các môn KHTN, Công nghệ và Toán theo định hướng stem. Đối với các em HS, việc đưa stem vào dạy học là rất cần thiết bởi những hiệu quả mà nó mang lại trong giáo dục là to lớn. Một mặt thực hiện được những mục tiêu của GDPT đó là phát triển các năng lực cốt lõi của HS và năng lực đặc thù của môn học, mặt khác nó tác động tích cực đến thái độ, tâm lý người dạy bởi sự hứng thú, niềm đam mê, yêu thích khoa học của các em.

2.2. Nguyên nhân và khó khăn của thực trạng dạy học Vật lí ở trường THPT theo định hướng stem

Mặc dù việc tiếp cận chương trình GDPT mới đã tạo điều kiện thuận lợi hơn để có thể triển khai giáo dục stem, tuy nhiên với khung chương trình hiện hành, GV vẫn còn gặp khó khăn trong việc tổ chức các nội dung, chủ đề sao cho vừa đảm bảo được yêu cầu của khung chương trình vừa phải phát huy tính sáng tạo của HS. Vì vậy khi triển khai chương trình GDPT mới cần phải có hướng dẫn về những chủ đề stem trong các môn, lĩnh vực học tập để tạo thuận lợi cho GV tổ chức dạy học.

Tâm lí ngại tìm hiểu, ngại sáng tạo cùng với trình độ GV chưa đáp ứng được yêu cầu. Phần lớn GV chưa có nhận thức đầy đủ về giáo dục stem và có những hướng suy nghĩ giáo dục stem cao xa, khó thực hiện. GV THPT được đào tạo đơn môn, do đó gặp khó khăn khi triển khai dạy học theo hướng liên ngành như giáo dục stem. Bên cạnh đó, GV còn ngại học hỏi, ngại chia sẻ với đồng nghiệp, nên chưa có sự phối hợp tốt giữa GV các bộ môn trong dạy học stem.

Hình thức kiểm tra, đánh giá hiện nay vẫn còn là rào cản. Môn Công nghệ và Tin học là hai môn thành tố của giáo dục stem nhưng vẫn chưa có vị trí chỗ đứng đúng nghĩa. Hơn nữa việc kiểm tra, đánh giá hiện nay ở trường phổ thông cụ thể là kì thi trung học phổ thông quốc gia được tổ chức theo hình thức làm bài thi trắc nghiệm kiểm tra kiến thức, kĩ năng, trong khi kiểm tra, đánh giá theo mô hình giáo dục stem là đánh giá thông qua sản phẩm, đánh giá quá trình. Vì vậy trên thực tế, việc triển khai giáo dục stem vẫn phải hạn chế ở các lớp cuối cấp để dành thời gian cho em ôn thi. Còn các khối lớp khác không nặng nề về thi cử thì đảm bảo học để thi hết kì cho nên việc học theo sách giáo khoa (SGK), luyện giải bài tập vẫn là một hoạt động chính của HS. GV chỉ dành một phần thời gian cho hoạt động stem (ngoại khóa, hoạt động ngoài giờ lên lớp hoặc một số tiết tự chọn) là chủ yếu.

Điều kiện cơ sở vật chất chưa đáp ứng được yêu cầu đề ra. Sĩ số mỗi lớp học quá đông cũng gây khó khăn cho tổ chức hoạt động, cản trở việc đổi mới phương pháp dạy học của GV, việc chưa có phòng học stem riêng, trong khi phòng thực hành bộ môn chưa phù hợp để HS có không gian hoạt động, làm việc nhóm, nghiên cứu, thí nghiệm cũng là một khó khăn.

Trên cơ sở phân tích các nguyên nhân, khó khăn đã đề cập ở trên, chúng tôi thấy muốn tổ chức dạy học stem có hiệu quả, thành công việc đầu tiên GV phải dành nhiều thời gian đọc, nghiên cứu, tìm hiểu về các tài liệu chuyên sâu stem. Từ đó, căn cứ vào điều kiều kiện dạy học cụ thể ở mỗi nhà trường thực hiện các hoạt động chuyên môn: trao đổi ý kiến với đồng nghiệp, thống nhất xây dựng các chủ đề stem của mỗi phân môn, tổ chức các hoạt động dạy học phù hợp. Không nhất thiết đặt nặng vấn đề tạo ra các sản phẩm stem phức tạp, có tính kĩ thuật cao mà điều quan trọng trong dạy học là tạo cho HS một thói quen thường xuyên ứng dụng các kiến thức lý thuyết, các nguyên lý đã học vào thực tiễn để quá trình học là một quá trình kiến tạo, phát triển năng lực. Sau khi học được mỗi chủ đề stem các em đạt được những phẩm chất, năng lực mà GV đã đề ra. Trong quá trình dạy học nên khuyến khích các em sử dụng các nguồn nguyên vật liệu sẵn có, quen thuộc, rẻ tiền, có thể tận dụng những phế phẩm để tạo ra những sản phẩm thân thiện với môi trường, giáo dục ý thức trách nhiệm các em với cộng đồng, môi trường tự nhiên. Các sản phẩm stem có thể không mới đối với nhân loại nhưng lại có tính mới đối với HS nên kích thích được sự tò mò, hứng thú trong quá trình học của HS. Nhìn nhận vấn đề như vậy GV có thể dễ dàng, thoải mái hơn trong tiếp cận dạy học các bộ môn KHTN theo phương thức stem. Trong đề tài này, với mục đích đưa giáo dục stem vào trường học để nâng cao chất lượng dạy học bộ môn, chúng tôi xin trình bày giải pháp thực hiện dưới đây.

3. Khai thác và sử dụng có hiệu quả bộ stem năng lượng tái tạo

3.1. Mô tả chủ đề

Theo chương trình GDPT 2018, trong sách chuyên đề học tập Vật lí 10 có chủ đề “Năng lượng tái tạo và một số công nghệ thu năng lượng tái tạo” thuộc chuyên đề “Vật lí với giáo dục bảo vệ môi trường”. Khi học chuyên đề này học sinh hiểu được các tác nhân huỷ hoại môi trường sống, các chất gây ô nhiễm môi trường, tác động của việc sử dụng năng lượng hiện nay đối với môi trường, kinh tế, khí hậu Việt Nam và từ đó hiểu được tầm quan trọng của việc bảo vệ môi trường. Việc khai thác các nguồn năng lượng tái tạo có ý nghĩa rất to lớn trong việc giải quyết vấn đề năng lượng cho con người cũng như bảo vệ được môi trường sống ngày càng tốt đẹp hơn. Cũng qua chuyên đề này học sinh nắm được một số công nghệ thu năng lượng tái tạo và từ đó biết cách làm các sản phẩm stem thu năng lượng tái tạo phục vụ cho quá trình học tập và biết vận dụng vào thực tế cuộc sống

Trong chủ đề này, ngoài khai thác và sử dụng bộ stem có sẵn về năng lượng tái tạo mà học sinh còn thực hiện dự án thiết kế và chế tạo được các hệ thống năng lượng mặt trời, năng lượng gió và năng lượng nước từ những nguồn vật liệu dễ kiếm, an toàn đối với người sử dụng.

Ở chủ đề này, HS phải tìm hiểu và vận dụng được kiến thức