SKKN Phát triển năng lực toán học cho học sinh qua dạy học chủ đề Các phép toán véc tơ-Hình học 10 theo định hướng giáo dục STEM

PHẦN 1. MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Trong chương trình giáo dục phổ thông tổng thể của nước ta đã được công bố năm 2018 chỉ rõ việc coi trọng và tăng cường hoạt động theo định hướng giáo dục STEM (gọi tắt là hoạt động STEM) là một đổi mới căn bản của chương trình giáo dục phổ thông mới. Giáo dục STEM là mô hình 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. Thông qua các hoạt động STEM, HS không những lĩnh hội được các kiến thức khoa học mà còn phát triển được các phẩm chất, NL cần thiết, phát triển tư duy sáng tạo, tư duy phê phán, khả năng giải quyết vấn đề.
Trong những năm qua, toàn thể GV cả nước đã thực hiện nhiều thay đổi trong PPDH, kiểm tra đánh giá và đã đạt được nhiều thành công. Đây là tiền đề vô cùng quan trọng để chúng ta tiến tới việc dạy học và đánh giá HS một cách hiệu quả nhất. Tuy nhiên, trên thực tế giảng dạy của bản thân cũng như qua các tiết dự giờ của đồng nghiệp, tôi thấy rằng việc đổi mới PPDH chưa nhiều. Hầu như các tiết học đều mang tính truyền thụ kiến thức, chưa phát huy được tính tích cực, chủ động học tập, chưa phát triển các NL cho người học … Hoạt động kiểm tra, đánh giá còn mang tính tái hiện kiến thức. Dẫn đến HS khó giải quyết được các tình huống trong thực tiễn.
Là GV giảng dạy bộ môn Toán học bậc THPT nhiều năm, với mong muốn nghiên cứu sâu hơn về tính ưu việt, khả năng vận dụng PPDH nhằm góp phần nâng cao chất lượng dạy học theo phương pháp STEM trong thời đại mới; giúp HS hình thành và phát triển NL, biết vận dụng kiến thức đã học vào giải quyết các vấn đề thực tiễn đồng thời giúp HS hứng thú trong vấn đề nghiên cứu khoa học, có thể định hướng nghề nghiệp một cách phù hợp.
Với chương trình Hình học 10, Các phép toán vectơ là nội dung quan trọng của môn Toán cấp THPT, có nhiều khái niệm khá mới mẻ đối với HS mới chuyển cấp. Nó là cơ sở, là công cụ để HS làm quen với phương pháp tọa độ trong mặt phẳng, trong không gian. Với phương pháp tọa độ, HS sẽ bước đầu nghiên cứu hình học bằng một phương pháp hoàn toàn khác với các phương pháp đã học trước đó. Trong khi chủ đề này là cơ hội tốt giúp các em có một lượng kiến thức, kĩ năng cần thiết phục vụ bài học, phục vụ các môn học liên quan và phục vụ cho việc vận dụng kiến thức giải quyết các tình huống trong thực tiễn, phát triển được các NL của HS theo chương trình GDPT mới.
Với những lý do trên, tôi đã lựa chọn và nghiên cứu đề tài : “Phát triển năng lực toán học cho học sinh qua dạy học chủ đề Các phép toán véc tơ-Hình học 10 theo định hướng giáo dục STEM ”.
2. Mục đích nghiên cứu
Mục đích của đề tài là nghiên cứu thiết kế, tổ chức các hoạt động dạy học theo định hướng giáo dục STEM trong dạy học chủ đề Các phép toán véc tơ-Hình học 10 nhằm phát triển NL toán học cho HS, nâng cao chất lượng dạy-học ở trường phổ thông theo định hướng đổi mới giáo dục phổ thông.
3. Đối tượng nghiên cứu
– Giáo dục STEM
– PPDH tích cực
– Các NL toán học
– Hoạt động dạy học chủ đề Các phép toán véc tơ-Hình học 10.
4. Phương pháp nghiên cứu
Các phương pháp nghiên cứu lý luận:
– Đọc và nghiên cứu các tài liệu có liên quan đến đề tài.
– Dạy học theo định hướng STEM trong bộ môn Toán. – Các NL HS đạt được thông qua dạy học STEM.
Các phương pháp nghiên cứu thực tiễn:
– Quan sát, thăm lớp, dự giờ, trao đổi với GV và HS.
– Điều tra, khảo sát tình hình sử dụng dạy học theo định hướng STEM hiện nay. – Tổng kết kinh nghiệm thực tiễn.
Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm. Phương pháp thống kê toán học.
5. Dự kiến đóng góp mới của đề tài
5.1. Đối với thực tiễn dạy học
– Dạy học phát triển NL là một trong những nguyên tắc quan trọng trong quá trình dạy học. Đây được coi là một quan điểm dạy học hiện đại nhằm phát huy tính tích cực của HS, đồng thời nâng cao chất lượng giáo dục trong nhà trường.
– Dạy học phát triển NL sẽ làm cho giờ học trở nên sinh động hơn vì không chỉ có GV trình bày mà HS cũng phải tham gia vào quá trình tiếp nhận kiến thức, từ đó phát huy được tính tích cực của HS.
– Dạy học phát triển NL cũng góp phần phát triển tư duy liên hệ, liên tưởng ở HS. Tạo cho HS thói quen trong tư duy, lập luận, khi xem xét một vấn đề phải đặt chúng trong một hệ quy chiếu, từ đó mới có thể nhận thức vấn đề một cách thấu đáo. – Qua thực tế chuẩn bị và giảng dạy dự án tôi nhận thấy việc tích hợp kiến thức giữa các môn học để giải quyết một vấn đề nào đó là hết sức cần thiết. Điều đó đòi hỏi GV bộ môn không chỉ nắm bắt nhuần nhuyễn kiến thức bộ môn mình giảng dạy mà còn phải không ngừng trau dồi kiến thức của các môn học khác để có được cái nhìn tổng quát dưới nhiều khía cạnh để giúp HS có thể giải quyết được các tình huống, các vấn đề đặt ra trong môn học một cách nhanh nhất và hiệu quả nhất. Nhờ đó mà giờ học trở lên sinh động và hấp dẫn hơn.
– Việc dạy học theo định hướng giáo dục STEM cũng giúp cho HS hiểu vấn đề và tình huống một cách sâu sắc. Trên cơ sở đó sẽ giúp các em phát triển khả năng tư duy, sự sáng tạo trong học tập cũng như khả năng ứng dụng vào thực tiễn.
– Qua dạy học theo định hướng giáo dục STEM, HS hiểu được mối quan hệ chặt chẽ giữa các môn học, từ đó xác định cần phải phân bố thời gian hợp lí cho việc tìm hiểu, học đều tất cả các môn không phân biệt môn “chính”, môn “phụ” để có sự hiểu biết đồng bộ tất cả các môn học.
– Thiết kế dạy học chủ đề Các phép toán véc tơ theo quy trình dạy học STEM phù hợp với đối tượng người học.
– Chứng minh tính khả thi và hiệu quả của dạy học theo định hướng STEM trong dạy học toán ở trường THPT.
– Xây dựng được quy trình vận dụng dạy học dự án để thiết kế bài dạy nhằm phát triển NL toán học cho HS, phát huy hiệu quả dạy học tích hợp liên môn trong dạy học toán.
5.2 Đối với thực tiễn xã hội
– Giáo dục với mỗi quốc gia đều được đặt lên hàng đầu. Ở nước ta, với sự phát triển của đất nước, tư tưởng về giáo dục con cái của mỗi gia đình đã có sự tiến bộ vượt bậc. Mỗi gia đình đều dành sự quan tâm nhất định tới việc học tập và rèn luyện của con cái ở mỗi cấp học.
– Cùng với quá trình hội nhập là sự phát triển sôi động về kinh tế xã hội, bên cạnh những mặt tích cực như đời sống người dân được cải thiện và nâng cao, đầu tư cho y tế, giáo dục và mọi mặt đời sống xã hội được nâng lên…Nền kinh tế thị trường khuyến khích sự tìm tòi và sáng tạo của mỗi cá nhân, nó sẵn sàng đào thải những biểu hiện của sự trì trệ, lỗi thời, lạc hậu. Kinh tế thị trường thúc đẩy văn hóa theo hướng xã hội hóa, ý thức dân chủ, vai trò cá nhân và sự tự ý thức về bản thân sẽ có cơ hội và điều kiện để phát triển.
– HS ngày nay bị hấp dẫn, bị phân tán bởi quá nhiều cám dỗ, như game, facebook…do vậy các kiến thức môn học ở trường học trở nên khô khan, kém hấp dẫn đối với các em. Các môn học như Toán, Vật lý đối với suy nghĩ của HS chỉ là những con số, những công thức. Nhiều HS có những câu hỏi như : Vecto để làm gì ? Sao lại phải học vecto ?… Từ việc không hiểu mục tiêu, ý nghĩa của các bài học trong môn Toán và các môn học khác khi dạy riêng rẽ với nhau nên HS tiếp nhận kiến thức một cách thụ động, học trước quên sau và không hiểu được ý nghĩa của bài học. Vì vậy mặc dù giáo dục liên tục đổi mới, chương trình liên tục giảm tải kiến thức nhưng HS và phụ huynh vẫn thấy áp lực từ việc tiếp nhận kiến thức của các môn học hàng ngày.
– Ngoài áp lực về học tập ra HS còn bị áp lực với vấn đề thi cử. HS có xu hướng học lệch các môn, chú trọng môn này bỏ qua môn kia, do đó phát triển tư duy và hiểu biết xã hội không đồng đều. Kết quả sản phẩm của giáo dục là những con người thiếu toàn diện, có NL này thiếu NL kia.
Vì vậy dạy học Toán theo định hướng giáo dục STEM, kết hợp kiến thức Toán với những môn học khác như Vật lý, Địa lý, lịch sử, giáo dục công dân…là một hướng đi rất phù hợp với với quy luật chung của sự phát triển giáo dục và quy luật nhận thức của HS. Giờ đây với bộ môn Toán, các em sẽ được tiếp cận với Vật lý theo cách rất tự nhiên, vừa giúp nắm được công thức toán lại thấy được ý nghĩa toán học nhờ môn vật lý. Bằng cách khám phá ra các hiện tượng tự nhiên và giải thích được nó ở môn Địa lý, liên hệ để giải thích những chiến thắng lẫy lừng trong lịch sử của cha ông nhờ vào kiến thức tự nhiên xã hội mà HS được thêm hiểu biết và trau dồi lòng yêu nước, tự hào dân tộc. Sức hấp dẫn của những câu hỏi thực tế mà dùng được công cụ môn học đã học được để trả lời khiến cho các bộ môn khác nhau có sự liên kết làm cho HS thêm say mê tìm tòi và khám phá, có động lực tốt để học tập và rèn luyện.

PHẦN 2. NỘI DUNG
1. Cở sở lý luận
1.1. Giáo dục STEM
1.1.1. Khái niệm giáo dục STEM
STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học), thường được sử dụng khi bàn đến các chính sách phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học của mỗi quốc gia. Thuật ngữ này lần đầu tiên được giới thiệu bởi Qũy khoa học Mỹ vào năm 2001.
Theo đó, giáo dục STEM được định nghĩa như sau: “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 được lồng ghép với các bài học thế giới thực, ở đó HS áp dụng các kiến thức trong Khoa học, Kĩ thuật và Toán vào các bối cảnh cụ thể, giúp kết nối giữa trường học, cộng đồng, nơi làm việc và các tổ chức toàn cầu, để từ đó phát triển các NL trong lĩnh vực STEM và có thể góp phần vào cạnh tranh trong nền kinh tế mới”
Với những cách tiếp cận khác nhau, giáo dục STEM sẽ được hiểu và triển khai theo những cách khác nhau. Các nhà lãnh đạo và quản lí đề xuất các chính sách để thúc đẩy giáo dục STEM, quan tâm tới việc chuẩn bị nguồn nhân lực đáp ứng yêu cầu của sự phát triển khoa học, công nghệ. Người làm chương trình quán triệt giáo dục STEM theo cách quan tâm tới nâng cao vai trò, vị trí, sự phối hợp giữa các môn học có liên quan trong chương trình. GV thực hiện giáo dục STEM thông qua hoạt động dạy học để kết nối kiến thức học đường với thế giới thực, giải quyết các vấn đề thực tiễn, để nâng cao hứng thú, để hình thành và phát triển NL và phẩm chất cho HS.
1.1.2. Mục tiêu của giáo dục STEM
– Phát triển các NL đặc thù của các môn học thuộc về STEM cho HS: Đó là những kiến thức, kĩ năng liên quan đến các môn học Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. Trong đó HS biết liên kết các kiến thức Khoa học, Toán học để giải quyết các vấn đề thực tiễn. Biết sử dụng, quản lí và truy cập Công nghệ, HS biết về quy trình thiết kế và chế tạo các sản phẩm.
– Phát triển các NL cốt lõi cho HS: Giáo dục STEM nhằm chuẩn bị cho HS những cơ hội cũng như thách thức trong nền kinh tế cạnh tranh toàn cầu của thế kỉ 21. Bên cạnh những hiểu biết về các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán học, HS sẽ được phát triển tư duy phê phán, khả năng hợp tác để thành công,…
– Định hướng nghề nghiệp cho HS: Giáo dục STEM sẽ tạo cho HS có những kiến thức, kĩ năng mang tính nền tảng cho việc học tập ở các bậc học cao hơn cũng như nghề nghiệp trong tương lai của HS. Từ đó, góp phần xây dựng lực lượng lao động có NL, phẩm chất tốt nhằm đáp ứng mục tiêu xây dựng và phát triển đất nước.
Có thể hiểu, giáo dục STEM trang bị cho HS những kĩ năng phù hợp để phát triển trong thế kỉ 21: Tư duy phản biện và kĩ năng giải quyết vấn đề, kỹ năng trao đổi và cộng tác, tính sáng tạo và kĩ năng phát triển, văn hóa công nghệ và thông tin truyền thông, kĩ năng làm việc theo dự án và kĩ năng thuyết trình.
Những HS học theo cách tiếp cận giáo dục STEM đều có những ưu thế nổi bật như: kiến thức khoa học, kỹ thuật, công nghệ và toán học chắc chắn, khả năng sáng tạo, tư duy logic, hiệu suất học tập và làm việc vượt trội và có cơ hội phát triển các kĩ năng mềm toàn diện hơn trong khi không hề gây cảm giác nặng nề, quá tải đối với HS.
1.1.3. Đặc điểm của giáo dục STEM
– Quan tâm đến các môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học: Đây cũng là quan điểm về giáo dục STEM của Bộ giáo dục, giáo dục STEM là một chương trình nhằm cung cấp, hỗ trợ, tăng cường, giáo dục Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và
Toán học ở tiểu học và trung học cho đến bậc sau đại học.
– Tích hợp của bốn lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học: Kiến thức hàn lâm được kết hợp chặt chẽ với các bài học thực tế thông qua việc HS được áp dụng những kiến thức khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học vào những bối cảnh cụ thể nhằm tạo nên một kết nối giữa nhà trường, cộng đồng và các doanh nghiệp. – Tích hợp từ hai lĩnh vực về Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học trở lên: Giáo dục STEM là phương pháp tiếp cận, khám phá trong giảng dạy và học tập giữa hai hay nhiều hơn các môn học STEM hoặc giữa một chủ đề STEM và một hoặc nhiều môn học khác trong nhà trường.
– Học thông qua thực hành: Giáo dục STEM định hướng HS học thông qua thực hành, qua các trải nghiệm, khám phá khoa học thực thụ, gắn kiến thức với thực tế cuộc sống. GV chỉ là người định hướng, hỗ trợ, người học chủ động lĩnh hội kiến thức thông qua được trải nghiệm.
Giáo dục STEM không chỉ cung cấp cho HS những kiến thức về mặt lí thuyết mà còn tạo cơ hội cho HS được trải nghiệm, vận dụng kiến thức đã học để giải quyết các vấn đề của cuộc sống gắn với bối cảnh thực tiễn thông qua đó phát triển các NL đặc biệt NL giải quyết vấn đề.
1.1.4. Vai trò và ý nghĩa của dạy học STEM
Việc đưa giáo dục STEM vào trường phổ thông mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp với định hướng đổi mới giáo dục phổ thông. Cụ thể là:
– Đảm bảo giáo dục toàn diện: Triển khai giáo dục STEM ở nhà trường, bên cạnh các môn học đang được quan tâm như Toán, Khoa học, Các lĩnh vực Công nghệ, Kỹ thuật cũng sẽ được quan tâm, đầu tư trên tất cả các phương diện về đội ngũ GV, chương trình, cơ sở vật chất.
– Nâng cao hứng thú học tập các môn STEM: Các dự án học tập trong giáo dục
STEM hướng tới việc vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn, HS được hoạt động, trải nghiệm và thấy được ý nghĩa của tri thức với cuộc sống, nhờ đó sẽ nâng cao hứng thú học tập của HS.
– Kết nối trường học với cộng đồng: Để đảm bảo triển khai hiệu quả giáo dục STEM, cơ sở giáo dục phổ thông thường kết nối với các cơ sở giáo dục nghề nghiệp, đại học tại địa phương nhằm khai thác nguồn lực về con người, cơ sở vật chất triển khai các hoạt động giáo dục STEM. Bên cạnh đó, giáo dục STEM phổ thông cũng hướng tới giải quyết các vấn đề có tính đặc thù của địa phương.
– Hướng nghiệp, phân luồng: Tổ chức tốt giáo dục STEM ở trường phổ thông, HS sẽ được trải nghiệm trong các lĩnh vực STEM, đánh giá được sự phù hợp, năng khiếu, sở thích của bản thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM. Thực hiện tốt giáo dục STEM ở trường phổ thông cũng là cách thức thu hút HS theo học, lựa chọn ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM, các ngành nghề có nhu cầu cao về nguồn lực trong cuộc cách mạng 4.0.
1.1.5. Một số hình thức tổ chức thực hiện giáo dục STEM
Hiện nay, hầu hết các quốc gia trên thế giới không có một khung chương trình cụ thể cho giáo dục STEM, không có môn học mang tên STEM trong chương trình giáo dục phổ thông. Giáo dục STEM thường lồng ghép qua các hình thức như sinh hoạt câu lạc bộ khoa học, được giảng dạy thông qua các môn học trong chương trình học.
Các hình thức tổ chức giáo dục STEM trong giáo dục phổ thông:
– Dạy học các môn khoa học theo phương thức giáo dục STEM
Đây là hình thức tổ chức giáo dục chủ yếu trong nhà trường. Theo cách này các bài học, hoạt động giáo dục STEM được triển khai ngay trong quá trình dạy học các môn học STEM theo tiếp cận liên môn. Các chủ đề, bài học, hoạt động STEM bám sát chương trình của các môn học thành phần. Hình thức giáo dục STEM này không làm phát sinh thêm thời gian học tập. – Tổ chức các hoạt động trải nghiệm STEM
Trong hoạt động trải nghiệm STEM, HS được khám phá các thí nghiệm, ứng dụng khoa học, kỹ thuật trong thực tiễn đời sống. Qua đó, nhận biết được ý nghĩa của khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học đối với đời sống con người, nâng cao hứng thú học tập các môn STEM. Trải nghiệm STEM còn có thể được thực hiện qua sự hợp tác giữa trường trung học với các cơ sở giáo dục đại học, giáo dục nghề nghiệp và thông qua hình thức câu lạc bộ STEM, ngày hội STEM…
– Tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học, kỹ thuật
Giáo dục STEM có thể được triển khai thông qua hoạt động nghiên cứu khoa học và tổ chức các cuộc thi sáng tạo khoa học kỹ thuật dành cho những HS có NL, sở thích và hứng thú với các hoạt động tìm tòi, khám phá khoa học, kỹ thuật giải quyết các vấn đề thực tiễn.
1.1.6. Tiêu chí xây dựng bài học STEM
Tiêu chí 1: Chủ đề bài học STEM tập trung vào các vấn đề của thực tiễn Tiêu chí 2: Cấu trúc bài học STEM theo quy trình thiết kế kĩ thuật.
Tiêu chí 3: PPDH bài học STEM đưa HS vào hoạt động tìm tòi và khám phá, định hướng hành động, trải nghiệm và sản phẩm
Hoạt động học của HS là hoạt động được chuyển giao và hợp tác; các quyết định về giải pháp giải quyết vấn đề là của chính HS. HS thực hiện các hoạt động trao đổi thông tin để chia sẻ ý tưởng và tái thiết kế nguyên mẫu của mình nếu cần. HS tự điều chỉnh các ý tưởng của mình và thiết kế hoạt động khám phá của bản thân.
Tiêu chí 4: Hình thức tổ chức bài học STEM lôi cuốn HS vào hoạt động nhóm kiến tạo.
Làm việc nhóm trong thực hiện các hoạt động của bài học STEM là cơ sở phát triển NL giao tiếp và hợp tác.
Tiêu chí 5: Nội dung bài học STEM áp dụng chủ yếu từ nội dung khoa học và toán mà HS đã và đang học.
Tiêu chí 6: Tiến trình bài học STEM tính đến có nhiều đáp án đúng và coi sự thất bại như là một phần cần thiết trong học tập
1.1.7. Quy trình xây dựng bài học STEM
Bước 1: Lựa chọn chủ đề bài học
Căn cứ vào nội dung kiến thức trong chương trình môn học và các hiện tượng, quá trình gắn với các kiến thức đó trong tự nhiên; quy trình hoặc thiết bị công nghệ có sử dụng của kiến thức đó trong thực tiễn…để ựa chọn chủ đề của bài học
Bước 2: Xác định vấn đề cần giải quyết
Sau khi chọn chủ đề của bài học, cần xác định vấn đề cần giải quyết để giao cho HS thực hiện sao cho khi giải quyết vấn đề đó, HS phải được học những kiến thức, kĩ năng cần dạy trong chương trình môn học đã được lựa chọn(đối với STEM kiến tạo) hoặc vận dụng những kiến thức, kỹ năng đã biết(đối với STEM vận dụng) để xây dựng bài học.
Bước 3: Xây dựng tiêu chí của thiết bị/giải pháp giải quyết vấn đề
Sau khi đã xác định vấn đề cần giải quyết/sản phẩm cần chế tạo, cần xác định rõ tiêu chí của giải pháp/sản phẩm. Những tiêu chí này là căn cữ quan trọng để đề xuất giả thuyết khoa học/giải pháp giải quyết vấn đề/thiết kế mẫu sản phẩm.
Bước 4: Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học
Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học được thiết kế theo các phương pháp và kĩ thuật dạy học tích cực với 5 loại hoạt động như sau:
Hoạt động 1: Xác định vấn đề
+ Chuyển giao nhiệm vụ
+ HS hoạt động tìm tòi, nghiên cứu
+ Báo cáo và thảo luận
+ Nhận xét, đánh giá
Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp
(Tổ chức dạy học các kiến thức có liên quan đến chương trình giáo dục phổ thông; sử dụng thời gian phân phối của chương trình cho nội dung tương ứng)
+ Kiến thức mới
+ Giải thích các quy trình/ thiết bị đã tìm hiểu
+ Báo cáo và thảo luận
+ Nhận xét và đánh giá
Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp
+ Đề xuất giả thuyết/giải pháp giải quyết vấn đề
+ Thử nghiệm giải pháp
+ Báo cáo và thảo luận
+ Nhận xét và đánh giá
Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá.
Hoạt động 5: Chia sẻ, thảo luận và điều chỉnh
1.1.8. Các kĩ năng trong giáo dục STEM
Giáo dục STEM không phải là để HS trở thành những nhà toán học, nhà khoa học, kỹ sư hay những kỹ thuật viên mà là phát triển cho HS các kỹ năng có thể được sử dụng để làm việc và phát triển trong thế giới công nghệ hiện đại ngày nay. Kỹ năng STEM được hiểu là sự tích hợp, lồng ghép hài hòa từ bốn nhóm kỹ năng là: Kỹ năng khoa học, kỹ năng công nghệ, kỹ năng kỹ thuật và kỹ năng toán học.
Kỹ năng khoa học: Là khả năng liên kết các khái niệm, nguyên lý, định luật và các cơ sở lý thuyết của giáo dục khoa học để thực hành và sử dụng kiến thức này để giải quyết các vấn đề trong thực tế.
Kỹ năng công nghệ: Là khả năng sử dụng, quản lý, hiểu biết, và truy cập được công nghệ. Công nghệ là từ những vật dụng hằng ngày đơn giản nhất như quạt mo, bút chì đến những hệ thống sử dụng phức tạp như mạng internet, mạng lưới điện quốc gia, vệ tinh… Tất cả những thay đổi của thế giới tự nhiên mà phục vụ nhu cầu của con người thì được coi là công nghệ.
Kỹ năng kĩ thuật: Là khả năng giải quyết vấn đề thực tiễn diễn ra trong cuộc sống bằng cách thiết kế các đối tượng, hệ thống và xây dựng các quy trình sản xuất để tạo ra đối tượng. Hiểu một cách đơn giản, HS được trang bị kỹ năng kỹ thuật là có khả năng sản xuất ra đối tượng và hiểu được quy trình để làm ra nó. HS phải có khả năng phân tích, tổng hợp và kết hợp để biết cách làm thế nào cân bằng các yếu tố liên quan (như khoa học, nghệ thuật, công nghệ, kỹ thuật) để có được một giải pháp tốt nhất trong thiết kế và xây dựng quy trình. Ngoài ra, HS còn có khả năng nhìn nhận ra nhu cầu và phản ứng của xã hội trong những vấn đề liên quan đến kỹ thuật.
Kỹ năng toán học: Là khả năng nhìn nhận và nắm bắt được vai trò của toán học trong mọi khía cạnh tồn tại trên thế giới. HS có kỹ năng toán học sẽ có khả năng thể hiện các ý tưởng một cách chính xác, áp dụng các khái niệm và kĩ năng toán học vào cuộc sống hằng ngày.
1.2. Dạy học định hướng phát triển năng lực
1.2.1. Khái niệm năng lực
Theo Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể, NL là thuộc tính cá nhân được hình thành, phát triển nhờ tố chất sẵn có và quá trình học tập, rèn luyện, cho phép con người huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí, thực hiện thành công một loạt hoạt động nhất định, đạt kết quả mong muốn trong những điều kiện cụ thể.
1.2.2. Một số năng lực Toán học cần chú trọng rèn luyện cho học sinh trong quá trình dạy học
– Năng lực sáng tạo và giải quyết vấn đề
Thông qua dạy học theo định hướng phát triển NL, HS phát hiện vấn đề cần giải quyết, đề xuất giải pháp giải quyết vấn đề, vận dụng kiến thức được học vào giải quyết các tình huống thực tiễn.
• Nhận biết, phát hiện được vấn đề cần giải quyết bằng toán học.
• Đề xuất, lựa chọn được cách thức, giải pháp giải quyết vấn đề.
• Sử dụng được các kiến thức, kĩ năng toán học tương thích (bao gồm các công cụ và thuật toán) để giải quyết vấn đề đặt ra.
• Đánh giá giải pháp đề ra và khái quát hóa cho vấn đề tương tự.
Thông qua quá trình phân tích, thảo luận và đưa ra phương án giải quyết của nhóm mình, HS có cơ hội được phát triển NL, HS có cơ hội được phát triển NL giải quyết vấn đề toán học.
– Năng lực tư duy và lập luận toán học
Thực hiện được tương đối thành thạo các thao tác tư duy, đặc biệt phát hiện được sự tương đồng và khác biệt trong những tình huống tương đối phức tạp và lí giải được kết quả của việc quan sát.
Sử dụng được các phương pháp lập luận, quy nạp và suy diễn để nhìn ra những cách thức khác nhau trong việc giải quyết vấn đề.
Nêu và trả lời đước các câu hỏi khi lập luận, giải quyết vấn đề. Giải thích, chứng minh, điều chỉnh được giải pháp thực hiện về phương diện toán học.
– Năng lực mô hình hóa toán học
Thiết lập được mô hình toán học (gồm công thức, phương trình, sơ đồ, hình vẽ, bảng biểu, đồ thị,…) để mô tả tình huống đặt ra trong một số bài toán thực tiễn.
Giải quyết được những vấn đề toán học trong mô hình được thiết lập.
Lí giải được tính đúng đắn của lời giải (những kết luận thu được từ các tính toán là có ý nghĩa, phù hợp với thực tiễn hay không). Đặc biệt, nhận biết được cách đơn giản hoá, cách điều chỉnh những yêu cầu thực tiễn (xấp xỉ, bổ sung thêm giả thiết..) – Năng lực giao tiếp toán học
Nghe hiểu, đọc hiểu và ghi chép được các thông tin toán học cần thiết được trình bày dưới dạng văn bản toán học hay do người khác nói hoặc viết ra.
Trình bày, diễn đạt (nói hoặc viết) được các nội dung, ý tưởng, giải pháp toán học trong sự tương tác với người khác (với yêu cầu thích hợp về sự đầy đủ, chính xác).
Sử dụng hiệu quả ngôn ngữ toán học (chữ số, chữ cái, kí hiệu, biểu đồ, đồ thị, các liên kết logic,) kết hợp với ngôn ngữ thông thường hoặc động tác hình thể khi trình bày, giải thích và đánh giá các ý tưởng toán học trong sự tương tác (thảo luận, tranh luận) với người khác.
Như vậy, thông qua hoạt động mua bán giả định, HS được cùng nhau thảo luận, trao đổi và đưa ra quyết định của mình đã tạo cơ hội cho HS được phát triển NL giải quyết vấn đề và NL giao tiếp toán học.
– Năng lực sử dụng công cụ, phương tiện học toán
Biểu hiện của NL này là HS thực hiện được các hành động sau:
Biết tên gọi, tác dụng, quy cách sử dụng, cách thức bảo quản các đồ dùng, phương tiện trực quan thông thường, phương tiện khoa học công nghệ (đặc biệt là phương tiện sử dụng công nghệ thông tin), phục vụ cho việc học toán.
Sử dụng thành thạo và linh hoạt các công cụ, phương tiện học toán, đặc biệt phương tiện khoa học công nghệ để tìm tòi, khám phá và giải quyết vấn đề toán học (phù hợp với đặc điểm nhận thức lứa tuổi).
Chỉ ra được các ưu điểm, hạn chế của những công cụ, phương tiện hỗ trợ để có cách sử dụng hợp lí.
Quá trình thực hành thao tác trên các mảnh giấy đã giúp HS có cơ hội được phát triển NL sử dụng công cụ và phương tiện toán học.
Ngoài các NL cốt lõi thì cần rèn luyện cho HS về NL xã hội. Các NL xã hội của HS được hình thành trong quá trình học tập như hợp tác nhóm, hỗ trợ lẫn nhau trong công việc; phát triển NL giao tiếp, làm việc nhóm, có tinh thần tập thể và có trách nhiệm với công việc, có ý thức cộng đồng và chia sẻ thông tin…
Bên ạnh đó rèn luyện cho HS biết lập kế hoạch và thực hiện kế hoạch cho nhiệm vụ của mình; thu thập, xử lý thông tin; đánh giá và tự đánh giá về sản phẩm.
Thông qua các hoạt động dạy học, HS sẽ được tiếp cận với nguồn học liệu điện tử phong phú trên mạng internet, đồng thời có cơ hội phát triển NL số.
1.2.3. Mối quan hệ giữa dạy học theo định hướng giáo dục STEM với dạy học theo định hướng phát triển năng lực của học sinh Một vấn đề rất lớn trong giáo dục STEM đó là đánh giá kết quả học tập của HS. Vì cách dạy thay đổi, cách học cũng thay đổi, kể cả môi trường học cũng thay đổi nên cách đánh giá không thể áp dụng theo kiểu truyền thống được. Chúng ta cần có một hệ thống và bộ tiêu chuẩn và cả phương pháp đánh giá mới. Đây là một vấn đề lớn và rất quan trọng, thể hiện được chất lượng chương trình, giúp GV biết được quá trình dạy học của mình, cũng như HS biết được sự tiến bộ của bản thân. Đặc điểm của giáo dục STEM là định hướng sản phẩm, phương pháp giảng dạy là dạy học dựa trên dự án, học tập theo nhóm… Do vậy, việc đánh giá thường xuyên, đa dạng hóa các hình thức và công cụ đánh giá là rất cần thiết. Mục tiêu trong giáo dục STEM là mục tiêu phát triển NL, phẩm chất HS do đó nguyên tắc đánh giá trong giáo dục STEM bám sát nguyên tắc đánh giá NL, đó là:
– Đánh giá bám sát mục tiêu phát triển NL.
– Đánh giá quá trình kết hợp với đánh giá kết quả. Đánh giá quá trình thông qua quan sát trực tiếp, thông qua sản phẩm của quá trình. Đánh giá kết quả thông qua sản phẩm cuối cùng, thông qua bài kiểm tra.
– Đánh giá của GV sử dụng cả các kết quả tự đánh giá và đánh giá đồng đẳng.
Giáo dục theo định hướng giáo dục STEM có ý nghĩa phù hợp với định hướng đổi mới giáo dục phổ thông, đó là:
– Đảm bảo giáo dục toàn diện
– Nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM
– Hình thành và phát triển NL, phẩm chất của HS
– Kết nối trường học với cộng đồng
– Hướng nghiệp, phân luồng
Để hình thành và phát triển NL cho HS cần tạo cơ hội để HS được vận dụng kiến thức, kĩ năng được học để giải quyết các tình huống trong thực tiễn. Như vậy dạy học theo định hướng giáo dục STEM có vai trò và ý nghĩa rất lớn trong việc hình thành và phát triển NL cần thiết cho HS thông qua dạy học Toán.
1.3. Một số phương pháp dạy học tích cực
1.3.1. Dạy học dự án
* Khái niệm
Phương pháo dạy học theo dự án được hiểu như là một PPDH trong đó HS thực hiện một nhiệm vụ học tập phức hợp, có sự kết hợp giữa lí thuyết với thực tiễn, thực hành. Nhiệm vụ này được HS thực hiện với tính tự lực cao trong toàn bộ quá trình học tập, từ việc xác định mục đích, lập kế hoạch, đến việc thực hiện dự án, kiểm tra, điều chỉnh, đánh giá quá trình và kết quả thực hiện dự án.
* Các bước dạy học dự án PPDH theo dự án gồm 5 bước:
Bước 1. Chọn đề tài và xác định mục đích của dự án: GV và HS cùng nhau đề xuất, xác định đề tài và mục đích dự án. GV có thể giới thiệu một số hướng đề tài để HS lựa chọn và cụ thể hóa. Trong một số trường hợp, việc đề xuất đề tài có thể từ phía HS.
Bước 2. Xây dựng đề cương, kế hoạch thực hiện: Trong giai đoạn này, với sự hướng dẫn của GV, HS xây dựng đề cương, kế hoạch cho việc thực hiện dự án. Trong kế hoạch cần xác định những công việc cần làm, thời gian dự kiến, cách tiến hành, người phụ trách mỗi công việc…
Bước 3. Thực hiện dự án: Các thành viên thực hiện công việc theo kế hoạch đã đề ra cho nhóm và cá nhân.
Bước 4. Thu thập kết quả và công bố sản phẩm: Kết quả thực hiện dự án có thể được viết dưới dạng thu hoạch, báo cáo. Sản phẩm dự án cũng có thể là tranh, ảnh, panno… để triển lãm, cũng có thể là những sản phẩm phi vật thể như: Diễn một vở kịch, tổ chức một cuộc tuyên truyền, vận động thực hiện nếp sống văn hóa mới trong cộng đồng dân cư,…Sản phẩm dự án có thể được trình bày giữa các nhóm HS, có thể được giới thiệu trong nhà trường hay ngoài xã hội.
Bước 5. Đánh giá dự án: GV và HS đánh giá quá trình thực hiện, kết quả và kinh nghiệm đạt được. Từ đó rút kinh nghiệm cho các dự án tiếp theo.
* Giáo dục STEM cho học sinh qua dự án học tập
Dạy học theo dự án và dạy học theo mô hình giáo dục STEM có những điểm tương đồng như sau:
– Đều hướng tới mục tiêu lâu dài, lấy người học làm trung tâm, gắn liền nội dung và tích hợp với các vấn đề thực hành trong thực tế. GV chỉ đóng vai trò dẫn dắt và trao quyền cho HS làm chủ quá trình học tập, từ đó tạo dựng môi trường học tập chủ động hơn.
– Đều là cách tiếp cận giúp nhà trường, lớp học có thể tạo dựng được môi trường học tập và từng bước hình thành khung NL của thế kỉ 21. Trong đó có mô hình 4Cs: Tư duy phản biện, tư duy sáng tạo, kỹ năng giao tiếp và kỹ năng họp tác. Qua đó, HS rèn luyện kỹ năng nghề nghiệp và kỹ năng sống.
– HS được tham gia trải nghiệm vào các hoạt động trong quá trình dạy học. – Sau khi kết thúc các hoạt động học tập, HS thường có các sản phẩm. Sản phẩm đó là kiến thức, NL và phẩm chất của HS có được trong quá trình học tập.
– HS vận dụng kiến thức tích hợp của nhiều lĩnh vực, môn học để giải quyết vấn đề đặt ra. Do đó, dạy học theo dự án hay mô hình giáo dục STEM thường gắn với dạy học tích hợp liên môn các môn học trong nhà trường.
1.3.2. Dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề
PPDH phát hiện và giải quyết vấn đề là PPDH trong đó GV tạo ra những tình huống có vấn đề, điều khiển HS phát hiện vấn đề, hoạt động tự giác, tích cực, chủ động, sáng tạo để giải quyết vấn đề và thông qua đó chiếm lĩnh tri thức, rèn luyện kĩ năng và đạt được những mục đích học tập khác. Đặc trưng cơ bản của dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề là “tình huống gợi vấn đề”, vì “Tư duy chỉ bắt đầu khi xuất hiện tình huống có vấn đề”.
PPDH phát hiện và giải quyết vấn đề gồm 4 bước:
Bước 1. Phát hiện và thâm nhập vấn đề
– Phát hiện vấn đề từ một tình huống gợi vấn đề.
– Giải thích và chính xác hóa tình huống( khi cần thiết) để hiểu đúng vấn đề được đặt ra.
– Phát biểu vấn đề và đặt mục tiêu giải quyết vấn đề đó.
Bước 2. Tìm giải pháp (Tìm cách giải quyết vấn đề)
– Phân tích vấn đề: Làm rõ mối liên hệ giữa cái đã biết và cái cần tìm (dựa vào những tri thức đã học, liên tưởng tới kiến thức thích hợp).
– Hướng dẫn HS tìm chiến lược giải quyết vấn đề thông qua đề xuất và thực hiện hướng giải quyết vấn đề. Cần thu thập, tổ chức dữ liệu, huy động tri thức; sử dụng những phương pháp, kĩ thuật nhận thức, tìm đoán suy luận như hướng đích, quy lạ về quen, đặc biệt hóa, chuyển qua những trường hợp suy biến, tương tự hóa, khái quát hóa, xét những mối liên hệ và phụ thuộc, suy xuôi, suy ngược tiến, suy ngược lùi,…
Phương hướng đề xuất có thể được điều chỉnh khi cần thiết. Kết quả của việc đề xuất và thực hiện hướng giải quyết vấn đề là hình thành được một giải pháp. – Kiểm tra tính đúng đắn của giải pháp: Nếu giải pháp đúng thì kết thúc ngay, nếu không đúng thì lặp lại từ khâu phân tích vấn đề cho đến khi tìm được giải pháp đúng. Sau khi đã tìm ra một giải pháp, có thể tiếp tục tìm thêm những giải pháp khác, so sánh chúng với nhau để tìm ra giải pháp hợp lí nhất.
Bước 3. Trình bày giải pháp
HS trình bày lại toàn bộ từ việc phát biểu vấn đề cho tới giải pháp. Nếu vấn đề là một đề bài cho sẵn thì có thể không cần phát biểu lại vấn đề.
Bước 4. Nghiên cứu sâu giải pháp
Tìm hiểu những khả năng ứng dụng kết quả.