SKKN Thực hiện chuyển đổi số kết hợp với dạy học theo định hướng STEM trong chủ đề “Mắt. Các dụng cụ quang học”, Vật Lí 11 – THPT.

PHẦN 1: ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1. Lí do chọn đề tài
Đất nước ta đang trong thời kì công nghiệp hóa, hiện đại hóa, thời kỳ bùng nổ tri thức và khoa học công nghệ, thời kì của cách mạng công nghiệp 4.0. Ngành giáo dục luôn được các ban ngành quan tâm và ngày càng được đổi mới. Như là chuyển mạnh quá trình giáo dục từ chủ yếu trang bị kiến thức sang phát triển toàn diện năng lực và phẩm chất người học. Học đi đôi với hành, lí luận gắn kết với thực tiễn; giáo dục nhà trường kết hợp với giáo dục gia đình và giáo dục xã hội. Bên cạnh đó, việc áp dụng công nghệ tiên tiến càng giúp nâng cao trải nghiệm của người học; cải thiện những phương pháp giảng dạy cũng như tạo môi trường để học tập thuận tiện nhất.
Vật lí học nằm trong hệ thống các môn học ở nhà trường phổ thông nên việc đổi mới phương pháp dạy và học đối với môn Vật lí là điều tất yếu. Do đặc thù của môn Vật lí là môn khoa học thực nghiệm, các kiến thức Vật lí đóng vai trò nguyên tắc hoạt động của các ứng dụng kĩ thuật nên một trong các khâu quan trọng của quá trình đổi mới phương pháp dạy học Vật lí là tăng cường hoạt động thực nghiệm, nghiên cứu và tìm hiểu các ứng dụng kĩ thuật của Vật lí của học sinh trong quá trình học tập. Theo chỉ thị số 16 của Thủ tướng chính phủ mới đây có nêu rõ, Bộ Giáo dục và Đào Tạo thúc đẩy triển khai giáo dục STEM trong chương trình phổ thông nhằm thích nhi với những yêu cầu của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4. Điều đó cho thấy răng giáo dục STEM có vai trò quan trọng trong cuộc cách mạng công nghiệp này. Vì vậy, việc tổ chức dạy học theo định hướng STEM để học sinh tiếp cận với con đường nghiên cứu khoa học qua đó giúp học sinh hiểu sâu sắc các kiến thức Vật lí là hết sức cần thiết và có ý nghĩa vô cùng to lớn. Thông qua các nhiệm vụ này, học sinh sẽ được rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo, giáo dục tổng hợp, hình thành tư duy sáng tạo và tinh thần làm việc tập thể. Từ đó, học sinh nắm được các ứng dụng kĩ thuật trong đời sống và có kiến thức để sử dụng các máy móc thiết bị cơ bản làm cơ sở cho việc sử dụng những công cụ trong công việc cũng như trong cuộc sống.
Theo chỉ thị số 112/CT-BGDĐT ngày 19/8/2022 về ciệc thực hiện nhiệm vụ trọng tâm năm học 2022 – 2023, Bộ Giáo dục và Đào tạo hướng dẫn thực hiện nhiệm vụ ứng dụng CNTT, chuyển đổi số trong cơ sở giáo dục. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, chuyển đổi số chính là xu hướng của xã hội và đặc biệt là trong giáo dục. Việc áp dụng công nghệ vào giáo dục có vai trò vô cùng lớn, tạo nên bước ngoặt phát triển cho giáo dục. Thời kỳ cách mạng công nghiệp 4.0, chuyển đổi số được nhận định là chìa khóa nâng cao hoạt động, tạo những thay đổi nhanh chóng về mô hình, cách thức phương thức và phương pháp dạy và học. Để bắt kịp với yêu cầu và tiêu chuẩn thời đại, ngành giáo dục nói chung và các trường THPT nói riêng chú trong đặc biệt việc phát triển chuyển đổi số trong giáo dục và đào tạo đội ngũ cán bộ, giáo viên và học sinh. Thực hiện chuyển đổi số là việc áp dụng công nghệ thông tin hiện đại vào dạy và học nhằm đáp ứng nhu cầu học tập của học sinh sinh viên và giáo viên, giúp người dạy và người học phát huy tối đa khả năng tư duy, sáng tạo, chủ động trong dạy và học.
Từ những cơ sở đó, tôi lựa chọn đề tài: Thực hiện chuyển đổi số kết hợp với dạy học theo định hướng STEM trong chủ đề “Mắt. Các dụng cụ quang học”, Vật Lí 11 – THPT.
1.2. Đối tượng nghiên cứu
Thực hiện chuyển đổi số kết hợp với dạy học theo định hướng stem trong chủ đề “Mắt. Các dụng cụ quang học”, Vật Lí 11 – THPT.
Khách thể nghiên cứu: Học sinh trường THPT trên địa bàn tỉnh Nghệ An.
1.3. Nhiệm vụ nghiên cứu
– Nghiên cứu cơ sở lí luận của chuyển đổi số và dạy học định hướng STEM trong chủ đề “ Mắt. Các dụng cụ quang học” Vật Lí 11 – THPT.
– Khảo sát được tình trạng áp dụng chuyển đổi số và dạy học theo định hướng STEM trong trường THPT.
– Đề xuất và thực nghiệm một số giải pháp.
1.4. Phương pháp nghiên cứu
– Nhóm phương pháp nghiên cứu lý luận bao gồm: phương pháp phân tích tổng hợp, khái quát, nghiên cứu tài liệu thuộc phạm vi đề tài.
– Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn : là phương pháp điều tra, quan sát sư phạm để điều ra thực trạng dưới góc độ “ chuyển đổi số” và STEM.
– Phương pháp thống kê số học: sử dụng lý thuyết Toán học như thống kê xác suất, đại số, phân tích điều tra và thực nghiệm.
1.5. Tính mới và đóng góp của đề tài Về lý luận :
– Giúp giáo viên nhận thức đúng đắn về giáo dục STEM và tính ưu việt khi dạy học theo định hướng STEM, từ đó có kế hoạch tự bồi dưỡng, nghiên cứu để đáp ứng yêu cầu mới của giáo dục.
– Giúp giáo viên hiểu được chuyển đổi số, vận dụng chuyển đổi số như thế nào trong quá trình dạy và học.
– Góp phần làm sáng tỏ cơ sở lí luận về thực hiện chuyển đổi số kết hợp với dạy học theo định hướng STEM trong chủ đề “Mắt. Các dụng cụ quang học”, Vật Lí 11
– THPT
Về thực tiễn :
– Học sinh được tiếp cận với công nghệ thông tin, trao đổi, trau dồi thêm các kiến thức để vận dụng vào thực tế.
– Tạo sân chơi cho học sinh phát triển hết bản thân mình, tạo cơ hội cho học sinh bắt kịp với thời đại công nghệ 4.0.
– Rèn luyện tư duy, tăng thêm các khả năng cho học sinh trong quá trình học.

PHẦN 2: NỘI DUNG
2.1. CƠ SỞ LÝ LUẬN
2.1.1. Giáo dục STEM trong dạy học
2.1.1.1. Khái niệm về dạy học STEM
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 được hiểu là trang bị cho người học những kiến thức và kỹ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học. Sự phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học trong đó Science là quy trình sáng tạo ra kiến thức khoa học; Engineering là quy trình sử dụng kiến thức khoa học để thiết kế công nghệ mới nhằm giải quyết các vấn đề; Toán là công cụ được sử dụng để thu nhận kết quả và chia sẻ kết quả đó với những người khác.
“Science” trong chu trình STEM được mô tả bởi từ “Technology” sang “Knowledge” thể hiện quy trình sáng tạo khoa học. Đứng trước thực tiễn với “Công nghệ” hiện tại, các nhà khoa học, với năng lực tư duy phản biện, luôn đặt ra những câu hỏi/vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện công nghệ, đó là các câu hỏi/vấn đề khoa học. Trả lời các câu hỏi khoa học hoặc giải quyết các vấn đề khoa học sẽ phát minh ra các “Kiến thức” khoa học. Ngược lại, “Engineering” trong chu trình STEM được mô tả bởi một mũi tên từ “Knowledge” sang “Technology” thể hiện quy trình kĩ thuật. Các kĩ sư sử dụng “Kiến thức” khoa học để thiết kế, sáng tạo ra công nghệ mới. Như vậy, trong chu trình STEM, “Science” được hiểu không chỉ là “Kiến thức” thuộc các môn khoa học (như Vật lý, Hoá học, Sinh học) mà bao hàm “Quy trình khoa học” để phát minh ra kiến thức khoa học mới. Tương tự như vậy, “Engineering” trong chu STEM không chỉ là “Kiến thức” thuộc lĩnh vực “Kĩ thuật” mà bao hàm” Quy trình kĩ thuật” để sáng tạo ra “Công nghệ” mới. Hai quy trình nói trên tiếp nối nhau, khép kín thành chu trình sáng tạo khoa học – kĩ thuật theo mô hình “xoáy ốc” mà cứ sau mỗi chu trình thì lượng kiến thức khoa học tăng lên và cùng với nó là công nghệ phát triển ở trình độ cao hơn.
2.1.1.2. Mục tiêu của giáo dục STEM
– Phát triển được năng lực đặc thù của môn học STEM cho học sinh: Chú trọng phát triển những kiến thức, kỹ năng liên quan đến các môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán. Hơn nữa phải vận dụng được các kiến thức kĩ năng để giải quyết vấn đề trong thực tiễn.
– Phát triển năng lực cốt lõi của học sinh: Bên cạnh những hiểu biết về Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán, giáo dục STEM trang bị cho học sinh những kỹ năng phù hợp để đáp ứng yêu cầu mang tính thách thức trong thực tế.
– Định hướng nghề nghiệp cho học sinh: Giáo dục STEM tạo điều kiện cho các em nắm thêm được kiến thức kỹ năng nền tảng cho học tập ở bậc học cao hơn cũng như cho ngành nghề tương lai của bản thân các em, góp phần đào tạo ra nguồn nhân

lực cho xã hội.
2.1.1.3. Tiêu chí xây dựng chủ đề giáo dục STEM
Để xây dựng chủ đề giáo dục STEM cần dựa trên những tiêu chí cơ bản:
– Hướng tới giải quyết vấn đề trong thực tiễn.
– Hướng tới việc học sinh vận dụng các kiến thức trong lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề.
– Định hướng thực hành kết hợp lý thuyết nhằm hình thành và phát triển năng lực cho học sinh.
– Khuyến khích việc hoạt động nhóm.
2.1.1.4. Đặc trưng của quá trình dạy và học trong thời đại của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0
Hiện nay, thế giới và Việt Nam đang chứng kiến những sự thay đổi vượt bậc trong thời đại công nghệ số của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư (CMCN 4.0) và tầm ảnh hưởng sâu rộng của khoa học công nghệ đến đời sống con người. Những sự phát triển này đã và đang tác động toàn diện và sâu sắc đến tất cả các lĩnh vực của đời sống KT-XH của các quốc gia. Bản chất của CMCN 4.0 chính là sự ứng dụng công nghệ, khoa học dữ liệu và sử dụng trí tuệ nhân tạo phục vụ sản xuất và cuộc sống con người. CMCN 4.0 đem lại nhiều điều kiện thuận lợi, giúp con người khám phá nhiều tri thức mới, nâng cao quy mô và chất lượng nền kinh tế, đặc biệt trong lĩnh vực sản xuất, nhưng cũng đặt ra nhiều thách thức song hành với các thời cơ, buộc người lao động, các nhà hoạch định chiến lược phải thay đổi cho phù hợp. Trong sự tác động ấy, giáo dục hiện đại, đặc biệt là giáo dục đại học là lĩnh vực chịu sự tác động lớn nhất. Trong những năm gần đây, Việt Nam đang thực hiện công cuộc đổi mới căn bản và toàn diện nền giáo dục, nhất là giáo dục đại học và sau đại học.
Tuy nhiên, sự tác động mạnh mẽ của CMCN 4.0 đến giáo dục đòi hỏi các trường học cần thay đổi mục tiêu, nội dung giáo dục, phương pháp dạy học. Việc dạy học trực tuyến, cùng với các công cụ hỗ trợ cho giảng dạy của thời đại công nghệ số đã và đang thay đổi lớn đến tình hình dạy và học tại các trường THPT hiện nay, giúp hiện đại hóa giáo dục song lại đặt ra rất nhiều những vấn đề khiến giáo viên và các nhà quản lí phải cân nhắc để thay đổi phương pháp dạy học nhằm đem lại hiệu quả cao nhất trong giáo dục đại học hiện nay.
Đối với học sinh: Việt Nam là quốc gia có sự phát triển mạnh mẽ nguồn lực internet. Việc truy cập internet hiện nay trở nên rất thông dụng đối với mọi người, đây là điều kiện dễ dàng nhất để tìm kiếm kho dữ liệu thông tin khổng lồ trên thế giới và ở Việt Nam, là điều kiện rất thuận lợi cho giáo dục tại các trường đại học hiện nay. Học sinh cũng có thể dễ dàng tìm kiếm những tri thức cần có thông qua thiết bị bắt wifi, di động thông minh, laptop, máy tính bảng… để tự tìm hiểu kiến thức dưới sự hướng dẫn của GV và hoàn thành được mục tiêu giáo dục của mình.
Đối với Giáo viên: Cuộc CMCN 4.0 đã và đang đem lại nhiều điều kiện thuận lợi cho GV hiện nay, đặc biệt trong lĩnh vực đổi mới phương pháp dạy học theo hướng hiện đại. Trước hết, nguồn tài liệu phục vụ giảng dạy vô cùng đa dạng nhờ sự tiến bộ của hệ thống internet kết nối và dữ liệu khổng lồ giúp GV tiếp cận được nhiều tài liệu trong và ngoài nước, phục vụ tốt việc xây dựng bài học. GV có thể tìm hiểu sâu sắc về vấn đề giảng dạy với nhiều hướng nhận thức khác nhau, làm phong phú thêm cách nhìn nhận của bản thân với môn học, giúp các GV tự tin hơn trong giảng dạy.
Bên cạnh những tác động tích cực thì CMCN 4.0 đang thực sự tạo ra nhiều những thách thức, đòi hỏi các GV cần nhiều nỗ lực hơn nữa trong công tác giảng dạy của mình:
– Thứ nhất, nhiều công cụ hỗ trợ giảng dạy đòi hỏi GV phải thường xuyên cập nhật các phương pháp dạy học hiện đại để tránh sự nhàm chán trong quá trình dạy và học.
– Thứ hai, số tiết dạy của GV có thể sẽ bị giảm bớt, thay vào đó là sự xuất hiện của việc học tập online rút ngắn thời gian học tập và kết thúc học phần.
– Thứ ba, HS có thể gặp khó khăn trong lựa chọn và sử dụng nguồn tài liệu.
2.1.2. Phát triển năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học chủ đề theo định hướng STEM
2.1.2.1. Khái niệm năng lực sáng tạo
Trong dự thảo chương trình giáo dục của Bộ Giáo Dục và Đào Tạo, coi sáng tạo là một trong những năng lực chung cần được hình thành và phát triển cho học sinh. Sáng tạo là một trong những năng lực quan trọng có ảnh hưởng lớp đến sự phát triển của toàn xã hội, là khả năng tạo ra cái mới có tính hữu dụng phục vụ cho đời sống của con người và những điều cốt yếu làm tiền đề cho sự phát triển của nhân loại. Sáng tạo mang tính tinh thần của mỗi cá nhân và mỗi người lại có cách thức và con đường sáng tạo khác nhau.
2.1.2.2. Biểu hiện năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học theo định hướng STEM
* Đặc trưng của hoạt động sáng tạo:
+ Có sự tự lực chuyển từ các tri thức và kỹ năng sang giải quyết tình huống.
+ Nhìn thấy những vấn đề mới.
+ Nhìn thấy cấu trúc của đối tượng đang nghiên cứu.
+ Xây dựng phương án mới về nguyên tắc, khác với những phương pháp quen thuộc đã biết.
+ Nhìn thấy nhiều cách giải quyết có thể có, tiến hành giải quyết theo từng cách và lựa chọn cách tối ưu.

+ Tự lực kết hợp với các phương thức hoạt động đã biết, tạo thành cái mới.
* Các biểu hiện khi học sinh học theo định hướng giáo dục STEM.
+ Nghiên cứu kiến thức, các sản phẩm có sẵn, đưa ra lời bình, trao đổi với bạn bè hoặc giáo viên, các chuyên gia… Từ đó đưa ra giải pháp tối ưu nhất.
+ Tự đề xuất giải pháp phù hợp không trùng với giải pháp đã có sẵn.
+ Tự truyền tải kiến thức và kỹ năng từ lĩnh vực quen biết sang tình huống mới.
+ Đề xuất mô hình giả thuyết, thực nghiệm để kiểm tra đề xuất đúng hay sai.
+ Tự thiết kế sơ đồ nguyên lí, bản vẽ kĩ thuật thể hiện cấu tạo, chức năng của đối tượng đang nghiên cứu.
2.1.2.3. Biện pháp phát triển năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học theo định hướng STEM
Căn cứ vào các biểu hiện của năng lực sáng tạo, có thể chỉ ra một số biện pháp phát huy năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học định hướng STEM:
+ Tổ chức các hoạt động sáng tạo gắn liền với quá trình vận dụng kiến thức Vật Lý để giải quyết các vấn đề thực tiễn.
+ Tổ chức các hoạt động sáng tạo gắn liền với quá trình xây dựng kiến thức mới.
+ Luyện tập phỏng đoán, xây dựng giả thuyết.
+ Luyện tập đề xuất phương án thí nghiệm kiểm tra dự đoán.
2.1.2.4. Công cụ đánh giá chủ đề giáo dục STEM theo định hướng STEM
Đánh giá là công việc không thể thiếu trong quá trình dạy học. Đặc biệt là khi áp dụng một phương pháp dạy học mới nhằm xây dựng kiến thức mới thì việc đánh giá chính xác, khách quan sẽ giúp giáo viên có những thông tin đáng tin cậy.
a. Nguyên tắc đánh giá
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. Vì vậy việc đánh giá thường xuyên, đa dạng các hình thức và công cụ đánh giá là cần thiết.
b. Yêu cầu đánh giá
– Học sinh đánh giá học sinh: qua các buổi làm việc nhóm, qua tinh thần trách nhiệm trong công việc, qua khả năng vận dụng kiến thức để áp dụng thực tế
– Giáo viên đánh giá học sinh qua các bài kiểm tra, các sản phẩm, các dự án, các phiếu học tập và trong quá trình học tập.