SKKN Tổ Chức Các Hoạt Động Trải Nghiệm Stem Vật Lí Sự Chuyển Hóa Năng Lượng

I. Tên sáng kiến, lĩnh vực áp dụng, thời gian áp dụng sáng kiến lần đầu.

Là đồng tác giả đề nghị công nhận sáng kiến:

Tổ chức các hoạt động trải nghiệm STEM Vật lí sự chuyển hóa năng lượng

Lĩnh vực áp dụng: Giáo dục

Ngày sáng kiến được áp dụng lần đầu: Áp dụng thử nghiệm 05/12/2022; Áp dụng vào chuyên đề cấp tỉnh tại trường THPT Nguyễn Huệ vào ngày 20/03/2023

II. Nội dung sáng kiến

1. Lí do chọn đề tài

Một trong những vấn đề cấp thiết của giáo dục Việt Nam hiện nay là nâng cao chất lượng dạy học ở các cấp học. Bộ GD-ĐT đang có những đổi mới mạnh mẽ về nội dụng, phương pháp, hình thức tổ chức dạy học. Chất lượng dạy học sẽ chuyển biến đáng kể khi kích thích được hứng thú, nhu cầu, sở thích và khả năng độc lập, tích cực của học sinh. Để đạt được điều đó thì bên cạnh sự đổi mới nội dung, phương pháp thì sự phối kết hợp đa dạng các hình thức tổ chức dạy học là một việc làm cần thiết.

Việc tổ chức các bài học STEM cho học sinh trong trường THPT làm tăng cường tính trực quan, góp phần hoàn thiện và phát triển bồi dưỡng năng khiếu và tài năng sáng tạo của học sinh, kích thích thiên hướng của học sinh về một mặt hoạt động nào đó ngoài ra còn có tác dụng nâng cao hứng thú trong giờ học chính khóa, bổ sung các kỹ năng sống cho học sinh giúp giáo viên thân thiện gần gũi với học sinh và giúp học sinh phát triển một cách toàn diện.

Vật lí là môn học khoa học thực nghiệm, kiến thức Vật lí gắn liền với khoa học kĩ thuật và đời sống thực tiễn, vì vậy để dạy và học Vật lí đạt kết quả cao thì dạy học STEM đóng vai trò quan trọng, đặc biệt là trong các trường THPT, nó không chỉ làm tăng tính hấp dẫn của môn học, giúp người học hiểu sâu sắc về các kiến thức, hiểu được bản chất của các hiện tượng Vật lí xảy ra, mà còn góp phần hoàn thiện và phát triển nhân cách, bồi dưỡng kĩ năng, năng khiếu và tài năng sáng tạo của học sinh.

Thực tế dạy và học tại trường THPT Nguyễn Huệ những năm qua: Vì những lí do trên mà có nhiều môn học tại nhà trường đã tổ chức thành công các buổi học tập trải nghiệm như các môn Văn, Hóa, Ngoại Ngữ, Sử, Địa, GDCD, Vật lí theo định hướng giáo dục STEM… điều này đã góp phần không nhỏ vào việc nâng cao chất lượng giáo dục toàn diện của nhà trường trong những năm gần đây trên cơ sở đó nhóm Vật lí trường THPT Nguyễn Huệ chúng tôi cùng nhau thực hiện sáng kiến “Tổ chức các hoạt động trải nghiệm STEM Vật lí sự chuyển hóa năng lượng ” với mong muốn có thể giúp học sinh bổ xung kiến thức lí thuyết, kĩ năng thực hành, giới thiệu những ứng dụng của Vật lí vào khoa học và kĩ thuật, quá trình phát triển của Vật lí học, làm tăng hứng thú của học sinh với môn học, rèn luyện khả năng phân tích giải quyết vấn đề của học sinh. Qua đây giúp học sinh hiểu rõ hơn về các hiện tượng Vật lí, thấy được vai trò to lớn của Vật lí trong thực tế đời sống, trong sản xuất và khoa học công nghệ.

2. Giải pháp cũ thường làm

2.1. Mục tiêu dạy học

– Người dạy là chủ thể của quá trình dạy học học sinh làm theo định hướng dẫn dắt của thầy cô. Người dạy khá bị động trong quá trình tiếp nhận tri thức.

– Với phương pháp dạy học truyền thống trên lớp rất nặng về truyền thụ kiến thức, chưa chú trọng vào việc học sinh vận dụng kiến thức đã học để giải quyết tình huống thực tiễn nên hạn chế rất nhiều khả năng vận dụng kiến thức vào đời sống của học sinh.

2.2. Nội dung dạy học

– Nội dung được lựa chọn dựa vào các khoa học chuyên môn, được quy định chi tiết trong chương trình.

– Chú trọng hệ thống kiến thức lý thuyết, sự phát triển tuần tự của các khái niệm, định luật, học thuyết khoa học. Sách giáo khoa được trình bày liền mạch thành hệ thống kiến thức.

– Người dạy là người truyền thụ tri thức, học sinh tiếp thu những tri thức được quy định sẵn.

– Kế hoạch bài dạy thường được thiết kế theo trình tự đường thẳng, chung cho cả lớp

– Không sử dụng hoặc rất ít khi sử dụng hoạt động trải nghiệm sáng tạo.

2.3 Phương pháp dạy học

– Giáo án thường được thiết kế theo trình tự đường thẳng, chung cho cả lớp

– Giáo viên sư dụng nhiều PPDH truyền thống (thuyết trình, hướng dẫn thực hành, trực quan…)

– Phương pháp sử dụng chủ yếu là thông báo tái hiện, thuyết trình nêu vấn đề, đàm thoại, phương pháp làm việc với sách giáo khoa và tài liệu tham khảo và hoạt động nhóm, hướng dẫn thực hành, trực quan…)

– Kế hoạch bài dạy thường được thiết kế theo trình tự chung cho cả lớp dựa trên chuẩn kiến thức kĩ năng và thời lượng của chương trình.

– Không sử dụng hoặc rất ít khi sử dụng hoạt động trải nghiệm STEM.

2.4. Môi trường học tập

Môi trường học tập có phần gò bó thường sắp xếp cố định (theo các dãy bàn), người dạy ở vị trí trung tâm.

2.5. Kiểm tra – đánh giá

– Tiêu chí đánh giá chủ yếu được xây dựng dựa trên kiến thức, kỹ năng, thái độ gắn với nội dung đã học.

– Người dạy được toàn quyền trong đánh giá.

– Đánh giá thông qua bài kiểm tra hoạc hoạt động tập thể, hoạt động thực hành…..

2.6. Sản phẩm giáo dục

– Tri thức người học có được chủ yếu là ghi nhớ

– Do kiến thức có sẵn nên người học phụ thuộc vào Giáo trình/Tài liệu/Sách giáo khoa.

2.7. Kết quả dạy học theo giải pháp cũ.

Học sinh chưa thật sự hứng thú học tập đối với bộ môn Vật lí vì kiến thức khá trừu tượng .

Đa số học sinh THPT chưa có định hướng nghề nghiệp rõ nét nên ý thức học tập bộ môn chưa cao, các em còn học theo cảm xúc và chưa hình thành thói quen học tập chủ động sáng tạo nghiêm túc.

Chúng tôi đã làm một cuộc khảo sát lấy ý kiến về thực trạng của bộ môn Vật lí của học sinh THPT trên địa bàn thành phố Tam Điệp . Kết quả thu được từ 100 học sinh của trường THPT Nguyễn Huệ trong 2 năm học 2020 -2021, 2021 -2022:

• Chất lượng giảng dạy trung bình bộ môn Vật lí tại trường THPT Nguyễn Huệ

Năm học 2019 – 2020 2020 – 2021 2021 – 2022

% HS đạt loại giỏi 5 6 5.5

% HS đạt loại khá 20 21 21.5

% HS đạt loại trung bình 60 60 59

% HS đạt loại yếu 15 13 14

Bảng 01. Chất lượng môn Vật lí

• Sự yêu thích môn học Vật lí:

Năm học

Tổng số học sinh tham gia khảo sát là 100 học sinh

2019 – 2020 2020 – 2021 2021 – 2022

Số Hs yêu thích môn Vật lí 32 33 35

Số Hs bình thường 15 17 16

Số Hs không yêu thích môn Vật lí 53 50 49

Bảng 02. Thực trạng sự yêu thích môn Vật lí trong 03 năm học gần đây

• Khả năng tiếp cận, ứng dụng môn Vật lí để chế tạo ra các sản phẩm

Khảo sát việc vận dụng kiến thức lý thuyết giải thích các hiện tượng thực tế của đời sống ( Khảo sát 100 học sinh ) Năm 2020 Năm 2021 Năm

2022

Chưa biết cách học gắn với hành 12 11 10

Thường xuyên học gắn với hành 0 0 5

Áp dụng bình thường học gắn với hành 8 19 9

Rất ít khi áp dụng học gắn với hành 5 5 6

Chỉ học lí thuyết không liên quan đến thực tế, không được trải nghiệm thực tế 75 65 60

Bảng 03. Ý kiến của Học sinh về việc tiếp cận và ứng dụng kiến thức Vật lí vào thực hành chế tạo sản phẩm 2019 – 2020; 2020 – 2021; 2021 – 2022

2.8. Ưu, nhược điểm của giải pháp cũ

a. Ưu điểm:

– Giáo viên là tâm điểm, mọi kiến thức được truyền đạt đầy đủ từ A đến Z

– Phương pháp áp dụng theo truyền thống cha ông, có tính logic cao.

– Người dạy là người truyền thụ tri thức, học sinh tiếp thu những tri thức được quy định sẵn một chiều.

– Về phía giáo viên: Có thể chủ động sử dụng nguồn tài nguyên đa dạng phong phú qua sách tham khảo, báo, đài, các kênh truyền hình vào việc soạn giáo án lên lớp

– Nguồn kinh phí đầu tư cho việc mua sắm các phương tiện, trang thiết bị dạy học, đồ dùng thí nghiệm ngày càng tăng, cơ sở vật chất của các trường ngày càng được đổi mới, hiện đại hóa, đảm bảo cho quá trình dạy học tốt hơn.

– Đội ngũ giáo viên: Đa số các trường THPT có đội ngũ giáo viên Vật lí giàu kinh nghiệm, nhiệt tình với công tác giảng dạy, có nhiều giáo viên trẻ, sáng tạo trong công việc nên dễ dàng đáp ứng được yêu cầu của mục tiêu giáo dục.

– Học sinh: dễ tiếp nhận kiến thức kỹ năng được trang bị từ phía giáo viên.

b. Nhược điểm

– Người học bị thụ động khi tiếp thu kiến thức

– Giờ học sẽ nhàm chán, buồn tẻ vì kiến thức chủ yếu là lý thuyết suông, ít hoặc hầu như không có thực hành

– Học sinh không có tư duy cao, áp dụng kiến thức vào thực tiễn gặp nhiều khó khăn.

– Lấy mục tiêu học để thi, học để hiểu làm trọng chưa chú trọng việc vận dụng kiến thức lí thuyết vào thực tiễn và phát triển năng lực phẩm chất cho học sinh.

– Quy định cứng nhắc những nội dung chi tiết trong chương trình dễ bị thiếu tính cập nhật.

– Người học có phần “thụ động”, ít phản biện.

– Người học khó có điều kiện tìm tòi bởi kiến thức đã được có sẵn trong sách.

– Giáo viên chưa sử dụng được nhiều phương pháp dạy học tích cực

– Khi kiểm tra đánh giá chưa quan tâm đầy đủ tới khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn và quá trình học.

– Người dạy được toàn quyền trong đánh giá học sinh.

– Sản phẩm giáo dục: Ít chú ý đến khả năng ứng dụng nên sản phẩm GD là những con người ít năng động, sáng tạo. Chưa phát huy được năng lực phẩm chất cho người học cũng như định hướng nghề nghiệp.

– Thực trạng việc dạy học gắn liền với tổ chức các hoạt động trải nghiệm STEM trong trường THPT

Theo kết quả điều tra, việc dạy học gắn liền với tổ chức các hoạt động trải nghiệm STEM trong trường THPT sở dĩ chưa thực hiện được hoặc có thực hiện nhưng hiệu quả chưa cao là do những nguyên nhân:

+ Lãnh đạo nhà trường cũng như giáo viên bộ môn chưa chú trọng đến việc tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM, vì đây không phải là nội dung bắt buộc và không có trong nội dung các kì thi nên các giáo viên chưa có sự đầu tư cho việc này.

+ Trang thiết bị kĩ thuật, đồ dùng, dụng cụ thí nghiệm còn thiếu, không đáp ứng được yêu cầu tổ chức hoạt động trải nghiệm sáng tạo vật lí. Nhiều thiết bị, đồ dùng thí nghiệm nhà trường có được đầu tư nhưng không đồng bộ và bị hư hỏng nhiều, không còn sử dụng được.

+ Giáo viên chưa có kinh nghiệm và kĩ năng tổ chức các hoạt động trải nghiệm STEM.

3. Giải pháp mới cải tiến

3.1. Nội dung cơ bản

Hiện nay, chương trình vật lí ở các trường THPT còn nặng về lí thuyết, với sự phân phối thời gian và kiến thức như vậy, học sinh gặp nhiều khó khăn trong việc mở rộng, vận dụng kiến thức vào thực tế. Do đó, lồng ghép các hoạt động trải nghiệm STEM vào dạy học Vật lí góp phần không nhỏ phát triển năng lực phẩm chất cho học sinh đạt mục tiêu đổi mới căn bản toàn diện nội dung phương pháp cũng như hình thức tổ chức dạy học và đổi mới kiểm tra đánh giá trong giáo dục theo định hướng của chương trình GDPT 2018 .

Đề xuất giải pháp trong việc tổ chức Hoạt động trải nghiệm STEM trong dạy học Vật lí

Sau quá trình nghiên cứu cơ sơ lí luận của việc thực hiện hoạt động trải nghiệm STEM và cơ sở thực tiễn quá trình thực nghiệm sư phạm chúng tôi đề xuất giải pháp mới như sau

a. Đối với các nhà trường

+ Có kế hoạch chi tiết cho việc tổ chức lồng ghép hoạt động trải nghiệm STEM Vật lí vào chương trình học.

+ Chú trọng việc tận dụng các phương tiện dạy học sẵn có và trong điều kiện có thể tự chế tạo các dụng cụ, thiết bị phục vụ cho tổ chức dạy học.

+ Trong chương trình vật lí phổ thông nên có một số giáo án soạn về tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM vật lí bắt buộc với nội dung thiết thực.

+ Trang bị cho giáo viên kỹ thuật soạn giáo án và tổ chức các hoạt động trải nghiệm STEM gắn liền với dạy học vật lí

b. Phương pháp tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM Vật lí vào giảng dạy

b.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

Nghiên cứu lý luận về tư duy trong nhận thức khoa học và tư duy vật lý.

Nghiên cứu cơ sở lý luận về xây dựng và tổ chức các hoạt động trải nghiệm STEM vật lý nhằm phát triển tư duy sáng tạo cho học sinh.

Nghiên cứu chương trình sách giáo khoa, sách bài tập và sách tham khảo để phân tích cấu trúc logic, nội dung các kiến thức có thể dạy trải nghiệm sáng tạo.

b.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệmNghiên cứu thực tiễn: quan sát, điều tra thực trạng về việc tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM ở trường THPT.

Thực nghiệm sư phạm ở trường THPT Nguyễn Huệ, để chỉnh lý, bổ sung, thẩm định phương án đã thiết kế và kiểm chứng giả thuyết khoa học của đề tài.