SKKN Vận dụng dạy học trải nghiệm STEM bài Động cơ không đồng bộ Vật lý 12, Công nghệ 12 nhằm phát triển phẩm chất, năng lực cho học sinh

MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Ngày nay, cùng với sự phát triển như vũ báo của cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật và sự bùng nổ của công nghệ thông tin truyền thông, thế giới đang bước vào thời đại toàn cầu hóa, nền giáo dục có những bước tiến về đổi mới nhằm đáp ứng nhu cầu xã hội đặt ra. Ở Việt Nam nền giáo dục trong thời gian qua đang chuyển biến mạnh mẽ từ chủ yếu trang bị kiến thức sang phát triển phẩm chất và năng lực cho người học. Như vậy, phương pháp dạy chỉ hướng tới mục tiêu hình thành kiến thức, kĩ năng một cách thụ động mà không phát huy khả năng phát triển phẩm chất và năng lực của người học thì sẽ lạc hậu không đáp ứng được đòi hỏi chuẩn đầu ra của sản phẩm giáo dục. Do đó, người giáo viên phải hướng tới việc phát triển phẩm chất và năng lực cho học sinh thông qua các hoạt động dạy học cụ thể để học sinh chiếm lĩnh tri thức một cách tích cực nhằm đạt được mục tiêu giáo dục đề ra.
Tại hội nghị Ban chấp hành Trung ương Đảng lần thứ 8 khóa XI nêu rõ quan điểm chỉ đạo về sự đổi mới của nên giáo dục được cụ thể hóa trong nghị quyết số 29-NQ/TW về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo của : “Phát triển giáo dục và đào tạo là nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài. 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; lý luận gắn với thực tiễn; giáo dục nhà trường kết hợp với giáo dục gia đình và giáo dục xã hội”.
Đặc biệt hơn, Vật lý là một môn thuộc khoa học tự nhiên không chỉ cung cấp cho người học người học sự hiểu biết các hiện tượng tự nhiên trong cuộc sống, kỹ thuật mà còn giúp cho người học phát triển phẩm chất năng lực thông qua việc chủ động tìm tòi khám phá kiến thức và các hoạt động trải nghiêm thực tiễn. Trong đó, bài “Động cơ không đồng bộ ” thuộc chương trình vật lý và công nghệ lớp 12 THPT là một trong những nội dung hàm chứa tương đối gần gũi với các em trong cuộc sống hàng ngày. Tuy nhiên, nếu không có một kế hoạch dạy học phù hợp thì sẽ gặp rất nhiều khó khăn trong việc hình thành các phẩm chất và năng lực cho học sinh. Từ những lý do trình bày trên chúng tôi chọn đề tài “Vận dụng dạy học trải nghiệm STEM bài “Động cơ không đồng bộ” Vật lý 12, Công nghệ 12 nhằm phát triển phẩm chất, năng lực cho học sinh”.
2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Vận dụng phương pháp dạy học STEM để xây dựng kế hoạch dạy học bài “Động cơ không đồng bộ” Vật lý 12 THPT nhằm phát triển phẩm chất, năng lực cho học sinh.
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
3.1. Đối tượng nghiên cứu của đề tài

– Lý thuyết dạy học STEM, các phương pháp dạy học nhằm phát triển phẩm chất năng lực cho học sinh.
– Hoạt động dạy học môn Vật lý ở trường trung học phổ thông.
– Hoạt động dạy học môn Công nghệ ở trường trung học phổ thông.
3.2. Phạm vi nghiên cứu
Bài “Động cơ không đồng bộ” vật lý lớp 12 THPT và bài “Động cơ không đồng bộ” công nghệ 12.
4. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC
Nếu xây dựng được hoạt động dạy học phù hợp bài “Động cơ không đồng bộ” Vật lý 12 THPT, Công nghệ 12 và sử dụng chúng vào dạy học thì sẽ giúp phát triển được phẩm chất và năng lực cho học sinh từ đó góp phần nâng cao hiệu quả học tập của học sinh.
5. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU
5.1. Nghiên cứu cơ sở lý luận về dạy học vật lý, Stem, các phương pháp dạy học và sự hình thành và phát triển phẩm chất năng lực của học sinh.
5.2. Tìm hiểu thực trạng về vận dụng dạy học trải nghiệm Stem vào dạy học vật lý ở một số trường THPT trên địa bàn huyện Thanh Chương tỉnh Nghệ An.
5.3. Đề xuất các biện pháp phát triển phẩm chất và năng lực cho học sinh trong dạy học vật lý ở trường phổ thông.
5.4. Nghiên cứu mục tiêu, cấu trúc, nội dung bài “Động cơ không đồng bộ” Vật lý 12 THPT và Công nghệ 12.
5.5. Nghiên cứu thực trạng dạy học bài “Động cơ không đồng bộ” vật lý 12 THPT và “Động cơ không đồng bộ” công nghệ 12.
5.6. Thiết kế các tiến trình dạy học bài “Động cơ không đồng bộ” Vật lý 12 THPT và công nghệ 12 nhằm phát triển phẩm chất và năng lực cho học sinh để phát huy hiệu quả của việc dạy học vật lý.
5.7. Thực nghiệm sư phạm, đánh giá kết quả nghiên cứu.
6. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
– Phương pháp quan sát, phương pháp điều tra,
– Phương pháp thực nghiệm sư phạm,
– Phương pháp thống kê toán học.

7. ĐÓNG GÓP CỦA SÁNG KIẾN
7.1. Về lý luận
– Hệ thống hóa cơ sở lý luận về lý thuyết dạy học trải nghiệm Stem và phát triển phẩm chất, năng lực cho học sinh trong dạy học vật lý ở trường phổ thông.
– Đề xuất được một số biện pháp phát triển phẩm chất và năng lực cho học sinh trong dạy học vật lý ở trường phổ thông.
7.2. Về thực tiễn
– Xây dựng được tiến trình dạy học theo lý thuyết trải nghiệm Stem bài “Động cơ không đồng bộ” vật lý 12 THPT và công nghệ 12 theo hướng phát triển phẩm chất, năng lực cho học sinh.
– Vận dụng được tiến trình dạy học đã xây dựng về vận dụng lý thuyết dạy học trải nghiệm Stem bài “Động cơ không đồng bộ” vật lý 12 THPT và cộng nghệ 12 theo hướng phát triểm phẩm chất, năng lực cho học sinh vào thực tiễn.

CHƯƠNG I
CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA DẠY HỌC TRẢI NGHIỆM STEM TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ VÀ CÔNG NGHỆ Ở TRƯỜNG THPT
1. Các khái niệm cơ bản
1.1. Khái niệm về STEM và các đặc điểm của dạy học trải nghiệm STEM.
Một trong nhưng tổ chức uy tín nhất hiện nay trong lĩnh vực giáo dục trên thế giới là hiệp hội các giáo viên dạy khoa học quốc gia Mỹ (National Science Teachers Asociation- NSST) được thành lập năm 1944, đã đề xuất khái niệm giáo dục STEM (STEM education) với các định nghĩa ban đầu 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 trong thế giới thực, ở đó các học sinh áp dụng các kiến thức trong khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học vào những bối cảnh cụ thể, giúp kết nối gữa trường học với cộng đồng, nơi làm việc và các tổ chức toàn cầu để từ đó phát triển các năng lực trong lĩnh vực STEM và có thể góp phần cạnh tranh nền kinh tế mới ” theo (Tsupros, Kohler, & Hallnen, 2009).
Như vậy, các định nghĩa về giáo dục STEM nói đến một cách tiếp cận liên ngành, liên môn học trong một chương trình đào tạo, cụ thể phải có 4 lĩnh vực: Khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán.
1.2. Các đặc điểm của dạy học trải nghiệm stem
Tổng hợp các nghiên cứu và báo cáo gần đây, xin nêu 5 đặc diểm chính của giáo dục STEM để phân biệt các chương trình khác.
a. Tập trung sự tích hợp
b. Liên hệ với cuộc sống thực tế
c. Hướng đến phát triển kỹ năng của thế kỷ 21
d. Thách thức học sinh vượt lên chính mình
e. Có tính hệ thống và kết nối giữa các bài học
2. Vai trò của dạy học trải nghiệm STEM trong quá trình phát triển phẩm chất và năng lực cho học sinh.
2.1. Khái niệm phẩm chất và năng lực
2.1.1. Khái niệm về phẩm chất

Phẩm chất là yếu tố quan trọng quyết định chất lượng mối quan hệ giữa con người với con người. Từ những chuyện bình thường, mối quan hệ gia đình, kết giao đến mối quan hệ xã hội, công tác, kinh doanh. Phẩm chất thể hiện qua cách ứng xử của con người đối với người khác cũng như đối với sự việc trong cuộc sống.
2.1.2. Phân loại phẩm chất
Năm phẩm chất của học sinh trong chương trình giáo dục tổng thể gồm: yêu nước, nhân ái, chăm chỉ, trung thực, trách nhiệm.
– Yêu nước: Đây là truyền thống ngàn đời của dân tộc Việt Nam, được xây dựng và bồi đắp qua các thời kỳ từ khi ông cha ta dựng nước vàgiữ nước. Tình yêu đất nước được thể hiện qua tình yêu thiên nhiên, di sản, yêu người dân đất nước mình; tự hào và bảo vệ những điều thiêng liêng đó. Yêu nước là yêu thiên nhiên, yêu truyền thống dân tộc, yêu cộng đồng và biết làm ra các việc làm thiết thực để thể hiện tình yêu đó. Để có được tình yêu này thì trẻ phải được học tập hàng ngày qua những áng văn thơ, qua những cảnh đẹp địa lý, qua những câu chuyện lịch sử và trẻ phải được sống trong tình yêu hạnh phúc mỗi ngày.
– Nhân ái: Nhân ái là biết yêu thương, đùm bọc mọi người; yêu cái đẹp, yêu cái thiện; tôn trọng sự khác biệt; cảm thông, độ lượng và sẵn lòng giúp đỡ người khác.
Nhân ái là tôn trọng sự khác biệt của những người xung quanh, không phân biệt đối xử, sẵn sàng tha thứ, tôn trong về văn hóa, tôn trọng cộng đồng.
– Chăm chỉ: Đức tính chăm học, chăm làm, hăng say học hỏi và nhiệt tình tham gia công việc chung sẽ giúp các em rèn luyện, phát triển bản thân để đạt được những thành công lớn lao trong tương lai.
Chăm chỉ thể hiện ở những kỹ năng học tập hàng ngày của trẻ, học mọi lúc mọi nơi, luôn dám nghĩ dám làm, dám đặt câu hỏi. Việc rèn nề nếp học tập chủ động, học tập qua trải nghiệm sẽ hỗ trợ trẻ hình thành phẩm chất đáng quý này.
– Trung thực: Dù một người có giỏi đến đâu mà thiếu đi đức tính này thì vẫn là kẻ vô dụng.. Bởi thế nên ngay từ nhỏ, các học sinh cần được rèn luyện tính thật thà, ngay thẳng và biết đứng ra bảo vệ lẽ phải.
Trung thực là thật thà ngay thẳng, mạnh dạn nói lên ý kiến của mình, biết nhận lỗi, sửa lỗi, bảo vệ cái đúng cái tốt. Với môi trường học tập không áp lực, không nặng nề điểm số, khuyến khích trẻ nói lên chính kiến của mình thông qua các dạng học tập nhóm, hội thảo, tranh biện…sẽ dần hình thành tính cách chia sẻ, cởi mở cho trẻ ngay từ nhỏ.
– Trách nhiệm: Chỉ khi một người có trách nhiệm với những gì mình làm thì đó mới là khi họ trưởng thành và biết cống hiến sức mình cho một xã hội tốt đẹp hơn

Trách nhiệm việc xây dựng nội quy lớp học, môn học, việc hướng dẫn trẻ tự kiểm soát đánh giá những quy định mà chúng đã đề ra sẽ dần hình thành tinh thần trách nhiệm với cá nhân trẻ, với tập thể lớp, với gia đình và tiến tới với xã hội
2.1.3 Khái niệm năng lực
Năng lực là tính chất tâm sinh lý của con người chi phối quá trình tiếp thu kiến thức, kỹ năng và kỹ xảo tối thiểu là cái mà người đó có thể dùng khi hoạt động. Trong điều kiện bên ngoài như nhau những người khác nhau cớ thể tiếp thu các kiến thức kỹ năng và kỹ xảo đó với nhịp độ khác nhau có người tiếp thu nhanh, có người phải mất nhiều thời gian và sức lực mới tiếp thu được, người này có thể đạt được trình độ điêu luyện cao còn người khác chỉ đạt được trình trung bình nhất định tuy đã hết sức cố gắng. Thực tế cuộc sống có một số hình thức hoạt động như nghệ thuật, khoa học, thể thao … Những hình thức mà chỉ những người có một số năng lực nhất đinh mới có thể đạt kết quả.
2.1.4. Phân loại năng lực
– Năng lực chung là năng lực cần thiết cho nhiều ngành hoạt động khác nhau như năng lực phán xét tư duy lao động, năng lực khái quát hoá, năng lực lát tập, năng lực tưởng tưởng
– Năng lực chuyên môn là năng lực đặc trưng trong lĩnh vực nhất định của xã hội như năng lực tổ chức , năng lực âm nhạc, năng lực kinh doanh, hội hoạ, toán học… Năng lực chung và năng lực chuyên môn có quan hệ qua lại hữu cơ với nhau, năng lực chung là cơ sở của năng lực chuyên luôn, nếu chúng càng phát triển thì càng dễ thành đạt được năng lực chuyên môn. Ngược lại sự phát triển của năng lực chuyên môn trong những điều kiện nhất định lại có ảnh hưởng đối với sự phát triển của năng lực chung. Trongg thực tế mọi hoạt động có kết quả và hiệu quả cao thì mỗi người đều phải cớ năng lực chung phát triển ở trình độ cần thiết và có một vài năng lực chuyên môn tương ứng với lĩnh vực công việc của mình. Những năng lực cơ bản này không phải là bẩn sinh, mà nó phải được giáo dục phát triển và bồi dưỡng ở con người. Năng lực của một người phối hợp trong mọi hoạt động là nhờ khả năng tự điều khiển, tự quản lý, tự điều chỉnh ở lỗi cá nhân được hình thành trong quá trình sống và giáo dục của mỗi người.
3. Các tiêu chí đánh giá giáo dục STEM trong việc phát triển phẩm chất và năng lực cho học sinh.
Các nghiên cứu tại Mỹ khi đánh giá một chương trình nào đều dựa vào hệ
thống các tiêu chí vừa định lượng vừa định tính nhưng thông thường họ đều dự trên một khung lí thuyết hoặc một khung khái niệm nhất định nào đó để phân tích. Dưới đây là 6 tiêu chí các nghiên cứu và đánh giá gần đây trong hệ thống giáo dục stem tai Mỹ.