SKKN Xây dựng chủ đề giáo dục STEM về năng lượng sóng biển

PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ
1. Lí do chọn đề tài
Đất nước ta đang trong giai đoạn công nghiệp hóa, hiện đại hóa gắn liền với phát triển kinh tế. Điều đó đặt ra cho ngành giáo dục những nhiệm vụ và thách thức mới. Trước hết, đó là yêu cầu về đào tạo nguồn nhân lực có trình độ cao, vừa có phẩm chất vừa có năng lực. Chỉ thị 16/CT-TTg ngày 4/5/2017 của Thủ tướng Chính phủ đã nêu: “Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4 với xu hướng phát triển dựa trên nền tảng tích hợp cao độ của hệ thống nối số hóa – vật lí – sinh học với sự đột phá internet vạn vật và trí tuệ nhân tạo đang làm thay đổi căn bản nền sản xuất của thế giới”. Thủ tướng đã chỉ đạo các bộ, ngành, địa phương triển khai đồng bộ nhiều giải pháp nhằm tăng cường năng lực tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp 4.0. Theo đó, phải thay đổi mạnh mẽ các chính sách, nội dung, phương pháp giáo dục và dạy nghề nhằm tạo ra nguồn nhân lực có khả năng tiếp cận các công nghệ sản xuất mới, Bộ GDĐT cần tập trung vào thúc đẩy giáo dục STEM bên cạnh ngoại ngữ, tin học trong chương trình giáo dục phổ thông (CT GDPT).
Giáo dục STEM là một giải pháp quan trọng và hiệu quả trong việc đổi mới căn bản và toàn diện nền giáo dục Việt Nam. Và Vật lí là một môn học có ý nghĩa quan trọng đối với sự phát triển toàn diện của học sinh, có vai trò nền tảng trong việc hình thành và phát triển thế giới quan khoa học của học sinh, góp phần thúc đẩy giáo dục STEM. Mục tiêu của chương trình giáo dục phổ thông môn Vật lí (Ban hành kèm thông tư số 32/2018/TT – BGDĐT ngày 26 tháng 12 năm 2018 của Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo): “Chương trình môn Vật lí coi trọng việc rèn luyện khả năng vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học để tìm hiểu và giải quyết ở mức độ nhất định một số vấn đề của thực tiễn, đáp ứng đòi hỏi của cuộc sống; vừa bảo đảm phát triển năng lực vật lí – biểu hiện của năng lực khoa học tự nhiên, vừa đáp ứng yêu cầu định hướng nghề nghiệp của học sinh”. Thông qua Chương trình môn Vật lí, học sinh hình thành và phát triển được thế giới quan khoa học; rèn luyện được sự tự tin, trung thực, khách quan; cảm nhận được vẻ đẹp của thiên nhiên; yêu thiên nhiên, tự hào về thiên nhiên của quê hương, đất nước; tôn trọng các quy luật của thiên nhiên, trân trọng, giữ gìn và bảo vệ thiên nhiên, ứng xử với thiên nhiên phù hợp với yêu cầu phát triển bền vững.
Một trong ba chuyên đề của chương trình Vật Lí 10 trong chương trình giáo dục phổ thông mới là giáo dục bảo vệ môi trường, tìm hiểu về tác động của việc sử dụng năng lượng hiện nay đối với môi trường, kinh tế và khí hậu Việt Nam. Từ đó giúp học sinh nhận thấy tầm quan trọng của năng lượng tái tạo trong bối cảnh hiện nay và sự cần thiết của việc sử dụng nguồn năng lượng này để cung cấp nhu cầu về năng lượng ngày càng lớn của người dân, mà không gây tổn hại đến môi trường, không gây ảnh hưởng đến thế hệ mai sau.
Với các lí do trên, chúng tôi lựa chọn đề tài “Xây dựng chủ đề giáo dục STEM về năng lượng sóng biển” góp phần trong công cuộc giáo dục phát triển bền vững, đồng thời nâng cao chất lượng dạy và học, đáp ứng yêu cầu phát triể năng lực của HS trong chương trình giáo dục phổ thông mới.
2. Mục đích, nhiệm vụ nghiên cứu
Mục đích nghiên cứu
– Cơ sở lí luận về tiến trình tổ chức dạy học chủ đề STEM.
Xây dựng chủ đề giáo dục STEM về năng lượng sóng biển (NLSB) góp phần giáo dục phát triển bền vững (GD PTBV).
Nhiệm vụ nghiên cứu:
– Nghiên cứu cơ sở lí luận về giáo dục phát triển bền vững.
– Cách thiết kế các chủ đề giáo dục STEM.
– Xây dựng chủ đề STEM về khai thác năng lượng sóng biển.
– Thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi và sự phù hợp của quá trình dạy học chủ đề đã đề xuất.
3. Đối tượng nghiên cứu
Xây dựng chủ đề STEM, năng lượng tái tạo.
Tổ chức dạy học chủ đề STEM về năng lượng sóng biển.
4. Phương pháp nghiên cứu
Nghiên cứu lí luận
– Nghiên cứu lí luận về tài liệu giáo dục định hướng phát triển bền vững, dạy học chủ đề STEM.
– Nghiên cứu tài liệu về năng lượng tái tạo, đặc biệt là năng lượng sóng biển.
Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
Điều tra thực trạng dạy học chủ đề STEM.
Thực nghiệm sư phạm
Tiến hành thực nghiệm sư phạm các tiến trình giảng dạy chủ đề STEM về năng lượng sóng biển đã được xây dựng để ghi nhận kết quả, đánh giá.
Phương pháp thống kê toán học
Xử lí thống kê để phân tích kết quả thực nghiệm sư phạm và kiểm định giả thuyết thống kê.

PHẦN II: NỘI DUNG
Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN.
1.1. Cơ sở lí luận về giáo dục STEM
1.1.1. Khái niệm giáo dục STEM
Giáo dục STEM là mô hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn, giúp HS áp dụng các kiến thức khoa học, công nghệ, kĩ thuật, nghệ thuật và toán học vào giải quyết một số vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể. Việc vận dụng sáng tạo quan điểm giáo dục tích hợp khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học góp phần hình thành, phát triển năng lực, phẩm chất gắn với giáo dục hướng nghiệp cho HS.
Mục tiêu của giáo dục STEM là kết hợp lồng ghép cả năm nhóm kỹ năng trong các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học với học, nhằm phát triển các năng lực giải quyết vấn đề, tư duy sáng tạo , phân tích, phản biện,… – Khoa học thể hiện hệ thống kiến thức về bản chất và quy luật của vật chất và vũ trụ, dựa trên quan sát, thử nghiệm và đo lường, và xây dựng quy luật để mô tả những sự kiện này theo thuật ngữ chung.
– Công nghệ thể hiện những kỹ thức liên quan đến việc tạo ra và sử dụng phương tiện kỹ thuật, mối quan hệ của chúng ta với cuộc sống, xã hội và môi trường, dựa trên các chủ đề như nghệ thuật công nghiệp, kỹ thuật, khoa học ứng dụng và khoa học thuần túy.
– Kỹ thuật cho phép ứng dụng thực tế của kiến thức khoa học thuần túy như vật Lí hay hóa học trong xây dựng động cơ, cầu, tòa nhà, tàu và nhà máy hóa chất.
– Toán học thể hiện các ngành khoa học liên quan bao gồm đại số, hình học và tính toán, liên qua đến nghiên cứu về số lượng, hình dạng, không gian và tương quang bằng cách sử dụng hệ thống ký hiệu chuyên ngành.
Nội dung kiến thức trong giáo dục STEM không khác nhiều với chương trình giáo dục thông thường nhưng nó khuyến khích học sinh tìm ra giải pháp thực tế cho mỗi vấn đề mà học sinh gặp phải. Các em được tham gia nhiều vào hoạt động thảo luận, chẳng hạn như tìm giải pháp về tình trạng ô nhiễm môi trường, sử dụng năng lượng tiết kiệm và hợp lí,…
Việc đặt giáo dục STEM gắn liền với bối cảnh xã hội và môi trường sẽ giúp học sinh khám phá những vấn đề trong thực tiễn, từ đó tìm cách giải quyết các vấn đề. Điều này rất cần thiết trong bối cảnh hiện nay, và ảnh hưởng trực tiếp đến hành động của chính các em đối với môi trường và xã hội.
1.1.2. Quy trình xây dựng chủ đề STEM
Xây dựng chủ đề STEM có thể thực hiện thông qua các bước sau:
Bước 1: Lựa chọn chủ đề
GV nên rà soát các môn thông qua chương trình hiện có để tìm ra chủ đề gắ với thực tế, có tính phổ biến, gắn liền với kinh nghiệm sống của HS, phù hợp trình độ nhận thức của học sinh.
Ví dụ: “Giáo dục về bảo vệ môi trường” là một trong ba chuyên đề của chương trình Vật Lí 10 mới và cũng là một vấn đề quan trọng trong xã hội hiện đại. Trong chuyên đề này HS sẽ nhận thức được sự cần thiết phải bảo vệ môi trường, tác động của việc sử dụng năng lượng hiện nay đối với môi trường, kinh tế và khí hậu Việt Nam, và sự cần thiết trong khai thác năng lượng tái tạo để đáp ứng nhu cầu về năng lượng, đồng thời không gây ảnh hưởng đến môi trường.
Bước 2: Xác định các vấn đề ( câu hỏi) cần giải quyết trong chủ đề
Xác định vấn đề chính là định hướng các nội dung cần được đưa vào trong chủ đề. Các vấn đề này là những câu hỏi mà thông qua quá trình học tập chủ đề, học sinh có thể trả lời được.
Bước 3: Xác định các kiến thức cần thiết để giải quyết vấn đề
Dựa vào vấn đề cần giải quyết mà chủ đề đặt ra, GV sẽ xác định được kiến thức cần đưa vào trong chủ đề. Các nội dung chủ đề đưa ra cần dựa trên các mục tiêu đã đề ra, kiến thức trong mỗi chủ đề STEM cần có sự tích hợp kiến thức, kĩ năng, của các lĩnh vực chuyên môn riêng.
Bước 4: Xây dựng mục tiêu dạy học của chủ đề
Mục tiêu dạy học của chủ đề cần cụ thể và lượng hóa được. Mục tiêu có thể được thể hiện thành các năng lực của học sinh và cụ thể hóa thành các mục tiêu về kiến thức, kĩ năng, và mục tiêu vận dụng kiến thức kĩ năng trong chủ đề STEM.
Bước 5: Xây dựng nội dung các hoạt động dạy học của chủ đề
Ở bước này, GV cần làm rõ: Chủ đề có những hoạt động nào, từng hoạt động đó thực hiện vai trò gì trong việc đạt mục tiêu toàn bài?
Ứng với mỗi hoạt động, giáo viên cần thực hiện các công việc sau:
– Xác định mục tiêu hoạt động
– Xây dựng nội dung học dưới dạng các tư liệu học tập: phiếu học tập, thông tin.
– Chuẩn bị phương tiện, thiết bị dạy học cho hoạt động.
– Dự kiến nguồn nhân, vật lực để tổ chức hoạt động.
– Lập kế hoạch tổ chức hoạt động dạy học: có thể sử dụng nhiều cách thức: hoạt động cá nhân, hoạt động nhóm, hoạt động theo trạm, thực hiện dự án,…
– Xây dựng công cụ đánh giá mục tiêu hoạt động ( có thể là câu hỏi, một bài tập hoặc một nhiệm vụ cần thực hiện và rubic đánh giá) – Dự kiến thời gian cho mỗi hoạt động.
Bước 6: Lập kế hoạch dạy học chủ đề
Xây dựng kịch bản tổ chức dạy học toàn bộ chủ đề: thực hiện các hoạt động như thế nào, ai, làm gì, thời gian bao lâu, ở đâu,…Chủ đề sẽ được tiến hành vào thời điểm nào, cuối kì, cuối năm hay trong giờ ngoại khóa?
Bước 7: Tổ chức dạy học và đánh giá chủ đề
Việc tổ chức dạy học được thực hiện tùy theo trang thiết bị, cơ sở vật chất, trình độ học sinh và thời gian cho phép.
Đánh giá chủ đề cần có các khía cạnh sau:
– Tính phù hợp thực tế dạy học với thời lượng dự kiến
– Mức độ đạt được mục tiêu của học sinh, thông qua kết quả đánh giá các hoạt động học tập.
– Sự hứng thú của học sinh với chủ đề, thông qua quan sát và phỏng vấn học sinh.
– Mức độ khả thi với điều kiện cơ sở vật chất.
1.2. Cơ sở lí luận về giáo dục phát triển bền vững.
1.2.1. Khái niệm giáo dục phát triển bền vững
Những thập niên gần đây, các quốc gia và nhiều tổ chức quốc tế đang rất quan tâm đến sự phát triển bền vững, đặc biệt là vấn đề môi trường trong sự phát triển bền vững vì vấn đề này ngày càng đe dọa một cách hiện hữu đến xã hội, đến sức khỏe của từng người dân. Bộ trưởng Phùng Xuân Nhạ đã phát biểu tại Diễn đàn Giáo dục vì sự phát triển bền vững và công dân toàn cầu của UNESCO rằng:
“Giáo dục chính là giải pháp , là con đường dẫn đến sự thay đổi để phát triển bền vững. Giáo dục để đảm bảo người dân biết đâu là lựa chọn đúng đắn, đồng thời giúp họ có thông tin và kĩ năng để làm theo lựa chọn đúng đắn đó”.
GDVSPTBV theo cách hiểu của UNESCO: “Giáo dục vì sự phát triển bền vững là trao quyền cho người học, giúp người học đưa ra các quyết định phù hợp và có trách nhiệm đối với sự toàn vẹn môi trường, thúc đẩy phát triển kinh tế và tạo dựng một xã hội công bằng cho thế hệ hiện tại và tương lai trong khi tôn trọng sự đa dạng văn hóa. GDVSPTBV là quá trình học tập suốt đời và là một phần của giáo dục có chất lượng. GDVSPTBV là giáo dục tích hợp và tạo sự chuyển biến,