Tài liệu Tổ chức dạy học chủ đề công, năng lượng, công suất (vật lí 10) theo định hướng giáo dục stem cho học sinh dân tộc nội trú

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM  -------- -------- HOÀNG THỊ THANH HƯỜNG TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ "CÔNG, NĂNG LƯỢNG, CÔNG SUẤT" (VẬT LÍ 10) THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM CHO HỌC SINH DÂN TỘC NỘI TRÚ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Thái Nguyên, năm 2020 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM  -------- -------- HOÀNG THỊ THANH HƯỜNG TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ "CÔNG, NĂNG LƯỢNG, CÔNG SUẤT" (VẬT LÍ 10) THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM CHO HỌC SINH DÂN TỘC NỘI TRÚ Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lí Mã số: 8140111 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Người hướng dẫn khoa học: TS. Cao Tiến Khoa Thái Nguyên, năm 2020 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận văn này là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi. Số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này hoàn toàn trung thực và chưa từng được công bố, sử dụng trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào. Thái Nguyên, tháng 6 năm 2020 Tác giả Hoàng Thị Thanh Hường XÁC NHẬN XÁC NHẬN CỦA KHOA VẬT LÝ CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS. Cao Tiến Khoa i LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới TS. Cao Tiến Khoa đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt thời gian học tập và quá trình làm luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên, Khoa Vật lý và Phòng Đào tạo (Sau đại học) của trường đã tạo mọi điều kiện cho tôi hoàn thành chương trình học. Tôi xin chân thành cảm ơn thầy cô giảng viên thuộc Bộ môn Giáo dục Vật lý - khoa Vật lý Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu. Tôi chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu, các phòng chức năng cùng toàn thể các thầy cô giáo trong ban khoa học tự nhiên và đặc biệt các thầy cô giáo giảng dạy bộ môn Vật lí của trường PT Vùng Cao Việt Bắc đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi thực nghiệm sư phạm và hoàn thành luận văn này. Luận văn này được hoàn thành tại Trường Đại học Sư Phạm - Đại học Thái Nguyên. Thái Nguyên, tháng 6 năm 2020 Tác giả Hoàng Thị Thanh Hường ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN...................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN........................................................................................................... ii MỤC LỤC...............................................................................................................iii DANH MỤC HÌNH................................................................................................. vi DANH MỤC BẢNG............................................................................................... vii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT............................................................... viii MỞ ĐẦU................................................................................................................... 1 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI..................................................................................... 1 2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU............................................................................. 2 3. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC............................................................................. 2 4. KHÁCH THỂ VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU............................................. 2 5. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU............................................................................. 2 6. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU..................................................................... 3 7. PHẠM VI NGHIÊN CỨU................................................................................ 3 8. ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI............................................................................... 3 9. CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN........................................................................ 3 Chương I. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC TỔ CHỨC DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG THPT DÂN TỘC NỘI TRÚ.................................................................... 4 1.1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU................................................. 4 1.2. VAI TRÒ VÀ THỰC TRẠNG GIÁO DỤC STEM....................................... 5 1.2.1. Vai trò của giáo dục STEM trong dạy học vật lí ở trường THPT...........5 1.2.2. Thực trạng giáo dục STEM ở Việt Nam................................................6 1.2.3. Tìm hiểu thực trạng việc dạy học theo định hướng giáo dục STEM ở trường phổ thông Vùng cao Việt Bắc...........................................................6 1.2.4. Lợi thế của việc tổ chức dạy học STEM trong dạy học ở trường nội trú 9 1.3. NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH............................. 10 1.3.1. Khái niệm năng lực.............................................................................. 10 1.3.2. Năng lực giải quyết vấn đề là gì?......................................................... 11 1.3.3. Các cấp độ của năng lực giải quyết vấn đề........................................... 11 1.3.4. Cấu trúc của năng lực giải quyết vấn đề............................................... 11 iii 1.3.5. Các phương pháp đánh giá năng lực giải quyết vấn đề........................14 1.3.6. Quy trình tổ chức dạy học chủ đề theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh DTNT..........................16 1.4. TÌM HIỂU CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÍ 2018.............................................. 18 1.4.1. Nội dung khái quát:.............................................................................. 18 Chương trình giáo dục phổ thông mới môn Vật lí 2018 sẽ được thực hiện sau 2024 (Ban hành kèm theo Thông tư số 32/2018/TT-BGDĐT ngày 26 tháng 12 năm 2018 của Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo) [3].......................... 18 Nội dung kiến thức khái quát môn vật lí trong chương trình THPT bao gồm:........................................................................................................... 18 1.4.2. Thời lượng thực hiện chương trình:..................................................... 19 1.4.3. Nội dung, yêu cầu cần đạt chủ đề “Công, năng lượng, công suất” trong chương trình vật lí 10................................................................................. 20 1.4.4. So sánh cấu trúc chủ đề nghiên cứu trong chương trình mới và chương trình hiện hành............................................................................................ 21 1.5. TÌM HIỂU ĐẶC ĐIỂM TÂM LÝ GIÁO DỤC CỦA HỌC SINH TRƯỜNG THPT DTNT....................................................................................................... 21 1.5.1. Đặc điểm về hoạt động học tập............................................................ 22 1.5.2. Đặc điểm tâm lý xã hội của học sinh trường DTNT.............................22 1.5.3. Đặc điểm phát triển thể chất của học sinh trường DTNT.....................24 1.6. TÌM HIỂU THỰC TRẠNG VIỆC TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “CÔNG, NĂNG LƯỢNG, CÔNG SUẤT” Ở TRƯỜNG THPT DTNT............................26 1.6.1. Mục đích điều tra................................................................................. 26 1.6.2. Phương pháp, nội dung điều tra............................................................ 26 1.6.3. Kết quả điều tra.................................................................................... 26 KẾT LUẬN CHƯƠNG I........................................................................................ 31 Chương II. XÂY DỰNG TIẾN TRÌNH DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “CÔNG, NĂNG LƯỢNG, CÔNG SUẤT” (VẬT LÍ 10) THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 32 2.1. PHẨM CHẤT, NĂNG LỰC CHUNG, NĂNG LỰC ĐẶC THÙ................32 2.1.1. Phẩm chất, năng lực chung................................................................... 32 2.1.2. Năng lực khoa học tự nhiên.................................................................. 32 iv 2.2. BẢNG PHÂN TÍCH CHỦ ĐỀ..................................................................... 35 2.3. THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC.......................................................... 38 2.3.1. Chuỗi hoạt động và mạch nội dung...................................................... 38 2.3.2. Kế hoạch dạy học................................................................................. 39 2.3.3. Xây dựng các tiêu chí đánh giá............................................................ 55 KẾT LUẬN CHƯƠNG II....................................................................................... 63 Chương III: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM.............................................................. 64 3.1. MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM.......................64 3.1.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm..................................................... 64 3.1.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm.................................................... 64 3.2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM.............64 3.2.1. Đối tượng của thực nghiệm sư phạm.................................................... 64 3.2.2. Phương pháp thực nghiệm sư phạm..................................................... 65 3.3. CÁC BÀI THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM...................................................... 65 3.4. TIẾN HÀNH THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM................................................. 65 3.5. KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM..................................................... 67 3.5.1. Các căn cứ để đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm.........................67 3.5.2. Kết quả thực nghiệm sư phạm.............................................................. 67 KẾT LUẬN CHƯƠNG III...................................................................................... 78 KẾT LUẬN CHUNG.............................................................................................. 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................... 80 Phụ lục.................................................................................................................... 82 v DANH MỤC HÌNH Hình 3.1. Nhóm 4 báo cáo kết quả phiếu học tập 1................................................. 68 Hình 3.2. Nhóm 2 báo cáo kết quả phiếu học tập 2................................................. 68 Hình 3.3. Nhóm 3 báo cáo kết quả phiếu học tập 3................................................. 68 Hình 3.4. Hình ảnh báo cáo thiết kết mô hình của nhóm 1..................................... 69 Hình 3.5. Một số hình ảnh trong giờ học bài “Công và năng lượng”......................70 Hình 3.6. Hình ảnh trong hoạt động chế tạo và thực nghiệm mô hình vi biên trên máng trượt của nhóm 1 và nhóm 2.......................................................................... 70 Hình 3.7. Hình ảnh trong hoạt động chế tạo và thực nghiệm mô hình con lắc Newton của nhóm 3 và nhóm 4............................................................................................ 71 Hình 3.8. Hoạt động báo cáo sản phẩm của các nhóm............................................ 71 Hình 3.9. Một số hình ảnh học sinh hoạt động nhóm khi tham gia vào hoạt động học tập........................................................................................................................... 72 Hình 3.10. Một số hình ảnh học sinh tích cực tham gia xây dựng bài.....................72 vi DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Mức độ tham gia các hoạt động của HS trong giờ học Vật lí....................7 Bảng 1.2. Mức độ sử dụng các phương pháp dạy học của Giáo viên........................7 Bảng 1.3. Những khó khăn khi thực hiện dạy học STEM......................................... 8 Bảng 1.4. Thành tố năng lực, chỉ số hành vi, mức độ biểu hiện của NLGQVĐ......11 Bảng 2.1. Biểu hiện cụ thể của các NL thành phần của NLKHTN [17]..................32 Bảng 2.2. Bảng phân tích chủ đề “Công, năng lượng, công suất”...........................35 Bảng 3.1 Tiêu chí đánh giá thực hiện nhiệm cụ học tập của HS trong bài học “Công và năng lượng”........................................................................................................ 55 Bảng 3.2 Tiêu chí đánh giá thực hiện nhiệm cụ học tập của HS trong bài học “Động năng và thế năng”.................................................................................................... 57 Bảng 3.3. Tiêu chí đánh giá bài trình bày báo cáo................................................... 62 Bảng 3.1. Bảng phân phối kết quả điểm bài kiểm tra.............................................. 77 vii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT STT Viết tắt Viết đầy đủ 1 GV Giáo viên 2 HS Học sinh 3 THPT Trung học phổ thông 4 DTNT Dân tộc nội trú 5 PT Phổ thông 6 THCS Trung học cơ sở 7 GQVĐ Giải quyết vấn đề 8 NL Năng lực 9 KHTN Khoa học tự nhiên 10 PHT Phiếu học tập viii MỞ ĐẦU 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Trong những năm gần đây ngành giáo dục đã không ngừng đổi mới nhằm nâng cao chất lượng dạy và học. Trong đó trọng tâm là đổi mới phương pháp dạy học. Việc thiếu sự liên kết giữa kiến thức và thực tiễn, hay việc người học thiếu kỹ năng giải quyết các vấn đề thực tiễn dựa trên kiến thức đã học không chỉ là những vấn đề riêng của giáo dục Việt Nam mà là vấn đề cần giải quyết của hầu hết các nước đang phát triển. Trong xu thế phát triển của kinh tế toàn cầu, giáo dục STEM đã trở thành chủ để quan trọng trong các cuộc thảo luận và các sự kiện giáo dục ở Việt Nam và các nước trên thế giới. Trong những năm gần đây ở Việt Nam đã có nhiều hoạt động để dần đưa quan điểm giáo dục STEM tới giáo viên và học sinh, thông qua các cuộc hội thảo đưa thông tin tiếp cận giáo dục STEM: Hội thảo “Giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông mới” ngày 25 tháng 7 năm 2017 tại Hà Nội; Hội thảo Quốc tế STEM “STEM nền tảng vững chắc cho học sinh trong kỷ nguyên số” Đây là Hội thảo Quốc tế về STEM dành cho lứa tuổi học sinh lần đầu tiên được tổ chức tại Việt Nam vào ngày 18 tháng 11 năm 2018; Hội thảo “Giáo dục STEM tại thành phố HỒ CHÍ MINH và yêu cầu phát triển các kĩ năng thế kỉ XXI, các sáng kiến đổi mới sáng tạo vì xã hội” tháng 11 năm 2018; Hội thảo “Giáo dục STEM và vị thế của Việt Nam” tháng 1 năm 2019 tại trường ĐHSP Hà Nội 2…[13] “Bản chất của giáo dục STEM là thông qua việc tích hợp các môn học để trang bị cho người học khả năng vận dụng tổng hợp những kiến thức và kĩ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học vào giải quyết các tình huống và yêu cầu của thực tiễn”. [13] Thông qua các hoạt động học tập gắn kết kiến thức với thực tiễn, công nghệ, qua thiết kế và tính toán để tạo được kết quả phù hợp nhất với nhu cầu của xã hội, giáo dục STEM vừa có ưu thế trong việc phát triển năng lực của người học một cách toàn diện, vừa giúp việc học trở nên thú vị và qua đó kích thích hứng thú học tập của người học, rất phù hợp với định hướng phát triển năng lực người học đặc biệt năng lực giải quyết vấn đề, mà chương trình giáo dục phổ thông tổng thể mà Bộ Giáo dục và Đào tạo đang chuẩn bị thực hiện (Chương trình giáo dục phổ thông môn Vật lí - (Ban hành kèm theo Thông tư số 32/2018/TT-BGDĐT ngày 26 tháng 12 năm 2018 của Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo)). Căn cứ vào những yêu cầu cần đạt 1 của các chủ đề, nội dung trong chương trình giáo dục phổ thông môn Vật lí, tôi thấy chủ đề “Công, năng lượng, công suất” liên quan đến những hiện tượng gần gũi trong đời sống hàng ngày, nội dung chủ yếu là sự chuyển hóa năng lượng từ dạng này sang dạng khác. Đồng thời với tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM, giúp học sinh hiểu biết kiến thức một cách sâu sắc qua đó vận dụng kiến thức đã học vào giải thích các hiện tượng thực tế, phát huy được tính tích cực sáng tạo, phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh. Với những lí do trên cùng với mong muốn góp phần nâng cao chất lượng dạy học vật lí ở trường trung học phổ thông dân tộc nội trú, tôi chọn đề tài: “Tổ chức dạy học chủ đề “Công, năng lượng, công suất” (vật lí 10) theo định hướng giáo dục STEM cho học sinh dân tộc nội trú” 2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU - Tổ chức dạy học chủ đề “Công, năng lượng, công suất” theo định hướng giáo dục STEM. - Phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh dân tộc nội trú. 3. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC Nếu tổ chức dạy học chủ đề “Công, năng lượng, công suất” theo định hướng giáo dục STEM thì sẽ phát triển được năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh. 4. KHÁCH THỂ VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 4.1. Khách thể: Các nội dung kiến thức cơ bản trong các bài học “Công và năng lượng”; “Động năng và thế năng”; ở chương trình vật lý lớp 10 THPT. 4.2. Đối tượng nghiên cứu: Hoạt động dạy và học vật lí ở trường phổ thông dân tộc nội trú Vùng Cao Việt Bắc. 5. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu cơ sở lí luận của dạy học tích hợp STEM, quan điểm giáo dục - Nghiên cứu lí luận về năng lực giải quyết vấn đề của học sinh. - Nghiên cứu các đặc điểm tâm lý giáo dục của học sinh dân tộc nội trú. - Nghiên cứu chương trình sách giáo khoa hiện hành, chương trình giáo dục phổ thông môn Vật lí 2018 và các tài liệu tham khảo có liên quan đến chủ đề “Công, năng lượng, công suất”. 2 - Nghiên cứu giải pháp việc tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM ở trường trung học phổ thông dân tộc nội trú thông qua dạy một số kiến thức trong chủ đề “Công, năng lượng, công suất” (vật lí 10). - Thực nghiệm sư phạm để kiểm tra đánh giá tính khả thi của đề tài. 6. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - Phương pháp nghiên cứu lí luận. - Phương pháp thực nghiệm khoa học giáo dục. Điều tra thực tế, tổng kết kinh nghiệm. - Phương pháp thống kê toán học 7. PHẠM VI NGHIÊN CỨU - Tổ chức dạy học chủ đề “Công, năng lượng, công suất” (vật lí 10) theo định hướng giáo dục STEM cho học sinh lớp 10 trường phổ thông Vùng Cao Việt Bắc. 8. ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI - Trình bày có hệ thống về cơ sở lí luận dạy học tích hợp STEM. - Xây dựng được tiến trình dạy học hai bài học trong chủ đề “Công, năng lượng, công suất” – vật lí 10, theo định hướng giáo dục STEM phát triển được năng lực giải quyết vấn đề của học sinh dân tộc nội trú. - Kết quả của đề tài có thể làm tài liệu tham khảo cho giáo viên và học sinh trong dạy học vật lí ở các trường phổ thông dân tộc nội trú. 9. CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN Luận văn ngoài phần mở đầu, kết luận, phụ lục, bao gồm 3 chương: Chương I: Cơ sở lí luận và thực tiễn của việc tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM trong dạy học vật lí ở trường THPT dân tộc nội trú. Chương II: Xây dựng tiến trình dạy học chủ đề “Công, năng lượng, công suất” (Vật lí 10) theo định hướng giáo dục STEM phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trường trung học phổ thông dân tộc nội trú. Chương III: Thực nghiệm sư phạm 3 Chương I CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC TỔ CHỨC DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ Ở TRƯỜNG THPT DÂN TỘC NỘI TRÚ 1.1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU STEM có nguồn gốc từ quỹ khoa học quốc gia (NSF) vào những năm 1990 và đã được sử dụng như một cụm từ viết tắt chung cho mọi sự kiện, chính sách, chương trình hoặc liên quan đến một số môn học thuộc bốn lĩnh vực Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Math (Toán học); còn giáo dục STEM là một quan điểm dạy học theo tiếp cận liên ngành từ hai trong số bốn lĩnh vực nêu trên trở lên, trong đó nội dung học tập được gắn với thực tiễn, còn phương pháp học tập được gắn với thực hành để học sinh làm quen với việc phát triển ý tưởng sáng tạo và nắm bắt định hướng nghề nghiệp ngay từ khi ngồi trên ghế nhà trường. Giáo dục STEM là cách tiếp cận liên môn trong học tập, ở đó những khái niệm học thuật chính xác được kết hợp với bài học thực tiễn khi học sinh vận dụng khoa học, công nghệ, kĩ thuật, toán học trong một bối cảnh cụ thể tạo nên sự kết nối giữa nhà trường, cộng đồng, việc làm và hoạt động kinh doanh toàn cầu. Có thể nói, giáo dục STEM không hướng đến mục tiêu đào tạo để học sinh trở thành những nhà toán học, nhà khoa học, kĩ sư hay kĩ thuật viên, mà chủ yếu là trang bị cho học sinh kiến thức, kĩ năng để làm việc và phát triển trong thế giới công nghệ hiện đại ngày nay. Giáo dục STEM không còn xa lạ với thế giới; ở Việt nam những năm gần đây cũng đã được áp dụng rộng rãi ở nhiều địa phương. Bộ giáo dục và Đào tạo (GD – ĐT) và Sở GD – ĐT đã có những đợt tập huấn cho cán bộ quản lý và giáo viên các trường tiếp cận. Hiện nay, cả nước chưa có chương trình dạy học STEM, Bộ GD – ĐT mới chỉ ban hành dự thảo tài liệu tập huấn xây dựng và thực hiện các chủ đề giáo dục STEM trong trường trung học để định hướng triển khai. Trong những năm gần đây đã có không ít đề tài nghiên cứu về định hướng dạy học STEM thuộc các lĩnh vực khoa học tự nhiên. Với tính chất đặc thù của bộ môn Vật lí, là môn khoa học tự nhiên gắn liền với đời sống, tự nhiên và khoa học kĩ thuật. Qua tìm hiểu tôi thấy trong những năm gần đây, đã có một số luận văn tìm hiểu về 4 vấn đề tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM: Luận văn thạc sĩ Nguyễn Ngọc Ánh (2019 - Xây dựng và tổ chức dạy học chủ đề STEM về các kiến thức “năng lượng và chuyển hóa năng lượng” nhằm bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho học sinh lớp 9); Luận văn thạc sĩ Nguyễn Minh Nguyệt (2019 – Tổ chức hoạt động trải nghiệm sáng tạo trong dạy học các kiến thức “Dòng điện xoay chiều lớp 9” nhằm phát triển năng lực sáng tạo của học sinh); Luận văn thạc sĩ Nguyễn Đức Huỳnh (2019 – Tổ chức dạy học chủ đề tích hợp STEM “Các định luật bảo toàn” nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn cho học sinh ở trường trung học phổ thông); Luận văn thạc sĩ Đỗ Thị Thanh Hải ( 2018 - Tổ chức hoạt động dạy học STEM về dòng điện xoay chiều (vật lí 12) nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh)… Các luận văn nêu trên đã tổ chức được một số chủ đề theo dạy học theo định hướng giáo dục STEM cho học sinh THCS, THPT tuy nhiên đối với học sinh trường dân tộc nội trú, với một số đặc điểm mang tính chất đặc thù thì việc tổ chức dạy học theo định hướng này sẽ có ưu việt hay hạn chế gì so với học sinh trường phổ thông thông thường, đây là vấn đề cần nghiên cứu. Chủ đề “Công, năng lượng, công suất” là một chủ đề mới trong chương trình giáo dục phổ thông 2018, kiến thức trong chủ đề có nhiều nội dung gắn liền với thực tiễn đời sống. Do vậy Tổ chức dạy học chủ đề “công, năng lượng, công suất” (vật lí 10) theo định hướng giáo dục STEM cho học sinh dân tộc nội trú là một vấn đề cần được nghiên cứu. 1.2. VAI TRÒ VÀ THỰC TRẠNG GIÁO DỤC STEM 1.2.1. Vai trò của giáo dục STEM trong dạy học vật lí ở trường THPT Trong mỗi bài học theo chủ đề STEM, học sinh được đặt trước một tình huống có vấn đề thực tiễn cần giải quyết liên quan đến các kiến thức khoa học cần dạy, học sinh phải tìm tòi, nghiên cứu những kiến thức thuộc các môn học có liên quan đến vấn đề đó (qua sách giáo khoa, học liệu, thiết bị thí nghiệm, thiết bị công nghệ) và sử dụng chúng để giải quyết vấn đề đặt ra. Học sinh sẽ được học kiến thức gắn liền với những ứng dụng của nó trong công nghệ và kĩ thuật; vận dụng kiến thức học được để tiếp tục sáng tạo về khoa học, công nghệ và kĩ thuật. Như vậy, giáo dục STEM sẽ giúp thực hiện được mục tiêu phát triển năng lực và phẩm chất của học sinh đáp ứng yêu cầu mới. 5 1.2.2. Thực trạng giáo dục STEM ở Việt Nam Theo ông Đỗ Hoàng Sơn, một thành viên của Liên minh STEM, giáo dục STEM đã được thử nghiệm ở Việt Nam từ năm học 2006-2007, khi Bộ Giáo dục và Đào tạo thử nghiệm việc thành lập các nhóm nghiên cứu khoa học tại một số trường THPT để chuẩn bị tham gia cuộc thi khoa học – kỹ thuật Intel ISEF cấp tỉnh/thành phố. Đến nay, cuộc thi này đã được tổ chức ở các cấp cơ sở, tỉnh/thành phố, và quốc gia để chọn ra những nhóm xuất sắc nhất đi thi quốc tế. [13] Sau đó, vào đầu những năm 2010, bắt đầu xuất hiện các doanh nghiệp nhập chương trình giáo dục STEM từ nước ngoài về và đưa vào dạy ngoại khóa tại một số trường phổ thông ở những thành phố lớn. Ngày hội STEM quy mô quốc gia được tổ chức lần đầu tiên vào năm 2015 chính là sự kiện mở đầu cho việc xã hội hóa hoạt động giáo dục STEM một cách rộng rãi. Kể từ đó, với sự tham gia của nhiều doanh nghiệp, tổ chức trong nước và quốc tế, trường đại học, viện nghiên cứu cũng như các cá nhân, giáo dục STEM đã được triển khai ở hàng trăm trường phổ thông, phần nhiều trong số đó là ở các tỉnh nông thôn và miền núi, trong điều kiện chưa được Nhà nước chính thức cấp ngân sách. [13] 1.2.3. Tìm hiểu thực trạng việc dạy học theo định hướng giáo dục STEM ở trường phổ thông Vùng cao Việt Bắc 1.2.3.1. Mục đích điều tra Một trong những căn cứ để soạn thảo tiến trình dạy học nhằm phát triển năng lực GQVĐ của học sinh là những khó khăn của học sinh trong quá trình học tập. Vì vậy, chúng tôi đã tiến hành tìm hiểu thực tế dạy học tích hợp STEM tại trường phổ thông Vùng Cao Việt Bắc nhằm thu được một số thông tin: - Thực tiễn về việc áp dụng dạy học theo định hướng giáo dục STEM ở trường PTDTNT. - Những khó khăn khi triển khai thực hiện dạy học STEM ở trường PTDTNT. - Tình hình dạy học theo định hướng giáo dục STEM ở trường PT Vùng Cao Việt Bắc 1.2.3.2. Phương pháp điều tra Để đạt được mục đích trên chúng tôi đã tiến hành: + Điều tra GV: trao đổi trực tiếp, phiếu điều tra. 6 + Điều tra HS: trao đổi trực tiếp, phiếu điều tra. 1.2.3.3. Kết quả điều tra Với mục đích và phương án đã đề ra, chúng tôi tiến hành điều tra trên 45 giáo viên giảng dạy các môn Toán, Tin và các môn khoa học tự nhiên cùng với 200 học sinh (tương ứng 4 lớp) ở trường PT Vùng Cao Việt Bắc. Qua điều tra chúng tôi thu được một số kết quả sau: Bảng 1.1. Mức độ tham gia các hoạt động của HS trong giờ học Vật lí Mức độ Thường xuyên Đôi khi Không Các hoạt động Số lượng % Số lượng % Số lượng % HS tham gia vào hoạt động nhóm 122 61 68 34 10 5 HS được chuẩn bị một số thí nghiệm bổ trợ cho nội dung bài học 0 0 142 71 58 29 HS được giáo nhiệm vụ tạo ra sản phẩm thực tế sau các bài học 0 0 46 23 154 77 HS được học bài học tích hợp liên môn 0 0 46 23 154 77 HS được học bài học tổ chức theo định hướng giáo dục STEM 0 0 0 0 200 100 Bảng 1.2. Mức độ sử dụng các phương pháp dạy học của Giáo viên Phương pháp dạy học Thường xuyên Đôi khi Không dùng Số lượng % Số lượng % Số lượng % Truyền thống (đàm thoại, thuyết trình, diễn giảng…) 35 77,8 10 22,2 0 0 Dạy học theo dự án 0 0 5 11,1 40 88,9 Dạy học tích hợp liên môn 0 0 3 6,7 42 93,3 Dạy học theo định hướng giáo dục STEM 0 0 0 0 45 100 7 Bảng 1.3. Những khó khăn khi thực hiện dạy học STEM Những vẫn đề khó khăn của dạy học STEM Số lượng % Vấn đề kinh tế 20 44,4 Nhận thức của giáo viên 10 22,2 Phương thức đánh giá thi cử 40 88,9 Năng lực của giáo viên 20 44,4 Năng lực của học sinh 30 66,7 Thiết kế chủ đề STEM mất nhiều thời gian 30 66,7 Qua kết quả điều tra, chúng tôi thu được kết quả thực tiễn việc áp dụng dạy học theo định hướng giáo dục STEM và những khó khăn khi triển khai thực hiện dạy học STEM cụ thể như sau: - Thực tiễn về việc áp dụng dạy học theo định hướng giáo dục STEM Đầu năm học 2019 – 2020, trong các buổi họp tổ chuyên môn, dưới sự tập huấn của giáo viên cốt cán, các giáo viên trong tổ bước đầu biết đến dạy học theo định hướng giáo dục STEM. Tuy nhiên, việc thực hiện tiến trình dạy học theo định hướng này như thế nào, hay soạn một giáo án theo tiến trình dạy học STEM như thế nào thì hầu hết các giáo viên đều chưa rõ. Từ những năm học trước đó, giáo viên được tiếp cận với dạy học tích hợp liên môn, trong trường đã có những bài giảng tích hợp liên môn: Cô Bùi Thị Thu Thủy (giáo viên Sinh học); Thầy Đoàn Minh Đức (giáo viên hóa học); Cô Lê Thu Mai (giáo viên Vật Lí)... Khi được hỏi về dạy học STEM thì đa số các giáo viên chưa bao giờ tổ chức và thiết kế dạy học STEM, các thầy cô chưa bao giờ áp dụng định hướng giáo dục STEM vào các nội dung bài học. Đã có một vài thầy cô cũng đã cho các em học sinh tiến hành tạo ra sản phẩm thực tế nhưng các thầy cô chưa hiểu về dạy học theo định hướng giáo dục STEM là như thế nào. Về phía học sinh kết quả điều tra cho thấy: HS chưa được tiếp cận với định hướng dạy học này, mà mới chỉ có một lượng nhỏ học sinh được tiếp cận với phương pháp dạy học dự án và dạy học tích hợp liên môn. 8 - Những khó khăn khi thực hiện dạy học STEM ở trường PTDTNT Qua kết quả điều tra cho thấy, khi nhắc đến khó khăn của việc thực hiện dạy học STEM đó là phương thức đánh giá thi cử chưa hoàn toàn phù hợp với phương thức dạy học ở trường phổ thông, do sự bất cập này mà xu thế chung của các trường phổ thông là “thi gì học đó”, khiến cho các giờ học thiên về giờ bài tập và nặng tính chất truyền thụ kiến thức. Cũng chính vì vậy làm cho các giáo viên “ngại” đổi mới phương pháp dạy và học sinh “ngại” vận động tiếp nhận các phương thức học mới. Ngoài ra, do đặc thù của trường dân tộc nội trú năng lực của học sinh còn nhiều hạn chế, kinh tế gia đình của học sinh hầu hết là khó khăn, học sinh được học theo chính sách của nhà nước, do vậy việc thực hiện dạy học STEM đối với toàn bộ học sinh trong trường là tương đối khó khăn, mà chỉ có thể áp dụng đối với một lượng học sinh nhất định. Thiết kế một giáo án dạy học theo định hướng giáo dục STEM đòi hỏi thời gian và công sức của giáo viên và của học sinh. Bởi lẽ, một phần do phương thức dạy học này còn mới lạ với hầu hết giáo viên và học sinh, phần khác do đặc thù nội dung bài học. Do đó, việc vận dụng phương pháp nào vào từng bài cụ thể cũng là một nghệ thuật của người giáo viên. 1.2.4. Lợi thế của việc tổ chức dạy học STEM trong dạy học ở trường nội trú Bên cạnh những khó khăn nêu ở trên, việc tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM ở trường nội trú cũng có những lợi thế nhất định, cụ thế: a. Chất lượng giảng dạy - Chương trình giảng dạy tại các trường nội trú đa dạng và toàn diện. - Số lượng học sinh trong lớp được kiểm soát tốt giúp cho sự tương tác giữa học sinh và giáo viên được thường xuyên hơn. - Đội ngũ giáo viên giàu kinh nghiệm và đầy tâm huyết, luôn xem trọng và tự hào với công tác giảng dạy của mình. b. Môi trường học tập và sinh hoạt - Do tính chất của trường nội trú, các học sinh luôn sinh hoạt, học tập và rèn luyện cùng nhau nên các hoạt động học tập theo nhóm được thực hiện dễ dàng và có hiệu quả. - Thời gian giao tiếp giữa giáo viên và học sinh nhiều hơn, tạo điều kiện cho việc giáo viên nắm bắt tâm lý, phát hiện năng lực riêng của từng học sinh. 9 c. Trang bị tri thức và kỹ năng sống - Các trường nội trú trang bị cho học sinh của mình không chỉ tri thức mà còn trao truyền cho học sinh những kỹ năng sống thiết thực. - Trong môi trường nội trú, các học sinh học được cách sống thân thiện và hòa đồng cùng bạn bè. - Các giáo viên truyền đạt kiến thức cho học sinh thông qua những bài học trong giáo trình và những bài học bổ ích từ kinh nghiệm thực tế làm phong phú thêm cho vốn sống của học sinh. Với những lợi thế ở trên, việc tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM ở trường nội trú là một việc thiết thực có thể triển khai dự kiến đem lại hiệu quả, nâng cao được chất lượng dạy và học của giáo viên và học sinh. 1.3. NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH 1.3.1. Khái niệm năng lực Hình thành và phát triển năng lực có vai trò to lớn trong sự phát triển của mỗi con người. Nhiều công trình nghiên cứu đã đưa ra các khái niệm khá phong phú, đa dạng về năng lực tùy theo góc độ tiếp cận. Phạm trù năng lực thường được hiểu theo cách khác nhau và mỗi cách hiểu có những thuật ngữ tương ứng: “Năng lực là khả năng thực hiện có trách nhiệm và hiệu quả các hành động, giải quyết các nhiệm vụ, vấn đề trong các tình huống thay đổi thuộc các lĩnh vực nghề nghiệp, xã hội hay cá nhân trên cơ sở hiểu biết, kĩ năng, kĩ xảo và kinh nghiệm cũng như sẵn sàng hành động”. [6] Theo dự thảo chương trình giáo dục phổ thông tổng thể: “Năng lực là khả năng thực hiện thành công hoạt động trong một bối cảnh nhất định nhờ sự huy động tổng hợp các kiến thức, kỹ năng và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí,…Năng lực của cá nhân được đánh giá qua phương thức và kết quả hoạt động của cá nhân đó khi giải quyết các vấn đề của cuộc sống”. [5] Năng lực của học sinh là khả năng làm chủ những hệ thống kiến thức, kĩ năng, thái độ…phù hợp với lứa tuổi và vận hành (kết nối) chúng một cách hợp lí vào thực hiện thành công nhiệm vụ học tập, giải quyết hiệu quả những vấn đề đặt ra cho chính các em trong cuộc sống. 10