Tổ chức dạy học phần “Nhiệt học” – KHTN 8 theo hướng giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Trong chương trình phổ thông mới, giáo dục STEM chính thức được đưa vào và có vai trò quan trọng góp phần phát triển năng lực và vận dụng kiến thức để giải quyết các vấn đề về thực tiễn của học sinh. Khi triển khai, giáo dục STEM được tổ chức trong các trường phổ thông ở Việt Nam và đã đạt được những kết quả bước đầu thu hút sự tham gia của cả học sinh, giáo viên, nhà giáo dục và các bậc phụ huynh, trường đại học. Nhờ vậy, giáo dục STEM nhanh chóng trở nên quen thuộc và được sự hưởng ứng của nhiều bên, tạo tiền đề thuận lợi cho bước triển khai tiếp theo mang tính đại trà và hiệu quả. Tuy nhiên, bên cạnh kết quả đạt được, hiện nay giáo dục STEM vẫn chưa được nghiên cứu sâu. Thực tế ở Việt Nam cho thấy, việc tổ chức dạy học STEM trong môn Khoa học tự nhiên ở các trường vẫn chỉ dừng lại ở một số tiết dạy đơn lẻ, chưa phổ biến đại trà ở tất cả các trường vì vẫn chưa có chương trình giáo dục STEM của môn KHTN được các cấp quản lí ban hành chính thống. Mặt khác, nhân lực về con người chưa đảm bảo bởi phần lớn giáo viên dạy môn KHTN chưa được đào tạo bài bản về dạy học theo mô hình giáo dục STEM mà mới chỉ được tập huấn trong thời gian ngắn nên vẫn còn nhiều giáo viên lúng túng trong việc thiết kế chủ đề STEM và cách thức tổ chức dạy học STEM theo hướng phát triển các năng lực của học sinh. Chính vì vậy, giáo viên KHTN rất cần nguồn tư liệu về minh họa cho việc xây dựng chủ đề STEM và tổ chức dạy học các chủ đề theo Chương trình giáo dục môn KHTN đáp ứng dạy học phát triển NL, phẩm chất của học sinh THCS. Bên cạnh đó, trong Chương trình môn KHTN lớp 8, phần “Nhiệt học” có rất nhiều ứng dụng thực tiễn và nhiều vấn đề cần giải quyết trong cuộc sống đối với HS. Mặt khác, với khả năng của học sinh THCS thì năng lực giải quyết vấn đề trong thực tiễn cũng chưa phải ở mức độ cao, cần rèn luyện cho học sinh khả năng xử lý các tình huống ngay từ khi còn ngồi trên ghế nhà trường THCS để làm nền tảng cho việc phát triển sau này ở phổ thông. Cho nên giáo dục STEM có vai trò rất quan trong trong chương trình giáo dục phổ thông nói chung và đặc biệt là ở THCS nói riêng. Chính vì vậy chúng tôi chọn đề tài: Tổ chức dạy học phần “Nhiệt học” – KHTN 8 theo hướng giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh
2. Tổng quan vấn đề nghiên cứu
2.1. Các nghiên cứu trên thế giới
Giáo dục STEM có thể tạo ra những con người đáp ứng được nhu cầu công việc của thế kỷ mới, có tác động lớn đến sự thay đổi nền kinh tế đổi mới. Chính vì vậy đã có nhiều công trình nghiên cứu khác nhau để chỉ ra tác động của giáo dục STEM đối với việc nâng cao hứng thú và động cơ đối với các lĩnh vực STEM, phát triển năng lực giải quyết vấn đề, năng lực khoa học cũng như kết quả học tập của học sinh như:
– Thomas M. Foster (2000), The development of students’ problem-solving skills from instruction emphasizing qualitative problem-solving University of Minnesota nghiên cứu đến vấn đề phát triển NL GQVĐ cho HS trong DH Vật lí.
2.2. Các nghiên cứu ở Việt Nam
Ở Việt Nam, mô hình giáo dục STEM mới được biết đến trong vài năm gần đây, mô hình này được đánh giá là đã hỗ trợ hiệu quả giúp nâng cao năng lực cho HS. Qua tìm hiểu, chúng tôi được biết trong những năm gần đây, đã có một số luận văn về tổ chức dạy học STEM, luận văn về phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh như:
Luận văn thạc sĩ của Bùi Đặng Khắc Hiếu (2021), “Bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh thông qua tổ chức dạy học chương “Sóng cơ và sóng âm” – Vật lý 12 theo định hướng giáo dục STEM”.
Các công trình nghiên cứu trên đã trình bày cách phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh thông qua giáo dục STEM, các tác giả đã đưa ra bộ công cụ đánh giá và cách phát triển năng lực của HS. Trên cơ sở đó chúng tôi tiếp tục nghiên cứu về phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh thông qua việc tổ chức dạy học STEM một số kiến thức trong phần “Nhiệt học” – KHTN 8.
3. Mục tiêu nghiên cứu
Đề xuất được tiến trình tổ chức dạy học STEM theo hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề và vận dụng được vào dạy học phần “Nhiệt học” – KHTN 8 để phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh.
4. Giả thuyết khoa học
Nếu tổ chức dạy học STEM một số kiến thức trong phần “Nhiệt học” – KHTN 8 theo đúng tiến trình đã đề xuất thì sẽ góp phần phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh.
5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
* Đối tượng nghiên cứu:
Quá trình dạy học phần “Nhiệt học” – KHTN 8 theo hướng giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh.
* Phạm vi nghiên cứu
– Nội dung nghiên cứu: Hoạt động dạy học phần “Nhiệt học” – KHTN 8 theo hướng giáo dục STEM – Không gian nghiên cứu: Thực nghiệm sư phạm tại trường THCS Nguyễn Huệ – TP Đà Nẵng.
– Thời gian nghiên cứu: từ tháng 1/2023 đến tháng 7/2023.
6. Nhiệm vụ nghiên cứu
– Nghiên cứu cơ sở lý luận về giáo dục STEM, dạy học định hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh THCS.
– Nghiên cứu, đề xuất tiến trình tổ chức dạy học phần “Nhiệt học”- KHTN 8 theo hướng giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh THCS.
– Đề xuất bảng tiêu chí đánh giá năng lực giải quyết vấn đề.
– Khảo sát thực trạng về việc tổ chức dạy học giáo dục STEM theo định hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh THCS.
– Phân tích yêu cầu cần đạt phần “Nhiệt học”- KHTN 8 và đề xuất các chủ đề STEM liên quan.
– Thiết kế hoạt động dạy học một số chủ đề giáo dục STEM phần “Nhiệt học” – KHTN 8 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh THCS
– Xây dựng bộ công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học STEM cụ thể cho từng chủ đề.
– Tiến hành thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá giả thuyết khoa học và hiệu quả của đề tài.
7. Phương pháp nghiên cứu
* Phương pháp nghiên cứu lý luận
* Phương pháp nghiên cứu thực tiễn
* Thực nghiệm sư phạm
* Phương pháp thống kê toán học
8. Kết quả đạt được
– Đề xuất được tiến trình tổ chức dạy học phần “Nhiệt học” – KHTN 8 theo hướng giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh THCS.
– Thiết kế được hoạt động dạy học một số chủ đề giáo dục STEM phần “Nhiệt học” – KHTN 8 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh THCS.
– Kiểm chứng được giả thuyết khoa học.
– Kết quả nghiên cứu của luận văn làm tài liệu tham khảo, nghiên cứu về giáo dục STEM cho sinh viên sư phạm, giáo viên trường THCS.
9. Cấu trúc của luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận, kiến nghị, tài liệu tham khảo và mục lục, nội dung của luận văn được cấu trúc thành 3 chương:
Chương 1. Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc dạy học theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh THCS
Chương 2. Thiết kế hoạt động dạy học phần “Nhiệt học”- KHTN 8 theo hướng giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh
Chương 3. Thực nghiệm sư phạm
CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN
CỦA VIỆC DẠY HỌC THEO HƯỚNG GIÁO DỤC STEM NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH THCS
1.1. Giáo dục STEM
1.1.1. Khái niệm về giáo dục STEM
1.1.2. Mục tiêu của giáo dục STEM
1.1.3. Phân loại giáo dục STEM
1.1.4. Tiêu chí xây dựng chủ đề giáo dục STEM
1.2. Năng lực giải quyết vấn đề
1.2.1. Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề
1.2.2. Cấu trúc và các biểu hiện của năng lực giải quyết vấn đề
Qua nghiên cứu tìm hiểu về cấu trúc NL GQVĐ của HS theo Đỗ Hương Trà, Cao Cự Giác và cộng sự. Từ đó, chúng tôi đề xuất chỉ số hành vi phù hợp với dạy học STEM như sau (bảng 1.1):
Bảng 1.1. Cấu trúc NL GQVĐ của HS
| NL thành tố | Chỉ số hành vi của NL GQVĐ trong dạy học STEM | Mã số |
| 1 Tìm hiểu vấn đề | 1.1. Tìm hiểu tình huống vấn đề trong thực tiễn | GQ 1.1 |
| 1.2 Phát hiện vấn đề cần nghiên cứu chủ đề STEM | GQ 1.2 | |
| 1.3 Phát biểu vấn đề STEM | GQ 1.2 | |
| 2 Đề xuất giải pháp | 2.1. Diễn đạt lại tình huống bằng ngôn ngữ của chính mình | GQ 2.1 |
| 2.2. Tìm kiếm thông tin liên quan đến vấn đề STEM | GQ 2.2 | |
| 2.3. Đề xuất giải pháp GQVĐ STEM | GQ 2.3 | |
| 3 Thực hiện GQVĐ | 3.1. Lập kế hoạch cụ thể để thực hiện giải pháp thiết kế sản phẩm STEM | GQ 3.1 |
| 3.2. Thực hiện giải pháp thiết kế sản phẩm STEM | GQ 3.2 | |
| 3.3. Đánh giá và điều chỉnh các bước GQVĐ cụ thể trong quá trình thực hiện | GQ 3.3 | |
| 4 Đánh giá việc GQVĐ, phát hiện các vấn đề mới | 4.1. Đánh giá quá trình GQVĐ và điều chỉnh việc GQVĐ | GQ 4.1 |
| 4.2 Phát hiện vấn đề cần giải quyết mới và đề xuất giải pháp mới. | GQ 4.2 |
1.2.3. Các phương pháp dạy học phát triển năng lực giải quyết vấn đề
1.2.3.1. Phương pháp dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề
1.2.3.2. Phương pháp dạy học hợp tác theo nhóm
1.2.3.3. Phương pháp dạy theo góc
1.3. Tổ chức dạy học STEM nhằm phát triển NL GQVĐ của HS
1.3.1. Vai trò giáo dục STEM trong việc dạy học phát triển NL GQVĐ của HS
Vai trò của giáo dục STEM trong việc dạy học phát triển NL GQVĐ của HS là rất quan trọng. Giáo dục STEM không chỉ là việc truyền đạt kiến thức chuyên môn, mà còn nhấn mạnh vào việc phát triển kỹ năng tư duy logic, sáng tạo và giải quyết vấn đề của HS
1.3.2. Nguyên tắc tổ chức dạy học STEM phát triển NL GQVĐ của HS
HS THCS rất có nhu cầu rất cao về tìm hiểu thế giới tự nhiên và mong muốn khám phá. Để tổ chức dạy học STEM phát triển được NL GQVĐ của HS THCS, GV cần đảm bảo các nguyên tắc sau:
– Thứ nhất: Đảm bảo cấu trúc của NL GQVĐ
– Thứ hai: Đảm bảo nội dung dạy học môn KHTN trong dạy học STEM
– Thứ ba: Đảm bảo lựa chọn các phương phương pháp dạy học phù hợp
– Thứ tư: Đảm bảo môi trường học tập tạo nhiều cơ hội trải nghiệm thực tiễn cho HS
1.3.3. Quy trình tổ chức dạy học STEM phát triển năng lực GQVĐ của HS
1.3.3.1 Quy trình thiết kế chủ đề STEM theo hướng phát triển NL GQVĐ của HS
1.3.3.2. Quy trình tổ chức dạy học STEM theo hướng phát triển NL GQVĐ của HS
Bảng 1.2. Quy trình tổ chức dạy học STEM phát triển năng lực GQVĐ của HS
| Tên hoạt động | Mô tả | Kí hiệu |
| 1. Xác định vấn đề | – Tìm hiểu tình huống có vấn đề trong học tập/ thực tiễn. | GQ 1.1 |
| – Phân tích tình huống có vấn đề và phát hiện vấn đề cần GQ. | GQ 1.2 | |
| – Thu thập, phân tích, xác định các kiến thức nền và kiến thức mới cần thiết cho việc GQVĐ. – Đề xuất tiêu chí của sản phẩm cần chế tạo. – Đề xuất tiêu chí của bản thiết kế, bài thuyết trình. | GQ 1.3 | |
| 2. Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp | – Diễn đạt lại vấn đề cần thực hiện và đưa ra giải pháp để thiết kế và chế tạo sản phẩm. – Tìm hiểu kiến thức mới có liên quan. | GQ 2.1 |
| – Đề xuất giải pháp GQVĐ/ Xây dựng Bản thiết kế. | GQ 2.2 | |
| 3. Lựa chọn giải pháp | – Trình bày, giải thích và bảo vệ phương án thiết kế kèm theo thuyết minh (sử dụng kiến thức mới học và kiến thức đã có). – Trao đổi, thảo luận, đánh giá, nhận xét, góp ý giải pháp được lựa chọn/ Bản thiết kế. | GQ 2.3 |
| 4. Chế tạo mẫu thử nghiệm và đánh giá | – Lập kế hoạch GQVĐ, phân công nhiệm vụ. | GQ 3.1 |
| – Chế tạo, lắp ráp và thử nghiệm mô hình để GQVĐ. | GQ 3.2 | |
| – Có thể điều chỉnh hành động/ Bản thiết kế trong quá trình thực hiện giải pháp. | GQ 3.3 | |
| 5. Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh | – Trình bày sản phẩm. – Trao đổi, đánh giá, kết luận và định hướng tiếp tục hoàn thiện cho sản phẩm. | GQ 4.1 |
| – Đưa ra khả năng ứng dụng của kết quả thu được trong GQVĐ tương tự. | GQ 4.2 |
1.3.4. Tiêu chí đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh THCS trong dạy học theo hướng giáo dục STEM
1.4. Thực trạng việc tổ chức dạy học theo hướng giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh THCS
1.4.1. Mục đích điều tra
1.4.4. Kết quả điều tra
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
Trong chương này, chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn của việc dạy học theo hướng giáo dục STEM nhằm phát triển NL GQVĐ của HS THCS. Cụ thể chúng tôi đã nghiên cứu làm rõ được:
– Lý luận về giáo dục STEM: Khái niệm, mục tiêu, phân loại giáo dục STEM và tiêu chí xây dựng chủ đề STEM.
– Lý luận về dạy học phát triển NL GQVĐ: Khái niệm, cấu trúc và các phương pháp dạy học phát triển NLGQVĐ cho HS.
– Lý luận về tổ chức dạy học STEM nhằm phát triển NL GQVĐ của HS THCS: Vai trò của giáo dục STEM, nguyên tắc tổ chức dạy học STEM, quy trình tổ chức dạy học STEM phát triển năng lực GQVĐ của HS và đánh giá NL GQVĐ của học sinh THCS trong dạy học theo hướng giáo dục STEM
– Nghiên cứu thực tiễn DH theo hướng GD STEM, qua điều tra chúng tôi nhận thấy thực trạng DH bồi dưỡng NL GQVĐ của HS theo định hướng GD STEM còn nhiều hạn chế, việc tổ chức các hoạt động DH gặp nhiều khó khăn.
Sau khi nghiên cứu cơ sở lý luận, chúng tôi nhận thấy rằng, GD STEM là một quan điểm DH tích cực, có mục tiêu cụ thể và khi ứng dụng nó vào DH ở trường THCS sẽ bồi dưỡng được NL GQVĐ cho HS. Chính vì vậy những cơ sở lí luận ở trên sẽ được chúng tôi vận dụng trong quá trình thiết kế hoạt động dạy học phần “Nhiệt học” KHTN 8 theo hướng giáo dục STEM nhằm phát triển NL GQVĐ cho HS THCS ở chương 2.
CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC PHẦN “NHIỆT HỌC” – KHTN 8 THEO HƯỚNG GIÁO DỤC STEM NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH THCS
2.1. Phân tích yêu cầu cần đạt nội dung phần “Nhiệt học” – KHTN 8 theo hướng giáo dục STEM
2.1.1. Vị trí, vai trò của phần “Nhiệt học”
2.1.2. Yêu cầu cần đạt của phần “Nhiệt học”
2.1.3. Phân tích mạch logic xây dựng kiến thức của phần “Nhiệt học”
2.1.4. Các đơn vị kiến thức của phần “Nhiệt học”
2.2. Định hướng một số chủ đề STEM trong phần “Nhiệt học” – KHTN 8 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh THCS
2.3. Thiết kế hoạt động dạy học STEM một số kiến thức phần “Nhiệt học” – KHTN 8 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh THCS
2.3.1. Chủ đề STEM 1: “Máy cắt xốp”
2.3.2. Chủ đề STEM 1: “Máy sấy quần áo”
2.3.3. Chủ đề STEM 3: “Điều hòa không khí mini”
D:\DỮ LIỆU MỚI CẦN ĐỔI TÊN VÀ ĐĂNG 2025\TAI LIEU C YEN-2024\DE CUONG CHI TIET\Tổ chức dạy học phần “Nhiệt học” – KHTN 8 theo hướng giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh\TOM TAT
