SKKN Vận dụng kiến thức liên môn Công nghệ và Tin học triển khai giáo dục Stem, nhằm kích thích đam mê nghiên cứu khoa học cho Học sinh ở trường THPT Lương Thế Vinh

Nội dung text: SKKN Vận dụng kiến thức liên môn Công nghệ và Tin học triển khai giáo dục Stem, nhằm kích thích đam mê nghiên cứu khoa học cho Học sinh ở trường THPT Lương Thế Vinh

1. SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO GIA LAI TRƯỜNG THPT LƯƠNG THẾ VINH SÁNG KIẾN VẬN DỤNG KIẾN THỨC LIÊN MÔN CÔNG NGHỆ VÀ TIN HỌC TRIỂN KHAI GIÁO DỤC STEM, NHẰM KÍCH THÍCH ĐAM MÊ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CHO HỌC SINH Ở TRƯỜNG THPT LƯƠNG THẾ VINH Sáng kiến thuộc lĩnh vực chuyên môn: Tin học, Công nghệ Họ và tên người thực hiện: 1. Nguyễn Văn Nguyên Chức vụ : Giáo viên 2. Lương Thị Hậu Chức vụ : Giáo viên Năm học: 2023 - 2024
2. MỤC LỤC PHẦN A. ĐẶT VẤN ĐỀ ..................................................................................... 2 1. Lý do chọn sáng kiến ........................................................................................ 2 2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ..................................................................... 3 3. Mục đích nghiên cứu ......................................................................................... 4 4. Đóng góp mới của sáng kiến ............................................................................. 4 PHẦN B: NỘI DUNG ......................................................................................... 6 I. CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ GIÁO DỤC STEM TRONG NHÀ TRƯỜNG PHỔ THÔNG ĐÁP ỨNG VỚI CHƯƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THÔNG MỚI....................................................................................................................... 6 1. Khái niệm về giáo dục STEM ........................................................................ 6 2. Chủ đề dạy học STEM trong trường trung học .............................................. 7 II. TIẾN TRÌNH MỘT BÀI HỌC STEM VÀ CÁCH THIẾT KẾ MỘT BÀI HỌC STEM ......................................................................................................... 8 1. Tiến trình một bài học STEM ........................................................................ 8 2. Thiết kế một bài học STEM ......................................................................... 11 III. THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ TRƯỚC KHI ÁP DỤNG SÁNG KIẾN ....... 13 1. Thuận lợi ....................................................................................................... 13 2. Khó khăn ...................................................................................................... 14 3. Phân tích đánh giá các vấn đề mà thực trạng sáng kiến đã đề ra ................. 14 IV. CÁC GIẢI PHÁP ĐÃ SỬ DỤNG ĐỂ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ ............. 15 1. Mục tiêu ........................................................................................................ 15 2. Các giải pháp ................................................................................................ 16 3. Nội dung và cách thức thực hiện .................................................................. 16 4. Chủ đề thực hiện ........................................................................................... 19 “Vận dụng kiến thức liên môn Công nghệ và Tin học triển khai giáo dục STEM, nhằm kích thích đam mê nghiên cứu khoa học cho học sinh ở trường THPT Lương Thế Vinh.”............................................................... 19 4.1. Mục tiêu thực hiện ................................................................................ 19 4.2. Công cụ thực hành ................................................................................ 20 4.3 Tiến trình thực hiện ............................................................................... 20 V. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC .......................................................... 26 1. Kết quả đạt được........................................................................................... 26 2. Sản phẩm chính của sáng kiến ..................................................................... 28 3. Khả năng áp dụng ......................................................................................... 29 PHẦN C. KẾT LUẬN ....................................................................................... 30 1. Kết luận ........................................................................................................... 30 2. Hướng phổ biến, áp dụng sáng kiến ................................................................ 30 3. Đề xuất, kiến nghị ........................................................................................... 30 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 32 Trang: 1
3. PHẦN A. ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Lý do chọn sáng kiến STEM là một chương trình giảng dạy dựa trên ý tưởng trang bị cho người học những kiến thức, kĩ năng liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học – theo cách tiếp cận liên môn (interdisciplinary) và người học có thể áp dụng để giải quyết vấn đề trong cuộc sống hàng ngày. Thay vì dạy bốn môn học như các đối tượng tách biệt và rời rạc, STEM kết hợp chúng thành một mô hình học tập gắn kết dựa trên các ứng dụng thực tế. Không chỉ người học hiểu biết về nguyên lý mà còn có thể rút ngắn khoảng cách giữa kiến thức hàn lâm tới thực hành để tạo ra được những sản phẩm trong cuộc sống hằng ngày. Các bài học STEM luôn dựa trên những câu chuyện hoặc những vấn đề xảy ra trong thực tế. Nhờ đó, người học cảm thấy những bài học trở nên sinh động và gần gũi. Các chủ đề học tập rất phong phú, không chỉ về khoa học mà còn về xã hội, văn hóa, và các môn nghệ thuật. Ở đó, người học được khuyến khích vận dụng óc sáng tạo về các môn khoa học, các kiến thức liên môn gắn với thực tế để tạo ra một sản phẩm mới, có giá trị và ý nghĩa cho xã hội. Các bài học STEM thường được lồng ghép với các dự án học tập thường kéo dài vài buổi học, trong đó yêu cầu người học làm việc theo nhóm hoặc làm việc cá nhân, vận dụng kiến thức của các bài học đa ngành hoặc liên ngành để cùng tạo thành sản phẩm gắn liền với thực tế. Tùy theo trình độ của lớp học mà các dự án có thể đi từ đơn giản đến phức tạp, thực hiện tại lớp học, tại nhà, đi thực tế hoặc tìm hiểu các nguồn dữ liệu từ trên mạng, các thư viện, bảo tàng. Hiện nay tùy theo tình hình thực tế và điều kiện của mỗi cơ sở giáo dục mà có các mức độ áp dụng giáo dục STEM như sau: - Dạy học các môn khoa học theo phương thức giáo dục STEM - Tổ chức các hoạt động trải nghiệm STEM - Tổ chức các hoạt động nghiên cứu khoa học - Thành lập các CLB STEM trong trường học và STEM Lab. Trang: 2
4. Trong sáng kiến này chúng tôi đã cố gắng tập trung vào hình thức thứ nhất là "Dạy học các môn khoa học theo phương thức giáo dục STEM" . Đây là hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu trong nhà trường. Theo cách này, các bài học, hoạt động giáo dục STEM được triển khai ngay trong quá trình dạy. Các chủ đề, bài học, hoạt động STEM bám sát chương trình các môn học thành phần. Trong bài học STEM thì một trong những yếu tố bắt buộc là phải có tính liên môn, do đó chủ đề tôi chọn để trình bày trong sáng kiến là việc tích hợp liên môn Công nghệ, Tin học trong một chủ đề: “Vận dụng kiến thức liên môn Công nghệ và Tin học triển khai giáo dục STEM, nhằm kích thích đam mê nghiên cứu khoa học cho học sinh ở trường THPT Lương Thế Vinh”. 2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: HS lớp 10, 12 trường THPT Lương Thế Vinh. - Phạm vi nghiên cứu: Các kiến thức liên môn bao gồm: + Bài 2: Hệ thống kĩ thuật, chương trình công nghệ 10. + Bài 3: Công nghệ phổ biến “mục II. Công nghệ trong lĩnh vực điện điện tử”, chương trình công nghệ 10. + Bài 4: Một số công nghệ mới “mục 7. Công nghệ Robot thông minh”, chương trình công nghệ 10. + Bài 12: Dây chuyền sản xuất tự động với sự tham gia của Robot, chương trình công nghệ 11. + Bài 13: Tự động hoá quá trình sản xuất dưới tác động của cách mạng lần thứ 4, chương trình công nghệ 11. + Bài 4: Linh kiện bán dẫn và IC, chương trình công nghệ 12. + Chương 3: Một số mạch điện tử điều khiển đơn giản, chương trình công nghệ 12. + Bài 1: Cấu tạo chung của Robot giáo dục, chương trình chuyên đề Tin học 10 theo định hướng Khoa học máy tính của bộ sách kết nối tri thức. + Bài 2: Bảng mạch điều khiển và cơ cấu chấp hành, chương trình chuyên đề Tin học 10 theo định hướng Khoa học máy tính của bộ sách kết nối tri thức. Trang: 3
5. + Bài 3: Cảm biến và phụ kiện dùng trong Robot, chương trình chuyên đề Tin học 10 theo định hướng Khoa học máy tính của bộ sách kết nối tri thức. + Bài 4: Thực hành lắp ráp Robot hoàn chỉnh, chương trình chuyên đề Tin học 10 theo định hướng Khoa học máy tính của bộ sách kết nối tri thức. + Bài 13: Lập trình điều khiển một số phụ kiện, chương trình chuyên đề Tin học 10 theo định hướng Khoa học máy tính của bộ sách kết nối tri thức. - Thời gian thực hiện: Từ tháng 09/2023 đến tháng 3/2024. 3. Mục đích nghiên cứu - Phân tích cơ sở lý luận và thực tiễn của giáo dục STEM trong trường phổ thông. - Đề xuất giải pháp thực hiện các chủ đề dạy học STEM và tiến hành thực nghiệm tổ chức dạy học một số chủ đề tại trường THPT Lương Thế Vinh. - Thông qua các chủ đề dạy học STEM kích thích sự đam mê học tập, lòng đam mê nghiên cứu khoa học cho học sinh ở Trường THPT Lương Thế Vinh. - Trên cơ sở các chủ đề đã thực nghiệm, lựa chọn, giới thiệu cách lựa chọn chủ đề và lập kế hoạch cũng như tổ chức hoạt động của một bài học STEM cụ thể, chẳng hạn như chủ đề “Vận dụng kiến thức liên môn Công nghệ và Tin học triển khai giáo dục STEM, nhằm kích thích đam mê nghiên cứu khoa học cho học sinh ở trường THPT Lương Thế Vinh”. 4. Đóng góp mới của sáng kiến - Tập cho học sinh làm quen với phương pháp học tập mới, học đi đôi với hành, chủ động chiếm lĩnh tri thức, phát huy tính hứng thú học tập của học sinh. Biết vận dụng các kiến thức về khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học vào giải quyết các vấn đề nảy sinh trong thực tiễn. Đồng thời đẩy mạnh phong trào nghiên cứu khoa học kỹ thuật cho học sinh. - Bổ sung và phát triển cơ sở lí luận của dạy học theo giáo dục STEM làm cơ sở cho việc vận dụng trong dạy học Công nghệ và Tin học ở trường phổ thông. Trang: 4
6. - Đề xuất một số biện pháp phát triển năng lực vận dụng kiến thức, năng lực giải quyết vấn đề, vận dụng kiến thức Công nghệ và Tin học vào thực tế, năng lực trải nghiệm sáng tạo và mục đích cuối cùng là để nâng cao chất lượng giảng dạy bộ môn. - Xây dựng quy trình mẫu, các thao tác cơ bản, giáo án mẫu, sáng kiến mẫu sử dụng phương pháp dạy học theo giáo dục STEM để bổ sung vào các phương pháp giảng dạy theo hướng phát triển năng lực học sinh. Trang: 5
7. PHẦN B: NỘI DUNG I. CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ GIÁO DỤC STEM TRONG NHÀ TRƯỜNG PHỔ THÔNG ĐÁP ỨNG VỚI CHƯƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THÔNG MỚI. 1. Khái niệm về giáo dục STEM STEM là viết tắt của từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật), Mathematics (Toán học). Giáo dục STEM về bản chất được hiểu trang bị cho người học những kiến thức và kĩ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học. Các kiến thức và kĩ năng này phải được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau, giúp học sinh không chỉ hiểu về nguyên lí mà còn có thể thực hành và tạo ra các sản phẩm trong cuộc sống hằng ngày. Đối với giáo dục STEM, các kiến thức khoa học, toán học, công nghệ và kĩ thuật không chỉ được dạy học theo hướng trang bị kiến thức thông thường mà còn được vận dụng, nhằm giải quyết các tình huống thực tiễn trong cuộc sống. Việc làm này đem lại hai tác dụng lớn. Một là giúp cho trải nghiệm học tập của học sinh trở nên thú vị hơn, tạo động lực thúc đẩy các em hứng thú với việc học tập và nghiên cứu khoa học, công nghệ ngay từ nhỏ. Hai là gắn kết nhà trường với địa phương, cộng đồng cũng như các tổ chức thông qua những vấn đề mang tính toàn cầu (tiết kiệm năng lượng, sự nóng lên toàn cầu, các vấn đề đang tồn tại trong xã hội ) Sự gắn kết đa dạng các thành phần giáo dục, tạo thành một hệ sinh thái giáo dục, sẽ là một trong những chìa khóa giúp nuôi dưỡng và đào tạo những thế hệ công dân toàn cầu có kiến thức và kỹ năng, đặc biệt là tư duy sáng tạo trong thời đại mới. Như vậy giáo dục STEM là một phạm trù rộng và liên quan đến nhiều lĩnh vực với hai đặc điểm nổi bật là tính tích hợp liên môn và hoạt động thực hành gắn với lí thuyết. Với giáo dục STEM, học sinh có thể học để lập trình, điều khiển, chế tạo Robot nhưng cũng có thể đơn giản là chế tạo ra những sản phẩm phục vụ đời sống. Qua đó cho thấy việc dạy và học STEM không nhất Trang: 6
8. thiết cần điều kiện cơ sở vật chất, công nghệ hiện đại mà hoàn toàn tùy thuộc vào ý tưởng triển khai bài dạy của giáo viên. 2. Chủ đề dạy học STEM trong trường trung học Chủ đề STEM là chủ đề dạy học được thiết kế dựa trên vấn đề thực tiễn kết hợp với chuẩn kiến thức, kỹ năng của các môn khoa học trong chương trình phổ thông. Trong quá trình dạy học, GV tổ chức cho học sinh làm việc nhóm, sử dụng công nghệ truyền thống và hiện đại, công cụ toán học để tạo ra những sản phẩm có tính ứng dụng thực tiễn, phát triển kỹ năng và tư duy học sinh. Chủ đề STEM cần đảm bảo các tiêu chí: giải quyết vấn đề thực tiễn, kiến thức trong chủ đề thuộc lĩnh vực STEM, có sự liên môn giữa các môn khoa học, định hướng hoạt động theo hướng trải nghiệm thực hành và làm việc theo nhóm. Có thể phân loại các chủ đề dạy học STEM dựa vào các tiêu chí sau: Thứ nhất: Dựa vào phạm vi kiến thức để giải quyết vấn đề STEM, người ta chia chủ đề STEM thành hai loại: Chủ đề STEM cơ bản được xây dựng trên cơ sở kiến thức thuộc phạm vi các môn khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán trong chương trình giáo dục phổ thông. Các sản phẩm chủ đề STEM này thường đơn giản, bám sát nội dung sách giáo khoa (SGK) và thường được xây dựng trên cơ sở các nội dung thực hành, thí nghiệm trong chương trình giáo dục phổ thông. Chủ đề STEM mở rộng có những kiến thức nằm ngoài chương trình giáo dục phổ thông và SGK. Những kiến thức đó HS phải tự tìm hiểu và nghiên cứu từ tài liệu chuyên ngành. Sản phẩm STEM loại hình này có độ phức tạp cao hơn. Thứ hai: Dựa vào mục đích dạy học, ta có thể chia chủ đề STEM thành hai loại chính: + Chủ đề STEM dạy học kiến thức mới được xây dựng trên cơ sở kết nối kiến thức của nhiều môn học khác nhau mà HS chưa được học hoặc được học một phần, HS sẽ vừa giải quyết được vấn đề và vừa lĩnh hội tri thức mới. Trang: 7
9. + Chủ đề STEM dạy học và vận dụng được xây dựng trên cơ sở những kiến thức HS đã được học. Chủ đề STEM dạng này bồi dưỡng cho HS năng lực vận dụng lý thuyết vào thực tiễn. Kiến thức lý thuyết được củng cố và khắc sâu. Như vậy, để lựa chọn được một chủ đề/bài học STEM phù hợp thì chúng ta trước hết cần đảm bảo bốn yếu tố: + Thứ nhất: Vấn đề đưa ra phải mang tính thực tiễn, thậm chí có tính thời sự mang tính toàn cầu. + Thứ hai: Phải kết hợp được nhiều môn học trong một chủ đề, học sinh áp dụng được những kiến thức đã học để giải quyết được. + Thứ ba: Các hoạt động của học sinh phải được định hướng trải nghiệm thực hành và phải đưa được vào một quy trình thiết kế kỹ thuật. + Thứ tư: Học sinh phải làm việc theo nhóm, trong đó có sự phân công nhiệm vụ rõ ràng, có sự đánh giá khách quan việc hoàn thành các công việc của từng thành viên. Giáo viên phải xây dựng được bộ tiêu chí đánh giá đối với công việc của các nhóm cũng như đối với từng thành viên trong nhóm. II. TIẾN TRÌNH MỘT BÀI HỌC STEM VÀ CÁCH THIẾT KẾ MỘT BÀI HỌC STEM. 1. Tiến trình một bài học STEM Trong quá trình dạy học, người dạy học có thể thiết kế một chủ đề STEM theo những cách trình bày khác nhau tùy theo điều kiện dạy học và mức độ tiếp nhận của người học. Tuy nhiên các chủ đề STEM phải đảm bảo tuân theo một tiến trình như sau: Trang: 8
10. Xác định vấn đề ho ặc nhu cầu thực tiễn Nghiên cứu lý thuyế t nền (học kiến thức mới) Toán Lý Hoá Sinh Tin CN (nội dung dạy học theo chương trình được sắp xếp lại phù hợp) Đề xuất các giải pháp khả dĩ Chọn giải pháp tốt nhất Chế tạo mô hình hoặc mẫu thử nghiệm Thử nghi ệm và đánh giá Chia sẻ và thảo luận Điều ch ỉnh thiết kế Sơ đồ mô tả tiến trình một bài học STEM Tiến trình bài học STEM tuân theo quy trình kỹ thuật trên nhưng các "bước" trong quy trình không nhất thiết phải được thực hiện một cách tuyến tính mà có những bước có thể được thực hiện song hành, tương hỗ lẫn nhau. Ví dụ việc "Nghiên cứu kiến thức nền" được thực hiện đồng thời với "Đề xuất giải pháp"; "Chế tạo mô hình" được thực hiện đồng thời với "Thử nghiệm và đánh giá", trong đó bước này vừa là mục tiêu, vừa là điều kiện để thực hiện bước kia. Vì vậy, mỗi bài học STEM thường được tổ chức theo 5 hoạt động như sau: Hoạt động 1: Xác định vấn đề Trong hoạt động này, giáo viên đưa ra một vấn đề thực tiễn và giao cho học sinh nhiệm vụ học tập chứa đựng trong vấn đề, trong đó học sinh phải hoàn thành một sản phẩm học tập cụ thể với các tiêu chí đòi hỏi học sinh phải sử dụng các kiến thức của mình để đề xuất, xây dựng giải pháp và thiết kế nguyên mẫu của sản phẩm cần hoàn thành. Cần lưu ý rằng, vấn đề STEM phải gắn liền với Trang: 9
11. thực tiễn, nếu không gắn với thực tiễn thì đó không phải STEM, do đó giáo viên phải nghiên cứu và lựa chọn thật kỹ càng chủ đề trước khi bàn giao nhiệm vụ học tập cho học sinh. Cách thức tổ chức: Giáo viên nghiên cứu trước các vấn đề thực tiễn và phù hợp với nội dung bài dạy, phù hợp với kiến thức học sinh đã học. Từ đó dẫn dắt học sinh vào vấn đề và giao nhiệm vụ học tập cho học sinh. Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp Trong hoạt động này, học sinh thực hiện các hoạt động tích cực, tự lực dưới sự hướng dẫn của giáo viên. Trong bài học STEM sẽ không còn các "tiết học" thông thường mà ở đó giáo viên "giảng dạy" kiến thức mới cho học sinh. Thay vào đó, học sinh phải tự tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức để sử dụng vào việc đề xuất, thiết kế sản phẩm cần hoàn thành. Kết quả là, khi học sinh hoàn thành bản thiết kế thì đồng thời học sinh cũng đã học được kiến thức mới theo chương trình môn học tương ứng, thậm chí là nhiều môn học liên quan theo hướng liên môn. Cách thức tổ chức: Sau khi giáo viên giao nhiệm vụ học tập, học sinh sẽ nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu, làm thí nghiệm (cá nhân, hoặc theo nhóm); Báo cáo, thảo luận; Giáo viên điều hành, "chốt" kiến thức mới và hỗ trợ cho học sinh đưa ra đề xuất/giải pháp thiết kế mẫu thử nghiệm. Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp Trong hoạt động này, học sinh được tổ chức để trình bày, giải thích và bảo vệ bản thiết kế kèm theo thuyết minh (sử dụng kiến thức mới học và kiến thức đã có, có thể từ nhiều môn học); Đó là sự thể hiện cụ thể của giải pháp giải quyết vấn đề. Dưới sự trao đổi, góp ý của các bạn và giáo viên, học sinh tiếp thu hoàn thiện (có thể thay đổi để đảm bảo tính khả thi) bản thiết kế trước khi tiến hành chế tạo, thử nghiệm. Cách thức tổ chức: Học sinh (các nhân hay nhóm) báo cáo các giải pháp/thiết kế để lựa chọn và hoàn thiện. Giáo viên điều hành, nhận xét, đánh giá và hỗ trợ học sinh lựa chọn giải pháp/thiết kế mẫu thử nghiệm. Lưu ý rằng, giáo viên chỉ đóng vai trò hỗ trợ và tuân theo nguyên tắc "mọi ý kiến đều được tiếp Trang: 10
12. thu", việc lựa chọn đó là hợp lý hay chưa hợp lý sẽ được học sinh tự rút ra trong quá trình thử nghiệm và chế tạo thử. Nhưng để tránh cho học sinh quá sa đà vào những lựa chọn chưa hợp lý thì giáo viên vẫn cần phải gợi ý, hỗ trợ. Muốn được như vậy theo kinh nghiệm của bản thân, thì giáo viên phải là người tự tay thực hiện các quá trình làm ra mô hình/sản phẩm trước để biết và giải quyết được các vấn đề gặp phải trong quá trình thực hiện. Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá Trong hoạt động này, học sinh tiến hành chế tạo mẫu theo bản thiết kế đã lựa chọn; trong quá trình chế tạo đồng thời phải tiến hành thử nghiệm và đánh giá. Từ đó học sinh có thể điều chỉnh thiết kế ban đầu để đảm bảo mẫu chế tạo là khả thi. Cách thức tổ chức: Học sinh (cá nhân hay nhóm) tiến hành tại nhà hoặc trên phòng thí nghiệm hay STEM lab. Giáo viên hỗ trợ học sinh trong quá trình thực hiện. Hoạt động 5: Trình bày sản phẩm, chia sẻ, thảo luận và điều chỉnh Trong hoạt động này, học sinh được tổ chức để trình bày sản phẩm học tập đã hoàn thành; trao đổi, thảo luận, đánh giá để tiếp tục điều chỉnh, hoàn thiện. Cách thức tổ chức: Học sinh (cá nhân hay nhóm) tiến hành báo cáo, thảo luận (bài báo cáo, trình chiếu, video, dụng cụ/thiết bị/mô hình ) theo các hình thức phù hợp (trưng bày, triển lãm ); Giáo viên đánh giá theo các tiêu chí và thang đánh giá; kết luận, cho điểm và định hướng tiếp tục hoàn thiện. 2. Thiết kế một bài học STEM Trên cơ sở tiến trình của một bài học STEM với 5 hoạt động cụ thể như trên, giáo viên có thể thiết kế một bài học STEM theo một số cách trình bày sau: Trang: 11
13. 2.1. Theo tài liệu tập huấn STEM của Bộ GD&ĐT năm 2019 Mô tả bài học - Tên bài học - Lí do chọn bài học - Kiến thức - Kĩ năng Mục tiêu - Thái độ - Định hướng phát triển năng lực Thiết bị - Trang thiết bị cần sử dụng - HĐ1: Xác định yêu cầu cần chế tạo cử sản phẩm (45P) - HĐ2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp (ở Tiến trình dạy nhà) họ c - HĐ3: Trình bày và bảo vệ phương án thiết kế (45P) - HĐ4: Chế tạo sản phẩm sản phẩm (ở nhà) - HĐ5: Trình bày và thảo luận (45P) 2.2. Theo nhóm tác giả Trần Trung Ninh, ĐH Sư phạm Hà Nội Trang: 12
14. 2. 3. Theo nhóm tác giả ĐH Sư phạm Thái Nguyên Trong nội dung của sáng kiến này, chúng tôi sẽ thiết kế một bài học theo cách trình bày của nhóm tác giả thuộc ĐH Sư phạm Thái Nguyên do có cấu trúc bám sát theo hướng dẫn của Bộ GD&ĐT năm 2019 và các nội dung của bài học được trình bày khá rõ ràng và diễn giải dễ hiểu hơn. III. THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ TRƯỚC KHI ÁP DỤNG SÁNG KIẾN 1. Thuận lợi Mô hình giáo dục STEM giúp tăng cường các hoạt động trải nghiệm sáng tạo, nghiên cứu khoa học, luyện kỹ năng thực hành, vận dụng kiến thức, nâng cao kỹ năng giải quyết vấn đề thực tiễn cho học sinh, hướng dẫn học sinh phương pháp tự học, tự nghiên cứu của “học” qua “hành” trong giáo dục STEM. Do đó học sinh đam mê với bài giảng, hứng thú với môn học. Trong những năm học gần đây, nhà trường luôn tạo điều kiện, khuyến khích giáo viên tăng cường giáo dục STEM trong nhà trường, tổ chức cuộc thi khoa học kĩ thuật cấp trương. Sở Giáo dục và Đào tạo Gia Lai tổ chức cuộc thi khoa học kĩ thuật cấp tỉnh, cũng như các cuộc thi cấp tỉnh khác “tin học trẻ”, “ cuộc thi sáng tạo thanh thiếu niên nhi đồng”, đây là những sân chơi bổ ích giúp cho giáo viên và học sinh có miềm đam mê khoa học có cơ hội để trải nghiệm và thực hiện đam mê của mình. Trang: 13
15. 2. Khó khăn Mô hình giáo dục STEM mới được triển khai ở các thành phố lớn, vẫn còn nhiều trường giáo viên chưa được tiếp cận với mô hình giáo dục này. Giáo viên chưa biết thế nào là mô hình dạy học STEM, áp dụng môn học của mình, các bài học với mô hình STEM này như thế nào. Tất cả kiến thức, điều kiện áp dụng là do chúng tôi tự mình học hỏi qua các nguồn thông tin. Cơ sở vật chất và điều kiện kinh tế chi phí cho các thiết bị công nghệ cao khá đắt đỏ. Năng lực học sinh có nhiều hạn chế, chưa chủ động tìm hiểu kiến thức. Cần nhiều thời gian: một tiết học 45 phút không thể đáp ứng được nhiệm vụ STEM ở mức độ trung bình và khó, học sinh đang học thụ động giờ chuyển sang chủ động sẽ cần nhiều thời gian để tìm hiểu thông tin, cách học tập 3. Phân tích đánh giá các vấn đề mà thực trạng sáng kiến đã đề ra Mô hình giáo dục STEM, có nhiều điểm ưu thế trong thời đại mới, tuy nhiên nó không thể thay thế hoàn toàn các mô hình, phương pháp cũ, do đó chúng ta cần vận dụng linh hoạt mô hình này vào trong chương trình dạy học, nhằm nâng cao hiệu quả dạy học và phát triển những phẩm chất năng lực cơ bản cho học sinh. Những điều giáo viên cần biết và rèn luyện * Nhận thức đầy đủ một cách có hệ thống về quan điểm dạy học lấy học sinh làm trung tâm, tổ chức và quản lý hoạt động giáo dục theo định hướng phát triển năng lực học sinh và mô hình giáo dục STEM. - Là đặt người học vào trung tâm của quá trình dạy học, tạo cơ hội tới mức tối đa để học sinh được tham gia tích cực vào quá trình học tập thông qua các hoạt động trên lớp. Đây cũng chính là cách học có hiệu quả nhất. Học qua các hình thức sau: - Trải nghiệm: Học qua thực tế, học từ những kinh nghiệm thông qua việc làm (thực hành) và qua khám phá tìm tòi của các em. - Giao tiếp: Thông qua trao đổi, tranh luận các em có thể chia sẻ cho nhau những gì mình biết được, học được và cách học của mình cho bạn bè. Trang: 14
16. - Rút kinh nghiệm: Sau những lần thất bại, các em cố gắng làm lại lần nữa, lần sau sẽ tốt hơn lần trước. Từ những kinh nghiệm học tập đó, các em có thể áp dụng vào các tình huống khác. * Mô hình giáo dục STEM là cụm từ viết tắt của một hình thức giáo dục mới hướng đến kinh tế tri thức với sự kết hợp của 4 lĩnh vực, bao gồm: Khoa Học (Science), Công Nghệ (Technology), Kỹ Thuật (Engineering) và Toán Học (Math). Nhằm mục đích trang bị cho học sinh bộ kỹ năng và kiến thức kết hợp ở bốn mảng trên để đào tạo những thế hệ đón đầu xu hướng cách mạng công nghiệp 4.0. IV. CÁC GIẢI PHÁP ĐÃ SỬ DỤNG ĐỂ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 1. Mục tiêu Mục đích chính của STEM có thể nói gọn là: “Thực tế hóa” những mớ kiến thức khô khan trong giáo trình của học sinh, hướng đến sát hơn với cái đích cuối cùng là khả năng hành động và giải quyết vấn đề thực thông qua áp dụng kiến thức. Học sinh sẽ được thực tế hóa các kiến thức lý thuyết thông qua các bài tập, tình huống, vấn đề thực tế yêu cầu kỹ năng tìm tòi, chọn lọc và thực thi để giải quyết khó khăn đặt ra, qua đó giúp khắc sâu kiến thức khoa học thông qua hành động thực tiễn chứ không học thuộc lòng như phương thức giáo dục truyền thống. Với mô hình học tập STEM giáo viên và học sinh có đặc điểm như sau: Giáo viên: giáo viên sẽ đóng vai trò tổ chức, hướng dẫn học sinh, hướng tới việc hoạt động hóa, tích cực hóa, áp dụng tri thức vào thực tiễn, đem lại niềm vui, sự hứng thú học hỏi cho học sinh. Giáo viên cần phải thật sự kiên trì, nỗ lực, dần dần xây dựng phương pháp học chủ động từ thấp lên cao, cho các em học sinh thích ứng dần. Trong quá trình giảng dạy, cần tác động tinh thần học tập của các em, khuyến khích động viên bằng nhiều hình thức thi đua khác nhau. Qua đó sẽ rèn cho các em phương pháp tự học, tự tìm tòi khám phá kiến thức nhằm phát huy tính tự giác trong học tập. Bên cạnh đó, việc sử dụng các trò chơi hoặc tổ chức các cuộc thi ứng dụng kiến thức đã học để tạo ra sản phẩm đơn giản trong giảng dạy được xem là một trong những phương pháp hiệu quả, đóng Trang: 15
17. vai trò quan trọng làm tăng động cơ học tập, khích lệ học sinh, đồng thời tạo sự hứng thú giúp học sinh yêu thích hơn việc ngiên cứu sáng tạo khoa học kỹ thuật. Học sinh: chủ động, tích cực, sáng tạo, tự học, tự tin, tự đánh giá, có không gian mở để phát triển các kỹ năng. Học sinh có cơ hội để có thể tự đặt mình vào những tình huống trong đời sống thực tế, được quan sát, trải nghiệm, thảo luận và giải quyết vấn đề theo suy nghĩ cá nhân. Từ đó, tự tìm tòi kiến thức, kĩ năng mới, không rập theo những khuôn mẫu sẵn có, được phát huy tiềm năng tư duy sáng tạo. 2. Các giải pháp Dạy mô hình lớp học mới ở học sinh và giáo viên có các kỹ năng sau: Kỹ năng xây dựng, định hướng, đánh giá chủ đề STEM Kỹ năng này đòi hỏi giáo viên luôn phải học hỏi, vận dụng và sáng tạo trong chuyên môn Kỹ năng giao tiếp, tương tác với học sinh + Biết lắng nghe và trình bày ý kiến một cách rõ ràng. + Biết lắng nghe và biết thừa nhận ý kiến của người khác. + Biết ngắt lời một cách hợp lí. + Biết phản đối một cách lịch sự và đáp lại lời phản đối. + Biết thuyết phục người khác và đáp lại sự thuyết phục. Kỹ năng tạo môi trường hợp tác Đây là sự ảnh hưởng qua lại, sự gắn kết giữa các thành viên. Kỹ năng xây dựng niềm tin Kỹ năng tránh đi sự mặc cảm khi học sinh gặp khó khăn về việc học. Kỹ năng giải quyết mâu thuẫn Đây là kỹ năng giúp học sinh tránh những từ ngữ dễ gây mất lòng nhau. Vì thế, trong thảo luận cần tránh những từ ngữ như đúng, sai mà cần thay vào đó những cụm từ như: thế này sẽ tốt hơn, tìm một giải pháp hợp lý hơn 3. Nội dung và cách thức thực hiện Nội dung áp dụng - Theo các chủ đề từng môn hoặc tích hợp liên môn. Trang: 16
18. Phạm vi áp dụng - Dạy trong các chương trình chính khóa ở các môn học STEM. - Nhiệm vụ học tập về nhà. - Tổ chức theo hình thức câu lạc bộ - Hoạt động nghiên cứu khoa học... Các mức độ dạy học môn Tin học, môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM - Lồng ghép bộ phận. - Lồng ghép toàn phần. - Dạy học STEM trên cơ sở phối hợp nhiều bài. - Quy trình dạy học: Một số tiêu chí nhằm xác định về một chủ đề giáo dục STEM − Vận dụng kiến thức STEM để giải quyết các vấn đề thực tiễn chính là mục tiêu của dạy học theo quan điểm STEM. − Chủ đề STEM định hướng thực hành. − Chủ đề STEM khuyến khích làm việc nhóm giữa các học sinh Bước 1. Xây dựng nội dung học tập Đây là giai đoạn giáo viên cụ thể hóa mục tiêu kiến thức của chủ đề học tập, hướng tới hình thành các năng lực chung và năng lực chuyên biệt. Ở đây, cần trả lời các vấn đề: Chủ đề có các hoạt động gì? Các hoạt động đó nhằm đạt tới mục tiêu gì? Nội dung dạy học có liên quan như thế nào với các mục tiêu và nội dung môn Tin học và giáo dục STEM? Biểu hiện thực tế của mối liên hệ đó? Bước 2. Thiết kế thành các chủ đề STEM Thiết kế nhiệm vụ trên cơ sở nội dung của chủ đề, xây dựng các nhiệm vụ học tập tương ứng. Cần xác định rõ người thực hiện nhiệm vụ, làm cá nhân hay nhóm, nhiệm vụ được thực hiện trong giai đoạn nào, thời gian bao lâu Một số loại hình nhiệm vụ như: thu thập thông tin, thiết kế, trình bày . Khi xây dựng các nhiệm vụ cần hướng đến hình thành các năng lực giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực tự Trang: 17
19. học, năng lực quản lí, sáng tạo, giao tiếp và các năng lực chuyên biệt đã xác định cho môn tin học THPT. Bước 3. Tổ chức thực hiện: Đây là bước triển khai nội dung học tập tới toàn thể học sinh. Gồm các giai đoạn cơ bản sau: * Giới thiệu: Ở giai đoạn này giáo viên, nêu rõ mục tiêu cụ thể hoạt động (cần hoàn thành công việc gì? Hình thành được kĩ năng gì? Thời gian và mức độ cần hoàn thành? Điều kiện thực hiện? Cách đánh giá? Các quy định về an toàn và vệ sinh lao động...). - Kiểm tra, nhớ lại những kiến thức - Kĩ năng. Đây là cơ sở để đưa ra các giải pháp, giải quyết các nhiệm vụ học tập, cung cấp hiểu biết và những hướng dẫn mới cần thiết. - Nêu khái quát trình tự công việc, phương tiện, cách thức tiến hành, các thao tác, động tác chính... * Trải nghiệm: Đây là giai đoạn giáo viên tổ chức cho học sinh vận dụng các kiến thức được học để thiết kế sản phẩm. Một số công việc triển khai là phân nhóm, giao nhiệm vụ, phân chia dụng cụ, vật liệu giáo viên theo dõi, uốn nắn, hướng dẫn thường xuyên và kiểm tra từng bước, từng phần công việc của học sinh. Đặc biệt chú ý hướng dẫn học sinh tự kiểm tra và điều chỉnh hành động. * Kết thúc: Học sinh dừng hoạt động trải nghiệm, hoàn thiện các nội dung để báo cáo, giới thiệu sản phẩm. Dọn dẹp dụng cụ, vệ sinh phòng học. Về bản chất, giai đoạn này sử dụng các PPDH khác nhau trong việc tổ chức hoạt động học tập cho học sinh. Bước 4. Đánh giá Bước đánh giá được hiểu trên hai khía cạnh. Thứ nhất, giáo viên đánh giá sự hiểu biết của học sinh thông qua việc thực hiện nhiệm vụ (đánh giá tiến trình và sản phẩm của học sinh), đánh giá năng lực học sinh như năng lực giải quyết vấn đề, năng lực sáng tạo và năng lực hợp tác. Thứ hai, giáo viên đánh giá tính khả thi, tính thực tiễn, tính vừa sức, mức độ hấp dẫn của chủ đề trên cơ sở đó có những điều chỉnh phù hợp tương ứng từng bước nhằm hoàn thiện chủ đề và nội dung học tập. Trang: 18
20. 4. Chủ đề thực hiện “Vận dụng kiến thức liên môn Công nghệ và Tin học triển khai giáo dục STEM, nhằm kích thích đam mê nghiên cứu khoa học cho học sinh ở trường THPT Lương Thế Vinh.” 4.1. Mục tiêu thực hiện 4.1.1. Về kiến thức - Hiểu về khái niệm robot và ứng dụng của robot ngày nay - Nhận biết về các thành phần cấu thành robot nói chung và cùng tìm hiểu các thành phần đó trên Xbot. - Phân biệt được khái niệm thiết bị đầu vào (Input), đầu ra (Output) và mạch điều khiển chính - Chỉ ra được các bộ phận Input, Output và mạch điều khiển trên XBot - Biết cách điều khiển robot bằng remote và mobile app 4.1.2. Về kỹ năng - Kỹ năng tự chủ, tự đọc hiểu: Học sinh tự đọc tài liệu hướng dẫn lắp ráp XBot và kết hợp sự hỗ trợ của giáo viên để tự lắp ráp một robot hoàn chỉnh. - Kỹ năng giao tiếp và hợp tác: Học sinh trao đổi, thảo luận với nhau để hiểu hơn về khái niệm Input, Output, mạch điều khiển và phân loại từng bộ phận của XBot vào 3 mục này. - Kỹ năng phản biện: Học sinh làm quen với việc trình bày, nêu ý tưởng trong nhóm, thuyết trình trước đám đông để xây dựng sự tự tin. - Kỹ năng giải quyết vấn đề: Học sinh tự tìm hiểu các lỗi sai trong quá trình lắp ráp, tự giải quyết để hoàn thành được mô hình XBot đúng (có thể nhờ sự hỗ trợ của bạn bè hoặc giáo viên). - Phát triển tư duy nghệ thuật: nâng cao khả năng hội họa qua việc thiết kế và tự hoàn thiện mặt nạ XBot theo ý thích cá nhân 4.1.3. Về phẩm chất - Nhân ái: Hình thành sự cảm thông và sẵn sàng giúp đỡ, hỗ trợ bạn bè trong quá trình hoạt động theo nhóm Trang: 19