Mục đích nghiên cứu
Vận dụng quy trình 6E trong dạy học Vật lí THCS theo định hướng STEM chủ đề Năng lượng gió.
Nhiệm vụ nghiên cứu
- Tìm hiểu hệ thống lý thuyết về mô hình dạy học 6E kết hợp dạy học theo định hướng STEM và quy trình thiết kế kỹ thuật
- Phân tích và xây dựng nội dung chủ đề Năng lượng gió trong chương trình THCS và THPT
- Thiết kế tổ chức dạy học chủđề STEM vềNăng lượng gió theo quy trình dạy học 6E
✓ Xây dựng một hệ thống các công cụ dạy học: thí nghiệm, video, tranh ảnh, phiếu học tập, tài liệu tham khảo
✓ Thiết kế tiến trình dạy học để tổ chức các hoạt động
- Tham khảo ý kiến chuyên gia về chủ đề đã xây dựng.
Đố i t ượ ng nghi ên cứ u
- Kiến thức liên quan đến chủ đề Năng lượng gió
- Cơ sở lí luận và thực tiễn về dạy học theo định hướng giáo dục STEM, quy trình 6E và quy trình thiết kế kĩ thuật.
Nội dung nghiên cứu và các vấn đề cần giải quyết
- Tìm hiểu cơ sở lí luận và thực tiễn về dạy học theo định hướng giáo dục STEM, quy trình 6E và quy trình thiết kế kỹ thuật
- Xây dựng tiến trình dạy học và các công cụ dạy học hỗ trợ chủđềNăng lượng gió theo quy trình 6E kết hợp định hướng giáo dục STEM
- Tham khảo ý kiến đánh giá của chuyên gia về chủ đề, tiến trình dạy học và các công cụ hỗ trợ đã xây dựng
Ngoài phần mở đầu, kết luận, danh mục các tài liệu tham khảo và phụ lục, đề tài gồm 3 chương:
Chương 1: Cơ sở lý luận về dạy học theo định hướng stem, quy trình dạy học 6E và quy trình thiết kế kỹ thuật
3 Chương 2: Phân tích nội dung và thiết kế tiến trình dạy học chủ đề Năng lượng gió Chương 3: Tham khảo ý kiến chuyên gia
CHƯƠNG 1 - CƠ SỞLÝ LUẬN VỀ DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG STEM, QUY TRÌNH DẠY HỌC 6E VÀ QUY TRÌNH THIẾT KẾ KỸ
1.1.1 STEM và giáo dục STEM
STEM là phương pháp giáo dục tích hợp, tập trung vào việc giải quyết các vấn đề thực tiễn, trong đó học sinh kết hợp kiến thức từ bốn lĩnh vực: Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học Thay vì tiếp cận từng môn học một cách riêng lẻ, phương pháp này khuyến khích sự liên kết và phối hợp giữa các lĩnh vực để phát triển tư duy phản biện và khả năng giải quyết vấn đề của học sinh.
Giáo dục STEM không chỉ nhằm đào tạo nhà khoa học mà còn khơi gợi hứng thú học tập cho học sinh, giúp các em nhận thấy mối liên hệ giữa các môn học và tầm quan trọng của khoa học, kỹ thuật trong sự phát triển xã hội Theo nghiên cứu của Nguyễn Thanh Hải, có ba đặc điểm nổi bật của giáo dục STEM: cách tiếp cận liên ngành, lồng ghép vấn đề thực tiễn vào bài học và kết nối giữa trường học, cộng đồng với các tổ chức toàn cầu Gần đây, nghệ thuật (Art) đã được tích hợp vào giáo dục STEM, tạo thành thuật ngữ STEAM, giúp nội dung bài dạy sinh động hơn và rèn luyện tư duy sáng tạo cho học sinh, mang lại kết quả thành công cho cả giáo viên và học sinh.
1.1.2 Vai trò của giáo dục STEM trong dạy học
STEM đang được chú trọng tại nhiều quốc gia trên thế giới, với nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng phương pháp giáo dục STEM hiệu quả trong việc phát triển các kỹ năng thế kỷ 21 cho học sinh, bao gồm khả năng làm việc nhóm, đặt câu hỏi, giải quyết vấn đề và tư duy phản biện.
Theo Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ, trong thế kỷ 21, đổi mới khoa học và công nghệ đóng vai trò quan trọng trong việc giải quyết các thách thức hiện tại Những tiến bộ này không chỉ giúp cải thiện chất lượng cuộc sống mà còn thúc đẩy phát triển bền vững cho tương lai.
Toàn cầu hóa và nền kinh tế dựa trên tri thức mang đến 5 lợi ích và thách thức quan trọng Để thành công trong xã hội công nghệ cao hiện nay, học sinh cần phát triển năng lực STEM vượt xa các tiêu chuẩn trước đây Điều này không chỉ giúp họ thích nghi với sự thay đổi nhanh chóng của thị trường lao động mà còn mở ra nhiều cơ hội mới trong tương lai.
Năm 2009, Tổng thống Obama đã công bố sáng kiến giáo dục nhằm thúc đẩy đầu tư vào giáo dục STEM, khuyến khích học sinh tự học và giải quyết các vấn đề thực tiễn Tại Việt Nam, chỉ thị 16/CT-TTg ngày 4/5/2017 của Thủ tướng Chính phủ đã chỉ đạo các bộ, ngành triển khai giải pháp để tận dụng cơ hội từ cuộc Cách mạng công nghiệp 4.0, đồng thời giảm thiểu tác động tiêu cực Bộ Giáo dục và Đào tạo được giao nhiệm vụ thúc đẩy giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông, với các thí điểm bắt đầu từ năm học 2017 – 2018 Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể mới đã nhấn mạnh vai trò của giáo dục khoa học tự nhiên trong việc phát triển năng lực cho học sinh thông qua quan sát và thực nghiệm, kết hợp với các môn học khác như Toán, Vật lí, Hóa học, Sinh học, Công nghệ và Tin học, nhằm thực hiện giáo dục STEM, một xu hướng giáo dục quan trọng toàn cầu và được chú trọng trong đổi mới giáo dục tại Việt Nam.
Giáo dục STEM đang ngày càng được chú trọng trong các trường học hiện nay Nó được triển khai thông qua ba hình thức chính: tích hợp đa ngành, tích hợp liên ngành và tích hợp xuyên ngành.
1.1.3 Các hướng tiếp cận giáo dục tích hợp STEM
Tích hợp đa ngành hay tích hợp theo chủ đề là phương pháp kết nối các ngành học riêng lẻ bằng cách tổ chức nội dung giảng dạy xoay quanh một chủ đề chung Cách tiếp cận này giúp học sinh học tập một cách hệ thống và nhận thức rằng một chủ đề có thể được khám phá qua nhiều môn học khác nhau Các chủ đề được xây dựng dựa trên chuẩn của từng môn học và sự hứng thú của học sinh Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là có thể gây khó khăn trong việc duy trì sự tập trung vào nội dung cốt lõi của từng môn học.
6 dung chỉ xoay quanh mục tiêu của các môn học mà không tiếp cận được các nội dung khác sâu hơn
Tích hợp liên ngành là phương pháp mà giáo viên tổ chức nội dung giảng dạy dựa trên các chủ đề chung của nhiều môn học, kết hợp mục tiêu học tập từ hai môn trở lên để hình thành một mục tiêu về kỹ năng hoặc kiến thức Cách tiếp cận này giúp học sinh tiếp thu kiến thức một cách sâu sắc hơn Mặc dù tích hợp liên ngành không hoàn toàn giống với tích hợp đa ngành, nhưng cả ba phương pháp này khác nhau ở mức độ tích hợp; trong tích hợp liên ngành, các môn học vẫn giữ tính riêng biệt nhưng ít đặc thù hơn so với tích hợp đa ngành.
Tích hợp xuyên ngành giúp học sinh vận dụng kiến thức và kỹ năng từ nhiều môn học khi tham gia vào các dự án hoặc giải quyết vấn đề thực tiễn trong cuộc sống Các dự án này cần phải liên quan đến học sinh, và giáo viên nên tổ chức nội dung giảng dạy xoay quanh những câu hỏi hoặc mối quan tâm của học sinh Để học sinh học tập một cách chủ động, giáo viên cần lắng nghe ý kiến và quan sát sở thích của các em.
Quy trình dạy học 6E của DESIGN TM - ITEEA được phát triển dựa trên mô hình 5E của Biological Sciences Curriculum Study (BSCS) Mô hình 5E, với 5 từ khóa bắt đầu bằng chữ E trong tiếng Anh, bao gồm Engage, cung cấp nền tảng vững chắc cho phương pháp giảng dạy hiệu quả.
Mô hình 5E, được phát triển bởi BSCS, bao gồm các bước Gắn kết, Khảo sát, Giải thích, Mở rộng và Đánh giá, là một quy trình học tập dựa trên thực hành Mô hình này hướng dẫn giáo viên đặt học sinh vào trung tâm quá trình học, khuyến khích họ khám phá và tự xây dựng sự hiểu biết về các khái niệm khoa học, đồng thời liên hệ những kiến thức này với các khái niệm khác Mô hình 5E phù hợp với các tiêu chuẩn mới về khoa học Next Generation Science Standards (NGSS).
Vào tháng 4 năm 2013, một nghiên cứu đã công nhận tầm quan trọng của việc tích hợp STEM, nhấn mạnh rằng công nghệ và kỹ thuật giúp học sinh phát triển hiểu biết sâu sắc về khoa học Dựa trên mô hình học tập 5E của BSCS, ITEEA đã đề xuất một mô hình học tập mới 6E, trong đó bổ sung thêm chữ E thứ sáu là "Engineer" - thực hành kỹ thuật Mô hình này tập trung vào việc đặt học sinh làm trung tâm, nhằm thúc đẩy sự phát triển toàn diện trong quá trình học tập.
T và E trong STEM đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối và tổ chức kiến thức một cách logic nhằm đạt được mục tiêu cụ thể Mô hình này khuyến khích học sinh phát triển tư duy hệ thống, giúp họ hiểu rõ hơn về mối liên hệ giữa các khái niệm.
Bảy giai đoạn quan trọng trong quá trình tạo hứng thú với một khái niệm hoặc vấn đề bao gồm: Engage (kết nối), Explore (tìm tòi), Explain (giải thích), Enrich (mở rộng) và Evaluate (đánh giá) Những giai đoạn này giúp người học không chỉ nắm bắt kiến thức mà còn phát triển tư duy và khả năng phản biện.
1.2.2 Các giai đoạn theo quy trình dạy học 6E [1]
Engage – Kết nối, tạo hứng thú