Issuu

DẠY HỌC MÔN CÔNG NGHỆ THEO ĐỊNH HƯỚNG STEM

vectorstock.com/10212115

Ths Nguyễn Thanh Tú eBook Collection

DẠY HỌC MÔN CÔNG NGHỆ 8 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM WORD VERSION | 2021 EDITION ORDER NOW / CHUYỂN GIAO QUA EMAIL TAILIEUCHUANTHAMKHAO@GMAIL.COM

Tài liệu chuẩn tham khảo Phát triển kênh bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đơn vị tài trợ / phát hành / chia sẻ học thuật : Nguyen Thanh Tu Group Hỗ trợ trực tuyến Fb www.facebook.com/DayKemQuyNhon Mobi/Zalo 0905779594

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI

LÊ XUÂN QUANG

DẠY HỌC MÔN CÔNG NGHỆ PHỔ THÔNG THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Hà Nội - 2017

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI

LÊ XUÂN QUANG

DẠY HỌC MÔN CÔNG NGHỆ PHỔ THÔNG THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM

Chuyên ngành: LL và PPDH bộ môn Kĩ thuật Công nghiệp Mã số:

62 14 01 11

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS. TS. Lê Huy Hoàng 2. TS. Vũ Đình Chuẩn

Hà Nội - 2017

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình do chính tôi thực hiện. Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực, khách quan, nghiêm túc và chưa từng được tác giả khác công bố trong bất cứ công trình nào.

Tác giả luận án

Lê Xuân Quang

LỜI CẢM ƠN Em xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu, phòng Sau đại học, các thầy giáo, cô giáo trong khoa Sư phạm kĩ thuật, trường Đại học Sư phạm Hà Nội đã tận tình giảng dạy, truyền thụ kiến thức, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em học tập và nghiên cứu tại Trường. Với lòng biết ơn chân thành và sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn tới PGS.TS. Lê Huy Hoàng và TS.Vũ Đình Chuẩn đã tận tình hướng dẫn và luôn động viên, giúp đỡ em trong quá trình nghiên cứu. Sự hiểu biết sâu sắc về khoa học cũng như kinh nghiệm của các thầy là tiền đề để em đạt được kết quả này. Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy giáo, các cô giáo và các bạn đồng nghiệp làm việc tại bộ môn Phương pháp dạy học, Khoa Sư phạm kĩ thuật, trường Đại học Sư phạm Hà Nội đã tận tình chỉ bảo và chia sẻ kinh nghiệm, kiến thức giúp đỡ em trong quá trình học tập và nghiên cứu. Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các chuyên gia, các thầy cô giáo và các em học sinh, sinh viên đã tham gia, hợp tác và tạo điều kiện, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cha mẹ, gia đình, người thân, bạn bè đã luôn quan tâm, ủng hộ, động viên, khích lệ, và giúp đỡ để tôi hoàn thành luận án này. Hà Nội, ngày tháng 4 năm 2017 Nghiên cứu sinh

Lê Xuân Quang

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt

Nghĩa tiếng Anh

Nghĩa tiếng Việt

CNTT

Công nghệ thông tin

Cộng sự

ĐC

Đối chứng

ĐLC

Độ lệch chuẩn

Giáo viên

Học sinh

NXB

Nhà xuất bản

PPDH

Phương pháp dạy học

STEM

Science, Technology, Engineering Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và và Mathematics

Toán học

Trung bình

THCS

Trung học cơ sở

THPT

Trung học phổ thông

Thực nghiệm

TNSP

Thực nghiệm sư phạm

UNESCO

United

Nations

Educational Tổ chức Giáo dục, Khoa học và

Scientific and Cultural Organization

Văn hóa của Liên hiệp quốc

MỤC LỤC Lời cam đoan Lời cảm ơn Danh mục từ viết tắt Mục lục Danh mục bảng Danh mục hình MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 1 1. Lí do chọn đề tài ........................................................................................ 1 2. Mục đích nghiên cứu ................................................................................. 3 3. Nhiệm vụ nghiên cứu ................................................................................ 3 4. Khách thể, đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................... 3 5. Giả thuyết khoa học ................................................................................... 4 6. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................... 4 7. Đóng góp của đề tài ................................................................................... 5 8. Bố cục của luận án..................................................................................... 5 Chương 1 - CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA DẠY HỌC MÔN CÔNG NGHỆ THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM........................ 6 1.1. Tổng quan lịch sử nghiên cứu giáo dục STEM ...................................... 6 1.1.1. Giáo dục STEM trên thế giới........................................................... 6 1.1.2. Giáo dục STEM ở Việt Nam ......................................................... 13 1.2. Một số khái niệm .................................................................................. 16 1.2.1. STEM ............................................................................................. 16 1.2.2. Giáo dục STEM ............................................................................. 17 1.3. Một số vấn đề cơ bản về giáo dục STEM ............................................ 19 1.3.1. Mục tiêu giáo dục STEM............................................................... 19 1.3.2. Mối liên hệ tương tác giữa các lĩnh vực trong giáo dục STEM .... 21 1.3.3. Quy trình giáo dục STEM ............................................................. 23 1.3.4. Các con đường giáo dục STEM cho học sinh ............................... 27

iii

1.3.5. Phân loại STEM............................................................................. 31 1.4. Dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM ................ 33 1.4.1. Cơ sở khoa học của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM ................................................................................................ 33 1.4.2. Bản chất của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM ....................................................................................................... 40 1.4.3. Đặc điểm của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM ....................................................................................................... 41 1.4.4. Quy trình dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM ....................................................................................................... 42 1.4.5. Phương pháp và hình thức tổ chức dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM..................................................................... 49 1.4.6. Cơ sở vật chất trong giáo dục STEM ............................................ 54 1.5. Thực trạng dạy học môn Công nghệ phổ thông dưới góc độ định hướng giáo dục STEM ............................................................................................ 55 1.5.1. Từ góc độ chương trình ................................................................. 55 1.5.2. Từ điều tra thực tiễn ...................................................................... 56 Kết luận chương 1 ....................................................................................... 63 Chương 2 - DẠY HỌC MÔN CÔNG NGHỆ 8 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM ........................................................................................ 65 2.1. Phân tích môn Công nghệ 8 dưới góc độ giáo dục STEM [4] ............. 65 2.1.1. Mục tiêu môn Công nghệ 8 ........................................................... 65 2.1.2. Cấu trúc nội dung môn Công nghệ 8 ............................................. 67 2.1.3. Đặc điểm môn Công nghệ 8 .......................................................... 68 2.2. Mối quan hệ giữa mục tiêu, chương trình, nội dung môn Công nghệ 8 với mục tiêu, nội dung giáo dục STEM ..................................................... 70 2.3. Các mức độ dạy học môn Công nghệ 8 theo định hướng giáo dục STEM........................................................................................................... 72 2.4. Vận dụng quy trình giáo dục STEM trong dạy học môn Công nghệ 8 73

2.4.1. Xây dựng chủ đề ............................................................................ 73 2.4.2. Xây dựng nội dung học tập môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM ................................................................................................ 79 2.4.3. Thiết kế các nhiệm vụ .................................................................... 83 2.4.4. Tổ chức thực hiện .......................................................................... 84 2.4.5. Đánh giá ......................................................................................... 86 2.5. Một số ví dụ minh hoạ.......................................................................... 97 2.5.1. Chủ đề STEM cho dạy lồng ghép bộ phận .................................... 97 2.5.2. Chủ đề STEM cho dạy lồng ghép toàn bộ................................... 101 2.5.3. Chủ đề STEM cho dạy phối hợp nhiều bài học........................... 111 Kết luận chương 2 ..................................................................................... 118 CHƯƠNG 3. KIỂM NGHIỆM ĐÁNH GIÁ ............................................. 119 3.1. Thực nghiệm sư phạm ........................................................................ 119 3.1.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm .................................................. 119 3.1.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm.................................................. 119 3.1.3. Nội dung thực nghiệm sư phạm................................................... 120 3.1.4. Tiến hành thực nghiệm sư phạm ................................................. 120 3.1.5. Phương pháp thực nghiệm sư phạm ............................................ 122 3.1.6. Kết quả thực nghiệm sư phạm ..................................................... 125 3.2. Phương pháp chuyên gia .................................................................... 134 3.2.1. Mục đích ...................................................................................... 134 3.2.2. Đối tượng xin ý kiến chuyên gia ................................................. 134 3.2.3. Nội dung và phương pháp tiến hành............................................ 135 3.2.4. Đánh giá kết quả .......................................................................... 137 Kết luận chương 3 ..................................................................................... 144 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ............................................................. 145 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ ......................................... 147 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................... 148 PHỤ LỤC

DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Xác định chủ đề STEM từ ngữ cảnh cuộc sống ............................. 46 Bảng 1.2. Kết quả mức độ quan tâm của GV tới các năng lực chung thông qua bài giảng ......................................................................................... 57 Bảng 1.3. Mức độ GV sử dụng phương pháp và kĩ thuật dạy học tích cực.... 58 Bảng 1.4. Kết quả hướng dẫn HS vận dụng kiến thức để giải quyết các vấn đề thực tiễn .......................................................................................... 59 Bảng 1.5. Kết quả mức độ GV chú ý định hướng hứng thú ở HS .................. 59 Bảng 1.6. Kết quả mức độ GV tổ chức cho HS hợp tác làm ra sản phẩm trong quá trình dạy học ............................................................................ 60 Bảng 1.7. Kết quả mức độ GV kết nối kiến thức từ các môn Khoa học tự nhiên trong quá trình dạy học môn Công nghệ .............................. 60 Bảng 1.8. Kết quả khảo sát mức độ GV sử dụng cơ sở vật chất dạy học môn Công nghệ....................................................................................... 61 Bảng 1.9. Kết quả khảo sát về phòng học môn Công nghệ ............................ 62 Bảng 1.10. Kết quả mức độ nhận thức của GV về STEM .............................. 62 Bảng 1.11. Mối quan tâm về STEM hiện nay của GV môn Công nghệ ........ 63 Bảng 2.1. Một số nội dung trong chương trình môn Công nghệ 8 có thể lựa chọn để xây dựng chủ đề STEM .................................................... 74 Bảng 2.2. Ứng dụng các kiến thức trong môn Công nghệ 8 trong thực tiễn .. 76 Bảng 2.3. Nội dung cho chủ đề giáo dục STEM ............................................ 82 Bảng 2.4. Bảng Rubric đánh giá sản phẩm của HS ........................................ 89 Bảng 2.5. Cấu trúc và tiêu chí năng lực giải quyết vấn đề ............................. 90 Bảng 2.6. Các mức của năng lực giải quyết vấn đề ........................................ 91 Bảng 2.7. Bảng kiểm quan sát năng lực giải quyết vấn đề ............................. 92 Bảng 2.8. Cấu trúc và các tiêu chí của năng lực sáng tạo ............................... 92 Bảng 2.9. Bảng mô tả các tiêu chí và mức độ đánh giá năng lực sáng tạo..... 93

Bảng 2.10. Bảng kiểm quan sát năng lực sáng tạo ......................................... 94 Bảng 2.11. Cấu trúc và các tiêu chí của năng lực hợp tác .............................. 94 Bảng 2.12. Các tiêu chí và mức độ đánh giá năng lực hợp tác ....................... 95 Bảng 2.13. Bảng kiểm quan sát năng lực hợp tác ........................................... 96 Bảng 3.1. Các trường và lớp trong TNSP ..................................................... 121 Bảng 3.2. Bảng tổng hợp các tham số đặc trưng của lớp TN trước và sau tác động sư phạm ............................................................................... 126 Bảng 3.3. Bảng tổng hợp các tham số đặc trưng của lớp TN và lớp ĐC .... 128 Bảng 3.4. Bảng tổng hợp các tham số đánh giá năng lực giải quyết vấn đề 129 Bảng 3.5. Bảng tổng hợp các tham số đánh giá năng lực sáng tạo............... 131 Bảng 3.6 Bảng tổng hợp các tham số đánh giá năng lực hợp tác ................. 132 Bảng 3.7. Kết quả điều tra mức độ đồng tình của HS .................................. 133 Bảng 3.8. Ý kiến chuyên gia về cơ sở khoa học của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM ................................................. 137 Bảng 3.9. Ý kiến chuyên gia về đặc điểm của giáo dục STEM.................... 138 Bảng 3.10. Ý kiến chuyên gia về tiêu chí xây dựng chủ đề giáo dục STEM 140 Bảng 3.11. Ý kiến chuyên gia về nguyên tắc dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM ......................................................... 140 Bảng 3.12. Ý kiến chuyên gia về tính khả thi của đề xuất............................ 142 Bảng 3.13. Ý kiến chuyên gia về chủ đề đã xây dựng .................................. 143

vii

DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Mối liên quan của Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học.... 22 Hình 1.2. Mô hình 5E hướng dẫn tích hợp STEM.......................................... 24 Hình 1.3. Tiến trình dạy học STEM theo phương pháp nghiên cứu khoa học26 Hình 1.4. Vòng lặp thiết kế trong giáo dục STEM [84] ................................. 27 Hình 1.5. Chủ đề STEM được dạy trong một môn học duy nhất ................... 29 Hình 1.6. Chủ đề STEM được dạy trong nhiều môn học ............................... 29 Hình 1.7. Chủ đề STEM nhiều môn phối hợp ................................................ 30 Hình 1.8. Quy trình dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM 42 Hình 1.9. Quy trình xây dựng chủ đề giáo dục STEM ................................... 43 Hình 1.10. Mô hình ba chiều xem xét chủ đề giáo dục STEM....................... 45 Hình 1.11. Sơ đồ các bước thực hiện dạy học theo dự án .............................. 52 Hình 1.12. Biểu đồ mức độ sử dụng phương pháp và kĩ thuật dạy học.......... 59 Hình 1.13. Kết quả mức độ kết nối kiến thức từ các môn Toán học, Vật lí, Hóa học, Sinh học và Tin học trong quá trình dạy học môn Công nghệ ..61 Hình 2.1. Nội dung môn Công nghệ 8 ............................................................ 68 Hình 2.2. Các giai đoạn tổ chức thực hiện nội dung học tập .......................... 85 Hình 3.1. Đồ thị đường lũy tích bài kiểm tra của lớp TN trước và sau tác động sư phạm .......................................................................................... 126 Hình 3.2. Đồ thị đường lũy tích bài kiểm tra của lớp TN (sau tác động sư phạm) và lớp ĐC............................................................................ 127

MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Một nền kinh tế thịnh vượng trong thế kỉ 21 sẽ dựa trên nền tảng của Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học [64]. Điều này đặt ra cho ngành giáo dục nhiệm vụ cần chuẩn bị cho học sinh (HS) những kĩ năng và kiến thức theo chuẩn toàn cầu để đáp ứng với nhu cầu hội nhập ngày càng cao. Giáo dục STEM bắt nguồn từ nước Mỹ cách đây gần hai thập kỉ, đây được coi như một cuộc cải cách giáo dục mang tính đột phá của Mỹ với mục tiêu xác lập vững chắc vị thế của quốc gia đứng đầu thế giới về kinh tế, khoa học và công nghệ với nguồn lao động chất lượng thuộc các lĩnh vực STEM. Bên cạnh đó tiếp tục làm gia tăng tầm ảnh hưởng của Mỹ với thế giới thông qua những phát minh, sáng chế. Cho đến nay đã có rất nhiều quốc gia theo đuổi chương trình giáo dục STEM bởi họ nhận thấy đó là hướng đi đúng và mang tính tất yếu trong bối cảnh cạnh tranh kinh tế giữa các quốc gia trên thế giới. STEM là viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học). Giáo dục STEM là quan điểm dạy học theo tiếp cận liên ngành nhằm trang bị cho HS 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 giảng dạy tích hợp giúp người học có thể áp dụng những kiến thức đó trong những bối cảnh cụ thể. Theo số liệu của Cục thống kê lao động Mỹ năm 2012 cho thấy việc làm thuộc lĩnh vực STEM được dự báo mở rộng và phát triển nhanh hơn so với việc làm thuộc lĩnh vực phi STEM trong giai đoạn 2010 - 2020 [82]. Trong đó, số lượng lao động của Mỹ giai đoạn 2012 - 2022 cần thêm 15,6 triệu người (tăng 10,8%), đặc biệt tỉ lệ tăng trưởng về việc làm trong lĩnh vực STEM chiếm tỉ lệ cao nhất [74]. Tương tự tại Úc, ước tính 75% những nghề phát triển nhanh nhất đòi hỏi kĩ năng và kiến thức về STEM. Như vậy, nguồn nhân lực thuộc lĩnh vực

STEM cũng đang trở nên rất cần thiết đối với các quốc gia khác đặc biệt trong bối cảnh toàn cầu hóa hiện nay. Ở Việt Nam, định hướng phát triển đất nước sớm trở thành nước công nghiệp theo hướng hiện đại, đặc biệt chú trọng tới phát triển kinh tế tri thức. Trong chiến lược phát triển công nghiệp Việt Nam đến năm 2025, tầm nhìn đến năm 2035 chú trọng đào tạo nguồn nhân lực công nghiệp có kĩ năng, có năng lực sáng tạo; ưu tiên phát triển và chuyển giao công nghệ đối với các ngành. Trong đó, Chính phủ đã xác định 3 nhóm ngành công nghiệp lựa chọn ưu tiên phát triển gồm: công nghiệp chế biến chế tạo, điện tử và viễn thông, năng lượng mới và năng lượng tái tạo [29]. Để xây dựng được nguồn nhân lực đó, giáo dục cần phải chuẩn bị một lực lượng thành thạo trong lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật... Vì vậy, trong quá trình hội nhập quốc tế sâu rộng, cơ hội tiếp cận với các xu thế mới, các mô hình giáo dục mới và học hỏi kinh nghiệm của các nước có nền giáo dục tiên tiến là cần thiết nhằm thay đổi căn bản giáo dục phổ thông tại Việt Nam. Giáo dục STEM xuất hiện ở Việt Nam trong vài năm trở lại đây, hiện nay mới đang ở bước truyền thông và mang tính thử nghiệm, chưa thực sự trở thành một hoạt động giáo dục chính thức trong trường phổ thông. Tuy nhiên, giáo dục STEM với nhiệm vụ cung cấp các kiến thức và kĩ năng cần thiết cho HS thế kỉ 21 sẽ là mô hình giáo dục diện rộng trong tương lai gần của thế giới. Do vậy, giáo dục STEM rất cần sự quan tâm và nhận thức của toàn xã hội. Hiện nay ở Việt Nam, STEM và giáo dục STEM nói riêng vẫn chưa được nghiên cứu sâu. Các bài viết, tài liệu về giáo dục STEM ở Việt Nam hiện nay mới chỉ mang tính chất thông tin và bình luận. Hiện chưa có công trình nào bàn về cơ sở lí luận của giáo dục STEM và vận dụng nó vào dạy học bộ môn. Bên cạnh đó, môn Công nghệ có nhiều điểm tương đồng với giáo dục STEM bởi đây là môn khoa học ứng dụng các kiến thức nền tảng của các môn khoa

học cơ bản như Toán học, Vật lí, Hóa học… Bản thân môn Công nghệ cũng là một thành tố trong STEM. Nội hàm môn Công nghệ đã có yếu tố tích hợp, do đó việc nghiên cứu về giáo dục STEM nói chung và dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM nói riêng là hoàn toàn có cơ sở và phù hợp với định hướng đổi mới căn bản giáo dục Việt Nam sau 2015 theo hướng phát triển năng lực ở người học nhằm đáp ứng những đòi hỏi của xã hội hiện đại. Với các lí do trên tác giả chọn đề tài:“Dạy học môn Công nghệ phổ thông theo định hướng giáo dục STEM” 2. Mục đích nghiên cứu Xây dựng cơ sở lí luận về giáo dục STEM và cơ sở lí luận, cơ sở thực tiễn về dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM. Thiết kế quy trình dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM và vận dụng vào dạy học môn Công nghệ phổ thông Việt Nam. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu (1) Xây dựng cơ sở lí luận và thực tiễn về dạy học môn Công nghệ phổ thông theo định hướng giáo dục STEM. (2) Xây dựng quy trình dạy học môn Công nghệ phổ thông theo định hướng giáo dục STEM. Đề xuất phương pháp luận xây dựng chủ đề giáo dục STEM trong dạy học môn Công nghệ. Trên cơ sở đó thực nghiệm (TN) với môn Công nghệ 8. (3) Thực nghiệm sư phạm (TNSP) nhằm kiểm nghiệm đánh giá giả thuyết nêu ra. 4. Khách thể, đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Khách thể nghiên cứu: Giáo dục STEM, Môn Công nghệ phổ thông. - Đối tượng nghiên cứu: Dạy học môn Công nghệ phổ thông theo định hướng giáo dục STEM.

- Phạm vi nghiên cứu: Quá trình dạy và học môn Công nghệ lớp 8 Trung học cơ sở (THCS) ở Việt Nam. Phạm vi khảo sát tại trường THCS Tân Phú Quốc Oai - Hà Nội và trường THCS-THPT Nguyễn Tất Thành - Hà Nội. 5. Giả thuyết khoa học Nếu thiết kế được quy trình dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM và vận dụng vào xây dựng các chủ đề, nội dung, cách thức tổ chức hoạt động dạy và học, kiểm tra đánh giá môn Công nghệ sẽ tác động tích cực đến kết quả học tập, hứng thú và góp phần hình thành, phát triển năng lực cốt lõi (năng lực giải quyết vấn đề, năng lực sáng tạo, năng lực hợp tác…) cho HS trong dạy học môn Công nghệ theo định hướng đổi mới toàn diện giáo dục Việt Nam. 6. Phương pháp nghiên cứu - Nhóm phương pháp nghiên cứu lí luận (phương pháp phân tích, tổng hợp, khái quát hóa). Được sử dụng để tập hợp, phân tích các tài liệu nghiên cứu trên thế giới và ở Việt Nam về các vấn đề thuộc phạm vi nghiên cứu của đề tài, nhằm mục đích lựa chọn những khái niệm và tư tưởng cơ bản là cơ sở lí luận của đề tài. Nghiên cứu những chủ chương chính sách của Nhà nước, của ngành Giáo dục có liên quan tới nội dung nghiên cứu. Từ đó đề xuất khung lí luận cho dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM. - Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn (phương pháp điều tra, phương pháp quan sát sư phạm, phương pháp TNSP, phương pháp Delphi). Được sử dụng để điều tra về thực trạng dạy học môn Công nghệ dưới góc độ giáo dục STEM, những hiểu biết của giáo viên (GV) về giáo dục STEM. Xây dựng và sử dụng các bảng kiểm quan sát năng lực của HS trong quá trình trải nghiệm học tập môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM. Xác định nhiệm vụ và xây dựng nội dung, tiến hành các hoạt động TNSP. Tư tưởng của phương pháp Delphi được sử dụng trong quá trình xin ý kiến chuyên gia để xác định sự đồng thuận của các chuyên gia với các nội dung nghiên cứu và giúp tạo ra những ý tưởng mới cho nghiên cứu.

- Nhóm phương pháp hỗ trợ (phương pháp thống kê Toán học…). Luận án sử dụng phần mềm SPSS 16.0 để xử lí, phân tích các số liệu thu được trong các mẫu điều tra và TN. 7. Đóng góp của đề tài 7.1. Về lí luận Hoàn thiện cơ sở lí luận về giáo dục STEM trên các phương diện sau: - Đề xuất khái niệm, quy trình dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM. - Đề xuất phương pháp luận xây dựng chủ đề giáo dục STEM trong dạy học môn Công nghệ. - Xây dựng các tiêu chí về một chủ đề giáo dục STEM, cấu trúc của nhiệm vụ STEM. 7.2. Về thực tiễn - Đánh giá thực trạng dạy học môn Công nghệ phổ thông dưới góc độ giáo dục STEM. - Xây dựng 03 chủ đề minh họa dạy học môn Công nghệ 8 theo định hướng giáo dục STEM. - Góp phần đổi mới giáo dục Công nghệ phổ thông theo định hướng phát triển năng lực phù hợp với tư tưởng tích hợp ở bậc THCS sau năm 2015 và định hướng giáo dục Công nghệ sau năm 2015. 8. Bố cục của luận án Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận án gồm 3 chương: Chương 1. Cơ sở lí luận và thực tiễn của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM Chương 2. Dạy học môn Công nghệ 8 theo định hướng giáo dục STEM Chương 3. Kiểm nghiệm và đánh giá

Chương 1 - CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA DẠY HỌC MÔN CÔNG NGHỆ THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 1.1. Tổng quan lịch sử nghiên cứu giáo dục STEM 1.1.1. Giáo dục STEM trên thế giới 1.1.1.1. Nghiên cứu về giáo dục STEM trên thế giới Trong một thập kỷ trở lại đây nghiên cứu về giáo dục STEM đã, đang được rất nhiều nhà giáo dục quan tâm nghiên cứu và xu hướng nghiên cứu về lĩnh vực này sẽ còn tiếp tục được phát triển. Theo thống kê của Josh Brown – Trường đại học Illinois giai đoạn 2007 - 2010 tại Mỹ có 60 bài báo khoa học liên quan trực tiếp đến giáo dục STEM được xuất bản từ 8 tạp chí nổi tiếng trong lĩnh vực giáo dục của Mỹ, điều này cho thấy cơ sở khoa học cho việc nghiên cứu về giáo dục STEM [43]. Với mục đích nghiên cứu về xu hướng giáo dục STEM, Yuan-Chung Yu và cộng sự (cs) đã tập hợp và phân tích các tài liệu về giáo dục STEM trong cơ sở dữ liệu ISI giai đoạn từ 1992 - 2013 cho thấy từ năm 2008 cho tới nay xu hướng nghiên cứu về giáo dục STEM phát triển rất mạnh, cụ thể năm 2008 có khoảng 15 bài báo thì đến năm 2013 số lượng đã tăng lên gần 100 bài báo. Cũng trong giai đoạn này Mỹ là quốc gia có nhiều nghiên cứu về giáo dục STEM nhất với 200 công trình (52%), tiếp theo đó là Anh với 36 công trình (9,35%); Hà Lan, Úc mỗi quốc gia có 16 nghiên cứu (4,16%); các quốc gia Tây Ban Nha, Ixaren, Thổ Nhĩ Kỳ, Canada, Đức, Đài Loan tổng cộng có 67 công trình; các quốc gia còn lại trên thế giới có 50 công trình. Nghiên cứu cũng chỉ ra 5 lĩnh vực liên quan đến giáo dục STEM bao gồm: Giáo dục học, Tâm lí học, Kĩ thuật, Dịch vụ khoa học chăm sóc sức khỏe và Khoa học máy tính [86]. Bên cạnh đó, hiện nay trên thế giới có một số khuynh hướng nghiên cứu về giáo dục STEM như: lịch sử, quá trình phát triển, tầm quan trọng của giáo dục STEM tiêu biểu là các tác giả Morrison, Amanda Roberts, David W. White, William E. Dugger, Ryan Brown… Những nghiên

cứu theo hướng này tập trung tìm hiểu về bản chất của STEM, vai trò của STEM trong lịch sử phát triển khoa học công nghệ của loài người, những nhận thức về giáo dục STEM [44], [62], [67], [75]. Chương trình giáo dục thế kỷ XX chủ yếu tập trung vào Khoa học và Toán học mà ít quan tâm tới Kĩ thuật và Công nghệ. Thực tế hiện nay cho thấy trong giáo dục không có Công nghệ và Kĩ thuật thì HS chỉ được trang bị những kĩ năng về lí thuyết, khái niệm, nguyên lí, công thức, định luật mà không được trang bị kiến thức để áp dụng vào thực tiễn. Vì vậy, vai trò và việc kết hợp Công nghệ và Kĩ thuật trong STEM hiện nay như thế nào cũng là một hướng nghiên cứu được nhiều tác giả quan tâm tiêu biểu là Ronald Rockland, DiFrancesca [54], [76]. Đặc biệt trong luận án nghiên cứu của James Allen Boe bằng phương pháp tổng quan tài liệu và thực nghiệm Delphi đã xác định được những vấn đề cơ bản của giáo dục STEM. Nghiên cứu đưa ra những khuyến nghị để giải quyết có hiệu quả về Công nghệ và Kĩ thuật trong STEM. Những chiến lược có thể được khuyến kích để đáp ứng các nhu cầu của GV môn Công nghệ trong tương lai. Làm thế nào để giáo dục công nghệ thể hiện được vai trò mang tính “dẫn dắt” trong giáo dục STEM [42]. Tích hợp giáo dục STEM là một hướng nghiên cứu khá cơ bản về giáo dục STEM được rất nhiều nhà khoa học, tổ chức giáo dục quan tâm. Tiêu biểu là công trình của Honey và cs [60]. Đây là kết quả nghiên cứu trong một thời gian dài của nhóm các chuyên gia thuộc nhiều lĩnh vực của Ủy ban tích hợp giáo dục STEM (Mỹ) dưới sự ủng hộ của Viện Kĩ thuật Quốc gia và Ban khoa học giáo dục của Hội đồng nghiên cứu quốc gia Mỹ. Nghiên cứu này là một kinh nghiệm quý báu về tích hợp giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông hệ 12 năm của Mỹ. Cụ thể: nghiên cứu đã mô tả về khung lí thuyết tích hợp giáo dục STEM, tổng quan nghiên cứu những kinh nghiệm tích hợp giáo dục STEM, những nghiên cứu liên quan đến việc thiết kế tích hợp những trải nghiệm STEM, ngữ cảnh cho việc triển khai tích hợp STEM.

Ngoài ra hiện nay cũng có nhiều nghiên cứu về mô hình và cải tiến mô hình giáo dục STEM, nghề nghiệp liên quan đến giáo dục STEM, các chương trình trải nghiệm STEM, phát triển đội ngũ GV, phương pháp giảng dạy STEM [48], [49], [58], [71], [72], [73], [85]… Gần đây, đã có một số nghiên cứu đề cập đến yếu tố Nghệ thuật (Art) trong giáo dục STEM và đề xuất về dạy học liên ngành STEAM [52], [63], [78]. Từ đó mở ra hướng nghiên cứu về những biến thể của giáo dục STEM. Bên cạnh những nghiên cứu về giáo dục STEM, hiện nay nhiều trường Đại học ở Mỹ đã có những chương trình đào tạo thạc sĩ về dạy học tích hợp giáo dục STEM. Các chương trình này hướng tới việc đào tạo ra thế hệ những nhà lãnh đạo, những nhà giáo dục STEM thế kỷ 21 với những hiểu biết sâu rộng về tính chất liên ngành của STEM và những cách tiếp cận mới cho việc giảng dạy và học tập các nội dung STEM. Các khóa học được thiết kế để truyền cảm hứng cho các GV niềm đam mê về lĩnh vực STEM và những khả năng để có thể giảng dạy nội dung STEM một cách hấp dẫn. 1.1.1.2. Kinh nghiệm triển khai giáo dục STEM trên thế giới Nhiều quốc gia trên thế giới, bao gồm cả Mỹ và Liên minh châu Âu đang chuyển đổi hệ thống giáo dục để có thể cạnh tranh trong thời kỳ đổi mới [56]. Giáo dục STEM là vấn đề cốt lõi của cả hai chiến lược đổi mới dựa trên nghiên cứu của Mỹ và Liên minh Châu Âu. Chiến lược đổi mới cung cấp một tầm nhìn cho những hoạch định chính sách và là động lực cho các sáng kiến STEM mang tính cộng đồng và cá nhân để nâng cao sự hấp dẫn đối với STEM và giảng dạy STEM. Mục tiêu trực tiếp của sáng kiến STEM là tăng số lượng và chất lượng GV dạy STEM để có thể đào tạo các kĩ năng và khả năng sáng tạo ở sinh viên, HS nhằm đảm bảo sự thành công trong thế kỉ 21. Ở nhiều quốc gia, cải cách giáo dục tập trung vào việc tăng khả năng, hứng thú, đam mê khoa học của HS đối với STEM và giảng dạy STEM.

a. Tại Mỹ Giáo dục STEM không phải là vấn đề quá mới ở Mỹ, nhưng gần đây nó dành được sự quan tâm lớn của quốc gia thông qua luật liên bang. Mối quan tâm này đến từ những nghiên cứu cho thấy sự giảm sút về năng lực giữa HS Mỹ và các HS quốc gia khác trong môn Toán học và Khoa học [61]. Ngay từ năm 1990, chính phủ Mỹ đã xây dựng 6 mục tiêu giáo dục và một trong số đó là cần thiết phát triển HS thông thạo về Toán học và Khoa học. Phát triển năng lực cạnh tranh toàn cầu là kết quả của sáng kiến cạnh tranh nước Mỹ được đề xuất bởi tổng thống George.W.Bush trong năm 2006 [53]. Sáng kiến này mong đợi một chính sách nhằm thúc đẩy sự phát triển những thành tựu đạt được của HS thuộc các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học [41]. Hiệp hội Thống đốc quốc gia Mỹ đã xuất bản tác phẩm “Những vấn đề xây dựng Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học” với những khuyến cáo cho hệ thống giáo dục 12 năm bảo đảm cho tất cả HS tốt nghiệp có những năng lực STEM ở mức cao. Có ba khuyến cáo quan trọng cho những nhà hoạch định chính sách phát triển các công cụ nhằm xây dựng những vấn đề liên quan đến STEM một cách toàn diện gồm: yêu cầu xây dựng một cách nghiêm túc chương trình giáo dục STEM trong hệ đào tạo 12 năm; cải thiện việc dạy và học STEM trên phạm vi toàn quốc; hỗ trợ các mô hình mới tập trung vào sự phù hợp để chắc chắn rằng tất cả các HS đều có những kĩ năng STEM sau khi tốt nghiệp. Báo cáo cũng đưa ra những gợi ý về một sự cải cách cần thiết với các trường công lập hướng đến sự cạnh tranh toàn cầu một cách hiệu quả bởi hệ thống chương trình hiện tại rời rạc không liên quan tới các phương pháp truyền thống. HS không còn quan tâm tới các chủ đề mà không liên quan với đời sống hiện tại [80]. Dưới thời tổng thống Barack Obama, Chính phủ Mỹ khuyến khích các trường phổ thông xây dựng các lớp học về STEM, hợp tác với các trường Đại học, các doanh nghiệp giúp phát triển giáo dục STEM trong nhà trường. Tại

trường trung học Hàng không ở thành phố Long Island, New York, các HS đã có được trải nghiệm thú vị tập trung vào giáo dục Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học về các lĩnh vực thuộc ngành Khoa học hàng không và Công nghiệp vũ trụ. Trong các lớp học truyền thống, nhà trường có các vật thể bay để HS thực hành sửa chữa. Đây là một ví dụ điển hình cho triết lí giáo dục được Bộ Giáo dục Mỹ đề xuất về sự thay đổi trong các trường trung học giúp việc học trở nên cần thiết và hứng thú hơn với HS [55]. Ở Hawaii đã thành lập Học viện STEM thông qua chương trình thí điểm của trường Cao đẳng cộng đồng Kauai. Trường đại học Hawaii giúp đào tạo các GV THCS những kĩ năng và kiến thức về chương trình giáo dục STEM [75]. Trường Jackson ở Georgia đã hợp tác với trường đại học Georgia khuyết khích GV Toán học và Khoa học tích hợp các chủ đề cho các HS từ lớp 6 đến lớp 12. Thông qua kế hoạch gặp gỡ và hội thảo thường xuyên, GV làm việc như một người hỗ trợ HS trong việc tạo ra những kiến thức một cách liên hoàn từ “chiều ngang” giữa các môn học và “chiều dọc” giữa các bậc học. Các báo cáo dự án là một cải tiến quan trọng của Bang trong việc chuẩn hóa kiểm tra ở bậc học trung học, từ đó HS các trường trung học đã cho thấy những sự cải thiện ở môn Số học và Hình học [57]. Một trong các chiến lược chung nhất ở Mỹ hướng tới STEM là nâng cao yêu cầu về Toán học và Khoa học đối với HS tốt nghiệp. Cách tiếp cận này là cơ sở giúp nhà trường có thể tác động tới tất cả HS. Từ năm học 2007 - 2008, các bang ở Mỹ đã tăng đáng kể số điểm tín chỉ tốt nghiệp ở các trường phổ thông từ 2,2 đối với môn Toán học và 2,0 đối với môn Khoa học lên 3,0 và 2,7 [51]. Bên cạnh đó, các GV cũng thường xuyên được tham gia các khoá bồi dưỡng nghiệp vụ về giảng dạy STEM từ cơ bản đến chuyên sâu. Truyền thông về giáo dục STEM tới các bậc phụ huynh luôn được chính phủ Mỹ quan tâm bởi họ chính là những người đóng thuế để chính phủ thực hiện các hoạt động phát triển giáo dục.

b. Tại Pháp Tại Pháp giáo dục STEM được bao phủ ở mọi cấp học. Trong giai đoạn chính của bậc Tiểu học, HS được học về Toán học, Khoa học TN và Công nghệ. HS đã được tham gia các hoạt động trải nghiệm nghiên cứu nhằm thúc đẩy sự quan tâm của các em về Khoa học và Công nghệ, bên cạnh đó phát triển tư duy phê phán của HS. Mục tiêu là nâng cao sự hiểu biết của HS về thế giới từ cả hai yếu tố tự nhiên và nhân tạo. Từ cấp tiểu học đến THCS, HS được tham gia 78 giờ TN khoa học mỗi năm [68]. Ở bậc THCS, HS được học về Toán học, Khoa học (Vật lí, Hóa học, Khoa học Sự sống và Trái đất), Công nghệ. HS được tập trung học tập theo định hướng giải quyết vấn đề và nghiên cứu nhằm khuyến khích các em có hiểu biết và những suy nghĩ nghiêm túc về thế giới của mình. Hiểu về các nguyên lí của Toán học và giải quyết các vấn đề Toán học. Đặc biệt hiện nay, Pháp đang triển khai một chương trình học tập về tích hợp Khoa học và Công nghệ. Cung cấp một chương trình bao gồm các nội dung về Vật lí, Hóa học, Khoa học sự sống và trái đất, Công nghệ. Tuy nhiên, các nội dung này được dạy tích hợp chứ không phải là một môn học riêng biệt [68]. Ở trong chương trình Trung học phổ thông (THPT) của Pháp, giáo dục STEM được dành thời lượng đáng kể. Trong năm đầu tiên, mỗi tuần HS học Toán học 4 giờ; học Vật lí, Hóa học, Thực hành thể thao, Vũ trụ 3 giờ. Tuy nhiên chỉ có ½ giờ mỗi tuần cho nghiên cứu về Khoa học đời sống và trái đất. Môn học này được dạy thông qua ba chủ đề: cơ thể con người và sức khỏe; trái đất và các hành tinh; hành trình tiến hóa của sự sống. Cũng trong năm học đầu tiên HS được tham gia vào chủ đề khám phá có liên quan đến STEM như: Công nghệ sinh học; Y tế và xã hội; Phát minh và đổi mới công nghệ, kĩ thuật…[68], [69].

c. Tại Anh Giáo dục STEM đã được phát triển thành một chương trình quốc gia ở Anh với mục tiêu tạo ra nguồn nhân lực nghiên cứu khoa học chất lượng cao. Chương trình hành động của Anh nhằm thúc đẩy giáo dục STEM bao gồm 4 nội dung chính [26]. Một là, tuyển dụng GV giảng dạy STEM. Theo đó, dạy tích hợp không phải là một GV dạy nhiều môn học một lúc mà các GV các môn học khác nhau phải hợp tác, cùng xây dựng bài giảng để HS có thể vận dung kiến thức và kĩ năng của nhiều môn để giải quyết một vấn đề. Hai là, bồi dưỡng nâng cao trình độ của GV. Ba là, cải tiến và làm phong phú chương trình học cả trong và ngoài lớp học. Bốn là, phát triển cơ sở vật chất hỗ trợ cho việc dạy và học. Điều này không chỉ cần sự đầu tư từ ngân sách nhà nước mà còn từ phía khu vực tư nhân. Kinh nghiệm giáo dục STEM ở Anh là không tách biệt giáo dục STEM với chương trình chính khóa mà lồng ghép những trải nghiệm STEM vào chương trình giảng dạy và sách giáo khoa. Quan niệm về giáo dục STEM ở Anh là một cách tiếp cận, một định hướng chứ không phải một môn học. Một số cách đưa giáo dục STEM vào chương trình học tại Anh là [25]: (1) Dự án STEM được dạy trong một môn học duy nhất, ở đó GV tổ chức cho HS thiết lập vấn đề, thiết kế phương pháp giải quyết vấn đề, thu thập các thông tin, bằng chứng và cuối cùng là rút ra những kết luận. (2) Dự án STEM được dạy trong nhiều môn học. Theo cách này, các GV khác nhau sẽ dạy cùng một chủ đề STEM nhưng tiếp cận theo góc độ chuyên môn của mình. (3) Dự án STEM phối hợp nhiều môn học, các môn học vẫn tiếp cận chủ đề theo góc độ kiến thức chuyên môn riêng. Những nội dung được giải quyết trong môn học trước sẽ là tiền đề nối tiếp để dạy ở môn học sau. (4) Dự án STEM được thực hiện song song với chương trình học. HS sẽ học các môn học một cách bình thường, tuy nhiên song song với đó HS sẽ tham gia vào một dự án STEM, HS sẽ vận dụng các kiến thức được học để giải quyết các vấn đề mà dự án đặt ra.

d. Tại Malaysia Kế hoạch giáo dục của Malaysia giai đoạn 2013 - 2015 gồm 11 lĩnh vực then chốt trong số đó là cung cấp quyền bình đẳng tiếp cận nền giáo dục đạt chất lượng quốc tế. Biến nghề dạy học thành sự lựa chọn nghề nghiệp và dựa vào công nghệ thông tin (CNTT) để mở rộng quy mô chất lượng học tập trên toàn Malaysia. Dự báo của kế hoạch giáo dục trong tương lai, các trường học của Malaysia đang chuyển dịch theo hướng kĩ thuật số toàn diện hơn. Bộ Giáo dục Malaysia khuyến khích trường học kết hợp với các đối tác để thực hiện những chuyển đổi giáo dục với nhiều chương trình đã được bổ sung vào nhà trường như: Robotics, E-learning, truyền thông đa phương tiện trong giảng dạy… Xu hướng trong giáo dục Malaysia cho thấy STEM đang trở nên phổ biến và quan trọng hơn. STEM có ở khắp mọi nơi và định hình cuộc sống hàng ngày. HS được tiếp xúc với giáo dục STEM có cơ hội nhận được việc làm và tiếp cận việc làm có thu nhập tốt hơn. Vì vậy, các trường học có chất lượng tốt ở Malaysia đang tiếp nhận các môn liên quan đến STEM ngày càng nhiều hơn [15]. Hiện nay, Malaysia đã xây dựng chương trình giảng dạy mang tính tìm hiểu dựa trên các bối cảnh, các câu hỏi và vấn đề (sẽ thực hiện vào năm 2017), bên cạnh đó Malaysia cũng xây dựng các nguồn lực dạy và học về STEM một cách toàn diện. 1.1.2. Giáo dục STEM ở Việt Nam Mô hình giáo dục tích hợp STEM được đưa vào Việt Nam từ năm 2010 thông qua Liên doanh DTT – EDUSPEC phối hợp với Trường Icarnegie – Hoa Kỳ trên nền tảng là 2 môn học CNTT và Robotics cho khối phổ thông từ lớp 1 đến lớp 12. Mô hình đã được mở rộng triển khai thí điểm tại các trường phổ thông thuộc 3 thành phố Hà Nội, Đà Nẵng và Thành phố Hồ Chí Minh. Các nội dung chương trình STEM được triển khai theo chuẩn quốc tế và phù hợp với mục tiêu của Bộ Giáo Dục và Đào Tạo. Hiện nay một số tổ chức giáo dục cũng

triển khai các hoạt động giáo dục STEM như công ty Endeavor Learning Institute và Học viện sáng tạo S3. Tuy nhiên, các hoạt động giáo dục STEM này chưa phải là hoạt động chính thức trong các trường phổ thông mà chỉ là các hoạt động độc lập của các công ty giáo dục như là một mảng kinh doanh và hoạt động truyền thông cộng đồng. Thực hiện chủ trương đổi mới đồng bộ hình thức dạy học, phương pháp dạy học (PPDH) và kiểm tra, đánh giá kết quả giáo dục; để tăng cường việc gắn liền dạy học trong nhà trường với thực tiễn cuộc sống và góp phần hình thành năng lực giải quyết vấn đề của HS trung học. Từ năm 2012, Bộ Giáo dục và Đào tạo hàng năm đã tổ chức cuộc thi “Vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các tình huống thực tiễn dành cho HS trung học” và cuộc thi “Dạy học theo chủ đề tích hợp dành cho GV trung học”. Cuộc thi là cơ hội khuyến khích HS vận dụng kiến thức của các môn học khác nhau để giải quyết các tình huống thực tiễn; tăng cường khả năng vận dụng tổng hợp, khả năng tự học, tự nghiên cứu của HS; thúc đẩy việc gắn kiến thức lí thuyết và thực hành trong nhà trường với thực tiễn đời sống; đẩy mạnh thực hiện dạy học theo phương trâm "học đi đôi với hành"; góp phần đổi mới hình thức, PPDH và đổi mới kiểm tra, đánh giá kết quả học tập; thúc đẩy sự tham gia của gia đình, cộng đồng vào công tác giáo dục. Đối với GV, đây cũng là cơ hội khuyến khích GV sáng tạo, thực hiện dạy học theo chủ đề, chủ điểm có nội dung liên quan đến nhiều môn học và gắn liền với thực tiễn; tăng cường hiệu quả sử dụng thiết bị dạy học; tạo cơ hội giao lưu, trao đổi kinh nghiệm giữa các GV trung học trên toàn quốc và thế giới. Đặc biệt, cuộc thi “Sáng tạo Khoa học Kĩ thuật” do Bộ Giáo dục và Đào tạo tổ chức dành cho HS phổ thông đã trở thành điểm sáng tích cực trong giáo dục định hướng năng lực. Cuộc thi thu hút được sự quan tâm rất lớn, tích cực cả về nhận thức và hành động từ các cấp lãnh đạo quản lí, các GV, HS và cả các phụ huynh. Các đề tài được triển khai thực hiện thuộc các lĩnh vực cơ

khí, môi trường, sản phẩm nhúng… Về cơ bản, đây là một hình thức của giáo dục STEM. Các cuộc thi này là ví dụ cho mục tiêu giáo dục nhằm phát triển năng lực cho HS hình thành những kĩ năng học tập và lao động trong thế kỉ 21 của Bộ Giáo dục và Đào tạo và đó cũng là mục tiêu mà giáo dục STEM hướng tới. Nhận thấy vai trò của giáo dục STEM như là một giải pháp quan trọng và hiệu quả trong việc đổi mới căn bản và toàn diện nền giáo dục Việt Nam sau năm 2015. Trong hướng dẫn thực hiện nhiệm vụ Giáo dục Trung học năm học 2014 – 2015, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã nhấn mạnh việc vận dụng dạy học giải quyết vấn đề, các phương pháp thực hành, dạy học theo dự án trong các môn học; tích cực ứng dụng CNTT phù hợp với nội dung bài học. Quán triệt tinh thần giáo dục tích hợp giáo dục STEM trong việc thực hiện chương trình giáo dục phổ thông ở những môn học liên quan. Hiện nay, Bộ Giáo dục và Đào tạo đang phối hợp với Hội Đồng Anh triển khai chương trình thí điểm về giáo dục STEM cho 14 trường THCS và THPT tại các tỉnh thành như Hà Nội, Hải Dương, Hải Phòng, Quảng Ninh và Nam Định. Đây là những bước đi quan trọng nhằm phát triển một chương trình giáo dục theo định hướng STEM mang tầm quốc gia. * Kết luận về nghiên cứu tổng quan Trên cơ sở phân tích tổng quan nghiên cứu đưa ra một số kết luận sau: 1. STEM là cơ sở cho những chính sách quan trọng của các quốc gia trong việc phát triển nguồn nhân lực chất lượng cao, phục vụ mục tiêu phát triển và cạnh tranh kinh tế giữa các quốc gia trên thế giới. 2. Giáo dục STEM đang dần trở thành một xu hướng giáo dục mang tính toàn cầu. 3. Nghiên cứu về giáo dục STEM thu hút được nhiều sự quan tâm của các nhà giáo dục trên thế giới. Các nghiên cứu đã làm sáng tỏ bản chất, vai trò và tầm quan trọng của giáo dục STEM trong bối cảnh toàn cầu hóa hiện nay.

Mô hình giáo dục STEM, vai trò của sự kết hợp các thành tố Công nghệ (T) và Kĩ thuật (E) trong STEM đã được nghiên cứu. 4. Giáo dục STEM tuy mới xuất hiện tại Việt Nam nhưng bước đầu đã dành được sự quan tâm của cộng đồng và các cơ quan chức năng đặc biệt là từ phía Bộ Giáo dục và Đào tạo. Tuy nhiên một số vấn đề sau đây chưa được đề cập hoặc chưa được làm sáng tỏ và đây là những vấn đề mà đề tài sẽ nghiên cứu: 1. Cơ sở khoa học và khung lí luận của giáo dục STEM nói chung, dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM nói riêng 2. Phương pháp luận xây dựng chủ đề giáo dục STEM. 3. Tiêu chí về một chủ đề giáo dục STEM, cấu trúc của nhiệm vụ STEM chưa được thống nhất. 1.2. Một số khái niệm 1.2.1. STEM STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học) [77]. STEM là thuật ngữ rút gọn được sử dụng khi bàn đến các chính sách phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học của Mỹ. Thuật ngữ này lần đầu tiên được giới thiệu bởi Quỹ Khoa học Mỹ (NSF) vào năm 2001. Trước đó, năm 1990, NSF dùng thuật ngữ SMET tuy nhiên thuật ngữ này có cách phát âm giống từ “SMUT” (một từ có ý nghĩa không tích cực), vì vậy SMET sau nay được đổi thành STEM. Hiện nay thuật ngữ STEM được dùng trong hai ngữ cảnh khác nhau đó là ngữ cảnh giáo dục và ngữ cảnh nghề nghiệp. Trong ngữ cảnh giáo dục, nói đến STEM là muốn nhấn mạnh đến sự quan tâm của nền giáo dục đối với các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Quan tâm đến việc tích hợp các môn học trên gắn với thực tiễn để

năng cao năng lực cho người học. Giáo dục STEM có thể được hiểu và diễn giải ở nhiều cấp độ như: chính sách STEM, chương trình STEM, nhà trường STEM, môn học STEM, bài học STEM hay hoạt động STEM. Trong ngữ cảnh nghề nghiệp, STEM được hiểu là nghề nghiệp thuộc các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học, ví dụ: Nhóm ngành nghề về CNTT; Y sinh; Kĩ thuật, Điện tử và Truyền thông… [31]. Tùy từng ngữ cảnh khác nhau mà STEM được hiểu như là các môn học hay các lĩnh vực. 1.2.2. Giáo dục STEM Hiện nay, giáo dục STEM được nhiều tổ chức, nhà giáo dục quan tâm nghiên cứu. Do đó, khái niệm về giáo dục STEM cũng được định nghĩa dựa trên các cách hiểu khác nhau. Có ba cách hiểu chính về giáo dục STEM hiện nay là: - Giáo dục STEM được hiểu theo nghĩa là quan tâm đến các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Đây cũng là quan niệm về giáo dục STEM của Bộ giáo dục Mỹ “Giáo dục STEM là một chương trình nhằm cung cấp hỗ trợ, tăng cường, giáo dục Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học (STEM) ở tiểu học và trung học cho đến bậc sau đại học” [83]. Đây là nghĩa rộng khi nói về giáo dục STEM. - Giáo dục STEM được hiểu theo nghĩa là tích hợp (liên ngành) của 4 lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học [65], [66], tác giả Tsupros định nghĩa “Giáo dục STEM là một phương pháp học tập tiếp cận liên ngành, ở đó những kiến thức hàn lâm được kết hợp chặt chẽ với các bài học thực tế thông qua việc HS được áp dụng những kiến thức Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học vào trong những bối cảnh cụ thể tạo nên một kết nối giữa nhà trường, cộng đồng và các doanh nghiệp cho phép người học phát triển những kĩ năng STEM và tăng khả năng cạnh tranh trong nền kinh tế mới” [81].

- Giáo dục STEM được hiểu theo nghĩa là tích hợp (liên ngành) từ 2 lĩnh vực về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học trở lên. Theo quan niệm này, tác giả Sanders định nghĩa “Giáo dục STEM là phương pháp tiếp cận, khám phá trong giảng dạy và học tập giữa hai hay nhiều hơn các môn học STEM, hoặc giữa một chủ đề STEM và một hoặc nhiều môn học khác trong nhà trường” [77]. - Bên cạnh đó, giáo dục STEM cũng được quan niệm STEM như là chương trình đào tạo dựa trên ý tưởng giảng dạy cho HS bốn lĩnh vực cụ thể Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học - trong một liên ngành và phương pháp tiếp cận ứng dụng. Thay vì dạy bốn lĩnh vực này theo những môn học tách biệt và rời rạc, STEM tổng hợp chúng thành một mô hình học tập liền mạch dựa trên các ứng dụng thực tế [59]. Trong nghiên cứu này giáo dục STEM được hiểu theo nghĩa thứ ba và được tác giả định nghĩa như sau: “Giáo dục STEM là một quan điểm dạy học theo tiếp cận liên ngành từ hai trong các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học trở lên. Trong đó nội dung học tập được gắn với thực tiễn, PPDH theo quan điểm dạy học định hướng hành động”. Ở ngữ cảnh giáo dục và trên bình diện thế giới, STEM được hiểu với nghĩa là giáo dục STEM trong đó: Science (Khoa học): Là môn học nhằm phát triển khả năng sử dụng các kiến thức Khoa học (Vật lí, Hóa học, Sinh học và Khoa học trái đất) của HS, không chỉ giúp HS hiểu về thế giới tự nhiên mà còn có thể vận dụng kiến thức đó để giải quyết các vấn đề khoa học trong cuộc sống hàng ngày. Technology (Công nghệ): Là môn học nhằm phát triển khả năng sử dụng, quản lí, hiểu và đánh giá công nghệ của HS. Nó cung cấp cho HS những cơ hội để hiểu về công nghệ được phát triển như thế nào, cung cấp cho HS

những kĩ năng để có thể phân tích được sự ảnh hưởng của công nghệ mới tới cuộc sống hàng ngày của HS và của cộng đồng… Engineering (Kĩ thuật): Là môn học nhằm phát triển sự hiểu biết ở HS về cách công nghệ đang phát triển thông qua quá trình thiết kế kĩ thuật. Kĩ thuật cung cấp cho HS những cơ hội để tích hợp kiến thức của nhiều môn học, giúp cho những khái niệm liên quan trở nên tường minh trong cuộc sống của họ. Kĩ thuật cũng cung cấp cho HS những kĩ năng để có thể vận dụng sáng tạo cơ sở Khoa học và Toán học trong quá trình thiết kế các đối tượng, các hệ thống hay xây dựng các quy trình sản xuất. Mathematics (Toán học): Là môn học nhằm phát triển ở HS khả năng phân tích, biện luận và truyền đạt ý tưởng một cách hiệu quả thông qua việc tính toán, giải thích, các giải pháp giải quyết các vấn đề toán học trong các tình huống đặt ra. Với nội hàm các môn học như trên, liên hệ với chương trình giáo dục phổ thông Việt Nam hiện hành ta dễ dàng nhận thấy môn Khoa học tương ứng với các môn Khoa học tự nhiên ở Việt Nam như: Vật lí, Hóa học, Sinh học. Ở Việt Nam môn Công nghệ đã bao hàm cả yếu tố Công nghệ và Kĩ thuật, do vậy Môn Công nghệ và môn Kĩ thuật trên thế giới tương ứng với môn Công nghệ và môn Tin học ở Việt Nam. Vì vậy, trong luận án này vận dụng vào bối cảnh giáo dục Việt Nam nội dung giáo dục STEM sẽ bao hàm nội dung của các môn học là Vật lí, Hóa học, Sinh học, Công nghệ, Tin học và Toán. 1.3. Một số vấn đề cơ bản về giáo dục STEM 1.3.1. Mục tiêu giáo dục STEM Giáo dục STEM đã xuất hiện ở nhiều quốc gia trên thế giới. Tuy nhiên với những bối cảnh khác nhau thì những mục tiêu cho giáo dục STEM ở các quốc gia đó cũng khác nhau. Ở tầm quốc gia, tại Anh, mục tiêu giáo dục STEM là tạo ra nguồn nhân lực nghiên cứu khoa học chất lượng cao. Còn tại Mỹ, ba

mục tiêu cơ bản cho giáo dục STEM là: trang bị cho tất cả các công dân những kĩ năng về STEM, mở rộng lực lượng lao động trong lĩnh vực STEM bao gồm cả phụ nữ và dân tộc thiểu số nhằm khai thác tối đa tiềm năng con người của đất nước, tăng cường số lượng HS sẽ theo đuổi và nghiên cứu chuyên sâu về các lĩnh vực STEM. Tại Úc, mục tiêu của giáo dục STEM là xây dựng kiến thức nền tảng của quốc gia nhằm đáp ứng các thách thức đang nổi lên của việc phát triển một nền kinh tế cho thế kỉ 21. Tuy các phát biểu về mục tiêu giáo dục STEM ở tầm quốc gia có khác nhau nhưng điểm chung cho các mục tiêu đó chính là sự tác động đến người học. Có thể dễ nhận thấy giáo dục STEM như là một giải pháp trong cải cách giáo dục của các quốc gia nhằm hướng tới phát triển con người nhằm đáp ứng các mục tiêu phát triển kinh tế, phát triển của quốc gia trong thời đại toàn cầu hóa đầy cạnh tranh. Trong luận án này trình bày mục tiêu giáo dục STEM theo nghĩa chung nhất. Dưới góc độ giáo dục và vận dụng trong bối cảnh Việt Nam, giáo dục STEM một mặt thực hiện đầy đủ mục tiêu giáo dục đã nêu trong chương trình giáo dục phổ thông, mặt khác giáo dục STEM nhằm: - Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học thuộc về STEM cho HS: Đó là những kiến thức, kĩ năng liên quan đến các môn học Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Trong đó HS biết liên kết các kiến thức Khoa học, Toán học để giải quyết các vấn đề thực tiễn. Biết sử dụng, quản lí và truy cập Công nghệ. HS biết về quy trình thiết kế và chế tạo ra các sản phẩm. - Phát triển các năng lực cốt lõi cho HS: Giáo dục STEM nhằm chuẩn bị cho HS những cơ hội cũng như thách thức trong nền kinh tế cạnh tranh toàn cầu của thế kỉ 21. Bên cạnh những hiểu biết về các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật, Toán học, HS sẽ được phát triển tư duy phê phán, khả năng hợp tác để thành công…

- Định hướng nghề nghiệp cho HS: Giáo dục STEM sẽ tạo cho HS có những kiến thức, kĩ năng mang tính nền tảng cho việc học tập ở các bậc học cao hơn cũng như cho nghề nghiệp trong tương lai của HS. Từ đó, góp phần xây dựng lực lượng lao động có năng lực, phẩm chất tốt đặc biệt là lao động trong lĩnh vực STEM nhằm đáp ứng mục tiêu xây dựng và phát triển đất nước. 1.3.2. Mối liên hệ tương tác giữa các lĩnh vực trong giáo dục STEM Hiện nay trong giáo dục truyền thống bốn lĩnh vực quan trọng: Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học được xây dựng và giảng dạy một cách độc lập. Tuy việc dạy theo cách này vẫn giữ một vai trò quan trọng trong việc cung cấp những kiến thức cơ bản thuộc các lĩnh vực trên. Nhưng sự tách rời này cũng sẽ đem đến một khoảng cách lớn giữa học và thực hành, giữa nhà trường và doanh nghiệp bởi nhà trường dạy theo các môn học nhưng cuộc sống thực tiễn thì lại không tồn tại theo các môn độc lập như trong nhà trường mà là những vấn đề mang tính phức hợp. HS được đào tạo theo mô hình truyền thống sẽ cần thời gian để thích nghi, để hiểu được làm thế nào để từ cơ sở lí thuyết, nguyên lí, những kiến thức được học trong trường chuyển thành các ứng dụng thực tế. Hơn nữa, tư duy liên kết các sự vật, hiện tượng với các ứng dụng và kĩ thuật cũng rất hạn chế bởi trong chính quá trình giảng dạy định hướng nội dung, HS không có điều kiện để thấy được những biểu hiện thực tiễn của kiến thức trong cuộc sống… Hình 1.1 được tác giả điều chỉnh từ sơ đồ của David D. Thornburg [79] thể hiện mối quan hệ tự nhiên giữa các thành tố trong STEM, đó là các mối quan hệ “sử dụng”, “thúc đẩy”, “dẫn đến”, “áp dụng”... Khoa học có được những lợi ích từ sự phát triển của Công nghệ, Kĩ thuật và Công nghệ, Kĩ thuật là áp dụng những thành quả của Khoa học vào đời sống. Toán học rất cần thiết cho cả Khoa học và Công nghệ, Kĩ thuật, tương tự vậy những tiến bộ của Khoa học, Công nghệ sẽ kích thích những tiến bộ mới trong Toán học… Có thể thấy

các lĩnh vực đều thúc đẩy nhau phát triển và hưởng lợi từ sự phát triển của nhau. Trong thực tế những mối liên kết thuộc các lĩnh vực STEM ở trên là những liên kết động và phát triển theo thời gian. Các mối liên kết đó phản ảnh những vấn đề cơ bản của cuộc sống là khám phá thế giới và cải tạo thế giới.

Hình 1.1. Mối liên quan của Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học Trong giáo dục, dạy học Khoa học là bao gồm cả việc dạy về phương pháp khoa học là một quá trình xây dựng giả thuyết và xác minh. Dạy học Công nghệ và Kĩ thuật là dạy về sự linh hoạt, sáng tạo và đổi mới. Tuy nhiên những thuộc tính này rất khó để lượng hóa trong dạy học, nhưng những điều này lại rất cần thiết trong dạy học Công nghệ, Kĩ thuật. Quá trình sáng tạo có thể được nuôi dưỡng trong HS nhưng phải cần thời gian và HS cần được nhúng trong môi trường và không gian đặc thù để kích thích sự sáng tạo. Do vậy, tiếp cận giáo dục STEM phải là tiếp cận mang tính liên ngành để tạo ra sự kết hợp hài hòa giữa các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học nhằm mang đến cho HS những trải nghiệm thực tế thực sự có ý nghĩa. Ví dụ trong bài học STEM về chủ đề xây cầu, HS đóng vai là những kĩ sư tư vấn cho một công ty phải sửa hoặc thay thế một cây cầu qua một kênh

đào đã bị hư hỏng nặng. HS được học về bản chất của lực, trọng lực và cách làm việc với lực cân bằng. Ở đây, kiến thức về Toán học sẽ được sử dụng trong các tính toán về trọng lực, cân bằng lực. Những kiến thức này sẽ là cơ sở để đưa ra các giải pháp kĩ thuật nhằm tạo ra những cấu trúc ổn định. Hay, khi học một chủ đề về hệ mặt trời, HS không chỉ đơn thuần học về khoa học để nghiên cứu xem hệ mặt trời gồm những thành phần nào hay đặc điểm của chúng ra sao mà còn được học những ý tưởng phát hiện ra kính thiên văn (Công nghệ), học về giá đỡ cho kính thiên văn (Kĩ thuật), hay học cách tính tỷ lệ khoảng cách giữa các ngôi sao hay bán kính của các ngôi sao (Toán học). 1.3.3. Quy trình giáo dục STEM 1.3.3.1. Quy trình 5E Quy trình 5E được Rodger W Bybee và cs xây dựng dựa trên mô hình SCIS của J. Myron Atkin và Robert Karplus (1962) - một mô hình dùng để cải tiến chương trình dạy học môn Khoa học ở HS bậc tiểu học. Kể từ năm 1980, Quy trình 5E đã được dùng để thiết kế các tài liệu giảng dạy. Quy trình hướng dẫn 5E đóng một vai trò quan trọng quá trình phát triển chương trình và xây dựng tài liệu giáo trình cho các lớp học khoa học. Ngày nay, một số tác giả đã rất quan tâm đến quy trình 5E và coi nó là một quy trình phù hợp để giáo dục STEM. Quy trình 5E nhằm mô tả tiến trình dạy học và có thể được sử dụng trong toàn bộ chương trình, cho một chương hay một bài học cụ thể [46]. Quy trình 5E gồm có 5 giai đoạn trong một chuỗi quá trình dạy học là: Engagement (Đặt vấn

đề),

Exploration

(khám

phá),

Explanation

(giải

Elaboration/Extension (mở rộng) và Evaluation (đánh giá) (Hình 1.2).

thích),

Hình 1.2. Mô hình 5E hướng dẫn tích hợp STEM Đặt vấn đề: Mục tiêu của giai đoạn này là để tạo sự chú ý và quan tâm của HS. HS được đặt vào những tình huống, sự kiện hay vấn đề liên quan đến nội dung học tập mang tính thách thức và gợi nhu cầu HS cần phải giải quyết. Về bản chất, ở đây là tạo các tình huống có vấn đề khiến HS có những suy nghĩ như: tại sao điều đó lại có thể xảy ra, em cũng đã từng suy nghĩ nhưng không biết lí giải thế nào, em muốn tìm hiểu thêm về vấn đề này… Và khi đó HS cảm thấy cần thiết phải giải quyết hay học thêm một vấn đề gì đó. Khám phá: Đây là giai đoạn HS trải nghiệm thông qua các hoạt động như thu thập thông tin dữ liệu, quan sát mô hình, thí nghiệm, điều tra… để giải thích các hiện tượng và phát triển khả năng nhận thức của bản thân. Vai trò của GV trong giai đoạn khám phá là người chỉ dẫn và khởi đầu cho hoạt động. Cung cấp cho HS những kiến thức nền cần thiết; những dụng cụ, nguyên vật liệu phục vụ hoạt động trải nghiệm của HS và điều chỉnh những nhận thức sai lầm mà HS có thể gặp phải trong quá trình khám phá. Đây là giai đoạn HS suy nghĩ, lập kế hoạch và tổ chức những thông tin dữ liệu thu thập được. Giai đoạn này HS có thể thực hiện các thí nghiệm, tiến

hành nghiên cứu, thiết kế các quy trình, thiết kế mẫu… Lựa chọn và áp dụng các phương pháp tiếp cận có hệ thống thích hợp để trả lời câu hỏi mang tính phức hợp, để điều tra các vấn đề mang tính thời sự và phát triển các giải pháp cho những thách thức và các vấn đề trong thế giới thực. Giải thích: HS phân tích và diễn giải các dữ liệu. Trao đổi những kiến thức và các giải pháp mang tính khả thi. Sử dụng công nghệ thích hợp để phân tích và thông tin liên lạc. Mở rộng: Giai đoạn này HS có cơ hội được mở rộng và củng cố những hiểu biết của mình về các khái niệm, kiến thức. Học sinh tinh chỉnh các giải pháp, các quy trình. Sửa đổi quy trình thử nghiệm để tìm hiểu thêm. Xác định và phân tích các kết nối đến nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM. Đánh giá: Đánh giá được tiến hành thông qua việc HS phải trình bày giải pháp của họ nhằm giải quyết các vấn đề được đặt ra ban đầu. HS được tham gia đánh giá đồng đẳng. HS phải chứng minh sự hiểu biết của mình dựa trên kết quả các nhiệm vụ thực hiện. GV sẽ đánh giá cả kiến thức và kĩ năng của HS, xem xét những minh chứng cho thấy sự hiểu biết của HS. Quy trình trên được xây dựng dựa trên lí thuyết kiến tạo, giúp HS có thể tự xây dựng những hiểu biết của mình thông qua những trải nghiệm và những ý tưởng mới. 1.3.3.2. Quy trình tiếp cận nghiên cứu khoa học Cùng với quy trình 5E, hiện nay trên thế giới, giáo dục STEM được giảng dạy theo phương pháp nghiên cứu khoa học. Đây là một phương pháp nghiên cứu trong đó những vấn đề khoa học, những số liệu liên quan được thu thập nhằm xây dựng những giả thuyết và những giả thuyết này được TN kiểm chứng. Theo cách tiếp cận này HS sẽ được học theo cách của các nhà khoa học khám phá hay trả lời các câu hỏi khoa học. Quy trình này phù hợp cho các hình thức giáo dục STEM thông qua nghiên cứu khoa học hay mô hình sinh

hoạt câu lạc bộ khoa học. Trên cơ sở quy trình nghiên cứu khoa học, tiến trình dạy học STEM theo phương pháp nghiên cứu khoa học được cải tiến như sau (Hình 1.3) [94] :

Hình 1.3. Tiến trình dạy học STEM theo phương pháp nghiên cứu khoa học 1.3.3.3. Quy trình tiếp cận theo lí thuyết thiết kế kĩ thuật Đặc điểm nổi bật của giáo dục STEM là nhấn mạnh yếu tố kĩ thuật và cụ thể là tính thiết kế. Do vậy, nhiều nhà sư phạm đã vận dụng quy trình thiết kế kĩ thuật để giảng dạy STEM cho HS. Vòng lặp thiết kế là một ví dụ trong việc vận dụng quy trình thiết kế kĩ thuật trong giáo dục STEM. Vòng lặp thiết kế là một hướng dẫn giúp HS giải quyết các vấn đề nói chung và giải quyết vấn đề trong thiết kế nói riêng khi học STEM một cách hiệu quả (Hình 1.4).

Hình 1.4. Vòng lặp thiết kế trong giáo dục STEM [84] Khác với quy trình tiếp cận nghiên cứu khoa học là dựa trên các câu hỏi, dựa trên các giả thuyết khoa học để làm xuất phát điểm cho quá trình nhận thức của HS, và ở đó quan tâm nhiều đến việc tìm ra các minh chứng để trả lời cho các câu hỏi khoa học đó thì quy trình tiếp cận theo lí thuyết thiết kế kĩ thuật sẽ dựa trên các vấn đề và tìm giải pháp cho các vấn đề cần phải giải quyết. Hay nói cách khác về bản chất ở đây là dựa trên quy trình thiết kế kĩ thuật để giải quyết vấn đề. 1.3.4. Các con đường giáo dục STEM cho học sinh Hiện nay, hầu hết các quốc gia trên thế giới không có môn học mang tên STEM cụ thể trong chương trình giáo dục phổ thông. Giáo dục STEM thường được lồng ghép qua các hình thức như sinh hoạt câu lạc bộ khoa học, hoạt động ngoài giờ lên lớp hay được giảng dạy thông qua các môn Khoa học tự nhiên, Toán học và Công nghệ. Nội dung dưới đây trình bày một số con đường để giáo dục STEM cho HS trong đó tập trung phân tích giáo dục STEM thông qua dạy học các môn học vì đây là hướng nghiên cứu của đề tài.

1.3.4.1. Giáo dục STEM thông qua hoạt động ngoài giờ lên lớp Trên thế giới, các hoạt động giáo dục nhằm phát triển năng lực, sự sáng tạo, phẩm chất và kĩ năng, giáo dục sự nhân văn… được rất nhiều quốc gia quan tâm đặc biệt là các quốc gia tiếp cận chương trình giáo dục phổ thông theo hướng phát triển năng lực. Một số quốc gia gọi đó là hoạt động giáo dục ngoài trời, hoạt động ngoài giờ lên lớp hay hoạt động trải nghiệm... Các hoạt động này thường được xây dựng dựa trên các chủ đề rất đa dạng, một trong số đó liên quan đến khám phá thế giới tự nhiên, khoa học trái đất, tìm hiểu Công nghệ, Kĩ thuật… Tuy tên gọi, nội dung khác nhau nhưng nhìn chung các hoạt động trên đều hướng tới việc cung cấp cho HS các tình huống, bối cảnh đa dạng và phong phú đòi hỏi sự phát triển, vận dụng nhiều tri thức kĩ năng, cho phép HS tư duy sáng tạo và giải quyết vấn đề theo các cách khác nhau nhằm đạt được kết quả tốt hơn; cung cấp cho HS cơ hội sáng tạo, dám nghĩ, dám làm. Bên cạnh đó tại nhiều quốc gia, giáo dục không chỉ phó mặc cho nhà trường mà còn có sự tham gia của các cá nhân, tổ chức nhằm thúc đẩy sự chung tay góp sức của toàn xã hội trong việc chia sẻ sứ mệnh giáo dục. Đây là những điều kiện thuận lợi để giáo dục STEM cho HS. 1.3.4.2. Giáo dục STEM thông qua dạy học các môn thuộc về lĩnh vực STEM - Mô hình giáo dục STEM qua dạy học các môn khoa học tự nhiên khá phổ biến trên thế giới, đặc biệt là ở nước Anh trong đó nội dung học tập của môn học được thiết kế thành các chủ đề STEM và được giảng dạy theo các cách khác nhau [25]: + Chủ đề STEM được dạy trong một môn học duy nhất (Hình 1.5):

Hình 1.5. Chủ đề STEM được dạy trong một môn học duy nhất Đây là mô hình ở dạng đơn giản nhất, tuỳ theo quy mô của chủ đề mà có thể được thiết kế để dạy trong một tiết hoặc nhiều tiết trong đó GV sẽ phân chia thời gian để HS tham gia các hoạt động: thiết lập vấn đề; tìm kiếm các giải pháp hay cách thức để giải quyết vấn đề; thu thập thông tin, bằng chứng và cuối cùng là tổng kết, rút ra các kiến thức. + Chủ đề STEM được dạy trong nhiều môn học (Hình 1.6)

Hình 1.6. Chủ đề STEM được dạy trong nhiều môn học Chủ đề STEM dạng này bao trùm nhiều hơn một môn học. Về bản chất, các môn học sử dụng chung một vấn đề, một bối cảnh. Các GV dạy mỗi môn học khác nhau sẽ dạy chủ đề STEM như cách dạy chủ đề STEM trong một môn học duy nhất nhưng theo góc độ riêng của môn mình. Ví dụ như về chủ đề “Chất lượng nguồn nước”, GV môn Hoá Học sẽ cho HS tìm hiểu dưới góc độ

nghiên cứu về độ pH trong nước trong khi đó GV môn Sinh học dạy HS theo định hướng STEM tập trung vào nghiên cứu loài sinh vật trong nguồn nước đó và ảnh hưởng đến chất lượng nguồn nước như thế nào hay GV môn Địa lí có thể hướng dẫn HS tìm hiểu ở góc độ là nguồn nước bắt đầu từ đâu, cấu tạo địa chất có ảnh hưởng như thế nào tới nguồn nước… + Chủ đề STEM nhiều môn phối hợp (Hình 1.7)

Hình 1.7. Chủ đề STEM nhiều môn phối hợp Chủ đề STEM dạng này khá phức tạp, nó có sự liên kết kiến thức giữa các môn rất chặt chẽ. Các môn học vẫn tiếp cận chủ đề theo góc độ kiến thức chuyên môn riêng của mình. Nhưng những nội dung được giải quyết trong môn học trước sẽ là tiền đề nối tiếp để dạy ở môn học sau. Các môn học phải được phối hợp với nhau để dạy những nội dung có tính chất gối nhau. Như trên đã đề cập, mô hình này đòi hỏi sự phối hợp chặt chẽ giữa các môn học đảm bảo cho những gì HS được học ở môn này sẽ là tiền đề, điều kiện về kiến thức, kĩ năng để các em có thể học được ở môn tiếp theo. Thứ hai nó đòi hỏi sự phối hợp nhịp nhàng giữa các GV phụ trách các môn học, bất kì một sự thay đổi nào về kiến thức, về thời gian… cũng làm hưởng đến mô hình. - Giáo dục STEM thông qua dạy học môn Toán học thường được tiếp cận dưới góc độ khai thác các yếu tố thực tiễn thông qua dạy học một số chủ đề

trong Toán học hay hoạt động trải nghiệm Toán học. Thông qua đó nhằm phát triển năng lực của HS để nhận biết về vai trò của Toán học trong thế giới, biết dựa vào Toán học để đưa ra những suy đoán có nền tảng vững chắc vừa đáp ứng được các nhu cầu của đời sống cá nhân. Đó là năng lực phân tích, lập luận và truyền đạt ý tưởng (trao đổi thông tin) một cách hiệu quả thông qua việc đặt ra, hình thành và giải quyết vấn đề Toán học trong các tình huống và hoàn cảnh khác nhau. Nghiên cứu về đặc điểm của Toán học, nhiều nhà nghiên cứu cho rằng, bên cạnh tính logic trừu tượng thì Toán học còn có đặc điểm thực tiễn và phổ dụng. Hầu hết các kiến thức Toán học ở phổ thông đều bắt nguồn từ thực tiễn và phục vụ thực tiễn [31]. Nhiều nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng HS thật sự bị cuốn hút vào các giờ học Toán nếu các em được làm việc trong môi trường học tập đặt trọng tâm vào hoạt động khám phá Toán học. Trải nghiệm Toán học là quá trình HS tìm tòi, giải quyết các tình huống Toán học thông qua các hoạt động trò chơi Toán học, TN Toán học, dự án có ứng dụng Toán học. Khi tham gia vào quá trình trải nghiệm HS bị cuốn hút vào các bài toán, trò chơi đòi hỏi các em phải đặt câu hỏi, thu thập dữ liệu và tiến hành nghiên cứu [31]. Tuy nhiên, Toán học thiên nhiều về các thao tác tư duy hơn là các thao tác vật chất, do vậy trên thực tế giáo dục STEM thông qua môn Toán học ít được áp dụng trên thế giới. - Công nghệ là một môn khoa học ứng dụng, tính tích hợp các kiến thức của các lĩnh vực khác trong Công nghệ đã được thể hiện. Đặc biệt, Công nghệ luôn gắn với thực tiễn, học tập môn Công nghệ luôn được tiếp cận theo định hướng sản phẩm, yếu tố thiết kế trong Công nghệ được nhấn mạnh. Do vậy, có nhiều điểm thuận lợi khi giáo dục STEM thông qua dạy học môn Công nghệ. 1.3.5. Phân loại STEM Như đã trình bày, STEM là một trong những giải pháp quan trọng của nhiều quốc gia trong việc thúc đẩy kinh tế phát triển. Ở tầm vĩ mô (tầm quốc

gia) các quốc gia có chính sách STEM (STEM policy), chương trình STEM (STEM curriculum) rõ ràng. Ở tầm vi mô như trường học thì có các dự án STEM (STEM project), bài học STEM (STEM lesson) và các nhiệm vụ STEM (STEM task). Trong khuôn khổ của luận án này chỉ bàn đến phân loại STEM ở tầm vi mô. Hiện nay, trên thế giới chưa có công trình nào bàn về phân loại STEM. Tuy nhiên, qua nghiên cứu thực tiễn cho thấy có nhiều loại hình STEM khác nhau. Việc phân loại STEM là cần thiết bởi đó là một trong những cơ sở cho việc lựa chọn các hình thức tổ chức giáo dục STEM, phương pháp giáo dục STEM hay xây dựng các chủ đề giáo dục STEM đảm bảo phù hợp với mục tiêu, điều kiện, bối cảnh triển khai STEM khác nhau. - Phân loại dựa trên khía cạnh các lĩnh vực STEM tham gia giải quyết vấn đề ta có: + STEM đầy đủ: là loại hình STEM yêu cầu người học cần vận dụng kiến thức của cả bốn lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề. + STEM khuyết: là loại hình STEM mà người học không phải vận dụng kiến thức cả bốn lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề. - Phân loại dựa trên khía cạnh phạm vi kiến thức để giải quyết vấn đề STEM ta có: + STEM cơ bản: là loại hình STEM được xây dựng trên cơ sở kiến thức thuộc phạm vi các môn học Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học trong chương trình giáo dục phổ thông. Các sản phẩm STEM này thường đơn giản, chủ đề giáo dục STEM bám sát nội dung sách giáo khoa và thường được xây dựng trên cơ sở các nội dung thực hành, thí nghiệm trong chương trình giáo dục phổ thông. + STEM mở rộng: là loại hình STEM có những kiến thức nằm ngoài chương trình và sách giáo khoa. Những kiến thức đó người học phải tự tìm hiểu và nghiên cứu. Sản phẩm STEM của loại hình này có độ phức tạp cao hơn. Các

chủ đề thường được xây dựng trên cơ sở các nội dung mang tính bổ sung, mở rộng chương trình giáo dục phổ thông. - Phân loại dựa vào mục đích dạy học ta có: + STEM dạy kiến thức mới: là STEM 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 được tri thức mới. + STEM vận dụng: là STEM được xây dựng trên cơ sở những kiến thức HS đã được học. STEM dạng này sẽ bồi dưỡng cho HS năng lực vận dụng lí thuyết vào thực tế. Kiến thức lí thuyết được củng cố và khắc sâu. 1.4. Dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM 1.4.1. Cơ sở khoa học của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM Tư tưởng của dạy học theo định hướng STEM là dựa trên sự kết nối kiến thức của các lĩnh vực chuyên môn: Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học, cũng như gắn với các tình huống thực tiễn. Những kiến thức Toán học, Khoa học tự nhiên là cơ sở của Kĩ thuật và Công nghệ. Mặt khác, thông qua các ứng dụng trong Kĩ thuật, Công nghệ, các kiến thức Khoa học tự nhiên và Toán học được hiểu một cách sâu sắc và cụ thể hơn. Bên cạnh đó, giáo dục STEM còn giúp người học có khả năng vận dụng các kiến thức liên môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học để giải quyết các tình huống phức hợp trong cuộc sống và nghề nghiệp. Trong dạy học theo định hướng STEM, nội dung và PPDH không giới hạn ở dạy học lí thuyết mà có sự liên kết giữa lí thuyết và thực hành, giữa tư duy và hành động thông qua những quy trình kĩ thuật. Mô hình dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục SEM được xây dựng dựa trên các cơ sở khoa học sau đây:

1.4.1.1. Dạy học tích hợp Nội hàm của khái niệm giáo dục STEM đã xác định giáo dục STEM là giáo dục liên ngành và thể hiện đó là dạy học tích hợp. Do đó, dạy học tích hợp là một cơ sở khoa học quan trọng của dạy học môn Công nghệ theo định hướng STEM được thể hiện bởi các nội dung cốt lõi sau đây: - Dạy học tích hợp định hướng kết quả đầu ra Giáo dục định hướng kết quả đầu ra nhằm đảm bảo chất lượng đầu ra của việc dạy học, thực hiện mục tiêu phát triển toàn diện các phẩm chất nhân cách, chú trọng năng lực vận dụng tri thức trong những tình huống thực tiễn nhằm chuẩn bị cho con người năng lực giải quyết các tình huống của cuộc sống và nghề nghiệp. Chương trình dạy học định hướng kết quả đầu ra không quy định những nội dung dạy học chi tiết mà quy định những kết quả đầu ra mong muốn của quá trình đào tạo [36]. Đặc điểm này sẽ ảnh hưởng đến việc xây dựng chủ đề, xác định mục tiêu và lựa chọn các nội dung học tập để xây dựng bài học STEM. - Dạy học tích hợp nhằm phát triển năng lực cho HS Dạy học tích hợp là một trong những quan điểm giáo dục nhằm nâng cao năng lực của người học [3]. Dạy học tích hợp là định hướng về nội dung và PPDH, trong đó GV tổ chức, hướng dẫn để HS biết huy động tổng hợp kiến thức, kĩ năng thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau nhằm giải quyết các nhiệm vụ học tập; thông qua đó hình thành những kiến thức, kĩ năng mới; phát triển được những năng lực cần thiết, nhất là năng lực giải quyết vấn đề trong học tập và trong thực tiễn cuộc sống [5]. Đặc điểm này là cơ sở cho việc xây dựng các hoạt động trong giáo dục STEM. - Dạy học tích hợp biểu hiện cách tiếp cận lấy người học làm trung tâm Dạy học lấy người học là trung tâm đòi hỏi người học là chủ thể của hoạt động học, họ phải tự học, tự nghiên cứu để tìm ra kiến thức bằng hành động của chính mình, người học không chỉ được đặt trước những kiến thức có sẵn ở trong bài giảng của GV mà phải tự đặt mình vào tình huống có vấn đề của thực

tiễn, cụ thể và sinh động của nghề nghiệp rồi từ đó tự mình tìm ra cái chưa biết, cái cần khám phá học để hành, hành để học, tức là tự tìm kiếm kiến thức cho bản thân. Trong dạy học lấy người học làm trung tâm đòi hỏi người học tự thể hiện mình, phát triển năng lực làm việc nhóm, hợp tác với nhóm, với lớp. Sự làm việc theo nhóm này sẽ đưa ra cách thức giải quyết đầy tính sáng tạo, kích thích các thành viên trong nhóm hăng hái tham gia vào giải quyết vấn đề. Đặc điểm này là căn cứ để xác định các loại hình giáo dục STEM, là căn cứ để xây dựng các hoạt động trong giáo dục STEM. - Nội dung được xây dựng trên cơ sở kết nối kiến thức giữa các môn học với nhau và với thực tiễn cuộc sống. Thực hiện môn học tích hợp, các quá trình học tập không bị cô lập với cuộc sống hàng ngày, các kiến thức gắn với kinh nghiệm sống của HS và được liên hệ với các tình huống cụ thể, có ý nghĩa đối với HS. Khi đó HS được dạy sử dụng kiến thức trong những tình huống cụ thể và việc giảng dạy kiến thức không chỉ là lí thuyết mà còn phục vụ thiết thực cuộc sống con người, để làm người lao động, công dân tốt… Mặt khác, các kiến thức sẽ không lạc hậu do thường xuyên cập nhật với cuộc sống [3]. Đây là cơ sở để xây dựng các ngữ cảnh trong giáo dục STEM. 1.4.1.2. Dạy học định hướng phát triển năng lực Giáo dục STEM là 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 HS không chỉ hiểu biết về nguyên lí mà còn có thể thực hành và tạo ra được những sản phẩm trong cuộc sống hằng ngày [35]. Do vậy dạy học theo định hướng phát triển năng lực là một trong các cơ sở khoa học của giáo dục STEM được thể hiện ở các nội dung cơ bản sau: - Hệ thống mục tiêu được mô tả tường minh rõ ràng về hệ thống các năng lực

Khác với dạy học định hướng nội dung, dạy học định hướng năng lực tập trung vào kết quả học tập của HS tức là quan tâm tới “đầu ra”. Đây là cơ sở cho việc lựa chọn nội dung, phương pháp, hình thức tổ chức và kiểm tra đánh giá nhằm đảm bảo kết quả đầu ra như mong muốn. Do vậy, trong dạy học định hướng năng lực kết quả học tập hay là mục tiêu thường được mô tả thông qua hệ thống các năng lực một cách chi tiết, rõ ràng có thể quan sát và đánh giá được. Đặc điểm này của dạy học định hướng năng lực là cơ sở khoa học quan trọng trong việc xây dựng mục tiêu giáo dục STEM và bảng kiểm đánh giá các năng lực của HS thông qua bài học STEM. - Dạy học dựa trên định hướng hành động Tư tưởng của dạy học dựa trên định hướng hành động là: người học sẽ học tốt nhất khi được trực tiếp tham gia vào hoạt động học tập trải nghiệm; kiến thức phải được khám phá bởi chính các cá nhân nếu nó có ý nghĩa quan trọng với họ hoặc tạo ra sự khác biệt trong hành vi của họ và người học sẽ có quyết tâm cao khi họ được tự do thiết lập các mục tiêu học tập của mình và có thể chủ động theo đuổi nó trong một khuôn khổ nhất định [70]. Dạy học theo dự án là một hình thức điển hình của dạy học định hướng hành động, trong đó HS tự lực thực hiện trong nhóm một nhiệm vụ học tập phức hợp, gắn với các vấn đề thực tiễn, kết hợp lí thuyết và thực hành, có tạo ra các sản phẩm có thể công bố. Trong dạy học theo dự án, có thể vận dụng nhiều lí thuyết và quan điểm dạy học hiện đại như lí thuyết kiến tạo, dạy học định hướng HS, dạy học hợp tác, dạy học tích hợp, dạy học khám phá, sáng tạo, dạy học theo tình huống và dạy học định hướng hành động. Do vậy, vận dụng dạy học định hướng hành động có ý nghĩa quan trọng trong việc xây dựng nguyên lí giáo dục kết hợp lí thuyết với thực tiễn, tư duy và hành động, nhà trường và xã hội của giáo dục STEM. Đây là cơ sở trong việc lựa chọn PPDH trong giáo dục STEM. - Tư tưởng dạy học tích hợp liên môn và định hướng vận dụng vào giải quyết các vấn đề thực tiễn

Dạy học tích hợp liên môn là dạy học những nội dung kiến thức liên quan đến hai hay nhiều môn học. "Tích hợp" là nói đến phương pháp và mục tiêu của hoạt động dạy học còn "liên môn" là đề cập tới nội dung dạy học. Các chủ đề liên môn, tích hợp có tính thực tiễn nên sinh động, hấp dẫn, có ưu thế trong việc tạo ra động cơ, hứng thú học tập cho HS [39]. Dạy học tích hợp liên môn không chỉ chú ý tích cực hoá HS về hoạt động trí tuệ mà còn chú ý rèn luyện năng lực giải quyết vấn đề gắn với những tình huống của cuộc sống và nghề nghiệp, đồng thời gắn hoạt động trí tuệ với hoạt động thực hành, thực tiễn. Tăng cường việc học tập trong nhóm, đổi mới quan hệ GV - HS theo hướng cộng tác. Đặc điểm này của dạy học định hướng năng lực là cơ sở để xây dựng các chủ đề giáo dục STEM gắn với thực tiễn cuộc sống. - Đánh giá trong dạy học định hướng năng lực là đánh giá quá trình Về bản chất, đánh giá năng lực là đánh giá khả năng vận dụng kiến thức, kĩ năng thực hiện nhiệm vụ của HS và việc đánh giá này là đánh giá cả quá trình vì sự tiến bộ của HS [64]. Đánh giá quá trình là những phản hồi cần thiết cho cả GV và HS về những hiểu biết hiện tại và phát triển kĩ năng nhằm xác định những bước tiếp theo [45]. Đánh giá quá trình được xem là một phương thức tạo động lực học tập cho người học hiệu quả và có tác động ngay tức thì đến quá trình học. Đánh giá trong dạy học định hướng năng lực sẽ là cơ sở để xây dựng nội dung đánh giá trong quy trình giáo dục STEM. 1.4.1.3. Môn Công nghệ trong chương trình giáo dục phổ thông Việt Nam [4] Nội hàm môn Công nghệ trong chương trình giáo dục phổ thông Việt Nam là cơ sở khoa học quan trọng trong việc xây dựng các chủ đề và nội dung giáo dục STEM. - Về mục tiêu tổng quát Môn Công nghệ nhằm giúp HS làm quen với thực tiễn về các mối quan hệ giữa người con với con người; giữa con người với công cụ lao động, với công nghệ sản xuất, dịch vụ và với môi trường thiên nhiên; qua đó hình

thành thói quen và kĩ năng lao động tự phục vụ, tiến tới tự lập nghiệp khi trưởng thành. - Về nội dung Theo Kế hoạch dạy học, môn Công nghệ được dạy từ lớp 1 đến lớp 12 của Trường phổ thông. Nội dung môn Công nghệ phổ thông phản ánh các loại hình lao động phổ biến như: lao động thủ công, lao động kĩ thuật đơn giản trong các lĩnh vực: Dịch vụ sinh hoạt, Kinh tế gia đình, Công nghiệp, Nông Lâm - Ngư nghiệp. - Về kết cấu chương trình Môn Công nghệ là tích hợp của các môn Thủ công và Kĩ thuật phổ thông (Kĩ thuật phục vụ, Kĩ thuật nông nghiệp, Kĩ thuật công nghiệp) nhằm phản ánh “tập hợp các phương pháp, quy tắc, kĩ năng được sử dụng để tác động vào đối tượng lao động thông qua phương tiện nhằm tạo ra sản phẩm”. Để phù hợp với đặc điểm lứa tuổi HS và mục tiêu môn học, ở các lớp 1, 2, 3 môn học được gọi là thủ công; các lớp 4, 5 được gọi là kĩ thuật. Từ việc khái quát mục tiêu, nội dung chương trình môn Công nghệ ở trên nghiên cứu đưa ra một số kết luận sau: - Môn Công nghệ trong chương trình giáo dục phổ thông Việt Nam đã bao hàm cả yếu tố Công nghệ và Kĩ thuật là hai trong bốn yếu tố trong giáo dục STEM. Yếu tố Công nghệ thể hiện ở môn học cung cấp cho HS những kiến thức hiểu biết về sự phát triển của Công nghệ, hiểu được những tác động của Công nghệ tới cuộc sống hàng ngày. Yếu tố Kĩ thuật thể hiện ở môn học vận dụng các kiến thức Khoa học tự nhiên, Toán học trong việc thiết kế các quy trình, các hệ thống. - Đặc điểm nội dung môn Công nghệ là tích hợp tri thức của nhiều lĩnh vực khoa học lại với nhau và được biên soạn mang tính định hướng hành động với nhiều bài thực hành. Thực hành một mặt để củng cố kiến thức cho HS, mặt

khác nhằm hình thành các kĩ năng cần thiết và hướng dẫn HS vận dụng các kiến thức và kĩ năng đã học vào cuộc sống, qua đó gây hứng thú và lòng say mê đối với môn học. - Môn Công nghệ đề cập tới việc giải quyết những vấn đề thực tiễn trong sản xuất và đời sống hằng ngày mà những giải pháp thực tiễn thường rất đa dạng. HS được khơi dậy tính sáng tạo khi giải quyết những vấn đề thực tiễn phù hợp với hoàn cảnh của HS và địa phương. Do vậy, có thể thấy môn Công nghệ có nhiều điểm tương đồng với giáo dục STEM. Mục tiêu mang tính thực tiễn, nội dung mang tính tích hợp và bao gồm cả yếu tố Công nghệ và Kĩ thuật, phương pháp định hướng hành động. Đây là cơ sở cho việc tổ chức dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM hiệu quả và khả thi. 1.4.1.4. Thiết kế kĩ thuật Thiết kế kĩ thuật là quá trình sáng tạo ra một sản phẩm, một hệ thống, hoặc quá trình để đáp ứng nhu cầu mong muốn. Nó là một quá trình ra quyết định (thường được lặp đi lặp lại), trong đó Khoa học, Toán học và Khoa học kĩ thuật cơ bản được sử dụng để chuyển đổi các nguồn lực một cách tối ưu nhằm đáp ứng mục tiêu đề ra [92]. Quá trình thiết kế kĩ thuật là một loạt các bước mà người làm kĩ thuật sử dụng để hướng dẫn họ khi họ giải quyết vấn đề. Quá trình thiết kế là theo chu trình, có nghĩa là các kĩ sư lặp lại các bước nhiều lần khi cần thiết để tạo ra những cải tiến trong quá trình thiết kế. Những đặc trưng của quá trình thiết kế đó là [93]: - Thiết kế phải đáp ứng yêu cầu sử dụng. - Thiết kế phải đảm bảo tính thẩm mỹ. - Thiết kế phải có ý tưởng mới.

- Phù hợp với phương thức chế tạo sản xuất. - Thiết kế phải đáp ứng điều kiện kinh tế. Hiện nay có nhiều tổ chức nghiên cứu và đề xuất các quy trình thiết kế kĩ thuật khác nhau tuy nhiên thường có bốn giai đoạn chính là: điều tra và xác định nhu cầu; thiết kế và phát triển; lập kế hoạch sản xuất và cuối cùng là đánh giá [93]. Trong mỗi giai đoạn sẽ gồm các bước cụ thể, quá trình thiết kế kĩ thuật là phi tuyến tính, các bước có thể được điều chỉnh tùy thuộc vào từng bối cảnh cụ thể. Lí thuyết về thiết kế kĩ thuật là cơ sở quan trọng cho việc thiết kế cấu trúc bài học STEM và xây dựng tiến trình giải quyết vấn đề, tìm ra các giải pháp thực hiện các nhiệm vụ trong bài học STEM của HS. 1.4.2. Bản chất của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM Từ nội hàm của khái niệm STEM và cơ sở khoa học của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM cho thấy bản chất của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM : - Là một cách tiếp cận liên ngành trong dạy học môn Công nghệ nhằm tạo cơ hội cho HS kết nối những kiến thức được học trong môn Công nghệ với các kiến thức cơ sở của các môn học thuộc lĩnh vực STEM với những vấn đề trong thực tiễn cuộc sống. Giúp HS có thể đưa ra các giải pháp sáng tạo khi có cơ hội áp dụng những kiến thức được học, giúp HS có những suy nghĩ rộng hơn về những tình huống hay vấn đề nhất định. - Là một cách tiếp cận nhấn mạnh quá trình thiết kế với mục tiêu phát triển các giải pháp giải quyết vấn đề và tư duy. - Là một phương pháp được sử dụng để tạo môi trường khuyến khích sự khám phá, sáng tạo vào giải quyết vấn đề thực tiễn nhằm phát triển các kĩ năng về STEM cho tất cả các HS.

1.4.3. Đặc điểm của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM Dạy học tích hợp và dạy học định hướng năng lực là cơ sở khoa học của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM. Do vậy, các đặc điểm của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM cũng mang những nét bản chất của dạy học tích hợp và dạy học định hướng năng lực. - Tính tích hợp: Nội dung học tập môn Công nghệ mang tính tích hợp kiến thức thuộc các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật, Toán học trên cơ sở tiếp cận thực tiễn cuộc sống. - Tính thiết kế: Dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM là hoạt động định hướng thực hành và định hướng sản phẩm trong việc tổ chức hoạt động dạy học, được chi phối bởi những sản phẩm đã được thỏa thuận giữa GV và HS. Do vậy, tư tưởng thiết kế là một đặc điểm quan trọng khi giáo dục STEM xuất phát từ Công nghệ và Kĩ thuật. - Tính toàn diện. Giáo dục STEM nói chung nhằm hướng tới mọi đối tượng HS không phụ thuộc giới tính, dân tộc, vùng miền bởi mục tiêu của giáo dục STEM là đảm bảo cho tất cả các công dân có năng lực về STEM, tăng cường sự đóng góp của cộng đồng cho các thành tựu về kinh tế, khoa học, kĩ thuật… Bên cạnh đó những vấn đề trong thực tiễn cuộc sống luôn đem đến cho con người những cảm xúc nhất định. Dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM tạo môi trường giả lập, chứa đựng nhiều phong cách học tập khác nhau đem đến cho HS những cơ hội trải nghiệm hành động và trải nghiệm cảm xúc. Dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM là nhấn mạnh việc học tập trong những điều kiện phức hợp nhưng vẫn đảm bảo việc nắm vững những kiến thức cơ bản, rèn luyện những kĩ năng cơ bản.

1.4.4. Quy trình dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM Từ kinh nghiệm quốc tế trong tiếp cận giáo dục STEM (Quy trình 5E, quy trình tiếp cận theo phương pháp nghiên cứu khoa học, quy trình tiếp cận theo lí thuyết thiết kế kĩ thuật) và từ thực tế nội dung chương trình và sách giáo khoa môn Công nghệ trong chương trình giáo dục phổ thông tại Việt Nam, nghiên cứu đề xuất quy trình chung dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM gồm 5 bước cụ thể như sau (Hình 1.8):

Hình 1.8. Quy trình dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM Bước 1. Xây dựng chủ đề Trên cơ sở nội dung môn Công nghệ, GV nghiên cứu mục tiêu, chuẩn kiến thức, kĩ năng của môn học đối chiếu với mục tiêu và nội dung giáo dục STEM để tìm ra những điểm tương đồng. Tìm hiểu mối quan hệ giữa nội dung học tập với giáo dục STEM nhất là tác động của đối tượng học tập tới các kĩ năng STEM, ở đây thường là các mối quan hệ nhân quả. Thông qua đó, tìm ra các vấn đề, các thách thức trong thế giới thực có liên quan đến nội dung của

môn học và nội dung giáo dục STEM để từ đó xây dựng thành các chủ đề học tập môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM. a) Phương pháp xây dựng chủ đề giáo dục STEM Bàn về quy trình xác định chủ đề giáo dục STEM trên thế giới chưa có nhiều công trình đề cập tới nội dung này. Hiện nay trong giáo dục STEM, đây là vấn đề khó khăn nhất đòi hỏi cần phải nghiên cứu và đề xuất một phương pháp luận. Trên cơ sở nghiên cứu tài liệu và thực tiễn tác giả đề xuất quy trình thể hiện phương pháp xác định chủ đề giáo dục STEM như sau (Hình 1.9): Lựa chọn nội dung cụ thể trong môn học

Kết nối với những sản phẩm, vật phẩm ứng dụng trong thực tế

Phân tích ứng dụng

Chỉ ra các kiến thức liên quan trong các môn thuộc lĩnh vực STEM

Hình thành chủ đề

Hình 1.9. Quy trình xây dựng chủ đề giáo dục STEM - Lựa chọn nội dung cụ thể trong môn Công nghệ Nội dung cụ thể trong môn học Công nghệ được lựa chọn để dạy theo định hướng giáo dục STEM có thể là một nhóm bài, một chương hay một phần. Việc lựa chọn này để đảm bảo rằng các kiến thức sẽ được áp dụng để giải quyết những vấn đề thực tiễn của chủ đề giáo dục STEM sau này không khiên cưỡng.

Bởi không phải nội dung nào, bài nào khi dạy theo định hướng STEM cũng hiệu quả hay phù hợp. - Kết nối với những sản phẩm, vật phẩm ứng dụng trong thực tế Với nội dung đã lựa chọn GV nghiên cứu và xem xét những kiến thức từ nội dung đó đã được ứng dụng trong thực tiễn như thế nào. Những biểu hiện của kiến thức đó trong thực tiễn cuộc sống. Kiến thức đó đã được ứng dụng vào thiết bị gì? Sản phẩm gì? Hệ thống nào? Quy trình nào? Lĩnh vực nào?... Đây chính là cơ sở hình thành ý tưởng cho chủ đề giáo dục STEM. - Phân tích ứng dụng Trên cơ sở của bước 2, GV thực hiện bước phân tích ứng dụng để tìm hiểu các quy trình, giai đoạn và các kiến thức được sử dụng để tạo ra ứng dụng/sản phẩm. Đây là cơ sở để GV xây dựng những hoạt động, nhiệm vụ học tập trong chủ đề sao cho đảm bảo tính vừa sức với HS. Định rõ những thách thức mà HS sẽ phải giải quyết. - Chỉ ra các kiến thức liên quan trong các môn học thuộc lĩnh vực STEM GV sẽ xem xét những kiến thức đóng góp cho việc tạo ra các ứng dụng trên thuộc các lĩnh vực nào đặc biệt là với các môn học thuộc lĩnh vực STEM. Việc chỉ ra các kiến thức liên quan trong ứng dụng nhiều khi cần sự hợp tác với các GV thuộc các lĩnh vực khác để đảm bảo một cái nhìn toàn diện và sâu sắc những kiến thức đã được sử dụng và là cơ sở để lựa chọn được những kiến thức phù hợp với chương trình học tập của HS. - Hình thành chủ đề Thông tin chung của một chủ đề gồm: + Tên chủ đề + Mục tiêu + Liên hệ chương trình + Những năng lực hướng tới hình thành và phát triển

Giáo dục STEM nhằm mục tiêu vận dụng kiến thức giải quyết các vấn đề mang tính thực tiễn. Để giải quyết vấn đề STEM hay thiết kế sản phẩm STEM cần vận dụng kiến thức thuộc các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Sự tham gia về số lượng các môn, mức độ chuyên sâu về kiến thức của các môn học nói trên trong việc giải quyết vấn đề STEM sẽ phản ánh tính phức hợp và độ khó của vấn đề. Phạm vi tác động của vấn đề STEM cần giải quyết (tới cá nhân, cộng đồng xã hội hay toàn cầu) sẽ quyết định tính chất, tầm ảnh hướng của vấn đề STEM. Do vậy, song song với 5 bước để xây dựng một chủ đề giáo dục STEM như trên, khi xây dựng chủ đề giáo dục STEM cần xem xét trên các góc độ: vấn đề thực tiễn của cuộc sống, phạm vi tác động và độ phức tạp của vấn đề STEM (Hình 1.10).

Hình 1.10. Mô hình ba chiều xem xét chủ đề giáo dục STEM Giáo dục STEM tập trung vào các vấn đề thực của thế giới. Trong bài học STEM, HS được tìm hiểu các vấn đề về xã hội, kinh tế, môi trường và tìm kiếm các giải pháp cho các vấn đề trên. Do vậy, ngữ cảnh của cuộc sống là cơ

sở quan trọng để xây dựng các chủ đề giáo dục STEM. Từ những vấn đề của cuộc sống, GV xem xét về phạm vi tác động để xây dựng ngữ cảnh cuộc sống. Xem xét theo hai chiều “Vấn đề thực tiễn của cuộc sống” và “Phạm vi tác động” có thể xây dựng được các ngữ cảnh như sau [47] (Bảng 1.1): Bảng 1.1. Xác định chủ đề STEM từ ngữ cảnh cuộc sống Phạm vi tác động

VĐ thực tiễn CS

Sức khỏe

Cá nhân

Xã hội

Toàn cầu

(bản thân,

(Cộng đồng)

gia đình ..) Giữ gìn sức khỏe, Kiểm soát bệnh tật, Dịch bệnh, lây dinh

dưỡng,

tai sức động,

nạn…

khỏe lựa

cộng lan bệnh truyền chọn nhiễm…

thực phẩm…. Sử

dụng

năng Bảo

tồn

năng Hậu

quả

toàn

Tài nguyên

lượng, nhấn mạnh lượng, quá trình cầu, sử dụng và

thiên nhiên

bảo tồn và hiệu chuyển đổi năng bảo quả…

lượng thay thế…

tồn

năng

lượng…

Ứng xử với môi Xử lí chất thải, tác Đa

dạng

sinh

thái

Chất lượng

trường thân thiện, động môi trường… học,

môi trường

sử dụng và xử lí vật

bền vững, kiểm

liệu thải loại…

soát ô nhiễm…

Thiên nhiên và con Động đất, thời tiết Biến Giảm thiểu nguy hiểm

người…

khắc nghiệt, xói hậu,

đổi

khí

tác động

mòn và bồi tích, của chiến tranh đánh giá rủi ro…

hiện đại…

b) Tiêu chí cho một chủ đề giáo dục STEM Khi xây dựng một chủ đề giáo dục STEM, một số câu hỏi có thể gặp phải với các GV đó là liệu chủ đề được xây dựng có đúng theo tinh thần STEM hay không hay là một chủ đề tích hợp khoa học đơn thuần. Điều gì tạo nên sự phân

biệt một chủ đề giáo dục STEM với các chủ đề học tập khác. Điều đầu tiên cần phải khẳng định trước hết một chủ đề dạy học theo định hướng STEM phải là một chủ đề mang tính tích hợp. Khái niệm STEM hay giáo dục STEM là một khái niệm rộng và nhiều tầng bậc, do vậy điều này cũng ảnh hưởng tới việc xác định hay cách đánh giá về một chủ đề giáo dục STEM. Trong nội dung trình bày dưới đây nghiên cứu đề xuất một số tiêu chí nhằm xác định về một chủ đề giáo dục STEM. 1. Chủ đề STEM hướng tới giải quyết các vấn đề trong thế giới thực Vận dụng kiến thức STEM để giải quyết các vấn đề thực tiễn chính là mục tiêu của dạy học theo quan điểm STEM. Do vậy, bài học STEM không phải là để giải quyết các vấn đề mang tính tưởng tượng và xa rời thực tế mà nó luôn hướng đến giải quyết các vấn đề các tình huống trong xã hội, kinh tế, môi trường trong cộng đồng địa phương của họ cũng như toàn cầu. 2. Chủ đề STEM phải hướng tới việc HS vận dụng các kiến thức trong lĩnh vực STEM để giải quyết Tiêu chí này nhằm đảm bảo theo đúng tinh thần giáo dục STEM, qua đó mới phát triển được những năng lực chuyên môn liên quan. 3. Chủ đề STEM định hướng thực hành. Định hướng hành động là một đặc điểm của quan điểm STEM. Chỉ khi chủ đề STEM định hướng thực hành mới đảm bảo hình thành và phát triển năng lực cho HS. Điều này sẽ giúp HS có được kiến thức từ kinh nghiệm thực hành chứ không phải chỉ từ lí thuyết. Bằng cách xây dựng các bài giảng theo chủ đề và dựa trên thực hành, HS sẽ được hiểu sâu về lí thuyết, nguyên lí thông qua các hoạt động thực tế. Chính các hoạt động thực tế này sẽ giúp HS nhớ kiến thức lâu hơn và sâu hơn. HS sẽ được làm việc theo nhóm, tự thảo luận tìm tòi kiến thức, tự vận dụng kiến thức vào các hoạt động thực hành rồi sau đó có

thể truyền đạt lại kiến thức cho người khác. Với cách học này, GV không còn là người truyền đạt kiến thức nữa mà sẽ là người hướng dẫn để HS tự xây dựng kiến thức cho chính mình [35]. 4. Chủ đề STEM khuyến khích làm việc nhóm giữa các HS Trên thực tế có những chủ đề STEM vẫn có thể triển khai cá nhân. Tuy nhiên, làm việc theo nhóm là hình thức làm việc phù hợp trong việc giải quyết các nhiệm vụ phức hợp gắn với thực tiễn. Làm việc theo nhóm là một kĩ năng quan trọng trong thế kỉ 21 bên cạnh đó khi làm việc theo nhóm HS sẽ được đặt vào môi trường thúc đẩy các nhu cầu giao tiếp chia sẻ ý tưởng và cùng nhau phát triển giải pháp. Bước 2. Xây dựng nội dung học tập Đây là giai đoạn GV 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. Căn cứ vào thời gian dự kiến, mục tiêu và có thể là đặc điểm tâm sinh lí, yếu tố vùng miền để xây dựng nội dung cho phù hợp. 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 Công nghệ và giáo dục STEM? Biểu hiện thực tế của mối liên hệ đó? Bước 3. 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, tiến hành thí nghiệm, 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 học, năng lực quản lí, sáng tạo, giao tiếp và các năng lực chuyên biệt đã xác định cho môn Công nghệ THPT.

Bước 4. Tổ chức thực hiện Đây là giai đoạn triển khai nội dung học tập tới toàn thể HS. Giai đoạn này cần xây dựng môi trường học tập, gợi nhu cầu khám phá, giao tiếp, hợp tác và chia sẻ giữa HS trong quá trình thực hiện các nhiệm vụ. GV đóng vai trò là người tổ chức, hướng dẫn và tư vấn… Bước này HS sẽ thực hiện hai nhiệm vụ chính: - Phân tích và diễn giải các dữ liệu. Trao đổi những kiến thức và các giải pháp mang tính khả thi. Sử dụng công nghệ thích hợp để phân tích và giao tiếp. - Học sinh tinh chỉnh các giải pháp, nguyên mẫu hoặc các quy trình. Sửa đổi quy trình thử nghiệm để tìm hiểu thêm. Xác định và phân tích các kết nối đến nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM. Bước 5. Đánh giá Bước đánh giá được hiểu trên hai khía cạnh. Thứ nhất, GV đánh giá sự hiểu biết của HS thông qua việc thực hiện nhiệm vụ (đánh giá tiến trình và sản phẩm của HS), đánh giá năng lực HS như năng lực giải quyết vấn đề, năng lực sáng tạo và năng lực hợp tác. Thứ hai, GV 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. 1.4.5. Phương pháp và hình thức tổ chức dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM PPDH trong môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM về bản chất là mở rộng các hoạt động dạy và học bằng cách tạo môi trường, bối cảnh cụ thể để HS được trải nghiệm, vận dụng kiến thức, sử dụng kĩ năng và thể hiện thái độ của bản thân. Trong dạy học STEM nói chung, các phương pháp và kĩ thuật dạy học tích cực được sử dụng để tạo động cơ, thúc đẩy nhu cầu khám phá và hỗ trợ xây dựng, tổ chức các hoạt động nhận thức tích cực ở người học. Để huy động vốn kiến thức, kinh nghiệm, khuyến khích tư duy của người học.

Dựa vào phân loại ở trên cho thấy giáo dục STEM thường được thực hiện trong hai bối cảnh: - Học tập thông qua chủ đề 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). Về bản chất, là lấy chủ đề giáo dục STEM làm xuất phát điểm của quá trình nhận thức. HS sẽ được đối diện với nó trước, thông qua đó HS phải đi tìm hiểu, nghiên cứu. HS tự định hướng nghiên cứu các kiến thức có liên quan. Ở chủ đề dạng này, GV thường sử dụng dạy học giải quyết vấn đề. - Học tập thông qua chủ đề có tính chất vận dụng. Là chủ đề được xây dựng trên cơ sở kiến thức HS đã được học. HS một lần nữa được vận dụng kiến thức vào trong cuộc sống và soi sáng những lí thuyết HS đã được học. Ở chủ đề dạng này, GV thường sử dụng PPDH dựa trên dự án. a. Dạy học giải quyết vấn đề Về lí luận, dạy học giải quyết vấn đề hay còn gọi là dạy học nêu vấn đề, dạy học gợi mở vấn đề… với ý nghĩa nhấn mạnh khác nhau nhưng bản chất không có gì khác biệt. Thuật ngữ “dạy học nêu vấn đề” muốn nhấn mạnh tới khâu tạo ra tình huống có vấn đề, khâu quan trọng có ý nghĩa quyết định của kiểu dạy học này. Tuy nhiên, thuật ngữ “dạy học nêu vấn đề” làm cho người ta có thể hiểu nhầm rằng tình huống có vấn đề là do GV nêu ra theo ý muốn chủ quan của mình. Thêm vào đó, có thể hiểu rằng kiểu dạy học này chỉ dừng lại ở việc nêu ra vấn đề chưa không nói rõ được vai trò của HS trong quá trình giải quyết vấn đề. Thuật ngữ “dạy học gợi mở vấn đề” khắc phục được nhược điểm thứ nhất nhưng vẫn chưa khắc phục được nhược điểm thứ hai. Thuật ngữ “dạy học giải quyết vấn đề”có hàm ý đề cập tới việc phát hiện được tình huống có vấn đề và giúp HS giải quyết được tình huống có vấn đề. Có thể nói thuật ngữ này làm rõ hơn bản chất của kiểu dạy học so với các thuật ngữ trên [20].

Dạy học giải quyết vấn đề là một quan điểm dạy học mà bản chất là đặt ra trước HS một hệ thống các vấn đề nhận thức có chứa đựng mâu thuẫn giữa cái đã biết và cái chưa biết, chuyển HS vào tình huống có vấn đề, kích thích HS tự giác, có nhu cầu mong muốn giải quyết vấn đề, kích thích hoạt động tư duy tích cực của HS trong quá trình giải quyết vấn đề, tức là làm cho HS tích cực tự giác trong việc giành lấy kiến thức một cách chủ động [18]. Ở đây ‘giải quyết vấn đề’ được hiểu là cách thức cá nhân sử dụng kiến thức đã có, những kĩ năng, và sự hiểu biết của mình để đáp ứng nhu cầu của một tình huống không quen thuộc. Người học phải tổng hợp những gì đã học được và áp dụng vào một hoàn cảnh mới và khác nhau [50]. Tác giả Trần Bá Hoành đã cụ thể hóa dạy học giải quyết vấn gồm các bước sau [19]: Bước 1. Đặt vấn đề, xây dựng bài toán nhận thức : - Tạo tình huống có vấn đề. - Phát hiện và nhận dạng vấn đề nảy sinh. - Phát biểu vấn đề cần giải quyết. Bước 2. Giải quyết vấn đề đặt ra: - Đề xuất các giả thuyết. - Lập kế hoạch giải quyết vấn đề. - Thực hiện kế hoạch giải quyết vấn đề. Bước 3. Kết luận: - Thảo luận kết quả và đánh giá. - Khẳng định hay bác bỏ giả thuyết đã nêu. - Phát biểu kết luận. - Đề xuất vấn đề mới. Tuy nhiên, trong quá trình dạy học GV có thể linh hoạt sử dụng để phù hợp với mục đích, nội dung bài học và đối tượng HS.

b. Dạy học dự án [13] - Bản chất: Dạy học theo dự án theo nghĩa rộng là một PPDH, trong đó người học thực hiện một nhiệm vụ học tập phức hợp, có sự kết hợp giữa lí thuyết và thực hành. Dưới sự chỉ đạo của GV, nhiệm vụ này được người học thực hiện với tính tự lực cao trong toàn bộ quá trình: từ việc xác định mục đích học tập, lập kế hoạch, đến việc thực hiện dự án, kiểm tra, điều chỉnh, đánh giá quá trình và kết quả thực hiện. Kết quả dự án học tập là những sản phẩm có thể trình bày, giới thiệu. - Các bước thực hiện: Dựa theo quy trình thực hiện dự án, dạy học theo dự án có thể được thực hiện theo các bước sau (Hình 1.11):

Xác định

Xây dựng

chủ đề và

nội dung và

mục tiêu

kế hoạch thực

của dự án

hiện dự án

Thực

Đánh giá

hiện

kết quả

dự án

học tập

Hình 1.11. Sơ đồ các bước thực hiện dạy học theo dự án Bước 1. Xác định chủ đề và mục tiêu của dự án học tập GV và HS cùng nhau đề xuất, xác định chủ đề và mục tiêu của dự án học tập; trong đó GV có thể giới thiệu một số hướng đề tài để HS lựa chọn và cụ thể hóa. Bước 2. Xây dựng nội dung và kế hoạch thực hiện dự án Với sự hướng dẫn của GV, HS (có thể theo nhóm) xây dựng nội dung và kế hoạch thực hiện dự án: công việc, phương tiện, điều kiện, thời gian dự kiến, cách tiến hành và phân công công việc cụ thể. Bước 3. Thực hiện dự án

HS thực hiện các hoạt động cụ thể (lí thuyết, thực hành, điều tra, quan sát, thu thập số liệu, thông tin, phân tích, xử lí…) và tạo ra sản phẩm. Trong bước này, HS thường tiến hành các điều tra, quan sát cá nhân hoặc theo nhóm. Bước 4. Đánh giá dự án HS (đại diện nhóm) báo cáo quá trình thực hiện và kết quả có đối sánh với mục tiêu ban đầu, giới thiệu sản phẩm (báo cáo tổng hợp số liệu, kết luận hoặc sản phẩm cụ thể) và tự đánh giá. GV nhận xét và đánh giá. - Phân loại dự án học tập * Phân loại theo nhóm chuyên môn: + Dự án trong một môn học: là loại dự án học tập trong đó trọng tâm nội dung nằm trong một môn học. + Dự án liên môn: là dự án mà trọng tâm nội dung nằm trong nhiều môn học khác nhau. + Dự án ngoài chuyên môn: là các dự án không phụ thuộc vào nội dung các môn học. * Phân loại theo quỹ thời gian: + Dự án nhỏ: thực hiện trong một số giờ học, có thể từ 2 đến 6 giờ. + Dự án trung bình: Dự án trong một hoặc một số ngày, nhưng giới hạn là trong một hoặc 40 giờ học. + Dự án lớn: dự án thực hiện với quỹ thời gian lớn, tối thiểu là 1 tuần hay hơn 40 giờ học và có thể kéo dài nhiều tuần. * Phân loại theo nhiệm vụ: + Dự án tìm hiểu: là dự án khảo sát thực trạng đối tượng. + Dự án nghiên cứu: nhằm giải quyết các vấn đề, giải thích các hiện tượng, các quá trình. + Dự án kiến tạo: trọng tâm là tạo ra các sản phẩm vật chất, hoặc thực hiện một kế hoạch hành động thực tiễn.

Các dự án trên không hoàn toàn tách biệt nhau. Dự án có tính chất tổng hợp là dự án kết hợp nhiều hoạt động khác nhau. Trong từng lĩnh vực chuyên môn có thể phân loại các dạng dự án theo đặc thù riêng. 1.4.6. Cơ sở vật chất trong giáo dục STEM Xét trên quan điểm hệ thống, giáo dục STEM cũng có đầy đủ 6 yếu tố là: mục tiêu, nội dung, phương pháp, phương tiện (cơ sở vật chất), hình thức tổ chức và kiểm tra đánh giá. Đặc biệt là một hoạt động được triển khai trên hình thức trải nghiệm và định hướng sản phẩm. Do vậy, cơ sở vật chất phục vụ giáo dục STEM càng trở nên quan trọng và có tính đặc thù, góp phần quan trọng quyết định chất lượng của hoạt động giáo dục STEM. Hệ thống cơ sở vật chất trong giáo dục STEM ở đây được hiểu là: phòng học STEM, tài liệu học tập, phương tiện trực quan, các thiết bị thí nghiệm và lao động sản xuất. - Vai trò của hệ thống cơ sở vật chất trong giáo dục STEM bao gồm: + Tạo điều kiện để HS kết hợp lí thuyết với thực hành, nhà trường với đời sống, kích thích hứng thú học tập của HS đối với các môn học thuộc lĩnh vực STEM, giúp HS nắm kiến thức nhanh chóng, bền vững và sáng tạo. + Tạo điều kiện để HS học tập, rèn luyện kĩ năng. Qua đó phát triển năng lực cá nhân, tìm hiểu, lựa chọn nghề nghiệp tương lai. + Tạo ra những điều kiện thuận lợi để sinh hoạt nhóm chuyên môn, tổ chức HS tham gia nghiên cứu khoa học. + Tạo ra những điều kiện thuận lợi cho việc giáo dục tinh thần yêu lao động, thói quen tổ chức khoa học nơi làm việc. - Thiết kế phòng học STEM Phòng học STEM là phòng học được trang bị hệ thống thiết bị dạy học, thí nghiệm, chế tạo thuộc lĩnh vực STEM và hệ thống các thiết bị nghe nhìn được lắp đặt phù hợp để GV và HS sử dụng thuận lợi trong quá trình tổ chức các hoạt động giáo dục STEM trong môi trường giáo dục phổ thông. Phòng học

sẽ có các khu vực thiết kế, thí nghiệm, chế tạo, thử nghiệm.. Những lưu ý khi thiết kế phòng học STEM: + Thiết kế không gian phòng học STEM phải lưu ý đến yếu tố kết nối để thuận lợi cho các hoạt động thiết kế, lập kế hoạch và chế tạo. Tăng cường sự tương tác giữa GV với HS, giữa HS với HS. Tạo không gian khuyến khích sự “giao tiếp” và “liên kết” giữa các môn học thuộc lĩnh vực STEM. Cần tập trung vào việc tận dụng và tăng cường các không gian phi lớp học, cung cấp một giải pháp nội thất thúc đẩy sự tương tác. Trung tâm của phòng học STEM được thiết lập là nơi để trao đổi, thảo luận, tương tác... + Không gian học tập được thiết kế nhằm thúc đẩy nhu cầu thao tác vật chất của HS, cung cấp cơ hội để thử nghiệm và chế tạo. Nội thất phòng học được thiết lập tạo cơ hội cho việc chuyển đổi công năng giảng dạy, hội thảo, seminar và thực hành một cách linh hoạt. Việc thiết kế không gian cần tính tới sự phát triển và kết nối các hạng mục công nghệ hỗ trợ trong tương lai. + Xây dựng cơ sở vật chất hỗ trợ việc giảng dạy các kiến thức thuộc lĩnh vực STEM một cách linh hoạt thông qua các công cụ trực tiếp, gián tiếp, từ màn hình trình chiếu đến các mô hình, sơ đồ, biểu đồ, tranh ảnh... Tận dụng các thiết kế xây dựng cơ sở vật chất cho phòng học STEM như là một cơ hội để HS có thể trực quan đến các yếu tố về kĩ thuật và các nguyên tắc phát triển bền vững. Có thể thể hiện trực quan các kết cấu của phòng học, sơ đồ hệ thống điện, giải pháp sử dụng điện năng, vật liệu thiết kế... Phòng học STEM được sắp đặt vừa đảm bảo các yếu tố bền vững vừa tạo điều kiện để lồng ghép không gian vào việc học tập và thực tiễn cuộc sống của HS. 1.5. Thực trạng dạy học môn Công nghệ phổ thông dưới góc độ định hướng giáo dục STEM 1.5.1. Từ góc độ chương trình Theo nghĩa rộng có thể nói chương trình giáo dục phổ thông Việt Nam đã quan tâm đến giáo dục STEM, các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật

được đưa vào giảng dạy trong tất cả các bậc học. Tuy nhiên, chương trình và sách giáo khoa hiện hành ở Việt Nam chưa được xây dựng như một chỉnh thể mang tính xuyên suốt từ các cấp học, các môn học, hoạt động giáo dục; một số nội dung các môn học và hoạt động giáo dục chưa cân đối, chưa phù hợp với đối tượng. Nội dung chương trình, sách giáo khoa hiện hành tuy bước đầu đã được xây dựng theo quan điểm tích hợp và phân hóa nhưng việc thực hiện dạy học tích hợp và phân hóa chưa có hiệu quả cao, chưa đạt được yêu cầu của mục tiêu chương trình [32]. Theo nghĩa hẹp dựa trên các yêu cầu của giáo dục STEM, nhất là hiệu quả tích hợp các môn học và vận dụng thực tế có thể thấy chương trình giáo dục phổ thông ở Việt Nam hiện nay chưa thực sự có giáo dục STEM. Nếu như ở bậc tiểu học, ít nhiều có tinh thần tích hợp trong chương trình như bộ môn Tìm hiểu Tự nhiên và Xã hội, Khoa học thì lên THCS và THPT các môn học này lại độc lập, mới tích hợp ở một số nội dung trong từng môn học riêng lẻ. Chương trình các môn Toán học, Khoa học tự nhiên, Kĩ thuật và Công nghệ được xây dựng theo cách tiếp cận nội dung, chưa coi trọng yêu cầu hình thành và phát triển năng lực. Do thiếu sự gắn kết giữa kiến thức, kĩ năng của các môn học nên chương trình các môn Khoa học tự nhiên còn nặng về kiến thức hàn lâm, nhẹ về yêu cầu thực hành, vận dụng đã dẫn đến tình trạng phần lớn HS, sinh viên thiếu kĩ năng thực hành nghề nghiệp, ứng dụng CNTT, thiếu chủ động, sáng tạo, hạn chế vận dụng kiến thức vào sản xuất và đời sống. 1.5.2. Từ điều tra thực tiễn 1.5.2.1. Thực trạng dạy học môn Công nghệ Để tìm hiểu về thực trạng dạy học môn Công nghệ phổ thông dưới góc độ định hướng giáo dục STEM, nghiên cứu đã tiến hành điều tra 64 GV môn Công nghệ ở cả ba miền: Bắc bộ, Trung bộ, Nam bộ (Nội dung phiếu điều tra trình bày trong Phụ lục 1). Ở các câu hỏi điều tra 1, 2, 3, 4, 6, 8 các tiêu chí

được mã hóa như sau: “Thường xuyên” = 3, “Thỉnh thoảng” = 2, “Hiếm khi” = 1, “Chưa bao giờ” = 0. Ở câu số 5 các tiêu chí được mã hóa là: “Rất chú ý” = 3, “Chú ý” = 2, “Thỉnh thoảng chú ý” = 1, “Không chú ý” = 0. Số liệu sau khi thống kê được xử lí bằng phần mềm SPSS để tính toán giá trị trung bình (TB), độ lệch chuẩn (ĐLC) và kiểm tra giá trị P để kiểm tra mức độ ý nghĩa của số liệu điều tra. Giá trị P < 0,05 theo hai phía được coi là có ý nghĩa thống kê. a. Về mức độ quan tâm của GV tới các năng lực chung của HS thông qua các bài giảng (Bảng 1.2) Bảng 1.2. Kết quả mức độ quan tâm của GV tới các năng lực chung thông qua bài giảng Mức độ quan tâm (N = 64) Năng lực Năng lực giải quyết vấn đề Năng lực hợp tác

Chưa TB ± ĐLC bao giờ

Thường xuyên

Thỉnh thoảng

Hiếm khi

(68,3%)

(30%)

(1,7%)

(0%)

2,67 ± 0,51

< 0,0001

2,56 ± 0,59

< 0,0001

(60,7%) (34,4%) (4,9%)

(0%)

Năng lực tự học

48 12 1 (78,7%) (19,7%) (1,6%)

0 (0%)

2,77 ± 0,46

< 0,0001

Năng lực giao tiếp

33 24 2 (55,9%) (40,7%) (3,4%)

0 (0%)

2,53 ± 0,57

< 0,0001

Năng lực sáng tạo

19 34 7 1 2,16 ± 0,69 (31,1%) (55,7%) (11,5%) (1,6%)

< 0,0001

Năng lực tính toán

22 31 7 (36,7%) (51,7%) (11,7%)

2,25 ± 0,65

< 0,0001

2,03 ± 0,75

< 0,0001

Năng

lực

sử

dụng

CNTT và truyền thông

0 (0%) 1

(27,9%) (49,2%) (21,3%) (1,6%)

Kết quả Bảng 1.2 cho thấy các GV đã quan tâm tới việc phát triển các năng lực chung ở HS. Tuy nhiên các năng lực về sáng tạo, tính toán, năng lực sử dụng CNTT và truyền thông chưa được quan tâm nhiều.

b. Mức độ sử dụng phương pháp và các kĩ thuật dạy học tích cực (Bảng 1.3, Hình 1.12) Kết quả từ Hình 1.12 ta thấy các GV đã vận dụng nhiều phương pháp và kĩ thuật dạy học khác nhau trong quá trình dạy học của mình, tuy nhiên việc sử dụng phương pháp thuyết trình và phương pháp đàm thoại còn phổ biến. PPDH giải quyết vấn đề cũng được nhiều GV sử dụng (66,1%), tuy nhiên các kĩ thuật dạy học khác còn chưa được nhiều GV biết đến hoặc hoặc vận dụng, đặc biệt có tới 91,9% GV từ “thỉnh thoảng” cho đến “chưa bao giờ” sử dụng PPDH dự án, một trong những PPDH phát triển năng lực hiệu quả. Điều đó cho ta thấy một thực trạng về việc triển khai các phương pháp và kĩ thuật dạy học tích cực ở các trường còn gặp nhiều khó khăn. Bảng 1.3. Mức độ GV sử dụng phương pháp và kĩ thuật dạy học tích cực Phương pháp Mức độ quan tâm (N = 64) và Kĩ thuật Thường

Thỉnh

Hiếm

Chưa

dạy học

xuyên

thoảng

Khi

bao giờ

Thuyết trình

39 (62,9%)

17 (27,4%) 6 (9,7%)

Đàm thoại

43(67,2%)

Thực hành Giải quyết

TB ± ĐLC

0 (0%)

2,53 ± 0,67

< 0,0001

20 (31,2%) 1 (1,6%)

0 (0%)

2,66 ± 0,51

< 0,0001

19 (30,6%)

36 (58,1%) 6 (9,7%)

1 (1,6%)

2,18 ± 0,67

< 0,0001

39 (66,1%)

16 (27,1%) 4 (6,8%)

0 (0%)

2,59 ± 0,62

< 0,0001

Dự án

5 (8,1%)

23 (37,1%) 18 (29,0%) 16 (25,8%)

1,27 ± 0,94

< 0,0001

Hợp tác

27 (44,3%)

30 (49,2%) 3 (4,9%)

2,36 ± 0,66

< 0,0001

0,75 ± 0,80

< 0,0001

vấn đề

1 (1,6%)

theo nhóm Kĩ thuật KWL 1 (2,0%)

8 (15,7%)

Sơ đồ tư duy

13 (22,0%)

25 (42,4%) 13 (22%)

8 (13,6%)

1,73 ± 0,96

< 0,0001

Kĩ thuật

10 (16,7%)

24 (40,0%) 12 (20%)

14 (23,3%)

1,50 ± 1,03

< 0,0001

19 (37,3%) 23 (45,1%)

khăn trải bàn Chú thích: KWL: Hiểu, muốn, học (Know, want, learn)

80% 70% 60% % Giáo viên

50% 40% 30% 20% 10% 0%

Thuyết trình

Đàm thoại

Thực Giải Dạy học Hợp tác Kĩ thuật Sơ đồ tư Kĩ thuật hành quyết vấn dự án theo KWL duy khăn trải đề nhóm bàn

Thường xuyên

Thỉnh thoảng

Hiếm khi

Chưa bao giờ

Hình 1.12. Biểu đồ mức độ sử dụng phương pháp và kĩ thuật dạy học c. Mức độ hướng dẫn HS vận dụng kiến thức để giải quyết các vấn đề thực tiễn (Bảng 1.4) Bảng 1.4. Kết quả hướng dẫn HS vận dụng kiến thức để giải quyết các vấn đề thực tiễn Mức độ

Thường xuyên

Thỉnh thoảng

Hiếm khi

Chưa bao giờ

38 (59,4%)

23 (35,9%)

3 (4,7%)

0 (0%)

TB ± ĐLC

2,55 ± 0,59 < 0,0001

d. Mức độ chú ý đến việc định hướng hứng thú ở người học (Bảng 1.5) Bảng 1.5. Kết quả mức độ GV chú ý định hướng hứng thú ở HS Mức độ TB ± ĐLC P

Rất chú ý

Chú ý

Thỉnh thoảng chú ý

Ko chú ý

22 (34,4%)

33 (51,6%)

8 (12,5%)

1 (1,6%)

2,19 ± 0,71 < 0,0001

e. Mức độ tổ chức cho HS hợp tác làm ra sản phẩm trong quá trình dạy học (Bảng 1.6) Bảng 1.6. Kết quả mức độ GV tổ chức cho HS hợp tác làm ra sản phẩm trong quá trình dạy học Mức độ

Thường xuyên Thỉnh thoảng

Hiếm khi

Chưa bao giờ

8 (12,5%)

14 (21,9%)

3 (4,7%)

TB ± ĐLC

39 (60,9%)

1,81 ± 0,71 < 0,0001

Từ Bảng 1.4; Bảng 1.5 và Bảng 1.6 cho thấy trong quá trình dạy học môn Công nghệ, các GV đã rất quan tâm tới việc hướng dẫn HS vận dụng kiến thức để giải quyết các vấn đề thực tiễn, định hướng hứng thú ở người học. Tuy nhiên, thông qua hoạt động dạy học việc tổ chức để HS tạo ra các sản phẩm hay định hướng sản phẩm trong quá trình hướng dẫn HS vận dụng kiến thức để giải quyết các vấn đề thực tiễn chưa được nhiều GV quan tâm hay thực hiện. Điều này cũng có thể hiểu rằng HS chưa có nhiều cơ hội được học tập trải nghiệm, được “nhúng” trong môi trường công nghệ. Các hoạt động định hướng hứng thú, vận dụng kiến thức vào thực tiễn mới chỉ dừng ở mức độ lí thuyết là chính. g. Mức độ kết nối kiến thức từ các môn Toán học, Vật lí, Hóa học, Sinh học và Tin học trong quá trình dạy học môn Công nghệ (Bảng 1.7, Hình 1.13) Bảng 1.7. Kết quả mức độ GV kết nối kiến thức từ các môn Khoa học tự nhiên trong quá trình dạy học môn Công nghệ Mức độ TB ± ĐLC

Thường xuyên Thỉnh thoảng

Hiếm khi

Chưa bao giờ

31 (48,4%)

3 (4,7%)

0 (0%)

30 (46,9%)

2,44 ± 0,59

< 0,0001

4,7%

0% Thường xuyên

48,4%

46,9%

Thỉnh thoảng Hiếm khi Chưa bao giờ

Hình 1.13. Kết quả mức độ kết nối kiến thức từ các môn Toán học, Vật lí, Hóa học, Sinh học và Tin học trong quá trình dạy học môn Công nghệ Kết quả Hình 1.13 cho thấy có tới 95% GV Công nghệ quan tâm đến việc kết nối kiến thức từ các môn Toán học, Vật lí, Hóa học, Sinh học, Tin học trong quá trình dạy học. Điều này chứng tỏ các GV đã quan tâm nhiều đến dạy học tích hợp và lựa chọn các môn học thuộc lĩnh vực STEM trong nội dung dạy học tích hợp của mình. h. Về cơ sở vật chất dạy học môn Công nghệ (Bảng 1.8, Bảng 1.9) Bảng 1.8. Kết quả khảo sát mức độ GV sử dụng cơ sở vật chất dạy học môn Công nghệ Phương

tiện Mức độ sử dụng (N = 64) Thường Thỉnh xuyên

thoảng

khi

Chưa bao TB ± ĐLC giờ

Tranh giáo khoa

54 (84,4%)

8 (12,5%)

2 (3,1 %)

0 (0%)

2,81 ± 0,47*

Mô hình

24 (39,3%)

30 (49,2%)

6 (9,8%)

1 (1,6%)

2,26 ± 0,72*

Vật thật

16 (25,8%)

32 (51,6%)

12 (19,4%)

2 (3,2%)

2,00 ± 0,77*

Máy chiếu ĐPT

30 (46,9%)

33 (51,6%)

0 (0%)

2,48 ± 0,50*

Máy vi tính

36 (58,1%)

24 (38,7%)

1 (1,6%)

2,53 ± 0,62*

4 (6,8%)

12 (20,3%)

8 (13,6%)

35 (59,3%)

0,75 ± 1,01*

dạy học

Bảng thông minh

Hiếm

Chú thích: ĐPT : Đa phượng tiện ; *: P < 0,0001

Bảng 1.9. Kết quả khảo sát về phòng học môn Công nghệ Phòng học bộ môn Công nghệ

Có

Kết hợp với phòng khác

Không có

N (%)

8 (12,9%)

28 (45,2 %)

26 (41,9%)

Kết quả Bảng 1.8 và Bảng 1.9 cho thấy về cơ sở vật chất nhiều trường khá đầy đủ về thiết bị dùng chung như máy chiếu, hầu hết các GV đã sử dụng máy chiếu và máy tính trong quá trình giảng dạy. Các thiết bị truyền thống khác như tranh giáo khoa, mô hình, vật thật được các GV sử dụng khá phổ biến. Qua khảo sát nghiên cứu nhận thấy có 58,1% các trường có phòng bộ môn Công nghệ độc lập hoặc kết hợp với một bộ môn khác. 1.5.2.2. Nhận thức của giáo viên về STEM Để tìm hiểu về những nhận thức của GV môn Công nghệ về STEM hiện nay, nghiên cứu tiến hành khảo sát 64 GV trên cả ba miền của cả nước. Kết quả cho thấy không nhiều GV biết về STEM từ việc nghe, đọc, hay biết được các hoạt động STEM, liên quan đến STEM hiện nay ở Việt Nam. Kết quả được thể hiện ở Bảng 1.10 và Bảng 1.11. Bảng 1.10. Kết quả mức độ nhận thức của GV về STEM Nhận thức

Mức độ nhận thức (N = 64)

TB ± ĐLC

Có biết (1)

Không biết (0)

STEM

28 (45,9%)

33 (54,1%)

0,46 ± 0,50

< 0,0001

Giáo dục STEM

30 (49,2%)

31 (50,8%)

0,49 ± 0,50

< 0,0001

Ngày hội STEM

10 (16,4%)

41 (83,6%)

0,16 ± 0,37

0,001

Nghề nghiệp STEM

6 (9,8%)

55 (90,2%)

0.10 ± 0,30

0,013

Nhân lực STEM

6 (9,8%)

55 (90,2%)

0,10 ± 0,30

0,013

Cuộc thi Robotics

23 (37,7%)

38 (62,3%)

0,38 ± 0,49

< 0,0001

Bảng 1.11. Mối quan tâm về STEM hiện nay của GV môn Công nghệ Mối quan tâm

Mức độ

Số lượng (%)

Không quan tâm (0)

2 (3,4%)

Mới chỉ nghe nói đến (1)

20 (33,9%)

Rất muốn tìm hiểu (2)

26 (44,1%)

Đang tìm hiểu (3)

10 (16,9%)

Đang nghiên cứu (4)

1 (1,7%)

Đang dạy về STEM (5)

0 (0%)

TB ± ĐLC

1,80 ± 0,83

< 0,0001

Từ việc khảo sát GV trên, nghiên cứu cho thấy nếu nhìn dưới góc độ giáo dục STEM thì PPDH môn Công nghệ hiện nay của các GV về hình thức tổ chức… là khá phù hợp với mục tiêu của giáo dục STEM, phù hợp với đặc điểm của giáo dục STEM. Tuy nhiên việc phù hợp đó không hẳn là từ định hướng của GV bởi qua khảo sát ở trên ta thấy hiện tại không nhiều GV đã biết về STEM. Sự phù hợp đó đến từ mục tiêu môn Công nghệ và bản thân nội hàm môn Công nghệ có nhiều điểm tương đồng với định hướng giáo dục STEM. Bên cạnh đó trong số GV được hỏi có 44,1% GV rất muốn được tìm hiểu về STEM, 16,9% GV đang tìm hiểu về STEM và có 1,7% là đang nghiên cứu về STEM. Đây là những cơ sở quan trọng cho việc đưa ra đề xuất dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM. Kết luận chương 1 Trong chương này nghiên cứu đã trình bày tổng quan cơ sở lí luận và thực tiễn của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM. Những nội dung chính của chương này có thể tóm tắt như sau:

Giáo dục STEM hiện nay đang trở thành một xu hướng giáo dục mang tính tất yếu trên thế giới trong bối cảnh cạnh tranh kinh tế, cạnh tranh nguồn nhân lực chất lượng cao giữa các quốc gia. Giáo dục STEM đã được đưa vào Việt Nam thông qua các công ty Công nghệ và giáo dục, tuy nhiên đến nay việc nghiên cứu về cơ sở lí luận và thực tiễn của giáo dục STEM nói chung và giáo dục STEM trong dạy học Công nghệ chưa được quan tâm đúng mức. Hiện nay trên thế giới và Việt Nam, giáo dục STEM được hiểu dưới nhiều góc độ khác nhau, tuy nhiên một cách chung nhất có thể hiểu giáo dục STEM trên hai ý cơ bản sau: Thứ nhất: Giáo dục STEM bản chất là dạy học tích hợp của các lĩnh vực là Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Thứ hai: Giáo dục STEM không chỉ cung cấp cho HS những kiến thức về mặt lí thuyết mà còn tạo cơ hội cho HS được trải nghiệm, vận dụng kiến thức đã học để giải quyết các vấn đề của cuộc sống gắn với bối cảnh thực tiễn, thông qua đó phát triển các năng lực chung ở HS. Cơ sở khoa học của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM là: dạy học tích hợp; dạy học theo định hướng phát triển năng lực; nội hàm lĩnh vực Công nghệ trong chương trình giáo dục phổ thông ở Việt Nam và lí thuyết về thiết kế kĩ thuật. Trong chương này, nghiên cứu đã đề xuất quy trình dạy học môn Công nghệ phổ thông theo định hướng giáo dục STEM, phương pháp xây dựng chủ đề giáo dục STEM. Nghiên cứu cũng đã điều tra thực trạng về việc dạy học môn Công nghệ dưới góc độ của giáo dục STEM và nhận thức của GV về giáo dục STEM. Kết quả điều tra được tổng hợp, phân tích và đánh giá làm cơ sở thực tiễn của luận án.

Chương 2 - DẠY HỌC MÔN CÔNG NGHỆ 8 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 2.1. Phân tích môn Công nghệ 8 dưới góc độ giáo dục STEM [4] 2.1.1. Mục tiêu môn Công nghệ 8 Theo chuẩn kiến thức - kĩ năng của Bộ Giáo dục và Đào tạo, sau khi học xong chương trình Công nghệ 8, HS phải đạt được: a. Kiến thức Phần Vẽ kĩ thuật - Biết được vai trò của vẽ kĩ thuật đối với sản xuất và đời sống. - Hiểu được khái niệm hình chiếu. - Biết được vị trí các hình chiếu của vật thể. - Biết được bản vẽ hình chiếu của một số khối đa diện, khối tròn xoay thường gặp. - Biết được các khái niệm về một số loại bản vẽ kĩ thuật thông thường. - Biết được công dụng và nội dung của một số bản vẽ kĩ thuật. - Biết được quy ước vẽ ren. Phần Cơ khí - Biết được vai trò quan trọng của cơ khí trong sản xuất và đời sống - Biết được sự đa dạng của sản phẩm cơ khí và quy trình sản xuất chúng. - Biết được một số vật liệu cơ khí phổ biến và tính chất cơ bản của chúng - Biết được hình dáng, cấu tạo và vật liệu chế tạo các dụng cụ cầm tay đơn giản trong ngành cơ khí. - Hiểu được quy trình và một số phương pháp gia công cơ khí bằng tay. - Hiểu được khái niệm và phân biệt chi tiết.

- Hiểu được một số kiểu lắp ghép chi tiết máy và ứng dụng trong ngành cơ khí. - Hiểu được khái niệm truyền và biến đổi chuyển động trong cơ khí. - Biết được cấu tạo, nguyên lí làm việc, ứng dụng của một số cơ cấu truyền và biến đổi chuyển động. Phần kĩ thuật điện - Biết được vai trò của điện năng trong sản xuất và đời sống. - Biết được quá trình sản xuất và truyền tải điện năng. - Biết được một số nguyên nhân gây tai nạn điện. - Biết được một số biện pháp an toàn điện và cách sơ cứu người bị tai nạn điện. - Hiểu được khái niệm, đặc tính kĩ thuật và công dụng của một số loại vật liệu kĩ thuật điện thông dụng. - Biết được một số vật liệu cách điện, dẫn điện và dẫn từ thông thường. - Hiểu được cơ sở phân loại, cấu tạo, nguyên lí làm việc và cách sử dụng một số đồ dùng điện thường dùng trong gia đình. - Hiểu được cách tính điện năng tiêu thụ và sử dụng điện năng một cách hợp lí, tiết kiệm trong gia đình. - Hiểu được đặc điểm, cấu tạo, một số yêu cầu kĩ thuật của mạng điện trong nhà; chức năng, cấu tạo, nguyên lí làm việc của các thiết bị lấy điện, đóng - cắt, bảo vệ mạch điện. - Biết được khái niệm, cách vẽ sơ đồ nguyên lí và sơ đồ lắp đặt mạch điện đơn giản. - Biết cách thiết kế một mạch điện đơn giản. b. Kĩ năng - Đọc được bản vẽ hình chiếu của một số khối đa diện và khối tròn xoay. - Đọc được một số bản vẽ kĩ thuật đơn giản.

- Đo, vạch dấu và kiểm tra được kích thước sản phẩm bằng các dụng cụ cầm tay như thước lá, thước cặp, mũi vạch, mũi chấm dấu... - Tháo, lắp được một số mối ghép đơn giản. - Tháo, lắp và xác định được tỉ số truyền của một số bộ truyền động. - Sử dụng được một số dụng cụ bảo vệ an toàn điện và sơ cứu được người bị tai nạn điện. - Phân loại được một số vật liệu điện thông dụng. - Sử dụng được một số đồ dùng điện gia đình đúng yêu cầu kĩ thuật, an toàn và tiết kiệm điện năng. - Sử dụng được các thiết bị điện của mạng điện trong nhà đúng kĩ thuật và an toàn điện. - Vẽ được sơ đồ nguyên lí và sơ đồ lắp đặt của một số mạch điện đơn giản. - Thiết kế được một số mạch điện đơn giản. c. Thái độ - Làm việc theo quy trình, kiên trì, cẩn thận và yêu thích vẽ kĩ thuật. - Có thói quen làm việc theo quy trình, cẩn thận, kiên trì. Thực hiện an toàn lao động, vệ sinh môi trường, yêu thích công việc cơ khí. - Nghiêm chỉnh thực hiện các biện pháp bảo vệ an toàn điện trong sử dụng và sửa chữa điện. - Có ý thức tiết kiệm điện năng khi sử dụng đồ dùng điện. 2.1.2. Cấu trúc nội dung môn Công nghệ 8 Môn Công nghệ 8 được cấu trúc thành 3 phần và được dạy trong 8 chương với thời thời lượng là 52,5 tiết. Nội dung môn Công nghệ 8 đề cập đến một số kiến thức kĩ thuật cơ bản, một số quy trình công nghệ và kĩ thuật lao động đơn giản về cơ khí và điện (Hình 2.1). Nội dung mang nhiều tính kĩ thuật, thực tiễn và gần gũi với đời sống.

Hình 2.1. Nội dung môn Công nghệ 8 2.1.3. Đặc điểm môn Công nghệ 8 2.1.3.1. Đặc điểm của đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của môn Công nghệ 8 là các thiết bị kĩ thuật và quá trình công nghệ chế tạo sản phẩm kĩ thuật… Vì vậy nó mang đầy đủ các đặc điểm đặc trưng của môn Công nghệ nói chung đó là: tính đa chức năng, đa phương án, tính tiêu chuẩn hoá và tính kinh tế. - Tính đa chức năng, đa phương án Tính đa chức năng của đối tượng nghiên cứu có nghĩa là một sản phẩm kĩ thuật có thể thực hiện được một số chức năng khác nhau. Tính đa phương án

của đối tượng nghiên cứu có nghĩa là một sản phẩm kĩ thuật có thể được tạo nên từ nhiều phương pháp, qui trình, cách thức khác nhau. Đặc điểm này phù hợp với bài toán thiết kế. Khai thác đặc điểm này trong dạy học môn Công nghệ theo định hướng STEM, GV giúp HS thấy rõ phạm vi ứng dụng của đối tượng, cách khai thác chức năng của đối tượng; đưa ra hoặc hướng dẫn HS đề xuất các giải pháp kĩ thuật và lựa chọn giải pháp hợp lí, tối ưu. Chính các đặc điểm này là tiền đề tốt để kích thích óc tư duy sáng tạo của HS rèn luyện và phát triển. - Tính tiêu chuẩn hoá Tính tiêu chuẩn hoá có nghĩa là các sản phẩm kĩ thuật và quá trình biểu diễn, sản xuất ra chúng phải tuân theo những qui ước, qui định nghiêm ngặt đã được thống nhất từ trước. Đây chính là cơ sở của việc thống nhất để chuyển giao công nghệ, hợp tác sản xuất… nhằm đảm bảo kinh tế trong sản xuất công nghiệp. Đặc biệt trong thời đại ngày nay, khi khoa học phát triển mạnh và mang tính toàn cầu, quá trình phân công, hợp tác trong sản xuất đã được phát triển với qui mô rộng lớn thì tính tiêu chuẩn hoá càng được coi trọng. Đặc điểm này rất phù hợp khi giáo dục tác phong công nghiệp cho HS trong quá trình tổ chức dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM. - Tính kinh tế Tính kinh tế có nghĩa là trong quá trình nghiên cứu chế tạo, sản xuất, vận hành, bảo dưỡng… các sản phẩm kĩ thuật phải luôn chú trọng tới hiệu quả kinh tế. Sản xuất kĩ thuật phải chú trọng năng suất, hiệu quả và chất lượng. Chính vì vậy, tính kinh tế luôn được quan tâm, nhất là khi sản xuất mang tính cạnh tranh cao.

Đặc điểm này là phù hợp với bài toán thiết kế trong giáo dục STEM. Đó là việc lựa chọn các biện pháp nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế trong lao động kĩ thuật như thực hiện đúng qui trình, lựa chọn phương án thích hợp hoặc tối ưu dưới góc độ đảm bảo hiệu quả kinh tế nhất. 2.1.3.1. Đặc điểm nội dung môn Công nghệ 8 - Tính thực tiễn Như trên đã trình bày, nội dung môn Công nghệ 8 đề cập đến một số kiến thức kĩ thuật cơ bản, một số quy trình công nghệ và kĩ thuật lao động đơn giản về cơ khí và điện. Nội dung mang nhiều tính kĩ thuật, thực tiễn và gần gũi với đời sống. Đặc điểm này là cơ sở thuận lợi cho việc xây dựng các chủ đề giáo dục STEM vừa đảm bảo phù hợp với mục tiêu, nội dung dạy học môn Công nghệ 8 vừa mang tính thực tiễn cao. - Tính tích hợp Tính tích hợp thể hiện ở nội dung môn Công nghệ 8 hàm chứa những phần kiến thức của nhiều môn học khác nhau, nhiều lĩnh vực học tập khác nhau nhưng nó lại là một chỉnh thể thống nhất. Nội dung môn học có liên quan nhiều đến kiến thức các môn học khác như: Toán học, Vật lí, Hoá học… Đây là đặc điểm thuận lợi cho việc tổ chức dạy học môn Công nghệ 8 theo định hướng giáo dục STEM. Ví dụ như phần Cơ khí trong môn Công nghệ 8 tạo điều kiện cho thiết kế tốt, kiến thức Cơ khí liên quan đến Vật lí, Hóa học. Phần Kĩ thuật điện gắn chặt với Toán học và Vật lí... 2.2. Mối quan hệ giữa mục tiêu, chương trình, nội dung môn Công nghệ 8 với mục tiêu, nội dung giáo dục STEM Về bản chất, giáo dục STEM là giáo dục tích hợp kiến thức của Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học trong một nội dung học tập cụ thể. Về

mục tiêu, giáo dục STEM nhằm bảo đảm cho HS có những kĩ năng về STEM. Mục tiêu này nhằm trang bị cho mỗi người học những kiến thức, sự hiểu biết về các khái niệm và quan trọng là kĩ năng tư duy đến từ việc trải nghiệm các nội dung thuộc giáo dục STEM. Giáo dục STEM nhằm xây dựng một lực lượng lao động có năng lực nhằm đáp ứng nguồn cung các nghề nghiệp liên quan đến lĩnh vực STEM được dự kiến sẽ tăng mạnh trong tương lai gần. Tăng cường tính cạnh tranh nguồn nhân lực trong bối cảnh toàn cầu hóa. Giáo dục STEM nhằm mục đích đào tạo tốt nhất cho các chuyên gia/nhân tài về lĩnh vực STEM. Bên cạnh đó, giáo dục STEM còn nhằm mục đích tăng cường sự quan tâm, tham gia của phụ nữ và dân tộc thiểu số đến các lĩnh vực STEM nhằm khai tác tối đa tiềm năng con người của đất nước. Đối chiếu mục tiêu môn Công nghệ 8 với mục tiêu của giáo dục STEM cho thấy có nhiều điểm tương đồng, cả hai đều hướng tới định hướng HS vận dụng những kiến thức đã học vào thực tế. Về nội dung, môn Công nghệ 8 nhìn ở góc độ STEM cho thấy: - Khi học tập môn Công nghệ 8, HS được trang bị những kiến thức, nguyên lí về truyền và biến đổi chuyển động, nguyên lí biến đổi năng lượng về mạch điện, về động cơ điện một pha, về máy biến áp… Đây là nội dung thuộc về Khoa học. - HS được vận dụng những hiểu biết về Công nghệ để sử dụng hiệu quả các thiết bị điện dân dụng như quạt điện, bàn là, nồi cơm điện. Đây là nội dung thuộc về Công nghệ. Trong giáo dục STEM, tất cả những gì thay đổi của thế giới tự nhiên mà phục vụ nhu cầu của con người thì đều được coi là Công nghệ. - HS được trang bị kiến thức và kĩ năng về các quy trình đọc bản vẽ kĩ thuật, quy trình chế tạo các sản phẩm cơ khí cơ bản, kĩ năng sử dụng các dụng

cụ cơ khí để tháo lắp một số mối ghép cơ bản, tháo lắp và kĩ năng vẽ sơ đồ mạch điện… Đây là nội dung thuộc về Kĩ thuật. - HS được trang bị những kĩ năng tưởng tượng và dựng hình không gian. Vận dụng kiến thức Toán học thực hiện những tính toán trong thực tiễn như xác định tỉ số truyền của một số bộ truyền động, tính toán tiêu thụ điện năng trong gia đình… Đây là nội dung thuộc về Toán học. Từ những dữ liệu trên cho thấy mục tiêu của môn Công nghệ và mục tiêu của giáo dục STEM có nhiều điểm chung. Về mạch nội dung có nhiều điểm tương đồng bởi môn Công nghệ bản chất cũng đã mang tính tích hợp. Đây là cơ sở để triển khai dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM. 2.3. Các mức độ dạy học môn Công nghệ 8 theo định hướng giáo dục STEM - Lồng ghép bộ phận Ở mức độ này, GV sẽ dạy một phần kiến thức của bài học theo định hướng giáo dục STEM. Các hoạt động STEM ở mức độ này thường được thiết kế đơn giản, không quá phức tạp về nội dung, cách thức triển khai và điều kiện cơ sở vật chất. Chủ đề STEM mức độ này quan tâm nhiều đến trải nghiệm của HS trong quá trình giải quyết vấn đề. - Lồng ghép toàn phần Ở mức độ này, GV sẽ dạy toàn bộ kiến thức của bài học thông qua một chủ đề STEM. Về bản chất là GV sử dụng chủ đề STEM như là xuất phát điểm cho quá trình nhận thức của HS. HS sẽ thông qua trải nghiệm với chủ đề STEM để rút ra kiến thức của bài học. - Dạy học STEM trên cơ sở phối hợp nhiều bài Theo cách này chủ đề STEM sẽ được xây dựng trên cơ sở kiến thức của nhiều bài học và được dạy xuyên suốt qua nhiều tiết học. Chủ đề STEM sẽ

được thiết kế dưới dạng một dự án STEM. Với cách này thì việc dạy học thường được diễn ra hai giai đoạn là giai đoạn học tập “trực tiếp” và giai đoạn học tập “gián tiếp”. Giai đoạn học tập “trực tiếp” là người học được cung cấp về những kiến thức có liên quan và phục vụ cho thực hiện dự án sau này. Điều này đảm bảo rằng các khái niệm cơ bản, các ý tưởng mà HS sẽ phải thực hiện đã được GV cung cấp đầy đủ ở các lĩnh vực khác nhau. Sang giai đoạn học “gián tiếp” HS sẽ được làm việc theo nhóm cùng nhau khám phá, thiết kế, xây dựng, triển khai dự án học tập của mình trên cơ sở những khái niệm, kiến thức thu nhận được từ giai đoạn học “trực tiếp” và hiểu biết của bản thân từ cuộc sống thực tiễn. HS được khuyến khích sự chia sẻ những hiểu biết của mình, khả năng của mình ở những lĩnh vực riêng biệt để cùng nhau tổng hợp lại thành kiến thức chung. 2.4. Vận dụng quy trình giáo dục STEM trong dạy học môn Công nghệ 8 2.4.1. Xây dựng chủ đề Nội dung này là những minh họa cụ thể trong việc vận dụng quy trình xây dựng chủ đề giáo dục STEM đã được trình bày ở chương 1 để xây dựng các chủ đề giáo dục STEM trong dạy học môn Công nghệ 8. Bước 1: Lựa chọn các nội dung cụ thể trong chương trình Công nghệ 8 để làm cơ sở xây dựng chủ đề Khi lựa chọn nội dung cần lưu ý đến ngữ cảnh (Hình 1.10) để tìm những điểm tương đồng về nội dung môn Công nghệ 8 với các vấn đề của thực tiễn cuộc sống nhằm đảm bảo các nội dung được lựa chọn mang tính thực tiễn cao, chứa đựng kiến thức mang tính tổng hợp, có tính ứng dụng rộng rãi. Theo phân tích chương trình môn Công nghệ 8 ở phần đầu Chương 2 có thể thấy nội dung về phần Cơ khí và Kĩ thuật điện rất phù hợp để lựa chọn xây dựng các chủ đề, một số nội dung có thể lựa chọn như sau (Bảng 2.1).

Bảng 2.1. Một số nội dung trong chương trình môn Công nghệ 8 có thể lựa chọn để xây dựng chủ đề STEM Tên bài Bài

29.

Mức độ

Nội dung

Truyền Nội dung nhóm bài này giúp HS Những nội dung này có thể

chuyền động

hiểu được:

được lựa chọn để xây dựng

Bài 30. Biến đổi - Tại sao cần phải truyền chuyển các dự án STEM liên quan và biến đổi chuyển động.

chuyển động

đến chế tạo các mô hình

Bài 31. Thực hành - Biết được cấu tạo, nguyên lí làm chuyển động ứng dụng trên - Truyền và biến việc và ứng dụng của một số cơ cấu cách thiết bị máy móc. đổi chuyển động

truyền và biến đổi chuyển động. - Biết tính toán tỉ số truyền chuyển động.

Bài 32. Vai trò Nội dung của bài học này giúp Kiến thức này có thể được của

điện

năng HS hiểu được:

trong sản xuất và - Điện năng là gì đời sống.

lựa chọn để xây dựng bài học theo định hướng STEM trong

- Nguyên lí cơ bản của các giải việc tổ chức cho HS xây pháp sản xuất điện năng.

dựng các mô hình sản xuất điện năng như điện năng lượng mặt trời hay điện gió.

Bài 36. Vật liệu kĩ Nội dung bài học cung cấp Nội dung của bài học có thể thuật điện

những kiến thức giúp HS biết được lựa chọn để xây dựng được:

thành các hoạt động STEM

- Loại vật liệu nào là vật liệu dẫn nhằm giúp học sinh tìm hiểu điện, vật liệu cách điện và vật các đặc tính và công dụng liệu dẫn từ.

của vật liệu kĩ thuật điện

- Đặc tính và công dụng của mỗi thông qua việc vận dụng các loại vật liệu kĩ thuật điện.

kiến thức về vật lí, hóa học, kĩ thuật.

Bài 48. Sử dụng Nội dung của bài học giúp HS Nội dung này có thể được lựa hợp lí điện năng

hiểu được:

chọn để xây dựng một dự án

Bài 49. Thực hành - Nhu cầu và những đặc điểm STEM mang tính thực tiễn - Tính toán tiêu trong tiêu thụ điện năng. thụ

điện

cao.

năng - Biết sử dụng điện năng một

trong gia đình

cách hợp lí.

Bài 55. Sơ đồ điện Nội dung của bài học giúp HS Ta có thể lựa chọn nội dung Bài 56. Thực hành hiểu được:

này để xây dựng dự án

- Vẽ sơ đồ nguyên - Khái niệm sơ đồ điện, sơ đồ STEM trong đó có việc vận lí mạch điện.

nguyên lí và sơ đồ lắp ráp mạch dụng các kiến thức của bài điện.

học kết hợp với kiến thức vật

Mặc dù kiến thức bài học thuộc lí để thiết kế các mạch điện chương “Mạng điện trong nhà”, cho một số mô hình, máy tuy nhiên vì vấn đề an toàn điện móc. nên các thí nghiệm được vận dụng với dòng điện một chiều tuy nhiên vẫn đảm bảo được mục tiêu bài học.

Để hình dung cụ thể các bước vận dụng quy trình xây dựng chủ đề giáo dục STEM. Các bước tiếp theo nghiên cứu sẽ minh họa trên cơ sở xuất phát điểm lựa chọn nội dung là các nhóm bài về “Truyền và biến đổi chuyện động”. Bước 2. Kết nối với những sản phẩm, vật phẩm kĩ thuật hay các ứng dụng trong thực tế Xem xét các nội dung kiến thức môn Công nghệ 8 ở trên, GV có thể tìm hiểu những ứng dụng của kiến thức đó trong các sản phẩm, vật phẩm kĩ thuật hay các ứng dụng trong thực tiễn để làm cơ sở hình thành các ý tưởng về một chủ đề giáo dục STEM (Bảng 2.2).

Bảng 2.2. Ứng dụng các kiến thức trong môn Công nghệ 8 trong thực tiễn Tên bài

Ứng dụng

Bài 29. Truyền chuyền - Kiến thức truyền và biến đổi chuyển động được ứng động dụng rất phổ biến trong thực tiễn. Bài 30. Biến đổi chuyển Có nhiều giải pháp truyền chuyển động như: truyền chuyển động bằng dây đai, bánh răng hay truyền chuyển động Bài 31. Thực hành - động xích. Được ứng dụng để truyền chuyển động giữa Truyền và biến đổi chuyển hai trục xa nhau, truyền chuyển động giữa hai trục song song hoặc vuông góc, truyền chuyển động giữa hai trục động xa nhau có tỉ số truyền xác định. Các bộ truyền chuyển động này được sử dụng rộng rãi trong nhiều loại máy khác nhau như máy khoan, máy tiện, xe đạp, hộp số xe máy, ô tô, máy kéo, máy nâng chuyển.. - Ứng dụng của biến đổi chuyển động giúp có thể thay đổi từ một dạng chuyển động ban đầu thành các dạng chuyển động khác như: Biến đổi chuyển động tay quay thành chuyện động tịnh tiến hoặc ngược lại. Chuyển động quay thành chuyển động lắc hoặc ngược lại. Bài 32. Vai trò của điện Các phương pháp sản xuất điện năng được ứng dụng phổ năng trong sản xuất và đời biến trong thực tế như: nhiệt điện, thủy điện, điện nguyên sống tử hay điện năng lượng mặt trời, điện gió. Bài 36. Vật liệu kĩ thuật Kiến thức của bài học được ứng dụng rộng rãi trong thực điện tiễn thông qua việc chế tạo các thiết bị dẫn điện, thiết bị cách điện… trong truyền tải điện năng và an toàn điện… Bài 48. Sử dụng hợp lí Kiến thức bài học mang tính tổng hợp và thực tiễn cao. điện năng HS biết cách tính toán lượng điện năng tiêu thụ trong gia Bài 49. Thực hành - Tính đình thông qua việc vận dụng các kiến thức về Toán học, toán tiêu thụ điện năng Vật lí… trong gia đình Bài 55. Sơ đồ điện

Kiến thức của bài học được ứng dụng trong việc đọc, Bài 56. Thực hành - Vẽ sơ thiết kế một số mạch điện đơn giản trong nhà. đồ nguyên lí mạch điện.

Với nội dung được lựa chọn để minh họa là “Truyền và biến đổi chuyển động”, kết nối với vật phẩm kĩ thuật trong thực tiễn ta nhận thấy rằng kiến thức “Truyền và biến đổi chuyện động” được ứng dụng rất phổ biến trên các mô hình đồ chơi ôtô. Ở bước này sẽ lựa chọn mô hình đồ chơi ô tô là vật phẩm kĩ thuật để phân tích ở bước 3. Bước 3. Phân tích ứng dụng Phân tích ứng dụng là việc tìm hiểu thực tế ứng dụng đó được tạo ra theo một quy trình nào, bước nào. Những quy trình, bước đó có thể thực hiện được hay mô phỏng được trong trường học hay không. Nếu được thì những công việc nào, giai đoạn nào sẽ được lược bớt hay đơn giản hóa để chuyển thành những hoạt động, những nhiệm vụ vừa sức với HS… Việc phân tích ứng dụng cũng có thể cho phép GV đưa ra những quyết định đến quy mô về một chủ đề STEM mà mình muốn xây dựng: là một dự án STEM để dạy xuyên suốt nhiều bài học, hay cho một bài học STEM dạy trọn vẹn trong một tiết học hoặc một hoạt động STEM là một phần kiến thức của bài học Công nghệ. Phân tích mô hình đồ chơi ô tô ta nhận thấy: - Ô tô đồ chơi là một vật phẩm kĩ thuật, để tạo ra

đồ chơi ô tô là một

quá trình kĩ thuật và trong quá trình kĩ thuật đó cần sử dụng các dụng cụ gia công cơ khí. - Ô tô đồ chơi khi chuyển động có hai cách một là dùng lực tác động (bằng tay) hoặc tự hành thông qua động cơ điện. - Ô tô có thể chạy trên địa hình bằng phẳng hoặc dốc, điều này phụ thuộc vào nhiều yếu tố trong đó có yếu tố về nguồn động lực của xe, cấu tạo vật liệu xe, bánh xe…

Bước 4. Chỉ ra những kiến thức liên quan đến sản phẩm, vật phẩm ứng dụng Từ bước phân tích ứng dụng ở trên ta chỉ ra các kiến thức các môn học thuộc về STEM liên quan đến mô hình đồ chơi ô tô như sau: - Kiến thức Công nghệ: gia công cơ khí, truyền và biến đổi chuyển động... ứng dụng trong việc thiết kế, chế tạo khung xe và gia công các chi tiết khác cho xe. - Kiến thức Vật lí: năng lượng, trọng lượng, ma sát… ứng dụng trong việc giải quyết vấn đề để xe di chuyển theo đúng yêu cầu. - Kiến thức Toán học: tính toán vật liệu, tỉ số truyền chuyển động… Bước 5. Hình thành chủ đề Từ những bước trên, GV có thể hình thành một chủ đề STEM về thiết kế mô hình ô tô, trong đó có vận dụng những kiến thức tổng hợp về phần Cơ khí, về Toán học và Vật lí là “Thiết kế ô tô chạy bằng năng lượng điện”. Tuy nhiên, như đã trình bày ở Chương 1 về mô hình ba chiều xem xét một chủ đề giáo dục STEM (Hình 1.10), nếu ở bước 1 của quy trình xây dựng chủ đề khi lựa chọn nội dung cần lưu ý đến ngữ cảnh để đảm bảo các nội dung lựa chọn mang tính thực tiễn thì chưa đủ. Vì nếu chỉ nhìn ở góc độ ngữ cảnh của cuộc sống đôi khi đem đến những vấn đề thực tiễn rất lớn và phức tạp và khó khả thi trong dạy học. Do vậy, khi xây dựng chủ đề STEM trong dạy học cần nhìn nhận ở cả góc độ là phạm vi ảnh hưởng và độ phức tạp của vấn đề. Về bản chất, đây là xác định độ khó của vấn đề STEM vì vậy cần phải dựa vào mục tiêu của bài học, đối tượng HS (bậc học, loại hình trường, đặc điểm vùng miền). Về độ khó hay độ phức tạp của vấn đề STEM cần giải quyết có thể được hiểu trên các khía cạnh đó là: các lĩnh vực STEM tham gia vào việc giải quyết vấn đề (cần kiến thức của hai, hay ba hay cả bốn lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học để giải quyết vấn đề) và phạm vi kiến thức STEM để giải quyết vấn đề (cần kiến thức rộng hay hẹp, cơ bản hay chuyên sâu để giải quyết vấn đề…).

Như đã trình bày, nếu nhìn ở ngữ cảnh cuộc sống ta có được ý tưởng về một chủ đề STEM là “Thiết kế ô tô chạy bằng năng lượng điện”, đây là một chủ đề rộng và có phần phức tạp. Nhưng nếu tiếp tục xem xét ở góc độ phạm vi và độ phức tạp dựa trên đối tượng học tập là HS lớp 8 và trên cơ sở mục tiêu học tập môn Công nghệ, chủ đề trên có thể được thay đổi thành “Thiết kế ô tô mini tự hành sử dụng năng lượng điện từ vật liệu tái chế”. Chủ đề này sẽ mang tính vừa sức và phù hợp với việc triển khai trong môi trường Nhà trường (các chủ đề minh họa cụ thể được trình bày trong mục 2.5). 2.4.2. Xây dựng nội dung học tập môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM Trên cơ sở các bước xây dựng chủ đề giáo dục STEM đặc biệt từ bước 4, GV có thể xây dựng bảng nội dung mô tả các kiến thức thuộc các môn học liên quan tới chủ đề. Thông qua các gia công về mặt sư phạm, các nội dung học tập sẽ được chuyển thể thành các vấn đề, các nhiệm vụ học tập cần giải quyết. Mỗi vấn đề hoặc nhiệm vụ có thể chia thành một hoặc một số hoạt động nhỏ. Khi xây dựng nội dung từng phần thường dưới dạng các thông tin cung cấp, các phiếu học tập (ví dụ về phiếu học tập Phụ lục 7). Ở đây, nội dung học tập môn Công nghệ được chuyển thể theo định hướng giáo dục STEM cần được xây dựng theo cách tiếp cận thiết kế kĩ thuật. Điều này là rất quan trọng bởi quy trình thiết kế kĩ thuật sẽ cung cấp một quy trình hướng dẫn HS từ việc xác định các vấn đề hoặc các thách thức tới việc xây dựng và phát triển các giải pháp. Yếu tố kĩ thuật (E) trong STEM là vấn đề mấu chốt tạo ra sự khác biệt với giữa bài học STEM với các bài học trải nghiệm khoa học khác. Tuy nhiên, bài học STEM tiếp cận theo quy trình thiết kế kĩ thuật điều đó không có nghĩa rằng HS phải thực hiện theo tuần tự các bước một cách cứng nhắc mà hoàn toàn có thực hiện linh hoạt theo các bước. Bên cạnh đó, khi xây dựng nội dung cũng cần phải xét xem bài học STEM đó sẽ vận dụng những nội dung kiến thức nào từ Toán học, Khoa học thông qua những trải nghiệm thực tiễn của người học.

Giáo dục STEM nhằm mục đích giúp người học liên kết những kĩ năng có liên quan tới việc sử dụng những kĩ năng đó trong thế giới thực thông qua việc cung cấp những ngữ cảnh có ý nghĩa. Các đối tượng STEM có quan hệ chặt chẽ với nhau và sự tích hợp của các đối tượng này có thể giúp người học phát triển những kiến thức, khái niệm, kĩ năng có liên quan. Nhưng để lĩnh hội được kiến thức, hình thành được các năng lực thì người học buộc phải giải quyết các vấn đề do GV đưa ra. Giáo dục STEM nhấn mạnh vào khả năng nghiên cứu, vận dụng kiến thức tổng hợp và đưa ra các giải pháp trong các tình huống thực tế. Dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM không những chú trọng rèn luyện những kĩ năng lao động nghề nghiệp cơ bản mà còn nhấn mạnh khả năng nghiên cứu, sáng tạo và ứng dụng kiến thức vào thực tiễn cuộc sống đồng thời phát triển kĩ năng giao tiếp, hợp tác. Để đạt được mục tiêu trên, khi lựa chọn và xây dựng nội dung dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM cần đảm bảo các nguyên tắc sau: 1. Xây dựng nội dung phải huy động kiến thức tổng hợp của các môn học thuộc lĩnh vực STEM Chủ đề giáo dục STEM được xây dựng trên cơ sở mối quan hệ vốn có, tự nhiên giữa mục tiêu, nội dung của môn học (thuộc lĩnh vực STEM) tránh sự khiên cưỡng, gò ép. Đây có thể coi là nguyên tắc số một bởi không có nội dung liên quan đến các lĩnh vực STEM thì không thể gọi là giáo dục STEM. Nguyên tắc này nhằm đảm bảo mục tiêu rèn luyện kĩ năng STEM và vận dụng kiến thức tổng hợp vào giải quyết các vấn đề thực tiễn của người học. Khi học tập nội dung môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM, HS không chỉ có cơ hội vận dụng kiến thức môn Công nghệ mà còn có cơ hội vận dụng kiến thức các môn học liên quan khác thuộc lĩnh vực STEM giúp kiến thức lí thuyết được củng cố và khắc sâu, các yếu tố thực tiễn được nhận biết đầy đủ. Thông qua đó giúp người học ý thức rõ tác dụng của tri thức lí thuyết đối với đời sống thực tiễn. Mặt khác, nội

dung học tập được xây dựng theo định hướng giáo dục STEM thì khi HS thực hiện các nhiệm vụ học tập này không chỉ vận dụng kiến thức cũ mà còn có thể lĩnh hội những kiến thức mới, tích lũy kinh nghiệm và định hướng nghề nghiệp trong tương lai. 2. Nội dung giáo dục STEM phải đảm bảo tính vừa sức đối với người học Nguyên tắc này đòi hỏi trong quá trình xây dựng nội dung học tập GV phải tạo ra những thách thức nâng cao mức độ khó khăn trong học tập, tạo nên những mâu thuẫn trong nhận thức của HS và gợi nhu cầu giải quyết những mâu thuẫn, những thách thức đó. Tính vừa sức ở đây không có nghĩa là sức HS đến đâu thì dạy đến đó, mà phải đề ra những khó khăn sao cho dưới sự hướng dẫn của người GV, người học bằng sự nỗ lực của mình và hợp tác với bạn học có thể giải quyết được vấn đề. Tính vừa sức đòi hỏi phải phù hợp với đặc điểm lứa tuổi. Mỗi độ tuổi gắn liền với sự trưởng thành của những cơ quan trong cơ thể và những chức năng của các cơ quan đó, cũng như với sự tích luỹ những kinh nghiệm về mặt nhận thức và về mặt xã hội, với hoạt động chủ đạo của lứa tuổi đó. Lứa tuổi thay đổi thì nhu cầu trí tuệ và hứng thú nhận thức cũng biến đổi theo. 3. Nội dung giáo dục STEM phải có ý nghĩa thực tiễn và phù hợp với cuộc sống và trải nghiệm của HS Nguyên tắc này đòi hỏi trong quá trình xây dựng nội dung giáo dục STEM cần tinh giản những kiến thức mang tính hàn lâm, tăng cường kiến thức thực tiễn, tạo điều kiện để người học được trải nghiệm, khám phá tri thức. Cần nắm vững hệ thống tri thức thuộc lĩnh vực STEM và biểu hiện của nó trong cuộc sống hàng ngày. Để thực hiện nguyên tắc này cần phải: - Khi xây dựng chủ đề, kế hoạch dạy học cần lựa chọn những nội dung và những tri cơ bản thuộc lĩnh vực STEM, phù hợp với những điều kiện, với hoàn cảnh thực tiễn và trải nghiệm của HS.

- Về nội dung dạy học phải làm cho người học nắm vững tri thức lí thuyết, thấy rõ nguồn gốc của những tri thức đó và vai trò của tri thức khoa học đối với thực tiễn. Vận dụng các nguyên tắc trên và trên cơ sở nội dung các môn học liên quan nghiên cứu xây dựng bảng nội dung kiến thức cho chủ đề “Thiết kế ô tô mini tự hành sử dụng năng lượng điện từ vật liệu tái chế” như sau (Bảng 2.3): Bảng 2.3. Nội dung cho chủ đề giáo dục STEM Chủ đề thiết kế ô tô mini Vật lí 8

Công nghệ/Kĩ thuật 8

Toán học 8

- Chuyển động cơ học: ô tô - Vận dụng kiến thức nội dung vẽ Đại số: Cách xác đứng yên hay chuyển động so kĩ thuật để thiết kế kiểu dáng ôtô.

định

các

khoảng

với mặt đất hoặc vật mốc... từ - Học sinh được làm quen với các cách các trục bánh đó biết được dạng chuyển động dụng cụ gia công đơn giản như xe, đo lường, tính của ô tô.

kìm, búa, kéo, cưa…

toán tỉ số truyền,

- Lực ma sát: hiểu về lực ma sát - Chi tiết máy và lắp ghép: HS khoảng cách giữa giữa bánh xe và mặt phẳng hiểu rõ về các chi tiết máy, các các chi tiết với chuyển động.

mối ghép động, mối ghép tháo nhau.

- Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc được.

- Hình học: Nhận

độ của ô tô: ma sát giữa bánh xe - Vận dụng kiến thức “Truyền và biết và cắt các hình và đường, trọng lượng của xe, biến đổi chuyển động” để lựa đa giác: hình bình công suất của động cơ.

chọn và triển khai phương án hành, hình chữ - Sự chuyển hóa năng lượng từ truyền động cho ô tô: bộ truyền nhật, hình tam giác. điện năng sang cơ năng… động đai hoặc bộ truyền động Tính diện tích các hình để có thể đặt - Công suất hoạt động của động bánh răng.. - Cách nối dây điện để cho đúng vừa đủ các linh - Cho sẵn quãng đường, công với hành trình công tắc bật, tắt và kiện. suất, HS cho xe chạy thử và tính làm cho động cơ quay đúng - Dùng compa để cơ.

khoảng thời gian, tính quãng chiều. đường , công xe chạy được.

dựng và cắt hình.

2.4.3. Thiết kế các nhiệm vụ Có nhiều loại hình nhiệm vụ học tập có thể hướng đến tổ chức dạy học STEM. Tuy nhiên dưới góc độ môn Công nghệ, luận án chỉ bàn đến nhiệm vụ ở góc độ sản phẩm. 2.4.3.1. Tiêu chí xác định nhiệm vụ STEM - Nhiệm vụ STEM mang tính định hướng sản phẩm: Đây là một đặc trưng của giáo dục STEM. - Nhiệm vụ STEM được xây dựng trên cơ sở tích hợp từ hai lĩnh vực học tập trở lên bởi các vấn đề thực tiễn luôn mang tính phức hợp. - Đa phương án: Một nhiệm vụ STEM khi xây dựng cần phải lưu ý rằng, nhiệm vụ đó không có duy nhất một đáp án đúng, hay nói cách khác những thách thức trong nhiệm vụ STEM sẽ có nhiều phương án để giải quyết. Điều này sẽ tạo cơ hội cho HS được tự do tư duy, bộc lộ năng lực sáng tạo trong việc tìm ra các giải pháp các ý tưởng cho vấn đề cần giải quyết. Những sai lầm của HS có thể mắc phải trong quá trình tìm kiếm các giải pháp là một phần quan trọng của bài học STEM bởi những sai lầm đó có thể giúp HS có những hiểu biết sâu hơn. - Tính mở: Khi HS tìm được giải pháp để giải quyết vấn đề điều đó không có nghĩa rằng nhiệm vụ đã kết thúc mà nó sẽ luôn là một thách thức để HS tìm ra các giải pháp tối ưu hơn, những cải tiến tốt hơn. Nói cách khác nhiệm vụ STEM luôn có một cái kết mở. - Định hướng hợp tác: Hợp tác cùng nhau để giải quyết các nhiệm vụ là một kĩ năng quan trọng trong thế kỉ 21. Đây cũng là một mục tiêu trong giáo dục STEM. Các nhiệm vụ STEM sẽ đặt HS vào trong các bối cảnh nhằm khuyến khích sự hợp tác giữa các HS, cùng nhau suy nghĩ, chia sẻ ý tưởng và phát triển các giải pháp.

- Kết nối kiến thức không có trong chương trình đào tạo: tiêu chí này nhằm xác định loại hình STEM cơ bản hay STEM đầy đủ, mức độ phức tạp của chủ đề STEM. - Định hướng giải quyết các vấn đề thực tiễn: Bài học STEM tập trung vào các vấn đề của thế giới thực. Trong bài học STEM, HS được tìm hiểu các vấn đề về xã hội, kinh tế, môi trường và tìm kiếm các giải pháp cho chúng. 2.4.3.2. Cấu trúc của một nhiệm vụ STEM Cấu trúc đầy đủ của một nhiệm vụ STEM được nghiên cứu đề xuất gồm bốn thành phần như sau: 1. Ngữ cảnh/Tình huống/Giới thiệu: Thiết lập tình huống hay ngữ cảnh của vấn đề. 2. Thách thức: Là những thử thách hay vấn đề mà HS phải làm được tuyên bố rõ ràng. 3. Yêu cầu: Là những tiêu chí, những giới hạn mà sản phẩm/giải pháp cần phải đạt được và tuân theo. 4. Nguồn lực: Là những nguyên vật liệu, dung cụ, thiết bị được cung cấp để giải quyết vấn đề. Nội dung vận dụng thiết kế các nhiệm vụ học tập được trình bày trong Mục 2.5. 2.4.4. Tổ chức thực hiện Đây là bước triển khai nội dung học tập tới toàn thể HS. Gồm các giai đoạn cơ bản sau (Hình 2.2):

Giới thiệu

Trải nghiệm

Kết thúc Hình 2.2. Các giai đoạn tổ chức thực hiện nội dung học tập Giới thiệu: Ở giai đoạn này GV, 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, hồi phục 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. Ví dụ, HS được hướng dẫn TN, hoàn thành các phiếu học tập để có những kiến thức về cơ khí, về kĩ thuật điện (những kiến thức hỗ trợ trực tiếp cho hoạt động thiết kế ô tô). - 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 GV tổ chức cho HS 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… GV theo dõi, uốn nắn, hướng dẫn thường xuyên và kiểm tra từng bước, từng phần công việc của HS. Đặc biệt chú ý hướng dẫn HS tự kiểm tra và điều chỉnh hành động. Kết thúc: HS 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 HS.

Ví dụ với chủ đề “Thiết kế ô tô mini tự hành sử dụng năng lượng điện từ vật liệu tái chế” sẽ được tổ chức dưới hình thức dạy học dựa trên dự án (được minh họa trong mục 2.5). HS sẽ được hướng dẫn vận dụng các kiến thức được học vào việc thiết kế ô tô mini chạy bằng năng lượng điện với những vật liệu tái chế, vật liệu phổ thông dễ kiếm, dễ mua. 2.4.5. Đánh giá Đánh giá kết quả học tập là một thành tố không thể thiếu trong quá trình dạy học. Việc đánh giá chính xác, khách quan sẽ giúp GV có được những thông tin để đưa ra những điều chỉnh phù hợp về phương pháp, về hình thức tổ chức dạy học nhằm nâng cao chất lượng dạy và học. Đánh giá kết quả học tập khách quan chính xác còn đem đến những tác động tích cực ở người học, giúp người học điều chỉnh thái độ, hành vi, nâng cao tinh thần trách nhiệm và tự chịu trách nhiệm với kết quả học tập của mình, từ đó kích thích hứng thú học tập, nâng cao hiệu quả học tập của người học. Trong dạy học định hướng giáo dục STEM, đánh giá càng có vai trò quan trọng và là vấn đề cốt lõi đảm bảo sự thành công cho một chương trình giáo dục STEM. 2.4.5.1. Nguyên tắc đánh giá Đặc điểm của giáo dục STEM là định hướng sản phẩm, phương pháp giảng dạy là dạy học dựa trên dự án, học tập theo nhóm… Do vậy, việc đánh giá thường xuyên, đa dạng hóa các hình thức và công cụ đánh giá là rất cần thiết. Ở đây, GV có thể đánh giá dựa trên các hoạt động trên lớp, đánh giá qua việc trình bày, báo cáo sản phẩm của người học... cần đảm bảo nguyên tắc kết hợp đánh giá của GV với tự đánh giá và đánh giá lẫn nhau của HS. - Đánh giá phải hướng tới sự phát triển phẩm chất và năng lực của HS thông qua mức độ đạt chuẩn kiến thức, kĩ năng, thái độ và các biểu hiện năng lực, phẩm chất của người học.

- Đánh giá không chỉ chú ý đến thành tích mà cần chú ý đến tính phát triển, đánh giá gắn liền với thực tiễn nghĩa là thay vì đánh giá tái hiện lại các kiến thức học từ sách vở thì cần phải đánh giá năng lực của người học, việc vận dụng các kiến thức được học vào thực tiễn cuộc sống. Không so sánh HS này với HS khác; coi trọng việc động viên, khuyến khích sự hứng thú, tính tích cực và vượt khó trong học tập, rèn luyện của HS; giúp HS phát huy năng khiếu cá nhân; đảm bảo kịp thời, công bằng, khách quan, không tạo áp lực cho HS. 2.4.5.2. Các yêu cầu đánh giá kết quả học tập Việc đánh giá kết quả học tập môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM của HS cần thỏa mãn các yêu cầu sau: - Đánh giá quá trình học tập của HS: Việc đánh giá người học phải được thực hiện trong suốt quá trình dạy học thay vì chỉ đánh giá sản phẩm cuối cùng. Việc đánh giá này sẽ giúp GV thu thập được những thông tin phản hồi về nhận thức của người học, kết quả học tập qua từng giai đoạn, kết quả thực hiện từng nhiệm vụ học tập. Từ đó, GV đưa ra những tác động sư phạm cần thiết điều khiển hoạt động học tập của người học nhằm đạt kết quả tốt nhất. - Nội dung đánh giá người học chú trọng về đánh giá năng lực và phẩm chất: Đây là mục tiêu chính được đặt ra trong từng bài học theo định hướng đổi mới giáo dục sau 2015. Trong đó, đánh giá năng lực nhằm xác định là khả năng thực hiện thành công hoạt động trong một bối cảnh nhất định nhờ sự huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính cá nhân khác của người học. Đánh giá phẩm chất nhằm xem xét người học ở cách ứng xử, tính tích cực, hứng thú học tập. Bên cạnh đó, xem xét những tính tốt thể hiện ở thái độ, hành vi ứng xử trong đạo đức, lối sống, ý thức pháp luật, niềm tin, tình cảm... của người học. - Đánh giá kết quả học tập cá nhân: Điều này là bắt buộc vì theo quy chế đào tạo. Tuy nhiên, việc đánh giá kết quả học tập cá nhân giúp GV đối chiếu tới

mục tiêu dạy học mà GV đã xây dựng cũng như PPDH mà GV đã sử dụng. Kết quả học tập cá nhân luôn có những tác động tới nhận thức, tư duy, tình cảm của người học. - Đánh giá kết quả học tập nhóm: Dạy học định hướng giáo dục STEM bên cạnh ý nghĩa giúp người học liên kết được những kiến thức thuộc lĩnh vực STEM được học với thực tiễn cuộc sống. Biết được cách vận dụng kiến thức để đưa ra những giải pháp từ thực tiễn. Đây còn là cơ hội người học có thể phát triển những kĩ năng mềm như kĩ năng giao tiếp, kĩ năng hợp tác, kĩ năng làm việc nhóm… Việc đánh giá kết quả học tập nhóm thực chất là đánh giá sự phát triển những kĩ năng trên của người học trong quá trình học tập. 2.4.5.3. Xây dựng Rubric đánh giá sản phẩm của học sinh Rubric là công cụ hữu hiệu trong việc đánh giá kết quả học tập của người học, được sử dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới. Rubric có thể được vận dụng để xây dựng các tiêu chí đánh giá sản phẩm học tập của HS. Tùy mục đích đánh giá khác nhau mà Rubric được thiết kế khác nhau, song đều dựa trên cùng một nguyên tắc chung: so sánh kết quả đạt được với các chuẩn và tiêu chí đã được xây dựng trước. Hiện nay Rubric được phân làm hai loại là Rubrics định tính và Rubric định lượng. Trong đó, Rubric định tính thường được sử dụng để đánh giá một cách tổng thể toàn bộ quá trình thực hiện nhiệm vụ hoặc sản phẩm cụ thể. Rubric định lượng thường được sử dụng để đánh giá cho điểm từng giai đoạn trong quá trình HS thực hiện nhiệm vụ và điểm cuối cùng là tổng các điểm thành phần từng giai đoạn. Để xây dựng Rubric đánh giá tiến trình và sản phẩm của HS trong giáo dục STEM GV cần dựa trên mục tiêu của bài học, xác định các yêu cầu đánh giá, lựa chọn loại Rubric, xây dựng các tiêu chí và mô tả các mức độ cho các tiêu chí (Bảng 2.4).

Bảng 2.4. Bảng Rubric đánh giá sản phẩm của HS Tiêu chí

1. Vận dụng Sản phẩm thể hiện Có một số dấu hiệu Có rất ít dấu hiệu kiến thức liên rõ ràng việc vận cho thấy việc vận cho thấy việc vận môn trong quá dụng các kiến thức dụng các kiến thức dụng

các

kiến

trình chế tạo các môn học STEM các môn học STEM thức các môn học trong quá trình chế trong quá trình chế STEM trong quá

sản phẩm

tạo.

tạo sản phẩm.

trình chế tạo sản phẩm

2. Sản phẩm Có minh chứng rõ Có một số minh Có rất ít minh được thực hiện ràng các bước chế chứng về các bước chứng

cho

các

dựa trên quy tạo sản phẩm dựa chế tạo sản phẩm.

bước chế tạo sản

trình thiết kế trên quy trình thiết

phẩm.

kế kĩ thuật.

kĩ thuật

3. Sản phẩm Sản phẩm đáp ứng Sản phẩm đáp ứng Sản phẩm không đáp ứng đủ các tất cả các yêu cầu đề được yêu cầu đề ra

ra.

một số yêu đáp ứng được các

cầu đề ra.

yêu cầu đề ra.

4. Tính tối ưu Sản phẩm thể hiện Sản phẩm thể hiện Sản phẩm không của sản phẩm

sự tối ưu trong các sự tối ưu nhưng thể hiện sự tối ưu giải pháp giải quyết không hoàn toàn.

trong

các

giải

vấn đề, sử dụng vật

pháp giải quyết

liệu.

vấn đề.

5. Sản phẩm Sản phẩm có màu Sản phẩm có ý Sản phẩm không thể

hiện

sự sắc và kiểu dáng ấn tưởng về màu sắc có ý tưởng về kiểu

sáng tạo trong tượng làm nổi bật và kiểu dáng. kiểu sáng và sản phẩm. màu sắc

dáng.

2.4.5.4. Bộ công cụ đánh giá lực giải quyết vấn đề, năng lực sáng tạo và năng lực hợp tác Với mục đích xây dựng các bảng kiểm để đánh giá năng lực HS và sử dụng trong quá trình TN, trên cơ sở định hướng đổi mới chương trình của Bộ Giáo dục và Đào tạo nghiên cứu phân chia và mô tả các tiêu chí và mức độ để đánh giá các năng lực giải quyết vấn đề, năng lực sáng tạo và năng lực hợp tác [5], [24], [34]. Đánh giá các năng lực trên thông qua quan sát HS trong quá trình TN, do vậy trên cơ sở cấu trúc năng lực nghiên cứu lựa chọn tiêu chí cơ bản, đặc thù của từng năng lực và đặc biệt là dễ nhận biết thông qua các biểu hiện của người học để xây dựng bảng kiểm quan sát. Bên cạnh đó, nghiên cứu mô tả mức độ của từng tiêu chí làm cơ sở để đánh giá. a. Đánh giá năng lực giải quyết vấn đề - Cấu trúc năng lực giải quyết vấn đề và các tiêu chí (Bảng 2.5) Bảng 2.5. Cấu trúc và tiêu chí năng lực giải quyết vấn đề Phát hiện và làm rõ

Đề xuất, lựa chọn

Thực hiện và đánh giá

vấn đề

giải pháp

giải pháp giải quyết vấn đề

1.Phân tích được tình 1. Xác định được và biết 1.Thực hiện giải pháp giải huống trong học tập.

tìm hiểu các thông tin liên quyết vấn đề. quan đến vấn đề.

2. Phát hiện và nêu được 2. Đề xuất các giải pháp 2. Nhận ra ưu nhược điểm tình huống có vấn đề giải quyết vấn đề.

của giải pháp thực hiện.

trong học tập.

- Bảng kiểm quan sát năng lực giải quyết vấn đề Dựa vào các mức độ của năng lực giải quyết vấn đề (Bảng 2.6) để đưa ra bảng kiểm đánh giá năng lực giải quyết vấn đề ở HS (Bảng 2.7).

Bảng 2.6. Các mức của năng lực giải quyết vấn đề Năng lực thành phần

Tiêu chí đánh giá

Phân tích được tình huống trong Phát hiện học tập. và làm rõ Phát hiện và vấn đề nêu được tình huống có vấn đề.

Đề xuất, lựa chọn giải pháp

Thực hiện và đánh giá giải pháp giải quyết vấn đề

Biết tìm hiểu các thông tin liên quan đến vấn đề. Đề xuất các giải pháp giải quyết vấn đề. Thực hiện giải pháp giải quyết vấn đề. Nhận ra ưu nhược điểm của giải pháp thực hiện.

Mức 1

Mức độ Mức 2

Mức 3

Chưa biết Phân tích được phân tích tình nhưng chưa đầy huống để phát đủ. hiện vấn đề.

Phân tích được tình huống học tập một cách logic và đầy đủ.

Chưa biết phát hiện và chưa nêu được tình huống có vấn đề. Chưa biết xác định và tìm hiểu các thông tin liên quan.

Chưa phát hiện đầy đủ vấn đề, nêu vấn đề còn chưa rõ ràng.

Phát hiện và nêu được đầy đủ tình huống có vấn đề một cách logic.

Xác định được một số thông tin liên quan đến vấn đề.

Chưa đưa ra được giải pháp giải quyết vấn đề. Chưa thực hiện được giải pháp giải quyết vấn đề. Chưa đánh giá được về giải pháp đã thực hiện.

Đưa ra được quy trình giải quyết vấn đề nhưng chưa logic. Biết thực hiện nhưng làm chưa tốt quy trình giải quyết vấn đề. Nhận ra được sự phù hợp hoặc không phù hợp của giải pháp thực hiện nhưng chưa rõ ràng và chưa có ý tưởng cải tiến.

Xác định được đầy đủ các thông tin liên quan trực tiếp làm cơ sở để giải quyết vấn đề. Đưa ra được quy trình giải quyết vấn đề rõ ràng, logic. Thực hiện được giải pháp theo đúng quy trình. Nhận ra được sự phù hợp hoăc không phù hợp của giải pháp thực hiện và có ý tưởng cải tiến.

Bảng 2.7. Bảng kiểm quan sát năng lực giải quyết vấn đề HS: Lớp: Trường: Các tiêu chí Phân tích được tình huống trong học tập Phát hiện và nêu được tình huống có vấn đề trong học tập Xác định được và biết tìm hiểu các thông tin liên quan đến vấn đề Đề xuất các giải pháp giải quyết vấn đề Thực hiện giải pháp giải quyết vấn đề và nhận ra sự phù hợp hay không phù hợp của giải pháp thực hiện Nhận ra ưu nhược điểm của giải pháp thực hiện

Mức 1 (1)

Mức 2 Mức 3 (2) (3)

b. Đánh giá năng lực sáng tạo Để phù hợp với việc quan sát HS, nghiên cứu xây dựng năng lực sáng tạo gồm hai năng lực thành phần cơ bản là: nhận ra ý tưởng mới và triển khai ý tưởng mới. Mỗi năng lực thành phần được xác định dựa trên cơ sở một số những biểu hiện cụ thể. - Cấu trúc năng lực sáng tạo và các tiêu chí Bảng 2.8 trình bày cấu trúc và các tiêu chí của năng lực sáng tạo. Bảng 2.8. Cấu trúc và các tiêu chí của năng lực sáng tạo Nhận ra ý tưởng mới

Triển khai ý tưởng mới

1. Phát hiện yếu tố mới, tích cực từ ý 1. Đề xuất giải pháp cải tiến thay thế giải kiến của người khác hoặc từ cá nhân pháp. dưới những góc nhìn khác nhau. 2. Hình thành được ý tưởng dựa trên 2. So sánh và bình luận được về giải pháp các nguồn thông tin khác nhau.

mới được đề xuất.

- Bảng kiểm quan sát năng lực sáng tạo Các tiêu chí và mức độ đánh giá năng lực sáng tạo được trình bày ở Bảng 2.9. Bảng 2.9. Bảng mô tả các tiêu chí và mức độ đánh giá năng lực sáng tạo Năng lực thành phần

Tiêu chí đánh giá

Mức độ Mức 1

Mức 2

Mức 3

Chưa biết phát hiện ra các yếu tố mới.

Phát hiện ra các yếu tố mới nhưng không phù hợp.

Phát hiện được các yếu tố mới tích cực, phù hợp.

Chưa hình ý tưởng dựa trên thành được các nguồn thông ý tưởng tin khác nhau. mới

Hình thành được ý tưởng nhưng không phù hợp với mục tiêu hoặc nhiệm vụ Đề xuất giải pháp cải tiến nhưng chưa logic.

Hình thành được ý tưởng mới rõ ràng, phù hợp với mục tiêu và nhiệm vụ Đề xuất được quy trình cải tiến rõ ràng, logic.

So sánh và bình luận được về giải pháp nhưng chưa đầy đủ.

Đưa ra được những so sánh, bình luận về giáp pháp mới đề xuất thuyết phục.

Phát hiện yếu tố mới, tích cực từ ý kiến của người khác hoặc từ cá nhân dưới những Nhận ra góc nhìn khác ý tưởng nhau. mới Hình thành được

Đề xuất giải pháp Chưa đề cải tiến, thay thế xuất được giải pháp. giải pháp cải tiến, Triển thay thế. khai So sánh và bình Chưa bình ý tưởng luận được về giải luận được mới pháp mới được đề về giải xuất. pháp mới đề xuất.

Từ Bảng 2.9, chúng tôi xây dựng bảng kiểm quan sát năng lực sáng tạo (Bảng 2.10).

Bảng 2.10. Bảng kiểm quan sát năng lực sáng tạo HS: Lớp: Trường: Các tiêu chí Phát hiện những yếu tố mới, tích cực trong những ý kiến của người khác Hình thành ý tưởng dựa trên những nguồn thông tin đã cho Đề xuất giải pháp cải tiến hay thay thế các giải pháp không còn phù hợp So sánh và bình luận được về các giải pháp đề xuất

Mức 1 (1)

Mức 2 (2)

Mức 3 (3)

c. Đánh giá năng lực hợp tác - Cấu trúc năng lực hợp tác và các tiêu chí Năng lực hợp tác được hình thành thông qua các hoạt động nhóm. Do vậy, khi xây dựng cấu trúc của năng lực hợp tác chúng tôi dựa trên các đặc điểm cấu thành hoạt động nhóm để xây dựng các năng lực thành phần gồm: chia sẻ hiểu biết, thiết lập và duy trì hoạt động, tổ chức và đánh giá hoạt động (Bảng 2.11). Bảng 2.11. Cấu trúc và các tiêu chí của năng lực hợp tác Thiết lập và duy trì Tổ chức và đánh giá hoạt động hoạt động 1.Chia sẻ hiểu biết và xác 1. Xây dựng kế hoạch hoạt 1.Góp ý điều chỉnh thúc định mục tiêu, nhiệm vụ động của nhóm. đẩy hoạt động chung. chung của cả nhóm. 2. Tiếp thu ý kiến của các 2. Nhận và chủ động, gương 2. Nêu mặt được, mặt thành viên trong nhóm và mẫu hoàn thành nhiệm vụ thiếu sót của cá nhân và nhóm khác. được giao. của cả nhóm. 3. Chia sẻ kết quả công việc. Chia sẻ hiểu biết

- Bảng kiểm quan sát năng lực hợp tác Các tiêu chí và mức độ đánh giá năng lực hợp tác được thể hiện ở Bảng 2.12. Bảng 2.12. Các tiêu chí và mức độ đánh giá năng lực hợp tác Năng lực thành phần

Chia sẻ hiểu biết

Tiêu chí đánh giá Chia sẻ hiểu biết và xác định mục tiêu, nhiệm vụ chung của cả nhóm.

Tiếp thu ý kiến của các thành viên trong nhóm và nhóm khác. Xây dựng kế hoạch hoạt động của nhóm. Nhận và chủ động, gương hoàn Thiết lập mẫu và duy trì thành nhiệm hoạt động vụ được giao.

Mức 1 Chưa chia sẻ và chưa xác định được mục tiêu và nhiệm vụ chung của nhóm.

Mức độ Mức 2 Chia sẻ nhứng ý kiến chưa chất lượng, xác định được nhưng chưa đầy đủ về mục tiêu và nhiệm vụ của nhóm. Tiếp thu ý kiến các thành viên nhưng đôi khi còn mất tập trung. Xây dựng kế hoạch hoạt động nhưng chưa logic. Nhận nhiệm vụ được giao nhưng còn bị động, chất lượng công việc chưa cao.

Không tiếp thu, ý kiến của các thành viên trong nhóm và nhóm khác. Chưa xây dựng được kế hoạch hoạt động. Không sẵn sàng nhận nhiệm vụ, chưa hoàn thành được nhiệm vụ được giao. Chia sẻ kết Không chia sẻ Chia sẻ kết quả quả công việc. kết quả công công việc việc. nhưng chưa rõ ràng.

Mức 3 Chia sẻ và xác định đầy đủ, đúng mục tiêu và nhiệm vụ chung của nhóm.

Biết lắng nghe tích cực và tiếp thu ý kiến của các thành viên. Đề xuất được quy trình, kế hoạch hoạt động nhóm rõ ràng, logic. Nhận và chủ động, gương mẫu hoàn thành chất lượng nhiệm vụ được giao.

Chia sẻ kết quả công việc rõ ràng và tiếp nhận phản hồi góp ý tích cực

Góp ý điều chỉnh thúc đẩy hoạt động chung. Tổ chức và đánh Nêu mặt được, giá mặt thiếu sót hoạt động của cá nhân và của cả nhóm.

Không có ý kiến nhằm chiều chỉnh thúc đẩy hoạt động chung. Chưa nêu được những thiếu sót của cá nhân và nhóm trong hoạt động chung.

Đóng góp ý kiến thúc đẩy hoạt động chung nhưng chưa thực sự chất lượng. Nêu được những thiếu sót nhưng chưa đầy đủ.

Tích cực góp ý điều chỉnh thúc đẩy hoạt động chung.

Nêu được chính xác, đầy đủ các mặt thiếu sót của bản thân và cảu cá nhóm.

Từ Bảng 2.12, nghiên cứu xác định Bảng kiểm quan sát năng lực hợp tác (Bảng 2.13). Bảng 2.13. Bảng kiểm quan sát năng lực hợp tác HS: Lớp: Trường: Các tiêu chí

Chia sẻ hiểu biết và xác định mục tiêu, nhiệm vụ chung của cả nhóm Tiếp thu ý kiến của các thành viên trong nhóm và nhóm khác Xây dựng kế hoạch hoạt động của nhóm Nhận và chủ động, gương mẫu hoàn thành nhiệm vụ được giao Chia sẻ kết quả công việc Góp ý điều chỉnh thúc đẩy hoạt động chung Nêu mặt được, mặt thiếu sót của cá nhân và của cả nhóm

Mức 1 (1)

Mức 2 (2)

Mức 3 (3)

2.5. Một số ví dụ minh hoạ Một số ví dụ minh họa dưới đây được xây dựng theo các mức độ dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM đã trình bày trong mục 2.3. Tùy vào các đối tượng HS khác nhau, cơ sở vật chất khác nhau mà GV có thể lựa chọn sử dụng các hoạt động, phiếu học tập được thiết kế trong các ví dụ minh họa một cách chi tiết, cụ thể hoặc mang tính gợi mở để tạo cơ hội cho HS phát hiện và giải quyết vấn đề. 2.5.1. Chủ đề STEM cho dạy lồng ghép bộ phận Chủ đề STEM dạy lồng ghép bộ phận được thiết kế dưới dạng một nhiệm vụ STEM. TÊN CHỦ ĐỀ: CHẾ TẠO PIN TỪ NƯỚC MUỐI NƯỚC CHANH 1. Mục tiêu - Kiến thức: HS hiểu về vật liệu dẫn điện. Biết vận dụng kiến thức của môn Công nghệ, Vật lí, Hóa học để giải quyết nhiệm vụ đặt ra. - Kĩ năng: Có khả năng đấu nối mạch điện, sử dụng đồng hồ đo điện. - Thái độ: Có thói quen làm việc theo quy trình, cẩn thận, kiên trì. Thực hiện an toàn lao động, vệ sinh môi trường. 2. Liên hệ kiến thức - Chủ đề phù hợp này để dạy về phần vật liệu dẫn điện Bài 36 môn Công nghệ 8. - Kiến thức các môn học khác có liên quan: + Vật lí: Hiệu điện thế, Mạch nối tiếp + Hóa học: Dung dịch điện phân 3. Các kĩ năng cần hình thành và phát triển - Kĩ năng làm việc nhóm. - Kĩ năng giải quyết vấn đề. 4. Nhiệm vụ 4.1. Giới thiệu/Tình huống/Ngữ cảnh Hiện nay, nhiều người cho rằng những

cục pin sử dụng trong các thiết bị điện tử chỉ là vật dụng nhỏ bé vô hại. Tuy nhiên, một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước hiện nay đó là việc xử lí pin đã qua sử dụng có chứa hỗn hợp kim loại nặng như chì hay thủy ngân không đúng cách. Vậy tại sao ta không thử thay thế hỗn hợp này bằng một chất an toàn hơn và luôn có sẵn ở xung quanh ta? http://hanoimoi.com.vn/Tin-tuc/Xa-hoi/836376/nguy-co-o-nhiem-moitruong-tu-pin-phe-thai 4.2. Thách thức Chế tạo pin từ nước muối, nước chanh 4.3. Yêu cầu Trong thời gian 15 phút chế tạo thành công pin từ nước muối có khả năng phát sáng đèn led. 4.4. Nguồn lực

Cốc giấy, các thanh kẽm, đồng, muối ăn, quả chanh, nước lọc, dây dẫn, băng dính, đèn led, đồng hồ đo điện.

5. Đánh giá

Đèn led phát sáng nhất

Gợi ý hoạt động dạy học chủ đề “Chế tạo pin từ nước muối, nước chanh” 1. Giới thiệu Đặt vấn đề: Vào năm 1800, nhà khoa học Alessandro Volta người Ý đã phát minh ra một loại pin được đặt tên theo tên là Pin Volta. Pin này được cấu tạo từ một tấm kẽm và một tấm đồng nhúng trong axit sunfuric, nếu nối hai tấm kim loại này với nhau thì có thể sản sinh ra dòng điện liên tục và ổn định. Có thực sự cách làm trên tạo ra dòng điện, những vật liệu nào có thể dẫn điện, vật liệu nào cách điện. Chúng ta cùng tìm hiểu thông qua trải nghiệm chế tạo pin từ nước muối, nước chanh. (GV có thể sử dụng bối cảnh được nêu trong chủ đề để đặt vấn đề cho nội dung học tập). Để thực hiện nhiệm vụ này HS cần nhớ lại kiến thức về mạch nối tiếp đã được học trong chương trình vật lí. Tùy vào trình độ của HS, GV có thể cung cấp thêm kiến thức về dung dịch điện phân. 2. Trải nghiệm - GV tổ chức cho HS làm pin từ nước muối, nước chanh sao cho tạo ra được dòng điện đủ để phát sáng bóng đèn led. - GV phân nhóm, phân chia dụng cụ, vật liệu tới từng nhóm HS. Dụng cụ vật liệu: cốc giấy, các thanh kẽm, đồng, muối ăn, quả chanh, nước lọc, dây dẫn, băng dính, đèn led, đồng hồ đo điện. - Cách tiến hành: Hoạt động 1 Lấy một cốc nước lọc, cho vào một thìa muối và quấy đều để được dung dịch nước muối. Nhúng thanh kim loại đồng và kẽm vào trong dung dịch nước muối. Chú ý sao cho 2 thanh kim loại này không được tiếp xúc với nhau. Mỗi đầu của thanh kim loại nối với một đoạn dây dẫn khác màu nhau. Đầu còn lại của hai dây dẫn nối với bóng led và quan sát?

100

Phiếu học tập số 1 (Sử dụng đồng hồ đo điện, xoay đồng hồ về chế độ do các thông số một chiều)

Câu hỏi

Giải thích

1. Xác định cực âm và cực Thanh kẽm có vai trò như cực……… dương của nguồn (pin)?

Thanh đồng có vai trò như cực………

2. Đo hiệu điện thế một Hiệu điện thế của pin được tạo bởi 1 cốc dung chiều của pin?

dịch muối là:……………

3. Led có phát sáng không? Tại sao?

Hoạt động 2 Tiến hành tương tự hoạt động 1 nhưng thay dung dịch nước muối bằng dung dịch nước chanh. Phiếu học tập số 2 (Sử dụng đồng hồ đo điện, xoay đồng hồ về chế độ do các thông số một chiều)

Câu hỏi

Giải thích

1. Đo hiệu điện thế và một Hiệu điện thế của pin được tạo bởi 1 cốc dung chiều của pin? 2. So sánh hiệu điện thế của pin dung dịch nước muối và pin dung dịch nước chanh? 3. Led có phát sáng không? Tại sao? Làm thế nào để tăng được hiệu điện thế để Led phát sáng tốt?

dịch nước chanh (axit) là:…

101

Hoạt động 3 Mắc nối tiếp các cốc dung dịch muối/chanh để tạo nguồn một chiều có hiệu điện thế đủ lớn đế led phát sáng tốt. Phiếu học tập số 3 (Nghiên cứu thêm phần I, II bài 36 SGK Công nghệ 8 để hoàn thành phiếu bài tập)

Câu hỏi

Giải thích

1. Đo hiệu điện thế của pin khi mắc nối tiếp các cốc dung dịch nước muối/nước chanh? 2. Thay dây dẫn điện bằng đoạn dây nhựa và quan sát xem đèn led có sáng không và giải thích tại sao? Đo điện trở của của đoạn dây nhựa đó? 3. Vật liệu dẫn điện là gì? Kể tên một số loại vật liệu dẫn điện? 4. Vật liệu cách điện là gì? Kể tên một số loại vật liệu cách điện? 3. Kết thúc GV tổ chức cho HS báo cáo sản phẩm của nhóm. Một số câu hỏi có thể đặt ra là: - Các vật liệu dẫn điện có điện trở suất khoảng bao nhiêu? - Các vật liệu cách điện có điện trở suất khoảng bao nhiêu? 2.5.2. Chủ đề STEM cho dạy lồng ghép toàn bộ Chủ đề STEM dạy lồng ghép toàn bộ được thiết kế dưới dạng một nhiệm vụ STEM.

102

TÊN CHỦ ĐỀ: THIẾT KẾ TUBIN GIÓ MINI 1. Mục tiêu - Kiến thức: HS hiểu về vai trò của điện năng, một số cách tạo ra điện năng hiện nay. Vận dụng kiến thức môn Công nghệ, Vật lí, Toán học để giải quyết nhiệm vụ đặt ra - Kĩ năng: kĩ năng tính toán, kĩ năng đấu nối mạch điện, kĩ năng sử dụng đồng hồ đo điện. - Thái độ: Có thói quen làm việc theo quy trình, cẩn thận, kiên trì. Thực hiện an toàn lao động, vệ sinh môi trường. 2. Liên hệ kiến thức - Chủ đề này phù hợp để dạy bài 32 môn Công nghệ 8. - Kiến thức các môn học khác có liên quan. + Vật lí: Hiệu điện thế. + Toán học: Đo góc, chia cung tròn. 3. Các kĩ năng cần hình thành và phát triển - Kĩ năng làm việc nhóm. - Kĩ năng giải quyết vấn đề. - Kĩ năng thiết kế. 4. Nhiệm vụ 4.1. Giới thiệu/Tình huống/Ngữ cảnh Những lợi ích về môi trường và xã hội của điện gió Năng lượng gió được đánh giá là thân thiện nhất với môi trường và ít gây ảnh hưởng xấu về mặt xã hội. Để xây dựng một nhà máy thủy điện lớn cần phải nghiên cứu kĩ lưỡng các rủi ro có thể xảy ra với đập nước. Ngoài ra, việc di dân cũng như việc mất các vùng đất canh tác truyền thống sẽ đặt gánh nặng lên vai những người dân xung quanh khu vực đặt nhà máy, và đây cũng là bài toán khó đối với các nhà hoạch định chính sách. Hơn nữa, các khu vực để có thể quy hoạch các đập nước tại Việt Nam cũng không còn nhiều.

103

Các nhà máy điện chạy nhiên liệu hóa thạch thì luôn là những thủ phạm gây ô nhiễm nặng nề, ảnh hưởng xấu đến môi trường và sức khỏe người dân. Hơn thế nguồn nhiên liệu này kém ổn định và giá có xu thế ngày một tăng cao. Khi tính đầy đủ cả các chi phí ngoài – những chi phí phát sinh bên cạnh những chi phí sản xuất truyền thống, thì lợi ích của việc sử dụng năng lượng gió càng trở nên rõ rệt. So với các nguồn năng lượng gây ô nhiễm (ví dụ ở nhà máy nhiệt điện Ninh Bình) hay phải di dời quy mô lớn (các nhà máy thủy điện lớn), khi sử dụng năng lượng gió, người dân không phải chịu thiệt hại do thất thu hoa mầu hay tái định cư, và họ cũng không phải chịu thêm chi phí y tế và chăm sóc sức khỏe do ô nhiễm. Ngoài ra, với đặc trưng phân tán và nằm sát khu dân cư, năng lượng gió giúp tiết kiệm chi phí truyền tải. Hơn nữa, việc phát triển năng lượng gió ở cần một lực lượng lao động là các kĩ sư kĩ thuật vận hành và giám sát lớn hơn các loại hình khác, vì vậy giúp tạo thêm nhiều việc làm với kĩ năng cao. Tại các nước Châu Âu, các nhà máy điện gió không cần đầu tư vào đất đai để xây dựng các trạm tourbin mà thuê ngay đất của nông dân. Giá thuê đất (khoảng 20% giá thành vận hành thường xuyên) giúp mang lại một nguồn thu nhập ổn định cho nông dân, trong khi diện tích canh tác bị ảnh hưởng không nhiều. Cuối cùng, năng lượng gió giúp đa dạng hóa các nguồn năng lượng, là một điều kiện quan trọng để tránh phụ thuộc vào một hay một số ít nguồn năng lượng chủ yếu; và chính điều này giúp phân tán rủi ro và tăng cường an ninh năng lượng.

104

Tiềm năng điện gió của Việt Nam Nằm trong khu vực cận nhiệt đới gió mùa với bờ biển dài, Việt Nam có một thuận lợi cơ bản để phát triển năng lượng gió. So sánh tốc độ gió trung bình trong vùng Biển Đông Việt Nam và các vùng biển lân cận cho thấy gió tại Biển Đông khá mạnh và thay đổi nhiều theo mùa .Trong chương trình đánh giá về Năng lượng cho Châu Á, Ngân hàng Thế giới đã có một khảo sát chi tiết về năng lượng gió khu vực Đông Nam Á, trong đó có Việt Nam. Theo tính toán của nghiên cứu này, trong bốn nước được khảo sát thì Việt Nam có tiềm năng gió lớn nhất và hơn hẳn các quốc gia lân cận là Thái Lan, Lào và Campuchia. Trong khi Việt Nam có tới 8,6% diện tích lãnh thổ được đánh giá có tiềm năng từ “tốt” đến “rất tốt” để xây dựng các trạm điện gió cỡ lớn thì diện tích này ở Campuchia là 0,2%, ở Lào là 2,9% và ở Thái Lan cũng chỉ là 0,2%. Tổng tiềm năng điện gió của Việt Nam ước đạt 513.360 MW tức là bằng hơn 200 lần công suất của thủy điện Sơn La và hơn 10 lần tổng công suất dự báo của ngành điện vào năm 2020. Tất nhiên, để chuyển từ tiềm năng lí thuyết thành tiềm năng có thể khai thác, đến tiềm năng kĩ thuật và cuối cùng, thành tiềm năng kinh tế là cả một câu chuyện dài; nhưng điều đó không ngăn cản việc chúng ta xem xét một cách thấu đáo tiềm năng to lớn về năng lượng gió ở Việt Nam. Nếu xét tiêu chuẩn để xây dựng các trạm điện gió cỡ nhỏ phục vụ cho phát triển kinh tế ở những khu vực khó khăn thì Việt Nam có đến 41% diện tích nông thôn có thể phát triển điện gió loại nhỏ. Nếu so sánh con số này với các nước như: Campuchia có 6%, Lào có 13% và Thái Lan có 9% diện tích nông thôn có thể phát triển năng lượng gió. Đây quả thật là một ưu đãi dành cho Việt Nam mà chúng ta còn biết cách tận dụng nguồn năng lượng lớn này. https://voer.edu.vn/m/nang-luong-gio-cua-viet-nam-tiem-nang-va-trienvong/8596a151 4.2. Thách thức Thiết kế thiết bị sản xuất điện từ gió

105

4.3. Yêu cầu - Thiết bị tạo ra được một hiệu điện thế và dòng điện một chiều. - Thời gian tối đa 20 phút, chỉ sử dụng những vật liệu được cung cấp nhưng không nhất thiết tất cả các dụng cụ, vật liệu đều phải sử dụng. - Nghiên cứu ảnh hướng của cánh quạt (chiều dài, độ nghiêng, số lượng) tới điện áp ra của tuabin. 4.4. Nguồn lực 01 động cơ điện 1 chiều, dây điện, ống nước, tấm bìa, đũa tre, kéo, keo nến, đồng hồ đo điện, thước kẻ, thước đo độ, bút chì, quạt điện nhỏ tạo nguồn gió.

5. Đánh giá So sánh các sản phẩm của HS và đánh giá sản tạo ra hiệu điện thế 1 chiều lớn nhất.

106

Gợi ý hoạt động dạy học chủ đề “Thiết kế tuabin gió mini” 1. Giới thiệu - GV sử dụng ngữ cảnh của chủ đề để đặt vấn đề cho bài học. Trong phần giới thiệu, GV giúp HS biết được các phương pháp tạo ra điện năng hiện nay và nhấn mạnh những lợi ích về môi trường và xã hội của điện gió. Mục tiêu của nhiệm vụ thiết kế tuabin gió giúp HS hiểu được về vai trò của điện năng trong sản xuất và đời sống, biết vận dụng các kiến thức về Công nghệ, Vật lí và Toán học để thiết kế được tuabin gió mini. Rèn luyện kĩ năng tính toán, kĩ năng đấu nối mạch điện, kĩ năng sử dụng đồ hồ đo điện. Biết được ảnh hưởng của cánh quạt (chiều dài, độ nghiêng, số lượng) tới điện áp ra của tuabin. - Thực hiện nhiệm vụ này, ngoài kiến thức của môn Công nghệ, HS cần vận dụng kiến thức của Vật lí về hiệu điện thế, của Toán học về đo góc, chia cung tròn. 2. Trải nghiệm - GV tổ chức cho HS thiết kế chế tạo tuabin gió mini sao cho có thể phát ra được dòng điện một chiều. - GV phân nhóm và chia dụng cụ vật liệu tới các nhóm HS. Dụng cụ, vật liệu cần thiết: 01 động cơ điện 1 chiều, dây điện, ống nước, tấm bìa, đũa tre, kéo, keo nến, đồng hồ đo điện, thước kẻ, thước đo độ, bút chì, quạt điện nhỏ tạo nguồn gió. - Cách thức tiến hành + Các công việc cần thực hiện: Thiết kế khung đế và giá đỡ cho tuabin, thiết kế cánh quạt, lắp ráp cánh quạt vào trục tuabin (động cơ điện một chiều mini). Đấu nối dây điện vào tuabin để lấy điện ra. + GV hướng dẫn HS vận dụng quy trình thiết kế kĩ thuật để thực hiện nhiệm vụ.

107

* Thiết kế - Nghiên cứu những bộ phận chính của tuabin gió, những kiến thức công nghệ, vật lí, toán học liên quan tới nhiệm vụ. - Xác định những bộ phận có thể thay đổi để cải tiến tuabin. - Lựa chọn giải pháp tối ưu. - Vẽ phác thảo, xác định vật liệu và quy trình cần thiết để thực hiện nhiệm vụ. * Thi công: Thiết kế tuabin mini theo quy trình đã xác định. * Kiểm tra/đánh giá: Đánh giá về tuabin gió, những gì đã được thay đổi để tuabin làm việc hiệu quả hơn. Các bộ phận của tuabin ảnh hưởng như thế nào đến khả năng tạo ra dòng điện của tuabin. Hoạt động 1. Tìm hiểu về tuabin gió GV tổ chức cho HS tìm hiểu về cấu tạo cơ bản, nguyên lí làm việc của tuabin gió. Phiếu học tập số 1 1. Cấu tạo của tuabin A…………………………………………… B…………………………………………… C…………………………………………… D…………………………………………… 1.

108

2. Trình bày nguyên lí làm việc của tuabin gió ……………………………………………… ……………………………………………… ……………………………………………… ……………………………………………… ……………………………………………… ……………………………………………… ………………………………………………

2. 3.

3. Tuabin gió của nhóm em có năng lượng như thế nào? Đo hiệu điện thế một chiều của tuabin. Đặt đồng hồ đo ở thang đo 0-200mV, kết nối đồng hồ đo với các dây dẫn ra của tuabin. Đọc giá trị chỉ thị trên bề mặt của đồng hô đo. Khi tuabin quay. (Trong điều kiện TN sử dụng quạt để tạo nguồn gió làm quay tuabin).

4. Thay đổi tốc độ của quạt gió, hoặc thay đổi khoảng cách quạt gió tới tuabin và đo điện áp ra của tuabin để thấy sự ảnh hưởng của tốc độ quay quát gió tới điện áp ra tuabin.

4. Mô tả mối quan hệ giữa tốc độ quay của cánh quạt tuabin với điện áp ra của tuabin. Từ đó có thể rút ra các ý tưởng làm tăng tốc độ quay của quạt gió (gợi ý: Dộ dài cánh quạt, góc nghiêng cánh quạt, số lượng cánh quạt). ……………………………………………… ……………………………………………… ……………………………………………… ………………………………………………

Hoạt động 2. Cải tiến tuabin gió GV tổ chức cho HS cải tiến tuabin gió nhằm nâng cao khả năng phát điện. Tùy điều kiện GV có thể định hướng HS lựa chọn một trong các giải pháp thay đổi chiều dài cánh quạt hoặc số lượng cạnh quạt, thay đổi góc quay đón gió của cánh quạt.

109

Phiếu học tập số 2 1. Số phiên bản Tuabin gió: 2. Số lượng/độ dài/góc nghiêng cánh quạt của tuabin các phiên bản: 3. Đo thông số điện áp ra khi kiểm tra tuabin (Lưu ý mỗi phiên bản đo 2 lần)

PB1

PB1 L1

PB2

PB3

Điện áp ra PB2 PB3 L1 L2 L1 L2

PB4

PB4 L1 L2

Vẽ đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa điện áp ra và chiều dài cánh quạt

Vẽ đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa điện áp ra và số lượng cánh quạt

110

Vẽ đồ thị thể hiện mối quan hệ giữa điện áp ra và số lượng cánh quạt

Hoạt động 3. Tìm hiểu các nguyên tắc chung của việc sản xuất điện năng GV tổ chức cho HS nghiên cứu SGK và hoàn thiện phiếu học tập số 3. Phiếu học tập số 3 1. Nêu nguyên tắc chung của việc sản xuất điện năng ở các nhà máy thủy điện, nhà máy nhiệt điện, điện gió và điện nguyên tử 2. Nêu các quá trình biến đổi năng lượng trong việc sản xuất điện từ các nguồn năng lượng khác nhau bằng cách hoàn thiện bàng sau: Sản xuất điện Thủy điện

Quá trình biến đổi năng lượng

Nhiệt điện Điện gió Điện hạt nhân

3. Kết thúc - Các nhóm hoàn thiện các phiếu bài tập. - Báo cáo sản phẩm.

111

2.5.3. Chủ đề STEM cho dạy phối hợp nhiều bài học Chủ đề STEM dạy phối hợp nhiều bài học được thiết kế dưới dạng một dự án học tập TÊN CHỦ ĐỀ: THIẾT KẾ ÔTÔ MINI TỰ HÀNH SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG ĐIỆN TỪ VẬT LIỆU TÁI CHẾ

1. Giới thiệu Dự án thiết kế ô tô là một ý tưởng dạy học môn Công nghệ 8 theo định hướng giáo dục STEM. Bằng việc thiết kế chiếc ô tô, HS sẽ được tìm hiểu công việc của các kĩ sư ô tô, từ việc lên ý tưởng đến việc thiết kế và chế tạo. HS sẽ sử dụng những vật liệu tái chế, dễ tìm kiếm như những nắp chai, cao su săm xe đạp, nan hoa, ống hút, tấm gỗ, pin, công tắc, động cơ mini… để tạo ra những chiếc ô tô mini tự hành sử dụng năng lượng điện. HS sẽ phải tìm hiểu các loại ô tô khác nhau có trong thực tế, phác thảo ý tưởng cho chiếc ô tô của mình. HS sẽ vận dụng những kiến thức đã được ở trong phần Gia công cơ khí, về truyền và biến đổi chuyển động, sơ đồ điện và mạch điện để hoàn thành công việc của mình. HS sẽ phải viết báo cáo, cung cấp thông tin giới thiệu về sản phẩm nếu như ý tưởng này được hiện thực hóa sẽ giúp ích gì cho xã hội, sẽ làm cho cuộc sống tốt đẹp hơn như thế nào (giảm ô nhiễm môi trường, tiết kiệm năng lượng hóa thạch…). HS sẽ trình bày những ý tưởng cải tiến để sản phẩm được tốt hơn và hữu ích hơn.

112

2. Mục tiêu Sau khi hoàn thành dự án HS sẽ có được những kiến thức, kĩ năng sau: - Kĩ năng Khoa học: HS hiểu và biết cách vận dụng những kiến thức, nguyên lí về truyền và biến đổi chuyển động, nguyên lí biến đổi năng lượng về mạch điện, về động cơ điện một pha. - Kĩ năng Công nghệ: Biết vận dụng các kĩ năng CNTT trong tra cứu, xây dựng các sản phẩm ứng dụng phục vụ nội dung thuyết trình sản phẩm. - Kĩ năng Kĩ thuật: HS hiểu và biết cách vận dụng kĩ năng sử dụng các dụng cụ cơ khí để tháo lắp một số mối ghép cơ bản, tháo lắp và kĩ năng vẽ sơ đồ mạch điện. - Kĩ năng Toán học: Vận dụng một số kiến thức dựng hình và tính toán cơ bản. Bên cạnh đó, HS sẽ được rèn luyện về các kĩ năng làm việc theo nhóm, kĩ năng hợp tác, kĩ năng thuyết trình… 3. Nhiệm vụ - Tiến hành nghiên cứu các kiến thức về Vật lí, cơ khí, kĩ thuật điện, tin học văn phòng hỗ trợ việc thực hiện dự án học tập. - Tìm hiểu về xu hướng sử dụng ô tô chạy bằng năng lượng điện, mô hình ô tô trên thực tế. - Đề xuất các giải pháp. - Triển khai thực hiện. Yêu cầu sản phẩm: - Ô tô chạy thẳng. - Ô tô có vận tốc tối thiểu trên đường bằng là: 1m/s. - Ô tô vượt qua được dốc có độ nghiêng: 5º với chiều cao đỉnh dốc 8 cm, chiều dài dốc 60cm. - Màu sắc và kiểu dáng tùy sáng tạo.

113

4. Tiến trình thực hiện - Chia nhóm, bầu nhóm trưởng, thư kí. - Nhận vật liệu, dụng cụ cơ bản. - Thảo luận phân công nhiệm vụ trong nhóm. - Thực hiện các công việc theo các nội đung hướng dẫn. * Nội dung 1: Vẽ phác thảo ý tưởng Thực hiện vẽ phác thảo ô tô trước khi bắt tay thiết kế. * Nội dung 2: Thiết kế cơ khí cho ô tô HS thực hành về những kiến thức cơ khí cơ bản, trình bày và thảo luận trong nhóm về ý tưởng phần cơ khí cho ô tô. GV nhấn mạnh: Vai trò của cơ khí trong chế tạo, sản xuất và những nội dung thuộc lĩnh vực cơ khí cơ bản trên ô tô. HS làm việc cá nhân, sử dụng các dụng cụ gia công cơ khí cơ bản để thực hiện nhiệm vụ. * Nội dung 3: Thiết kế phần điện cho ô tô HS thực hành về sơ đồ điện, các kí hiệu quy ước trong sơ đồ điện, về các thiết bị đóng, cắt điện… GV nhấn mạnh về an toàn điện. HS làm việc cá nhân, sử dụng các dụng cụ gia công cơ khí cơ bản để thực hiện nhiệm vụ và hoàn thiện phiếu học tập “Thực hành kĩ thuật điện” (Phụ lục 7). * Nội dung 4: Tiến hành thi công lắp ráp Bảng dụng cụ, vật liệu cần thiết. Thiết kế và gia công khung ô tô. Gia công và lắp ráp các bánh và trục xe. Lắp động cơ. Lắp nguồn. Lắp công tắc. Đấu dây. Vận hành thử nghiệm.

114

BẢNG HƯỚNG DẪN VẬT LIỆU CƠ BẢN - 01 Miếng gỗ - 02 Puli - 04 nắp chai nhựa - Nan hoa - Ống hút - Động cơ mini - Dây cô roa - Khay đựng pin - Pin tiểu - Công tắc - Dây điện - Bulong, đai ốc - Miếng tôn mỏng (nhôm mỏng)

XÂY DỰNG Ý TƯỞNG - Sử dụng giấy, bút, vẽ phác thảo ý tưởng sẽ thiết kế - Nghĩ về kết cấu, kiểu dáng - Ô tô thật có những thành phần nào? - Làm sao để ô tô có thể chuyển động.

115

XEM XÉT VẬT LIỆU HIỆN CÓ - Những vật liệu nào được cung cấp có thể được dùng làm thân xe, trục xe, bánh xe? - Cấp năng lượng cho xe bằng cách nào? - Làm thế nào để gắn bánh xe lên trục? - Bánh xe và trục được gắn trên xe như thế nào? - Làm thế nào để truyền chuyển động từ động cơ tới bánh xe?

THIẾT KẾ KHUNG XE - Xác định kích thước phù hợp. - Sử dụng các dụng cụ gia công cơ khí để gia công khung xe. Lưu ý hình dạng xe để phù hợp với việc lắp đặt động cơ, thiết kế mạch điện cho ô tô ở phần sau. Trọng lượng xe có ảnh hưởng đến tốc độ của xe.

LẮP BÁNH XE - Đảm bảo trục phải đúng tâm bánh xe Lựa chọn giải pháp: Bánh xe quay quanh trục hay bánh xe quay cùng trục.

116

THIẾT KẾ PHẦN TRUYỀN CHUYỂN ĐỘNG - Lựa chọn bánh chủ động (đằng trước hay đằng sau). - Vị trí lắp đặt phần truyền chuyển động để xe chạy thẳng. - Cố định động cơ trên thân xe.

LẮP MẠCH ĐIỆN CHO XE - Xác định đúng các cực của nguồn, chiều đi của dòng điện. - Vẽ sơ đồ nguyên lí làm cơ sở đấu mạch điện. Lưu ý: Thử chiều quay của động cơ để đảm bảo khi đấu mạch xe đi thẳng.

THỬ NGHIỆM VÀ CẢI TIẾN - Tiến hành cho xe chạy trên đường thử nghiệm. - Tính toán các thông số theo yêu cầu. - Tiến hành cải tiến xe.

117

* Nội dung 5: Hoàn thiện sản phẩm, chuẩn bị nội dung thuyết trình - Trên cơ sở vận hành thử nghiệm, nhóm HS sẽ tiến hành các bước hoàn thiện sản phẩm, sử dụng Powerpoint để xây dựng bản thuyết minh của nhóm. Các kiến thức kĩ năng và nguồn tài liệu cần thiết: Kĩ năng CNTT - Internet: + Kĩ năng tìm kiếm thông tin trên internet. + Kĩ năng tải và lưu thông tin từ internet. - Phần mềm Microsoft Powerpoint: + Tạo bài trình bày: tạo hiệu ứng; chèn âm thanh, hình ảnh, đoạn phim… Lưu và mở bài trình bày. + Kĩ năng trình chiếu, báo cáo sản phẩm dự án. Nguồn tài liệu cần thiết Sách giáo khoa Công nghệ 8. Chuẩn kiến thức kĩ năng công nghệ 8 (GV). Các webstie gợi ý: http://shopmohinhxe.com/gioi-thieu.html http://banlinhkien.vn 5. Đánh giá - Nhóm đã làm gì để tạo nên sự khác biệt ở sản phẩm này? - Nhóm sẽ thêm những chi tiết nào, bộ phận nào để sản phẩm có thể tốt hơn? - Trong quá trình làm thì giai đoạn nào nào là dễ nhất và giai đoạn nào là khó nhất? - Một chiếc ô tô thật có những bộ phận chính nào? Các kĩ sư sẽ làm gì để có thể tạo ra nó?

118

Kết luận chương 2 Phân tích mục tiêu, nội dung môn Công nghệ 8 cho thấy, mục tiêu và nội dung môn Công nghệ 8 hoàn toàn phù hợp với bản chất và mục tiêu của giáo dục STEM. Bản thân nội dung của môn Công nghệ nói chung và Công nghệ 8 nói riêng đã mang tính tích hợp. Vì vậy, đây là cơ sở rất tự nhiên cho đề xuất dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM. Tuy nhiên, để vận dụng thành công tư tưởng này trong dạy học thì cần dựa trên những nguyên tắc nhất định. Trong chương này các nhiệm vụ cơ bản sau đã được giải quyết gồm: - Tiếp tục hoàn thiện cơ sở thực tiễn của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM. - Vận dụng lí luận ở chương 1 để xác định chủ đề và xây dựng các ví dụ minh họa học tập môn Công nghệ 8 theo định hướng giáo dục STEM. - Xây dựng các bảng kiểm quan sát các năng lực giải quyết vấn đề, năng lực sáng tạo, năng lực hợp tác ở HS. Để kiểm nghiệm giá trị khoa học của các kết quả nghiên cứu, chương tiếp theo, nghiên cứu sẽ trình bày phương pháp kiểm nghiệm, đánh giá những kết quả thực tiễn khi sử dụng chủ đề giáo dục STEM để dạy học môn Công nghệ 8 ở trường phổ thông.

119

CHƯƠNG 3. KIỂM NGHIỆM ĐÁNH GIÁ 3.1. Thực nghiệm sư phạm 3.1.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm Nghiên cứu tiến hành TNSP nhằm mục đích: - Kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết khoa học đã đề ra trong luận án. - Đánh giá tính khả thi và hiệu quả của các đề xuất về dạy môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM. Dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM góp phần hình thành và phát triển các năng lực hợp tác, giải quyết vấn đề, sáng tạo cho HS và nâng cao hứng thú học tập của HS trên cơ sở phân tích khách quan, khoa học kết quả định tính và định lượng. 3.1.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm Với mục đích TNSP như trên, nghiên cứu đã xác định những nhiệm vụ TNSP sau: - Chọn đối tượng và địa bàn để tổ chức TNSP. - Lựa chọn nội dung và phương pháp TNSP: Thiết kế kế hoạch bài dạy, phương tiện dạy học và trao đổi với GV trực tiếp dạy TNSP về cách tổ chức, cách tiến hành bài lên lớp và cách kiểm tra đánh giá. - Lập kế hoạch và tiến hành TNSP theo kế hoạch. - Thiết kế thang đo và công cụ đánh giá: + Đánh giá kiến thức thông qua các bài kiểm tra (trình bày ở Phụ lục 3 và Phụ lục 4). + Đánh giá năng lực hợp tác và năng lực giải quyết vấn đề của HS thông qua các bảng kiểm quan sát. + Đánh giá thái độ: Hứng thú học tập của HS khi được học theo định hướng giáo dục STEM (trình bày ở Phụ lục 5). - Xử lí, phân tích kết quả TNSP bằng phần mềm SPSS để rút ra kết luận việc vận dụng dạy học theo định hướng giáo dục STEM.

120

3.1.3. Nội dung thực nghiệm sư phạm - TN sự phù hợp về quy trình dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM. - TN đánh giá tính hiệu quả và khả thi của chủ đề STEM trong dạy học môn Công nghệ 8. 3.1.4. Tiến hành thực nghiệm sư phạm 3.1.4.1. Chuẩn bị thực nghiệm - Thiết kế chủ đề dạy học Công nghệ 8 theo định hướng giáo dục STEM. - Gặp gỡ và trao đổi với GV để trao đổi các ý tưởng, thống nhất mục đích, nội dung, phương pháp giảng dạy và kiểm tra đánh giá HS khi tiến hành TN, lựa chọn lớp TN và lớp đối chứng (ĐC), thời gian tiến hành TN để ghi nhận kết quả. Cụ thể: + Trao đổi, thống nhất với GV về chủ đề giáo dục STEM, về cơ sở lí luận của giáo dục STEM cách thức hướng dẫn HS học tập theo định hướng giáo dục STEM. + Hướng dẫn GV cách sử dụng bảng kiểm quan sát, hướng dẫn HS tự đánh giá và thống kê theo bảng điểm, bảng kiểm quan sát sau giờ học. + Chuẩn bị cơ sở vật chất, các thiết bị dạy học và dụng cụ cần thiết nhằm đảm bảo cho tiến trình dạy học đạt hiệu quả. + Tổ chức dạy TN, đánh giá năng lực hợp tác và năng lực giải quyết vấn đề của HS thông qua các bảng kiểm quan sát trong giờ học, rút kinh nghiệm giờ dạy và tiến hành kiểm tra cuối mỗi chương, chấm bài kiểm tra, thống kê điểm số. 3.1.4.2. Tổ chức thực nghiệm Để nhận được kết quả đánh giá tính khả thi của đề xuất dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM có độ tin cậy chấp nhận được. TNSP được tiến hành trong hai đợt:

121

Giai đoạn một được thực hiện tại trường THCS - THPT Nguyễn Tất Thành - Cầu Giấy - Hà Nội. Mục tiêu của giai đoạn này là áp dụng thử tiến trình TN; hoàn thiện kế hoạch chủ đề TN; thay đổi và điều chỉnh các phiếu học tập và bước đầu có những đánh giá định tính, định lượng về kết quả TN. Giai đoạn hai được tiến hành tại trường THCS Tân Phú - Quốc Oai - Hà Nội. Mục tiêu của giai đoạn này là thu thập tối đa các thông tin phản ánh về chủ đề học tập đã xây dựng (các yếu tố tích cực, hiệu quả cũng như những mặt còn hạn chế khi triển khai). Cũng trong giai đoạn này, việc đánh giá kết quả TN được tiếp tục đề cập trên cả hai phương diện định tính và định lượng. Chủ đề được sử dụng để dạy TN là “Thiết kế ô tô mini tự hành sử dụng năng lượng điện từ vật liệu tái chế”. Chủ đề này được dạy thay thế cho Bài 55 và Bài 56 (Sơ đồ điện - Thực hành vẽ sơ đồ nguyên lí mạch điện). Đây là chủ đề mang tính phức hợp vận dụng những kiến thức, kĩ năng HS đã được học trong các bài thuộc phần Cơ khí như: Bài 20, 21, 22, 23, 25, 26, 28, 29, 30, 31. Ở các lớp ĐC, GV tiến hành giảng dạy Bài 55 và Bài 56 theo cách bình thường, trong quá trình giảng dạy có sử dụng một số phương tiện trực quan như tranh vẽ… Ở các lớp TN, GV tiến hành dạy học theo định hướng giáo dục STEM. Nhằm đảo bảo các kết quả TN có độ tin cậy cao, GV tiến hành tổ chức giờ học theo đúng qui tắc cũng như qui trình đã được trình bày trong luận án. Bảng 3.1. Các trường và lớp trong TNSP Trường

Lớp

Sĩ số

THCS - THPT Nguyễn Tất Nguyễn Tiến Dũng

8A4 (ĐC)

Thành - Cầu Giấy - Hà Nội

8A5 (TN)

8A (TN)

8B (ĐC)

THCS Tân Phú - Quốc Oai - Hà Nội

GV dạy

Nguyễn Thị Trang

122

3.1.5. Phương pháp thực nghiệm sư phạm 3.1.5.1. Đối tượng thực nghiệm sư phạm TNSP tiến hành trên đối tượng HS lớp 8 tại các trường THCS. Lựa chọn cặp lớp ĐC và lớp TN theo các yêu cầu tương đương nhau về các mặt: - Chất lượng học tập nói chung và môn Công nghệ nói riêng: Chúng tôi sử dụng kết quả điểm kiểm tra môn Công nghệ học kì I để chọn 2 cặp lớp TN, ĐC tương đương. - Lớp TN và lớp ĐC do cùng một GV phụ trách. GV được mời tham gia dạy TN là những thầy cô đã tốt nghiệp đại học chuyên ngành Sư phạm Kĩ thuật, có trình độ chuyên môn và phương pháp sư phạm tốt, yêu nghề, đặc biệt hứng thú tham gia TN đề tài. - Lựa chọn HS thuộc các đối tượng là thành phố và nông thôn. Dựa trên các tiêu chí trên chúng tôi đã tiến hành TNSP tại các trường THCS - THPT Nguyễn Tất Thành - Cầu Giấy - Hà Nội (GV tham gia dạy TN là thầy Nguyễn Tiến Dũng) và trường THCS Tân Phú - Quốc Oai - Hà Nội (GV tham gia dạy TN là cô Nguyễn Thị Trang). 3.1.5.2. Xử lí kết quả Số liệu được nhập và xử lí bằng phần mềm SPSS 16.0. Trong đó: - Các biến định lượng được kiểm tra phân phối chuẩn bằng kiểm định Kolmologov-Smirnov. Kiểm định Kolmogorov-Smirnov dùng để kiểm định giả thuyết phân phối của dữ liệu có phù hợp với phân phối lí thuyết hay không. - Đối với các biến phân phối chuẩn sử dụng kiểm định Student T-test. Phép kiểm chứng T-test độc lập giúp xác định khả năng chênh lệch giữa giá trị TB của hai nhóm riêng rẽ (nhóm TN và nhóm ĐC) có khả năng xảy ra ngẫu nhiên hay không. Trong phép kiểm chứng Student T-test, thường tính giá trị P, trong đó: P là xác suất xảy ra ngẫu nhiên, thông thường hệ số P được quy định P ≤ 0,05.

123

Giá trị P được giải thích như sau: Kết quả

Chênh lệch giữa giá trị TB của 2 nhóm

P ≤ 0,05

Có ý nghĩa (chênh lệch không có khả năng xảy ra ngẫu nhiên) Không có ý nghĩa

P > 0,05

(chênh lệch có khả năng xảy ra ngẫu nhiên) Phép kiểm chứng t-test phụ thuộc hoặc theo cặp được sử dụng để so sánh giá trị TB của cùng một nhóm nhằm xác định khả năng chênh lệch điểm số có xảy ra ngẫu nhiên hay không. Khi một nhóm làm một bài kiểm tra 2 lần (kiểm tra trước và sau tác động), việc so sánh giá trị TB của bài kiểm tra trước và sau tác động cho biết liệu có sự thay đổi có ý nghĩa (tăng lên hoặc giảm đi) sau khi thực hiện tác động hay không. - Đối với các biến không theo phân phối chuẩn sử dụng kiểm định ManWithney-U test. - Các biến định tính được so sánh bằng kiểm định χ2 test hoặc Fisher Exact test. Một số thông số được sử dụng trong quá trình xử lí và bình luận kết quả của nghiên cứu: - Giá trị trung bình ( X ): Đặc trưng cho sự tập trung của số liệu nhằm so sánh điểm trung bình của lớp ĐC và lớp TN. n

X Công thức tính giá trị trung bình X =

i 1 n

f i 1

Trong đó: X là giá trị trung bình của các giá trị điểm số của các HS

Xi: Là giá trị điểm số của HS thứ i fi: Tần số xuất hiện của các giá trị điểm số của các HS n: Số HS

124

- Phương sai (S2): Là độ lệch bình phương trung bình của điểm với kì vọng điểm. Là đại lượng đặc trưng cho mức độ phân tán hay tập trung của điểm quanh giá trị trung bình của các nhóm. Công thức tính phương sai: n

S2=

 f (X  X ) i 1

n 1

Trong đó: S2: Giá trị phương sai của điểm số của từng nhóm đối tượng HS fi: Tần số xuất hiện của các giá trị điểm số của các HS X : là giá trị trung bình của các giá trị điểm số của các HS

Xi: là giá trị điểm số của HS thứ i. n: số HS - Độ lệch chuẩn (S): Đo mức độ phân tán của số liệu xung quanh giá trị trung bình cộng. S càng bé chứng tỏ số liệu càng ít phân tán hơn. Công thức tính độ lệch chuẩn: n

S= S 2 =

 f (X  X ) i 1

n 1

- Mức độ ảnh hưởng (ES): Thể hiện độ lớn ảnh hưởng của tác động. Sau khi phép kiểm chứng t-test cho thấy chênh lệch có ý nghĩa trong giá trị trung bình, mức độ ảnh hưởng cho biết độ lớn của chênh lệch này. Công thức tính mức độ ảnh hưởng sử dụng độ chênh lệch giá trị trung bình chuẩn của Cohen (1998) : ES = Trong đó:

X TN  X DC S DC

125

X TN là giá trị trung bình nhóm TN

X DC là giá trị trung bình nhóm ĐC S DC là ĐLC nhóm ĐC

Đánh giá mức độ ảnh hưởng theo tiêu chí của Cohen, trong đó phân ra các mức độ ảnh hưởng từ không đáng kể đến rất lớn. Giá trị mức độ ảnh hưởng (ES)

Ảnh hưởng

> 1,00

Rất lớn

0,80 – 1,00

Lớn

0,50 – 0,79

Trung bình

0,20 – 0,49

Nhỏ

< 0,20

Rất nhỏ

3.1.6. Kết quả thực nghiệm sư phạm 3.1.6.1. Kết quả đánh giá về kiến thức Ở đây, chúng tôi tiến hành kiểm chứng kết quả nghiên cứu dựa trên các dữ liệu trước tác động và sau tác động của các lớp TN và so sánh dữ liệu giữa các nhóm TN và nhóm ĐC. Đối với các lớp TN trước tác động chúng tôi tiến hành tổ chức bài kiểm tra 15 phút với những kiến thức đã học. Sau khi tiến hành TN, GV tiếp tục tổ chức kiểm tra đánh giá kiến thức của HS các lớp TN và ĐC thông qua bài kiểm tra 15 phút. Đây là một bài kiểm tra ngắn đòi hỏi HS phải thực sự hiểu bài và xử lí nhanh, hình dung được những thao tác thực tiễn khi tiến hành yêu cầu mà bài kiểm tra đề ra. Đối với lớp TN, chúng tôi tổ chức 02 bài kiểm tra (trước tác động và sau tác động) (Phụ lục 3 và Phụ lục 4) tại 02 lớp (nông thôn và thành thị), bài kiểm tra sau tác động (Phụ lục 4) được tiến hành tại 02 lớp ĐC (nông thôn và thành thị). Sau khi chấm kiểm kết quả được xử lí bằng phần mềm SPSS để tính toán và so sánh các tham số đặc trưng của lớp TN và lớp ĐC.

126

a) Kết quả của lớp TN trước và sau tác động sư phạm Kết quả kiểm tra trước và sau tác động sư phạm tại lớp TN được thể hiện ở Hình 3.1 và Bảng 3.2. 100

81.1

52.1

54.4

Trước TN

48.5

40.5

Sau TN

36.8

23.1 17.3

73.5

66.6

100

98.5 100 89.7

97 100

91.2

1.4

16.2 8.8

1.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10

Điểm

Hình 3.1. Đồ thị đường lũy tích bài kiểm tra của lớp TN trước và sau tác động sư phạm Bảng 3.2. Bảng tổng hợp các tham số đặc trưng của lớp TN trước và sau tác động sư phạm Phân tích kiểm chứng theo cặp TB

ĐLC

Sai số chuẩn

Điểm trước TN

6.647

1.1847

.1437

Điểm sau TN

7.228

1.3028

.1580

Kiểm chứng t-test phụ thuộc theo cặp Sự khác biệt theo cặp Giá trị TB Điểm trước TN Điểm sau TN

-.5809

ĐLC 1.3428

Sai số chuẩn .1628

Khoảng tin cậy = 95% Lớn hơn -.9059

Cao hơn -.2559

t -3.567

df 67

Sig (p) .001

127

Kết quả từ Bảng 3.2 cho thấy kết quả sau tác động sư phạm lên lớp ĐC tốt hơn kết quả trước tác động sư phạm. Điểm TB bài kiểm tra của lớp TN sau tác động (7,23) cao hơn trước tác động (6,65). Tuy nhiên, ĐLC sau tác động (1,30) có phần cao hơn so với trước tác động (1,18), chứng tỏ độ phân tán xung quanh giá trị TB của các điểm số ở trước tác động nhỏ hơn so với sau tác động. Đồ thị đường lũy tích của nhóm sau tác động luôn nằm cách biệt về bên phải nên có thể khẳng định thành tích học tập của sau tác động cao hơn so với trước tác động. Giá trị P giữa trước tác động và sau tác động: P = 0,001 < 0,05 cho thấy sự chênh lệch của điểm TB các bài kiểm tra trước và sau tác động trong lớp TN không có khả năng xảy ra ngẫu nhiên. b) Kết quả của lớp TN và lớp ĐC Kết quả so sánh điểm kiểm tra lớp ĐC và lớp TN (sau tác động sư phạm) được thể hiện ở Hình 3.2 và Bảng 3.3. 100

93.4 80.3 78.70

90 80

96.7 98.3 100 100 98.5 89.7

70.5 73.5

63.9

70 60

44.2

48.5

39.3

40 14.7

Lớp ĐC Lớp TN

36.8

22.9 24.5

30 20

54.4

25 16.2

10 1.6

8.8

0 1

1.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5

Hình 3.2. Đồ thị đường lũy tích bài kiểm tra của lớp TN (sau tác động sư phạm) và lớp ĐC

Điểm

128

Bảng 3.3. Bảng tổng hợp các tham số đặc trưng của lớp TN và lớp ĐC Lớp

Số lượng

TB ( X )

ĐLC (SD)

Sai số chuẩn (SE)

Lớp ĐC

5,589

2,0776

0,266

Lớp TN

7,181

1,3503

0,1626

Kiểm chứng t-test độc lập Kiểm định Levene Kiểm định t-test về sự đồng nhất của giá trị trung bình

Về sự bằng nhau Của phương sai

Sự khác biệt Sự khác Khoảng tin cậy = 95%

Phương sai giả định bằng nhau Phương sai giả định không bằng nhau

giá trị TB biệt ĐLC Nhỏ hơn

Lớn hơn

Sig.

Sig. (p)

7.762

.006

-5.239

128

.000

-1.5926

.3040

-2.1941

-.9911

-5.109

100.780

.000

-1.5926

.3117

-2.2111

-.9742

Từ kết quả Bảng 3.3 cho thấy: Chất lượng học tập của HS ở các nhóm TN cao hơn nhóm ĐC tương ứng. Cụ thể: Điểm trung bình (TB) bài kiểm tra của lớp TN (7,18) cao hơn lớp ĐC (5,59), ĐLC của lớp TN (1,35) thấp hơn so với lớp ĐC (2,08), chứng tỏ độ phân tán xung quanh giá trị TB của các điểm số ở lớp TN nhỏ hơn so với lớp ĐC. Đồ thị đường lũy tích của nhóm TN luôn nằm cách biệt về bên phải nên có thể khẳng định thành tích học tập của nhóm TN cao hơn so với nhóm ĐC. Giá trị P giữa nhóm TN và ĐC: P = 0,001 cho thấy sự chênh lệch của điểm TB các bài kiểm tra sau khi tác động của các nhóm lớp TN và ĐC không có khả năng xảy ra ngẫu nhiên. Mức độ ảnh hưởng ES = 0,766 chứng tỏ tác động của nghiên cứu đã tạo ra ảnh hưởng ở mức trung bình đối với các lớp TN. 3.1.6.2. Kết quả đánh giá một số năng lực hợp tác, năng lực sáng tạo và năng lực giải quyết vấn đề của học sinh Để tiến hành đánh giá các năng lực hợp tác, năng lực sáng tạo và năng lực giải quyết vấn đề của HS, chúng tôi tiến hành đánh giá ở cả lớp TN và lớp

129

ĐC. Người đánh giá là GV giảng dạy và các GV dự giờ dựa trên các bảng kiểm quan sát (đã trình bày ở Chương 2). Trên thực tế, việc đánh giá được năng lực của HS là rất khó khăn và cần một quá trình để hình thành ở người học những năng lực trên. Do vậy, chúng tôi chỉ tập trung vào quan sát những biểu hiện là những dấu hiệu tích cực cho thấy việc học tập theo định hướng giáo dục STEM đã tạo cho HS một môi trường rất tự nhiên để các em bộc lộ những nhu cầu trong giao tiếp và hợp tác, những tình huống cần vận dụng kiến thức để giải quyết và thách thức những ý tưởng sáng tạo của HS. Trong 3 tiết TN, chúng tôi quan sát kĩ các nhóm HS, ghi chép các tình huống có vấn đề mà các em gặp phải và cách thức các em giải quyết, sự phân công công việc của các thành viên trong nhóm để hoàn thành nhiệm vụ chung, sự chia sẻ các giải pháp ở các nhóm… để làm cơ sở đánh giá. Dựa trên kết quả đánh giá từ bảng kiểm quan sát năng lực giải quyết vấn đề (Bảng 2.6), chúng tôi tổng hợp và phân tích kết quả như sau (Bảng 3.4): Bảng 3.4. Bảng tổng hợp các tham số đánh giá năng lực giải quyết vấn đề ĐC-TN

Số lượng

TB ( X ) ĐLC (SD) Sai số chuẩn (SE)

Câu 1 ĐC

1,81

0,701

0,086

TN ĐC TN ĐC TN ĐC TN ĐC TN ĐC TN ĐC TN

71 67 71 67 71 67 71 67 71 67 71 67 71

2,62 1,82 2,21 1,81 2,44 1,63 2,32 1,79 2,35 1,61 2,30 1,7438 2,3732

0,544 0,650 0,476 0,657 0,579 0,624 0,555 0,565 0,537 0,627 0,571 0,52491 0,41448

0,065 0,079 0,056 0,080 0,069 0,076 0,066 0,069 0,064 0,077 0,068 0,06413 0,04919

Câu 2 Câu 3 Câu 4 Câu 5 Câu 6 TB

130

Kiểm chứng t-test độc lập Kiểm định Levene về sự bằng nhau Của phương sai F

Sig.

Kiểm định t-test về sự đồng nhất của giá trị trung bình t

Sig (p)

Khác

Sự khác

Khoảng tin cậy =

biệt giá biệt ĐLC trị TB

95% Thấp hơn

Câu 1 Phương sai giả định bằng nhau 2.464 Phương sai giả định không bằng nhau Câu 2 Phương sai giả định bằng nhau 5.556 Phương sai giả định không bằng nhau Câu 3 Phương sai giả định bằng nhau

.040

Phương sai giả định không bằng nhau Câu 4 Phương sai giả định bằng nhau 2.364 Phương sai giả định không bằng nhau Câu 5 Phương sai giả định bằng nhau

.865

Phương sai giả định không bằng nhau Câu 6 Phương sai giả định bằng nhau 2.378 Phương sai giả định không bằng nhau TB

Phương sai giả định bằng nhau 6.659 Phương sai giả định không bằng nhau

.119 -7.638

Cao hơn

136

.000

-.814

.107

-1.024

-.603

-7.583 124.420

.000

-.814

.107

-1.026

-.601

136

.000

-.390

.097

-.581

-.199

-4.009 120.564

.000

-.390

.097

-.583

-.198

136

.000

-.631

.105

-.839

-.422

-5.969 131.571

.000

-.631

.106

-.840

-.422

136

.000

-.697

.100

-.896

-.499

-6.922 131.986

.000

-.697

.101

-.896

-.498

136

.000

-.561

.094

-.747

-.376

-5.971 134.404

.000

-.561

.094

-.747

-.375

136

.000

-.684

.102

-.885

-.482

-6.691 132.950

.000

-.684

.102

-.886

-.482

136

.000 -.62946

.08028

-.78821 -.47071

-7.788 125.539

.000 -.62946

.08082

-.78941 -.46951

.020 -4.044

.842 -5.991

.127 -6.946

.354 -5.980

.125 -6.709

.011 -7.841

Dựa trên kết quả đánh giá từ bảng kiểm quan sát năng lực sáng tạo (Bảng 2.9), chúng tôi tổng hợp và phân tích kết quả như sau:

131

Bảng 3.5. Bảng tổng hợp các tham số đánh giá năng lực sáng tạo Câu

ĐC-TN

Câu 1

ĐC

1,70

0,652

2,62

0,570

ĐC

1,82

0,673

2,63

2,398

ĐC

1,49

0,533

2,34

0,608

ĐC

1,49

0,533

2,30

0,595

ĐC

1,6269

0,5247

2,4718

0,7116

Câu 2 Câu 3 Câu 4 TB

Số lượng

TB ( X )

ĐLC (SD)

Kiểm chứng t-test độc lập Kiểm định Levene Về sự bằng nhau Của phương sai F Câu 1 Phương sai giả định bằng nhau

1.313

Phương sai giả định không bằng nhau Câu 2 Phương sai giả định bằng nhau

1.186

Phương sai giả định không bằng nhau Câu 3 Phương sai giả định bằng nhau

.200

Phương sai giả định không bằng nhau Câu 4 Phương sai giả định bằng nhau

.065

Phương sai giả định không bằng nhau TB

Phương sai giả định bằng nhau Phương sai giả định không bằng nhau

.504

Sig.

Kiểm định t-test về sự đồng nhất của giá trị trung bình

.254 -8.824

Sig(p)

Khác Sự khác Khoảng tin cậy = 95% biệt giá biệt ĐLC Thấp hơn Cao hơn trị TB

136

.000

-.918

.104

-1.124

-.712

-8.790 131.203

.000

-.918

.104

-1.125

-.712

.278 -2.677

136

.008

-.813

.304

-1.413

-.212

-2.744

81.556

.007

-.813

.296

-1.402

-.224

.656 -8.665

136

.000

-.845

.098

-1.038

-.653

-8.698 135.275

.000

-.845

.097

-1.038

-.653

136

.000

-.803

.096

-.994

-.613

-8.362 135.637

.000

-.803

.096

-.993

-.613

136

.000

-.84497

.10694

-1.05645

-.63348

-7.970 128.620

.000

-.84497

.10602

-1.05474

-.63519

.800 -8.335

.479 -7.901

Dựa trên kết quả đánh giá từ bảng kiểm quan sát năng lực hợp tác (Bảng 2.12), chúng tôi tổng hợp và phân tích kết quả như sau (Bảng 3.6):

132

Bảng 3.6 Bảng tổng hợp các tham số đánh giá năng lực hợp tác ĐC-TN Số lượng TB ( X ) ĐLC (SD) Sai số chuẩn (SE) Câu 1 ĐC

2,04

0,787

0,096

TN ĐC TN ĐC TN ĐC TN ĐC TN ĐC TN ĐC TN ĐC TN

71 67 71 67 71 67 71 67 71 67 71 67 70 67 70

2,80 2,19 2,54 2,03 2,66 2,00 2,66 1,91 2,65 1,75 2,49 1,58 2,41 1,9296 2,6061

0,401 0,680 0,502 0,797 0,506 0,718 0,506 0,690 0,510 0,612 0,504 0,555 0,525 0,60013 0,31752

0,048 0,083 0,060 0,097 0,060 0,088 0,060 0,084 0,061 0,075 0,060 0,068 0,063 0,07332 0,03795

Câu 2 Câu 3 Câu 4 Câu 5 Câu 6 Câu 7 TB

Kiểm chứng t-test độc lập Kiểm định Levene Về sự bằng nhau Của phương sai F Câu 1

Phương sai giả định bằng nhau

Sig.

24.303

.000

1.454

.230

Phương sai giả định không bằng nhau Câu 2

Phương sai giả định bằng nhau Phương sai giả định không bằng nhau

Câu 3

Phương sai giả định bằng nhau

8.539

.004

Phương sai giả định không bằng nhau Câu 4

Phương sai giả định bằng nhau

.602

.439

.722

.397

Phương sai giả định không bằng nhau Câu 5

Phương sai giả định bằng nhau Phương sai giả định không bằng nhau

Câu 6

Phương sai giả định bằng nhau

.103

.749

.498

.482

Phương sai giả định không bằng nhau Câu 7

Phương sai giả định bằng nhau Phương sai giả định không bằng nhau

34.702

.000

Kiểm định t-test về sự đồng nhất của giá trị trung bình

Sig (p)

Khác biệt giá Sự khác Khoảng tin cậy = 95% trị TB biệt ĐLC Thấp hơn Cao hơn

-7.190

136

.000

-.758

.105

-.967

-.550

-7.068

96.789

.000

-.758

.107

-.971

-.545

-3.367

136

.001

-.341

.101

-.542

-.141

-3.338

121.221

.001

-.341

.102

-.544

-.139

-5.596

136

.000

-.632

.113

-.856

-.409

-5.526

110.580

.000

-.632

.114

-.859

-.405

-6.292

136

.000

-.662

.105

-.870

-.454

-6.231

117.894

.000

-.662

.106

-.872

-.452

-7.165

136

.000

-.737

.103

-.941

-.534

-7.104

121.155

.000

-.737

.104

-.943

-.532

-7.848

136

.000

-.747

.095

-.935

-.559

-7.805

128.041

.000

-.747

.096

-.936

-.557

-9.026

135

.000

-.832

.092

-1.015

-.650

-9.015

133.673

.000

-.832

.092

-1.015

-.650

-8.296

135

.000

-.67648

.08154

-.83774

-.51523

-8.194

99.288

.000

-.67648

.08256

-.84029

-.51268

133

Từ kết quả thu được ở các Bảng 3.4, Bảng 3.5 và Bảng 3.6 cho ta thấy giá trị TB các năng lực giải quyết vấn đề, năng lực sáng tạo và năng lực hợp tác của lớp TN đều cao hơn lớp ĐC. Thông số P đều nhỏ hơn 0,05 điều đó chứng tỏ rằng sự khác biệt đó hoàn toàn không phải ngẫu nhiên hay nói cách khác việc dạy học theo định hướng STEM đã góp phần phát triển năng lực giải quyết vấn đề, năng lực sáng tạo và năng lực hợp tác ở HS. Tính toán mức độ ảnh hưởng ES (chênh lệch giá trị TB chuẩn, SMD) năng lực giải quyết vấn đề, năng lực sáng tạo và năng lực hợp tác ta lần lượt được các giá trị là 1,119; 1,16 và 1,127 đều nằm trong mức độ ảnh hưởng rất lớn. 3.1.6.3. Kết quả điều tra học sinh Sau khi kết thúc TNSP, chúng tôi tiến hành thăm dò ý kiến HS ở lớp TN. Chúng tôi phát ra 72 phiếu điều tra và thu về 72 phiếu. Kết quả được thể hiện ở Bảng 3.7. Bảng 3.7. Kết quả điều tra mức độ đồng tình của HS Mức độ đồng ý Nội dung khảo sát

Rất đồng ý Đồng ý (4) (3)

Không đồng ý (2)

Rất không đồng ý (1)

1. Em hiểu bài và biết vận dụng 71 51 19 1 0 kiến thức vào trong thực tiễn (71,8%) (26,8%) (1,4%) (0%) 2. Các nhiệm vụ học tập là vừa sức 71 29 41 1 0 với em (40,8%) (57,8%) (1,4%) (0%) 3 Em được thực hành nhiều hơn so 69 46 17 6 0 với các tiết học thông thường. (66,7%) (24,6%) (8,7%) (0%) 4. Em được trao đổi, giao tiếp và 70 38 31 1 0 hợp tác với bạn bè tốt hơn (54,3%) (44,3%) (1,4%) (0%) 5. Bài học giúp em phát triển khả 71 42 28 1 0 năng phát hiện và giải quyết vấn đề (59,2%) (39,4%) (1,4%) (0%) 6. Bài học giúp em phát triển tư duy 71 46 24 0 1 sáng tạo (64,8%) (33,8%) (0%) (1,4%) 7. Em cảm thấy yêu thích môn 70 23 45 1 1 Công nghệ hơn (32,9%) (64,3%) (1,4%) (1,4%) 8. Em muốn tiếp tục được học môn 71 49 22 0 0 Công nghệ (69%) (31%) (0%) (0%) Ghi chú các mức độ đồng ý: 4 = Hoàn toàn đồng ý, 3 = Đồng ý, 2 = Đồng ý một phần, 1= Không đồng ý.

134

Kết quả trên cho thấy rất nhiều HS cho rằng học môn Công nghệ giúp các em hiểu bài hơn, thấy được ý nghĩa của các kiến thức được học cảm thấy thoải mái hơn trong các giờ học, góp phần phát triển năng lực hợp tác, năng lực giải quyết vấn đề và năng lực sáng tạo của HS. Các nhiệm vụ của các giờ học cũng phù hợp với học lực, mức độ nhận thức của các em. Phần lớn HS muốn tiếp tục được học môn Công nghệ theo hình thức học tập tích cực này. Việc thực nghiệm và đánh giá các nội dung trên cũng phù hợp với hướng dẫn của BGD& ĐT trong công văn số 5555/BGDĐT – GDTrH ngày 8/10/2014 về các tiêu chí đánh giá bài học đang được thực hiện trong cả nước hiện nay. Thực nghiệm đã tiến hành và đánh giá ở các góc độ là tổ chức hoạt động cho học sinh và hoạt động của học sinh thể hiện qua các tiêu chí: Mức độ sinh động, hấp dẫn học sinh của phương pháp và hình thức chuyển giao nhiệm vụ học tập. Mức độ tích cực, chủ động, sáng tạo, hợp tác của học sinh trong việc thực hiện các nhiệm vụ học tập. Mức độ tham gia tích cực của học sinh trong trình bày, trao đổi, thảo luận về kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập… 3.2. Phương pháp chuyên gia 3.2.1. Mục đích Cùng với phương pháp TNSP, phương pháp chuyên gia giúp khẳng định giả thuyết khoa học của đề tài. 3.2.2. Đối tượng xin ý kiến chuyên gia Để tăng ý nghĩa của các kết quả thu được, chúng tôi đã tiến hành tham khảo ý kiến của các nhà sư phạm, nhà khoa học có nhiều kinh nghiệm trong lĩnh vực lí luận dạy học. Tổng cộng, chúng tôi đã hỏi ý kiến của 16 chuyên gia. Danh sách cụ thể các được giới thiệu trong Phụ lục 9 của luận án.

135

Chúng tôi định hướng xin ý kiến chuyên gia về mặt lí luận và những tư tưởng chính của đề tài (bao gồm phần tóm tắt kết quả nghiên cứu của luận án và mẫu xin ý kiến chuyên gia). Tiêu chí lựa chọn các chuyên gia như sau: - Là người nghiên cứu về lí luận dạy học, lí luận dạy học kĩ thuật hoặc những người hoạch đính chính sách liên quan đến giáo dục kĩ thuật, giáo dục công nghệ trong nhà trường phổ thông. - Các chuyên gia am hiểu về chương trình công nghệ phổ thông, mục tiêu, chuẩn kiến thức kĩ năng và triết lí giáo dục công nghệ phổ thông. Các chuyên gia giáo dục nghiên cứu về lí luận dạy học các ngành Toán học, Vật lí, Hóa học, Sinh học. Các chuyên gia am hiểu về STEM về các lĩnh vực thuộc phạm trù giáo dục STEM, về dạy học tích hợp, dạy học phát triển năng lực, dạy học định hướng sản phẩm… - Những người có tầm ảnh hưởng trong lĩnh vực mà họ nghiên cứu ở trên thể hiện thông qua những công bố và đề tài. Việc lựa chọn các chuyên gia theo tiêu chí trên nhằm tăng ý nghĩa và độ tin cậy các kết quả khảo sát. 3.2.3. Nội dung và phương pháp tiến hành 3.2.3.1. Chuẩn bị tài liệu xin ý kiến chuyên gia Để tiến hành xin ý kiến chuyên gia, chúng tôi đã soạn thảo các nội dung như sau: Thứ nhất: tóm tắt kết quả nghiên cứu của luận án. Thứ hai: mẫu phiếu xin ý kiến chuyên gia (Phụ lục 6). 3.2.3.2. Nội dung thực hiện Phiếu điều tra bao gồm 30 câu hỏi được xây dựng trên cơ cở các vấn đề được nêu ra trong nghiên cứu này. Các câu hỏi được chia thành 3 nhóm chính:

136

Cơ sở lí luận của đề tài (Cơ sở khoa học của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM; Đặc điểm của giáo dục STEM; Quy trình giáo dục STEM; Các tiêu chí xây dựng chủ đề giáo dục STEM). Tính khả thi của đề xuất; Đánh giá kết quả nghiên cứu thông qua chủ đề được xây dựng. Mỗi câu hỏi sẽ có 5 phương án trả lời là: rất đồng ý, đồng ý, không đồng ý, rất không đồng ý, không có ý kiến và kèm theo phần ghi chú để các chuyên gia có thể giải thích về lựa chọn của mình. Để làm cơ sở cho phần tổng hợp và phân tích số liệu về sau, các phương án trả lời sẽ được gắn giá trị tương ứng là: Rất đồng ý = 4, Đồng ý = 3, Không đồng ý = 2, Rất không đồng ý = 1 và Không có ý kiến = “giá trị rỗng”. Việc đưa vào phương án trả lời “Không ý kiến” nhằm đáp ứng trường hợp các chuyên gia còn phân vân giữa sự lựa chọn là “Đồng ý” hoặc “Không đồng ý”. Việc gắn “giá trị rỗng” cho câu trả lời này sẽ ý nghĩa hơn là để giá trị “0” bởi vì như vậy khi phân tích kết quả sẽ không làm ảnh hưởng tới giá trị TB và ĐLC. Tỉ lệ phần trăm các ý kiến chuyên gia “đồng ý” được dựa trên tổng các ý kiến “Rất đồng ý” và “Đồng ý”, tỉ lệ phần trăm các ý kiến chuyên gia không đồng ý sẽ dựa trên tổng các ý kiến “Không đồng ý” và “Rất không đồng ý”, các ý trả lời là “Không có ý kiến” sẽ không được sử dụng trong các tính toán trên. Trong nghiên cứu này các ý kiến được coi là đồng thuận khi có từ 81% ý kiến chuyên gia đồng ý trở lên và ý kiến được coi là không đồng thuận khi có từ 81% ý kiến chuyên gia không đồng ý trở lên được tính trên từng câu hỏi. Giá trị TB và ĐLC của mỗi câu hỏi cũng được tính toán để xác định sự đồng thuận hay không đồng thuận. Cụ thể một câu hỏi xin ý kiến chuyên gia được cho là “Đồng ý” khi có giá trị tính toán TB hoặc Trung vị ≥ 3 và ĐLC là < 1. Câu hỏi được coi là “Không đồng ý” khi có giá trị tính toán TB hoặc Trung

137

vị ≤ 2 và ĐLC < 1. Trong trường hợp nếu câu hỏi có câu trả lời của các chuyên gia là “Không có ý kiến” có tỉ lệ cao thì có thể xem xét để xin ý kiến lại. 3.2.4. Đánh giá kết quả 3.2.4.1. Ý kiến chuyên gia về cơ sở lí luận của đề tài Kết quả xin ý kiến chuyên gia về cơ sở khoa học của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM được thể hiện ở Bảng 3.8, Bảng 3.9, Bảng 3.10. Bảng 3.8. Ý kiến chuyên gia về cơ sở khoa học của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM STT Cơ sở khoa học giáo dục Số STEM

TB/

lượng Trung (n)

vị

ĐLC/

25% - 75% Đồng ý

Tích hợp và dạy học tích hợp

3,53

0,52

100

0,050a

Dạy học định hướng năng lực 15

3,53

0,52

100

0,050a

Dạy học định hướng hành 15

3,33

0,72

86,7

0,166a

3,17

0,72

83,3

0,399a

3,00

3,00 - 4,00

83,6

0,041b

động 4

Nội hàm các lĩnh vực Khoa 12 học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học trong chương trình giáo dục phổ thông Việt Nam

Thiết kế kĩ thuật

Biến theo phân phối chuẩn biểu diễn dưới dạng TB ± ĐLC.

Biến không theo phân phối chuẩn biểu diễn dưới dạng trung vị (25% - 75%).

Từ Bảng 3.8 cho thấy, các chuyên gia được hỏi đều đồng ý rằng: các lí thuyết về tích hợp và dạy học tích hợp, về dạy học định hướng năng lực, dạy học định hướng hành động, nội hàm kiến thức các môn học thuộc lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học trong chương trình giáo dục phổ

138

thông ở Việt Nam và lí thuyết về thiết kế kĩ thuật là cơ sở khoa học của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM. Các chuyên gia nhấn mạnh tư tưởng của dạy học theo quan điểm STEM là dựa trên sự kết nối kiến thức các lĩnh vực chuyên môn khác nhau: Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học cũng như gắn với các tình huống thực tiễn. Muốn phát huy hiệu quả thì cần dạy học theo kiểu tích hợp. Vì thế muốn dạy học Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM thì phải tổ chức dạy học theo định hướng tích hợp. Mục tiêu của giáo dục STEM là phát triển năng lực. Năng lực muốn hình thành và phát triển cần phải có môi trường và các biện pháp để tạo ra và duy trì môi trường đó. Trong dạy học theo quan điểm STEM nội dung và PPDH không giới hạn trong dạy học lí thuyết mà có sự liên kết giữa lí thuyết và thực hành giữa tư duy và hành động. Bảng 3.9. Ý kiến chuyên gia về đặc điểm của giáo dục STEM ST

Đặc điểm giáo dục STEM

TB/

ĐLC/

lượng

Trung

25%

(n)

vị

75%

3,47

0,52

Số

Về bản chất là dạy học tích 15

Đồng

- ý (%)

100

hợp nhưng đặc điểm cơ bản

0,050 a

của giáo dục STEM là chỉ bàn đến tích hợp các nội dung thuộc các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. 7

Là hoạt động định hướng thực 14

3,43

0,76

85,7

hành và định hướng sản phẩm 8

Định hướng hứng thú

0,069 a

3,00

3,00 - 4,00

92,3

0,026 b

139

Là hoạt động dạy học nhằm 12

3,00

3,00 - 4,00

100

cho hoạt động trí óc và chân

0,005 b

tay kết hợp với nhau một cách chặt chẽ, bên cạnh đó còn giúp giải phóng năng lượng, thần kinh, cơ bắp của người học 10

Là quan điểm dạy học tích cực 14

3,00

3,00 - 4,00

92,3

hóa HS và tiếp cận toàn thể 11

Giáo dục STEM là nhấn mạnh 12

0,028

3,00

3,00 - 4,00

100

việc học tập trong những điều

0,031 b

kiện phức hợp nhưng vẫn đảm bảo việc nắm vững những kiến thức cơ bản, rèn luyện những kĩ năng cơ bản a

Biến theo phân phối chuẩn biểu diễn dưới dạng TB ± ĐLC.

Biến không theo phân phối chuẩn biểu diễn dưới dạng trung vị (25% - 75%).

Kết quả Bảng 3.9 trình bày ý kiến chuyên gia về đề xuất về những đặc điểm của giáo dục STEM với các câu hỏi xin ý kiến 6, 7, 8, 9, 10, 11. Theo phân tích ý kiến các chuyên gia cho từng câu hỏi đều nhận được các giá trị TB hoặc trung vị ≥ 3 và % các chuyên gia đồng ý từ 85,7% - 100%. Như vậy, đặc điểm của giáo dục STEM được trình bày trong nghiên cứu này là có ý nghĩa. Tuy nhiên, các chuyên gia lưu ý rằng trong dạy học theo quan điểm STEM người học thực hiện các nhiệm vụ phức hợp, trong quá trình đó có sự kết hợp giữa hoạt động trí học và hoạt động tay chân tư duy và hành động. Tuy nhiên, cần làm rõ nội dung biểu đạt “ bên cạnh đó còn giúp giải phóng năng lực, thần kinh, cơ bắp của người học”. Hơn nữa trong dạy học STEM, việc nhấn mạnh đơn phương dạy học tích hợp và các tình huống phức hợp có thể dẫn đến sự quan tâm không đầy đủ đến các kiến thức nền tảng, hệ thống.

140

Bảng 3.10. Ý kiến chuyên gia về tiêu chí xây dựng chủ đề giáo dục STEM STT

Tiêu chí xây dựng chủ đề

Số

TB/

giáo dục STEM

lượng

Trung 25%

(n)

vị

75%

3,00

3,00 - 4,00

100

0,004b

3,50

0,52

100

0,091a

3,13

0,64

86,7

0,10a

3,14

0,66

85,7

0,162a

Chủ đề STEM nhằm giải 15

ĐLC/

Đồng

- ý (%)

quyết các vấn đề trong thế giới thực 14

Chủ đề STEM phải hướng 14 tới việc HS vận dụng các kiến thức trong lĩnh vực STEM để giải quyết.

Chủ đề STEM định hướng 15 thực hành

Chủ đề STEM hướng tới 14 làm việc nhóm giữa các HS

Biến theo phân phối chuẩn biểu diễn dưới dạng TB ± ĐLC.

Biến không theo phân phối chuẩn biểu diễn dưới dạng trung vị (25% - 75%).

Về các tiêu chí xây dựng chủ đề giáo dục STEM, các chuyên gia thể hiện sự đồng thuận cao với nội dung được trình bày trong đề tài. Vận dụng kến thức STEM để giải quyết các vấn đề thực tiễn trong thế giới thực là mục tiêu quan trọng của giáo dục STEM nên khi xây dựng chủ đề đây là những tiêu chí rất quan trọng. Làm việc nhóm là hình thức làm việc phù hợp trong việc giải quyết các nhiệm vụ phức hợp gắn với thực tiễn, tuy nhiên một số chuyên gia cũng lưu ý, có những nội dung giáo dục STEM không nhất thiết phải dạy học theo nhóm. Kết quả ý kiến chuyên gia về nguyên tắc dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM được thể hiện ở bảng 3.11

141

Bảng 3.11. Ý kiến chuyên gia về nguyên tắc dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM STT

Nguyên tắc dạy học

Số TB/ lượng Trung vị (N)

ĐLC/ 25% - 75%

% Đồng ý

Xây dựng nội dung phải huy động kiến thức tổng hợp của các môn học thuộc lĩnh vực STEM Các chủ đề giáo dục STEM phải có ý nghĩa lí luận và thực tiễn và phù hợp với cuộc sống và trải nghiệm của HS Các hoạt động giáo dục STEM phải đảm bảo tính vừa sức đối với người học Đảm báo tính hệ thống, đồng bộ và trọn vẹn về nội dung dạy học

3,29

0,61

92,8

0,108a

3,33

0,62

93,3

0,122a

3,50

3,00 - 4,00

100

0,023b

3,21

0,58

92,9

0,055a

Biến theo phân phối chuẩn biểu diễn dưới dạng TB ± ĐLC.

Biến không theo phân phối chuẩn biểu diễn dưới dạng trung vị (25% - 75%).

Theo các chuyên gia nguyên tắc dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM phải đảm bảo các nguyên tắc chung của lí luận dạy học và các nguyên tắc mang tính đặc thù. Thống kê trên cho thấy các chuyên gia đồng thuận cao với những chủ đề được hỏi liên quan đến các nguyên tắc dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM. 3.2.4.2. Ý kiến chuyên gia về tính khả thi của đề xuất Kết quả ý kiến chuyên gia về tính khả thi của đề xuất được thể hiện ở Bảng 3.12. Nội dung xin ý kiến chuyên gia về tính khả thi của đề xuất trong các chủ đề được hỏi 21, 22, 23, 25 các ý kiến chuyên gia đều đống ý hoặc rất đồng ý về tính khả thi của đề xuất. Ở chủ đề 24 “Dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM có thể thay thế hoàn toàn cách dạy thông thường” có

142

trung vị trong khoảng 25% - 75% là 2,00. Do vậy, có thể kết luận các chuyên gia không đồng ý với nhận xét trên bởi dạy học theo định hướng giáo dục STEM không phải là một lí thuyết toàn năng cho mọi mục tiêu, nội dung và đối tượng dạy học. Bảng 3.12. Ý kiến chuyên gia về tính khả thi của đề xuất STT 21

Tính khả thi Việc dạy học môn Công nghệ phổ thông nhằm hình thành và phát triển các năng lực về ngôn ngữ, thiết kế, triển khai, lựa chọn, đánh giá, và sử dụng công nghệ cho HS là rất cần thiết. Dạy học môn Công nghệ hiện nay theo chương trình hiện hành gặp nhiều khó khăn trong việc phát triển các năng lực chung và năng lực đặc thù của môn Công nghệ. Dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM sẽ góp phần hình thành và rèn luyện các phẩm chất, năng lực chung, đặc biệt là các phẩm chất liên quan tới trách nhiệm với cộng đồng và môi trường tự nhiên, ý thức tổ chức kỉ luật và tác phong lao động; và các năng lực chung như giải quyết vấn đề và sáng tạo, sử dụng CNTT và truyền thông Dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM có thể thay thế hoàn toàn cách dạy thông thường. Việc xây dựng các chủ để giáo dục STEM và vận dụng để dạy học một số nội dung trong môn Công nghệ là khả thi

Số lượng (N) 15

TB/ % ĐLC/ Trung Đồng 25% - 75% vị ý 3,50 3,00 - 4,00 100

P 0,023b

3,46

0,52

100

0,080a

3,00

3,00 - 4,00

100

0,02b

2,00

2,00 - 2,25

26,7

0,006b

3,50

3,00 - 4,00

100

0,023b

Biến theo phân phối chuẩn biểu diễn dưới dạng TB ± ĐLC.

Biến không theo phân phối chuẩn biểu diễn dưới dạng trung vị (25% - 75%).

143

3.2.4.3. Ý kiến của chuyên gia về chủ đề đã xây dựng Bảng 3.13 trình bày kết quả ý kiến chuyên gia về chủ đề đã xây dựng. Bảng 3.13. Ý kiến chuyên gia về chủ đề đã xây dựng Số Ý kiến về chủ đề

STT

ĐLC/

Trung vị

25% - 75%

3,14

0,66

85,7

0,162a

3,00

0,82

84,6

0,059a

3,00

3,00 - 4,00

93,4

0,031b

3,00

3,00 - 4,00

100

0,004b

3,07

0,62

85,7

0,092a

lượng (N)

Mục tiêu của chủ đề phù hợp

TB/

Đồng

với nội dung môn học 27

Hình thức và nội dung của chủ đề phù hợp với cơ sở lí luận được xây dựng trong đề tài

Chủ đề rất có ý nghĩa trong việc khắc sâu kiến thức, hình thành năng lực và phẩm chất của HS

Chủ đề gây được hứng thú với người học

Chủ đề đã xây dựng có tính khả thi cao khi dạy học

Biến theo phân phối chuẩn biểu diễn dưới dạng TB ± ĐLC.

Biến không theo phân phối chuẩn biểu diễn dưới dạng trung vị (25% - 75%).

Các chuyên gia đồng ý với nhận định rằng mục tiêu của chủ đề là phù hợp với nội dung môn học bởi các lí thuyết liên quan đến chế tạo ô tô (tự hành) là nội dung trong chương trình môn Công nghệ. Ô tô chạy điện là một xu hướng cải cách trong công nghệ chế tạo ô tô hiện nay. Nội dung chủ đề mang tính phức hợp huy động kiến thức của nhiều môn học thuộc STEM. Chủ đề yêu cầu người học tự lực thực hiện và đánh giá sản phẩm. Thông qua đó phát triển

144

năng lực vận dụng tổng hợp kiến thức nhiều lĩnh vực để giải quyết một nhiệm vụ phức hợp. Có sự cộng tác làm việc nhóm. Chủ đề gắn với thực tiễn, khuyến khích sự sáng tạo. Chủ đề phù hợp với nội dung môn học, có thể vận dụng kiến thức liên môn trong chương trình dạy học. Vật liệu đơn giản, dễ kiếm và không tốn kém nhiều kinh phí, một số chi tiết có thể sử dụng lại nhiều lần. Kết luận chương 3 Trong chương này, nghiên cứu đã tiến hành kiểm nghiệm và đánh giá đề tài thông qua phương pháp TNSP và xin ý kiến chuyên gia nhằm khẳng định tính đúng đắn của giả thuyết và tính khả thi của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM. TNSP được tiến hành phù hợp với mục tiêu và nội dung chủ đề đã xây dựng. Kết quả TNSP cho thấy chất lượng của HS sau tác động sư phạm được nâng lên. Kết quả nhóm TN cao hơn nhóm ĐC. HS thấy hứng thú và tích cực hơn trong học tập điều này khẳng định tính khả thi của đề tài. Kết quả xin ý kiến chuyên gia cho thấy các chuyên gia đồng ý với cơ sở lí luận mà đề tài đã xây dựng. Các đề xuất của đề tài có tính khả thi cao. Từ những kết quả trên đã giúp tác giả chỉnh sửa, bổ sung một số nội dung trong cơ sở lí luận, hoàn thiện thêm các đề xuất của đề tài. Tuy nhiên, để có thể khẳng định chắc chắn hơn thì cần tiếp tục TN với các đối tượng rộng rãi hơn nữa và có những điều chỉnh cần thiết.

145

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 1. Kết luận Luận án đã thực hiện đúng mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu đề ra, luận án đã giải quyết được những nhiệm vụ sau: 1.1. X ây dựng cơ sở lí luận và thực tiễn của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM cụ thể: Xác định cơ sở khoa học của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM; làm rõ khái niệm về giáo dục STEM trên cơ sở đó xác định bản chất của giáo dục STEM theo cả nghĩa rộng và nghĩa hẹp, mối quan hệ giữa Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Khảo sát điều tra thực trạng dạy học môn Công nghệ dưới góc độ giáo dục STEM và nhận thức của GV về giáo dục STEM. 1.2. Đề xuất quy trình tổng quát cho giáo dục môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM, đưa ra mô hình phương pháp luận xác định chủ đề giáo dục STEM. Vận dụng quy trình và mô hình đó để xây dựng và sử dụng thử nghiệm chủ đề giáo dục STEM để dạy nội dung trong môn Công nghệ 8. 1.3. Tiến hành kiểm nghiệm và đánh giá kết quả nghiên cứu bước đầu cho thấy tính đúng đắn của giả thuyết khoa học. Trong tương lai đề tài sẽ được hoàn thiện theo hướng tiếp tục củng cố phần cơ sở lí luận. Xây dựng và mở rộng các chủ đề giáo dục STEM mang tính xuyên suốt giữa các lớp học bậc học. Phát triển các module phục vụ dạy học STEM chính khóa và ngoại khóa. 2. Khuyến nghị Để việc triển khai dạy học theo định hướng giáo dục STEM trong nhà trường phổ thông nói chung và trong dạy học môn Công nghệ nói riêng đạt hiệu quả cao cần có sự đầu tư và chỉ đạo mang tính đồng bộ, cụ thể là:

146

2.1. Tăng cường hơn nữa về truyền thông để nâng cao nhận thức của mọi tầng lớp nhân dân đặc biệt là đội ngũ GV về STEM, một xu thế giáo dục mang tính tất yếu hiện nay trên thế giới. Đặc biệt trong bối cảnh Việt Nam đang đổi mới giáo dục và tham gia sâu, rộng vào các tổ chức, hợp tác kinh tế với các nước trong khu vực và trên thế giới. 2.2. Phát triển quan hệ hợp tác giữa các nhà trường với các tổ chức liên quan đến STEM. 2.3. Đầu tư cơ sở vật chất xây dựng phòng học bộ môn theo định hướng STEM. 2.4. Bồi dưỡng nâng cao năng lực của đội ngũ GV về giáo dục STEM. Song song với đó là việc biên soạn các tài liệu hướng dẫn cụ thể tới từng GV. 2.5. Tiếp tục nghiên cứu và vận dụng quy trình dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM vào các lớp và bậc học khác trong môn Công nghệ phổ thông ở Việt Nam 2.6. Đưa nội dung về giáo dục STEM và dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM vào chương trình đạo tạo sinh viên ngành Sư phạm kĩ thuật.

147

DANH MỤC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 1. Lê Xuân Quang (2013), “Dạy học giải quyết vấn đề trực tuyến”, Tạp chí Khoa học Trường Đại học Sư Phạm Hà Nội, 58 (6A), tr. 119-124. 2. Lê Xuân Quang, Phan Thanh Toàn (2014), “Một số biện pháp triển khai nhân tố xã hội trong mô hình đào tạo truy vấn cộng đồng (COI- Community of inquiry)”, Tạp chí khoa học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, 59 (6BC), tr. 180-186. 3. Lê Xuân Quang (2015), “Giáo dục STEM - Một giải pháp trong xây dựng, phát triển chương trình giáo dục phổ thông sau năm 2015”, Tạp chí Giáo dục và Xã hội, 6/2015, tr. 37-39. 4. Le Xuan Quang, Le Huy Hoang, Vu Dinh Chuan, Nguyen Hoai Nam, Nguyen Thi Tu Anh, Vu Thi Hong Nhung (2015), “Integrated Science, Technology, Engineering and Mathematics (STEM) education through active experience of designing technical toys in the Vietnam schools”, British Journal of Education, Society & Behavioural Science, 11(2). 5. Lê Xuân Quang (2015), “Vài nét về giáo dục STEM ở Mỹ”, Kỉ yếu hội thảo Quốc gia - Nâng cao năng lực đào tạo GV kĩ thuật tại các trường, khoa Sư phạm kĩ thuật đáp ứng đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo, tr. 150-154. 6. Lê Xuân Quang (2016), “Một số vấn đề trong dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM”, Tạp chí khoa học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, 61 (6B), tr. 211-218. 7. Lê Xuân Quang (2017), “Cơ sở khoa học của dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM”, Tạp chí khoa học dạy nghề, số 43-44/2017, tr 44-48.

148

TÀI LIỆU THAM KHẢO A. Tài liệu tiếng Việt [1].

Benrd Meier, Nguyễn Văn Cường (2014), Lí luận dạy học hiện đại - cơ sở đổi mới mục tiêu, nội dung và phương pháp dạy học, NXB Đại học Sư phạm, Hà Nội.

[2].

Nguyễn Văn Biên (2015), “Quy trình xây dựng chủ đề tích hợp về Khoa học tự nhiên”, Tạp chí Khoa học Trường Đại học Sư Phạm Hà Nội, 60 (2), tr. 61-66.

[3].

Bộ giáo dục và đào tạo (2014), Tài liệu tập huấn Dạy học tích hợp ở trường THCS, THPT, NXB Đại học Sư phạm, Hà Nội.

[4].

Bộ giáo dục và Đào tạo (2006), Chương trình giáo dục phổ thông.

[5].

Bộ giáo dục và Đào tạo (2014), Đề án đổi mới chương trình và sách giáo khoa sau 2015 (Bản dự thảo).

[6].

Bộ giáo dục và Đào tạo (2014), Sách giáo khoa Toán 8 - tập 2, NXB Giáo dục Việt Nam.

[7].

Bộ giáo dục và Đào tạo (2010), Đổi mới kiểm tra đánh giá môn Công nghệ THCS, Dự án phát triển giáo dục THCS.

[8].

Phan Đức Chính (Tổng chủ biên), Tôn Thân (Chủ biên), Vũ Hữu Bình, Trần Đình Châu, Ngô Hữu Dũng, Phạm Gia Đức, Nguyễn Duy Thuận (2014), Sách giáo khoa Toán 8 - tập 1, NXB Giáo dục Việt Nam.

[9].

Phan Đức Chính (Tổng chủ biên), Tôn Thân (Chủ biên), Nguyễn Huy Đoan, Lê Văn Hồng, Trương Công Thành, Nguyễn Hữu Thảo (2014), Sách giáo khoa Toán 8 - tập 2, NXB Giáo dục Việt Nam.

[10.] Đỗ Mạnh Cường (2011), Năng lực thực hiện và dạy học tích hợp trong đào tạo nghề, Viện Nghiên cứu Phát triển Giáo dục Chuyên nghiệp. [11]. Dự án Việt Bỉ (2010), Nghiên cứu khoa học sư phạm ứng dụng, NXB Đại học Sư phạm, Hà Nội.

149

[12]. Dự án Việt Bỉ (2010), Dạy và học tích cực - một số phương pháp và kĩ thuật dạy học, NXB Đại học Sư phạm, Hà Nội. [13]. Nguyễn Sỹ Đức (Chủ biên), Nguyễn Trọng Đức, Đỗ Ngọc Hồng, Ngô Văn Hưng, Nguyễn Văn Khải, Nguyễn Trọng Sửu (2009), Tài liệu giáo dục sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiểu quả thông qua một số môn học và hoạt động giáo dục ngoài giờ lên lớp ở trường THPT, Bộ Giáo dục và Đào tạo. [14]. Nguyễn Minh Đường (Tổng chủ biên), Đặng Văn Đào (Chủ biên), Trần Hữu Quế, Trần Mai Thu, Nguyễn Văn Vận (2014), Sách giáo khoa Công nghệ 8, NXB Giáo dục Việt Nam. [15]. E.H.Lim (2014), “Giáo dục ICT và giáo dục STEM qua kinh nghiệm của Malaysia”, Hội thảo giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông của một số nước và vận dụng và điều kiện của Việt Nam, Bộ Giáo dục và Đào tạo. [16]. Bùi Hiền (2001), Từ điển giáo dục học, NXB Từ điển Bách khoa. [17]. Nguyễn Kim Hồng, Huỳnh Công Minh Hùng (2013), “Dạy học tích hợp trong trường phổ thông Autralia”, Tạp chí Khoa học ĐHSP TP HCM, (42), tr 7-17. [18]. Trần Bá Hoành (2007), Đổi mới phương pháp dạy học, chương trình và sách giáo khoa, NXB Đại học Sư phạm, Hà Nội. [19]. Trấn Bá Hoành (2003), Lí luận cơ bản vè dạy và học tích cực, Dự án Đào tạo GV Trung học cơ sở. [20]. Dương Giáng Thiên Hương (2009), Dạy học theo cách tiếp cận giải quyết vấn đề, Luận án tiến sĩ giáo dục học, trường Đại học Sư phạm, Hà Nội. [21]. Nguyễn Văn Khải (2008), Vận dụng TTSPTH vào dạy học Vật lí ở trường THPT để nâng cao chất lượng giáo dục HS, Báo cáo tổng kết đề tài khoa học cấp Bộ.

150

[22]. Nguyễn Văn Khôi (2016), Tập bài giảng Thiết kế và Công nghệ, Bài giảng cho sinh viên khoa Sư phạm Kĩ thuật, Trường Đại học Sư phạm, Hà Nội. [23]. Phan Thanh Long (Chủ biên), Trần Quang Cấn, Nguyễn Văn Diện (2013), Lí luận giáo dục, NXB Đại học Sư phạm, Hà Nội. [24]. Đỗ Quỳnh Mai (2015), Vận dụng một số phương pháp dạy học tích cực theo quan điểm dạy học phân hóa phần hóa học phi kim ở trường Trung học phổ thông, Luận án tiến sĩ giáo dục học, ĐHSP Hà Nội. [25]. Mark Hardman, Alan West (2016), Phương pháp giáo dục theo định hướng STEM,Online:https://vn.live.solas.britishcouncil.digital/sites/default/files /stem_approach_adapted_for_leaders_fri.pdf The BSCS 5e Intructional model: Origins, Effectiveness, and application [26]. Mark Windale (2016), “Giáo dục STEM bồi dưỡng những nhà đổi mới, sáng tạo trong tương lai”, Hội thảo Vai trò của nhà nước và các tổ chức cá nhân có liên quan trong việc xây dựng chiến lược phát triển giáo dục STEM, Bộ Giáo dục và Đào tạo - Hội đồng Anh. [27]. Vũ Quang (Tổng chủ biên), Bùi Gia Thịnh (Chủ biên), Dương Tiến Khang, Vũ Trọng Rỹ, Trịnh Thị Hải Yến (2014), Sách giáo Vật lí 8, NXB Giáo dục Việt Nam. [28]. Dương Tiến Sỹ (2002), “Phương thức và nguyên tắc tích hợp các môn học nhằm nâng cao chất lượng giáo dục và đào tạo”, Tạp chí giáo dục, (26). [29]. Tạp chí Thông tin và Dự báo Kinh tế - xã hội, Dự báo kinh tế thế giới đến 2020 và tác động tới triển vọng kinh tế Việt Nam, Số 20- 8/2007. [30]. Phạm Trung Thanh, Nguyễn Thị Lí (2008), Rèn luyện NVSP thường xuyên, NXB Đại học Sư phạm, Hà Nội. [31]. Chu Cẩm Thơ (2016), “Bài học từ thay đổi đào tạo/bồi dưỡng giáo viên từ ngày hội STEM và ngày toán học mở ở Việt Nam”, Tạp chí Khoa học Trường Đại học Sư Phạm Hà Nội, 61(10), tr. 195- 201.

151

[32]. Đỗ Ngọc Thống (2014), “Chương trình giáo dục phổ thông Việt Nam nhìn từ giáo dục STEM”, Kỉ yếu hội thảo, Bộ Giáo dục và Đào tạo. [33]. Đỗ Hương Trà (Chủ biên), Nguyễn Văn Biên, Trần Khánh Ngọc, Trần Trung Ninh, Trần Thị Thanh Thủy, Nguyễn Công Khanh, Nguyễn Vũ Bích Hiền (2015), Dạy học tích hợp phát triển năng lực HS – Quyển 1 Khoa học tự nhiên, NXB Đại học Sư phạm, Hà Nội. [34]. Lê Đình Trung, Phan Thanh Hội (2016), Dạy học theo định hướng hình thành và phát triển năng lực người học ở trường phổ thông, NXB Đại học Sư phạm, Hà Nội. [35]. Đỗ Văn Tuấn (2014), “Những điều cần biết về giáo dục STEM”, Tạp chí Tin học và Nhà trường, 182. [36]. Nguyễn Văn Tuấn (2010), Tài liệu tập huấn về phương pháp dạy học theo hương tích hợp, Trường Đại học Sư phạm Kĩ thuật thành phố Hồ Chí Minh. [37]. Từ điển tiếng Việt (1993), NXB Văn hoá, Hà Nội. [38]. UNESCO (1970), Hội nghị phối hợp trong chương trình của UNESCO, Pari. [39]. Vụ Giáo dục Trung học (2015), Một số vấn đề về dạy học tích hợp liên môn, Tài liệu tập huấn. [40]. Xavier Roegirs (1996), Khoa sư phạm tích hợp hay làm thế nào để phát triển các năng lực ở nhà trường, NXB Giáo dục Việt Nam. B. Tài liệu tiếng Anh [41]. Bhef (2006), "The American competitiveness initiative: Addressing the STEM teacher shortage and improving academic readiness", Berkley Heights

Education

Foundation,

Retrieved

from

www.bhef.com/publications/documents/brief2_s06.pdf [42]. Boe J. A. (2010), Strategies for science, technology, engineering and math in technology education, North Dakota State University.

152

[43]. Brown J. (2012), "The current status of STEM education research", Journal of STEM Education: Innovations and Research, 13(5), pp. 7-11. [44]. Brown R., Brown J., Reardon K., and Merrill C. (2011), "Understanding STEM: Current Perceptions", Technology and Engineering Teacher, 70(6), pp. 5-9. [45]. Bybee R. W. (2009), "The BSCS 5E instructional model and 21st century skills", Colorado Springs, CO: BSCS. [46]. Bybee R. W., Taylor J. A., Gardner A., Van Scotter P., Powell J. C., Westbrook A., et al (2006), "The BSCS 5E instructional model: Origins and effectiveness", Colorado Springs, CO: BSCS, 5, pp. 88-98. [47]. Byhee B. (2010), "Advancing STEM Education: A2020Vision". [48]. Cantrell P. and Ewing‐Taylor J. (2009), "Exploring STEM career options through collaborative high school seminars", Journal of Engineering Education, 98(3), pp. 295-303. [49]. Capraro R. M., Capraro M. M., and Morgan J. R. (2013), STEM projectbased learning: An integrated science, technology, engineering, and mathematics (STEM) approach, Springer Science & Business Media. [50]. Carson J. and (2007), "A Problem With Problem Solving : Teaching Thinking Without Teaching Knowledge", The Mathematics Educator, 17, pp. 7-14. [51]. Cavanagh S. (2008), "States heeding calls to strengthen STEM", Education Week, 27(30), pp. 10-16. [52]. Daugherty M. K. (2013), "The Prospect of an “A” in STEM Education", Journal of STEM Education: Innovations and Research, 14(2), pp. 1016.

153

[53]. Daugherty M. K. and Wicklein R. C. (1993), "Mathematics, science, and technology teachers' perceptions of technology education", Journal of Technology Education, 4(2), pp. 28-43. [54]. Difrancesca D., Lee C., and Mcintyre E. (2014), "Where Is the" E" in STEM for Young Children? Engineering Design Education in an Elementary Teacher Preparation Program", Issues in Teacher Education, 23(1), pp. 49-64. [55]. Education U. S. D. O. (2013), Students Fly High at Aviation High School. [56]. Fensham P. (2008), Science education policy-making, Paris: UNESCO. [57]. Foutz T., Navarro M., B Hill R., A Thompson S., Miller K., and Riddleberger D. (2011), "Using the discipline of agricultural engineering to integrate math and science", Journal of STEM Education, 12(1), pp. 24-32. [58]. Hestenes D. (2009), "Modeling instruction for STEM education reform", Tempe, AZ: Arizona State University. [59]. Hom

(2014),

"What

STEM

Education",

http://www.livescience.com. [60]. Honey M., Pearson G., and Schweingruber H. (2014), STEM Integration in K-12 Education:: Status, Prospects, and an Agenda for Research, National Academies Press. [61]. Kuenzi J. J. (2008), Science, technology, engineering, and mathematics (stem) education: Background, federal policy, and legislative action, Congressional Research Service. [62]. Lantz Jr H. B. (2009), Science, technology, engineering and mathematics (STEM) education. What form? What function, CurrTech Integrations, Baltimore.

154

[63]. Madden M. E., Baxter M., Beauchamp H., Bouchard K., Habermas D., Huff

M.,

(2013),

"Rethinking

STEM

Education:

Interdisciplinary STEAM Curriculum", Procedia Computer Science, 20, pp. 541-546. [64]. Marginson S., Tytler R., Freeman B., and Roberts K. (2013), "STEM: country comparisons: international comparisons of science, technology, engineering and mathematics (STEM) education. Final report". [65]. Merrill C. and Daugherty J. (2009), The Future of TE Masters Degrees: STEM, Paper presented at the meeting of the International Technology Education Association, Louisville, KY., Editor^Editors. [66]. Morrison J. and Bartlett B. (2009), "STEM as a curriculum: An experimental

approach",

Retrieved

from

http://www.lab-

aids.com/docs/stem/EdWeekArticleSTEM.pdf. [67]. Morrison.J (2006), "TIES STEM education monograph series, attributes of STEM education", Retrieved August, 19, p. 2013. [68]. Nationale M. D. L. É. (2012), "L’enseignement des Sciences de la Maternelle au Baccalauréat". [69]. Nationale M. D. L. É. (2012), "Mon Nouveau Lycée". [70]. Ord J. (2012), "John Dewey and Experiential Learning: Developing the theory of youth work", Youth & Policy, 108, pp. 55-72. [71]. Ostler E. (2012), "21st century STEM education: A tactical model for long-range success", International Journal of Applied, 2(1), pp. 28-33. [72]. Oztelli D., Corlu M., Corlu M., and Capraro R. (2014), "Introducing STEM education: Implications for educating our teachers in the age of innovation", Education and Science, 39(171), pp. 74-85.

155

[73]. Porter A. L., Roessner J. D., Oliver S., and Johnson D. (2006), "A systems model of innovation processes in university STEM education", Journal of Engineering Education, 95(1), pp. 13-24. [74]. Richards E. and Terkanian D. (2013), "Occupational employment projections to 2022", Monthly Lab. Rev., 136, pp. 1-43. [75]. Roberts A. (2012), "A justification for STEM education", Technology and Engineering Teacher, pp. 1-5. [76]. Rockland R., Bloom D. S., Carpinelli J., Burr-Alexander L., Hirsch L. S., and Kimmel H. (2010), "Advancing the “E” in K-12 STEM education", The Journal of Technology Studies, pp. 53-64. [77]. Sanders

(2009),

"STEM,

STEM

Education,

STEMmania",

Technology Teacher, 68(4), pp. 20-26. [78]. Sousa D. A. and Pilecki T. (2013), From STEM to STEAM: Using braincompatible strategies to integrate the arts, Corwin Press. [79]. Thornburg D. D. (2008), "Why STEM Topics are Interrelated: The Importance of Interdisciplinary Studies in K-12 Education", Thornburg Center for Space Exploration. [80]. Toulmin C. N. and Groome M. (2007), Building a Science, Technology, Engineering, and Math Agenda, National Governors Association. [81]. Tsupros N., Kohler R., and Hallinen J. (2009), STEM education: A project to identify the missing components, Intermediate Unit 1: Center for STEM Education and Leonard Gelfand Center for Service Learning and Outreach, Carnegie Mellon University, Pennsylvania. [82]. U.S. Congress Joint Economic Committee (2012), STEM education: Preparing for the Jobs of the Future [83]. U.S. Department of Education (2007), Report of the Academic Competitiveness Council, Education Publications Center, Washington.

156

[84]. University of Arkansas (2013), "A collection of elementary STEM design challenges based children's literature", A Continual Work In Progress. [85]. Weber E., Fox S., Levings S. B., and Bouwma-Gearhart J. (2013), "Teachers’ conceptualizations of integrated STEM", Acad Exchange, 17(3), pp. 47-53. [86]. Yu Y.-C., Chang S.-H., and Yu L.-C. (2016), "An Academic Trend in STEM Education from Bibliometric and Co-Citation Method", International Journal of Information and Education Technology, 6(2), pp. 113-116.

C. Trang web [87]. http://teachergeek.com/ [88]. www.middleweb.com [89]. www.edweek.org [90]. http://www.ed.gov/stem [91]. http://www.cde.ca.gov [92].http://www.me.unlv.edu/Undergraduate/coursenotes/meg497/ABETdefinit ion.htm [93].http://www.vcaa.vic.edu.au/Documents/vce/technology/ProductDesignTec hSD-2012.pdf [94] . http://www.stemedthailand.org/wp-content/uploads/2015/08/ProblemSolving-Approaches-in-STEM.pdf [95] . https://www.ice.gov/doclib/sevis/pdf/stem-list.pdf

PHỤ LỤC PHIẾU ĐIỀU TRA THỰC TRẠNG DẠY HỌC MÔN CÔNG NGHỆ PHỔ THÔNG DƯỚI GÓC ĐỘ GIÁO DỤC STEM

Phụ lục 1. PHIẾU THAM KHẢO Ý KIẾN GIÁO VIÊN SỐ 1 ........................ i Phụ lục 2. PHIẾU THAM KHẢO Ý KIẾN GIÁO VIÊN SỐ 2 ....................... v Phụ lục 3. ĐỀ KIỂM TRA TRƯỚC THỰC NGHIỆM .................................. vii Phụ lục 4. ĐỀ KIỂM TRA SAU THỰC NGHIỆM ......................................... ix Phụ lục 5. PHIẾU HỎI HỌC SINH ................................................................. xi Phụ lục 6. PHIẾU XIN Ý KIẾN CHUYÊN GIA ........................................... xii Phụ lục 8. MỘT SỐ HÌNH ẢNH THỰC NGHIỆM.................................... xxiii Phụ lục 9. DANH SÁCH XIN Ý KIẾN CHUYÊN GIA ............................. xxiv

Phụ lục 1. PHIẾU THAM KHẢO Ý KIẾN GIÁO VIÊN SỐ 1

Kính gửi: Quý thầy/cô giáo Hiện nay chúng tôi đang nghiên cứu đề tài: “Dạy học môn Công nghệ phổ thông theo định hướng giáo dục STEM”. Mục đích của đề tài là xây dựng cơ sở lí luận, từ đó đề xuất nội dung/quy trình, biện pháp triển khai dạy học môn Công nghệ phổ thông theo định hướng giáo dục STEM. Phương pháp điều tra là một trong các phương pháp nghiên cứu sẽ được thực hiện để triển khai đề tài với mong muốn thu thập những dữ liệu quan trọng về thực trạng dạy học môn Công nghệ hiện nay tại các trường phổ thông dưới góc nhìn của giáo dục STEM. Vì vậy, nhóm tác giả rất mong nhận được sự giúp đỡ của Thầy/Cô. Những kinh nghiệm, kiến thức chuyên môn của các thầy, cô thực sự sẽ giúp ích rất nhiều cho nghiên cứu này. Chúng tôi cam đoan bảo mật những ý kiến của Thầy/Cô, những thông tin này sẽ chỉ được sử dụng vào mục đích nghiên cứu. Để có được những thông tin phục vụ đề tài, chúng tôi rất mong nhận được ý kiến của Quý Thầy/Cô về một số vấn đề dưới đây bằng cách đánh dấu chéo (X) vào ô lựa chọn ý kiến. Rất mong nhận được sự ủng hộ nhiệt tình của Quý Thầy/Cô giáo. Xin chân thành cảm ơn! – Quý Thầy/Cô đang công tác tại trường: …………………………………………………Tỉnh:………………… – Thâm niên giảng dạy:………………………………………………

1. Trong quá trình dạy học ngoài các mục tiêu về kiến thức, kĩ năng, thái độ, Thầy/Cô quan tâm đến các năng lực chung của HS thông qua các bài giảng của mình như thế nào? Mức độ sử dụng STT

Năng lực chung

Năng lực giải quyết vấn đề

Năng lực hợp tác

Năng lực tự học

Năng lực giao tiếp

Năng lực sáng tạo

Năng lực tính toán

Năng lực sử dụng CNTT và Truyền thông

Thường

Thỉnh

Hiếm

Chưa

xuyên

thoảng

khi

bao giờ

Các năng lực chung khác mà Thầy/Cô quan tâm: ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… 2. Mức độ Thầy/Cô sử dụng từng phương pháp và kĩ thuật dạy học dưới đây như thế nào? STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Phương pháp/kĩ thuật dạy học Thuyết trình Đàm thoại PPDH thực hành PPDH giải quyết vấn đề PPDH dựa trên dự án PPDH hợp tác theo nhóm Kĩ thuật KWL (Hiểu, muốn, học) Kĩ thuật sơ đồ tư duy Kĩ thuật khăn trải bàn

Thường xuyên

Mức độ sử dụng Thỉnh Hiếm thoảng khi

Chưa sử dụng

iii

3. Trong quá trình dạy học môn Công nghệ, Thầy/Cô có thường xuyên hướng dẫn HS vận dụng những kiến thức đã được học để giải quyết những tình huống thực tiễn? □ Thường xuyên □ Thỉnh thoảng

□ Hiếm khi □ Chưa bao giờ

4. Thầy/Cô có thường xuyên tổ chức cho HS hợp tác để làm ra các sản phẩm trong quá trình học môn Công nghệ? □ Thường xuyên □ Thỉnh thoảng

□ Hiếm khi □ Chưa bao giờ

5. Khi dạy học môn Công nghệ Thầy/Cô có chú ý đến việc định hướng hứng thú nhằm hình thành những xúc cảm tích cực của HS? □ Rất chú ý □ Thỉnh thoảng mới chú ý □ Chú ý

□ Không chú ý

6. Thầy/Cô có thường xuyên kết nối những kiến thức từ các môn Toán học, Vật lí, Hóa học, Sinh học, Tin học trong quá trình dạy học môn Công nghệ của mình? □ Thường xuyên □ Hiếm khi □ Thỉnh thoảng □ Chưa bao giờ 7. Thầy/Cô cho biết những hiểu biết của mình về phương pháp dạy học dự án và mức độ sử dụng phương pháp này trong dạy học môn Công nghệ? □ Chưa biết về PP này □ Biết nhưng chưa sử dụng □ Đã từng sử dụng □ Thường xuyên sử dụng 7.1. Trong quá trình xây dựng các dự án học tập cho môn Công nghệ, Thầy/Cô thường gặp khó khăn gì và đã khắc phục những khó khăn đó như thế nào? ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… 7.2. Khi xây dựng dự án học tập, Thầy/Cô có lựa chọn các chủ đề liên quan đến thực tiễn cuộc sống hay không? Vì sao? ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………..

8. Các loại hình phương tiện dạy học Thầy/Cô thường sử dụng? Mức độ sử dụng STT Các loại hình PTDH

Tranh giáo khoa

Mô hình

Vật thật

Máy chiếu đa phương tiện

Máy vi tính

Bảng thông minh

Thường xuyên

Thỉnh thoảng

Hiếm khi

Chưa bao giờ

Các phương tiện dạy học khác mà Thầy/Cô thường sử dụng: ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………….. 9. Tại trường của Thầy/Cô có phòng học bộ môn Công nghệ hay không? □ Có phòng học bộ môn Công nghệ □ Kết hợp với phòng học bộ môn khác □ Hoàn toàn không có 10. Thầy/Cô có thường xuyên hướng dẫn HS tham gia cuộc thi Nghiên cứu khoa học kĩ thuật do Bộ Giáo dục và Đào tạo tổ chức hàng năm? □ Thường xuyên □ Chưa bao giờ Ý kiến khác:.................................................................................. Nếu Thầy/Cô muốn biết kết quả tổng thể của điều tra này xin để lại địa chỉ Email:……………………………………………………………………………. Xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và đóng góp ý kiến của Quý Thầy/Cô giáo!

Phụ lục 2. PHIẾU THAM KHẢO Ý KIẾN GIÁO VIÊN SỐ 2 Kính gửi Quý Thầy/Cô giáo! Xin Quý Thầy/Cô vui lòng cho biết ý kiến của mình về một số vấn đề dưới đây bằng cách đánh dấu chéo (X) vào ô lựa chọn. Các thông tin mà thầy/cô cung cấp sẽ chỉ dùng cho mục đích nghiên cứu khoa học. Rất mong nhận được sự ủng hộ nhiệt tình của Quý Thầy/Cô giáo. Xin chân thành cảm ơn! – Quý Thầy/Cô đang công tác tại trường:……………………Tỉnh:………… – Thâm niên dạy học:………………………………………………………… 1. Thầy/Cô đã bao giờ đọc, xem, hay nghe nói về những vấn đề sau chưa? Có

Chưa

STEM

□

Giáo dục STEM

□

Ngày hội STEM

□

Nghề nghiệp STEM

□

Nhân lực STEM

□

Cuộc thi Robotics

□

2. STEM có ý nghĩa như thế nào với Thầy/Cô? □ Không quan tâm □ Mới chỉ nghe nói đến □ Rất muốn tìm hiểu □ Đang tìm hiểu □ Đang nghiên cứu về STEM □ Đang dạy về STEM 3. Theo Thầy/Cô, giáo dục STEM là gì? ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………

4. Theo Thầy/Cô, giáo dục STEM ở Việt Nam có quan trọng hay không? Tại sao? □ Có quan trọng

□ Không quan trọng

Thầy/Cô vui lòng cho biết lí do: ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………….. 5. Giáo dục STEM ở là cần thiết đối với tất cả HS? Thầy/Cô vui lòng cho biết lí do vì sao? ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… 6. Theo Thầy/Cô, khái niệm về Giáo dục STEM rộng hơn so với Khoa học (S), Công nghệ (T), Kĩ thuật (E), Toán học (M)? Rất đồng ý

Đồng ý

Không đồng ý

Rất không đồng Không ý kiến ý

Thầy/Cô vui lòng cho biết lí do:

Xin chân thành cảm ơn sự cộng tác và góp ý kiến của Quý Thầy/Cô giáo!

vii

Phụ lục 3. ĐỀ KIỂM TRA TRƯỚC THỰC NGHIỆM Trường:………………………………………………… HS:………………………………………………. Lớp:……………………………………………………. Môn: Công nghệ Thời gian: 15 phút

Điểm

1. DỤNG CỤ CƠ KHÍ Hãy nối các dụng cụ với các nhóm dụng cụ cơ khí tương ứng:

DỤNG CỤ ĐO VÀ KIỂM TRA

DỤNG CỤ THÁO LẮP VÀ KẸP CHẶT

DỤNG CỤ GIA CÔNG

viii

2. GHÉP NỐI CHI TIẾT DỤNG CỤ CẦN THIẾT

VẬT LIỆU VÀ CÁC THÀNH PHẦN GHÉP NỐI CHI TIẾT

Lá thép mỏng

Động cơ

Tấm gỗ ép

Bu lông, đai ốc

- Em hãy trình bày ý tưởng (quy trình các bước) để cố định động cơ trên tấm gỗ từ những dụng cụ, vật liệu đã cho một cách hợp lí. Em đã sử dụng loại mối ghép nào (nêu chi tiết)? ……………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………

Phụ lục 4. ĐỀ KIỂM TRA SAU THỰC NGHIỆM Trường:…………………………………………. HS:……………………………………….. Lớp:…………………………………………….. Môn: Công nghệ Thời gian: 15 phút

Điểm

Lắp mạch điện một công tắc ba cực điều khiển hai bóng đèn Dụng cụ cần thiết

Dụng cụ - Thiết bị

Số lượng

Yêu cầu kĩ thuật

Cầu chì

220V - 5A

Công tắc ba cực

220V - 6A

Bóng đèn

220V - 100w

Đui bóng đèn

Băng dính cách điện

01 cuộn

Bảng gỗ

20 x 15 x 1,5 cm

Dây điện

Lõi nhiều sợi

Cách điện tốt

Sơ đồ nguyên lí

1. Vẽ sơ đồ lắp đặt

2. Sử dụng các dụng cụ và thiết bị cần thiết như đã cho ở trên, em hãy trình bày các bước lắp đặt mạch điện sử dụng công tắc 3 cực điều khiển hai bóng đèn. ........................................................................................................................ ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ...........................................................................................................................

Phụ lục 5. PHIẾU HỎI HỌC SINH Họ và tên:………………………………………….

Lớp: ……….

Trường: …………………………………………………

1. Em hiểu bài và biết vận dụng kiến thức vào trong thực tiễn 2. Các nhiệm vụ học tập là vừa sức với em 3 Em được thực hành nhiều hơn so với các tiết học thông thường. 4. Em được trao đổi, giao tiếp và hợp tác với bạn bè tốt hơn 5. Bài học giúp em phát triển khả năng phát hiện và giải quyết vấn đề 6. Bài học giúp em phát triển tư duy sáng tạo 7. Em cảm thấy yêu thích môn Công nghệ hơn 8. Em muốn tiếp tục được học môn Công nghệ

Rất

Đồng

Không

Rất không

đồng ý

(4)

(3)

(2)

(1)

xii

Phụ lục 6. PHIẾU XIN Ý KIẾN CHUYÊN GIA A. CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA DẠY HỌC MÔN CÔNG NGHỆ THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM: Rất đồng ý

Đồng ý

Không đồng ý

Rất không đồng ý

Không có ý kiến

Rất đồng ý

Đồng ý

Không đồng ý

Rất không đồng ý

Không có ý kiến

Rất đồng ý

Đồng ý

Không đồng ý

Rất không đồng ý

Không có ý kiến

Rất đồng ý

Đồng ý

Không đồng ý

Rất không đồng ý

Không có ý kiến

Rất đồng ý

Đồng ý

Không đồng ý

Rất không đồng ý

Không có ý kiến

1.Tích hợp và dạy học tích hợp Chuyên gia vui lòng cho biết lí do:

2. Dạy học định hướng năng lực Chuyên gia vui lòng cho biết lí do:

3. Dạy học định hướng hành động Chuyên gia vui lòng cho biết lí do:

4. Nội hàm các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học trong chương trình giáo dục phổ thông Việt Nam Chuyên gia vui lòng cho biết lí do:

5. Thiết kế kĩ thuật Chuyên gia vui lòng cho biết lí do:

xiii

ĐẶC ĐIỂM CỦA GIÁO DỤC STEM: Đồng ý

Rất đồng ý

Không đồng ý

Rất không đồng ý

Không có ý kiến

6. Về bản chất là dạy học tích hợp nhưng đặc điểm cơ bản của giáo dục STEM là chỉ bàn đến tích hợp các nội dung thuộc các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học Chuyên gia vui lòng cho biết lí do: Rất đồng ý

Đồng ý

Không đồng ý

Rất không đồng ý

Không có ý kiến

Rất

Đồng

Không

Rất không

Không có

đồng ý

ý kiến

Rất đồng ý

Đồng ý

Không đồng ý

Rất không đồng ý

Không có ý kiến

7. Là hoạt động định hướng thực hành và định hướng sản phẩm Chuyên gia vui lòng cho biết lí do:

8. Định hướng hứng thú Chuyên gia vui lòng cho biết lí do:

9. Là hoạt động dạy học nhằm cho hoạt động trí óc và chân tay kết hợp với nhau một cách chặt chẽ, bên cạnh đó còn giúp giải phóng năng lượng, thần kinh, cơ bắp của người học Chuyên gia vui lòng cho biết lí do:

xiv

Rất đồng ý

Đồng ý

Không đồng ý

Rất không đồng ý

Không có ý kiến

Rất đồng ý

Đồng ý

Không đồng ý

Rất không đồng ý

Không có ý kiến

Không đồng ý

Rất không đồng ý

Không có ý kiến

10. Là quan điểm dạy học tích cực hóa HS và tiếp cận toàn thể Chuyên gia vui lòng cho biết lí do:

11. Giáo dục STEM là nhấn mạnh việc học tập trong những điều kiện phức hợp nhưng vẫn đảm bảo việc nắm vững những kiến thức cơ bản, rèn luyện những kĩ năng cơ bản Chuyên gia vui lòng cho biết lí do: 12.Quy trình giáo dục STEM có các bước sau: Xác định chủ đề

Xây dựng nội dung học tập

Thiết kế nhiệm vụ

Tổ chức thực hiện

Đánh giá

Rất đồng ý Chuyên gia vui lòng cho biết lí do:

Đồng ý

CÁC TIÊU CHÍ XÂY DỰNG CHỦ ĐỀ GIÁO DỤC STEM: Rất đồng ý

Đồng ý

Rất đồng ý

Đồng ý

Rất đồng ý

Đồng ý

Rất đồng ý

Đồng ý

Không đồng ý

Rất không đồng ý

Không có

Không đồng ý

Rất không đồng ý

Không có

Không đồng ý

Rất không đồng ý

Không có

Không đồng ý

Rất không đồng ý

Không có

ý kiến

13. Chủ đề STEM nhằm giải quyết các vấn đề trong thế giới thực Chuyên gia vui lòng cho biết lí do:

ý kiến

14. Chủ đề STEM phải hướng tới việc HS vận dụng các kiến thức trong lĩnh vực STEM để giải quyết. Chuyên gia vui lòng cho biết lí do:

ý kiến

15. Chủ đề STEM định hướng thực hành Chuyên gia vui lòng cho biết lí do:

ý kiến

16. Chủ đề STEM hướng tới làm việc nhóm giữa các HS Chuyên gia vui lòng cho biết lí do:

NGUYÊN TẮC DẠY MÔN CÔNG NGHỆ THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM: Rất đồng ý 17. Xây dựng nội dung phải huy động kiến thức tổng hợp của các môn học thuộc lĩnh vực STEM. Chuyên gia vui lòng cho biết lí do:

Đồng ý

Không đồng ý

Rất không đồng ý

Không có ý kiến

xvi

Rất đồng ý

Đồng ý

Rất

Đồng ý

Không đồng ý

Rất không đồng ý

Không có

Không

Rất không

Không có

đồng ý

ý kiến

Không đồng ý

Rất không đồng ý

Không có

Không đồng ý

Rất không đồng ý

Không có

ý kiến

18. Các chủ đề giáo dục STEM phải có ý nghĩa lí luận và thực tiễn và phù hợp với cuộc sống và trải nghiệm của HS Chuyên gia vui lòng cho biết lí do:

đồng ý 19. Các hoạt động giáo dục STEM phải đảm bảo tính vừa sức đối với người học Chuyên gia vui lòng cho biết lí do: Rất đồng ý

Đồng ý

ý kiến

20. Đảm báo tính hệ thống, đồng bộ và trọn vẹn về nội dung dạy học Chuyên gia vui lòng cho biết lí do:

B. TÍNH KHẢ THI CỦA ĐỀ XUẤT Rất đồng ý 21. Việc dạy học môn Công nghệ phổ thông nhằm hình thành và phát triển các năng lực về ngôn ngữ, thiết kế, triển khai, lựa chọn, đánh giá, và sử dụng công nghệ cho HS là rất cần thiết. Chuyên gia vui lòng cho biết lí do:

Đồng ý

ý kiến

xvii

Rất đồng ý

Đồng ý

Không đồng ý

Rất không đồng ý

Không có ý kiến

22. Dạy học môn Công nghệ hiện nay theo chương trình hiện hành gặp nhiều khó khăn trong việc phát triên các năng lực chung và năng lực đặc thù của môn Công nghệ Chuyên gia vui lòng cho biết lí do: Rất đồng ý

Đồng Không ý đồng ý

Rất không đồng ý

Không có ý kiến

23. Dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM sẽ góp phần hình thành và rèn luyện các phẩm chất, năng lực chung, đặc biệt là các phẩm chất liên quan tới trách nhiệm với cộng đồng và môi trường tự nhiên, ý thức tổ chức kỉ luật và tác phong lao động; và các năng lực chung như giải quyết vấn đề và sáng tạo, sử dụng CNTT và truyền thông Chuyên gia vui lòng cho biết lí do: Rất đồng ý

Đồng ý

Không đồng ý

Rất không đồng ý

Không có ý kiến

Đồng ý

Không đồng ý

Rất không đồng ý

Không có ý kiến

24. Dạy học môn Công nghệ theo định hướng giáo dục STEM có thể thay thế hoàn toàn cách dạy thông thường Chuyên gia vui lòng cho biết lí do: Rất đồng ý 25. Việc xây dựng các chủ để giáo dục STEM và vận dụng để dạy học một số nội dung trong môn Công nghệ là khả thi Chuyên gia vui lòng cho biết lí do:

xviii

C. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THÔNG QUA CHỦ ĐỀ STEM ĐÃ XÂY DỰNG Rất đồng ý

Đồng ý

Không đồng ý

Rất không đồng ý

Không có ý kiến

Rất đồng ý

Đồng ý

Không đồng ý

Rất không đồng ý

Không có ý kiến

Rất đồng ý

Đồng ý

Không đồng ý

Rất không đồng ý

Không có ý kiến

Rất đồng ý

Đồng ý

Không đồng ý

Rất không đồng ý

Không có ý kiến

Rất đồng ý

Đồng ý

Không đồng ý

Rất không đồng ý

Không có ý kiến

26. Mục tiêu của chủ đề phù hợp với nội dung môn học Chuyên gia vui lòng cho biết lí do:

27. Hình thức và nội dung của chủ đề phù hợp với cơ sở lí luận được xây dựng trong đề tài Chuyên gia vui lòng cho biết lí do:

28. Chủ đề rất có ý nghĩa trong việc khắc sâu kiến thức, hình thành năng lực và phẩm chất của HS Chuyên gia vui lòng cho biết lí do:

29. Chủ đề gây được hứng thú với người học Chuyên gia vui lòng cho biết lí do:

30. Chủ đề đã xây dựng có tính khả thi cao khi dạy học. Chuyên gia vui lòng cho biết lí do:

XIN TRÂN TRỌNG CẢM ƠN

xix

PHỤ LỤC 7. PHIẾU HỌC TẬP - THỰC HÀNH SƠ ĐỒ ĐIỆN 1. SƠ ĐỒ ĐIỆN LÀ GÌ THỰC HÀNH SƠ ĐỒ ĐIỆN

Vẽ sơ đồ nối dây để hoàn thiện mạch sao động cơ hoạt động, vẽ mũi tên để chỉ chiều đi của dòng điện

Nhưng khi ta vẽ mạng điện cho một phòng ở, hoặc một ngôi nhà thì sao? Thật phức tạp? Vì vậy, để dễ dàng thể hiện, người ta phải dùng đến các kí hiệu khi vẽ sơ đồ điện. Định nghĩa: Sơ đồ điện là hình biểu diễn quy ước một mạch điện hoặc hệ thống điện.

2. MỘT SỐ KÝ HIỆU QUY ƯỚC TRONG SƠ ĐỒ ĐIỆN Để giúp cho việc thông tin và nhận thức được dễ dàng hơn, người ta đã sử dụng kí hiệu để biểu thị nguồn điện, dây dẫn điện, thiết bị và đồ dùng điện trong các sơ đồ điện.

Hãy nối những ký hiệu với các thành phần thực tế:

xxi

3. PHÂN LOẠI SƠ ĐỒ ĐIỆN Em hãy phân tích và chỉ ra đâu là sơ đồ nguyên lí? Sơ đồ lắp ráp

Hình 1

Hình 2

............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................

xxii

4. VẼ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÍ Vẽ cách nối dây để tạo thành mạch điện sao cho khi bật công tắc động cơ sẽ quay và vẽ sơ đồ nguyên lí Sơ đồ nguyên lí

Trường: Lớp: Nhóm: Các thành viên trong nhóm:

xxiii

Phụ lục 8. MỘT SỐ HÌNH ẢNH THỰC NGHIỆM

xxiv

Phụ lục 9. DANH SÁCH XIN Ý KIẾN CHUYÊN GIA

STT Họ và tên

Đơn vị công tác

PGS.TS Nguyễn Tân Ân

Khoa Tin Học - HV QLGD

TS. Đỗ Danh Bích

Khoa Vật lí - ĐHSP Hà Nội

PGS.TS Nguyễn Văn Biên

Khoa Vật lí - ĐHSP Hà Nội

TS. Nguyễn Văn Cường

ĐH Potsdam

PGS.TS Nguyễn Văn Hiền

Khoa Sinh học - ĐHSP Hà Nội

TS. Ngô Văn Hoan

Trường ĐHSP Hà Nội

TS. Lê Thanh Huy

Khoa Vật lí - ĐHSP Đà Nẵng

PGS.TS Nguyễn Trọng Khanh

Khoa SPKT - ĐHSP Hà Nội

TS. Nguyễn Thế Lâm

Khoa Vật lí - ĐHSP Hà Nội 2

TS. Đỗ Quỳnh Mai

Khoa Hoá học - ĐHSP Hà Nội

TS. Nguyễn Hoài Nam

Khoa SPKT - ĐHSP Hà Nội

TS. Trần Khánh Ngọc

Khoa Sinh học - ĐHSP Hà Nội

PGS.TS Đặng Văn Nghĩa

Khoa SPKT - ĐHSP Hà Nội

PGS.TS Trần Trung Ninh

Khoa Hoá học - ĐHSP Hà Nội

TS. Nguyễn Cẩm Thanh

Khoa SPKT - ĐHSP Hà Nội

TS. Chu Cẩm Thơ

Khoa Toán Tin - ĐHSP Hà Nội