I. Tổng Quan Giáo Dục STEM Cách Tiếp Cận Mới Cho THPT Miền Núi
Giáo dục STEM đang trở thành xu hướng tất yếu trong bối cảnh cuộc cách mạng công nghiệp 4.0. STEM không chỉ trang bị kiến thức mà còn phát triển năng lực vận dụng, sáng tạo cho học sinh. Đặc biệt, với học sinh THPT miền núi, STEM mở ra cơ hội tiếp cận tri thức hiện đại, gắn liền với thực tiễn địa phương. Giáo dục STEM vận dụng phương pháp học tập chủ yếu dựa trên thực hành và các hoạt động trải nghiệm sáng tạo. Các phương pháp giáo dục tiến bộ, linh hoạt nhất như Học qua dự án - chủ đề, Học qua trò chơi và đặc biệt phương pháp học qua hành luôn được áp dụng triệt để cho các môn học STEM. Việc xây dựng chương trình giáo dục phổ thông mới đã mở ra một cơ hội để chúng ta cải tổ nền giáo dục hướng tới tạo ra con người sáng tạo theo các mô hình này.
1.1. Lịch Sử Phát Triển Giáo Dục STEM Trên Thế Giới
Giáo dục STEM đã được triển khai rộng rãi trên thế giới, với mục tiêu khác nhau tùy theo quốc gia. Tại Anh, STEM tập trung vào tạo nguồn nhân lực nghiên cứu khoa học chất lượng cao. Ở Mỹ, STEM được xem là phương pháp tiếp cận toàn diện cho khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học. Tại Úc, giáo dục STEM với mục tiêu là xây dựng kiến thức nền tảng của quốc gia nhằm đáp ứng các vấn đề thách thức của việc phát triển nền kinh tế công nghiệp thế kỉ 21. Các quốc gia đều nhận thức rõ vai trò của giáo dục STEM. Có thể dễ nhận thấy giáo dục STEM như là một giải pháp quan trọng 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 quốc gia trong thời đại toàn cầu hóa.
1.2. Giáo Dục STEM Tại Việt Nam Bước Đầu và Triển Vọng
Việt Nam bắt đầu triển khai giáo dục STEM từ năm học 2014-2015 thông qua các chủ đề tích hợp, liên môn và hoạt động nghiên cứu khoa học kỹ thuật. Bộ Giáo dục và Đào tạo đã phối hợp với Hội đồng Anh triển khai thí điểm giáo dục STEM ở một số trường trung học và đã thu được những kết quả tích cực. Các hoạt động giáo dục STEM khác hiện đang duy trì tại một số trường và địa phương như: Cuộc thi robot của các tổ chức Việt Nam và nước ngoài, Cuộc thi sáng tạo khoa học kĩ thuật (Visef). Mặc dù thời gian triển khai Chương trình giáo dục STEM tại Việt Nam chưa nhiều, tuy nhiên đã có những bước phát triển ban đầu hết sức khả quan với trên hàng trăm ngàn lượt học sinh theo học tập trung tại các thành phố lớn như Hà Nội, Đà Nẵng, thành phố Hồ Chí Minh và một số tỉnh thành khác.
II. Thách Thức Dạy Học Dòng Điện Góc Nhìn STEM Cho THPT Miền Núi
Dạy học dòng điện theo phương pháp truyền thống thường gặp khó khăn trong việc kết nối kiến thức với thực tiễn. Học sinh khó hình dung ứng dụng của dòng điện trong đời sống, đặc biệt là ở các vùng miền núi, nơi điều kiện cơ sở vật chất còn hạn chế. Việc áp dụng giáo dục STEM giúp giải quyết vấn đề này bằng cách tạo ra các dự án thực tế, gắn liền với cuộc sống hàng ngày của học sinh. Đối tượng học sinh là lực lượng dân cư trẻ (trong độ tuổi lao đông chiếm tỷ lệ cao), với mặt bằng chung của tỉnh Thái Nguyên chất lượng đào tạo HS vẫn còn thấp do đời sống cư dân còn khó khăn, HS ở xa trường, đi qua vùng sạt lở đất, qua cầu tràn nên việc đi lại của học sinh gặp không ít khó khăn đặc biệt là khi mưa lũ, Nếu HS vùng núi được nâng cao tri thức sẽ góp phần xóa đói, giảm nghèo bền vững.
2.1. Thực Trạng Dạy và Học Chương Dòng Điện Tại THPT Miền Núi
Tại các trường THPT miền núi, việc tiếp cận các thiết bị thí nghiệm hiện đại còn hạn chế. Phương pháp dạy học chủ yếu vẫn là truyền thụ kiến thức một chiều, ít có sự tương tác và thực hành. Điều này dẫn đến tình trạng học sinh thụ động, khó nắm vững kiến thức và không có khả năng vận dụng vào thực tế. HS ở xa trường, đi qua vùng sạt lở đất, qua cầu tràn nên việc đi lại của học sinh gặp không ít khó khăn đặc biệt là khi mưa lũ, Nếu HS vùng núi được nâng cao tri thức sẽ góp phần xóa đói, giảm nghèo bền vững.
2.2. Mối Quan Hệ Giữa Dạy Dòng Điện và Mục Tiêu Giáo Dục STEM
Nội dung chương dòng điện trong chương trình Vật lý 11 có nhiều tiềm năng để tích hợp với giáo dục STEM. Các kiến thức về mạch điện, năng lượng điện, ứng dụng của dòng điện trong đời sống có thể được khai thác để xây dựng các dự án STEM thực tế, giúp học sinh phát triển tư duy sáng tạo và kỹ năng giải quyết vấn đề. Với chủ trương của Đảng, Nhà nước coi trọng ưu tiên đầu tư đào tạo bồi dưỡng nâng cao chất lượng nguồn nhân lực của đồng bào dân tộc thiểu số để bảo đảm phát triển bình đẳng, phát triển bền vững của cộng đồng các dân tộc.
III. Phương Pháp STEM Dạy Dòng Điện Sáng Tạo Tại THPT Miền Núi
Để dạy dòng điện hiệu quả theo quan điểm giáo dục STEM tại THPT miền núi, cần tập trung vào việc xây dựng các dự án học tập gắn liền với thực tiễn. Các dự án này nên khai thác các vấn đề địa phương, sử dụng vật liệu dễ kiếm và khuyến khích học sinh tự thiết kế, chế tạo các sản phẩm ứng dụng dòng điện. Giáo dục STEM vận dụng phương pháp học tập chủ yếu dựa trên thực hành và các hoạt động trải nghiệm sáng tạo. Các phương pháp giáo dục tiến bộ, linh hoạt nhất như Học qua dự án - chủ đề, Học qua trò chơi và đặc biệt phương pháp học qua hành luôn được áp dụng triệt để cho các môn học STEM.
3.1. Xây Dựng Dự Án STEM Về Dòng Điện Phù Hợp THPT Miền Núi
Các dự án STEM có thể tập trung vào việc chế tạo các thiết bị điện đơn giản, sử dụng năng lượng điện hiệu quả, hoặc giải quyết các vấn đề liên quan đến dòng điện trong sinh hoạt hàng ngày. Ví dụ, học sinh có thể thiết kế hệ thống chiếu sáng sử dụng năng lượng mặt trời cho gia đình, hoặc chế tạo máy phát điện mini từ các vật liệu tái chế. Với học sinh phổ thông đặc biệt là học sinh vùng miền núi, việc theo học các môn học theo quan điểm giáo dục STEM còn có ảnh hưởng tích cực tới khả năng lựa chọn nghề nghiệp tương lai.
3.2. Ứng Dụng Thực Tế Mạch Điện Đơn Giản và Năng Lượng Điện STEM
Học sinh có thể thực hành lắp ráp các mạch điện đơn giản, tìm hiểu về các linh kiện điện tử, và ứng dụng kiến thức để giải quyết các bài toán thực tế. Việc này giúp học sinh hiểu rõ hơn về nguyên lý hoạt động của dòng điện và khả năng ứng dụng của nó trong đời sống. Khi được học nhiều dạng kiến thức trong một thể tích hợp, học sinh sẽ chủ động thích thú với việc học tập thay vì thái độ e ngại hoặc tránh né một lĩnh vực nào đó, từ đó sẽ khuyến khích các em có định hướng tốt hơn khi chọn chuyên ngành cho các bậc học cao hơn và sự chắc chắn cho cả sự nghiệp về sau.
IV. Giáo Án STEM Dòng Điện Hướng Dẫn Chi Tiết Cho Giáo Viên THPT
Để triển khai giáo dục STEM hiệu quả, giáo viên cần có giáo án STEM chi tiết, bao gồm mục tiêu, nội dung, hoạt động và phương pháp đánh giá. Giáo án cần được thiết kế linh hoạt, phù hợp với trình độ và điều kiện của học sinh THPT miền núi. Giáo viên cần tạo điều kiện để học sinh tự khám phá, trải nghiệm và sáng tạo. Năm học 2018 - 2019, ngành Giáo dục tiếp tục tập trung thực hiện Nghị quyết số 29-NQ/TW ngày 04/11/2013 của Ban Chấp hành Trung ương Đảng, Nghị quyết số 44/NQ-CP ngày 09/6/2014 của Chính phủ về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo; Nghị quyết số 88/2014/QH13 ngày 28/11/2014 của Quốc hội khóa XIII, Nghị quyết số 51/2017/QH14 ngày 21/11/2017 của Quốc hội khóa XIV và Chỉ thị số 16/CT-TTg ngày 18/6/2018 của Thủ tướng Chính phủ về đổi mới chương trình, sách giáo khoa giáo dục phổ thông; các Nghị quyết của Đảng, Quốc hội, Chính phủ và chỉ đạo của Thủ tướng Chính phủ.
4.1. Thiết Kế Giáo Án STEM Dòng Điện Mục Tiêu và Nội Dung
Mục tiêu của giáo án cần hướng đến việc phát triển năng lực vận dụng kiến thức, kỹ năng giải quyết vấn đề và tư duy sáng tạo cho học sinh. Nội dung cần được lựa chọn phù hợp với chương trình Vật lý 11 và gắn liền với thực tiễn địa phương. Vấn đề lớn nhất của ngành giáo dục cần giải hiện nay là chuẩn bị nguồn nhân lực cho tương lai, đặc biệt cho cuộc cách mạng công nghiệp 4. Giáo dục STEM được công nhận rộng rãi trên thế giới là hướng đi đúng đắn cho vấn đề này.
4.2. Hoạt Động và Đánh Giá Trong Giáo Án STEM Dòng Điện
Các hoạt động cần được thiết kế đa dạng, khuyến khích học sinh tham gia tích cực. Phương pháp đánh giá cần chú trọng đến quá trình học tập, khả năng vận dụng kiến thức và kỹ năng làm việc nhóm của học sinh. Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo chỉ thị toàn ngành Giáo dục ưu tiên tập trung thực hiện các nhóm nhiệm vụ chủ yếu trong năm học 2018 -2019, trong đó có:“Giáo dục đại học tiếp tục đẩy mạnh thực hiện tự chủ, nâng cao chất lượng đào tạo và nghiên cứu khoa học, hỗ trợ khởi nghiệp cho sinh viên; chuẩn hóa, tăng cường hội nhập quốc tế và yêu cầu của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0; tăng tỷ lệ sinh viên ra trường có việc làm phù hợp với chuyên ngành đào tạo”.
V. Thực Hành STEM Dòng Điện Chế Tạo Mạch Điện Tại THPT Miền Núi
Thực hành là yếu tố then chốt trong giáo dục STEM. Học sinh cần được tạo điều kiện để tự tay chế tạo các mạch điện, thí nghiệm với dòng điện và kiểm chứng các kiến thức đã học. Việc này giúp học sinh hiểu sâu sắc hơn về bản chất của dòng điện và phát triển kỹ năng thực hành. Các hoạt động STEM trong nhà trường hiện nay là khá phong phú, song, các hoạt động đó tại các thành phố lớn hầu hết là các hoạt động xã hội hoá với mức chi phí khá cao dành cho các học sinh có nhu cầu. Trong khi đó, mô hình tại các trường khu vực nông thông là các hoạt động CLB do giáo viên nhà trường tự vận hành dựa nguồn lực của trường cũng như sự ủng hộ của cộng đồng với các giải pháp giá rẻ phù hợp với điều kiện địa phương.
5.1. Hướng Dẫn Chế Tạo Mạch Điện Đơn Giản STEM Cho THPT
Giáo viên có thể hướng dẫn học sinh chế tạo các mạch điện đơn giản như mạch đèn, mạch chuông, mạch báo động... bằng các vật liệu dễ kiếm. Quá trình chế tạo giúp học sinh hiểu rõ hơn về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các mạch điện. Thực hiện Nghị quyết Đại hội Đảng lần thứ XI, đặc biệt là Nghị quyết Trung ương số 29-NQ/TW ngày 04 tháng 11 năm 2013 về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo, đáp ứng yêu cầu công nghiệp hoá, hiện đại hoá trong điều kiện kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế, giáo dục phổ thông trong phạm vi cả nước đang thực hiện đổi mới đồng bộ các yếu tố: mục tiêu, nội dung, phương pháp, hình thức tổ chức, thiết bị và đánh giá chất lượng giáo dục theo định hướng phát triển năng lực và phẩm chất học sinh.
5.2. Thí Nghiệm STEM Về Dòng Điện An Toàn và Hiệu Quả
Các thí nghiệm về dòng điện cần được thực hiện dưới sự hướng dẫn của giáo viên, đảm bảo an toàn tuyệt đối cho học sinh. Các thí nghiệm nên được thiết kế đơn giản, dễ thực hiện và mang tính trực quan cao, giúp học sinh dễ dàng quan sát và rút ra kết luận. Trong quá trình đổi mới đó, phương thức giáo dục tích hợp Khoa học - Kĩ thuật - Công nghệ - Toán, gọi tắt là STEM, đã được Bộ Giáo dục và Đào tạo chỉ đạo triển khai từ năm học 2014-2015 thông qua việc chỉ đạo các cơ sở giáo dục xây dựng và thực hiện dạy học theo chủ đề tích hợp, liên môn và tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học kĩ thuật dành cho học sinh trung học.
VI. Đánh Giá Hiệu Quả Dạy Dòng Điện STEM Tại THPT Miền Núi
Việc đánh giá hiệu quả của phương pháp dạy học dòng điện theo quan điểm giáo dục STEM cần dựa trên các tiêu chí cụ thể, bao gồm khả năng vận dụng kiến thức, kỹ năng giải quyết vấn đề, tư duy sáng tạo và khả năng làm việc nhóm của học sinh. Kết quả đánh giá sẽ giúp giáo viên điều chỉnh phương pháp dạy học, nâng cao chất lượng giáo dục STEM tại THPT miền núi. Nhằm cụ thể hóa hơn nữa phương thức giáo dục STEM trong giáo dục phổ thông, trong năm học 2016-2017, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã phối hợp với Hội đồng Anh triển khai thí điểm giáo dục STEM ở một số trường trung học và đã thu được những kết quả tích cực.
6.1. Tiêu Chí Đánh Giá Năng Lực STEM Của Học Sinh THPT
Các tiêu chí đánh giá cần được xây dựng rõ ràng, cụ thể và phù hợp với mục tiêu của giáo dục STEM. Ví dụ, có thể đánh giá khả năng thiết kế mạch điện, giải thích nguyên lý hoạt động của dòng điện, hoặc đề xuất các giải pháp tiết kiệm năng lượng điện.
6.2. Phương Pháp Đánh Giá Quá Trình và Kết Quả Học Tập STEM
Nên sử dụng kết hợp nhiều phương pháp đánh giá khác nhau, bao gồm đánh giá quá trình (quan sát, phỏng vấn, nhận xét) và đánh giá kết quả (bài kiểm tra, dự án, sản phẩm). Điều này giúp giáo viên có cái nhìn toàn diện về năng lực của học sinh. Từ năm 2011 đến nay, mặc dù thời gian triển khai Chương trình giáo dục STEM tại Việt Nam chưa nhiều, tuy nhiên đã có những bước phát triển ban đầu hết sức khả quan với trên hàng trăm ngàn lượt học sinh theo học tập trung tại các thành phố lớn như Hà Nội, Đà Nẵng, thành phố Hồ Chí Minh và một số tỉnh thành khác.
