I. Tổng Quan Dạy Học STEM Chủ Đề Năng Lượng THCS Giới Thiệu
Giáo dục STEM đang trở thành xu hướng tất yếu trong bối cảnh cuộc cách mạng công nghiệp 4.0. Đặc biệt, chủ đề năng lượng có vai trò quan trọng trong chương trình THCS, giúp học sinh hiểu rõ hơn về các dạng năng lượng, cách sử dụng và bảo tồn. Việc tích hợp STEM vào dạy học chủ đề năng lượng không chỉ trang bị kiến thức mà còn phát triển các kỹ năng cần thiết cho học sinh. Theo dự đoán của U.S Department of Labor năm 2025 riêng nước Mỹ cần 10 triệu lao động nữa cho lĩnh vực STEM. Để đáp ứng điều đó học sinh cần phải có các kĩ năng để thành công cho mình: cần sự chuẩn bị về mặt công nghệ, sự đổi mới. Vai trò STEM trong giáo dục là quan trọng. Giáo dục STEM là một phương pháp giáo dục mới rất được chú ý trong các chương trình giáo dục ở các nước phát triển. Tại Việt Nam, đây cũng chính là định hướng của Bộ giáo dục và đào tạo trong những năm gần đây.
1.1. Tầm Quan Trọng Của Chủ Đề Năng Lượng Trong STEM THCS
Chủ đề năng lượng là một trong những chủ đề trọng tâm của chương trình Khoa học tự nhiên THCS. Nó liên quan trực tiếp đến cuộc sống hàng ngày và các vấn đề toàn cầu như biến đổi khí hậu, ô nhiễm môi trường. Dạy học STEM chủ đề năng lượng giúp học sinh hiểu rõ hơn về các nguồn năng lượng tái tạo, cách sử dụng năng lượng hiệu quả và ý thức bảo vệ môi trường. Giáo dục STEM trong nhà trường tạo cho học sinh những kĩ năng đáp ứng cho cách mạng 4. Giúp tạo ra sự liên ngành giữa các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học, để HS có những trải nghiệm thực tế gắn liền với cuộc sống.
1.2. Mục Tiêu Của Dạy Học STEM Chủ Đề Năng Lượng THCS
Mục tiêu chính của dạy học STEM chủ đề năng lượng là phát triển năng lực giải quyết vấn đề, tư duy sáng tạo, kỹ năng hợp tác và giao tiếp cho học sinh. Đồng thời, giúp học sinh vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn liên quan đến năng lượng. Mục tiêu của giáo dục STEM không phải đào tạo ra những nhà toán học, nhà khoa học, kỹ sư mà là giúp HS hình thành những năng lực riêng, những kỹ năng phục vụ cho thực tế công việc. Hay nói cách khác Giáo dục STEM là giáo dục chuẩn bị cho công dân thế hệ mới.
II. Thách Thức Giải Pháp Dạy STEM Năng Lượng Hiệu Quả THCS
Việc triển khai dạy học STEM chủ đề năng lượng ở THCS còn gặp nhiều thách thức. Giáo viên cần được trang bị kiến thức và kỹ năng về STEM, đồng thời cần có sự phối hợp giữa các môn học. Cơ sở vật chất và trang thiết bị cũng cần được đầu tư để đáp ứng yêu cầu của các hoạt động thực hành, thí nghiệm. Sự tách rời của 4 lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học là một rào cản lớn của giáo dục hiện tại. Dẫn đến sự tách rời giữa học và làm, ảnh hưởng sự liên kết giữa nhà trường, doanh nghiệp và xã hội. Với giáo dục STEM lại khác.
2.1. Khó Khăn Thường Gặp Khi Dạy STEM Năng Lượng THCS
Một trong những khó khăn lớn nhất là sự thiếu hụt về kiến thức và kỹ năng STEM của giáo viên. Nhiều giáo viên chưa được đào tạo bài bản về STEM và gặp khó khăn trong việc thiết kế các bài giảng tích hợp. Bên cạnh đó, việc tìm kiếm các nguồn tài liệu và trang thiết bị phù hợp cũng là một thách thức. Vài năm gần đây, theo sự chỉ đạo hướng nghiệp của Chính phủ nên đã có sự phân luồng học sinh ngay từ rất sớm tại các trường THCS.
2.2. Giải Pháp Vượt Qua Thách Thức Dạy STEM Năng Lượng THCS
Để vượt qua những thách thức này, cần có sự đầu tư vào đào tạo giáo viên về STEM. Các trường học cần tạo điều kiện cho giáo viên tham gia các khóa tập huấn, hội thảo về STEM. Đồng thời, cần xây dựng mạng lưới giáo viên STEM để chia sẻ kinh nghiệm và hỗ trợ lẫn nhau. Bên cạnh đó, Vật lí cũng là một ngành khoa học nền tảng cho sự phát triển của khoa học kỹ thuật. Rất nhiều công trình nghiên cứu của Vật lí đã được ứng dụng thành công trong đời sống và khoa học kỹ thuật.
2.3. Vai Trò Của Cơ Sở Vật Chất Trong Dạy STEM Năng Lượng THCS
Cơ sở vật chất đóng vai trò quan trọng trong việc triển khai dạy học STEM. Các phòng thí nghiệm, xưởng thực hành cần được trang bị đầy đủ các thiết bị, dụng cụ để học sinh có thể thực hiện các hoạt động thực hành, thí nghiệm. Ngoài ra, cần có không gian để học sinh làm việc nhóm, thiết kế và chế tạo các sản phẩm STEM.
III. Phương Pháp Dạy STEM Chủ Đề Năng Lượng Sáng Tạo THCS
Có nhiều phương pháp dạy học STEM có thể áp dụng trong chủ đề năng lượng. Phương pháp dạy học dự án, phương pháp dạy học theo trạm, phương pháp dạy học giải quyết vấn đề là những phương pháp hiệu quả giúp học sinh phát triển các kỹ năng STEM. Giáo dục STEM sẽ rút ngắn khoảng cách giữa lý thuyết và thực tiễn. Một thống kê tại Mỹ cho thấy, từ năm 2004 đến năm 2014 các việc làm liên quan đến khoa học và kỹ thuật tăng 26% , gấp hai lần so với tốc độ tăng trưởng trung bình của các ngành nghề khác.
3.1. Dạy Học Dự Án STEM Chủ Đề Năng Lượng THCS
Dạy học dự án là phương pháp cho phép học sinh tự lựa chọn đề tài, lập kế hoạch, thực hiện và đánh giá dự án. Trong chủ đề năng lượng, học sinh có thể thực hiện các dự án như thiết kế mô hình nhà năng lượng mặt trời, chế tạo tua bin gió mini, hoặc nghiên cứu về hiệu quả sử dụng năng lượng trong gia đình. Trong giai đoạn 2010 – 2020, việc làm STEM có thể tăng đến 62% (gấp bốn lần tốc độ tăng trưởng trung bình của các ngành nghề khác).
3.2. Dạy Học Theo Trạm STEM Chủ Đề Năng Lượng THCS
Dạy học theo trạm là phương pháp chia lớp thành các nhóm nhỏ và luân phiên thực hiện các nhiệm vụ khác nhau tại các trạm. Mỗi trạm có thể tập trung vào một khía cạnh khác nhau của chủ đề năng lượng, như năng lượng tái tạo, tiết kiệm năng lượng, hoặc bảo tồn năng lượng. Theo dự tính, vào năm 2030 máy tính sẽ thay thế 60% nghề nghiệp tương lai của con người, con người sẽ phải trang bị những kỹ năng kỹ thuật cần thiết để thích ứng.
3.3. Dạy Học Giải Quyết Vấn Đề STEM Năng Lượng THCS
Dạy học giải quyết vấn đề là phương pháp đặt học sinh vào các tình huống có vấn đề và yêu cầu học sinh tìm ra giải pháp. Trong chủ đề năng lượng, học sinh có thể giải quyết các vấn đề như làm thế nào để giảm thiểu ô nhiễm năng lượng, làm thế nào để sử dụng năng lượng hiệu quả hơn, hoặc làm thế nào để phát triển các nguồn năng lượng mới.
IV. Ứng Dụng Thực Tiễn STEM Năng Lượng Dự Án THCS
Nhiều dự án STEM đã được triển khai thành công trong chủ đề năng lượng ở THCS. Các dự án này không chỉ giúp học sinh nắm vững kiến thức mà còn phát triển các kỹ năng thực hành, sáng tạo và làm việc nhóm. Hơn 1 tỷ đô la là số tiền Mỹ đã đầu tư cho chương trình giáo dục STEM mình. Dự kiến sẽ đạt tới 4,32 tỷ đô la vào năm 2020. Đây quả thật là một khoản đầu tư chưa từng có trong ngành giáo dục tại Mỹ.
4.1. Dự Án Thiết Kế Mô Hình Nhà Năng Lượng Mặt Trời THCS
Dự án này yêu cầu học sinh thiết kế và xây dựng mô hình nhà sử dụng năng lượng mặt trời. Học sinh cần tìm hiểu về các nguyên tắc hoạt động của pin mặt trời, cách tính toán lượng năng lượng cần thiết cho ngôi nhà, và cách thiết kế hệ thống năng lượng mặt trời hiệu quả. Tầm quan trọng của STEM phổ biến khắp trên toàn thế giới với khả năng xóa bỏ khoảng cách giữa kiến thức lý thuyết và ứng dụng thực tiễn. Điều mà hầu hết các nền giáo dục đang tiến tới.
4.2. Dự Án Chế Tạo Tua Bin Gió Mini STEM THCS
Dự án này yêu cầu học sinh chế tạo tua bin gió mini từ các vật liệu tái chế. Học sinh cần tìm hiểu về các nguyên tắc hoạt động của tua bin gió, cách thiết kế cánh quạt hiệu quả, và cách chuyển đổi năng lượng gió thành điện năng. Giáo dục truyền thống tạo sự cản trở giáo dục cho trẻ khi mà tách rời toán học và các môn khoa học, công nghệ, kỹ thuật. Người học tách rời kiến thức đã học vào việc áp dụng thực tiễn.
4.3. Dự Án Nghiên Cứu Hiệu Quả Sử Dụng Năng Lượng THCS
Dự án này yêu cầu học sinh nghiên cứu về hiệu quả sử dụng năng lượng trong gia đình hoặc trường học. Học sinh cần thu thập dữ liệu về lượng năng lượng tiêu thụ, phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả sử dụng năng lượng, và đề xuất các giải pháp để tiết kiệm năng lượng. Diễn đàn giáo dục STEM lần thứ 6 tại Floria có hơn 2500 đại biểu đến từ 120 quốc gia trên toàn thế giới. Làn sóng STEM lan rộng trên toàn cầu và trở thành cuộc cách mạng giáo dục thế giới.
V. Đánh Giá Hiệu Quả Dạy Học STEM Chủ Đề Năng Lượng THCS
Việc đánh giá hiệu quả dạy học STEM chủ đề năng lượng cần dựa trên nhiều tiêu chí, bao gồm kiến thức, kỹ năng, thái độ và khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn. Cần sử dụng các phương pháp đánh giá đa dạng, như bài kiểm tra, bài tập thực hành, dự án và phiếu tự đánh giá. Ở Việt Nam Hiểu rõ xu thế phát triển của thế giới hiện nay, Thủ tướng Chính phủ đã chỉ thị rõ: “ Cần tập trung vào thúc đẩy đào tạo về khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học hay còn gọi là STEM, ngoại ngữ, tin học trong chương trình giáo dục phổ thông” và yêu cầu “Bộ Giáo dục và Đào tạo: Thúc để phát triển giáo dục về khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học (STEM) trong chương trình phổ thông ngay từ năm học 2017 – 2018” [15]
5.1. Tiêu Chí Đánh Giá Kiến Thức STEM Năng Lượng THCS
Đánh giá kiến thức về các dạng năng lượng, nguồn năng lượng, cách sử dụng và bảo tồn năng lượng. Đánh giá khả năng giải thích các hiện tượng liên quan đến năng lượng trong tự nhiên và cuộc sống. Đánh giá khả năng vận dụng kiến thức để giải quyết các bài tập và vấn đề thực tiễn. Chương trình thí điểm tiến hành cùng những tiêu chuẩn quốc tế của STEM được đưa vào công tác giảng dạy một cách phù hợp với mục tiêu của Bộ Giáo Dục và Đào Tạo.
5.2. Tiêu Chí Đánh Giá Kỹ Năng STEM Năng Lượng THCS
Đánh giá kỹ năng thiết kế, chế tạo và thử nghiệm các sản phẩm STEM liên quan đến năng lượng. Đánh giá kỹ năng làm việc nhóm, giao tiếp và trình bày ý tưởng. Đánh giá kỹ năng thu thập, phân tích và xử lý dữ liệu. Ngoài ra còn có những tổ chức, các khóa học STEM được tổ chức dưới hình thức kinh doanh công nghệ giáo dục và hoạt động quảng bá với cộng đồng.
5.3. Tiêu Chí Đánh Giá Thái Độ STEM Năng Lượng THCS
Đánh giá ý thức tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường. Đánh giá sự hứng thú và đam mê với các hoạt động STEM. Đánh giá tinh thần hợp tác và trách nhiệm trong công việc. Những cuộc thi trong ngành giáo dục được tổ chức ngày càng quy mô như “ Ngày hội STEM” được Bộ Khoa Học và Công Nghệ VIệt Nam phối hợp với liên minh STEM tổ chức; hay giải: Sáng tạo Schoollab thuộc dự án thí điểm “Áp dụng phương pháp giáo dục STEM của Vương quốc Anh vào bối cảnh Việt Năm 2016 -2017”.
VI. Kết Luận Triển Vọng Dạy STEM Năng Lượng THCS
Dạy học STEM chủ đề năng lượng là một hướng đi đầy tiềm năng trong giáo dục THCS. Việc triển khai thành công STEM sẽ giúp học sinh phát triển toàn diện về kiến thức, kỹ năng và thái độ, đáp ứng yêu cầu của xã hội hiện đại. Nhiều trường học trên cả nước đã mở khóa học đào tạo STEM cho các giáo viên và sinh viên, học sinh . Các quận, huyện ở các thành phố thí điểm như Hà Nội, Hồ Chí Minh, Đà Nẵng tổ chức các buổi tập huấn giáo viên về giáo dục STEM.
6.1. Tóm Tắt Kết Quả Nghiên Cứu Về STEM Năng Lượng THCS
Nghiên cứu cho thấy rằng dạy học STEM chủ đề năng lượng có tác động tích cực đến sự phát triển của học sinh. Học sinh không chỉ nắm vững kiến thức về năng lượng mà còn phát triển các kỹ năng STEM quan trọng. Bên cạnh đó, học sinh cũng trở nên hứng thú hơn với môn học và có ý thức hơn về việc tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường.
6.2. Đề Xuất Khuyến Nghị Về Dạy STEM Năng Lượng THCS
Cần tăng cường đào tạo giáo viên về STEM và cung cấp cho giáo viên các nguồn tài liệu và trang thiết bị phù hợp. Cần xây dựng chương trình dạy học STEM chủ đề năng lượng phù hợp với trình độ của học sinh THCS. Cần khuyến khích sự tham gia của các doanh nghiệp và tổ chức xã hội vào quá trình dạy học STEM. Cần tạo điều kiện cho học sinh tham gia các hoạt động ngoại khóa và cuộc thi STEM liên quan đến năng lượng.
