Tổ chức dạy học chương Nhiệt KHTN 8 theo mô hình STEM phát triển bền vững

Tài liệu trình bày phương pháp dạy học STEM chương Nhiệt KHTN 8, kết hợp giáo dục phát triển bền vững, giúp học sinh vận dụng kiến thức vào thực tiễn.

• Tác giả: Nguyễn Thị Phi Ánh
• Người hướng dẫn: Th.S. Nguyễn Thị Minh Ngọc
• Trường học: Đại học Sư phạm - Đại học Đà Nẵng
• Chuyên ngành: Sư phạm Vật lí
• Đề tài: Tổ Chức Dạy Học Chương “Nhiệt” – Khoa Học Tự Nhiên 8 Theo Mô Hình Giáo Dục STEM Nhằm Giáo Dục Phát Triển Bền Vững Cho Học Sinh
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Đà Nẵng

Tóm tắt

I. Khái niệm và tầm quan trọng của Giáo dục STEM trong dạy học Nhiệt

Giáo dục STEM là mô hình dạy học tích hợp khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học nhằm phát triển tư duy sáng tạo và kỹ năng thực hành cho học sinh. Trong chương Nhiệt KHTN 8, dạy học STEM giúp học sinh không chỉ nắm vững kiến thức lý thuyết mà còn ứng dụng vào thực tế cuộc sống. Phương pháp này đặc biệt quan trọng vì nó kết nối kiến thức với các vấn đề thực tiễn, phát triển kỹ năng giải quyết vấn đề và tư duy phản biện. Dạy học STEM chương Nhiệt giúp học sinh hiểu sâu về các hiện tượng nhiệt trong tự nhiên, từ đó hình thành ý thức bảo vệ môi trường và phát triển bền vững. Việc tích hợp STEM vào KHTN 8 không chỉ nâng cao chất lượng dạy học mà còn góp phần rèn luyện những năng lực cần thiết của thế kỷ 21 cho thế hệ học sinh.

1.1. Định nghĩa và đặc điểm của giáo dục STEM

Giáo dục STEM bao gồm tích hợp khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học thành một bộ môn duy nhất. Đặc điểm nổi bật là học sinh được tham gia các dự án thực tiễn, thí nghiệm trực tiếp và giải quyết vấn đề thực tế. Dạy học STEM khuyến khích học sinh suy nghĩ độc lập, sáng tạo và làm việc nhóm. Phương pháp này giúp học sinh hiểu rõ hơn về ứng dụng của kiến thức khoa học trong đời sống hàng ngày.

1.2. Vai trò của STEM trong giáo dục phát triển bền vững

Giáo dục STEM đóng vai trò quan trọng trong giáo dục phát triển bền vững (GDPTBV) bằng cách phát triển năng lực vận dụng kiến thức để giải quyết các vấn đề liên quan đến môi trường và xã hội. Thông qua dạy học STEM chương Nhiệt, học sinh nhận thức được tầm quan trọng của tiết kiệm năng lượng, bảo vệ tài nguyên thiên nhiên, giảm khí thải nhà kính. Điều này giúp hình thành thái độ và hành động bền vững cho thế hệ tương lai.

II. Nguyên tắc xây dựng tiến trình dạy học STEM chương Nhiệt KHTN 8

Để tổ chức dạy học STEM chương Nhiệt hiệu quả nhằm phát triển bền vững, cần tuân theo các nguyên tắc khoa học và thực tiễn. Nguyên tắc lấy học sinh làm trung tâm đảm bảo quá trình học tập phù hợp với năng lực và lứa tuổi của các em. Nguyên tắc liên hệ thực tiễn giúp học sinh thấy được mối liên hệ giữa kiến thức lý thuyết và ứng dụng trong cuộc sống, đặc biệt là các vấn đề về năng lượng và môi trường. Nguyên tắc phát triển năng lực tập trung vào rèn luyện kỹ năng tư duy, kỹ năng xã hội và kỹ năng kỹ thuật. Dạy học STEM cũng phải tuân theo nguyên tắc tích hợp liên môn, kết hợp hài hòa giữa khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học. Cuối cùng, nguyên tắc đánh giá toàn diện đảm bảo việc đánh giá không chỉ kiến thức mà còn các năng lực được phát triển.

2.1. Nguyên tắc lấy học sinh làm trung tâm

Nguyên tắc lấy học sinh làm trung tâm trong dạy học STEM chương Nhiệt yêu cầu giáo viên hiểu rõ đặc điểm nhận thức, kỹ năng và hứng thú của học sinh. Tiến trình dạy học phải được thiết kế linh hoạt, cho phép học sinh chủ động khám phá, thực hành và xây dựng kiến thức của riêng mình. Việc tổ chức các dự án và hoạt động thí nghiệm cần khích lệ sự tham gia tích cực của tất cả học sinh, không chỉ những em giỏi.

2.2. Nguyên tắc liên hệ với thực tiễn và phát triển bền vững

Dạy học STEM chương Nhiệt phải gắn liền với các vấn đề thực tiễn mà học sinh quan tâm như: tiết kiệm điện, quản lí tài nguyên nước, giảm khí thải. Giáo dục phát triển bền vững được thực hiện thông qua các dự án giải quyết vấn đề thực tế, giúp học sinh nhận thức sâu sắc về trách nhiệm với môi trường và cộng đồng.

III. Quy trình tổ chức dạy học STEM chương Nhiệt theo hướng giáo dục phát triển bền vững

Quy trình dạy học STEM bao gồm các giai đoạn: xác định vấn đề, tìm hiểu, thiết kế giải pháp, thực hiện và đánh giá. Đối với chương Nhiệt KHTN 8, quá trình bắt đầu bằng việc làm quen học sinh với các vấn đề thực tế liên quan đến nhiệt, năng lượng và môi trường. Học sinh sau đó được khuyến khích tìm hiểu nguyên nhân, hậu quả và đề xuất giải pháp. Dạy học STEM yêu cầu tổ chức các hoạt động thí nghiệm, xây dựng mô hình, và làm việc theo dự án nhóm. Giai đoạn thực hiện bao gồm học sinh tiến hành thí nghiệm, thu thập dữ liệu, phân tích kết quả và rút ra kết luận. Cuối cùng, giáo dục phát triển bền vững được đảm bảo thông qua việc học sinh đưa ra những khuyến nghị, hành động cụ thể để giải quyết vấn đề một cách bền vững. Quy trình này giúp học sinh phát triển toàn diện về kiến thức, kỹ năng và thái độ.

3.1. Các giai đoạn của quy trình dạy học STEM

Giai đoạn khởi động: Giáo viên đặt câu hỏi, tạo tình huống vấn đề liên quan đến chương Nhiệt và giáo dục phát triển bền vững. Giai đoạn khám phá: Học sinh tham gia các hoạt động thí nghiệm, dự án nhóm để hiểu vấn đề sâu hơn. Giai đoạn ứng dụng: Học sinh thiết kế giải pháp, xây dựng mô hình hoặc sản phẩm. Giai đoạn đánh giá: Học sinh trình bày kết quả, nhận xét từ bạn bè và giáo viên, rút ra bài học.

3.2. Vai trò của dự án thực tiễn trong dạy học STEM

Dự án thực tiễn là trung tâm của dạy học STEM chương Nhiệt, giúp học sinh áp dụng kiến thức để giải quyết các vấn đề thực tế. Các dự án như: "Thiết kế hệ thống sưởi ấm hiệu quả năng lượng", "Tìm cách giảm mất nhiệt trong nhà" là những ví dụ điển hình. Thông qua dự án, học sinh phát triển kỹ năng làm việc nhóm, tính toán, thiết kế kỹ thuật và khả năng giao tiếp. Giáo dục phát triển bền vững được thực hiện khi học sinh tính toán tác động môi trường và kinh tế xã hội của giải pháp họ đề xuất.

IV. Đánh giá hiệu quả dạy học STEM chương Nhiệt theo hướng giáo dục phát triển bền vững

Đánh giá hiệu quả dạy học STEM không chỉ tập trung vào kết quả kiến thức mà còn các năng lực được phát triển. Đối với chương Nhiệt KHTN 8, cần đánh giá xem học sinh có hiểu rõ các khái niệm nhiệt, nhiệt lượng, điều kiện cấp và mất nhiệt hay không. Tuy nhiên, giáo dục phát triển bền vững đòi hỏi phải đánh giá thêm các yếu tố: khả năng nhận thức vấn đề môi trường, kỹ năng giải quyết vấn đề sáng tạo, thái độ trách nhiệm với cộng đồng. Công cụ đánh giá bao gồm: bài kiểm tra viết, bảng đánh giá kỹ năng, phương pháp đánh giá bạn cùng lớp, đánh giá dự án thực tiễn và phỏng vấn. Việc sử dụng nhiều hình thức đánh giá STEM giúp giáo viên nắm bắt toàn diện mức độ phát triển của học sinh. Thông qua kết quả đánh giá, giáo viên có thể điều chỉnh tiến trình dạy học STEM cho phù hợp hơn và đảm bảo các mục tiêu giáo dục phát triển bền vững được đạt được.

4.1. Tiêu chí đánh giá kiến thức và kỹ năng STEM

Tiêu chí đánh giá kiến thức bao gồm: học sinh nắm vững định nghĩa nhiệt, hiểu các cách cấp và mất nhiệt, biết cách tính toán nhiệt lượng. Tiêu chí đánh giá kỹ năng STEM gồm: kỹ năng tiến hành thí nghiệm, thu thập và phân tích dữ liệu, thiết kế mô hình kỹ thuật, kỹ năng sử dụng công nghệ. Kỹ năng mềm như: khả năng làm việc nhóm, giao tiếp, tư duy sáng tạo cũng được đánh giá.

4.2. Đánh giá năng lực giáo dục phát triển bền vững

Đánh giá GDPTBV tập trung vào: nhận thức học sinh về tầm quan trọng của tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường, khả năng đề xuất giải pháp bền vững cho các vấn đề về nhiệt và năng lượng, thái độ và hành động trách nhiệm trong cuộc sống hàng ngày. Sử dụng bảng đánh giá rubric, bài tập vận dụng thực tiễn và phỏng vấn nhóm để đánh giá toàn diện sự phát triển bền vững của học sinh.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài: Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế thế giới thì đi kèm đó cũng có nhiều thách thức đặt ra với loài người như: tình trạng biến đổi khí hậu, tình hình chính trị bất ổn, bất bình đẳng giới, thất nghiệp, khủng hoảng lương thực và đói nghèo.Thúc đẩy PTBV về kinh tế, xã hội và môi trường chính là cách để giải quyết tất cả những vấn đề này. Và UNESCO hay cộng đồng quốc tế nói chung đều tin tưởng một trong những con đường để quốc gia PTBV là thông qua GD. Liên Hiệp Quốc đã công bố 2005 - 2015 là thập kỷ của nền GDPTBV.

Thông qua GDPTBV sẽ giúp HS hiểu rõ hơn về thế giới mà các em đang sống, giải quyết sự phức tạp và quan hệ phụ thuộc lẫn nhau giữa các vấn đề đang đe dọa tương lai như nghèo đói, suy thoái môi trường, dân số. từ đó làm thay đổi nhận thức, thói quen, hành vi và lối sống cần thiết cho một tương lai bền vững. Báo cáo của Hội đồng GDPTBV năm 1998 “GDPTBV là về việc học tập cần thiết để duy trì và cải thiện chất lượng cuộc sống của chúng ta và chất lượng cuộc sống của các thế hệ mai sau.GDPTBV cho phép mọi người phát triển kiến thức, giá trị và kĩ năng để tham gia vào các quyết định về cách chúng ta làm việc cá nhân và tập thể, cả ở địa phương và toàn cầu, điều đó sẽ cải thiện chất lượng cuộc sống hiện tại mà không làm tổn hại đến hành tinh trong tương lai. Như vậy việc đưa GDPTBV vào trong hệ thống giáo dục đóng vai trò hết sức quan trọng trong quá trình PTBV nước ta hiện nay.

Bên cạnh đó, mục tiêu của chương trình GD phổ thông môn KHTN (Ban hành kèm thông tư số 32/2018/TT – BGDĐT ngày 26 tháng 12 năm 2018 của Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo) :“Môn khoa học tự nhiên hình thành, phát triển ở học sinh năng lực khoa học tự nhiên, bao gồm các thành phần: nhận thức khoa học tự nhiên, tìm hiểu tự nhiên, vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học; đồng thời cùng với môn học và hoạt động giáo dục khác góp phần hình thành, phát triển các phẩm chất chủ yếu và năng lực chung, đặc biệt là tình yêu thiên 1 nhiên, thế giới quan khoa học, sự tự tin, trung thực, khách quan, thái độ ứng xử với thế giới tự nhiên phù hợp hai với yêu cầu phát triển bền vững để trở thành công dân có trách nhiệm, người lao động có văn hóa, cần cù, sáng tạo đáp ứng nhu cầu phát triển của cá nhân và yêu cầu của sự nghiệp xây dựng, bảo vệ đất nước trong thời đại toàn cầu hóa và cách mạng công nghiệp mới.”[1] Để đạt được mục tiêu đó GD cần có điều chỉnh về cả nội dung chương trình dạy học cũng như phương pháp dạy học, điều này được thể hiện rõ rệt ngay trong chương trình GD phổ thông 2018, cụ thể “Giáo dục khoa học tự nhiên giúp học sinh dần hình thành và phát triển năng lực khoa học tự nhiên qua quan sát và thực nghiệm, vận dụng tổng hợp kiến thức, kĩ năng để giải quyết các vấn đề trong cuộc sống; đồng thời cùng với các môn Toán, Vật lí, Hoá học, Sinh học, Công nghệ, Tin học thực hiện giáo dục STEM, một trong những xu hướng giáo dục được coi trọng ở nhiều quốc gia trên thế giới và được quan tâm thích đáng trong đổi mới giáo dục phổ thông của Việt Nam.”[1] Đồng thời phương pháp GD STEM là một giải pháp quan trọng và hiệu quả trong việc đổi mới căn bản và toàn diện nền GD Việt Nam. Và KHTN là một môn học có ý nghĩa quan trọng đối với sự phát triển toàn diện của HS, có vai trò nền tảng trong việc hình thành và phát triển thế giới quan khoa học của HS, góp phần thúc đẩy GD STEM. Thông qua chương trình môn KHTN, HS hình thành và phát triển được thế giới quan khoa học; rèn luyện được sự tự tin, trung thực, khách quan; cảm nhận được vẻ đẹp của thiên nhiên; yêu thiên nhiên, tự hào về thiên nhiên của quê hương, đất nước; tôn trọng các quy luật của thiên nhiên, trân trọng, giữ gìn và bảo vệ thiên nhiên, ứng xử với thiên nhiên phù hợp với yêu cầu PTBV. Xuất phát từ những lí do trên tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “ Tổ chức dạy học chương “Nhiệt” – Khoa học tự nhiên 8 theo mô hình giáo dục STEM nhằm giáo dục phát triển bền vững cho học sinh” với mong muốn góp một phần nâng cao chất lượng dạy học môn Vật lí theo hướng đổi mới của nước ta hiện nay.

Mục tiêu nghiên cứu: Đề xuất quy trình dạy học STEM hướng GDPTBV và vận dụng được vào chương “Nhiệt” – KHTN 8. Nhiệm vụ nghiên cứu Để đạt được mục tiêu nghiên cứu, đề tài cần thực hiện những nhiệm vụ sau: - Nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn về GDPTBV. - Nghiên cứu cơ sở lí luận và tiến trình tổ chức dạy học chủ đề STEM. - Điều tra thực trạng lồng ghép GDPTBV vào dạy học KHTN ở trường THCS.

- Điều tra về việc tổ chức dạy học theo mô hình giáo dục STEM ở trường THCS. - Phân tích mục tiêu, cấu trúc nội dung và thành phần kiến thức HS cần đạt phần Nhiệt – KHTN 8 làm cơ sở cho việc thiết kế tích hợp nội dung GDPTBV. - Đề xuất và xây dựng tiến trình tổ chức dạy học chương “Nhiệt” – KHTN 8 theo mô hình GD STEM nhằm GDPTBV cho HS. - TNSP để đánh giá tính khả thi và sự phù hợp của quá trình dạy học đã đề xuất.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4. Đối tượng nghiên cứu Quá trình tổ chức dạy học chương “Nhiệt” – KHTN 8 theo mô hình GD STEM nhằm GDPTBV cho HS. Phạm vi nghiên cứu - Về kiến thức một số bài học trong chương “Nhiệt ” - KHTN 8 bộ Sách Kết nối tri thức với cuộc sống theo mô hình GD STEM nhằm GDPTBV cho HS. - Không gian: Tiến hành thực nghiệm sư phạm ở trường THCS Ngô Quyền trên địa bàn Quảng Nam.

- Thời gian thực hiện: Năm học 2023-2024. Phương pháp nghiên cứu 5.1 Phương pháp nghiên cứu lí thuyết - Nghiên cứu những văn kiện của Đảng, Nhà nước, Bộ Giáo dục và Đào tạo về dạy học và đổi mới kiểm tra đánh giá để nâng cao chất lượng dạy học ở trường THCS. - Nghiên cứu sách, bài báo, tạp chí chuyên ngành, các luận án, luận văn có liên quan đến đề tài. - Nghiên cứu lí luận về tài liệu GD định hướng PTBV.

- Nghiên cứu tài liệu về nội dụng tổ chức, tiến trình dạy học chủ đề STEM. - Nghiên cứu các tài liệu về thực trạng môi trường hiện nay nhằm nghiên cứu cơ sở lí luận của đề tài. - Nghiên cứu chương trình, tài liệu dạy học KHTN ở cấp THCS.2 Phương pháp điều tra khảo sát - Điều tra khảo sát thực trạng lồng ghép GDPTBV vào dạy học KHTN cho HS ở trường THCS. - Điều tra khảo sát về việc tổ chức dạy học theo mô hình giáo dục STEM ở trường THCS.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm Tiến hành TNSP ở trường THCS Ngô Quyền trên địa bàn Quảng Nam để đánh giá hiệu quả của việc tổ chức dạy học theo mô hình GD STEM nhằm GDPTBV cho HS.4 Phương pháp nghiên cứu thống kê toán học Dùng phương pháp thống kê toán học để xử lí và đánh giá kết quả TNSP với sự hỗ trợ của phần mềm thống kê.

CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC DẠY HỌC THEO MÔ HÌNH GIÁO DỤC STEM THEO HƯỚNG GIÁO DỤC PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG CHO HỌC SINH 1. Giáo dục phát triển bền vững 1. Khái niệm phát triển bền vững Có rất nhiều cách hiểu khác nhau về PTBV tùy theo cách tiếp cận, mục đính nghiên cứu sử dụng khác nhau mà khái niệm này được hiểu theo nhiều cách khác nhau. Thuật ngữ Phát triển bền vững (PTNV – Suitainable Development) lần đầu tiên được sử dụng trong bản “Chiến lược bảo tồn thế giới” do IUCN (Liên minh Quốc tế Bảo tồn Thiên nhiên và Tài nguyên Thiên nhiên) đề xuất năm 1980.

Mục tiêu tổng thể của Chiến lược là “đạt được sự PTBV bằng cách bảo vệ các tài nguyên sinh vật” và thuật ngữ PTBV ở đây được đề cập tới với một nội dung hẹp, nhấn mạnh tính bền vững của sự phát triển về mặt sinh thái, nhằm kêu gọi việc bảo tồn các tài nguyên sinh vật. Năm 1987, trong báo cáo “Tương lai chung của chúng ta”, Ủy ban Quốc tế về Môi trường và Phát triển (WCED) của Liên hợp quốc, “Phát triển bền vững” được định nghĩa là “Sự phát triển đáp ứng được nhu cầu của hiện tại mà không làm tổn thương khả năng cho việc đáp ứng nhu cầu của các thế hệ tương lai”. [4] Quan niệm này chủ yếu nhấn mạnh khía cạnh sử dụng hiệu quả nguồn tài nguyên thiên nhiên và đảm bảo môi trường sống cho con người trong quá trình phát triển. Nội hàm về PTBV được tái khẳng định ở Hội nghị Thượng đỉnh Trái đất về Môi trường và phát triển tổ chức ở Rio de Janeiro (Brazil) năm 1992 và được bổ sung, hoàn chỉnh tại Hội nghị Thượng đỉnh thế giới về Phát triển bền vững tổ chức ở Johannesburg (Cộng hoà Nam Phi) năm 2002: “Phát triển bền vững” là quá trình phát triển có sự kết hợp chặt chẽ, hợp lý và hài hòa giữa 3 mặt của sự phát triển, gồm: phát triển kinh tế (nhất là tăng trưởng 6 kinh tế), phát triển xã hội (nhất là thực hiện tiến bộ, công bằng xã hội; xoá đói giảm nghèo và giải quyết việc làm) và bảo vệ môi trường (nhất là xử lí, khắc phục ô nhiễm, phục hồi và cải thiện chất lượng môi trường; phòng chống cháy và chặt phá rừng; khai thác hợp lý và sử dụng tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên).

Mục tiêu của phát triển bền vững Chương trình nghị sự 2030 với 17 mục tiêu PTBV chính thức được thông qua ngày 25/9/2015 tại Hội nghị thượng đỉnh Liên Hợp Quốc với sự tham dự của 193 nước thành viên. Chương trình Nghị sự 2030 có độ bao phủ chính sách phổ quát, rộng lớn, toàn diện, với mục tiêu hoàn tất công việc dang dở của Mục tiêu phát triển Thiên niên kỷ và Chương trình Nghị sự 21 không để ai bị bỏ lại phía sau. Nội dung cụ thể của 17 mu ̣c tiêu phát triể n bề n vững: [10]. (1) Xóa nghèo - Chấm dứt mọi hình thức nghèo ở mọi nơi.

(2) Không còn nạn đói – Xóa đói, bảo đảm an ninh lương thực, cải thiện dinh dưỡng, thúc đẩy nông nghiệp bền vững.