Chương 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ GIÁO DỤC STEM TRONG TRƯỜNG PHỔ THÔNG 1. Cơ sở tâm lý học lứa tuổi của học sinh trung học phổ thông đối với giáo dục STEM1 1. Đặc điểm tâm lý lứa tuổi học sinh trung học phổ thông (THPT) Ở tuổi thanh niên HS (15 – 18 tuổi) hay HS THPT đạt những điều kiện nhất định về sinh lý như: chiều cao, cân nặng, hệ tim mạch, hệ nội tiết và đặc biệt là hệ thần kinh.
Sự liên kết các phần khác nhau của vỏ não tạo điều kiện cần thiết cho các hoạt động tiếp nhận, dẫn truyền, phân tích, tổng hợp, hệ thống hóa các kích thích lý học, hóa học, cơ học bên trong và bên ngoài cơ thể; kết nối các hoạt động của cơ thể với hoạt động riêng của hệ thần kinh. Tâm lý thanh niên HS được hình thành và phát triển dựa trên nền tảng của những cấu trúc và chức năng tâm lý đã có ở tuổi thiếu niên. Ở thời điểm này, thanh niên HS đã đạt được những thành tựu nổi bật về sự phát triển tâm lý như: tư duy trừu tượng phát triển và tính chủ định trong tất cả các quá trình nhận thức phát triển mạnh, xúc cảm – tình cảm trong sáng, đa dạng. Khả năng tự ý thức và đặc biệt là sự tự đánh giá phát triển mạnh mẽ, các em bắt đầu biết suy nghĩ, suy xét khi hành động.
Các em có nhu cầu được khẳng định mình trong cộng đồng người. Ý thức về tính người lớn của bản thân phát triển mạnh, ý thức sẵn sàng hành động chứng tỏ mình là người lớn và muốn được công nhận là người trưởng thành đang hừng hực trong các em. Thanh niên HS có sự phát triển mang tính hài hòa, cân đối và đang gần đến mức hoàn thiện tính độc lập trong quan hệ với người lớn ở gia đình, trường học và xã hội; sự chiếm lĩnh và trở thành vai trò của hoạt động học tập – hướng nghiệp so với tất cả các hoạt động khác của lứa tuổi. Vì vậy, việc đưa vào trường phổ thông chương trình giáo dục theo định hướng STEM với những yêu cầu về tư duy, sáng tạo, thực hành là phù hợp với giai đoạn phát triển sinh lý của các em HS.
Giáo dục STEM tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tư 1 Lý Minh Tiên, (2016) 5 duy và học tập các kiến thức khoa học của học sinh, cho sự phát triển các thao tác tư duy và các kỹ năng học tập của thanh niên học sinh. Đặc điểm nhận thức lứa tuổi học sinh THPT Đặc điểm về hoạt động nhận thức lứa tuổi HS THPT được thể hiện qua các hoạt động: tri giác, trí nhớ, tư duy, chú ý,… có năm tính chất cơ bản: tính mục đích, tính chủ định, tính suy luận, tính hệ thống và tính thực tiễn. Những chính sách giáo dục và những phương cách giảng dạy cần phải tạo mọi điều kiện để thúc đẩy sự phát triển khả năng nhận thức của các em HS. Tri giác Tri giác của thanh niên HS là tri giác có mục đích, có suy xét và có hệ thống.
Khi nhìn, nghe, tiếp xúc với các sự vật và hiện tượng xung quanh, thanh niên HS thường đặt câu hỏi: “Tôi tiếp xúc cái này để làm gì?”, “Cái này có ý nghĩa gì và nó có liên quan gì với những cái khác tôi đã biết?”, “Cái này quan trọng hơn cái nào?” Trong dạy học, GV nên hướng dẫn và khuyến khích HS tìm ra kiến thức nào là quan trọng và chủ yếu trong bài học, kiến thức đang học có liên quan gì với các kiến thức đã học và được ứng dụng trong thực tế ra sao, vị trí của kiến thức đang học trong hệ thống kiến thức có liên quan tới nó, kiến thức đang học có ý nghĩa gì cho thanh niên HS trong cuộc sống hiện tại và tương lai và tại sao phải học nó. Trí nhớ Cùng với xu hướng phát triển tính mục đích và tính ý nghĩa trong tri giác, tính chủ định trong ghi nhớ của thanh niên HS cũng phát triển mạnh. Ghi nhớ có ý nghĩa cũng phát triển mạnh và tạo nên tính logic, tính hệ thống trong nhận thức của thanh niên HS. Những hiện tượng cố gắng nhồi nhét kiến thức một cách máy móc vào bộ nhớ, cố gắng nhớ nguyên xi càng nhiều nội dung học tập càng tốt gần như ít thấy thể hiện ở các em.
Thay vào đó là các em tìm kiếm những cách ghi nhớ mang tính ý nghĩa như: xác định các ý chính trong từng bài học khi học các môn khoa học xã hội, nhớ công thức các môn khoa học tự nhiên bằng các sơ đồ và các lập luận logic, sử dụng bản đồ tư duy. Ghi nhớ có ý nghĩa giúp thanh niên HS không chỉ có thể nhớ một khối lượng kiến thức đồ sộ mà còn giúp các em có thể dễ dàng tái hiện các thông tin cần 6 thiết để phục vụ cho quá trình giải quyết các bài tập và bài kiểm tra, giúp các em đạt được kết quả cao trong học tập. Ở tuổi thanh niên HS, các loại trí nhớ phát triển mạnh như: trí nhớ hình ảnh, trí nhớ ngôn ngữ, trí nhớ số học, trí nhớ vận động, trí nhớ logic,… GV và các bậc phụ huynh có thể dựa vào sự phát triển các loại trí nhớ ở từng em để làm cơ sở cho định hướng nghề nghiệp của các em. Tư duy Ở tuổi thanh niên HS, các loại tư duy phát triển mạnh như: tư duy trừu tượng, tư duy lý luận.
Còn tư duy hình tượng và tư duy hành động vẫn đang phát triển và có vai trò hỗ trợ cho tư duy trừu tượng trong quá trình lĩnh hội các tri thức khoa học, rèn luyện các kỹ năng học tập. Các phẩm chất tư duy phát triển mạnh như: tính độc lập, tính lập luận, tính phê phán, tính linh hoạt, tính hệ thống, tính khái quát, tính sáng tạo. Các phương pháp dạy học có tác dụng phát triển tư duy như: phương pháp đàm thoại, phương pháp tình huống, phương pháp làm việc nhóm, phương pháp dạy học dự án,… Hệ thống câu hỏi và bài tập cần được thiết kế trên cơ sở đòi hỏi thanh niên phải sử dụng tất cả các khả năng của mình như: phân tích, chứng minh, tổng hợp, so sánh, bình luận, đánh giá, hệ thống hóa,… d. Chú ý Sự chú ý của thanh niên HS chịu sự chi phối của thái độ và hứng thú của các em đối với đối tượng của sự chú ý.
Đối với những môn học được các em yêu thích, các em thường tập trung chú ý nhiều hơn. Các em có thể chủ động tìm hiểu các nội dung học tập mà các em yêu thích từ nhiều nguồn cung cấp thông tin khác nhau, dành nhiều thời gian và công sức để lĩnh hội các nội dung mà các em yêu thích. Và ngược lại đối với những môn các em không thích, khó hiểu, khó ghi nhớ,. thì thường tỏ ra lơ là, không dành nhiều thời gian cho những môn học đó.
Hoạt động dạy học cho học sinh THPT theo định hướng giáo dục STEM 1. Bản chất của quá trình dạy học Bản chất của quá trình dạy học là giúp HS tiếp nhận kiến thức, hình thành kỹ năng, rèn luyện kỹ xảo thông qua đó HS có được những năng lực cần thiết cho cuộc sống. Sau những bài học trên lớp ngoài việc giúp HS đạt được những mục tiêu nhất 7 định do GV đề ra và gắn kết các kiến thức vào giải các bài tập trên giấy, khó giúp HS khắc sâu kiến thức và áp dụng vào thực tế. Tuy nhiên, chúng ta không thể phủ nhận những kết quả mà kiểu dạy học này mang lại.
Bên cạnh đó, hoạt động dạy học cho học sinh THPT theo định hướng giáo dục STEM còn giúp HS có sự kết nối kiến thức trong các lĩnh vực chuyên môn của giáo dục STEM: Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. Trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM về bản chất là: - Dạy học tích hợp: định hướng đầu ra, phát triển năng lực, lấy HS làm trung tâm và kết nối kiến thức vào thực tiễn cuộc sống; - Định hướng phát triển năng lực và đánh giá của định hướng phát triển năng lực là đánh giá quá trình; - Định hướng hành động; - Định hướng vận dụng vào giải quyết các vấn đề thực tiễn; Như vậy, nội dung và phương pháp dạy học không bị giới hạn về dạy học lý thuyết mà có sự gắn kết giữa các kiến thức và thực hành, gắn kết lý thuyết vào thực tế, giữa tư duy và hành động, hình thành kỹ năng, rèn luyện kỹ xảo thông qua các hoạt động thực hành định hướng sản phẩm và tiếp nhận kiến thức một cách nhẹ nhàng. Đặc trưng của quá trình dạy học trong thời đại của cuộc cách mạng công nghiệp 4. Hoạt động nhóm Trong quá trình dạy học, khi GV giao cho HS các nhiệm vụ khó hoặc hàm lượng câu hỏi nhiều nên cần từ 3 – 6 học sinh lập thành một nhóm để cùng nhau giải quyết vấn đề.
Trong dạy học theo nhóm chủ yếu được thiết kế sao cho có sự phân công công việc rõ ràng giữa các thành viên để tất cả HS đều có nhiệm vụ. Cần hướng dẫn HS cách phân chia nhiệm vụ các thành viên trong nhóm như: Nhóm trưởng, thư ký, thành viên báo cáo, các thành viên để làm mô hình, đọc hiểu, tìm kiếm thông tin,. Trong nhóm phải có sự đồng nhất, sự hỗ trợ và học hỏi lẫn nhau để hoàn thành tốt nhiệm vụ GV giao cho. Vẽ sơ đồ tư duy Sơ đồ tư duy là một phương pháp lưu trữ, sắp xếp thông tin, khái quát hóa tri thức trong một lĩnh vực nào đó bằng cách sử dụng từ khóa, hình ảnh là chủ đạo để kích 8 thích ghi nhớ lâu hoặc kích hoạt những ký ức cụ thể và làm nảy sinh những suy nghĩ, ý tưởng mới.
Sơ đồ tư duy trong học tập giúp ghi nhớ, triển khai ý tưởng, tổng kết nội dung trong từng bài học, từng chương hay trong từng môn học, lập kế hoạch dự án,… một cách nhanh chóng và hiệu quả. Như vậy, HS phải đọc kỹ tài liệu hướng dẫn, vận dụng những điều đã học, đã biết trong cuộc sống để tóm tắt nội dung theo từ khóa quan trọng hoặc vẽ hình ảnh chủ đạo hoàn thành sơ đồ ngắn gọn, súc tích và dễ hiểu nhất. Điều này thể hiện khả năng nắm bắt kiến thức của HS và thông qua hoạt động này HS có thể ghi nhớ các kiến thức thật rõ ràng, mạch lạc, logic trong thời gian ngắn.
