Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Khóa luận tốt nghiệp "Tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM trong dạy học nội dung Chuyên đề Mở đầu về điện tử học (lớp 11, Chương trình giáo dục phổ thông 2018) nhằm phát triển năng lực STEM của học sinh" do sinh viên Trần Thị Xuân Quỳnh thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Nguyễn Thanh Nga tại Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh (chuyên ngành Sư phạm Vật lí, mã ngành: 7.211, hoàn thành tháng 04 năm 2023).

Bối cảnh nghiên cứu xuất phát từ tác động của cuộc Cách mạng công nghiệp 4.0 đối với yêu cầu về nguồn nhân lực. Thị trường lao động đòi hỏi người học phải được trang bị khả năng thích ứng, tư duy đổi mới và năng lực vận dụng kiến thức liên ngành để giải quyết các vấn đề thực tiễn phức tạp (Hilton, 2008; Bybee, 2013). Tại Việt Nam, định hướng giáo dục STEM đã được thể chế hóa thông qua Chỉ thị số 16/CT-TTg năm 2017, Quyết định số 146/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ, Nghị quyết số 88/2014/QH13 của Quốc hội về đổi mới chương trình, sách giáo khoa giáo dục phổ thông và Luật Giáo dục năm 2005 với nguyên lý "học đi đôi với hành, lý luận gắn liền với thực tiễn". Đặc biệt, Công văn số 3089/BGDĐT-GDTrH năm 2020 của Bộ Giáo dục và Đào tạo đã xác lập khung hướng dẫn triển khai giáo dục STEM với 03 hình thức: dạy học các môn khoa học theo bài học STEM, tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM và tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học, kĩ thuật.

Trong Chương trình giáo dục phổ thông 2018 môn Vật lí, Chuyên đề "Mở đầu về điện tử học" ở lớp 11 cung cấp kiến thức nền tảng và kĩ năng sử dụng các linh kiện điện tử thông dụng (quang điện trở, nhiệt điện trở, điốt phát quang LED, rơle điện từ, bộ khuếch đại thuật toán op-amp). Đây là nội dung có tính ứng dụng kĩ thuật cao, thuận lợi để tích hợp theo định hướng giáo dục trải nghiệm STEM.

Mục tiêu nghiên cứu: Mục tiêu tổng quát của đề tài là xây dựng kế hoạch hoạt động trải nghiệm STEM trong Chuyên đề "Mở đầu về điện tử học" môn Vật lí 11 và tổ chức dạy học thực nghiệm nhằm phát triển năng lực STEM của học sinh trung học phổ thông.

Nhiệm vụ nghiên cứu:

  1. Nhiệm vụ 1: Xây dựng cơ sở lí luận về hoạt động dạy học, mô hình giáo dục STEM, hoạt động trải nghiệm, tiến trình tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM theo quy trình thiết kế kĩ thuật, cấu trúc năng lực STEM của học sinh THPT và hệ thống công cụ kiểm tra, đánh giá.
  2. Nhiệm vụ 2: Xây dựng nội dung trọng tâm gồm việc đề xuất rubric đánh giá năng lực STEM xin ý kiến chuyên gia; phân tích yêu cầu cần đạt của Chuyên đề "Mở đầu về điện tử học" (Vật lí 11, CTGDPT 2018); thiết kế 02 kế hoạch tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM tương ứng.
  3. Nhiệm vụ 3: Tiến hành thực nghiệm sư phạm tại trường THPT trên địa bàn TP. Hồ Chí Minh; thu thập, xử lý và phân tích số liệu thực nghiệm bằng thống kê toán học để kiểm chứng giả thuyết nghiên cứu.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hoạt động giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực STEM của học sinh, bao gồm mô hình giáo dục STEM, năng lực STEM, hoạt động trải nghiệm STEM, tiêu chí và công cụ đánh giá năng lực.
  • Phạm vi nghiên cứu: Nội dung Chuyên đề học tập "Mở đầu về điện tử học" môn Vật lí lớp 11; đối tượng khảo sát và thực nghiệm là học sinh lớp 11A7 Trường Trung học phổ thông Lương Thế Vinh, Thành phố Hồ Chí Minh; thời gian thực hiện đề tài từ tháng 09/2022 đến tháng 04/2023.

Giả thuyết nghiên cứu: Nếu xây dựng được hoạt động trải nghiệm STEM đối với một số kiến thức thuộc nội dung Chuyên đề "Mở đầu về điện tử học" (Vật lí 11) và tổ chức dạy học cho học sinh lớp 11 theo tiến trình hợp lý thì sẽ phát triển được năng lực STEM của học sinh.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận được triển khai dựa trên các khung lý thuyết giáo dục học và tâm lý học hiện đại:

  • Lý thuyết học tập trải nghiệm: Tiếp cận quan điểm của John Dewey (1998) về việc học qua hành động và chu trình học tập trải nghiệm 4 giai đoạn của David Kolb (2014): (1) Kinh nghiệm cụ thể (cảm nhận), (2) Tri giác, phản ánh (quan sát và phản ánh), (3) Khái niệm trừu tượng (tư duy và mô hình hóa), (4) Thử nghiệm tích cực (hành động thực tế), đi kèm 4 pha chuyển giao tiếp nối: phân kì, đồng hóa/đồng bộ hóa, hội tụ và thích nghi.
  • Mô hình giáo dục STEM tích hợp (iSTEM): Khung tiếp cận liên môn kết hợp Khoa học (S), Công nghệ (T), Kĩ thuật (E), Toán học (M) theo chu trình STEM của Vigeant (2017), liên kết biện chứng giữa quy trình khoa học (phát hiện tri thức, quy luật mới) và quy trình thiết kế kĩ thuật (sáng tạo công nghệ, giải pháp mới) với Toán học là công cụ liên kết xuyên suốt.
  • Cấu trúc năng lực: Tiếp cận năng lực dưới góc độ năng lực phức hợp (metacompetencies - Weinert, 1999) và phân rã cấu trúc theo hướng năng lực bộ phận (năng lực hợp phần, năng lực thành tố, chỉ số hành vi - Trung et al., 2021) đã được chuẩn hóa trên đối tượng học sinh THPT tại TP. Hồ Chí Minh.
Lĩnh vực STEM Nội dung định nghĩa và vai trò theo tiếp cận của đề tài
Khoa học (Science) Hệ thống tri thức qua quan sát, giải thích hiện tượng tự nhiên; hình thành thế giới quan khoa học và năng lực nhận thức quy luật (Hải, 2020; Hasanah, 2020).
Công nghệ (Technology) Tổng thể công cụ, thiết bị, quy trình sử dụng để tạo sản phẩm; chú trọng việc vận dụng sáng tạo máy móc, thiết bị đáp ứng nhu cầu thực tiễn.
Kĩ thuật (Engineering) Quá trình vận dụng kiến thức khoa học và toán học để thiết kế giải pháp và chế tạo sản phẩm từ vật liệu tự nhiên (Hasanah, 2020).
Toán học (Mathematics) Ngôn ngữ mô hình, con số, biểu đồ, phép tính; cung cấp công cụ phân tích dữ liệu, suy luận logic và tính toán định lượng cho kĩ thuật và khoa học.

Phương pháp nghiên cứu:

  • Phương pháp nghiên cứu lí luận: Phân tích, tổng hợp, khái quát hóa các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước về giáo dục STEM, học tập trải nghiệm, năng lực STEM; đối chiếu mục tiêu và nội dung Chương trình giáo dục phổ thông 2018 môn Vật lí và các văn bản chỉ đạo của Bộ Giáo dục và Đào tạo.
  • Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tổ chức dạy học trực tiếp chủ đề trải nghiệm STEM tại lớp 11A7 Trường THPT Lương Thế Vinh (TP.HCM). Sử dụng kết hợp các phương pháp quan sát sư phạm, nghiên cứu trường hợp (case study), điều tra bằng bảng hỏi và phỏng vấn sâu học sinh.
  • Phương pháp thống kê toán học: Thu thập, xử lý định lượng dữ liệu đánh giá từ bảng kiểm quan sát, rubric đánh giá mức độ đạt được của các chỉ số hành vi trên mẫu nghiên cứu 05 học sinh đại diện; tổng hợp tỉ lệ phần trăm và trực quan hóa qua biểu đồ mạng nhện thể hiện mức độ tự nhận thức năng lực.

Nguồn dữ liệu: Dữ liệu nghiên cứu gồm hệ thống văn bản quy phạm pháp luật ngành giáo dục (Nghị quyết 88/2014/QH13, Luật Giáo dục 2005, CTGDPT 2018 môn Vật lí, Công văn 3089/BGDĐT-GDTrH); cơ sở dữ liệu thực nghiệm sư phạm gồm hồ sơ học tập của học sinh, phiếu trải nghiệm cá nhân, bản vẽ thiết kế kĩ thuật, biên bản quan sát giờ học, rubric đánh giá của giáo viên và phiếu tự đánh giá của học sinh lớp 11A7.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Cơ sở lí luận về tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM trong dạy học và phát triển năng lực STEM của học sinh

Chương 1 tập trung làm rõ các khái niệm công cụ: hoạt động giáo dục, hoạt động trải nghiệm và giáo dục STEM. Tác giả phân tích chu trình 4 giai đoạn của Kolb và xác định bản chất của học tập trải nghiệm là sự tái thiết hoặc tổ chức lại kinh nghiệm cá nhân nhờ sự tương tác giữa tri giác, tư duy và hành động.

Trên cơ sở lý luận, tác giả đề xuất 07 tiêu chí tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM trong dạy học:

  1. Đảm bảo mục đích hướng đến tích lũy kinh nghiệm mới để góp phần hình thành, phát triển phẩm chất và năng lực phức hợp (năng lực STEM).
  2. Đảm bảo đối tượng trung tâm là học sinh có sự cam kết tham gia một cách tự nguyện.
  3. Đảm bảo nội dung triển khai tích hợp các lĩnh vực STEM và gắn liền với thực tiễn đời sống.
  4. Đảm bảo phương pháp định hướng cho học sinh tích cực hành động, tự điều chỉnh ý tưởng và thiết kế hoạt động tìm tòi.
  5. Đảm bảo hình thức tổ chức đa dạng, lôi cuốn học sinh tham gia (câu lạc bộ, diễn đàn, ngày hội STEM).
  6. Đảm bảo môi trường tạo điều kiện cho người học trực tiếp trải nghiệm qua thiết bị, công cụ thực tế.
  7. Đảm bảo hoạt động đánh giá chú trọng đến sự tự đánh giá và phản hồi của người học.

Đồng thời, tác giả cụ thể hóa tiến trình dạy học gồm 5 hoạt động theo quy trình thiết kế kĩ thuật:

  • Hoạt động 1: Xác định vấn đề và định hướng sản phẩm (tiếp cận bối cảnh thực tế, xác định vấn đề cần giải quyết, thống nhất tiêu chí đánh giá sản phẩm).
  • Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất các giải pháp thiết kế (phân tách vấn đề, thu thập thông tin linh kiện/nguyên lý, vẽ sơ đồ tư duy, thảo luận giải pháp).
  • Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp (phân tích ưu nhược điểm, thống nhất phương án tối ưu, lập bản vẽ kĩ thuật và kế hoạch chế tạo).
  • Hoạt động 4: Chế tạo, thử nghiệm và đánh giá sản phẩm (tuân thủ an toàn kĩ thuật, lắp ráp mạch điện, thử nghiệm nguyên mẫu, ghi nhận lỗi và tinh chỉnh).
  • Hoạt động 5: Chia sẻ và hoàn thiện thiết kế (báo cáo sản phẩm, đánh giá đồng đẳng, hoàn thiện hồ sơ thiết kế, tự đánh giá).

Cuối chương, tác giả xây dựng 04 công cụ đánh giá năng lực STEM của học sinh THPT: Rubric đánh giá chỉ số hành vi, Bảng kiểm quan sát giờ học, Phiếu tự đánh giá của học sinh và Bảng câu hỏi phỏng vấn.

Chương 2: Thiết kế hoạt động trải nghiệm STEM trong dạy học nội dung Chuyên đề “Mở đầu về điện tử học” (lớp 11, Chương trình giáo dục phổ thông 2018) nhằm phát triển năng lực STEM của học sinh

Chương 2 phân tích cấu trúc nội dung, yêu cầu cần đạt và mạch logic hình thành kiến thức của Chuyên đề "Mở đầu về điện tử học" (Vật lí 11). Nội dung chuyên đề bao gồm các đơn vị kiến thức về linh kiện điện tử: điện trở, quang điện trở (LDR), nhiệt điện trở (NTC/PTC), điốt phát quang (LED), rơle điện từ (relays), bộ khuếch đại thuật toán (op-amp) và các mạch chức năng (mạch op-amp kết hợp rơle, op-amp kết hợp LED).

Dựa trên tiến trình 5 bước đã xây dựng ở Chương 1, tác giả thiết kế chi tiết 02 kế hoạch tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM:

  1. Kế hoạch 1 - Chủ đề "Xua tan bóng đêm": Học sinh vận dụng kiến thức về cảm biến quang điện trở, bộ khuếch đại thuật toán op-amp và mạch đóng ngắt tự động (sử dụng rơle hoặc LED) để thiết kế và chế tạo mô hình "Thiết bị đèn tự động chiếu sáng" khi trời tối. Kế hoạch xác định rõ danh mục nguyên vật liệu (quang điện trở, IC op-amp, nguồn, rơle, bóng LED, bảng cắm breadboard, dây nối), mục tiêu năng lực, phẩm chất, tiến trình 5 hoạt động và rubric đánh giá cụ thể.
  2. Kế hoạch 2 - Chủ đề "Khắc tinh của hỏa": Học sinh vận dụng kiến thức về nhiệt điện trở, mạch phân áp, op-amp đóng vai trò mạch so sánh điện áp để thiết kế và chế tạo mô hình "Thiết bị cảnh báo cháy nổ" tự động kích hoạt còi/đèn báo khi nhiệt độ môi trường vượt ngưỡng cho phép. Kế hoạch cung cấp chi tiết ma trận phân tích kiến thức S-T-E-M, bảng dụng cụ linh kiện, tiêu chí kỹ thuật và phiếu trải nghiệm kèm theo.

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

Chương 3 trình bày toàn bộ quá trình và kết quả thực nghiệm sư phạm kế hoạch tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM "Xua tan bóng đêm" tại lớp 11A7 Trường THPT Lương Thế Vinh (TP.HCM), với sự phối hợp của giáo viên bộ môn Vật lí là cô Nguyễn Thị Bích Loan.

Tiến trình thực nghiệm được chia thành 2 giai đoạn:

  • Giai đoạn 1 (Chuẩn bị): Giáo viên khảo sát ban đầu, chuẩn bị phòng thực hành, các bộ linh kiện điện tử (breadboard, op-amp, quang điện trở, rơle, biến trở, nguồn điện, vôn kế) và các tài liệu hướng dẫn, phiếu trải nghiệm.
  • Giai đoạn 2 (Tổ chức thực nghiệm): Học sinh hoạt động theo 4 nhóm. Các nhóm tiến hành nghiên cứu tài liệu, xác định thông số cảm biến, thảo luận và hoàn thành 4 bản vẽ thiết kế mạch điện đèn tự động chiếu sáng (Bản vẽ nhóm 1, 2, 3, 4). Đại diện các nhóm báo cáo bảo vệ bản vẽ kĩ thuật. Sau khi được góp ý, các nhóm tiến hành lắp ráp mạch trên bảng cắm, chạy thử nghiệm trong điều kiện che tối cảm biến, điều chỉnh biến trở phân áp để đạt ngưỡng kích hoạt chuẩn xác, báo cáo chia sẻ sản phẩm và hoàn thiện hồ sơ học tập.

Kết quả đánh giá được thực hiện thông qua việc chấm điểm rubric, bảng kiểm quan sát hành vi và phiếu tự đánh giá của học sinh. Tác giả thực hiện khảo sát định lượng chi tiết trên mẫu 05 học sinh đại diện (HS1 đến HS5). Số liệu được biểu diễn qua Biểu đồ phần trăm mức độ đạt được các chỉ số hành vi (Biểu đồ 3.1 đến 3.5) và Sơ đồ mạng nhện phân tích mức độ tự nhận thức năng lực STEM của học sinh, phản ánh rõ sự tiến bộ về kĩ năng thiết kế kĩ thuật, giải quyết vấn đề và hợp tác nhóm.

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đạt được các kết quả cụ thể dựa trên số liệu và minh chứng ghi nhận trong văn bản:

  • Hệ thống hóa khung lý luận về hoạt động trải nghiệm STEM, đề xuất 07 tiêu chí sư phạm và hoàn thiện quy trình tổ chức dạy học 5 bước dựa trên quy trình thiết kế kĩ thuật của NASA và hướng dẫn của Bộ Giáo dục và Đào tạo.
  • Xây dựng hệ thống 04 công cụ đánh giá năng lực STEM (Rubric, Bảng kiểm quan sát, Phiếu tự đánh giá, Câu hỏi phỏng vấn) phù hợp với khung năng lực STEM của học sinh THPT tại TP.HCM.
  • Thiết kế hoàn chỉnh 02 kế hoạch bài dạy trải nghiệm STEM gắn liền với Chuyên đề "Mở đầu về điện tử học" môn Vật lí 11: chủ đề "Xua tan bóng đêm" và chủ đề "Khắc tinh của hỏa".
  • Thực nghiệm sư phạm thành công chủ đề "Xua tan bóng đêm" tại lớp 11A7 Trường THPT Lương Thế Vinh: 100% các nhóm học sinh (4 nhóm) hoàn thành bản vẽ thiết kế kĩ thuật và chế tạo thành công mô hình thiết bị đèn tự động chiếu sáng; sản phẩm hoạt động ổn định khi thay đổi cường độ ánh sáng chiếu vào quang điện trở.
  • Dữ liệu theo dõi trên mẫu 05 học sinh (HS1 đến HS5) qua các biểu đồ 3.1 - 3.5 và sơ đồ mạng nhện chứng minh học sinh có sự chuyển biến tích cực ở các chỉ số hành vi thuộc năng lực thành tố thực hành thí nghiệm, tư duy thiết kế và tự nhận thức năng lực bản thân.

Giải pháp và kiến nghị tác giả đề xuất:

  • Về phía giáo viên: Cần chuẩn bị kĩ lưỡng hệ thống thiết bị, linh kiện điện tử bán dẫn trước buổi học; kiểm tra tình trạng hoạt động của IC op-amp, quang điện trở, rơle để tránh gián đoạn mạch khi học sinh thực hành; tăng cường hướng dẫn an toàn điện và kĩ năng sử dụng đồng hồ đo/vôn kế.
  • Về phương pháp dạy học: Cần kết hợp hài hòa giữa đánh giá định lượng của giáo viên với hoạt động tự đánh giá và đánh giá chéo của học sinh; dành thời gian thỏa đáng cho pha thử nghiệm, tìm nguyên nhân lỗi mạch và đề xuất cải tiến thiết kế.
  • Về quản lý chuyên môn: Nhà trường cần tạo điều kiện linh hoạt về thời khóa biểu và không gian phòng học chức năng để triển khai các hoạt động trải nghiệm STEM đòi hỏi thời gian chế tạo và thử nghiệm liên tục.

Đóng góp của khóa luận:

  • Đóng góp về mặt lí luận: Xác lập hệ thống 07 tiêu chí tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM trong môn Vật lí và quy trình 5 bước tích hợp chu trình học tập Kolb với quy trình thiết kế kĩ thuật.
  • Đóng góp về mặt thực tiễn: Cung cấp 02 kế hoạch dạy học chi tiết kèm phiếu trải nghiệm, hồ sơ kĩ thuật và bộ công cụ đánh giá hoàn chỉnh cho Chuyên đề "Mở đầu về điện tử học", đóng vai trò tài liệu tham khảo trực tiếp cho giáo viên Vật lí triển khai Chương trình giáo dục phổ thông 2018.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu:

  • Phạm vi thực nghiệm sư phạm còn hẹp: Mới chỉ tiến hành trên 01 lớp học cụ thể (lớp 11A7 Trường THPT Lương Thế Vinh, TP.HCM) và mới chỉ tổ chức thực nghiệm trực tiếp được 01 trong 02 kế hoạch đã thiết kế (chủ đề "Xua tan bóng đêm"); chủ đề "Khắc tinh của hỏa" mới dừng lại ở mức độ xây dựng kế hoạch dạy học và phiếu trải nghiệm.
  • Mẫu đánh giá định lượng chuyên sâu về chỉ số hành vi và sơ đồ mạng nhện tập trung trên nhóm 05 học sinh đại diện do giới hạn thời gian và nhân lực quan sát trực tiếp trong lớp học.
  • Điều kiện cơ sở vật chất, sự đồng bộ về linh kiện điện tử bán dẫn và dung lượng thời gian tiết học tại trường phổ thông đôi khi gây áp lực cho các nhóm học sinh trong quá trình sửa lỗi mạch phức tạp.

Hướng nghiên cứu tiếp:

  • Mở rộng quy mô thực nghiệm sư phạm trên nhiều lớp học và các trường THPT khác nhau trên địa bàn TP. Hồ Chí Minh cũng như các tỉnh thành lân cận để kiểm định độ tin cậy diện rộng.
  • Tiến hành thực nghiệm sư phạm đối với chủ đề thứ hai ("Khắc tinh của hỏa") nhằm kiểm chứng toàn diện tính khả thi của toàn bộ hệ thống kế hoạch bài dạy.
  • Tiếp tục nghiên cứu, nhân rộng quy trình thiết kế hoạt động trải nghiệm STEM và bộ công cụ đánh giá năng lực cho các chuyên đề học tập lựa chọn khác của môn Vật lí và các môn khoa học tự nhiên cấp THPT trong Chương trình GDPT 2018.

Giá trị tham khảo

Khóa luận có giá trị tham khảo chuyên môn đối với các nhóm đối tượng sau:

  • Sinh viên và học viên cao học: Sinh viên ngành Sư phạm Vật lí, Sư phạm Khoa học tự nhiên, học viên cao học chuyên ngành Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn Vật lí có thể sử dụng đề tài làm tài liệu tham khảo về phương pháp xây dựng tiến trình dạy học STEM, thiết kế phiếu trải nghiệm học sinh và kĩ thuật xây dựng rubric đánh giá năng lực phức hợp.
  • Giáo viên Vật lí trung học phổ thông: Cung cấp giáo án, phiếu học tập và bản hướng dẫn kĩ thuật hoàn chỉnh để triển khai dạy học Chuyên đề "Mở đầu về điện tử học" lớp 11 theo Chương trình GDPT 2018, đáp ứng yêu cầu của Công văn 3089/BGDĐT-GDTrH.
  • Cán bộ quản lý giáo dục và tổ trưởng chuyên môn: Tham khảo khung 07 tiêu chí tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM và quy trình thiết kế kĩ thuật 5 bước để chỉ đạo, thẩm định các kế hoạch bài dạy STEM tại các tổ chuyên môn nhà trường.

Phần đáng tham khảo nhất của công trình là ma trận tích hợp kiến thức S-T-E-M, bản vẽ sơ đồ nguyên lý mạch điện tử sử dụng op-amp kết hợp cảm biến và bộ công cụ đánh giá năng lực gồm rubric chi tiết gắn liền với các hành vi quan sát được của học sinh trong giờ học thực hành.

Câu hỏi thường gặp

1. Khóa luận vận dụng lý thuyết học tập trải nghiệm của tác giả nào và chu trình học tập gồm những giai đoạn nào?
Khóa luận vận dụng lý thuyết học tập trải nghiệm của John Dewey và chu trình học tập 4 giai đoạn của David Kolb (2014), bao gồm: (1) Kinh nghiệm cụ thể, (2) Tri giác - phản ánh, (3) Khái niệm trừu tượng, (4) Thử nghiệm tích cực, cùng 4 giai đoạn chuyển giao tiếp nối: phân kì, đồng hóa/đồng bộ hóa, hội tụ và thích nghi.

2. Hai chủ đề trải nghiệm STEM được tác giả thiết kế trong Chuyên đề "Mở đầu về điện tử học" có tên gọi và sản phẩm mục tiêu là gì?
Hai chủ đề được thiết kế gồm:

  • Chủ đề 1: "Xua tan bóng đêm" - sản phẩm mục tiêu là mô hình thiết bị đèn tự động chiếu sáng khi trời tối sử dụng quang điện trở (LDR).
  • Chủ đề 2: "Khắc tinh của hỏa" - sản phẩm mục tiêu là mô hình thiết bị cảnh báo cháy nổ tự động phát tín hiệu còi/đèn khi nhiệt độ môi trường vượt ngưỡng an toàn sử dụng nhiệt điện trở.

3. Những linh kiện điện tử nào được sử dụng trong các mạch điện của hai chủ đề trải nghiệm STEM?
Các linh kiện điện tử được sử dụng bao gồm: cảm biến quang điện trở (LDR), nhiệt điện trở (NTC/PTC), bộ khuếch đại thuật toán (IC op-amp), rơle điện từ (relays), điốt phát quang (LED), biến trở, vôn kế, bảng cắm breadboard và nguồn điện một chiều.

4. Tiến trình tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM do tác giả đề xuất gồm những hoạt động nào?
Tiến trình gồm 5 hoạt động theo quy trình thiết kế kĩ thuật:

  • Hoạt động 1: Xác định vấn đề và định hướng sản phẩm.
  • Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất các giải pháp thiết kế.
  • Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp (vẽ bản thiết kế và lập kế hoạch chế tạo).
  • Hoạt động 4: Chế tạo, thử nghiệm và đánh giá sản phẩm.
  • Hoạt động 5: Chia sẻ và hoàn thiện thiết kế.

5. Thực nghiệm sư phạm của đề tài được triển khai ở đâu và sử dụng những công cụ nào để đo lường năng lực của học sinh?
Thực nghiệm sư phạm được tiến hành tại lớp 11A7 Trường THPT Lương Thế Vinh (TP.HCM) với chủ đề "Xua tan bóng đêm". Năng lực STEM của học sinh được đo lường thông qua 04 công cụ: Rubric đánh giá chỉ số hành vi của giáo viên, Bảng kiểm quan sát giờ học, Phiếu tự đánh giá của học sinh và Bảng câu hỏi phỏng vấn sâu; số liệu được phân tích định lượng trên mẫu 05 học sinh qua các biểu đồ phần trăm hành vi (Biểu đồ 3.1 - 3.5) và sơ đồ mạng nhện.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Trần Thị Xuân Quỳnh đã giải quyết trọn vẹn các mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu đặt ra thông qua việc hệ thống hóa cơ sở lí luận về giáo dục STEM, làm rõ chu trình học tập trải nghiệm và xây dựng quy trình dạy học 5 bước theo quy trình thiết kế kĩ thuật. Đề tài đã thiết kế chi tiết 02 kế hoạch tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM ("Xua tan bóng đêm" và "Khắc tinh của hỏa") gắn chặt với yêu cầu cần đạt của Chuyên đề "Mở đầu về điện tử học" (Vật lí 11, CTGDPT 2018) cùng hệ thống công cụ đánh giá năng lực đa chiều. Kết quả thực nghiệm sư phạm tại Trường THPT Lương Thế Vinh đã kiểm chứng tính đúng đắn của giả thuyết nghiên cứu, khẳng định tính khả thi và hiệu quả của việc tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM trong việc bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn cho học sinh phổ thông.