Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đổi mới căn bản và toàn diện giáo dục là xu thế tất yếu nhằm trang bị cho thế hệ trẻ năng lực thích ứng với cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư. Tại Việt Nam, chủ trương này được cụ thể hóa thông qua Nghị quyết số 88/2014/QH13 của Quốc hội về việc đổi mới chương trình, sách giáo khoa giáo dục phổ thông, nhằm chuyển nền giáo dục từ trang bị kiến thức sang phát triển toàn diện phẩm chất và năng lực người học. Định hướng giáo dục STEM tiếp tục được khẳng định tại Chỉ thị số 16/CT-TTg ngày 04/5/2017 của Thủ tướng Chính phủ về việc tăng cường năng lực tiếp cận cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư, trong đó yêu cầu tập trung thúc đẩy giáo dục khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học trong chương trình phổ thông. Tiếp đó, Bộ Giáo dục và Đào tạo ban hành Thông tư số 32/2018/TT-BGDĐT ngày 26/12/2018 chính thức triển khai Chương trình giáo dục phổ thông 2018 với Hoạt động trải nghiệm, hướng nghiệp là hoạt động giáo dục bắt buộc.

Trong thực tiễn giảng dạy môn Vật lí ở đa số trường trung học phổ thông, phương pháp dạy học truyền thống vẫn chiếm ưu thế, mang tính lý thuyết hàn lâm và nặng về truyền thụ kiến thức. Các bài tập chủ yếu được xây dựng trong điều kiện lý tưởng hóa, thiếu sự gắn kết với các vấn đề kỹ thuật và đời sống thực tế, dẫn đến việc học sinh suy giảm hứng thú học tập và gặp khó khăn khi vận dụng kiến thức vào thực tiễn. Chương “Các định luật bảo toàn” (Vật lí 10) chứa đựng nhiều kiến thức cơ bản có tính ứng dụng kỹ thuật cao, đặc biệt thuận lợi để thiết kế các hoạt động trải nghiệm STEM theo tinh thần hướng dẫn tại Công văn số 3089/BGDĐT-GDTrH và Công văn số 5512/BGDĐT-GDTrH của Bộ Giáo dục và Đào tạo.

Xuất phát từ bối cảnh đó, khóa luận xác định các định hướng nghiên cứu sau:

  1. Mục đích nghiên cứu: Thiết kế và tổ chức các hoạt động trải nghiệm STEM trong dạy học một số nội dung kiến thức chương “Các định luật bảo toàn” – Vật lí 10 trung học phổ thông nhằm bồi dưỡng năng lực vật lí của học sinh.
  2. Giả thuyết khoa học: Nếu tổ chức được hoạt động trải nghiệm STEM trong dạy học một số nội dung kiến thức chương “Các định luật bảo toàn” – Vật lí 10 thì sẽ góp phần bồi dưỡng năng lực vật lí của học sinh.
  3. Đối tượng nghiên cứu: Hoạt động dạy học trải nghiệm STEM môn Vật lí ở trường trung học phổ thông.
  4. Phạm vi nghiên cứu: Hoạt động dạy học trải nghiệm STEM với nội dung chương “Các định luật bảo toàn” thuộc chương trình Vật lí 10 trung học phổ thông.
  5. Nhiệm vụ nghiên cứu:
    • Nhiệm vụ 1: Xây dựng cơ sở lí luận về tổ chức hoạt động trải nghiệm theo định hướng giáo dục STEM.
    • Nhiệm vụ 2: Lựa chọn và sắp xếp các nội dung kiến thức hợp lí, đúng định hướng giáo dục STEM, đảm bảo tính khoa học của chủ đề.
    • Nhiệm vụ 3: Xây dựng các tiến trình dạy học phù hợp với từng phần nội dung kiến thức của các chủ đề chương “Các định luật bảo toàn” – Vật lí 10 trung học phổ thông.
    • Nhiệm vụ 4: Xây dựng hệ thống kiểm tra đánh giá nhằm đánh giá kết quả học tập, năng lực vật lí của học sinh lớp 10 trung học phổ thông.
    • Nhiệm vụ 5: Tổ chức thực nghiệm sư phạm ở trường phổ thông trên địa bàn, sử dụng công cụ đánh giá đã xây dựng để kiểm chứng giả thuyết khoa học của đề tài và rút ra kết luận.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận thiết lập nền tảng lí luận dựa trên hệ thống văn bản quy phạm và các công trình nghiên cứu chuyên ngành về lý luận dạy học:

  • Khái niệm và bản chất hoạt động trải nghiệm: Tiếp cận theo định nghĩa của Chương trình giáo dục phổ thông 2018 cùng các nghiên cứu của Nguyễn Thị Liên (2016), Lê Thị Thùy Linh. Hoạt động trải nghiệm được định nghĩa là hoạt động giáo dục có nội dung, phương pháp và đánh giá cụ thể; được nhà giáo dục định hướng, thiết kế và hướng dẫn; tạo cơ hội cho học sinh tiếp cận thực tế, huy động tổng hợp kiến thức và kỹ năng để giải quyết vấn đề đời sống. Bản chất hoạt động dựa trên quá trình tích lũy kinh nghiệm thông qua việc "thử" và "sai". Chương trình phân chia thành bốn phương thức tổ chức: Khám phá; Thể nghiệm, tương tác; Cống hiến; Nghiên cứu.
  • Giáo dục STEM và hoạt động trải nghiệm STEM: Tiếp thu định nghĩa của Hiệp hội Giáo viên dạy Khoa học Quốc gia Mỹ (NSTA), Tsupros N. (2009), Lê Xuân Quang (2017) và Nguyễn Thanh Nga (2017). Giáo dục STEM được xác định là mô hình dạy học tích hợp liên ngành từ hai lĩnh vực trở lên (Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán học), gắn liền với bối cảnh thực tiễn và định hướng hành động. Hoạt động trải nghiệm STEM kế thừa bản chất của giáo dục trải nghiệm, giúp học sinh phát triển năng lực đặc thù và các năng lực chung (hợp tác, giao tiếp, sáng tạo, phản biện).
  • Cấu trúc năng lực vật lí: Căn cứ khung đánh giá năng lực khoa học của OECD/PISA và Chương trình giáo dục phổ thông môn Vật lí 2018 của Bộ Giáo dục và Đào tạo. Năng lực vật lí gồm ba thành phần: (1) Nhận thức vật lí; (2) Tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí; (3) Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học. Khóa luận giới hạn phạm vi bồi dưỡng tập trung vào hai thành phần: Nhận thức vật lí và Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học.
  • Quy trình và tiến trình dạy học STEM: Vận dụng tài liệu tập huấn "Xây dựng và thực hiện các chủ đề giáo dục STEM trong trường trung học" (Bộ Giáo dục và Đào tạo, 2019). Quy trình thiết kế bài học gồm năm bước: Vấn đề thực tiễn $\rightarrow$ Ý tưởng chủ đề STEM $\rightarrow$ Xác định kiến thức STEM $\rightarrow$ Xác định mục tiêu chủ đề $\rightarrow$ Xây dựng bộ câu hỏi định hướng. Tiến trình bài học được cấu trúc theo quy trình thiết kế kỹ thuật gồm năm hoạt động:
    • Hoạt động 1: Xác định vấn đề;
    • Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp;
    • Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp / bản thiết kế;
    • Hoạt động 4: Chế tạo và thử nghiệm mẫu thiết kế;
    • Hoạt động 5: Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh.
  • Công cụ đánh giá: Tác giả xây dựng Rubric phân tích (Analytical Rubric) dựa trên nghiên cứu của Đỗ Hương Trà (2019) để đo lường các mức độ đạt được của sản phẩm học tập và các chỉ số hành vi biểu hiện năng lực vật lí của học sinh.

Về phương pháp nghiên cứu thực tế, tác giả kết hợp ba phương pháp:

  1. Phương pháp nghiên cứu lí luận: Phân tích, tổng hợp các tài liệu lí luận về hoạt động trải nghiệm, giáo dục STEM, chuẩn kiến thức - kỹ năng chương "Các định luật bảo toàn".
  2. Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Triển khai dạy học hai chủ đề STEM tại Trường THCS - THPT Hoa Sen (quận Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh). Thu thập dữ liệu thông qua phiếu học tập, phiếu đánh giá tiêu chí, biên bản quan sát, hình ảnh và video ghi hình quá trình học tập.
  3. Phương pháp thống kê toán học: Sử dụng thống kê mô tả để xử lý điểm số, quy đổi các mức độ hành vi và lập bảng đối sánh sự tiến bộ của học sinh.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Cơ sở lí luận của hoạt động trải nghiệm theo định hướng giáo dục STEM

Chương này tập trung hệ thống hóa cơ sở lý luận về giáo dục trải nghiệm, giáo dục STEM và năng lực vật lí của học sinh trung học phổ thông.

Tác giả phân tích bản chất của hoạt động trải nghiệm là phương thức gắn lý thuyết với thực tiễn, cho phép học sinh học qua thử nghiệm và rút kinh nghiệm từ sai lầm. Nội dung hoạt động được đối chiếu theo Chương trình giáo dục phổ thông 2018 với bốn mạch nội dung chính: hoạt động hướng vào bản thân, hoạt động hướng đến xã hội, hoạt động hướng đến tự nhiên và hoạt động hướng nghiệp.

Về năng lực vật lí, tác giả trích xuất bảng cấu trúc chuẩn từ Chương trình môn Vật lí 2018 và cụ thể hóa thành hệ thống tiêu chí đánh giá cho đề tài.

Thành phần năng lực Các chỉ số biểu hiện cụ thể trong chương trình
Nhận thức vật lí - Nhận biết và nêu được các đối tượng, khái niệm, hiện tượng, quy luật, quá trình vật lí.
- Trình bày được hiện tượng, quá trình bằng các hình thức: nói, viết, đo, tính, vẽ, lập sơ đồ.
- Tìm từ khóa, sử dụng thuật ngữ khoa học, lập dàn ý báo cáo.
- Phân loại, phân tích, so sánh các hiện tượng vật lí.
- Giải thích mối quan hệ giữa các sự vật, hiện tượng.
- Nhận ra điểm sai, chỉnh sửa nhận thức hoặc giải thích; đưa ra nhận định phản biện.
- Nhận biết ngành nghề liên quan đến vật lí.
Tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí - Đề xuất vấn đề liên quan đến vật lí.
- Đưa ra phán đoán và xây dựng giả thuyết.
- Lập kế hoạch thực hiện (quan sát, thực nghiệm, điều tra).
- Thu thập, lưu giữ, phân tích dữ liệu thực nghiệm và rút ra kết luận.
- Viết báo cáo, trình bày, bảo vệ kết quả.
- Ra quyết định và đề xuất giải pháp ứng dụng hoặc nghiên cứu tiếp.
Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học - Giải thích, chứng minh một vấn đề thực tiễn.
- Đánh giá, phản biện ảnh hưởng của vấn đề thực tiễn.
- Thiết kế mô hình, lập kế hoạch, đề xuất biện pháp mới.
- Đề xuất và thực hiện giải pháp bảo vệ thiên nhiên, thích ứng biến đổi khí hậu.

Tác giả đề xuất 7 biện pháp sư phạm nhằm bồi dưỡng năng lực vật lí trong hoạt động trải nghiệm STEM, bao gồm: phối hợp kiến thức liên môn giải quyết vấn đề thực tiễn; rèn luyện khả năng dự đoán; tổ chức sáng tạo gắn với hình thành kiến thức mới; xây dựng giả thuyết; đề xuất phương án; thực hiện phương án với sự định hướng của giáo viên; và báo cáo tổng kết. Đồng thời, chương 1 thiết lập nguyên tắc đánh giá năng lực gồm ba yêu cầu cốt lõi: bám sát mục tiêu phát triển năng lực, kết hợp đánh giá quá trình với đánh giá kết quả, và tích hợp đánh giá của giáo viên với tự đánh giá và đánh giá đồng đẳng.

Chương 2: Thiết kế hoạt động trải nghiệm STEM trong dạy học với nội dung kiến thức chương “Các định luật bảo toàn” – Vật lí 10 nhằm bồi dưỡng năng lực vật lí của học sinh

Chương 2 trình bày phân tích nội dung kiến thức sách giáo khoa Vật lí 10 cơ bản và thiết kế chi tiết hai chủ đề dạy học thực nghiệm.

Chương "Các định luật bảo toàn" gồm năm đơn vị bài học: Bài 23 (Động lượng. Định luật bảo toàn động lượng - 2 tiết), Bài 24 (Công và Công suất - 2 tiết), Bài 25 (Động năng - 1 tiết), Bài 26 (Thế năng - 2 tiết), Bài 27 (Cơ năng - 1 tiết). Tác giả phân tích các hệ thống công thức nền tảng như: xung lượng của lực $\vec{F}\cdot\Delta t$, động lượng $\vec{p} = m\vec{v}$, định luật bảo toàn động lượng của hệ cô lập, công cơ học $A = F s \cos\alpha$, công suất $P = \frac{A}{t}$, động năng $W_đ = \frac{1}{2}mv^2$, thế năng trọng trường $W_t = mgz$, thế năng đàn hồi $W_đh = \frac{1}{2}k(\Delta l)^2$, và bảo toàn cơ năng $W = W_đ + W_t = \text{hằng số}$.

Từ nội dung lý thuyết, tác giả thiết kế hai chủ đề trải nghiệm STEM:

1. Chủ đề 1: “Ai xa hơn”

  • Địa điểm tổ chức: Phòng học STEM.
  • Thời lượng: 5 tiết trên lớp (tương đương 225 phút).
  • Vấn đề thực tiễn: Tìm hiểu nguyên lý lực đẩy tên lửa trong công cuộc chinh phục vũ trụ; học sinh thiết kế và chế tạo mô hình xe chuyển động bằng phản lực nhờ lực đẩy từ quả bóng bay để thi đấu cự ly di chuyển giữa các nhóm.
  • Mục tiêu năng lực vật lí: Phát biểu định nghĩa động lượng, định luật bảo toàn động lượng, nguyên tắc chuyển động bằng phản lực; vận dụng các kiến thức này cùng khái niệm áp lực để thiết kế, chế tạo, thử nghiệm, đánh giá và đề xuất phương án cải tiến mô hình xe phản lực bong bóng.
  • Tiến trình dạy học 5 hoạt động:
    • Hoạt động 1 (20 phút): Xác định vấn đề / tiêu chí sản phẩm; chia nhóm, bầu nhóm trưởng và thư ký, thống nhất tiêu chí đánh giá bản thiết kế và sản phẩm xe phản lực.
    • Hoạt động 2 (70 phút): Nghiên cứu kiến thức nền về động lượng, định luật bảo toàn động lượng, chuyển động phản lực; đề xuất ý tưởng và phác thảo bản vẽ thiết kế kỹ thuật.
    • Hoạt động 3 (20 phút): Báo cáo, bảo vệ phương án thiết kế trước lớp; tiếp thu góp ý từ giáo viên và các nhóm; chỉnh sửa bản vẽ để chọn phương án tối ưu.
    • Hoạt động 4 (70 phút): Gia công, lắp ráp mô hình xe phản lực từ các vật liệu tái chế (nắp chai, ống hút, bìa carton, bóng bay...); vận hành thử nghiệm trên đường chạy và điều chỉnh kỹ thuật.
    • Hoạt động 5 (45 phút): Tổ chức thi đấu xe chạy cự ly xa nhất ("Ai xa hơn"), báo cáo nguyên lý vận hành, phân tích hạn chế và đề xuất phương hướng cải tiến.

2. Chủ đề 2: “Cỗ xe của thần gió”

  • Nội dung: Vận dụng kiến thức về công cơ học, động năng, thế năng, định luật bảo toàn cơ năng và năng lượng gió.
  • Nhiệm vụ: Thiết kế và chế tạo mô hình thiết bị chuyển đổi năng lượng gió (Tuabin gió / mô hình xe vận hành bằng năng lượng gió).
  • Cấu trúc: Tương tự chủ đề 1, được triển khai qua năm hoạt động theo quy trình thiết kế kỹ thuật.

Cuối chương 2, tác giả xây dựng bảng tiêu chí Rubric phân tích để đánh giá sản phẩm học tập và năng lực vật lí. Tiêu chí đánh giá sản phẩm học sinh được phân hóa thành 4 mức độ:

Tiêu chí Mức 1 (Giỏi) Mức 2 (Khá) Mức 3 (Trung bình) Mức 4 (Chưa đạt)
Vận dụng kiến thức liên môn STEM Thể hiện rõ nét việc vận dụng kiến thức STEM trong chế tạo sản phẩm. Có một số dấu hiệu cho thấy việc vận dụng kiến thức STEM. Có rất ít dấu hiệu cho thấy việc vận dụng kiến thức STEM. Chưa có dấu hiệu vận dụng kiến thức STEM trong quá trình chế tạo.
Quy trình thiết kế kỹ thuật Có minh chứng rõ ràng các bước chế tạo dựa trên quy trình thiết kế kỹ thuật. Có một số minh chứng về các bước chế tạo sản phẩm. Có rất ít minh chứng cho các bước chế tạo sản phẩm. Không có minh chứng cho các bước chế tạo sản phẩm.
Khả năng vận hành sản phẩm Đáp ứng tất cả các yêu cầu khi vận hành thử nghiệm. Đáp ứng được một số yêu cầu khi vận hành. Đáp ứng được rất ít yêu cầu khi vận hành. Không đáp ứng được các yêu cầu khi vận hành.
Lựa chọn vật liệu chế tạo Mang lại hiệu quả cao, đạt tất cả yêu cầu: vật liệu tái chế, thân thiện môi trường, tiết kiệm. Phù hợp và đạt 2 trong số các yêu cầu: tái chế, thân thiện môi trường, tiết kiệm. Phù hợp và đạt 1 trong số các yêu cầu về tái chế, thân thiện, tiết kiệm. Không lựa chọn được vật liệu phù hợp để chế tạo.

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

Chương 3 trình bày quá trình và kết quả triển khai thực nghiệm dạy học nhằm kiểm định tính khả thi của tiến trình bài học và kiểm chứng giả thuyết khoa học.

  • Đối tượng và địa bàn thực nghiệm: Học sinh khối 10 tại Trường THCS - THPT Hoa Sen (quận Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh), với sự phối hợp của giáo viên bộ môn Công nghệ (cô Trần Thị Ngọc, cô Nguyễn Thị Thanh Nga, cô Đoàn Thị Thanh Xuân), tổ chuyên môn Vật lí và Ban chủ nhiệm Câu lạc bộ STEM của trường.
  • Tiến trình thực hiện:
    • Lớp học được tổ chức thành 5 nhóm học sinh (Nhóm 1 đến Nhóm 5).
    • Học sinh hoàn thành các phiếu học tập cá nhân (như phiếu học tập của học sinh Trần Thị Mai Anh - Nhóm 2), thảo luận nhóm để phác thảo bản vẽ kỹ thuật (bản thiết kế của Nhóm 2, Nhóm 3, Nhóm 4, Nhóm 5).
    • Các nhóm sử dụng vật liệu thực hiện lắp ráp thân xe, trục bánh xe và ống dẫn khí bóng bay; vận hành thử nghiệm và tham gia phần thi đua cự ly chạy.
    • Đại diện các nhóm (đại diện Nhóm 3, Nhóm 4, Nhóm 5) thuyết trình mô hình, giải thích nguyên tắc vận hành dựa trên định luật bảo toàn động lượng và bảo toàn cơ năng, đồng thời chỉ ra các lỗi kỹ thuật (như ma sát giữa bánh xe và trục, độ lệch hướng của luồng khí xả từ quả bóng) và giải pháp khắc phục.
  • Đánh giá kết quả:
    • Tác giả sử dụng bảng quan sát và thang điểm quy đổi dựa trên biểu hiện hành vi năng lực vật lí để đánh giá chi tiết sự thay đổi mức độ đạt được của học sinh trong từng nhóm.
    • Phân tích định tính và định lượng cho thấy học sinh chuyển đổi tích cực từ mức độ chỉ nhận biết thụ động sang mức độ tự thiết kế bản vẽ, tự lắp ráp mô hình và tự giải thích được hiện tượng vật lí thực tế thông qua các thông số kỹ thuật.
    • Dữ liệu quan sát và đánh giá hồ sơ học tập khẳng định tiến trình tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM giúp học sinh nắm vững kiến thức chương "Các định luật bảo toàn" và cải thiện rõ rệt các chỉ số hành vi thuộc hai thành phần năng lực vật lí: Nhận thức vật lí và Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đạt được các kết quả cụ thể sau:

  1. Xây dựng hệ thống tiến trình dạy học hoàn chỉnh: Thiết kế chi tiết kế hoạch dạy học cho hai chủ đề trải nghiệm STEM: chủ đề “Ai xa hơn” (chế tạo xe phản lực chuyển động nhờ bong bóng) và chủ đề “Cỗ xe của thần gió” (chế tạo thiết bị chuyển đổi năng lượng gió / Tuabin gió). Cả hai chủ đề đều tuân thủ chặt chẽ cấu trúc 5 hoạt động theo quy trình thiết kế kỹ thuật của Bộ Giáo dục và Đào tạo.
  2. Xây dựng bộ công cụ đo lường và đánh giá năng lực vật lí: Thiết lập ma trận đánh giá chi tiết bao gồm: Rubric đánh giá bản vẽ thiết kế, Rubric đánh giá sản phẩm thực nghiệm (theo 4 tiêu chí và 4 mức độ chất lượng), cùng bảng tiêu chí phân hóa các mức độ biểu hiện hành vi của học sinh đối với hai thành phần Nhận thức vật lí và Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học.
  3. Minh chứng thực nghiệm sư phạm: Cung cấp dữ liệu thực nghiệm thực tế tại Trường THCS - THPT Hoa Sen (quận Thủ Đức), bao gồm các bản vẽ thiết kế của các nhóm (Nhóm 2, 3, 4, 5), kết quả chế tạo sản phẩm, phiếu học tập cá nhân và bảng quy đổi điểm biểu hiện hành vi năng lực vật lí. Kết quả thực nghiệm xác nhận tính khả thi của tiến trình dạy học và chứng minh giả thuyết khoa học của đề tài là đúng đắn.
  4. Đóng góp về mặt tư liệu chuyên môn: Cung cấp tài liệu tham khảo trực tiếp cho giáo viên Vật lí trung học phổ thông trong việc hiện thực hóa các văn bản chỉ đạo đổi mới phương pháp dạy học (Nghị quyết 88, Thông tư 32, Công văn 5512 và Công văn 3089) vào bài giảng cụ thể.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận ghi nhận một số giới hạn xuất phát từ phạm vi và điều kiện nghiên cứu:

  • Giới hạn nội dung kiến thức: Đề tài mới chỉ tập trung khai thác nội dung kiến thức trong phạm vi chương “Các định luật bảo toàn” thuộc chương trình Vật lí 10 (cơ bản), chưa mở rộng sang các phần kiến thức cơ học khác (như Động học, Động lực học chất điểm) hoặc các chương trình lớp 11, lớp 12.
  • Phạm vi thực nghiệm sư phạm: Quá trình dạy học thực nghiệm mới được triển khai trong phạm vi hẹp tại một trường (Trường THCS - THPT Hoa Sen, quận Thủ Đức, TP. Hồ Chí Minh) với sự hỗ trợ của phòng thực hành và câu lạc bộ STEM của trường. Mô hình chưa được kiểm chứng đối sánh trên quy mô lớn tại các trường công lập có điều kiện cơ sở vật chất và quy mô lớp học khác nhau.
  • Hướng nghiên cứu tiếp theo: Tác giả định hướng mở rộng việc thiết kế các chủ đề trải nghiệm STEM cho toàn bộ chương trình Vật lí cấp trung học phổ thông, đồng thời triển khai thực nghiệm diện rộng trên nhiều địa bàn trường học để hoàn thiện hệ thống công cụ đánh giá năng lực vật lí.

Giá trị tham khảo

Khóa luận có giá trị sử dụng và tham khảo thực tiễn đối với các nhóm đối tượng sau:

  • Giáo viên môn Vật lí cấp trung học phổ thông: Tham khảo kế hoạch bài dạy 5 bước chi tiết của hai chủ đề STEM “Ai xa hơn” và “Cỗ xe của thần gió” để áp dụng trực tiếp vào giảng dạy chương "Các định luật bảo toàn" theo chương trình mới.
  • Sinh viên ngành Sư phạm Vật lí và học viên chuyên ngành Lí luận và Phương pháp dạy học bộ môn Vật lí: Tham khảo cấu trúc một khóa luận tốt nghiệp thực nghiệm sư phạm, phương pháp phân tích chương trình SGK, cách vận dụng quy trình thiết kế kỹ thuật vào bài học, và phương pháp xây dựng Rubric đánh giá định lượng năng lực học sinh.
  • Cán bộ quản lý chuyên môn và giáo viên phụ trách hoạt động STEM / Câu lạc bộ STEM: Sử dụng khung tiêu chí đánh giá sản phẩm từ vật liệu tái chế, thân thiện môi trường và quy trình tổ chức không gian trải nghiệm khoa học tại trường phổ thông.

Câu hỏi thường gặp

1. Khóa luận lựa chọn hai chủ đề trải nghiệm STEM cụ thể nào để giảng dạy chương "Các định luật bảo toàn"?
Khóa luận thiết kế hai chủ đề cụ thể:

  • Chủ đề 1: “Ai xa hơn” – Học sinh chế tạo mô hình xe phản lực chuyển động nhờ bóng bay để học các nội dung về động lượng, định luật bảo toàn động lượng và nguyên tắc chuyển động bằng phản lực.
  • Chủ đề 2: “Cỗ xe của thần gió” – Học sinh chế tạo mô hình thiết bị chuyển đổi năng lượng gió (Tuabin gió / xe chạy bằng năng lượng gió) để học kiến thức về công, công suất, động năng, thế năng và bảo toàn cơ năng.

2. Đề tài tập trung bồi dưỡng những thành phần nào trong cấu trúc năng lực vật lí?
Trong ba thành phần của năng lực vật lí theo Chương trình giáo dục phổ thông 2018 (Nhận thức vật lí; Tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí; Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học), tác giả xác định phạm vi bồi dưỡng tập trung vào hai thành phần cốt lõi: Nhận thức vật lí và Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học.

3. Hoạt động thực nghiệm sư phạm được tiến hành tại đơn vị nào và có sự phối hợp của những ai?
Thực nghiệm sư phạm được tiến hành tại Trường THCS - THPT Hoa Sen (quận Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh). Quá trình thực hiện có sự phối hợp, hỗ trợ của các giáo viên môn Công nghệ (cô Trần Thị Ngọc, cô Nguyễn Thị Thanh Nga, cô Đoàn Thị Thanh Xuân), các thầy cô tổ Vật lí và Ban chủ nhiệm Câu lạc bộ STEM của trường.

4. Bộ công cụ đánh giá sản phẩm học sinh trong các chủ đề STEM gồm những tiêu chí chính nào?
Tác giả xây dựng Rubric phân tích đánh giá sản phẩm gồm 4 tiêu chí chính, mỗi tiêu chí chia thành 4 mức độ chất lượng (Mức 1 - Giỏi, Mức 2 - Khá, Mức 3 - Trung bình, Mức 4 - Chưa đạt):

  1. Vận dụng kiến thức liên môn STEM trong chế tạo sản phẩm;
  2. Sản phẩm được thực hiện theo đúng các bước của quy trình thiết kế kĩ thuật;
  3. Khả năng vận hành của sản phẩm khi thử nghiệm;
  4. Lựa chọn vật liệu khi chế tạo (tiêu chí tái chế, thân thiện môi trường, tiết kiệm chi phí).

5. Tiến trình tổ chức một chủ đề bài học STEM trong khóa luận gồm những hoạt động nào?
Mỗi chủ đề STEM được tổ chức theo tiến trình 5 hoạt động học phỏng theo quy trình thiết kế kỹ thuật (dựa trên hướng dẫn của Bộ Giáo dục và Đào tạo năm 2019):

  • Hoạt động 1: Xác định vấn đề;
  • Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp;
  • Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp / bản thiết kế;
  • Hoạt động 4: Chế tạo và thử nghiệm mẫu thiết kế;
  • Hoạt động 5: Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh sản phẩm.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Mai Thị Hồng Phượng đã hoàn thành mục tiêu xây dựng quy trình thiết kế và tiến trình tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM cho nội dung chương “Các định luật bảo toàn” – Vật lí 10 trung học phổ thông. Nghiên cứu đã cụ thể hóa hai kế hoạch bài dạy chi tiết (“Ai xa hơn” và “Cỗ xe của thần gió”) đi kèm hệ thống Rubric phân tích đánh giá chính xác các mức độ biểu hiện hành vi của năng lực vật lí. Kết quả thực nghiệm sư phạm tại Trường THCS - THPT Hoa Sen khẳng định việc tổ chức dạy học trải nghiệm STEM giúp học sinh nắm vững kiến thức lý thuyết, phát triển kỹ năng thực hành kỹ thuật và bồi dưỡng hiệu quả năng lực vật lí đáp ứng yêu cầu của Chương trình giáo dục phổ thông 2018.