Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Thị Như Quỳnh được thực hiện trong bối cảnh nền giáo dục Việt Nam đang chuyển dịch căn bản từ nền giáo dục nặng về truyền thụ kiến thức sang nền giáo dục phát triển toàn diện phẩm chất và năng lực học sinh theo tinh thần Nghị quyết số 88/2014/QH13 của Quốc hội. Định hướng đổi mới này được cụ thể hóa thông qua Chỉ thị số 16/CT-TTg ngày 04/5/2017 của Thủ tướng Chính phủ về việc thúc đẩy đào tạo khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học (STEM) trong chương trình giáo dục phổ thông, cùng Thông tư số 32/2018/TT-BGDĐT ban hành Chương trình Giáo dục phổ thông mới quy định hoạt động trải nghiệm là hoạt động giáo dục bắt buộc.

Về bối cảnh thực tiễn triển khai giáo dục STEM tại Việt Nam, tác giả chỉ ra rằng giáo dục STEM trong nước khởi đầu từ các cuộc thi robot dành cho học sinh do các tổ chức, doanh nghiệp công nghệ triển khai (như Robotics MakeX 2019 hay Robocon). Các mô hình này phụ thuộc nhiều vào các bộ kit robot nhập khẩu đắt tiền, chủ yếu phát triển dưới dạng xã hội hóa tại các đô thị lớn như Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh và Đà Nẵng. Ngược lại, học sinh tại các khu vực nông thôn và các trường phổ thông đại trà khó tiếp cận với chi phí thiết bị đắt đỏ.

Về mặt đời sống thực tế, tác giả xuất phát từ vấn đề sinh hoạt thường nhật vào mùa mưa kéo dài cuối năm: không gian phơi chật hẹp, thiếu ánh nắng khiến áo quần ẩm mốc, bốc mùi khó chịu và nhỏ giọt ra sàn nhà; các giải pháp tạm thời như dùng quạt hay bàn ủi gây tốn kém điện năng, trong khi máy giặt tích hợp chế độ vắt hiện đại không phải gia đình nào cũng có điều kiện trang bị. Trong chương trình Vật lí 10, nội dung chương "Động lực học chất điểm" (đặc biệt là kiến thức về chuyển động tròn đều, lực hướng tâm và chuyển động li tâm) là cơ sở khoa học trực tiếp để giải quyết bài toán vắt khô quần áo. Việc thiết kế một chủ đề dạy học gắn với chế tạo thiết bị thực tế từ phế liệu và vật liệu giá rẻ vừa đáp ứng tinh thần Công văn số 3089 của Bộ Giáo dục và Đào tạo, vừa tạo cơ hội bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho người học.

Mục tiêu nghiên cứu của khóa luận là: Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM “Máy vắt quần áo sáng tạo” trong dạy học Vật lí 10 để bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học sinh.

Khóa luận xác định 5 nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể:

  1. Nghiên cứu cơ sở lý luận về giáo dục STEM hướng phát triển năng lực sáng tạo cho học sinh.
  2. Phân tích nội dung kiến thức chương “Động lực học chất điểm” - Vật lí 10 theo định hướng giáo dục STEM.
  3. Thiết kế chủ đề STEM “Máy vắt quần áo sáng tạo” trong dạy học chương “Động lực học chất điểm” – Vật lí 10.
  4. Xây dựng bộ công cụ đánh giá trong dạy học chủ đề STEM “Máy vắt quần áo sáng tạo”.
  5. Thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá tính khả thi và năng lực sáng tạo của học sinh.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Cơ sở lý luận về STEM; hoạt động dạy và học STEM của giáo viên và học sinh về chủ đề “Máy vắt quần áo sáng tạo” cho học sinh lớp 10.
  • Phạm vi nghiên cứu: Về nội dung kiến thức, đề tài giới hạn ở phần kiến thức mạch điện một chiều (Vật lí 7) và Lực hướng tâm, chuyển động tròn đều, chuyển động li tâm (Vật lí 10). Về không gian và thời gian, đề tài thực hiện khảo sát và thực nghiệm sư phạm trên đối tượng học sinh lớp 10 tại Trường Trung học phổ thông Cẩm Lệ (thành phố Đà Nẵng) trong năm học 2020 – 2021.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận xây dựng hệ thống cơ sở lý thuyết dựa trên các văn bản quy phạm và tài liệu chuyên môn chính thức của Bộ Giáo dục và Đào tạo, kết hợp lý luận giáo dục quốc tế:

  • Chu trình STEM: Tiếp cận mô hình liên thông giữa 4 lĩnh vực Science (Khoa học - quy trình sáng tạo kiến thức khoa học), Engineering (Kỹ thuật - quy trình sử dụng kiến thức khoa học để thiết kế công nghệ giải quyết vấn đề), Technology (Công nghệ) và Mathematics (Toán học - công cụ định lượng và chia sẻ kết quả).
  • Các hình thức tổ chức giáo dục STEM trong trường phổ thông: Dạy học các môn khoa học theo phương thức giáo dục STEM (hình thức chủ yếu, không làm phát sinh thêm thời lượng học tập); Tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM (câu lạc bộ, liên kết trường đại học, doanh nghiệp); Tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học, kỹ thuật.
  • 6 tiêu chí xây dựng bài học STEM: Tập trung vào vấn đề thực tiễn; cấu trúc theo quy trình thiết kế kỹ thuật; đưa học sinh vào hoạt động tìm tòi khám phá định hướng sản phẩm; hoạt động nhóm kiến tạo; nội dung tích hợp kiến thức khoa học và toán học đã/đang học; tiến trình chấp nhận nhiều phương án và coi thất bại là một phần tất yếu của quá trình học.
  • Quy trình dạy học STEM: Cấu trúc gồm 4 bước thiết kế và tiến trình dạy học gồm 5 hoạt động theo Tài liệu tập huấn 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; Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá; Hoạt động 5: Trình bày, đánh giá sản phẩm và điều chỉnh).
  • Các phương pháp dạy học tích cực hỗ trợ: Dạy học dựa trên vấn đề (PBL), Dạy học tìm tòi khám phá theo mô hình 5E (Engage - Explore - Explain - Elaborate - Evaluate) của Bybee, Dạy học dựa trên thiết kế, Dạy học dựa trên thách thức và Dạy học dự án.
  • Lý luận về năng lực sáng tạo: Khái niệm sáng tạo của học sinh được định nghĩa là quá trình phát hiện vấn đề và tìm giải pháp hiệu quả để tạo ra sản phẩm (tinh thần hoặc vật chất) có tính mới, có giá trị và có ý nghĩa xã hội. Tác giả xác định 7 biểu hiện của năng lực sáng tạo kỹ thuật (ký hiệu từ a đến g), đề xuất 3 biện pháp phát triển năng lực sáng tạo (vận dụng kiến thức STEM giải quyết vấn đề thực tiễn; luyện tập phỏng đoán và xây dựng giả thuyết; luyện tập đề xuất phương án thí nghiệm kiểm tra dự đoán) và thiết lập khung tiêu chí đánh giá năng lực sáng tạo gồm 9 tiêu chí theo 3 mức độ biểu hiện (Mức 1: Không có, Mức 2: Không rõ ràng, Mức 3: Rõ ràng).

Phương pháp nghiên cứu thực tế được tác giả kết hợp đồng bộ:

  • Phương pháp nghiên cứu lý luận: Nghiên cứu các chỉ thị, nghị quyết của Đảng và Chính phủ, thông tư của Bộ Giáo dục và Đào tạo, các công trình nghiên cứu về giáo dục STEM và năng lực sáng tạo; phân tích chuẩn kiến thức kỹ năng môn Vật lí 10 và 7.
  • Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: Nghiên cứu tính toán thông số kỹ thuật, thiết kế bản vẽ, lựa chọn vật liệu tái chế/rẻ tiền và gia công chế tạo mô hình "Máy vắt quần áo sáng tạo" mẫu chạy thử nghiệm.
  • Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tổ chức giảng dạy chủ đề thực tế tại lớp học, sử dụng hệ thống phiếu học tập và phiếu đánh giá để thu thập dữ liệu định tính và định lượng về khả năng tiếp thu và mức độ phát triển năng lực sáng tạo của học sinh.

Nguồn dữ liệu của đề tài bao gồm dữ liệu thiết kế kỹ thuật từ mô hình mẫu thực tế; dữ liệu ghi nhận từ quá trình dạy học thực nghiệm tại lớp 10 Trường THPT Cẩm Lệ; các biên bản chấm điểm sản phẩm, phiếu học tập số 1, 2, 3, 4, phiếu tự đánh giá và đánh giá chéo giữa các thành viên nhóm, cùng bảng kết quả khảo sát phản hồi của học sinh.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Lí luận về giáo dục STEM và việc bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho học sinh

Chương 1 tập trung hệ thống hóa cơ sở lý luận về giáo dục STEM và phương pháp phát triển năng lực sáng tạo trong nhà trường phổ thông. Tác giả phân tích rõ vai trò của giáo dục STEM đối với việc bảo đảm giáo dục toàn diện, nâng cao hứng thú học tập các môn khoa học, phát triển phẩm chất, năng lực, kết nối trường học với cộng đồng và thực hiện định hướng phân luồng nghề nghiệp sớm.

Nội dung chương trình bày chi tiết 6 tiêu chí xây dựng chủ đề STEM, quy trình thiết kế bài học STEM 4 bước và tiến trình 5 hoạt động theo quy định của Bộ Giáo dục và Đào tạo. Đồng thời, tác giả đối sánh các phương pháp dạy học tích cực (5E, dạy học dựa trên vấn đề, dạy học dựa trên thiết kế, dạy học dự án), chỉ ra mối tương quan giữa quy trình thiết kế kỹ thuật với việc kích thích tư duy giải quyết vấn đề. Về mặt năng lực sáng tạo, tác giả sơ đồ hóa mối quan hệ giữa "Phát hiện vấn đề, đề xuất giải pháp" với "Sản phẩm (tính mới, giá trị, ý nghĩa xã hội)", nhận diện 7 biểu hiện nhận thức đặc thù của học sinh trong hoạt động kỹ thuật và xây dựng bảng ma trận 9 tiêu chí đánh giá năng lực sáng tạo theo thang 3 mức độ, làm công cụ đo lường sư phạm xuyên suốt cho các chương tiếp theo.

Chương 2: Thiết kế chủ đề dạy học STEM “Máy vắt quần áo sáng tạo” nhằm bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học Vật lí 10

Chương 2 là trọng tâm thiết kế chuyên môn của khóa luận. Tác giả mở đầu bằng việc rà soát chuẩn kiến thức, kĩ năng chương “Động lực học chất điểm” (Vật lí 10), từ đó đề xuất 4 chủ đề STEM tiềm năng: Mô hình vòng quay mặt trời, Mô hình vũ trụ và các vì sao, Máy vắt quần áo sáng tạo, Chế tạo đôi giày patin.

Chủ đề “Máy vắt quần áo sáng tạo” được lựa chọn thiết kế chi tiết dưới hình thức "STEM bài học", tích hợp 4 thành tố kiến thức liên môn:

  • Khoa học (Science): Chuyển động tròn đều, lực hướng tâm, chuyển động li tâm; giải thích nguyên tắc vắt nước (khi lồng quay với tốc độ cao, lực liên kết giữa nước và sợi vải nhỏ hơn lực quán tính li tâm làm các giọt nước bị văng ra xa tâm quay qua các lỗ thoát).
  • Công nghệ (Technology): Cấu tạo và nguyên lý của động cơ điện một chiều (Motor 12-24V), kỹ thuật lắp ráp mạch điện một chiều có công tắc điều khiển, kỹ năng tra cứu thông tin trên Internet.
  • Kỹ thuật (Engineering): Lập bản vẽ kỹ thuật, quy trình gia công cơ khí, lắp ráp hệ thống lồng quay đồng trục, chân đế và hệ thống thoát nước.
  • Toán học (Mathematics): Đo đạc kích thước lồng vắt, tính toán tốc độ quay (vòng/phút), ước tính lực hướng tâm tác dụng lên giọt nước, lập bảng dự trù kinh phí vật liệu.

Mô hình thiết bị mẫu được tác giả trực tiếp tính toán, lắp ráp từ các vật liệu dễ kiếm với bảng định mức chi phí cụ thể:

STT Tên nguyên vật liệu, dụng cụ Số lượng Đơn giá dự kiến (VNĐ) Chức năng trong thiết bị
1 Thùng sơn 1 Tái chế (0) Lồng kín bảo vệ bên ngoài
2 Sọt nhựa 1 20.000 Lồng quay có lỗ để nước văng ra
3 Motor 12-24V 1 100.000 Động cơ biến điện năng thành cơ năng quay
4 Thùng nhựa nhỏ (ca nước) 1 Tái chế (0) Đế cố định motor
5 Miếng gỗ 2 Tái chế (0) Đệm giảm ma sát và cân bằng trục
6 Dây điện 1 đoạn 3.000 Dẫn điện từ nguồn vào động cơ
7 Công tắc 1 2.000 Đóng - ngắt nguồn điện an toàn
Tổng 130.000

Quy trình chế tạo mô hình mẫu được tác giả chuẩn hóa thành 9 bước kỹ thuật: (1) Kiểm tra hoạt động của motor; (2) Lắp motor vào ca nhựa; (3) Lắp đế gỗ vào sọt nhựa; (4) Lắp motor trong thùng nhựa nhỏ với đế gỗ trong sọt; (5) Cố định thùng nhỏ vào đáy thùng lớn; (7) Khoan lỗ để luồn dây điện và mắc công tắc bên ngoài; (8) Khoan lỗ luồn ống thoát nước; (9) Đóng kín nắp thùng và vận hành thử nghiệm.

Tiến trình dạy học được tác giả thiết kế theo phương án 3 buổi học (mỗi buổi 45 phút, tổng thời lượng 135 phút), tổ chức qua 5 hoạt động học tập có sự phân công thời gian và phương pháp rõ ràng:

Các bước Tên hoạt động Phương pháp và kĩ thuật dạy học Phân bổ thời gian và địa điểm
1. Xác định vấn đề Hoạt động 1: Xác định yêu cầu thiết kế và chuyển giao nhiệm vụ Đặt vấn đề, xem video/hình ảnh thực tế, chia nhóm 20 phút (trên lớp - Tiết 1)
2. Nghiên cứu kiến thức nền Hoạt động 2.1: Ôn tập chuyển động tròn đều
Hoạt động 2.2: Tìm hiểu lực hướng tâm
Hoạt động 2.3: Tìm hiểu chuyển động li tâm		 Thông báo - đàm thoại, thảo luận nhóm, phân tích lực 5 phút (trên lớp - Tiết 1)
10 phút (trên lớp - Tiết 1)
10 phút (trên lớp - Tiết 1)
3. Đề xuất và lựa chọn giải pháp Hoạt động 3.1: Đề xuất phương án thiết kế mô hình máy vắt
Hoạt động 3.2: Trình bày và bảo vệ phương án thiết kế		 Hoạt động nhóm vẽ bản thiết kế
Báo cáo, thảo luận, phản biện trước lớp		 20 phút (Tiết 2)
25 phút (Tiết 2)
4. Chế tạo mẫu, thử nghiệm Hoạt động 4: Chế tạo sản phẩm, thử nghiệm và đánh giá Hoạt động nhóm gia công, lắp ráp, thử nghiệm kỹ thuật 30 phút (Tiết 3 và làm thêm ngoài giờ)
5. Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh Hoạt động 5: Trình bày sản phẩm, thảo luận và đánh giá Báo cáo, vận hành máy thật, đánh giá đồng đẳng 15 phút (trên lớp - Tiết 3)

Song song với tiến trình dạy học, tác giả xây dựng hệ thống công cụ đánh giá chi tiết:

  • Phiếu học tập số 1: Danh sách nhân sự nhóm, kế hoạch thực hiện, tiêu chí chấm bản vẽ thiết kế (thang 10 điểm) và bảng 7 tiêu chí đánh giá sản phẩm thực tế (thang 100 điểm: vận hành quay đều 10 điểm; giảm tiếng ồn 10 điểm; thẩm mỹ 10 điểm; sơ đồ mạch điện đúng nguyên lý 10 điểm; trình bày rõ chức năng dụng cụ 20 điểm; giải thích nguyên lý li tâm 30 điểm; báo cáo thuyết phục 10 điểm).
  • Phiếu học tập số 2: Bộ câu hỏi kiểm tra kiến thức nền từ nhận biết, thông hiểu đến vận dụng tính toán định lượng lực hướng tâm và tốc độ quay (ví dụ: bài toán máy vắt 800 vòng/phút, tính lực tác dụng lên giọt nước cách trục 20 cm có thể tích 0,5 ml).
  • Phiếu học tập số 3: Không gian phác thảo bản vẽ kỹ thuật, giải thích chức năng từng bộ phận và danh mục vật tư.
  • Phiếu học tập số 4: Bảng theo dõi và hướng dẫn 4 giai đoạn chế tạo sản phẩm ngoài giờ học.
  • Phiếu đánh giá 1: Bảng tự đánh giá và đánh giá chéo giữa các thành viên theo 4 mức độ về mức độ tham gia, đóng góp ý kiến, tiến độ công việc, chất lượng sản phẩm và ý tưởng sáng tạo.

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

Chương 3 trình bày việc triển khai thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm chứng tính khả thi của tiến trình dạy học và đánh giá mức độ phát triển năng lực sáng tạo của học sinh. Thực nghiệm được tiến hành trên nhóm học sinh lớp 10 tại Trường THPT Cẩm Lệ, có sự phối hợp chuyên môn của giáo viên bộ môn Vật lí Trần Thị Phương Chi.

Nội dung phân tích thực nghiệm được cấu trúc thành các phần:

  • Kế hoạch và phương pháp thực nghiệm: Tổ chức lớp học thành 3 nhóm dự án, phân công nhóm trưởng, thư ký, thủ quỹ và phân nhiệm vụ thiết kế, tìm kiếm nguyên liệu, gia công cơ khí.
  • Diễn biến thực nghiệm: Ghi nhận quá trình học sinh tiếp cận tình huống xuất phát, tham gia thảo luận kiến thức nền, lập bản vẽ kỹ thuật và giải quyết các vấn đề phát sinh khi lắp ráp (như xử lý hiện tượng rung lắc của động cơ, cân bằng trục quay của sọt nhựa, đấu nối công tắc và tạo gioăng chống rò rỉ nước ở đáy thùng).
  • Đánh giá định tính: Phân tích sự chuyển biến trong hứng thú học tập, tinh thần hợp tác nhóm, tính chủ động tìm kiếm vật liệu thay thế và khả năng bảo vệ quan điểm kỹ thuật của học sinh.
  • Đánh giá định lượng: Phân tích điểm số các bài kiểm tra kiến thức nền, bảng điểm đánh giá bản vẽ thiết kế, điểm vận hành sản phẩm thực tế và mức độ biểu hiện của 9 tiêu chí năng lực sáng tạo trước và sau thực nghiệm, kết hợp bảng thống kê khảo sát mức độ hài lòng của học sinh.

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đạt được các kết quả cụ thể sau:

  • Xây dựng thành công kế hoạch dạy học chủ đề STEM “Máy vắt quần áo sáng tạo” với thời lượng chuẩn hóa 3 tiết (135 phút), tích hợp liên môn giữa Vật lí 10 (chuyển động tròn, lực hướng tâm, chuyển động li tâm), Vật lí 7 (mạch điện một chiều), Công nghệ và Toán học.
  • Chế tạo và thử nghiệm thành công mô hình "Máy vắt quần áo sáng tạo" mẫu với chi phí vật liệu thực tế là 130.000 VNĐ. Mô hình sử dụng nguồn động cơ điện một chiều 12-24V an toàn cho học sinh phổ thông, tận dụng thùng sơn và đồ nhựa tái chế, giải quyết hiệu quả vấn đề tách nước khỏi vải dệt dựa trên nguyên lý lực quán tính li tâm.
  • Thiết lập bộ công cụ dạy học và đánh giá năng lực hoàn chỉnh: gồm 4 phiếu học tập hướng dẫn tiến trình, 1 phiếu theo dõi đánh giá thành viên nhóm, khung chấm điểm sản phẩm kỹ thuật 100 điểm và rubric 9 tiêu chí đánh giá năng lực sáng tạo theo 3 mức độ.
  • Giải pháp đề xuất: Khóa luận đề xuất giải pháp dạy học STEM bằng cách sử dụng phế liệu và linh kiện phổ thông giá rẻ thay thế cho các bộ kit robot đắt tiền. Giải pháp này giúp các trường trung học phổ thông, đặc biệt là các trường tại khu vực nông thôn hoặc có điều kiện cơ sở vật chất hạn chế, có thể triển khai bài học STEM ngay trong chương trình chính khóa mà không làm phát sinh chi phí lớn cho học sinh.
  • Đóng góp khoa học và thực tiễn tự nêu: Đề tài góp phần cụ thể hóa quy trình 5 hoạt động dạy học STEM của Bộ Giáo dục và Đào tạo vào một nội dung cơ học cụ thể của chương trình Vật lí 10; chứng minh tính khả thi của việc bồi dưỡng năng lực sáng tạo kỹ thuật cho học sinh phổ thông thông qua hoạt động trải nghiệm chế tạo thiết bị gắn liền với đời sống thực tế.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận có một số hạn chế gắn liền với phạm vi triển khai:

  • Địa bàn thực nghiệm sư phạm còn hẹp, mới chỉ tiến hành trên đối tượng học sinh lớp 10 tại Trường THPT Cẩm Lệ (thành phố Đà Nẵng) trong thời lượng 3 tiết học, chưa khảo sát đối chứng trên diện rộng ở các trường có điều kiện kinh tế - xã hội khác nhau.
  • Thời lượng 3 tiết học trên lớp chỉ đủ để hướng dẫn kiến thức nền, duyệt bản vẽ và đánh giá sản phẩm; công đoạn gia công cơ khí đòi hỏi học sinh phải tự bố trí nhiều thời gian thực hiện ngoài giờ lên lớp.
  • Do sử dụng vật liệu tái chế và gia công thủ công, độ bền cơ học và tính ổn định chống rung lắc của mô hình ở tốc độ quay lớn còn phụ thuộc nhiều vào độ khéo tay của từng nhóm học sinh.

Hướng nghiên cứu tiếp theo được tác giả gợi mở:

  • Mở rộng quy mô thực nghiệm sư phạm sang nhiều khối lớp và các trường THPT khác tại địa phương để thu thập bộ dữ liệu thống kê đối chứng có độ tin cậy cao hơn.
  • Tiếp tục thiết kế và thử nghiệm các chủ đề STEM khác thuộc chương “Động lực học chất điểm” đã được tác giả đề xuất trong đề tài, bao gồm: “Mô hình vòng quay mặt trời”, “Mô hình vũ trụ và các vì sao”, và “Chế tạo đôi giày patin”.

Giá trị tham khảo

Khóa luận là tài liệu tham khảo hữu ích cho:

  • Giáo viên Vật lí và cán bộ quản lý chuyên môn tại các trường THPT: Tham khảo kế hoạch bài dạy 3 tiết theo chuẩn quy trình thiết kế kỹ thuật của Bộ Giáo dục và Đào tạo để đưa vào kế hoạch giáo dục môn học theo Chương trình GDPT 2018.
  • Sinh viên ngành Sư phạm Vật lí và Sư phạm Khoa học tự nhiên: Học hỏi phương pháp thiết kế đồ dùng dạy học tự làm, cách xây dựng hệ thống câu hỏi định hướng kỹ thuật và phương pháp chuyển đổi kiến thức lý thuyết trừu tượng thành sản phẩm thực hành.
  • Người làm nghiên cứu phương pháp dạy học STEM: Tham khảo bộ công cụ đánh giá đa chiều, đặc biệt là bảng mô tả chi tiết 9 tiêu chí đánh giá năng lực sáng tạo của học sinh và thang điểm 100 đánh giá sản phẩm kỹ thuật.

Câu hỏi thường gặp

1. Khóa luận sử dụng những nguyên vật liệu nào để chế tạo mô hình máy vắt quần áo và tổng chi phí là bao nhiêu?
Mô hình mẫu sử dụng các vật liệu tái chế gồm thùng sơn (làm vỏ ngoài), sọt nhựa (làm lồng quay có lỗ thoát nước), thùng nhựa nhỏ/ca nước (làm đế gắn motor) và 2 miếng gỗ (giảm ma sát). Các vật tư phải mua mới gồm: 1 motor 12-24V (100.000 VNĐ), dây điện (3.000 VNĐ) và 1 công tắc (2.000 VNĐ), sọt nhựa (20.000 VNĐ). Tổng chi phí dự kiến cho một sản phẩm là 130.000 VNĐ.

2. Kiến thức khoa học trọng tâm nào trong chương trình phổ thông được ứng dụng trong chủ đề này?
Chủ đề tích hợp kiến thức của bài "Chuyển động tròn đều" (Bài 5 - Vật lí 10), "Lực hướng tâm" và "Chuyển động li tâm" (Bài 14 - Vật lí 10 thuộc chương Động lực học chất điểm), kết hợp phần kiến thức mạch điện một chiều và an toàn điện thuộc chương trình Vật lí 7.

3. Tiến trình dạy học của chủ đề được phân bổ như thế nào về mặt thời gian?
Tiến trình được thiết kế theo phương án 3 buổi học trên lớp (mỗi buổi 45 phút, tổng cộng 135 phút). Tiết 1 dành cho Hoạt động 1 (xác định vấn đề - 20 phút) và Hoạt động 2 (nghiên cứu kiến thức nền - 25 phút). Tiết 2 dành cho Hoạt động 3 (đề xuất bản vẽ và báo cáo phương án thiết kế - 45 phút). Tiết 3 dành cho Hoạt động 4 (hoàn thiện thử nghiệm - 30 phút) và Hoạt động 5 (báo cáo, đánh giá sản phẩm - 15 phút).

4. Năng lực sáng tạo của học sinh được đánh giá dựa trên những công cụ và tiêu chí nào?
Năng lực sáng tạo được đánh giá thông qua rubric gồm 9 tiêu chí (từ tìm vấn đề mới, thiết kế sơ đồ, đề xuất giải pháp đo kiểm, tìm vật liệu thay thế, đề xuất cải tiến kỹ thuật, chế tạo sản phẩm, vận dụng kiến thức, thao tác tư duy phán đoán đến việc lập nhiều phương án tối ưu). Mỗi tiêu chí được phân chia thành 3 mức độ biểu hiện rõ ràng: Mức 1 (Không có), Mức 2 (Không rõ ràng) và Mức 3 (Rõ ràng).

5. Sản phẩm máy vắt thực tế của học sinh được chấm điểm theo những tiêu chí kỹ thuật nào?
Sản phẩm được chấm theo thang điểm 100 với 7 tiêu chí: Máy vận hành quay đều theo yêu cầu (10 điểm); Ít tạo tiếng ồn lớn (10 điểm); Có tính thẩm mỹ (10 điểm); Bản vẽ mạch điện motor đúng nguyên lý (10 điểm); Trình bày rõ chức năng từng bộ phận (20 điểm); Giải thích đúng nguyên lý tách nước bằng lực li tâm (30 điểm); Kỹ năng báo cáo, phản biện logic (10 điểm).

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Thị Như Quỳnh đã giải quyết trọn vẹn nhiệm vụ thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM “Máy vắt quần áo sáng tạo” trong khuôn khổ chương “Động lực học chất điểm” môn Vật lí 10. Bằng việc chế tạo thành công thiết bị thực nghiệm từ vật liệu giá rẻ với chi phí 130.000 VNĐ và chuẩn hóa tiến trình dạy học 3 tiết học, công trình đưa ra giải pháp thực tiễn giúp triển khai giáo dục STEM bình đẳng, hiệu quả cho các trường phổ thông đại trà. Kết quả thực nghiệm sư phạm tại Trường THPT Cẩm Lệ bước đầu khẳng định tính khả thi của tiến trình dạy học và hiệu quả của hệ thống công cụ trong việc bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học sinh.