MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Trong diễn đàn kinh tế thế giới tại Dovos tháng 1/2015, thủ tướng Đức Angela Merkel có nhắc đến cách mạng công nghiệp lần thứ tư đang tác động mạnh mẽ trên nhiều lĩnh vực và nhiều quốc gia. Các phát minh về sự phát triển nhảy vọt như: trí tuệ nhân tạo (AI), thực tế ảo (VR), tương tác thực tế ảo tăng cường (AR),… để chuyển hóa phần lớn thông tin thế giới thực thành thế giới số. Trong tương lai nhiều việc làm chân tay sẽ không còn nữa, được thay thế bằng robot, cũng sẽ có ngành nghề mới ra đời mà chúng ta vẫn chưa hình dung hết được, như nghề bác sĩ cho robot, nghề quản lý các thiết bị bay không người lái,… Tiến sĩ Raja Roy Singh, nhà giáo dục nổi tiếng Ấn Độ, chuyên gia giáo dục nhiều năm ở UNESCO khu vực Châu Á - Thái Bình Dương đã khẳng định: “Để đáp ứng được những đòi hỏi mới đặt ra do sự bùng nổ kiến thức và sáng tạo ra kiến thức mới, cần thiết phải phát triển năng lực tư duy, năng lực giải quyết vấn đề một cách sáng tạo.
Các năng lực này có thể quy gọn lại thành năng lực giải quyết vấn đề” Giáo dục STEM (STEM – viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật), Mathematics (Toán học)) là một hướng tiếp cận mới giúp trang bị cho học sinh những kiến thức cần thiết liên quan đến 4 lĩnh vực là khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán. Điểm nổi bật của STEM là kết nối, liên hệ thông tin giữa các lĩnh vực vào trong cuộc sống. Định hướng đổi mới căn bản và toàn diện giáo dục nước ta trong giai đoạn hiện nay là “chuyển mạnh quá trình giáo dục từ chủ yếu trang bị kiến thức sang phát triển toàn diện năng lực và phẩm chất người học”. Cùng nhiệm vụ đặt ra cho ngành giáo dục: “Thúc đẩy triển khai giáo dục về khoa học, công nghệ, kỹ thuật, toán học (STEM) trong chương trình giáo dục phổ thông”.
Thông qua giáo dục STEM góp phần nâng cao chất lượng dạy học các môn học, năng lực giải quyết vấn đề (GQVĐ) là một trong những năng lực chung quan trọng cần trang bị cho học thông qua hoạt động dạy học các môn học, các cấp học. Năng lực giải quyết vấn đề giúp học sinh có khả năng phát hiện và giải quyết các vấn đề trong quá trình học tập và hoạt động thực tiễn. Việc dạy học phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh ở Việt Nam hiện nay chưa được phân bố đồng đều giữa các vùng, đặc biệt là những vùng sâu vùng xa điều kiện tiếp cận còn khó khăn. Ở Đồng bằng Sông Cửu Long, năng lực giải quyết vấn đề 1 của học sinh trung học phổ thông còn hạn chế vì do đặc tính văn hóa vùng miền, các em còn rụt rè thiếu tự tin, phần lớn cơ sở vật chất, trang thiết bị phục vụ cho việc học ở trường phổ thông còn hạn chế, đa số giáo viên chưa sử dụng thành thạo các phương pháp dạy học tích cực vì ít khi sử dụng, … Hiện nay có các nghiên cứu về việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề về các nhóm ngành, môn học khác nhau.
Về việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh của tác giả Dương Đức Giáp đã đề xuất nghiên cứu trong dạy học một số kiến thức về bộ môn vật lí nhưng phần nội dung tập trung về vấn đề Từ trường và Cảm ứng điện từ Vật lí 11. Qua những gì tôi đã biết, chưa có đề tài nghiên cứu cụ thể nào cho đề tài tôi thực hiện. Từ các lý do trên, việc vận dụng các kiến thức khoa học, kỹ thuật, công nghệ và toán học, đồng thời kích thích trí tò mò, khuyến khích sự sáng tạo của học sinh vào thiết kế dạy học chủ đề STEM “Mô hình ròng rọc Pa lăng” – Vật lí 10, giúp học sinh ứng dụng kiến thức vào thực tế và trải nghiệm, sáng tạo các vấn đề lý thuyết tạo ra các sản phẩm có tính ứng dụng thực tế cao và phát triền các năng lực liên quan của học sinh. Từ đó, tôi chọn đề tài: “Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM “Mô hình ròng rọc Pa lăng” – Vật lí 10 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh” cho đề tài khóa luận.
Mục tiêu nghiên cứu Tổ chức thành công dạy học chủ đề STEM “Mô hình ròng rọc Pa lăng” - Vật lí 10 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu cơ sở lí luận về dạy học STEM; năng lực giải quyết vấn đề. - Tìm hiểu thực trạng về việc tổ chức dạy học theo hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh Trung học phổ thông hiện nay. - Thiết kế chủ đề STEM “Chế tạo mô hình ròng rọc Pa lăng” trong dạy học Vật lí 10.
- Xây dựng bộ công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học theo chủ đề đã thiết kế. - Thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá tính khả thi, hiệu quả của chủ đề. 2 - Phân tích, sử dụng thống kê toán học để xử lí số liệu. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu a.
Đối tượng - Cơ sở lí luận về dạy học STEM và hoạt động tổ chức dạy học STEM trong trường THPT. - Hoạt động dạy và học STEM của giáo viên và học sinh về chủ đề “Mô hình ròng rọc Pa lăng” cho học sinh lớp 10. Phạm vi nghiên cứu - Nội dung kiến thức nằm trong sách giáo khoa Kết nối tri thức với cuộc sống – Vật lí 10: + Chương III: Động lực học – Bài 13: “Tổng hợp và phân tích lực. Cân bằng lực” + Chương III: Động lực học – Bài 17: “Trọng lực và lực căng” + Chương III: Động lực học – Bài 21: “Moment lực.
Cân bằng của vật rắn” + Chương IV: Năng lượng, Công, Công suất – Bài 23: “Năng lượng. Công cơ học” - Đề tài nghiên cứu được thực hiện trên học sinh lớp 10 ở trường trung học phổ thông (THPT) trên địa bàn thành phố Đà Nẵng. - Thời gian: tháng 3 năm 2024 5. Phương pháp nghiên cứu a.
Phương pháp nghiên cứu lí luận - Nghiên cứu cơ sở lí luận dạy học, ý kiến của các nhà khoa học trong lĩnh vực giáo dục, luận văn có liên quan. Phương pháp điều tra khảo sát - Điều tra về việc tổ chức dạy học theo mô hình STEM ở trường THPT. - Điều tra thực trạng lồng ghép năng lực giải quyết vấn đề vào dạy học Vật lí 10 cho học sinh ở trường THPT. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 3 - Nghiên cứu, thiết kế bản vẽ, chế tạo mô hình ròng rọc Pa lăng từ các thiết bị, vật liệu đơn giản, dễ tìm, tái chế.
- Thực nghiệm dạy học STEM chủ đề “Chế tạo mô hình ròng rọc Pa lăng” trong dạy học vật lí lớp 10. Phương pháp nghiên cứu thống kê toán học - Dùng phương pháp thống kê toán học để xử lý và đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm với sự hỗ trợ của phần mềm thống kê. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ DẠY HỌC STEM NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 1. Năng lực giải quyết vấn đề 1.
Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề Năng lực là khái niệm được nhiều nhà nghiên cứu đề cập đến, khái niệm này được các nhà nghiên cứu bắt đầu quan tâm từ những năm 70 của thế kỷ XX. Khái niệm năng lực được các nhà nghiên cứu đề cập đến dưới các góc nhìn khác nhau. Theo cách tiếp cận dựa vào những đặc điểm chung (the generic approach), tác giả Đặng Thành Hưng cho rằng: “Năng lực là thuộc tính cá nhân cho phép cá nhân thực hiện thành công hoạt động nhất định, đạt kết quả mong muốn trong những điều kiện cụ thể” [7]. Với cách tiếp cận dựa vào hành vi (the behaviourist approach) thì OECD (The Organisation for Economic Co-operation and Development – Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế) định nghĩa: “Năng lực là khả năng cá nhân đáp ứng các yêu cầu phức hợp và thực hiện thành công nhiệm vụ trong bối cảnh cụ thể” [13].
Còn chương trình Giáo dục phổ thông 2018 coi: “Năng lực là thuộc tính cá nhân được hình thành, phát triển nhờ tố chất sẵn có và quá trình học tập, rèn luyện, cho phép con người huy động tổng hợp kiến thức, kỹ năng và các thuộc tính cá nhân khác nhau như hứng thú, niềm tin, ý chí… thực hiện thành công một hoạt động nhất định, đạt kết quả mong muốn trong những điều kiện cụ thể” [3]. Có nhiều cách tiếp cận và diễn đạt khác nhau nhưng các khái niệm của năng lực đều có những điểm chung. Vậy có thể định nghĩa: Năng lực là tổ hợp các thuộc tính tâm lí độc đáo của cá nhân thể hiện trong hoạt động để thực hiện một nhiệm vụ cụ thể nào đó, đáp ứng được các yêu cầu và đảm bảo cho hoạt động đó đạt được kết quả mà nhiệm vụ đặt ra. Năng lực của mỗi con người được hình thành, bồi dưỡng và phát triển thông qua hoạt động và được hình thành trên cơ sở kiến thức, kĩ năng, giá trị như: Động cơ, ý chí, hứng thú… [5].
Vấn đề là trạng thái ở đó có sự mâu thuẫn hay có khoảng cách giữa thực tế với mong muốn [6]. Lúc này hoạt động nhận thức của con người có những mâu thuẫn. Để giải quyết các mâu thuẫn đó, người học phải có các kĩ năng tư duy như phân tích, tổng hợp, phê phán, sáng tạo, … nhằm tìm ra các phương án để giải quyết vấn đề. Trong học tập để giải quyết một vấn đề thì cần có quá trình, người học phải xác định được vấn đề cần 5 giải quyết, lựa chọn được phương án tối ưu để giải quyết được vấn đề mới hay vấn đề đã xác định và đánh giá được những gì đã xảy ra trong quá trình giải quyết vấn đề.
Do đó, để giải quyết được vấn đề, đòi hỏi người học cần có năng lực giải quyết vấn đề. Bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trong dạy học là một trong những nhiệm vụ quan trọng của người giáo viên ở thế kỉ 21. Năng lực giải quyết vấn đề (NLGQVĐ) là khả năng của một cá nhân hiểu và giải quyết tình huống vấn đề khi mà giải pháp giải quyết chưa rõ ràng. Bao gồm sự sẵn sàng tham gia vào giải quyết tình huống vấn đề đó – thể hiện tiềm năng là công dân tích cực và xây dựng [14].