CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN 1. Tổng quan về dạy học trải nghiệm STEM Trong hoạt động trải nghiệm STEM, HS được khám phá các thí nghiệm, ứng dụng khoa học, kĩ thuật trong thực tiễn đời sống. Qua đó, nhận biết được ý nghĩa của Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học đối với đời sống con người, nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM. Đây cũng là cách thức để thu hút sự quan tâm của xã hội tới giáo dục STEM.
Để tổ chức thành công các hoạt động trải nghiệm STEM, cần có sự tham gia, hợp tác của các bên liên quan như trường phổ thông, cơ sở giáo dục nghề nghiệp, các trường đại học, doanh nghiệp. Trải nghiệm STEM còn có thể được thực hiện thông qua sự hợp tác giữa trường phổ thông với các cơ sở giáo dục đại học, giáo dục nghề nghiệp. Các trường phổ thông có thể triển khai giáo dục STEM thông qua hình thức câu lạc bộ.Tham gia câu lạc bộ STEM, HS được học tập nâng cao trình độ, triển khai các dự án nghiên cứu, tìm hiểu các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM. Đây là hoạt động theo sở thích, năng khiếu của HS, diễn ra định kỳ, trong cả năm học.Tổ chức tốt hoạt động câu lạc bộ STEM cũng là tiền đề triển khai các dự án nghiên cứu trong khuôn khổ cuộc thi khoa học kĩ thuật dành cho HS trung học.
Bên cạnh đó, tham gia câu lạc bộ STEM còn là cơ hội để HS thấy được sự phù hợp về năng lực, sở thích, giá trị của bản thân với nghề nghiệp thuộc các lĩnh vực STEM. Tổng quan về giáo dục STEM 1.Khái niệm về STEM STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học), thường được sử dụng khi bàn đến các chính sách phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học của mỗi quốc gia. Sự phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học được mô tả bởi chu trình STEM, trong đó Science là quy trình sáng tạo ra kiến thức khoa học; Engineering là quy trình sử dụng kiến thức khoa học để thiết kế công nghệ mới nhằm giải quyết các vấn đề; Toán là công cụ được sử dụng để thu nhận kết quả và chia sẻ kết quả đó với những người khác. Khái niệm về giáo dục STEM: Giáo dục STEM là mô hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn, giúp HS áp dụng các kiến thức Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học vào giải quyết một số vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể.
Khi nói đến mô hình giáo dục STEM, chúng tôi muốn đề cập đến một nội hàm bao gồm cả khía cạnh chương trình giáo dục, nguồn lực thực hiện chương trình và các chính sách thúc đẩy 4 skkn Thiết kế và tổ chức một số hoạt động dạy học trải nghiệm STEM chương halogen hóa học 10-THPT chương trình giáo dục STEM trong thực tiễn. Mục tiêu giáo dục STEM Thứ nhất: Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học thuộc lĩnh vực STEM cho HS. Đó là khả năng vận dụng những kiến thức, kĩ năng liên quan đến các môn học: Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Trong đó HS biết liên kết các kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn.
Biết sử dụng, quản lí và truy cập Công nghệ. HS biết về quy trình thiết kế kĩ thuật và chế tạo ra các sản phẩm. Thứ hai: Phát triển các năng lực chung cho HS. Giáo dục STEM nhằm chuẩn bị cho HS những cơ hội, cũng như thách thức trong nền kinh tế cạnh tranh toàn cầu của thế kỉ 21.
Bên cạnh những hiểu biết về các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật, Toán học, HS sẽ được phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, năng lực giao tiếp và hợp tác, năng lực tự chủ và tự học. Thứ ba: Định hướng nghề nghiệp cho HS. Giáo dục STEM sẽ tạo điều kiện cho HS có những kiến thức, kĩ năng mang tính nền tảng cho việc học tập ở các bậc học cao hơn cũng như cho nghề nghiệp trong tương lai của HS. Từ đó, góp phần xây dựng lực lượng lao động có năng lực, phẩm chất tốt, đặc biệt là lao động trong lĩnh vực STEM nhằm đáp ứng mục tiêu xây dựng và phát triển đất nước.
Tiêu chí xây dựng chủ đề STEM Tiêu chí 1: Chủ đề STEM tập trung vào các vấn đề của thực tiễn. Trong các chủ đề STEM, HS được đặt vào các vấn đề thực tiễn xã hội, kinh tế, môi trường và yêu cầu tìm các giải pháp. Tiêu chí 2: Cấu trúc chủ đề STEM kết hợp tiến trình khoa học và quy trình thiết kế kĩ thuật. Tiến trình chủ đề STEM cung cấp một cách thức linh hoạt đưa HS từ việc xác định một vấn đề hoặc một yêu cầu thiết kế đến sáng tạo và phát triển một giải pháp.
Theo quy trình này, HS thực hiện các hoạt động: (1) Xác định vấn đề – (2) Nghiên cứu kiến thức nền – (3) Đề xuất các giải pháp/thiết kế – (4) Lựa chọn giải pháp/thiết kế– (5) Chế tạo mô hình (nguyên mẫu) – (6) Thử nghiệm và đánh giá – (7) Chia sẻ và thảo luận – (8) Điều chỉnh thiết kế. Trong thực tiễn dạy học, quy trình 8 bước này được thể hiện qua 5 hoạt động chính: HĐ1: Xác định vấn đề (yêu cầu thiết kế, chế tạo) ––> HĐ2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất các giải pháp thiết kế ––> HĐ3: Trình bày và thảo luận phương án thiết kế ––> HĐ4: Chế tạo mô hình/thiết bị. theo phương án thiết kế (đã được cải tiến theo góp ý); thử nghiệm và đánh giá ––> HĐ5: Trình bày và thảo luận về sản phẩm được chế tạo; điều chỉnh thiết kế ban đầu. Trong quy trình kĩ thuật, các nhóm HS thử nghiệm các ý tưởng dựa nghiên cứu của mình, sử dụng nhiều cách tiếp cận khác nhau, mắc sai lầm, chấp nhận và học từ sai lầm, và thử lại.
Sự tập trung của HS là phát triển các 5 skkn Thiết kế và tổ chức một số hoạt động dạy học trải nghiệm STEM chương halogen hóa học 10-THPT giải pháp để giải quyết vấn đề đặt ra, nhờ đó học được và vận dụng được kiến thức mới trong chương trình giáo dục. Tiêu chí 3: Phương pháp chủ đề STEM đưa HS vào hoạt động tìm tòi và khám phá, định hướng hành động, trải nghiệm và tạo ra sản phẩm. Quá trình tìm tòi khám phá được thể hiện trong tất cả các hoạt động của chủ đề STEM, tuy nhiên trong hoạt động 2 và hoạt động 4 quá trình này cần được khai thác triệt để. Trong hoạt động 2 HS sẽ thực hiện các quan sát, tìm tòi, khám phá để xây dựng, kiểm chứng các quy luật.
Qua đó, học được kiến thức nền đồng thời rèn luyện các kĩ năng tiến trình như: quan sát, đưa ra dự đoán, tiến hành thí nghiệm, đo đạc, thu thập số liệu, phân tích số liệu… Trong hoạt động 4, quá trình tìm tòi khám phá được thể hiện giúp HS kiểm chứng các giải pháp khác nhau để tối ưu hoá sản phẩm.Trong các chủ đề STEM, hoạt động học của HS được thực hiện theo hướng mở có "khuôn khổ" về các điều kiện mà HS được sử dụng. Hoạt động học của HS là hoạt động được chuyển giao và hợp tác; các quyết định về giải pháp giải quyết vấn đề là của chính HS. HS thực hiện các hoạt động trao đổi thông tin để chia sẻ ý tưởng và tái thiết kế nguyên mẫu của mình nếu cần. HS tự điều chỉnh các ý tưởng của mình và thiết kế hoạt động tìm tòi, khám phá của bản thân.
Tiêu chí 4: Hình thức tổ chức chủ đề STEM lôi cuốn HS vào hoạt động nhóm kiến tạo. Giúp HS làm việc trong một nhóm kiến tạo là một việc khó khăn, đòi hỏi tất cả GV ở trường làm việc cùng nhau để áp dụng phương thức dạy học theo nhóm, sử dụng cùng một ngôn ngữ, tiến trình và yêu cầu về sản phẩm học tập mà HS phải hoàn thành. Làm việc nhóm trong thực hiện các hoạt động của chủ đề STEM là cơ sở phát triển năng lực giao tiếp và hợp tác cho HS. Tiêu chí 5: Nội dung chủ đề STEM áp dụng chủ yếu từ nội dung các môn học mà HS đã và đang học.
Trong các chủ đề STEM, GV cần kết nối và tích hợp một cách có mục đích nội dung từ các chương trình Khoa học, Công nghệ, Tin học và Toán học. Lập kế hoạch để hợp tác với các GV các môn học để hiểu rõ nội hàm của việc làm thế nào để các mục tiêu khoa học có thể tích hợp trong một bài học đã cho. Từ đó, HS dần thấy rằng Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học không phải là các môn học độc lập, mà chúng liên kết với nhau để giải quyết các vấn đề. Điều đó có liên quan đến việc học Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học của HS.
Tiêu chí 6: Tiến trình chủ đề STEM tính đến có nhiều đáp án đúng và coi sự thất bại như là một phần cần thiết trong học tập. Một câu hỏi nghiên cứu đặt ra, có thể đề xuất nhiều giả thuyết khoa học; một vấn đề cần giải quyết, có thể đề xuất nhiều phương án, và lựa chọn phương án tối ưu. Trong các giả thuyết khoa học, chỉ có một giả thuyết đúng. Ngược lại, các phương án giải quyết vấn đề đều khả thi, chỉ khác nhau ở mức độ tối ưu khi giải quyết vấn đề.
Tiêu chí này cho thấy vai trò quan trọng của năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo trong dạy học STEM. 6 skkn Thiết kế và tổ chức một số hoạt động dạy học trải nghiệm STEM chương halogen hóa học 10-THPT 1. Bảng kiểm tự rà soát kế hoạch dạy học STEM GV cũng có thể sử dụng bảng kiểm tự rà soát xem kế hoạch dạy học mình xây dựng đã đầy đủ theo các yêu cầu của giáo dục STEM chưa. Một kế hoạch dạy học đáp ứng yêu cầu sẽ cung cấp nhiều cơ hội để phát triển năng lực của HS.
Bảng kiểm tự rà soát đánh giá kế hoạch dạy học STEM trong môn học STT Các tiêu chí Có Không Những tiêu chí chung 1 Chủ đề có tính thực tiễn. 2 Có mục tiêu rõ ràng, phù hợp, có thể quan sát, đánh giá được và thống nhất với công cụ đánh giá. 3 Phương tiện đầy đủ và tường minh. Sử dụng phương tiện phù hợp lứa tuổi.
4 Mô tả sự huy động kiến thức liên môn trong chủ đề phù hợp. 5 Các lưu ý an toàn được trình bày rõ ràng. 6 Các yêu cầu phù hợp nhận thức của HS.