Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong bối cảnh thế kỷ XXI với sự bùng nổ của cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư (Cách mạng 4.0), hệ thống giáo dục toàn cầu cũng như tại Việt Nam đang đứng trước yêu cầu đổi mới căn bản và toàn diện. Mô hình giáo dục STEM (tích hợp Khoa học - Công nghệ - Kỹ thuật - Toán học) đã trở thành một định hướng giáo dục trọng tâm nhằm trang bị cho học sinh năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn thông qua việc kết hợp lý thuyết với trải nghiệm và thực hành. Tại Việt Nam, định hướng này được khẳng định cụ thể thông qua Chỉ thị số 16/CT-TTg ngày 04/05/2017 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 Bộ Giáo dục và Đào tạo thúc đẩy triển khai giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông.

Vật lý là môn học thuộc khối khoa học tự nhiên, cung cấp các kiến thức nền tảng về thế giới tự nhiên và các nguyên lý ứng dụng vào đời sống. Do đó, việc nghiên cứu và triển khai dạy học môn Vật lý theo định hướng giáo dục STEM có mối quan hệ tương hỗ chặt chẽ, tạo điều kiện thuận lợi để học sinh vận dụng kiến thức khoa học vào việc giải quyết các thách thức kỹ thuật và thực tiễn. Xuất phát từ bối cảnh đó, khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Thị Phương Thảo (Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2, Khoa Vật lý, chuyên ngành Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lý, người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Anh Dũng, năm 2019) đã lựa chọn đề tài: "Thiết kế hoạt động giáo dục STEM thông qua thử thách làm nến cho học sinh lớp 10 Trung học phổ thông".

Mục đích nghiên cứu của đề tài gồm hai nội dung:

  1. Xây dựng cơ sở lí luận về giáo dục STEM và cơ sở lí luận về hoạt động dạy học STEM thông qua môn Vật lý ở trường trung học phổ thông (THPT).
  2. Thiết kế các hoạt động dạy học và bộ công cụ đánh giá giáo dục STEM thông qua dạy học phần "Sự nóng chảy - sự đông đặc" thuộc bài "Sự chuyển thể của các chất" trong chương trình Vật lý lớp 10.

Để đạt được mục đích trên, nghiên cứu xác định 4 nhiệm vụ cụ thể:

  • a) Nghiên cứu tổng quan về giáo dục STEM.
  • b) Nghiên cứu về dạy học bộ môn Vật lý theo định hướng giáo dục STEM.
  • c) Nghiên cứu bài "Sự chuyển thể của các chất phần Sự nóng chảy - sự đông đặc" trong sách giáo khoa Vật lý lớp 10.
  • d) Thiết kế hoạt động dạy học theo định hướng giáo dục STEM và bộ công cụ đánh giá dạy học tương ứng.

Đối tượng nghiên cứu là các kiến thức để thiết kế dạy học trong giáo dục STEM thông qua dạy học bộ môn Vật lý lớp 10. Khách thể nghiên cứu là quá trình dạy học môn Vật lý lớp 10, cụ thể là bài "Sự chuyển thể của các chất". Phạm vi nghiên cứu giới hạn trong chương trình môn Vật lý lớp 10 ban cơ bản. Giả thuyết nghiên cứu của đề tài xác định: nếu thiết kế được hoạt động dạy học theo định hướng STEM thì sẽ đánh giá được mức độ đạt mục tiêu dạy học và mức độ phát triển kiến thức, kỹ năng STEM của học sinh, đồng thời tạo hứng thú giúp học sinh hoạt động tích cực, chủ động hơn trong học tập.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Về mặt cơ sở lý thuyết, tác giả tổng hợp các định nghĩa và quan điểm học thuật quốc tế về giáo dục STEM:

  • Định nghĩa của Tsupros (2009): Giáo dục STEM là một cách tiếp cận liên ngành trong quá trình học, trong đó các khái niệm học thuật mang tính nguyên tắc được lồng ghép với các bài học trong thế giới thực, giúp kết nối nhà trường, cộng đồng, nơi làm việc và các tổ chức toàn cầu.
  • Định nghĩa của Sanders (2009): Giáo dục STEM là phương pháp tiếp cận, khám phá trong giảng dạy và học tập giữa hai hay nhiều hơn các môn học STEM, hoặc giữa một chủ đề STEM và một hoặc nhiều môn học khác trong nhà trường.
  • Ba đặc điểm cốt lõi của giáo dục STEM theo tác giả Nguyễn Thành Hải (Đại học Missouri, Mỹ): Tiếp cận liên ngành (khác với đa ngành); lồng ghép bài học với thế giới thực; kết nối từ nhà trường, xã hội đến các tổ chức toàn cầu.
  • Bốn môn học cấu thành STEM: Khoa học (Science), Công nghệ (Technology), Kỹ thuật (Engineering) và Toán học (Mathematics), cùng hệ thống kỹ năng tương ứng gồm kỹ năng khoa học, kỹ năng công nghệ, kỹ năng kỹ thuật và kỹ năng toán học.
  • Mô hình dạy học 5E: Do Rodger W. Bybee và cộng sự tại BSCS (Nghiên cứu giáo trình dạy Sinh học - Mỹ) phát triển năm 1987 dựa trên thuyết kiến tạo (constructivism), gồm 5 giai đoạn: Gắn kết (Engagement), Khảo sát (Exploration), Giải thích (Explanation), Áp dụng cụ thể (Elaboration), và Đánh giá (Evaluation).
  • Quy trình dạy học môn Vật lý theo định hướng giáo dục STEM do tác giả đề xuất gồm 5 bước: Bước 1: Xây dựng chủ đề; Bước 2: Xây dựng nội dung học tập theo định hướng STEM; Bước 3: Thiết kế nhiệm vụ học tập; Bước 4: Tổ chức thực hiện; Bước 5: Đánh giá và điều chỉnh.
  • Cơ sở kiểm tra đánh giá: Khóa luận phân tích sự chuyển dịch từ đánh giá truyền thống (dùng lời, giấy bút, kiểm tra thực hành) sang đánh giá trong STEM với sự kết hợp giữa đánh giá quá trình và đánh giá tổng kết, sử dụng phiếu đánh giá tiêu chí (Rubric).

Về phương pháp nghiên cứu thực tế, đề tài sử dụng phối hợp các phương pháp:

  • Phương pháp nghiên cứu lí luận: Phân tích, tổng hợp, hệ thống hóa các tài liệu lý luận liên quan nhằm xây dựng tài liệu hướng dẫn học tập cho học sinh.
  • Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Phỏng vấn trực tiếp giáo viên và học sinh tại trường phổ thông.
  • Phương pháp chuyên gia: Tham khảo, tiếp thu ý kiến của các chuyên gia trong lĩnh vực giáo dục về việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo.
  • Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Dự kiến tiến hành trên học sinh khối 10 trường THPT để kiểm tra tính khả thi của tiến trình dạy học.
  • Phương pháp xử lý thông tin: Áp dụng phương pháp thống kê toán học để xử lý và phân tích số liệu thực nghiệm.

Dưới đây là bảng tổng hợp sự khác biệt trong hoạt động của giáo viên khi triển khai theo mô hình 5E so với cách tiếp cận không thống nhất:

Giai đoạn 5E Hoạt động thống nhất với mô hình 5E Hoạt động không thống nhất với mô hình 5E
Gắn kết (Engagement) Tạo hứng thú, kích thích tò mò; đặt câu hỏi mở; làm rõ các hiểu biết sẵn có của học sinh. Giải thích khái niệm; cung cấp định nghĩa và câu trả lời dứt khoát ngay từ đầu; đưa ra câu hỏi đóng.
Khảo sát (Exploration) Khuyến khích học sinh hợp tác, tự thao tác; quan sát, lắng nghe; đóng vai trò tư vấn; cung cấp thời gian giải quyết vấn đề. Trực tiếp cung cấp câu trả lời; hướng dẫn từng bước chi tiết cầm tay chỉ việc; kết luận học sinh sai ngay lập tức.
Giải thích (Explanation) Khuyến khích học sinh dùng từ ngữ cá nhân để giải thích; yêu cầu đưa bằng chứng; làm rõ khái niệm mới dựa trên trải nghiệm của học sinh. Tự đưa ra định nghĩa và bài giảng áp đặt; chấp nhận giải thích không kèm chứng cứ; giới thiệu khái niệm không liên quan.
Áp dụng cụ thể (Elaboration) Khuyến khích học sinh áp dụng kiến thức vào tình huống mới; nhắc nhở học sinh dùng dữ liệu, bằng chứng đã thu thập. Tiếp tục bài giảng lý thuyết rời rạc; giải hộ bài tập; cung cấp giải pháp mẫu từng bước một.
Đánh giá (Evaluation) Quan sát sự thay đổi hành vi, nhận thức; cho phép tự đánh giá và đánh giá nhóm; dùng câu hỏi mở kết nối bài học. Chỉ kiểm tra ghi nhớ từ vựng rời rạc; dùng toàn bộ câu hỏi đóng đúng/sai; chấm điểm mà không gắn với năng lực thực hành.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Cơ sở lí luận về giáo dục STEM

Chương này tập trung làm rõ bản chất của giáo dục STEM thông qua các khái niệm học thuật, 4 lĩnh vực môn học và 4 nhóm kỹ năng cốt lõi. Tác giả phân tích vai trò của STEM trong việc phát triển năng lực tư duy logic, kỹ năng mềm và hỗ trợ định hướng nghề nghiệp tương lai cho học sinh.

Chương 1 cũng khảo sát kinh nghiệm triển khai giáo dục STEM trên thế giới:

  • Tại Pháp: Giáo dục STEM bao phủ từ bậc tiểu học (Toán, Khoa học tự nhiên, Công nghệ), THCS (học theo định hướng nghiên cứu và giải quyết vấn đề, tích hợp Khoa học và Công nghệ) đến THPT (thời lượng phân bổ đáng kể cho Toán 4 giờ/tuần, Vật lý - Hóa học 3 giờ/tuần, cùng các chủ đề khám phá công nghệ sinh học, y tế, đổi mới kỹ thuật).
  • Tại Anh: Chương trình thúc đẩy STEM dựa trên 4 nội dung (tuyển dụng giáo viên dạy phối hợp, bồi dưỡng giáo viên, cải tiến chương trình, đầu tư cơ sở vật chất từ công và tư) theo Mark Windale (2016). Triển khai qua 4 hình thức: dự án trong 1 môn, dự án trong nhiều môn, dự án phối hợp liên môn, và dự án song song với khóa học.
  • Tại Mỹ: Năm 2009, chính quyền Obama triển khai chiến dịch "Giáo dục để đổi mới"; năm 2014 phân bổ ngân sách 3,1 tỷ đô la (tăng 6,7% so với 2012) vào các chương trình STEM liên bang để tuyển dụng giáo viên, hỗ trợ mạng lưới trường học và đầu tư công nghệ học tập thế hệ mới.

Tại Việt Nam, chương trình ngoại khóa xuất hiện từ năm 2015 (chuỗi Học viện STEM của DTT Eduspec, FPT kết hợp American STEM từ năm học 2017-2018). Bộ Giáo dục và Đào tạo tổ chức các cuộc thi liên môn, cuộc thi Robothon, đồng thời phối hợp Hội đồng Anh triển khai dự án thí điểm giáo dục STEM tại 15 trường THCS và THPT thuộc các tỉnh: Hà Nội, Hải Dương, Hải Phòng, Quảng Ninh, Nam Định. Chương trình môn Vật lý mới (theo PGS.TS Nguyễn Văn Khánh) định hướng tích hợp ở giai đoạn cơ bản, phân hóa ở THPT và chú trọng phát triển năng lực qua thực hành. Trên cơ sở đó, tác giả hoàn thiện quy trình 5 bước dạy học Vật lý theo định hướng STEM và hệ thống hóa các kỹ thuật kiểm tra đánh giá theo tiêu chí rubric.

Chương 2: Thiết kế hoạt động giáo dục STEM thông qua thử thách làm nến cho học sinh lớp 10 Trung học phổ thông

Chương 2 là phần nội dung trọng tâm của khóa luận. Tác giả bắt đầu bằng việc phân tích chuẩn kiến thức, kĩ năng của Bài 38, Tiết 1 "Sự chuyển thể của các chất phần Sự nóng chảy - sự đông đặc" trong chương trình Vật lý 10:

Đơn vị kiến thức Mức độ chuẩn kiến thức, kĩ năng Mức độ thể hiện cụ thể
Sự chuyển thể của các chất: Sự nóng chảy - sự đông đặc Nhận biết: Phát biểu được định nghĩa và các đặc điểm của sự nóng chảy, sự đông đặc. Quá trình chuyển từ thể rắn sang thể lỏng gọi là sự nóng chảy. Quá trình chuyển ngược lại từ thể lỏng sang thể rắn gọi là sự đông đặc.
Thông hiểu: Viết được công thức tính nhiệt nóng chảy của vật rắn. Nhiệt nóng chảy $Q$ tỉ lệ thuận với khối lượng $m$ của chất rắn: $Q = \lambda m$, trong đó $m$ là khối lượng, $\lambda$ là nhiệt nóng chảy riêng.
Vận dụng: Vận dụng công thức để giải bài tập và giải thích hiện tượng thực tế. Vận dụng công thức $Q = \lambda m$ để tính toán các đại lượng; giải thích ứng dụng và hiện tượng chuyển thể trong đời sống.

Từ các chuẩn kiến thức trên, tác giả xây dựng bảng định hướng phát triển năng lực STEM cụ thể thông qua thử thách làm nến:

Khoa học (Science) Công nghệ (Technology) Kỹ thuật (Engineering) Toán học (Maths) Sản phẩm định hướng
Vận dụng kiến thức về sự nóng chảy, sự đông đặc và chất rắn vô định hình để giải thích quá trình làm nến. Sử dụng đèn cồn, thìa, lọ thủy tinh làm khuôn đúc; thao tác gia nhiệt an toàn. Thiết kế sơ đồ tiến trình làm nến từ bơ thực vật dựa trên tài liệu hướng dẫn. Tính toán nhiệt nóng chảy của chất rắn dựa vào công thức liên hệ giữa nhiệt lượng và khối lượng ($Q = \lambda m$). Báo cáo sơ đồ tiến trình làm nến từ bơ thực vật và sản phẩm nến hoàn thiện.

Cơ sở khoa học của hoạt động được xác định:

  • Bơ thực vật là hidrocacbon no có số chẵn nguyên tử cacbon (thường từ 12C đến 24C), tồn tại ở thể rắn trong điều kiện thường.
  • Bơ thực vật là chất rắn vô định hình, không có cấu trúc hình học xác định, không có nhiệt độ nóng chảy cố định (khoảng nóng chảy dao động từ 32°C đến 35°C), thể tích giảm khi đông đặc.

Danh mục nguyên vật liệu gồm: lọ thủy tinh sạch, bát thủy tinh nhỏ, bơ thực vật, sáp màu, tinh dầu nguyên chất 100%, sợi cotton 100%, đèn cồn, kéo, ốc vít kim loại (làm quả nặng kéo bấc chìm đáy lọ), que ngang (cố định bấc nến).

Quy trình kỹ thuật làm nến từ bơ thực vật được thiết kế thành 9 bước:

  1. Bước 1: Chuẩn bị lọ sạch làm khuôn đựng nến theo kích thước và hình dáng mong muốn.
  2. Bước 2: Đổ đầy bơ thực vật cách miệng lọ khoảng 3 cm (dự trù độ co ngót thể tích khi tan chảy).
  3. Bước 3: Làm tan chảy hoàn toàn bơ thực vật bằng cách hơ cẩn thận trên ngọn lửa đèn cồn; dùng thanh gỗ khuấy đều.
  4. Bước 4: Làm tan chảy sáp màu bằng đèn cồn trong khoảng thời gian từ 2 đến 3 phút.
  5. Bước 5: Đổ sáp màu đã nung chảy vào lọ bơ lỏng để tạo màu, nhỏ tinh dầu và khuấy đều hỗn hợp.
  6. Bước 6: Cắt đoạn dây cotton 100% dài khoảng 40 cm, buộc một đầu vào con ốc vít để giữ bấc nến đứng thẳng từ đáy.
  7. Bước 7: Thả con ốc vào chính giữa đáy lọ, quấn và cố định đầu trên của sợi bấc vào một thanh gỗ đặt ngang miệng lọ.
  8. Bước 8: Để yên hỗn hợp cho đến khi đông đặc hoàn toàn; cắt ngắn bấc nến chừa lại độ dài vừa đủ để bắt lửa.
  9. Bước 9: Hoàn thiện trang trí bề mặt và thắp sáng nến.

Tiến trình dạy học trên lớp được thiết kế cho thời lượng 40 phút gồm 4 hoạt động:

  • Hoạt động 1 (5 phút): Đặt vấn đề và giao nhiệm vụ. Giáo viên nêu tình huống mất điện cần nguồn sáng, giới thiệu cấu tạo nến, chia nhóm và giao nhiệm vụ làm nến kèm tài liệu hướng dẫn.
  • Hoạt động 2 (15 phút): Thực hiện nhiệm vụ. Học sinh nhận vật liệu, làm việc nhóm để thực hiện thử thách làm nến, thiết kế sơ đồ tiến trình vào Phiếu học tập số 1.
  • Hoạt động 3 (15 phút): Báo cáo và thảo luận. Đại diện nhóm thuyết trình sản phẩm, các nhóm phản biện và góp ý.
  • Hoạt động 4 (5 phút): Tìm hiểu sự nóng chảy của chất rắn kết tinh và chất rắn vô định hình. Khái quát hóa lý thuyết từ kết quả thực hành.

Chương này cũng giới thiệu việc tích hợp công nghệ thông qua phần mềm Lux Meter trên điện thoại thông minh để học sinh đo cường độ sáng của nến, đồng thời đề xuất danh mục các bài học Vật lý 10 có khả năng triển khai dạy học theo định hướng STEM.

Chương 3: Dự kiến thực nghiệm sư phạm

Chương 3 trình bày kế hoạch kiểm chứng tính khả thi của tiến trình dạy học đã xây dựng:

  • Mục đích: Đánh giá tính khả thi, hiệu quả của hoạt động giáo dục STEM thông qua thử thách làm nến đối với việc hình thành kiến thức và phát triển kỹ năng của học sinh.
  • Đối tượng: Học sinh khối 10 tại trường trung học phổ thông.
  • Phương pháp thực nghiệm: Tổ chức giảng dạy bài học thực nghiệm kết hợp quan sát, điều tra, phỏng vấn giáo viên và học sinh.
  • Bộ công cụ đánh giá được thiết kế gồm 3 bảng tiêu chí (Rubric): Bảng tiêu chí đánh giá sản phẩm nến, Bảng tiêu chí đánh giá hoạt động làm việc nhóm, và Bảng tiêu chí tự đánh giá của cá nhân học sinh.
  • Thời gian và kết quả dự kiến: Xác định mốc thời gian triển khai trong năm học 2018-2019 và dự kiến kết quả đạt được về sự tiến bộ trong tư duy thực hành, khả năng làm việc nhóm và mức độ chủ động học tập của học sinh.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đạt được các kết quả cụ thể được ghi nhận trong văn bản:

  • Hệ thống hóa cơ sở lý luận về giáo dục STEM, phân tích kinh nghiệm quốc tế (Pháp, Anh, Mỹ) và cơ sở pháp lý, thực tiễn tại Việt Nam (Chỉ thị 16/CT-TTg, đề án 15 trường thí điểm của Hội đồng Anh).
  • Xây dựng quy trình 5 bước dạy học môn Vật lý theo định hướng STEM và đề xuất quy trình chuyển giao mô hình dạy học 5E vào cấu trúc bài học cụ thể.
  • Xây dựng giáo án thực nghiệm chi tiết cho Bài 38 Vật lý 10 (thời lượng 40 phút), cụ thể hóa các giai đoạn chuyển thể vật chất (nóng chảy, đông đặc) của bơ thực vật (chất rắn vô định hình nóng chảy ở 32-35°C).
  • Chuẩn hóa quy trình kỹ thuật 9 bước chế tạo nến an toàn, sử dụng nguyên liệu sẵn có, tích hợp ứng dụng di động Lux Meter để định lượng cường độ sáng.
  • Xây dựng bộ công cụ đánh giá đa chiều gồm Phiếu học tập số 1 và 3 bảng tiêu chí Rubric đánh giá sản phẩm, đánh giá nhóm và tự đánh giá cá nhân.

Về mặt đóng góp, nghiên cứu đưa ra giải pháp sư phạm trực quan, gắn kết lý thuyết trừu tượng về sự chuyển thể của chất rắn vô định hình và chất rắn kết tinh với quy trình kỹ thuật làm nến thực tế. Tác giả đã cụ thể hóa định hướng tích hợp liên môn khoa học - kỹ thuật - công nghệ - toán học vào một tiết học vật lý cụ thể, cung cấp tài liệu tham khảo thực hành cho giáo viên phổ thông trong bối cảnh chuẩn bị triển khai chương trình giáo dục mới.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận có một số hạn chế gắn liền với phạm vi và điều kiện nghiên cứu được trình bày trong văn bản:

  • Khóa luận dừng lại ở bước "Dự kiến thực nghiệm sư phạm" (Chương 3) mà chưa có số liệu thống kê thực nghiệm định lượng chính thức từ các lớp đối chứng và thực nghiệm trên thực tế.
  • Phạm vi nội dung mới chỉ tập trung vào một tiết học cụ thể (Tiết 1, Bài 38 Vật lý 10 ban cơ bản).
  • Khả năng triển khai đại trà có thể gặp trở ngại tại các trường học vùng sâu, vùng xa có cơ sở vật chất thí nghiệm còn sơ sài như tác giả đã nhận định trong phần tổng quan thực trạng.

Hướng nghiên cứu tiếp theo được xác định:

  • Tiến hành thực nghiệm sư phạm thực tế trên diện rộng tại các trường THPT để thu thập số liệu thống kê toán học, kiểm chứng độ tin cậy của giả thuyết nghiên cứu.
  • Hoàn thiện và chuẩn hóa bộ thang đo Rubric dựa trên phản hồi thực tế từ giáo viên và học sinh.
  • Mở rộng việc thiết kế hoạt động STEM cho toàn bộ danh mục các bài học Vật lý 10 đã được đề xuất ở cuối Chương 2.

Giá trị tham khảo

Báo cáo khóa luận có giá trị tham khảo thiết thực đối với:

  • Sinh viên chuyên ngành Sư phạm Vật lý: Cung cấp mẫu thiết kế bài học STEM hoàn chỉnh, kết nối giữa lý luận dạy học 5E và kỹ thuật soạn giáo án theo định hướng phát triển năng lực.
  • Giáo viên Vật lý tại các trường THPT: Cung cấp hướng dẫn kỹ thuật chi tiết 9 bước làm nến từ bơ thực vật, kế hoạch phân bổ thời gian bài học (40 phút) và bộ phiếu học tập có thể ứng dụng trực tiếp trên lớp.
  • Các nhà nghiên cứu và cán bộ quản lý giáo dục: Cung cấp tài liệu tổng quan về các chính sách, kinh nghiệm quốc tế và mô hình triển khai STEM tại Việt Nam trong giai đoạn 2015-2019.

Nội dung có giá trị tham khảo chuyên sâu nhất là Bảng định hướng năng lực STEM, quy trình kiểm soát thông số nhiệt độ chuyển thể của bơ thực vật (32-35°C), và cấu trúc 3 bảng tiêu chí Rubric đánh giá hoạt động học tập.

Câu hỏi thường gặp

1. Bơ thực vật được sử dụng trong hoạt động làm nến có đặc tính vật lý và hóa học gì đặc thù?
Theo nội dung khóa luận, bơ thực vật là hidrocacbon no có số chẵn nguyên tử cacbon (thường từ 12C đến 24C). Về mặt vật lý, bơ thực vật là chất rắn vô định hình, không có cấu trúc hình học xác định, không có nhiệt độ nóng chảy và đông đặc cố định (khoảng nhiệt độ nóng chảy từ 32°C đến 35°C), và thể tích bị co lại khi chuyển từ thể lỏng sang thể rắn.

2. Bốn thành tố STEM được phân công cụ thể như thế nào trong thử thách làm nến?
Bốn thành tố được xác định:

  • Khoa học: Vận dụng kiến thức về sự nóng chảy, sự đông đặc và tính chất của chất rắn vô định hình.
  • Công nghệ: Sử dụng đèn cồn, thìa, khuôn đúc thủy tinh và thao tác gia nhiệt an toàn.
  • Kỹ thuật: Thiết kế sơ đồ tiến trình và thực hiện quy trình 9 bước chế tạo nến.
  • Toán học: Tính toán nhiệt lượng nóng chảy theo công thức $Q = \lambda m$ và đo lường tỷ lệ thể tích vật liệu.

3. Khóa luận sử dụng công cụ kỹ thuật số nào để đánh giá chất lượng sản phẩm nến?
Khóa luận giới thiệu việc sử dụng phần mềm Lux Meter cài đặt trên điện thoại thông minh để đo cường độ sáng của ngọn nến sau khi hoàn thành, giúp học sinh đánh giá định lượng chất lượng sản phẩm.

4. Cấu trúc thời gian 40 phút của tiết dạy thực nghiệm trên lớp được phân chia ra sao?
Tiết dạy gồm 4 hoạt động:

  • Hoạt động 1 (5 phút): Đặt vấn đề và giao nhiệm vụ làm nến.
  • Hoạt động 2 (15 phút): Học sinh làm việc nhóm thực hiện thử thách làm nến và hoàn thành phiếu học tập.
  • Hoạt động 3 (15 phút): Các nhóm báo cáo sản phẩm, thảo luận và phản biện.
  • Hoạt động 4 (5 phút): Giáo viên tổng kết, hướng dẫn tìm hiểu sự nóng chảy của chất rắn kết tinh và chất rắn vô định hình.

5. Đề tài đã xây dựng những công cụ kiểm tra đánh giá nào cho hoạt động dạy học?
Tác giả đã xây dựng Phiếu học tập số 1 dành cho hoạt động trải nghiệm và hệ thống 3 bảng tiêu chí Rubric đánh giá theo năng lực gồm: Bảng tiêu chí đánh giá sản phẩm nến, Bảng tiêu chí đánh giá hoạt động làm việc nhóm, và Bảng tiêu chí tự đánh giá của cá nhân học sinh.

Kết luận

Khóa luận của tác giả Nguyễn Thị Phương Thảo đã hệ thống hóa cơ sở lý luận về giáo dục STEM và xây dựng thành công quy trình 5 bước dạy học môn Vật lý theo định hướng này. Tác giả đã cụ thể hóa lý thuyết vào bài học "Sự chuyển thể của các chất phần Sự nóng chảy - sự đông đặc" (Vật lý 10) thông qua thử thách làm nến từ bơ thực vật với quy trình 9 bước chế tạo rõ ràng, tích hợp phần mềm Lux Meter và hệ thống phiếu học tập, tiêu chí đánh giá đa chiều. Công trình là tài liệu tham khảo có giá trị thực tiễn đối với sinh viên sư phạm và giáo viên Vật lý trong việc đổi mới phương pháp giảng dạy theo chương trình giáo dục phổ thông.