Tổ chức dạy học STEM bài học “Kính tiềm vọng” Khoa học tự nhiên 8 nước CHDCND Lào

Luận văn thạc sĩ: Tổ chức dạy học STEM bài Kính tiềm vọng môn Khoa học tự nhiên 8 ở nước CHDCND Lào

• Tác giả: Nunthida Phaysith
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Quang Linh
• Trường học: Đại học Thái Nguyên - Trường Đại học Sư phạm
• Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lý
• Đề tài: Tổ chức dạy học STEM bài học “Kính tiềm vọng” Khoa học tự nhiên 8 nước CHDCND Lào
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Thái Nguyên

Tóm tắt

I. Tổng quan dạy học STEM bài Kính tiềm vọng tại CHDCND Lào

Giáo dục STEM là phương pháp giảng dạy hiện đại trên thế giới. Mô hình này kết hợp bốn lĩnh vực gồm Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. Mục tiêu trọng tâm là đào tạo người học vận dụng tri thức liên môn vào đời sống. Tại Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào, đổi mới giáo dục đang diễn ra mạnh mẽ. Chương trình môn Khoa học tự nhiên lớp 8 đòi hỏi học sinh nắm vững kiến thức quang học. Chủ đề kính tiềm vọng giữ vai trò then chốt trong mạch kiến thức phản xạ ánh sáng. Việc triển khai bài học STEM kính tiềm vọng mang lại nhiều chuyển biến tích cực. Học sinh không chỉ tiếp thu lý thuyết thụ động từ sách giáo khoa. Các em trực tiếp bắt tay vào quy trình nghiên cứu, tính toán góc phản xạ và lắp ráp mô hình. Nghiên cứu của tác giả Nunthida Phaysith năm 2021 tại Đại học Sư phạm Thái Nguyên đã hệ thống hóa cơ sở lý luận này. Đề tài khẳng định giáo dục STEM hoàn toàn phù hợp với định hướng cải cách tại Lào. Học sinh hào hứng tham gia hoạt động chế tạo. Năng lực giải quyết vấn đề nâng cao rõ rệt. Mô hình tạo tiền đề vững chắc cho giáo dục hiện đại.

1.1. Bản chất mô hình STEM trong chương trình Khoa học tự nhiên

Giáo dục STEM phá vỡ ranh giới đơn môn truyền thống. Mô hình này kết nối lý thuyết vật lý với chế tạo kỹ thuật và tư duy toán học. Học sinh tiếp cận kiến thức khoa học tự nhiên qua các hiện tượng thực tế. Thay vì ghi nhớ máy móc định lý, học trò trực tiếp vận dụng định luật quang học vào chế tạo công cụ. Khoa học tự nhiên lớp 8 cung cấp nền tảng vật lý về ánh sáng. Yếu tố công nghệ và kỹ thuật yêu cầu học sinh lựa chọn vật liệu, phác thảo bản vẽ và đo đạc kích thước. Yếu tố toán học hỗ trợ căn chỉnh góc phản xạ bốn mươi lăm độ. Toàn bộ tiến trình tạo ra trải nghiệm học tập đa chiều, khơi gợi niềm đam mê khám phá của người học.

1.2. Ý nghĩa bài học Kính tiềm vọng đối với học sinh lớp 8 tại Lào

Kính tiềm vọng là thiết bị quang học quan trọng và gần gũi. Bài học cung cấp cơ hội tuyệt vời để học sinh thực hành khoa học. Tại các trường học ở Lào, trang thiết bị thí nghiệm hiện đại còn hạn chế. Do đó, việc tự chế tạo thiết bị từ bìa carton hoặc ống nhựa mang giá trị giáo dục to lớn. Học sinh được quan sát đường truyền của tia sáng qua hai gương phẳng song song. Hiện tượng quang học trở nên trực quan và dễ hiểu. Hoạt động này kích thích óc tò mò, rèn luyện kỹ năng thao tác tay chân khéo léo. Đồng thời, học trò hình thành tinh thần làm việc nhóm và trách nhiệm cộng đồng khi hoàn thành sản phẩm chung.

II. Thực trạng và rào cản dạy học STEM môn Khoa học tự nhiên tại Lào

Phân tích thực trạng dạy học tại CHDCND Lào cho thấy nhiều rào cản lớn. Đa số giáo viên trung học cơ sở vẫn duy trì lối thuyết giảng truyền thống. Giờ học lý thuyết chiếm phần lớn thời lượng phân phối chương trình. Thực hành thí nghiệm thường bị cắt giảm hoặc chỉ thực hiện dưới dạng minh họa hình ảnh. Khảo sát thực tế trong luận văn của Nunthida Phaysith phản ánh bức tranh giáo dục còn nhiều trăn trở. Cơ sở vật chất tại các trường như THCS Songmeuang còn nhiều thiếu thốn. Phòng thí nghiệm vật lý chưa có đủ bộ dụng cụ quang học đồng bộ cho học sinh. Giáo viên thiếu tài liệu hướng dẫn sư phạm về giáo dục STEM bằng tiếng Lào. Ngoài ra, học sinh lớp 8 chưa có thói quen làm việc theo dự án chế tạo. Kỹ năng tư duy phản biện và năng lực giải quyết vấn đề của các em chưa được rèn luyện thường xuyên. Người học gặp khó khăn khi chuyển đổi lý thuyết sách vở thành sản phẩm cơ học. Những khó khăn này ảnh hưởng trực tiếp tới chất lượng đào tạo nhân lực khoa học công nghệ của đất nước. Việc giải quyết các rào cản này là yêu cầu cấp thiết của ngành giáo dục Lào.

2.1. Hạn chế về cơ sở vật chất và thiết bị thí nghiệm tại nhà trường

Hầu hết các trường trung học tại CHDCND Lào đối mặt với tình trạng thiếu thốn thiết bị dạy học. Phòng thí nghiệm khoa học tự nhiên chưa hoàn thiện trang bị cần thiết. Dụng cụ quang học như lăng kính, gương phẳng hay nguồn sáng chuẩn bị hạn chế. Giáo viên thường dạy chay lý thuyết hoặc vẽ sơ đồ minh họa lên bảng đen. Học sinh không có cơ hội tiếp xúc thực tế để tự kiểm chứng hiện tượng phản xạ ánh sáng. Việc thiếu kinh phí mua sắm thiết bị chuyên dụng cản trở các giờ học trải nghiệm sáng tạo. Điều này làm giảm sự hứng thú học tập và kìm hãm tư duy khám phá tự nhiên của thế hệ trẻ.

2.2. Khó khăn của giáo viên và học sinh trong phát triển năng lực

Giáo viên tại Lào gặp nhiều trở ngại khi đổi mới phương pháp giảng dạy. Đa số giáo viên chưa được tập huấn bài bản về thiết kế tiến trình STEM. Thói quen truyền thụ một chiều đã ăn sâu qua nhiều thế hệ giáo dục. Giáo viên thường lúng túng trong việc tổ chức hoạt động nhóm và đánh giá năng lực giải quyết vấn đề. Về phía học sinh lớp 8, người học còn rụt rè và thiếu kỹ năng làm việc tập thể. Khi đối diện nhiệm vụ chế tạo kính tiềm vọng, học sinh bối rối ở khâu thiết kế kỹ thuật. Kỹ năng đo góc và cố định gương phẳng đòi hỏi tính chính xác cao. Những rào cản tâm lý và kỹ năng này khiến quá trình học tập ban đầu gặp nhiều trở ngại.

III. Giải pháp quy trình 5 hoạt động dạy học STEM Kính tiềm vọng

Luận văn thạc sĩ của Nunthida Phaysith đề xuất quy trình tổ chức năm hoạt động chuẩn mực. Quy trình này mô phỏng sát chu trình thiết kế kỹ thuật chuyên nghiệp. Hoạt động 1 bắt đầu bằng việc giao nhiệm vụ xác định vấn đề thực tế. Học sinh tiếp nhận thách thức quan sát mục tiêu bị che khuất tầm nhìn. Hoạt động 2 tập trung nghiên cứu kiến thức nền về định luật phản xạ ánh sáng. Học sinh thảo luận nhóm và đề xuất bản vẽ kỹ thuật chi tiết. Hoạt động 3 dành cho việc trình bày và bảo vệ giải pháp thiết kế trước lớp. Học sinh nhận góp ý từ các nhóm khác và giáo viên để hoàn thiện sơ đồ cấu tạo. Hoạt động 4 là khâu chế tạo và thử nghiệm thiết bị. Các nhóm cắt ghép hộp giấy, gắn hai gương phẳng nghiêng góc bốn mươi lăm độ song song và kiểm tra đường truyền sáng. Hoạt động 5 kết thúc bằng việc báo cáo sản phẩm, tự đánh giá và đánh giá đồng đẳng. Bộ công cụ đánh giá gồm bảng tiêu chí rubric rõ ràng. Giáo viên đo lường chính xác mức độ phát triển năng lực giải quyết vấn đề của từng học sinh.

3.1. Thiết kế chuỗi hoạt động học tập định hướng giải quyết vấn đề

Chuỗi hoạt động học tập được xây dựng theo nguyên tắc lấy học sinh làm trung tâm. Mỗi giai đoạn đều gắn liền với mục tiêu nhận thức rõ ràng. Giáo viên đặt ra tình huống thực tế về việc quan sát vật cản che khuất tầm nhìn. Nhiệm vụ kích thích nhu cầu chế tạo dụng cụ quang học hỗ trợ quan sát. Học sinh nghiên cứu kiến thức quang học trong sách Khoa học tự nhiên lớp 8. Các nhóm thảo luận nguyên lý đường truyền thẳng và định luật phản xạ ánh sáng. Sau đó, học sinh phác họa sơ đồ thân kính dạng chữ Z hoặc chữ U. Thiết kế kỹ thuật đòi hỏi tính toán tỉ lệ kích thước cân đối. Chuỗi thao tác này hình thành tư duy kỹ thuật logic cho người học.

3.2. Phương pháp chế tạo sản phẩm từ vật liệu tái chế đơn giản

Giải pháp sử dụng vật liệu tái chế là điểm sáng vượt trội của mô hình. Học sinh thu gom bìa các tông cứng, ống nhựa PVC cũ và gương phẳng nhỏ. Những vật liệu này rất dễ tìm kiếm tại các làng bản ở Lào. Chi phí thực hiện bài học giảm thiểu tối đa cho gia đình học sinh. Dưới sự hướng dẫn của giáo viên, học sinh dùng thước đo độ khoét rãnh đặt gương nghiêng chuẩn xác góc bốn mươi lăm độ. Vị trí hai mặt phản xạ phải quay vào nhau và song song tuyệt đối. Quá trình dán keo, gia cố thân kính rèn luyện tính kiên nhẫn và cẩn thận. Sản phẩm hoàn thiện giúp nhìn thấy hình ảnh rõ nét của vật ở vị trí bị che khuất.

IV. Đánh giá hiệu quả và khả năng ứng dụng dạy học STEM tại Lào

Thực nghiệm sư phạm tại trường THCS Songmeuang mang lại kết quả thực tế đầy ấn tượng. Đề tài của Nunthida Phaysith chứng minh tính khả thi vượt trội của phương pháp. Dữ liệu đối chiếu cho thấy học sinh lớp thực nghiệm tiến bộ rõ rệt so với lớp đối chứng. Năng lực giải quyết vấn đề của các em đạt bước phát triển vượt bậc ở năm tiêu chí. Học sinh biết đề xuất phương án, vận dụng lý thuyết, gia công mô hình, tối ưu hóa thiết bị và tự tin thuyết trình. Tinh thần học tập của học sinh chuyển biến tích cực từ thụ động sang chủ động sáng tạo. Kết quả nghiên cứu khẳng định mô hình dạy học STEM kính tiềm vọng hoàn toàn có thể nhân rộng. Các trường phổ thông vùng nông thôn tại Lào có thể dễ dàng áp dụng bài học này. Nhà trường không cần đầu tư kinh phí lớn cho thiết bị hiện đại đắt đỏ. Giáo viên chỉ cần phát huy khả năng tận dụng phế liệu sẵn có tại địa phương. Đây là bước đệm quan trọng thúc đẩy đổi mới giáo dục toàn diện tại Lào.

4.1. Đánh giá sự tiến bộ về năng lực giải quyết vấn đề của học sinh

Bộ công cụ đánh giá năng lực bao gồm phiếu đánh giá của giáo viên và bảng tự đánh giá đồng đẳng. Qua năm tiêu chí đo lường, năng lực học tập của học sinh cải thiện rõ rệt. Đa số học sinh đạt mức độ tối ưu trong việc thiết kế và giải thích cơ chế quang học. Học sinh thể hiện sự khéo léo khi gắn gương đúng góc nghiêng bốn mươi lăm độ. Trong phần báo cáo, các em tự tin trình bày sản phẩm và phản biện sắc bén trước các câu hỏi. Khả năng tư duy phản biện và tinh thần hợp tác nhóm được củng cố vững chắc. Kết quả kiểm tra sau thực nghiệm chứng minh sự vượt trội về kiến thức vật lý và kỹ năng sáng tạo thực tế.

4.2. Khả năng nhân rộng mô hình STEM trong giáo dục phổ thông Lào

Mô hình dạy học STEM bài Kính tiềm vọng sở hữu tính ứng dụng thực tiễn rất cao. Tiến trình này mở ra giải pháp phát triển giáo dục khoa học trong điều kiện kinh tế khó khăn. Bộ Giáo dục và Thể thao Lào có thể vận dụng quy trình này để xây dựng cẩm nang giảng dạy chuẩn. Các đợt tập huấn chuyên môn nên hướng dẫn giáo viên khai thác nguyên vật liệu tái chế tại chỗ. Phương pháp này vừa tiết kiệm ngân sách, vừa nâng cao ý thức bảo vệ môi trường cho học sinh. Khi được triển khai đồng bộ, giáo dục STEM sẽ khơi dậy tiềm năng nghiên cứu kỹ thuật của học sinh khắp các tỉnh thành. Đây là đòn bẩy quan trọng để hiện đại hóa trường học tại Lào.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong khuôn khổ Chiến lược 5 năm lần thứ VIII giai đoạn 2016-2020 về phát triển giáo dục của Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào, chính phủ đã xác định đổi mới căn bản nền giáo dục và nâng cao chất lượng nguồn nhân lực là đòn bẩy then chốt để thoát khỏi tình trạng kém phát triển. Dẫu vậy, chương trình môn Khoa học tự nhiên lớp 8 với kết cấu 9 chương và 58 bài học tại các trường phổ thông hiện nay vẫn chủ yếu vận hành theo lối truyền thụ lý thuyết một chiều, thiếu tính liên môn và thực hành. Thực trạng này khiến học sinh gặp nhiều trở ngại khi vận dụng kiến thức vật lý để giải quyết các vấn đề thực tiễn hàng ngày. Để giải quyết nút thắt trên, luận văn thạc sĩ chuyên ngành Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lý đã tiến hành nghiên cứu đề tài tổ chức dạy học STEM bài học Kính tiềm vọng thuộc chương VIII Ánh sáng trong chương trình Khoa học tự nhiên 8 tại nước bạn Lào. Nghiên cứu thực nghiệm được thực hiện trên 28 học sinh lớp 8 cùng 15 giáo viên chuyên trách tại trường Trung học cơ sở Songmeuang, huyện Nongbok, tỉnh Khammouane trong khoảng thời gian từ ngày 01 tháng 02 năm 2021 đến ngày 05 tháng 03 năm 2021. Mục tiêu trọng tâm của đề tài là xây dựng tiến trình sư phạm gồm 5 hoạt động theo quy trình kỹ thuật chuẩn mực, giúp 100% học sinh tham gia làm chủ định luật quang học và tự tay chế tạo thành công thiết bị. Đề tài mang ý nghĩa thực tiễn sâu sắc, góp phần nâng cao trên 70% mức độ hứng thú học tập và tạo tiền đề vững chắc nhằm bồi dưỡng toàn diện năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trung học cơ sở.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nền tảng lý luận của công trình được định hình từ sự tích hợp giữa quan điểm giáo dục STEM liên ngành của Tsupros năm 2009 và khung đánh giá năng lực giải quyết vấn đề theo chuẩn PISA năm 2012. Nghiên cứu tập trung vào 4 khái niệm nền tảng: giáo dục STEM tích hợp, quy trình thiết kế kỹ thuật, năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn và định luật phản xạ ánh sáng. Tiến trình tổ chức bài học STEM được vận hành qua mô hình 5 giai đoạn liên hoàn: xác định vấn đề thực tiễn, nghiên cứu kiến thức nền, lựa chọn giải pháp thiết kế, chế tạo mẫu thử nghiệm và chia sẻ thảo luận để hoàn thiện. Về mặt kiến thức vật lý, học sinh vận dụng định luật phản xạ ánh sáng qua hệ 2 gương phẳng đặt song song và nghiêng góc chính xác 45 độ so với trục ống ngắm để giải thích đường truyền tia sáng và quan sát ảnh ảo. Cấu trúc năng lực giải quyết vấn đề được cụ thể hóa thành 4 thành tố đo lường chuyên biệt: năng lực tìm hiểu và phát hiện tình huống có vấn đề, năng lực đề xuất và lựa chọn giải pháp khả thi, năng lực lập kế hoạch hành động, cùng năng lực đánh giá và phản ánh giải pháp trong bối cảnh mới.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp chọn mẫu phi xác suất có chủ đích để tiến hành điều tra thực trạng trên cỡ mẫu chuẩn gồm 15 giáo viên giảng dạy khoa học tự nhiên và 28 học sinh lớp 8 tại trường Trung học cơ sở Songmeuang, tỉnh Khammouane. Phương pháp chọn mẫu này được ưu tiên lựa chọn vì phản ánh chân thực các đặc trưng điển hình về năng lực chuyên môn của giáo viên cũng như điều kiện cơ sở vật chất còn nhiều thiếu thốn tại các trường trung học vùng trung du của Lào. Công cụ thu thập dữ liệu sơ cấp bao gồm hệ thống phiếu khảo sát định lượng với 6 câu hỏi trọng tâm kết hợp phỏng vấn sâu cá nhân. Tiến trình can thiệp sư phạm được thiết kế tinh gọn trong 2 tiết học trên lớp (tương đương 100 phút) phối hợp cùng 7 ngày tự làm việc nhóm tại nhà để chế tạo mô hình thực tế. Dữ liệu sau khi thu thập được xử lý bằng phương pháp thống kê toán học, phân tích tần số, tính tỷ lệ phần trăm và tổng hợp điểm số thông qua phiếu rubric đánh giá 5 tiêu chí thang điểm 10. Phương pháp phân tích này được lựa chọn nhằm đảm bảo tính khách quan khoa học, cho phép đối chiếu định lượng chính xác sự thay đổi các chỉ báo hành vi của học sinh trước và sau thực nghiệm.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Kết quả điều tra thực trạng ban đầu đã bộc lộ những khoảng trống lớn trong tiếp cận phương pháp dạy học mới tại địa phương: 47% giáo viên được khảo sát chưa từng nghe nói về giáo dục STEM, 40% chỉ biết sơ lược qua sách báo và chỉ có 13% đạt mức độ hiểu biết khá. Đáng chú ý, có tới 73% giáo viên chưa từng tham gia bất kỳ khóa bồi dưỡng chuyên môn nào về STEM và 86% thầy cô khẳng định chưa bao giờ vận dụng mô hình này vào bài giảng. Về mặt rào cản thực thi, 33,3% giáo viên cho rằng sự thiếu hụt phương tiện dạy học là trở ngại lớn nhất, 26,67% gặp khó khăn vì thời lượng tiết học eo hẹp, và 20% e ngại về quỹ thời gian chuẩn bị giáo án. Dẫu vậy, nhận thức về vai trò đổi mới rất tích cực khi có 73% giáo viên đánh giá giáo dục STEM giúp phát triển năng lực giải quyết vấn đề ở mức tốt và 13% đánh giá ở mức rất tốt. Khi triển khai bài học thực nghiệm chế tạo kính tiềm vọng với 28 học sinh, 100% các nhóm học sinh đã hoàn thiện sản phẩm đúng thời hạn bằng ống nhựa phi 50 mm hoặc bìa carton, nâng tỷ lệ học sinh đạt mức năng lực giải quyết vấn đề khá và giỏi lên mức trên 75%.

Thảo luận kết quả

Thực trạng phần lớn giáo viên chưa tiếp cận giáo dục STEM bắt nguồn từ việc chương trình đào tạo sư phạm tại Lào chưa kịp thời cập nhật các trào lưu giáo dục tích hợp tiên tiến của thế giới. Kết quả này tương đồng với các công bố nghiên cứu tại Việt Nam và khu vực Đông Nam Á trong giai đoạn 2017-2020, nhấn mạnh rằng hạ tầng kỹ thuật và trình độ giáo viên luôn là hai rào cản cốt lõi. Trong báo cáo nghiên cứu, các nguồn dữ liệu khảo sát được trực quan hóa rõ nét thông qua biểu đồ tròn phản ánh mức độ hiểu biết của giáo viên, kết hợp cùng biểu đồ cột ngang phân tích 5 nhóm khó khăn khi tổ chức dạy học. Bên cạnh đó, sự tiến bộ về năng lực giải quyết vấn đề của 28 học sinh được lượng hóa tường minh qua bảng tổng hợp điểm rubric gồm 5 tiêu chí với thang điểm từ 0 đến 2 điểm cho mỗi thành tố. Việc cho học sinh tự tay đo cắt, căn chỉnh hệ 2 gương phẳng góc 45 độ đã giúp người học tự phát hiện nguyên nhân gây mờ ảnh, từ đó hình thành tư duy phản biện và khả năng tối ưu hóa sản phẩm kỹ thuật một cách vượt trội so với lối học truyền thống.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm phát huy tối đa các kết quả đạt được từ bài học Kính tiềm vọng, luận văn đề xuất 4 nhóm giải pháp mang tính chiến lược cho hệ thống giáo dục trung học cơ sở:

Thứ nhất, tổ chức các khóa tập huấn bồi dưỡng phương pháp giảng dạy STEM tích hợp cho ít nhất 85% giáo viên giảng dạy môn Khoa học tự nhiên trên toàn tỉnh Khammouane. Khóa tập huấn cần hoàn thành trong thời hạn 12 tháng trước thềm năm học mới, do Sở Giáo dục và Thể thao tỉnh phối hợp với các trường đại học sư phạm uy tín chủ trì thực hiện.

Thứ hai, biên soạn và xuất bản cẩm nang hướng dẫn gồm 10 đến 15 chủ đề STEM tận dụng nguyên vật liệu tái chế tại chỗ như ống nhựa PVC, vỏ chai và bìa giấy cứng. Dự án tài liệu này cần được hoàn thiện trong vòng 6 tháng bởi nhóm chuyên gia vật lý cốt cán, giúp tiết kiệm khoảng 60% chi phí mua sắm thiết bị thí nghiệm cho các trường vùng khó khăn.

Thứ ba, điều chỉnh khung phân phối chương trình môn Khoa học tự nhiên lớp 8 theo hướng giảm 15% thời lượng kiểm tra lý thuyết đơn thuần để dành quỹ giờ cho 2 tiết dạy học dự án trải nghiệm. Ban giám hiệu các trường phổ thông chịu trách nhiệm kiểm tra và phê duyệt kế hoạch giáo dục ngay từ học kỳ 1 của năm học.

Thứ tư, xây dựng không gian câu lạc bộ STEM học đường tại 100% các trường trung học cơ sở trọng điểm trong lộ trình 18 tháng. Đoàn Thanh niên và tổ chuyên môn nhà trường trực tiếp vận hành các ngày hội khoa học định kỳ, bảo đảm thu hút tối thiểu 80% học sinh khối 8 tích cực tham gia nghiên cứu kỹ thuật.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Công trình luận văn là tài liệu tham khảo giàu giá trị khoa học và ứng dụng thực tiễn cho 4 nhóm đối tượng trọng tâm:

Nhóm cán bộ quản lý giáo dục và chuyên viên các Sở Giáo dục: Cung cấp hệ thống 6 chỉ số khảo sát thực trạng chuẩn xác về mức độ hiểu biết và nhu cầu của giáo viên, làm cơ sở khoa học để hoạch định chính sách đầu tư trang thiết bị và tổ chức đào tạo lại cho 100% cán bộ giáo viên trên địa bàn.

Nhóm giáo viên trung học cơ sở trực tiếp đứng lớp: Khai thác nguyên vẹn giáo án thực nghiệm 5 hoạt động cùng bộ tiêu chí rubric thang điểm 10 để tổ chức bài học Kính tiềm vọng trong khung chuẩn 100 phút, giảm thiểu tối đa áp lực soạn giảng mà vẫn bảo đảm chất lượng giờ học.

Nhóm sinh viên và học viên cao học ngành Sư phạm Vật lý: Nắm vững phương pháp luận xây dựng chủ đề dạy học tích hợp liên môn từ lý thuyết đến chế tạo mô hình, vận dụng khung 4 thành tố năng lực giải quyết vấn đề làm tài liệu tham chiếu tin cậy cho các công trình nghiên cứu tiếp theo.

Nhóm tác giả biên soạn chương trình và sách giáo khoa: Sử dụng bộ dữ liệu thực nghiệm trên 28 học sinh để đưa thêm các dự án thiết kế kỹ thuật đơn giản vào sách giáo khoa mới, giúp nâng cao tính gắn kết thực tiễn của chương trình giáo dục thêm ít nhất 30%.

Câu hỏi thường gặp

1. Chủ đề Kính tiềm vọng tích hợp những kiến thức nào trong mô hình STEM? Chủ đề kết hợp hài hòa 4 trụ cột tri thức: Khoa học nghiên cứu định luật phản xạ ánh sáng trên gương phẳng; Công nghệ phân tích bản vẽ kỹ thuật; Kỹ thuật thực hành đo cắt và ghép nối ống nhựa phi 50 mm; Toán học tính toán góc nghiêng 45 độ và chiều dài thân ống. Quá trình tích hợp này giúp học sinh hoàn thiện sản phẩm chỉ sau 2 tiết học trên lớp.

2. Tại sao nghiên cứu lại chọn ống nhựa PVC và bìa carton để làm kính tiềm vọng? Việc sử dụng ống nhựa phi 50 mm và bìa carton nhằm tháo gỡ khó khăn về thiếu thốn trang thiết bị tại các trường học Lào. Khảo sát cho thấy 33,3% giáo viên lo ngại thiếu kinh phí, do đó việc sử dụng vật tư tái chế với giá thành dưới 20.000 kíp Lào mỗi sản phẩm đã tạo điều kiện cho 100% học sinh đều có thể tự tay thực hành sáng tạo.

3. Năng lực giải quyết vấn đề của học sinh được đo lường bằng công cụ nào? Năng lực của học sinh được đánh giá thông qua bảng tiêu chí rubric gồm 5 nội dung rõ ràng với thang điểm tối đa là 10 điểm, mỗi tiêu chí chia thành 3 mức độ từ 0 đến 2 điểm. Thang đo này kết hợp 3 hình thức đánh giá toàn diện: giáo viên chấm điểm trực tiếp, các nhóm đánh giá chéo đồng đẳng và học sinh tự chấm điểm sau 1 tuần hoàn thành dự án.

4. Giáo viên vùng nông thôn gặp trở ngại lớn nhất nào khi áp dụng bài học này? Trở ngại lớn nhất là thiếu hụt kỹ năng sư phạm tích hợp và áp lực phân bổ thời gian giảng dạy. Thống kê chỉ rõ 73% giáo viên vùng khảo sát chưa từng được bồi dưỡng về STEM và 26,67% thiếu thời gian tổ chức. Tuy nhiên, việc ứng dụng giáo án 5 bước chi tiết trong luận văn sẽ giúp giáo viên tiết kiệm khoảng 50% thời gian thiết kế bài giảng.

5. Việc học qua chế tạo kính tiềm vọng đem lại ưu thế gì so với phương pháp truyền thống? Dạy học STEM biến những công thức quang hình học trừu tượng thành các thao tác chế tạo trực quan. Thay vì thụ động ghi nhớ khái niệm trong sách giáo khoa, học sinh trực tiếp giải quyết sự cố lệch tia sáng khi ngắm vật cản, giúp tăng trên 70% mức độ hứng thú học tập và phát triển vượt bậc kỹ năng làm việc nhóm.

Kết luận

Đề tài nghiên cứu tổ chức dạy học STEM bài học Kính tiềm vọng đã chứng minh tính đúng đắn của việc đổi mới phương pháp giảng dạy khoa học tự nhiên tại Cộng hòa Dân chủ Nhân dân Lào:

• Hệ thống hóa toàn diện cơ sở lý luận về giáo dục STEM và thang đo năng lực giải quyết vấn đề phù hợp với bối cảnh giáo dục phổ thông Lào.
• Phản ánh trung thực bức tranh thực trạng với 86% giáo viên chưa từng dạy STEM và 73% chưa được bồi dưỡng chuyên môn nghiệp vụ.
• Thiết kế hoàn chỉnh tiến trình dạy học bài Kính tiềm vọng trong 2 tiết (100 phút) kèm bộ rubric 5 tiêu chí đánh giá chuẩn xác năng lực học sinh.
• Kiểm chứng thực nghiệm thành công trên 28 học sinh lớp 8 với 100% các nhóm tự chế tạo được thiết bị quang học đạt chuẩn kỹ thuật.
• Đề xuất lộ trình chuyển giao tài liệu hướng dẫn cho ít nhất 10 trường trung học cơ sở trọng điểm trong khung thời gian 12 tháng tới.

Các nhà trường và thầy cô giáo bộ môn Khoa học tự nhiên hãy chủ động ứng dụng ngay quy trình bài giảng mẫu này vào kế hoạch giảng dạy năm học 2021-2022 để thúc đẩy tư duy đổi mới và khơi dậy đam mê sáng tạo khoa học cho học sinh.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 4 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1. Tổng quan lịch sử nghiên cứu giáo dục STEM 1. Nghiên cứu giáo dục STEM trên thế giới Trên thế giới, từ STEM được triển khai và phát triển trên toàn cầu, các nhà nghiên cứu và các nhà khoa học đều đưa ra khái niệm và nhấn mạnh vai trò của GD STEM như sau: Năm 2009, Tsupros là đã đưa ra khái niệm về giáo dục STEM khá tương đương như Morriso. Ông đã nói rằng: “GD STEM là một cách tiếp cận liên ngành để học các khái niệm học tập nghiêm ngặt kết hợp với các bài học thực tế khi học sinh áp dụng khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học trong các bối cảnh tạo kết nối giữa trường học, cộng đồng, công việc và các tổ chức doanh nghiệp cho phép phát triển những hiểu biết STEM và khả năng cạnh tranh trong nền kinh tế mới” [1].

Trong luận án nghiên cứu của James Allen Boe (2010) bằng phương pháp tổng hợp tài liệu và thực nghiệm Delphi đã phát hiện ra những vấn đề, cách giải pháp chiến lược mới để đáp ứng nhu cầu của việc phát triển môn Công nghệ trong tương lai, làm thế nào để giáo dục công nghệ thể hiện được vai trò mang tính “dẫn dắt” trong GD STEM. Kết quả nghiên cứu này kết hợp với bài báo cáo của Ronald Rockland (2010), DiFrancesca (2014). Trong bài báo cáo cho thấy rằng:”Chương trình giáo dục thế kỷ vừa qua rất ít quan tâm tới kỹ thuật và công nghệ, chỉ chủ yếu tập trung vào khoa học và toán học. Thực tế hiện nay nếu HS thiếu kiến thức về công nghệ và kĩ thuật thì HS chỉ được kiến thức lí thuyết, khái niệm, nguyên lí, công thức, định luật mà không được trang bị kiến thức để áp dụng vào thực tiễn.

Vì vậy, vai trò và việc kết hợp công nghệ và kĩ thuật trong STEM hiện nay như thế nào cũng là một hướng nghiên cứu được nhiều tác giả quan tâm” [5]. Năm 2013, Montri Chulwatthana đã nêu lên ý nghĩa của giáo dục STEM trong sách “GD STEM Thái Lan và Đại sứ STEM” rằng: “STEM là phương pháp giảng dạy các môn Khoa học, Công nghệ, Ky thuật và toán học các cấp từ mẫu giáo, tiểu học, trung học, dạy nghề và giáo dục đại học. Giáo dục STEM không chỉ xây dựng bộ nhớ công thức mà còn làm cho học sinh suy nghĩ, biết đặt câu hỏi, có kĩ năng giải quyết vấn đề, có khả năng tìm hiểu, khám phá thông tin, phân tích dữ liệu. tất cả điều đó 5 khiến cho người học có khả năng phân biệt tính liên kết của các môn khoa học, toán học và có thể vận dụng kiến thức đó trong cuộc sống hàng ngày”[18].

Nghiên cứu giáo dục STEM tại Việt Nam Ở Việt Nam, các nghiên cứu về đổi mới giáo dục thông qua việc sử dụng mô hình STEM và phát triển năng lực cũng đã được nhiều nhà giáo dục, nhiều nghiên cứu sinh, học viên cao học… quan tâm nghiên cứu trong những năm qua. Một số nghiên cứu về GD STEM ở trong nước: Bộ Giáo dục và Đào tạo đã triển khai nhiều hoạt động giáo dục để hưởng đến đổi mới chương trình giáo dục phổ thông. Học sinh được tổ chức vận dụng kiến thức của các môn học khác nhau để giải quyết các tình huống thực tiễn, tăng cường khả năng vận dụng tổng hợp, khả năng tự học, tự nghiên cứu, thúc đẩy sự tham gia của gia đình, cộng đồng vào công tác giáo dục.