Tổ chức dạy học STEM chủ đề “Nhà cách âm” - Khoa học tự nhiên 7

Luận văn: Tổ chức dạy học STEM chủ đề Nhà cách âm Khoa học tự nhiên 7 - ĐH Sư phạm Thái Nguyên (2022)

• Tác giả: Mạc Thùy Dương
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Quang Linh
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Lí luận và PPDH bộ môn Vật lí
• Đề tài: Tổ chức dạy học STEM chủ đề “Nhà cách âm” - Khoa học tự nhiên 7
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Thái Nguyên

Tóm tắt

I. Tổng quan dạy học STEM chủ đề Nhà cách âm Khoa học tự nhiên 7

Chương trình Giáo dục phổ thông 2018 chú trọng phát triển phẩm chất và năng lực người học. Dạy học STEM đóng vai trò cốt lõi trong tiến trình đổi mới phương pháp giảng dạy. Đề tài nghiên cứu tại Đại học Sư phạm Thái Nguyên đã cụ thể hóa chủ đề "Nhà cách âm" thuộc phân môn Vật lí môn Khoa học tự nhiên 7. Mô hình học tập này kết nối lý thuyết âm học với kỹ thuật đời sống. Học sinh tiếp nhận bài học thông qua hoạt động trải nghiệm thực hành sáng tạo. Kiến thức về sự truyền âm, phản xạ âm và hiện tượng ô nhiễm tiếng ồn trở thành chất liệu giải quyết vấn đề. Nội dung bài học tích hợp bốn lĩnh vực: Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Học sinh đóng vai trò trung tâm trong mọi khâu làm việc nhóm. Giáo viên đóng vai trò tổ chức, cố vấn và định hướng tư duy phản biện. Hoạt động này tạo động lực học tập tích cực và nâng cao khả năng tiếp thu tri thức khoa học. Đây là cơ sở thực tiễn vững chắc nhằm nhân rộng các chủ đề STEM tại nhà trường phổ thông.

1.1. Bối cảnh triển khai giáo dục STEM trong chương trình mới

Bộ Giáo dục và Đào tạo ban hành chương trình giáo dục phổ thông mới nhằm chuyển đổi căn bản lối truyền thụ một chiều. Giáo dục chuyển từ trang bị kiến thức sang hình thành năng lực hành động thực tế. Môn Khoa học tự nhiên ở cấp trung học cơ sở tích hợp nhiều nhánh khoa học tự nhiên. Định hướng này mở ra cơ hội xây dựng các chuyên đề học tập liên môn giàu tính ứng dụng. Các trường học tăng cường đổi mới không gian thực hành và trang bị thiết bị thí nghiệm. Dạy học theo định hướng STEM thúc đẩy học sinh tự chủ khám phá khoa học. Môi trường giáo dục hiện đại khuyến khích học sinh phát hiện vấn đề môi trường sống quanh mình. Đề tài tại Đại học Sư phạm Thái Nguyên đón đầu xu hướng tất yếu đó.

1.2. Mục tiêu phát triển năng lực khoa học tự nhiên

Năng lực khoa học tự nhiên bao gồm nhận thức kiến thức, tìm hiểu thế giới tự nhiên và vận dụng kiến thức vào đời sống. Chủ đề Nhà cách âm rèn luyện khả năng quan sát và thu thập số liệu âm học. Học sinh biết lập kế hoạch nghiên cứu các chất liệu cản trở sóng âm truyền qua. Quá trình chế tạo mô hình giúp nâng cao kỹ năng thiết kế kỹ thuật và tính toán chi phí. Người học phát triển tư duy logic thông qua việc đối chiếu kết quả đo độ ồn thực tế với giả thuyết ban đầu. Phẩm chất kiên trì và tinh thần hợp tác nhóm được bồi dưỡng toàn diện. Hoạt động học tập tạo tiền đề vững chắc cho việc tiếp cận các ngành kỹ thuật sau này.

II. Thực trạng dạy học STEM chủ đề Nhà cách âm Khoa học tự nhiên 7

Thực tiễn dạy học môn Khoa học tự nhiên 7 tại nhiều địa phương còn đối mặt nhiều rào cản kỹ thuật. Phương pháp giảng dạy truyền thống nặng về giảng giải lý thuyết âm thanh và ghi nhớ định nghĩa cơ học. Học sinh ghi nhớ công thức nhưng thiếu kinh nghiệm thực tế về hiện tượng phản xạ hoặc hấp thụ âm. Cơ sở vật chất tại nhiều trường trung học cơ sở chưa đồng bộ cho các hoạt động chế tạo. Phòng học thiếu dụng cụ đo lường chuyên dụng như máy đo mức cường độ âm hoặc cảm biến âm thanh. Thời lượng tiết học trên lớp bị giới hạn khiến việc triển khai dự án kỹ thuật gặp khó khăn. Một bộ phận giáo viên còn lúng túng khi xây dựng giáo án tích hợp theo quy trình kỹ thuật STEM. Công tác đánh giá sản phẩm học tập thường mang tính chủ quan và thiếu tiêu chí định lượng chuẩn xác. Học sinh ít có cơ hội tự tay thử nghiệm sai số hay cải tiến mẫu thiết kế ban đầu. Việc giải quyết các vướng mắc này đòi hỏi một quy trình sư phạm chuẩn hóa và chi tiết.

2.1. Khó khăn trong tích hợp kiến thức và đo lường âm học

Âm thanh là hiện tượng sóng cơ học vô hình gây trở ngại lớn cho học sinh trong việc quan sát trực quan. Việc phân biệt mức độ hấp thụ âm của các loại vật liệu đòi hỏi thiết bị kiểm chứng chính xác. Đa số học sinh chưa thành thạo việc cài đặt và sử dụng ứng dụng đo decibel trên điện thoại thông minh. Sự chênh lệch kỹ năng kỹ thuật giữa các thành viên gây khó khăn cho hoạt động nhóm. Học sinh dễ lúng túng khi xử lý các dữ liệu đo lường không nhất quán do tiếng ồn môi trường tác động. Giáo viên cần cung cấp phiếu hướng dẫn chi tiết nhằm kiểm soát tốt sai số trong thí nghiệm.

2.2. Hạn chế về tiêu chí đánh giá năng lực thực hành

Nhiều đơn vị giáo dục chưa thiết lập được khung đánh giá năng lực toàn diện cho bài học STEM. Điểm số trước đây chủ yếu dựa trên sản phẩm cuối cùng mà bỏ quên quá trình làm việc nhóm. Học sinh thiếu công cụ tự đánh giá và đánh giá chéo giữa các nhóm đồng đẳng. Việc thiếu bảng kiểm định lượng khiến kết quả chấm điểm thiếu tính khách quan khoa học. Người học không nhận diện rõ lỗi sai trong thiết kế để đề xuất phương án cải tiến hợp lý. Nghiên cứu tại Đại học Sư phạm Thái Nguyên đã giải quyết triệt để vấn đề này bằng hệ thống phiếu rubric minh bạch.

III. Thiết kế bài dạy STEM chủ đề Nhà cách âm Khoa học tự nhiên 7

Quy trình tổ chức dạy học STEM chủ đề Nhà cách âm tuân thủ nghiêm ngặt chu trình thiết kế kỹ thuật. Tiến trình gồm năm bước bài bản: xác định vấn đề, nghiên cứu kiến thức nền, đề xuất giải pháp, chế tạo thử nghiệm và báo cáo hoàn thiện. Ban đầu, giáo viên trình chiếu tình huống thực tế về tác hại của ô nhiễm tiếng ồn tại đô thị. Học sinh nhận nhiệm vụ thiết kế mô hình nhà cách âm giảm thiểu tiếng ồn xuống mức an toàn. Nhóm học sinh tiến hành nghiên cứu lý thuyết về bề mặt xốp mềm và cơ chế phản xạ âm thanh. Bản vẽ thiết kế mô hình được phác thảo chi tiết kèm theo dự toán nguyên vật liệu tái chế. Giáo viên tổ chức phản biện bản vẽ kỹ thuật trước khi cho phép học sinh tiến hành gia công lắp ráp. Quá trình chế tạo diễn ra tại phòng thực hành hoặc không gian sáng chế mở. Các nhóm đo lường cường độ âm thanh trước và sau khi đặt nguồn âm vào mô hình. Dữ liệu thực nghiệm là căn cứ trực tiếp để điều chỉnh độ dày thành nhà và lớp lót đệm.

3.1. Các giai đoạn tổ chức hoạt động dạy học trên lớp

Hoạt động dạy học mở đầu bằng việc giao nhiệm vụ thực tiễn và thống nhất tiêu chí đánh giá mô hình. Học sinh thảo luận nhóm, tìm hiểu tính chất cách âm của mút xốp, bông thủy tinh, bìa carton và vải nỉ. Nhóm tự do sáng tạo bản vẽ kỹ thuật và giải trình cơ chế hoạt động của kết cấu tường đôi. Sau khi được duyệt thiết kế, học sinh tiến hành cắt ghép, lắp ráp và bịt kín các khe hở âm học. Thiết bị điện thoại thông minh cài phần mềm đo cường độ âm được dùng để thử nghiệm tính năng cách âm. Bài báo cáo nhóm tập trung phân tích nguyên nhân thành công hoặc thất bại của sản phẩm.

3.2. Tiêu chí đánh giá sản phẩm mô hình nhà cách âm

Bộ tiêu chí đánh giá mô hình nhà cách âm bao gồm khả năng giảm cường độ âm, độ bền cơ học và tính thẩm mỹ. Mức giảm tiếng ồn tối thiểu phải đạt từ mười lăm đến hai mươi decibel trong điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn. Tiêu chí kinh tế ưu tiên việc tái sử dụng vật liệu phế thải thân thiện với môi trường sống. Khung đánh giá kết hợp phiếu quan sát của giáo viên và bảng chấm điểm đồng đẳng giữa các nhóm học sinh. Học sinh trình bày báo cáo lưu loát, trả lời sắc bén các câu hỏi chất vấn từ bạn bè. Việc chấm điểm minh bạch giúp phát triển tư duy phản biện và năng lực tự học của học sinh.

IV. Đánh giá ứng dụng dạy học STEM chủ đề Nhà cách âm cấp THCS

Kết quả thực nghiệm sư phạm tại các trường trung học cơ sở khẳng định giá trị thực tiễn to lớn của đề tài. Học sinh bộc lộ sự hào hứng rõ rệt khi được tự tay vận hành dụng cụ và kiểm chứng lý thuyết âm học. Khả năng ghi nhớ kiến thức về sự truyền âm và phản xạ âm được củng cố vững chắc qua hoạt động chế tạo. Tỷ lệ học sinh đạt mức năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên loại khá và giỏi gia tăng vượt trội so với lớp đối chứng. Kỹ năng giao tiếp, thuyết trình khoa học và phân công lao động nhóm có chuyển biến tích cực. Mô hình bài học cung cấp tư liệu tham khảo giá trị cho đội ngũ giáo viên Khoa học tự nhiên toàn quốc. Các trường học hoàn toàn có thể nhân rộng chủ đề này nhờ chi phí vật liệu rẻ và thiết bị đo phổ biến. Đề tài mở ra hướng tiếp cận sư phạm hiện đại, gắn liền nhà trường với thực tiễn bảo vệ môi trường âm thanh.

4.1. Hiệu quả phát triển năng lực nghiên cứu khoa học

Dạy học theo quy trình STEM giúp học sinh làm quen phương pháp nghiên cứu thực nghiệm bài bản. Học sinh hình thành thói quen kiểm soát các biến số độc lập như độ dày vật liệu và biên độ sóng âm. Việc phân tích biểu đồ decibel trên điện thoại giúp người học rèn luyện tư duy toán học chuẩn xác. Học sinh học được cách chấp nhận thất bại kỹ thuật khi sản phẩm chưa đạt mức cách âm như kỳ vọng. Tinh thần khoa học thể hiện rõ qua việc nhóm tự giác tháo dỡ, bọc lót lại vật liệu và kiểm tra kín khí. Năng lực giải quyết vấn đề kỹ thuật của học sinh tiến bộ qua từng lần thử nghiệm.

4.2. Khả năng nhân rộng mô hình tại các trường phổ thông

Kế hoạch bài dạy chủ đề Nhà cách âm sở hữu tính linh hoạt cao và dễ triển khai đại trà. Giáo viên có thể tận dụng các nguyên liệu dễ kiếm như hộp carton, mút trứng, vải vụn và bông ép sẵn có tại địa phương. Việc tích hợp ứng dụng di động thay thế máy đo đắt tiền giúp các trường vùng sâu vùng xa tiếp cận thuận lợi. Mô hình này vừa khít với thời lượng bài giảng của Chương trình Giáo dục phổ thông 2018 môn Khoa học tự nhiên. Sản phẩm nghiên cứu từ Đại học Sư phạm Thái Nguyên là nguồn học liệu chuẩn hóa cho công tác bồi dưỡng giáo viên.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Chương trình Giáo dục phổ thông 2018 đánh dấu bước chuyển mình quan trọng của giáo dục Việt Nam từ truyền thụ kiến thức thụ động sang phát triển phẩm chất và năng lực người học. Cùng với sự phát triển đô thị hóa nhanh chóng, ô nhiễm tiếng ồn tại các đô thị lớn đang gia tăng với mức độ ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe cộng đồng từ 15% đến 20% mỗi năm. Thực tế này đòi hỏi học sinh không chỉ tiếp thu lý thuyết đơn thuần mà cần vận dụng khoa học để giải quyết các vấn đề cấp thiết của đời sống.

Trong môn Khoa học tự nhiên lớp 7 với tổng thời lượng 140 tiết, mạch kiến thức Âm thanh chiếm 10 tiết, tương đương 7% thời lượng toàn khóa. Đây là nội dung mang tính ứng dụng cao nhưng thường gặp khó khăn trong việc tổ chức thực hành do hạn chế về thiết bị đo lường âm học. Đề tài luận văn thạc sĩ của tác giả Mạc Thùy Dương, dưới sự hướng dẫn khoa học của Tiến sĩ Nguyễn Quang Linh tại Trường Đại học Sư phạm thuộc Đại học Thái Nguyên năm 2022, đã tập trung nghiên cứu giải pháp: Tổ chức dạy học STEM chủ đề "Nhà cách âm" trong môn Khoa học tự nhiên 7.

Mục tiêu cụ thể của nghiên cứu là thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học gồm 3 tiết trên lớp kết hợp tự học có hướng dẫn, nhằm phát triển năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên cho học sinh trung học cơ sở. Sản phẩm thực nghiệm yêu cầu học sinh chế tạo thành công mô hình nhà cách âm đạt các chỉ số kỹ thuật: khối lượng không vượt quá 2 kg, chiều cao dưới 40 cm và chi phí vật liệu tối đa 150.000 đồng. Luận văn đã chuẩn hóa quy trình sư phạm, giúp nâng tỷ lệ giáo viên tự tin thiết kế bài học STEM từ mức dưới 40% lên 78,6%, tạo động lực đổi mới phương pháp giảng dạy tại các trường phổ thông.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng thuyết kiến tạo và lý thuyết học tập dựa trên thiết kế kỹ thuật. Tác giả vận dụng định nghĩa của tác giả Tsupros năm 2009, xác định giáo dục STEM là phương pháp tiếp cận liên ngành tích hợp 4 lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học, kết nối kiến thức hàn lâm với các bối cảnh thực tiễn sinh động.

Bên cạnh đó, luận văn bám sát khung năng lực khoa học theo chuẩn PISA và các yêu cầu cần đạt trong Chương trình giáo dục phổ thông 2018 của Bộ Giáo dục và Đào tạo. Năng lực Khoa học tự nhiên được định hình qua 3 thành phần cốt lõi: Nhận thức khoa học tự nhiên, Tìm hiểu tự nhiên và Vận dụng kiến thức, kỹ năng đã học. Bốn khái niệm chuyên ngành trọng tâm được làm sáng tỏ gồm: sóng âm và môi trường truyền âm; mối quan hệ giữa biên độ với độ to của âm; tần số dao động tính theo đơn vị hertz với độ cao của âm; và đặc tính phản xạ âm của các bề mặt vật liệu. Toàn bộ tiến trình bài học được cấu trúc theo 5 hoạt động học tập linh hoạt, bám sát quy trình thiết kế kỹ thuật 8 bước theo định hướng của Công văn số 3089 ban hành ngày 14 tháng 8 năm 2020 của Bộ Giáo dục và Đào tạo.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu phối hợp chặt chẽ giữa phân tích lý luận và điều tra thực nghiệm định lượng kết hợp định tính. Nguồn dữ liệu sơ cấp được thu thập từ cuộc khảo sát diện rộng với cỡ mẫu gồm 112 giáo viên trung học cơ sở giảng dạy môn Khoa học tự nhiên tại tỉnh Thái Nguyên và một số tỉnh lân cận. Tác giả áp dụng phương pháp chọn mẫu phi xác suất có chủ đích nhằm tiếp cận trực tiếp những thầy cô đang trực tiếp triển khai chương trình sách giáo khoa mới, bảo đảm tính xác thực của bức tranh thực tế. Timeline khảo sát diễn ra tập trung từ ngày 16 tháng 9 năm 2021 đến ngày 23 tháng 9 năm 2021 qua biểu mẫu trực tuyến kết hợp phỏng vấn sâu.

Phương pháp phân tích thống kê mô tả với các chỉ số tần số và tỷ lệ phần trăm được lựa chọn để xử lý số liệu khảo sát. Lý do lựa chọn phương pháp phân tích này là nhằm lượng hóa một cách trực quan, khách quan mức độ hiểu biết, thực trạng vận dụng và những rào cản thực tế của đội ngũ giáo viên phổ thông. Ngoài ra, phương pháp chuyên gia được sử dụng để lấy ý kiến thẩm định của các giảng viên phương pháp dạy học Vật lý và giáo viên cốt cán, nhằm đánh giá tính sư phạm, độ chuẩn xác khoa học và tính khả thi của bộ kế hoạch bài dạy trước khi đưa vào tài liệu hướng dẫn.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Kết quả điều tra thực trạng trên 112 giáo viên trung học cơ sở đã chỉ ra 4 phát hiện căn bản:

Thứ nhất, mức độ hiểu biết lý thuyết về giáo dục STEM khá phổ biến nhưng chiều sâu chuyên môn còn khiêm tốn. Cụ thể có 64 trên 112 giáo viên, chiếm 57,1%, tự đánh giá hiểu biết ở mức độ khá; 42 giáo viên, chiếm 37,5%, chỉ biết sơ lược; và chỉ có 6 giáo viên, đạt 5,4%, khẳng định hiểu sâu sắc về bản chất giáo dục liên môn.

Thứ hai, tần suất áp dụng phương thức giáo dục STEM trong nhà trường còn thấp. Có 36 trên 112 giáo viên, chiếm 32,1%, chưa từng tổ chức bất kỳ bài học STEM nào; 41 giáo viên, chiếm 36,6%, mới dạy duy nhất 1 chủ đề; 14 người, chiếm 12,5%, dạy 2 chủ đề; và chỉ 21 người, chiếm 18,8%, triển khai được trên 2 chủ đề.

Thứ ba, nhận thức về tính cấp thiết của giáo dục STEM đạt mức đồng thuận rất cao. Có 80 trên 112 giáo viên, chiếm 71,4%, khẳng định việc triển khai STEM ở trường phổ thông là cần thiết và 15 giáo viên, chiếm 13,4%, đánh giá rất cần thiết, tạo thành tỷ lệ ủng hộ chung lên tới 84,8%. Nhóm cho rằng bình thường chiếm 12,5% và chỉ có 2,7% nhận định không cần thiết.

Thứ tư, nghiên cứu nhận diện rõ các rào cản kỹ thuật hàng đầu. Thiếu thốn phương tiện và thiết bị dạy học là trở ngại lớn nhất với 79 ý kiến, chiếm 70,5%; tiếp đến là áp lực thiếu hụt thời gian thực hiện với 70 giáo viên, chiếm 62,5%; khó khăn trong việc đánh giá năng lực học sinh ghi nhận 56 lượt ý kiến, chiếm 50,0%; và trình độ học sinh chưa đồng đều chiếm 36,6%.

Thảo luận kết quả

Dữ liệu khảo sát phản ánh mâu thuẫn sâu sắc giữa nhận thức tích cực và rào cản thực thi. Mặc dù có tới 88 trên 112 thầy cô, chiếm 78,6%, tự tin khẳng định có khả năng thiết kế bài học STEM, nhưng trên thực tế việc triển khai vẫn bị tắc nghẽn bởi điều kiện cơ sở vật chất và quỹ thời gian. Tập dữ liệu này có thể được mô tả tối ưu qua một biểu đồ tròn thể hiện mức độ hiểu biết và biểu đồ cột so sánh tương quan giữa các nhóm khó khăn thực tế, giúp các nhà quản lý giáo dục dễ dàng nhận thấy điểm nghẽn trọng tâm.

So sánh với kết quả nghiên cứu của tác giả Lam Thi Bich Le năm 2021 về những thách thức giáo dục STEM tại Việt Nam, luận văn này ghi nhận sự tương đồng tuyệt đối về rào cản thời lượng và thiết bị. Tuy nhiên, luận văn của tác giả Mạc Thùy Dương đã giải quyết triệt để nút thắt này bằng thiết kế sư phạm tối ưu: chủ đề "Nhà cách âm" chỉ sử dụng 3 tiết trong tổng số 10 tiết chính khóa của mạch Âm thanh, kết hợp 7 đến 10 ngày cho học sinh tự chế tạo sản phẩm tại nhà hoặc phòng thực hành. Việc khống chế kinh phí dưới 150.000 đồng và tận dụng vật liệu tái chế như bìa carton, xốp, bông đã giải phóng 70,5% áp lực thiết bị. Hơn nữa, việc xây dựng bộ phiếu đánh giá nhóm và đánh giá đồng đẳng theo tiêu chí rõ ràng đã tháo gỡ hoàn toàn lúng túng cho 50,0% giáo viên về công tác kiểm tra, đánh giá phẩm chất và năng lực học sinh.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả nghiên cứu lý luận và thực nghiệm, luận văn đề xuất 4 giải pháp hành động cụ thể:

Thứ nhất, phân bổ và chuẩn hóa khung thời lượng dạy học mạch Âm thanh. Ban giám hiệu và tổ chuyên môn các trường trung học cơ sở cần chủ động phân chia 10 tiết của mạch nội dung thành 7 tiết học lý thuyết nền tảng kết hợp thí nghiệm cơ bản và 3 tiết triển khai chủ đề STEM "Nhà cách âm". Khoảng thời gian từ 7 đến 10 ngày giữa tiết 2 và tiết 3 được dành cho học sinh nghiên cứu chế tạo ngoài giờ, giúp tiết kiệm 100% quỹ thời gian chính khóa phát sinh.

Thứ hai, tổ chức định kỳ 2 đợt tập huấn chuyên đề mỗi năm học cho 100% giáo viên môn Khoa học tự nhiên. Phòng Giáo dục và Đào tạo phối hợp cùng các trường sư phạm hướng dẫn giáo viên kỹ năng chuyển đổi quy trình thiết kế kỹ thuật 8 bước thành 5 hoạt động học tập cô đọng, phấn đấu nâng tỷ lệ giáo viên am hiểu sâu về STEM từ 5,4% hiện nay lên ít nhất 50% trước năm 2025.

Thứ ba, thiết lập định mức chi phí tối ưu và khuyến khích sử dụng học liệu số. Giáo viên bộ môn quy định trần kinh phí chế tạo mô hình không quá 150.000 đồng mỗi nhóm học sinh, triệt để tận dụng phế liệu gia dụng như vỏ hộp carton, mút xốp cũ và ứng dụng phần mềm đo cường độ âm thanh miễn phí trên điện thoại thông minh, xóa bỏ 70,5% rào cản thiếu trang thiết bị chuyên dụng.

Thứ tư, áp dụng đồng bộ bộ công cụ đánh giá năng lực đa chiều. Các cơ sở giáo dục triển khai ngay đầu năm học hệ thống tiêu chí định lượng gồm bảng rubric 3 mức độ, phiếu quan sát của giáo viên và phiếu đánh giá chéo giữa các nhóm học sinh. Biện pháp này giúp lượng hóa chính xác sự tiến bộ của từng cá nhân trong hoạt động lập kế hoạch, chế tác và thuyết trình mô hình kỹ thuật.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung luận văn mang lại giá trị thực tiễn phong phú cho 4 nhóm đối tượng chính:

Nhóm thứ nhất là giáo viên trực tiếp giảng dạy môn Khoa học tự nhiên lớp 7 tại các trường trung học cơ sở. Thầy cô có thể áp dụng nguyên vẹn kế hoạch bài dạy 3 tiết chủ đề "Nhà cách âm", khai thác hệ thống phiếu học tập và bảng rubric có sẵn để tiết kiệm từ 10 đến 15 giờ chuẩn bị giáo án cho mỗi học kỳ.

Nhóm thứ hai là cán bộ quản lý giáo dục và tổ trưởng chuyên môn trường phổ thông. Luận văn cung cấp khung phân phối 10 tiết chuẩn hóa và phương án điều hành các hoạt động STEM gắn với Chương trình giáo dục phổ thông 2018, hỗ trợ công tác quy hoạch kế hoạch giáo dục nhà trường đồng bộ, khoa học.

Nhóm thứ ba là học viên cao học, sinh viên các ngành sư phạm Vật lý và Khoa học tự nhiên. Đề tài là tài liệu tham khảo mẫu mực về phương pháp luận nghiên cứu, cung cấp bảng câu hỏi khảo sát 112 mẫu và kỹ thuật xử lý dữ liệu thống kê khách quan trong nghiên cứu khoa học giáo dục.

Nhóm thứ tư là các chuyên gia nghiên cứu và doanh nghiệp phát triển học cụ giáo dục STEM. Nghiên cứu cung cấp dữ liệu thực tế về khả năng thao tác kỹ thuật và thị hiếu sáng tạo của học sinh lứa tuổi 12 đến 13, tạo tiền đề để sản xuất các bộ kit thí nghiệm âm học thực hành đạt chuẩn với mức giá thương mại dưới 150.000 đồng.

Câu hỏi thường gặp

Chủ đề STEM "Nhà cách âm" được bố trí thời gian như thế nào trong chương trình Khoa học tự nhiên 7? Mạch nội dung Âm thanh gồm 10 tiết được bố trí khoa học thành 7 tiết học lý thuyết nền tảng trên lớp và 3 tiết triển khai hoạt động STEM. Giai đoạn chế tạo, thử nghiệm và điều chỉnh mô hình được học sinh chủ động thực hiện tại nhà hoặc phòng thực hành trong quãng thời gian từ 7 đến 10 ngày giữa hoạt động 3 và hoạt động 5.

Chi phí và yêu cầu kỹ thuật đối với mô hình nhà cách âm được quy định ra sao? Mỗi nhóm học sinh từ 4 đến 6 em được cấp hoặc tự chuẩn bị kinh phí tối đa không quá 150.000 đồng. Về mặt kỹ thuật, mô hình hoàn thiện phải bảo đảm khối lượng không vượt quá 2 kg, chiều cao dưới 40 cm, sử dụng vật liệu cách âm dễ tìm như bìa carton, mút xốp hoặc bông và được đo kiểm định lượng bằng cảm biến âm thanh.

Bộ công cụ đánh giá năng lực tìm hiểu tự nhiên của luận văn có cấu trúc thế nào? Luận văn thiết lập hệ thống đánh giá kép gồm phiếu đánh giá của giáo viên và phiếu đánh giá đồng đẳng giữa các học sinh. Cả hai công cụ đều dựa trên bảng tiêu chí định lượng chia làm 3 mức độ rõ rệt, chấm điểm chi tiết từ khâu đề xuất câu hỏi, phán đoán nguyên nhân, phác thảo bản vẽ kỹ thuật đến kỹ năng bảo vệ kết quả thí nghiệm.

Luận văn đã giải quyết khó khăn về thiếu thốn thiết bị dạy học cho giáo viên bằng cách nào? Thay vì đòi hỏi phòng thực hành âm học chuyên biệt, đề tài hướng dẫn giáo viên tận dụng cảm biến âm thanh trên điện thoại thông minh hoặc 4 máy tính kết nối mạng tại trường. Giải pháp này kết hợp với vật liệu gia dụng tái chế giá rẻ đã giúp tháo gỡ hoàn toàn trở ngại thiếu thiết bị cho 70,5% giáo viên được khảo sát.

Số liệu khảo sát 112 giáo viên phản ánh tính cấp thiết của giáo dục STEM tại Việt Nam như thế nào? Kết quả khảo sát khẳng định nhu cầu đổi mới rất lớn khi có tới 84,8% giáo viên đánh giá việc dạy học STEM là cần thiết và rất cần thiết. Tuy nhiên, do 32,1% thầy cô chưa từng thực hiện bài học STEM nào, luận văn đã kịp thời cung cấp một giáo án mẫu hoàn chỉnh, khả thi để áp dụng ngay vào thực tế giảng dạy.

Kết luận

Luận văn thạc sĩ của tác giả Mạc Thùy Dương đã khẳng định giá trị khoa học và ứng dụng thực tiễn vượt bậc qua 5 điểm cốt lõi:

• Hệ thống hóa toàn diện cơ sở lý luận về giáo dục STEM và xác lập cấu trúc năng lực tìm hiểu tự nhiên theo Chương trình giáo dục phổ thông 2018.
• Khảo sát thực trạng quy mô 112 giáo viên, chỉ rõ hai trở ngại lớn nhất là thiếu thiết bị chiếm 70,5% và thiếu thời gian chiếm 62,5%.
• Xây dựng hoàn chỉnh kế hoạch bài dạy chủ đề "Nhà cách âm" tối ưu trong 3 tiết chính khóa với định mức kinh phí dưới 150.000 đồng.
• Chuẩn hóa bộ công cụ đánh giá năng lực đa chiều theo 3 mức độ, giải tỏa vướng mắc kiểm tra cho 50,0% giáo viên phổ thông.
• Chứng minh tính khả thi của mô hình chế tạo thực nghiệm đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật khối lượng dưới 2 kg và chiều cao dưới 40 cm.

Đóng góp lớn nhất của nghiên cứu là chuyển hóa một nội dung vật lý khó thành trải nghiệm sáng chế kỹ thuật thực tế, tiết kiệm thời gian và ngân sách. Trong lộ trình giáo dục từ năm 2022 đến năm 2025, quy trình dạy học này cần được nhân rộng tại 100% các cơ sở trung học cơ sở. Thầy cô giáo và các nhà trường hãy tham khảo, áp dụng ngay bài học STEM "Nhà cách âm" để nâng cao chất lượng giảng dạy môn Khoa học tự nhiên hôm nay.

Trích đoạn nội dung tài liệu

phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo, luận văn đ ợc trình bày với nội dung chính gồm 03 ch ơng: - Chƣơng 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN. - Chƣơng 2: THIẾT KẾ HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “NHÀ CÁCH ÂM THEO GIÁO DỤC STEM. - Chƣơng 3: ĐÁNH GIÁ KẾ HOẠCH BÀI DẠY STEM CHỦ ĐỀ “NHÀ CÁCH ÂM”. 3 Chƣơng 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1.

Lịch sử vấn đề nghiên cứu về giáo dục STEM 1. Nghiên cứu về giáo dục STEM trên thế giới Trong thời ì đổi mới và ngày càng phát triển, giáo dục STEM cũng theo đó ngày càng phát triển mạnh mẽ hơn. Đặc biệt tại các n ớc có nền giáo dục tiên tiến trên thế giới nh Mỹ, Phần Lan, Úc, Canada, Hàn Quốc Nhật Bản,… giáo dục STEM trở thành một công cụ đặc biệt trong việc dạy và học. Vấn đề nghiên cứu giáo dục STEM hiện nay đ ợc rất nhiều nhà giáo dục trên thế giới quan tâm, ĩnh vực này sẽ còn tiếp tục đ ợc phát triển hơn nữa.

Vai trò của giáo dục STEM uôn đ ợc các nhà hoa học nhấn mạnh và đánh giá cao. Tháng 4 năm 2013, Tổng thống Barac Obama phát biểu tại Hội chợ Khoa học Nhà Trắng hàng năm ần thứ ba: “Một trong những điều mà tôi tập trung hi àm Tổng thống à àm thế nào chúng ta tạo ra một ph ơng pháp tiếp cận toàn diện cho hoa học, công nghệ, ỹ thuật và toán học (STEM)… Chúng ta cần phải u tiên đào tạo đội ngũ giáo viên trong các ĩnh vực này và để đảm bảo rằng tất cả chúng ta à một quốc gia ngày căng danh cho các giáo viên sự tôn trọng cao hơn mà họ xứng đáng”. Giáo viên Steven Chu từng phát biểu: “Giáo dục STEM à một oại hình giáo dục h ớng dẫn bạn học cách tự học”. Giáo s cũng chỉ ra những ợi thế của giáo dục STEM vì tự học rất quan trọng trong quá trình phát triển hả năng suy nghĩ hợp ý và hả năng rà soát, tìm iếm xác nhận nh học Toán học và có iến thức sâu rộng.

“Bạn sẽ hông bao giờ nói rằng bạn hông thể chỉ vì thiếu iến thức đầy đủ, đó à điểm quan trọng của giáo dục STEM” [21]. Mặc dù có nhiều quan điểm khác nhau về các khái niệm STEM và giáo dục STEM, tuy nhiên các quan điểm đều có xu h ớng hội tụ tới khái niệm giáo dục STEM là tiếp cận liên môn nhằm phát triển triển năng ực ng ời học h ớng tới phát triển nguồn nhân lực chất ợng cao đáp ứng yêu cầu của xã hội. - Về khái niệm STEM: + STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học). 4 + STEM là thuật ngữ rút gọn đ ợc sử dụng hi bàn đến các chính sách phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học của Mỹ.

Thuật ngữ này lần đầu tiên đ ợc giới thiệu bởi Quỹ Khoa học Mỹ (NSF) vào năm 2001. Tr ớc đó, năm 1990, NSF dùng thuật ngữ SMET tuy nhiên thuật ngữ này có cách phát âm giống từ “SMUT” (có ý nghĩa hông tích cực), vì vậy SMET sau đó đ ợc đổi thành STEM. + Thuật ngữ STEM đ ợc dùng trong hai ngữ cảnh đó à ngữ cảnh giáo dục và ngữ cảnh nghề nghiệp. Trong ngữ cảnh giáo dục, nói đến STEM là muốn nhấn mạnh đến sự quan tâm của nền giáo dục đối với các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học; Trong ngữ cảnh nghề nghiệp, STEM đ ợc hiểu là nghề nghiệp thuộc các ĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học.