Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Dạy học một số chủ đề Đại Số 10 theo định hướng giáo dục STEM

Chia sẻ: Behodethuonglam | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:71

Thêm vào BST

Báo xấu

28
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu đề tài là thiết kế và tổ chức dạy học một số chủ đề dạy học Đại Số 10 theo hướng giáo dục STEM. Mời các bạn cùng tham khảo bài viết dưới đây để nắm nội dung của sáng kiến kinh nghiệm!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Dạy học một số chủ đề Đại Số 10 theo định hướng giáo dục STEM

PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Xu hướng chung của đổi mới phương pháp dạy học hiện nay là dạy học lấy học sinh làm trung tâm; người thầy phải làm thế nào phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của người học, phải giúp người học nhanh chóng tiếp cận với khoa học, công nghệ tiên tiến, phương tiện hiện đại, giải quyết các vấn đề nảy sinh trong cuộc sống,... và phải coi trọng, phải đề cao vai trò chủ thể của học sinh trong quá trình nhận thức. Cuộc cách mạng công nghệ 4.0 và xu hướng hội nhập toàn cầu đòi hỏi nền giáo dục của mỗi quốc gia phải thay đổi. Trước xu thế đó đòi hỏi nền giáo dục Việt Nam phải thực sự đổi mới về mọi phương diện trong đó có phương pháp dạy học. Nghị quyết hội nghị Trung ương 8 khoá XI về đổi mới căn bản toàn diện giáo dục và đào tạo nêu rõ: “Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy và học theo hướng hiện đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo và vận dụng kiến thức, kỹ năng của người học; khắc phục lối truyền thụ áp đặt một chiều, ghi nhớ máy móc. Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học, tạo cơ sở để người học tự cập nhật và đổi mới tri thức, kỹ năng phát triển năng lực. Chuyển từ học chủ yếu trên lớp sang tổ chức các hình thức học tập đa dạng, chú ý các hoạt động xã hội, ngoại khoá, nghiên cứu khoa học. Đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông trong dạy và học”. Nghị quyết 29-NQ/TW khoá XI chỉ rõ yêu cầu cấp thiết và nhiệm vụ cần đổi mới căn bản, toàn diện GD- ĐT. Việc Bộ GD-ĐT công bố chương trình giáo dục phổ thông tổng thể đã cho thấy quyết tâm đổi mới nền giáo dục theo hướng tiếp cận năng lực, phù hợp với xu thế phát triển chương trình giáo dục thế giới và bắt kịp nền giáo dục của các nước tiên tiến. 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” mà nhiệm vụ của Bộ Giáo dục và Đào tạo: “Thúc đẩy triển khai giáo dục về khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học (STEM) trong chương trình giáo dục phổ thông, tổ chức thí điểm tại một số trường phổ thông ngay từ năm học 2017-2018” Giáo dục STEM là một phương thức giáo dục nhằm trang bị cho học sinh những kiến thức khoa học gắn liền với ứng dụng của chúng trong thực tiễn, giải quyết các vấn đề thực tiễn, tạo hứng thú học tập cho học sinh, hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho người học. Giáo dục STEM phát triển cho học sinh những kiến thức, kỹ năng liên quan đến các môn học Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. Trong đó học sinh biết liên kết các kiến thức Khoa học, Toán học để giải quyết các vấn đề thực tiễn. Biết sử dụng, quản lý và truy cập Công nghệ, biết về quy trình thiết kế và chế tạo ra các sản phẩm. 1
Giáo dục STEM nhằm chuẩn bị cho học sinh những cơ hội cũng như những thách thức trong nền kinh tế cạnh tranh toàn cầu. Bên cạnh những hiểu biết về các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán học, học sinh sẽ được phát triển tư duy phê phán, khả năng hợp tác để thành công. Giáo dục STEM sẽ tạo cho học sinh có những kiến thức, kỹ năng mang tính nền tảng cho việc học tập ở các bậc học cao hơn cũng như trong nghề nghiệp tương lai của học sinh. 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 bảo vệ đất nước… Nhận thấy vai trò của giáo dục STEM như là một giải pháp quan trọng và hiệu quả trong việc đổi mới căn bản và toàn diện nền giáo dục Việt Nam sau năm 2015. Trong hướng dẫn thực hiện nhiệm vụ Giáo dục Trung học năm học 2014- 2015, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã nhấn mạnh việc vận dụng dạy học giải quyết vấn đề, các phương pháp thực hành, dạy học theo dự án trong các môn học, tích cực ứng dụng công nghệ thông tin phù hợp với nội dung bài học. Quán triệt tinh thần giáo dục tích hợp giáo dục STEM trong việc thực hiện chương trình giáo dục phổ thông ở những môn học liên quan. Năm 2016, Bộ Giáo dục và Đào tạo phối hợp với Hội đồng Anh triển khai chương trình thí điểm giáo dục STEM cho 14 trường trung học cơ sở và trung học phổ thông tại các tỉnh thành như Hà Nội, Hải Dương, Hải Phòng, Quảng Ninh và Nam Định. Đây là những bước đi quan trọng nhằm phát triển một chương trình giáo dục theo định hướng STEM mang tầm quốc gia. Tuy nhiên, thực tế giáo dục STEM vẫn là khái niệm còn khá mơ hồ, chưa có điều kiện triển khai ở các trường THPT. Hơn thế, việc kiểm tra, đánh giá hiện nay ở các trường THPT, cụ thể là kỳ thi THPT Quốc Gia, được tổ chức bằng hình thức thi trắc nghiệm kiểm tra kiến thức, kỹ năng trong khi đánh giá mô hình STEM là đánh giá thông qua sản phẩm. Do đó giáo dục STEM chưa thực sự được hưởng ứng tích cực ở các trường phổ thông. Đặc biệt, năm học 2020-2021, Bộ Giáo dục đã chỉ đạo các sở giáo dục khuyến khích dạy học các môn học theo định hướng giáo dục STEM. Vì những lí do trên mà tôi chọn đề tài nghiên cứu : “ Dạy học một số chủ đề Đại Số 10 theo định hướng giáo dục STEM ”. 2. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu là học sinh THPT, cụ thể là học sinh lớp 10 các trường THPT. 3. MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI Đề tài thiết kế và tổ chức dạy học một số chủ đề dạy học Đại Số 10 theo hướng giáo dục STEM. 2
4. ĐIỂM MỚI CỦA ĐỀ TÀI Hiện nay, giáo dục STEM trong dạy học đã được quan tâm. Tuy nhiên, giáo viên còn khá mơ hồ, chưa thực sự coi trọng giáo dục STEM trong dạy học. Mặt khác, việc kiểm tra, đánh giá hiện nay ở các trường THPT, cụ thể là kỳ thi THPT Quốc Gia, được tổ chức bằng hình thức thi trắc nghiệm kiểm tra kiến thức, kỹ năng trong khi đánh giá mô hình STEM là đánh giá thông qua sản phẩm. Do đó giáo dục STEM chưa thực sự được hưởng ứng tích cực ở các trường phổ thông. Qua đề tài nghiên cứu nhằm giúp người dạy tiếp cận với giáo dục STEM, từ đó có thể thiết kế các chủ đề dạy học theo định hướng giáo dục STEM nhằm giúp học sinh có những kiến thức, kỹ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học. Giúp các em có thể tích hợp, lồng ghép các kiến thức, kỹ năng này và giúp các em không chỉ hiểu được nguyên lý mà có thể áp dụng để thực hành và tạo ra những sản phẩm trong thực tế hàng ngày. 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 bảo vệ đất nước. Đặc biệt, đề tài góp phần phát triển năng lực giải quyết vấn đề, năng lực vận dụng toán học vào thực tiễn cho học sinh lớp 10 THPT. 3
PHẦN II: NỘI DUNG 1. CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN 1.1. Cơ sở khoa học: 1.1.1. Khái niệm về STEM STEM là thuật ngữ viết tắt lấy chữ cái đầu tiên trong tiếng Anh của các từ: Science, Technology, Engineering, Mathematics. Science (Khoa học): gồm các kiến thức về Vật lí, Hoá học, Sinh học, Khoa học trái đất nhằm giúp học sinh hiểu về thế giới tự nhiên và vận dụng kiến thức đó để giải quyết các vấn đề về khoa học trong cuộc sống hàng ngày. Technology (Công nghệ): phát triển khả năng sử dụng, quản lý, hiểu và đánh giá công nghệ của học sinh, tạo cơ hội để học sinh hiểu về công nghệ được phát triển như thế nào, ảnh hưởng của công nghệ tới cuộc sống. Engineering (Kỹ thuật): Phát triển sự hiểu biết ở học sinh về cách công nghệ đang phát triển thông qua quá trình thiết kế kỹ thuật, tạo cơ hội để tích hợp kiến thức của nhiều môn học, giúp cho những khái niệm liên quan trở nên dễ hiểu. Kỹ thuật cũng cung cấp cho học sinh những kỹ năng để vận dụng sang cơ sở Khoa học và Toán học trong quá trình thiết kế các đối tượng, các hệ thống hay xây dựng các quy trình sản xuất. Mathematics (Toán học): là môn học nhằm phát triển ở học sinh khả năng phân tích, biện luận và truyền đạt ý tưởng một cách hiệu quả thông qua việc tính toán, giải thích, các giải pháp giải quyết các vấn đề trong toán học trong các tình huống đặt ra. Thuật ngữ STEM được dùng trong hai ngữ cảnh khác nhau, đó là ngữ cảnh giáo dục và ngữ cảnh nghề nghiệp. Trong ngữ cảnh giáo dục, STEM nhấn mạnh đến sự quan tâm của nền giáo dục đối với các môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. Quan tâm đến việc tích hợp các môn trên gắn với thực tiễn để nâng cao năng lực cho người học. Giáo dục STEM có thể được hiểu và diễn giải ở nhiều cấp độ như: chính sách STEM, chương trình STEM, nhà trường STEM, môn học STEM, bài học STEM hay hoạt động STEM. Trong ngữ cảnh nghề nghiệp, STEM được hiểu là nghề nghiệp thuộc các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. Tuỳ theo ngữ cảnh khác nhau mà STEM được hiểu như là các môn học hay các lĩnh vực. Trong đề tài nghiên cứu này, STEM được đặt trong ngữ cảnh giáo dục, tác giả quan niệm STEM theo cách quan tâm tới vai trò và sự tích hợp các môn học trong chương trình gắn liền với thế giới thực, thông qua hoạt động dạy học tích hợp giải quyết các vấn đề thực tiễn, từ đó nâng cao hứng thú, hình thành và phát triển năng 4
lực, phẩm chất cho học sinh giúp các em tích cực, chủ động, sáng tạo,… trong quá trình học tập của bản thân. 1.1.2. Giáo dục STEM 1.1.2.1. Khái niệm giáo dục STEM Giáo dục STEM được nhận thức và hoạt động theo hai cách hiểu chính như sau: Một là, giáo dục STEM được hiểu theo nghĩa quan tâm đến các môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. Đây cũng là quan niệm về giáo dục STEM của Bộ giáo dục Mỹ : “Giáo dục STEM là một chương trình nhằm củng cố hỗ trợ, tăng cường giáo dục Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học ở tiểu học và trung học cho đến bậc sau đại học”. Đây là nghĩa rộng khi nói về giáo dục STEM. Đó chính là một chiến lược, định hướng giáo dục nhằm thúc đẩy giáo dục bốn lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học với mục tiêu đào tạo nguồn nhân lực đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của các ngành nghề có liên quan, nhờ đó nâng cao sức cạnh tranh của nền kinh tế. Hai là, giáo dục STEM được hiểu theo nghĩa là tích hợp hoặc là tích hợp đầy đủ cả bốn lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. Giáo dục STEM là một phương pháp học tập tiếp cận liên nghành, ở đó những kiến thức hàn lâm được kết hợp chặt chẽ với các bài học thực tế thông qua việc học sinh được áp dụng những kiến thức Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học vào trong những bối cảnh cụ thể tạo nên một kết nối giữa nhà trường, cộng đồng và các doanh nghiệp cho phép người học phát triển những kỹ năng STEM và tăng khả năng cạnh tranh trong nền kinh tế mới. Hoặc là tích hợp khuyết, nghĩa là tích hợp từ hai lĩnh vực về Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học trở lên. Giáo dục STEM là phương pháp tiếp cận, khám phá trong dạy học và học tập giữa hai hay nhiều hơn các môn học STEM, hoặc giữa một chủ đề STEM và một hoặc nhiều các môn học khác trong nhà trường. Như vậy, giáo dục STEM về bản chất được hiểu là trang bị cho người học những kiến thức và kỹ năng cần thiết liên quan đến lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. Các kiến thức và kỹ năng này phải được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau, giúp học sinh không chỉ hiểu biết về nguyên lý mà còn có thể thực hành và tạo ra được những sản phẩm trong cuộc sống hàng ngày. Giáo dục STEM kết nối giữa kiến thức học đường với thế giới thực, giải quyết các vấn đề thực tiễn, tạo hứng thú cho học sinh, hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho học sinh. 1.1.2.2. Đặc trưng giáo dục STEM Giáo dục STEM có các đặc trưng sau: - Phát triển năng lực đặc thù của các môn học thuộc về STEM cho học sinh: Đó là những kiến thức, kỹ năng liên quan đến các môn học Khoa học, Công nghệ, 5
Kỹ thuật và Toán học. Trong đó học sinh biết liên kết các kiến thức Khoa học, Toán học để giải quyết các vấn đề thực tiễn. Biết sử dụng, quản lý và truy cập Công nghệ, biết về quy trình thiết kế và chế tạo ra các sản phẩm. - Phát triển các năng lực cốt lõi cho học sinh: Giáo dục STEM nhằm chuẩn bị cho học sinh những cơ hội cũng như những thách thức trong nền kinh tế cạnh tranh toàn cầu. Bên cạnh những hiểu biết về các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán học, học sinh sẽ được phát triển tư duy phê phán, khả năng hợp tác để thành công. - Định hướng nghề nghiệp cho học sinh: Giáo dục STEM sẽ tạo cho học sinh có những kiến thức, kỹ năng mang tính nền tảng cho việc học tập ở các bậc học cao hơn cũng như trong nghề nghiệp tương lai của học sinh. 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 bảo vệ đất nước. 1.1.2.3. Các hình thức tổ chức giáo dục STEM Giáo dục STEM có các hình thức tổ chức sau: - Dạy học các môn học theo phương thức giáo dục STEM: Đây là hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu trong nhà trường. Theo cách này, các bài học, hoạt động giáo dục STEM được triển khai ngay trong quá trình dạy học các môn học STEM theo cách tiếp cận liên môn. Các chủ đề bài học, hoạt động STEM bám sát chương trình của các môn học thành phần. Và hình thức giáo dục STEM này không làm phát sinh thêm thời gian học tập. - Hoạt động trải nghiệm STEM: Trong hoạt động này, học sinh được khám phá các thí nghiệm, ứng dụng khoa học, kỹ thuật trong thực tiễn đời sống. Qua đó, nhận biết được ý nghĩa của khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học trong đời sống con người, nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM. Đây cũng là cách thu hút sự quan tâm của xã hội tới giáo dục STEM. - Hoạt động nghiên cứu khoa học: Giáo dục STEM có thể được triển khai thông qua hoạt động nghiên cứu khoa học và tổ chức các cuộc thi sáng tạo khoa học kỹ thuật với nhiều chủ đề khác nhau thuộc các lĩnh vực robot, năng lượng tái tạo, môi trường, biến đổi khí hậu, nông nghiệp công nghệ cao,…Trong hoạt động này, học sinh được tìm tòi; khám phá khoa học kỹ thuật và giải quyết các vấn đề thực tiễn. Vì vậy, hoạt động này không mang tính đại trà mà dành cho những học sinh có năng lực, sở thích và hứng thú với các hoạt động tìm tòi, khám phá khoa học, kỹ thuật. 1.1.3. Dạy học theo định hướng giáo dục STEM 1.1.3.1. Một số tiêu chí của chủ đề giáo dục STEM Khi xây dựng một chủ đề giáo dục STEM, điều mà không chỉ bản thân tôi mà có thể là của tất cả các giáo viên đều đặt ra câu hỏi, đó là: chủ đề được xây dựng có đúng theo tinh thần STEM hay không, hay là một chủ đề tích hợp đơn thuần; điều 6
gì tạo nên sự phân biệt một chủ đề giáo dục STEM với các chủ đề học tập khác?...và tiêu chí của chủ đề giáo dục STEM là gì? Trong nội dung của sáng kiến kinh nghiệm này, tôi nghiên cứu đề xuất một số tiêu chí nhằm xác định về một chủ đề giáo dục STEM a) Chủ đề STEM hướng tới giải quyết các vấn đề trong thế giới thực Vận dụng kiến thức STEM để giải quyết các vấn đề thực tiễn chính là mục tiêu của dạy học theo quan điểm STEM. Do vậy, bài học STEM không phải là để giải quyết các vấn đề mang tính tưởng tượng và xa rời thực tế mà nó luôn hướng đến giải quyết các vấn đề, các tình huống trong xã hội kinh tế, môi trường trong cộng đồng địa phương cũng như trong toàn cầu. b) Chủ đề STEM phải hướng tới việc học sinh vận dụng các kiến thức trong lĩnh vực STEM để giải quyết Tiêu chí này nhằm đảm bảo theo đúng tinh thần giáo dục STEM, qua đó mới phát triển được những năng lực chuyên môn liên quan. c) Chủ đề STEM định hướng thực hành Định hướng hoạt động là một đặc điểm của quan điểm STEM. Chỉ khi chủ đề STEM định hướng thực hành mới đảm bảo hình thành và phát triển năng lực cho học sinh. Điều này sẽ giúp cho học sinh có được kiến thức từ kinh nghiệm thực hành chứ không phải từ lý thuyết. Bằng cách xây dựng các bài giảng theo chủ đề và dựa trên thực hành học sinh mới hiểu sâu, nắm vững lý thuyết, các nguyên lý. Từ đó, các em sẽ nhớ kiến thức lâu hơn, sâu hơn. Học sinh sẽ được làm việc theo nhóm, tự thảo luận, tự tìm tòi kiến thức, tự vận dụng kiến thức vào các hoạt động thực hành rồi sau đó có thể truyền đạt lại kiến thức cho người khác. Với cách học này, giáo viên không còn là người truyền đạt kiến thức nữa mà là người hướng dẫn để học sinh tự xây dựng kiến thức cho chính mình. d) Chủ đề STEM khuyến khích làm việc nhóm giữa các học sinh Trên thực tế có những chủ đề STEM vẫn có thể khai thác cá nhân. Tuy nhiên, làm việc theo nhóm là một hình thức làm việc phù hợp trong việc giải quyết các nhiệm vụ phức hợp gắn với thực tiễn. 1.1.3.2. Đặc trưng của bài học STEM - Một chủ đề STEM đầy đủ sẽ hội tụ cả bốn thành tố của STEM như sau: + Khoa học: Các quy luật tự nhiên, xã hội + Công nghệ: Quy trình sản xuất ra sản phẩm học tập + Kỹ thuật: Thiết kế, chế tạo, đẽo gọt,… + Toán học: Ý nghĩa của các con số, hình dạng, phép tính, số lượng liên quan đến sản phẩm chế tạo. - Một bài học STEM có các đặc trưng sau: 7
+ Bài học STEM tập trung vào các tình huống và các vấn đề mang tính thực tiễn liên quan đến các vấn đề xã hội, kinh tế, môi trường cần được giải quyết. + Bài học STEM thường được hướng dẫn bằng các quá trình thiết kế kỹ thuật. + Bài học STEM đặt học sinh vào hàng loạt những câu hỏi – đáp về thực hành và những khám phá có kết thúc mở. Trong các bài học STEM, con đường học tập STEM có kết thúc mở trong một quá trình không quá ràng buộc. Điều ràng buộc, nếu có chỉ là các vật liệu được cung cấp sẵn. 1.1.4. Vai trò của dạy học theo định hướng giáo dục STEM đối với việc phát triển năng lực cho học sinh THPT. Dạy học theo định hướng STEM có vai trò đối với việc phát triển năng lực cho học sinh THPT, cụ thể là: - Đảm bảo giáo dục toàn diện - Nâng cao hứng thú học tập cho học sinh: Các dự án học tập trong giáo dục STEM hướng tới việc vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn, học sinh được hoạt động, trải nghiệm và thấy được ý nghĩa của tri thức với cuộc sống, nhờ đó sẽ nâng cao hứng thú học tập của học sinh. - Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho học sinh: Khi triển khai các dự án học tập STEM, học sinh hợp tác với nhau, chủ động và tự lực thực hiện các nhiệm vụ học; được làm quen hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học. Các hoạt động nêu trên góp phần tích cực vào hình thành, phát triển phẩm chất, năng lực cho học sinh. - Kết nối trường học với cộng đồng - Hướng nghiệp, phân luồng - Góp phần củng cố, đào sâu, hệ thống hoá kiến thức khoa học đã học trong chương trình, phát hiện và khắc phục những sai lầm của học sinh mắc phải trong chương trình. Hơn nữa, mở rộng kiến thức và năng lực thuộc các lĩnh vực Khoa học, Công Nghệ, Kỹ thuật và Toán học. - Góp phần giáo dục kỹ thuật tổng hợp và định hướng nghề nghiệp cho học sinh, đặc biệt là các nghành nghề thuộc các lĩnh vực STEM. - Phát hiện các học sinh có năng lực vượt trội về khoa học và kỹ thuật, bồi dưỡng những học sinh này trở thành lực lượng nòng cốt để tham gia các cuộc thi lớn như: liên hoan tuổi trẻ sáng tạo, cuộc thi khoa học kỹ thuật cấp Quốc gia cho học sinh trung học. 1.1.5. Vai trò của môn Toán trong dạy học STEM Trong chương trình giáo dục, môn Toán giữ một vai trò quan trọng. Nó được coi là môn học công cụ, cung cấp các tri thức, kỹ năng tư duy để người học có thể học tập các môn học khác. 8
Là một môn học có nguồn gốc từ thực tiễn và có tính phổ dụng (thể hiện ở ứng dụng rộng rãi của các kiến thức Toán học trong các môn học khác cũng như trong thực tiễn) nên trong dạy học Toán, người ta cố gắng gợi động cơ cho học sinh từ những tình huống thực tiễn, tình huống liên môn. Và sau khi học sinh đã có kiến thức, kỹ năng, giáo viên cho học sinh vận dụng, củng cố kiến thức, kỹ năng qua việc giải quyết các tình huống liên môn hoặc thực tiễn đó. Với đặc điểm đó, môn Toán có vai trò quan trọng trong mối quan hệ mật thiết với các môn học như Vật lý, Hoá học, Sinh học, Tin học và Địa lý trong giáo dục STEM. Vì vậy, giáo viên dạy Toán có thể lựa chọn các chủ đề Toán học, lựa chọn môn học, nội dung để thiết kế và tổ chức các chủ đề đề dạy học Toán theo định hướng giáo dục STEM. Giáo dục STEM thông qua dạy học môn Toán thường được tiếp cận dưới góc độ khai thác các yếu tố thực tiễn thông qua dạy học một số chủ đề trong Toán học hay hoạt động trải nghiệm Toán học. Thông qua đó nhằm phát triển năng lực của học sinh để nhận biết về vai trò của Toán học trong thế giới, biết dựa vào Toán học để đưa ra những suy đoán có nền tảng vững chắc vừa đáp ứng được nhu cầu của đời sống cá nhân. Đó là năng lực phân tích, lập luận và truyền đạt ý tưởng (trao đổi thông tin) một cách hiệu quả thông qua việc đặt ra, hình thành và giải quyết vấn đề trong các tình huống và hoàn cảnh khác nhau. Như vậy, Toán học là lĩnh vực khoa học công cụ và năng lực Toán học của học sinh có ảnh hưởng lớn đến việc thực hiện giáo dục STEM, là điều kiện quan trọng để thực hiện giáo dục STEM thành công. Đồng thời, Toán học là một trong bốn thành tố quan trọng của giáo dục STEM. Ngược lại, giáo dục STEM cũng góp phần phát triển ở người học năng lực vận dụng Toán học, năng lực tư duy và giải quyết vấn đề. 1.2. Cơ sở thực tiễn: Trong những năm gần đây, giáo dục phổ thông nước ta đã có nhiều chuyển biến tích cực để đáp ứng yêu cầu của xã hội trong giai đoạn mới. Tuy nhiên, thực tiễn dạy học ở trường THPT cho thấy phương pháp dạy học nói chung và phương pháp dạy học môn Toán nói riêng vẫn còn nhiều điểm hạn chế như: Giáo viên thuyết trình nhiều, học sinh học tập còn thụ động, học sinh chưa thực sự tìm tòi, phát hiện, tự học, tự nghiên cứu, khám phá, sáng tạo,… Ở trường phổ thông, Toán học là môn học góp phần hình thành và phát triển phẩm chất, nhân cách học sinh, phát triển kiến thức, kỹ năng then chốt và tạo cơ hội để học sinh được trải nghiệm, áp dụng toán học vào đời sống thực tiễn; tạo dựng sự kết nối giữa các ý tưởng toán học, giữa toán học với thực tiễn, giữa toán học với các môn học khác, đặc biệt là các môn học thuộc lĩnh vực STEM. Trong chương trình giáo dục phổ thông, môn Toán là môn học bắt buộc và được phân chia theo hai giai đoạn 9
- Giai đoạn giáo dục cơ bản: Môn Toán giúp học sinh nắm được một cách có hệ thống các khái niệm, nguyên lý, quy tắc toán học cần thiết nhất cho tất cả mọi người, làm nền tảng cho việc học tập tiếp theo hoặc có thể sử dụng trong cuộc sống hàng ngày. - Giai đoạn giáo dục định hướng nghề nghiệp: Môn Toán giúp học sinh có cái nhìn tương đối tổng quát về Toán học, hiểu được vai trò và những ứng dụng của Toán học trong đời sống thực tế, những ngành nghề có liên quan đến Toán học để học sinh có cơ sở định hướng nghề nghiệp, cũng như có đủ năng lực tối thiểu để tự tìm hiểu những vấn đề có liên quan đến toán học trong cuộc đời. Với các đặc điểm đó của môn Toán ở trường phổ thông thì việc dạy học Toán ở trường phổ thông sẽ có nhiều cơ hội và điều kiện để có thể thực hiện dạy học theo định hướng giáo dục STEM. Hơn nữa, lớp 10 là lớp đầu cấp THPT, nội dung chương trình Toán 10 hiện hành, một số chủ đề có thể thực hiện dạy học theo định hướng STEM. Vì vậy, nếu ngay từ lớp 10 thực hiện dạy học theo định hướng STEM sẽ giúp học sinh biết tìm tòi, phát hiện, tự học, tự nghiên cứu, khám phá, sáng tạo,… 2. THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ 2.1. Thực trạng chung Hiện nay, ở các trường phổ thông giáo dục STEM trong dạy học chưa được quan tâm đúng mức. Giáo viên còn khá mơ hồ, chưa thực sự coi trọng giáo dục STEM trong dạy học. Thậm chí, một số giáo viên lại xem tiết học STEM giống như một tiết học thủ công trước đây. Mặt khác, việc kiểm tra, đánh giá hiện nay ở các trường THPT, cụ thể là kỳ thi THPT Quốc Gia, được tổ chức bằng hình thức thi trắc nghiệm kiểm tra kiến thức, kỹ năng trong khi đánh giá mô hình STEM là đánh giá thông qua sản phẩm. Do đó giáo dục STEM chưa thực sự được hưởng ứng tích cực ở các trường phổ thông. 2.2. Thực trạng dạy học môn Toán lớp 10 ở trường THPT theo định hướng giáo dục STEM Để tìm hiểu thực trạng dạy học môn Toán lớp 10 ở trường THPT theo định hướng giáo dục STEM, tôi đã tiến hành một cuộc khảo sát với mục đích và nội dung khảo sát như sau: 2.2.1. Mục đích khảo sát - Tìm hiểu thực trạng dạy học môn toán 10 theo định hướng giáo dục STEM qua việc đánh giá các nội dung sau: + Nhận thức của giáo viên về giáo dục STEM và ý nghĩa của giáo dục STEM. + Đánh giá của giáo viên về sự cần thiết của giáo dục STEM. 10
+ Những khó khăn khi tổ chức dạy học chủ đề môn Toán theo định hướng giáo dục STEM. - Tìm hiểu thực trạng học tập môn Toán của học sinh lớp 10 ở trường THPT theo định hướng giáo dục STEM qua việc đánh giá các nội dung sau: + Sự mong muốn và hứng thú của các học sinh khi được học môn Toán theo định hướng giáo dục STEM. + Mức độ học sinh được học các môn học nói chung và môn Toán nói riêng theo định hướng giáo dục STEM. 2.2.2. Nội dung khảo sát 2.2.2.1. Thực trạng dạy học môn Toán lớp 10 theo định hướng giáo dục STEM Để tìm hiểu thực trạng dạy học môn Toán lớp 10 theo định hướng giáo dục STEM, tác giả đã sử dụng phiếu khảo sát (phụ lục số 1) để tiến hành thăm dò ý kiến của 34 giáo viên dạy môn Toán của một số trường trên địa bàn tôi dạy; kết quả thu được như sau: Phương án Câu 1 Câu 2 Câu 3 Câu 4 chọn A 8,82% 55,88% 0% 50% B 2,94% 73,53% 11,77% 29,41% C 14,71% 85,29% 79,41% 20,59% D 73,53% 61,76% 8,82% E 55,88% Kết quả bảng trên cho thấy: + Đa số giáo viên biết về giáo dục STEM, nhiều gáo viên (73,53%) hiểu đúng khái niệm giáo dục STEM và còn một số không nhỏ giáo viên (26,47%) chưa hiểu đúng khái nệm giáo dục STEM. + Đa số giáo viên nhận thức được ý nghĩa của giáo dục STEM. Tuy nhiên, từ câu hỏi 3 cho thấy nhận thức về sự cần thiết của giáo dục STEM của các giáo viên còn rất khác nhau. Đa số (88,23%) giáo viên nhận thấy giáo dục STEM là cần thiết, tuy nhiên còn một con số không nhỏ (11,77%) các giáo viên vẫn cho rằng giáo dục STEM là không cần thiết. Điều đó chứng tỏ sự hiểu biết của các giáo viên đó về giáo dục STEM và xu hướng dạy học theo xu hướng phát triển năng lực còn hạn chế. + Về vai trò của môn toán trong giáo dục STEM, qua khảo sát cho thấy có 50% giáo viên cho rằng môn Toán có vai trò hình thành và phát triển những năng lực chung cốt lõi cho người học (năng lực tự chủ và tự học, năng lực giao tiếp và 11
hợp tác, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo) và năng lực toán học (năng lực tư duy và lập luận toán học; năng lực mô hình hoá toán học; năng lực giải quyết vấn đề toán học; năng lực giao tiếp toán học; năng lực sử dụng công cụ, phương tiện toán học) trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM, 50% giáo viên đồng ý môn Toán có vai trò giúp học sinh có những kiến thức, kỹ năng toán học phổ thông, cơ bản, thiết yếu; phát triển khả năng giải quyết vấn đề có tính tích hợp liên môn giữa môn Toán và các môn học khác như Vật lý, Hoá học, Sinh học, Địa lý, Tin học, Công nghệ,…tạo cơ hội để học sinh được trải nghiệm, áp dụng môn Toán vào đời sống thực tế. Như vậy, các thầy, cô giáo đã nhận thức môn Toán có vai trò như thế nào trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM tuy nhiên hiểu chưa đầy đủ và toàn diện. + Về những khó khăn khi tổ chức dạy học chủ đề môn Toán theo định hướng giáo dục STEM, tôi thu được bảng sau: STT Những khó khăn khi tổ chức dạy học chủ đề SL Tỷ lệ % môn Toán theo định hướng gáo dục STEM 1 Không có thời gian đầu tư thiết kế chủ đề 20 58,82% 2 Khó chọn lọc chủ đề phù hợp với nội dung bài 18 52,94% dạy 3 Không có nhiều nguồn tư liệu 13 38,23% 4 Nội dung kiến thức quá khó đối với học sinh 11 32,35% 5 Dạy học theo định hướng giáo dục STEM không 19 55,88% đem lại kết quả cao trong các kỳ thi khảo sát hiện nay 6 Trình độ, năng lực giáo viên còn hạn chế 2 5,88% 7 Trình độ, năng lực học sinh không đồng đều 21 61.76% 8 Thiếu thốn về cơ sở vật chất, không đảm bảo điều 20 58,82% kiện dạy học theo định hướng giáo dục STEM 9 Học sinh không hứng thú với việc học theo định 10 29,41% hướng giáo dục STEM Kết quả bảng trên cho thấy những khó khăn thường gặp: + Không có thời gian đầu tư thiết kế; + Khó chọn lọc chủ đề phù hợp với nội dung bài dạy; + Dạy học theo định hướng giáo dục STEM không đem lại kết quả cao trong các kỳ thi khảo sát hiện nay; 12
+ Trình độ, năng lực học sinh không đồng đều; + Thiếu thốn về cơ sở vật chất, không đảm bảo điều kiện dạy học theo định hướng giáo dục STEM. Như vậy, qua kết quả tìm hiểu thăm dò ý kiến giáo viên bằng phiếu khảo sát thể hiện bằng các bảng nói trên cho thấy nhiều giáo viên đã hiểu đúng về giáo dục STEM, ý nghĩa và sự cần thiết của giáo dục STEM, hiểu được vai trò quan trọng của môn Toán trong giáo dục STEM. Tuy nhiên, trong lĩnh vực giảng dạy bộ môn Toán của mình thì đa số các thầy cô giáo chưa thực hiện dạy học các chủ đề theo định hướng giáo dục STEM, thực tế cho thấy các thầy cô cũng còn gặp khá nhiều khó khăn, khâu thiết kế chủ đề dạy học trong môn toán theo định hướng giáo dục STEM cũng là một trong những vấn đề khó khăn (khó khăn về mặt thời gian thiết kế, khó khăn về sự lựa chọn chủ đề phù hợp với nội dung bài học). 2.2.2.2. Thực trạng học tập môn Toán của học sinh lớp 10 ở trường THPT theo định hướng giáo dục STEM Để tìm hiểu thực trạng học tập môn Toán lớp 10 theo định hướng giáo dục STEM của học sinh, tác giả đã sử dụng phiếu khảo sát (phụ lục số 2) để tiến hành thăm dò ý kiến của 300 học sinh ở tại trường tôi dạy, kết quả thu được như sau: Phương án Câu 1 Câu 2 Câu 3 Câu 4 chọn A 0% 0% 6% 12,33% B 85,33% 14,33% 75% 75,34% C 14,67% 25,67% 19% 12,33% D 60% Kết quả bảng trên cho thấy: Đa số học sinh đã từng được học theo định hướng giáo dục STEM và đa số các em hứng thú với bài học. Tuy nhiên, các em rất ít được học các môn học theo định hướng giáo dục STEM. Đặc biệt là môn Toán lớp 10, gần như các em chưa được học theo định hướng này. Song đa số các em đều mong muốn được học môn Toán theo định hướng STEM. 3. THIẾT KẾ MỘT SỐ CHỦ ĐỀ DẠY HỌC ĐẠI SỐ 10 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 3.1. Một số chủ đề trong môn Đại Số 10 có thể thực hiện dạy học theo định hướng giáo dục STEM Căn cứ vào mục tiêu và nội dung chương trình Đại Số 10 hiện hành, một số chủ đề có thể thực hiện dạy học theo định hướng giáo dục STEM như sau: 13
STT Nội dung chương Đề xuất chủ đề dạy học theo định hướng trình giáo dục STEM 1 Hàm số bậc hai Trải nghiệm sáng tạo: Đo chiều cao các cổng hình Parabol 2 Bất phương trình và hệ Chế độ dinh dưỡng hợp lý bất phương trình 3 Bất đẳng thức Bất đẳng thức trong cuộc sống: Thiết kế bể cá hình hộp chữ nhật mang giá trị kinh tế 4 Thống kê Thực hành làm điều tra viên các vấn đề về dân số, sức khoẻ, kinh doanh, trồng trọt 3.2. Thiết kế dạy một số chủ đề trong môn Đại Số 10 theo định hướng giáo dục STEM 3.2.1. Quy trình xây dựng bài học STEM Bước 1: Lựa chọn chủ đề bài học Căn cứ vào nội dung kiến thức trong chương trình môn học và các hiện tượng, quá trình gắn với các kiến thức đó trong tự nhiên; quy trình hoặc thiết bị công nghệ có sử dụng các kiến thức đó trong thực tiễn,… để lựa chọn chủ đề của bài học. Bước 2: Xác định vấn đề cần giải quyết Sau khi chọn chủ đề của bài học, cần xác định vấn đề cần giải quyết để giao cho học sinh thực hiện sao cho khi giải quyết vấn đề đó, học sinh phải học được những kiến thức, kỹ năng cần dạy trong chương trình môn học đã được lựa chọn (đối với STEM kiến tạo) hoặc vận dụng những kiến thức, kỹ năng đã biết (đối với STEM vận dụng) để xây dựng bài học. Bước 3: Xây dựng tiêu chí của thiết bị/giải pháp giải quyết vấn đề Sau khi đã xác định vấn đề cần giải quyết/sản phẩm cần chế tạo, cần xác định rõ tiêu chí của giải pháp/sản phẩm. Những tiêu chí này là căn cứ quan trọng để đề xuất giả thuyết khoa học/giải pháp giải quyết vấn đề/thiết kế mẫu sản phẩm. Bước 4: Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học được thiết kế theo các phương pháp và kỹ thuật dạy học tích cực với 5 loại hoạt động học: - Hoạt động 1: Xác định vấn đề Trong hoạt động này, giáo viên giao cho học sinh nhiệm vụ học tập chứa đựng vấn đề, trong đó học sinh phải hoàn thành một sản phẩm học tập cụ thể với các tiêu chí đòi hỏi học sinh phải vận dụng kiến thức mới trong bài học để đề xuất, xây dựng giải pháp và thiết kế nguyên mẫu của sản phẩm cần hoàn thành. Tiêu chí 14
của sản phẩm là yêu cầu hết sức quan trọng, bởi đó chính là “tính mới” của sản phẩm, kể cả sản phẩm đó là quen thuộc với học sinh; đồng thời, tiêu chí đó buộc học sinh phải nắm vững kiến thức mới thiết kế và giải thích được thiết kế cho sản phẩm cần làm. - Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp Trong hoạt động này, học sinh thực hiện hoạt động học tích cực, tự lực dưới sự hướng dẫn của giáo viên. Trong bài học STEM, sẽ không còn các “tiết học” thông thường mà ở đó giáo viên “giảng dạy” kiến thức mới cho học sinh. Thay vào đó, học sinh phải tự tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức để sử dụng vào việc đề xuất, thiết kế sản phẩm cần hoàn thành. Kết quả là, khi học sinh hoàn thành bản thiết kế thì đồng thời học sinh cũng đã học được kiến thức mới theo chương trình môn học tương ứng. - Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp Trong hoạt động này, học sinh được tổ chức để trình bày, giải thích và bảo vệ bản thiết kế kèm theo thuyết minh (sử dụng kiến thức mới học và kiến thức đã có); đó là sự thể hiện cụ thể của giải pháp giải quyết vấn đề. Dưới sự trao đổi, góp ý của các bạn và giáo viên, học sinh tiếp tục hoàn thiện (có thể thay đổi để đảm bảo khả thi) bản thiết kế trước khi tiến hành chế tạo, thử nghiệm. - Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá Trong hoạt động này, học sinh tiến hành chế tạo mẫu theo bản thiết kế đã hoàn thiện sau bước 3; trong quá trình chế tạo đồng thời phải tiến hành thử nghiệm và đánh giá. Trong quá trình này, học sinh cũng có thể phải điều chỉnh thiết kế ban đầu để bảo đảm mẫu chế tạo là khả thi. - Hoạt động 5: Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh Trong hoạt động này, học sinh được tổ chức để trình bày sản phẩm học tập đã hoàn thành; trao đổi, thảo luận, đánh giá để tiếp tục điều chỉnh, hoàn thiện. Mỗi hoạt động học được thiết kế rõ ràng về mục đích, nội dung và sản phẩm học tập mà học sinh phải hoàn thành. Các hoạt động đó có thể được tổ chức cả ở trong và ngoài lớp học (ở trường, ở nhà và cộng đồng). Cần thiết kế bài học điện tử trên mạng để hướng dẫn, hỗ trợ hoạt động học của học sinh bên ngoài lớp học. 3.2.2. Các hình thức tổ chức giáo dục STEM Hoạt động giáo dục STEM trong nhà trường thường được tổ chức dưới hai dạng là: Tích hợp trong các môn học được thực hiện trong hoạt động dạy học bộ môn và tích hợp trong các hoạt động giáo dục mang tính tập thể, phong trào, cuộc thi, ngoại khoá nhưng vẫn luôn đảm bảo mục tiêu là phát triển năng lực học sinh. 15
- Dạy học các môn học thuộc lĩnh vực STEM (dạy trên lớp): Đây là hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu trong nhà trường. Theo cách này, các bài học, hoạt động giáo dục STEM được triển khai ngay trong quá trình dạy học các môn học STEM theo hướng tiếp cận liên môn. Các chủ đề, bài học, hoạt động STEM bám sát chương trình của các môn học thành phần. Hình thức giáo dục STEM này thường không làm phát sinh thời gian học tập. - Hoạt động trải nghiệm STEM: Trong hoạt động trải nghiệm STEM, học sinh được khám phá các thí nghiệm, ứng dụng khoa học, kỹ 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. Các trường phổ thông có thể triển khai giáo dục STEM thông qua hình thức câu lạc bộ. Tham gia câu lạc bộ STEM, học sinh được học tập nâng cao trình độ, triển khai các dự án nghiên cứu, tìm hiểu các nghành nghề thuộc lĩnh vực STEM. Đây là hoạt động theo sở thích, năng khiếu của học sinh, diễn ra định kỳ, trong cả năm học. Tổ chức tốt câu lạc bộ STEM cũng là tiền đề để triển khai các dự án nghiên cứu trong khuôn khổ cuộc thi khoa học kỹ thuật dành cho học sinh trung học phổ thông. Bên cạnh đó, tham gia câu lạc bộ STEM còn là cơ hội để học sinh thấy được sự phù hợp về năng lực, sở thích, giá trị của bản thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM. - Hoạt động nghiên cứu khoa học kỹ thuật: Ngoài hai hoạt động trên, giáo dục STEM còn có thể triển khai thông qua hoạt động nghiên cứu khoa học và tổ chức các cuộc thi sáng tạo khoa học kỹ thuật với nhiều chủ đề khác nhau thuộc lĩnh vực rôbot, năng lượng tái tạo, môi trường biến đổi khí hậu, nông nghiệp, công nghệ cao… Hoạt động này không mang tính đại trà mà chỉ cho những học sinh có năng lực, sở thích và hứng thú với các hoạt động tìm tòi, khám phá khoa học, kỹ thuật giải quyết các vấn đề thực tiễn. Tổ chức tốt các hoạt động sáng tạo khoa học kỹ thuật là tiền đề để triển khai các dự án nghiên cứu trong khuôn khổ cuộc thi khoa học kỹ thuật dành cho học sinh trung học được tổ chức hàng năm. 3.2.3. Thiết kế dạy một số chủ đề trong môn Đại Số 10 theo định hướng giáo dục STEM 3.2.3.1. Chủ đề 1(Trải nghiệm) Sau khi dạy xong bài “ Hàm số bậc hai”, tôi chia lớp học thành 4 nhóm. Mỗi nhóm cử một nhóm trưởng (là tổ trưởng của tổ) và một thư ký để ghi chép cụ thể công việc, quá trình trải nghiệm và công việc của nhóm. Tiếp theo, tôi phân công nhiệm vụ cụ thể cho các nhóm, hướng dẫn các nhóm lên kế hoạch hoạt động, hướng dẫn cách nghiên cứu, cách lập các thang điểm đánh giá, cách trình bày trên Word và Powerpoint. Cụ thể: 16
Nhóm Nhóm trưởng Nhiệm vụ 1 Phan Văn Trà - Tìm hiểu về hình dáng của dòng nước khi phun ra từ các đài phun nước. - Trải nghiệm thực tế: “Đo chiều cao của cổng có hình dạng parabol”. - Làm mô hình cổng parabol thoả mãn điều kiện cho trước (mô hình này có thể được làm từ cổng các em đo thực tế hoặc từ một bài toán cụ thể do các em lựa chọn). 2 Hoàng Võ Long - Tìm hiểu về các cổng và các cây cầu, nổi tiếng trên thế giới cũng như trong nước có hình dạng parabol. - Trải nghiệm thực tế: “Đo chiều cao của cổng có hình dạng parabol”. - Làm mô hình cổng parabol thoả mãn điều kiện cho trước (mô hình này có thể được làm từ cổng các em đo thực tế hoặc từ một bài toán cụ thể do các em lựa chọn). 3 Nguyễn Trung Quốc - Tìm hiểu về các cây cầu có hình dạng parabol và các công trình khác có dạng hình parabol. - Trải nghiệm thực tế: “Đo chiều cao của cổng có hình dạng parabol”. - Làm mô hình cổng parabol thoả mãn điều kiện cho trước (mô hình này có thể được làm từ cổng các em đo thực tế hoặc từ một bài toán cụ thể do các em lựa chọn). 4 Nguyễn Thị Hà Trang - Tìm hiểu về đồ dùng trong cuộc sống như pha đèn, kính thiên văn, gương cầu lõm, ăngten chảo dùng để thu phát sóng truyền hình,… - Trải nghiệm thực tế: “Đo chiều cao của cổng có hình dạng parabol”. - Làm mô hình cổng parabol thoả mãn điều kiện cho trước (mô hình này có thể được làm từ cổng các em đo thực tế hoặc từ một bài toán cụ thể do các em lựa chọn). 17
Sau đây là thiết kế dạy chủ đề “Hàm số bậc hai” trong môn Đại Số 10 theo định hướng giáo dục STEM. CHỦ ĐỀ 1: DẠY HỌC CHỦ ĐỀ HÀM SỐ BẬC HAI THEO ĐỊNH HƯỚNG STEM (ĐO CHIỀU CAO CÁC CỔNG HÌNH PARABOL) Địa điểm tổ chức: Lớp học và ở nhà Thời lượng: 2 tiết. A. Lựa chọn chủ đề bài học Trong cuộc sống hằng ngày, chúng ta thường gặp hình ảnh của đường Parabol, như khi chúng ta ngắm các đài phun nước, hoặc chiêm ngưỡng cảnh bắn pháo hoa muôn màu, muôn sắc. Nhiều công trình kiến trúc cũng được tạo dáng theo hình parabol, như cây cầu, vòm nhà, cổng ra vào,…Điều đó không chỉ bảo đảm tính bền vững mà còn tạo nên vẻ đẹp của công trình. Do đó, nội dung hàm số bậc hai là nội dung rất gần gũi với cuộc sống của học sinh. Vấn đề này có thể gắn với các kiến thức về đo chiều cao các cổng hình parabol, chiều cao cây cầu,…có thể gắn với việc thiết kế một cây cầu hay một cổng parabol. Để thiết kế, học sinh có thể sử dụng công cụ trợ giúp là Tin học hỗ trợ (Công nghệ). Do đó, chủ đề “Hàm số bậc hai” là một chủ đề có thể thực hiện theo định hướng giáo dục STEM. B. Xác định vấn đề cần giải quyết - Học sinh thấy được các kiến thức Toán học giúp các em đo được chiều cao của cổng hình parabol - Học sinh được trải nghiệm thực tế đo chiều cao của cổng hình parabol và có thể thiết kế một cổng hình parabol. - Học sinh tìm hiểu những ứng dụng của parabol trong thực tế cuộc sống Qua đó, học sinh được củng cố về kiến thức hàm số bậc hai và thấy được ứng dụng của parabol trong thực tế cuộc sống. C. Xây dựng tiêu chí giải pháp giải quyết vấn đề - Học sinh giải quyết chính xác các bài toán có nội dung thực tiễn trong cuộc sống. Lý giải được vì sao lại đo được độ cao như vậy. - Học sinh tính toán và thiết kế được cổng parabol thoả mãn điều kiện cho trước. D. Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học I. Mục tiêu dạy học 1. Kiến thức: - Nắm chắc các dạng của hàm số bậc hai, đồ thị của hàm số bậc hai. - Nắm vững các công thức trục đối xứng, toạ độ đỉnh của parabol. - Nắm được các công trình, kiến trúc có dạng parabol. 18
- Hiểu được tác dụng của gương cầu lõm với y học, đời sống,... - Nắm được tác dụng của chảo Ăngten - Hiểu biết về quy trình hoạt động của các nhà máy nhiệt điện dùng năng lượng mặt trời. 2. Kĩ năng: - Xác định được parabol khi biết một số yếu tố cho trước - Từ parabol cho trước xác định được các yếu tố xác định nên parabol đó - Nhận biết được các vật thể, các công trình có dạng parabol trong thực tế - Biết vận dụng kiến thức về parabol để giải quyết một số bài tập thực tế - Biết vận dụng kiến thức vật lý để giải quyết một số bài tập liên quan đến dạng parabol. - Biết thiết kế được mô hình cổng parabol theo yêu cầu. - Vẽ được dạng đồ thị của hàm bậc hai của mô hình cổng parabol. - Vận dụng các kiến thức toán học để tính toán, đo đạc cổng parabol. - Thuyết trình được ứng dụng thực tế của parabol, cách đo cổng có hình dạng parabol và cách làm mô hình cổng parabol thoả mãn điều kiện cho trước. - Cùng làm việc với nhóm, hoàn thành các nhiệm vụ được giao. 3. Tư duy và thái độ: - Học sinh tích cực, chủ động xây dựng bài, chiếm lĩnh tri thức - Học sinh liên hệ được nhiều ứng dụng trong thực tế có liên quan đến parabol. - Có tinh thần hợp tác, năng động, sáng tạo trong tư duy cũng như trong tính toán - Đoàn kết, hợp tác và tương trợ nhau trong quá trình hoạt động nhóm và làm việc. - Tuân thủ các quy định về an toàn trong lắp ráp, cắt dán mô hình cổng hình parabol. - Say mê, hứng thú trong học tập, tìm tòi, nghiên cứu vận dụng các kiến thức vào bài tập, vào bài toán thực tế. 4. Năng lực: - Năng lực tự học, tự nghiên cứu: Học sinh tự giác tìm tòi, tìm hiểu các kiến thức liên quan đến bài tập, bài toán thực tế. - Năng lực hợp tác: Tổ chức nhóm cho học sinh hoạt động, dựa trên nhiệm vụ nhóm thì học sinh sẽ biết tổ chức, phân công nhiệm vụ và hợp tác cùng nhau hoàn thành công việc được giao. 19
- Năng lực giải quyết vấn đề: Học sinh huy động các kiến thức để giải quyết các câu hỏi, bài tập và các tình huống học tập - Năng lực tư duy: Khả năng phân tích, nêu ý tưởng trong quá trình hoạt động nhóm, thực hiện nhiệm vụ. - Năng lực tính toán: Tính toán độ cao của cổng hình parabol. - Năng lực thẩm mỹ: Ngoài việc thiết kế cổng hình parabol theo yêu cầu thì yếu tố thẩm mỹ, hình thức cũng rất quan trọng và được đánh giá vào điểm cộng của sản phẩm. - Năng lực thuyết trình, báo cáo: Phát huy khả năng báo cáo, thuyết trình của học sinh trước tập thể. - Năng lực sử dụng CNTT, sử dụng ngôn ngữ Toán học. - Năng lực mô hình hóa toán học. - Năng lực phỏng vấn, làm phóng sự. - Năng lực sử dụng kiến thức liên môn. - Năng lực chuyên biệt: Thấy được ứng dụng của toán học trong đời sống, từ đó hình thành niềm say mê khoa học và có những đóng góp sau này cho xã hội. 5. Sản phẩm đạt được: - Khoa học (S): Vận dụng các kiến thức mặt chân đế, điều kiện cân bằng của vật có chân đế để xác định mặt chân đế, xác định mô hình cổng hình parabol vững vàng nhất. - Công nghệ (T): Có khả năng sử dụng, quản lý, hiểu biết và truy cập được các phần mềm hỗ trợ cho việc vẽ, thiết kế các mô hình, tính toán trên mô hình. Biết sử dụng Microsoft Word và phần mềm trình chiếu Powerpoint để viết bài báo cáo sản phẩm và bài thuyết trình trên lớp. Biết sử dụng phần mềm hỗ trợ cho việc làm đĩa DVD. - Kỹ thuật (E): Khâu thiết kế cổng hình parabol theo yêu cầu nhưng vẫn đảm bảo đẹp. - Toán học (M): Vận dụng kiến thức đã học về hàm số bậc hai để xác định hàm số bậc hai và tính toán độ cao của cổng hình parabol. II. Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học 1. Hoạt động 1: Xác định vấn đề hoặc nhu cầu thực tiễn a. Mục đích của hoạt động - Học sinh phát hiện ra những ứng dụng thực tế của parabol trong cuộc sống như: + Thiết kế cây cầu dạng hình parabol có bề lõm quay xuống 20