- Trang Chủ
- Khoa học tự nhiên
- Khóa luận tốt nghiệp: Vận dụng quy trình 6E trong dạy học Vật lý trung học cơ sở theo định hướng Stem thông qua chủ đề chậu cây thông minh
Xem mẫu
- BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA VẬT LÝ
KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP
VẬN DỤNG QUY TRÌNH 6E
TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ TRUNG HỌC CƠ SỞ
THEO ĐỊNH HƯỚNG STEM
THÔNG QUA CHỦ ĐỀ CHẬU CÂY THÔNG MINH
GV hướng dẫn: Th.S Lê Hải Mỹ Ngân
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Minh Thảo
MSSV: 41.01.102.088
TP. Hồ Chí Minh, 2019
- Nguyễn Thị Minh Thảo Khoá luận tốt nghiệp
LỜI CẢM ƠN
Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến cô Lê Hải Mỹ Ngân, người đã luôn tận tình
hướng dẫn, động viên và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn
thành khoá luận.
Tôi xin chân thành cảm ơn Trường, Phòng đào tạo, các thầy cô trong Khoa Vật lý
trường Đại học Sư phạm TP Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện cho tôi thực hiện khoá
luận này.
Tôi cũng muốn nói lời cảm ơn đến thầy cô và 50 em học sinh (HS) của lớp 8 trường
THCS Trần Văn Ơn đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình thực nghiệm sư phạm.
Qua đây tôi cũng xin bày tỏ lòng cảm ơn đến gia đình, người thân và bạn bè đã
giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện khoá luận này.
TP. Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2019
Tác giả luận văn
Nguyễn Thị Minh Thảo
i
- Nguyễn Thị Minh Thảo Khoá luận tốt nghiệp
MỤC LỤC
Lời cảm ơn ............................................................................................................. i
Mục lục.................................................................................................................. ii
Danh mục các chữ viết tắt .................................................................................. vi
Danh mục các hình ảnh ..................................................................................... vii
Mở đầu ...................................................................................................................1
1. Lý do chọn đề tài ...........................................................................................1
2. Mục tiêu nghiên cứu .....................................................................................1
3. Đối tượng nghiên cứu ...................................................................................1
4. Nội dung nghiên cứu và các vấn đề cần giải quyết ....................................1
5. Cấu trúc khoá luận .......................................................................................2
Chương 1. Cơ sở lý luận về dạy học theo định hướng stem chủ đề Robotics
và quy trình dạy học 6E ............................................................................................3
Giáo dục STEM ........................................................................................3
1.1.1 Khái niệm STEM và giáo dục STEM .................................................3
1.1.2 Các cách tiếp cận dạy học tích hợp STEM .........................................3
STEM Robotics .........................................................................................4
1.2.1 Giới thiệu về STEM Robotics .............................................................4
1.2.2 Lợi ích của việc áp dụng Robotics vào dạy học STEM ......................6
Quy trình dạy học 6E ...............................................................................6
1.3.1 Giới thiệu.............................................................................................6
1.3.2 Các giai đoạn theo quy trình dạy học 6E [6] ......................................7
Năng lực giải quyết vấn đề ....................................................................12
1.4.1 Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề...............................................12
1.4.2 Khung năng lực giải quyết vấn đề [4] ...............................................13
Kết luận chương 1 ...............................................................................................14
Chương 2. Phân tích nội dung và thiết kế tiến trình dạy học chủ đề Chậu
cây thông mình 15
ii
- Nguyễn Thị Minh Thảo Khoá luận tốt nghiệp
Mô tả chủ đề............................................................................................15
Phân tích nội dung chủ đề trong chương trình phổ thông hiện hành ...
..................................................................................................................15
Tài liệu hỗ trợ dạy học chủ đề Chậu cây thông minh .........................16
2.3.1 Thông tin độ ẩm cho một số cây trồng..............................................16
2.3.2 Công thức tính độ ẩm của đất ...........................................................17
2.3.3 Sơ đồ tư duy thiết kế hệ thống tưới nước tự động ............................17
2.3.4 Cảm biến độ ẩm ................................................................................18
2.3.4.1 Giới thiệu ....................................................................................18
2.3.4.2 Giá trị độ ẩm tương ứng với tín hiệu hiệu điện thế đầu ra AO...18
2.3.5 Máy bơm ...........................................................................................20
2.3.5.1 Nguyên tắc hoạt động của máy bơm ..........................................20
2.3.5.2 Cách cấp nguồn cho máy bơm ...................................................21
2.3.5.3 Sử dụng nguồn 12V ....................................................................21
2.3.5.4 Sử dụng nguồn 9V ......................................................................21
2.3.5.5 Sử dụng nguồn 4.5V ...................................................................21
2.3.6 Rơle ...................................................................................................21
2.3.7 Uno Arduino......................................................................................23
2.3.7.1 Thông tin chung ..........................................................................23
2.3.7.2 Nội dung lập trình cho chủ đề ....................................................24
2.3.7.3 Lập trình với mBlock .................................................................24
2.3.8 Sơ đồ kết nối các bộ phận của hệ thống tưới tự động .......................26
2.3.9 Bảng mạch đồng ................................................................................26
2.3.10 Hệ thống tưới nước tự động ..............................................................26
2.3.10.1 Bộ dụng cụ hệ thống tưới nước tự động .....................................26
2.3.10.2 Dụng cụ khác ..............................................................................28
2.3.10.3 Quy trình lắp đặt và vận hành.....................................................28
Kế hoạch bài dạy ....................................................................................30
iii
- Nguyễn Thị Minh Thảo Khoá luận tốt nghiệp
2.4.1 Định hướng thiết kế bài dạy ..............................................................30
2.4.2 Kế hoạch tổng thể..............................................................................30
Tiến trình dạy học ..................................................................................36
2.5.1 Giáo án buổi 1 - Độ ẩm của đất và cây trồng ....................................36
2.5.2 Giáo án buổi 2 - Máy bơm, Rơle và Arduino ...................................44
2.5.3 Giáo án buổi 3 - Người kỹ sư nhí......................................................54
Kết luận chương 2 ...............................................................................................63
Chương 3. Thực nghiệm sư phạm .................................................................64
Mục tiêu, đối tượng, thời gian và phương pháp thực nghiệm sư phạm
..................................................................................................................64
3.1.1 Mục tiêu ............................................................................................64
3.1.2 Đối tượng và thời gian ......................................................................64
3.1.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm ..................................................64
Kế hoạch thực nghiệm sư phạm ...........................................................64
Diễn biến và phân tích diễn biến quá trình thực nghiệm ...................65
3.3.1 Diễn biến quá trình thực nghiệm.......................................................65
3.3.1.1 Diễn biến buổi 1 .........................................................................65
3.3.1.2 Diễn biến buổi 2 .........................................................................67
3.3.1.3 Diễn biến buổi 3 .........................................................................70
3.3.2 Phân tích diễn biến quá trình thực nghiệm .......................................73
3.3.2.1 Phân tích buổi 1 ..........................................................................73
3.3.2.2 Phân tích buổi 2 ..........................................................................73
3.3.2.3 Phân tích buổi 3 ..........................................................................74
Đánh giá kết quả thực nghiệm ..............................................................74
3.4.1 Ý kiến của HS ...................................................................................74
3.4.2 Ý kiến của GV ...................................................................................75
Kết luận chương 3 ...............................................................................................78
Kết luận chung ....................................................................................................79
iv
- Nguyễn Thị Minh Thảo Khoá luận tốt nghiệp
Danh mục tài liệu tham khảo .............................................................................80
Phục lục ................................................................................................................81
v
- Nguyễn Thị Minh Thảo Khoá luận tốt nghiệp
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu Chú giải
GV Giáo viên
HỌC SINH Học sinh
BSCS Biological Sciences Curriculum Study
STEM Center for Teaching and
STEM – CTL
Learning
NGSS Next Generation Science Standards
THCS Trung học cơ sở
vi
- Nguyễn Thị Minh Thảo Khoá luận tốt nghiệp
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 2.1. Sơ đồ tư duy thiết kế hệ thống tưới tự động .........................................18
Hình 2.2. Cảm biến độ ẩm ....................................................................................18
Hình 2.3. Bộ thí nghiệm đo hiệu điện thế cảm biến độ ẩm .................................20
Hình 2.4. Máy bơm ...............................................................................................20
Hình 2.5. Adapter DC 12V và jack đực có domino..............................................21
Hình 2.6. Chân NO, COM và NC của rơle ...........................................................21
Hình 2.7. Chân DC+, DC- và IN của rơle ............................................................22
Hình 2.8 Sơ đồ mô tả nguyên lí hoạt động của rơle .............................................22
Hình 2.9. Sơ đồ mô tả hoạt động của role khi nối với máy bơm ..........................23
Hình 2.10. Arduino Nano .....................................................................................23
Hình 2.11. Đoạn chương trình trên phần mềm lập trình Arduino ........................24
Hình 2.12. Sơ đồ kết nối các bộ phận ...................................................................26
Hình 2.13. Mạch đồng được in và hàn một số chi tiết cơ bản ..............................26
vii
- Nguyễn Thị Minh Thảo Khoá luận tốt nghiệp
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Theo Chỉ thị 16/CT-TTg ngày 4/5/2017 [1] về Tăng cường năng lực tiếp cận cuộc
Cách mạng công nghiệp lần thứ tư (còn gọi là cách mạng công nghiệp 4.0), Thủ tướng
Chính phủ có yêu cầu phải thay đổi mạnh mẽ các chính sách, nội dung, phương pháp
giáo dục và dạy nghề nhằm tạo ra nguồn nhân lực có khả năng tiếp nhận các xu thế
công nghệ sản xuất mới, trong đó cần tập trung vào thúc đẩy đào tạo về STEM bên
cạnh ngoại ngữ, tin học trong chương trình giáo dục phổ thông. Thủ tướng Chính phủ
cũng đã giao trách nhiệm cho Bộ GD&ĐT thúc đẩy triển khai giáo dục STEM trong
chương trình giáo dục phổ thông; tổ chức thí điểm tại một số trường phổ thông ngay
từ năm học 2017-2018. Tại Việt Nam, từ năm 2014, Bộ Giáo dục và Đào tạo phối
hợp cùng Hội đồng Anh triển khai chương trình thí điểm STEM ở một số trường
trung học.
Trong thời đại IoT và công nghệ 4.0 như hiện nay, mọi đồ vật, mọi thiết bị đều
được kết nối với nhau qua mạng Internet, người dùng có thể điều khiển từ xa hay theo
dõi hoạt động của các thiết bị ấy trên các thiết bị thông minh như smartphone, tablet,
PC,....Chủ đề Chậu cây thông minh giúp HS có thể kết hợp các thiết bị ứng dụng công
nghệ hiện đại vào việc thiết kế hệ thống tưới tự động đơn giản cho chậu cây của mình.
Bên cạnh đó, khi phân tích chương trình phổ thông hiện nay, chủ đề Chậu cây
thông minh liên quan đến nội dung của một số phân môn và nội dung nhất định như
Vật lí, Công nghệ, Sinh học và Tin học…Do đó đây là một chủ đề vừa có tính thực
tiễn vừa có nhiều khả thi áp dụng trong cả chương trình dạy học chính khóa và hoạt
động trải nghiệm ngoại khóa, từ đó cho thấy được tính phù hợp để xây dựng chủ đề
theo định hướng dạy học STEM.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Vận dụng quy trình 6E trong dạy học vật lý THCS theo định hướng STEM thông
qua chủ đề Chậu cây thông minh nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho HS.
3. Đối tượng nghiên cứu
- Kiến thức về các thiết bị trong bộ sản phẩm Chậu cây thông minh
- Lý luận và tổ chức dạy học STEM, STEM Robotics, quy trình 6E
4. Nội dung nghiên cứu và các vấn đề cần giải quyết
- Tìm hiểu hệ thống lý thuyết về mô hình dạy học 6E kết hợp dạy học theo
định hướng STEM, STEM Robotics.
1
- Nguyễn Thị Minh Thảo Khoá luận tốt nghiệp
- Phân tích và xây dựng nội dung chủ đề Chậu cây thông minh.
- Thiết kế tổ chức dạy học chủ đề STEM Chậu cây thông minh theo quy trình
dạy học 6E
Xây dựng một hệ thống các công cụ dạy học: thí nghiệm, video,
tranh ảnh, phiếu bài tập, thông tin thêm
Thiết kế tiến trình dạy học để tổ chức các hoạt động
- Tham khảo ý kiến đánh giá của chuyên gia về chủ đề, tiến trình dạy
học và các công cụ hỗ trợ đã xây dựng.
5. Cấu trúc khoá luận
Ngoài phần mở đầu, kết luận, danh mục các tài liệu tham khảo và phụ lục, đề tài
gồm 3 chương:
Chương 1: Cơ sở lý luận về dạy học theo định hướng STEM chủ đề Robotics và
quy trình dạy học 6E
Chương 2: Phân tích nội dung và thiết kế tiến trình dạy học chủ đề Chậu cây thông
minh
Chương 3: Thực nghiệm sư phạm
2
- Nguyễn Thị Minh Thảo Khoá luận tốt nghiệp
CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG
STEM CHỦ ĐỀ ROBOTICS VÀ QUY TRÌNH DẠY HỌC 6E
Giáo dục STEM
1.1.1 Khái niệm STEM và giáo dục STEM
STEM là chữ viết tắt của khoa học (Science), công nghệ (Technology), kỹ thuật
(Engineering), toán học (Mathematics). Giáo dục STEM là phương thức giáo dục tích
hợp. Khác với các loại hình giảng dạy truyền thống tử trước - có sự phân tách các
môn học một cách riêng rẽ, giáo dục STEM kết hợp 2 hay nhiều môn học chính trên
lớp kết hợp bốn thành tố khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học nhằm mục đích
tập trung phát triển khả năng suy nghĩ, giải quyết tình huống trong thực tế [9].
Trong dự thảo chương trình giáo dục phổ thông tổng thể [2], giáo dục STEM đã
được chú trọng thông qua các biểu hiện cụ thể như sau:
- Chương trình giáo dục phổ thông mới có đầy đủ các môn học STEM: Toán
học, Khoa học tự nhiên, Công nghệ, Tin học;
- Vị trí vai trò của giáo dục tin học và giáo dục công nghệ trong chương trình
giáo dục phổ thông mới được chú trọng hơn;
- Các chủ đề STEM được thể hiện trong chương trình môn học tích hợp ở
giai đoạn giáo dục cơ bản như các môn Tự nhiên và Xã hội , Khoa học, Tin
học và Công nghệ (ở tiểu học), môn Khoa học tự nhiên (ở trung học cơ sở);
- Định hướng đổi mới phương pháp giáo dục nêu trong chương trình giáo
dục phổ thông tổng thể phù hợp với giáo dục STEM ở cấp độ dạy học tích
hợp chủ đề liên môn, vận dụng kiến thức liên môn giải quyết các vấn đề
thực tiễn;
Như vậy giáo dục STEM hiện nay đang là một vấn đề rất được quan tâm đưa vào
trường học – môi trường giáo dục chính thức. Giáo dục STEM đưa vào trường học
dưới một trong ba hình thức: tích hợp đơn môn, tích hợp đa môn hoặc tích hợp liên
môn [6, 7].
1.1.2 Các cách tiếp cận dạy học tích hợp STEM
- Đa ngành
o Dạy học theo chủ đề
o Bám sát vào chuẩn kiến thức
o Chỉ xoay quanh chủ đề và không có mở rộng ngoài chủ đề
- Liên ngành
3
- Nguyễn Thị Minh Thảo Khoá luận tốt nghiệp
o Kết hợp từ 2 môn học trở lên vào dạy học
o Mục tiêu học tập là từ một khái niệm, hình thành các khái niệm mới hay
học được một kỹ năng mới
- Xuyên ngành
o Kiến thức và kỹ năng được triển khai nhờ sự kết hợp từ hai hay nhiều
thành tố STEM
o Áp dụng cho các vấn đề, dự án thực tế
o Hình thành sự hiểu biết sâu rộng về một khái niệm, kiến thức mới (David
Lee EdTech, 26/7/2015)
STEM Robotics
1.2.1 Giới thiệu về STEM Robotics
Robotics là một nhánh liên kết giữa kỹ thuật và khoa học bao gồm các ngành như
kỹ thuật cơ khí, kỹ thuật điện tử, kỹ thuật thông tin, khoa học máy tính và các ngành
khác. Theo định nghĩa của NASA, khoa học robot là lĩnh vực nghiên cứu về robot,
trong đó robot được hiểu là các hệ thống máy móc có thể được sử dụng để thực hiện
một nhiệm vụ. Robot có hai loại bao gồm robot tự vận hành (tự động hóa) theo chức
năng đã thiết lập và robot có người điều khiển hoặc tác động để thực hiện một nhiệm
vụ [10]. Đây là một định nghĩa khá cụ thể để tiếp cận về khoa học robot. Robotics
liên quan đến việc thiết kế, xây dựng, vận hành và sử dụng robot, cũng như các hệ
thống máy tính để điều khiển, thu nhận thông tin và xử lý thông tin. Lĩnh vực khoa
học Robot là một hướng tiếp cận để cho HS thấy rằng kỹ thuật và công nghệ thông
tin có thể thú vị bằng cách làm cho kiến thức trừu tượng trở nên cụ thể hoá.
Từ định nghĩa về Robotics, ta thấy là lĩnh vực có sự giao thoa giữa khoa học, công
nghệ, kỹ thuật và toán học. Từ thiết kế và lập trình đến xây dựng một cỗ máy đều đòi
hỏi kiến thức liên ngành cao và khiến HS trải qua một loạt các nhiệm vụ dựa trên việc
thực hiện các hoạt động tìm hiểu. Robotics liên quan đến lập trình và điện tử, do đó
nó là một phần không thể thiếu của STEM.
Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng Robotics là một trong những yếu tố thúc đẩy thành
công nhất để khiến HS quan tâm đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và
toán học. Thông qua các hoạt động, HS tích cực tham gia phát triển khả năng giao
tiếp, tư duy phê phán và các kỹ năng hợp tác.
Dựa vào vai trò của robot trong quá trình học, những dự án hay hoạt động về
Robotics ở trường học được chia làm hai loại:
4
- Nguyễn Thị Minh Thảo Khoá luận tốt nghiệp
- Robot như là đối tượng học tập: Robot được dạy như một môn học riêng, có
các chủ đề liên quan đến Robotics như thiết kế, xây dựng Robot, chương trình
robot và trí tuệ nhân tạo.
- Robot là công cụ cho học tập: Robot đóng vai trò như một công cụ học tập
thường áp dụng cho dạy học liên môn, dạy học dự án trong các môn học Khoa
học, toán học, tin học, công nghệ và cung cấp nhiều lợi ích mới cho giáo dục ở
tất cả các cấp học.
Trong những năm qua những dự án và sáng kiến giáo dục, giảng dạy Robotics
được phát triển ở các trường đại học, trường trung học, tiểu học, các trung tâm
hoặc các viện nghiên cứu giáo dục.
- Nhóm Lifelong Kindergarten tại MIT Media đang phát triển nhiều dự án
Robotics mở rộng từ sự khám phá cơ sở của chuyển động cơ học (Learning
about Motion) đến học kỹ thuật bằng việc thiết kế Robot. Mục tiêu của họ là
thu hút mọi người vào trải nghiệm học tập sáng tạo, đặc biệt là đối tượng mẫu
giáo.
- Mạng lưới Robo@Scuola của trường học ở Ấn Độ tập hợp thành một trường
mạng độc quyền quốc gia từ bậc tiểu học đến trung học cơ sở.
- Kama-Lin (vào năm 2006) lưu ý rằng mặc dù Robotics được sử dụng trong
giáo dục khắp thế giới như là một công cụ học tập, nhưng nó chỉ được triển
khai trong một số môi trường học tập đặc biệt nhất định. Thông qua nghiên cứu
chất lượng các hoạt động, nhà nghiên cứu nhận thấy có rất nhiều lợi ích mà dạy
học Robotics mang lại: công nghệ robot hỗ trợ cho HS luyện tập và học những
kỹ năng cần thiết như kỹ năng hợp tác, khả năng nhận thức, sự tự tin, sự hiểu
biết sâu rộng.
- Những nghiên cứu khác tập trung vào tích hợp Robotics vào những giai
đoạn đầu của giáo dục để phát triển các hoạt động thu hút HS và tạo môi trường
luyện tập có hiệu quả. Việc xây dụng và lập trình một thiết bị liên quan đến
Robot cho phép HS khám phá những hiện tượng cơ học như sự truyền chuyển
động, chức năng của bánh rang, những dự án bảo vệ môi trường. (D Alimisis,
25/3/2009).
Robotics là công cụ hỗ trợ đắt lực cho việc học tập của HS. Hơn 20 năm về trước,
Robot lần tiên xuất hiện trong các lớp học ở Mỹ vì mục đích giáo dục. Ngoài các hoạt
động ở trên lớp, nhiều cuộc thi, cuộc triển lãm về Robot diễn ra như Robotfest, Robot
Cup, Robot Cup Junior là các cuộc thi quốc tế về Robot. Ngoài ra còn có các cuộc thi
trong nước khác như ở Mỹ, cuộc thi The FISRT LEGO League đã thu hút 2800 nhóm
5
- Nguyễn Thị Minh Thảo Khoá luận tốt nghiệp
HS từ 9 đến 14 tuổi trên toàn thế giới. Ở châu Âu có các cuộc thi như RoboParty -
được tổ chức bởi trường đại học Minho - thử thách người tham dự thiết kế robot từ
ngôn ngữ lập trình scratch, CEABOT – cuộc thi về robot hình người tí hon,
RobotChallenge – Robot tự động,…
Hiện nay, để hỗ trợ cho việc giảng dạy Robotics, trên thị trường xuất hiện nhiều
bộ kit với mẫu mã đa dạng, phù hợp với từng mục đích sử dụng giảng dạy Robotics
cao cấp như LEGO Mindstorm EV3, LEGO Creator Robot explore, LEGO
Mindstorm NXT, STEM DIY Robot,…
1.2.2 Lợi ích của việc áp dụng Robotics vào dạy học STEM
- Tăng hứng thú và hoạt động: Trẻ em rất tò mò và muốn tương tác, tìm hiểu thế
giới xung quanh. Thông qua chương trình lập trình và lắp ráp trẻ có thể thử
nghiệm, vận hành mô hình, trẻ phải di chuyển, hoạt động rất nhiều chứ không
ngồi một chỗ làm việc với màn hình máy tính.
- Phát triển tư duy sáng tạo và tư duy phản biện: Lắp ráp Robot, thiết kế các
chương trình là các hoạt động đặt trẻ vào vai một người kỹ sư lắp ráp và lập
trình. Bằng cách tìm hiểu các động cơ, cảm biến, tạo ra những dự án, trẻ em có
thể phát triển khả năng tưởng tượng và khơi gợi khả năng giải quyết vấn đề của
chúng.
- Phát triển kỹ năng làm việc nhóm, kỹ năng giao tiếp.
- Phát triển kỹ năng thiết kế kỹ thuật.
Quy trình dạy học 6E
1.3.1 Giới thiệu
Tiền đề của mô hình dạy học 6E là quy trình dạy học 5E. Quy trình 5E là một quy
trình dạy học do Biological Sciences Curriculum Study (BSCS) đặt ra vào năm 1980
nhằm giúp cho giáo viên (GV) dựa vào quy trình này để thiết kế tiến trình dạy học
với mục tiêu rèn luyện cho HS các kỹ năng của thế kỷ 21 đặt ra như khả năng thích
ứng với môi trường, kỹ năng giao tiếp xã hội, kỹ năng giải quyết vấn đề, khả năng tự
quản lý, khả năng tư duy [9]. 5E là viết tắt của 5 chữ E đó cũng chính là 5 giai đoạn
áp dụng vào thiết kế tiến trình dạy học, bao gồm Engage – gây hứng thú, Explore –
khám phá, Explain – giải thích, Enrich – làm phong phú, Evaluate – đánh giá. Vào
năm 2004 ITEEA’s STEM Center for Teaching and Learning (STEM – CTL) đã chọn
mô hình giảng dạy 5E của BSCS. Những tiêu chuẩn giảng dạy trong chương trình
Engeneering by DeSIGN™ Model được phát triển theo khung chuẩn BSCS.
6
- Nguyễn Thị Minh Thảo Khoá luận tốt nghiệp
The Next Generation Science Standards (NGSS) nhấn mạnh việc thực hành thiết
kế kỹ thuật như một kỹ năng là một bộ phận không thể thiếu trong giáo dục khoa học
mà mọi HS nên học [8]. NGSS đặt thiết kế kỹ thuật ngang với các nội dung học thuật
các môn khoa học đặt ra trong chương trình giáo dục K12 của Mỹ. Điều này tạo cơ
hội cho các chương trình, mô hình giáo dục phát triển, đặt biệt là STEM. Khi đó, tiêu
chuẩn NGSS đã thúc đẩy việc tăng cường, làm nổi bật lên thành tố T và E trong
STEM. STEM – CTL đề ra mô hình chuẩn của BSCS để đáp ứng NGSS. Tuy nhiên
để tăng cường thành tố S và T trong STEM, từ mô hình 5E, họ đưa ra mô hình mới
6E thêm một yếu tố E thứ 6 là eNGINEER – kỹ thuật hoá. Ý tưởng xuất phát của của
mô hình học tập 6E bởi DeSIGN™ là để phát triển một mô hình lấy HS làm trung
tâm mà sẽ kết hợp giữa thiết kế và khám phá. Mô hình dạy học 5E đã được sử dụng
trong nhiều năm. Khi đưa vào giáo dục theo định hướng STEM, mô hình chưa làm
rõ được yếu tố thiết kế kĩ thuật trong toàn bộ quy trình. Cuối cùng, mô hình mới thêm
một yếu tố mới là e (được gọi là eNGINEER). Mô hình mới 6E trong đó chữ e –
eNGINEER được đề xuất bổ sung vào bởi giáo sư Barry N. Burke. Một số nghiên
cứu cũng được thực hiện để phát triển việc dạy học sử dụng mô hình 6E [5].
1.3.2 Các giai đoạn theo quy trình dạy học 6E [6]
Giai đoạn Mô tả Hoạt động HS Hoạt động GV
Engage Mục đích của giai đoạn Làm quen với Đặt câu hỏi.
Engage là để gây sự các khái niệm. Tập hợp tài
chú ý của HS và làm Kiểm tra sự liệu.
cho HS tham gia vào hiểu biết. Nghiên cứu và
bài học và đánh giá sự Làm rõ ý tưởng trình bày các
hiểu biết. lớn và kết nối khái niệm
Trong quá trình trải với hiểu biết. chính.
nghiệm, HS lần đầu tiên Xác định Kết nối việc
bắt gặp và xác định những gì mình học với kiến
nhiệm vụ được hướng biết, cần biết và thức và kinh
dẫn. Trong suốt giai muốn tìm hiểu. nghiệm trước
đoạn Engage, HS tạo Góp phần xác đó của HS.
sự kết nối giữa kiến định và phát Mô tả quy
thức cũ và kiến thức triển mục tiêu trình thiết kế.
mới, thiết lập một nền cho các bài
tảng có tổ chức cho học.
7
- Nguyễn Thị Minh Thảo Khoá luận tốt nghiệp
những hoạt động sắp Nghiên cứu. Giám sát
tới. Mục đích là để khơi Tương tác với hướng dẫn an
gợi sự tò mò của HS và vật liệu và thiết toàn.
khuyến khích các em tự bị. Đánh giá sự
đặt câu câu hỏi cho Làm sổ ghi hiểu biết của
chính mình (Bybee, chép, tài liệu cá HS đối với
1997). nhân. cách triển
khai.
Explore Mục đích của giai đoạn Hình thành Giới thiệu các
Explore là tạo cơ hội khái quát về khái niệm Mô
cho HS tự xây dựng cho các khái niệm hình hóa (các
bản thân kiến thức cho chính. tiêu chí, giới
mỗi chủ đề. Tham gia thảo hạn, tiên
Trong giai đoạn luận nhóm và đoán).
Explore, HS có cơ hội lớp. Lặp lại quy
làm quen trực tiếp với Tham gia vào trình thiết kế.
hiện tượng và tài liệu. thực hiện các Khuyến khích
Khi các em làm việc hoạt động mẫu HS tham gia
nhóm, HS có được (phân tích dự thảo luận.
những kinh nghiệm đoán). Sử dụng Câu
thông qua chia sẻ và So sánh dữ liệu hỏi Socratic -
giao tiếp. GV đóng vai nhóm với các tìm hiểu sự
trò là người hướng dẫn, tiêu chí và yêu hiểu biết của
cung cấp tài liệu và cầu. HS, sau đó tìm
định hướng cho HS. Tạo các mục và hiểu thêm
Chú trọng vào những phát triển các thông qua câu
câu hỏi, nhấn mạnh vào câu hỏi bổ sung hỏi bổ sung.
cách đặt câu hỏi, phân trong sổ ghi Tạo điều kiện
tích dữ liệu và tư duy chép. cho quá trình
phản biện. Thông qua làm việc
việc tự thiết kế hay nhóm.
được hướng dẫn tìm tòi, Khuyến khích
HS đưa ra các giả ghi chép và
thuyết, rồi tự kiểm tra phản hồi của
những phán đoán của HS.
8
- Nguyễn Thị Minh Thảo Khoá luận tốt nghiệp
HS rồi tự rút ra kết luận
cho riêng mình (Bybee,
1997).
Explain Mục đích của giai đoạn Áp dụng các
Giới thiệu các
Explain là tạo cho HS khái niệm,
khái niệm của
cơ hội để giải thích và nguyên tắc và
chủ đề, sự
cải thiện những gì HS lý thuyết liên
tương tác, liên
đã học được và xác định quan đến hệ
kết của chúng
được ý nghĩa của nó. thống. với nhau.
Explain là giai đoạn Sử dụng mô
Sử dụng Câu
mà người học bắt đầu hình hóa đưa
hỏi Socratic -
sử dụng ngôn ngữ của ra giải pháp
tìm hiểu sự
mình để diễn tả những cho vấn đề.
hiểu biết của
gì mà họ đã học được. Dựa vào quy
HS, sau đó tìm
Sự giao tiếp diễn ra trình thiết kế để
hiểu thêm
giữa các người học với hình thành các
thông qua câu
nhau, với người hướng giải thích.
hỏi bổ sung.
dẫn thông qua việc Tạo các mục và
Hướng dẫn
tương tác qua các hoạt giải thích các
lớp học thảo
động và các câu hỏi. khái luận.niệm
Giai đoạn Explain giới Làm chính xác
trong sổ ghi
thiệu khái niệm liên chép. các khái niệm.
quan đến vấn đề và sửa Sử dụng các hỗ
Cung cấp
chữa hay định hướng trợ từ công
nguồn tài liệu
lại những quan niệm nghệ thông tin
thích hợp.
sai. (Bybee, 1997). Đặt ra các câu
và các kỹ năng
của bản thân.
hỏi mở rộng
chủ đề.
Khuyến khích
sự ghi chép và
phản hồi từ
HS.
Engineering Mục đích của giai đoạn Áp dụng các Giói thiệu các
eNGINEER là cho HS khái niệm, khái niệm liên
cơ hội hiểu biết sâu hơn nguyên tắc và quan đến việc
9
- Nguyễn Thị Minh Thảo Khoá luận tốt nghiệp
về các vấn đề bằng cách lý thuyết liên thiết kế và tư
vận dụng các khái niệm quan đến Thiết liệu, mô tả sự
và kỹ năng của mình. kế và Tài liệu tương tác kết
HS sử dụng các khái hướng dẫn đưa nối giữa
niệm đã học được về ra quyết định. chúng.
thế giới tự nhiên và áp Thiết kế, mô Lặp lại quy
dụng vào đời sống cộng hình hóa để trình thiết kế.
đồng. phát triển tình Tạo điều kiện
eNGINEER là giai huống có vấn cho HS học
đoạn học tập mà người đề. tập thông qua
học sử dụng những gì Sử dụng sự inquiry và
đã khám phá và tích sáng tạo để thiết kế.
hợp nó vào các khái thiết kế và xây Xây dựng sự
niệm để đưa ra những dựng các giải hiểu biết về
quyết định thiết kế pháp. các lỗi trong
trong từng giải pháp. Sử dụng Quy thiết kế.
HS đưa ra những giải trình thiết kế để Cung cấp cho
pháp sáng tạo bằng kiểm tra và HS các nguồn
cách sử dụng bảng thiết thiết kế lại các tư liệu áp dụng
kế, hệ thống, mô hình, giải pháp theo các giải pháp
các nguồn tài nguyên các tiêu chí và kỹ thuật.
và giá trị con người làm giới hạn đã đưa Hướng dẫn HS
cơ sở cho sự phát triển, ra. áp dụng các
xây dựng, cải tiến, đánh Xác định các phương pháp
giá và thiết kế lại. ”Các vấn đề và sử kiểm tra đánh
tài liệu được sử dụng dụng Mô hình gia.
trong giai đoạn này hóa để dự đoán Khuyến khích
được thiết kế để làm các giải pháp. ghi chép và
tăng cường việc học Đặt ra câu hỏi đổi mới sáng
toán và các môn khoa “sẽ ra sao nếu” tạo.
học khác và các môn vào các vấn đề
học chính khác và tận khác.
dụng những vật liệu có Kiểm soát chất
sẵn tích hợp với kỹ lượng của các
thuật”
10
- Nguyễn Thị Minh Thảo Khoá luận tốt nghiệp
giải pháp thiết
kế.
Tạo các mục và
giải thích sự
liên kết trong
khâu
eNGINEERing
trong sổ ghi
chép.
Enrich Mục đích của giai đoạn Hiểu quy trình Cung cấp cho
ENRICH là tạo cơ hội thiết kế và áp HS các tài
cho HS khám phá sâu dụng cho các nguyên để xác
hơn về những gì mà họ tình huống định các ứng
đã được học và chuyển mới. dụng mới.
từ khái niệm sang Làm phong Đặt ra câu hỏi
những vấn đề phức tạp phú thêm sự để đảm bảo
hơn. hiểu biết về các giải quyết các
Enrich là giai đoạn mà khái niệm vấn đề cho các
người học có thể trong quá trình tình huống
chuyển sự hiểu biết và ý eNGINEERing rộng hơn.
nghĩ tới những tình cho các bối Hướng dẫn HS
huống mới và ứng dụng cảnh và vấn đề giao tiếp hiệu
mới. HS hiểu và có thể khác nhau. quả thông qua
sử dụng các khái niệm, Tiến hành phiếu học tập,
chuyển hóa những gì đã nghiên cứu sổ ghi chép.
học được áp dụng vào sâu.
những tình huống mới Ghi nhận dữ
va những vấn đề mới. liệu vào sổ ghi
chép.
Evaluate Mục đích của giai đoạn Thể hiện sự Sử dụng các
Evaluate là để cho HS hiểu biết về các công cụ đánh
lẫn GV xác định việc khái niệm và giá trước để
học và hiểu đã diễn ra sử dụng chúng. xác định nhu
như thế nào. cầu, mong
11
- Nguyễn Thị Minh Thảo Khoá luận tốt nghiệp
Evaluate, chữ “E” cuối Tự đánh giá để muốn và thiếu
cùng, là một quá trình xác định xem sót của HS.
đánh giá không ngừng, bản thân đã Đảm bảo rằng
cho phép GV xem học, những gì việc học của
người học đã hiểu được cần học hoặc HS dựa trên
về các khái niệm và muốn. chuẩn Stem –
kiến thức. Sự ước lượng tìm hiểu trong CTL và
và đánh giá không tách giai đoạn NGSS.
rời mà phải diễn ra Engage và thực Sử dụng nhiều
đồng thời (trong mọi hiện tự đánh công cụ đánh
giai đoạn) liên tục trong giá đan xem giá quá trình
suốt quá trình hướng trong từng giai trong mỗi giai
dẫn. Một số công cụ hỗ đoạn. đoạn.
trợ trong quá trình đánh Hoàn thành các Giải thích về
giá là các phiếu tự đánh hoạt động đánh các công cụ
giá, sự quan sát của giá theo các đánh giá.
GV, các cuộc phỏng bảng đánh giá Cung cấp
vấn HS, và các sản được thiết lập. thông tin phản
phẩm học tập theo Sử dụng sổ ghi hồi việc đánh
chuyên đề và theo dự chép để cung giá HS.
án. Việc phân tích cấp tiến trình Sử dụng các
video bài giảng có thể các hoạt động công cụ đánh
sử dụng để xác định đã thực hiện và giá hiệu quả.
mức độ hiểu biết của các mục tiêu
HS. HS sẽ hứng thú với học tập.
việc thể hiện những
hiểu biết của mình
thông qua các bào chí,
bản vẽ, mô hình và các
nhiệm vụ.
Năng lực giải quyết vấn đề
1.4.1 Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề
Theo PISA 2012 định nghĩa năng lực giải quyết vấn đề là năng lực được thể hiện
trong quá trình nhận thức của cá nhân để hiểu và giải quyết các tình huống có vấn đề.
12
nguon tai.lieu . vn
