Sáng kiến kinh nghiệm Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề Hàm số bậc hai - Đại số 10 theo định hướng giáo dục STEM

 PHẦN 1. ĐẶT VẤN ĐỀ 
1. Lí do chọn đề tài 
 Trong chương trình giáo dục phổ thông tổng thể của nước ta đã được công bố 
tháng 7 năm 2018 chỉ rõ việc coi trọng và tăng cường hoạt động theo định hướng 
giáo dục STEM (gọi tắt là hoạt động STEM) là một đổi mới căn bản của chương 
trình giáo dục phổ thông mới. Giáo dục STEM là mô hình dựa trên cách tiếp cận 
liên môn, giúp học sinh áp dụng các kiến thức khoa học, công nghệ, kĩ thuật và 
toán học vào giải quyết một số vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể. Thông qua 
các hoạt động STEM , học sinh không những lĩnh hội được các kiến thức khoa học 
mà còn phát triển được các năng lực cần thiết, phát triển tư duy sáng tạo, tư duy 
phê phán, khả năng giải quyết vấn đề. 
 Là giáo viên giảng dạy bộ môn Toán học bậc THPT nhiều năm cùng với tinh 
thần học hỏi, mạnh dạn đổi mới phương pháp dạy học, mong muốn giúp học sinh 
hình thành và phát triển năng lực, biết vận dụng kiến thức đã học vào giải quyết 
các vấn đề thực tiễn đồng thời giúp học sinh hứng thú trong vấn đề nghiên cứu 
khoa học. Tôi đã chọn đề tài “Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề Hàm số bậc hai - 
Đại số 10 theo định hướng giáo dục STEM”, với mong muốn nghiên cứu sâu hơn 
về tính ưu việt, khả năng vận dụng phương pháp dạy học nhằm góp phần nâng cao 
chất lượng dạy học theo phương pháp STEM trong thời đại công nghệ 4.0. 
2. Mục đích nghiên cứu 
 Mục đích của đề tài là nghiên cứu thiết kế, tổ chức các hoạt động dạy học theo 
định hướng giáo dục STEM trong dạy học chủ đề Hàm số bậc hai-Đại số 10 nhằm 
nâng cao chất lượng dạy học ở trường phổ thông theo định hướng đổi mới giáo dục 
phổ thông. 
3. Đối tƣợng nghiên cứu 
 - Giáo dục STEM 
 - Hoạt động dạy học chủ đề Hàm số bậc hai- Đại số 10. 
4. Phƣơng pháp nghiên cứu 
Các phương pháp nghiên cứu lý luận 
 - Đọc và nghiên cứu các tài liệu có liên quan đến đề tài. 
 - Dạy học theo định hướng STEM trong bộ môn Toán. 
 - Các năng lực học sinh đạt được thông qua dạy học STEM. 
Các phương pháp nghiên cứu thực tiễn 
 - Quan sát, thăm lớp, dự giờ, trao đổi với giáo viên và học sinh. 
 - Điều tra, khảo sát tình hình sử dụng dạy học theo định hướng STEM hiện nay. 
 - Tổng kết kinh nghiệm thực tiễn. 
 1 
 PHẦN 2. NỘI DUNG 
 CHƢƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN 
1. Giáo dục STEM 
1.1. 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), thường được sử dụng 
khi bàn đến các chính sách phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán 
học của mỗi quốc gia. Thuật ngữ này lần đầu tiên được giới thiệu bởi Qũy Khoa 
học Mỹ vào năm 2001. 
 Với những cách tiếp cận khác nhau, giáo dục STEM sẽ được hiểu và triển khai 
theo những cách khác nhau. Các nhà lãnh đạo và quản lí đề xuất các chính sách để 
thúc đẩy giáo dục STEM, quan tâm tới việc chuẩn bị nguồn nhân lực đáp ứng yêu 
cầu của sự phát triển khoa học, công nghệ. Người làm chương trình quán triệt giáo 
dục STEM theo cách quan tâm tới nâng cao vai trò, vị trí, sự phối hợp giữa các 
môn học có liên quan trong chương trình. GV thực hiện giáo dục STEM thông qua 
hoạt động dạy học để kết nối kiến thức học đường với thế giới thực, giải quyết các 
vấn đề thực tiễn, để nâng cao hứng thú, để hình thành và phát triển năng lực và 
phẩm chất cho HS. 
1.2. Mục tiêu của giáo dục STEM 
 - Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học thuộc về STEM cho HS: Đó 
là những kiến thức, kĩ năng liên quan đến các môn học Khoa học, Công nghệ, Kỹ 
thuật và Toán học. Trong đó HS biết liên kết các kiến thức Khoa học, Toán học để 
giải quyết các vấn đề thực tiễn. Biết sử dụng, quản lí và truy cập Công nghệ, HS 
biết về quy trình thiết kế và chế tạo các sản phẩm. 
 - Phát triển các NL cốt lõi cho HS: Giáo dục STEM nhằm chuẩn bị cho HS 
những cơ hội cũng như thách thức trong nền kinh tế cạnh tranh toàn cầu của thế kỉ 
21. Bên cạnh những hiểu biết về các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, 
Toán học, HS sẽ được phát triển tư duy phê phán, khả năng hợp tác để thành 
công, 
 - Định hướng nghề nghiệp cho HS: Giáo dục STEM sẽ tạo cho HS có những 
kiến thức, kĩ năng mang tính nền tảng cho việc học tập ở các bậc học cao hơn cũng 
như nghề nghiệp trong tương lai của HS. Từ đó, góp phần xây dựng lực lượng lao 
động có năng lực, phẩm chất tốt nhằm đáp ứng mục tiêu xây dựng và phát triển đất 
nước. 
 Có thể hiểu, giáo dục STEM trang bị cho HS những kĩ năng phù hợp để phát 
triển trong thế kỉ 21: Tư duy phản biện và kĩ năng GQVĐ, kỹ năng trao đổi và 
cộng tác, tính sáng tạo và kĩ năng phát triển, văn hóa công nghệ và thông tin truyền 
thông, kĩ năng làm việc theo dự án và kĩ năng thuyết trình. 
 Những HS học theo cách tiếp cận giáo dục STEM đều có những ưu thế nổi bật 
như: kiến thức khoa học, kỹ thuật, công nghệ và toán học chắc chắn, khả năng sáng 
 3 
 - Hướng nghiệp, phân luồng: Tổ chức tốt giáo dục STEM ở trường phổ thông, 
HS sẽ được trải nghiệm trong các lĩnh vực STEM, đánh giá được sự phù hợp, năng 
khiếu, sở thích của bản thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM. Thực hiện tốt 
giáo dục STEM ở trường phổ thông cũng là cách thức thu hút HS theo học, lựa 
chọn ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM, các ngành nghề có nhu cầu cao về nguồn 
lực trong cuộc cách mạng 4.0. 
1.5. Một số hình thức tổ chức thực hiện giáo dục STEM 
 Hiện nay, hầu hết các quốc gia trên thế giới không có một khung chương trình 
cụ thể cho giáo dục STEM, không có môn học mang tên STEM trong chương trình 
giáo dục phổ thông. Giáo dục STEM thường lồng ghép qua các hình thức như sinh 
hoạt câu lạc bộ khoa học, được giảng dạy thông qua các môn khoa học tự nhiên, 
Toán và Công nghệ. 
Các hình thức tổ chức giáo dục STEM trong giáo dục phổ thông 
 - Dạy học các môn khoa học theo phương thức giáo dục STEM 
 Đây là hình thức tổ chức giáo dục 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 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 
không làm phát sinh thêm thời gian học tập. 
 - Tổ chức các hoạt động trải nghiệm STEM 
 Trong hoạt động trải nghiệm STEM, HS 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 đối với đời sống con người, nâng 
cao hứng thú học tập các môn STEM. Trải nghiệm STEM còn có thể được thực 
hiện qua sự hợp tác giữa trường trung học với các cơ sở giáo dục đại học, giáo dục 
nghề nghiệp và thông qua hình thức câu lạc bộ STEM, ngày hội STEM 
 - Tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học, kỹ thuật 
 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 dành cho những HS 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. 
1.6. Xây dựng và thực hiện bài học STEM 
1.6.1. Tiêu chí xây dựng bài học STEM 
 Tiêu chí 1: Chủ đề bài học STEM tập trung vào các vấn đề của thực tiễn 
 Tiêu chí 2: Cấu trúc bài học STEM theo quy trình thiết kế kĩ thuật 
 Tiêu chí 3: Phương pháp dạy học bài học STEM đưa học sinh vào hoạt động tìm 
tòi và khám phá, định hướng hành động, trải nghiệm và sản phẩm 
 5 
 + Nhận xét, đánh giá 
 Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp 
 (Tổ chức dạy học các kiến thức có liên quan đến chương trình giáo dục phổ 
thông; sử dụng thời gian phân phối của chương trình cho nội dung tương ứng) 
 + Kiến thức mới 
 + Giải thích các quy trình/ thiết bị đã tìm hiểu 
 + Báo cáo và thảo luận 
 + Nhận xét và đánh giá 
 Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp 
 + Đề xuất giả thuyết/giải pháp giải quyết vấn đề 
 + Thử nghiệm giải pháp 
 + Báo cáo và thảo luận 
 + Nhận xét và đánh giá 
 Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá 
 Hoạt động 5: Chia sẻ, thảo luận và điều chỉnh 
1.6.3. Các kĩ năng trong giáo dục STEM 
 Giáo dục STEM không phải là để học sinh trở thành những nhà toán học, nhà 
khoa học, kỹ sư hay những kỹ thuật viên mà là phát triển cho học sinh các kỹ năng 
có thể được sử dụng để làm việc và phát triển trong thế giới công nghệ hiện đại 
ngày nay. Kỹ năng STEM được hiểu là sự tích hợp, lồng ghép hài hòa từ bốn nhóm 
kỹ năng là: Kỹ năng khoa học, kỹ năng công nghệ, kỹ năng kỹ thuật và kỹ năng 
toán học. 
 Kỹ năng khoa học: Là khả năng liên kết các khái niệm, nguyên lý, định luật và 
các cơ sở lý thuyết của giáo dục khoa học để thực hành và sử dụng kiến thức này 
để giải quyết các vấn đề trong thực tế. 
 Kỹ năng công nghệ: Là khả năng sử dụng, quản lý, hiểu biết, và truy cập được 
công nghệ. Công nghệ là từ những vật dụng hằng ngày đơn giản nhất như quạt mo, 
bút chì đến những hệ thống sử dụng phức tạp như mạng internet, mạng lưới điện 
quốc gia, vệ tinh Tất cả những thay đổi của thế giới tự nhiên mà phục vụ nhu 
cầu của con người thì được coi là công nghệ. 
 Kỹ năng kỹ thuật: Là khả năng giải quyết vấn đề thực tiễn diễn ra trong cuộc 
sống bằng cách thiết kế các đối tượng, hệ thống và xây dựng các quy trình sản xuất 
để tạo ra đối tượng. Hiểu một cách đơn giản, học sinh được trang bị kỹ năng kỹ 
thuật là có khả năng sản xuất ra đối tượng và hiểu được quy trình để làm ra nó. 
Học sinh phải có khả năng phân tích, tổng hợp và kết hợp để biết cách làm thế nào 
cân bằng các yếu tố liên quan (như khoa học, nghệ thuật, công nghệ, kỹ thuật) để 
 7 
 Có rất nhiều phương pháp dạy học tích cực tuy nhiên trong phạm vi sáng kiến 
này, tôi chú trọng một số phương pháp dạy học tích cực theo định hướng giáo dục 
STEM. 
2.1. Dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề 
 PPDH phát hiện và GQVĐ là PPDH trong đó GV tạo ra những tình huống có 
vấn đề, điều khiển HS phát hiện vấn đề, hoạt động tự giác, tích cực, chủ động, sáng 
tạo để GQVĐ và thông qua đó chiếm lĩnh tri thức, rèn luyện kĩ năng và đạt được 
những mục đích học tập khác. Đặc trưng cơ bản của dạy học phát hiện và GQVĐ 
là “tình huống gợi vấn đề”, vì “Tư duy chỉ bắt đầu khi xuất hiện tình huống có vấn 
đề”. 
 PPDH phát hiện và GQVĐ gồm 4 bước: 
Bước 1. Phát hiện và thâm nhập vấn đề 
 - Phát hiện vấn đề từ một tình huống gợi vấn đề. 
 - Giải thích và chính xác hóa tình huống( khi cần thiết) để hiểu đúng vấn đề 
được đặt ra. 
 - Phát biểu vấn đề và đặt mục tiêu GQVĐ đó. 
Bước 2. Tìm giải pháp (Tìm cách GQVĐ) 
 - Phân tích vấn đề: Làm rõ mối liên hệ giữa cái đã biết và cái cần tìm (dựa vào 
những tri thức đã học, liên tưởng tới kiến thức thích hợp). 
 - Hướng dẫn HS tìm chiến lược GQVĐ thông qua đề xuất và thực hiện hướng 
giải quyết vấn đề. Cần thu thập, tổ chức dữ liệu, huy động tri thức; sử dụng những 
phương pháp, kĩ thuật nhận thức, tìm đoán suy luận như hướng đích, quy lạ về 
quen, đặc biệt hóa, chuyển qua những trường hợp suy biến, tương tự hóa, khái quát 
hóa, xét những mối liên hệ và phụ thuộc, suy xuôi, suy ngược tiến, suy ngược 
lùi, 
 Phương hướng đề xuất có thể được điều chỉnh khi cần thiết. Kết quả của việc đề 
xuất và thực hiện hướng GQVĐ là hình thành được một giải pháp. 
 - Kiểm tra tính đúng đắn của giải pháp: Nếu giải pháp đúng thì kết thúc ngay, 
nếu không đúng thì lặp lại từ khâu phân tích vấn đề cho đến khi tìm được giải pháp 
đúng. Sau khi đã tìm ra một giải pháp, có thể tiếp tục tìm thêm những giải pháp 
khác, so sánh chúng với nhau để tìm ra giải pháp hợp lí nhất. 
Bước 3. Trình bày giải pháp 
 HS trình bày lại toàn bộ từ việc phát biểu vấn đề cho tới giải pháp. Nếu vấn đề là 
một đề bài cho sẵn thì có thể không cần phát biểu lại vấn đề. 
Bước 4. Nghiên cứu sâu giải pháp 
 Tìm hiểu những khả năng ứng dụng kết quả. 
 Đề xuất những vấn đề mới có liên quan nhờ xét tương tự, khái quát hóa, lật 
ngược vấn đề, và giải quyết nếu có thể. 
2.2. Dạy học bằng phƣơng pháp mô hình hóa 
2.2.1. Khái niệm mô hình hóa toán học 
 9