Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Dạy học dự án tích hợp liên môn Vật lí - Công nghệ, chủ đề Động cơ nhiệt trong Vật lí 10 THPT

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:85

Thêm vào BST

Báo xấu

41
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu sáng kiến "Dạy học dự án tích hợp liên môn Vật lí - Công nghệ, chủ đề Động cơ nhiệt trong Vật lí 10 THPT" nhằm xây dựng và thử nghiệm kế hoạch dạy học dự án chủ đề “Động cơ nhiệt” tích hợp mục tiêu dạy học của môn Vật lí 10 và môn Công nghệ lớp 11 nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn cho học sinh.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Dạy học dự án tích hợp liên môn Vật lí - Công nghệ, chủ đề Động cơ nhiệt trong Vật lí 10 THPT

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN TRƯỜNG THPT ĐÔ LƯƠNG 3 SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM SÁNG KIẾN TênKINH đề tài: NGHIỆM DẠY HỌC DỰ ÁN TÍCH TênHỢP đề tài:LIÊN MÔN VẬT LÝ – DẠY CÔNG HỌC DỰ ÁN TÍCH NGHỆ, CHỦ HỢP LIÊN CƠ ĐỀ ĐỘNG MÔN VẬT LÝ – NHIỆT CÔNGVẬT TRONG NGHỆ, CHỦ LÝ 10 ĐỀ ĐỘNG TRUNG HỌC CƠ PHỔNHIỆT THÔNG TRONG VẬT LÝ 10 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG BỘ MÔN: VẬT LÝ BỘ MÔN : VẬT LÝ GIÁO VIÊN: NGUYỄN XUÂN DƯƠNG TỔ: KHOA HỌC TỰ NHIÊN SỐ ĐIỆN THOẠI: 0985.239.545 NĂM HỌC: 2021 - 2022
MỤC LỤC MỤC LỤC .......................................................................................................... i Danh mục các chữ viết tắt ................................................................................ iii A. ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................. 1 1. Lý do chọn đề tài ........................................................................................... 1 2. Mục đích nghiên cứu ..................................................................................... 1 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu................................................................. 3 B. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU....................................................................... 4 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VỀ DẠY HỌC TÍCH HỢP LIÊN MÔN VẬT LÍ – CÔNG NGHỆ BẰNG DẠY HỌC DỰ ÁN....................4 1.1. Dạy học tích hợp…………………………………...…………...………..4 1.1.1. Khái niệm dạy học tích hợp……………………...…………...………..4 1.1.2. Cơ sở của dạy học tích hợp…….………………...…………...………..5 1.1.3. Dạy học tích hợp liên môn ...................................................................... 6 1.1.4. Vài nét về thực trạng dạy học tích hợp liên môn .................................... 8 1.1.5. Dạy học tích hợp liên môn Vật lý - Công nghệ ..................................... 9 1.2. Dạy học dự án ............................................................................................ 9 1.2.1. Khái niệm dạy học dự án ........................................................................ 9 1.2.2. Các giai đoạn của dạy học dự án........................................................... 10 1.3. Tích hợp liên môn Vật lý - Công nghệ bằng dạy học dự án .................... 11 1.3.1. Lựa chọn chủ đề dạy học tích hợp liên môn Vật lý - Công nghệ ......... 11 1.3.2. Quy trình triển khai dạy học tích hợp liên môn Vật lý - Công nghệ bằng dạy học dự án .................................................................................................. 12 CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG KẾ HOẠCH DẠY HỌC DỰ ÁN TÍCH HỢP LIÊN MÔN VẬT LÝ - CÔNG NGHỆ CHỦ ĐỀ ĐỘNG CƠ NHIỆT..…13 2.1. Phân tích đặc điểm nội dung dạy học chủ đề Động cơ nhiệt của môn Vật lí 10 và môn Công nghệ 11……………………………………………….....13 2.2. Mục tiêu dạy học chủ đề động cơ nhiệt tích hợp liên môn Vật lý – Công nghệ ................................................................................................................. 14 2.3. Nội dung dạy học chủ đề Động cơ nhiệt tích hợp liên môn Vật lí – Công nghệ ................................................................................................................. 15 i
2.4. Xây dựng bộ hồ sơ Dạy học dự án chủ đề Động cơ nhiệt ....................... 17 2.4.1. Ý tưởng dự án, tên dự án ....................................................................... 17 2.4.2. Mục tiêu và sản phẩm dự án ................................................................. 19 2.4.3. Kế hoạch dạy học cho chủ đề Động cơ nhiệt ........................................ 20 2.4.4. Xây dựng các loại phiếu đánh giá ......................................................... 26 2.4.5. Thiết kế bài học dự án ........................................................................... 26 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ............................................... 41 3.1. Mục đích và nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm .......................................... 41 3.2. Đối tượng và cơ sở thực nghiệm sư phạm ............................................... 41 3.3. Nội dung thực nghiệm sư phạm ............................................................... 41 3.4. Diễn biến thực nghiệm sư phạm .............................................................. 42 3.5. Đánh giá mức độ nắm vững kiến thức của học sinh ................................ 45 3.6. Kết quả thực nghiệm sư phạm ................................................................. 45 C. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................. 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 51 PHỤ LỤC……………………………………………………………………. ii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Viết đầy đủ CNTT : Công nghệ thông tin ĐC : Đối chứng ĐCĐT : Động cơ đốt trong ĐCN : Động cơ nhiệt DHDA : Dạy học dự án GV : Giáo viên HS : Học sinh NĐLH : Nhiệt động lực học SGK : Sách giáo khoa THCS : Trung học cơ sở THPT : Trung học phổ thông TN : Thực nghiệm TNSP : Thực nghiệm sư phạm iii
A. ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Lí do chọn đề tài Chúng ta đang sống trong nền văn minh có trình độ khoa học kỷ thuật phát triển rực rỡ, tất cả đều bắt nguồn từ sự sáng tạo, mối liên kết chặt chẽ và sự tương hộ lẫn nhau. Nước Việt Nam muốn phát triển giàu mạnh, sánh vai với các nước tiên tiến trên thế giới thì phải có nguồn nhân lực sáng tạo, điều này được xác định rõ trong luật giáo dục điều 27.1 “Mục tiêu của giáo dục phổ thông là giúp học sinh phát triển toàn diện về đạo đức, trí tuệ, thể chất, thẩm mỹ và các kỹ năng cơ bản, phát triển năng lực cá nhân, tính năng động và sáng tạo hình thành nhân cách con người Việt Nam xã hội chủ nghĩa, xây dựng tư cách và trách nhiệm công dân, chuẩn bị cho học sinh tiếp tục được học lên hoặc đi vào cuộc sống lao động tham gia xây dựng và bảo vệ Tổ Quốc”. Dạy học tích hợp theo chủ đề là một mô hình dạy học trong đó nội dung kiến thức được tổ chức tích hợp thành các chủ đề dạy học làm cho nội dung kiến thức trở nên hấp dẫn và có ý nghĩa trong cuộc sống. Nhờ vậy dạy học sẽ đạt được mục đích rèn luyện cho người học kĩ năng giải quyết vấn đề đa dạng của thực tiễn. Đây là một mô hình dạy học phù hợp với mục tiêu đổi mới phương pháp dạy học hiện nay, đáp ứng yêu cầu học tập trong thế kỉ XXI. Tích hợp liên môn được hiểu là sự kết hợp một cách hữu cơ và có hệ thống những mức độ khác nhau của kiến thức, kĩ năng thuộc các nội dung dạy học khác nhau thành một nội dung thống nhất được dựa trên cơ sở các mối liên hệ giữa lý luận và thực tiễn được đề cập trong các môn học đó. Đối với môn Vật lí và môn Công nghệ có nhiều nội dung liên quan trực tiếp với nhau, kiến thức của các môn đó hỗ trợ cho nhau trong việc giải quyết một vấn đề thực tiến. Đối với chương trình hiện nay của môn Vật lí và môn Công nghệ có nhiều phần trùng nhau. Đặc biệt là đối với các ứng dụng kỹ thuật như các ứng dụng: máy nhiệt, máy điện, sóng vô tuyến... Việc tích hợp các nội dung trên với nhau thành những chủ đề tích hợp sẽ làm cho hoạt động học tập trở nên hấp dẫn học sinh, được giải quyết các vấn đề mang tính thực tiễn. Với cách làm này học sinh vừa nắm được kiến thức lý thuyết vừa rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức để giải quyết các cơ chế hoạt động, cấu tạo của các thiết bị kỹ thuật vừa rèn luyện kĩ năng vận hành, bảo dưỡng, sử dụng các thiết bị đảm bảo sự phát triển bền vững trong nền kinh tế công nghiệp hóa và tự động hóa các dây chuyền hoạt động. Chủ đề Động cơ nhiệt (ĐCN) thuộc nội dung chương “Cơ sở của nhiệt động lực học” của Vật lí lớp 10 và chương 5 “Đại cương về động cơ đốt trong”, chương 6 “Cấu tạo của động cơ đốt trong, chương 7 “Ứng dụng của động cơ đốt trong” của môn Công nghệ lớp 11. Việc xây dựng chủ đề tích hợp đối với hai 1
môn học này nhất là phần ĐCN sẽ mang lại thuận lợi hơn về lôgic nội dung kiến thức cũng như việc vận dụng kiến thức vào thực tiễn. Hơn nữa việc tích hợp kiến thức của chủ đề này ở Vật lí và Công nghệ lại với nhau sẽ có được phương pháp dạy tích cực hơn và sẽ mang lại hiệu quả cao hơn, từ đó các người học có thể tạo ra các sản phẩm đáp ứng đầy đủ hơn cho nhu cầu thực tiễn. Bên cạnh đó việc tích hợp này sẽ giúp rút ngắn được thời gian học về lý thuyết và có nhiều thời gian hơn cho việc người học có thể vận dụng để tạo ra các sản phẩm chứ không chỉ học lý thuyết suông. Mặt khác dạy học dự án là một mô hình dạy học, trong đó người học thực hiện một nhiệm vụ học tập phức hợp, có sự kết hợp giữa lý thuyết và thực hành, có tạo ra các sản phẩm có thể giới thiệu. Nhiệm vụ này được người học thực hiện với tính tự lực cao trong toàn bộ quá trình học tập, từ việc xác định mục đích, lập kế họach, đến việc thực hiện dự án, kiểm tra, điều chỉnh, đánh giá quá trình và kết quả thực hiện. Trong việc dạy học theo dự án thì hoạt động chủ yếu được tập trung vào người học, chủ yếu các hoạt động làm việc theo nhóm và giáo viên tổ chức đánh giá kết quả hoạt động của nhóm. Mô hình này hoàn toàn phù hợp cho việc triển khai dạy học chủ đề “Động cơ nhiệt”. Từ những lý do trên tôi lựa chọn đề tài: “Dạy học dự án tích hợp liên môn Vật lí - Công nghệ, chủ đề Động cơ nhiệt trong Vật lí 10 THPT”. 2. Mục đích nghiên cứu Xây dựng và thử nghiệm kế hoạch dạy học dự án chủ đề “Động cơ nhiệt” tích hợp mục tiêu dạy học của môn Vật lí 10 và môn Công nghệ lớp 11 nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn cho học sinh. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu * Đối tượng nghiên cứu - Lý luận về dạy học tích hợp liên môn và dạy học dự án. - Quá trình dạy học môn Vật lí và môn Công nghệ ở trường THPT. * Phạm vi nghiên cứu Dạy học chủ đề Động cơ nhiệt thuộc Vật lí 10 và Công nghệ 11. 4. Giả thuyết khoa học Nếu tích hợp mục tiêu dạy học về Động cơ nhiệt thuộc môn Vật lí 10 và môn Công nghệ 11 thành một chủ đề trong môn Vật lí và áp dụng mô hình dạy học dự án cho chủ đề này sẽ nâng cao chất lượng nắm vững kiến thức và bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn cho học sinh. 5. Nhiệm vụ nghiên cứu - Hệ thống hóa cơ sở lý luận về dạy học dự án và dạy học tích hợp liên môn. 2
- Phân tích mục tiêu, nội dung dạy học chủ đề Động cơ nhiệt thuộc môn Vật lí 10 và môn Công nghệ 11 THPT. - Xây dựng kế hoạch dạy học chủ đề Động cơ nhiệt theo hình thức dạy học dự án tích hợp được mục tiêu dạy học chủ đề này của môn Vật lí và môn Công nghệ. - Thực nghiệm sư phạm tại một số trường THPT trên địa bàn tỉnh Nghệ An; quay phim tiết học nghiệm thu dự án. 6. Phương pháp nghiên cứu * Phương pháp nghiên cứu lý luận. * Phương pháp điều tra quan sát. * Phương pháp thực nghiệm sư phạm. * Phương pháp thống kê toán học. 7. Đóng góp mới của đề tài - Về mặt lý luận: Đề xuất quy trình dạy học tích hợp liên môn Vật lý – Công nghệ bằng dạy học dự án. - Về mặt ứng dụng: Xây dựng được bộ hồ sơ dạy học tích hợp liên môn Vật lý – Công nghệ chủ đề Động cơ nhiệt bằng dạy học dự án và thực nghiệm sư phạm. Từ đó chứng minh được tính khả thi và hiệu quả của dạy học tích hợp liên môn bằng dạy học dự án trong dạy học Vật lý ở trường phổ thông. 8. Cấu trúc đề tài Ngoài phần mở đầu, phần kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, sáng kiến gồm có 3 chương: Chương 1: Cơ sở lí luận về dạy học tích hợp liên môn Vật Lý – Công nghệ bằng dạy học dự án Chương 2: Xây dựng kế hoạch dạy học dự án tích hợp liên môn Vật lý - Công nghệ chủ đề động cơ nhiệt Chương 3: Thực nghiệm sư phạm. 3
B. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VỀ DẠY HỌC TÍCH HỢP LIÊN MÔN VẬT LÝ – CÔNG NGHỆ BẰNG DẠY HỌC DỰ ÁN 1.1. Dạy học tích hợp 1.1.1. Khái niệm dạy học tích hợp Dạy học tích hợp là hoạt động liên kết các đối tượng nghiên cứu, giảng dạy, học tập của cùng một lĩnh vực hoặc vài lĩnh vực khác nhau trong cùng một hoạt động dạy học. Một số hướng tích hợp có thể thực hiên như: - Tích hợp các bộ môn: Quá trình xích gần và liên kết các ngành khoa học lại với nhau trên cơ sở của những nhân tố, những quy luật giống nhau, chung cho các bộ môn, ngược lại với quá trình phân hóa chúng. - Tích hợp dọc: Kiểu tích hợp trên cơ sở liên kết hai hoặc nhiều môn học thuộc cùng một lĩnh vực hoặc một số lĩnh vực gần nhau. - Tích hợp ngang: Kiểu tích hợp trên cơ sở liên kết các đối tượng học tập, nghiên cứu thuộc các lĩnh vực khoa học khác nhau. - Tích hợp chương trình: Tiến hành liên kết hợp nhất nội dung của các môn học có nguồn tri thức khoa học và có những quy luật chung gần gũi nhau. - Tích hợp kiến thức: Hành động liên kết, nối liền các tri thức khoa học khác nhau thành một tập hợp kiến thức thống nhất. - Tích hợp kĩ năng: Hành động liên kết rèn luyện hai hoặc nhiều kĩ năng thuộc cùng một lĩnh vực hoặc vài lĩnh vực gần nhau để nắm vững một thể. Có thể có tích hợp hoàn toàn hoặc tích hợp một phần của các môn khoa học tự nhiên như Vật lí, Hóa học, Sinh học, Địa lí, Công nghệ… Cũng có thể tích hợp một phần của hai hay ba môn thuộc lĩnh vực khoa học tự nhiên như: Vật lí – Hóa học, Vật lí – Công nghệ, Hóa học – Sinh học, Vật lí – Sinh học... - Liên hợp: Có sự phối hợp chặt chẽ về nội dung và phương pháp, kế hoạch, bài giảng của các môn học tích hợp nhưng mỗi môn vẫn đặt trong một phần riêng hoặc một chương riêng. Đây chính là hình thức tích hợp thấp nhất của tích hợp liên môn. 4
- Tổ hợp: Cách này thì nội dung của các môn học được tích hợp được hòa hoàn toàn vào nhau. Tuy nhiên đã đảm bảo phần nào tính hệ thống của mỗi môn, vẫn có những bài nặng về nội dung môn này, những bài nặng về nội dung môn khác và bên cạnh đó có những bài có tính chất bắc cầu giữa các môn đó. Đây là hình thức tích hợp cao hơn mà ta gọi đó là tổ hợp các môn khoa học. - Tích hợp: Tích hợp ở mức độ cao nhất của các môn học riêng lẻ được hòa nhập vào nhau hoàn toàn và được trình bày bằng những bài hoặc những chủ đề cụ thể. 1.1.2. Cơ sở của dạy học tích hợp 1.1.2.1. Cơ sở lý luận Các sự vật hiện tượng xung quanh chúng ta không bao giờ tồn tại độc lập mà nó tồn tại trong các mối quan hệ phù hợp lẫn nhau của nó. Chính vì vậy chúng ta không thể tách rời các mặt của nó để nghiên cứu riêng. Triết học duy vật biện chứng đã khẳng định rằng “liên hệ là phạm trù triết học dùng để chỉ sự quy định, sự tác động qua lại, sự chuyển hóa lẫn nhau giữa các sự vật hiện tượng hay giữa các mặt của một sự vật, của một hiện tượng trên thế giới”. 1.1.2.2. Cơ sở thực tiễn Trong chương trình giáo dục phổ thông ở Việt Nam hiện nay không thể thoát khỏi lối dạy học thêo tính hàn lâm, lý thuyết mà xa rời với thực tiễn. Để khắc phục tính hàn lâm lý thuyết trong dạy học thì phương pháp dạy học tích hợp liên môn là điều tất yếu sẽ mang lại tính khách quan và trung thực. Từ chương trình giáo dục THCS trở lên thì chương trình và SGK không có nội dung dạy học tích hợp tường minh. Trong những năm gần đây, hưởng ứng phát động của Bộ Giáo dục và Đào tạo rải rấc có một số bài thi xây dựng tích hợp chủ đề liên môn. Chính vì vậy mà đối với giáo viên, học sinh THPT hiện nay vấn đề tích hợp đang còn rất mới mẻ. Dạy học tích hợp luôn mang lại các lợi ích thiết thực đó là dựa trên các chủ điểm kiến thức, kỹ năng của một số môn học để vận dụng vào giải quyết vấn đề thực tiễn góp phần rèn luyện phẩm chất, năng lực cho học sinh, đặc biệt là phát triển các năng lực chuyên biệt để giúp học sinh có những kỹ năng trong 5
cuộc sống, góp phần làm giảm tính hàn lâm của lý thuyết, giúp giảm tải chương trình học mà đạt hiệu quả thực tiễn cao hơn. 1.1.3. Dạy học tích hợp liên môn Dạy học tích hợp liên môn là dạy cho HS biết tổng hợp kiến thức, kĩ năng ở nhiều môn học để giải quyết các nhiệm vụ học tập và hình thành năng lực giải quyết các tình huống thực tiễn. Đối với những kiến thức liên môn nhưng có một môn học chiếm ưu thế thì có thể bố trí dạy trong chương trình môn học đó và không phải dạy ở các môn khác. - Liên môn Vật lí – Công nghệ, nội dung kiến thức của môn Công nghệ chủ yếu là vận dụng kiến thức của Vật lí trong dạy học ứng dụng kĩ thuật, kiến thức của môn Vật lí làm cơ sở để học sinh học môn Công nghệ. Chúng ta có thể lấy một số ví dụ như: động cơ không đồng bộ 3 pha, máy phát điện xoay chiều, động cơ nhiệt, … Nội dung dạy học các chủ đề này ở môn Vật lí nghiên cứu cơ sở lý thuyết còn đối với môn Công nghệ lại là đi sâu vào cấu tạo, ứng dụng thực tiễn của nó. - Liên môn Vật lí – Hóa học – Sinh học, ví dụ như chủ đề Nguyên tử; kiến thức của cả 3 môn học đều đề cập đến. Ở môn Hóa học nghiên cứu cấu trúc nguyên tử, môn Vật lí cũng nghiên cứu về cấu trúc nhưng đi sâu vào cấp độ hạt nhân; đối với môn Sinh học đi sâu nghiên cứu về cấu trúc tế bào, nhiễm sắc thể… thì thành phần cấu tạo nên nó cũng chính là nguyên tử. - Liên môn Vật lí – Công nghệ – Địa lí – Giáo dục công dân, ví dụ có thể thực hiện ở chủ đề Máy phát điện xoay chiều. Nội dung kiến thức môn Vật lí đề cập đến cơ sở lý thuyết và nguyên tắc cấu tạo của máy phát điện xoay chiều; môn Công nghệ đi sâu nghiên cứu cấu tạo và ứng dụng; môn Địa lí nghiên cứu địa hình như hệ thống sông ngòi, địa chất… để có thể bố trí các nhà máy phát điện sao cho đảm bảo an toàn, hiệu quả; môn Giáo dục công dân lại nghiên cứu, giảng dạy cho con người có ý thức bảo vệ môi trường, vì sự phát triển chung của nhân loại… Nói tóm lại, dạy học tích hợp liên môn sẽ làm cho khi nghiên cứu một vấn đề, một đối tượng cụ thể nào đó sẽ được xem xét một cách toàn diện hơn trên 6
các mặt, tạo điều kiện cho người học tiếp cận đối tượng một cách đầy đủ và đáng tin cậy. 1.1.3.1. Mục tiêu của dạy học tích hợp liên môn - Làm cho quá trình học tập có ý nghĩa hơn, hình thành ở người học những năng lực rõ ràng. - Giúp học sinh phân biệt cái cốt yếu với cái ít quan trọng hơn, dự tính được những điều cần thiết cho chính bản thân học sinh. - Giúp người học xác lập mối quan hệ giữa các khái niệm đã học. 1.1.3.2. Các phương pháp dạy học tích hợp liên môn Các phương pháp tích hợp liên môn có thể thực hiện theo: Cách thứ nhất: Những ứng dụng chung cho nhiều môn học ở cuối năm học hay cuối bậc học. Với cách tích hợp này thì các môn học hay các đơn nguyên được tích hợp trong cùng một nội dung hay chủ đề vào cuối năm học, bậc học. Cách thứ hai: Những ứng dụng chung của nhiều môn học thực hiện ở những thời điểm trong năm học. Mục đích của việc tích hợp này là hướng dẫn học sinh lập mối quan hệ giữa những kiến thức học được từ các môn học khác nhau. Với kiểu tích hợp này giáo viên luôn quan tâm đến quá trình học tập vào định hướng tích hợp, song vẫn duy trì dạy học theo các môn học riêng rẽ (do đặc thù từng môn học đã được biên soạn, hoặc do chủ quan dạy của các giáo viên là khác nhau). Chương trình giáo dục THPT hiện nay từ việc xây dựng chương trình đến SGK chưa có nội dung tích hợp liên môn nào được xây dựng một cách tường minh. Cách tích hợp thứ hai này là cần thiết tuy nhiên hiếm khi được thực hiện. Cách thứ ba: Tích hợp các mục tiêu của các môn học có nội dung bổ sung cho nhau. Kiểu tích hợp này duy trì những mục tiêu riêng trong mỗi môn học, đồng thời kết hợp hài hòa, lôgic giữa kiến thức môn này với môn học khác. Cách tích hợp như thế này phù hợp với việc xây dựng các chủ đề của môn học. Việc triển khai dạy học theo chủ đề sẽ thực hiện được mục tiêu của các môn học liên quan cũng như giải quyết được nhu cầu thực tiễn đặt ra. 7
Chính vì vậy, trong đề tài xây dựng này chúng tôi lựa chọn cách tích hợp liên môn kết hợp giữa cách thứ nhất và cách thứ ba. Cách thứ tư: Tích hợp các môn học xung quanh những mục tiêu cho nhiều môn học. Cách tích hợp này yêu cầu phải soạn những mục tiêu chung cho nhiều môn học mà mục tiêu chung này chính là các mục tiêu của nội dung tích hợp. Mục tiêu tích hợp được thực hiện trong những tình huống tích hợp (bao gồm việc giải quyết bằng việc phối hợp giữa mục tiêu kiến thức, kỹ năng từ các môn học khác nhau). Từ ưu điểm của dạy học tích hợp liên môn, yêu cầu thực tiễn của giáo dục hiện đại và thực trạng của giáo dục Việt Nam hiện nay, chúng tôi nhận thấy dạy học tích hợp liên môn là xu thế tất yếu và có tính khả thi. 1.1.4. Vài nét về thực trạng dạy học tích hợp liên môn Dạy học tích hợp liên môn mang lại nhiều lợi ích thiết thực nâng cao chất lượng và hiệu quả giáo dục, đặc biệt khắc phục tính hàn lâm lý thuyết xa rời thực tiễn như khi nghiên cứu các khái niệm, các định luật. Tuy nhiên một thực trạng hiện nay gặp rất nhiều khó khăn trong việc đổi mới phương pháp dạy học, một trong những nội dung đổi mới mà được quan tâm nhất hiện nay vẫn là thực hiện đổi mới dạy học theo hướng tích hợp liên môn đó là - Cơ sở lý luận về dạy học liên môn chưa đầy đủ, chưa rõ ràng và chưa có thẩm định thành công trong thực hiện. Gần đây cũng có rất nhiều tài liệu được đăng tải trên mạng nhưng cũng chủ yếu là tài liệu dịch từ nước ngoài việc vận dụng vào thực tiễn dạy học ở chúng ta còn nhiều bất cập gây khó khăn cho giáo viên và học sinh trong quá trình thực hiện. - Hầu hết các giáo viên khi được hỏi về nội dung dạy học tích hợp thì rất ít người hiểu được mục tiêu của dạy học tích hợp, phần lớn các giáo viên chỉ mới biết trên cơ sở quan điểm chỉ đạo, còn việc vận dụng vào dạy học thực tiễn của các giáo viên thì hầu như chưa được thực hiện hoặc nếu có thì cũng chỉ dừng lại ở mức độ mò mẫm. Theo chúng tôi cần phải tổ chức tập huấn kỹ thuật, nhân rộng mô hình dạy học tích hợp liên môn trình bày từ quy trình lý thuyết, tổ chức dạy học với 8
những ví dụ cụ thể làm mẫu cho việc đổi mới phương pháp dạy học hiện nay. Trong đề tài này chúng tôi xây dựng tích hợp chủ đề “Động cơ nhiệt” liên môn Vật lí – Công nghệ như một ví dụ để có thể nhân rộng mô hình. 1.1.5. Dạy học tích hợp liên môn Vật lí – Công nghệ Vật lí và Công nghệ là hai môn học thuộc lĩnh vực khoa học kỹ thuật có nhiều đơn vị kiến thức sử dụng chung nhau nhằm lý giải cho một hiện tượng hay một sản phẩm thực tế. Trong chương trình của môn Công nghệ hiện nay từ lớp 11 đến lớp 12 đều vận dụng các kiến thức của Vật lí để giải quyết các nội dung cơ bản. Tuy nhiên kiến thức của mỗi môn đang còn mang tính rời rạc: nếu dừng lại ở Vật lí, học sinh lại chưa thể hiểu được các động cơ nhiệt, động cơ điện làm việc như thế nào. Đó chính là sự trở ngại rất lớn trong việc tiếp cận kiến thức hiện nay của học sinh. Tích hợp liên môn Vật lí – Công nghệ đòi hỏi hết sức cần thiết để có thể tạo ra được tính liên thông liên tục trong chuỗi hoạt động chiếm lĩnh tri thức của HS. Nếu thực hiện được điều này HS sẽ có cách nhìn khái quát hơn về sự vật hiện tượng ở mỗi môn. Đặc biệt với chương trình hiện nay ở phần Động cơ nhiệt, trong khi Vật lí lớp 10 chỉ xét đến nguyên lí 2 của Nhiệt động lực học, Công nghệ 11 lại xét đến cấu tạo và nguyên lí làm việc của Động cơ. Nếu chúng ta tích hợp được hai nội dung này lại làm trong một tài liệu dạy học cho các em sẽ giúp các em hiểu rõ hơn về Động cơ nhiệt. 1.2. Dạy học dự án 1.2.1. Khái niệm dạy học dự án Dạy học theo dự án (DHDA) là một mô hình dạy học trong đó người học thực hiện một nhiệm vụ học tập phức hợp, có sự kết nối giữa lý thuyết và thực tiễn, thực hành, tạo ra sản phẩm có thể giới thiệu. Nhiệm vụ này được người học thực hiện với tính tự lực cao trong toàn bộ quá trình học tập, từ việc xác định mục đích, lập kế hoạch, đến việc thực hiện dự án, kiểm tra, điều chỉnh, đánh giá quá trình và kết quả thực hiện. 9
Trong quá trình thực hiện dự án, giáo viên có thể vận dụng nhiều cách đánh giá khác nhau để giúp học sinh định hướng tốt trong học tập, tạo ra những sản phẩm chất lượng và hình thành phát triển năng lực. Vai trò của giáo viên trong dạy học dự án chỉ là người hướng dẫn, tư vấn chứ không chỉ đạo, quản lý công việc của học sinh. 1.2.2. Các giai đoạn của dạy học dự án Dạy học dự án về cơ bản được thực hiện qua 6 giai đoạn - Giai đoạn 1: Xây dựng ý tưởng dự án, xác định mục đích dự án. - Giai đoạn 2: Xây dựng đề cương dự án, kế hoạch thực hiện dự án. - Giai đoạn 3: Triển khai thực hiện dự án, định hướng sản phẩm dự án. - Giai đoạn 4: Thực hiện dự án, thu thập thông tin xử lý để thành sản phẩm. - Giai đoạn 5: Công bố sản phẩm, nghiệm thu dự án. - Giai đoạn 6: Đánh giá, rút kinh nghiệm từ việc thực hiện dự án. Việc phân chia các giai đoạn như trên cũng chỉ mang tính tương đối, thực tế các giai đoạn là một chuỗi hoạt động liên tục của HS nên không xác định được ranh giới rõ ràng. Trong quá trình thực hiện dự án phải thường xuyên kiểm tra, điều chỉnh kế hoạch trong từng giai đoạn của dự án để thực hiện thành công dự án. 1.2.3. Mục tiêu dạy học dự án Mỗi dự án luôn hướng tới một mục tiêu nhất định, trong dạy học cũng vậy cần phải đạt được mục tiêu của bài học. Mục tiêu DHDA phải dựa trên chuẩn kiến thức, kĩ năng mà tài liệu chuẩn của Bộ Giáo dục ban hành, kết hợp với mục tiêu giáo dục địa phương và mục tiêu giáo dục kỹ thuật tổng hợp gắn liền với thực tiễn. Từ việc xác định mục tiêu của dự án mà giáo viên lựa chọn những nội dung phù hợp để triển khai thực hiện trong điều kiện về cơ sở vật chất và tài chính cho phép đảm bảo thực hiện thành công. 10
1.3. Tích hợp liên môn Vật lí – Công nghệ bằng dạy học dự án 1.3.1. Lựa chọn chủ đề dạy học tích hợp liên môn Vật lí – Công nghệ Chúng ta đều biết rằng đối với môn Vật lí và môn Công nghệ mỗi môn học đều có mục tiêu riêng. Môn Vật lí mục tiêu chủ yếu là các nguyên lý về mặt lý thuyết, giải thích các cơ chế hoạt động mà không đưa ra được mô hình cấu tạo về đối tượng đó; đối với môn Công nghệ lại ngược lại, chỉ nêu lên cấu tạo và hoạt động mà không giải thích và cơ sở và nguyên lý do đâu mà có. Ở môn Công nghệ chủ yếu thiên về kỹ thuật. Vì vậy, nếu tích hợp được hai nội dung của môn học này trong cùng một chủ đề chắc chắn sẽ tạo những thuận lợi nhất định cho người học, giúp người học có thể lĩnh hội tri thức về đối tượng đó một cách đầy đủ hơn. Trong phạm vi giới hạn của đề tài này chúng tôi lựa chọn chủ đề Động cơ nhiệt, tích hợp liên môn giữa Vật lí lớp 10 và Công nghệ lớp 11. 11
1.3.2. Quy trình triển khai dạy học tích hợp liên môn Vật lí – Công nghệ bằng dạy học dự án Trên cơ sở nghiên cứu lý luận dạy học tích hợp liên môn bằng dạy học dự án ở bộ môn Vật lí và bộ môn Công nghệ chúng tôi tiến hành xây dựng quy trình dạy học dạy học tích hợp liên môn bằng dạy học dự án như sau: QUY TRÌNH DẠY HỌC TÍCH HỢP LIÊN MÔN BẰNG DẠY HỌC DỰ ÁN Lựa Xác định Xác định Xây dựng chọn Thiết mục tiêu, mục tiêu mục tiêu tích chủ đề kế ý sản phẩm dạy học hợp liên tưởng, của dự án, xây kiến thức môn Vật lí – dựng đặt tên xây dựng của 2 môn Công nghệ bài học dự án kế hoạch Vật lí và chủ đề lựa tích hợp triển khai Công nghệ chọn dự án Tổ chức dạy học dự án theo kế Xây dựng kế hoạch dạy học dự án hoạch đã xây dựng Theo Thiết Thiết Xây Tổ dõi, Tổ kế bài kế bài dựng chức hướng chức học học bộ câu dạy dẫn dạy nghiệm triển hỏi học học học thu dự khai định nghiệm sinh triển thu dự khai án dự án hướng thực án hiện dự án dự án Đánh giá, rút kinh nghiệm về các giai đoạn của dạy học dự án Sơ đồ 2: Quy trình dạy học tích hợp liên môn Vật lí – Công nghệ bằng dạy học dự án Trong giới hạn của đề tài chúng tôi lựa chọn chủ đề Động cơ nhiệt để minh họa cho quy trình này. 12
CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG KẾ HOẠCH DẠY HỌC DỰ ÁN TÍCH HỢP LIÊN MÔN VẬT LÝ - CÔNG NGHỆ CHỦ ĐỀ ĐỘNG CƠ NHIỆT 2.1. Phân tích đặc điểm nội dung dạy học chủ đề Động cơ nhiệt của môn Vật lí 10 và môn Công nghệ 11 Động cơ nhiệt hiện nay được ứng dụng rất rộng rãi trong thực tế như ô tô, xe máy, máy nông nghiệp, máy bay, tàu thủy… Việc sử dụng, vận hành và bảo dưỡng nó sao cho đảm bảo tính bền vững, bảo vệ môi trường là một vấn đề mang tính thực tiễn. Về mặt dạy học, ĐCN là ứng dụng các nguyên lí bảo toàn năng lượng trong dạy học Vật lí, trên cơ sở đó sáng chế, chế tạo thành các loại động cơ phục vụ đời sống sản xuất. Đối với môn Vật lí 10, kiến thức đề cập đến nội dung ĐCN được trình bày chủ yếu ở nguyên lí II của nhiệt động lực học, là định luật bảo toàn năng lượng được áp dụng trong quá trình chuyển hóa nhiệt năng thành cơ năng. Ngoài ra kiến thức bổ trợ cho chủ đề này còn nằm rải rác như: lực ma sát, mônmen lực, chuyển động quay của vật rắn quanh trục cố định. - Nguyên lý II của NĐLH chỉ rõ: không thể chế tạo được động cơ vĩnh cửu loại 2 – tức là động cơ biến đổi toàn bộ nhiệt lượng nhận được thành công. Động cơ nhiệt là thiết bị biến đổi một phần nhiệt lượng nhận được từ nguồn nóng (Q1) thành công (A) và phần còn lại (Q2) truyền cho nguồn lạnh theo hệ thức A  Q1  Q 2 , từ đó có biện pháp nâng cao hiệu quả sử dụng ĐCN trong thực tiễn. - Đối với nội dung lực ma sát cho các em thấy sự xuất hiện lực ma sát, ma sát có lợi hay có hại, cách làm giảm ma sát. - Đối với nội dung mômen lực, chuyển động quay vật rắn quanh trục cố định cho học sinh thấy được mômen lực là đặc trưng làm quay, mức quán tính của vật quay quanh trục phụ thuộc vào khối lượng vật và sự phân bố khối lượng đối với trục quay. 13
Đối với môn học Công nghệ 11, chủ đề ĐCN thuộc 3 chương (từ chương 5 đến chương 7), với 19 bài học trình bày chủ yếu về mặt kỹ thuật cấu tạo và hoạt động của ĐCN và ứng dụng trong các phương tiện giao thông (ô tô, xe máy, tàu thủy…), máy nông nghiệp (máy gặt, máy cày…). - Chương 5. Khái quát về ĐCĐT, các khái niệm và các bộ phận chính cấu tạo nên động cơ. - Chương 6. Cấu tạo của ĐCĐT, nội dung chương này trình bày cấu tạo từng bộ phận và chức năng của từng bộ phận đó trong ĐCĐT. - Chương 7. Ứng dụng của ĐCĐT, cho thấy được vai trò ứng dụng rất lớn của nó trong đời sống thực tiễn như: ô tô, xe máy, máy nông nghiệp, tàu thủy, máy phát điện… Các nội dung dạy học đối với chủ đề ĐCN được trình bày rải rác và không được tập trung như hiện nay sẽ là một hạn chế rất lớn đối với học sinh trong quá trình học tập nghiên cứu về chủ đề này. Để đạt được mục tiêu giáo dục một cách toàn diện từ lý thuyết đến thực tiễn, nhất thiết chúng ta phải tích hợp hai nội dung này thành một chủ đề và tiến hành dạy học trong cũng một thời điểm chắc chắn sẽ mang lại hiệu quả cao hơn. Vì vậy trong giới hạn đề tài này chúng tôi lựa chọn tích hợp nội dung hai môn Vật lí – Công nghệ chủ đề Động cơ nhiệt bằng dạy học dự án. 2.2. Mục tiêu dạy học chủ đề Động cơ nhiệt tích hợp liên môn Vật lí – Công nghệ Chủ đề Động cơ nhiệt có ứng dụng rất lớn trong đời sống kỹ thuật đòi hỏi học sinh trong quá trình học phải có cách tiếp cận với thực tế, học đi đối với hành sẽ đạt được kết quả tốt. Mục tiêu khi dạy học chủ đề ĐCN bằng định hướng sư phạm tích hợp liên môn cần đạt được: 14
Bảng 2.1 Mục tiêu dạy học theo định hướng sư phạm tích hợp chủ đề Động cơ nhiệt Mục tiêu dạy học Môn Vật lí Môn Công nghệ 1. Kiến thức 1. Kiến thức - Nêu được nguyên lí cấu tạo của - Mô tả cấu tạo và giải thích hoạt động Động cơ nhiệt. của các loại ĐCĐT dùng trong ô tô, xe - Vận dụng được định luật bảo toàn máy, tàu thủy, máy nông nghiệp… chuyển hóa năng lượng; nguyên lí I, - Trình bày được các ứng dụng trong nguyên lí II của Nhiệt động lực học thực tiễn của ĐCĐT như: ô tô, xe máy, vào giải thích cơ chế hoạt động của máy nông nghiệp, máy phát điện... Động cơ nhiệt; viết được biểu thức - Giải pháp nâng cao hiệu quả trong sử hiệu suất của Động cơ nhiệt; dụng Động cơ nhiệt. - Giải pháp nâng cao hiệu suất sử 2. Kỹ năng dụng động cơ vì sự phát triển bền - Vận hành và bảo dưỡng Động cơ vững. nhiệt theo đúng quy trình kỹ thuật đảm 2. Kỹ năng bảo an toàn, tiết kiệm và thân thiện với Phân tích và giải thích được cơ chế môi trường. hoạt động của ĐCN; giải được các - Phân tích, xử lý tình huống thực tiễn. bài tập về hiệu suất ĐCN. 3. Thái độ 3. Thái độ Tuân thủ quy trình vận hành và sử dụng Có thái độ thân thiện, cầu thị, ham Động cơ nhiệt, phù hợp với các quy học hỏi, độc lập nghiên cứu, hợp tác luật Vật lí. trong các vấn đề mới của khoa học. Trên cơ sở mục tiêu dạy học của chủ đề tích hợp chúng ta xây dựng các nội dung dạy học cụ thể để đạt được mục tiêu xuyên suốt của chủ đề 2.3. Nội dung dạy học chủ đề Động cơ nhiệt tích hợp liên môn Vật lí – Công nghệ Bảng 2.2. Các nội dung dạy học trong chủ đề 15
TT Vấn đề Nội dung - Nguyên tắc Vật lí về cấu tạo và hoạt động của ĐCN. Động cơ nhiệt biến nhiệt năng thành cơ năng bằng cách đốt cháy nhiên liệu (xăng, dầu, gas…) sinh công. Nguồn nóng T1 Q1 Nguyên tắc Vật lí về cấu Công Tác nhân A 1 tạo và hoạt động của sinh công T2 ĐCN. Q2 Nguồn lạnh - Hiệu suất của động cơ nhiệt A Q1  Q 2 T1  T2 H   Q1 Q1 T1 Từ đó học sinh biết cách nâng cao hiệu suất của ĐCN. - Cấu tạo chung của ĐCĐT gồm 8 bộ phận chính. - Phân loại ĐCĐT: theo hành trình pít- tông (động cơ 2 kì, động cơ 4 kì); theo nhiên liệu (động cơ xăng, động cơ điêzen). Cấu tạo và hoạt động của - Cấu tạo của các bộ phận chính: thân 2 ĐCN về mặt kỹ thuật. máy và nắp máy, trục khuỷu thanh truyền, cơ cấu phân phối khí, hệ thống bôi trơn, hệ thống làm mát, hệ thống cung cấp nhiên liệu và không khí, hệ thống khởi động và hệ thống đánh lửa (ở động cơ xăng). - Nguyên lí làm việc (về mặt kỹ thuật) của 16