Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Dạy học STEM phần Chất rắn, chất lỏng. Sự chuyển thể nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh THPT

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:72

Thêm vào BST

Báo xấu

23
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu sáng kiến "Dạy học STEM phần Chất rắn, chất lỏng. Sự chuyển thể nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh THPT" nhằm xây dựng một số chủ đề STEM nội dung kiến thức “Chất rắn và chất lỏng.Sự chuyển thể” Vật lý 10 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh; Đề xuất nội dung và phương pháp dạy học vật lý theo định hướng STEM; Rèn luyện cho học sinh kĩ năng làm việc nhóm một cách có hiệu quả, định hướng tìm tòi, khai thác các tài liệu liên quan đến vấn đề cần giải quyết.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Dạy học STEM phần Chất rắn, chất lỏng. Sự chuyển thể nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh THPT

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN TRƯỜNG THPT ĐÔ LƯƠNG 2 SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Đề tài: DẠY HỌC STEM PHẦN “CHẤT RẮN, CHẤT LỎNG. SỰ CHUYỂN THỂ” NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH THPT Lĩnh vực: Vật lý Nhóm tác giả Họ và tên: Nguyễn Văn Phúc: 0918.215.567 Lê Hải Dương: 0923.454.666 Nghệ An, tháng 4 năm 2022
MỤC LỤC Trang I. MỞ ĐẦU 1 1. Lí do chọn đề tài……………………………………………………………… 2 2. Mục đích nghiên cứu…………………………………………………………. 2 3. Nhiệm vụ nghiên cứu…………………………………………………………. 2 4. Giả thuyết khoa học…………………………………………………………… 2 5. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu………………………………………………. 2 6. Phương pháp nghiên cứu……………………………………………………… 2 7. Những đóng góp mới của đề tài………………………………………………. 2 II. NỘI DUNG………………………………………………………………….. 3 Chương 1. Cơ sở lí luận và thực tiễn về giáo dục STEM trong trường phổ thông 3 1.1. Cơ sở lí luận về giáo dục STEM…………………………………………… 3 1.1.1. Khái niệm về giáo dục STEM……………………………………………. 3 1.1.2. Mục tiêu về giáo dục STEM……………………………………………… 3 1.1.3. Tiêu chí xây dựng chủ đề giáo dục STEM……………………………….. 4 1.1.4. Thực tế giáo dục STEM trong trường trung học phổ thông……………… 5 1.2. Năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học chủ đề STEM……. 5 1.2.1. Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề……………………………………. 5 1.2.2. Cấu trúc và biểu hiện hành vi của năng lực giải quyết vấn đề…………… 6 1.2.3. Năng lực giải quyết vấn đề trong dạy học vật lý…………………………. 6 1.3. Cơ sở thực tiễn của đề tài…………………………………………………… 7 1.3.1. Mục đích khảo sát………………………………………………………… 7 1.3.2. Nội dung khảo sát………………………………………………………… 7 1.3.3. Phương pháp……………………………………………………………… 7 1.3.4. Đối tượng khảo sát……………………………………………………….. 7 1.3.5. Kết quả khảo sát………………………………………………………….. 7
Chương 2. Xây dựng chủ đề STEM chương “Chất rắn và chất lỏng. Sự chuyển 9 thể” Vật lí 10 THPT nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đê cho học sinh 2.1. Phân tích nội dung kiến thức chương “Chất rắn và chất lỏng. Sự chuyển thể” 9 theo định hướng giáo dục STEM……………………………………………….. 2.1.1. Cấu trúc nội dung chương “Chất rắn và chất lỏng. Sự chuyển thể” Vật lí 9 10……………………………………………………………………………….. 2.1.2. Các mức độ yêu cầu cần đạt của chương “Chất rắn và chất lỏng. Sự chuyển 9 thể” vật lí 10 THPT……………………………………………………………… 2.2. Xây dựng quy trình dạy học chủ đề giáo dục STEM chương “Chất rắn và 10 chất lỏng. Sự chuyển thể”………………………………………………………. 2.2.1. Quy trình chung…………………………………………………………... 10 2.2.2. Biểu hiện năng lực giải quyết vấn đề trong các chủ đề…………………… 13 2.3. Xây dựng kế hoạch dạy học chủ đề “ Cây hoa tinh thể”…………………… 13 2.3.1. Quy trình dạy học chủ đề…………………………………………………. 13 2.3.2. Biểu hiện năng lực giải quyết vấn đề các chủ đề…………………………. 14 2.4. Xây dựng kế hoạch dạy học chủ đề “Nến thơm nhà làm”………………….. 24 2.4.1. Quy trình dạy học chủ đề…………………………………………………. 24 2.4.2. Biểu hiện năng lực giải quyết vấn đề các chủ đề………………………… 25 Chương 3. Thực nghiệm………………………………………………………… 36 3.1. Mục đích thực nghiệm……………………………………………………… 36 3.2. Đối tượng thực nghiệm……………………………………………………... 36 3.3. Phương pháp thực nghiệm………………………………………………….. 36 3.4. Thuận lợi và khó khăn khi tiến hành thực nghiệm…………………………. 36 3.4.1. Thuận lợi…………………………………………………………………. 36 3.4.2. Khó khăn…………………………………………………………………. 36 3.5. Phân tích diễn biến thực nghiệm…………………………………………… 37 3.6. Đánh giá kết quả thực nghiệm đối với mục tiêu giáo dục STEM………….. 40 3.6.1. Phân tích sản phẩm của học sinh…………………………………………. 40 3.6.2. Phân tích phiếu học tập của học sinh…………………………………….. 41
3.6.3. Phân tích biểu hiện giải quyết vấn đề của HS qua sản phẩm…………….. 42 3.6.4. Kết quả đánh giá năng lực giải quyết vấn đề theo nhóm…………………. 43 III. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ…………………………………………… 45 IV. TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………… 46 V. PHỤ LỤC…………………………………………………………………….
DANH MỤC BẢNG BIỂU, CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Viết đầy đủ BGD&ĐT Bộ giáo dục và đào tạo GQVĐ Giải quyết vấn đề GV Giáo viên HS Học sinh NLGQVĐ Năng lực giải quyết vấn đề PPDH Phương pháp dạy học THPT Trung học phổ thông TNSP Thực nghiệm sư phạm BẢNG BIỂU Bảng Trang Bảng 3.1. Bảng phân năng lực giải quyết vấn đề của học sinh 41 Bảng 3.2. Phân tích phiếu học tập của học sinh 42 Bảng 3.3. Biểu hiện giải quyết vấn đề của học sinh 42 Bảng 3.4. Kết quả đánh giá năng lực giải quyết vấn đề theo nhóm 43
MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Hiện nay trên thế giới cách mạng khoa học công nghệ phát triển hết sức nhanh chóng, đặc biệt là hơi thở của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 với xu hướng phát triển dựa trên sự tích hợp giữa các lĩnh vực khoa học và công nghệ cao, hướng tới phát triển trí tuệ nhân tạo, ngày càng tác động mạnh mẽ đến mọi mặt của đời sống xã hội, dẫn đến việc thay đổi phương thức và lực lượng sản xuất. Giáo dục với chức năng cơ bản là đào tạo nhân lực cho xã hội cần phải thay đổi mạnh mẽ để đáp ứng nhu cầu này, đồng thời xác định đúng mô hình nhân cách của con người mà nhà trường phải đào tạo theo nhu cầu của xã hội. Vì vậy, PPDH phải thay đổi theo hướng hiện đại, phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo của HS, lấy HS làm trung tâm. Ngày 4/5/2017 Thủ tướng Chính phủ đã ban hành chỉ thị 16/CT-TTg về việc tăng cường tiếp cận cuộc cách mạng khoa học lần thứ tư. Trong đó, việc đưa giáo dục STEM vào nhà trường phổ thông mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp với chương trình giáo dục phổ thông. Một trong những giải pháp là “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 chú trọng thúc đẩy đào tạo về khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học (STEM), ngoại ngữ, tin học trong chương trình giáo dục phổ thông mới”. Theo thông tư số 32/2018/TT- BGDĐT ngày 26/12/2018 của Bộ trưởng Bộ GD&ĐT về Ban hành chương trình giáo dục phổ thông, trong đó nêu rõ: “Giáo dục khoa học tự nhiên giúp học sinh dần hình thành và phát triển năng lực khoa học tự nhiên qua quan sát và thực nghiệm, vận dụng tổng hợp kiến thức, kĩ năng để giải quyết các vấn đề trong cuộc sống, đồng thời cùng với các môn Toán, Vật lí, Hóa học, Sinh học, Công nghệ, Tin học thực hiện giáo dục STEM, một trong những xu hướng giáo dục được coi trọng ở nhiều quốc gia trên thế giới và được quan tâm thích đáng trong đổi mới giáo dục phổ thông của Việt Nam”. Tại Nghệ An trong các văn bản hướng dẫn thực hiện nhiệm vụ năm học Sở giáo dục và đào tạo yêu cầu các trường triển khai tích hợp STEM trong dạy học với nội dung: “Thực hiện giáo dục tích hợp khoa học – công nghệ - kĩ thuật – toán học trong thực hiện chương trình giáo dục phổ thông ở tất cả các môn học liên quan”. Đối với bộ môn Vật lý là bộ môn khoa học thực nghiệm việc thực hiện tích hợp các kiến thức của các môn học Toán học – Kỹ thuật – Công nghệ - Vật lí đóng vai trò rất quan trọng. Trong quá trình dạy học, chúng tôi nhận thấy phần lớn giáo viên và học sinh chỉ mới chú trọng giải các bài tập phục vụ cho quá trình thi cử chứ chưa chú trọng phát triển các năng lực giải quyết vẫn đề trong thực tiễn. Để phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho HS, giáo viên cần đưa học sinh vào các hoạt động học tập có tính thực tiễn 1
Với những lí do trên tôi chọn đề tài “Dạy học STEM phần “Chất rắn, chất lỏng. Sự chuyển thể” nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh THPT” với mong muốn nghiên cứu sâu hơn về giáo dục STEM. 2. Mục đích nghiên cứu - Xây dựng một số chủ đề STEM nội dung kiến thức “Chất rắn và chất lỏng.Sự chuyển thể” Vật lý 10 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh. - Đề xuất nội dung và phương pháp dạy học vật lý theo định hướng STEM. - Rèn luyện cho học sinh kĩ năng làm việc nhóm một cách có hiệu quả, định hướng tìm tòi, khai thác các tài liệu liên quan đến vấn đề cần giải quyết. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu - Tìm hiểu cơ sở lí luận về dạy học định hướng STEM - Nghiên cứu chương trình và sách giáo khoa vật lí - Nghiên cứu phương pháp tổ chức các hoạt động trong giáo dục STEM 4. Giả thuyết khoa học Nếu tổ chức dạy học phần “Chất rắn và chất lỏng. Sự chuyển thể” theo định hướng giáo dục STEM với việc cho học sinh tìm hiểu và giải quyết các vấn đề đề mang tính thực tiễn liên quan đến cuộc sống hàng ngày, thiết kế chế tạo các sản phẩm khoa học kĩ thuật ứng dụng trong đời sống sẽ tạo sự hứng thú học tập cho học sinh, giúp học sinh phát triển năng lực giải quyết vấn đề. 5. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu - Dạy học STEM phần Chất rắn và chất lỏng. Sự chuyển thể - Giáo viên và học sinh THPT 6. Phương pháp nghiên cứu * Phương pháp nghiên cứu lí luận: - Đọc và tìm hiểu các tài liệu liên quan. - Dạy học theo định hướng STEM. * Phương pháp nghiên cứu thực tiễn - Quan sát, thăm lớp dự giờ trao đổi với GV và HS. - Điều tra, khảo sát tình hình dạy học STEM hiện nay. 7. Những đóng góp mới của đề tài - Góp phần làm sáng tỏ cơ sở lí luận về dạy học STEM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề trong dạy học vật lý 10 THPT. - Cung cấp những giá trị cụ thể về giáo dục STEM. 2
II. NỘI DUNG Chương 1. Cơ sở lí luận và thực tiễn về giáo dục STEM trong trường phổ thông 1.1. Cơ sở lí luận về giáo dục STEM 1.1.1. Khái niệm về giáo dục STEM STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Mathematics (Toán học) thường được sử dụng để bàn đến các chính sách phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học của mỗi quốc gia. Với những cách tiếp cận khác nhau, giáo dục STEM sẽ được hiểu và triển khai theo những cách khác nhau. Giáo dục STEM đề cao đến việc hình thành và phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho người học. Trong mỗi bài học theo chủ đề STEM, học sinh được đặt trước một tình huống có vấn đề thực tiễn cần giải quyết liên quan đến các kiến thức khoa học. Để giải quyết vấn đề đó học sinh phải tìm tòi, nghiên cứu những kiến thức thuộc các môn học có liên quan đến vấn đề và sử dụng chúng để giải quyết vấn đề. 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, bối cảnh cụ thể, kết nối giữa trường học và cộng đồng, nơi làm việc và các tổ chức toàn cầu, qua đó phát triển cho học sinh năng lực giải quyết vấn đề cùng với năng lực khác tương ứng, đáp ứng được nhu cầu của sự phát triển kinh tế xã hội, góp phần vào cạnh tranh trong nền kinh tế mới. Như vậy, định nghĩa về giáo dục STEM nói đến cách tiếp cận liên ngành, liên môn học trong một chương trình đào tạo, cụ thể phải có bốn lĩnh vực: Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Giáo dục STEM giúp HS nhận thấy được tầm quan trọng của kiến thức tổng hợp để vận dụng giải quyết vấn đề trong công việc. 1.1.2. Mục tiêu về giáo dục STEM Theo các báo cáo tại diễn đàn giáo dục STEM tại Mỹ thì mục tiêu của giáo dục STEM gồm 3 mục tiêu chính như sau: - Xây dựng nhưng năng lực nhận thức STEM cho thế hệ công dân tương lai: Mục tiêu này chủ yếu tập trung ở chương trình giáo dục phổ thông, hướng đến một nhận thức và hiểu biết trong lĩnh vực STEM. - Chuẩn bị những năng lực cần thiết cho nguồn lực lao động thế kỉ mới: Mục tiêu này chủ yếu được lồng ghép trong các chương trình cả giáo dục chính quy và không chính quy, từ bậc phổ thông đến chương trình đại học. Những năng lực này đều hướng tới người lao động thích nghi và làm việc hiệu quả trong môi trường lao động của xã hội hiện đại. - Tập trung nghiên cứu, phát triển và đổi mới trong lĩnh vực giáo dục ngành nghề STEM: Mục tiêu này chủ yếu tập trung vào các ngành học từ bậc cao đẳng trở lên, liên quan tới khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán. 3
1.1.3. Tiêu chí xây dựng chủ đề giáo dục STEM Việc lồng ghép những kiến thức trên sách vở vào thực tế cuộc sống luôn là mục đích hướng đến của người dạy và người học. Để thiết kế một chủ đề STEM chất lượng, giáo viên cần phải nắm được những hoạt động thực tế mà HS phải thực hiện: - Tìm hiểu thực tiễn và phát hiện vấn đề. - Nghiên cứu kiến thức nền. - Giải quyết vấn đề. Vì vậy, để xây dựng chủ đề giáo dục STEM cần chú trọng các tiêu chí sau: Tiêu chí 1. Chủ đề STEM tập trung vào các vấn đề thực tiễn Trong bài giảng STEM giáo viên cần đặt học sinh vào những tình huống cần giải quyết của cuộc sống, và nhiệm vụ của HS là tìm giải pháp cho những vấn đề đó. Tiêu chí 2. Cấu trúc thiết kế bài giảng STEM theo quy trình thiết kế kĩ thuật - Xác định vấn đề. - Nghiên cứu kiến thức nền. - Đề xuất giải pháp. - Lựa chọn giải pháp. - Chế tạo mô hình. - Thử nghiệm và đánh giá. - Chia sẻ và thảo luận. - Điều chỉnh. Tiêu chí 3. Đưa học sinh vào hoạt động tìm tòi khám phá và định hướng hành động Trong các hoạt động STEM học sinh được học theo định hướng gợi mở, hoạt động của học sinh là hoạt động được chuyển giao và hợp tác, các quyết định về giải pháp để giải quyết các vấn đề đều ở học sinh. Ngoài ra, học sinh thực hiện hoạt động trao đổi thông tin để chia sẻ ý tưởng và tự điều chỉnh các ý tưởng của mình. Tiêu chí 4. Hình thức tổ chức bài giảng STEM lôi cuốn học sinh vào thực hành nhóm Hoạt động nhóm sẽ là phương pháp tối ưu để khai thác triệt để những kĩ năng nền của học sinh. Tiêu chí 5. Nội dung bài học STEM chủ yếu từ kiến thức mà học sinh đã được học của bộ môn Toán và khoa học. Toán học, công nghệ, tin học, khoa học không phải là những môn học độc lập mà chúng liên kết với nhau, người học cần tổng hợp kiến thức và lồng ghép chúng để có được kiến thức tích hợp vận dụng nó giải quyết những vấn đề trong thực tiễn. Tiêu chí 6. Coi sự thất bại trong quá trình học là một phần cần thiết 4
Có nhiều câu trả lời cho cùng một câu hỏi thế nhưng chỉ có một đáp án đúng và chính xác nhất, với phương pháp giáo dục mới, học sinh được phép sai và coi những thất bại đó như những bài học trong cuộc sống. 1.1.4. Thực tế giáo dục STEM trong trường trung học phổ thông Thực hiện chỉ thị số 16/CT-TTg của Thủ tướng chính phủ về tăng cường tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4, Bộ GD&ĐT đã triển khai thí điểm chương trình giáo dục STEM ở một số trường trung học ở một số tỉnh thành. Thực tế cho thấy giáo dục STEM ở các trường phổ thông ở Việt Nam thường tập trung qua các hình thức trải nghiệm, câu lạc bộ, các cuộc thi, ngày hội STEM. Tuy nhiên trong quá trình triển khai giáo dục STEM vẫn còn nhiều khó khăn xuất phát từ những lí do sau đây: - Giáo dục STEM chưa được “chương trình hóa”. Với khung chương trình đề ra GV gặp khó khăn trong việc tổ chức các nội dung, chủ đề sao cho vừa đảm bảo khung chương trình, vừa phát huy tính sáng tạo của học sinh. Như vậy khi triển khai chương trình giáo dục phổ thông mới cần có văn bản hướng dẫn về thực hiện chủ đề STEM để tạo thuận lợi cho giáo viên tổ chức dạy học. - Trình độ giáo viên chưa đáp ứng được yêu cầu. Phần lớn giáo viên chỉ được đào tạo đơn môn, do đó gặp khó khăn khi triển khai theo hướng liên môn. Bên cạnh đó, đa số giáo viên còn ngại học hỏi, ngại chia sẻ với đồng nghiệp nên chưa có sự liên hệ tốt giữa giáo viên các bộ môn trong dạy học STEM. - Chưa có sự phối hợp chặt chẽ giữa nhà trường và các tổ chức, doanh nghiệp trong việc đào tạo tập huấn, cũng như hỗ trợ các hoạt động giáo dục STEM. - Nội dung kiểm tra, đánh giá trong dạy học còn gặp rào cản trong các trường học. Hiện nay ở các trường phổ thông việc kiểm tra, đánh giá được tổ chức theo bài thi trắc nghiệm kiểm tra kiến thức, kĩ năng, còn nặng nề kiến thức thi cử nên đa phần việc triển khai giáo dục STEM vẫn phải tránh các lớp cuối cấp. - Điều kiện cơ sở vật chất chưa đáp ứng được yêu cầu đề ra. Sĩ số HS các lớp quá đông gây khó khăn cho tổ chức hoạt động, cản trở việc đổi mới PPDH. 1.2. Năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học chủ đề STEM 1.2.1. Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề Năng lực giải quyết vấn đề là khả năng sử dụng hiệu quả các quá trình nhận thức, hành động và thái độ động cơ cảm xúc để phân tích, đề xuất các biện pháp lựa chọn giải pháp và thực hiện giải quyết những tình huống, những vấn đề học tập và thực tiễn mà ở đó không có sẵn quy trình thủ tục, giải pháp thông thường. Đồng thời đánh giá các giải pháp giải quyết vấn đề để điều chỉnh và vận dụng linh hoạt trong hoàn cảnh nhiệm vụ mới. 1.2.2. Cấu trúc và biểu hiện hành vi của năng lực giải quyết vấn đề 5
NLGQVĐ thể hiện thông qua những hoạt động trong quá trình giải quyết vấn đề, thường có cấu trúc gồm bốn thành tố là: tìm hiểu vấn đề; thiết lập không gian vấn đề; lập kế hoạch và thực hiện giải pháp; đánh giá và phản ánh giải pháp cụ thể: - Tìm hiểu vấn đề: nhận biết, xác định, giải thích các thông tin ban đầu và trung gian tương tác với vấn đề chia sẻ sự am hiểu vấn đề đó với người khác. - Thiết lập không gian, đề xuất giải pháp giải quyết vấn đề: lựa chọn, sắp xếp tích hợp thông tin với kiến thức đã học; xác định thông tin trung gian qua đồ thị bảng biểu mô tả,…Xác định cách thức quy trình chiến lược giải quyết, cách hành động. - Lập kế hoạch và thực hiện giải pháp + Lập kế hoạch: thiết lập tiến trình thực hiện; thời điểm giải quyết từng mục tiêu và phân bố các nguồn lực. + Thực hiện kế hoạch: thực hiện và trình bày giải pháp điều chỉnh kế hoạch phù hợp thực tiễn; tổ chức và duy trì hiệu quả hoạt động nhóm để thực hiện giải pháp - Đánh giá và phản ánh giải pháp: Đánh giá giải pháp đã thực hiện; phản ánh suy ngẫm về giải pháp đã thực hiện; đánh giá xác nhận những kiến thức và kinh nghiệm thu nhận được đề xuất phương án giải quyết các vấn đề tương tự. 1.2.3. Năng lực giải quyết vấn đề trong dạy học vật lý Theo chúng tôi, có thể hiểu năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong học tập Vật lý là tổ hợp các năng lực thành tố cho phép người học huy động kiến thức, kỹ năng thích hợp với thái độ tích cực giải quyết thành công nhiệm vụ nhận thức lĩnh hội được kiến thức kỹ năng và phương pháp mới. NLGQVĐ của học sinh trong học tập vật lý được thể hiện trong các hoạt động của quá trình giải quyết vấn đề. - Năng lực hiểu vấn đề gồm: nhận diện vấn đề, hiểu ngôn ngữ diễn đạt của vấn đề.. Để hiểu vấn đề, học sinh thực hiện các thao tác tư duy: phân tích, tổng hợp, khái quát hóa, trừu tượng hoá…Như vậy, thông qua sự tái hiện quy luật Vật lý bằng thí nghiệm hay các bối cảnh vật lý do giáo viên đưa ra, thông qua các thao tác tư duy học sinh hiểu được vấn đề nhiệm vụ nghiên cứu. - Năng lực tìm được giải pháp và thực hiện giải pháp giải quyết vấn đề gồm: Để tìm được giải pháp và thực hiện giải pháp, học sinh phải sử dụng kiến thức, kinh nghiệm kỹ năng, đồng thời thực hiện thao tác tư duy phân tích, so sánh, suy luận để hình thành các giả thuyết, sử dụng các phép đối chiếu, so sánh trong khâu kiểm chứng giả thuyết; vận dụng các thao tác tổng hợp, cụ thể hóa, khái quát hóa để hợp thức hóa kiến thức nội dung cần nghiên cứu. - Năng lực trình bày giải pháp và kết quả: thể hiện bằng ngôn ngữ nói khi thuyết trình thảo luận tranh luận bảo vệ kiến thức; Thể hiện bằng ngôn ngữ viết khi trả lời trên phiếu tập báo cáo kết quả thí nghiệm báo cáo, dự án báo cáo thông qua các thiết bị công nghệ thông tin lời giải bài tập. 6
- Năng lực đánh giá giải pháp và kết quả: chỉ ra điểm mới, tính sáng tạo của giải pháp giải quyết vấn đề; trình bày khả năng áp dụng của giải pháp trong học tập và hoạt động thực tiễn; biện luận kết quả giải pháp, đề xuất giải pháp mới ưu việt hơn. 1.3. Cơ sở thực tiễn của đề tài 1.3.1. Mục đích khảo sát Điều tra, đánh giá việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề và dạy học theo định hướng STEM cho học sinh trong quá trình dạy học môn Vật lý. Nhận thức của giáo viên, học sinh về việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh THPT. Tìm hiểu việc dạy học Vật lý ở trường THPT thuộc địa bàn huyện Đô Lương, tỉnh Nghệ An để nắm được những phương pháp giảng dạy chính trong nhà trường hiện nay. Tìm hiểu thực trạng việc học tập môn Vật lý ở trường THPT Đô Lương 2 thuộc địa bàn tỉnh Nghệ An, coi đó là căn cứ để xác định nhiệm vụ và phương hướng của đề tài. Thông qua quá trình điều tra đi sâu phân tích những tồn tại của GV, từ đó đề xuất giải pháp phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh. 1.3.2. Nội dung khảo sát - Điều tra tổng quát quá trình dạy học Vật lý. - Điều tra tổng quát về tình hình học Vật lý ở trường THPT Đô Lương 2 tỉnh Nghệ An hiện nay. 1.3.3. Phương pháp - Xây dựng phiếu điều tra giáo viên và phiếu điều tra học sinh. - Phát phiếu hỏi, dự giờ, trao đổi với chuyên gia. 1.3.4. Đối tượng khảo sát - HS lớp 10C4 trường THPT Đô Lương 2 - 21 GV (9 GV vật lí, 6 GV sinh học, 6 GV hóa học) trường THPT Đô Lương 2. Đặc điểm của trường là trường THPT hệ công lập đóng trên địa bàn miền núi và chất lượng đầu vào học sinh thấp so với các trường trong toàn huyện. 1.3.5. Kết quả khảo sát Dựa vào kết quả điều tra trên, tôi nhận thấy: * Đối với giáo viên: - Với phần lớn GV cấp THPT thì day học theo định hướng STEM vẫn là điều vô cùng mới và khó khăn. Các GV mong muốn được tiếp cận với dạy học theo định hướng STEM, nhưng cách tiếp cận chưa hiệu quả. GV mong muốn có được tập huấn và có cơ hội tiếp cận nhiều hơn với dạy học định hướng STEM. 7
- Các GV đã có sử dụng kết hợp các phương pháp dạy học tích cực và STEM vào quá trình dạy học, song còn ở mức thấp. Đặc biệt PPDH giải quyết vấn đề thông qua STEM chiếm rất nhỏ. GV xác định chủ yếu sử dụng các PPDH truyền thống đơn giản, quen thuộc, ít đầu tư về thời gian, công sức để chuẩn bị. Việc vận dụng STEM còn gặp phải nhiều khó khăn, GV chưa phân biệt được dạy học tích hợp và dạy học theo định hướng STEM. - Số GV sử dụng kiểm tra tự đánh giá và đánh giá theo quá trình còn rất ít. Khó khăn lớn nhất của GV vẫn là ngại thay đổi, chưa hiểu biết rõ về dạy học theo định hướng STEM nên không mạnh dạn áp dụng. - Việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề chủ yếu ở mức độ tái hiện kiến thức và vận dụng kiến thức để giải thích được các hiện tượng của câu hỏi lí thuyết và giải các bài tập đơn giản. Còn vận dụng ở mức độ cao còn rất thấp. * Đối với học sinh: Qua số liệu điều tra cho thấy các PPDH vật lý hiện tại còn hạn chế kích thích hứng thú của học sinh. Sự vận dụng kiến thức vào giải quyết các vấn đề thực tiễn còn hạn chế, HS chưa tìm ra được phương pháp học tập phù hợp để dẫn đến kết quả học tập tốt hơn. Ngoài ra, một bộ phận học sinh khá lười học, thụ động trong suy nghĩ, chưa coi trọng đúng mức viêc học tập, chưa có động cơ học tập đúng đắn. GV chưa thường xuyên đưa ra các tình huống có vấn đề gắn liền với thực tiễn để học sinh liên tưởng và áp dụng. Đa phần GV chỉ yêu cầu học sinh làm bài tập SGK và sách bài tập trước khi đến lớp mà chưa giao nhiệm vụ tìm hiểu cuộc sống, môi trường xung quanh về các vấn đề có liên quan đến kiến thức bài giảng. Với kết quả điều tra khảo sát thực tiễn nói trên, tôi nhận thấy hướng nghiên cứu đề tài này là hết sức cần thiết. Kết luận chương 1 Từ những cơ sở lí luận và thực tiễn của dạy học theo định hướng STEM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề trong dạy học vật lí như: - Dạy học theo định hướng STEM, ý nghĩa, mục tiêu của STEM… cho thấy dạy học theo định hướng STEM là xu thể trong việc xác định nội dung dạy học ở trường phổ thông và trong chương trình xây dựng môn học ở Việt Nam trong thời gian tới. - Thực trạng dạy học theo định hướng STEM ở tỉnh Nghệ An và trường THPT Đô Lương 2. - Các vấn đề năng lực và phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh THPT. Kết hợp cơ sở lí luận và thực tiễn mà chúng tôi nghiên cứu cùng với việc nghiên cứu nội dung kiến thức liên quan đến chất rắn, chất lỏng và sự chuyển thể, tôi nhận thấy việc xây dựng chủ đề STEM theo định hướng STEM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh là rất cần thiết. 8
Chương 2. Xây dựng chủ đề STEM chương “Chất rắn và chất lỏng. Sự chuyển thể” Vật lí 10 THPT nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đê cho học sinh 2.1. Phân tích nội dung kiến thức chương “Chất rắn và chất lỏng. Sự chuyển thể” theo định hướng giáo dục STEM 2.1.1. Cấu trúc nội dung chương “Chất rắn và chất lỏng. Sự chuyển thể” Vật lí 10 Chương “ Chất rắn và chất lỏng. Sự chuyển thể” Vật lí 10 được phân phối chương trình cụ thể như sau: Bài 34. Chất rắn kết tinh. Chất rắn vô định hình Bài 35. Biến dạng cơ của vật rắn Bài 36. Sự nở vì nhiệt của vật rắn Bài 37. Các hiện tượng bề mặt của chất lỏng Bài 38. Sự chuyển thể của các chất Bài 39. Độ ẩm của không khí Bài 40. Thực hành: Xác định hệ số căng bề mặt của chất lỏng 2.1.2. Các mức độ yêu cầu cần đạt của chương “Chất rắn và chất lỏng. Sự chuyển thể” vật lí 10 THPT * Kiến thức: - Phân biệt được chất rắn kết tinh và chất rắn vô định hình về cấu trúc vi mô và những tính chất vĩ mô của chúng. - Viết được các công thức nở dài và nở khối. - Nêu được ý nghĩa sự nở dài và sự nở khối của vật rắn trong đời sống và kĩ thuật. - Mô tả được thí nghiệm về hiện tượng căng bề mặt. - Mô tả được thí nghiệm về hiện tượng dính ướt và không dính ướt. - Mô tả được thí nghiệm về hiện tượng mao dẫn. Viết được công thức tính độ chênh lệch mặt thoáng của chất lỏng trong ống mao dẫn và mặt thoáng bên ngoài - Kể được một số ứng dụng về hiện tượng mao dẫn trong đời sống và kĩ thuật - Viết được công thức của nhiệt nóng chảy, nhiệt hóa hơi. - Phân biệt được hơi khô và hơi bão hòa. - Phát biểu được định nghĩa độ ẩm tuyệt đối, độ ẩm cực đại, độ ẩm tỉ đối của không khí. - Nêu được ảnh hưởng của độ ẩm không khí đối với sức khỏe của con người, đời sống động thực vật và chất lượng hàng hóa. 9
* Kĩ năng - Vận dụng được các công thức nở dài, nở khối của vật rắn để giải các bài tập - Vận dụng công thức tính nhiệt nóng chảy, nhiệt hóa hơi giải bài toán về sự chuyển thể. - Giải thích được các quá trình bay hơi và ngưng tụ dựa trên chuyển động của phân tử. Xác định được lực căng bề mặt bằng thực nghiệm. * Các năng lực học sinh đạt được - Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo. - Năng lực tự chủ và tự học. - Năng lực giao tiếp và hợp tác. Trong giới hạn của đề tài, chúng tôi đề cập đến phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh thông qua dạy học các chủ đề STEM. 2.2. Xây dựng quy trình dạy học chủ đề giáo dục STEM chương “Chất rắn và chất lỏng. Sự chuyển thể” 2.2.1. Quy trình chung. Bước 1: Lựa chọn nội dung dạy 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, xã hội; quy trình hoặc thiết bị công nghệ ứng dụng kiến thức đó trong thực tiễn để lựa chọn nội dụng của bài học. Bước 2: Xác định vấn đề cần giải quyết Xác định vấn đề cần giải quyết đề giao cho học sinh thực hiện sao cho khi giải quyết vấn đề đó, học sinh phải học được những kiến thức, kĩ năng cần dạy trong chương trình môn học đã được lựa chọn hoặc vận dụng những kiến thưc, kĩ năng đã biết để xây dựng bài học. Bước 3: Xây dựng tiêu chí của sản phẩm/ giải pháp giải quyết vấn đề Xác định rõ tiêu chí của giải pháp/sản phẩm làm 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 phương pháp và kĩ thuật dạy học tích cực với các hoạt động học bao hàm các bước của quy trình kĩ thuật - Mỗi hoạt động học được thiết kế rõ ràng về mục đích, nội dụng, dự kiến sản phẩm học tập mà học sinh phải hoàn thành và cách tổ chức hoạt động học tập. Các hoạt động có thể tổ chức cả trong và ngoài lớp học. - Cần thiết kế bài học điện tử trên mạng để hướng dẫn, hỗ trợ hoạt động học của học sinh bên ngoài lớp học. 10
Bước 5: Xây dựng tiêu chí đánh giá (phụ lục) Cấu trúc bài học STEM có thể được chia thành 5 hoạt động chính Hoạt động của GV Hoạt động của HS Hoạt động 1: Tìm hiểu thực tiễn, phát hiện vấn đề Đặt vấn - Đưa ra một số tính huống liên quan - Căn cứ tình huống có vấn đề để đề đến chủ đề và tổ chức cho học sinh xác định vấn đề cần giải quyết đề xuất tên chủ đề - Thảo luận chủ đề - Thống nhất lựa chọn tên chủ đề - Tổ chức chia lớp thành các nhóm - Các nhóm bàn bạc, thống nhất - Yêu cầu mỗi nhóm bầu nhóm bầu nhóm trưởng và thư kí trưởng, thư kí - Nghiên cứu tìm hiểu nội dung - Yêu cầu học sinh thảo luận trong yêu cầu của GV nhóm để nêu một số nội dung, - Các nhóm thảo luận để đưa ra nhiệm vụ kế hoạch thực hiện nhiệm vụ của - GV đưa ra bộ câu hỏi định hướng nhóm: và yêu cầu học sinh thực hiện theo + Xác định mục tiêu của chủ đề nhiệm vụ + Phân công nhiệm vụ cho từng - GV cung cấp cho học sinh: thành viên + Phiếu hướng dẫn thực hiện chủ đề + Dự kiến thời gian hoàn thành + Sổ theo dõi chủ đề sản phẩm là 7- 10 ngày, báo cáo trên lớp 1 tiết + Phiếu đánh giá sản phẩm + Viết sổ theo dõi dự án - Tổ chức cho HS thảo luận nhóm để lập kế hoạch thực hiện Các nhóm cùng với GV thống nhất lập kế hoạch để giải quyết - GV theo dõi góp ý, tư vấn cho các vấn đề nhóm HS xây dựng kế hoạch một cách hợp lí Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp Nghiên GV định hướng cho HS các nội - Tham gia bốc thăm và phân cứu dung cần nghiên cứu công chuẩn bị dụng cụ thực hành kiến - Tổ chức bốc thăm chủ đề - HS tập trung nghiên cứu các thức có vấn đề có liên quan liên - Giao nhiệm vụ cho các nhóm quan - Tổ chức cho học sinh thực hiện hoạt động tích cực, tăng cường mức 11
độ tự lực tùy thuộc từng đối tượng học sinh Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp/ bản thiết kế - Tổ chức cho HS trình bày, giải - Hoạt động nhóm: đề xuất các thích và bảo vệ bản thiết kế kèm giải pháp theo thuyết minh - Đưa ra giải pháp khả thi nhất, - Tổ chức góp ý, chú trọng việc ghi vào phiếu hoạt động của chỉnh sửa và xác thực các thuyết nhóm minh của học sinh để học sinh nắm kiến thức mới và tiếp tục hoàn thiện bản thiết kế trước khi tiến hành chế tạo và thử nghiệm. Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá Tổ chức cho HS tiến hành chế tạo - Thực hiện theo kế hoạch đã đề mẫu theo bản thiết kế, kết hợp tiến ra hành thử nghiệm trong quá trình chế - Phân tích tổng hợp thông tin tạo. Hướng dẫn HS đánh giá mẫu và thu thập được, trao đổi về ý điều chỉnh thiết kế ban đầu để đảm tưởng thiết kế nội dung sản bảo mẫu chế tạo có tính khả thi phẩm - Thường xuyên theo dõi, đôn đốc, hướng dẫn giúp đỡ các nhóm - Các nhóm thực hiện sản phẩm - GV bao quát các nhóm thực hiện Hoạt động 5:Trình bày sản phẩm và đánh giá - Thu sản phẩm của các nhóm - Hoàn thiện và nộp sản phẩm - Tổ chức cho các nhóm báo cáo kết đúng thời gian quy định quả và trưng bày sản phẩm. - Đại diện nhóm trình bày sản - Theo dõi phần trình bày của các phẩm và báo cáo sổ theo dõi nhóm, các hoạt động của học sinh - Các nhóm tích cực tham gia - Nhận xét, góp ý các câu hỏi và trả góp ý, nhận xét và có câu hỏi lời của học sinh phản biện và chỉnh sửa, hoàn thiện sản phẩm - GV tổng hợp điểm và công bố kết quả đánh giá của từng nhóm, nhận - Các nhóm tham gia đánh giá và xét và gợi ý cho HS hướng phát triển tự đánh giá tiếp theo - Đề xuất ý tưởng phát triển tiếp của sản phẩm hoặc đề xuất chủ đề mới 12
2.2.2. Biểu hiện năng lực giải quyết vấn đề trong các chủ đề Năng lực giải quyết vấn đề được thể hiện rõ qua hai chủ đề “Cây hoa tinh thể” và “Nến thơm nhà làm”. Biểu hiện cụ thể qua các năng lực thành tố: * Phát hiện và làm rõ vấn đề: - Phân tích được tình huống trong học tập, trong cuộc sống; phát hiện và nêu được tình huống có vấn đề trong học tập, trong cuộc sống: + Nến đang dùng trong thị trường là loại nến từ paraphin không rõ nguồn gốc, gây hại cho sức khỏe. Vì vậy, cần loại nến thân thiện môi trường và an toàn. + Tinh thể được nuôi tạo như thế nào? * Đề xuất, lựa chọn giải pháp: Thu thập làm rõ các thông tin có liên quan đến vấn đề; đề xuất và phân tích được một số giải pháp giải quyết vấn đề; lựa chọn được giải pháp phù hợp nhất. - Diễn đạt lại tình huống một cách đơn giản bằng ngôn ngữ của chính mình. - Tìm kiếm thông tin liên quan đến vấn đề: cách nuôi tinh thể, cách làm nến thơm, nguyên liệu… - Đề xuất giải pháp giải quyết vấn đề. * Thực hiện giải pháp giải quyết vấn đề - Lập kế hoạch cụ thể để thực hiện giải pháp: phân tích giải pháp thành kế hoạch thực hiện cụ thể bằng sơ đồ, thuyết minh bằng sơ đồ. - Thực hiện giải pháp: thực hiện được giải pháp để giải quyết vấn đề cụ thể. - Đánh giá và điều chỉnh các bước giải quyết vấn đề cụ thể ngay trong quá trình thực hiện. * Đánh giá việc giải quyết vấn đề, phát hiện vấn đề mới - Đánh giá quá trình giải quyết vấn đề và điều chỉnh việc giải quyết vấn đề. - Phát hiện vấn đề cần giải quyết mới. 2.3. Xây dựng kế hoạch dạy học chủ đề “Cây hoa tinh thể” 2.3.1. Quy trình dạy học chủ đề Bước 1: Lựa chọn chủ đề: - Chủ đề “Cây tinh thể” liên quan đến kiến thức các bài trong chương “Chất rắn và chất lỏng. Sự chuyển thể” và liên quan đến các môn học khác như: Hóa học, Công nghệ, Toán. - Thuộc các lĩnh vực STEM Trong đó: Siences: Thuộc các môn khoa học tự nhiên. 13
Technology: Quy trình chế tạo nuôi tinh thể; tìm kiếm thông tin và nguyên liệu nuôi tinh thể. Engineering: Bản vẽ cây hoa tinh thể; các thao tác nuôi tinh thể. Mathematics: Tính toán nguyên liệu, màu sắc. Tính toán chiều cao, độ rộng cây hoa. Bước 2: Xác định các vấn đề cần giải quyết trong chủ đề Để giải quyết vấn đề đó là nuôi tinh thể học sinh cần trả lời được câu hỏi: - Câu 1: Nuôi tinh thể như thế nào? - Câu 2: Đề nuôi tinh thể cần những kiến thức gì? Bước 3: Xây dựng mục tiêu dạy học của chủ đề Các kiến thức cần thiết để giải quyết vấn đề: Vật lí: Kiến thức về chất rắn kết tinh. Sự chuyển thể của các chất. Độ ẩm và ảnh hưởng độ ẩm. Hóa học: Các chất hóa học như đồng sunphat, muối ăn… Công nghệ: Nghệ thuật trang trí. Toán: Hình dạng tinh thể và cây tinh thể. - Xác định năng lực cần phát triển: Phát triển các thành tố của năng lực giải quyết vấn đề. - Xác định tiêu chí sản phẩm: đẹp, an toàn, chắc chắn Bước 4: Thiết kế tiến trình tổ chức các hoạt động học tập Bước 5: Xây dựng tiêu chí đánh giá 2.3.2. Biểu hiện năng lực giải quyết vấn đề các chủ đề I. Mô tả chủ đề: Chủ đề “Cây hoa tinh thể” là ý tưởng dạy học theo định hướng STEM cho học sinh khi học về chất rắn, chất lỏng và sự chuyển thể. Qua chủ đề các em đã biết được quy trình làm tinh thể an toàn. Học sinh học được kiến thức về chất rắn kết tinh, giãn nở vì nhiệt, độ ẩm, và kiến thức các môn học khác như Toán, Hóa, Công nghệ. II. Mục tiêu dạy học: 1. Phát triển năng lực khoa học tự nhiên - Phân biệt được chất rắn kết tinh và chất rắn vô định hình về cấu trúc vi mô và tính chất vĩ mô của chúng. - Định nghĩa và nêu được các đặc điểm của sự kết tinh. - Biết cách đề xuất giải pháp làm tinh thể và làm thế nào để tạo tinh thể an toàn. 14
- Vẽ được bản thiết kế và quy trình làm tinh thể; trình bày và bảo vệ ý kiến của mình và phản biện ý kiến người khác. 2. Phát triển phẩm chất - Có thái độ tích cực trong hoạt động nhóm. - Có trách nhiệm với tập thể và bản thân, ý thức bảo vệ môi trường - Kiên trì, say mê tìm tòi nghiên cứu khoa học. 3. Phát triển năng lực chung: Năng lực giải quyết vấn đề - Tìm hiểu vấn đề: hành vi 1.1; 1.2; 1.3. - Đề xuất và lựa chọn giải pháp GQVĐ: hành vi 2.1; 2,2; 2.3. - Thực hiện giải pháp GQVĐ: hành vi 3.1; 3.2; 3.3. - Đánh giá việc GQVĐ: hành vi 4.1; 4.2. III. Tiến trình dạy học Hoạt động 1: Xác định yêu cầu thiết kế cây hoa tinh thể 1. Mục tiêu: - Phát hiện vấn đề và đề xuất được giải pháp, lập được kế hoạch học tập - Phát triển năng lực giải quyết vấn đề: 1.1; 1.2; 1.3; 2.1; 2.3 2. Nội dung: Nêu bối cảnh thực tiễn; xác định yêu cầu thiết kế cây hoa tinh thể. Triển khai các kế hoạch và hướng dẫn học sinh lập kế hoạch học tập 3. Phương pháp dạy học, hình thức tổ chức - Phương pháp: phát hiện và giải quyết vấn đề. - Hình thức: Hoạt động cá nhân, thảo luận nhóm và toàn lớp. 4. Chuẩn bị: Tình huống clip, bối cảnh, câu hỏi, bản kế hoạch, tiêu chí, phiếu ĐG. 5. Thời gian, địa điểm dự kiến: 1 tiết tại lớp Biểu hiện hành vi Hoạt động của Phương tiện dạy của NLGQVĐ/ Hoạt động của GV học sinh học/ đánh giá sản phẩm mong đợi GV cho học sinh xem - Quan sát clip https://www.youtu 1.1. Mô tả vấn clip độc đáo về cây be.com/ đề: Ngày nay có bonsai hạt cườm và watch?v=HO7h20uFRPI nhiều người có một số tinh thể sở thích làm các 1. Vấn đề trong câu loại cây sử dụng chuyện đó là gì? nguyên liệu từ kim loại và các 15