SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN

TRƯỜNG THPT TƯƠNG DƯƠNG 1

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

Đề tài:

PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬT LÍ CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC STEM CHỦ ĐỀ “SÓNG ÂM” – VẬT LÍ 12 Lĩnh vực: Phương pháp dạy học Vật lí

Người thực hiện: TRẦN THỊ THÙY DUNG Giáo viên tổ : KHTN - SĐT: 0392 692 511

Nghệ An, tháng 4 năm 2023

MỤC LỤC

NỘI DUNG DANH MỤC Trang

MỤC LỤC

DANH MỤC THỐNG KÊ CHỮ VIẾT TẮT

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH

Phần 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1. Lí do chọn đề tài 1

2. Mục đích nghiên cứu 2

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

4. Nhiệm vụ nghiên cứu 2

5. Phương pháp nghiên cứu 2

6. Những đóng góp của đề tài 2

Phần 2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 4

4

I. CỞ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬT LÍ CỦA HS TRONG DẠY HỌC STEM CHỦ ĐỀ “SÓNG ÂM” – VẬT LÍ 12

1. Cơ sở lí luận 4

1.1. Khái niệm giáo dục STEM 4

1.1.1. Thuật ngữ STEM 4

1.1.2. Giáo dục STEM 4

1.2. Mục tiêu của giáo dục STEM 4

1.3. Vai trò, ý nghĩa giáo dục STEM trong trường phổ thông 5

6

1.4. Định hướng giáo dục STEM trong Chương trình giáo dục phổ thông 2018

1.5. Giáo dục STEM trong môn Vật lí cấp THPT 7

1.6. Cơ sở thiết kế, tổ chức các hoạt động giáo dục STEM 8

1.6.1. Chu trình STEM 8

1.6.2. Quy trình thiết kế kỹ thuật 9

1.6.3. Phương pháp khoa học 10

1.7. Quy trình xây dựng bài dạy STEM và thiết kế tiến trình dạy học 10

1.7.1. Quy trình xây dựng bài dạy STEM 10

1.7.1.1. Lựa chọn nội dung dạy học 10

1.7.1.2. Xác định vấn đề cần giải quyết 11

1.7.1.3. Xây dựng tiêu chí sản phẩm/ giải pháp giải quyết vấn đề 11

1.7.1.4. Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học 11

1.7.2. Thiết kế tiến trình dạy học 11

1.8. Phát triển năng lực Vật lí của HS trong dạy học STEM 12

1.8.1. Khái niệm năng lực Vật lí 12

1.8.2. Các biểu hiện hành vi của năng lực Vật lí 12

1.8.3. Các biện pháp phát triển năng lực Vật lí 13

2. Cơ sở thực tiễn 13

14

2.1. Thực trạng dạy học theo mô hình giáo dục STEM phát triển năng lực Vật lí ở trường THPT Tương Dương 1

15

2.2. Thuận lợi và khó khăn của thực trạng dạy học STEM phát triển năng lực vật lí ở trường THPT Tương Dương 1

2.2.1. Thuận lợi 15

2.2.2. Khó khăn 16

16

II. THIẾT KẾ QUY TRÌNH, TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM CHỦ ĐỀ “SÓNG ÂM” – VẬT LÍ 12 CƠ BẢN NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬT LÍ CHO HS

17

1. Phân tích nội dung kiến thức phần sóng âm trong chương trình Vật lí THPT

18

2. Thiết kế quy trình và tổ chức dạy học STEM chủ đề Sóng âm phát triển năng lực Vật lý

35

3. Xây dựng công cụ đánh giá phát triển năng lực Vật lí HS trong dạy học STEM chủ đề “Sóng âm”

4. Kết quả thực nghiệm và đánh giá chủ đề STEM sóng âm 38

4.1. Kết quả thực nghiệm 38

4.1.1. Kết quả định tính 38

4.1.2. Kết quả định lượng 40

4.2. Đánh giá chủ đề STEM Sóng âm 40

41

5. Khảo sát sự cấp thiết và tính khả thi của đề tài “Phát triển năng lực Vật lí của học sinh trong dạy học STEM chủ đề “Sóng âm” – Vật lí 12”

5.1. Mục đích khảo sát 41

5.2. Nội dung và phương pháp khảo sát 41

5.3. Đối tượng khảo sát 41

41

5.4. Kết quả khảo sát về sự cấp thiết và tính khả thi của các giải pháp đã đề xuất

Phần 3: KẾT LUẬN 45

1. Ý nghĩa của đề tài 45

2. Hướng phát triển của đề tài 46

3. Những kiến nghị, đề xuất. 46

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Phụ lục 01

Phụ lục 02

Phụ lục 03

DANH MỤC THỐNG KÊ CHỮ VIẾT TẮT

STT Viết đầy đủ Viết tắt

1 Trung học phổ thông THPT

2 Giáo dục và đào tạo GD&ĐT

3 Học sinh HS

4 Giáo viên GV

5 Sáng kiến kinh nghiệm SKKN

6 Giáo dục phổ thông GDPT

7 Học sinh giỏi HSG

8 Sách giáo khoa SGK

9 Chương trình CT

10 Năng lực vật lí NLVL

11 Cơ sở vật chất CSVC

12 Cán bộ - Giáo viên CB - GV

13 Khoa học kĩ thuật KHKT

14 Phương pháp dạy học PPDH

Phần 1: ĐẶT VẤN ĐỀ

1. Lí do chọn đề tài

Ngày 4/5/2017, Thủ tướng Chính phủ ban hành Chỉ thị số 16/CT-TTg về việc tăng cường năng lực tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư. Một trong các giải pháp mà Chỉ thị đề ra nhằm thúc đẩy giáo dục STEM tại Việt Nam 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 cần tập trung vào thúc đẩy đào tạo về khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học (STEM), ngoại ngữ, tin học trong chương trình giáo dục phổ thông”.

Theo chương trình giáo dục phổ thông 2018, giáo dục STEM là mô hình giáo dục 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. Từ đó, trang bị cho học sinh những kiến thức khoa học gắn liền với ứng dụng của chúng trong thực tiễn.

Trong dự thảo chương trình giáo dục phổ thông tổng thể, giáo dục STEM đã được chú trọng thông qua các biểu hiện: Chương trình giáo dục phổ thông mới có đầy đủ các môn học STEM. Đó là các môn 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 đã được nâng cao rõ rệt. Điều này không chỉ thể hiện rõ tư tưởng giáo dục STEM mà còn là sự điều chỉnh kịp thời của giáo dục phổ thông trước cuộc cách mạng công nghiệp 4.0.

Ngày 06/12/2022 Sở GD&ĐT Nghệ An ban hành công văn số 2696/SGD&ĐT- GDTrH về việc điều động giáo viên tham gia tập huấn chuyên sâu về giáo dục STEM, hướng nghiệp nhằm nâng cao hiệu quả triển khai chương trình giáo dục phổ thông 2018.

Từ những yêu cầu về dạy học tích hợp, đổi mới phương pháp trong chương trình GDPT, nhận thấy vai trò của giáo dục STEM cực kỳ quan trọng.

Thúc đẩy và triển khai giáo dục STEM là một trong những ưu thế của môn Vật lí trong chương trình giáo dục phổ thông 2018. Ở cấp THPT, Vật lí, Hóa học, Sinh học là môn lựa chọn thuộc nhóm Khoa học tự nhiên, cùng với các chuyên đề học tập tích hợp liên môn và các chuyên đề phân môn ứng dụng thực tế là những thay đổi quan trọng nhằm phát triển một chương trình giáo dục theo định hướng STEM trong giáo dục Việt Nam.

Giáo dục Vật lí ở cấp trung học phổ thông tiếp tục phát triển, ở mức cao hơn,

các năng lực vật lí mà học sinh đã tích lũy được sau khi kết thúc trung học cơ sở;

tạo cơ hội phát triển ý thức, trách nhiệm sống và cách thức ứng xử khoa học. Năng

lực vật lí của HS THPT biểu hiện qua các thành phần: Nhận thức kiến thức Vật lí,

1

tìm tòi và khám phá thế giới tự nhiên dưới góc độ Vật lí, vận dụng kiến thức Vật lí

vào thực tiễn.

Từ những lý do trên, tôi chọn đề tài nghiên cứu: “Phát triển năng lực Vật lí của học sinh trong dạy học STEM chủ đề “Sóng âm” – Vật lí 12”.

2. Mục đích nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lý luận về giáo dục STEM trong trường phổ thông; dạy học

- Thiết kế, tổ chức dạy học STEM chủ đề “Sóng âm”- Vật lí 12 cơ bản theo

định hướng phát triển năng lực Vật lí HS THPT. hướng phát triển năng lực Vật lí cho HS THPT.

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Phạm vi nghiên cứu: Hoạt động dạy và học khi tổ chức dạy học STEM chủ đề

- Đối tượng nghiên cứu: Phương pháp và hình thức tổ chức dạy học theo mô hình giáo dục STEM; Thực nghiệm sư phạm trên đối tượng học sinh lớp 12 trường THPT Tương Dương 1. “Sóng âm”- Vật lí 12 cơ bản theo hướng phát triển năng lực Vật lí cho HS THPT.

4. Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lí luận, cơ sở thực tiễn về giáo dục STEM; dạy học định

- Phân tích nội dung kiến thức về “Sóng âm” trong chương trình vật lí THPT. - Thiết kế và tổ chức thực hiện dạy học STEM chủ đề “Sóng âm”- Vật lí 12 cơ

- Xây dựng bộ công cụ đánh giá năng lực Vật lí của HS trong dạy học STEM chủ

- Tiến hành thực nghiệm sư phạm, phân tích kết quả thu được. Đánh giá hiệu quả

hướng phát triển năng lực Vật lí. bản theo hướng phát triển năng lực Vật lí cho HS THPT. đề “Sóng âm” – Vật lí 12. việc dạy học STEM hướng phát triển năng lực Vật lí cho HS.

5. Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lý luận dạy học Vật lí theo mô hình giáo dục STEM; lý luận về

năng lực Vật lí.

- Khảo sát điều tra, phân tích tổng hợp lý thuyết, bài tập từ các tài liệu, sách giáo

khoa, sách tham khảo, phỏng vấn trao đổi, nghiên cứu sản phẩm.

- Xây dựng và sử dụng bộ công cụ đánh giá năng lực Vật lí trong dạy học STEM

chủ đề “Sóng âm” - Vật lí 12 cơ bản.

- Tổ chức dạy học thực nghiệm và thực nghiệm sư phạm. Thu thập và phân tích

số liệu, đánh giá kết quả thu được từ thực nghiệm sư phạm.

6. Những đóng góp của đề tài

- Trình bày cơ sở lý luận về giáo dục STEM; dạy học định hướng phát triển năng

2

lực Vật lí.

- Thiết kế và tổ chức thực hiện dạy học STEM chủ đề “Sóng âm”- Vật lí 12 cơ

- Xây dựng bộ công cụ đánh giá năng lực Vật lí của HS trong dạy học STEM chủ

- Tiến hành thực nghiệm sư phạm tại trường THPT Tương Dương 1 bài dạy

- Các kết quả nghiên cứu của đề tài làm tài liệu tham khảo, nghiên cứu về giáo

3

bản, phát triển năng lực Vật lí cho HS THPT. đề “Sóng âm” – Vật lí 12. STEM chủ đề “Sóng âm”. dục STEM cho GV trường phổ thông.

Phần 2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

I. CỞ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬT LÍ

CỦA HS TRONG DẠY HỌC STEM CHỦ ĐỀ “SÓNG ÂM” – VẬT LÍ 12

1. Cơ sở lí luận

1.1. Khái niệm giáo dục STEM

1.1.1. Thuật ngữ STEM

STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học). Thuật ngữ này được sử dụng khi đề cập đến các chính sách phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học của mỗi quốc gia. Hiện nay thuật ngữ này được dùng chủ yếu trong hai ngữ cảnh là giáo dục và nghề nghiệp.

1.1.2. Giáo dục STEM

Theo chương trình giáo dục phổ thông 2018, giáo dục STEM là mô hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn, giúp học sinh áp dụng các kiến thức khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học vào giải quyết một số vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể. Khi chủ đề tích hợp liên môn không chỉ liên quan tới khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán, mà còn quan tâm lồng ghép nghệ thuật và nhân văn (Art), thì sẽ có giáo dục STEAM.

Nhằm đa dạng hóa hình thức tổ chức giáo dục STEM trong trường phổ thông, tại Công văn số 3089/BGDĐT–GDTrH, ngày 14/8/2020 của Bộ Giáo dục và Đào tạo về việc triển khai thực hiện giáo dục STEM trong giáo dục trung học, giáo dục STEM được mở rộng hơn. Theo đó, 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.

Nhìn chung, khi đề cập tới STEM, giáo dục STEM, cần nhận thức và hành động

theo cả hai cách hiểu sau đây:

- Một là, TƯ TƯỞNG (chiến lược, định hướng) giáo dục, bên cạnh định hướng giáo dục toàn diện, THÚC ĐẨY giáo dục 4 lĩnh vực: Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật, và Toán học với mục tiêu “định hướng và chuẩn bị nguồn nhân lực đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của các ngành nghề liên quan tới các lĩnh vực STEM, nhờ đó, nâng cao sức cạnh tranh của nền kinh tế”.

- Hai là, phương pháp TIẾP CẬN LIÊN MÔN (khoa học, công nghệ, kĩ thuật, toán) trong dạy học với mục tiêu: (1) Nâng cao hứng thú học tập các môn học thuộc lĩnh vực STEM; (2) Vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn;

(3) Kết nối trường học và cộng đồng; (4) Định hướng hành động, trải nghiệm trong học tập; (5) Hình thành và phát triển năng lực và phẩm chất người học.

4

1.2. Mục tiêu của giáo dục STEM

Giáo dục STEM trong trường phổ thông hướng tới mục tiêu thúc đẩy giáo dục các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học trên tất cả các phương diện về chương trình, đội ngũ giáo viên, cơ sở vật chất và chính sách; nâng cao nhận thức của nhà trường, xã hội về vai trò, ý nghĩa của các môn học thuộc lĩnh vực STEM trong trường phổ thông; thu hút sự quan tâm, nâng cao hứng thú và chất lượng học tập của học sinh về những môn học này; kết hợp với hoạt động giáo dục hướng nghiệp và định hướng phân luồng, nâng cao tỉ lệ học sinh có xu hướng lựa chọn nghề nghiệp thuộc các lĩnh vực STEM, đáp ứng yêu cầu về nguồn nhân lực STEM cho sự nghiệp công nghiệp hóa – hiện đại hóa và phát triển kinh tế xã hội của đất nước.

1.3. Vai trò, ý nghĩa giáo dục STEM trong trường phổ thông

Việc đưa giáo dục STEM vào trường phổ thông mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp với định hướng đổi mới giáo dục phổ thông. Cụ thể là:

- Đảm bảo giáo dục toàn diện

Triển khai giáo dục STEM ở nhà trường, bên cạnh duy trì sự quan tâm các môn học thuộc lĩnh vực toán, khoa học, các lĩnh vực công nghệ, kĩ thuật cũng sẽ được quan tâm, đầu tư trên tất cả các phương diện về đội ngũ giáo viên, chương trình, cơ sở vật chất để giáo dục STEM đạt hiệu quả mong muốn.

- Nâng cao hứng thú học tập các môn học thuộc lĩnh vực STEM

Các hoạt động giáo dục STEM hướng tới việc vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn, học sinh được hoạt động, trải nghiệm và thấy được ý nghĩa của tri thức với cuộc sống, nhờ đó sẽ nâng cao hứng thú học tập của học sinh đối với các môn học thuộc lĩnh vực STEM và xuất hiện xu hướng lựa chọn nghề nghiệp phù hợp.

- Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho học sinh

Khi triển khai các bài dạy STEM, học sinh được hợp tác với nhau, chủ động và tự lực thực hiện các nhiệm vụ học; được làm quen với hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học, kĩ thuật. Các hoạt động nêu trên góp phần tích cực vào hình thành và phát triển phẩm chất, năng lực cho học sinh. Đó là các năng lực chung cốt lõi (tự chủ và tự học, giao tiếp và hợp tác, giải quyết vấn đề và sáng tạo); các năng lực đặc thù như năng lực toán học, năng lực khoa học, năng lực công nghệ và năng lực tin học.

- Kết nối trường học với cộng đồng

Để đảm bảo triển khai hiệu quả giáo dục STEM, cơ sở giáo dục phổ thông cần kết nối với các cơ sở giáo dục nghề nghiệp, giáo dục đại học, cơ sở nghiên cứu, cơ sở sản xuất tại địa phương nhằm khai thác nguồn lực về con người, cơ sở vật chất, tài chính để triển khai hoạt động giáo dục STEM. Bên cạnh đó, giáo dục STEM phổ thông cũng hướng tới giải quyết các vấn đề có tính đặc thù của địa phương.

5

- Hướng nghiệp, phân luồng

Tổ chức tốt giáo dục STEM ở trường phổ thông, học sinh 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. Qua đó, học sinh có được lựa chọn nghề nghiệp đúng đắn. Thực hiện tốt giáo dục STEM ở trường phổ thông cũng là cách thức thu hút học sinh theo học, lựa chọn các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM, các ngành nghề có nhu cầu cao về nguồn nhân lực trong cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư.

1.4. Định hướng giáo dục STEM trong Chương trình giáo dục phổ thông

2018

Trong Chương trình giáo dục phổ thông 2018, giáo dục STEM vừa mang nghĩa thúc đẩy giáo dục các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật, và toán học vừa thể hiện phương pháp tiếp cận liên môn, phát triển năng lực và phẩm chất người học. Cụ thể là:

Theo tiếp cận thúc đẩy giáo dục các lĩnh vực STEM

- Chương trình giáo dục phổ thông 2018 có đầy đủ các môn học thuộc lĩnh vực STEM. Đó là môn Toán, các môn khoa học tự nhiên, môn Công nghệ, và môn Tin h

ọc. Trong đó, môn tin học được xem như thuộc lĩnh vực công nghệ (ở mạch nội dung ICT).

- Chương trình môn Toán chú trọng vận dụng toán học vào thực tiễn, dành thời lượng đáng kể cho các hoạt động trải nghiệm trong môn học. Quan điểm này là cơ sở tổ chức các hoạt động giáo dục STEM trong quá trình dạy học môn Toán.

- Vị trí, vai trò của môn Công nghệ và môn Tin học trong Chương trình giáo dục phổ thông 2018 đã được nâng cao rõ rệt. Điều này không chỉ thể hiện rõ tư tưởng giáo dục STEM mà còn là sự điều chỉnh kịp thời của giáo dục phổ thông trước cuộc Cách mạng công nghiệp 4.0.

- Việc hình thành nhóm môn Công nghệ và Nghệ thuật ở giai đoạn giáo dục định hướng nghề nghiệp cùng với quy định lựa chọn 5 môn học trong 3 nhóm, trong đó mỗi nhóm chọn ít nhất một môn sẽ đảm bảo mọi học sinh đều được học các môn học thuộc lĩnh vực STEM.

Theo tiếp cận liên môn trong dạy học các lĩnh vực STEM

- Có nhiều chủ đề STEM 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).

- Có các chuyên đề học tập về STEM, nghề nghiệp STEM ở lớp 10, 11, 12 trong các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán; các hoạt động trải nghiệm dưới hình thức câu lạc bộ nghiên cứu khoa học, trong đó có các hoạt động nghiên cứu STEM.

6

- Tính mở của Chương trình giáo dục phổ thông 2018 cũng cho phép một số nội

dung giáo dục STEM có thể được xây dựng thông qua nội dung giáo dục địa phương, kế hoạch giáo dục nhà trường; qua những chương trình, hoạt động STEM được triển khai, tổ chức thông qua hoạt động xã hội hóa giáo dục.

- Định hướng đổi mới phương pháp giáo dục nêu trong Chương trình giáo dục phổ thông 2018 cũng phù hợp với giáo dục STEM ở cấp độ dạy học tích hợp theo chủ đề liên môn, vận dụng kiến thức liên môn giải quyết các vấn đề thực tiễn.

1.5. Giáo dục STEM trong môn Vật lí cấp THPT

a. Mục tiêu môn Vật lí

Giáo dục vật lí ở cấp THPT tiếp tục phát triển, ở mức cao hơn, các năng lực vật lí mà học sinh đã tích lũy được sau khi kết thúc THCS; tạo cơ hội phát triển ý thức, trách nhiệm sống và cách thức ứng xử khoa học. Đồng thời, qua học tập môn Vật lí có nhiều cơ hội rèn luyện ý thức lao động, an toàn lao động, tác phong khoa học cẩn thận, chu đáo, nghiêm túc cho học sinh. Kết thúc trung học phổ thông, học sinh có hiểu biết đại cương và định hướng nghề liên quan đến môn vật lí như Cơ điện tử, Tự động hóa, Vật liệu nano, Quang học lượng tử, Y học vật lí, Năng lượng hạt nhân, Thiên văn học, Vật lí môi trường.

b. Nội dung giáo dục môn Vật lí

Nội dung vật lí trong chương trình giáo dục cũng vận hành xoay quanh các nguyên lí, khái niệm chung về thế giới tự nhiên: sự đa dạng, tính cấu trúc, tính hệ thống, sự vận động và biến đổi, sự tương tác theo các quy luật của thế giới tự nhiên và một số thuộc tính, tư tưởng riêng như tính tương đối, sự tương tự, tính bảo toàn trong sự vận động và phát triển của thế giới vật chất. Ở THPT nội dung được thiết kế chi tiết theo các mạch logic với những hệ Vật lí đơn giản đến phức tạp.

Trong dạy học vật lí, có những nội dung cơ bản, cốt lõi, phổ thông tất cả học sinh đều phải học. Bên cạnh đó, có những nội dung có tính đặc thù, chuyên biệt nhằm đáp ứng nguyện vọng, sở thích của học sinh, phù hợp với yêu cầu của từng địa phương, vùng miền.

Các chuyên đề học tập trong môn Vật lí: Vật lí trong một số ngành nghề; Trái Đất và bầu trời; Vật lí với giáo dục và bảo vệ môi trường; trường hấp dẫn; truyền thông tin bằng sóng vô tuyến; mở đầu về điện tử học; dòng điện xoay chiều; một số ứng dụng vật lí trong chuẩn đoán y học; Vật lí lượng tử.

c. Định hướng giáo dục STEM trong môn Vật lí

7

Thúc đẩy và triển khai giáo dục STEM là một trong những ưu thế của môn Vật lí trong Chương trình giáo dục phổ thông 2018 bao gồm: (1) Giáo dục vật lí qua giáo dục STEM giúp học sinh thấy được ý nghĩa và tầm quan trọng của môn học với thực tiễn. Cách làm này tăng cường hứng thú, sự quan tâm, thôi thúc học sinh chủ động học tập và làm việc hiệu quả. (2) Giáo dục vật lí thông qua giáo dục STEM, có ưu thế hình thành và phát triển các năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, năng lực thiết kế một cách tự nhiên, hợp lí, tránh sự gượng ép; (3) Giáo dục vật lí thông qua giáo

dục STEM góp phần vào giáo dục hướng nghiệp, tạo cơ hội để học sinh tìm hiểu và xem xét các lĩnh vực nghề nghiệp theo nhiều góc độ, từ đó giúp học sinh có thêm các căn cứ để lựa chọn nghề nghiệp phù hợp với bản thân thay vì lựa chọn cảm tính; (4) Giáo dục vật lí thông qua giáo dục STEM góp phần phát triển năng lực nghiên cứu theo chu trình khoa học và chu trình kĩ thuật một cách trọn vẹn.

Sản phẩm, quá trình công nghệ được tạo ra sau khi giáo dục môn Vật lí thông qua giáo dục STEM luôn mang tính tích hợp, có ý nghĩa thực tiễn, liên hệ chặt chẽ với toán học và các môn khoa học khác. Đặc điểm này là cơ sở để tăng cường giáo dục STEM ngay trong dạy học môn Vật lí dựa vào các hoạt động nghiên cứu theo quy trình khoa học, quy trình thiết kế kĩ thuật, hoạt động nghiên cứu khoa học kĩ thuật.

Việc dạy học vật lí gắn với quá trình thực hiện bài học STEM tạo cơ hội mở cả về không gian và thời gian, tận dụng được sự hỗ trợ của cộng đồng, của hệ thống Internet. Giáo dục STEM trong giáo dục môn Vật lí được thực hiện thông qua dạy học các bài học, mạch nội dung, chuyên đề học tập từ tiểu học tới trung học như chế tạo thiết bị nâng đồ nhờ hệ thống đòn bẩy thủy lực, chế tạo bơm tận dụng sức nước, xây dựng hệ thống lưu trữ điện mặt trời, xây dựng ngôi nhà tự làm mát, xây dựng bản hướng dẫn sử dụng các dụng cụ lao động sao cho hiệu quả, các dự án nghiên cứu thuộc các lĩnh vực kĩ thuật cơ khí, hệ thống nhúng, robot và máy thông minh. Khi triển khai chương trình, giáo dục STEM trong dạy học môn Vật lí sẽ tiếp tục được mở rộng thông qua dạy học các bài học liên môn giữa các môn học thuộc lĩnh vực STEM.

1.6. Cơ sở thiết kế, tổ chức các hoạt động giáo dục STEM

Theo tiếp cận liên môn, giáo dục STEM hướng tới việc vận dụng kiến thức các môn học trong lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề thực tiễn. Do vậy, giáo dục STEM định hướng hoạt động và trải nghiệm, định hướng tìm tòi khám phá, định hướng thực hành và sản phẩm. Với đặc trưng như vậy, chu trình STEM, phương pháp khoa học (Scientific Method) và quy trình thiết kế kĩ thuật (Engineering Design Process) được xác định là cơ sở để thiết kế và tổ chức các hoạt động giáo dục STEM. Phương pháp khoa học hướng tới khám phá tri thức, thiết kế kĩ thuật hướng tới vận dụng tri thức khoa học để giải quyết các vấn đề thực tiễn, trong khi chu trình STEM thể hiện sự liên hệ, kết nối giữa các lĩnh vực STEM.

1.6.1. Chu trình STEM

Khoa học tự nhiên, kĩ thuật và công nghệ có mối liên hệ mật thiết với nhau và cùng sử dụng toán làm công cụ quan trọng. Mối liên hệ này được thể hiện thông qua

chu trình STEM (Hình 1.1).

Khoa học (Science) trong chu trình STEM được mô tả bởi một mũi tên từ Công nghệ (Technology) sang Tri thức (Knowledge) thể hiện quy trình sáng tạo khoa học. Đứng trước thực tiễn với công nghệ hiện tại, các nhà khoa học, với năng lực tư duy phản biện, luôn đặt ra những câu hỏi, vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu, làm cơ sở cho 8

việc hoàn thiện và phát triển công nghệ, đó là các câu hỏi, vấn đề khoa học.

Trả lời các câu hỏi khoa học hoặc giải quyết các vấn đề khoa học sẽ phát minh ra các Tri thức khoa học. Ngược lại, Kĩ thuật (Engineering) trong chu trình STEM được mô tả bởi một mũi tên từ Tri thức sang Công nghệ thể hiện quy trình kĩ thuật. Các kĩ sư sử dụng Tri thức khoa học để thiết kế, sáng tạo ra công nghệ mới giải quyết vấn đề thực tiễn. Đặc trưng của Khoa học là phương pháp khoa học (Scientific Method), đặc trưng của Kĩ thuật là thiết kế kĩ thuật (engineering design). Hai quy trình nói trên tiếp nối nhau, khép kín thành chu trình sáng tạo khoa học – kĩ thuật theo mô hình "xoáy ốc" mà cứ sau mỗi chu trình thì lượng kiến thức khoa học tăng lên và cùng với nó là công nghệ phát triển ở trình độ cao hơn.

Hình 1.1. Chu trình STEM

1.6.2. Quy trình thiết kế kỹ thuật

9

Hình 1.2. Quy trình thiết kế kỹ thuật

Thiết kế kĩ thuật là quá trình phát hiện nhu cầu, vấn đề cần giải quyết, cần đổi mới trong thực tiễn; đề xuất giải pháp kĩ thuật, công nghệ đáp ứng nhu cầu, giải quyết vấn đề đặt ra; hiện thực hoá giải pháp kĩ thuật, công nghệ; thử nghiệm và đánh giá mức độ đáp ứng nhu cầu, vấn đề đặt ra. Quá trình trên được thực hiện trên cơ sở xem xét đầy đủ các khía cạnh về tài nguyên, môi trường, kinh tế và nhân văn.

1.6.3. Phương pháp khoa học

Đây là một phương pháp nghiên cứu trong đó những vấn đề khoa học, những số liệu liên quan được thu thập nhằm xây dựng những giả thuyết và những giả thuyết này được thực nghiệm kiểm chứng.

Hình 1.3. Quy trình nghiên cứu khoa học

1.7. Quy trình xây dựng bài dạy STEM và thiết kế tiến trình dạy học

1.7.1. Quy trình xây dựng bài dạy STEM

1.7.1.1. Lựa chọn nội dung dạy học

Nội dung bài dạy STEM có thể lựa chọn bằng cách:

- Dựa vào những nội dung kiến thức trong chương trình môn học và các hiện

tượng, quá trình gắn với các kiến thức đó trong thực tiễn;

- Xuất phát từ việc đáp ứng một số nhu cầu thiết thực trong sinh hoạt hàng ngày,

trong sản xuất, trong cuộc sống, trong học tập;

- Thông qua những câu chuyện về các phát minh, sáng chế của các nhà khoa học nổi tiếng dẫn đến nhu cầu mong muốn thử nghiệm, chứng minh thông qua các bài dạy STEM;

- Tham khảo ý tưởng từ những bài học, hoạt động, dự án có sẵn trong các nguồn

10

tài liệu trong nước và quốc tế (sách, báo, internet,...).

- Trong quá trình dạy học các môn học thuộc lĩnh vực STEM, cần thường xuyên đặt câu hỏi “những kiến thức đã học trong bài được ứng dụng ở đâu trong thực tiễn, có thể dùng nó để giải quyết những vấn đề gì”. Đặc biệt là những câu hỏi liên hệ, vận dụng vào bối cảnh thực tiễn địa phương, nhà trường.

1.7.1.2. Xác định vấn đề cần giải quyết

Dựa trên nội dung bài dạy STEM dự định triển khai, có thể đưa ra một tình huống có vấn đề mang tính thực tiễn khiến học sinh có nhu cầu thực hiện một nhiệm vụ cụ thể để giải quyết vấn đề. Nhiệm vụ học tập phải bao gồm các yêu cầu cụ thể về sản phẩm mà để hoàn thành nhiệm vụ, học sinh cần liên hệ và vận dụng kiến thức các môn học thuộc lĩnh vực STEM.

1.7.1.3. Xây dựng tiêu chí sản phẩm/ giải pháp giải quyết vấn đề

Các tiêu chí đặt ra cho sản phẩm giúp học sinh làm căn cứ để đề xuất giải pháp giải quyết vấn đề cũng như lập kế hoạch để thực hiện hoạt động chế tạo sản phẩm.

Giáo viên cần xác định các tiêu chí cụ thể cho sản phẩm sao cho:

- Học sinh huy động kiến thức đã học (với bài dạy STEM vận dụng) hoặc khám phá được kiến thức mới (đối với bài dạy STEM kiến tạo) mới có thể đáp ứng các yêu cầu sản phẩm học tập giáo viên đưa ra.

- Học sinh vận dụng kiến thức và kinh nghiệm thực tiễn để đề xuất được các giải

pháp có tính khoa học và khả thi; chế tạo sản phẩm; cải tiến, phát triển sản phẩm.

- Thông qua việc thực hiện các hoạt động thiết kế trong bài dạy, học sinh có cơ hội phát triển các năng lực chung cốt lõi như tự chủ và tự học, giao tiếp và hợp tác, giải quyết vấn đề và sáng tạo.

1.7.1.4. Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học

- Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học được thiết kế theo các phương pháp và kĩ thuật dạy học tích cực với các hoạt động học bao hàm các bước của quy trình thiết kế kĩ thuật.

- Mỗi hoạt động học được thiết kế rõ ràng về mục tiêu, nội dung, sản phẩm học tập mà học sinh phải hoàn thành và cách thức tổ chức hoạt động học tập. Các hoạt động học tập đó có thể được tổ chức cả ở trong và ngoài lớp học (ở trường, ở nhà và cộng đồng).

1.7.2. Thiết kế tiến trình dạy học

Tiến trình bài dạy STEM tuân theo quy trình thiết kế kĩ thuật, nhưng các bước trong quy trình có thể không cần thực hiện một cách tuần tự mà có thể thực hiện song song, tương hỗ lẫn nhau.

11

Mỗi bài dạy STEM có thể được tổ chức theo 5 hoạt động. Các hoạt động có thể được tổ chức thực hiện một cách linh hoạt ở trong và ngoài lớp học theo nội dung và phạm vi kiến thức của từng bài học. Mỗi hoạt động phải được mô tả rõ mục tiêu,

nội dung, dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh và cách thức tổ chức hoạt động.

Hình 1.4. Tiến trình bài dạy STEM theo quy trình thiết kế kĩ thuật

1.8. Phát triển năng lực Vật lí của HS trong dạy học STEM

1.8.1. Khái niệm năng lực Vật lí

Định nghĩa về năng lực khoa học có các biểu hiện gần giống với năng lực Vật lí được quy định trong chương trình GDPT – Chương trình tổng thể. Theo OECD (Tổ chức Hợp tác Kinh tế và Phát triển), năng lực khoa học là:

(1) Kiến thức khoa học của một cá nhân và sử dụng kiến thức khoa học đó để nhận biết các câu hỏi, tiếp thu kiến thức mới, giải thích các hiện tượng khoa học và rút ra các kết luận có vấn đề;

(2) Nhận dạng được vấn đề và rút ra được kết luận có cơ sở về các vấn đề liên

quan đến khoa học;

(3) Hiểu biết của cá nhân về đặc điểm đặc trưng của khoa học;

(4) Nhận thức của cá nhân đó về những ảnh hưởng của khoa học và công nghệ

tới đời sống, vật chất, tinh thần và văn hóa của con người.

(5) Sự sẵn sàng tham gia vào các vấn đề liên quan tới khoa học với tư cách là

một công dân có hiểu biết và tư duy khoa học.

1.8.2. Các biểu hiện hành vi của năng lực Vật lí

12

Các biểu hiện của năng lực Vật lí bao gồm:

a) Nhận thức vật lí:

- Nhận thức được kiến thức phổ thông cốt lõi về: mô hình hệ vật lí; chất, năng

lượng và sóng; lực và trường.

- Nhận biết được một số ngành, nghề liên quan đến vật lí.

b) Tìm hiểu tự nhiên dưới góc độ vật lí

- Thực hiện được hoạt động tìm hiểu một số sự vật, hiện tượng đơn giản, gần gũi

trong đời sống và trong thế giới tự nhiên theo tiến trình.

- Sử dụng được các chứng cứ khoa học để kiểm tra các dự đoán, lí giải các chứng

cứ, rút ra các kết luận.

c) Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học

Vận dụng được kiến thức, kĩ năng đã học trong một số trường hợp đơn giản, bước đầu sử dụng toán học như một ngông ngữ và công cụ để giải quyết được vấn đề.

1.8.3. Các biện pháp phát triển năng lực Vật lí

Tăng cường sử dụng các phương pháp dạy học có khả năng giúp học sinh phát triển năng lực vật lí như dạy học giải quyết vấn đề, dạy học dự án, dạy học trên cơ sở vấn đề, …

Xây dựng và sử dụng bài tập phát triển năng lực, đặc biệt quan tâm đến bài tập thực nghiệm và bài tập gắn với thực tiễn. Các bài tập này là cơ hội để người học thực hiện các thao tác tư duy như phân tích, tổng hợp, so sánh, diễn dịch, quy nạp, … Các bài tập phát triển năng lực cần đảm bảo:

- Phong phú, đa dạng và xuyên suốt chương trình vật lí;

- Có tính hệ thống, tính logic;

- Khai thác được đặc trưng, bản chất vật lí;

- Đòi hỏi cao ở người học (Buộc người học phải sử dụng các thao tác tư duy một

cách thành thạo).

Thường xuyên tổ chức cho học sinh thực hiện các dự án, các hoạt động trải nghiệm. Qua đó, sẽ phát triển ở học sinh:

- Các kỹ năng điều tra bao gồm: quan sát, tập hợp mẫu, tập hợp thông tin từ các

nguồn khác nhau để rút ra kết luận.

- Từ những thông tin thu thập có cơ sở để hiểu rõ, bổ sung cho những điều học

trong lí thuyết.

- Tăng cường năng lực tham gia hoạt động trải nghiệm cá nhân, tập thể.

- Tạo thói quen suy nghĩ độc lập, sáng tạo, tính kiên nhẫn khi học tập.

13

2. Cơ sở thực tiễn

2.1. Thực trạng dạy học theo mô hình giáo dục STEM phát triển năng lực

Vật lí ở trường THPT Tương Dương 1

Để tìm hiểu về thực trạng dạy học theo mô hình giáo dục STEM phát triển năng lực vật lí ở trường THPT Tương Dương 1, tôi đã tiến hành khảo sát bằng phiếu điều tra đối với GV và HS.

Nội dung khảo sát: Tìm hiểu nhận thức, hiểu biết, quá trình tổ chức dạy học theo mô

hình giáo dục STEM phát triển năng lực vật lí ở trường THPT Tương Dương 1.

Đối tượng khảo sát: 6 GV dạy Vật lý – Công nghệ và 200 HS khối 11, 12 trường

THPT Tương Dương 1.

Thời gian khảo sát: Từ tháng 9/2021 đến tháng 10/2021.

Phiếu khảo sát GV và HS (trong phần Phụ lục 01 và 02).

Sau khi thu thập, phân tích, tổng hợp cho kết quả như sau:

Nội dung Thống kê kết quả

Sơ sài 17%

Hiểu biết của GV về giáo dục STEM

Đầy đủ 83%

Ít phát triển NLVL 17%

Không phát triển NLVL 0%

Mức độ phát triển năng lực Vật lí khi dạy

Phát triển rất tốt NLVL 33%

học theo giáo dục STEM ?

phát triển tốt NLVL 50%

Chưa bao giờ 33%

Thườn g xuyên 17%

Mức độ thường xuyên sử dụng giáo dục STEM trong môn Vật lý

Thỉnh thoảng 50%

Chưa bao giờ 5%

Thường xuyên 0%

Thống kê sự hứng thú của HS khi được tham gia học tập theo mô hình giáo dục STEM

Thỉnh thoản g 30%

Từ 1 lần 65%

14

Thường xuyên 0%

Chưa bao giờ 5%

Thỉnh thoảng 30%

Thống kê học sinh được học Vật lý theo giáo dục STEM

Từ 1 lần 65%

Như vậy, thông qua khảo sát GV và HS tôi nhận thấy nhìn chung các GV đều nhận thức được tầm quan trọng và sự cần thiết của dạy học STEM trong môn Vật lý. Tuy nhiên, việc triển khai, tổ chức dạy học sao cho hiệu quả, phù hợp với điều kiện dạy học của nhà trường là vấn đề trăn trở của các thầy cô.

Đối với các em HS, việc học Vật lý theo mô hình giáo dục STEM giúp HS phát triển các năng lực cốt lõi, năng lực đặc thù môn học, tạo cho các em niềm say mê, hứng thú, yêu thích khoa học.

2.2. Thuận lợi và khó khăn của thực trạng dạy học STEM phát triển năng

lực vật lí ở trường THPT Tương Dương 1

2.2.1. Thuận lợi

Ngày 4/5/2017, Thủ tướng Chính phủ đã ban hành Chỉ thị số 16/CT-TTg về việc tăng cường năng lực tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4; trong đó có nội dung "thúc đẩy triển khai giáo dục về khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học (STEM) trong chương trình giáo dục phổ thông; tổ chức thí điểm tại một số trường phổ thông ngay từ năm học 2017-2018".

Thời đại công nghệ số 4.0, học sinh và giáo viên dễ dàng tiếp cận với các mô hình STEM tiên tiến của các trường học trong và ngoài nước. Chủ động tìm hiểu, học hỏi, nâng cao trình độ chuyên môn, nghiệp vụ sư phạm nhờ kết nối internet toàn cầu.

Ngày 9-10/12/2022, Sở GD&ĐT Nghệ An đã tiến hành tập huấn dạy học STEM chuyên sâu cho giáo viên THPT. Vì vậy đa số các GV đều có sự hiểu biết đầy đủ đối với dạy học STEM.

Từ năm học 2000-2021 theo chỉ đạo của SGD, trường THPT Tương Dương 1 đã triển khai kế hoạch dạy học yêu cầu mỗi nhóm, tổ, bộ môn phải thực hiện ít nhất một chủ

đề dạy học STEM. Trong năm học 2022-2023, đối với lớp 10 chương trình mới, nhóm/tổ đã triển khai các chủ đề STEM ngay trong kế hoạch dạy học của chương trình.

15

Điều đó cho thấy dạy học STEM được chú trọng, phương pháp này không chỉ nhằm tăng cường đổi mới phương pháp dạy học, đổi mới cách kiểm tra đánh giá học sinh mà còn góp phần nâng cao năng lực dạy và học theo định hướng phát triển phẩm chất và năng lực.

Trường có tổng số 30 lớp học, mỗi lớp được lắp tivi có kết nối internet; có 4

phòng thực hành bộ môn Lý, Hóa, Sinh và Tin. Cơ sở vật chất phục vụ cho dạy học đầy đủ và khang trang.

2.2.2. Khó khăn

Trường THPT Tương Dương 1 thuộc huyện vùng cao, đa số HS là con em đồng bào dân tộc thiểu số có đời sống hết sức khó khăn. Chất lượng đầu vào thấp nên năng lực tự học và giải quyết vấn đề còn yếu; thiếu tích cực, chủ động; thiếu tự tin trong quá trình học tập. Thiếu đồ dùng dạy học, thiết bị phòng thí nghiệm hư hỏng nhiều; dạy học STEM tốn thời gian và chưa tập trung vào nhu cầu thi HSG, thi ĐH của học sinh; Phân bổ số tiết trong kế hoạch dạy học còn ít, thiếu thời gian thực hành; Không có kinh phí để thực hiện… Việc thực hiện ngoài không gian trường học cũng gặp một số khó khăn, vì các em trong đội/nhóm đa số đều ở trọ hoặc nhà xa, thiếu phương tiện di chuyển.

Tâm lý ngại tìm hiểu, ngại đổi mới, ngại chia sẻ với đồng nghiệp cùng với trình

độ GV chưa đáp ứng được yêu cầu.

Hình thức kiểm tra, đánh giá hiện nay vẫn còn là rào cản. Hơn nữa việc kiểm tra, đánh giá hiện nay ở trường phổ thông cụ thể là kì thi trung học phổ thông quốc gia được tổ chức theo hình thức làm bài thi trắc nghiệm kiểm tra kiến thức, kĩ năng, trong khi kiểm tra, đánh giá theo dạy học STEM là đánh giá thông qua sản phẩm, đánh giá quá trình. Vì vậy trên thực tế, việc triển khai dạy học STEM vẫn phải hạn chế ở các lớp cuối cấp để dành thời gian cho các em ôn thi. Còn các khối lớp khác không nặng nề về thi cử thì đảm bảo học để thi hết kì cho nên việc học theo sách giáo khoa (SGK), luyện giải bài tập vẫn là một hoạt động chính của HS. GV chỉ dành một phần thời gian cho việc tổ chức dạy học STEM (một số tiết tự chọn) là chủ yếu.

Như vậy, trên cơ sở phân tích những thuận lợi và khó khăn, nhận thấy muốn tổ chức dạy học STEM có hiệu quả, thành công việc đầu tiên là GV phải dành nhiều thời gian nghiên cứu, học tập để có những hiểu biết sâu sắc. Căn cứ vào điều kiện hiện có của nhà trường để tổ chức dạy học cho phù hợp. Đồng thời, trong quá trình dạy học STEM trong môn Vật lý khuyến khích HS sử dụng các nguồn vật liệu có sẵn, rẻ tiền, tận dụng đồ phế thải tái chế để tạo ra sản phẩm.

II. THIẾT KẾ QUY TRÌNH, TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM CHỦ ĐỀ “SÓNG ÂM” – VẬT LÍ 12 CƠ BẢN NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬT LÍ CHO HS

1. Phân tích nội dung kiến thức phần sóng âm trong chương trình Vật lí

THPT

1.1. Sóng âm. Nguồn âm

1.1.1. Sóng âm

16

- Sóng âm là những sóng cơ truyền trong các môi trường khí, lỏng, rắn.

- Tần số của sóng âm cũng là tần số âm.

1.1.2. Nguồn âm

- Một vật dao động phát ra âm là một nguồn âm. - Tần số của âm phát ra bằng tần số dao động của nguồn âm. 1.1.3. Âm nghe được, hạ âm, siêu âm - Những âm có tác dụng làm cho màng nhĩ trong tai ta dao động, gây ra cảm giác

- Âm nghe được có tần số nằm trong khoảng từ 16 Hz đến 20 000 Hz. - Âm có tần số nhỏ hơn 16 Hz, tai người không thể nghe được gọi là hạ âm (Một

- Âm có tần số lớn hơn 20 000 Hz, tai người không nghe được gọi là siêu âm

âm gọi là âm nghe được. Âm nghe được còn được gọi là âm thanh. số loại như voi, chim bồ câu… “nghe” được). (Một số loại như dơi, chó, cá heo … “nghe” được).

1.1.4. Sự truyền âm

- Âm truyền được qua các chất rắn, lỏng, khí và không truyền được trong chân

không.

- Âm hầu như không truyền qua được các chất xốp như bông, len … những chất

đó được gọi là chất cách âm.

- Sóng âm truyền trong mỗi môi trường với tốc độ hoàn toàn xác định, hữu hạn.

1.2. Những đặc trưng vật lí của âm

1.2.1. Tần số âm

- Tần số âm là một trong những đặc trưng quan trọng nhất của âm.

1.2.2. Cường độ âm và mức cường độ âm

- Cường độ âm I tại một điểm là đại lượng đo bằng lượng năng lượng mà sóng âm tải qua một đơn vị diện tích đặt tại điểm đó, vuông góc với phương truyền sóng trong một đơn vị thời gian.

Đơn vị: W/m2

- Để thiết lập một thang bậc về cường độ âm, người ta đưa ra khái niệm mức

Đại lượng L gọi là mức cường độ âm của âm I (so với âm I0).

cường độ âm.

1

Đơn vị : Ben (B)

10

Trong thực tế, người ta dùng đơn vị đê-xi-ben (dB): 1 dB = B

17

I0 = 10-12 W/m2 cường độ âm chuẩn có f = 1000 Hz

1.2.3. Âm cơ bản và họa âm :

- Khi nhạc cụ phát một âm có tần số f0 (âm cơ bản) thì cũng đồng thời phát ra

các âm có tần số 2f0; 3f0; 4 f0 . . . . Các họa âm ( có cường độ khác nhau )

- Tập hợp các họa âm tạo thành phổ của nhạc âm.

- Tổng hợp đồ thị dao động của các họa âm gọi là đồ thị dao động của nhạc âm

đó.

- Đặc trưng vật lí thứ ba của âm là đồ thị dao động của âm đó.

1.3. Những đặc trưng sinh lí của âm

Khả năng cảm thụ các sóng cơ học của tai người do đặc trưng sinh lí tai người quyết định.

1.3.1. Độ cao

- Cảm giác về sự trầm, bổng của âm được mô tả bằng khái niệm độ cao của âm. - Là đặc tính sinh lí của âm gắn liền với tần số âm. Âm càng cao khi tần số

càng lớn.

1.3.2. Độ to

- Là đặc trưng sinh lí của âm gắn liền với đặc trưng vật lí mức cường độ âm.

1.3.3. Âm sắc

- Là một đặc trưng sinh lí của âm, giúp ta phân biệt âm do các nguồn âm khác

nhau phát ra .

- Âm sắc có liên quan mật thiết với đồ thị dao động âm .

- Âm sắc phụ thuộc vào số họa âm và cường độ các họa âm.

- Âm sắc khác nhau thì dạng đồ thị dao động của âm khác nhau.

- Những âm có tần số xác định gọi là nhạc âm. Những âm không có tần số xác

định gọi là tạp âm.

2. Thiết kế quy trình và tổ chức dạy học STEM chủ đề Sóng âm phát triển

năng lực Vật lý

Mô tả chủ đề

18

Âm nhạc có một sức mạnh kỳ diệu hơn chúng ta vẫn nghĩ. Đó là khả năng giúp tinh thần hồi phục, nâng cao năng lực tập trung của não bộ và kích hoạt khả năng sáng tạo. Âm nhạc có tác dụng phản ánh trí tuệ, tư tưởng, cũng như tác động mạnh mẽ và sâu sắc đến cảm xúc con

người. Có thể nói, âm nhạc là phương diện hiệu quả để giáo dục con người phát triển toàn diện.

Chủ đề bài học giúp chúng ta tìm hiểu rõ hơn về nguồn gốc, bản chất và những

đặc trưng của âm. Đồng thời có thể tự tạo ra được những nhạc cụ đơn giản phục

vụ đời sống tinh thần.

Chủ đề bao gồm:

Bài 10: Đặc trưng vật lí của âm – SGK Vật lí 12 cơ bản.

Bài 11: Đặc trưng sinh lí của âm – SGK Vật lí 12 cơ bản.

Thời lượng: 3 tiết (theo KHDH).

Hình thức: Dạy học trên lớp.

2.1. Mục tiêu chủ đề

Kiến thức

Sau khi học xong bài này, học sinh hình thành được các kiến thức sau:

- Sóng âm là những sóng cơ lan truyền trong các môi trường rắn, lỏng, khí.

- Nguồn âm là các vật dao động. Tần số dao động của nguồn cũng là tần số dao

động của sóng âm.

- Âm nghe được (âm thanh) có tần số từ 16 Hz đến 20 000 Hz. Âm có tần số dưới

16 Hz gọi là hạ âm. Siêu âm là âm có tần số trên 20 000 Hz.

- Nhạc âm là âm có tần số xác định.

- Âm không truyền được trong chân không.

- Trong mỗi môi trường, âm truyền với tốc độ xác định.

- Về phương diện Vật lí, âm được đặc trưng bằng tần số, cường độ (hoặc mức

cường độ) và đồ thị dao động của âm.

- Ba đặc trưng sinh lý của âm là: độ cao, độ to và âm sắc.

- Độ cao của âm là đặc trưng liên quan đến tần số của âm. Độ to của âm là đặc trưng liên quan đến mức cường độ âm L. Âm sắc là đặc trưng của âm giúp ta phân biệt các âm phát ra từ các nguồn khác nhau (âm sắc liên quan đến đồ thị dao động âm).

- Hộp cộng hưởng âm: Có tác dụng làm tăng mức cường độ âm. Tùy theo vật

liệu cộng hưởng âm sinh ra khác nhau và tạo ra nét đồ thị dao động âm riêng.

Năng lực

Học sinh được hình thành và phát triển một số năng lực với các biểu hiện cụ thể

19

sau:

Chỉ số hành vi Thành phần năng lực

- Nêu được nguồn gốc của âm và cảm giác về âm.

- Nêu được cường độ âm, mức cường độ âm là gì, đơn vị đo mức cường độ âm.

Nhận thức Vật lí - Nêu được mối quan hệ giữa các đặc trưng vật lý và các đặc trưng sinh lý của âm.

- Giải thích được vì sao các nhạc cụ (nguồn nhạc âm) lại phát ra các âm có tần số và âm sắc khác nhau. Phân biệt được âm cơ bản và họa âm.

- Nêu được tác dụng của hộp cộng hưởng.

- Phát biểu được vấn đề cần nghiên cứu: Sóng âm.

- Phân tích một số nhạc cụ như đàn ghita, sáo, trống …; thảo luận, thiết kế phương án chế tạo nhạc cụ đơn giản từ các vật liệu tái chế.

Tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí

- Lựa chọn được bản thiết kế thích hợp và khả thi, lập kế hoạch triển khai dự án chế tạo nhạc cụ đơn giản thân thiện với môi trường.

- Thiết kế, chế tạo được nhạc cụ đơn giản theo tiêu chí đã xây dựng.

Vận dụng kiến thức, kỹ năng đã học - Giải thích nguyên lý hoạt động của các loại nhạc cụ được chế tạo.

- Nhận thấy được vai trò của âm nhạc trong đời sống.

Phẩm chất

- Cẩn thận trong việc sử dụng các vật dụng, dụng cụ để đo đạc, thi công, chế tạo

nhạc cụ tránh gây nguy hiểm.

- Trung thực trong việc ghi chép các số liệu đo đạc, giải thích và điều chỉnh thiết

kế, sản phẩm chế tạo.

2.2. Thiết bị dạy học và học liệu

Giáo viên:

- Tài liệu: Sách giáo khoa Vật lý 12; tài liệu về kiến thức âm nhạc, sách báo,

Internet, bộ câu hỏi định hướng do GV biên soạn, phiếu học tập …

- Phương tiện: Máy tính, máy chiếu, tranh ảnh, video, giấy A0, bút dạ, nam châm,

20

điện thoại thông minh cài phần mềm .

- Thời gian: 3 tiết trên lớp, 1 tuần ở nhà.

- Địa điểm: Phòng học, phòng thực hành bộ môn.

- Đối tượng: Học sinh khối 12.

- Phương pháp dạy học: Dạy học chủ đề STEM có sự hỗ trợ của các kĩ thuật dạy

học tích cực như: sơ đồ tư duy, trả lời nhanh, thu nhận thông tin phản hồi, ...

- Đồ dùng trực quan: Đàn guitar, trống, sáo, âm thoa cho 4 nhóm học sinh.

Học sinh: Sổ ghi chép, màu, chì, tẩy, giấy vẽ, giấy màu, máy tính, keo, kéo, điện thoại thông minh. Vật liệu, thiết bị chế tạo máy phát điện năng gió.

2.3. Tiến trình dạy học

Hoạt động 1. Xác định vấn đề

a. Mục tiêu

Sau hoạt động này, học sinh có khả năng:

- Nhận biết được một vật dao động thì phát ra âm. Âm nghe được có tần số nằm

trong khoảng từ 16 Hz đến 20 000 Hz.

- Xác định được nhiệm vụ chế tạo một nhạc cụ đơn giản: Nhạc cụ được chế tạo từ nguyên vật liệu phù hợp (khuyến khích sử dụng vật liệu tái chế, rẻ tiền, dễ kiếm), có thể phát ra âm thanh với ít nhất 7 độ cao khác nhau (ứng với các nốt: đồ, rê, mi, pha, son, la, si).

b. Nội dung

- Gv cho Hs tham gia trò chơi “Lật mảnh

ghép”, trả lời các câu hỏi.

- Sau khi trả lời các câu hỏi, HS sẽ lật được

các mảnh ghép có hình ảnh gợi ý chủ đề:

- Các nhóm thảo luận, xác định chủ đề bài học. GV cùng HS thống nhất chủ đề cần nghiên cứu: Sóng âm

- Giáo viên cho học sinh xem một đoạn video biểu diễn nhạc cụ dân tộc cồng

chiêng Tây Nguyên bài “Nối vòng tay lớn”: https://youtu.be/DB4TrQ3iVc0

Mã QR bài Nối vòng tay lớn (Ảnh được cắt ra từ video)

21

và đặt ra nhiệm vụ chế tạo nhạc cụ đơn giản, với các yêu cầu: Nhạc cụ được chế tạo

từ nguyên vật liệu phù hợp (khuyến khích sử dụng vật liệu tái chế, rẻ tiền, dễ tìm),

có thể phát ra âm thanh với ít nhất 7 độ cao khác nhau (ứng với các nốt: đồ, rê, mi, pha, son, la, si).

c. Dự kiến sản phẩm hoạt động học tập

Kết thúc hoạt động, HS cần đạt được các sản phẩm sau:

- Các câu trả lời đúng trong phần chơi “Lật mảnh ghép”, nêu được chủ đề bài

học: Sóng âm.

- Nhận nhiệm vụ thiết kế và chế tạo nhạc cụ đơn giản.

- Bảng tiêu chí đánh giá bản thiết kế và sản phẩm nhạc cụ.

- Kế hoạch thực hiện chủ đề và phân công công việc.

d. Cách thức tổ chức hoạt động

Bước 1. Đặt vấn đề, chuyển giao nhiệm vụ.

Gv khởi động bằng trò chơi “Lật mảnh ghép”, hs trả lời các câu hỏi ôn tập kiến

thức cũ, đồng thời xác định được chủ đề bài học từ bức tranh gợi ý.

Câu hỏi Câu trả lời

1. Nêu đặc điểm sự phản xạ của sóng trên vật cản cố định và trên vật cản tự do?

Nếu vật cản cố định thì tại điểm phản xạ, sóng phản xạ luôn luôn ngược pha với sóng tới và triệt tiêu lẫn nhau.

Nếu vật cản tự do thì tại điểm phản xạ, sóng phản xạ luôn luôn cùng pha với sóng tới và tăng cường lẫn nhau.

2. Sóng dừng được tạo thành vì nguyên nhân gì?

22

Sóng tới và sóng phản xạ, nếu truyền theo cùng một phương, thì có thể giao thoa với nhau, và tạo thành một hệ sóng dừng.

3.

- Vật phát ra âm thanh gọi là nguồn âm.

- Khi phát ra âm thanh, các vật đều dao động.

Cụ thể: Từ các hình ảnh trên, cho biết:

- Màng trống dao động khi gõ.

Nguồn âm là gì? Đặc điểm chung của nguồn âm? - dây đàn guitar dao động khi gảy.

- Khối khí trong ống sáo dao động khi thổi.

- Nhánh âm thoa dao động khi gõ.

a. Từ hình vẽ ta có: f3

4. Cho ba bước sóng được hiển thị như hình vẽ. Xác định:

b. Theo thứ tự tăng dần của bước sóng:

λ3> λ1> λ2 .

a. Tần số theo thứ tự tăng dần của ba sóng trên.

b. Bước sóng theo thứ tự tăng dần.

- Điều kiện để có sóng dừng trên một

sợi dây có hai đầu cố định là chiều dài 5. Điều kiện để có sóng dừng trên một sợi dây có hai đầu cố định; sợi dây có một đầu cố định, một đầu tự do? của sợi dây phải bằng một số nguyên

λ

lần nửa bước sóng.

l = k , k = 1, 2, 3 … 2

- Điều kiện để có sóng dừng trên một

sợi dây có một đầu cố định, một đầu

tự do là chiều dài của sợi dây phải λ . bằng một số lẻ lần 4

23

, k = 0, 1, 2 … l = (2k + 1) λ 4

6. Tai con người có thể nghe thấy được các âm có tần số nằm trong khoảng nào?

Tai con người có thể nghe thấy được các âm có tần số nằm trong khoảng từ 16 Hz đến 20 000 Hz.

Bước 2. Đặt ra nhiệm vụ cho học sinh và thống nhất tiến trình thực hiện.

Chiếu 1 đoạn video bài nhạc “Nối vòng tay lớn” từ nhạc cụ dân tộc cồng chiêng Tây Nguyên. Link: https://youtu.be/DB4TrQ3iVc0

GV đặt vấn đề: Âm nhạc có vai trò quan trọng trong cuộc sống. Các em hs cùng tìm hiểu kiến thức về chủ đề sóng âm và chế tạo được một nhạc cụ đơn giản, có thể phát ra âm tối thiểu ở 7 độ cao: Đồ - rê – mi – pha – son – la - si.

Để hoàn thành hiệu quả nhiệm vụ học tập này cần thực hiện theo tiến trình như thế nào? GV yêu cầu HS tự đề xuất các công việc và phân phối thời gian hoàn thành đúng tiến độ.

Gợi ý về tiến trình thực hiện chủ đề.

TT Nội dung Thời gian Ghi chú

1 45 phút

Tiếp nhận nhiệm vụ làm nhạc cụ tự chế Kế hoạch dự án, phân nhóm, bầu nhóm trưởng.

2 + Tìm hiểu kiến thức nền: 45 phút HS làm việc theo nhóm.

- Âm, nguồn âm.

- Đặc trưng vật lý của âm.

- Đặc trưng sinh lý của âm

+ Lập phương án thiết kế nhạc cụ tự chế.

3

Hs thực hiện theo nhóm ngoài giờ học.

Thời gian linh tự động, bố trí.

Hs theo nhóm thực hiện nhiệm vụ, chế tạo nhạc cụ theo bản thiết kế và tiến hành thử nghiệm, điều chỉnh (nếu có).

(GV hỗ trợ học sinh trong quá trình thực hiện nếu gặp khó khăn, vướng mắc).

4 45 phút HS báo cáo tại lớp

24

- Báo cáo sản phẩm : nhạc cụ tự chế và biểu diễn một bài nhạc đơn giản.

- Đánh giá, đề xuất hướng cải tiến và rút kinh nghiệm.

- GV đặt vấn đề: cần phải có bản tiêu chí đánh giá để định hướng cũng như đánh

Bước 3. Thống nhất tiêu chí đánh giá giá công bằng. - GV và HS thống nhất các tiêu chí đánh giá và tỉ lệ điểm.

Một số hình ảnh của tiết học

Hoạt động 2. Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp.

(GV phát trước hồ sơ học tập cho cá nhân học sinh tự nghiên cứu trước ở nhà, đến lớp thảo luận cùng nhóm và tiến hành các thí nghiệm để rút ra kiến thức)

a. Mục tiêu

Sau hoạt động này, học sinh có khả năng:

- Nêu được nguồn gốc của âm và cảm giác về âm.

25

- Nêu được cường độ âm, mức cường độ âm là gì, đơn vị đo mức cường độ âm.

- Nêu được mối quan hệ giữa các đặc trưng vật lý và các đặc trưng sinh lý của

- Dùng một số ứng dụng trên điện thoại di động khảo sát những đặc điểm của

- Giải thích được vì sao các nhạc cụ (nguồn nhạc âm) lại phát ra các âm có tần

âm. sóng âm. số và âm sắc khác nhau. Phân biệt được âm cơ bản và họa âm. - Nêu được tác dụng của hộp cộng hưởng.

b. Nội dung

Mỗi nhóm HS tìm hiểu các chủ đề kiến thức:

- Chủ đề 1: Âm. Nguồn âm.

- Chủ đề 2. Đặc trưng vật lý của âm

- Chủ đề 3. Đặc trưng sinh lý của âm. HS lần lượt thực hiện việc tìm hiểu các chủ đề học tập với các câu hỏi định

hướng và phiếu học tập.

Chủ đề 1: Âm. Nguồn âm

Câu hỏi định hướng: Câu 1. Sóng âm là gì? Thế nào là cảm giác âm? Tai người có và không có cảm giác âm với những âm có tần số nào? Câu 2. Nguồn âm là gì? Có những loại nguồn âm cơ bản nào? Lấy ví dụ cụ thể cho từng loại nguồn âm. Câu 3. Sóng âm truyền được trong môi trường nào? Tốc độ truyền âm trong các môi trường đó? Câu 4. Tìm hiểu bộ phận phát âm từ cơ thể người và ảnh hưởng của âm thanh đến đời sống con người. Câu 5. Hãy trình bày một số căn bệnh về bộ phận thu nhận âm thanh của con người (mất cảm giác âm, triệu chứng của mất mất thính giác, …). Câu 6. Nêu các ứng dụng sử dụng sóng âm trong đời sống.

Chủ đề 2: Đặc trưng vật lý của âm

GV hướng dẫn hs cài đặt 2 phần mềm trên điện thoại:

Câu hỏi định hướng: Câu 1. Thế nào là nhạc âm? Tạp âm? Câu 2. Nêu các đặc trưng vật lý của âm? Câu 3. Âm cơ bản là gì? Họa âm là gì? Câu 4. Sử dụng phần mềm Analyzer (Có thể dùng phần mềm khác có chức năng tương tự) đo tần số âm thoa, đồng thời cho biết đồ thị dao động âm của âm thoa có dạng như thế nào? So sánh tần số sóng âm đo được với tần số ghi trên âm thoa. 26

Lưu ý: Khi tiến hành đo tần số của âm do âm thoa phát ra, để tránh tạp âm ảnh hưởng đến kết quả đo thì cần phải làm gì?

Tần số (Hz) Giá trị trung bình Đại lượng Lần 1 Lần 2 Lần 3

Tần số (f)

Chủ đề 3: Đặc trưng sinh lý của âm

Câu hỏi định hướng: Câu 1. Hãy kể ra những đặc trưng sinh lý của âm. Câu 2. Độ cao của âm là gì? Nó có liên quan đến đặc trưng vật lí nào của âm? Thực hiện thí nghiệm với một cây đàn ghita:

để đo tần số)

(Sử dụng app

Trường hợp Tần số/ Hz

Gảy dây đàn dày nhất Gảy dây đàn thứ 2 Gảy dây đàn thứ 3 Nhấn giữ phím đầu tiên và gảy dây đàn dày nhất Nhấn giữ phím cuối cùng và gảy dây đàn dày nhất Vặn chặt dây đàn dày nhất và gảy nó

- Rút ra mối quan hệ giữa độ dày mỏng của dây đàn và độ cao của âm phát ra. - Độ dài hiệu dụng của dây đàn thay đổi như thế nào khi nhấn giữ phím đầu tiên trên dây đàn? - Rút ra mối quan hệ giữa độ dài hiệu dụng của dây đàn và độ cao của âm phát ra. - Rút ra mối quan hệ giữa độ căng của dây đàn và độ cao của âm phát ra.

Câu 3. Độ to của âm liên quan đến đặc trưng vật lí nào của âm?

Hãy thực hiện thí nghiệm sau: Treo 1 quả cầu bấc trước một chiếc trống con. Dùng que gõ vào mặt trống để trống phát ra âm. Lắng nghe tiếng trống và quan sát dao động của quả cầu trong 2 trường hợp: gõ nhẹ và gõ mạnh. Sau đó điền kết quả vào

27

bảng sau:

thực Tiếng trống

Cách hiện Độ lệch của quả cầu len Biên độ dao động của mặt trống phát ra

Gõ nhẹ

Gõ mạnh

Từ kết quả thí nghiệm trên, rút ra mối quan hệ giữa biên độ dao động của nguồn âm và độ to của âm phát ra. (Gợi ý: Hs có thể dùng app đo độ to của âm để kiểm tra lại)

Câu 4. Hộp cộng hưởng có làm thay đổi âm sắc của nhạc cụ hay không?

Câu 5. Nêu tác dụng của hộp cộng hưởng?

c. Dự kiến sản phẩm hoạt động học tập - Sơ đồ tư duy kiến thức chủ đề sóng âm. - Hồ sơ học tập kiến thức nền của học sinh. - Bản thiết kế nhạc cụ được trình bày trên giấy đảm bảo các tiêu chí đề ra. d. Cách thức tổ chức hoạt động

- Giáo viên giao nhiệm vụ cho HS làm việc theo nhóm:

+ Hoàn thành hồ sơ học tập (Phát từ đầu chủ đề), thực hiện thảo luận hoàn thành

các câu hỏi định hướng tìm hiểu kiến thức nền.

+ Báo cáo kiến thức tìm hiểu được bằng sơ đồ tư duy. + Xây dựng bản thiết kế theo yêu cầu. - Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm: + Tự đọc, nghiên cứu tài liệu, tiến hành các thí nghiệm có trong bộ câu hỏi định hướng.

+ Từ đó, tổ chức nghiên cứu, thảo luận về sản phẩm sẽ thiết kế, vẽ phác thảo và

tính toán các thông số kỹ thuật.

+ Thống nhất bản vẽ thiết kế, trình bày trước lớp.

28

- Giáo viên quan sát, phỏng vấn, gợi ý học sinh và hỗ trợ khi cần thiết.

Hoạt động 3. Lựa chọn giải pháp.

a. Mục tiêu - Trình bày, bảo vệ được giải pháp thiết kế và phương án chế tạo nhạc cụ đơn giản; giải thích được cơ sở khoa học và nguyên lý của nhạc cụ.

- Điều chỉnh, hoàn thiện bản thiết kế nhạc cụ trên cơ sở góp ý, phản biện của giáo viên, các thành viên trong lớp.

b. Nội dung - Nhóm tổ chức thảo luận theo sự điều hành của nhóm trưởng của nhóm: + Từng bạn trong nhóm trình bày lại thiết kế kèm các tính toán cụ thể. + Thảo luận và chốt phương án chung của nhóm trên cơ sở xem xét những ưu

điểm trong kết quả của từng thành viên.

- Nhóm lập bản phân công công việc cho các thành viên, lên kế hoạch chế tạo và thử nghiệm.

c. Sản phẩm học tập Bản vẽ trên giấy A3 trình bày toàn bộ thiết kế sau khi thảo luận chung, bao gồm:

Hình vẽ nhạc cụ, thông số kỹ thuật, loại vật liệu sử dụng, nguyên lý hoạt động.

d. Tổ chức thực hiện - Giáo viên yêu cầu các nhóm tổ chức thảo luận: + Từng học sinh trình bày phương án thiết kế theo các nội dung được hướng dẫn

dưới sự điều hành của trưởng nhóm.

+ Thảo luận nhóm để lựa chọn thiết kế tốt nhất và hoàn thiện thiết kế chung. - Giáo viên quan sát bao quát để các nhóm tự làm việc và trợ giúp khi cần

thiết.

- Giáo viên nhận xét, đánh giá chung hoạt động của lớp; dặn dò học sinh các lưu ý cần thiết.

- Giáo viên nêu yêu cầu nội dung báo cáo sản phẩm trong hoạt động tiếp theo: + Giới thiệu bản thiết kế ban đầu. + Những điều chỉnh trong quá trình chế tạo (nếu có). + Kinh nghiệm và những khó khăn gặp phải trong quá trình chế tạo.

29

Một số hình ảnh trong tiết học và hoạt động nhóm tự học:

30

Hoạt động 4. Chế tạo, thử nghiệm và đánh giá.

a. Mục tiêu

- Chế tạo được nhạc cụ đơn giản dựa trên bản thiết kế đã hoàn thiện và sự phê

duyệt của giáo viên.

- Thử nghiệm và đánh giá được nhạc cụ về mức độ chính xác, sự chắc chắn và tính thẩm mĩ đáp ứng các yêu cầu đặt ra ban đầu; giải thích và điều chỉnh về những sai số, tồn tại.

b. Nội dung

- Học sinh dựa vào thông số trong bản thiết kế, tiến hành các bước làm nhạc cụ

theo phân công của nhóm.

Gợi ý các bước thực hiện:

+ Dùng app trên điện thoại để đo tần số âm phát ra.

+ Gia công lắp ráp các bộ phận của nhạc cụ theo bản thiết kế.

+ Thử nghiệm để nghe âm phát ra ứng với các nốt: đồ - rê - mi - pha - son - la -

si. Điều chỉnh lại thiết kế (nếu cần).

+ Ghi chép lại quá trình hoạt động, kết quả các lần thử nghiệm và khó khăn gặp

phải trong quá trình chế tạo nhạc cụ.

c. Sản phẩm học tập.

- Đối với nhóm học sinh:

+ Nhạc cụ đã được hoàn thiện theo đúng tiêu chí đặt ra ban đầu.

+ Bản ghi chép những điều chỉnh thiết kế (nếu có) trong vở.

d. Tổ chức thực hiện

- Giáo viên giao nhiệm vụ hoàn thiện chế tạo nhạc cụ theo các bước.

- Học sinh tiến hành chế tạo, thử nghiệm và hoàn thiện sản phẩm theo nhóm.

Hoạt động 5. Chia sẻ, thảo luận và điều chỉnh.

a. Mục tiêu

- Giới thiệu được nhạc cụ về các phương diện cấu tạo, nguyên lí làm việc, cấp

độ chính xác, quá trình chế tạo và một số thông số khác của nhạc cụ.

- Đặt câu hỏi, phản biện, tranh luận được về cân lò xo của nhóm mình và các

nhóm khác.

- Đề xuất được phương án cải tiến sản phẩm theo góp ý.

b. Nội dung hoạt động

31

- Học sinh trưng bày sản phẩm kèm theo poster.

- Các nhóm lần lượt báo cáo trước lớp theo các nội dung đã được hướng dẫn và

soạn trên poster. Các nhóm còn lại chia sẻ và thảo luận.

- Nội dung cần trao đổi: Nhạc cụ tự chế theo bản thiết kế; Thử nghiệm sản phẩm;

Những ưu điểm nổi trội của thiết kế.

- Cách thức trao đổi: GV thống nhất các tiêu chí đánh giá sản phẩm trước khi

các nhóm báo cáo; Sử dụng kĩ thuật 123 (3 lời khen, 2 trao đổi, 1 thắc mắc).

- Câu hỏi định hướng: Có thể thay đổi các thiết bị nào để nhạc cụ phát ra âm chuẩn hơn? Tại sao? Nhóm em đã học được những kiến thức, kĩ năng nào sau khi chế tạo nhạc cụ? Những khó khăn khi tiến hành chế tạo thiết bị?

c. Sản phẩm học tập

- Bản ghi chép các góp ý, bình luận, câu hỏi của các nhóm khác và giáo viên cho

sản phẩm của mình.

- Bản ghi chép các thông tin về sản phẩm, kinh nghiệm chia sẻ, ý tưởng … được

ghi lại trong quá trình nghe trình bày của các nhóm khác.

d. Tổ chức thực hiện

- Giáo viên nêu yêu cầu báo cáo sản phẩm:

+ Hs báo cáo theo poster nhóm đã soạn theo yêu cầu.

+ Thời gian báo cáo và thảo luận: 7 phút.

+ Yêu cầu với các nhóm còn lại: Có ít nhất 1 ý kiến về phần báo cáo của nhóm

đang trình bày.

- Các nhóm chia sẻ về kết quả, đề xuất các phương án điều chỉnh, các kiến thức

và kinh nghiệm rút ra trong quá trình thực hiện nhiệm vụ thiết kế và chế tạo; Học

sinh ghi vào vở những lưu ý và điều chỉnh từ gợi ý, đánh giá và phân tích của giáo viên.

- Giáo viên đánh giá, kết luận và tổng kết.

2.4. Tài liệu hỗ trợ học sinh

Tần số các nốt nhạc cơ bản:

Các nhạc cụ có thể phát ra các nốt nhạc cơ bản có tần số như bảng sau:

(Với các quãng tám khác nhau thì tần số các nốt nhạc cũng có sự thay đổi)

Nốt nhạc (kí hiệu)

Tần số (Hz)

Chiều dài vật liệu

Đô (C)

262

Rê (D)

294

32

Dài nhất

Mi (E)

330

Pha (F)

349

Son (G)

392

La (A)

440

Si (B)

494

Ngắn nhất

Vậy, từ các số liệu này nhận xét được chiều dài của các ống ở các quãng tám khác nhau.

Học sinh tham khảo thông tin về độ dài của ống khí hở hai đầu tương ứng các nốt trong quãng 4.

Sản phẩm nhóm 3

Sản phẩm nhóm 4

33

Hình ảnh sản phẩm của các nhóm:

Sản phẩm nhóm 1

Sản phẩm nhóm 2

HS biểu diễn nhạc cụ chế tạo:

Bài biểu diễn nhóm 1 Bài biểu diễn nhóm 2

Bài biểu diễn nhóm 4 Bài biểu diễn nhóm 3

Link và mã Qr phần biểu diễn nhạc cụ tự chế của các nhóm:

34

https://www.youtube.com/watch?v=v7 Q3o8Wb8Jk

Các sản phẩm học tập của học sinh được báo cáo và lưu trữ trên trang Padlet. Padlet Nhạc cụ tự chế:

Link: https://padlet.com/dongxanh1911/d -n-nh-c-c-t-i-ch-5kq9g5tcab1l8wis Mã Qr:

3. Xây dựng công cụ đánh giá phát triển năng lực Vật lí HS trong dạy học

STEM chủ đề “Sóng âm”

Theo CT GDPT môn Vật lí (2018), cấu trúc NLVL gồm ba NL thành tố: 1) Nhận thức vật lí; 2) Tìm hiểu tự nhiên dưới góc độ vật lí; 3) Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học. Tham chiếu từ CT môn Vật lí (Chuẩn NL môn Vật lí), GV xây dựng bảng tiêu chí đánh giá NLVL của HS cho chủ đề bài học STEM “Sóng âm” như Bảng 1.

Bảng 1. Mô tả tiêu chí đánh giá NLVL của học sinh trong khi học

Chỉ số hành vi của HS

Điểm số Chủ đề sóng âm NL thành phần Trích dẫn từ CT môn Vật lí mới (2018)

2

Nhận thức vật lí Nhận thức được kiến thức phổ thông cốt lõi về: mô hình hệ vật lí; chất, năng lượng và sóng; lực và trường. Nhận thức được kiến thức cốt lõi về: Sóng âm; nguồn âm; âm nghe được, hạ âm, siêu âm; các đặc trưng vật lý và sinh lý của âm.

- Thực hiện được hoạt động tìm hiểu một số sự vật, hiện tượng đơn giản, gần gũi trong đời sống và trong thế giới tự nhiên theo tiến trình. 6

Vẽ và giải thích được bản thiết kế (mô hình) nhạc cụ đơn giản.

Tìm hiểu tự nhiên dưới góc độ vật lí

35

- Sử dụng được các chứng cứ khoa học để kiểm tra các dự đoán, lí giải các chứng cứ, rút ra các kết luận.

2

Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học Vận dụng được kiến thức, kĩ năng đã học trong một số trường hợp đơn giản, bước đầu sử dụng toán học như một ngôn ngữ và công cụ để giải quyết được vấn đề. Chế tạo được nhạc cụ đơn giản theo bản thiết kế, thỏa mãn các tiêu chí đề ra. Giải thích được nguyên lý hoạt động của các loại nhạc cụ được chế tạo.

Rubrics là một công cụ phù hợp với cách đánh giá NL của HS trong khi học. Dựa vào Bảng 1, GV xây dựng Rubrics đánh giá năng lực vật lí của HS như sau (Bảng 2).

Bảng 2. Rubrics đánh giá NLVL của HS trong khi học

Mức độ

Mức 1 Mức 2 Mức 3 Điểm tối đa Hành vi

2

Nhận thức được kiến thức lõi về: cốt Sóng âm; nguồn âm; âm nghe được, hạ âm, siêu âm; các đặc trưng vật lý và sinh lý của âm. Diễn đạt một cách rạc, rời không đầy đủ kiến thức cốt lõi về Sóng âm; nguồn âm; âm nghe được, hạ âm, siêu âm; các đặc trưng vật lý và sinh lý của âm. Diễn đạt được đầy đủ các kiến thức cốt lõi về Sóng âm; nguồn âm; âm nghe được, hạ âm, siêu âm; các đặc trưng vật lý và sinh lý của âm dưới sự trợ giúp của giáo viên. Diễn đạt được đầy đủ các kiến thức cốt lõi về Sóng âm; nguồn âm; âm nghe được, hạ âm, siêu âm; các đặc trưng vật lý và sinh lý của âm.

6

Vẽ và giải thích được bản thiết kế (mô hình) nhạc cụ đơn giản. Vẽ và giải thích đồ được nhưng tính khả thi chưa cao, cần trợ giúp của GV. Vẽ được thiết kế nhưng không khả thi và giải thích được, cần sự trợ giúp của GV. Vẽ được bản thiết kế khả thi, trình bày được cách chế tạo nhạc cụ theo bản thiết kế.

2

Chế tạo được nhạc cụ đơn giản nhưng không thỏa mãn các tiêu chí đề ra.

36

thích Giải được nguyên lý hoạt động loại của các nhạc cụ được chế tạo. tạo được Chế nhạc cụ đơn giản thỏa mãn các tiêu chí đề ra. Giải thích được nguyên lý của nhạc cụ nhưng Chế tạo được nhạc cụ đơn giản thỏa mãn các tiêu chí đề ra. Giải thích được nguyên lý của nhạc cụ Giải thích được nguyên lí nhạc

cụ tự chế phát ra âm thanh.

không đưa ra được hướng cải tiến sản phẩm. và đưa ra được hướng cải tiến sản phẩm.

Trước khi chia HS làm việc theo nhóm nhỏ, GV thông báo cho HS bảng tiêu chí đánh giá sản phẩm của các nhóm như Bảng 3.

Bảng 3. Tiêu chí đánh giá sản phẩm của nhóm HS

Tiêu chí Mức 1 Mức 2 Mức 3 Điểm tối đa

3 Hình thức sản phẩm Nhạc cụ cồng kềnh, hình thức chưa đẹp.

Nhạc cụ có kích thước hợp lý, nhưng chưa đẹp Nhạc cụ có kích thước hợp lý, hình thức đẹp

3 Kết cấu sản phẩm

Nhạc cụ được thiết kế từ vật nguyên liệu tái chế, chưa có thông số kỹ thuật cơ bản (chiều dài ống, dây, …) đúng với bản thiết kế; kết cấu nhạc cụ còn lỏng lẻo. Nhạc cụ được thiết kế từ vật nguyên liệu tái chế, có thông số kỹ thuật cơ bản (chiều dài ống, dây, …) đúng với bản thiết kế; kết cấu nhạc cụ chắc chắn.

Nhạc cụ được thiết kế từ vật nguyên liệu tái chế, có thông số kỹ thuật cơ bản (chiều dài ống, dây, …) đúng với bản thiết kế; kết cấu rời nhạc cụ rạc, không chắc chắn.

Nhạc cụ phát ra âm. Nhưng các âm lộn xộn, không rõ các nốt. 3 Chất lượng sản phẩm

Nhạc cụ phát ra âm thanh với ít nhất 7 độ cao khác nhau (ứng với các nốt: đồ, rê, mi, pha, son, la, si).

Nhạc cụ phát ra âm thanh nhưng không đầy đủ các nốt ứng với 7 độ cao khác nhau (ứng với các nốt: đồ, rê, mi, pha, son, la, si).

1 Chất lượng báo cáo Viết báo cáo đủ nội dung, viết và trình bày báo cáo

37

Viết báo cáo đủ nội dung, nhưng viết và trình bày chưa khoa học, trả Viết báo cáo đủ nội dung, viết và trình bày có khoa học, nhưng trả

lời câu hỏi chưa tốt. lời câu hỏi chưa tốt. khoa học, trả lời câu hỏi tốt.

Một số câu hỏi khi HS báo cáo:

1/ Hãy mô tả nguyên lí hoạt động của nhạc cụ nhóm em đã chế tạo?

2/ Để âm thanh mà nhạc cụ phát ra đầy đủ các nốt, nhóm em cần phải cải tiến

các thiết bị nào? Cải tiến như thế nào? Tại sao phải cải tiến thiết bị đó?

3/ Những khó khăn của nhóm em trong quá trình chế tạo thiết bị?

4. Kết quả thực nghiệm và đánh giá chủ đề STEM sóng âm

4.1. Kết quả thực nghiệm

4.1.1. Kết quả định tính

Qua việc tổ chức Dạy học STEM chủ đề Sóng âm theo định hướng phát triển năng lực vật lí với nhiệm vụ chế tạo nhạc cụ đơn giản cho HS lớp 12A trường THPT Tương Dương 1, tôi nhận thấy:

- HS tìm kiếm, khai thác và xử lí khá tốt các thông tin thu thập được từ sách báo,

từ internet và các phương tiện truyền thông khác.

- Năng lực công nghệ thông tin của HS tăng lên đáng kể. Ngoài sử dụng máy vi tính có kết nối mạng internet để tìm kiếm thông tin, HS còn sử dụng khá thành thạo các phần mềm trình diễn báo cáo, thậm chí đã làm được các ấn phẩm rất đẹp, sáng tạo và chuyên nghiệp (poster, brochure, banner …).

- Học sinh biết cách tìm kiếm và sử dụng các ứng dụng đo tần số âm, đồ thị dao động âm, mức cường độ âm trên điện thoại thông minh để khảo sát các đặc trưng của âm.

- Hoạt động nhóm: Các thành viên của nhóm nghiêm túc, hào hứng khi tham gia, thảo luận sôi nổi, chủ động đưa ra ý kiến, đóng góp ý kiến, làm việc trên tinh thần đoàn kết, hỗ trợ, giúp đỡ và hợp tác, phân công nhiệm vụ phù hợp năng lực của từng thành viên, biết động viên nhau hoàn thành đúng tiến độ công việc. Nhóm trưởng tổ chức điều khiển tốt.

- Hoạt động cá nhân: chủ động tự học, tự đọc, tự tìm hiểu tài liệu, tự giác tham

gia thực hiện các nhiệm vụ được giao.

- Các buổi báo cáo kiến thức nền, báo cáo bản thiết kế, báo cáo sản phẩm, các nhóm trao đổi, chất vấn khá sôi nổi, thể hiện sự hiểu biết về nội dung, tư duy phê phán và tiếp thu một cách sáng tạo của người học. HS biết cách tự đánh giá sản phẩm của mình và của nhóm khác khách quan, chính xác.

4.1.2. Kết quả định lượng

38

Thực nghiệm sư phạm được tiến hành ở lớp 12A trường THPT Tương Dương 1,

sĩ số 32. Hoạt động học tập được quan sát, thu thập thông tin và đánh giá thông qua Rubrics đánh giá NLVL, tiêu chí đánh giá sản phẩm của nhóm.

Sau khi dạy thực nghiệm tại lớp 12A, tôi cho HS trong toàn khối làm bài kiểm tra lí thuyết phần sóng âm. Khối 12 gồm 10 lớp, từ lớp A đến L với tổng số hs là 278 em.

Điểm của HS lớp 12 A được tính: (điểm kiểm tra lí thuyết + điểm chấm trong

khi học qua rubrics + điểm chấm sản phẩm)/3.

Điểm của 246 HS các lớp đối chứng (ĐC) còn lại được tính bằng điểm bài kiểm

tra.

Kết quả:

- Điểm số của học sinh:

Mức 1

Mức 2

Mức 3

Điểm số

[0 – 5.0)

[5.0 – 8.0)

[8.0 – 10]

Số lượng học sinh lớp ĐC /tỷ lệ (%)

129 52,4(%) 112 45,5(%)

5

2,1(%)

Số lượng học sinh lớp TN /tỷ lệ (%)

0

0

21

65,6(%)

11

34,4(%)

65.6

70

52.4

60

45.5

50

34.4

40

30

20

2.1

10

0

0

Mức 1

Mức 2

Mức 3

lớp ĐC

lớp TN

Tỷ lệ % được thể hiện qua biểu đồ sau:

Từ biểu đồ, nhận thấy: HS lớp TN đa phần đạt mức 2 và mức 3 vượt trội hơn

so với hs các lớp ĐC.

Kết quả trên cho thấy, các chủ đề STEM giúp HS phát triển năng lực vật lí một cách tối đa. Hs luôn phải thực hiện các hành động quan sát, tìm tòi, khám phá thế giới tự nhiên và vận dụng kiến thức, kĩ năng để giải thích các hiện tượng tự nhiên. Và khi người học thực hiện các hành động này đồng thời đảm bảo việc có được các biểu hiện của năng lực vật lí.

39

Về tinh thần học tập của HS, đa số HS ở lớp thực nghiệm đều hứng thú học tập,

tích cực tham gia vào các hoạt động của bài học, thảo luận nhóm, phát biểu ý kiến, mạnh dạn nêu lên những vấn đề còn vướng mắc. HS lớp đối chứng học tập khá thụ động, rụt rè, tập trung kém, giờ học khá nặng về kiến thức.

4.2. Đánh giá chủ đề STEM Sóng âm

Tiến trình dạy học STEM phỏng theo quy trình thiết kế kĩ thuật và đánh giá

NLVL của HS theo tiêu chí có tính khả thi và phù hợp với CT GDPT mới.

Thực nghiệm sư phạm tại lớp 12A trường THPT Tương Dương 1 cho kết quả:

- Chế tạo thành công nhạc cụ đơn giản, vật liệu tái chế. Nâng cao kỹ năng sử

dụng thiết bị cơ khí, kỹ thuật.

- Hs có kiến thức đầy đủ hơn về sóng âm. Biết cách tìm tòi, khám phá để chiếm lĩnh kiến thức mới, từ đó vận dụng giải quyết nhiệm vụ chế tạo nhạc cụ đơn giản. Học sinh nhận thức được vai trò của khoa học và công nghệ đối với việc hình thành môi trường văn hóa, tinh thần, vật chất.

- Kỹ năng sử dụng công nghệ thông tin được nâng cao. Biết sử dụng ứng dụng

trên điện thoại thông minh thực hiện đo đạc số liệu trong các phần thực hành.

- Tăng khả năng ghi nhớ kiến thức, phát triển tư duy sáng tạo và giải quyết vấn

đề nảy sinh trong quá trình thực hiện nhiệm vụ.

- Hiểu biết thêm về âm thanh, bộ phận phát âm từ cơ thể người và ảnh hưởng

của âm thanh đến đời sống con người.

- Bước đầu HS còn rụt rè, lúng túng nhưng khi được động viên khích lệ, đã chủ động hợp tác hoàn thành mục tiêu; chủ động nghiên cứu kiến thức mới, tự tin trong việc trình bày, trao đổi ý kiến, quan điểm cá nhân, các nhóm thảo luận sôi nổi, biết phân công nhiệm vụ phù hợp với năng lực từng học sinh, năng lực hợp tác, giao tiếp cộng đồng, xã hội, rèn luyện thái độ, đức tính kiên trì, tác phong làm việc khoa học trong thời đại công nghệ.

- Đánh giá năng lực vật lí của Hs bằng bộ công cụ đánh giá được xây dựng theo

các mức độ, bảng rubrics.

Một số khó khăn khi triển khai bài học:

- Năng lực sử dụng công nghệ thông tin, ngoại ngữ của học sinh còn nhiều hạn

chế.

- Học sinh còn bị động, phụ thuộc nhiều vào sự hướng dẫn của giáo viên. Một số em

còn thụ động, chưa tích cực trong hoạt động nhóm.

- Đồ phế liệu được học sinh tận dụng, kém chất lượng nên chưa đạt hiệu quả cao. Nhóm 4 sử dụng các van xe đạp cũ nên bị rò khí, nhóm 2 tận dụng các cốc uống nước không cùng loại …

40

- Lớp 12A là lớp đại trà và vùng miền núi, nên nhiều em gặp một số khó khăn

trong việc nghiên cứu như thiếu thiết bị công nghệ thông tin, khó khăn về mặt kinh tế, phương tiện đi lại, đứt quãng thông tin liên lạc giữa các thành viên của nhóm.

5. Khảo sát sự cấp thiết và tính khả thi của đề tài “Phát triển năng lực Vật lí

của học sinh trong dạy học STEM chủ đề “Sóng âm” – Vật lí 12”

5.1. Mục đích khảo sát

Thông qua khảo sát nhằm khẳng định sự cấp thiết và tính khả thi của đề tài “Phát triển năng lực Vật lí của học sinh trong dạy học STEM chủ đề Sóng âm – Vật lí 12”, để từ đó đánh giá khả năng thực hiện và hiệu quả của giáo dục STEM trong dạy học định hướng phát triển năng lực vật lí.

5.2. Nội dung và phương pháp khảo sát

5.2.1. Nội dung khảo sát

- Các giải pháp trong đề tài “Phát triển năng lực Vật lí của học sinh trong dạy học STEM chủ đề Sóng âm – Vật lí 12” có cấp thiết đối với vấn đề nghiên cứu hiện nay hay không?

- Các giải pháp trong đề tài có khả thi đối với vấn đề nghiên cứu hiện nay hay

không?

5.2.2. Phương pháp khảo sát và thang đánh giá

Phương pháp được sử dụng để khảo sát là Trao đổi bằng bảng hỏi; với thang

đánh giá 04 mức (tương ứng với điểm số từ 1 đến 4):

Mức 1. Không cấp thiết; Mức 2. Ít cấp thiết; Mức 3. Cấp thiết; Mức 4. Rất cấp thiết.

Mức 1. Không khả thi; Mức 2. Ít khả thi; Mức 3. Khả thi; Mức 4. Rất khả thi.

Khảo sát thông qua Google Form. Link:

https://docs.google.com/forms/d/e/1FAIpQLSfY8izT3cooWALj- 9tUPpCGOBIfkKWDC_moF04Q1rh3qI_diw/viewform?usp=sf_link Tính điểm trung bình 𝑋̅ theo phần mềm SPSS (Statistical Package for the Social Sciences) sau khi có số liệu khảo sát số liệu trong Google Form.

5.3. Đối tượng khảo sát

TT Đối tượng Số lượng

1 GV tổ tự nhiên trường THPT Tương Dương 1 13

2 BGH trường THPT Tương Dương 1 4

∑ 17

41

5.4. Kết quả khảo sát về sự cấp thiết và tính khả thi của các giải pháp đã đề xuất 5.4.1. Sự cấp thiết của các giải pháp đã đề xuất

Thiet ke quy trinh và to

Xay dung cong cu danh

Phan tich noi dung kien

chuc day hoc STEM chu

gia phat trien nang luc vat

thuc phan song am trong

de song am phat trien

li HS trong day hoc STEM

chuong trinh vat li THPT

nang luc vat li

chu de Song am

17

17

17

N

Valid

0

0

0

Missing

3.5882

3.7059

3.7059

Mean

4.00

4.00

4.00

Đánh giá sự cấp thiết của các giải pháp đã đề xuất:

Mode

Các thông số TT Các giải pháp Biểu đồ 𝑿̅ Mức

3.59 4 1

Phân tích nội dung kiến thức phần sóng âm trong chương trình vật lí THPT

2 3.71 4

Thiết kế quy trình và tổ chức dạy học STEM chủ đề sóng âm phát triển năng lực vật lí

3 3.71 4

Xây dựng công cụ đánh giá phát triển năng lực vật lí HS trong dạy học STEM chủ đề sóng âm

Nhận xét trên cơ sở số liệu thu được từ bảng trên:

42

Các đối tượng khảo sát đã đánh giá mức độ cấp thiết cao, với điểm trung bình

chung là 3.67 điểm. Như vậy, có thể nói đa số lượt ý kiến đánh giá đều thống nhất cho rằng cả 3 giải pháp đề xuất có tính rất cấp thiết. Giải pháp 2 và 3: “Thiết kế quy trình và tổ chức dạy học STEM chủ đề sóng âm phát triển năng lực vật lí”, “Xây dựng công cụ đánh giá phát triển năng lực vật lí HS trong dạy học STEM chủ đề sóng âm” đánh giá cao ngang nhau 𝑋̅ = 3.71, xếp thứ 1. Trong khi đó giải pháp 1 “Phân tích nội dung kiến thức phần sóng âm trong chương trình vật lí THPT” được đánh giá cấp thiết thấp nhất 𝑋̅ = 3.59, xếp thứ 2.

5.4.2. Tính khả thi của các giải pháp đã đề xuất

Thiet ke quy trinh và to

Xay dung cong cu danh

Phan tich noi dung kien

chuc day hoc STEM chu

gia phat trien nang luc vat

thuc phan song am trong

de song am phat trien

li HS trong day hoc STEM

chuong trinh vat li THPT

nang luc vat li

chu de Song am

17

17

17

N

Valid

0

0

0

Missing

3.7059

3.6471

3.7647

Mean

4.00

4.00

4.00

Mode

Từ phân tích trên, nhận thấy đề tài “Phát triển năng lực Vật lí của học sinh trong dạy học STEM chủ đề Sóng âm – Vật lí 12” là rất cần thiết và có nhiều giải pháp hiệu quả để thực hiện.

Các thông số TT Các giải pháp Biểu đồ 𝑿̅ Mức

1 3.71 4

Phân tích nội dung kiến thức phần trong âm sóng chương trình vật lí THPT

2 3.65 4

43

Thiết kế quy trình và tổ chức dạy học STEM chủ đề sóng âm phát triển năng lực vật lí

3 3.76 4

Xây dựng công cụ đánh giá phát triển năng lực vật lí HS trong học dạy STEM chủ đề sóng âm

Nhận xét trên cơ sở số liệu thu được từ bảng trên:

Các đối tượng khảo sát đã đánh giá mức rất khả thi, với điểm trung bình chung là 3.71 điểm. Như vậy, có thể nói đa số lượt ý kiến đánh giá đều thống nhất cho rằng cả 3 giải pháp đề xuất có tính rất khả thi. Giải pháp 3 “Xây dựng công cụ đánh giá phát triển năng lực vật lí HS trong dạy học STEM chủ đề sóng âm” đánh giá cao nhất 𝑋̅ = 3.76, giải pháp 2 “Thiết kế quy trình và tổ chức dạy học STEM chủ đề sóng âm phát triển năng lực vật lí” đánh giá thấp nhất 𝑋̅ = 3.65, xếp thứ 3.

Từ phân tích trên cho thấy các giải pháp đề xuất đều có khả năng thực hiện và

44

đem lại hiệu quả, khẳng định tính khả thi của đề tài nghiên cứu.

Phần 3: KẾT LUẬN

1. Ý nghĩa của đề tài

Trình bày cơ sở lý luận về giáo dục STEM, cơ sở thực tiễn về việc dạy học STEM định hướng phát triển năng lực vật lí tại trường THPT Tương Dương 1; lí luận về dạy học định hướng phát triển năng lực Vật lí. Thiết kế và tổ chức thực hiện dạy học STEM chủ đề “Sóng âm”- Vật lí 12 cơ bản, phát triển năng lực Vật lí cho HS THPT. Xây dựng bộ công cụ đánh giá năng lực vật lí trong dạy học STEM chủ đề “sóng âm”. Tiến hành thực nghiệm sư phạm tại trường THPT Tương Dương 1 bài dạy STEM chủ đề “Sóng âm”, chế tạo thành công nhạc cụ đơn giản. Các kết quả nghiên cứu của đề tài làm tài liệu tham khảo, nghiên cứu về giáo dục STEM cho GV trường phổ thông.

Dạy học STEM được xem là một trong những phương pháp phát triển năng lực vật lí cho HS một cách rõ ràng nhất. Học sinh vừa học được kiến thức khoa học, vừa học được cách vận dụng kiến thức đó vào thực tiễn. Từ đó biết được sự liên hệ giữa các lĩnh vực STEM một cách rõ ràng hơn, dần định hình nghề nghiệp cho HS về các lĩnh vực STEM trong tương lai.

Kết quả thực nghiệm đề tài “Phát triển năng lực Vật lí của học sinh trong dạy học STEM chủ đề Sóng âm – Vật lí 12”, bước đầu cho thấy: Tiến trình dạy học STEM phỏng theo quy trình thiết kế kĩ thuật và đánh giá NLVL của HS theo tiêu chí được xây dựng có tính khả thi và phù hợp với CT GDPT mới. Giáo dục STEM giúp HS biết cách áp dụng kiến thức vào thực tế cuộc sống, giúp HS tư duy, giải quyết vấn đề dựa trên cơ sở khoa học chặt chẽ và có tính ứng dụng thực tế cao.

HS trường THPT Tương Dương 1, đa số là con em dân tộc thiểu số1, năng lực

nhận thức khoa học, nhận thức vật lý còn nhiều hạn chế. Ngôn ngữ khoa học Vật lý có phần khó hiểu và trừu tượng. Nhưng khi được tham gia vào các hoạt động nghiên cứu bài học, tự tìm tòi, khám phá, vận dụng kiến thức vào giải quyết những vấn đề thực tiễn, … Hs được tiếp thu các năng lực khoa học một cách “tự nhiên”, dễ hiểu, tăng khả năng ghi nhớ kiến thức, phát triển tư duy sáng tạo và giải quyết vấn đề nảy sinh trong quá trình thực hiện nhiệm vụ.

Giáo dục STEM làm cho HS thấy được lý thuyết khoa học gắn liền với thực tiễn cuộc sống. Từ đó nuôi dưỡng cho các em niềm tin với khoa học và có thể ứng dụng kiến thức đã học để tạo ra những sản phẩm phục vụ cuộc sống.

1 Năm học 2022-2023 số lượng học sinh của trường là 1066 em với 30 lớp trong đó dân tộc Thái 781/1066 (chiếm

73,27%); Khơ mú 103/1066 (chiếm 9,66%); Mông 75/1066 (chiếm 7,04%); tày Poọng (Thổ) 5/1066 (chiếm 0,47%);

Ơ đu 1/1066 (chiếm 0,094%); Kinh 99/1066 (chiếm 9,19%).

45

Đề tài tạo điều kiện để tôi có thêm kinh nghiệm và động lực trong đổi mới phương pháp dạy học theo định hướng phát triển phẩm chất năng lực HS, tạo tiền đề cho việc thực hiện chương trình giáo dục phổ thông mới.

2. Hướng phát triển của đề tài

Về cơ bản, đề tài đã đáp ứng được các mục tiêu nghiên cứu; phương pháp nghiên cứu phù hợp. Tuy nhiên, việc tổ chức dạy học STEM chủ đề “Sóng âm” định hướng phát triển năng lực vật lí còn nhiều hạn chế trong quá trình thực hiện. Thời gian tiếp theo, tôi sẽ tiếp tục khắc phục những hạn chế nhằm hoàn thiện đề tài góp phần nâng cao năng lực chuyên môn, đổi mới phương pháp dạy học phát triển phẩm chất năng lực HS.

Những kết quả đạt được khẳng định tính thực tiễn của đề tài. Vì vậy đề tài có thể được áp dụng ở các trường THPT trong dạy học môn Vật lý và làm tài liệu tham khảo cho các môn học khác. Tiếp tục triển khai ở các chủ đề vật lí khác, đặc biệt với chương trình GDPT mới. Từ đó dần rút kinh nghiệm trong việc thiết kế, tổ chức dạy học và xây dựng bộ công cụ đánh giá năng lực vật lý học sinh một cách chính xác. Kiểm tra đánh giá cần được thực hiện theo các yêu cầu, kỹ thuật đối với các phương pháp, công cụ đã thiết kế, lựa chọn, phù hợp với từng loại hình đánh giá (giáo viên đánh giá, học sinh tự đánh giá bản thân, học sinh đánh giá lẫn nhau). Kiểm tra đánh giá chính xác, nghiêm túc từ phía giáo viên và học sinh, giúp học sinh phát triển năng lực, phẩm chất.

Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn nghề nghiệp, nội dung kiến thức khoa học phổ thông và nhu cầu hướng nghiệp của học sinh. Đề tài có thể triển khai thành các chủ đề STEM hướng nghiệp như: chủ đề ngành kỹ thuật dân dụng và công nghiệp; ngành cơ khí điện, điện tử, ngành năng lượng …

3. Những kiến nghị, đề xuất.

Trong quá trình thực hiện đề tài, tôi nhận thấy để việc nghiên cứu dạy học STEM phát triển năng lực vật lí và áp dụng vào thực tiễn đạt hiệu quả cao cần phải chú trọng đến một số vấn đề sau:

Đối với Sở GD-ĐT: Tăng cường tổ chức tập huấn cho CB- GV các vấn đề về STEM một cách chuyên sâu. Đồng thời cần đầu tư thêm trang thiết bị dạy học đầy đủ, đồng bộ cho các trường. Cho phép giảm tải việc kiểm tra kiến thức hàn lâm của HS và chuyển hoá thành việc kiểm tra kiến thức vận dụng vào thực tiễn. Tổ chức hội thảo chuyên môn cụm, liên trường nhiều hơn nữa để lan toả nhanh nhất việc áp dụng các phương pháp dạy học hiện đại.

46

Đối với nhà trường: Liên kết với các cơ sở giáo dục chuyên nghiệp, trường ĐH- CĐ, dạy nghề tìm kiếm nguồn tài trợ về CSVC, chia sẻ các cơ hội, kinh nghiệm trong việc triển khai dạy học STEM. Tạo điều kiện cho HS được tham gia trải nghiệm STEM nhiều hơn với các hình thức ngày hội STEM, câu lạc bộ STEM, thăm quan học tập để HS có được những kiến thức, kinh nghiệm thực tế, tiệp cận với sự tiên tiến của KHKT, công nghệ, trên cơ sở đó phát huy tính sáng tạo, khai thác tối đa các phẩm chất, năng lực của con người trong thời đại công nghệ 4.0. Khuyến

khích và có những phần thưởng tương xứng với các GV có tâm huyết, có công trình thiết thực trong việc đổi mới PPDH.

Đối với giáo viên: Cần không ngừng học tập, nâng cao trình độ chuyên môn,

luôn ý thức được cần phải đổi mới dạy học để đáp ứng được yêu cầu đổi mới của chương trình GDPT đã đưa ra.

Đối với HS: Luôn có thói quen vận dụng các kiến thức, kỹ năng của môn học vào thực tiễn cuộc sống. Khai thác, sử dụng công nghệ thông tin thành thạo, có hiệu quả để tìm kiếm nhiều nguồn tài liệu phục vụ học tập. Đồng thời cần rèn luyện các kỹ năng cần thiết trong quá trình học tập như làm việc nhóm, giải quyết các vấn đề … để phát huy khả năng của mình trong học tập cũng như trong đời sống thực tiễn.

47

Trên đây là những kinh nghiệm đúc rút được của tôi trong việc áp dụng đề tài “Phát triển năng lực Vật lí của học sinh trong dạy học STEM chủ đề Sóng âm – Vật lí 12” tại trường THPT Tương Dương 1 trong thời gian qua. Việc áp dụng đề tài thực sự đã mang lại những hiệu quả rất thiết thực, góp phần tích cực vào phong trào đổi mới dạy và học hiện nay trong nhà trường. Đề tài có thể sử dụng để tiếp tục thử nghiệm, rút kinh nghiệm tại trường và các trường THPT nhằm nâng cao chất lượng dạy và học. Rất mong nhận được các ý kiến đóng góp, chia sẻ của quý thầy cô, đồng nghiệp và bạn đọc quan tâm để tôi hoàn thiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn!

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Bộ Giáo dục và Đào tạo (năm 2014), Tài liệu tập huấn Dạy học và kiểm tra,

đánh giá kết quả học tập theo định phát triển năng lực môn Vật lí.

2. Bộ GD và ĐT- Hà Nội (2022), Hướng dẫn xây dựng kế hoạch bài dạy STEM

cấp trung học phổ thông.

3. TS Đỗ Hương Trà (2019), Dạy học phát triển năng lực môn vật lí trung học

phổ thông, NXB Đại Học Sư Phạm.

4. Nguyễn Thanh Nga (2021), Giáo dục STEM hướng dẫn thực hiện kế hoạch bài dạy đáp ứng yêu cầu phát triển phẩm chất, năng lực học sinh trung học, NXB Đại Học Sư Phạm TP Hồ Chí Minh.

5. PGS TS Huỳnh Văn Sơn (2018), Phương pháp dạy học phát triển năng lực

học sinh phổ thông, NXB ĐHSP TP HCM.

6. Module 2,3,9 chương trình bồi dưỡng ETEP – Bộ giáo dục và đào tạo.

Phụ lục 01

PHIẾU THAM KHẢO Ý KIẾN GIÁO VIÊN

I. THÔNG TIN CÁ NHÂN Họ và tên (có thể ghi hoặc không): ………………. Giới tính: Nam/Nữ Trình độ đào tạo:……… Nơi công tác:…………….Số năm giảng dạy: …………

II. CÁC VẤN ĐỀ THAM KHẢO Ý KIẾN

Quý thầy cô đánh dấu chéo (X) vào ô tương ứng với sự lựa chọn của mình.

1. Thầy (cô) hiểu gì về dạy học theo mô hình giáo dục STEM?

Giáo dục STEM là mô hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn, giúp học sinh áp dụng các kiến thức khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học vào giải quyết một số vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể.

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.

2. Theo thầy (cô) ý nghĩa của giáo dục STEM trong trường phổ thông?

Đảm bảo giáo dục toàn diện

Nâng cao hứng thú học tập các môn học thuộc lĩnh vực STEM

Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho học sinh

Kết nối trường học với cộng đồng

Hướng nghiệp, phân luồng

3. Theo thầy (cô) có cần thiết dạy học môn vật lý theo mô hình giáo dục STEM không?

Rất cần thiết

Cần thiết

Không cần thiết

Hoàn toàn không

4. Theo thầy cô môn Vật lý có vai trò như thế nào trong giáo dục STEM?

Giúp học sinh thấy được ý nghĩa và tầm quan trọng của môn học với thực tiễn.

Hình thành và phát triển các năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, năng lực thiết kế một cách tự nhiên, hợp lí, tránh sự gượng ép.

Góp phần vào giáo dục hướng nghiệp, tạo cơ hội để học sinh tìm hiểu và xem xét các lĩnh vực nghề nghiệp theo nhiều góc độ, từ đó giúp học sinh có thêm các căn cứ để lựa chọn nghề nghiệp phù hợp với bản thân thay vì lựa chọn cảm tính.

Góp phần phát triển năng lực nghiên cứu theo chu trình khoa học và chu trình kĩ thuật một cách trọn vẹn.

5. Theo thầy cô, năng lực vật lí bao gồm những biểu hiện nào?

Nhận thức được kiến thức phổ thông cốt lõi về: mô hình hệ vật lí; chất, năng lượng và sóng; lực và trường.

Nhận biết được một số ngành, nghề liên quan đến vật lí.

Thực hiện được hoạt động tìm hiểu một số sự vật, hiện tượng đơn giản, gần gũi trong đời sống và trong thế giới tự nhiên theo tiến trình.

Sử dụng được các chứng cứ khoa học để kiểm tra các dự đoán, lí giải các chứng cứ, rút ra các kết luận.

Vận dụng được kiến thức, kĩ năng đã học trong một số trường hợp đơn giản, bước đầu sử dụng toán học như một ngông ngữ và công cụ để giải quyết được vấn đề.

6. Theo thầy cô, để phát triển năng lực vật lí cho học sinh cần những biện pháp nào?

Tăng cường sử dụng các phương pháp dạy học có khả năng giúp học sinh phát triển năng lực vật lí như dạy học giải quyết vấn đề, dạy học dự án, dạy học trên cơ sở vấn đề,…

Xây dựng và sử dụng bài tập phát triển năng lực, đặc biệt quan tâm đến bài tập thực nghiệm và bài tập gắn với thực tiễn.

Thường xuyên tổ chức cho học sinh thực hiện các dự án, các hoạt động trải nghiệm.

7. Theo thầy cô, những yếu tố nào ảnh hưởng đến việc tổ chức dạy học STEM?

Sự quan tâm đầy đủ và toàn diện của nhà trường về đổi mới phương pháp dạy học theo hướng phát triển phẩm chất, năng lực HS.

Cần có sự hiểu biết đầy đủ, toàn diện và thống nhất về giáo dục STEM.

Quan tâm bồi dưỡng đội ngũ giáo viên.

Tăng cường cơ sở vật chất, trang thiết bị phòng thí nghiệm thực hành.

Kết nối với cơ sở giáo dục đại học, nghề nghiệp, các cơ sở sản xuất, trung tâm nghiên cứu.

8. Theo thầy cô khi thiết kế một chủ đề dạy học STEM (tiến trình bài dạy STEM tuân theo quy trình thiết kế kĩ thuật) cần thực hiện theo các bước nào? (1) Xác định vấn đề. (2) Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp. (3) Lựa chọn giải pháp. (4) Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá. (5) Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh. A. Thực hiện các bước theo thứ tự: (1), (2), (3), (4), (5). B. Thực hiện các bước theo thứ tự: (1), (2), (3), (5), (4). C. Thực hiện các bước theo thứ tự: (1), (2), (3), (4). D. Thực hiện các bước theo thứ tự: (1), (2), (4), (5), (3). 9. Theo thầy cô khi tổ chức dạy học chủ đề STEM có những khó khăn gì?

Không có thời gian đầu tư thiết kế chủ đề

Khó chọn lọc chủ đề phù hợp nội dung bài dạy

Không đem lại hiệu quả cao trong các kỳ thi HSG, TN THPT QG

Trình độ GV còn hạn chế

Trình độ HS không đồng đều

Thiếu thốn về cơ sở vật chất, thiết bị thí nghiệm thực hành, kinh phí eo hẹp

HS không hứng thú với dạy học STEM

10. Theo thầy cô, dạy học STEM có giúp phát triển năng lực vật lí ở học sinh không?

Có nhưng không đầy đủ

Không

Phụ lục 02

PHIẾU THAM KHẢO Ý KIẾN HỌC SINH Phiếu điều tra này thực hiện nhằm đánh giá mức độ cần thiết của việc dạy học STEM trong môn Vật lý. Sự đóng góp ý kiến nghiêm túc của các em là căn cứ thiết thực giúp nội dung đề tài nghiên cứu của tác giả mang tính khách quan và có ý nghĩa thực tế. Các em HS cho biết ý kiến, quan điểm của mình về một số vấn đề dưới đây bằng cách đánh dấu (X) vào ô lựa chọn. (STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học). Thuật ngữ này được sử dụng khi đề cập đến các chính sách phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học của mỗi quốc gia. Theo chương trình giáo dục phổ thông 2018, giáo dục STEM là mô hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn, giúp học sinh áp dụng các kiến thức khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học vào giải quyết một số vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể.)

I. THÔNG TIN CÁ NHÂN

1. Trường: ………………………

2. Lớp: …………………………...

3. Giới tính: Nam/Nữ

4. Học lực: Giỏi Khá Trung Bình Yếu

II. CÁC VẤN ĐỀ THAM KHẢO Ý KIẾN

1. Thầy cô em đã dạy học theo mô hình giáo dục STEM chưa?

Thường xuyên Thỉnh thoảng Chưa bao giờ

2. Nếu em chưa được học theo mô hình giáo dục STEM, em có mong muốn được học không? Vì sao?

Mong muốn Không mong muốn

Vì: …………………………………………………………………………………...

3. Nếu em đã được học chủ đề (bài dạy) theo giáo dục STEM, em có hứng thú như thế nào?

Rất hứng thú Hứng thú Không hứng thú Bình thường

4. Em đã được học môn Vật lý theo mô hình giáo dục STEM chưa?

Thường xuyên Thỉnh thoảng Mới 1 lần Chưa bao giờ

5. Nếu em đã được học môn Vật lý theo mô hình giáo dục STEM, em thấy có những khó khăn gì trong quá trình thực hiện dự án?

Không có thời gian để hoạt động trải nghiệm

Không có nhiều nguồn tài liệu tham khảo

Không có kinh phí thực hiện

Khó khăn trong việc tìm mua linh kiện, thiết bị điện tử.

Trình độ nhận thức của bản thân còn hạn chế

Ảnh hưởng đến kết quả học tập, thi cử

Phụ lục 03

ĐỀ KIỂM TRA 15 PHÚT SÓNG ÂM Câu 1. Trong các nhạc cụ, hộp đàn, thân kèn, sáo có tác dụng:

A. Làm tăng độ cao và độ to của âm.

B. Lọc bớt tạp âm và tiếng ồn.

C. Giữ cho âm phát ra có tần số ổn định.

D. Vừa khuếch đại âm, vừa tạo ra âm sắc riêng của âm do nhạc cụ đó phát ra.

Câu 2. Âm do một chiếc đàn bầu phát ra:

A. nghe càng trầm khi biên độ âm càng nhỏ và tần số âm càng lớn

B. nghe càng cao khi mức cường độ âm càng lớn

C. có độ cao phụ thuộc vào hình dạng và kích thước hộp cộng hưởng

D. có âm sắc phụ thuộc vào dạng đồ thị dao động của âm

Câu 3. Một người không nghe được âm có tần số f < 16 Hz là do

A. biên độ âm quá nhỏ nên tai người không cảm nhận được

B. nguồn phát âm ở quá xa nên âm không truyền được đến tai người này.

C. cường độ âm quá nhỏ nên tai người không cảm nhận được

D. tai người không cảm nhận được những âm có tần số này.

Câu 4. Tại một vị trí trong môi trường truyền âm, khi cường độ âm tăng gấp 10 lần giá trị cường độ âm ban đầu thì mức cường độ âm

A. giảm đi 10 B. C. tăng thêm 10 dB. B. tăng thêm 10 B. D. giảm đi 10 dB.

Câu 5. Một cái loa có công suất 1 W khi mở hết công suất, lấy π = 3,14. Cường độ âm tại điểm cách nó 400 cm có giá trị là C. 5.10–4 W/m2 D. 5 mW/m2 A. 5.10–5 W/m2 B. 5 W/m2

Câu 6. Thả một hòn đá từ miệng của một cái giếng cạn có độ sâu h thì sau đó

nghe thấy tiếng đá chạm đáy giếng. Biết tốc độ truyền âm trong không khí là 300 m/s và g = 10 m/s2, tính độ sâu của giếng?

A. 20,5 m B. 24,5 m C. 22,5 m D. 20 m

Câu 7. Một lá thép mỏng, một đầu cố định, đầu còn lại được kích thích để dao động với chu kì không đổi và bằng 0,04 ms. Âm do lá thép phát ra là A. âm mà tai người nghe được. B. nhạc âm. C. hạ âm. D. siêu âm. Câu 8. Một thanh kim loại dao động với tần số 200Hz. Nó tạo ra trong nước một sóng âm có bước sóng 7,17m. Vận tốc truyền âm trong nước là

A. 27,89m/s B. 1434m/s C. 1434cm/s. D. 0,036m/s.

Câu 9. Một âm có hiệu tần số của họa âm bậc 5 và họa âm bậc 2 là 36 Hz. Tần số của âm cơ bản là

A. 12Hz B. 36Hz C. 72Hz D. 18Hz

Câu 10. Một lá thép mỏng, một đầu cố định, đầu còn lại được kích thích để dao động với chu kì không đổi và bằng 0,08 s. Âm do lá thép phát ra là:

A. âm mà tai người nghe được B. nhạc âm

C. hạ âm D. siêu âm