Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Thiết kế, chế tạo trò chơi và tổ chức dạy học dự án về giáo dục Stem chủ đề: Động lượng, định luật bảo toàn động lượng (4 tiết – Vật lý 10)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:52

Thêm vào BST

Báo xấu

24
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu sáng kiến "Thiết kế, chế tạo trò chơi và tổ chức dạy học dự án về giáo dục Stem chủ đề: Động lượng, định luật bảo toàn động lượng (4 tiết – Vật lý 10)" nhằm nghiên cứu về mặt lý luận và thực tiễn, đề xuất một số kinh nghiệm dạy học chủ đề: Động lượng, định luật bảo toàn động lượng bằng dạy học dự án về giáo dục stem để đổi mới phương pháp dạy học, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục tại các nhà trường và đặc biệt là giúp học sinh các trường miền núi đang thiểu nhiều dụng cụ thí nghiệm nắm vững kiến thức vật lý, có hứng thú trong các tiết học.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Thiết kế, chế tạo trò chơi và tổ chức dạy học dự án về giáo dục Stem chủ đề: Động lượng, định luật bảo toàn động lượng (4 tiết – Vật lý 10)

SỞ GD&ĐT NGHỆ AN TRƯỜNG THPT ANH SƠN I TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO TRÒ CHƠI THÔNG QUA DẠY HỌC DỰ ÁN BÀI: ĐỘNG LƯỢNG, ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNG Môn: VẬT LÝ 10 TÁC GIẢ: Đặng Đình Hợp Đơn vị công tác: Trường THPT Anh Sơn I Anh Sơn, tháng 4 năm 2022 1
PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Lý do lựa chọn đề tài Đất nước ta đang trên đường phát triển và hội nhập tốt hơn với các nước trong khu vực và trên thế giới đặc biệt trong lĩnh vực khoa học và công nghệ để đáp ứng những nhu cầu lớn lao trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Đảng và nhà nước đã xác định rõ vai trò của ngành giáo dục đào tạo. Đào tạo nguồn nhân lực cho thời kì mới để đất nước vươn lên nền kinh tế tri thức đã và đang chú trọng hơn bao giờ hết. Trong xu thế đó, mỗi quốc gia cần tự tìm một hướng đi thích hợp với điều kiện hoàn cảnh cụ thể của quốc gia mình để tồn tại và phát triển. Nhận thức rõ yêu cầu khách quan trước tình hình mới, phát triển giáo dục là một trong những mục tiêu quốc sách hàng đầu được Đảng và Nhà nước ta đặc biệt quan tâm và chú trọng. Tại điều 24.2, Luật Giáo dục: "Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh". Năm học 2014-2015 bắt đầu thực hiện đổi mới toàn diện GDĐT theo định hướng phát triển năng lực người học. Trong sự đổi mới chung của ngành Giáo dục - Đào tạo, đổi mới phương pháp dạy học ở tất cả các cấp học đang được coi là chìa khoá để nâng cao hiệu quả, chất lượng dạy học. Xu thế đổi mới phương pháp dạy học hiện nay là phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo ở người học, hướng việc tìm tòi khám phá tri thức về phía người học. Trong dạy học tích cực, người học vừa là đối tượng của hoạt động dạy, đồng thời là chủ thể của hoạt động học, người học được cuốn hút vào các hoạt động học tập do giáo viên tổ chức và chỉ đạo, thông qua đó tự lực khám phá những điều chưa rõ, những điều mới mẻ, tự mình trực tiếp quan sát, làm thí nghiệm, giải quyết những vấn đề đặt ra theo cách nghĩ của mình, chứ không phải thụ động tiếp thu những kiến thức đã được giáo viên sắp đặt sẵn theo khuôn mẫu. Dạy học theo cách này, người giáo viên không chỉ đơn giản là người truyền đạt kiến thức mà phải là người tổ chức, chỉ đạo và hướng dẫn người học hoạt động theo hướng tích cực. Vì vậy, việc lựa chọn các hình thức, phương pháp, kĩ thuật dạy học mới, hiện đại phù hợp để có thể phát huy được tính tự tin, tính tích cực chủ động và sáng tạo trong hoạt động học tập của học sinh, phát triển năng lực người học là điều hết sức quan trọng của quá trình đổi mới. Mặt khác giáo dục phổ thông nước ta đang thực hiện bước chuyển từ chương trình giáo dục tiếp cận nội dung sang tiếp cận năng lực của người học, nghĩa là từ chỗ quan tâm học sinh học được cái gì đến chỗ quan tâm học sinh làm được cái gì qua việc học. Để đảm bảo điều đó, nhất quyết phải thực hiện thành công việc chuyển từ phương pháp dạy học nặng về truyền thụ kiến thức sang dạy cách học, cách vận dụng kiến thức, rèn luyện kĩ năng, hình thành năng lực và phẩm chất; đồng thời phải 2
chuyển cách đánh giá kết quả giáo dục từ nặng nề kiểm tra trí nhớ sang kiểm tra, đánh giá năng lực vận dụng kiến thức giải quyết vấn đề. Chính định hướng chỉ đạo đổi mới đó mà Nghị quyết Hội nghị Trung ương 8 khóa XI về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo nói rõ: “ Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy và học theo hướng hiện đại; phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo và vận dụng kiến thức kỹ năng của người học; khắc phục lối truyền thụ áp đặt một chiều, ghi nhớ máy móc. Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học, tạo cơ sở để người học tự cập nhật và đổi mới tri thức, kỹ năng, phát triển năng lực”. Vật lý là môn học thực nghiệm, được nhiều học sinh đánh giá "Là môn học khó và khô khan ... và hầu như giáo viên dạy Vật lý thì rất cứng nhắc trong quá trình truyền thụ kiến thức". Bản thân tôi thấy học sinh nhận xét có phần rất chính xác, vì vậy trong nhiều năm trăn trở tôi đã rất cố gắng trong việc thay đổi phương pháp dạy- học nhằm gây hứng thú cho học sinh và các tiết học cho học sinh thiết kế, chế tạo các trò chơi cho các tiết học được gọi là "Khô khan" đó. Trên đây là những lý do tôi quyết định chọn đề tài" Thiết kế, chế tạo trò chơi và tổ chức dạy học dự án về giáo dục Stem chủ đề: Động lượng, định luật bảo toàn động lượng” (4 tiết – Vật lý 10) 2. Mục đích nghiên cứu Trên cơ sở các kết quả nghiên cứu về mặt lý luận và thực tiễn, đề xuất một số kinh nghiệm dạy học chủ đề: Động lượng, định luật bảo toàn động lượng bằng dạy học dự án về giáo dục stem để đổi mới phương pháp dạy học, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục tại các nhà trường và đặc biệt là giúp học sinh các trường miền núi đang thiểu nhiều dụng cụ thí nghiệm nắm vững kiến thức vật lý, có hứng thú trong các tiết học. 3. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu Hình thức tổ chức dạy học thông qua thiết kế chủ đề STEM bài Động lượng, định luật bảo toàn động lượng trong dạy học Vật lý 10 THPT 4. Điểm mới trong kết quả nghiên cứu - Nghiên cứu được cơ sở lý luận và thực tiễn, lựa chọn và thiết kế hoạt động dạy học chủ đề HĐ STEM trong dạy học Vật lý 10 - THPT - Vận dụng quy trình thiết kế chủ đề HĐ STEM trong dạy học Vật lý 10 THPT. - Thử nghiệm thành công hình thức tổ chức dạy học dự án bằng hoạt động giáo dục STEM gắn với một chủ đề trong chương trình Vật lý 10 - THPT. - Phát triển các năng lực sẵn có của người học đồng thời giúp các em khám phá các năng lực tiềm ẩn thông qua việc thực hiện các nhiệm vụ học tập. - Phát huy tính tích cực, chủ động và khả năng sáng tạo trong quá trình học tập của học sinh nhằm tạo ra các sản phẩm có giá trị thực tiễn trong học tập. - Giáo dục năng lực số cho học sinh trong quá trình thiết kế, chế tạo sản phẩm. 3
PHẦN II: NỘI DUNG I.CƠ SỞ LÍ LUẬN 1.1. Tổng quan về các nghiên cứu và triển khai giáo dục STEM ở Việt Nam - Hiện nay một số tổ chức giáo dục cũng triển khai các hoạt động giáo dục STEM như công ty Endeavor Learning Institute và Học viện sáng tạo S3. Tuy nhiên, các hoạt động giáo dục STEM này chưa phải là hoạt động chính thức trong các trường phổ thông mà chỉ là các hoạt động độc lập của các công ty giáo dục như là một mảng kinh doanh và hoạt động truyền thông cộng đồng. -Thực hiện chủ trương đổi mới đồng bộ hình thức dạy học, phương pháp dạy học (PPDH) và kiểm tra, đánh giá kết quả giáo dục.Từ năm 2012, Bộ Giáo dục và Đào tạo hàng năm đã tổ chức cuộc thi “Vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các tình huống thực tiễn dành cho HS trung học” và cuộc thi “Dạy học theo chủ đề tích hợp dành cho GV trung học”. Đặc biệt, cuộc thi “Sáng tạo Khoa học Kĩ thuật” do Bộ Giáo dục và Đào tạo tổ chức dành cho HS phổ thông đã trở thành điểm sáng tích cực trong giáo dục định hướng năng lực. Cuộc thi thu hút được sự quan tâm rất lớn, tích cực cả về nhận thức và hành động từ các cấp lãnh đạo quản lí, các GV, HS và cả các phụ huynh. Các đề tài được triển khai thực hiện thuộc các lĩnh vực cơ khí, môi trường, … Về cơ bản, đây là một hình thức của giáo dục STEM. Các cuộc thi này là ví dụ cho mục tiêu giáo dục nhằm phát triển năng lực cho HS hình thành những kĩ năng học tập và lao động trong thế kỉ 21 của Bộ Giáo dục và Đào tạo và đó cũng là mục tiêu mà giáo dục STEM hướng tới.... 1.2. Khái niệm STEM STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học), thường được sử dụng khi bàn đến các chính sách phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học của mỗi quốc gia. Trong đó Science là quy trình sáng tạo ra kiến thức khoa học; Engineering là quy trình sử dụng kiến thức khoa học để thiết kế công nghệ mới nhằm giải quyết các vấn đề; Toán là công cụ được sử dụng để thu nhận kết quả và chia sẻ kết quả đó với những người khác. Giáo dục STEM về bản chất được hiểu là trang bị cho người học những kiến thức và kỹ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học. Các kiến thức và kỹ năng này phải được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau, giúp HS không chỉ hiểu biết về nguyên lý mà còn có thể thực hành và tạo ra được những sản phẩm trong cuộc sống hằng ngày. 4
* Mối liên hệ tương tác giữa các lĩnh vực trong giáo dục STEM Công nghệ (T) Toán (M) sử dụng trong thúc đẩy sử dụng trong Thúc đẩy Kỹ thuật (E) dẫn đến Khoa học (S) vận dụng liên quan nghiên cứu liên quan nghiên cứu Sáng chế Cải tạo thế giới Phương pháp Khám phá, giải khoa học thích thế giới Hình 1. Mối liên quan của Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học 1.3. Giáo dục STEM Như vậy, 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, qua đó phát triển cho học sinh năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề cùng với những năng lực khác tương ứng, đáp ứng được yêu cầu của sự phát triển kinh tế – xã hội. 1.4. Các mức độ áp dụng giáo dục STEM trong giáo dục phổ thông: - Dạy học các môn khoa học theo phương thức giáo dục STEM Đây là hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu trong nhà trường. Theo cách này, các bài học, hoạt động giáo dục STEM được triển khai ngay trong quá trình dạy học các môn học STEM theo tiếp cận liên môn. Các chủ đề, bài học, hoạt động STEM bám sát chương trình của các môn học thành phần. Hình thức giáo dục STEM này không làm phát sinh thêm thời gian học tập. - Tổ chức các hoạt động trải nghiệm STEM Trong hoạt động trải nghiệm STEM, học sinh được khám phá các thí nghiệm, ứng dụng khoa học, kỹ thuật trong thực tiễn đời sống. Qua đó, nhận biết được ý nghĩa của khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học đối với đời sống con người, nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM. Đây cũng là cách thức để thu hút sự quan tâm của xã hội tới giáo dục STEM. - Tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học, kĩ thuật Giáo dục STEM có thể được triển khai thông qua hoạt động nghiên cứu khoa học và tổ chức các cuộc thi sáng tạo khoa học kỹ thuật. Hoạt động này không 5
mang tính đại trà mà dành cho những học sinh có năng lực, sở thích và hứng thú với các hoạt động tìm tòi, khám phá khoa học, kỹ thuật giải quyết các vấn đề thực tiễn. Tổ chức tốt hoạt động câu lạc bộ STEM cũng là tiền đề phát triển hoạt động sáng tạo khoa học kỹ thuật và triển khai các dự án nghiên cứu trong khuôn khổ cuộc thi khoa học kỹ thuật dành cho học sinh trung học. 1.5. Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM Việc đưa giáo dục STEM vào trường học 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 các môn học đang được quan tâm như Toán, Khoa học, các lĩnh vực Công nghệ, Kỹ 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. - Nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM: Các dự án học tập trong 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. -Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho học sinh: Khi triển khai các dự án học tập STEM, học sinh hợp tác với nhau, chủ động và tự lực thực hiện các nhiệm vụ học; được làm quen hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học. Các hoạt động nêu trên góp phần tích cực vào hình thành và phát triển phẩm chất, năng lực cho học sinh. -Kết nối trường học với cộng đồng: Để đảm bảo triển khai hiệu quả giáo dục STEM, cơ sở giáo dục phổ thông thường kết nối với các cơ sở giáo dục nghề nghiệp, đại học tại địa phương nhằm khai thác nguồn lực về con người, cơ sở vật chất 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. -Hướng nghiệp, phân luồng: Tổ chức tốt giáo dục STEM ở trường trung học, 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. Thực hiện tốt giáo dục STEM ở trường trung học 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. 1.6. Các hoạt động trong dạy học STEM Mỗi bài học STEM được tổ chức theo 5 hoạt động: Hoạt động 1: Xác định vấn đề/tiêu chí sản phẩm Trong hoạt động này, giáo viên giao cho học sinh nhiệm vụ học tập chứa đựng vấn đề, trong đó học sinh phải hoàn thành một sản phẩm học tập cụ thể với 6
các tiêu chí đòi hỏi học sinh phải sử dụng kiến thức mới trong bài học để đề xuất, xây dựng giải pháp và thiết kế nguyên mẫu của sản phẩm cần hoàn thành. Tiêu chí của sản phẩm là yêu cầu hết sức quan trọng, bởi đó chính là "tính mới" của sản phẩm, kể cả sản phẩm đó là quen thuộc với học sinh; đồng thời, tiêu chí đó buộc học sinh phải nắm vững kiến thức mới thiết kế và giải thích được thiết kế cho sản phẩm cần làm. Mục đích Nội dung Sản phẩm hoạt động Tổ chức hoạt động Phát hiện Tìm hiếu về -Phiếu học tập ghi chép -GV giới thiệu vấn đề cho như hiện thông tin về hiện tượng, học sinh, giao các nhiệm cầu/vấn đề; tượng/vấn đề sản phẩm, công nghệ,.. vụ học tập để tìm hiểu vấn xác định đánh giá về - Câu hỏi về hiện tượng, đề. tiêu chí sản hiện tượng, sản phẩm, công nghệ... -HS thực hiện nhiệm vụ phẩm. sản phẩm, công nghệ - Phiếu báo cáo kết quả (thông qua thực tế, tài liệu hoạt động nhóm. học tập, vi deo, trao đổi cá nhân/nhóm) -GV tổ chức báo cáo, thảo luận; HS phát hiện/phát biểu vấn đề. Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp Trong hoạt động này, học sinh thực hiện hoạt động học tích cực, tự lực dưới sự hướng dẫn của giáo viên. Trong bài học STEM sẽ không còn các "tiết học" thông thường mà ở đó giáo viên "giảng dạy" kiến thức mới cho học sinh. Thay vào đó, học sinh phải tự tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức để sử dụng vào việc đề xuất, thiết kế sản phẩm cần hoàn thành. Kết quả là, khi học sinh hoàn thành bản thiết kế thì đồng thời học sinh cũng đã học được kiến thức mới theo chương trình môn học tương ứng. Mục đích Nội dung Sản phẩm hoạt động Tổ chức hoạt động Hình thành Nghiên cứu Các mức độ hoàn thành GV giao nhiệm vụ học kiến thức nội dung nội dung (xác định, ghi tập: đọc/nghe/nhìn/thực mới; đề SGK, tài được thông tin, dữ liệu, hiện...để xác định và ghi xuất giải liệu, thực giải thích, kiến thức mới, nhận thông tin, dữ liệu, pháp cho hiện thí giải pháp/thiết kế. giải thích kiến thức mới. vấn đề cần nghiệm để -HS nghiên cứu tài liệu tìm hiểu. hình thành hướng dẫn, SGK làm thí kiến thức nghiệm; GV tổ chức báo mới và đề cáo và thảo luận. xuất giải pháp/thiết -GV điều hành và chốt 7
kế. kiến thức, hỗ trợ học sinh đề xuất giải pháp/thiết kế mẫu thử. Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp/kịch bản Trong hoạt động này, học sinh được tổ chức để trình bày, giải thích và bảo vệ bản thiết kế kèm theo thuyết minh (sử dụng kiến thức mới học và kiến thức đã có); đó là sự thể hiện cụ thể của giải pháp giải quyết vấn đề. Dưới sự trao đổi, góp ý của các bạn và giáo viên, học sinh tiếp tục hoàn thiện (có thể phải thay đổi để bảo đảm khả thi) bản thiết kế trước khi tiến hành chế tạo, thử nghiệm. Mục đích Nội dung Sản phẩm hoạt động Tổ chức hoạt động Lựa chọn Trình bày, Giải pháp, bản thiết kế -GV giao nhiệm vụ học giải pháp, giải thích và được lựa chọn/hoàn thiện tập: yêu cầu học sinh trình thống nhất bảo vệ giải bày, báo cáo, giải thích, bản thiết pháp/thiết kế bảo vệ gải pháp/thiết kế. kế. đã lựa chọn - HS báo cáo thảo luận với và hoàn lớp thiện. - GV điều hành, nhận xét hỗ trợ HS lựa chọn giải pháp/thiết kế mẫu thứ nghiệm. Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá Trong hoạt động này, học sinh tiến hành chế tạo mẫu theo bản thiết kế đã hoàn thiện sau bước 3; trong quá trình chế tạo đồng thời phải tiến hành thử nghiệm và đánh giá. Trong quá trình này, học sinh cũng có thể phải điều chỉnh thiết kế ban đầu để bảo đảm mẫu chế tạo là khả thi. Mục đích Nội dung Sản phẩm hoạt động Tổ chức hoạt động Chế tạo, Lựa chịn Dụng cụ/thiết bị/mô - GV giao nhiệm vụ thử nghiệm dụng cụ/thiết hình/đồ vật..đã chế tọa và học tập: tìm kiếm, mẫu tiết bị thí thử nghiệm, đánh giá. lựa chọn vật liệu và kế. nghiệm; chế dụng cụ để chế tạo, tọa mẫu theo lắp ráp... thiết kế; thứ - HS thực hiện chế nghiệm và tạo, lắp ráp và thử điều chỉnh. nghiệm; GV hỗ trợ HS trong quá trình thực hiện. 8
Hoạt động 5: Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh Trong hoạt động này, học sinh được tổ chức để trình bày sản phẩm học tập đã hoàn thành; trao đổi, thảo luận, đánh giá để tiếp tục điều chỉnh, hoàn thiện. Mục đích Nội dung Sản phẩm hoạt động Tổ chức hoạt động Trình bày, Trình bày và Dụng cụ/thiết bị/mô -GV giao nhiệm vụ học chia sẻ, thảo luận sản hình/đồ vật đã được chế tập: trình bày và vận hành đánh giá phẩm tạo kèm với bản trình bày thử sản phẩ- HS báo cáo, sản phẩm báo cáo. thảo luận (bài báo cáo, nghiên cứu trình chiếu, vi deo, sản phẩm,..) theo cá hình thức phù hợp; GV đánh giá, kết luận, cho điểm và định hướng tiếp tục hoàn thiện. 1.7. Cơ sở khoa học của dạy học môn Vật lý theo định hướng giáo dục STEM 1.7.1. Khả năng vận dụng tổ chức dạy học STEM trong dạy học Vật lý ở trường trung học phổ thông Vật lý (VL) là môn khoa học thực nghiệm tích hợp nhiều lĩnh vực khoa học và gắn với nhiều hoạt động thực tiễn. Kiến thức môn học liên quan đến các môn khoa học khác như Công nghệ và Toán học... Khi đặt ra các vấn đề thực tiễn có trong chương trình cần giải quyết, làm phát sinh kích thích hứng thú học tập của học sinh, từ đó giáo viên có thể khai thác để yêu cầu học sinh tìm tòi các giải pháp và cách làm, nhằm tạo ra các sản phẩm có giá trị. Thông qua hình thức học tập này, học sinh tự mình tìm hiểu và lĩnh hội tri thức khoa học. Như vậy ,những vấn đề khoa học và thực tiễn của bộ môn là cơ sở để lựa chọn và xây dựng một số chủ đề STEM trong dạy học. Học sinh THPT có tính độc lập, tính hợp tác cao, có thể sử dụng thành thạo các công cụ (các phần mềm thí nghiệm Vật lý, internet...) và biết tìm kiếm tài liệu để thực hiện nhiệm vụ. Mặt khác, ở độ tuổi này, các em có tính hiếu kì, đam mê tìm tòi khám phá và thể hiện mình. Đặc điểm này là điều kiện rất thuận lợi để áp dụng hình thức tổ chức dạy học STEM vào giảng dạy Vật lý ở trường THPT. 1.7.2. Cơ sở của việc vận dụng tổ chức dạy học STEM trong dạy học một số chủ đề trong chương trình Vật lý 10 THPT Chương trình Vật lý lớp 10 –THPT - Sách giáo khoa vật lý 10, bao gồm 7 chương: Chương I – Động học chất điểm Chương II – Động lực học chất điểm Chương III – Cân bằng và chuyển động của vật rắn Chương lV – Các định luật bảo toàn Chương V – Chất khí Chương VI – Cơ sở của nhiệt động lực học Chương VII – Chất rắn và chất lỏng 9
Học sinh lớp 10 là những học sinh đầu cấp THPT, các em đã có sự phát triển nhất định về khả năng học tập, tìm tòi, sáng tạo; cùng với các kiến thức nền tảng từ các môn khoa học khác, các em hoàn toàn có khả năng hoàn thành các nhiệm vụ học tập mà giáo viên giao phó. Từ những phân tích trên, có thể thấy việc tổ chức dạy học STEM có khả năng ứng dụng cao trong dạy học một số chủ đề Vật lý 10. 1.8. Dạy học dự án chủ đề STEM hướng nghiệp 1.8.1. Khái niệm dạy học dự án hướng nghiệp. Dạy học dự án hướng nghiệp được hiểu là một hình thức dạy học trong đó một số nội dung kiến thức khoa học được thiết kế dưới dạng các dự án, yêu cầu người học giải quyết một nhiệm vụ học tập phức hợp, có sự kết hợp giữa lí thuyết và thực hành liên quan đến thực tiễn nghề nghiệp. Dạy học dự án hướng nghiệp có nhiều cơ hội thực hiện quan điểm dạy học định hướng vào người học, quan điểm dạy học định hướng hoạt động và quan điểm dạy học tích hợp. Dạy học dự án góp phần gắn lí thuyết với thực hành, tư duy và hành động, nhà trường và xã hội, tham gia tích cực vào việc đào tạo năng lực làm việc tự học, năng lực sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề phức hợp, tinh thần trách nhiệm và khả năng cộng tác làm việc của học sinh. 1.8.2.Đặc trưng của dạy học dự án. Daỵ học dự án có các đặc trưng được thể hiện trên sơ đồ hình 2, cụ thể như sau: dự án gắn với thực tiễn; tính tự lực cao của học sinh , kết hợp lí thuyết với thực hành; định hướng sản phẩm;tính liên môn;làm việc nhóm; đánh giá đa dạng ,thường xuyên; công nghệ hiện đại hỗ trợ và thúc đẩy việc học. Dạy học dự án hỗ trợ phát triển cả kỹ năng tư duy siêu nhận thức lẫn tư duy nhận thức như hợp tác, giám sát, phân tích dữ liệu, và đánh giá thông tin. Trong suốt quá trình thực hiện dự án, các câu hỏi định hướng sẽ kích thích học sinh tư duy và liên hệ với các khải niệm mang ý nghĩa thực tiễn cao. Vấn đề gắn với thực Công nghệ tiễn Định hướng hiện đại hỗ hứng thú trợ Đánh giá đa dạng, thường Đặc trưng Tính tự học xuyên dạy học dự án Làm việc Lý thuyết nhóm thực hành Tính liên Định hướng Đặc trưng môn của dạy họcsản dựphẩm án 10
1.8.3. Tầm quan trọng của dạy học dự án đối với học sinh. - Thiết lập mối liên hệ giữa nội dung học tập với cuộc sống ngoài học đường,hướng tới các vấn đề của thực tiến nghề nghiệp. - Phát triển những kỹ năng phát hiện và giải quyết các vấn đề thực tiến. - Tạo cơ hội cho học sinh tự tìm hiểu chính mình, tự khắng định mình. - Phát triển những kỹ năng sống. - Phát triển kỹ năng tư duy bậc cao (phân tích, so sánh, tổng hợp, đánh giá, sáng tạo) - Tạo điều kiện cho nhiều phong cách, khả năng học tập khác nhau, tạo môi trường cho sự hỗ trợ, thúc đẩy lẫn nhau của học sinh vì sự phát triển toàn diện, nhiệm vụ học tập tới tất cả mọi học sinh. 1.8.4. Tiến trình dạy học dự án chủ đề STEM hướng nghiệp cho học sinh phổ thông Giải đoạn 1: Chuẩn bị chủ đề STEM Xuất phát từ thực tiễn nghề nghiệp, nội dung kiến thức khoa học phổ thông và nhu cầu hướng nghiệp của học sinh, GV triển khai các chủ đề STEM phù hợp, hấp dẫn. Đưa HS vào tiến trình tìm tòi nghiên cứu, Gv xây dựng bộ câu hỏi định hướng để hình thành cho HS ý tưởng của chủ đề STEM. Giai đoạn 2: Thực hiện chủ đề STEM + Hoạch định chủ đề: Hoạch định là tiến trình trong đó nhóm HS xác định và lựa chọn mục tiêu chuyên biệt của chủ đề cụ thể, vạch ra những hành động cần thiết nhằm đạt được miêu tiêu đề ra. Nhóm HS cùng với GV tiến hành thảo luận để đưa ra tiêu chí đánh giá rõ ràng, phù hợp với mục tiêu chủ đề. + Lập tiến độ chủ đề: Tiến độ thực hiện là mức độ tiến triển của chủ đề trong một khoảng thời gian nhất định. Việc lập tiến độ chủ đề giúp HS và GV theo dõi thực hiện chủ đề được tiến hành như thể nào, gặp khó khăn gì,...Từ đó giúp nhóm Hs tổ chức, kiếm soát và kết thúc chủ đề một cách có hiệu quả. + Tổ chức thực hiện chủ đề: Trên cơ sở các hoạch định và tiến độ thục hiện, các thành viên thực hiện nhiệm vụ được phân công. Dưới sự chủ trì của nhóm trưởng, nhóm phải họp định kỳ để thảo luận, đánh giá từng giai đoạn thực hiện trong tiến độ.Biên bản các cuộc họp của nhóm làm căn cứ đánh giá mức độ hoàn thành nhiệm vụ và đóng góp của mỗi thành viên để hoàn thành chủ đề STEM. + Giám sát chủ đề: Thư ký nhóm chính là giám sát viên trực tiếp và xuyên suốt trong quá trình thực hiện chủ đề. Bên cạnh đó, luôn phải có sự giám sát của GV nhằm kịp thời hướng dẫn , điều chính hướng đi phù hợp, sáng tạo của HS. Giai đoạn 3: Kết thúc chủ đề STEM: 11
-Báo cáo sản phẩm chủ đề của nhóm. -Đánh giá sản phẩm theo các tiêu chí đã thống nhất từ trước giữa GV và HS. -Kết luận chủ đề đã hoàn thành và mức độ hoàn thành như thể nào. -Mở rộng và xem xét chủ đề giúp HS nhận thức về việc đã thực hiện (siêu nhận thức) như: Tiến trình thực hiện chủ đề gồm các giai đoạn nào, có cần thiết phải điều chỉnh hay sửa đổi gì không, những điều đã học được khi thực hiện chủ đề, có thể phát triển chủ đề theo hướng khác được hay không, chủ đề đó đóng góp hữu ích gì cho xã hội... -Dạy học dự án chủ đề STEM hướng nghiệp cho HS phổ thông được tổ chức theo hướng ngoại khóa vận dụng kiến thức khoa học, kinh nghiệm mà HS đã tích lũy từ trước để thực hiện chủ đề nhằm phát triển năng lực hướng ngiệp của HS. Trong quá trình thực hiện chủ đề, HS sẽ tích lũy thêm nhiều kiến thức, kỹ năng mới liên quan đến nghề nghiệp mà chương trình chính khóa khôgn thể đáp ứng đủ thời gian. II-CƠ SỞ THỰC TIỄN 2.1.Thực trạng dạy học Vật lý thông qua các chủ đề giáo dục STEM ở các trường trung học phổ thông *Thực trạng sử dụng các PPDH của GV Nhằm khảo sát thực trạng sử dụng các phương pháp dạy học củả giáo viên, chúng tôi điều tra 50 giáo viên dạy các môn KHTN ở 3 trường THPT trên địa bàn Anh sơn (thông qua kênh zalo)và một số trường THPT khác trên toàn tỉnh Nghê an [xem phiếu điều tra - phụ lục 1], thu được kết quả như sau: Bảng 1. Mức độ sử dụng các PPDH của GV Mức độ sử dụng Phương pháp Rất Không Thỉnh Hiếm Chưa TT thường thường dạy học xuyên xuyên thoảng khi bao giờ % % % % % 1 Thuyết trình 11 28 35 26 0 2 Giải quyết vấn đề 53 26 17 4 0 3 Sử dụng phiếu học tập 59 16 18 7 0 4 Dự án 0 43 30 12 5 5 Bài tập tình huống 42 28 22 8 0 12
Mức độ sử dụng Phương pháp Rất Không Thỉnh Hiếm Chưa TT thường thường dạy học xuyên xuyên thoảng khi bao giờ % % % % % 6 Thực hành -Thí nghiệm 12 38 31 19 0 Dạy học thông qua các hoạt 7 0 9 16 32 43 động trải nghiệm Qua kết quả điều tra, có thể nhận thấy: -Có sự chênh lệch rõ rệt giữa các mức độ sử dụng các PPDH, cụ thể các phương pháp dạy học phát huy tính tích cực chủ động của học sinh đang được giáo viên sử dụng thường xuyên hơn các phương pháp dạy học truyền thống. Tuy nhiên một số phương pháp (dự án, dạy học trải nghiệm..) vì nhiều lí do mà chưa được giáo viên sử dụng thường xuyên. Điều này chứng tỏ hiện nay một số GV đã chú trọng nhiều đến việc đổi mới PPDH, sử dụng nhiều phương pháp giúp HS dần được chủ động, tích cực trong việc chiếm lĩnh kiến thức. Tuy nhiên nhiều GV chưa thực sự đổi mới phương pháp, dạy học chưa bám sát, gắn liền với thực tiễn. HS chưa thực sự được trải nghiệm học tập và tự thể hiện kinh nghiệm của bản thân trước vấn đề đặt ra. Bảng 2. Nhận thức của giáo viên về STEM Mức độ Tỉ lệ % Mới chỉ được nghe triển khai, phổ biến từ các buổi tập huấn 40% Đang tìm hiểu 36% Đang nghiên cứu 12% Đang triển khai dạy về STEM 5% Kết quả khảo sát cho thấy: - Nhiều GV chưa có các hiểu biết sâu sắc về STEM và áp dụng HĐ STEM trong công tác dạy học. - Các giáo viên hầu hết mới chỉ dừng lại ở mức độ biết đến, đang tìm hiểu và nghiên cứu về STEM; chỉ có một số ít giáo viên đưa mô hình STEM vào dạy học. - Các giáo viên còn khá lúng túng khi triển khai, áp dụng và còn vướng mắc nhiều khó khăn khi xây dựng các chủ đề để dạy học STEM 13
Như vậy, từ việc khảo sát GV cho thấy hình thức tổ chức dạy học STEM chưa được thực hiện nhiều ở các trường THPT ở các huyện Miền núi, các PPDH mà các GV thường thực hiện là nền tảng để triển khai phương pháp hướng học sinh tự mình tìm tòi tri thức nhằm tạo ra các sản phẩm phục vụ các yêu cầu từ thực tiễn cuộc sống. Mặt khác, nếu nhìn dưới góc độ giáo dục STEM thì môn Vật lý là phù hợp với mục tiêu của giáo dục STEM. Đây là những cơ sở quan trọng cho việc đưa ra đề xuất dạy học môn Vật lý theo định hướng giáo dục STEM. 2.2. Hứng thú học tập của học sinh đối với dạy học STEM trong dạy học Vật lý ở các Trường THPT Chúng tôi đã tìm hiểu hứng thú học tập của học sinh đối với phương pháp dạy học STEM trong dạy học Vật lý ở 3 trường THPT trên địa bàn Huyện Miền núi Anh sơn bằng các phiếu điều tra [xem phiếu điều tra - phụ lục 2], Các học sinh này được lựa chọn ngẫu nhiên trong số hơn 3000 học sinh THPT trên địa bàn huyện Anh sơn Số lượng học sinh được điều tra: 200 học sinh (thông qua kênh zalo). Kết quả cụ thể như sau: Bảng 3. Hứng thú học tập của HS 1. Em đã từng được tham gia tiết học nào áp dụng hình thức tổ chức hoạt động STEM hay chưa? 2. Hình thức tổ chức hoạt động STEM ở trường em được tổ chức như thế nào? 14
3. Em có thích hình thức tổ chức hoạt động STEM không? 4.Em thấy việc áp dụng hình thức tổ chức hoạt động STEM vào môn Vật lý có phù hợp không? 5.Theo em việc áp dụng kiến thức khoa học để tạo ra các sản phẩm có ý nghĩa thực tiễn có cần thiết không Qua kết quả điều tra có thể nhận thấy: - Hình thức dạy học STEM hình thức dạy học mới nên chưa được triển khai nhiều trong các trường THPT trên địa bàn. Do đó, số lượng học sinh tiếp cận và có kinh nghiệm học tập theo cách thức này còn hạn chế. - Học sinh có hứng thú cao với hình thức học tập STEM và hầu hết các em đều cho rằng hình thức này phù hợp để áp dụng vào môn Vật lý ở trường THPT. - Trong học tập, các vấn đề liên hệ thực tiễn luôn thu hút học sinh. Theo điều tra, học sinh mong muốn được tham gia nhiều hơn các hoạt động thực tiễn, tự mình tìm tòi tri thức và kinh nghiệm và rèn luyện kĩ năng, thể hiện khả năng sáng tạo trong quá trình học tập. - Hầu hết học sinh nhận thức được tầm quan trọng và sự cần thiết của việc áp dụng tri thức KHKT vào cuộc sống, tạo ra các sản phẩm thiết thực để giải quyết các vấn đề trong cuộc sống Như vậy, thông qua điều tra thực trạng dạy và học ở địa phương cho thấy tầm quan trọng của đổi mới phương pháp và hình thức tổ chức dạy học, trong đó đưa 15
các PPDH mới, các hình thức tổ chức dạy học mới vào vận dụng là việc làm cần thiết để nâng cao chất lượng. Đồng thời cho thấy hình thức dạy học STEM là phù hợp để phát triển năng lực người học thông qua các hoạt động tổ chức học tập chuyên biệt của nó. III. TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ STEM TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ 10 3.1. Phân tích nội dung chương trình Vật lý 10 – THPT. Chương Nội dung Nghiên cức các dạng chuyển động cơ, các định luật cơ Phần I – Cơ học bản của chuyển động cơ. Nghiên cứa các trạng thái của các vật thể cấu tạo bởi Phần II – Nhiệt học các phân tử; nghiên cứu sự trao đổi năng lượng giữa các vật thể trong quá trình biến đổi. 3.2. Thiết kế chủ đề giáo dục STEM trong dạy học Vật lý 10 Quy trình thiết kế chủ đề giáo dục STEM trong môn dạy học môn Vật lý được thực hiện theo các bước cơ bản sau: Bước 1: Lựa chọn chủ đề giáo dục STEM Bước 2: Xác định mục tiêu của chủ đề STEM Bước 3: Xác định các vấn đề cần giải quyết trong chủ đề giáo dục STEM 1.Xác định các phương Bước4: Xác định các nội dung cụ thể cần sử dụng pháp, kĩ thuật tổ chức để giải quyết vấn đề trong chủ đề giáo dục STEM hoạt động 2. Xác định phương tiện Bước 5: Thiết kế hoạt động học tập hoạt động Bước 6: Thiết kế các tiêu chí và bộ công cụ kiểm 3.Xác định các bước thực tra, đánh giá HS trong chủ đề hiện THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM: CHỦ ĐỀ STEM: XE ĐUA PHẢN LỰC 1. Tên chủ đề: XE ĐUA PHẢN LỰC 16
Số tiết 4 Tiết – Vật Lý 10 ( Cơ Bản) 2. Mô tả chủ đề: - Địa điểm tổ chức: Lớp học phòng thực hành Lý và phòng đa chức năng trường. - Thời gian thực hiện: 4 tiết - Kiến thức khoa học trong chủ đề Để thực hiện dự án này học sinh cần chiếm lĩnh kiến thức các bài học Kiến thức mới Kiến thức đã học Kiến thức liên quan - Carbon và các hợp - Tính chất hóa học - Định luật II, III Niu tơn chất carbon (hóa của acid (bài 3- hóa - Động lượng. Định luật học 11). 9); Carbon,các bảo toàn động lượng. - Thiết kế và bản vẽ oxide của carbon, Chuyển động bằng phản kĩ thuật (Bài 8 – acid carbon nic và lực. Bài tập về định luật Công nghệ lớp 11) muối carbonate bảo toàn động lượng (hóa học 9) (Vật lý 10) Vấn đề thực tiễn Xe phản lực là một trong những loại phương tiện đang trở nên ngày càng nối tiếng trên thế giới vì tốc độ đáng kinh ngạc của chúng. Xe phản lực Bloodhound có khả năng đạt đến tốc độ 583km/h. Để hiểu rõ hơn về cơ chế hoạt động của dòng xe này, hãy thiết kế, chế tạo một xe mini từ vật liệu tái chế nhờ sự hỗ trợ từ phản ứng hóa học của các hợp chất carbon hoặc chuyển động bằng phản lực của không khí, áp lực đẩy của nước. Đồ chơi này không chỉ gia công đơn giản, vật liệu dễ tìm mà còn được sử dụng tổ chức nhiều trò chơi thú vị liên quan đến chúng. Tự làm xe đua phản lực không những tạo điều kiến cho học sinh lĩnh hội kiến thức về chuyển động phản lực mà còn tạo sân chơi thú vị, giúp học sinh giải trí sau những giờ học căng thắng. Dự án “Xe Phản lực” là một ý tưởng dạy học theo định hướng STEM cho đối tượng học sinh lớp 10. Theo đó, HS phải tìm hiểu và chiếm lĩnh các kiến thức mới: Thông qua các hoạt động học sinh nghiên cứu được các kiến về động lượng, định luật bảo toàn động lượng. phát triển được năng lực thực hành, làm việc nhóm, tư duy sáng tạo,…chính hoạt động gia công, chế tạo đơn giản này làm học sinh vượt qua rào cản e ngại khi đối mặt với các nhiệm vụ thực hành. 3. Mục tiêu: Sau khi hoàn thành chủ đề này, học sinh có khả năng: 3.1. Phát triển phẩm chất: 17
– Có thái độ tích cực, hợp tác trong làm việc nhóm. – Có ý thức xây dựng và thực hiện kế hoạch dự án hợp lí, khoa học. – Có ý thức bảo vệ môi trường. 3.2. Phát triển năng lực chung 3.2.1.Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo - Phân tích được tình huống và phát biểu vấn đề cần thiết kế xe phản lực - Xác định kiến thức về carbon và các hợp chất của carbon - Đề xuất giải pháp, thiết kế bản vẽ xe phản lực. - Thực hiện chế tạo thành công xe phản lực. - Đánh giá được sản phẩm, quá trình thực hiện và đề xuất ý tưởng cái tiến xe đua phản lực. 3.2.2. Năng lực đặc thù: Năng lực thuộc lĩnh vực STEM - Trình bày được các tính chất hóa học đặc trưng của carbon và hợp chất của carbon - Mô tả được cấu tạo và chức năng các bộ phận của xe đua phản lực. - Lập được quy trình thực hiện, chế tạo xe đua phản lực từ các nguyên vật liệu đơn giản. - Sử dụng tốt các dụng cụ kéo, dao, ống đong, cân, các loại keo dán phù hợp với chất liệu và và 1 số loại dụng cụ khác. - Thực hành tính toán, đo lường khối lượng, thế tích hóa chất hỗ trợ xe chạy. 4. Thiết bị (dùng trong dạy học và làm sản phẩm) - Phương tiện dạy học: bảng, máy vi tính, máy chiếu. – Giấy carton; nắp chai; que xiên; ống hút; bong bóng; súng bắn keo; keo silicon; dao rọc giấy; kéo; sodabaking, giấm ăn… 18
19
5. Tiến trình dạy học: Hoạt động 1: XÁC ĐỊNH VẤN ĐỀ Phân tích tình huống “thiết kế xe đua phản lực”, thống nhất tiêu chí đánh giá và kế hoạch thực hiện – 15 phút A. Yêu cầu cần đạt - Thảo luận để cùng xác định được nhiệm vụ cần thực hiện. - Phân tích đước tình huống và xác định nhiệm vụ cần thực hiện là tiến hành thiết kế một xe đua phản lực với các yêu cầu sau: a. Xe đua có nguyên lí hoạt động dựa trên việc vận dụng tính chất cơ bản của carbon và hợp chất của carbon, chuyển động bằng phản lực. b. Sử dụng các nguyên vật liệu đơn giản, dễ tìm; c. Xe đua được thiết kế từ nguyên vật liệu dễ kiếm. d. Xe đua được thiết kế đẹp, bắt mắt; e. Xe đua có khả năng chạy được đoạn đường tối thiểu 3m. B. Nội dung dạy học. – GV tổ chức cho HS xem các clip chuyển động bằng phản lực của tên lửa, pháo thăng thiên…(https://www.youtube.com/watch?v=KXJc_yX4Hic) - GV tổ chức cho HS tìm hiểu kiến thức qua phiếu học tập. – Từ các video khám phá kiến thức, GV giao nhiệm vụ cho HS thực hiện dự án “ Xe phản lực” dựa trên kiến thức về động lượng và định luật bảo toàn động lượng, chuyển động bằng phản lực. – GV thống nhất với HS về kế hoạch triển khai dự án và tiêu chí đánh giá sản phẩm của dự án. - Học sinh đề xuất và thống nhất với giáo viên về tiến trình dự án. C. Dự kiến sản phẩm đáp ứng yêu cầu cần đạt: Kết thúc hoạt động, HS cần đạt được các sản phẩm sau: – Bản ghi chép xác định nhiệm vụ phải làm của từng nhóm: Chế tạo xe đua phản lực. – Bảng mô tả nhiệm vụ của dự án và nhiệm vụ các thành viên; thời gian thực hiện dự án và các yêu cầu đối với sản phẩm trong dự án. - Kế hoạch thực hiện dự án với các mốc thời gian và nhiệm vụ rõ ràng cho từng thành viên và cả nhóm. D. Tiến trình dạy học cụ thể: 20