Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Vận dụng giáo dục STEM vào dạy học chủ đề Mắt và các dụng cụ quang – Vật lý 11 – để phát triển năng lực học sinh

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:65

Thêm vào BST

Báo xấu

9
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu sáng kiến "Vận dụng giáo dục STEM vào dạy học chủ đề Mắt và các dụng cụ quang – Vật lý 11 – để phát triển năng lực học sinh" nhằm đề xuất nội dung và quy trình dạy học một số chủ đề của Vật lý 11 theo phương pháp giáo dục STEM định hướng phát triển năng lực học sinh. Xây dựng chủ đề dạy học Mắt và các dụng cụ quang – Vật lý 11 theo phương pháp giáo dục STEM để phát triển năng lực học sinh.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Vận dụng giáo dục STEM vào dạy học chủ đề Mắt và các dụng cụ quang – Vật lý 11 – để phát triển năng lực học sinh

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN ====***==== SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐỀ TÀI VẬN DỤNG GIÁO DỤC STEM VÀO DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG ” - VẬT LÝ 11 – ĐỂ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC HỌC SINH Môn Vật lí Năm học: 2022 – 2023
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN TRƯỜNG THPT NGHI LỘC 3 ====***==== SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐỀ TÀI VẬN DỤNG GIÁO DỤC STEM VÀO DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG ” - VẬT LÝ 11 – ĐỂ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC HỌC SINH Môn Vật lí Tác giả : Mạnh Thị Lan Anh Tổ : Tự Nhiên Số điện thoại: 0979012553 Năm học: 2022 - 2023
MỤC LỤC PHẦN I. ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................1 1. Lí do chọn đề tài ....................................................................................................1 2. Mục đích đề tài .......................................................................................................1 3. Đối tượng, thời gian và phương pháp nghiên cứu .................................................2 4. Phạm vi nghiên cứu................................................................................................2 5. Nhiệm vụ nghiên cứu .............................................................................................2 6. Giả thuyết khoa học ...............................................................................................3 7. Tính mới và đóng góp của đề tài ............................................................................3 PHẦN II. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .....................................................................4 I. Cơ sở lý luận ...........................................................................................................4 1.1. Khái niệm dạy học STEM...................................................................................4 1.2. Giáo dục STEM ..................................................................................................5 1.3. Mục tiêu giáo dục STEM ....................................................................................5 1.4. Xu thế tất yếu của dạy học STEM trong thời gian tới ........................................6 1.5. Vì sao nên vận dụng phương pháp dạy học STEM vào môn vật lý trường phổ thông. .........................................................................................................................8 1.6. Quy trình xây dựng bài học STEM .....................................................................8 2. Cơ sở thực tiễn .......................................................................................................9 2.1. Thực trạng dạy học môn vật trong trường phổ thông Nghi Lộc 3 hiện nay. ......9 2.2. Những thuận lợi và khó khăn khi đưa STEM vào trường phổ thông hiện nay ...9 2.3. Các biện pháp đưa STEM vào môn vật lý trường trung học phổ thông hiện nay ...........................................................................................................................10 2.4. Kết hợp xây dựng các chủ đề dạy học STEM với phương pháp dạy học truyền thống. .......................................................................................................................12 II. Nội dung dạy học phần “Mắt và các dụng cụ quang” vật lý 11 bằng dạy học chủ đề STEM .................................................................................................................12 2.1. Giới thiệu phần Quang hình học Vật lí 11 THPT .............................................12 2.2. Mục tiêu dạy học phát triển phẩm chất, năng lực vào phần “Mắt và các dụng cụ quang “ môn Vật lý 11 THPT .................................................................................13 2.2.1. Kiến thức ........................................................................................................13 2.2.2.Kỹ năng ...........................................................................................................15
2.2.3.Phẩm chất ........................................................................................................15 2.2.4.Các năng lực đạt được .....................................................................................15 2.3.Thực trạng dạy học phần mắt và các dụng cụ quang học. .................................16 2.4.Xây dựng bộ hồ sơ dạy học chủ đề về STEM phần “Mắt và các dụng cụ quang “ -Vật lí 11................................................................................................................17 2.4.1.Hình thành ý tưởng STEM ..............................................................................17 2.4.2.Mục tiêu cần đạt của sản phẩm . .....................................................................18 2.4.3. Kế hoạch xây dựng chủ đề minh họa theo hướng giáo dục Stem. .................19 2.4.5. Tổng quan về chủ đề. .....................................................................................19 2.5. Cách thức thực hiện dạy học STEM. ................................................................20 3.1. Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm.............................................28 3.1.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm .....................................................................28 3.1.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm ....................................................................28 3.2. Đối tượng thực nghiệm sư phạm ......................................................................28 3.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm ..................................................................28 3.4. Nội dung thực nghiệm sư phạm ........................................................................29 3.5. Diễn biến thực nghiệm sư phạm .......................................................................29 3.5.1. Tiết học chuyển giao nhiệm vụ giáo dục stem. ..............................................29 3.5.2. Nhật ký theo dõi học sinh thực hiện sản phẩm stem ......................................29 3.5.3. Tiết học nghiệm thu sản phẩm stem. ..............................................................29 3.6. Tiêu chí đánh giá thực nghiệm sư phạm dạy học stem .....................................33 3.6.1. Đánh giá mức độ nắm vững kiến thức của học sinh ......................................34 3.6.2. Đánh giá khả năng hệ thống hoá kiến thức của học sinh ...............................34 3.7. Kết quả thực nghiệm sư phạm ..........................................................................34 3.7.1. Đánh giá định tính ..........................................................................................34 3.7.2. Đánh giá định lượng ............................................................................................. 35 PHẦN III. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................... 39 1. Kết luận. ..................................................................................................................... 39 2. Kiến nghị. .............................................................................................................39 TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................41 PHỤ LỤC.................................................................................................................42
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Viết đầy đủ DH Dạy học ĐC Đối chứng GV Giáo viên HS Học sinh THPT Trung học phổ thông TN Thực nghiệm TNSP Thực nghiệm sư phạm 1
PHẦN I. ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Lí do chọn đề tài Chiến lược phát triển giáo dục nêu rõ: “ Đổi mới chương trình và sách giáo khoa Giáo dục phổ thông để áp dụng thống nhất trên phạm vi toàn quốc, vận dụng phù hợp ở các địa phương, tích hợp ở những lớp dưới, phân hóa mạnh ở những lớp trên nhằm xây dựng nền tảng học vấn phổ thông cơ bản, vững chắc và phát triển năng lực định hướng nghề nghiệp cho người học, phù hợp với nhu cầu và điều kiện tổ chức giáo dục của vùng miền”. Nghị quyết Hội nghị Trung ương 9 (Khóa XII) về đổi mới căn bản, toàn điện giáo dục và đào tạo cũng xác định: “ Phát triển khả năng sáng tạo, tự học, khuyến khích học tập suốt đời”. Vừa qua được tập huấn khoá học do Bộ giáo dục và đào tạo tổ chức tập huấn giáo dục STEM trong thực hiện chương trình 2018 THPT tại Nghệ An từ ngày 9- 12/12/2022 tôi nhận thấy khóa tập huấn rất bổ ích và hiệu quả, nói về mô hình giáo dục STEM được chia làm 4 giai đoạn: - Giai đoạn 1: Giới thiệu về mô hình giáo dục STEM, các vấn đề STEM và hướng dẫn GV soạn bài giảng STEM - Giai đoạn 2: GV xây dựng bài giảng STEM, triển khai thí điểm tại trường và thu thập ý kiến đóng góp của tổ bộ môn rồi trao đổi cùng chuyên gia STEM. - Giai đoạn 3: Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá - Giai đoạn 4 : Trải nghiệm mô hình STEM tại một số trường công lập, dân lập trên địa bàn. - Giáo dục STEM giúp học sinh đánh giá được năng lực, sở thích của bản thân từ đó giúp định hướng lựa chọn phát triển nghề trong tương lai. Giáo dục STEM giúp hình thành kiến thức, kỹ năng, năng lực ở học sinh một cách tự nhiên thông qua những tình huống phối hợp, tranh luận để cùng nhau giải quyết vấn đề gặp phải trong nhiệm vụ học tập được giao. Giáo dục STEM giúp khơi dậy niềm đam mê khám phá tri thức của học sinh thông qua tình huống học sinh gặp phải trong đời sống hàng ngày. Nhưng làm thế nào để vận dụng phương pháp dạy học STEM vào trường THPT của ta để mang lại hiệu quả? Bản thân tôi đã lồng ghép dạy học STEM với dạy học truyền thống và xây dựng một số chủ đề dạy học theo điều kiện của trường và tôi thấy đã mang lại hiệu quả cao. Vì vậy tôi đã thực hiện tương đối có hiệu quả để làm sáng kiến kinh nghiệm, đó là “Vận dụng giáo dục STEM vào dạy học chủ đề “ Mắt và các dụng cụ quang” – Vật lý 11 – để phát triển năng lực học sinh. 2. Mục đích đề tài - Nghiên cứu vai trò giáo dục STEM trong dạy học định hướng phát triển năng lực cho học sinh. 1
- Đề xuất nội dung và quy trình dạy học một số chủ đề của Vật lý 11 theo phương pháp giáo dục STEM định hướng phát triển năng lực học sinh. - Xây dựng chủ đề dạy học “Mắt và các dụng cụ quang“ – Vật lý 11 theo phương pháp giáo dục STEM để phát triển năng lực học sinh. 3. Đối tượng, thời gian và phương pháp nghiên cứu 3.1. Đối tượng nghiên cứu: - Đối tượng dạy học là học sinh khối 11. 3.2. Thời gian nghiên cứu: năm học 2022 – 2023. 3.3. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Thông qua sách, vở, tạp chí, các trang mạng internet … - Phương pháp so sánh, phương pháp phân tích số liệu, phương pháp tổng hợp, đánh giá. - Phương pháp khảo sát: Khảo sát mức độ hứng thú học tập của học sinh khối 11 thông qua một số tiết dạy Vật lý. - Khảo sát và làm việc trực tiếp với các giáo viên trong tổ và học sinh 4. Phạm vi nghiên cứu Vận dụng giáo dục STEM vào dạy học chủ đề “Mắt và các dụng cụ quang” - Vật lý 11 để phát triển năng lực của học sinh. 5. Nhiệm vụ nghiên cứu - Xây dựng cơ sở lý luận về giáo dục STEM. - Xây dựng cơ sở lý luận của dạy học phát triển năng lực. - Đánh giá thực trạng việc nhận thức của học sinh cũng như giáo viên trong việc sử dụng phương pháp giáo dục STEM trong dạy học. - Xây dựng và tổ chức được tiến trình dạy học một số bài học như Bài 29: Thấu kính mỏng, Bài 32: Kính lúp, Bài 33: Kính hiển vi và Bài 34: Kính thiên văn theo hướng phát triển và phát huy năng lực của học sinh thông qua giáo dục STEM. 6. Giả thuyết khoa học Việc đổi mới phương pháp dạy học theo hướng hiện đại đã và đang là nhiệm vụ quan trọng của giáo dục. Tuy nhiên, trong thời điểm hiện tại thì giáo viên dù đã được nghe, được biết về phương pháp dạy học STEM nhưng vẫn chưa có cái nhìn, hiểu biết sâu sắc, con đường áp dụng rõ ràng để vận dụng vào bài dạy của mình. Vì vậy, việc tổ chức dạy học bằng phương pháp giáo dục STEM sẽ mang lại sự hứng thú, tích cực cho cả người dạy và người học, góp phần nâng cao chất lượng dạy và học, góp phần hình thành những năng lực cần thiết cho người học. 2
7. Tính mới và đóng góp của đề tài Đề tài dạy học chủ đề bằng cách vận dụng mô hình dạy học Stem để phát triển năng lực học sinh là giải pháp mới giải quyết một số vấn đề sau: + Đề tài hướng tới giải quyết vấn đề: Tri thức là vô hạn, giáo viên chỉ là người dẫn lối chỉ đường, tạo động lực để học sinh tự tìm kiếm tri thức bằng sự say mê và niềm vui trong học tập... đó là yếu tố cốt lõi để dạy và học đạt hiệu quả tốt nhất. + Đề tài góp phần chuẩn bị tinh thần cho giáo viên và học sinh đón nhận chương trình giáo dục phổ thông 2018 và sách giáo khoa mới. + Đề tài giúp cho học sinh tạo ra các sản phẩm như kính lúp , kính hiển vi, kính tiềm vọng, kính thiên văn … được làm từ các nguyên vật liệu có sẵn trong đời sống hàng ngày thông qua kiến thức vật lý mà các em vừa được học. + Rèn luyện cho học sinh khả năng tự chủ tự học, khả năng sáng tạo và yêu thích môn học. Bên cạnh đó giúp các em hình thành một số năng lực cơ bản của người lao động trong thời đại mới (khả năng lập kế hoạch làm việc, khả năng hợp tác, khả năng thuyết trình, khả năng tự khẳng định mình.... ). + Hình thành và phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho người học, trang bị cho người học khả năng vận dụng linh hoạt kiến thức vào đời sống - kỹ năng cực kỳ cần thiết đối với những người trẻ thế kỷ số. Học sinh vừa học được kiến thức liên môn, vừa học được cách vận dụng kiến thức đó vào thực tiễn, được giáo dục tích hợp đa ngành kết hợp ứng dụng thực tế. 3
PHẦN II. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU I. Cơ sở lý luận 1.1. Khái niệm dạy học STEM - STEM là thuật ngữ xuất phát từ phương pháp giảng dạy và học tập tích hợp nội dung và các kỹ năng khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học. Thuật ngữ STEM được hiểu như một “tổ hợp đa lĩnh vực” bao gồm: Khoa học(Science), Công nghệ (Technology), Kỹ thuật (Engineering) và Toán học (Mathematics). Bốn lĩnh vực này được mô tả như sau: Khoa học, là việc nghiên cứu thế giới tự nhiên, bao gồm các quy luật tự nhiên của Vật lý, Hoá học, Sinh học và giải quyết hoặc ứng dụng các hiện tượng, nguyên lý, quan niệm hoặc quy tắc của các môn này. Khoa học vừa là một chỉnh thể kiến thức được tích luỹ qua thời gian, vừa là một tiến trình - mang tính khoa học - tạo ra kiến thức mới. Kiến thức từ khoa học sẽ cung cấp thông tin cho tiến trình thiết kế kỹ thuật. Công nghệ, mặc dù không phải là một lĩnh vực, theo nghĩa chặt chẽ nhất, bao gồm toàn bộ hệ thống con người và tổ thức, kiến thức, tiến trình, và thiết bị dùng để tạo ra và thao tác các đồ vật (tạo tác) công nghệ, cũng như chính các đồ vật đó. Suốt chiều dài lịch sử, con người đã tạo ra các công nghệ để thoả mãn mong muốn và nhu cầu của mình. Phần lớn các công nghệ hiện đại là sản phẩm của khoa học và kỹ thuật, và các công cụ công nghệ được sử dụng trong cả hai lĩnh vực. Kỹ thuật, vừa là một chỉnh thể kiến thức - về thiết kế và chế tạo các sản phẩm nhân tạo - vừa là một quá trình giải quyết vấn đề. Quá trình này chịu ảnh hưởng của các ràng buộc. Một trong số đó là các quy luật tự nhiên, hoặc khoa học. Những ràng buộc khác có thể kể đến là thời gian, tiền bạc, nguyên vật liệu sẵn có, hệ sinh thái, quy định về môi trường, khả năng sản xuất và sửa chữa. Kỹ thuật sử dụng các khái niệm khoa học và toán học như những công cụ công nghệ. Toán học, là việc nghiên cứu các mô hình và mối quan hệ giữa số lượng, số và không gian. Không giống như trong khoa học, nơi các bằng chứng thực nghiệm được tìm kiếm để đảm bảo hoặc bác bỏ các mệnh đề, các mệnh đề toán học được đảm bảo bằng các lập luận logic dựa trên các giả định cơ bản. Những lập luận logic, bản thân nó đã là một phần của toán học đi cùng với các mệnh đề. Cũng như khoa học, kiến thức toán ngày một phát triển, nhưng không giống khoa học, kiến thức toán không thể bị bác bỏ, trừ phi các giả định cơ bản bị thay đổi. Các loại khái niệm toán đặc thù của 12 năm học phổ thông bao gồm số và số học, đại số, hàm số, hình học, xác suất, thống kê. Toán học được dùng trong khoa học, kỹ thuật và công nghệ. Không chỉ đơn thuần mô tả bốn lĩnh vực STEM, đoạn trích nói trên còn cho thấy bốn lĩnh vực này không phải hiện diện một cách riêng lẻ mà cần phải được tích hợp, liên kết chặt chẽ với nhau. - Giáo dục STEM là phương thức giáo dục tích hợp theo cách tiếp cận liên 4
môn (interdisciplinary) và thông qua thực hành, ứng dụng. Thay vì dạy bốn môn học như các đối tượng tách biệt và rời rạc, STEM kết hợp chúng thành một mô hình học tập gắn kết dựa trên các ứng dụng thực tế. Qua đó, học sinh vừa học được kiến thức khoa học, vừa học được cách vận dụng kiến thức đó vào thực tiễn. Theo Howard-Brown và Martinez (chuyên gia giáo dục Mỹ), phương pháp giải quyết vấn đề trong dạy học sẽ cho phép sự liên môn giữa các lĩnh vực nói trên. Đó là cách nhìn nhận và giải quyết vấnđề một cách toàn diện, xem các thành phần của STEM tương tác với nhau như thế nào. Nói một cách đơn giản, đó là sự giao thoa hội tụ của khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học. Nó sử dụng hợp nhất các lĩnh vực này để giải quyết một vấn đề. Stem trong trường phổ thông được hiểu là trang bị cho người học những kiến thức và kĩ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học. Những kiến thức và kĩ năng này phải được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ nhau giúp học sinh không chỉ hiểu biết về nguyên lý mà còn có thể áp dụng để thực hành và tạo ra được những sản phẩm trong cuộc sống thường ngày. Những sản phẩm này không nhất thiết phải là sản phẩm mới, đừng suy nghĩ rằng các em phải tạo ra điều gì đó mới mẻ mới là Stem, như vậy các em đã là những nhà sáng chế rồi, tất nhiên nếu tạo ra sản phẩm mới thì càng tốt. 1.2 . Giáo dục STEM Phỏng theo chu trình STEM, giáo dục STEM đặt học sinh trước những vấn đề thực tiễn ("công nghệ" hiện tại) cần giải quyết, đòi hỏi học sinh phải tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức khoa học và vận dụng kiến thức để thiết kế và thực hiện giải pháp giải quyết vấn đề ("công nghệ" mới). Như vậy, mỗi bài học STEM sẽ đề cập và giao cho học sinh giải quyết một vấn đề tương đối trọn vẹn, đòi hỏi học sinh phải huy động kiến thức đã có và tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức mới để sử dụng. Quá trình đó đòi hỏi học sinh phải thực hiện theo "Quy trình khoa học" (để chiếm lĩnh kiến thức mới) và "Quy trình kĩ thuật" để sử dụng kiến thức đó vào việc thiết kế và thực hiện giải pháp ("công nghệ" mới) để giải quyết vấn đề. Đây chính là sự tiếp cận liên môn trong giáo dục STEM, dù cho kiến thức mới mà học sinh cần phải học để sử dụng trong một bài học STEM cụ thể có thể chỉ thuộc một môn học. Như vậy, giáo dục STEM được sử dụng theo mô tả trong Chương trình giáo dục phổ thông năm 2018 như sau: ” 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”. 1.3. Mục tiêu giáo dục STEM Dưới góc độ giáo dục và vận dụng trong bối cảnh Việt Nam, giáo dục STEM một mặt thực hiện đầy đủ mục tiêu giáo dục đã nêu trong chương trình giáo dục phổ thông, mặt khác giáo dục STEM nhằm: - Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học thuộc lĩnh vực STEM cho HS: Đó là khả năng vận dụng những kiến thức, kĩ năng liên quan đến các môn học Khoa 5
học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Trong đó HS biết liên kết các kiến thức Khoa học, Toán học để giải quyết các vấn đề thực tiễn. Biết sử dụng, quản lí và truy cập Công nghệ. HS biết về quy trình thiết kế kĩ thuật và chế tạo ra các sản phẩm. - Phát triển các năng lực chung cho HS: Giáo dục STEM nhằm chuẩn bị cho HS những cơ hội, cũng như thách thức trong nền kinh tế cạnh tranh toàn cầu của thế kỉ 21. Bên cạnh những hiểu biết về các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật, Toán học, HS sẽ được phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, năng lực giao tiếp và hợp tác, năng lực tự chủ và tự học. - Định hướng nghề nghiệp cho HS: Giáo dục STEM sẽ tạo cho HS có những kiến thức, kĩ năng mang tính nền tảng cho việc học tập ở các bậc học cao hơn cũng như cho nghề nghiệp trong tương lai của HS. Từ đó, góp phần xây dựng lực lượng lao động có năng lực, phẩm chất tốt, đặc biệt là lao động trong lĩnh vực STEM nhằm đáp ứng mục tiêu xây dựng và phát triển đất nước. 1.4. Xu thế tất yếu của dạy học STEM trong thời gian tới Giáo dục STEM cũng xuất phát từ vấn đề nảy sinh trong thực tiễn được xây dựng thành các chủ đề/bài học STEM, thông qua việc giáo viên tổ chức các hoạt động học sẽ giúp học sinh tìm ra được những giải pháp để giải quyết vấn đề mà chủ đề/bài học STEM nêu ra. Trong những năm qua, Đảng, Chính phủ, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã có nhiều văn bản chỉ đạo, hướng dẫn thực hiện và đổi mới giáo dục trong có liên quan đến giáo dục STEM được ban hành, cụ thể như: Quyết định 522/QĐ–TTg ngày 14 tháng 5 năm 2018 của Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Đề án “Giáo dục hướng nghiệp và định hướng phân luồng học sinh trong giáo dục phổ thông giai đoạn 2018 –2025”; Thông tư 32/2018/TT–BGDĐT của Bộ Giáo dục và Đào tạo ban hành Chương trình giáo dục phổ thông năm 2018; Kế hoạch số 10/KH–BGDĐT, ngày 7/1/2016 của Bộ Giáo dục và Đào tạo về việc ứng dụng ICT trong quản lí các hoạt động giáo dục ở trường trung học năm học 2016–2017, trong đó thí điểm triển khai giáo dục STEM tại một số trường trung học. Về phía Sở Giáo duc Đào tạo Nghệ An số 1602/SGD&ĐT-GDTrH cũng nói rõ trong mục đổi mới hình thức dạy học cần: Đa dạng hóa các hình thức tổ chức dạy học. Ngoài việc tổ chức cho học sinh thực hiện các nhiệm vụ học tập ở trên lớp, cần coi trọng giao nhiệm vụ và hướng dẫn học sinh học tập ở nhà, ở ngoài nhà trường; tăng cường các hoạt động trải nghiệm; tổ chức dạy học gắn liền với di sản văn hóa, với các hoạt động sản xuất, kinh doanh, dịch vụ ở địa phương; sử dụng các hình thức dạy học trên cơ sở ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông. Xây dựng và tổ chức thực hiện các chủ đề tích hợp liên môn, nhất là những chủ đề xây dựng theo tỉnh thần giáo dục tích hợp khoa học -công nghệ -kỹ thuật -toán (STEM) trong việc thực hiện CT GDPT ở những môn học liên quan. Khuyến khích mỗi nhóm chuyên môn xây dựng một chủ đề giáo dục STEM, tập trung vào mức độ “Dạy học các môn khoa học theo phương thức giáo dục STEM”. 6
Gần đây nhất Sở Giáo dục Nghệ An có Công văn số:1841/SGD&ĐT-GDTrH ngày 7/10/2019 V/v Hướng dẫn thực hiện giáo dục STEM trong trường trung học từ năm học 2019-2020. Công văn nói rõ: 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. Mỗi bài học STEM trong chương trình giáo dục phổ thông đề cập đến một vấn đề tương đối trọn vẹn, đòi hỏi học sinh phải học và sử dụng kiến thức thuộc các môn học trong chương trình để sử dụng vào giải quyết vấn đề đó. Giáo dục STEM đảm bảo giáo dục toàn diện, nâng cao hứng thú học tập các môn học, hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho học sinh, kết nối trường học với cộng đồng, góp phần hướng nghiệp, phân luồng. Trong Chương trình giáo dục phổ thông năm 2018, 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, khoa học tự nhiên, công nghệ, tin học. Việc hình thành nhóm môn Công nghệ và Nghệ thuật ở giai đoạn giáo dục định hướng nghề nghiệp cùng với quy định chọn 5 môn học trong 3 nhóm sẽ đảm bảo mọi học sinh đều được học các môn học STEM; + Vị trí, vai trò của giáo dục tin học và giáo dục công nghệ 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 điểu chỉnh kịp thời của giáo dục phổ thông trước cuộc cách mạng công nghiệp 4.0; + Có các 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); + Các chuyên đề dạy học về giáo dục STEM ở lớp 10, 11, 12; các hoạt động trải nghiệm dưới hình thức câu lạc bộ nghiên cứu khoa học, trong đó có các hoạt động nghiên cứu STEM; + Tính mở của chương trình cho phép một số nội dung giáo dục STEM có thể được xây dựng thông qua chương trình 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 dạy nêu trong Chương trình giáo dục phổ thông 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. Ngoài ra chương trình giáo dục phổ thông 2018 định hướng phát triển phẩm chất và năng lực học sinh, mục tiêu của chương trình nhằm để trả lời cho câu hỏi: Học xong chương trình học sinh làm được gì? 7
Chính vì vậy mà cần phải đổi mới phương pháp dạy học, kiểm tra đánh giá theo định hướng phát triển phẩm chất và năng lực học sinh. Các phương pháp và hình thức tổ chức dạy học cần phải gắn nội dung bài học với những vấn đề thực tiễn và giáo viên tổ chức hoạt động để học sinh tìm hiểu và giải quyết được vấn đề, thông qua đó tiếp thu tri thức một cách chủ động. 1.5. Vì sao nên vận dụng phương pháp dạy học STEM vào môn vật lý trường phổ thông. Vật lý là môn khoa học tự nhiên tập trung vào sự nghiên cứu vật chất và chuyển động của nó trong không gian và thời gian, cùng với các khái niệm liên quan như năng lượng và lực. Vật lý có liên hệ vô cùng gần gũi với đời sống hằng ngày của con người. Bên cạnh đó, môn vật lý cũng có mối quan hệ chặt chẽ với các môn học khác như sinh học, hóa học, toán học,...; vận dụng kiến thức của các môn học này vào giải thích các hiện tượng, quy luật tự nhiên. Cùng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật, kiến thức vật lý ngày càng được bổ sung nhiều hơn và ngày càng rút ngắn khoảng cách giữa lí thuyết và ứng dụng. Chính vì thế các chủ đề STEM trong môn vật lý cũng khá phong phú và đa dạng, từ những chủ đề liên quan đến cuộc sống hàng ngày đến những chủ đề giải quyết các vấn đề mang tính toàn cầu như biến đổi khí hậu, ô nhiễm môi trường … Với mục tiêu của việc dạy học là làm sao để học sinh vận dụng các kiến thức vào quá trình thực tế, do đó nên tiếp cận với các quan điểm dạy học định hướng tích hợp giáo dục STEM. Khi vận dụng phương pháp này các em sẽ thấy một chỉnh thể của khoa học trong đó vật lý không tách rời các bộ môn khoa học khác. Qua đó các em có sự thay đổi phần nào trong cảm nhận về môn khoa học tự nhiên –những bộ môn thường bị coi rằng khô khan và khó học, nặng lý thuyết và không có liên hệ thực tế - nay trở thành một niềm hấp dẫn mới mẻ, khơi gợi cảm hứng, niềm yêu thích và say mê khoa học với nhiều em học sinh. Và qua việc học theo định hướng STEM, có khá nhiều em học sinh chia sẻ sẽ lựa chọn khoa học là con đường tương lai cho bản thân mình. 1.6. Quy trình xây dựng bài học STEM Hướng dẫn thực hiện giáo dục STEM trong trường trung họctừ năm học 2019- 2020; Sở Giáo dục Nghệ An có Công văn số:1841/SGD&ĐT-GDTrH ngày 7/10/2019 cụ thể như sau: Bước 1: Lựa chọn chủ đề bài học Bước 2: Xác định vấn đề cần giải quyết Bước 3: Xây dựng tiêu chí của thiết bị/giải pháp giải quyết vấn đề Bước 4: Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học Mỗi bài học STEM được tổ chức theo các hoạt động như : Xác định vấn đề; Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp; 8
Lựa chọn giải pháp; Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá; Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh. Tiến trình bài học STEM tuân theo quy trình kĩ thuật nêu trên nhưng các "bước" trong quy trình không được thực hiện một cách tuyến tính (hết bước nọ mới sang bước kia) mà có những bước được thực hiện song hành, tương hỗ lẫn nhau. Việc "Nghiên cứu kiến thức nền" được thực hiện đồng thời với "Đề xuất giải pháp"; "Chế tạo mô hình" được thực hiện đồng thời với "Thử nghiệm và đánh giá", trong đó bước này vừa là mục tiêu vừa là điều kiện để thực hiện bước kia. Tiến trình mỗi bài học STEM được thực hiện phỏng theo quy trình kĩ thuật, trong đó việc "Nghiên cứu kiến thức nền" trong tiến trình dạy học mỗi bài học STEM chính là việc học để chiếm lĩnh nội dung kiến thức trong chương trình giáo dục phổ thông tương ứng với vấn đề cần giải quyết trong bài học, trong đó học sinh là người chủ động nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu bổ trợ, tiến hành các thí nghiệm theo chương trình học (nếu có) dưới sự hướng dẫn của giáo viên; Vận dụng kiến thức đã học để đề xuất, lựa chọn giải pháp giải quyết vấn đề; Thực hành thiết kế, chế tạo, thử nghiệm mẫu; Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh thiết kế. Thông qua quá trình học tập đó, học sinh được rèn luyện nhiều kĩ năng để phát triển phẩm chất, năng lực. 2. Cơ sở thực tiễn 2.1. Thực trạng dạy học môn vật trong trường phổ thông Nghi Lộc 3 hiện nay. -Môn vật lý là một trong những bộ môn khoa học cơ bản, lí do lựa chọn môn vật lý của học sinh là chủ yếu học để thi đại học... , nói chung là những trường có điểm đầu vào khá cao. -Do chương trình thi cử nặng nề về lí thuyết và nhiều bài tập tính toán nên đa số các em học theo kiểu nhồi nhét kiến thức để đáp ứng cho các kì thi, chính vì vậy mà các em ít nhận thấy vai trò ứng dụng của vật lý vào đời sống. -Học sinh không được trải nghiệm thực tế, nên việc đưa kiến thức khoa học trở nên nặng nề. -Việc tổ chức dạy học theo hướng giáo dục Stem ở các trường THPT nói chung còn hạn chế, các trường chủ yếu còn giao nhiệm vụ cho tổ nhóm tạo ra 1 sản phẩm Stem chứ chưa mang tính tự giác. Đó là lí do các em học vật lý chủ yếu là để đối phó với các kì thi còn yếu tố đam mê yêu thích rất ít. 2.2. Những thuận lợi và khó khăn khi đưa STEM vào trường phổ thông hiện nay 2.2.1. Thuận lợi - Trong thời đại công nghệ số việc giáo viên và các em có khả năng tiếp cận với các phương pháp dạy học và học tập tương đối dễ dàng nhờ hệ thống kết nối toàn cầu. 9
Học sinh và giáo viên có thể tham khảo các mô hình dạy học STEM của các trường học trong và ngoài nước. - Mỗi trường học đều có chiến lược phát triển, đầu tư cho các hoạt động dạy học, khuyến khích cho các giáo viên dạy học tiếp cận năng lực người học đặc biệt các trường tiến tới kiểm định chất lượng ở mức độ cao thì càng được chú trọng hơn. - Bộ Giáo dục, Sở giáo dục, các phòng đào tạo và trường học của một số trường học ở Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh, Nam Định...đã được thực hiện thí điểm và cho nhiều kết quả rất tốt, học sinh rất tích cực và sáng tạo chủ động trong cách tiếp cận phương pháp học tập này. - Thủ tướng Chính phủ cũng đã giao trách nhiệm cho Bộ GD&ĐT thúc đẩy triển khai giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông; tổ chức thí điểm tại một số trường phổ thông cũng ngay từ năm học 2017-2018. 2.2.2. Khó khăn - Việc học sinh tiếp cận phương pháp dạy học STEM cũng đòi hỏi nhất định về mặt năng lực khoa học tự nhiên các em phải đam mê và chịu khó làm việc với chương trình hiện tại thì chỉ nên áp dụng các chủ đề này đối với các lớp theo khối khoa học tự nhiên. - Học sinh hiện tại yếu tố đam mê nghiên cứu chưa nhiều vì các em ngại làm việc do lối giáo dục chỉ tiếp cận kiến thức đã quen thuộc nên các em tương đối bị động trong công việc. - Việc thực hiện ngoài không gian trường học cũng gặp một số khó khăn, vì các em ở trong một đội nhóm ở nhiều địa bàn khác nhau. - Với chương trình thi cử hiện hành bản thân môn vật lý đang rất nặng về năng lực tính toán chưa chú trọng yếu tố thực hành và khả năng vận dụng vào cuộc sống đó cũng là rào cản mà giáo viên và học sinh không tích cực với phương pháp dạy học này. Vì đa số suy nghĩ giáo viên và học sinh vẫn với một lối tư duy ‘‘thi gì học nấy’’. - Ở các trường phổ thông hiện tại thời gian ngoài trên lớp các em chủ yếu là học thêm ngoài để thi nên rất khó khăn trong triển khai công việc ngoài giờ, vì các em học thêm 3,4 ca mỗi ngày lịch học dày đặc không có thời gian sắp xếp. - Đa số giáo viên chưa hiểu về phương pháp dạy học tiếp cận STEM còn ngại tìm hiểu và tham gia. - Cơ sở vật chất để ở các trường vẫn còn hạn chế. - Hình thức dạy học truyền thống đã ăn sâu vào tâm thức mỗi giáo viên để họ thay đổi nhận thức không phải một sớm một chiều. Tư tưởng an phận không chịu tiếp thu cái mới cũng là một rào cản mới trong việc đưa STEM vào trong trường phổ thông. 2.3. Các biện pháp đưa STEM vào môn vật lý trường trung học phổ thông hiện nay 2.3.1. Về phía nhà trường 10
- Tổ chức tập huấn tốt về hình thức dạy học STEM làm cho học sinh và giáo viên hiểu được đầy đủ và đúng đắn ý nghĩa của hình thức học tập này. - Mở các câu lạc bộ STEM dưới sự hướng dẫn của giáo viên, các tổ nhóm chuyên môn. - Có hình thức động viên, khuyến khích, khen thưởng kịp thời với những giáo viên có những đóng góp cho sự phát triển phong trào dạy học STEM của nhà trường. - Tích cực tuyên truyền cho giáo viên và học sinh thấy được ý nghĩa của dạy học STEM. - Cơ sở vật chất của các nhà trường được đầu tư thêm để đáp ứng nhu cầu cho giáo viên và học sinh giảng dạy và học tập. - Tạo diễn đàn (FORUM) về việc học tập STEM trên trang web của nhà trường, đó là nơi giáo viên có thể thảo luận về cách soạn bài, về phương pháp, về cách thức tổ chức triển khai về bài học, các em học sinh có thể trao đổi về các kiến thức trong bài, nội dung bài học, các bài tập hay giao lưu kết bạn. - Các trường đã được đầu tư xây dựng phòng học Stem đây là điều kiện thuận lợi để giáo viên có cơ hội thể hiện dạy học theo hướng tiếp cận giáo dục Stem. 2.3.2. Về phía giáo viên - Tích cực tham gia các buổi tập huấn, các chương trình học STEM qua các khóa học có chất lượng. - Tích cực soạn bài giảng có định hướng STEM. - Tham gia diễn đàn của các chương trình dạy học STEM trên khắp cả nước và diễn đàn của nhà trường nói riêng. - Hướng dẫn học sinh cách học tập và nghiên cứu theo phương pháp này để học sinh cảm nhận được tính ưu việt của phương pháp dạy học này. - Bên cạnh phát huy các ưu điểm của dạy học truyền thống cũng cần học sinh thấy được vai trò của thực hành và khả năng vận dụng kiến thức vào cuộc sống mang lại những bài giảng phong phú hấp dẫn cho học sinh. 2.3.3.Về phía học sinh - Học sinh là người học là người trực tiếp thực hiện các nhiệm vụ học tập một cách tự giác và chủ động, vì việc thực hiện các nhiệm vụ không những thực hiện trong phạm vi không gian lớp học mà còn ở ngoài trường học nữa. - Dưới sự hướng dẫn của giáo viên học sinh các em phải có sự kết nối các thành viên trong tổ nhóm khi thực hiện ở ngoài trường, nên cần tinh thần trách nhiệm của các thành viên trong nhóm để đảm bào thành quả của sự hợp tác nhóm. - Vậy các em khi hoạt động ngoài không gian trường học với điều kiện địa lí xa làm vậy cách triển khai kế hoạch thế nào 11
+ Lập nhóm trên diễn đàn (chủ yếu trên facbook), đề cử nhóm trưởng + Thảo luận và các thành viên và lên kế hoạch thông báo (như thời gian, địa điểm...) cho các thành viên +Giáo viên tham gia hướng dẫn và tư vấn. 2.4. Kết hợp xây dựng các chủ đề dạy học STEM với phương pháp dạy học truyền thống. Rõ ràng STEM có rất nhiều ưu điểm tuy nhiên hạn chế như sau: Thứ nhất là mất nhiều thời gian thực hiện. Một chủ đề thực hiện sẽ mất khá nhiều thời gian ở trên lớp cũng như ngoài lớp nên ảnh hưởng đến việc học tập trên lớp các em cũng như thời gian học tập các môn học khác vì các em cần đầu tư thời gian tương đối nhiều khi thực hiện một chủ đề. Thứ hai trong khi các kì thi hiện tại vẫn chủ yếu rèn luyện trí nhớ kiến thức hàn lâm và nặng về các bài tập tính toán nên các em vẫn phải học để đáp ứng các kì thi, do thói quen học tập cũ nặng về nhồi nhét kiến thức vậy nên chưa chú tâm học tập và trải nghiệm các công việc được giao ở nhà, một số em còn làm theo đối phó và suy nghĩ rằng chưa thiết thực với thi cử hiện hành. Thứ ba đó kinh phí thực hiện một số dụng cụ, nguyên liệukhi làm thực hành chưa đầy đủ, và khá tốn kém nên đôi khi giáo viên và các em cũng ngại làm. Thứ tư đó là STEM làphương pháp tích hợp nên chắc chắn giáo viên giảng dạy đòi hỏi phải nắm rõ phương pháp và cách thức tổ chức giảng dạy cũng như trình độ liên môn nhất định vì STEM như là khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học. Đòi hỏi giáo viên phải có trình độ và đam mê công việc nó mất nhiều thời gian và công sức của giáo viên. Do vậy chúng ta nên phối hợp lồng ghép giữa phương pháp học tập truyền thống và giáo dục STEM để học sinh có thể đạt hiệu quả học tập tốt nhất hiện nay II. Nội dung dạy học phần “Mắt và các dụng cụ quang” vật lý 11 bằng dạy học chủ đề STEM 2.1. Giới thiệu phần Quang hình học Vật lí 11 THPT Chương trình Quang hình học hiện nay được giảng dạy ở cấp THCS và cấp THPT. Ở cấp THCS, học sinh được học các khái niệm cơ bản của quang học như nguồn sáng, vật, ảnh, sự truyền thẳng ánh sáng, phản xạ ánh sáng, khúc xạ ánh sáng; sự tạo ảnh qua gương phẳng, gương cầu, thấu kính. Ở cấp THPT các kiến thức đó sẽ được hoàn chỉnh hơn. Phần Quang hình học Vật lí 11 THPT gồm có 2 chương là Chương VI: Khúc xạ ánh sáng và Chương VII: Mắt và các dụng cụ quang. Trên thực tế, hầu hết nội dung trong phần này các em đã được học ở lớp 9, cấp THCS dưới dạng tìm hiểu về mặt định tính. Trong chương trình quang hìnhhọc lớp 11, các em tiếp tục đi tìm hiểu những nội dung kiến thức đó một cách chuyên sâu hơn. Nhiệm vụ chủ yếu của Quang hình học là nghiên cứu sự truyền ánh sáng qua 12
các môi trường trong suốt và nghiên cứu sự tạo ảnh bằng phương pháp hình học. Thông qua đó, cung cấp cho HS những kiến thức về các định luật cơ bản củaquang hình để từ đó có thể giải thích sự tạo ảnh của các vật qua các môi trường truyền ánh sáng, qua lăng kính, thấu kính, … và vận dụng những kiến thức đó vàocuộc sống. Cấu trúc các bài học của hai chương được biểu diễn theo sơ đồ dưới đây: Phần Quang Hình Học Khúc xạ ánh sáng Mắt. Các dụng cụ quang Hiện tượng Hiện tượng Mắt Các dụng cụ quang khúc xạ ánh phản xạ toàn sáng phần Thấu kính Lăng kính Định luật khúc xạ ánh sáng Ứng dụng của thấu kính mỏng Kính lúp Kính hiển vi Kính thiên văn Hình 2. Sơ đồ cấu trúc phần “Quang hình học” – Vật lí 11 2.2. Mục tiêu dạy học phát triển phẩm chất, năng lực vào phần “Mắt và các dụng cụ quang “ môn Vật lý 11 THPT 2.2.1. Kiến thức - Mô tả được lăng kính, các loại thấu kính và phân biệt được hai loại thấu kính mỏng - Phân biệt được tiêu điểm vật với tiêu điểm ảnh và tiêu điểm thật với tiêu điểm ảo. - Nhận ra thấu kính lồi, thấu kính mỏng. Căn cứ vào đường truyền của tia sáng nhận ra loại thấu kính sử dụng là thấu kính hội tụ hay thấu kính phân kì. - Biết vị trí của vật và ảnh, xác định vị trí đặt thấu kính, loại thấu kính và các yếu tố: tiêu điểm, tiêu cự, quang tâm của thấu kính. - Nêu được các khái niệm trục chính, quang tâm, tiêu điểm chính, tiêu điểm phụ, tiêu diện, tiêu cự của thấu kính mỏng. - Nêu được cấu tạo và công dụng của kính lúp, kính hiển vi, kính thiên văn. - Nêu được cấu tạo quang học của mắt. 13
- Nêu được khái niệm điểm cực cận, điểm cực viễn, khoảng nhìn rõ của mắt. - Nêu được sự điều tiết của mắt khi nhìn vật ở điểm cực cận và ở điểm cực viễn. - Nêu được khái niệm góc trông, năng suất phân li. - Nêu được sự lưu ảnh trên màng lưới là gì và nêu được ví dụ thực tế ứng dụng hiện tượng này. - Trình bày các đặc điểm của mắt cận, mắt viễn, mắt lão về mặt quang học và nêu tác dụng của kính cần đeo để khắc phục các tật này - Phân biệt được mắt cận, viễn, lão nhờ các yếu tố: OCC; OCV hoặc vị trí tiêu điểm của mắt so với màng lưới. - Dự đoán được mắt có nhìn rõ được một vật khi biết kích thước và vị trí của vật đó so với mắt. - Nêu được điều kiện nhìn rõ của mắt. - Nêu được cách vẽ đường đi của tia sáng đơn sắc qua thấu kính mỏng (3 tia đặc biệt và tia bất kỳ). - Viết được các công thức của thấu kính và nêu rõ qui ước dấu đối với mỗi đại lượng trong từng công thức theo hình dạng và theo sự truyền sáng qua thấu kính. - Chỉ ra các bước vẽ ảnh của một vật qua thấu kính mỏng và vẽ được ảnh tạo bởi thấu kính và nêu được tính chất, độ lớn của ảnh so với vật. - Vẽ được ảnh của vật trong các trường hợp: Vật điểm; vật AB đặt vuông góc hoặc không vuông góc với trục chính của thấu kính. - Vẽ được đường truyền tia sáng qua kính thiên văn trong trường hợp ngắm chừng ở vô cực. - Áp dụng các công thức để suy luận về vị trí tương đối giữa vật với ảnh và giải các bài toán về sự tạo ảnh của một vật qua thấu kính. - Xác định loại thấu kính mỏng dùng để khắc phục nhược điểm của mắt cận, mắt viễn, mắt lão. - Xác định độ tụ thích hợp của kính ứng với từng trường hợp riêng của mắt (kính mang sát mắt, kính không sát mắt). - Xác định được khoảng nhìn rõ mới của mắt khi mang kính. - Viết được công thức số bội giác của kính lúp, kính hiển vi, kính thiên văn trong các cách ngắm chừng. - Sử dụng được công thức tính độ bội giác của kính lúp, kính hiển vi, kính thiên văn để giải các bài tập liên quan. - Trình bày được sự tạo ảnh qua kính lúp và vẽ được đường truyền tia sáng trong sự tạo ảnh đó. 14