SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
GIẢI PHÁP CHUYỂN ĐỔI MỘT SỐ GIỜ HỌC VẬT LÍ 10 THPTCHƢƠNG TRÌNH 2018 SANG GIỜ HỌC THEO ĐỊNH HƢỚNG GIÁO DỤC STEM
LĨNH VỰC: VẬT LÝ
Yên Thành, tháng 4 năm 2023
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN TRƢỜNG THPT YÊN THÀNH 2
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
GIẢI PHÁP CHUYỂN ĐỔI MỘT SỐ GIỜ HỌC VẬT LÍ 10 THPTCHƢƠNG TRÌNH 2018 SANG GIỜ HỌC THEO ĐỊNH HƢỚNG GIÁO DỤC STEM
LĨNH VỰC: VẬT LÝ
Ngƣời thực hiện:
Tổ: NGÔ SỸ ĐÌNH NGUYỄN ĐĂNG TIẾN NGÔ VĂN HỒNG Khoa học Tự nhiên
Yên Thành, tháng 4 năm 2023
MỤC LỤC
PHẦN I. MỞ ĐẦU .................................................................................................. 1 I. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI ........................................................................................... 1 1. Lí do chọn đề tài.............................................................................................. 1 2. Mục đích nghiên cứu ....................................................................................... 2 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ................................................................... 2 4. Nhiệm vụ nghiên cứu ...................................................................................... 2 5. Đóng góp của đề tài ........................................................................................ 3 6. Phƣơng pháp nghiên cứu ................................................................................ 3 PHẦN II. NỘI DUNG ............................................................................................. 4
I. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ GIÁO DỤC STEM TRONG TRƢỜNG PHỔ THÔNG ....................................................................................... 4 1.1. Cơ sở lí luận về giáo dục STEM .................................................................. 4 1.1.1. Khái niệm về giáo dục STEM ............................................................... 4 1.1.2. Mục tiêu về giáo dục STEM .................................................................. 5 1.1.3. Tiêu chí xây dựng chủ đề giáo dục STEM ............................................ 6 1.1.4. Vai trò, ý nghĩa giáo dục STEM trong trƣờng phổ thông...................... 7 1.1.5. Giáo dục STEM trong dạy học môn Vật lí ............................................ 9
1.2. Cơ sở thực tiễn của dạy học Vật lý theo định hƣớng STEM ở một số trƣờng phổ thông ............................................................................................... 10
1.2.1. Thực trạng tổ chức dạy học môn Vật lý theo định hƣớng STEM ở một số trƣờng trung học phổ thông ................................................................ 10 1.2.2. Nguyên nhân và khó khăn của thực trạng dạy học Vật lý ở trƣờng trung học phổ thông theo định hƣớng STEM ................................................ 11
II. XÂY DỰNG VÀ THỰC HIỆN MỘT SỐ CHỦ ĐỀ DẠY HỌC STEM VẬT LÍ 10 CHƢƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THÔNG 2018.................... 12 2.1. Tổ chức dạy học theo định hƣớng giáo dục STEM ................................... 12 2.1.1. Dạy học các môn khoa học theo bài dạy STEM .................................. 12 2.1.1.1 Khái quát về bài dạy STEM............................................................ 12 2.1.1.2 Nội dung bài dạy STEM ................................................................. 13 2.1.1.3 Thiết kế bài dạy STEM ................................................................... 14
2.2. Xây dựng và thực hiện một số chủ đề dạy học STEM vật lí 10 chƣơng trình giáo dục phổ thông 2018 ......................................................... 14 2.2.1. Quy trình xây dựng tiết học STEM trong chƣơng trình chính khóa.... 15 2.2.2. Xây dựng tiến trình tổ chức giờ học cho HS theo định hƣớng giáo dục STEM ...................................................................................................... 15
2.2.3. Thực nghiệm chuyển đổi giờ học vật lí truyền thống sang giờ học theo định hƣớng STEM ................................................................................. 16 III. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM ......................................................................... 23 3.1. Khảo sát tính cấp thiết và tính khả thi của các biện pháp .......................... 23 3.1.1. Mục đích .............................................................................................. 23 3.1.2. Phƣơng pháp ........................................................................................ 23 3.1.3. Đối tƣợng ............................................................................................. 23 3.1.4. Kết quả khảo sát ................................................................................... 23 3.1.4.1. Kết quả khảo sát về tính cấp thiết của các biện pháp .................... 23 3.1.4.2. Kết quả khảo sát về tính khả thi của các biện pháp ....................... 27 3.2. Thực nghiệm sƣ phạm ................................................................................ 30 3.2.1. Mục đích thực nghiệm sƣ phạm .......................................................... 30 3.2.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sƣ phạm ................................................... 30 3.2.3. Đối tƣợng thực nghiệm sƣ phạm ......................................................... 30 3.2.4. Đánh giá kết quả thực nghiệm ............................................................. 31 3.2.4.1. Ƣu điểm ......................................................................................... 31 3.2.4.2. Nhƣợc điểm - Khó khăn ................................................................ 32 3.2.5. Đề xuất - Kiến nghị .............................................................................. 33 3.2.5.1. Với nghành giáo dục ...................................................................... 33 3.2.5.2. Với nhà trƣờng ............................................................................... 33 PHẦN III. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................... 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
TT Từ viết tắt Từ đầy đủ
GDPT Giáo dục phổ thông 4
GV Giáo viên 1
HS Học sinh 2
PPDH Phƣơng pháp dạy học 3
STEM 5 Viết tắt của các từ Science, Technology, Engineering và Maths
THPT Trung học phổ thông 6
DANH MỤC CÁC BẢNG, HÌNH
Bảng Bảng 1. Kết quả khảo sát GV về thực trạng triển khai giáo dục STEM hiện nay .......... 10 Bảng 2. Kết quả tổng hợp ý kiến của giáo viên đánh giá về tính cấp thiết của các biện pháp ........................................................................................................... 24 Bảng 3. Kết quả % tổng hợp ý kiến của giáo viên đánh giá về tính cấp thiết của các biện pháp .................................................................................................... 25 Bảng 4. Kết quả tổng hợp ý kiến của học sinh đánh giá về tính cấp thiết của các biện pháp ........................................................................................................... 26 Bảng 5. Kết quả tổng hợp ý kiến của giáo viên đánh giá về tính khả thi của các biện pháp ........................................................................................................... 27 Bảng 6. Kết quả % tổng hợp ý kiến của giáo viên đánh giá về tính khả thi của các biện pháp ........................................................................................................... 28 Bảng 7. Kết quả khảo sát ý kiến HS về tính hiệu quả của các giải pháp ................ 29 Bảng 8. Đánh giá kết quả xếp loại của HS lớp thực nghiệm và đối chứng tại trƣờng THPT Yên Thành 2 năm học 2022-2023 mà tôi đang công tác .................. 31
Hình Hình 1. Qui trình EDP trong triển khai dạy học STEM .......................................... 16 Hình 2. Các nghề liên quan đến thiết kế, chế tạo, bảo trì xe phản lực, tên lửa, máy bay phản lực .................................................................................................... 19 Hình 3. Biểu đồ phần trăm về ý kiến của giáo viên đánh giá về tính cấp thiết của các biện pháp .................................................................................................... 26 Hình 4. Biểu đồ phần trăm kết quả tổng hợp ý kiến của học sinh đánh giá về tính cấp thiết của các biện pháp .............................................................................. 27 Hình 5. Biểu đồ ý kiến của giáo viên đánh giá về tính khả thi của các biện pháp ......................................................................................................................... 29 Hình 6: Biểu đồ thể hiện chất lƣợng của HS khi tham gia học Vật lý hoạt động theo định hƣớng giáo dục STEM ................................................................... 32
PHẦN I. MỞ ĐẦU
I. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI
1. Lí do chọn đề tài
Hiện nay giáo dục STEM đƣợc xem là mô hình giáo dục toàn cầu. STEM là viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Math (Toán học). Giáo dục STEM là phƣơng pháp dạy học (PPDH) thức giáo dục tích hợp, về bản chất đƣợc hiểu là trang bị cho ngƣời học những kiến thức và kỹ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học. Đồng thời trang bị cho ngƣời học có các kĩ năng yêu cầu của thế kỉ 21.
Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì nhu cầu việc làm liên quan đến STEM ngày càng lớn. Ví dụ, Ở các nƣớc châu Âu ngƣời ta dự đoán rằng nhu cầu cho các chuyên gia STEM sẽ phát triển đến năm 2025 là 8%, trong khi ở các ngành nghề khác - chỉ có 3%.
Hiện nay, các quốc gia hàng đầu thế giới đều có các chiến lƣợc phát triển giáo dục STEM nhƣ Úc, Anh, Scotland, Mỹ, Trung Quốc, Anh, Hàn Quốc, Đài Loan…
Khác với các nƣớc phát triển trên thế giới nhƣ Mỹ, giáo dục STEM du nhập vào Việt Nam không phải bắt nguồn từ các nghiên cứu khoa học giáo dục hay từ chính sách vĩ mô về nguồn nhân lực mà bắt nguồn từ các cuộc thi Robot dành cho HS từ cấp tiểu học đến phổ thông trung học do các công ty công nghệ tại Việt Nam triển khai cùng với các tổ chức nƣớc ngoài. Ví dụ cuộc thi Robotics make X 2019 của Công ty Cổ phần robot Công nghệ cao STEAM Việt Nam hay một số cuộc thi robocon của các hãng nhƣ Lego và một số cuộc thi robocon của các hãng khác trong nƣớc. Từ đó đến nay giáo dục STEM đã bắt đầu có sự lan toả với nhiều hình thức khác nhau, nhiều cách thức thực hiện khác nhau, nhiều tổ chức hỗ trợ khác nhau.
Việt Nam đang chú trọng triển khai giáo dục STEM trong chƣơng trình giáo dục phổ thông, giúp học sinh hƣớng tới các hoạt động trải nghiệm và vận dụng kiến thức để tạo ra sản phẩm hoặc giải quyết các vấn đề thực tế trong cuộc sống. Theo Chỉ thị số 16/CT-TTg ngày 04/5/2017 và Quyết định số 522/QĐ-TTg ngày 14 tháng 5 năm 2018 của Thủ tƣớng Chính phủ đã yêu cầu tăng cƣờng năng lực tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tƣ, thúc đẩy triển khai giáo dục về khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học trong chƣơng trình giáo dục phổ thông, tổ chức hoạt động giáo dục tích hợp khoa học - công nghệ - kĩ thuật - toán phù hợp với xu hƣớng ngành nghề của từng quốc gia, đáp ứng thị trƣờng lao động, chuẩn bị điều kiện đào tạo nhân lực đáp ứng yêu cầu của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tƣ.
Thông tƣ 32/2018/TT-BGDĐT ban hành Chƣơng trình giáo dục phổ thông
mới đã cụ thể hóa mục tiêu giáo dục phổ thông nhấn mạnh việc đổi mới phƣơng
1
pháp dạy học theo định hƣớng phát huy tính tích cực nhận thức của học sinh (HS) và trọng tâm là hình thành, phát triển năng lực tự học. Năng lực tự học là khả năng huy động, tổng hợp kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính tâm lí cá nhân nhƣ hứng thú, niềm tin, ý chí để thực hiện thành công việc vận dụng tri thức đã học để giải quyết đƣợc các vấn đề thực tiễn.
Vật lí với đặc thù là bộ môn khoa học thực nghiệm có tính công nghệ và kỹ thuật, có nhiều kiến thức liên quan đến thực tiễn, thực hành nhƣ máy phát điện, động cơ điện, máy biến áp… nên yêu cầu mới đối với giáo viên (GV) vật lí và HS là phải thay đổi phƣơng pháp, hình thức dạy và học; trong đó, dạy học Vật lí theo định hƣớng giáo dục STEM là một trong những hình thức dạy học hiệu quả góp phần nâng cao chất lƣợng dạy học và phát triển năng lực của HS.
Tuy nhiên giáo dục STEM là gì, xây dựng và tổ chức thực hiện giáo dục STEM nhƣ thế nào để đáp ứng nhu cầu phát triển năng lực học sinh cũng nhƣ làm thế nào đƣa giáo dục STEM vào trong các môn học một cách khoa học, phù hợp với thực tiễn ở Việt Nam là những vấn đề mà không phải giáo viên nào cũng thực hiện đƣợc.
Chính vì lý do đó tôi quyết định chọn đề tài “Giải pháp chuyển đổi một số giờ học Vật lí 10 chƣơng trình phổ thông 2018 sang giờ học theo định hƣớng STEM”.
2. Mục đích nghiên cứu
Chuyển đổi giờ học vật lí truyền thống sang giờ học theo định hƣớng STEM đảm bảo các tiêu chí: Giáo dục toàn diện; Nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM; Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho học sinh.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
3.1. Đối tượng nghiên cứu
- Mô hình giáo dục STEM
- Kĩ thuật dạy học EDP, 7E.
3.2. Phạm vi nghiên cứu: Chƣơng trình vật lí 10 phổ thông mới (năm 2018).
4. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Tìm hiểu cơ sở lí luận về dạy học STEM ở trƣờng THPT.
- Nghiên cứu chƣơng trình và sách giáo khoa Vật lí 10
- Nghiên cứu giải pháp chuyển đổi giờ học vật lí truyền thống sang giờ học
định hƣớng STEM.
- Xây dựng hệ thống các chủ đề dạy học STEM phục vụ giảng dạy một số bài học trong chƣơng trình sách giáo khoa Vật lý 10 chƣơng trình giáo dục phổ thông (GDPT) 2018.
- Thực nghiệm sƣ phạm để kiểm tra, đánh giá tính khả thi và tính hiệu quả
2
của đề tài.
- Kết luận và đề xuất.
5. Đóng góp của đề tài
- Xây dựng đƣợc giải pháp chuyển đổi giờ học Vật lí truyền thống sang giờ
học theo định hƣớng STEM.
- Xây dựng hệ thống các chủ đề dạy học STEM phục vụ giảng dạy một số
bài học trong chƣơng trình sách giáo khoa Vật lý 10 chƣơng trình GDPT 2018.
6. Phƣơng pháp nghiên cứu
- Đọc các tài liệu tham khảo liên quan đến đề tài, phân tích tổng hợp và khái
quát hóa nội dung, xây dựng cơ sở lý luận của đề tài.
- Nghiên cứu những chủ trƣơng chính sách của Nhà nƣớc, của ngành Giáo
dục có liên quan tới nội dung nghiên cứu.
- Nghiên cứu chƣơng trình vật lí 10, các tài liệu về giáo dục và phƣơng pháp
giảng dạy Vật lí, các phƣơng pháp dạy học hiện đại.
- Nghiên cứu thực tiễn dạy học thông qua dự giờ, quan sát, phỏng vấn... việc
dạy và học vật lý ở trƣờng phổ thông.
- Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm.
3
PHẦN II. NỘI DUNG
I. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ GIÁO DỤC STEM TRONG
TRƢỜNG PHỔ THÔNG
1.1. Cơ sở lí luận về giáo dục STEM
1.1.1. Khái niệm về giáo dục STEM
STEM là viết tắt của các từ Science (khoa học), Technology (công nghệ), Engineering (kỹ thuật) và Math (toán học). Tùy theo ngữ cảnh khác nhau mà thuật ngữ STEM đƣợc hiểu nhƣ là các môn học hay các lĩnh vực. Trong ngữ cảnh giáo dục, nói đến STEM là muốn nhấn mạnh đến sự quan tâm của nền giáo dục đối với các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Quan tâm đến việc tích hợp các môn học trên gắn với thực tiễn để nâng cao năng lực cho ngƣời học. Trong ngữ cảnh nghề nghiệp, STEM đƣợc hiểu là nghề nghiệp thuộc các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học.
Giáo dục STEM là một cách tiếp cận liên ngành trong quá trình học, trong đó các khái niệm học thuật mang tính nguyên tắc đƣợc lồng ghép với các bài học trong thế giới thực, ở đó các HS áp dụng các kiến thức trong khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán vào trong các bối cảnh cụ thể, giúp kết nối giữa trƣờng học, cộng đồng, nơi làm việc và các tổ chức toàn cầu, để từ đó phát triển các năng lực trong lĩnh vực STEM và cùng với đó có thể cạnh tranh trong nền kinh tế mới.
Giáo dục STEM về bản chất đƣợc hiểu là trang bị cho ngƣời 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 đƣợc 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 đƣợc những sản phẩm trong cuộc sống hằng ngày.
Giáo dục STEM sẽ thu hẹp khoảng cách giữa hàn lâm và thực tiễn, tạo ra những con ngƣời có năng lực làm việc "tức thì" trong môi trƣờng có tính sáng tạo cao và sử dụng trí óc có tính chất công việc ít lặp lại trong thế kỷ 21.
Theo Chƣơng trình giáo dục phổ thông 2018, giáo dục STEM là mô hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn, giúp HS 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. 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 trƣờng 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 đƣợc mở rộng hơn. Theo đó, giáo dục STEM là một PPDH thức giáo dục nhằm trang bị cho HS những kiến thức khoa học gắn liền với ứng dụng của
4
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, TƢ TƢỞNG (chiến lƣợc, định hƣớng) giáo dục, bên cạnh định hƣớng giáo dục toàn diện, THÚC ĐẨY giáo dục 4 lĩnh vực: Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật, và Toán học với mục tiêu “định hƣớng 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, PPDH 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 trƣờng học và cộng đồng; (4) Định hƣớng hành động, trải nghiệm trong học tập; (5) Hình thành và phát triển năng lực và phẩm chất ngƣời học.
1.1.2. Mục tiêu về giáo dục STEM
Giáo dục phổ thông giúp HS làm chủ kiến thức phổ thông, biết vận dụng hiệu quả kiến thức, kĩ năng đã học vào đời sống và tự học suốt đời, có định hƣớng lựa chọn nghề nghiệp phù hợp, biết xây dựng và phát triển hài hoà các mối quan hệ xã hội, có cá tính, nhân cách và đời sống tâm hồn phong phú, nhờ đó có đƣợc cuộc sống có ý nghĩa và đóng góp tích cực vào sự phát triển của đất nƣớc và nhân loại. Giáo dục phổ thông hƣớng tới phát triển phẩm chất và năng lực ngƣời học thông qua nội dung giáo dục với những kiến thức, kĩ năng cơ bản, thiết thực, hiện đại; phát triển hài hòa đức, trí, thể, mĩ. Mục tiêu giáo dục trên đƣợc thực hiện thông qua tất cả các môn học và hoạt động giáo dục trong chƣơng trình giáo dục phổ thông. Cũng nhƣ các hoạt động giáo dục khác trong nhà trƣờng, giáo dục STEM là một trong những hoạt động giáo dục góp phần thực hiện mục tiêu giáo dục tổng quát và toàn diện nêu trên của chƣơng trình giáo dục phổ thông. Trong đó, giáo dục STEM là một trong những hoạt động giáo dục hiệu quả trong việc hình thành và phát triển phẩm chất và năng lực cho HS. Một cách tổng quát, giáo dục STEM trong trƣờng phổ thông hƣớng tới mục tiêu thúc đẩy giáo dục các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học trên tất cả các PPDH diện về chƣơng trình, đội ngũ GV, cơ sở vật chất và chính sách; nâng cao nhận thức của nhà trƣờng, xã hội về vai trò, ý nghĩa của các môn học thuộc lĩnh vực STEM trong trƣờng phổ thông; thu hút sự quan tâm, nâng cao hứng thú và chất lƣợng học tập của HS về những môn học này; kết hợp với hoạt động giáo dục hƣớng nghiệp và định hƣớng phân luồng, nâng cao tỉ lệ HS có xu hƣớng 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 nƣớc. Có thể cụ thể hoá mục tiêu của giáo dục STEM nhƣ sau:
- Góp phần thực hiện mục tiêu giáo dục đã nêu trong chƣơng trình giáo dục
phổ thông.
5
- Phát triển kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho HS phổ thông
thông qua ứng dụng STEM, nhằm:
+ Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học Vật lí, Hóa học, Sinh học,
Công nghệ, Tin học và Toán.
+ Biết vận dụng kiến thức các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán
học vào giải quyết các vấn đề thực tiễn.
+ Có thể đề xuất các vấn đề thực tiễn mới phát sinh và giải pháp giải quyết
các vấn đề đó trong thực tiễn.
- Phát triển các năng lực cốt lõi cho HS
- Định hƣớng nghề nghiệp cho HS
- Hƣớng tới giải quyết vấn đề trong thực tiễn
- Hƣớng tới việc HS vận dụng các kiến thức trong lĩnh vực STEM để
giải quyết.
- Định hƣớng thực hành, nghề nghiệp
- Khuyến khích làm việc nhóm giữa các HS
1.1.3. Tiêu chí xây dựng chủ đề giáo dục STEM
Việc lồng ghép những kiến thức trên sách vở vào thực tế cuộc sống luôn là mục đích hƣớng đến của ngƣời dạy và ngƣời học. Để thiết kế một chủ đề STEM chất lƣợng, GV cần phải nắm đƣợc những hoạt động thực tế mà HS phải thực hiện: - Tìm hiểu thực tiễn và phát hiện vấn đề.
- Nghiên cứu kiến thức nền.
- Giải quyết vấn đề.
Vì vậy, để xây dựng chủ đề giáo dục STEM cần chú trọng các tiêu chí sau:
Tiêu chí 1. Chủ đề STEM tập trung vào các vấn đề thực tiễn
Trong bài giảng STEM GV cần đặt HS vào những tình huống cần giải quyết
của cuộc sống, và nhiệm vụ của HS là tìm giải pháp cho những vấn đề đó.
Tiêu chí 2. Cấu trúc thiết kế bài giảng STEM theo quy trình thiết kế kĩ thuật
- Xác định vấn đề.
- Nghiên cứu kiến thức nền.
- Đề xuất giải pháp.
- Lựa chọn giải pháp.
- Chế tạo mô hình.
- Thử nghiệm và đánh giá.
- Chia sẻ và thảo luận.
6
- Điều chỉnh.
Tiêu chí 3. Đưa HS vào hoạt động tìm tòi khám phá và định hướng hành động
Trong các hoạt động STEM HS đƣợc học theo định hƣớng gợi mở, hoạt động của HS là hoạt động đƣợc chuyển giao và hợp tác, các quyết định về giải pháp để giải quyết các vấn đề đều ở HS. Ngoài ra, HS thực hiện hoạt động trao đổi thông tin để chia sẻ ý tƣởng và tự điều chỉnh các ý tƣởng của mình.
Tiêu chí 4. Hình thức tổ chức bài giảng STEM lôi cuốn HS vào thực
hành nhóm
Hoạt động nhóm sẽ là PPDH pháp tối ƣu để khai thác triệt để những kĩ năng
nền của HS.
Tiêu chí 5. Nội dung bài học STEM chủ yếu từ kiến thức mà HS đã được học
của bộ môn Toán và khoa học.
Toán học, công nghệ, tin học, khoa học không phải là những môn học độc lập mà chúng liên kết với nhau, ngƣời học cần tổng hợp kiến thức và lồng ghép chúng để có đƣợc kiến thức tích hợp vận dụng nó giải quyết những vấn đề trong thực tiễn.
Tiêu chí 6. Coi sự thất bại trong quá trình học là một phần cần thiết
Có nhiều câu trả lời cho cùng một câu hỏi thế nhƣng chỉ có một đáp án đúng và chính xác nhất, với PPDH pháp giáo dục mới, HS đƣợc phép sai và coi những thất bại đó nhƣ những bài học trong cuộc sống.
1.1.4. Vai trò, ý nghĩa giáo dục STEM trong trường phổ thông
Việc đƣa giáo dục STEM vào trƣờng phổ thông mang lại nhiều ý nghĩa, phù
hợp với định hƣớng đổi mới giáo dục phổ thông. Cụ thể là:
- Đảm bảo giáo dục toàn diện
Thực tiễn triển khai dạy học các môn học thuộc lĩnh vực STEM ở phổ thông cho thấy, có sự khác biệt về vai trò, vị trí giữa các môn học này. Cụ thể, toán và khoa học là những lĩnh vực đƣợc quan tâm, đầu tƣ. Trong khi đó, công nghệ và kĩ thuật chƣa đƣợc quan tâm đúng mức. Trong bối cảnh cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tƣ, với tinh thần đổi mới của Chƣơng trình GDPT 2018, vấn đề này cần phải đƣợc giải quyết triệt để. Một trong những giải pháp là thúc đẩy giáo dục STEM trong nhà trƣờng phổ thông. Triển khai giáo dục STEM ở nhà trƣờng, 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 đƣợc quan tâm, đầu tƣ trên tất cả các PPDH diện về đội ngũ GV, chƣơng 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
Hứng thú học tập là một trong những yếu tố tâm lí đặc biệt quan trọng trong
7
học tập, góp phần hình thành và phát triển năng lực HS. Nhờ có hứng thú HS sẽ tự giác và tích cực trong học tập, và đó cũng là mầm mống của sáng tạo. Hứng thú học tập môn học nào đó không chỉ ảnh hƣởng tích cực tới thành tích học tập của môn học đó, mà còn là yếu tố ảnh hƣởng rất lớn tới xu hƣớng lựa chọn nghề nghiệp của HS sau khi kết thúc giai đoạn giáo dục phổ thông. Các hoạt động giáo dục STEM hƣớng tới việc vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn, HS đƣợc hoạt động, trải nghiệm và thấy đƣợc ý nghĩa của tri thức với cuộc sống, nhờ đó sẽ nâng cao hứng thú học tập của HS đối với các môn học thuộc lĩnh vực STEM và xuất hiện xu hƣớng lựa chọn nghề nghiệp phù hợp.
- Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho HS
Dạy học phát triển năng lực, phẩm chất HS là một trong những tƣ tƣởng đổi mới chủ đạo của giáo dục và đào tạo Việt Nam. Đối với giáo dục phổ thông, tƣ tƣởng này đƣợc thể hiện đầy đủ và toàn diện trong Chƣơng trình giáo dục phổ thông 2018. Có nhiều PPDH thức để phát triển phẩm chất, năng lực cho ngƣời học, trong đó giáo dục STEM là một trong những PPDH thức phù hợp và rất hiệu quả.
Khi triển khai các bài dạy STEM, HS đƣợc hợp tác với nhau, chủ động và tự lực thực hiện các nhiệm vụ học; đƣợc 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 HS. 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 nhƣ năng lực toán học, năng lực khoa học, năng lực công nghệ và năng lực tin học.
- Kết nối trường học với cộng đồng
Trong một số tình huống, nguồn lực của trƣờng phổ thông là hữu hạn, không phát huy hết tƣ tƣởng thúc đẩy giáo dục STEM trong nhà trƣờng. Việc kết nối với xã hội là cần thiết để khai thác nguồn lực, để giúp HS có những trải nghiệm thực tiễn xã hội thay vì chỉ khu trú trong khuôn viên nhà trƣờng. 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 PPDH nhằm khai thác nguồn lực về con ngƣời, cơ sở vật chất, tài chính để triển khai hoạt động giáo dục STEM. Bên cạnh đó, giáo dục STEM phổ thông cũng hƣớng tới giải quyết các vấn đề có tính đặc thù của địa PPDH.
- Hướng nghiệp, phân luồng
Hƣớng nghiệp và phân luồng là một trong những vấn đề rất quan trọng của giáo dục phổ thông. Triển khai tốt hoạt động này, không chỉ giúp HS lựa chọn đƣợc nghề nghiệp phù hợp với bản thân và gia đình, mà còn giúp định hƣớng lực lƣợng lao động cho những ngành nghề xã hội đang có nhu cầu. Với mục tiêu ban đầu của giáo dục STEM là phát triển nguồn nhân lực thuộc các lĩnh vực này, thì giáo dục STEM ở trƣờng phổ thông phải kết nối chặt chẽ với giáo dục hƣớng nghiệp và phân luồng. Tổ chức tốt giáo dục STEM ở trƣờng phổ thông, HS sẽ đƣợc trải nghiệm trong các lĩnh vực STEM, đánh giá đƣợc sự phù hợp, năng khiếu,
8
sở thích của bản thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM. Qua đó, HS có đƣợc lựa chọn nghề nghiệp đúng đắn. Thực hiện tốt giáo dục STEM ở trƣờng phổ thông cũng là cách thức thu hút HS 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 tƣ.
1.1.5. Giáo dục STEM trong dạy học môn Vật lí
a. Mục tiêu môn Vật lí
Giáo dục vật lí ở cấp trung học phổ thông tiếp tục phát triển, ở mức cao hơn, các năng lực vật lí mà HS đã tích lũy đƣợc 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. 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 HS. Kết thúc trung học phổ thông, HS có hiểu biết đại cƣơng và định hƣớng nghề liên quan đến môn vật lí nhƣ Cơ điện tử, Tự động hóa, Vật liệu nano, Quang học lƣợng tử, Y học vật lí, Năng lƣợng hạt nhân, Thiên văn học, Vật lí môi trƣờng.
b. Nội dung giáo dục môn Vật lí
Nội dung vật lí trong chƣơng 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 tƣơng tác theo các quy luật của thế giới tự nhiên và một số thuộc tính, tƣ tƣởng riêng nhƣ tính tƣơng đối, sự tƣơng tự, tính bảo toàn trong sự vận động và phát triển của thế giới vật chất. Ở trung học phổ thông nội dung đƣợc thiết kế chi tiết theo các mạch lôgic với những hệ vật lí từ đơn giản đến phức tạp. Trong dạy học vật lí, có những nội dung cơ bản, cốt lõi, phổ thông tất cả HS đều phải học. Bên cạnh đó, có những nội dung có tính đặc thù, chuyên biệt nhằm đáp ứng nguyện vọng, sở thích của HS, phù hợp với yêu cầu của từng địa PPDH, 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 trƣờng; trƣờng 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 lƣợng tử.
c. Định hướng giáo dục STEM trong môn Vật lí
Thúc đẩy và triển khai giáo dục STEM là một trong những ƣu thế của môn Vật lí trong Chƣơng trình giáo dục phổ thông 2018 bao gồm: (1) Giáo dục vật lí qua giáo dục STEM giúp HS thấy đƣợc ý nghĩa và tầm quan trọng của môn học với thực tiễn. Cách làm này tăng cƣờng hứng thú, sự quan tâm, thôi thúc HS chủ động học tập và làm việc hiệu quả. (2) Giáo dục vật lí thông qua giáo dục STEM, có ƣu 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 gƣợng ép; (3) Giáo dục vật lí thông qua giáo dục STEM góp phần vào giáo dục hƣớng nghiệp, tạo cơ hội để HS tìm hiểu và xem xét các lĩnh vực nghề nghiệp theo nhiều góc độ, từ đó giúp HS có thêm các căn cứ để lựa chọn nghề nghiệp phù hợp với bản thân thay vì lựa chọn
9
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 đƣợc 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 cƣờng 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 đƣợc sự hỗ trợ của cộng đồng, của hệ thống Internet. Giáo dục STEM trong giáo dục môn Vật lí đƣợc thực hiện thông qua dạy học các bài học, mạch nội dung, chuyên đề học tập từ tiểu học tới trung học nhƣ chế tạo thiết bị nâng đỡ nhờ hệ thống đòn bẩy thủy lực, chế tạo bơm tận dụng sức nƣớc, xây dựng hệ thống lƣu trữ điện mặt trời, xây dựng ngôi nhà tự làm mát, xây dựng bản hƣớng 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 chƣơng trình, giáo dục STEM trong dạy học môn Vật lí sẽ tiếp tục đƣợc mở rộng thông qua dạy học các bài học liên môn giữa các môn học thuộc lĩnh vực STEM.
1.2. Cơ sở thực tiễn của dạy học Vật lý theo định hƣớng STEM ở một số
trƣờng phổ thông
1.2.1. Thực trạng tổ chức dạy học môn Vật lý theo định hướng STEM ở
một số trường trung học phổ thông
Để tìm hiểu thực trạng dạy học chủ đề Vật Lí theo hình thức giáo dục STEM, chúng tôi đã tiến hành điều tra 25 GV bộ môn Vật lí tại các trƣờng lân cận trên địa bàn. Sau đây là bảng kết quả điều tra:
Bảng 1. Kết quả khảo sát GV về thực trạng triển khai giáo dục STEM hiện nay
Kết quả TT
Quan trọng
Rất quan trọng Bình thƣờng 1
2
Nội dung khảo sát Thầy/cô hãy cho biết tầm quan trọng của giáo dục STEM cho HS trung học phổ thông (HS THPT). Thầy cô có thƣờng xuyên tổ chức, các hoạt động giáo dục STEM cho HS không? 56% Thƣờng xuyên 12% Không quan trọng 0% Chƣa bao giờ 48%
HS không hợp tác 3
Khó xây dựng nội dung chủ đề STEM GV gặp phải những khó khăn nào trong việc triển khai hoạt động giáo dục STEM trong nhà trƣờng?
52% 44% Thỉnh thoảng 16% Cần nhiều thời gian, công sức và kinh phí. 92% 0% Hiếm khi 24% Cơ sở vật chất không đáp ứng yêu cầu. 16% 8%
10
TT Nội dung khảo sát Kết quả
Khó khăn Đơn giản Rất khó khăn Bình thƣờng 4 Mức độ khó khăn khi thiết kế chủ đề STEM 8% 48% 32% 12%
Rất tốt Tạm ổn Tƣơng đối tốt Không đảm bảo 5
8% 32% 40% 20% Điều kiện vật chất nhà trƣờng khi sử dụng để tổ chức dạy học chủ đề STEM.
6 Đa số HS nhiệt tình hào hứng Tất cả HS đều nhiệt tình hào hứng Một số HS nhiệt tình hào hứng Không có HS nào nhiệt tình hào hứng
Thái độ của HS (HS) trong quá trình học tập chủ đề môn Vật Lí theo định hƣớng giáo dục STEM. 60% 32% 8% 0%
Từ các số liệu thu thập đƣợc ở trên khi khảo sát 25 GV, kết hợp phỏng vấn
trực tiếp các GV, cho thấy:
- Hầu hết các GV đều đã tìm hiểu và đƣợc tập huấn về giáo dục STEM nhƣng việc tổ chức dạy học chủ đề STEM còn rất hạn chế, GV còn gặp nhiều khó khăn trong việc xây dựng nội dung chủ đề STEM, cách tổ chức, đánh giá HS theo phát triển năng lực, phẩm chất...
Bên cạnh đó, cũng có một số ít GV đã từng tổ chức chủ đề STEM cho HS
và đạt đƣợc một số kết quả nhất định.
1.2.2. Nguyên nhân và khó khăn của thực trạng dạy học Vật lý ở trường
trung học phổ thông theo định hướng STEM
Những thuận lợi và khó khăn khi triển khai hoạt động STEM ở trƣờng phổ
thông.
❖ Thuận lợi:
- Trong thời đại công nghệ số, GV và HS có khả năng tiếp cận với các
PPDH và học tập dễ dàng nhờ hệ thống kết nối toàn cầu. HS và GV có thể tham khảo các mô hình dạy học STEM ở các trƣờng học trong và ngoài nƣớc.
- Các trƣờng học đều có chiến lƣợc phát triển, đầu tƣ cho các hoạt động dạy
học, khuyến khích GV dạy học theo định hƣớng phát triển năng lực.
- Thủ tƣớng chính phủ cũng đã giao trách nhiệm cho Bộ Giáo dục và Đào
tạo thúc đẩy triển khai giáo dục STEM trong chƣơng trình giáo dục phổ thông.
- Nhiều trƣờng học đã thực hiện thí điểm và cho kết quả tốt, HS rất tích cực,
sáng tạo và chủ động trong cách tiếp cận PPDH pháp học tập này.
11
❖ Khó khăn:
- Việc triển khai giáo dục STEM trong nhà trƣờng gặp một số khó khăn nhƣ: kinh phí dành cho hoạt động giáo dục STEM còn ít hoặc không có. Tổ chức hoạt động STEM cần nhiều thời gian chuẩn bị, đầu tƣ về cả vật chất và trí tuệ; trang thiết bị kĩ thuật, đồ dùng còn thiếu, không đáp ứng yêu cầu hoạt động trải nghiệm về STEM.
- Việc thực hiện ngoài không gian trƣờng học cũng gặp một số khó khăn, vì các em ở cùng nhóm lại ở nhiều xã khác nhau. Đặc biệt, do tình hình dịch covid đang diễn biến hết sức phức tạp, số lƣợng HS tham gia học trực tiếp không đầy đủ và thƣờng xuyên; GV phải kết hợp hai hình thức dạy học trực tiếp và trực tuyến; HS ít có cơ hội thảo luận nhóm trực tiếp để tạo sản phẩm, vì vậy việc triển khai dự án STEM khó đạt hiệu quả cao.
- Ngoài thời gian trên lớp, HS còn tham gia là học thêm ngoài nên rất khó
khăn trong triển khai công việc ngoài giờ.
Mặc dù gặp phải nhiều khó khăn trong quá trình tổ chức, triển khai hoạt động STEM nhƣng giáo dục STEM thực sự có nhiều ƣu điểm nổi trội nhằm phát triển toàn diện cho HS cả về phẩm chất lẫn năng lực, đáp ứng nhu cầu về nhân lực trong thời đại 4.0.
II. XÂY DỰNG VÀ THỰC HIỆN MỘT SỐ CHỦ ĐỀ DẠY HỌC STEM
VẬT LÍ 10 CHƢƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THÔNG 2018
2.1. Tổ chức dạy học theo định hƣớng giáo dục STEM
2.1.1. Dạy học các môn khoa học theo bài dạy STEM
2.1.1.1 Khái quát về bài dạy STEM
Bài dạy STEM (bài học theo chủ đề STEM4) là quá trình dạy học dƣới sự tổ chức của giáo viên, học sinh chủ động thực hiện các hoạt động học tập trong một không gian, thời gian cụ thể để giải quyết các vấn đề thực tiễn trên cơ sở vận dụng kiến thức, kĩ năng trong các lĩnh vực STEM, góp phần hình thành phát triển phẩm chất và năng lực cho học sinh.
Đây là hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu trong nhà trƣờng. Theo cách này, các bài dạy STEM đƣợc triển khai ngay trong quá trình dạy học các môn học thuộc lĩnh vực STEM theo tiếp cận nội môn hoặc liên môn.
Căn cứ vào cơ sở lý thuyết áp dụng, bài dạy STEM có thể đƣợc chia làm hai
loại gồm: bài dạySTEM khoa học và bài dạy STEM kĩ thuật.
Chủ đề STEM là chủ đề hƣớng tới việc vận dụng kiến thức tích hợp các lĩnh vực Toán, Khoa học, Kĩ thuật và Công nghệ nhằm giải quyết các vấn đề thực tiễn trong cuộc sống.
Bài dạy STEM có nội dung bám sát chƣơng trình giáo dục phổ thông, gắn kết với bản chất, nguyên lí khoa học của thế giới tự nhiên hoặc các vấn đề của thực
12
tiễn, xã hội; đƣợc xây dựng dựa trên hoạt động học tập tích cực theo phƣơng pháp khoa học hoặc tiến trình thiết kế kĩ thuật; sử dụng các phƣơng pháp dạy học đƣa học sinh vào các hoạt động tìm tòi và khám phá, định hƣớng hành động, sản phẩm; với các hình thức tổ chức dạy học đa dạng, lôi cuốn học sinh vào hoạt động kiến tạo, tăng cƣờng hoạt động nhóm, tự lực chiếm lĩnh kiến thức mới và vận dụng kiến thức để giải quyết vấn đề; ƣu tiên sử dụng các thiết bị, công nghệ sẵn có, dễ tiếp cận với chi phí tối thiểu.
2.1.1.2 Nội dung bài dạy STEM
a) Bài dạy STEM khoa học
Là bài dạy STEM đƣợc thiết kế dựa trên quy trình khoa học (đã đƣợc trình bày tại mục 1.3.3 của chƣơng này). Bài dạy STEM khoa học hƣớng tới tìm tòi, khám phá bản chất, quy luật của sự vật hiện tƣợng trong thế giới tự nhiên.
Bài dạy STEM khoa học đƣợc sử dụng chủ yếu trong các môn khoa học tự nhiên (ở trung học cơ sở) và các môn vật lí, hóa học, sinh học (ở trung học phổ thông) và đƣợc sử dụng chủ yếu trong hoạt động hình thành kiến thức mới của bài học.
Bài dạy STEM khoa học bao gồm 5 hoạt động chính, phản ánh đƣợc những bƣớc chính trong quy trình khoa học. Đó là các hoạt động: (1) Xác định vấn đề khoa học, đề xuất giả thuyết khoa học; (2) Thiết kế thực nghiệm kiểm chứng; (3) Lựa chọn phƣơng án thực nghiệm; (4) Tổ chức thực nghiệm, thảo luận kết quả; (5) Báo cáo, đánh giá và điều chỉnh.
Bài dạy STEM kiểu này chú trọng hoạt động khám phá, tìm hiểu tự nhiên thông qua thực nghiệm khoa học, một trong những năng lực thành phần quan trọng của năng lực khoa học trong Chƣơng trình giáo dục phổ thông 2018.
Trọng tâm của bài dạy STEM khoa học là học sinh phải thiết kế và thực hiện đƣợc các thí nghiệm để phát hiện bản chất, quy luật, mối quan hệ của sự vật hiện tƣợng đề cập trong bài học. Từ đó, tự các em rút ra các kết luận có tính khoa học mà lẽ ra, giáo viên giảng dạy cho học sinh.
Việc học tập của học sinh trong bài dạy STEM khoa học mang tính chất nghiên cứu khoa học. Đây cũng là bài dạy cũng đã đƣợc nhiều giáo viên quan tâm thực hiện trong quá trình đổi mới phƣơng pháp dạy học theo chỉ đạo của Bộ Giáo dục và Đào tạo trong thời gian vừa qua.
Tổ chức bài dạy STEM khoa học thƣờng diễn ra trong phòng học bộ môn, với đầy đủ các dụng cụ thí nghiệm, thực hành giúp học sinh thiết kế, triển khai các thí nghiệm khoa học với sự định hƣớng, giám sát của GV, nhân viên thí nghiệm.
b) Bài dạy STEM kĩ thuật
Là bài dạy STEM đƣợc thiết kế dựa trên quy trình thiết kế kĩ thuật (trình bày
trong mục 1.3.2 của chƣơng này). Bài dạy STEM kĩ thuật hƣớng tới phát hiện, đề
13
xuất giải pháp giải quyết vấn đề trong thực tiễn trên cơ sở vận dụng các nguyên lí khoa học, toán và các công nghệ hiện có.
Bài dạy STEM kĩ thuật đƣợc sử dụng trong các môn học của lĩnh vực STEM, là sự kết hợp giữa tìm tòi nguyên lí khoa học và vận dụng nó trong thiết kế, chế tạo các sản phẩm giải quyết vấn đề đặt ra hay đáp ứng nhu cầu của ngƣời sử dụng.
Cấu trúc bài dạy STEM kĩ thuật gồm 5 hoạt động chính trên cơ sở quy trình 8 bƣớc của hoạt động thiết kế kĩ thuật. Đó là các hoạt động: (1) Xác định vấn đề thiết kế, chế tạo; (2) Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp thiết kế; (3) Lựa chọn giải pháp thiết kế; (4) Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá; (5) Chia sẻ, thảo luận và điều chỉnh.
Bài dạy STEM kĩ thuật chú trọng thiết kế, chế tạo; định hƣớng sản phẩm giải quyết vấn đề đặt ra. Bên cạnh tƣ duy sáng tạo và giải quyết vấn đề, bài dạy STEM kĩ thuật yêu cầu học sinh có năng lực khám phá khoa học (để chiếm lĩnh tri thức khoa học); năng lực về kĩ thuật, công nghệ trong vẽ thiết kế sản phẩm, lựa chọn và gia công vật liệu cơ khí; thiết kế, lập trình và lắp ráp mạch điện điều khiển và tự động hóa, in 3D, công nghệ IoT, Robotics,…(để thiết kế, chế tạo sản phẩm).
Việc học của học sinh giống nhƣ công việc của các kĩ sƣ (Engineer). Thông qua bài dạy STEM kĩ thuật, học sinh đƣợc tự mình khám phá tri thức khoa học, vận dụng tri thức đó để thiết kế, chế tạo các sản phẩm giải quyết vấn đề đặt ra, phát triển tƣ duy thiết kế, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo.
Tổ chức thực hiện bài dạy STEM kĩ thuật thƣờng kết hợp giữa hoạt động trên lớp và hoạt động ngoài giờ học. Trong đó, các hoạt động xác định vấn đề; lựa chọn giải pháp; chia sẻ, thảo luận và điều chỉnh thƣờng đƣợc bố trí trên lớp, có sự điều khiển, giám sát của giáo viên. Các hoạt động còn lại diễn ra ở phòng bộ môn, phòng thực hành STEM, câu lạc bộ, hay các cơ sở giáo dục, trải nghiệm kĩ thuật, công nghệ ngoài nhà trƣờng.
2.1.1.3 Thiết kế bài dạy STEM
Thiết kế bài dạy STEM đƣợc thực hiện dựa trên việc phân tích mạch nội dung, yêu cầu cần đạt trong chƣơng trình, bối cảnh và vấn đề cần giải quyết trong thực tiễn thuộc các lĩnh vực khác nhau của đời sống. Trong đó chú ý tới các lĩnh vực biến đổi khí hậu, bảo vệ môi trƣờng, phát triển bền vững, năng lƣợng tái tạo, sức khỏe, sản xuất thông minh,... Nội dung cụ thể thiết kế bài dạy STEM đƣợc trình bày trong chƣơng 2 của tài liệu này và đƣợc trình bày chi tiết cho bài dạy STEM kĩ thuật.
2.2. Xây dựng và thực hiện một số chủ đề dạy học STEM vật lí 10
chƣơng trình giáo dục phổ thông 2018
Để thực hiện chuyển đổi giờ học vật lí truyền thống sang giờ học theo định hƣớng STEM tôi sử dụng việc liên kết các tiết học, trong tất cả các khâu phải luôn tính đến các điều kiện cơ sở vật chất, vấn đề thực tế gắn liền bối cảnh Việt Nam,
14
phân phối chƣơng trình môn học và các môn học khác, sử dụng tích hợp qui trình EDP và 7E.
2.2.1. Quy trình xây dựng tiết học STEM trong chương trình chính khóa
Để việc đưa mô hình giáo dục STEM vào chương trình chính khóa cần qua
các bước sau:
1. Xác định kiến thức trong chƣơng trình môn học, bài học và phân bố chƣơng trình có thể liên kết các bài học lại với nhau hay các môn học khác hay không. Việc này vừa có ý nghĩa tích hợp liên môn vừa giảm thời gian học nếu dạy riêng lẻ đồng thời giúp cho việc chuyển đổi giờ học truyền thống sang STEM mà không phát sinh thêm thời gian.
2. Tìm kiếm các ứng dụng của kiến thức này trong thực tế. Ví dụ lực đẩy Acsimet - chế tạo thuyền, tàu ngầm, cano…, định luật bảo toàn động lƣợng- tên lửa, động cơ phản lực…
3. Xác định vấn đề: Sau khi chọn đƣợc chủ đề của bài học thì cần xác định
vấn đề cho HS giải quyết.
Ở bƣớc này cần chú ý đến ba yếu tố: mục tiêu của bài học bao gồm mục tiêu của tiết học truyền thống và mục tiêu giờ học STEM; việc sử dụng PPDH tiện và vật liệu; thời gian phân bố. Về PPDH tiện vật liệu có thể sử dụng lại các bộ dụng cụ thực hành cũ: bộ lắp ghép kĩ thuật, máy phát điện, gƣơng… và các vật liệu rác thải nhƣ hộp giấy, chai nhựa, que kem…
4. Vấn đề giải quyết cần gắn với nghề nghiệp tƣơng lai: nên thiết kế bài học
giải quyết vấn đề mà các công việc đó liên quan với nghề nghiệp tƣơng lai.
5. Xây dựng tiêu chí đánh giá: Cần xác định rõ ràng các tiêu chí đánh giá, nhằm giúp cho HS định hƣớng trong việc tìm kiếm xây dựng kiến thức và giải pháp. Đồng thời giúp GV đánh giá bài làm HS
6. Thiết kế tiến trình tổ chức dạy học: Ở đây tôi sử dụng mô hình lớp học đảo ngƣợc nhằm giúp HS chủ động học tập ngoài giờ học đồng thời giảm thời lƣợng học tập trên lớp nhằm đảm bảo thời lƣợng chƣơng trình không bị tăng lên. Không gian lớp học linh hoạt sử dụng phòng thí nghiệm, phòng học, sân trƣờng nhằm phù hợp nội dung chủ đề.
2.2.2. Xây dựng tiến trình tổ chức giờ học cho HS theo định hướng giáo
dục STEM
Ở đây tôi kết hợp sử dụng mô hình EPD-7E để dạy bài học STEM.
Mô hình 7E gồm những bƣớc chính: Engage (Gắn kết) - Elicit (Khơi gợi) - Khảo sát (Exploration) - Giải thích (Explanation) - Áp dụng cụ thể (Elaborate) - Đánh giá (Evaluation) - Mở rộng (extend).
Mô hình EDP đƣợc mô tả nhƣ hình 1. Bƣớc 1 của EDP sẽ tích hợp trong
bƣớc gắn kết, khơi gợi của 7E. Trong ba giai đoạn cuối 7E tôi vận dụng mô hình
15
EDP (hình 1) vào để thiết kế chế tạo trên nền tảng vận dụng kiến thức đã và vừa tìm hiểu. phần đặt vấn đề STEM đƣợc đƣa vào phần khơi gợi của qui trình 7E.
Hình 1. Qui trình EDP trong triển khai dạy học STEM
2.2.3. Thực nghiệm chuyển đổi giờ học vật lí truyền thống sang giờ học
theo định hướng STEM
Sau đây chúng tôi sẽ chuyển đổi hai giờ học vật lý dạy học theo phƣơng pháp truyền thống thành hai giờ học dạy học theo định hƣớng STEM trong chƣơng trình vật lí 10 THPT 2018 để làm làm sáng tỏ về sự kết hợp sử dụng mô hình EPD- 7E đã nêu ở phần cơ sở lí luận.
BÀI 29: ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƢỢNG DỰ ÁN
“THIẾT KẾ XE PHẢN LỰC”
I. MỤC TIÊU
Kiến thức:
- Biết đƣợc khái niệm động lƣợng, hệ kín - Hiểu và áp dụng định luật bảo toàn động lƣợng.
16
Kỹ năng:
- Kỹ năng liên môn: Vận dụng kiến thức toán học, kĩ thuật tiến hành lắp ráp
đo đạc và thiết lập công thức kiểm nghiệm định luật vật lí
- Kỹ năng áp dụng các ý tƣởng, nguyên tắc khoa học để thiết kế, lắp ghép và
kiểm tra thiết kế tên lửa nƣớc
- Phát triển các giải pháp khả thi. Phát triển một mô hình, thử nghiệm lặp lại
và sửa đổi để có thể đạt đƣợc một thiết kế tối ƣu.
- Phát triển các kỹ năng thực hành, tƣ duy phản biện, làm việc nhóm của HS.
Thái độ:
Nâng cao thái độ tích cực trong học tập, định hƣớng nghề nghiệp tƣơng lai.
II. CHUẨN BỊ
1. Giáo viên: Máy chiếu kết nối internet (hoặc giáo án powerpoint có liên
kết các clip minh họa).
2. Dụng cụ:
- Bong bóng
- Ống hút
- Bộ thí nghiệm định luật bảo toàn động lƣợng. Gồm đệm khí, các xe xe nhỏ
chuyển động trên đệm khí, lò xo, dây buộc, thiết bị đo vận tốc.
III. HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC theo qui trình EDP-7E
Chia lớp học thành 5 nhóm ngẫu nhiên. Các nhóm làm việc tại khu vực phân chia. Thời gian là 2 tiết (90 phút). Tiết 1 thực hiện tại không gian lớp học. Tiết 2 ở 20 phút đầu thực hiện tại sân trƣờng, 25 phút sau thực hiện tại lớp học.
a. Engage (lôi cuốn)- Elicit (Khơi gợi) (7 phút) 1. Cho học sinh xem clip về việc “Việt Nam thành công phóng vệ tinh”:
`https://www.youtube.com/watch?v=l1w8wc6innk
GV: Theo các em vệ tinh có cần thiết để Việt Nam đầu tƣ nghiên cứu và
phóng
HS: ……. GV: Em suy nghĩ thế nào về việc Việt Nam có thể chế tạo đƣợc tên lửa? HS:……….. 2. Cho học sinh xem clip về hoạt động của vệ tinh? https://www.youtube.com/watch?v=Ariua9vya-M GV: Làm thế nào bắn đƣợc vệ tinh? Cho HS thổi bong bóng. Thả vòi ra và
để quả bóng bay quanh phòng.
GV: Tại sao quả bong bóng bay quanh phòng?
HS: Vì quả bong bóng có nén khí bên trong, chênh lệch áp suất.
17
GV: Khí đƣa ra ngoài và hƣớng chuyển động của quả bóng thế nào?
HS: Ngƣợc nhau
3. Học sinh thổi bong bóng các kích cỡ khác nhau, thả quả bóng bay quanh phòng GV: quả bóng nào bay xa hơn và lâu hơn?
HS: quả bóng đƣợc thổi căng nhiều hơn bay xa và lâu hơn. Bong bóng càng
đƣợc bơm căng.
4. Nếu ta thả quả bóng ra nó sẽ bay quanh phòng. Vậy làm sao để quả bóng
bay theo một hƣớng? GV trình diễn việc gắn quả bóng vào ống hút và thả nó ra.
HS quan sát, nhận xét.
GV: Khi gắn ống hút vào quả bóng chuyển động thế nào?
HS: Theo một hƣớng.
GV: Tại sao?
HS: Không khí thoát ra theo một hƣớng của ống hút
5. GV: Giới thiệu khái niệm về động lƣợng, hệ kín. Chúng biến đổi nhƣ thế
nào? Liệu ta ứng dụng vào thiết kế nào mà các em đã biết?
b. Khảo sát (Exploration) - 13 phút
Học sinh tự tiến hành thí nghiệm kiểm nghiệm định luật bảo toàn động
lƣợng, ghi vào bảng số liệu, kiểm nghiệm kết quả (Phụ lục 1)
c. Giải thích (Explanation) - 7 phút
- Em rút ra đƣợc gì về mối quan hệ giữa tổng động lƣợng trƣớc và sau va
chạm? Chú ý đến phƣơng chiều vận tốc từ kết quả thí nghiệm
…………………………………………………………………………….................
- Xác lập định luật bảo toàn động lƣợng
……………………………………………………………………………………….
- Cơ sở lí thuyết chứng minh định luật bảo toàn động lƣợng.
………………………………………………………………………………………
d. Áp dụng cụ thể (Elaborate) - 18 phút
GV gợi ý học sinh về ý tƣởng làm xe phản lực ứng dụng định luật bảo toàn
động lƣợng. HS nhớ lại clip về tên lửa.
- Tên lửa hoạt động dựa trên nguyên tắc nào? Cấu tạo gồm bộ phận
chính nào?
- Em hãy liệt kê những thiết bị nào chuyển động nhờ phản lực?
- Các bộ phận cấu thành xe phản lực? (Xe, bộ phận phát động, bệ phóng?)
18
- Các yếu tố nào ảnh hƣởng đến tốc độ và quãng đƣờng đi của xe?
- Tính toán thể tích, khối lƣợng các bộ phận.
HS thảo luận phƣơng án. Khuyến khích HS tìm hiểu tài liệu từ nhiều nguồn: sách, báo, internet, youtube… Hƣớng dẫn học sinh tìm kiếm theo từ khóa: Tên lửa, chuyển động phản lực, xe phản lực, ứng dụng định luật bảo toàn động lƣợng.
Giáo viên hƣớng dẫn học sinh về qui trình EDP (hình 1). Hƣớng dẫn HS ghi chép vào các phiếu do GV cung cấp (Phụ lục 2). Gv đƣa các tiêu chí đánh giá sản phẩm cho học sinh. Học sinh về nhà tiếp tục thảo luận nhóm, lên phƣơng án thiết kế chế tạo theo đúng qui trình EDP đã đƣợc giáo viên hƣớng dẫn. (hết tiết 1).
e. Đánh giá (Evaluation) - Mở rộng (extend) (tiết 2)
- Học sinh trình bày sản phẩm và giáo viên đánh giá dựa trên các tiêu chí đã
đƣợc đƣa ra.
- Tổ chức trình diễn, thuyết trình và đánh giá (20 phút tại sân trƣờng)
- 25 phút còn lại tiết học sẽ diễn ra tại lớp học. Giáo viên tổng kết, các nhóm thảo luận. Giáo viên và học sinh trao đổi về những nghề nghiệp liên quan (hình 2) điều này giúp học sinh tạo ra những kết nối quan trọng giữa bài học trên lớp và cơ hội việc làm STEM trong thế giới thực. - 10 phút.
Hình 2. Các nghề liên quan đến thiết kế, chế tạo, bảo trì xe phản lực, tên lửa, máy bay phản lực
- Học sinh làm bài kiểm tra đánh giá (Phụ lục 3) - 15 phút
- Phỏng vấn học sinh sau khi học xong bài học (Phụ lục 4).
19
BÀI 26: CƠ NĂNG VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG DỰ ÁN:
XE THẾ NĂNG
I. Mục tiêu
1. Kiến thức
- Học sinh ôn tập lại kiến thức về công, động năng, thế năng, bảo toàn và chuyển hóa cơ năng, lực ma sát để thảo luận xây dựng bản thiết kế xe thế năng.
- Học sinh hiểu rõ về xe thế năng.
2. Kĩ năng
- Vận dụng đƣợc kiến thức về chuyển hóa cơ năng để thiết kế xe thế năng
đáp ứng đƣợc yêu cầu và tiêu chí cho trƣớc
- Xác định đƣợc yếu tố làm ảnh hƣởng đến tốc độ và quãng đƣờng xe đi
đƣợc đó là lực ma sát.
- Lựa chọn đƣợc loại vật liệu phù hợp để chế tạo xe.
3. Thái độ
- Tích cực, hứng thú, tìm tòi kiến thức.
- Khách quan, trung thực.
- Có tinh thần hợp tác, trao đổi trong học tập.
- Có ý thức vận dụng kiến thức trong bài học vào cuộc sống.
II. Chuẩn bị
1. Giáo viên: Máy chiếu kết nối internet (hoặc giáo án powerpoint có liên
kết các clip minh họa)
2. Dụng cụ
- Các thiết bị dạy học: giấy A4, điện thoại cảm ứng (để kiểm tra vận tốc
chuyển động).
- Nguyên vật liệu và dụng cụ cho mỗi nhóm HS:
20
III. Hoạt động dạy và học theo qui trình EDP - 7E
Chia lớp học thành 5 nhóm ngẫu nhiên. Các nhóm làm việc theo khu vực đƣợc phân chia. Thời gian là 2 tiết (90 phút). Tiết 1 thực hiện tại lớp học. Tiết 2 ở 20 phút đầu thực hiện tại sân trƣờng, 25 phút thực hiện tại lớp.
a. Engage (lôi cuốn) - Elicit (khơi gọi) (7 phút)
1. Cho HS xem Video xe chuyển động: https://youtu.be/Tknjc 0CCE
GV: Tại sao xe không có động cơ mà vẫn chạy đƣợc?
HS:………………
GV: Nếu xe đặt nằm ngang thì xe có chạy đƣợc không?
HS:………………
GV:Xe sử dụng năng lƣợng từ đâu để có thể chạy đƣợc?
HS:………….......
2. GV: Giới thiệu về thế năng trọng trƣờng. Khi xe chạy trên dốc có sự thay đổi nhƣ thế nào về thế năng của xe? Vậy sử dụng nguyên tắc nào để chế tạo xe mà xe chạy đƣợc?
b. Khảo sát (Exploration) - 13 phút
HS quan sát, khám phá, tìm tòi cơ chế hoạt động của xe qua video mà GV
cung cấp.
c. Giải thích (Explanation)
HS mô tả và giải thích định tính về cơ chế hoạt động của xe thế năng:
- Xe chuyển động đƣợc và thay đổi độ cao so với ban đầu.
- Nếu đặt xe nằm ngang sẽ không chạy đƣợc.
- Năng lƣợng mà xe sử dụng chính là thế năng ban đầu của xe (khi ở đỉnh
mặt phẳng nghiêng.
d. Áp dụng cụ thể (Elaborate)-18 phút
- GV gợi ý HS về ý tƣởng làm xe thế năng ứng dụng thế năng trọng trƣờng
HS nhớ lại clíp về xe thế năng.
21
- Xe thế năng hoạt động dựa vào nguyên tắc nào? Cấu tạo gồm bộ phận
chính nào?
- Xe sử dụng năng lƣợng nào đê hoạt động?
- Các yếu tố nào ảnh hƣởng đến tốc độ và quãng đƣờng đi đƣợc của xe?
- Tính toán khối lƣợng, thể tích của các bộ phận của xe
- Nếu ban đầu đặt xe trên mặt phẳng ngang thì xe không chạy đƣợc.
- Khi xe chạy thì xe có động năng. Nhƣ vậy, trong quá trình hoạt động của
xe, thế năng đã chuyển hóa thành động năng.
HS thảo luận PPDH dự án. Khuyến khích HS tìm hiểu tài liệu từ nhiều nguồn nhƣ: Sách, báo, internet, youtube,… Hƣớng dẫn học sinh tìm hiểu theo từ khóa xe thế năng.
GV hƣớng dẫn học sinh HS về qui trình EDP. Hƣớng dẫn HS ghi phiếu. GV đƣa các tiêu chí đánh giá sản phẩm cho HS. HS về nhà tiếp tục thảo luận nhóm, lên PPDH dự án thiết kế chế tạo theo qui trình EDP đã đƣợc GV hƣớng dẫn. (hết tiết 1)
e. Đánh giá (Evaluation) - Mở rộng (extend) (tiết 2)
- HS trình bày sản phẩm và GV đánh giá dựa trên các tiêu chí đã đƣợc
đƣa ra.
- Tổ chức trình diễn, thuyết trình và đánh giá (20 phút tại sân trƣờng)
- 25 phút còn lại tiết học sẽ diễn ra tại lớp học. GV tổng kết, các nhóm thảo luận. GV và HS trao đổi về những nghề nghiệp liên quan điều này giúp HS tạo ra những kết nối quan trọng giữa bài học trên lớp và cơ hội việc làm STEM trong thế giới thực. - 10 phút.
- HS làm bài kiểm tra đánh giá 15 phút
Một số hình ảnh về xe thế năng của các nhóm
22
III. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM
1.1. Khảo sát tính cấp thiết và tính khả thi của các biện pháp
1.1.1. Mục đích
Xác định tính cấp thiết, tính khả thi và hiệu quả của các biện pháp đã xây
dựng làm cơ sở cho việc lựa chọn các biện pháp để thực nghiệm sƣ phạm.
1.1.2. Phương pháp
- Phƣơng pháp đƣợc sử dụng để khảo sát là Trao đổi bằng bảng hỏi trên nền
tảng khảo sát trực tuyến Google Forms. Dữ liệu sau khi thu thập đƣợc xử lí bằng
phần mềm Excel.
- Thang đánh giá 04 mức (tƣơng ứng với điểm số từ 1 đến 4):
+ Không cấp thiết; ít cấp thiết; cấp thiết và rất cấp thiết.
+ Không khả thi; ít khả thi; khả thi và rất khả thi.
1.1.3. Đối tượng
Đối tƣợng tham gia khảo sát ý kiến đánh giá tính cấp thiết và tính khả thi
của các biện pháp thuộc các nhóm đối tƣợng liên quan đến việc thực thi các
biện pháp.
- Giáo viên Vật lí các trƣờng THPT trong tỉnh Nghệ An: 54 ngƣời.
(link: https://forms.gle/QDUoYMCmZsTA93z6A)
- Học sinh: (link: https://forms.gle/Zur3NqetFN6YBJs29)
+ Khảo sát tính cấp thiết của các biện pháp: 111 em
+ Khảo sát tính hiệu quả của các biện pháp: 111 em
1.1.4. Kết quả khảo sát
1.1.4.1. Kết quả khảo sát về tính cấp thiết của các biện pháp
Các đối tƣợng tham gia khảo sát ý kiến đã đƣợc giới thiệu và có quan niệm
về tính cấp thiết của các biện pháp đƣợc xây dựng, đề xuất. Căn cứ vào kinh
nghiệm và nội dung của các biện pháp, các đối tƣợng tham gia khảo sát ý kiến sẽ
đánh giá về tính cấp thiết của các biện pháp. Kết quả tổng hợp ý kiến của các nhóm
đối tƣợng về tính cấp thiết của các biện pháp đƣợc thể hiện qua số liệu ở các bảng
thống kê dƣới đây.
23
- Kết quả khảo sát ý kiến của giáo viên
Bảng 2. Kết quả tổng hợp ý kiến của giáo viên đánh giá về tính cấp thiết của các biện pháp
Số lƣợt khảo sát Ít Không Biện pháp Cấp Mức (%) Rất cấp cấp Điểm trung bình thiết cấp thiết thiết thiết
0 1 18 35 3,63 4
1. Theo thầy cô việc đƣa giáo dục STEM vào dạy học ở trƣờng THPT trong tình hình hiện nay có phải là vấn đề cấp thiết không?
0 1 22 31 3,56 4
2. Theo thầy cô việc đƣa giáo dục STEM vào dạy học vào bộ môn Vật lí ở trƣờng THPT trong tình hình hiện nay có phải là vấn đề cấp thiết không?
-Giải (Exploration)
0 4 20 30 3,48 3
3. Theo thầy cô việc áp dụng mô hình 7E gồm những bƣớc chính: Engage (Gắn kết) - Elicit (Khơi gợi) - Khảo thích sát thể (Explanation) - Áp dụng cụ (Elaborate) - Đánh giá (Evaluation) - Mở rộng (extend) trong chuyển đổi một số giờ dạy học học Vật lí 10 THPT 2018 thành tiết học định hƣớng STEM có cấp thiết không?
0 3 22 29 3,48 3
4. Theo thầy cô việc áp dụng mô hình 7E cho bài học “Cơ năng và định luật bảo toàn cơ năng” của Vật lí 10 THPT 2018 thành tiết học định hƣớng STEM có cấp thiết không?
0 2 22 30 3,52 4
5. Theo thầy cô việc áp dụng mô hình 7E cho bài học “Định luật bảo toàn động lƣợng” của Vật lí 10 THPT 2018 thành tiết học định hƣớng STEM có cấp thiết không?
24
Bảng 3. Kết quả % tổng hợp ý kiến của giáo viên đánh giá về tính cấp thiết của các biện pháp
Mức độ (%) Biện pháp
Ít cấp thiết Cấp thiết Rất cấp thiết Không cấp thiết
0 1,9 33,3 64,8
1. Theo thầy cô việc đƣa giáo dục STEM vào dạy học ở trƣờng THPT trong tình hình hiện nay có phải là vấn đề cấp thiết không?
0 1,9 40,7 57,4
2. Theo thầy cô việc đƣa giáo dục STEM vào dạy học vào bộ môn Vật lí ở trƣờng THPT trong tình hình hiện nay có phải là vấn đề cấp thiết không?
(Khơi gợi)-Khảo
0 7,4 37,0 55,6
3. Theo thầy cô việc áp dụng mô hình 7E gồm những bƣớc chính: Engage (Gắn sát kết)- Elicit (Exploration)-Giải thích (Explanation)- Áp dụng cụ thể (Elaborate)- Đánh giá (Evaluation)- Mở rộng (extend) trong chuyển đổi một số giờ dạy học học Vật lí 10 THPT 2018 thành tiết học định hƣớng STEM có cấp thiết không?
0 5,6 37 55,6
4. Theo thầy cô việc áp dụng mô hình 7E cho bài học “Cơ năng và định luật bảo toàn cơ năng” của Vật lí 10 THPT 2018 thành tiết học định hƣớng STEM có cấp thiết không?
0 3,7 40,7 55,6
5. Theo thầy cô việc áp dụng mô hình 7E cho bài học “Định luật bảo toàn động lƣợng” của Vật lí 10 THPT 2018 thành tiết học định hƣớng STEM có cấp thiết không?
25
40
35
35
31
30
30
29
30
25
22
22
22
20
18
20
15
10
4
3
5
2
0 1
0 1
0
0
0
0
B.pháp 1
B.pháp 2
B.pháp 3
B.pháp 4
B.pháp 5
Không cấp thiết
Ít cấp thiết
Cấp thiết
Rất cấp thiết
Hình 3. Biểu đồ phần trăm về ý kiến của giáo viên đánh giá về tính cấp thiết của các biện pháp
- Kết quả khảo sát ý kiến của học sinh
Bảng 4. Kết quả tổng hợp ý kiến của học sinh đánh giá về tính cấp thiết của các biện pháp
Số lƣợt khảo sát Ít Không Biện pháp Mức Cấp Rất cấp cấp Điểm trung bình thiết cấp thiết thiết thiết
0 1 48 62 3,55 4
1. Theo các em việc đƣa giáo dục STEM vào dạy học ở trƣờng THPT trong tình hình hiện nay có phải là vấn đề cấp thiết không?
0 2 49 60 3,52 4
2. Theo các em việc đƣa giáo dục STEM vào dạy học vào bộ môn Vật lí ở trƣờng THPT trong tình hình hiện nay có phải là vấn đề cấp thiết không?
0 2 48 61 3,53 4
3. Theo các em việc chuyển đổi một số giờ dạy học học Vật lí 10 THPT 2018 thành tiết học định hƣớng STEM có cấp thiết không?
26
70
62
61
60
60
49
48
48
50
40 30 20 10
0 1
0 2
0 2
0
B.pháp 3
Không cấp thiết
B.pháp 1 Ít cấp thiết
B.pháp 2 Cấp thiết
Rất cấp thiết
Hình 4. Biểu đồ phần trăm kết quả tổng hợp ý kiến của học sinh đánh giá về tính cấp thiết của các biện pháp
Kết quả bảng 2, bảng 3, bảng 4, hình 3 và hình 4 cho thấy:
- Cả GV và HS đều nhận thấy đƣợc tầm quan trọng của giáo dục STEM
trong dạy học hiện nay và sự cấp thiết của việc dạy học định hƣớng STEM.
- Kết quả khảo sát còn cho thấy sự cấp thiết của sự vận dụng mô hình 7E trong việc chuyển đổi một số tiết dạy Vật lí 10 chƣơng trình 2018 theo định hƣớng STEM.
1.1.4.2. Kết quả khảo sát về tính khả thi của các biện pháp
Sử dụng phƣơng pháp xử lí số liệu để xử lí kết quả phiếu khảo sát ý kiến về
tính khả thi của các biện pháp, thu đƣợc kết quả dƣới đây:
Bảng 5. Kết quả tổng hợp ý kiến của giáo viên đánh giá về tính khả thi của các biện pháp
Số lƣợt khảo sát
Biện pháp
Mức
Điểm trung bình Khả thi Không khả thi Ít khả thi Rất khả thi
0 0 25 29 3,54 4
0 0 22 32 3,59 4
1. Theo thầy cô việc đƣa giáo dục STEM vào dạy học ở trƣờng THPT trong tình hình hiện nay có khả thi không? 2. Theo thầy cô việc đƣa giáo dục STEM vào dạy học vào bộ môn Vật lí ở trƣờng THPT trong tình hình hiện nay có khả thi không? 3. Theo thầy cô việc áp dụng mô hình 0 0 23 31 3,57 4
27
Số lƣợt khảo sát
Biện pháp
Mức
Điểm trung bình Khả thi Không khả thi Ít khả thi Rất khả thi
0 0 24 30 3,56 4
0 0 22 32 3,59 4
7E trong chuyển đổi một số giờ dạy học học Vật lí 10 THPT 2018 thành tiết học định hƣớng STEM có khả thi không? 4. Theo thầy cô việc áp dụng mô hình 7E cho bài học “Cơ năng và định luật bảo toàn cơ năng” của Vật lí 10 THPT 2018 thành tiết học định hƣớng STEM có khả thi không? 5. Theo thầy cô việc áp dụng mô hình 7E cho bài học “Định luật bảo toàn động lƣợng” của Vật lí 10 THPT 2018 thành tiết học định hƣớng STEM có khả thi không?
Bảng 6. Kết quả % tổng hợp ý kiến của giáo viên đánh giá về tính khả thi của các biện pháp
Mức độ (%)
Biện pháp
Khả thi Rất khả thi Không khả thi Ít khả thi
0 0 46,3 53,7
0 0 40,7 59,3
0 0 42,6 57,4
0 0 44,4 55,6
0 0 40,7 59,3
1. Theo thầy cô việc đƣa giáo dục STEM vào dạy học ở trƣờng THPT trong tình hình hiện nay có khả thi không? 2. Theo thầy cô việc đƣa giáo dục STEM vào dạy học vào bộ môn Vật lí ở trƣờng THPT trong tình hình hiện nay có khả thi không? 3. Theo thầy cô việc áp dụng mô hình 7E trong chuyển đổi một số giờ dạy học học Vật lí 10 THPT 2018 thành tiết học định hƣớng STEM có khả thi không? 4. Theo thầy cô việc áp dụng mô hình 7E cho bài học “Cơ năng và định luật bảo toàn cơ năng” của Vật lí 10 THPT 2018 thành tiết học định hƣớng STEM có khả thi không? 5. Theo thầy cô việc áp dụng mô hình 7E cho bài học “Định luật bảo toàn động lƣợng” của Vật lí 10 THPT 2018 thành tiết học định hƣớng STEM có khả thi không?
28
35
32
31
30
29
32
30
25
24
23
25
22
22
20 15 10
5
0 0
0 0
0 0
0 0
0 0
0
B.pháp 1
B.pháp 5
B.pháp 2 Không khả thi
Ít khả thi
B.pháp 3 Khả thi
B.pháp 4 Rất khả thi
Hình 5. Biểu đồ ý kiến của giáo viên đánh giá về tính khả thi của các biện pháp
Bảng 5, 6 và hình 5 cho thấy các GV đã áp dụng các giải pháp theo hƣớng
của đề tài đều đánh giá các giải pháp có tính khả thi rất cao.
Sử dụng phƣơng pháp xử lí số liệu để xử lí kết quả phiếu khảo sát ý kiến về
tính hiệu quả của các biện pháp, thu đƣợc kết quả dƣới đây:
Bảng 7. Kết quả khảo sát ý kiến HS về tính hiệu quả của các giải pháp
Các biện pháp Mức Trung bình Số lƣợt khảo sát Mức 3 (3đ) Mức 2 (2đ)
Ít hứng thú Hứng thú Mức 1 (1đ) Không hứng thú Mức 4 (4đ) Rất hứng thú
0 0 40 71 3,64 4
Ít hứng thú Hứng thú Không hứng thú Rất hứng thú
0 3 37 71 3,61 4
1. Theo các em việc chuyển đổi tiết học “Cơ năng và định luật bảo toàn cơ năng” của Vật lí 10 THPT 2018 thành tiết học định hƣớng STEM (chế tạo xe thế năng) có làm các em hứng thú hơn trong học tập không? 2. Theo các em việc chuyển đổi tiết học “Định luật bảo toàn động lƣợng” của Vật lí 10 THPT 2018 thành tiết học định hƣớng STEM (chế tạo xe phản lực và tên lửa nƣớc) có làm các em hứng thú hơn trong học tập không?
Ít hứng thú Hứng thú Không hứng thú Rất hứng thú 3. Mức độ hứng thú của em khi thầy/cô dạy học theo định hƣớng STEM vào dạy học một số chủ đề? 0 4 40 67 3,57 4
29
Các biện pháp Mức Trung bình Số lƣợt khảo sát Mức 3 (3đ) Mức 2 (2đ)
Ít hiệu quả Hiệu quả
43 Mức 1 (1đ) Không hiệu quả 2 3,54 4
Không đồng ý
4. Khi thầy/cô dạy học theo định hƣớng STEM vào dạy học một số chủ đề các em thấy tiết học có hiệu quả không? 5. Tham gia các hoạt động giáo dục STEM góp phần giúp em hình thành, phát triển các năng lực? 44 0 3,59 4
Không muốn Mong muốn
6. Các em có mong muốn thầy/cô dạy học theo định hƣớng STEM vào các chủ đề học tập không? 1 Không chắc Đồng ý chắn 1 Ít mong muốn 1 39 0 Mức 4 (4đ) Rất hiệu quả 65 Hoàn toàn đồng ý 66 Rất mong muốn 71 3,63 4
Bảng 7 cho thấy giải pháp dùng mô hình 7E chuyển đổi tiết dạy Vật lí lớp 10 chƣơng trình GDPT 2018 định hƣớng STEM đang mang lại hiệu quả cao. Học sinh rất hứng thú trong những tiết học này, HS cũng nhận thấy đƣợc qua những tiết học STEM góp phần hình thành và phát triển năng lực. Các em còn thể hiện sự mong muốn đƣợc học các tiết học theo định hƣớng STEM.
1.2. Thực nghiệm sƣ phạm
1.2.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm
Thực nghiệm sƣ phạm nhằm:
- Kiểm chứng giả thuyết khoa học của đề tài đƣợc nghiên cứu.
- Kiểm chứng tính khả thi của việc tổ chức các hoạt động theo định hƣớng STEM để có thể mở rộng quy mô và chu kì lặp lại có thể nhiều hơn với thời lƣợng hợp lí.
1.2.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm
- Điều tra cơ bản để lựa chọn lớp thực nghiệm và chuẩn bị các điều kiện cần
thiết cho công tác thực nghiệm.
- Thống nhất với các GV liên quan về quy mô, tiến trình và nội dung thực hiện để tổ chức hoạt động chuyển đổi giờ học truyền thống sang giờ học STEM theo kế hoạch.
- Đánh giá hiệu quả của hoạt động dạy học đối với tiến trình dạy học STEM.
1.2.3. Đối tượng thực nghiệm sư phạm
Xuất phát từ thực tế giảng dạy, từ khả năng vận dụng của HS và khả năng xử lí tình huống của HS, nhóm chúng tôi thấy việc chuyển đổi một số bài học sang một số hoạt động dạy học theo định hƣớng STEM để giúp HS hiểu sâu hơn kiến
30
thức Vật lý cho các bài học trong sách giáo khoa.
Tiếp tục đổi mới và hoàn thiện kinh nghiệm. Nhóm chúng tôi đã và đang vận dụng lí thuyết nêu trên vào thực tế ở các lớp khối 10 THPT theo chƣơng trình giáo dục 2018, với các chủ đề dạy theo định hƣớng STEM đã nêu ở trên. Kết quả là tất cả HS đều hứng thú tham gia, kiến thức bài học nhớ lâu hơn. Hôm nào có bài học dạy theo định hƣớng STEM là các em rất hứng thú học tập, tâm lí thoải mái và tham gia tích cực cho các hoạt động dạy học.
1.2.4. Đánh giá kết quả thực nghiệm
Sau khi thực nghiệm các giờ học theo phƣơng pháp định hƣớng giáo dục STEM đã trình bày ở trên tại lớp thực nghiệm ở trƣờng THPT Yên Thành 2 mà nhóm tác giả đang công tác, khảo sát thực nghiệm và so sánh với HS lớp đối chứng dạy học theo PPDH truyền thống thì đề tài nhận đƣợc một số kết quả nhƣ sau.
1.2.4.1. Ưu điểm
a. Bước đầu thay đổi nhận thức của đại bộ phận học sinh với nhiều mức độ
nhận thức
+ Khi học Vật lí qua hoạt động theo định hƣớng giáo dục STEM hiện nay đã
chuyển từ thờ ơ, nhàm chán sang yêu thích.
+ Tạo đƣợc hứng thú học tập với bộ môn Vật lí nói riêng và các môn học khác và có một số em say mê khi nghiên cứu khoa học, cũng nhƣ tìm tòi chế tạo dụng cụ học tập từ những vật phẩm tái chế trong cuộc sống. Đƣa môn Vật lý từ lí thuyết đến thực tiễn đời sống.
+ HS có điều kiện giao lƣu giữa HS ở trong lớp, hay giữa HS các lớp với
nhau, phát huy đƣợc kỹ năng giao tiếp, hợp tác và phản biện.
b. Chất lượng của các giờ dạy Vật lý chuyển đổi theo định hướng giáo dục STEM tại các lớp nhóm chúng tôi áp dụng các PPDH pháp mà đề tài đưa ra được nâng cao thể hiện ở các bài kiểm tra năng lực của HS.
Bảng 8. Đánh giá kết quả xếp loại của HS lớp thực nghiệm và đối chứng tại trƣờng THPT Yên Thành 2 năm học 2022-2023 mà tôi đang công tác
Điểm số
Giỏi Khá Lớp Sĩ số
Số lượng Tỉ lệ % Số lượng Tỉ lệ % Trung bình Yếu, kém Tỉ lệ % Số lượng Số lượng Tỉ lệ %
10A2 (Thực nghiệm) 11,4 15 34,3 19 42,9 44 5 5 11,4
10A3 (Đối chứng) 2,6 9 23,7 20 52,6 38 1 8 21,1
Từ bảng phân bố điểm số đến kết quả xếp loại, chúng tôi nhận thấy đã có sự chuyển biến về chất lƣợng trong việc dạy học Vật lý. Điểm trung bình trở lên của lớp thực nghiệm cao hơn lớp đối chứng là 9,7% (Thực nghiệm: 88,6%, Đối chứng:
31
78,9%). Đó là thành công bƣớc đầu của việc áp dụng những PPDH pháp giáo dục STEM theo hƣớng coi trọng phát triển kỹ năng, phẩm chất, năng lực cho HS, mà cốt lõi đã khơi dậy niềm đam mê nghiên cứu khoa học hay là sáng tạo khoa học kỹ thuật trong cuộc sống. Niềm đam mê công nghệ đƣợc nâng cao cũng là tiền đề các em tiệm cận tới cuộc cách mạng khoa học công nghệ lần thứ 4.
Hình 6: Biểu đồ thể hiện chất lượng của HS khi tham gia học Vật lý hoạt động theo định hướng giáo dục STEM
c. Trong quá trình thực hiện và dự giờ, chúng tôi quan sát thấy: Các em hăng say thiết kế các đồ chơi theo ý thích của từng thành viên trong nhóm. Các HS biết tự tìm nguồn tài liệu tham khảo từ mạng Internet, Youtube, có nhóm còn tự liên hệ các trang Web bán dụng cụ chế tạo để đặt mua một số dụng cụ các em không thể làm đƣợc nhƣ lò xo; bơm xe đạp, áp kế,… từ đó giúp cho các em phát hiện những khả năng sở trƣờng, sở đoản của bản thân và hoạch định cho việc chọn ngành nghề của mình trong tƣơng lai đặc biệt là các ngành nghề kỹ thuật, năng lƣợng vật lý, trí tuệ nhân tạo,…
d. Yêu cầu của việc hƣớng dẫn, tổ chức dạy học Vật lý qua hoạt theo định hƣớng giáo dục STEM nhằm phát huy phẩm chất và năng lực cho HS đã đƣa lại hiệu quả thiết thực cho thực tiễn dạy và học của GV và HS. Sự chênh lệch về kết quả giữa hai đối tƣợng thực nghiệm và đối chứng tƣơng đối rõ đã cho thấy sự đổi mới trong PPDH pháp dạy học theo định hƣớng này đã tác động tích cực đến kết quả học tập của HS.
1.2.4.2. Nhược điểm - Khó khăn
a. Đối với giáo viên
+ Quá trình dạy học chuyển tiết học qua hoạt động theo định hƣớng giáo dục STEM đòi hỏi phải có sự chuẩn bị công phu, chu đáo từ việc xác định đối tƣợng, địa bàn cho đến soạn giáo án, đề kiểm tra thực nghiệm. GV phải chuẩn bị thật kĩ những nội dung liên quan đến bài học và phải có cách tổ chức bài học sao cho thật khoa học, thật hấp dẫn. Việc dạy học Vật lí bằng giáo án theo phƣơng pháp này vất vả, công phu hơn nhiều so với giáo án bình thƣờng.
32
+ Kinh phí cuộc chơi trên các lớp giảng dạy GV tự túc nên khâu chuẩn bị
phần thƣởng còn hạn chế.
+ Việc quản lí quá trình thực hiện và chế tạo sản phẩm của HS đòi hỏi GV
đầu tƣ nhiều thời gian hơn.
b. Đối với học sinh
+ Số lƣợng lớp đƣợc thực nghiệm còn ít so với mong muốn của ngƣời thực
hiện.
+ Khó khăn trong việc quản lí HS và thời lƣợng thực hiện.
+ HS còn bỡ ngỡ nên còn thụ động, ỷ lại. Khi tiến hành thảo luận, thuyết minh sản phẩm còn gây ồn ào, mất trật tự ảnh hƣởng đến các lớp khác và ảnh hƣởng 1 phần đến không khí cuộc chơi.
+ Hao tốn nhiều thời gian và cả chi phí cho của HS
1.2.5. Đề xuất - Kiến nghị
Từ góc nhìn về cách tổ chức dạy học Vật lý theo hoạt động giáo dục STEM,
tôi cũng xin đề xuất thêm một số ý kiến nhƣ sau:
1.2.5.1. Với nghành giáo dục
Cần xây dựng phân phối chƣơng trình Vật lý căn cứ vào thực tiễn các nhà trƣờng, cụ thể là bám sát đối tƣợng HS để cắt giảm những lƣợng kiến thức hàn lâm nặng nề đối với các HS có tƣ duy không tốt mà thay vào đó nên xây dựng các chủ đề hoạt động trải nghiệm sáng tạo theo định hƣớng giáo dục STEM để hƣớng các em đến hoạt động tìm tòi khám phá khoa học, kỹ thuật đƣa dần việc học Vật lý thành sân chơi khoa học mà từ đó các em tìm thấy khả năng, sở trƣờng của bản thân để đam mê hứng thú với môn học.
1.2.5.2. Với nhà trường
+ Nhà trƣờng tăng cƣờng cho thực hiện hoạt động trải nghiệm sáng tạo với thời lƣợng 3 lần/ năm cho 3 khối học. Để có đủ thời gian, có thể tiến hành vào các giờ sinh hoạt đầu tuần hoặc buổi học cuối tuần có số tiết học ít.
+ Nhà trƣờng có thể đề xuất cụm chuyên môn, Sở Giáo dục để tổ chức sinh hoạt các chủ đề lớn cho HS giữa các trƣờng, tăng cƣờng giao lƣu giữa các HS để tăng tính kích thích tìm tòi, sáng tạo, thực hành kĩ năng sống của HS THPT.
33
PHẦN III. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Với giải pháp này đã thành công chuyển đổi giờ học truyền thống sang giờ
học STEM cho chƣơng trình chính khóa phù hợp điều kiện tại Việt Nam.
Đƣa ra giải pháp kết nối các bài học trong chƣơng trình để hình thành các chủ đề. Các chủ đề đƣợc lựa chọn gắn liền thế giới thực, thực hiện tích hợp các nội dung nhằm giảm sự chồng chéo và giảm thiểu đƣợc thời gian, cho thấy sự liên hệ giữa các nội dung. Việc xây dựng chuyển giao chủ đề gắn liền với cơ sở vật chất nhằm đảm bảo phù hợp điều kiện hiện tại.
Vận dụng linh hoạt mô hình EDP-7E trong dạy STEM giúp phát huy đƣợc tính đảm bảo nghiên cứu kiến thức mới, vận dụng vào trƣờng hợp cụ thể vẫn đảm bảo các mục tiêu phát triển kĩ năng STEM và kĩ năng làm việc nhóm, tƣ duy phản biện, xử lí thông tin.
Tích hợp với việc định hƣớng nghề nghiệp tƣơng lai cho học sinh.
Với mô hình này chúng tôi khuyến nghị thực hiện chuyển đổi giờ học vật lý truyền thống sang giờ dạy STEM cho các cấp học, các môn học khác nhau trên cả nƣớc.
34
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1. Bộ Giáo dục và Đào tạo, Sách giáo khoa và các chuyên đề vật lí 10, Nhà xuất
bản Giáo dục.
2. Bộ Giáo dục và Đào tạo, Tài liệu tập huấn cán bộ quản lý, giáo viên về xây
dựng chủ đề giáo dục STEM trong giáo dục phổ thông, 2019.
3. Nguyễn Thành Hải, Giáo dục Stem/ Steam: Từ trải nghiệm thực hành đến tư
duy sáng tạo, Nhà xuất bản Trẻ.
4. Nguyễn Thanh Nga (chủ biên), Hoàng Phƣớc Muội, Phùng Việt Hải, Nguyễn Quang Linh, Nguyễn Anh Dũng, Ngô Trọng Tuệ, Dạy học chủ đề STEM cho học sinh trung học cơ sở và trung học phổ thông, Nhà xuất bản Đại học Sƣ phạm thành phố Hồ Chí Minh.
5. Nguyễn Thanh Nga (chủ biên), Hoàng Phƣớc Muội, Phùng Việt Hải, Nguyễn Quang Linh, Thiết kế và tổ chức chủ đề giáo dục STEM cho học sinh trung học cơ sở và trung học phổ thông, Nhà xuất bản Đại học Sƣ phạm thành phố Hồ Chí Minh.
Tiếng Anh
6. Jo Anne Vasquez, STEM Lesson Essentials, Integrating Science, Technology,
Engineering, and Mathematics, Heinemann USA.
7. Pitt J. Blurring the boundaries, "STEM education and education for sustainable development", Design and Technology Education: An International Journal, 2009, № 14 (1). С. 37-48.
35
PHỤ LỤC 1
PHIẾU HỌC TẬP 1
ĐIỂM LỜI PHÊ CỦA GIÁO VIÊN
Lớp:………………… nhóm: ............…….. 1………………………………………..….. 2…………………………………………… 3………………………...……… 4……………………………….. ………………...............……….
Thí nghiệm kiểm chứng định luật bảo toàn động lƣợng 1. Mục đích: Kiểm chứng định luật bảo toàn động lƣợng 2. Dụng cụ: Đệm khí, 2 xe nhỏ, lò xo, dây buộc, thiết bị đo vận tốc. 3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm
4. Kết quả số liệu
m1 m2 v1 v2 v01 v02
Lần 1
và
Lần 2
Lần 3 So sánh:
- Rút ra kết luận: - Em rút ra đƣợc gì về mối quan hệ giữa tổng động lƣợng trƣớc và sau va
chạm? Chú ý đến phƣơng chiều vận tốc. .....................................................................................................................................
- Xác lập định luật bảo toàn động lƣợng
.....................................................................................................................................
- Cơ sở lí thuyết chứng minh định luật bảo toàn động lƣợng.
.....................................................................................................................................
PHỤ LỤC 2
PHIẾU HỌC TẬP 2
Chủ đề 1: “Chế tạo xe phản lực”
ĐIỂM LỜI PHÊ CỦA GIÁO VIÊN
Lớp:………………… nhóm: ............…….. 1………………………………………..….. 2…………………………………………… 3………………………...……… 4……………………………….. ………………...............……….
1. Sơ đồ cấu tạo của mô hình xe phản lực Hãy vẽ sơ đồ cấu tạo và chú thích từng bộ phận của xe phản lực Phƣơng án lựa chọn Ý tƣởng Phƣơng án chỉnh sửa
2. Các thông số của mô hình Sử dụng thƣớc, cân xác định các thông số 1. Chiều dài xe…………………. 2. Thể tích xe…………………… 3. Cân nặng xe…………………… 4. Chiều dài bệ phóng………………… 3. Mô tả nguyên lý hoạt động
..................................................................................................................................... .....................................................................................................................................
4. Vật liệu, dụng cụ gia công mô hình Số lƣợng Dụng cụ Công dụng
Tổng chi phí
5. Quá trình lắp ráp mô xe phản lực - Em hãy nêu các bƣớc thực hiện lắp ráp mô hình
..................................................................................................................................... .....................................................................................................................................
- Theo em điều khó khăn nhất khi lắp ráp mô hình này là gì? Em xử lý nó
nhƣ thế nào? ..................................................................................................................................... .....................................................................................................................................
PHỤ LỤC 3
BÀI KIỂM TRA KIẾN THỨC VÀ KĨ NĂNG CỦA HỌC SINH
Trƣờng THPT YÊN THÀNH 2 BÀI KIỂM TRA
Tên:………………………………………. Thời gian: 15 phút
Lớp:……………… Môn: Vật lí 10
I. Trắc nghiệm
Khoanh tròn vào đáp án mà em cho là đúng nhất
1. Hiện tƣợng nào sau đây không liên quan đến định luật bảo toàn
động lƣợng?
A. Một luồng khí phụt ra phía sau, tên lửa bay về phía trƣớc.
B. Pháo thăng thiên bay lên trời, một chùm sáng phụt về phía sau.
C. Một ngƣời nhảy từ thuyền lên bờ làm cho thuyền chuyển động ngƣợc lại.
D. Xe máy lăn bánh về phía trƣớc, một luồng khói phụt về phía sau.
2. Quả cầu A khối lƣợng m1 chuyển động với vận tốc v1 va chạm vào quả v2 .
cầu B khối lƣợng m2 đứng yên. Sau va chạm, cả hai quả cầu có cùng vận tốc Ta có: A. B. C. D.
3. Va chạm nào sau đây là va chạm mềm?
A. Quả bóng đang bay đập vào tƣờng và nảy ra.
B. Viên đạn đang bay xuyên vào và nằm gọn trong bao cát.
C. Viên đạn xuyên qua một tấm bia trên đƣờng bay của nó.
D. Quả bóng tennis đập xuống sân thi đấu.
4. Một chất điểm m bắt đầu trƣợt không ma sát từ trên mặt phẳng nghiêng xuống. Gọi là góc của mặt phẳng nghiêng so với mặt phẳng nằm ngang. Động lƣợng chất điểm ở thời điểm t là
A. p = mgsint B. p = mgt C. p = mgcost D. p = gsint
5. Hai vật có khối lƣợng m1 = 1kg và m2 = 3kg chuyển động với các vận tốc v1 = 3m/s và v2=1m/s. độ lớn hà hƣớng động lƣợng của hệ hai vật trong trƣờng hợp v1 và v2 cùng hƣớng A. 4 kg.m/s. D. 0 kg.m/s. C. 2 kg.m/s. B. 6kg.m/s.
II. Tự luận:
Câu 1: Nguyên tắc hoạt động của động cơ phản lực? Các yếu tố nào quyết
định tốc độ, quãng đƣờng động cơ phản lực?
Đáp án:
- Khi một lƣợng vật chất tách khỏi hệ kín chuyển động theo hƣớng này thì
phần còn lại chuyển động theo hƣớng ngƣợc lại (1đ)
- Khối lƣợng hai phần sau khi tách ra, ma sát, cấu tạo động cơ (1đ)
Câu 2: Để thiết kế sản phẩm ứng dụng định luật bảo toàn động lƣợng (động
cơ phản lực), qui trình các bƣớc thực hiện nhƣ thế nào?
Đáp án:
- Đặt vấn đề, lên ý tƣởng (0.5đ)
- Liên hệ kiến thức (0.5đ)
- Xây dựng kế hoạch (0.5đ)
- Chế tạo (0.5đ)
- Cải tiến (0.5đ)
- Chia sẻ (0.5đ)
PHỤ LỤC 4
BÀI PHỎNG VẤN HỌC SINH SAU KHI HỌC XONG
1. Em có cảm nhận nhƣ thế nào sau khi tham gia hình thức học tập này?
..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... .....................................................................................................................................
2. Trong buổi học em đã rút ra đƣợc những kiến thức gì cho bản thân?
..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... .....................................................................................................................................
3. Theo em chúng ta phải làm gì trong hoạt động nhóm với các bạn để có
kết quả làm việc nhóm hiệu quả?
..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... .....................................................................................................................................
4. Khi gia công mô hình, chúng ta phải chú ý gì để đảm bảo an toàn?
..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... .....................................................................................................................................
5. Trong quá trình thực hiện em đã gặp những khó khăn gì?
..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... .....................................................................................................................................
6. Qui trình làm việc theo dự án nhƣ thế nào?
..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... .....................................................................................................................................
7. Nếu cho thời gian quay trở lại em có muốn thay đổi gì ở sản phẩm của
nhóm mình?
..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... .....................................................................................................................................
PHỤ LỤC 5
Trƣờng THPT YÊN THÀNH 2 BÀI KIỂM TRA
Tên:………………………………………. Thời gian: 15 phút
Lớp:……………… Môn: Vật lí 10
I. Trắc nghiệm
Khoanh tròn vào đáp án mà em cho là đúng nhất
Câu 1: Các giá trị sau đây, giá trị nào Không phụ thuộc gốc thế năng?
A. Thế năng của vật ở độ cao z.
B. Thế năng đàn hồi của lò xo.
C. Thế năng của vật ở mặt đất.
D. Độ giảm thế năng giữa hai độ cao z1 và z2.
Câu 2: Một vật nằm yên có thể có:
A. Động năng. B. Thế năng C. Vận tốc. D. Động lƣợng.
Câu 3: Thế năng hấp dẫn là đại lƣợng:
A. Vô hƣớng, có thể dƣơng hoặc bằng không.
B. Vô hƣớng, có thể âm, dƣơng hoặc bằng không.
C. Véc tơ cùng hƣớng với véc tơ trọng lực.
D. Véc tơ có độ lớn luôn dƣơng hoặc bằng không.
Câu 4. Một vật khối lƣợng 2,0kg có thế năng 2,0J đối với mặt đất. Lấy g=10
m/s2. Khi đó, vật ở độ cao bao nhiêu?
A. 1,0m B. 9,8 m C. 32 m D. 0,1 m.
Câu 5 Một vật trƣợt không vận tốc đầu từ đỉnh dốc dài 10 m, góc nghiêng giữa mặt dốc và mặt phẳng nằm ngang là 30o. Bỏ qua ma sát. Lấy g = 10 m/s2. Vận tốc của vật ở chân dốc là?
A. 5,0 m/s B. (m / s) C. 5 (m/s) D. 10 m/s.
II. Tự luận:
Câu 1: Khi xe chạy trên dốc có sự thay đổi nhƣ thế nào về thế năng của xe?
Vậy sử dụng nguyên tắc nào để chế tạo xe mà xe chạy đƣợc? (2.0đ)
Câu 2: Để thiết kế sản phẩm xe thế năng. Qui trình các bƣớc thực hiện nhƣ
thế nào?
Đáp án:
- Đặt vấn đề, lên ý tƣởng (0.5đ)
- Liên hệ kiến thức (0.5đ)
- Xây dựng kế hoạch (0.5đ)
- Chế tạo (0.5đ)
- Cải tiến (0.5đ)
- Chia sẻ (0.5đ)
PHỤ LỤC 6 BÀI PHỎNG VẤN HỌC SINH SAU KHI HỌC XONG
1. Em có cảm nhận nhƣ thế nào sau khi tham gia hình thức học tập này?
..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... .....................................................................................................................................
2. Trong buổi học em đã rút ra đƣợc những kiến thức gì cho bản thân?
..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... .....................................................................................................................................
3. Theo em chúng ta phải làm gì trong hoạt động nhóm với các bạn để có
kết quả làm việc nhóm hiệu quả?
..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... .....................................................................................................................................
4. Khi gia công mô hình, chúng ta phải chú ý gì để đảm bảo an toàn? ..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... .....................................................................................................................................
5. Trong quá trình thực hiện em đã gặp những khó khăn gì?
..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... .....................................................................................................................................
6. Qui trình làm việc theo dự án nhƣ thế nào?
..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... .....................................................................................................................................
7. Nếu cho thời gian quay trở lại em có muốn thay đổi gì ở sản phẩm của
nhóm mình?
..................................................................................................................................... ..................................................................................................................................... .....................................................................................................................................
PHỤ LỤC 7 BÀI TEST CHO HỌC SINH SAU KHI THAM GIA HÌNH THỨC DẠY HỌC
THEO ĐỊNH HƢỚNG STEM
1. Em có thấy thú vị khi tham gia hình thức học tập này không?
Rất thú vị Thú vị Không thú vị
2. Tiết học làm mô hình này giúp em học đƣợc nhiều điều bổ ích hay
không?
Rất bổ ích Bổ ích Không bổ ích
3. Em có muốn trong tƣơng lai đƣợc học nhiều tiết học nhƣ vậy hay không?
Rất muốn Muốn Không muốn
4. Trong quá trình thiết kế, việc đo đạc chính xác có cần thiết không?
Rất cần thiết Cần thiết Không cần thiết
5. Theo em việc tạo thẩm mĩ cho mô hình của mình có cần thiết hay không?
Rất cần thiết Cần thiết Không cần thiết
6. Việc xây dựng và thiết kế một mô hình có khó khăn không?
Rất khó khăn Khó khăn Không khó khăn
7. Việc nắm vững các kĩ năng làm việc nhóm có cần thiết hay không?
Rất cần thiết Cần thiết Không cần thiết
8. En có hình dung đƣợc nghề nghiệp nào liên quan đến dự án chúng ta
vừa làm?
Rõ ràng Chƣa rõ ràng Không biết.
PHỤ LỤC 8 PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHÉO CÁC NHÓM
Điểm của nhóm = điểm giáo viên*0.6+ điểm trung bình các nhóm chấm*0.4
Tiêu chí đánh giá Nhóm Nhóm Nhóm Nhóm Nhóm
1. Giới thiệu đầy đủ thông tin về nhóm.
2. Nêu lý do tạo ra sản phẩm.
3. Nêu cấu tạo của sản phẩm.
4. Demo và nêu nguyên lí hoạt động.
5. Tính sáng tạo thẩm mĩ
7. Tốc độ và tầm xa (thi đấu)
6. Nêu hạn chế và ý tƣởng cải thiện
8. Tinh thần làm việc nhóm
9. Thuyết trình
* Lƣu ý:
- Ghi tên nhóm đƣợc đánh giá vào cột.
- Đánh giá theo tiêu chí sau: Xuất Sắc = 5 sao; Tốt = 4 sao; Khá = 3 sao;
Trung bình = 2 sao; Yếu = 1 sao
PHỤ LỤC 9
TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ TIẾT HỌC DÀNH CHO GIÁO VIÊN
(Thang điểm 100 = 5)
Nội dung Xuất sắc Tốt Đạt Chƣa đạt
Học sinh tự đề tƣởng, xuất ý sáng tạo so với tài liệu sẵn có
Học sinh đề xuất ý tƣởng sau khi tham khảo và điều chỉnh hợp lí Học sinh đề xuất ý tƣởng sau khi đƣợc gợi ý và tham khảo tài liệu sinh Học thực không hiện đƣợc các gợi ý và hƣớng dẫn của tài liệu 1. Đề xuất ý tƣởng thực nghiệm (7) (6-7)
(4-5) (3-2) (0-1)
các trình tác
thiện Hoàn đƣợc các bƣớc thực nghiệm, tác thao các thí nghiệm thiện Hoàn các tác thao thực nghiệm, có sự hƣớng dẫn giáo viên thực Không hiện đƣợc các bƣớc và thao thực tác nghiệm
2. Thực hiện thao tác thực nghiệm (8) (5-6) (3-4) (0-3) Đúng kĩ thuật tự thao thí trung nghiệm, thực chính xác các yêu cầu thực nghiệm
(7-8)
Không biết cách phân tích dữ liệu, dữ liệu sai.
Phân tích các dữ liệu thực nghiệm đầy đủ và đƣa ra nhận xét chính xác. (0-5) Phân tích các thực dự liệu đầy nghiệm đủ và đƣa ra nhận xét ban đầu Phân tích các thực dữ liệu thu nghiệm đƣợc, đƣa ra qui luật chung. (12-16) 3. Phân tích số dữ liệu thực nghiệm và rút ra nhận xét (16) (9-11) (6-9)
Học sinh thực hiện một cách linh sắc, xuất hoạt, hợp lý.
4. Việc áp dụng quy trình (10 điểm) Học sinh thực hiện theo một tự độc trình lập và hoàn thiện các bƣớc của quy trình. (8-10) Học sinh biết thực hiện một số bƣớc trong quy trình kỹ thuật nhƣng chƣa khai thác triệt để. sinh Học không thực hiện đúng các bƣớc trong quy trình kỹ thuật vào quá trình thực hiện (6-7)
(4-5) (0-4)
Nội dung Xuất sắc Tốt Đạt Chƣa đạt
5. Tính hiệu quả của sản phẩm khi demo
Sản phẩm thực hiện nhiệm vụ một cách tuyệt đối sau tất cả các lần demo, chạy xa nhất, vận tốc lớn nhất, quĩ đạo thẳng Sản phẩm có thể thực hiện đƣợc nhiệm vụ đôi khi vẫn còn trục trặc, quãng đƣờng đứng thứ 3, quĩ đạo cong Sản phẩm gặp nhiều trục trặc trong quá trình thực hiện nhiệm vụ, quĩ đạo cong, quãng đƣờng ngắn nhất. (15 điểm) Sản phẩm hiện thực tƣơng đối tốt nhiệm vụ sau lần các demo,chạy quãng đƣờng thứ 2, đững quĩ đạo thẳng (12-15) (5-9) (0-5)
(9-12)
Trình bày tốt vai trò và nhiệm vụ của vật liệu cần dùng cho từng bộ phận của sản phẩm.
Biết trình bày và trò vai nhiệm vụ của vật liệu cần dùng cho từng bộ phận của sản phẩm. Biết trình bày và trò vai nhiệm vụ của vật liệu cần dùng cho từng bộ phận của sản phẩm. Không xác định đƣợc vai trò và nhiệm vụ của vật liệu cần dùng cho từng bộ phận của sản phẩm.
lệ, tiết
6. Phân tích tính chất và chọn lựa vật liệu Tính toán hợp lý và chi tiết tỷ lệ, tiết diện, hình dạng, trạng thái vật liệu khi sử dụng. (8 điểm) Tính toán chƣa hợp lý tỷ lệ, tiết diện, hình trạng dạng, thái vật liệu khi sử dụng.
Tính toán hợp lý và chi tiết tỷ diện,hình dạng, trạng thái vật liệu khi sử dụng. Tính toán hợp lý và chi tiết tỷ lệ, tiết diện, hình dạng, trạng thái vật sử liệu khi dụng.
Sử dụng tốt tính năng, tính chất của liệu, vật tránh lãng phí
Chƣa Sử dụng triệt để tính năng của vật liệu (7-8) Sử dụng tốt tính năng của vật liệu, tránh lãng phí Chƣa Sử dụng tính triệt để năng của vật liệu (0-3)
(5-6) (3-4)
Sản phẩm có cấu tạo hợp lý tiết kiệm đƣợc vật liệu. Sản phẩm có cấu tạo hợp lý tiết kiệm đƣợc vật liệu.
Sản phẩm có cấu tạo phức tạp chƣa hợp lý và hao tốn vật liệu. Sản phẩm có cấu tạo phức tạp chƣa hợp lý và hao tốn vật liệu. 7. Tính sáng tạo thẩm mỹ (7 điểm) sử chắn,
Sản phẩm dụng nhiều vật Chắc đẹp và gọn Còn lỏng lẻo Đôi lúc bị
Nội dung Xuất sắc Tốt Đạt Chƣa đạt
liệu tái chế. và rƣờm rà tuột và
bong rƣờm rà
Sản phẩm có sử dụng vật liệu tái chế. (0-2) (3-4) Chắc chắn, đẹp thể hiện đƣợc tính đa năng (5-6)
(6-7)
Chƣa đánh giá đƣợc ƣu điểm, chỉ nắm đƣợc điểm nhƣợc của sản phẩm. đánh Không giá đƣợc ƣu điểm và nhƣợc điểm của sản phẩm.
Có khả năng đánh giá và nhận định chính xác ƣu và nhƣợc điểm của sản phẩm nhƣ một chuyên gia
Có khả năng đánh giá và nhận định đối tƣơng chính xác ƣu và nhƣợc điểm của sản phẩm.
Cách trình bày chƣa rõ ràng đầy đủ và khoa học. Cách trình bày chƣa rõ ràng đầy đủ và khoa học.
Cách trình bày rõ ràng đầy đủ khoa học. 8. Đánh giá ƣu điểm và nhƣợc điểm của sản phẩm (7 điểm)
(6-7) (2-3) (0-1) Cách trình bày chƣa rõ ràng đầy đủ và khoa học.
(4-5)
đề
Không có xuất cải tiến
Đƣa ra nhiều ý tƣởng sáng tạo, giải pháp thông minh để cải tiến sản phẩm.
Đƣa ra đƣợc một số giải pháp hiệu quả và khoa học để cái tiến sản phẩm.
9. Đề xuất phƣơng án cải thiện sản phẩm
(5 điểm)
(0) (4-5) Đƣa ra đƣợc một số giải pháp nhƣng chƣa thực sự hiệu quả và khoa học để tiến sản cải phẩm Cần sự gợi ý và giúp đỡ của giáo viên (3-4)
(1-2)
10. Kỹ Vận dụng xuất Vận dụng tốt Biết vận dụng Chƣa biết vận sắc các kỹ năng các kỹ năng các kỹ năng dụng kỹ năng trong quá trình trong teamwork, việc làm am hiểu và nắm trong teamwork, am trong teamwork, năng làm việc nhóm (7 điểm)
Nội dung Xuất sắc Tốt Đạt Chƣa đạt
nhóm.
bắt tốt từng vai trò của cá nhân trong tập thể.
nắm bắt đƣợc trò từng vai của cá nhân trong tập thể. (6-7) hiểu và nắm từng tốt bắt vai trò của cá nhân trong tập thể. (0-2) (3-4)
(5-6)
Chƣa biết cách trình bày báo cáo
Rõ ràng, khoa học, biết cách trình bày lôi cuốn. 11. Thuyết trình (10) (0-3) Trình bày file thuyết trình đẹp, ràng, khoa rõ học, mạch lạc, lôi cuốn. Rõ ràng, còn đôi chỗ trình tự ý chƣa đạt, chƣa lôi cuốn thuyết phục (6-7)
(8-10) (4-5)
PHỤ LỤC 10
MỘT SỐ HÌNH ẢNH THỰC NGHIỆM