Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Xây dựng và thực hiện một số chủ đề dạy học STEM chủ đề Trái đất và bầu trời sách chuyên đề Vật lý 10

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:54

Thêm vào BST

Báo xấu

17
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu sáng kiến nhằm nghiên cứu chương trình sách giáo khoa hiện hành, sách giáo viên và các tài liệu tham khảo có liên quan đến chương trình chuyên đề Vật lý lớp 10; Tìm hiểu thực tế dạy và học chuyên đề Vật lý 10, đặc biệt là nội dung kiến thức chủ đề “Trái đất và bầu trời”.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Xây dựng và thực hiện một số chủ đề dạy học STEM chủ đề Trái đất và bầu trời sách chuyên đề Vật lý 10

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐỀ TÀI: XÂY DỰNG VÀ THỰC HIỆN MỘT SỐ CHỦ ĐỀ STEM CHỦ ĐỀ TRÁI ĐẤT VÀ BẦU TRỜI – CHUYÊN ĐỀ VẬT LÝ 10 LĨNH VỰC: VẬT LÝ
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN TRƢỜNG THPT NGUYỄN TRƢỜNG TỘ - VINH SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐỀ TÀI: XÂY DỰNG VÀ THỰC HIỆN MỘT SỐ CHỦ ĐỀ STEM CHỦ ĐỀ TRÁI ĐẤT VÀ BẦU TRỜI – CHUYÊN ĐỀ VẬT LÝ 10 LĨNH VỰC: VẬT LÝ Tác giả: 1. Trần Thị Minh Nguyệt 2. Đặng Thúy Quỳnh 3. Nguyễn Thị Thúy Hải Năm thực hiện: 2022 - 2023 Số điện thoại: 0984947176
MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ .................................................................................................... 1 1. Lí do chọn đề tài .............................................................................................. 1 2. Mục tiêu, nhiệm vụ của đề tài ......................................................................... 2 3. Đối tượng nghiên cứu...................................................................................... 2 4. Phạm vi nghiên cứu ......................................................................................... 2 5. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ............................................................................. 3 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VỀ GIÁO DỤC STEM................................................... 3 1.1. Khái niệm về giáo dục STEM.... ..........................................................................3 1.2. Chủ đề giáo dục STEM trong dạy học THPT......................................................4 1.3. Qui trình xây dựng chủ đề bài học STEM ...........................................................5 1.4. Tiến trình tổ chức dạy học STEM trong trường THPT .......................................5 2. SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC STEM CHUYÊN ĐỀ VẬT LÝ LỚP 10 NHẰM PHÁT HUY TÍNH TỰ LỰC, SÁNG TẠO VÀ NÂNG CAO KẾT QUẢ HỌC TẬP CỦA HỌC SINH ......................................................... 6 2.1. Tìm hiểu thực tế dạy học nội dung kiến thức chương trình Chuyên đề Vật lý lớp 10 .......................................................................... ....................................... 6 2.1.1. Về nội dung, phương pháp của GV........................................................... 6 2.1.2. Về tình hình học tập của HS ..................................................................... 7 2.2. Đề xuất một số chủ đề dạy học sử dụng phương pháp dạy học STEM nhằm tăng sự hứng thú và nâng cao kết quả học tập chuyên đề Vật lý lớp 10............. 8 2.2.1. Phân tích đặc điểm nội dung các chủ đề của bộ sách chuyên đề Vật lý lớp 10 dưới góc độ STEM .............................................................................................. 8 2.2.2. Đề xuất một số chủ đề dạy học sử dụng phương pháp STEM môn chuyên đề Vật lý lớp 10 ........................................................................................................ 8 2.3. Thiết kế tiến trình dạy học một số chủ đề có sử dụng phương pháp dạy học STEM. ................................................................................................................. 9 2.3.1. Thiết kế tiến trình dạy học sử dụng phương pháp dạy học STEM – Chủ đề Bản đồ sao quay ................................................................................................ 10 2.3.2. Thiết kế tiến trình dạy học có sử dụng phương pháp dạy học STEM – Chủ đề Hệ mặt trời......................................................................................................... 22 3. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM ..................................................................... 36 3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm ................................................................. 36
3.2. Đối tượng, phương pháp thực nghiệm sư phạm ........................................ 37 3.3. Diễn biến và kết quả thực nghiệm sư phạm ............................................... 37 KẾT LUẬN .................................................................................................... ..43 1. Ý nghĩa của đề tài………………………………………………………..…..43 2. Hướng mở rộng của đề tài………………………………………………..….44 3. Một số kiến nghị và đề xuất…………………………………………………45 TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Lí do chọn đề tài Năm học 2022 - 2023 được xác định là năm học trọng tâm triển khai đổi mới giáo dục ở bậc phổ thông, trong đó có dạy theo chương trình mới đối với lớp 10. Đây cũng là năm đầu tiên triển khai theo tinh thần của Chương trình giáo dục phổ thông 2018 là định hướng nghề nghiệp ở bậc THPT. Chương trình giáo dục phổ thông cụ thể hóa mục tiêu giáo dục phổ thông, giúp học sinh phát triển hài hoà về thể chất và tinh thần; trở thành người học tích cực, tự tin, có ý thức lựa chọn nghề nghiệp và học tập suốt đời; có những phẩm chất tốt đẹp và năng lực cần thiết để trở thành người công dân có trách nhiệm, người lao động có văn hóa, cần cù, sáng tạo, đáp ứng nhu cầu phát triển của cá nhân và yêu cầu của sự nghiệp xây dựng, bảo vệ đất nước trong thời đại toàn cầu hóa và cách mạng công nghiệp mới. Chương trình giáo dục trung học phổ thông giúp học sinh tiếp tục phát triển những phẩm chất, năng lực của người lao động, ý thức và nhân cách công dân; khả năng tự học và ý thức học tập suốt đời; khả năng lựa chọn nghề nghiệp phù hợp với năng lực và sở thích, điều kiện và hoàn cảnh của bản thân để tiếp tục học lên, học nghề hoặc tham gia vào cuộc sống lao động; khả năng thích ứng với những đổi thay trong bối cảnh toàn cầu hóa và cách mạng công nghiệp mới. Giáo dục STEM một mặt thực hiện đầy đủ mục tiêu giáo dục đã nêu trong chương trình GDPT mới, mặt khác nhằm phát triển các năng lực cốt lõi cho học sinh (HS), phát triển các năng lực đặc thù của môn học thuộc về STEM và định hướng nghề nghiệp cho HS. Để phù hợp với chương trình GDPT mới, nhiều địa phương và trường học đã triển khai mạnh mẽ giáo dục STEM. Trong quá trình triển khai dạy học các môn học STEM, một trong những yêu cầu đối với giáo viên (GV) là phải biết cách tổ chức, thiết kế các hoạt động STEM một cách sáng tạo có hiệu quả, phù hợp với điều kiện dạy học. Tuy nhiên hiện nay qua khảo sát chúng tôi nhận thấy việc triển khai dạy học STEM ở các trường THPT còn nhiều hạn chế, bên cạnh đó, một số GV vẫn chưa có nhận thức đầy đủ về bản chất dạy học STEM cũng như cách thiết kế hoạt động, tổ chức, thực hiện dạy học STEM như thế nào cho có hiệu quả trong môn học. Hơn nữa, hiện nay trên các trang mạng điện tử, tài liệu sách vở, các tạp chí GD đã cung cấp rất nhiều các vấn đề chung về giáo dục STEM nhưng các tài liệu hướng dẫn cụ thể việc tổ chức dạy học các môn học theo định hướng STEM trong trường phổ thông còn chưa nhiều.Vì vậy nghiên cứu sâu về dạy học STEM, đề xuất cách thức thiết kế và tổ chức cho HS học tập hiệu quả các môn học STEM nói chung, Vật lý nói riêng như thế nào là một hướng nghiên cứu mới cập nhật, cần thiết trong bối cảnh nền GD-ĐT Việt Nam đang đổi mới căn bản và toàn diện. Vật lí với đặc thù là bộ môn khoa học thực nghiệm có tính công nghệ và kỹ thuật rất cao, có nhiều kiến thức liên quan đến thực tiễn, thực hành cùng với 1
nền tảng để học Vật lý là Toán học nên rất thuận lợi trong việc triển khai dạy học theo phương thức STEM bằng các hình thức tăng cường các hoạt động nghiên cứu, trải nghiệm sáng tạo, câu lạc bộ.... Qua đó giúp HS hiểu được các ứng dụng khoa học kỹ thuật, chế tạo các sản phẩm áp dụng vào đời sống thực tiễn, đồng thời giúp HS không những hiểu sâu sắc các kiến thức Vật lí, từ đó tạo động lực, lòng đam mê, yêu thích bộ môn. Nói tóm lại, dạy học Vật lý theo phương thức STEM là một hướng giáo dục phù hợp giúp HS phát triển đầy đủ các năng lực đặc thù và năng lực cốt lõi theo mục tiêu của chương trình GDPT mới. Chương trình Vật lý 10 hiện nay có điểm mới là đưa nội dung chuyên đề vào chương trình dạy học. Qua quá trình nghiên cứu và giảng dạy chuyên đề Vật lí 10, chúng tôi nhận thấy có thể khai thác, thiết kế và thực hiện được nhiều chủ đề dạy học STEM ở một số chủ đề, đặc biệt là chuyên đề “Trái đất và bầu trời”. Trong thực tiễn, các chủ đề về Mặt trăng – Trái đất – Mặt trời, các chòm sao, hành tinh..... vừa quen thuộc mà lại rất nhiều điều thú vị cần khám phá nên khai thác các chủ đề dạy học STEM chủ đề này sẽ kích thích được sự hứng thú, tích cực của HS trong quá trình dạy học. Với những lí do trên nhằm nâng cao hiệu quả và chất lượng dạy học, đã nghiên cứu đề tài “XÂY DỰNG VÀ THỰC HIỆN MỘT SỐ CHỦ ĐỀ DẠY HỌC STEM CHỦ ĐỀ “TRÁI ĐẤT VÀ BẦU TRỜI” – SÁCH CHUYÊN ĐỀ VẬT LÝ 10” 2. Mục tiêu, nhiệm vụ của đề tài - Nghiên cứu chương trình sách giáo khoa hiện hành, sách giáo viên và các tài liệu tham khảo có liên quan đến chương trình chuyên đề Vật lý lớp 10. - Tìm hiểu thực tế dạy và học chuyên đề Vật lý 10, đặc biệt là nội dung kiến thức chủ đề “Trái đất và bầu trời”. - Soạn thảo tiến trình dạy học theo phương pháp dạy học trải nghiệm STEM, đáp ứng yêu cầu phát huy tính tích cực, tự lực và sáng tạo của HS, tạo niềm say mê hứng thú cho HS - Tiến hành thực nghiệm sư phạm theo tiến trình đã soạn thảo để đánh giá hiệu quả của nó đối với việc lĩnh hội kiến thức mới và việc phát huy tính tích cực, tự lực và sáng tạo của HS trong quá trình học tập, có niềm hứng thú vui thích với môn học, từ đó bổ sung sửa đổi tiến trình dạy học đã soạn thảo cho phù hợp cũng như vận dụng linh hoạt mô hình này vào thực tiễn dạy học một số bài khác thuộc chương trình Vật lý THPT. 3. Đối tƣợng nghiên cứu - Nội dung kiến thức chủ đề “Trái đất và bầu trời” - chuyên đề Vật lý lớp 10 - Hoạt động dạy và học chương trình chuyên đề Vật lý lớp 10 4. Phạm vi nghiên cứu 2
- Nội dung chương trình chuyên đề Vật lý lớp 10 năm học 2022-2023 - Các hoạt động dạy và học chuyên đề Vật lý lớp 10 của GV và HS ở trường THPT Nguyễn Trường Tộ - Vinh 5. Phƣơng pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lí luận: Nghiên cứu các tài liệu về các quan điểm, sự định hướng việc dạy và học tích cực cũng như đổi mới phương pháp, phương pháp dạy học STEM, SGK, sách GV và các tài liệu khác liên quan. - Phương pháp điều tra: Tìm hiểu việc dạy (thông qua nghiên cứu giáo án, dự giờ, trao đổi với GV) và việc học (thông qua trao đổi với HS, bài kiểm tra) nhằm sơ bộ đánh giá tình hình dạy học nội dung tiếp cận chương trình chuyên đề Vật lý lớp 10 - Phương pháp thực nghiệm khoa học giáo dục: Tiến hành thực nghiệm sư phạm với tiến trình dạy học đã soạn thảo theo kế hoạch. Phân tích kết quả thu được trong quá trình thực nghiệm sư phạm, đối chiếu với mục đích nghiên cứu và rút ra kết luận của đề tài. - Phương pháp thống kê Toán học. 6. Tính mới của đề tài - Đề tài đã xây dựng hệ thống một số chủ đề dạy học STEM chủ đề “Trái đất và bầu trời”, phục vụ giảng dạy một số bài học trong sách chuyên đề Vật lý 10, nhằm phát triển năng lực cho HS, đáp ứng yêu cầu đổi mới phương pháp học – phương pháp dạy của học sinh và giáo viên đối với Chương trình giáo dục phổ thông mới. - Tổ chức dạy học một số chủ đề STEM chủ đề “Trái đất và bầu trời” – sách chuyên đề Vật lý 10 ở trường THPT Nguyễn Trường Tộ -Vinh phù hợp với điều kiện dạy học của nhà trường và thu được những kết quả thiết thực nhằm nâng cao chất lượng dạy học bộ môn Vật lý và các môn học STEM, đưa giáo dục STEM vào trường học, góp phần vào phong trào thi đua đổi mới sáng tạo trong dạy học đáp ứng với yêu cầu chương trình giáo dục phổ thông mới. Đề tài là cơ sở để mở rộng triển khai vận dụng phương pháp dạy học STEM vào các nội dung kiến thức khác của chương trình Vật lý 10, cũng như tiền đề để tổ chức dạy học tích cực chương trình Vật lý 11 mới vào năm học 2022-2024, góp phần nâng cao hiệu quả và triển khai thành công chương trình giáo dục phổ thông 2018. PHẦN II: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU I. CƠ SỞ KHOA HỌC 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VỀ GIÁO DỤC STEM 3
1.1. Khái niệm về giáo dục STEM - STEM là viết tắt của từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật), Mathematics (Vật lý học). Giáo dục STEM về bản chất được hiểu 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 Vật lý học. Các kiến thức và kĩ năng này phải được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau, giúp HS không chỉ hiểu về nguyên lí mà còn có thể thực hành và tạo ra các sản phẩm trong cuộc sống hằng ngày. - Đối với giáo dục STEM, các kiến thức khoa học, Vật lý học, công nghệ và kĩ thuật không chỉ được dạy học theo hướng trang bị kiến thức thông thường mà được vận dụng nhằm giải quyết các tình huống thực tiễn trong cuộc sống. Việc làm này đem lại hai tác dụng lớn. Một là giúp cho trải nghiệm học tập của HS trở nên thú vị hơn, tạo động lực thúc đẩy các em hứng thú với việc học tập và nghiên cứu khoa học, công nghệ ngay từ nhỏ. Hai là gắn kết nhà trường với địa phương, cộng đồng cũng như các tổ chức thông qua những vấn đề mang tính toàn cầu (ô nhiễm không khí, hiệu ứng nhà kính…). Sự gắn kết đa dạng các thành phần giáo dục, tạo thành một hệ sinh thái giáo dục, sẽ là một trong những chìa khóa giúp nuôi dưỡng và đào tạo những thế hệ công dân toàn cầu có kiến thức và kỹ năng, đặc biệt là tư duy sáng tạo trong thời đại mới. - Như vậy giáo dục STEM là một phạm trù rộng và liên quan đến nhiều lĩnh vực với hai đặc điểm nổi bật là tính tích hợp liên môn và hoạt động thực hành gắn với lí thuyết. Với giáo dục STEM, HS có thể học để lập trình điều khiển, chế tạo robot nhưng cũng có thể đơn giản là chế tạo ra những sản phẩm phục vụ đời sống. Qua đó cho thấy việc dạy và học STEM không nhất thiết cần điều kiện cơ sở vật chất, công nghệ hiện đại mà hoàn toàn tùy thuộc vào ý tưởng triển khai bài dạy của GV. 1.2. Chủ đề dạy học STEM trong trƣờng THPT - Chủ đề STEM là chủ đề dạy học được thiết kế dựa trên vấn đề thực tiễn kết hợp với chuẩn kiến thức, kỹ năng của các môn khoa học trong chương trình THPT. Trong quá trình dạy học, GV tổ chức cho HS làm việc nhóm, sử dụng công nghệ truyền thống và hiện đại, công cụ toán học để tạo ra những sản phẩm có tính ứng dụng thực tiễn, phát triển kỹ năng và tư duy HS. - Chủ đề STEM cần đảm bảo các tiêu chí: giải quyết vấn đề thực tiễn, kiến thức trong chủ đề thuộc lĩnh vực STEM, định hướng hoạt động thực hành, làm việc nhóm. - Dựa vào phạm vi kiến thức để giải quyết vấn đề STEM, người ta chia chủ đề STEM thành hai loại: Chủ đề STEM cơ bản được xây dựng trên cơ sở kiến thức thuộc phạm vi các môn khoa học, công nghệ, kỹ thuật và Vật lý trong chương trình giáo dục THPT. Các sản phẩm chủ đề STEM này thường đơn giản, bám sát nội dung sách 4
giáo khoa (SGK) và thường được xây dựng trên cơ sở các nội dung thực hành, thí nghiệm trong chương trình giáo dục THPT. Chủ đề STEM mở rộng có những kiến thức nằm ngoài chương trình giáo dục THPTvà SGK. Những kiến thức đó HS phải tự tìm hiểu và nghiên cứu từ tài liệu chuyên ngành. Sản phẩm STEM loại hình này có độ phức tạp cao hơn. - Dựa vào mục đích dạy học, ta có thế chia chủ đề STEM thành hai loại chính: Chủ đề STEM dạy học kiến thức mới được xây dựng trên cơ sở kết nối kiến thức của nhiều môn học khác nhau mà HS chưa được học hoặc được học một phần, HS sẽ vừa giải quyết được vấn đề và vừa lĩnh hội tri thức mới. Chủ đề STEM dạy học và vận dụng được xây dựng trên cơ sở những kiến thức HS đã được học. Chủ đề STEM dạng này bồi dưỡng cho HS năng lực vận dụng lý thuyết vào thực tiễn. Kiến thức lý thuyết được củng cố và khắc sâu. 1.3. Quy trình xây dựng chủ đề bài học STEM - Bước 1: Lựa chọn chủ đề bài học Căn cứ vào nội dung kiến thức trong chương trình môn học và các hiện tượng, quá trình gắn với các kiến thức đó trong tự nhiên; quy trình hoặc thiết bị công nghệ có sử dụng của kiến thức đó trong thực tiễn… để lựa chọn chủ đề bài học. - Bước 2: Xác định vấn đề cần giải quyết Sau khi lựa chọn chủ đề của bài học, cần xác định vấn đề cần giải quyết để giao cho HS thực hiện sao cho khi giải quyết vấn đề đó HS phải học được những kiến thức, kĩ năng cần dạy trong chương trình môn học đã lựa chọn hoặc vận dụng những kiến thức, kỹ năng đã biết để xây dựng bài học. - Bước 3: Xây dựng tiêu chí của thiết bị và giải pháp giải quyết vấn đề Sau khi đã xác định vấn đề cần giải quyết (sản phẩm cần chế tạo) cần xác định rõ tiêu chí của giải pháp, sản phẩm. Các tiêu chí này phải hướng tới việc định hướng quá trình học tập và vận dụng kiến thức nền của HS chứ không nên tập trung đánh giá sản phẩm vật chất. - Bước 4: Thiết kế tiến trình tố chức hoạt động Tiến trình tổ chức hoạt động học được thiết kế theo các phương pháp, kĩ thuật dạy học tích cực với 5 hoạt động học. Mỗi hoạt động được thiết kế rõ ràng về mục đích, nội dung và sản phẩm học tập mà HS phải hoàn thành. Các hoạt động này có thể được tổ chức cả trong và ngoài lớp học (ở trường, ở nhà và cộng đồng). 1.4. Tiến trình tổ chức dạy học STEM trong trƣờng THPT Mỗi bài học STEM thường được tổ chức theo 5 hoạt động như sau: - Hoạt động 1: Xác định vấn đề 5
Trong hoạt động này, GV giao cho HS nhiệm vụ học tập chứa đựng vấn đề, trong đó HS phải hoàn thành một sản phẩm học tập cụ thể với các tiêu chí đòi hỏi HS phải sử dụng kiến thức mới trong bài học để đề xuất, xây dựng giải pháp và thiết kế nguyên mẫu của sản phẩm cần hoàn thành. Tiêu chí của sản phẩm là yêu cầu hết sức quan trọng, bởi đó chính là "tính mới" của sản phẩm, kể cả sản phẩm đó là quen thuộc với HS; đồng thời, tiêu chí đó buộc HS phải nắm vững kiến thức mới thiết kế và giải thích được thiết kế cho sản phẩm cần làm. - Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp Trong hoạt động này, HS thực hiện hoạt động học tích cực, tự lực dưới sự hướng dẫn của GV. HS phải tự tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức để sử dụng vào việc đề xuất, thiết kế sản phẩm cần hoàn thành. Kết quả là, khi HS hoàn thành bản thiết kế thì đồng thời cũng đã học được kiến thức mới theo chương trình môn học tương ứng. - Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp Trong hoạt động này, HS được tổ chức để trình bày, giải thích và bảo vệ bản thiết kế kèm theo thuyết minh (sử dụng kiến thức mới học và kiến thức đã có); đó là sự thể hiện cụ thể của giải pháp giải quyết vấn đề. Dưới sự trao đổi, góp ý của các bạn, GV và HS tiếp tục hoàn thiện (có thể phải thay đổi để bảo đảm khả thi) bản thiết kế trước khi tiến hành chế tạo, thử nghiệm. - Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá HS tiến hành chế tạo mẫu theo bản thiết kế đã hoàn thiện; trong quá trình chế tạo đồng thời phải tiến hành thử nghiệm và đánh giá. Trong quá trình này, HS cũng có thể phải điều chỉnh thiết kế ban đầu để bảo đảm mẫu chế tạo là khả thi và tối ưu (theo nhận thức của HS). - Hoạt động 5: Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh Trong hoạt động này, HS được tổ chức để trình bày sản phẩm học tập đã hoàn thành; trao đổi, thảo luận, đánh giá để tiếp tục điều chỉnh, hoàn thiện. 2. CƠ SỞ THỰC TIỄN CỦA DẠY HỌC VẬT LÝ THEO ĐỊNH HƢỚNG STEM Ở TRƢỜNG THPT NGUYỄN TRƢỜNG TỘ - VINH 2.1. Thực trạng tổ chức dạy học môn Vật lý theo định hướng STEM ở trường THPT Nguyễn Trường Tộ -Vinh Thông qua trao đổi trực tiếp với GV, nghiên cứu giáo án, dự giờ, và sau một thời gian dạy chương trình chuyên đề Vật lý lớp 10 hiện hành, chúng tôi nhận thấy: - Việc tổ chức, định hướng hoạt học tập của HS chưa được thể hiện trong giáo án. GV vẫn là người thông báo, giảng giải, thậm chí có kiến thức đưa ra chỉ đơn thuần là thông báo. Vai trò tổ chức, định hướng của GV thể hiện trên giáo án chưa thực sự rõ ràng, ít có sự tương tác giữa GV và HS. Việc xác định mục tiêu 6
dạy học của GV hầu hết chỉ dừng lại ở những kiến thức và kĩ năng tối thiểu mà HS cần đạt. - Mặc dù đã tiếp cận với việc đổi mới PPDH nhưng hầu hết các GV đều dạy các nội dung theo phương pháp thuyết trình, thông báo. Việc tiến hành bài dạy hầu như đều được diễn đạt bằng lời nói của GV: mô tả hiện tượng, đưa ra các khái niệm và nhấn mạnh các nội dung quan trọng để HS ghi nhớ. Vai trò tổ chức, định hướng của GV chưa thể hiện rõ rệt, GV chưa tạo điều kiện để HS tích cực tìm tòi, xây dựng kiến thức. - Những câu hỏi mà GV đưa ra chỉ mang tính chất tái hiện các kiến thức đã học, các câu hỏi chưa kích thích được tính chủ động học tập của HS. - Những cố gắng của GV nhìn chung chỉ nhằm truyền đạt đủ các kiến thức trọng tâm mà SGK và sách GV đã nhấn mạnh. Sự tương tác giữa GV và HS còn rất hạn chế và không hiệu quả. GV chưa tổ chức được các hoạt động học tập giúp HS tự lực, tích cực chiếm lĩnh kiến thức mới. Chưa tập trung rèn luyện năng lực cho HS. - Việc kiểm tra đánh giá vẫn hoàn toàn được thực hiện từ phía GV. GV thực hiện kiểm tra, đánh giá kết quả học tập của HS thông qua các hình thức kiểm tra kiểm tra định kì theo qui định của kế hoạch dạy học để lấy đủ số điểm theo qui định, chưa có hình thức đánh giá qua quá trình học tập của HS, chưa đánh giá theo nhóm và chưa cho HS tự đánh giá, do đó chưa phát huy được vai trò của kiểm tra đánh giá đối với việc dạy học. - Thực tế triển khai cho thấy, giáo dục STEM được tổ chức trong nhà trường thường tập trung qua các hình thức: dạy học tích hợp theo định hướng giáo dục STEM, sinh hoạt câu lạc bộ STEM, các cuộc thi, các hoạt động trải nghiệm sáng tạo, …. Qua đây cho thấy, giáo dục STEM đã có được những kết quả bước đầu, tạo tiền đề thuận lợi cho bước triển khai tiếp theo mang tính đại trà và hiệu quả khi thực hiện chương trình GDPT mới. Tuy nhiên thực tế triển khai vẫn còn gặp nhiều khó khăn, bất cập. - Thông qua khảo sát GV và HS chúng tôi nhận thấy nhìn chung các GV đều thấy được tầm quan trọng và sự cần thiết của dạy học môn Vật lý lớp 10 theo định hướng STEM, tuy nhiên vấn đề vẫn là triển khai, tổ chức dạy học theo định hướng STEM như thế nào cho hiệu quả và phù hợp với điều kiện dạy học ở trường THPT. Mặc dù một số GV đã thực hiện, nhưng vẫn còn lúng túng, hạn chế. Nhiều GV cho biết, trong dạy học Vật lý chỉ tập trung truyền thụ kiến thức mà chưa chú trọng, chủ động trang bị cho HS kiến thức các môn Vật lý theo định hướng STEM. Đối với các em HS, việc đưa STEM vào dạy học là rất cần thiết bởi những hiệu quả mà nó mang lại trong giáo dục là to lớn. Một mặt thực hiện được những mục tiêu của GDPT đó là phát triển các năng lực cốt lõi của HS và năng lực đặc thù của môn học, mặt khác nó tác động tích cực đến thái độ, tâm lý người dạy bởi sự hứng thú, niềm đam mê, yêu thích khoa học của các em. 7
2.2. Nguyên nhân và khó khăn của thực trạng dạy học Vật lý ở trường THPT theo định hướng STEM - Nhiều HS rất thiếu tự tin khi trả lời, khi làm bài, không tự tin vào kiến thức mà mình đã có, không biết kiến thức đó là đúng hay sai, nhớ chính xác hay chưa. - Đa số HS rất thụ động, các em chưa tích cực suy nghĩ, còn ngại hoạt động, chỉ ngồi nghe giảng, chờ thầy cô đọc chép, hiếm khi đặt câu hỏi với GV về vấn đề đã học. Do đó kiến thức của các em lĩnh hội được không chắc chắn. Sau khi học xong một thời gian ngắn hầu như các em không nhớ hết các kiến thức đã học trong bài. - HS ít có khả năng vận dụng sáng tạo kiến thức đã học, không liên hệ được kiến thức đã học vào việc giải thích các hiện tượng trong thực tế. - HS gặp nhiều khó khăn trong việc tiếp cận chương trình mới. Dẫn đến gặp nhiều khó khăn trong quá trình học, không còn hứng thú với môn học. Điều này làm cho việc dạy học theo hướng phát huy năng lực của HS càng trở nên khó khăn Ở trên chúng tôi đã phân tích những khó khăn, hạn chế trong quá trình dạy và học của GV và HS. Vậy thì, làm thế nào HS có hứng thú, niềm yêu thích với môn học? Tổ chức được tiết học nhẹ nhàng, vui vẻ, học mà chơi – chơi mà học, giảm tính chất căng thẳng của giờ học, đồng thời tạo cơ hội rèn luyện kỹ năng học tập hợp tác làm việc theo nhóm cho HS? II. XÂY DỰNG MỘT SỐ CHỦ ĐỀ DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƢỚNG STEM CHỦ ĐỀ TRÁI ĐẤT VÀ BẦU TRỜI – CHUYÊN ĐỀ VẬT LÝ 10 1. PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM NỘI DUNG CÁC CHỦ ĐỀ CỦA SÁCH CHUYÊN ĐỀ VẬT LÝ LỚP 10 DƢỚI GÓC ĐỘ STEM Sách chuyên đề Vật lý 10 trong bộ sách Kết nối tri thức được viết theo Chương trình môn Vật lý trong Chương trình Giáo dục phổ thông năm 2018 nhằm góp phần hình thành và phát triển các phẩm chất chủ yếu, năng lực chung và năng lực khoa học cho HS lớp 10. Sách chuyên đề Vật lý 10 được biên soạn theo định hướng kết nối tri thức với cuộc sống, trong đó đảm bảo tính cơ bản, sáng tạo và thực tiễn. Do đó, cách tiếp cận luôn xuất phát từ thực tiễn đến trừu tượng, thông qua quan sát, trải nghiệm một số ví dụ cụ thể để HS rút ra quy luật. Các kiến thức được giới thiệu một cách trực quan, đi vào bản chất trước khi đi sâu vào kĩ thuật hay năng lực tính toán. Về cấu trúc và nội dung, sách có một số điểm đổi mới căn bản khi thiết kế các nội dung theo chủ đề thay vì tiết học. Cách tiếp cận này sẽ giúp GV linh hoạt hơn trong giảng dạy tu theo thực tế của lớp học. 8
Nội dung được thiết kế theo định hướng phát triển năng lực, đảm bảo khả năng phân hoá cao, phục vụ cho tất cả các đối tượng HS sử dụng sách. Cách trình bày có lời văn được đơn giản hoá, phù hợp với các bước tư duy của HS nhằm tránh việc áp dụng rập khuôn. Nhiều nội dung lịch sử, địa lí, văn học, khoa học và công nghệ được lồng ghép và tích hợp, không chỉ giúp HS cảm thấy sự gần gũi của Vật lý học mà còn tăng thêm hiểu biết, vốn sống cho các em. Nói chung phần lớn các kiến thức của chuyên đề Vật lý 10 hiện hành rất gần gũi và có nhiều ứng dụng trong đời sống. Đây là một điểm rất thuận lợi để triển khai dạy học theo định hướng STEM. Nếu HS được tiếp cận những kiến thức Vật lý bằng những phương pháp dạy học tích cực và gắn liền với thực tiễn như dạy học STEM sẽ giúp HS hiểu sâu sắc hơn lý thuyết cũng như vận dụng nó để giải quyết những vấn đề hay và khó liên quan kỹ thuật mà những phương pháp dạy học truyền thống khó có thể đem lại hiệu quả cao. Đề xuất một số chủ đề dạy học sử dụng phương pháp dạy học trải nghiệm STEM khi dạy học sách chuyên đề Vật lý 10 - Dựa vào nhu cầu thực tiễn của cuộc sống mà HS cần khám phá, kết hợp với nội dung kiến thức chương trình chuyên đề Vật lý lớp 10, GV có thể xây dựng được rất nhiều chủ đề dạy học STEM. Tuy nhiên khi lựa chọn, xây dựng và thực hiện các chủ đề STEM này thì GV cần lưu ý không nên để ảnh hưởng đến thời lượng dạy học của bộ môn, xáo trộn nhiều kiến thức trong chương trình dạy học. Sau khi học xong chủ đề STEM, HS phải nắm được các chuẩn kiến thức, kĩ năng được quy định trong chương trình THPT, các chủ đề STEM khai thác phù hợp với điều kiện thực tiễn dạy học của nhà trường, trình độ của HS. Trên cơ sở đó, chúng tôi đề xuất một số chủ đề STEM thuộc chương trình chuyên đề Vật lý lớp 10 mà theo tôi là phù hợp trong quá trình dạy học tại trường THPT. Trong quá trình triển khai, chúng tôi đã đề xuất 5 chủ đề như sau: TT Chủ đề thực tiễn Nội dung 1 Lịch sử phát triển của Vật lý Thiết kế sách “Lịch sử Vật lý” 2 Bản đồ sao Thiết kế bản đồ sao quan sát các chòm sao tại địa phương 3 Hệ mặt trời Thiết kế mô hình các hành tinh trong hệ mặt trời 4 Nhật thực – nguyệt thực Thiết kế mô hình Mặt trăng – Trái đất – Mặt trời để giải thích hiện tượng nhật thực – nguyệt thực 5 Mặt trăng của chúng ta Mô hình chuyển động nhìn thấy của mặt trăng để giải thích các pha nhìn 9
thấy từ trái đất Với các chủ đề STEM cơ bản được xây dựng trên cơ sở kiến thức thuộc phạm vi các chuyên đề Vật lý, kết hợp kiến thức Toán học, Công nghệ . Các sản phẩm chủ đề STEM này thường đơn giản, bám sát nội dung sách chuyên đề và được xây dựng trên cơ sở các nội dung thực hành trong chương trình GDPT. Tùy theo mục đích xây dựng chủ đề, GV có thể sử dụng chủ đề STEM cơ bản để xây dựng kiến thức mới, điều này có nghĩa là HS muốn hoàn thành nhiệm vụ học tập thì phải tự chiếm lĩnh các kiến thức có liên quan. Hoặc có thể sử dụng các chủ đề STEM cơ bản để vận dụng, rèn luyện các kiến thức, kĩ năng sau một chủ đề hoặc một chương học. Sau khi giải quyết vấn đề học tập, HS sẽ có những kiến thức sâu sắc hơn, nhớ được lâu hơn và áp dụng được nhiều hơn vào thực tiễn cuộc sống. 2. THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC MỘT SỐ CHỦ ĐỀ CÓ SỬ DỤNG PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC STEM Trong 5 chủ đề mà chúng tôi đã đề xuất để dạy học một số chủ đề thuộc chương trình sách chuyên đề Vật lý 10 hiện hành theo phương thức STEM như đã giới thiệu trên đây, trong quá trình tổ chức dạy học, chúng tôi đã tổ chức cho HS thực hiện thông qua nhiều hình thức như lồng ghép dạy học chủ đề STEM vào một số tiết học trên lớp, dạy học dự án, các hoạt động trải nghiệm như: hoạt động ngoại khóa, giao nhiệm vụ về nhà cho HS dưới sự hướng dẫn của GV. Trong SKKN này chúng tôi lựa chọn giới thiệu và xin được trình bày cụ thể quá trình tổ chức dạy học 2 chủ đề STEM với các hình thức dạy học như đã nói trên như sau. 2.1. Thiết kế tiến trình dạy học có sử dụng phƣơng pháp dạy học STEM – Chủ đề: BẢN ĐỒ SAO QUAY CHỦ ĐỀ: BẢN ĐỒ SAO QUAY Môn học: Chuyên đề Vật lí Lớp 10 I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: Sau khi thực hiện bài học này, học sinh sẽ biết được các kiến thức về chòm sao, bao gồm: + Học sinh nhận biết được hình dạng, đặc điểm và nguồn gốc của một số chòm sao. + Học sinh hiểu được cơ sở lý luận của việc xác định phương hướng thông qua các chòm sao. 2. Năng lực: + Biết cách xác định phương hướng bằng các chòm sao. 10
+ Đề xuất được phương án thiết kế bản đồ sao quay, dự kiến được nguyên vật liệu, kế hoạch triển khai chế tạo bản đồ sao quay. + Xác định được trên bản đồ sao vị trí các chòm sao: Gấu Lớn, Gấu Nhỏ, Thiên Hậu. + Xác định được vị trí sao Bắc Cực trên nền trời sao. + Nâng cao kỹ năng làm việc nhóm, thuyết trình, lắng nghe, tư duy phản biện, sáng tạo. 3. Phẩm chất: + Sẵn sàng áp dụng kiến thức hiểu biết của mình vào các hoạt động thực tiễn. + Tác phong làm việc khoa học, hào hứng, yêu thích môn học. + Tinh thần nỗ lực phấn đấu cá nhân kết hợp chặt chẽ với tinh thần hợp tác trong học tập, ý thức tự học hỏi ở người khác. + Nhiệt tình tham gia các hoạt động, tích cực tìm hiểu kiến thức và trách nhiệm trong hoạt động nhóm. + Tỉ mỉ, cẩn trọng và tuân thủ các quy tắc an toàn trong giờ học. 4. Định hƣớng phát triền năng lực Stem: + Khoa học (S): Xác định được hình dạng của một số chòm sao trên bản đồ sao; Vận dụng bản đồ sao xác định được vị trí của một số chòm sao và sao Bắc Cực trên bầu trời. + Công nghệ (T): Sử dụng thành thạo các công cụ, dao kéo, súng bắn keo, đinh ghim ... trong quá trình thiết kế bản đồ sao. + Kỹ thuật (E): Hiểu được nguyên lý cơ bản của bản đồ sao quay, quy trình trong tài liệu hướng dẫn; vẽ thiết kế và lắp ráp được bản đồ sao quay theo đúng quy trình. + Toán (M): Đo đạc được chính xác tỷ lệ của các vật liệu trong quá trình thực hành; tính toán nguyên vật liệu phù hợp; thiết kế bản đồ sao quay chính xác có thể hoạt động được. II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU 1. Giáo viên - Giáo án, các trang web tham khảo. How to Make a Solar System Model (with Pictures) - wikiHow 2. Học sinh * Học sinh chuẩn bị hoặc được phát một số dụng cụ như: + Vào web hướng dẫn bằng link sau: Make your own planisphere - In-The- Sky.org 11
Thiết lập tọa độ và in bầu trời sao ở nơi mình ở + Bìa cứng (40 cm x 40 cm); + Dụng cụ chế tạo: súng bắn keo, thanh keo, bút màu, kéo, keo hai mặt, đinh ghim, bút chì, thước .... III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Hoạt động 1 (Mở đầu): Tạo tình huống có vấn đề a) Mục tiêu: - Học sinh xác định được nhiệm vụ học tập của bài Xác định phương hướng. - Xác định nhiệm vụ thiết kế, chế tạo bản đồ sao quay. b) Nội dung: * Học sinh được yêu cầu lắng nghe và trả lời câu hỏi: + Thời cổ đại, khi khoa học kỹ thuật chưa phát triển, con người có thể xác định phương hướng bằng cách nào ? + Trên bầu trời có vô số vì sao, vậy làm thế nào để xác định được vị trí của các chòm sao? - Học sinh thảo luận và bày tỏ ý kiến, ghi nhận nhiệm vụ thiết kế và chế tạo bản đồ sao quay c) Sản phẩm: - Ý kiến của các nhóm, câu trả lời của học sinh. d) Tổ chức thực hiện: HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH * Chuyển giao nhiệm vụ Ngày nay, có rất nhiều thiết bị hiện đại Tiếp nhận nhiệm vụ, giúp chúng ta dễ dàng xác định phương hướng và vị trí. + Vậy khi chưa có những phương thức hiện đại đó, con người có những cách nào để xác định phương hướng một cách chính xác. + Trên bầu trời có vô số vì sao, vậy làm thế nào để xác định được vị trí của các chòm sao? * Thực hiện nhiệm vụ 12
- GV quan sát, theo dõi, hướng dẫn Thảo luận cặp đôi, thống nhất câu trả lời. * Báo cáo, thảo luận Cá nhân học sinh trả lời câu hỏi của giáo viên. Có thể đưa ra các hình ảnh minh họa, các câu chuyện, bộ phim nói về việc xác định phương hướng của người xưa. * Kết luận, nhận định Từ xa xưa, con người đã biết quan sát - Xác định nhiệm vụ của bài: bầu trời và coi đó là một phần của cuộc + hình dạng, đặc điểm và nguồn gốc sống. Qua nhiều thời k quan sát bầu của một số chòm sao; cách quan sát sao trời, con người đã biết định hướng Bắc Cực bằng các vì sao và tưởng tượng ra những hình mẫu, nhóm chúng thành + thiết kế, chế tạo bản đồ sao quay các chòm sao rồi gắn chúng với những câu chuyện thần thoại để dễ dàng hơn trong việc định hướng hàng hải, tính toán trong nông nghiệp và đi trên sa mạc ... Ngày nay, có rất nhiều thiết bị hiện đại có thể giúp chúng ta định hướng một cách dễ dàng, nhưng việc định hướng bằng các vì sao trên bầu trời không vì thế mà bị bỏ quên, chúng thậm chí có ích trong trường hợp chúng ta đi lạc, làm cho cuộc sống của chúng ta phong phú, thú vị, sáng tạo hơn. Tuy nhiên, để định hướng được bằng các ngôi sao, chúng ta cần biết cách xác định được vị trí của chúng trên bầu trời. Và với những người mới học quan sát bầu trời thì điều này cực k khó khăn, vì vậy chúng ta cần một bản đồ sao giúp xác định được vị trí của các chòm sao trên bầu trời và bản đồ sao quay là một vật dụng cực k hứu ích. Bản đồ sao quay là một trong những dụng cụ hỗ trợ quan sát thiên văn khá đắc lực cho những người mới làm quen 13
với bầu trời. Ưu điểm của nó là dễ dàng xác định được vị trí và hình dạng các chòm sao trên bầu trời dựa các tham số như độ cao, phương hướng và thời điểm quan sát. Bản đồ sao quay còn có ưu điểm là nhỏ gọn thích hợp cho những chuyến du lịch dã ngoại có thể dễ dàng mang theo trong hành lý. Bản đồ sao quay là gì ? Bản đồ sao quay mô phỏng sự quay của thiên cầu theo thời gian Nguyên tắc của bản đồ sao quay : là sự phối hợp giữa tọa độ cực và tọa độ chân trời. Bản đồ sao quay gồm có 2 phần: - Phần đĩa thể hiện bầu trời có thể xoay được quanh tâm là cực Nam hay cực Bắc (bản đồ của nửa thiên cầu theo tọa độ cực) - Phần cố định bao phía bên ngoài thể hiện ranh giới bầu trời và được trang trí thêm hình ảnh các thông tin … Giáo viên giao nhiệm vụ của bài học: * Nhiệm vụ cá nhân: + Xác định một số chòm sao trên bản đồ sao, các xác định một số sao chính trong chòm sao. + Vẽ sơ đồ tư duy tóm tắt những đặc điểm chính của một số chòm sao. * Nhiệm vụ của nhóm: + Thiết kế, chế tạo, báo cáo sản phẩm “Bản đồ sao quay”. Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền, thực hiện nhiệm vụ cá nhân (có thể cho học sinh hoàn thành ở nhà, lên lớp chỉ báo cáo sản phẩm của cá nhân) 14
a) Mục tiêu: Qua hoạt động này học sinh sẽ + Hiểu được cơ sở việc xác định phương hướng bằng các chòm sao. + Xác định được vị trí của một số chòm sao trên bản đồ sao. + Nhận biết được đặc điểm, hình dạng và nguồn gốc của một số chòm sao. b) Nội dung: + HS nghiên cứu SGK, các nguồn tài liệu khác và hoàn thành các nhiệm vụ cá nhân ở nhà. + Trình bày tại lớp một số sản phẩm thực hiện nhiệm vụ cá nhân của học sinh. c) Sản phẩm: Phần trả lời các câu hỏi và nội dung vở ghi. + Phiếu học tập hệ thống kiến thức của học sinh. + Sơ đồ tư duy tóm tắt đặc điểm chính của một số chòm sao. d) Tổ chức thực hiện: HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH * Chuyển giao nhiệm vụ - GV kiểm tra sự chuẩn bị ở nhà của + Tiếp nhận nhiệm vụ cá nhân. HS. - Nêu nhiệm vụ tại lớp: + Trả lời nhanh câu hỏi của GV. + Thuyết trình sơ đồ tư duy của cá nhân. * Thực hiện nhiệm vụ - GV theo dõi, hỗ trợ học sinh. Giới + Chuẩn bị các phiếu học tập, sơ đồ tư thiệu các trang web cung cấp bản đồ duy... sao giúp học sinh tìm hiểu trực quan các chòm sao. Sky chart (old version) (heavens- above.com) Charts of the Night Sky - In-The- Sky.org - GV có thể cung cấp các tài liệu tham khảo cho hs hoàn thành bài tóm tắt kiến thức cơ bản, sơ đồ tư duy của mình. * Báo cáo, thảo luận 15
- GV chiếu các chòm sao, bản đồ sao, Thực hiện theo yêu cầu của giáo viên. gọi bất k học sinh + gọi tên các chòm sao + tìm các chòm sao trên bản đồ sao. - GV yêu cầu học sinh thuyết trình sơ đồ tư duy của mình (có thể chụp ảnh sản phẩm của HS chiếu lên bảng). * Kết luận, nhận định - GV nhận xét, cho điểm, - Kiểm tra, bổ sung, tổng hợp lại kiến - Chốt kiến thức cơ bản (có thể gửi cho thức. HS bảng tóm tắt kiến thức của GV cho - Bổ sung sơ đồ tư duy, nếu cần. HS tham khảo): các chòm sao, đặc điểm của các chòm sao, cách xác định phương hướng bằng các chòm sao... Hoạt động 3: Đề xuất và lựa chọn giải pháp thiết kế - chế tạo bản đồ sao quay. a) Mục tiêu: - Học sinh thiết kế được bản đồ sao quay, dự kiến được nguyên vật liệu, kế hoạch triển khai chế tạo bản đồ sao quay. - Học sinh hoạt động nhóm, phân chia công việc hiệu quả trong quá trình làm việc. b) Nội dung: - Học sinh làm việc nhóm để hoàn thành bản thiết kế bản đồ sao quay. c) Sản phẩm: sản phẩm chung trong hồ sơ học tập của nhóm + Bảng phân chia công việc. + Bản vẽ thiết kế bản đồ sao quay. + Bảng dự kiến nguyên vật liệu d) Tổ chức hoạt động: HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH * Chuyển giao nhiệm vụ - GV nêu nhiệm vụ của nhóm: Thảo + Tiếp nhận nhiệm vụ của nhóm. luận, thống nhất, hoàn thành các công 16