Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Xây dựng và thực hiện một số chủ đề dạy học STEM chương V sóng ánh sáng - Vật lí 12 THPT

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:116

Thêm vào BST

Báo xấu

18
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu sáng kiến "Xây dựng và thực hiện một số chủ đề dạy học STEM chương V sóng ánh sáng - Vật lí 12 THPT" nhằm điều tra, phân tích thực trạng dạy học Vật lí theo định hướng STEM ở một số trường THPT trên địa bàn thị xã Thái Hòa. Trên cơ sở đó phân tích các nguyên nhân, khó khăn để đề xuất hướng giải quyết của đề tài; Đề xuất giải pháp thực hiện đề tài nghiên cứu: Xây dựng các chủ đề dạy học STEM phần sóng ánh sáng Vật lí 12 và tiến hành thực nghiệm tổ chức dạy học một số chủ đề tại trường THPT Thái Hòa.

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 chương V sóng ánh sáng - Vật lí 12 THPT

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Đề tài: XÂY DỰNG VÀ THỰC HIỆN MỘT SỐ CHỦ ĐỀ DẠY HỌC STEM CHƯƠNG V - SÓNG ÁNH SÁNG - VẬT LÍ 12 THPT. BỘ MÔN: VẬT LÍ
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN TRƯỜNG THPT THÁI HÒA =====*===== SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Đề tài: XÂY DỰNG VÀ THỰC HIỆN MỘT SỐ CHỦ ĐỀ DẠY HỌC STEM CHƯƠNG V - SÓNG ÁNH SÁNG - VẬT LÍ 12 THPT. BỘ MÔN: VẬT LÍ Họ và tên giáo viên: Lê Thị Hồng Nhung Tổ : Tổ tự nhiên Năm thực hiện : 2021 - 2022 Số điện thoại : 0978010705 Nghệ An, tháng 4/2022
DANH MỤC KÍ HIỆU VÀ CỤM TỪ VIẾT TẮT HS Học sinh GV Giáo viên THPT Trung học phổ thông SGK Sách giáo khoa GD- ĐT Giáo dục - Đào tạo PPDH Phương pháp dạy học ĐG Đánh giá TN Thực nghiệm ĐC Đối chứng SL Số lượng KT Kiểm tra TB Trung bình NL Năng lực CLB Câu lạc bộ PPt PowerPoit 3
MỤC LỤC PHẦN 1: PHẦN MỞ ĐẦU 1 1.Lý do chọn đề tài 1 2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1 3. Phương pháp nghiên cứu 2 4. Kế hoạch thời gian thực hiện 2 5. Nhiệm vụ nghiên cứu 2 6. Đóng góp mới của đề tài 2 PHẦN II: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 4 CHƯƠNG I : CƠ SỞ KHOA HỌC 4 1.1. Cơ sở lý luận 4 1.1.1. Khái niệm về giáo dục STEM 4 1.1.2 Chủ đề dạy học STEM trong trường trung học 4 1.1.3. Quy trình xây dựng chủ đề bài học STEM 5 1.1.4. Tiến trình tổ chức dạy học STEM trong trường Trung học 5 1.2. Cơ sở thực tiễn 7 1.2.1.Thực trạng của việc tìm hiểu, khai thác, xây dựng và thực hiện 7 các chủ đề giáo dục STEM trong trường THPT 1.2.2. Nguyên nhân của những thực trạng 7 1.2.3. Những thuận lợi và khó khăn trong việc sử dụng chủ đề giáo 8 dục STEM trong dạy học tại các trường THPT thị xã Thái Hoà CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ NỘI DUNG VÀ TIẾN TRÌNH TỔ CHỨC DẠY 9 HỌC STEM MỘT SỐ CHỦ ĐỀ CHƯƠNG V “SÓNG ÁNH SÁNG” VẬT LÍ 12 2.1. Nội dung kiến thức chương “ Sóng ánh sáng” Vật lí lớp 12 9 2.2. Thiết kế các chủ đề STEM trong chương “ Sóng ánh sáng" 9 Vật lí 12 2.3. Chủ đề “ Đèn trang trí phòng học” 10 2.3.1.Tên chủ đề: Đèn trang trí phòng học 11 2.3.2. Mô tả chủ đề 11 - 2.3.3. Mục tiêu 12 2.3.4. Chuẩn bị. 12 4
2.3.5.Tiến trình dạy học 13 2.4. Chủ đề “Máy quang phổ lăng kính” 22 2.4.1.Tên chủ đề: Máy quang phổ lăng kính 23 2.4.2.Mô tả chủ đề 23 2.4.3.Mục tiêu 24 2.4.4.Chuẩn bị 2 4 2.4.5. Tiến trình dạy học 25 2.5. Chủ đề “Máy rửa tay tự động phòng chống COVID-19” 35 2.5.1.Tên chủ đề: Máy rửa tay tự động phòng chống COVID-19. 37 2.5.2. Mô tả chủ đề 37 2.5.3. Mục tiêu 38 2.5.4. Chuẩn bị, thiết bị 38 2.5.5. Tiến trình dạy học 38 CHƯƠNG III. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 50 3.1. Mục đích thực nghiệm 50 3.2. Nội dung thực nghiệm 50 3.3. Đối tượng thực nghiệm 50 3.4. Phương pháp thực nghiệm và kết quả thực nghiệm 50 PHẦN III. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 54 3.1. Kết luận 54 3.2. Kiến nghị 54 5
PHẦN MỞ ĐẦU 2. Lý do chọn đề tài Vật lí là một môn khoa học tự nhiên, ngoài việc có vai trò quan trọng trong việc rèn luyện cho người học các năng lực chung thì bản thân môn Vật lí còn có vai trò quan trọng trong việc hình thành và phát triển cho học sinh các năng lực chuyên biệt như năng lực nghiên cứu khoa học, năng lực thực nghiệm, năng lực vận dụng các kiến thức vào thực tiễn cuộc sống.... Giáo dục STEM vận dụng phương pháp học tập chủ yếu dựa trên thực hành và các hoạt động trải nghiệm sáng tạo. Các phương pháp giáo dục tiến bộ, linh hoạt nhất như học qua dự án - chủ đề,học qua trò chơi và đặc biệt phương pháp học qua hành luôn được áp dụng triệt để cho các môn học tích hợp STEM. Đây là một bước đi mới của toàn cầu và Việt Nam đang dần áp dụng. Nhưng ít người đã biết được ưu điểm của giáo dục STEM đối với học sinh khi được tiếp cận và học hỏi. Kiến thức và kỹ năng STEM liên quan 4 lĩnh vực Science (khoa học), Technology (công nghệ), Engineering (kỹ thuật), Mathematics (toán học) được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau, giúp học sinh vừa nắm vững lý thuyết vừa thực hành, tạo ra sản phẩm thực tế, ứng dụng vào cuộc sống. Bộ GD&ĐT nhấn mạnh rằng, vai trò của giáo dục STEM chủ yếu dạy học theo chủ đề liên môn, tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học của học sinh, câu lạc bộ khoa học - công nghệ. Các hoạt động tham quan, thực hành, giao lưu với các cơ sở giáo dục đại học, giáo dục nghề nghiệp và doanh nghiệp cũng được chú trọng hơn trong cách thiết kế chương trình. Qua quá trình nghiên cứu và giảng dạy bộ môn Vật lí ở THPT Tôi thấy có thể khai thác, thiết kế và thực hiện được nhiều chủ đề dạy học STEM ở tất cả các phân môn cơ, nhiệt, điện, quang và một số phần khác của bộ môn Vật lí. Trong thực tiễn, các loại máy móc, đồ dùng quen thuộc, gần gũi phục vụ trong đời sống đa phần là những sản phẩm được ứng dụng từ ánh sáng nên khai thác các chủ đề dạy học STEM phần sóng ánh sáng trong chương trình Vật lí phổ thông 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, Tôi đã nghiên cứu đề tài “Xây dựng và thực hiện một số chủ đề dạy học STEM chương V sóng ánh sáng - Vật lí 12 THPT”. Hy vọng đề tài sẽ góp một phần nhỏ, là nguồn tài liệu có ích giúp các thầy cô và các bạn đọc tham khảo và vận dụng vào quá trình dạy học môn Vật lí theo định hướng STEM ở các trường phổ thông. 2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1
- Đối tượng nghiên cứu: HS lớp 12 trường THPT Thái Hòa, quá trình dạy học Vật lí ở trường THPT. - Phạm vi nghiên cứu: Các chủ đề dạy học STEM phần sóng ánh sáng thuộc chương trình Vật lí 12 THPT. Tiến hành thực nghiệm sư phạm tại trường THPT Thái Hòa, Thị Xã Thái Hòa, tỉnh Nghệ An. 3. Phương pháp nghiên cứu  Bước 1: Điều tra nghiên cứu cơ sở lí luận, cơ sở thực tiễn của chương trình giáo dục STEM trong trường THPT.  Bước 2: Thiết kế các bước day học một số chủ đề chương sóng ánh sáng.  Bước 3: Tiến hành thực nghiệm.  Bước 4: Thu thập thông tin và xử lý số liệu. 4. Kế hoạch thời gian thực hiện Thời gian Nội dung Tháng 7/2021 - 12/2021 Viết đề cương và triển khai đề tài trong giai đoạn thử nghiệm, khảo sát và đánh giá kết quả đạt được. Tháng 01/2021 - 02/2022 Tiếp tục áp dụng sáng kiến để kiểm định về độ tin cậy của đề tài. Tháng 03/2022 Hoàn thành sáng kiến kinh nghiệm. 5. Nhiệm vụ nghiên cứu - Phân tích cơ sở lý luận và thực tiễn của giáo dục STEM trong trường phổ thông. - Điều tra, phân tích thực trạng dạy học Vật lí theo định hướng STEM ở một số trường THPT trên địa bàn thị xã Thái Hòa. Trên cơ sở đó phân tích các nguyên nhân, khó khăn để đề xuất hướng giải quyết của đề tài. - Đề xuất giải pháp thực hiện đề tài nghiên cứu: Xây dựng các chủ đề dạy học STEM phần sóng ánh sáng Vật lí 12 và tiến hành thực nghiệm tổ chức dạy học một số chủ đề tại trường THPT Thái Hòa. - Trên cơ sở các chủ đề đã thực nghiệm, lựa chọn và giới thiệu cách tổ chức hoạt động cụ thể một số chủ đề dạy học STEM phần sóng ánh sáng Vật lí 12 theo các phương pháp, hình thức dạy học tích cực nhằm định hướng phát triển các năng lực HS. 6. Đóng góp mới của đề tài 2
- Điều tra được thực trạng dạy học Vật lí theo định hướng STEM ở một số trường THPT trên địa bàn Thị xã Thái Hòa, phân tích các nguyên nhân, khó khăn, đưa ra hướng khắc phục, giải pháp để nâng cao chất lượng dạy học các môn học STEM, áp dụng thực nghiệm có hiệu quả tại trường THPT Thái Hòa. - Xây dựng hệ thống các chủ đề dạy học STEM phần sóng ánh sáng phục vụ giảng dạy một số bài học trong chương trình SGK Vật lí 12 nhằm phát triển năng lực nghiên cứu khoa học cho HS. - Tổ chức dạy học một số chủ đề STEM phần sóng ánh sáng Vật lí 12 tại trường phổ thông 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 lí 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 GDPT tổng thể. 3
PHẦN II: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHƯƠNG I : CƠ SỞ KHOA HỌC 2.1. Cơ sở lý luận 1.1.1. Khái niệm về giáo dục STEM STEM là viết tắt của từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật), Mathematics (Toán 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 toán 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, toán 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.. 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. 1.1.2 Chủ đề dạy học STEM trong trường trung học 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 phổ thông. 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. Có thể phân loại các chủ đề dạy học STEM dựa vào các tiêu chí sau: 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 toán trong chương trình giáo dục phổ thông. Các sản phẩm chủ đề STEM này thường đơn giản, bám sát nội dung sách giáo khoa 4
(SGK) và thường được xây dựng trên cơ sở các nội dung thực hành, thí nghiệm trong chương trình giáo dục phổ thông. Chủ đề STEM mở rộng có những kiến thức nằm ngoài chương trình giáo dục phổ thông và 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. 1.1.3. 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 tổ 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). 1.1.4. Tiến trình tổ chức dạy học STEM trong trường Trung học Mỗi bài học STEM thường được tổ chức theo 5 hoạt động như sau: Hoạt động 1: Xác định vấn đề - Mục đích: Xác định tiêu chí sản phẩm, phát hiện vấn đề/ nhu cầu. 5
- Nội dung: Tìm hiểu hiện tượng, sản phẩm, công nghệ, đánh giá về hiện tượng, sản phẩm, công nghệ… - Dự kiến sản phẩm hoạt động của HS: Các mức độ hoàn thành nội dung (Bài ghi chép thông tin về hiện tượng, sản phẩm, công nghệ, đánh giá, đặt câu hỏi về hiện tượng, công nghệ, sản phẩm). - Cách tổ chức hoạt động: GV giao nhiệm vụ (nội dung, phương tiện, cách thực hiện, yêu cầu sản phẩm phải hoàn thành); HS thực hiện nhiệm vụ (qua thực tế, tài liệu, video, cá nhân hoặc nhóm); Báo cáo, thảo luận (thời gian, địa điểm, cách thức); Phát hiện/ phát biểu vấn đề (GV hỗ trợ). Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp - Mục đích: Hình thành kiến thức mới và đề xuất giải pháp. - Nội dung: Nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu, thí nghiệm để tiếp nhận, hình thành kiến thức mới và đề xuất giải pháp/ thiết kế. - Dự kiến sản phẩm hoạt động của HS: Các mức độ hoàn thành nội dung (xác định và ghi được thông tin, dữ liệu, giải thích, kiến thức mới, giải pháp/ thiết kế). - Cách tổ chức hoạt động: GV giao nhiệm vụ (nêu rõ yêu cầu đọc/ nghe/ nhìn/ làm để xác định và ghi được thông tin, dữ liệu, giải thích kiến thức mới) HS nghiên cứu tài liệu, làm thí nghiệm (cá nhân, nhóm); Báo cáo, thảo luận. GV điều hành, “chốt” kiến thức mới và hỗ trợ HS đề xuất giải pháp/ thiết kế mẫu thử nghiệm. Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp - Mục đích: Lựa chọn giải pháp/ bản thiết kế. - Nội dung: Trình bày, giải thích, bảo vệ giải pháp/ thiết kế để lựa chọn và hoàn thiện. - Dự kiến sản phẩm hoạt động của HS: Giải pháp/ bản thiết kế được lựa chọn, hoàn thiện. - Cách tổ chức hoạt động: GV giao nhiệm vụ (Nêu rõ yêu cầu HS trình bày, báo cáo, giải thích, bảo vệ giải pháp/thiết kế); HS báo cáo, thảo luận; GV điều hành nhận xét, đánh giá và hỗ trợ HS lựa chọn giải pháp / thiết kế mẫu thử nghiệm. Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá - Mục đích: Chế tạo và thử nghiệm mẫu thiết kế. - Nội dung: Lựa chọn dụng cụ/thiết bị thí nghiệm; Chế tạo mẫu theo thiết kế, thử nghiệm và điều chỉnh. - Dự kiến sản phẩm hoạt động của HS: Dụng cụ/ thiết bị/ mô hình/ đồ vật…đã chế tạo và thử nghiệm, đánh giá. - Cách tổ chức hoạt động: GV giao nhiệm vụ ( Lựa chọn dụng cụ/ thiết bị/ mô hình/ đồ vật/thiết bị thí nghiệm để chế tạo và lắp ráp). 6
Hoạt động 5: Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh - Mục đích: Trình bày, chia sẻ, đánh giá sản phẩm nghiên cứu. - Nội dung: Trình bày và thảo luận. - Dự kiến sản phẩm hoạt động của HS: Sản phẩm, bài thuyết trình sản phẩm. - Cách tổ chức hoạt động: GV giao nhiệm vụ (Mô tả rõ yêu cầu và sản phẩm trình bày); HS báo cáo và thảo luận, GV đánh giá, kết luận, cho điểm và định hướng tiếp tục hoàn thiện. 1.2. Cơ sở thực tiễn 1.2.1. Thực trạng của việc tìm hiểu, khai thác, xây dựng và thực hiện các chủ đề giáo dục STEM trong trường THPT Để tiến hành tìm hiểu về thực trạng dạy học STEM trong dạy học Vật lí ở trường THPT tôi đã tiến hành khảo sát bằng phiếu điều tra đối với GV và HS với mục đích thu thập thông tin, phân tích khó khăn, thuận lợi của thực trạng dạy học STEM môn Vật lí ở trường phổ thông. Nội dung khảo sát: Tìm hiểu nhận thức, hiểu biết, quá trình tổ chức dạy học STEM môn Vật lí các GV ở các trường THPT. Đối tượng khảo sát: 40 GV dạy các bộ môn KHTN, công nghệ ở 3 trường THPT trong thị xã Thái Hòa: Trường Thái Hòa, THPT Tây Hiếu, THPT Đông Hiếu và 160 HS trường THPT Thái Hòa. Thời gian khảo sát: Từ tháng 9/2021 đến tháng 11/2021. Phiếu khảo sát GV và HS (có trong Phụ lục 01 kèm theo). Sau khi thu thập, phân tích, tổng hợp qua các phiếu điều tra, kết quả cho thấy như sau( phụ lục 02 kèm theo) Từ các số liệu thu thập được, ta thấy rằng tình hình vận dụng những ưu điểm giáo dục STEM vào trong quá trình dạy học của giáo viên còn nhiều hạn chế, chưa thực sự sâu rộng trong đội ngũ giáo viên THPT. Tuy nhiên, với những ưu điểm vượt trội của nó, việc nghiên cứu và vận dụng giáo dục STEM vào quá trình dạy học của GV sẽ trở nên phổ biến hơn trong thời gian tới. Điều này chứng tỏ mặc dù giáo dục STEM đang tương đối xa lạ với học sinh các huyện miền núi nhưng với ưu điểm phù hợp với xu hướng đổi mới nền giáo dục hiện nay, nhu cầu của người học, việc tìm hiểu, nghiên cứu, khai thác và áp dụng chương trình giáo dục STEM vào học tập của học sinh sẽ trở nên phổ biến hơn nhiều trong vài năm tới. 1.2.2. Nguyên nhân của những thực trạng - Các tài liệu tham khảo bằng tiếng việt về giáo dục STEM rất ít, chủ yếu bằng tiếng nước ngoài là khó khăn không nhỏ cho việc tìm hiểu và tiếp cận với chương trình giáo dục STEM . 7
- Giáo viên còn chậm đổi mới trong công tác giảng dạy và giáo dục, chủ yếu sử dụng phương pháp giảng dạy truyền thống. Chưa tiếp cận nhiều với các phương pháp dạy học tích cực, tiên tiến trên thế giới. - Giáo viên và học sinh ít được làm quen với các hoạt động giáo dục STEM do thời gian cố định một tiết dạy là 45 phút, cơ sở vật chất còn chưa đáp ứng được với chương trình giáo dục phổ thông mới, GV ngại chuẩn bị giáo án theo chương trình giáo dục STEM, không có điều kiện chuẩn bị các nguyên vật liệu, HS ngại giao tiếp trình bày trước đám đông, quá trình học tập còn thụ động. 1.2.4. Những thuận lợi và khó khăn trong việc sử dụng chủ đề giáo dục STEM trong dạy học tại các trường THPT thị xã Thái Hoà 1.2.4.1. Thuận lợi Việc xây dựng và thực hiện các chủ đề giáo dục STEM trong trường THPT là một vấn đề mới, phù hợp với xu thế đổi mới toàn diện nền giáo dục theo định hướng phát triển năng lực học sinh và xu thế toàn cầu hóa giáo dục trên thế giới nên đang được sự quan tâm của các cấp quản lý giáo dục, ban giám hiệu nhà trường, cộng đồng xã hội. 1.2.3.2. Khó khăn - Nguồn tư liệu phục vụ cho việc xây dựng hệ thống chủ đề STEM còn nhiều hạn chế. - Chương trình giáo dục STEM tuy đã từng bước được triển khai trên toàn quốc, tuy nhiên chưa đi vào chiều sâu của từng môn học. - Đội ngũ giáo viên nói chung và giáo viên dạy môn Vật lí nói riêng đa số chưa tiếp cận sâu với chương trình giáo dục STEM. - Các hoạt động dạy học theo định hướng STEM thường mất nhiều thời gian, công sức và tương đối phức tạp. Năng lực sử dụng khái thác, tổ chức HS hoạt động tạo ra các sản phẩm thực tế còn hạn chế. 8
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ NỘI DUNG VÀ TIẾN TRÌNH TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM MỘT SỐ CHỦ ĐỀ CHƯƠNG “SÓNG ÁNH SÁNG” VẬT LÍ 12 2.4. Nội dung kiến thức chương “Sóng ánh sáng” Vật lí lớp 12 (phụ lục 03 kèm theo) 2.5. Thiết kế các chủ đề STEM trong chương “ Sóng ánh sáng" Vật lí lớp 12 Dựa vào kiến thức chương “Sóng ánh sáng”, tôi đề xuất một số chủ đề STEM để tổ chức dạy học cho học sinh được thể hiện ở bảng 1. Bảng 1. Một số chủ đề STEM trong chương sóng ánh sáng STT Tên chủ đề STEM Bài học liên quan Ứng dụng trong thực tiễn 1 Đo bước sóng ánh Bài 29.Thực hành: Thí nghiệm đo bước sóng ánh sáng sáng bằng phương Đo bước sóng ánh bằng phương pháp giao thoa. pháp giao thoa. sáng bằng phương pháp giao thoa. 2 Đèn trang trí phòng Bài 25: Giao thoa Đèn trang trí phòng học vừa tạo học. ánh sáng. không gian phòng học đẹp và ấn tượng. 3 Máy quang phổ lăng Bài 26. Các loại Dùng để phân tích chùm ánh sáng kính. quang phổ. phức tạp thành các thành phần đơn sắc. 4 Máy rửa tay tự động Bài 27. Tia hồng Cung cấp nước rửa tay tự động phòng chống ngoại và tia tử khi ra vào cơ quan và trường học COVID-19. ngoại. tránh tiếp xúc trực tiếp gây sự lây lan dịch bệnh COVID-19. 5 Máy sưởi ấm cho gà Bài 27. Tia hồng Dựa trên tính chất nổi bật của tia con. ngoại và tia tử hồng ngoại là tác dụng nhiệt để ngoại. chế tạo máy sưởi ấm cho gà con. 6 Kính hỗ trợ người Bài 27. Tia hồng Ứng dụng của cảm biến hồng khiếm thị. ngoại và tia tử ngoại để chế tạo ra kính hỗ trợ ngoại. người khiếm thị trong các hoạt động trong cuộc sống. 7 Mô hình mô tả thiết Bài 27. Tia hồng Ứng dụng của cảm biến hồng bị cảnh báo khi có ngoại và tia tử ngoại để chế tạo ra thiết bị cảnh đoàn tàu đi qua chỗ ngoại. báo cho dân cư khi có đoàn tàu đi đông dân cư. ngang qua. Trên cơ sở giới hạn của đề tài sáng kiến kinh nghiệm, tôi chỉ tiến hành thiết kế và xây dựng tiến trình dạy học các chủ đề STEM sau: Đèn trang trí phòng học, máy 9
quang phổ lăng kính, máy rửa tay tự động phòng chống COVID-19. 2.3. Chủ đề “Đèn trang trí phòng học ” Bước 1: Lựa chọn chủ đề Thiết kế đèn trang trí phòng học bằng các vật liệu xung quanh chúng ta nhằm giảm tính đơn điệu của không gian học tập, giúp việc học tập trở nên thoải mái hơn. Ngoài ra học sinh còn phát triển được các kiến thức STEM khác trong chủ đề được mô tả bên dưới đây: Bảng 2. Các kiến thức STEM được thể hiện trong chủ đề “ Đèn trang trí phòng học” Sản phẩm Khoa học (S) Công nghệ (T) Kỹ thuật (E) Toán học (M) Đèn trang trí Hiện tượng giao Từ các đĩa CD Bản vẽ thiết kế Tính toán phòng học thoa ánh sáng các cũ,vỏ chai, keo đèn trang trí hợp lý số yếu tố ảnh hưởng dán, dây điện, phòng học, sơ lượng đĩa đến hiện tượng bóng đèn, đồ bố trí hệ CD cần giao thoa ánh sáng. … chế tạo ra thống các đĩa dùng, số một đèn trang CD hợp lý. lượng chai trí phòng học nhựa cần để nhờ ứng dụng làm đèn, bán hiện giao thoa kính các chai ánh sáng. cần lấy là bao nhiêu Bước 2: Xác định các vấn đề cần giải quyết Hiện tượng Bản vẽ thiết giao thoa kế ánh sáng Đèn trang trí phòng học Tự làm Sử dụng đèn trang đĩa CD cũ, trí phòng chai học nhựa,.... Hình 1. Các vấn đề cần giải quyết của chủ đề “Đèn trang trí phòng học” 10
Bước 3: Xác định tiêu chí của thiết bị, giải pháp giải quyết vấn đề Thiết kế đèn trang trí phòng học với những tiêu chí như sau: Bảng 3. Tiêu chí của chủ đề đèn trang trí phòng học STT Tiêu chí Điểm 1 Nguyên lí hoạt động của đèn trang trí phòng học có vận dụng 10 kiến thức về hiện tượng giao thoa ánh sáng. 2 Chế tạo từ những vật liệu dễ kiếm. 5 3 Hệ thống tiết kiệm không gian, hứng được ánh sáng và tiết 5 kiệm được thời gian, vật liệu. 4 Mô hình có hình thức đẹp, hài hòa. 5 5 Mô hình có sự cải tiến, sáng tạo. 5 Bước 4: Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học CHỦ ĐỀ: ĐÈN TRANG TRÍ PHÒNG HỌC 2.3.1.Tên chủ đề: Đèn trang trí phòng học. (Thời gian: 3 tiết - lớp 12) 2.3.2. Mô tả chủ đề Chủ đề “Đèn trang trí phòng học” là một ý tưởng dạy học theo định hướng giáo dục STEM cho đối tượng học sinh lớp 12. Học sinh phải thiết kế đèn trang trí phòng học bằng các vật liệu sẵn có xung quanh chúng ta nhằm giảm tính đơn điệu của không gian học tập, giúp việc học tập trở nên thoải mái hơn. Trong đó, chủ đề đèn trang trí phòng học được vận dụng dựa trên hiện tượng giao thoa của ánh sáng, tạo lập một góc học tập xinh xắn trong phòng học. Tham gia chủ đề trên, học sinh phải nghiên cứu và vận dụng các kiến thức liên quan như sau: - Ánh sáng trắng là gì?( Bài 24: Tán sắc ánh sáng – Vật lí 12). - Hiện tượng giao thoa ánh sáng ( Bài 25: Giao thoa ánh sáng – Vật lí 12). 2.3.3. Mục tiêu a. Kiến thức + Trình bày được ánh sáng trắng là gì? Ánh sáng đơn sắc là gì?. + Trình bày được hiện tượng giao thoa ánh sáng, điều kiện để xảy ra hiện tượng giao thoa ánh sáng trong thực tế. + Phân tích được các yếu tố ảnh hưởng đến hiện tượng giao thoa ánh sáng: nguồn 11
sáng, bề mặt đĩa CD,… b.Kĩ năng + Xây dựng và thực hiện được phương án thiết kế đèn trang trí phòng học. + Tự tin giới thiệu đèn trang trí phòng học do nhóm thực hiện. + Phân công các thành viên thu gom các vật liệu cần thiết, theo dõi quá trình làm đèn trang trí phòng học. +Tự làm đèn trang trí phòng học. + Nêu được quy trình làm đèn trang trí phòng học. + Tra cứu thông tin nhờ việc sử dụng công nghệ thông tin. + Thuyết trình được quá trình làm đèn trang trí phòng học và hiện tượng giao thoa ánh sáng xảy ra trên mặt đĩa CD. c. Phát triển phẩm chất + Có tinh thần trách nhiệm, hòa đồng, giúp đỡ nhau trong nhóm, lớp. + Yêu thích môn học, thích khám phá, tìm tòi và vận dụng các kiến thức đã học được vào giải quyết các vấn đề thực tiễn. + Có ý thức tuân thủ các tiêu chuẩn kĩ thuật. + Có ý thức bảo vệ môi trường sống. d. Định hướng phát triển năng lực + Năng lực nghiên cứu khoa học và thực nghiệm về hiện tượng giao thoa ánh sáng, quy trình làm đèn trang trí phòng học. + Năng lực giải quyết vấn đề, cụ thể là thiết kế đèn trang trí phòng học từ các đĩa CD một cách sáng tạo. + Năng lực giao tiếp và hợp tác nhóm để thống nhất bản thiết kế và phân công thực hiện từng phần nhiệm vụ cụ thể tạo ra sản phẩm đèn trang trí phòng học . 2.3.4.Chuẩn bị. *Giáo viên - Kiến thức về hiện tượng giao thoa ánh sáng, đĩa CD và nguyên nhân có hiện tượng giao thoa trên đĩa CD. - Giấy A0 và bút lông để các nhóm sinh hoạt. - Mẫu đèn trang trí phòng học dựa vào hiện tượng giao thoa ánh sáng. - Hồ sơ học tập của chủ đề. * Học sinh 12
- Kiến thức về hiện tượng giao thoa ánh sáng, vật liệu tái chế (đĩa CD, chai nhựa), nguồn điện, bóng đèn, súng bắn keo, và các yếu tố ảnh hưởng. - Một số vật liệu tái chế có thể sử dụng làm đèn trang trí phòng học. 2.3.5.Tiến trình dạy học Hoạt động 1 - Xác định vấn đề ( 20 phút) a. Mục đích: - Nhận biết được hiện tượng giao thoa ánh sáng. - Xác định được nhiệm vụ dự án là thiết kế đèn trang trí phòng học sáng tạo với các tiêu chí đánh giá sản phẩm giáo viên cung cấp. - Liệt kê, nắm rõ được các tiêu chí đánh giá sản phẩm từ đó định hướng thiết kế sản phẩm. b. Nội dung: - GV cho học sinh xem một đoạn video về các đèn trang trí phòng học, các hiện tượng giao thoa ánh sáng thường gặp trong cuộc sống, từ đó giới thiệu nhiệm vụ là thiết kế đèn trang trí phòng học sáng tạo để trang trí phòng học với các yêu cầu sau: + Hoạt động của đèn trang trí phòng học có vận dụng kiến thức về hiện tượng giao thoa ánh sáng. + Chế tạo từ những vật liệu đơn giản, dễ tìm trong phòng thí nghiệm và trong cuộc sống. + Hệ thống tiết kiệm không gian, hứng được ánh sáng và tiết kiệm được thời gian, vật liệu. + Quy trình làm đèn trang trí phòng học rõ ràng, đơn giản, dễ làm. - Thống nhất yêu cầu cần đạt của bản thiết kế và quy trình làm đèn trang trí phòng học giữa GV và HS. Hướng dẫn học sinh về tiến trình dự án (phụ lục 05 đính kèm)và yêu cầu học sinh ghi vào nhật kí học tập. c. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh: - Bảng tổng kết nguyên tắc, yêu cầu thiết kế của đèn trang trí phòng học. - Bảng tiêu chí đánh giá dự án đèn trang trí phòng học sáng tạo. - Bảng ghi nhận nhiệm vụ, kế hoạch dự án và phân công công việc của mỗi nhóm. 13
d. Cách thức tổ chức hoạt động Nội dung Hoạt động của học Hoạt động của giáo Công cụ hỗ sinh viên trợ Nhiệm vụ 1: HS tổ chức nhóm GV tổ chức cho học (Bảng phân Tổ chức và bầu nhóm sinh hoạt động theo công nhiệm vụ nhóm học trưởng, thư kí, phát nhóm dự án từ 10 - 11 - phụ lục 05 tập (3 phút) ngôn viên, ban học sinh đính kèm) viên. Nhiệm vụ 2: Học sinh quan sát - Để khơi gợi ý tưởng về Vi deo: Đặt vấn đề - những mô hình đèn làm đèn trang trí phòng https://www.yo Giao nhiệm trang trí phòng học học để học sinh thiết kế utube vụ học tập và tìm hiểu đèn này đèn trang trí phòng học In.com/watch? (5 phút) hoạt động theo sáng tạo thì giáo viên v=m9zMPkJ80 nguyên tắc cũng cho học sinh xem clip Ts như có những yêu video và yêu cầu học cầu thiết kế như thế sinh quan sát kĩ xem nào. những hệ thống này hoạt động theo nguyên tắc cũng như có những yêu cầu thiết kế như thế nào? Ghi nhận thông tin -Nếu sử dụng đĩa CD và tìm hiểu các kiến làm đèn trang trí phòng thức về hiện tượng học thì vận dụng kiến ánh sáng nhiều màu thức nào để giải thích Sách giáo khoa trên đĩa CD là hiện hoạt động của nó? Vật lí 12, tượng gì bằng cách Internet đọc các tài liệu trên Internet, sách báo có liên quan. Nhiệm vụ 3: -HS nêu tiến trình - Để hoàn thành hiệu Tiến trình dự Thống nhất dự án theo bảng mà quả nhiệm vụ dự án án (phụ lục tiến trình dự giáo viên hướng học tập này cần thực 05 đính kèm) án (3 phút) dẫn hiện theo tiến trình như - HS thống nhất thế nào ? cùng GV kế hoạch - GV thống nhất cùng dự án. HS kế hoạch dự án. Nhiệm vụ 4: - Để đánh giá dự án - Làm thế nào để đánh Bảng tiêu chí Thống nhất đèn trang trí phòng giá dự án đèn trang trí đánh giá (phụ tiêu chí đánh học cần phải có phòng học sáng tạo ? lục 05 đính giá (5 phút) bảng tiêu chí đánh - Giáo viên nhấn mạnh kèm) giá cần phải có bảng tiêu 14
chí đánh giá để định hướng cũng như đánh giá công bằng. - HS và GV thống - GV và HS thống nhất nhất các tiêu chí các tiêu chí đánh giá và đánh giá và tỉ lệ tỉ lệ điểm điểm Nhiệm vụ 5: Ghi nhận nhiệm vụ - GV thông báo cho các - Phiếu hướng Giao nhiệm nhóm về nhà thực hiện dẫn tìm hiểu vụ về nhà tìm hiểu kiến thức nền kiến thức nền tìm hiểu thông qua phiếu hướng (phụ lục 05 kiến thức dẫn tìm hiểu kiến thức đính kèm) nền và đề nền về giao thoa ánh xuất giải sáng. pháp/bản - GV thông báo cho học thiết kế đèn sinh vẽ bản vẽ thiết kế trang trí sản phẩm và mô tả phòng học nguyên lí và quá trình ứng dụng làm việc của đèn trang kiến thức trí phòng học. Khi tìm nền hiểu kiến thức nền ( 4 phút) nhóm trưởng phân chia cho các thành viên và triển khai họp nhóm để phổ biến về kiến thức nền cho tất cả thành viên, khi báo cáo phương án thiết kế sản phẩm học sinh phải vận dụng kiến thức nền để giải thích, trình bày nguyên tắc hoạt động của sản phẩm. Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất phương án thiết kế đèn trang trí phòng học (25 phút) a. Mục đích - Trình bày khái niệm hiện tượng giao thoa ánh sáng. - Phân tích điều kiện để xảy ra hiện tượng giao thoa ánh sáng. - Mô tả những ứng dụng của hiện tượng giao thoa ánh sáng. 15