sáng kiến kinh nghiệm vật lý thpt

MỤC LỤC Số TT Nội dung Trang I ĐIỀU KIỆN TẠO RA SÁNG KIẾN II MÔ TẢ GIẢI PHÁP Mô tả giải pháp trước tạo sáng kiến 1.1 Hiện tượng trước áp dụng giải pháp 1.2 Ưu nhước điểm giải pháp cũ Mơ tả giải pháp sau có sáng kiến 2.1 Cở sở lí luận giáo dục STEM đề tài 2.2 Xây dựng thực học STEM 11 2.3 Giáo dục STEM dạy học Vật lý 11 trường THPT Trần Hưng Đạo 12 10 14 11 2.4 Xây dựng số chủ đề dạy học theo định hướng STEM môn Vật lý 11 THPT III HIỆU QUẢ DO SÁNG KIẾN ĐEM LẠI 12 Hiệu kinh tế 21 13 Hiệu mặt xã hội 22 14 IV CAM KẾT KHÔNG SAO CHÉP HOẶC VI PHẠM BẢN 23 21 QUYỀN 15 TÀI LIỆU THAM KHẢO 24 BÁO CÁO SÁNG KIẾN I ĐIỀU KIỆN TẠO RA SÁNG KIẾN Ở nhiều quốc gia, cải cách giáo dục tập trung vào việc tăng khả năng, hứng thú, đam mê khoa học học sinh STEM giảng dạy STEM Tại Mỹ chiến lược chung nước hướng tới STEM nâng cao yêu cầu Toán học Khoa học học sinh tốt nghiệp Cách tiếp cận sở giúp nhà trường tác động tới tất học sinh Tại pháp giáo dục STEM bao phủ cấp học Trong giai đoạn bậc Tiểu học, học sinh học Toán học, Khoa học tự nhiên Công nghệ, học sinh tham gia vào hoạt động trải nghiệm nhằm thúc đẩy quan tâm em Khoa học Cơng nghệ, bên cạnh phát triển tư phê phán học sinh Còn Việt Nam dự thảo chương trình giáo dục phổ thơng tổng thể, giáo dục STEM trọng thơng qua chương trình giáo dục phổ thơng Đó mơn Tốn học, Khoa học tự nhiên, Công nghệ, Tin học Vị trí, vai trị giáo dục tin học giáo dục cơng nghệ chương trình giáo dục phổ thơng nâng cao rõ rệt Điều rõ tư tưởng giáo dục STEM mà điều chỉnh kịp thời giáo dục phổ thông trước cách mạng công nghiệp 4.0 Với mong muốn nuôi dưỡng hứng thú học tập, tạo tự giác học tập nâng cao chất lượng dạy học mơn Vật Lý lớp 11 trường THPT nói chung trường THPT Trần Hưng Đạo Nam Định nói riêng giúp em học tập có nhiều hứng thú trang bị kiến thức kỹ để làm việc phát triển giới công nghệ đại II MƠ TẢ GIẢI PHÁP Mơ tả giải pháp trước tạo sáng kiến 1.1 Hiện trạng trước áp dụng giải pháp Trong chương trình giáo dục Việt Nam môn Vật lý môn học xây dựng với tiêu chí sau: + Về mục tiêu tổng quát: Môn Vật lý giúp học sinh đạt phẩm chất chủ yếu lực chung chương trình giáo dục phổ thơng Đồng thời mơn Vật lí giúp học sinh có kiến thức kỹ phổ thông cốt lõi vật lí; vận dụng số kĩ tiến hành khoa học; vận dụng số kiến thức kĩ thực tiễn, nhận biết số lực, sở trường thân lựa chọn số ngành nghề liên quan đến lĩnh vực mà môn học đề cập Đặc biệt mục tiêu định hướng nghề nghiệp thể rõ chương trình Vật lý Trong chủ đề học sinh tìm hiểu số ngành nghề liên quan đến nội dung mà chủ đề đề cập Chương trình mô tả cách rõ ràng cấu trúc thành phần lực vận dụng kiến thức, kỹ thực tiễn tạo điều kiện thuận lợi cho giáo viên giúp học sinh hình thành định hướng nghề nghiệp lựa chọn Đặc biệt chương trình Vật lý 11 thể rõ yếu tố + Về nội dung mơn Vật lý 11: giúp hình thành phát triển lực, trọng phát triển lực thực hành, thí nghiệm ứng dụng thực tiễn định hướng dạy học tích cực cách cụ thể + Về kết cấu chương trình: chương trình Vật lý lớp 11 chia làm chương Chương I: Điện tích Điện trường Chương II: Dịng điện khơng đổi Chương III: Dịng điện mơi trường Chương IV: Từ trường Chương V: Cảm ứng điện từ Chương VI: Khúc xạ ánh sáng Chương VII: Mắt dụng cụ quang Từ đặc điểm môn Vật lý 11 xây dựng nhiều chủ đề với giáo dục STEM Trong mơn Vật lí địi hỏi học sinh phải có tố chất tốn học, kỹ thuật, cơng nghệ học tốt mơn Vật lý Vì sở cho việc tổ chức dạy học Vật lý 11 theo mơ hình giáo dục STEM 1.2 Ưu nhược điểm giải pháp cũ a Ưu điểm: Giáo viên dạy môn Vật lý quan tâm nhà trường, phân công giảng dạy chuyên môn, tham gia lớp tập huấn chuyên môn Sở GDĐT tổ chức giáo viên có trình độ chun mơn vững vàng, nhiệt tình cơng tác Học sinh chấp hành tốt nội qui nhà trường, trang bị đầy đủ SGK Về sở vật chất quan tâm đầu tư xây dựng theo hướng kiên cố hóa; trường, lớp khang trang, thống mát tạo điều kiện tốt cho việc học tập, sinh hoạt vui chơi học sinh b Nhược điểm Hoạt động giáo dục STEM vấn đề mẻ nhiều trường học nhiều giáo viên Một số đơn vị giáo dục chưa nhận thức đầy đủ mục đích, ý nghĩa hoạt động giáo dục STEM Tâm lý nhiều học sinh phụ huynh học sinh nặng theo lối cũ học để thi nên quan tâm đến mơn văn hóa Vì vậy, có em có lực sáng tạo khoa học không cha mẹ ủng hộ tham gia hoạt động STEM Mặc dù việc tiếp cận chương trình GDPT tạo điều kiện thuận lợi để triển khai giáo dục STEM, nhiên với khung chương trình hành, GV cịn gặp khó khăn việc tổ chức nội dung, chủ đề cho vừa đảm bảo yêu cầu khung chương trình vừa phải phát huy tính sáng tạo HS Vì triển khai chương trình GDPT cần phải có hướng dẫn chủ đề STEM môn, lĩnh vực học tập để tạo thuận lợi cho GV tổ chức dạy học Tâm lý ngại tìm hiểu, ngại sáng tạo với trình độ GV chưa đáp ứng yêu cầu Phần lớn GV chưa có nhận thức đầy đủ giáo dục STEM có hướng suy nghĩ giáo dục STEM cao xa, khó thực GV THPT đào tạo đơn mơn, gặp khó khăn triển khai dạy học theo hướng liên ngành giáo dục STEM Bên cạnh đó, GV ngại học hỏi, ngại chia sẻ với đồng nghiệp, nên chưa có phối hợp tốt GV mơn dạy học STEM Hình thức kiểm tra, đánh giá cịn rào cản Vì thực tế, việc triển khai giáo dục STEM phải hạn chế lớp cuối cấp để dành thời gian cho em ơn thi Cịn khối lớp khác khơng nặng nề thi cử đảm bảo học để thi hết kì việc học theo sách giáo khoa (SGK), luyện giải tập hoạt động HS GV dành phần thời gian cho hoạt động STEM (ngoại khóa, hoạt động lên lớp số tiết tự chọn) chủ yếu Điều kiện sở vật chất chưa đáp ứng yêu cầu đề Sĩ số lớp học q đơng gây khó khăn cho tổ chức hoạt động khó khăn Mơn Vật lý mơn học khó, khơ khan trường phổ thông Một số phận học sinh không muốn học Vật lý nên cần thiết phải xây dựng giảng phương pháp phù hợp, làm cho học sinh hứng thú tiếp thu môn học tốt Mơ tả giải pháp sau có sáng kiến Qua trình nghiên cứu giảng dạy mơn Vật lí THPT tơi thấy khai thác, thiết kế thực nhiều chủ đề dạy học STEM tất phân môn cơ, nhiệt, điện, quang số phần khác môn Vật lý Trong thực tiễn, loại máy móc, đồ dùng quen thuộc, gần gũi phục vụ đời sống đa phần sản phẩm ứng dụng từ điện học nên khai thác chủ đề dạy học STEM phần điện học chương trình Vật lý phổ thơng kích thích hứng thú, tích cực HS q trình dạy học Với lí nhằm nâng cao hiệu chất lượng dạy học, nghiên cứu đề tài “Xây dựng thực chủ đề dạy học STEM chương trình Vật lý 11 Trường THPT Trần Hưng Đạo, Nam Định” Hy vọng đề tài góp phần nhỏ, nguồn tài liệu có ích giúp thầy cô bạn đọc tham khảo vận dụng vào q trình dạy học mơn Vật lý theo định hướng STEM trường phổ thông  Đối tượng phạm vi sáng kiến - Đối tượng nghiên cứu: HS lớp 11A3,11A7,11A10,11A11 trường trung học phổ thông Trần Hưng Đạo - Phạm vi nghiên cứu: Các chủ đề dạy học STEM thuộc chương trình Vật lý 11 THPT Tiến hành thực hành trường trung học phổ thông Trần Hưng Đạo - Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 9/2020 đến tháng 4/2021  Nhiệm vụ nghiên cứu - Phân tích sở lý luận thực tiễn giáo dục STEM trường phổ thông - Điều tra, phân tích thực trạng dạy học Vật lý theo định hướng STEM số trường trung học phổ thông địa bàn thành phố Nam Định Trên sở phân tích ngun nhân, khó khăn để đề xuất hướng giải đề tài - Đề xuất giải pháp thực đề tài nghiên cứu: Xây dựng chủ đề dạy học STEM Vật lý 11 tiến hành cho học sinh thực hành tổ chức dạy học số chủ đề trường trung học phổ thông Trần Hưng Đạo - Trên sở chủ đề thực hành, lựa chọn giới thiệu cách tổ chức hoạt động cụ thể số chủ đề dạy học STEM môn Vật lý 11 theo phương pháp, hình thức dạy tích cực nhằm định hướng phát triển lực HS  Đóng góp đề tài - Xây dựng số chủ đề dạy học STEM phục vụ giảng dạy số học chương trình SGK Vật lý 11 nhằm phát triển lực cho HS - Tổ chức dạy học chủ đề STEM “Chế tạo nguồn điện từ rau củ - Pin điện hóa sáng tạo”mơn Vật lý 11 trường phổ thông phù hợp với điều kiện dạy học nhà trường thu kết thiết thực nhằm nâng cao chất lượng dạy học môn Vật lý môn học STEM, đưa giáo dục STEM vào trường học, góp phần vào phong trào thi đua đổi sáng tạo dạy học đáp ứng với yêu cầu chương trình GDPT tổng thể 2.1 Cở sở lí luận giáo dục STEM đề tài 2.1.1 Tổng quan lịch sử nghiên cứu giáo dục STEM Trên toàn giới, nhà lãnh đạo, nhà khoa học nhấn mạnh vai trò giáo dục STEM Tổng thống Barack Obama phát biểu Hội chợ Khoa học Nhà Trắng hàng năm lần thứ ba, tháng năm 2013: “Một điều mà tập trung làm Tổng thống làm tạo phương pháp tiếp cận tồn diện cho khoa học, cơng nghệ, kỹ thuật toán học (STEM) Chúng ta cần phải ưu tiên đào tạo đội ngũ giáo viên lĩnh vực chủ đề để đảm bảo tất quốc gia ngày dành cho giáo viên tôn trọng cao mà họ xứng đáng.” Giáo sư Steven Chu, người đoạt giải Nobel Vật lý, phát biểu đại học SUSTech, ngày 16 tháng 10 năm 2016: "Giáo dục STEM loại hình giáo dục hướng dẫn bạn học cách tự học", Giáo sư Chu lợi giáo dục STEM, Tự học quan trọng trình phát triển cá nhân Và học STEM cho phép người tự trang bị cho khả suy nghĩ hợp lý khả rà sốt tìm kiếm xác nhận học tốn học có kiến thức sâu rộng Nó mang đến cho bạn tự tin để đầu lĩnh vực mà làm, chí nhảy vào lĩnh vực mà chưa đặt chân vào trước "Bạn khơng nói bạn khơng thể thiếu kiến thức đầy đủ, điểm quan trọng giáo dục STEM" Khác với nước phát triển giới Mỹ, giáo dục STEM du nhập vào Việt Nam bắt nguồn từ nghiên cứu khoa học giáo dục hay từ sách vĩ mơ nguồn nhân lực mà bắt nguồn từ thi Robot dành cho học sinh từ cấp tiểu học dến phổ thông trung học công ty công nghệ Việt Nam triển khai với tổ chức nước ngồi Ví dụ thi Robotics make X 2019 Công ty Cp robot Công nghệ cao STEAM Việt Nam hay số thi robocon hãng Lego số thi robocon hãng khác nước Từ đến giáo dục STEM bắt đầu có lan toả với nhiều hình thức khác nhau, nhiều cách thức thực khác nhau, nhiều tổ chức hỗ trợ khác Tại tỉnh Nam Định việc chương trình giáo dục STEM đẩy mạnh hầu hết trường tiểu học, THCS, THPT địa bàn tỉnh, thu hút quan tâm đông đảo giáo viên, học sinh, phụ huynh học sinh Năm 2018 2019, Ngày hội STEM cấp tỉnh có 141 dự án STEM tham gia Năm 2020, Ngày hội STEM cấp tỉnh có 73 sản phẩm STEM tham gia; đó, dự án STEM năm 2020 mang tính thực tiễn hẳn dự án năm trước có khả nhân rộng như: “Thùng rác xanh” Trường THPT Lý Nhân Tông (Ý Yên); “Tổng hợp nhựa sinh học từ vỏ tôm” Trường THPT chuyên Lê Hồng Phong; “Thiết kế đèn kéo quân” Trường THPT A Hải Hậu; “Bể cá sinh học” Trường THCS Trần Đăng Ninh (thành phố Nam Định); dự án có nhiều tiện ích sử dụng sống như: “Hệ thống làm mát tự động phân xưởng, nhà lợp mái tôn fibro xi măng” Trường THPT Trần Nhân Tông (Nghĩa Hưng); “Máy sưởi đa gia dụng” Trường THCS Nghĩa Đồng (Nghĩa Hưng); “Máy sấy, phơi quần áo tự động” Trường THPT Nguyễn Khuyến (thành phố Nam Định), ‘‘Bể thủy sinh từ nhựa tái chế” TrườngTHPT Trần Hưng Đạo (thành phố Nam Định)… Qua sản phẩm STEM cho thấy học sinh biết vận dụng kiến thức học vào giải thích, thiết kế, lắp đặt sản phẩm tham gia dự thi sản phẩm đa phần có tính ứng dụng thực tiễn 2.1.2 Một số khái niệm đề tài a STEM nguồn gốc STEM? - STEM thuật ngữ viết tắt từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) Mathematics (Toán học), thường sử dụng bàn đến sách phát triển Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật Toán học quốc gia Sự phát triển Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật Tốn học mơ tả chu trình STEM, Science quy trình sáng tạo kiến thức khoa học; Engineering quy trình sử dụng kiến thức khoa học để thiết kế công nghệ nhằm giải vấn đề; Tốn cơng cụ sử dụng để thu nhận kết chia sẻ kết với người khác Chu trình STEM “Science” chu trình STEM mơ tả mũi tên từ “Technology” sang “Knowledge” thể quy trình sáng tạo khoa học Đứng trước thực tiễn với "Công nghệ" tại, nhà khoa học, với lực tư phản biện, đặt câu hỏi/vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu, hồn thiện cơng nghệ, câu hỏi/vấn đề khoa học Trả lời câu hỏi khoa học giải vấn đề khoa học phát minh "Kiến thức" khoa học Ngược lại, “Engineering” chu trình STEM mô tả mũi tên từ “Knowledge” sang “Technology” thể quy trình kĩ thuật Các kĩ sư sử dụng "Kiến thức" khoa học để thiết kế, sáng tạo cơng nghệ Như vậy, chu trình STEM, "Science" hiểu không "Kiến thức" thuộc mơn khoa học (như Vật lí, Hố học, Sinh học) mà bao hàm "Quy trình khoa học" để phát minh kiến thức khoa học Tương tự vậy, "Engineering" chu trình STEM khơng "Kiến thức" thuộc lĩnh vực "Kĩ thuật" mà bao hàm "Quy trình kĩ thuật" để sáng tạo "Công nghệ" Hai quy trình nói tiếp nối nhau, khép kín thành chu trình sáng tạo khoa học - kĩ thuật theo mơ hình "xốy ốc" mà sau chu trình lượng kiến thức khoa học tăng lên với cơng nghệ phát triển trình độ cao Một số khái niệm liên quan + STEM mở: Bao gồm nhiều lĩnh vực (Tốn, Cơng nghệ, Kĩ thuật Khoa học) Nghệ thuật, Nhân văn, Robot,… + STEM đóng: Bao gồm lĩnh vực (Tốn, Cơng nghệ, Kĩ thuật Khoa học) + STEM khuyết: Bao gồm lĩnh vực (Tốn, Cơng nghệ, Kĩ thuật Khoa học) + STEAM: hướng tiếp cận giáo dục sử dụng mơ hình STEM kết hợp với nghệ thuật, nhân văn (Art) + STEM sáng tạo KHKT: STEM sở giúp học sinh phát triển thành dự án sáng tạo KHKT - Stem bắt nguồn từ đâu? STEM có nguồn gốc từ quỹ khoa học quốc gia (NSF) vào năm 1990 sử dụng cụm từ viết tắt chung cho kiện, sách, chương trình liên quan đến môn học thuộc lĩnh vực S (Khoa học), T (Cơng nghệ), E (Kĩ thuật) M (Tốn học) Có lý mà Mỹ muốn phát triển STEM vào thời điểm là: +) Thứ nhất: Những nghiên cứu thống kê cho thấy đa số sáng chế nằm trường đại học tốt Mỹ, nhiên học sinh phổ thơng lại có thành tích tốt mơn khoa học tốn Không số lượng sinh viên theo ngành STEM ngày ít, nữ sinh Nên để khảng định vị trí số khoa học cơng nghệ Mỹ phải cần chuẩn bị nguồn nhân lực mạnh mẽ dồi tương lai +) Thứ hai: Do nhu cầu công việc lĩnh vực STEM Mỹ ngày tăng, thu nhập người lao động lĩnh vực STEM cao so với lao động lĩnh vực khác nên Mỹ tuyên bố “Hãy tái khẳng định làm mạnh mẽ vai trò nước Mỹ phát minh khoa học công nghệ giới Hãy xem giáo dục STEM ưu tiên hàng đầu nước Mỹ thập niên tới” b Định nghĩa giáo dục STEM Theo hiệp hội giáo viên dạy khoa học quốc gia Mỹ (NSTA) giáo dục STEM định nghĩa sau: "Giáo dục STEM cách tiếp cận liên ngành q trình học, khái niệm học thuật mang tính nguyên tắc lồng ghép với học giới thục, học sinh áp dụng cá kiến thức khoa học, cơng nghệ, kỹ thuật Tốn vào bối cảnh cụ thể, giúp kết nối trường học, cộng đồng, nơi làm việc tổ chức toàn cầu, để từ phát triển lực lĩnh vực STEM góp phần vào cạnh tranh kinh tế mới" Như cách định nghĩa giáo dục STEM nói đến cách tiếp cận liên ngành, liên môn học chương trình đào tạo, cụ thể phải có bốn lĩnh vực: Khoa học, cơng nghệ, kỹ thuật Tốn Giáo dục STEM giúp học sinh nhận thấy tầm quan trọng kiến thức tổng hợp để vận dụng giải vấn đề cơng việc Mục đính giáo dục STEM đào tạo nhà khoa học, nhà toán học, kỹ sư mà nằm truyền cảm hứng học tập, thấy mối liên hệ kiến thức nhận thức tầm quan trọng kiến thức STEM ảnh hưởng đến giới phát triển xã hội tương lai Ví dụ STEM: Lấy ví dụ đơn giản tạo bút bi mà sử dụng ngày áp dụng khoa học, công nghệ, kỹ thuật toán: +) Khoa học kiến thức khoa học vật lý như: Sức căng bề mặt chất lỏng (ở mực) trọng lực Nhờ chuyển động quay viên bi mà mực chảy viết +) Công nghệ cơng cụ, thiết bị máy móc chế tạo viên bi, mực, ngòi bút, vỏ bút +) Kỹ thuật trình tạo bút từ nguyên liệu ban đầu +) Tốn học tính tốn chi tiết kích thước viên bi, độ dài ngòi bút… Hệ sinh thái Stem Việt Nam 13 Nhằm nâng cao chất lượng giáo dục STEM nhà trường đồng chí hiệu trưởng Trần Thị Mai mời Giảng viên Đại học hàng đầu STEM trường Trần Hưng Đạo tập huấn cho toàn giáo viên nhà trường hiểu STEM, cách triển khai xây dựng học STEM Tổ Vật lý - Kỹ thuật chủ động xây dựng hoạt động trải nghiệm STEM cho học sinh lớp 10, 11 năm học 2020 - 2021 Tháng năm 2021 vừa qua trường THPT Trần Hưng Đạo đặc biệt Thầy Trương Anh Tuấn - Nguyên chuyên viên Bộ Giáo dục Đào tạo - Thầy tài trợ thiết bị thí nghiệm thực hành môn Vật lý gồm 09 chủng loại với 41 bộ, thiết bị mà Trường THPT Trần Hưng Đạo ước mơ từ lâu Sau tiếp nhận thiết bị tài trợ quan tâm hướng dẫn nhiệt tình, chu đáo Thầy, giáo viên Vật lý hiểu nguyên lý hoạt động có thêm nhiều kỹ thực nghiệm để phục vụ tốt cho công tác giảng dạy Đây điều kiện quan trọng giúp học sinh có hứng thú với mơn Vật lý đặc biệt hoạt động trải nghiệm STEM gắn liền với môn học Thầy Trương Anh Tuấn (Nguyên chuyên viên Bộ Giáo dục Đào tạo) tài trợ thiết bị thí nghiệm thực hành môn Vật lý gồm 09 chủng loại với 41 Những thay đổi bước đầu cho kết khả quan Học sinh học tập hứng thú hơn, chất lượng hiệu học tập em tốt đặc biệt phần làm cho em học sinh yêu thích mơn Vật lý nhiều thơng qua hoạt động trải nghiệm STEM mà em tích hợp kiến thức từ nhiều môn học, rèn luyện tư đa chiều, giúp em đến nguồn gốc 14 vấn đề thấy tính ứng dụng kiến thức tưởng chừng khơ khan giải pháp mắt thấy- tai nghe - tay chạm Học sinh lớp 12A4 thực hành thí nghiệm giáo thoa sóng ánh sáng Trong đề tài này, với mục đích đưa giáo dục STEM vào trường học để nâng cao chất lượng dạy học mơn, chúng tơi xin trình bày giải pháp thực 2.4 Xây dựng số chủ đề dạy học theo định hướng STEM môn Vật lý 11 THPT 2.4.1 Phân tích đặc điểm nội dung mơn Vật lý 11 chương trình THPT góc độ STEM Phần điện học chương trình Vật lý THPT việc cung cấp cho HS kiến thức ngun nhân xuất dịng điện - Điện tích - Điện trường đến khái niệm hình thành dịng điện khơng đổi, nguồn điện, điện tiêu thụ, công suất điện, loại định luật Ôm … Sự xuất từ trường xung quanh dòng điện lý thuyết tạo dòng điện xoay chiều đến vận dụng định luật điện từ, đặc biệt cảm ứng điện từ vào việc sản xuất máy phát điện, động điện, truyền tải sử dụng điện Nói chung phần lớn kiến thức phân mơn điện học chương trình Vật lý 11,12 THPT hành gần gũi có nhiều ứng dụng đời sống kỹ thuật Đây điểm thuận lợi để triển khai dạy học theo định hướng STEM Trong đề tài này, chủ yếu tập trung sâu nghiên cứu vào hai chương “Dịng điện khơng đổi Từ trường” Vật lý 11 Phân tích nội dung kiến thức chương “Dịng điện khơng đổi” theo quan điểm STEM cho thấy dịng điện chiều dùng để thắp sáng, nguồn điện chiều sử dụng rộng rãi Trong trường hợp dùng đến dịng điện khơng đổi hiệu điện nhỏ, nguồn điện đóng vai trị quan trọng, chẳng hạn đèn pin cầm tay, radio, điều khiển ti vi….Nguồn điện tạo nhiều cách dùng pin điện hóa, thực phẩm xanh Điện dễ dàng chuyển hóa thành dạng 15 lượng khác Đó đặc tính có tầm quan trọng đặc biệt, nhờ lượng điện sử dụng rộng rãi đời sống kỹ thuật GV tổ chức cho HS khai thác chủ đề STEM từ Các mạch điện dùng thực tế tương đối phức tạp, hầu hết thiết bị điện có chuyển hóa lượng điện thành nhiều dạng lượng khác Kiến thức định luật Ơm cho mạch kín cho loại đoạn mạch giúp ta tính xác thiết kế lắp ráp mạch điện Việc sử dụng nguồn điện thích hợp mắc chúng thành cách hợp lí nâng cao hiệu suất sử dụng 2.4.2 Đề xuất số chủ đề dạy học STEM phần điện học Vật lý 11 THPT Dựa vào nhu cầu thực tiễn sống mà HS cần khám phá, kết hợp với nội dung kiến thức chương trình SGK Vật lý 11, GV xây dựng nhiều chủ đề dạy học STEM Tuy nhiên lựa chọn, xây dựng thực chủ đề STEM GV cần lưu ý khơng nên để ảnh hưởng đến thời lượng dạy học mơn, xáo trộn nhiều kiến thức chương trình dạy học Sau học xong chủ đề STEM, HS phải nắm chuẩn kiến thức, kĩ quy định chương trình THPT, chủ đề STEM khai thác phù hợp với điều kiện thực tiễn dạy học nhà trường, trình độ HS Trên sở đó, chúng tơi đề xuất số chủ đề STEM phần điện học Vật lý 11 mà theo phù hợp trình dạy học trường phổ thông Ở nội dung này, triển khai chủ đề sau: STT Thời gian Tuần 15 ( 14/12-19/12) Chủ đề Chế tạo Hình thức tổ chức nguồn - GV hướng dẫn điện từ rau củ - Học sinh chuẩn bị vật liệu nhà - Thực lớp Tuần 15 ( 14/12-19/12) Mạ đồng số - GV hướng dẫn dụng cụ - Học sinh chuẩn bị vật liệu nhà - Thực lớp Tuần 32 ( 12/04-17/4) Thiết kế loa điện - GV hướng dẫn quy dẫn động - Học sinh lựa chọn chuẩn bị vật liệu nhà - Thực quấn loa lớp 16 2.4.3 Tổ chức dạy học số chủ đề STEM phần điện học Vật lý 11 THPT Trong SKKN tơi lựa chọn giới thiệu xin trình bày cụ thể trình tổ chức dạy học 01 chủ đề STEM với hình thức dạy học nói sau.Tổ chức dạy học chủ đề STEM “Chế tạo nguồn điện từ rau củ - Pin điện hóa sáng tạo” Chủ đề pin điện hóa chủ đề STEM điển hình giới thiệu nhiều tài liệu tập huấn, tạp chí, thường tổ chức dạy học hình thức dạy học dự án theo định hướng STEM thời gian 02 tiết lớp tuần làm việc nhà Căn vào điều kiện dạy học nhà trường, nội dung kiến thức học mạnh dạn thiết kế, tổ chức dạy học lại chủ đề STEM “Chế tạo nguồn điện từ rau củ ” a Lí chọn chủ đề Trong sống hàng ngày, có lẽ khơng xa lạ với củ khoai tây, chanh, táo, Chúng thực phẩm bổ dưỡng cho đời sống người Tuy nhiên, có cơng dụng khác chúng mà khơng phải biết: Trong khoa học, chúng trở thành cục pin dùng cho đồng hồ, máy tính cầm tay, đèn bàn, đèn ngủ, Trong chanh chứa chất muối, axit hữu cơ, đặc biệt acid citric Chúng cung cấp mơi trường có hai dây dẫn nối vào, phản ứng hóa học xảy ra, tạo dòng điện làm cho đồ dùng điện hoạt động Hiểu cách đơn giản, pin khoai tây hay pin chanh, có cấu tạo giống hệt pin điện hóa Cấu tạo gồm có hai dây dẫn làm hai kim loại khác hai điện cực, đầu cắm vào chanh - môi trường điện phân, đầu lại gắn vào thiết bị điện b Mục tiêu chủ đề - HS trình bày cấu tạo nguyên tắc hoạt động nguồn điện chiều gồm pin acquy - Trình bày nguyên lý tạo pin điện hóa từ củ dễ tìm sống, chế hoạt động cục pin - Vận dụng kiến thức chủ đề kiến thức biết để thiết kế, chế tạo pin điện hóa từ củ thân thiện với môi trường thắp sáng đèn led có tính ứng dụng đời sống ngày - Phát triển phẩm chất (thái độ tích cực, hợp tác, u thích, say mê khoa học, có ý thức bảo vệ môi trường), lực chung (năng lực giải vấn đề sáng tạo, giao tiếp hợp tác, tự chủ tự học) cho HS 17 c Kiến thức STEM chủ đề - Khoa học (S): Cách xác định môi trường chất Đo độ sáng thử thời gian sáng đèn Led trường hợp khác - Công nghệ (T): Sử dụng nguyên vật liệu dễ tìm an toàn vệ sinh thực phẩm: chanh, khế chua, khoai tây, dây nhôm, dây đồng, - Kĩ thuật (E): Bản quy trình tạo viên “pin chanh, pin khoai tây ” thắp sáng đèn Led - Toán học (M): Định lượng định tính nguyên liệu cần thiết để làm “pin chanh, pin khoai tây ” d Nguyên liệu dụng cụ - Nguyên liệu: chanh, khoai tây, khế chua, nhơm có độ dài khoảng 5cm, đinh sắt có độ dài khoảng 5cm, dây đồng sợi to, dây dẫn điện, đèn Led vôn (V) - Dụng cụ: máy chiếu, đồng hồ bấm - Tài liệu: tài liệu có liên quan đến thiết kế pin chanh, pin khoai tây e Thiết kế hoạt động học tập  Hoạt động 1: - Mục tiêu: Tìm hiểu chung pin, pin điện hóa + HS nắm khái niệm, cấu tạo, tính chất nguyên lí hoạt động pin, pin điện hóa (mục V- Pin Acquy - SGK Vật lý 11) + HS hiểu tầm quan trọng thực trạng sản xuất pin đời sống ngày - Thực hiện: HS thảo luận theo nhóm, trả lời câu hỏi GV đưa ra; nhận xét đặt câu hỏi cho nhóm bạn; lắng nghe, ghi chép nhận xét kết luận GV (mục V- Pin Acquy - SGK Vật lý 11)  Hoạt động 2: Quan sát video hướng dẫn làm pin từ rau củ đơn giản - Mục tiêu: HS nắm thao tác để làm nguồn điện đơn giản, tạo hứng thú cho HS - Thực hiện: HS theo dõi video  Hoạt động 3: Xây dựng quy trình thiết kế “pin chanh” - Mục tiêu: HS biết cách làm viên “pin chanh” từ nguyên liệu có sẵn mà GV chuẩn bị - Thực hiện: HS đưa quy trình tạo viên “pin chanh”  Hoạt động 4: Tiến hành làm “pin chanh” - Mục tiêu: HS làm viên “pin chanh” đơn giản thắp sáng đèn Led 18 - Thực hiện: + Nêu vấn đề: Tại từ vài chanh kim loại khác chất thắp sáng đèn Led? Chúng đóng vai trị ? Tại lại phải chọn kim loại khác chất? Giống khơng? Ta thay chanh loại khác không? + Giải vấn đề: Để hiểu điều này, phải tìm hiểu chế hoạt động cục pin Ta biết rằng, cục pin hay vật liệu trữ điện có cấu tạo gồm phần: cực dương (Anot), cực âm (Catot) chất điện phân (Electrolyte) Trong đó, hai cực âm - dương pin làm kim loại có chênh lệch electron, cịn dung mơi điện phân loại axit Khi thiết bị kết nối với pin bóng đèn chẳng hạn, tạo thành mạch điện kín Lúc này, phản ứng hoá học xảy cực điện khiến electron di chuyển từ cực dương sang cực âm, tạo thành dòng chảy điện tích, giúp thiết bị điện hoạt động Năng lượng cung cấp cho mạch điện có từ việc khử ion kim loại điện cực Một cách đơn giản, trái chanh cung cấp điều kiện cho phản ứng xảy Trong “pin chanh”, hai q trình oxy hóa khử diễn Ta xét ví dụ pin chạy đồng sắt Ở anot, sắt bị oxy hóa sau: Fe → Fe2+ + 2e Ở catot, hydro bị khử: 2H+ + 2e → H2 Ta tạo điện từ kim loại có cấu tạo electron khác nhau, đồng sắt Không chanh mà loại hoa khác khoai tây, táo, cam, chứa nhiều axit nguồn điện tự nhiên sẵn có thường chanh chứa nhiều acid citric hết + Tiến hành làm “nguồn điện từ rau củ quả”: Bước 1: Chuẩn bị nguyên liệu Bước 2: Cắm nhôm đồng vào chanh, khoai tây cho tách rời không chạm vào Bước 3: Dùng dây dẫn nối kim loại với Một đầu nối với nhơm, đầu cịn lại nối với đồng Bước 4: Nối đầu lại hai dây cuối vào chân đèn Led, quan sát tượng e) Hoạt động 6: Kiểm tra độ sáng đèn Led 5V thực làm “pin chanh” với số lượng chanh khác - Mục tiêu: HS thực làm pin chanh với số lượng chanh khác nhau, nhận thấy mức độ đèn sáng tỉ lệ thuận với số lượng chanh Từ thực 19 nghiệm, rút nhận xét: “Để đèn Led 5V sáng phải sử dụng số lượng chanh bao nhiêu?” - Thực hiện: + Bước 1: Làm “pin chanh” với số lượng chanh + Bước 2: Làm “pin chanh “ với số lượng chanh + Bước 3: Quan sát, rút nhận xét cho trường hợp ( phụ lục 02) Kết thực nghiệm cho thấy: - Khi làm “pin chanh” với số lượng chanh 2, nhận thấy đèn Led 5V không sáng không đủ dung mơi điện phân nên khơng tạo thành dịng điện - Khi làm “pin chanh “ với số lượng chanh 8, nhận thấy thời gian đèn sáng gấp đơi so với nối chanh Từ tính tốn số lượng chanh cần nối cho phù hợp với mục đích sử dụng h) So sánh độ sáng đèn Led 5V thay chanh khoai tây khế chua (hình 11) - Mục tiêu: + HS thực làm “pin khoai tây” “pin khế”; + Quan sát so sánh độ sáng đèn Led 5V tăng dần theo chiều từ khoai tây, khế, chanh (hình 11) + HS thực làm pin với số lượng khoai tây khế chua ba (hình 12) - Thực hiện: + Bước 1: Tiến hành làm “pin khoai tây” + Bước 2: Tiến hành làm “pin khế” + Bước 3: Quan sát, nhận xét độ sáng đèn Led tường loại pin Thử độ sáng đèn với số lượng khoai tây, khế chua (hình 12) Kết thực nghiệm cho thấy: Trong ba loại pin độ sáng đèn Led giảm dần từ “pin chanh”, “pin khế”, “pin khoai tây” Giải thích cho điều sau: Dung mơi điện phân pin loại axit (acid) Chất có chứa chanh, khoai tây loại củ thành phần có axit có khả làm dung môi điện phân dẫn điện khiến đèn sáng Độ sáng đèn tỉ lệ thuận với hàm lượng axit dung mơi điện phân Vì vậy, chanh chứa hàm lượng acid (cụ thể acid citric) nhiều loại nên dẫn điện tốt dẫn đến độ sáng đèn Led giảm dần từ pin chanh, pin khế chua, pin khoai tây Cũng pin chanh, độ sáng pin khoai tây, pin khế chua tăng theo số lượng khoai tây, khế chua mà sử dụng, cụ thể “pin” với số lượng khế khoai tây ta nhận thấy độ giảm đèn giảm nhiều i) Hoàn thành nội dung phiếu đánh giá tồn q trình 20 - Mục tiêu: HS hoàn thành phiếu đánh giá sản phẩm - Thực hiện: + GV thiết kế phiếu tự đánh giá sản phẩm nhóm mình, phiếu đánh giá GV nhận xét, phiếu hỏi hứng thú HS sau thực xong chủ đề Đây hoạt động ý nghĩa cần thiết kết thúc chủ đề STEM + Điểm sản phẩm nhóm tính trung bình cộng điểm nhóm HS tự đánh giá GV đánh giá 2.4.4 Kết thực nghiệm sư phạm Để đánh giá kết học tập sau tổ chức dạy học chủ đề STEM chọn khối 11 tiến hành thực nghiệm với lớp đối chứng 11A3 ,11A11 lớp thực nghiệm 11A7,11A10 trình độ học lớp 11A3 tương đương với 11A7, lớp 11A10 tương đương với 11A11 Sau sử dụng đề tài vào thực nghiệm giảng dạy, tiến hành khảo sát HS qua kiểm tra 15 phút ( phụ lục 01) Nội dung kiểm tra kiến thức phần điện thuộc chương trình SGK Vật lý 11 tơi thu kết sau: BẢNG KHẢO SÁT KẾT QUẢ HỌC TẬP CỦA HS SAU THỰC NGHIỆM Điểm Lớp đối chứng 11A3 11A11 Tỉ Số Tỉ lệ Số lệ lượng % lượng % 0,0 0,0 Lớp thực nghiệm 11A7 11A10 Số Số Tỉ lệ Tỉ lệ lượn lượng % % g 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 11,4 0,0 0,0 2,3 14,3 0,0 8,6 6,8 20,0 0,0 5,7 18,1 10 28,6 10 22,2 13 37,1 20 45,5 22,9 23 51,1 15 42,9 9 20,5 2,8 10 22,2 5,7 10 6,8 0,0 4,5 0,0 Tổng 44 100 35 100 45 100 35 100 THỐNG KẾ ĐIỂM KIỂM TRA CUỐI NĂM - NĂM HỌC 2020 - 2021 Thống kê tỉ lệ Lớp 11A3 Lớp 11A7 Lớp 11A10 Lớp 11A11 21 Điểm >=5 Số lượng Tỉ lệ Điểm từ đến 6,4 Số lượng Tỉ lệ Điểm từ Số lượng 6,5 đến 7,9 Tỉ lệ Điểm >=8 Số lượng Tỉ lệ 42 45 29 29 98% 100% 83% 83% 11 11% 13% 23% 31% 9 18% 9% 26% 26% 30 35 12 68% 78% 34% 26% Qua quan sát trình học tập HS tiết học thực nghiệm đối chứng, kết kiểm tra 15 phút, kết kiểm tra cuối năm học 2020-2021, nhận thấy việc dạy học học phần điện học Vật lý 11 theo định hướng STEM có hiệu hẳn so với tiết dạy thông thường điểm số học tập, chất lượng khơng khí học III HIỆU QUẢ DO SÁNG KIẾN ĐEM LẠI Hiệu kinh tế Mục tiêu giáo dục Stem nhằm phát triển lực phẩm chất cho học sinh, tạo niềm cảm hứng học tập, gắn kết nhà trường xã hội định hướng nghề nghiệp tương lai Việc đưa giáo dục Stem vào giảng dạy bước đầu đạt hiệu tốt học sinh biết vận dụng kiến thức để giải vấn đề sống thực tiễn gần gũi với nhiều sản phẩm đa dạng, nguyên liệu rẻ, dễ làm có tính ứng dụng cao làm đèn trang trí từ dây thừng, sử dụng chai nhựa tái chế làm đồ trang trí Những sản phẩm trang trí này trở thành sản phẩm khởi nghiệp học sinh có hiệu kinh tế Đèn trang trí làm từ dây thừng 22 Đồ trang trí chai nhựa tái chế Hiệu mặt xã hội Mặc dù đề tài triển khai mức độ dạy học môn khoa học theo phương thức STEM, chủ đề STEM đề xuất thực cịn góc độ đơn giản, sản phẩm HS tạo khơng hồn với xã hội có tính với HS nên bước đầu tạo thay đổi cách học, lối tư duy, nhận thức HS mơn Vật lý nói riêng mơn Khoa học tự nhiên nói chung Bởi mục đích chương trình giáo dục STEM khơng phải để đào tạo nhà khoa học, nhà toán học, kỹ sư mà truyền cảm hứng học tập, thấy mối liên hệ kiến thức nhận thức tầm quan trọng kiến thức STEM ảnh hưởng đến giới phát triển xã hội thực tại, tương lai Sau thực đề nhiều sản phẩm HS chế tạo sáng tạo mình, để phục vụ nhu cầu thiết yếu sống Chính việc làm bồi dưỡng cho em ý thức tự học, tự tìm tịi, sáng chế, mục tiêu quan trọng dạy học mà giáo dục hướng tới Như kết luận giáo dục STEM mang lại lợi ích thiết thực cho HS STEM học với mơ hình học HS học mơn học khác nhau: Tốn, Khoa học, Cơng nghệ đan xen bổ trợ cho khối thống HS thấy liên quan môn học khác Giúp em có tranh tổng thể kiến thức môn học Giáo dục STEM với nhiệm vụ cung cấp kiến thức kĩ cần thiết cho HS kỉ XXI mô hình giáo dục diện rộng tương lai gần giới Phương pháp giáo dục STEM mẻ có phương pháp tiếp cận khác giảng dạy học tập nên cần quan tâm nhận thức toàn xã hội Giáo dục STEM định hướng giáo dục cần thiết bối cảnh Việt Nam nay, thúc đẩy đào tạo Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật Tốn học kích thích sáng tạo, đam mê, khám phá khoa học Điều làm cho môn 23 Vật lý trở nên gần gũi với sống HS, gắn kiến thức lí thuyết với đời sống thực tế, ứng dụng tiến khoa học kĩ thuật Đây hoạt động trải nghiệm giúp HS hình thành lực thực nghiệm, khả vận dụng kiến thức vào thực tiễn, khả giải vấn đề, kích thích trí thơng minh, lịng ham hiểu biết, dễ tiếp thu kiến thức tăng động lực học tập môn Vật lý IV CAM KẾT KHÔNG SAO CHÉP HOẶC VI PHẠM BẢN QUYỀN Sáng kiến thân nghiên cứu, hồn thành áp dụng vào cơng tác chủ nhiệm trường THPT Trần Hưng Đạo, thành phố Nam Định, tỉnh Nam Định Sáng kiến chưa công bố đâu tạp chí Tôi xin cam kết không chép không vi phạm quyền! Nam Định, ngày tháng năm 2021 Tác giả sáng kiến Nguyễn Thị Huyền Dung CƠ QUAN ĐƠN VỊ ÁP DỤNG SÁNG KIẾN (xác nhận) …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… 24 [1] TÀI LIỆU THAM KHẢO https://robotsteam.vn/thuc-trang-giao-duc-stem-tren-the-gioi-va-giao-duc- stem-tai-viet-nam [2] file:///C:/Users/TAND/Downloads/47nguyen-mau-duc-dinh-thi-ngoan.pdf [3] Thủ tướng Chính phủ (2017) Chỉ thị số 16/CT-TTg ngày 04/05/2017 việc tăng cường lực tiếp cận Cách mạng công nghiệp lần thứ [4] Lê Xuân Quang (2017) Dạy học môn Công nghệ phổ thông theo định hướng giáo dục STEM Luận án tiến sĩ Khoa học Giáo dục, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội [5]http://www.yan.vn/tu-che-pin-tu-qua-chanh-co-thethap-ca-den-Led130943.html [6] Bộ GD-ĐT (2019) - Tài liệu tập huấn cán bộ, quản lý, giáo viên xây dựng chủ đề giáo dục STEM Phụ lục 01 ĐỀ KIỂM TRA 15 PHÚT - VẬT LÝ 11 Câu 1: Nếu ghép pin giống nhau, pin có suất điện động 3V thành nguồn nguồn không đạt giá trị suất điện động A.3V C.9V B.5V D.6V Câu 2: Một nguồn điện có suất điện động E, điện trở r, điện trở mạch ngồi R1= 2Ω cường độ dịng điện qua mạch I1=2A Khi điệntrở mạch ngồi R2=3Ω hiệu điện mạch ngồi U2=4,5V Giá trị E r A.E=6V, r=0,5Ω B.E=4,5V, r=1Ω C.E=6V, r=1Ω D.E=4V, r=0,5Ω Câu 3: Trường hợp sau không liên quan đến tượng điện phân A Mạ điện, đúc điện C điều chế clo B Luyện nhôm D khoan cắt kim loại Câu 5: Các vật liệu trạng thái siêu dẫn có giảm đột ngột B nhiệt độ tuyệt đối A điện trở suất C lượng D nhiệt dung riêng Câu 6: Người ta mắc pin giống song song thu nguồn có suất điện động 18 V điện trở Ω Mỗi pin có suất điện động điện trở A V; Ω B V; Ω C 18 V; Ω D V; Ω Câu 7: Một bóng đèn ghi 6V – 12W mắc vào hiệu điện 6V cường độ dịng điện qua bóng A 6A B 12A Câu 8: Một nguồn điện trở C 1A ,5 mắc với điện trở D 2A 3 Khi hiệu điện hai cực nguồn điện 6V Suất điện động nguồn điện A 3V B 6V C 7V D 19,5V Câu 9: Chọn phát biểu đúng? A Dòng điện dòng chuyển dời điện tích B Dịng điện khơng đổi dịng điện có chiều khơng thay đổi C Dịng điện khơng đổi dịng điện có chiều cường độ không thay đổi theo thời gian D Để vật có dịng điện cần có điện tích Câu 10: Công nguồn điện xác định theo công thức: A A = EIt B A = UIt C A = EI D A = UI Phụ lục 02 MỘT SỐ HÌNH ẢNH HS TRƯỜNG THPT TRẦN HƯNG ĐẠO THỰC HIỆN CÁC CHỦ ĐỀ STEM Thực chủ đề STEM “chế tạo nguồn điện từ rau củ ” Thực chủ đề STEM “Mạ đồng số dụng cụ” ... định hướng STEM mơn Vật lý 11 THPT 2.4.1 Phân tích đặc điểm nội dung mơn Vật lý 11 chương trình THPT góc độ STEM Phần điện học chương trình Vật lý THPT việc cung cấp cho HS kiến thức nguyên nhân... viên Vật lý hiểu nguyên lý hoạt động có thêm nhiều kỹ thực nghiệm để phục vụ tốt cho công tác giảng dạy Đây điều kiện quan trọng giúp học sinh có hứng thú với môn Vật lý đặc biệt hoạt động trải nghiệm. .. sau có sáng kiến Qua q trình nghiên cứu giảng dạy mơn Vật lí THPT tơi thấy khai thác, thiết kế thực nhiều chủ đề dạy học STEM tất phân môn cơ, nhiệt, điện, quang số phần khác môn Vật lý 4 Trong