SKKN dạy học môn vật lý bằng phương pháp giáo dục STEM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc SÁNG KIẾN “DẠY HỌC MƠN VẬT LÝ BẰNG PHƯƠNG PHÁP GIÁO DỤC STEM” Nhóm tác giả: Dương Thùy Linh Giang Thị Hồng Hà Trần Thị Hồng Nguyễn Mạnh Tú Phạm Thị Thoa Đơn vị công tác: Trường THPT Hoa Lư A Ninh Bình, tháng năm 2021 CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc ĐƠN YÊU CẦU CÔNG NHẬN SÁNG KIẾN Kính gửi: Hội đồng thẩm định sáng kiến Sở giáo dục đào tạo tỉnh Ninh Bình I Nhóm tác giả sáng kiến Chúng tơi gồm: Số Họ tên TT Dương Thùy Linh Giang Thị Hồng Hà Trần Thị Hồng Nguyễn Mạnh Tú Phạm Thị Thoa Là đồng tác giả đề nghị xét công nhận sáng kiến: “Dạy học môn vật lý phương pháp giáo dục STEM” II Lĩnh vực áp dụng sáng kiến Sáng kiến áp dụng lĩnh vực giảng dạy môn vật lý THPT BI Nội dung sáng kiến Giải pháp cũ thường làm - Chương trình giáo dục tập trung vào kiến thức lý thuyết mà ý đến kỹ thực hành Tập trung vào tốn giả định, tình lí tưởng ý đến giúp người học vận dụng kiến thức, ứng dụng kiến thức vào thực tế Tập trung vào hiểu kiến thức mà để ý đến việc giúp học sinh vận dụng kiến thức học vào thực tiễn - Khi dạy học theo phương pháp truyền thống giáo viên tâm điểm học sinh khách thể, quỹ đạo xung quanh Giáo án dạy chương trình thiết kế theo đường thẳng từ xuống Nội dung giảng dạy theo tính truyền thống mang đặc điểm logic cao Nhược điểm cách dạy truyền thống học sinh dễ tiếp thu kiến thức cách thụ động, học buồn tẻ kiến thức thiên lý thuyết Bởi khơng có nhiều hội thực hành, nên học sinh khó áp dụng kiến thức học vào thực tiễn Giải pháp cải tiến Chương trình giáo dục phổ thơng kế thừa ngun lí giáo dục tảng “Học đơi với hành”, “Lí luận gắn liền với thực tiễn”, học sinh hiểu kiến thức mà phải biết vận dụng kiến thức vào thực tiễn đời sống Phương thức giáo dục STEM phương thức giáo dục giúp học sinh vận dụng kiến thức vào thực tiễn, đồng thời giúp học sinh vận dụng kiến thức liên môn vào giải vấn đề thực tiễn Do đó, phương thức giáo dục chủ yếu trường phổ thơng thực chương trình Chương trình giáo dục khơng thiết kế để dạy theo phương thức giáo dục STEM Vấn đề đặt là: Làm để đưa phương thức giáo dục STEM vào dạy chủ đề chương trình giúp học sinh thấy kiến thức học có ích đời sống, giúp học sinh sáng tạo hơn, hứng thú học tập Với nêu từ thực tế nội dung chương trình mơn Vật lí, với tiếp cận giáo dục STEM soạn giảng vật lý theo phương pháp phát triển lực học sinh thông qua giáo dục STEM đưa giải pháp cải tiến: + Với học áp dụng phương pháp giáo dục STEM, triển khai nhiệm vụ học tập để xác định vấn đề, nghiên cứu kiến thức nền, sau học sinh đề xuất giải pháp xây dựng thiết kế cuối chế tạo sản phẩm thảo luận rút kinh nghiệm + Khi học học theo phương pháp giáo dục STEM học sinh tự tìm hiểu kiến thức vận dụng kiến thức vào thực tiễn nên nắm vững kiến thức + Trong tiết báo cáo sản phẩm giáo viên đưa câu hỏi để học sinh hiểu sâu sắc mà học sinh làm nhược điểm nên học sinh nắm vững kiến thức Vì vậy, chọn tên sáng kiến “Dạy học môn vật lý phương pháp giáo dục STEM” 2.1 Tổng quan giáo dục STEM Xác định vấn đề Nghiên cứu kiến Toán (Nội dung dạy học theo chương trình xếp lại phù hợp) Đề xuất giải pháp/bản thiết kế Lựa chọn giải pháp/bản thiết kế Chế tạo mơ hình (ngun mẫu) Thử nghiệm đánh giá Chia sẻ thảo luận Điều chỉnh thiết kế Tiến trình học STEM 2.2 Minh họa dạy học vật lý phương pháp giáo dục STEM qua thiết kế máy phát điện xoay pha chiều sử dụng sức gió Điện xoay chiều đóng vai trị vô quan trọng đời sống kỹ thuật Vì việc tạo dịng điện xoay chiều điều cần thiết “Máy phát điện xoay chiều” xây dựng chương sách giáo khoa vật lý 12 Để dạy “Máy phát điện xoay chiều” theo qui trình STEM tơi chuyển tiết học thành thực hành “Thiết kế máy phát điện xoay chiều pha sử dụng sức gió” Trong chủ đề này, học sinh thực dự án thiết kế chế tạo máy phát điện xoay chiều pha sử dụng sức gió từ nguồn vật liệu dễ kiếm, thân thiện với môi trường, giá thành rẻ, độ bền cao Theo đó, học sinh phải tìm hiểu chiếm lĩnh kiến thức về: “Máy phát điện xoay chiều” – Bài 17 – sgk vật lý 12 Đồng thời, HS phải vận dụng kiến thức cũ học: - Từ thông Hiện tượng cảm ứng điên từ (Bài 23 – sgk Vật lí lớp 11); - Đại cương dịng điện xoay chiều (Bài 12 – sgk Vật lý 12) Giới thiệu chủ đề: dạy chủ đề tiết Chia lớp thành nhóm Hoạt động Hoạt động 1: Xác định yêu cầu chế tạo máy phát điện xoay chiều pha sử dụng sức gió Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền, đề xuất giải pháp Hoạt động 3: Đề xuất thiết kế, lựa chọn phương án thiết kế máy phát điện xoay chiều pha sử dụng sức gió Hoạt động 4: Chế tạo, thử nghiệm máy Hoạt động 5: Trình bày sản phẩm, chia sẻ, thảo luận điều chỉnh thiết kế CÁC CÂU HỎI THẢO LUẬN GIỮA CÁC NHÓM NHÓM I Câu (cho nhóm III): Sản phẩm máy phát điện xoay chiều sử dụng sức gió mà nhóm bạn chế tạo gió đổi chiều bạn khắc phục nào? NHÓM II Câu (cho nhóm I III): Trong suốt q trình nghiên cứu, thiết kế hoàn chỉnh sản phẩm Theo nhóm bạn, bước bước khó khăn để hồn thành sản phẩm? NHĨM III Câu (cho nhóm I II): Quan sát sản phẩm máy phát điện xoay chiều sử dụng sức gió nhóm I II Nhóm có thắc mắc: Tại nhóm II I cách làm giống bóng đèn sáng nhóm II đèn lại nhấp nháy cịn nhóm I đèn lại sáng ổn định? Câu (cho nhóm I): Máy phát điện xoay chiều sử dụng sức gió nhóm bạn sạc điện thoại.Vậy chế tạo bạn có tìm hiểu tính an tồn cho điện thoại sạc không? CÂU HỎI CỦA GIÁO VIÊN Sau học xong học theo phương pháp giáo dục STEM em học điều gì? Trong q trình chế tạo, nhóm có cách quấn dây nhau, tạo nhóm III lại tạo suất điện động lớn nhóm cịn lại(I II) nhiều? Mời nhóm III thực hành đo suất điện động tạo từ máy phát điện xoay chiều nhóm Em nêu ưu nhược điểm máy phát điện gió? Tần số dòng điện sử dụng 50Hz( Hiệu điện 220V).Khi thiết kế máy phát điện xoay chiều sử dụng sức gió này, em tính tốn tần số dịng điện f chưa?Nêu phương án đo/ tính tốn f? Giả sử sử dụng máy phát điện dùng sức gió, lượng bị dư thừa.Các em nêu phương án để tránh lãng phí lượng? 2.3 Kết đạt Chúng thấy áp dụng sáng kiến để giảng dạy cho học sinh hầu hết học sinh cảm thấy thích thú, qua sáng kiến thấy em vận dụng lý thuyết vào thực tiễn phải nhiều lần thử sai qua lần thử sai em nắm vững kiến thức Hơn nữa, chế tạo máy phát điện gió khơng có lạ với học áp dụng vào thực tế giảng dạy bước đầu em tiếp cận chương trình giáo dục phổ thơng “học đôi với hành”, dạy học lấy người học làm trung tâm, bước đầu em tập làm nghiên cứu khoa học từ phát triển lực người học từ em đam mê với mơn học Đây hình ảnh học sinh chế tạo sản phẩm: Học sinh hứng thú, lớp học sôi nổi, học sinh phải hoạt động nên phát huy lực phân loại học sinh Chúng áp dụng dạy lớp 12A, 12B năm học 2020 -2021 em chế tạo thành công máy phát điện xoay chiều pha sử dụng sức gió nhóm tạo dịng điện để thắp sáng bịng đèn, có nhóm cịn dùng máy phát điện để sạc điện thoại Bài thuyết trình em đình kèm phần phụ lục thể sáng tạo, động hứng thú với phương pháp dạy học STEM triển khai 10 Hoạt động 3: ĐỀ XUẤT CÁC BẢN THIẾT KẾ, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU PHA SỬ DỤNG SỨC GIĨ (Tiết - 45 phút) A Mục đích Mô tả thiết kế máy phát điện xoay chiều pha sử dụng sức gió Vận dụng kiến thức nguyên tắc hoạt động cấu tạo để lí giải bảo vệ sở khoa học nguyên tắc hoạt động lựa chọn phương án thiết kế máy phát điện xoay chiều pha sử dụng sức gió Lựa chọn phương án thiết kế tối ưu để thực chế tạo máy phát điện xoay chiều pha sử dụng sức gió B Nội dung 36 Học sinh nhà hoàn thành nhiệm vụ: Chia lớp thành nhóm phân nhóm trưởng thư kí u cầu thành viên nhóm vẽ ý tưởng thiết kế sản phẩm Cập nhật vào nhật kí cá nhân Các nhóm thảo luận tất ý tưởng thành viên lựa chọn ý tưởng tốt Vẽ vào nhật kí học tập nhóm Vẽ phác hoạ thiết kế sản phẩm Ghi rõ – Chú thích phận sản phẩm – Liệt kê nguyên vật liệu ứng với phận – Dự kiến kích thước, hình dáng, khối lượng, thông số kĩ thuật liên quan đến vật liệu dự định sử dụng để thiết kế cho sản phẩm – Vận dụng kiến thức khác liên quan để giải thích chế hoạt động máy lựa chọn nguyên vật liệu thông số kĩ thuật Trong tuần, HS làm việc nhóm để hồn thành thiết kế Hướng dẫn lập phương án thiết kế buổi lên lớp: HS báo cáo phương án thiết kế HS vận dụng kiến thức kĩ liên quan để bảo vệ phương án thiết kế GV HS khác phản biện Nhóm HS ghi nhận nhận xét, điều chỉnh đề xuất phương án tối ưu để tiến hành làm sản phẩm C Dự kiến sản phẩm hoạt động học sinh – Bản thiết kế – Bản ghi nhận ý kiến đóng góp bạn học câu hỏi, ý kiến phản biện nhóm bạn D Cách thức tổ chức hoạt động Bước 1: Mở đầu – Tổ chức báo cáo – GV thơng báo tiến trình buổi báo cáo + Thời gian báo cáo nhóm: phút + Thời gian đặt câu hỏi trao đổi: phút + Trong nhóm bạn báo cáo, HS ghi ý kiến nhận xét đặt câu hỏi tương ứng – GV thông báo tiêu chí đánh giá cho thiết kế * GV hướng dẫn HS sử dụng bảng tiêu chí đánh giá để đánh giá nhóm 37 khác Bước 2: Báo cáo – Nhóm HS báo cáo, ghi nhận trả lời câu hỏi phản biện – GV nhận xét – GV sử dụng phiếu đánh giá để đánh giá phần trình bày HS Bước 3: Tổng kết dặn dò – GV đánh giá phần báo cáo nhóm dựa tiêu chí + Nội dung + Hình thức báo cáo + Kĩ thuyết trình (trình bày trả lời câu hỏi) – GV yêu cầu HS tổng hợp góp ý GV nhóm, điều chỉnh thiết kế lựa chọn phương án thiết kế tối ưu – GV thông báo nhiệm vụ hoạt động học tập kế tiếp: tiến hành chế tạo báo cáo sản phẩm Phiếu đánh giá: Bản thiết kế sản phẩm Tiêu chí Đầy đủ nội dung theo yêu cầu: Poster hài hòa màu sắc, bố cục hợp lý 38 Tổng điểm 20,0 Ph iếu đá nh giá : Kỹ nă ng th uy ết trì nh m việ c nh óm Tiêu Trình bày mạch lạc rõ ràng Kết hợp với phương tiện Trả lời câu hỏi phản biện Tham gia đóng góp ý kiến phản b khác Mỗi thành viên tham gia đóng gó Tổng điểm Hoạt động 4: CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU PHA SỬ DỤNG SỨC GIÓ (HS làm việc nhà – tuần ) A Mục đích Các nhóm HS thực hành, chế tạo máy phát điện xoay chiều pha sử dụng sức gió thiết kế chỉnh sửa B Nội dung Học sinh làm việc theo nhóm thời gian tuần để chế tạo máy phát điện xoay chiều pha sử dụng sức gió, trao đổi với giáo viên gặp khó khăn C Dự kiến sản phẩm hoạt động học sinh 39 Kết thúc hoạt động, HS cần đạt sản phẩm máy phát điện xoay chiều pha sử dụng sức gió D Cách thức tổ chức hoạt động Bước HS tìm kiếm, chuẩn bị vật liệu dự kiến; Bước HS lắp đặt thành phần máy theo thiết kế; Bước HS thử nghiệm hoạt động máy, so sánh với tiêu chí đánh giá sản phẩm HS điều chỉnh lại thiết kế, ghi lại nội dung điều chỉnh giải thích lý (nếu cần phải điều chỉnh); Bước HS hoàn thiện bảng ghi danh mục vật liệu tính giá thành chế tạo sản phẩm; Bước HS hoàn thiện sản phẩm; chuẩn bị giới thiệu sản phẩm GV đôn đốc, hỗ trợ nhóm q trình hồn thiện sản phẩm Hướng dẫn chế tạo thử nghiệm sản phẩm: - Chế tạo: Dựa thiết kế điều chỉnh sau buổi bảo vệ việc thiết kế, nhóm học sinh chế tạo máy phát điện xoay chiều pha sử dụng sức gió phương án lựa chọn + Thử nghiệm lần Quan sát, ghi nhận đầy đủ tiến trình kết Đánh giá mức độ hoạt động sản phẩm so với tiêu chí đặt ban đầu Phần thiết kế hoạt động tốt? Phần thiết kế hoạt động khơng tốt? Có thể làm để cải tiến thiết kế mình? Phác hoạ ghi rõ cách cải tiến + Các lần thử nghiệm lần sau: Các cải tiến thực gì? (lưu lại ảnh sản phẩm cải tiến) Đánh giá mức độ hoạt động sản phẩm so với tiêu chí đặt ban đầu Hoạt động 5: TRÌNH BÀY SẢN PHẨM, CHIA SẺ THẢO LUẬN VÀ ĐIỀU CHỈNH THIẾT KẾ (Tiết – 45 phút) A Mục đích Sau hoạt động này, HS có khả năng: - Trình bày cách thao tác vận hành máy phát điện xoay chiều pha sử dụng sức gió - Giải thích thành công thất bại sản phẩm; 40 - Đề xuất ý tưởng cải tiến cho máy phát điện xoay chiều pha sử dụng sức gió B Nội dung HS báo cáo thử nghiệm sản phẩm GV HS nhận xét nêu câu hỏi HS giải thích thành cơng thất bại máy phát điện xoay chiều pha sử dụng sức gió đề xuất phương án cải tiến C Dự kiến sản phẩm hoạt động học sinh - Bản đề xuất cải tiến máy phát điện xoay chiều pha sử dụng sức gió - Hồ sơ học tập hoàn chỉnh chủ đề STEM: “Chế tạo máy phát điện xoay chiều pha sử dụng sức gió” D Cách thức tổ chức hoạt động GV tổ chức buổi báo cáo sản phẩm theo bước: Bước Báo cáo lớp Nội dung báo cáo nhóm - Tiến trình thi cơng sản phẩm - Kết lần thử nghiệm - Phương án thiết kế cuối - Cách sử dụng máy phát điện xoay chiều pha sử dụng sức gió Bước Vận hành kiểm tra thông số kỹ thuật máy - HS vận hành sử dụng máy phát điện xoay chiều pha sử dụng sức gió - GV HS ghi nhận vào phiếu đánh giá máy phát điện xoay chiều pha sử dụng sức gió cho nhóm Bước Tổng kết, đánh giá dự án lớp - HS GV nhận xét sản phẩm máy phát điện xoay chiều pha sử dụng sức gió - GV tổng kết đánh giá chung chủ đề: + Kiến thức, kĩ liên quan đến nguyên tắc hoạt động cấu tạo phát điện xoay chiều pha sử dụng sức gió + Quá trình thiết kế thi cơng sản phẩm + Kĩ làm việc nhóm + Kĩ trình bày, thuyết phục … 41 - GV yêu cầu HS thực nhiệm vụ cuối chủ đề: Hoàn thành hồ sơ chủ đề TT Tiêu chí Tạo dịng điện xoay chiều pha Hiệu điện đạt Ứng dụng thực tiễn Thẩm mỹ Hiệu kinh tế TỔNG HỢP TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ CÁC HOẠT ĐỘNG CỦA BÀI HỌC I PHIẾU ĐÁNH GIÁ KIẾN THỨC NỀN Tiêu chí Đầy đủ nội dung yêu cầu cần báo cáo Bài trình chiếu hài hịa, bố cục hợp lý 42 Tổng điểm 10 II PHIẾU ĐÁNH GIÁ BẢN THIẾT KẾ SẢN PHẨM Đầy đủ cầu: Poster hài hòa màu sắc, bố c Tổng điểm III PHIẾU ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM T Tổ IV PHIẾU ĐÁNH GIÁ KỸ NĂNG THUYẾT TRÌNH, LÀM VIỆC NHÓM Kết hợp với phương tiện khác hỗ trợ, cử chỉ… Thể đa dạng hình thức trình bày lời nói, 44 43 thí nghiệm, mơ hình, video, âm Thảo luận trả lời câu hỏi trọng tâm, rõ ràng đầy đủ, ngắn gọn Các thành viên hợp tác chặt chẽ, hiệu quả, đồng tron bày báo cáo MỘT SỐ HÌNH ẢNH HỌC SINH CHẾ TẠO SẢN PHẨM 45 46 47 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO STT Tên tài liệu tham khảo Tài liệu tập huấn giáo dục STEM Sách giáo khoa vật lý 12 Sách giáo khoa vật lý 11 Sách giáo khoa vật lý 10 49 ... ? ?Dạy học môn vật lý phương pháp giáo dục STEM? ?? II Lĩnh vực áp dụng sáng kiến Sáng kiến áp dụng lĩnh vực giảng dạy môn vật lý THPT BI Nội dung sáng kiến Giải pháp cũ thường làm - Chương trình giáo. .. này, học, hoạt động giáo dục STEM triển khai trình dạy học môn học STEM theo tiếp cận liên môn Các chủ đề, học, hoạt động STEM bám sát chương trình mơn học thành phần Hình thức giáo dục STEM. .. kiến áp dụng lĩnh vực giảng dạy môn vật lý THPT Trên nội dung sáng kiến: ? ?Dạy học môn vật lý phương pháp giáo dục STEM? ?? Những vấn đề cụ thể trình triển khai giải pháp chúng tơi trình bày văn