Tổ chức dạy học stem chủ đề “máy nâng vật lên cao” phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo của học sinh lớp 10

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM NGUYỄN THỊ TUYẾT MAI TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM CHỦ ĐỀ “MÁY NÂNG VẬT LÊN CAO” PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ VÀ SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH LỚP 10 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH: LÍ LUẬN VÀ PPDH BỘ MÔN VẬT LÝ ĐÀ NẴNG – NĂM 2021 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM NGUYỄN THỊ TUYẾT MAI TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM CHỦ ĐỀ “MÁY NÂNG VẬT LÊN CAO” PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ VÀ SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH LỚP 10 Ngành: Lý luận PPDH Bộ mơn Vật lí Mã số: 8.14.01.11 LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng dẫn khoa học: TS Dương Xuân Qúy ĐÀ NẴNG – NĂM 2021 i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, ngồi cố gắng thân, tơi nhận giúp đỡ thầy cô, bạn bè anh chị đồng nghiệp, em học sinh thành viên gia đình Tơi xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa Vật Lí trường đại học Sư Phạm Đà Nẵng trực tiếp giảng dạy cho tơi khóa học đào tạo thạc sĩ chuyên ngành LL & PPDH môn Vật Lí, giúp tơi có hội học tập nâng cao trình độ lĩnh vực mà tơi u thích Đặc biệt với tất lịng kính trọng biết ơn sâu sắc, xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến Thầy giáo TS.Dương Xuân Quý người dành nhiều thời gian dìu dắt, trực tiếp hướng dẫn bảo tận tình cho tơi suốt q trình nghiên cứu hồn thành luận văn Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu trường THPT Ngũ Hành Sơn tập thể lớp 10/7 tạo điều kiện thuận lợi giúp đỡ suốt thời gian thực nghiệm sư phạm Cuối xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc gia đình, bạn bè bạn học viên cao học Khóa 37, 38 - Vật lí động viên giúp đỡ tơi q trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Đà Nẵng, ngày 15 tháng năm 2021 Tác giả Nguyễn Thị Tuyết Mai ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực không trùng lặp với đề tài nghiên cứu khác Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Đà Nẵng, ngày 15 tháng năm 2021 Tác giả Nguyễn Thị Tuyết Mai iii DANH MỤC VIẾT TẮT Chữ viết tắt STT Nội dung DHGQVĐ & ST Dạy học giải vấn đề sáng tạo ĐH Đại học GV Giáo viên GQVĐ Giải vấn đề HS Học sinh NL Năng lực NLGQVĐ Năng lực giải vấn đề THPT Trung học phổ thông TNSP Thực nghiệm sư phạm 10 ĐHSP Đại học sư phạm 11 TP Thành phố 12 KHKT Khoa học kĩ thuật iv MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii DANH MỤC VIẾT TẮT iii MỤC LỤC .iv DANH MỤC CÁC BẢNG vii DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ PHIẾU viii MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Tổng quan vấn đề nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu Giả thuyết khoa học Đối tượng, phạm vi nghiên cứu .3 5.1 Đối tượng nghiên cứu .3 5.2 Phạm vi nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu .3 Đóng góp đề tài Cấu trúc luận văn CHƯƠNG CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA GIÁO DỤC STEM TRONG DẠY HỌC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ VÀ SÁNG TẠO 1.1 Năng lực giải vấn đề sáng tạo 1.1.1 Khái niệm lực giải vấn đề sáng tạo .5 1.1.2 Cấu trúc lực giải vấn đề 1.2 Dạy học chủ đề giáo dục STEM dạy học vật lí 1.2.1 Khái niệm STEM 1.2.2 Giáo dục STEM 1.2.3 Mục tiêu giáo dục STEM .9 1.3 Tiến trình xây dựng kế hoạch dạy học chủ đề STEM .9 1.4 Thực trạng việc dạy học chủ đề giáo dục STEM số trường trung học thành phố Đà Nẵng 12 1.5 Thực trạng dạy học chương “Cơ học” (Vật lí lớp 10) số trường trung học phổ thông 13 1.5.1 Mục đích điều tra 13 1.5.2 Phương pháp điều tra .13 1.5.3 Đối tượng điều tra 13 1.5.4 Kết điều tra 13 v KẾT LUẬN CHƯƠNG 16 CHƯƠNG XÂY DỰNG VÀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ STEM CHƯƠNG CƠ HỌC VẬT LÍ LỚP 10 PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ VÀ SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH .17 2.1 Cấu trúc nội dung kiến thức chương “Cơ học” chương trình Vật lí lớp 10 17 2.2 Mục tiêu dạy học chương “Cơ học” chương trình Vật lí lớp 10 18 2.2.1 Mục tiêu kiến thức .18 2.2.2 Mục tiêu kỹ 21 2.2.3 Mục tiêu phát triển lực 22 2.3 Nội dung yêu cầu cần đạt chủ đề Động lực học chương trình 2018 23 2.4 Xây dựng tổ chức dạy học chủ đề STEM “Máy nâng vật lên cao” dạy học số kiến thức chương “Cơ học” Vật lí lớp 10 24 2.4.1 Mục tiêu 24 2.4.2 Thiết bị dạy học học liệu 27 2.4.3 Thiết kế tiến trình dạy học 28 2.4.4 Tổ chức hoạt động dạy học 30 2.4.4.1 Hoạt động 1: Xác định vấn đề cần giải quyết: chế tạo máy nâng vật lên cao đảm bảo tiêu chí đặt 30 2.4.4.2 Hoạt động Nghiên cứu kiến thức đề xuất giải pháp .34 2.4.4.3 Hoạt động Lựa chọn giải pháp .36 2.4.4.4 Hoạt động Chế tạo máy nâng vật lên cao theo phương án thiết kế 39 2.4.4.5 Hoạt động Báo cáo sản phẩm, thảo luận đánh giá .41 2.4.5 Công cụ kiểm tra, đánh giá 43 KẾT LUẬN CHƯƠNG 46 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 47 3.1 Mục đích nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 47 3.1.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm .47 3.1.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm .47 3.2 Đối tượng, phương pháp thời gian, địa điểm thực nghiệm sư phạm 47 3.2.1 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 47 3.2.2 Phương pháp thực nghiệm sư phạm .47 3.2.3 Thời gian, địa điểm thực nghiệm sư phạm 47 3.3 Những thuận lợi khó khăn thực nghiệm sư phạm 49 3.3.1 Những thuận lợi thực nghiệm sư phạm 49 3.3.2 Những khó khăn thực nghiệm sư phạm 49 3.4 Kết thực nghiệm 49 3.4.1 Phân tích hoạt động dạy học theo tiến trình xây dựng .49 3.4.2 Đánh giá kết thực nghiệm .54 vi 3.4.2.1 Đánh giá định tính 54 3.4.2.2 Đánh giá định lượng 59 KẾT LUẬN CHƯƠNG 62 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .63 Kết luận 63 Kiến nghị .63 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC .3 vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Cấu trúc lực giải vấn đề sáng tạo Bảng 1.2 Kết khảo sát GV thực trạng hiểu biết giáo dục STEM 14 Bảng 2.1 Các thiết bị/vật liệu cần sử dụng cho việc thiết kế máy nâng vật lên cao 28 Bảng 2.2 Các pha hoạt động chi tiết chủ đề 29 Bảng 2.3 Rubric đánh giá lực giải vấn đề thực chủ đề 44 Bảng 3.1 Kế hoạch TNSP trường THPT Ngũ Hành Sơn – Đà Nẵng 47 Bảng 3.2 Kết đánh giá sản phẩm chủ đề (giáo viên đánh giá) 54 Bảng 3.3 Kết đánh giá sản phẩm chủ đề 55 Bảng 3.4 Kết đánh giá sản phẩm chủ đề 56 Bảng 3.5 Kết đánh giá sản phẩm chủ đề 56 Bảng 3.6 Kết đánh giá sản phẩm chủ đề 57 Bảng 3.7 Điểm đánh giá phần trình bày thuyết trình nhóm 58 Bảng 3.8 Tổng điểm trung bình chủ đề 59 Bảng 3.9 Đánh giá lực giải vấn đề sáng tạo nhóm .59 Bảng 3.10 Đánh giá lực giải vấn đề sáng tạo nhóm 60 Bảng 3.11 Đánh giá lực giải vấn đề sáng tạo nhóm 60 Bảng 3.12 Đánh giá lực giải vấn đề sáng tạo nhóm 61 viii DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ PHIẾU Hình 1.1 Các đặc điểm dạy STEM 10 Hình 2.1 Sơ đồ vắn tắt nội dung chương Cơ học chương trình Vật lí 10 17 Hình 2.2 Các truyền động ăn khớp 25 Hình 2.3 Ứng dụng ngun lí Pascal .26 Hình 3.1 Bản vẽ sản phẩm thiết kế nhóm 50 Hình 3.2 Thành viên nhóm khác đặt câu hỏi chất vấn 51 Hình 3.3 Báo cảo sản phẩm 52 Hình 3.4 Trao đổi, giải đáp thắc mắc 52 Hình 3.5 Các sản phẩm học sinh 53 Hình 3.6 Giáo viên hỗ trợ 54 Hình 1A Phiếu nghiên cứu kiến thức Hình 2A.Phiếu phân cơng nhiệm vụ Hình 3A Bìa nhật ký học tập học sinh Hình 4A Nội dung nhật kí Hình 5A Phiếu ghi câu hỏi vấn đáp Hình 6A Phiếu tổng điểm sản phẩm Hình 7A Phiếu đánh giá sản phẩm Hình 8A Phiếu khảo sát GV thực trạng hiểu biết giáo dục STEM ... chọn đề tài: Tổ chức dạy học STEM chủ đề “Máy nâng vật lên cao? ?phát triển lực giải vấn đề sáng tạo học sinh lớp 10 Tổng quan vấn đề nghiên cứu Năng lực giải vấn đề sáng tạo lực quan trọng cần phát. .. cứu đề tài: ? ?Tổ chức dạy học STEM chủ đề “Máy nâng vật lên cao” phát triển lực giải vấn đề sáng tạo học sinh lớp 10” Mục tiêu nghiên cứu Xây dựng nội dung tổ chức dạy học chủ đề STEM “Máy nâng vật. .. LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA GIÁO DỤC STEM TRONG DẠY HỌC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ VÀ SÁNG TẠO 1.1 Năng lực giải vấn đề sáng tạo 1.1.1 Khái niệm lực giải vấn đề sáng tạo Khi nhắc đến lực giải