NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI
2.1.1 Cơ sở lí luận về tổ chức hoạt động trải nghiệm trong dạy học stem
2.1.1.1 Khái niệm về hoạt động trải nghiệm
Theo Chương trình GDPT tổng thể của Bộ Giáo dục và Đào tạo: “Hoạt động
Hoạt động trải nghiệm trong chương trình giáo dục phổ thông là quá trình mà học sinh tham gia trực tiếp vào các hoạt động thực tiễn tại trường học, gia đình và xã hội Qua sự hướng dẫn và tổ chức của giáo viên, học sinh sẽ phát triển tình cảm, đạo đức, phẩm chất nhân cách và các năng lực cá nhân, từ đó tích lũy kinh nghiệm sống riêng cho bản thân.
Trong hoạt động trải nghiệm STEM, học sinh khám phá thí nghiệm và ứng dụng khoa học, kỹ thuật vào thực tiễn, từ đó nhận thức được tầm quan trọng của STEM trong đời sống Hoạt động này không chỉ nâng cao hứng thú học tập mà còn thu hút sự quan tâm của xã hội đối với giáo dục STEM.
2.1.1.2 Bản chất của hoạt động trải nghiệm
Hoạt động trải nghiệm là một hình thức giáo dục kết hợp lý thuyết với thực tiễn, nhằm tạo sự thống nhất giữa nhận thức và hành động Hoạt động này không chỉ giúp học sinh hình thành niềm tin và tình cảm mà còn phát triển những năng lực cần thiết cho tương lai Mặc dù nội dung, phương pháp và hình thức tổ chức có thể tương tự như các hoạt động giáo dục khác, nhưng điểm khác biệt nằm ở cách triển khai và thực hiện các hoạt động này.
Hoạt động trải nghiệm có các đặc trƣng sau đây:
- Tính tham gia trực tiếp của HS vào từng hoạt động;
- Tính tự chủ của HS trong kế hoạch và trong hành động của cá nhân;
- Tính tập thể của HS;
- Tính tiếp cận với môi trường sống trong và ngoài nhà trường;
- Tính sáng tạo để thích ứng và tạo ra cái mới, giá trị mới cho bản thân;
- Tính trọn vẹn của hoạt động thực tiễn;
- Tính công dân có trách nhiệm khi đặt người học vào các tình huống mới;
- HS đƣợc khẳng định bản thân qua huy động kinh nghiệm và NL của mình
- HS hình thành các ý thức, phẩm chất cùng chung sống có trách nhiệm với bản thân và xã hội;
- HS đƣợc tiếp cận với giá trị cuộc sống các tình huống thực tiễn
2.1.1.3 Các nội dung của hoạt động trải nghiệm trong trường phổ thông
Nội dung hoạt động trải nghiệm bao gồm cả hoạt động cá nhân và hoạt động tập thể, tập trung vào các chủ đề khoa học và cuộc sống Hoạt động cá nhân được tổ chức dựa trên nhu cầu, độ tuổi, sở thích và năng khiếu của từng cá nhân trong các lĩnh vực như kỹ thuật, học thuật, võ thuật và nghệ thuật Trong khi đó, hoạt động tập thể được tổ chức dựa trên nhu cầu và mục tiêu chung của nhóm, đồng thời hoạt động này cũng hỗ trợ và nâng đỡ sự phát triển của các hoạt động cá nhân.
Hoạt động Nội dung hoạt động
Hoạt động cá nhân bao gồm việc thích nghi, tự chủ và tự lập, giúp mỗi người phát triển khả năng nghiên cứu khoa học và trải nghiệm thực tế Qua đó, việc khám phá bản thân, nhận diện sở thích, năng khiếu và năng lực, cũng như xác định ước mơ và định hướng nghề nghiệp trở nên quan trọng, góp phần vào sự phát triển toàn diện của mỗi cá nhân.
Hoạt động tập thể bao gồm nghiên cứu khoa học, phát minh sáng chế, nghệ thuật, thể thao, và các thực hành như làm vườn, nấu ăn, chăn nuôi, và các nghề truyền thống như mộc, đúc đồng, gốm, và hướng dẫn viên du lịch Đoàn thanh niên và tình nguyện viên tham gia vào các hoạt động bảo vệ môi trường, di sản văn hóa, tham quan dã ngoại, và các chiến dịch an toàn giao thông, an toàn thực phẩm Để xác định nội dung hoạt động thanh niên cho các cấp học và vùng miền khác nhau, cần xem xét đặc điểm tâm sinh lý lứa tuổi, hoạt động chủ đạo, mục tiêu giáo dục, và các yếu tố vùng miền Nội dung hoạt động thanh niên có thể được phân chia thành các lĩnh vực chính như khoa học - kỹ thuật - công nghệ, văn hóa - nghệ thuật, vui chơi - giải trí, lao động công ích, thể dục thể thao, và định hướng nghề nghiệp, cùng với các nội dung khác như môi trường, dân số, giới tính, an toàn giao thông, và kỹ năng sống.
Theo chương trình giáo dục phổ thông của Bộ Giáo dục và Đào tạo (26/12/2018), hoạt động trải nghiệm (TN) được thiết kế đồng tâm và tuyến tính, xuyên suốt từ lớp 1 đến lớp 12 Các mạch nội dung chính bao gồm: hoạt động hướng vào bản thân, hoạt động hướng vào xã hội, hoạt động hướng vào tự nhiên, và hoạt động hướng nghiệp.
Trong đề tài SKKN, tổ chức hoạt động trải nghiệm tập trung vào mô hình và ứng dụng liên quan đến các định luật trong chương dòng điện không đổi của vật lý lớp 11, kết hợp với kiến thức từ các môn toán, công nghệ và những lĩnh vực liên quan khác.
2.1.1.4 Phương thức tổ chức hoạt động trải nghiệm
Chương trình GDPT của Bộ Giáo dục và Đào tạo, ban hành ngày 26/12/2018, đã xác định bốn phương thức hoạt động trải nghiệm, bao gồm hoạt động trải nghiệm và hoạt động trải nghiệm hướng nghiệp.
Phương thức Khám phá là một hình thức tổ chức hoạt động giúp học sinh trải nghiệm thế giới tự nhiên và thực tế cuộc sống Phương thức này tạo cơ hội cho học sinh khám phá những điều mới lạ, tìm hiểu và phát hiện vấn đề từ môi trường xung quanh Qua đó, học sinh không chỉ bồi dưỡng cảm xúc tích cực mà còn phát triển tình yêu quê hương đất nước.
Phương thức thể nghiệm và tương tác là hình thức tổ chức hoạt động nhằm tạo cơ hội cho học sinh giao lưu, thực hành và thể nghiệm ý tưởng thông qua các hoạt động như diễn đàn, đóng kịch, hội thảo, hội thi, trò chơi và các phương thức tương tự khác.
Phương thức Cống hiến là hình thức tổ chức hoạt động nhằm tạo cơ hội cho học sinh đóng góp giá trị xã hội thông qua những hoạt động tình nguyện nhân đạo, lao động công ích và tuyên truyền Thông qua những hoạt động này, học sinh có thể thể hiện sự cống hiến thực tế của mình cho cộng đồng.
Phương thức nghiên cứu là một cách tổ chức hoạt động nhằm tạo cơ hội cho học sinh tham gia vào các đề tài và dự án nghiên cứu khoa học Qua những trải nghiệm thực tế, học sinh được truyền cảm hứng để đề xuất các biện pháp giải quyết vấn đề một cách khoa học.
Trong phạm vi SKKN, đề tài tập trung vào việc tổ chức hoạt động trải nghiệm theo phương thức của Bộ Giáo dục và Đào tạo Mục tiêu là giúp học sinh vận dụng kiến thức về "chương dòng điện không đổi - vật lý 11" để nghiên cứu, thiết kế và chế tạo các sản phẩm như quạt điện mini và máy bơm nước Hoạt động này được thực hiện theo định hướng giáo dục STEM, nhằm phát triển kỹ năng thực tiễn cho học sinh.
2.1.1.5 Quy trình tổ chức hoạt động trải nghiệm
Việc thiết kế kế hoạch hoạt động tình nguyện là một bước quan trọng, ảnh hưởng đến sự thành công của chương trình Quá trình này bao gồm các bước cụ thể nhằm đảm bảo hiệu quả và tính khả thi của các hoạt động tình nguyện.
Bước 1: Xác định nhu cầu tổ chức hoạt động trải nghiệm
CƠ SỞ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
2.2.1 Thực trạng dạy và học trải nghiệm STEM môn Vật lý ở trường THPT
X nơi tôi đang công tác hiện nay
Kết quả thăm dò 36 GV dạy tại trường THPT X nơi tôi công tác về vận dụng và tổ chức dạy học trải nghiệm Stem tôi thấy:
Mặc dù một số giáo viên đã áp dụng phương pháp dạy học trải nghiệm STEM, nhưng hầu hết vẫn chưa sử dụng thường xuyên, dẫn đến mức độ áp dụng còn rất hạn chế.
Hình 1: Mức độ sử dụng dạy học trải nghiệm stem trong dạy học của GV
Dạy học trải nghiệm STEM được đánh giá cao bởi hiệu quả trong việc phát triển toàn diện năng lực học sinh Các giáo viên nhận thấy rằng phương pháp này giúp rèn luyện kỹ năng giao tiếp và ứng xử, đồng thời phát triển tư duy sáng tạo và khả năng vận dụng kiến thức Vật lý vào thực tiễn Hơn nữa, học sinh còn được nâng cao năng lực hợp tác, kỹ năng thuyết trình trước đám đông và khả năng giải quyết vấn đề.
Hạn chế của trải nghiệm STEM là vấn đề thời gian, khi mà hầu hết giáo viên cho rằng việc thực hiện các hoạt động STEM cần nhiều thời gian hơn so với khung thời gian hiện tại Điều này làm cho trải nghiệm STEM không phù hợp với hình thức thi cử hiện nay, gây khó khăn trong việc tích hợp vào chương trình học.
Hiện nay, một số giáo viên đã tích cực áp dụng phương pháp dạy học trải nghiệm STEM, nhưng vẫn còn nhiều giáo viên e ngại trong việc đổi mới Họ thường bám vào phương pháp dạy học thuyết trình và áp đặt, chưa tự tin trao đổi chuyên môn với đồng nghiệp để thực hiện dạy học tích hợp liên môn Những khó khăn này là rào cản lớn khiến họ chưa quyết tâm thay đổi phương pháp giảng dạy.
+ Tư tưởng, quan niệm cũ đã ăn sâu trong tiềm thức và hành vi một số giáo viên có thâm niên nghề cao
Đổi mới phương pháp giảng dạy đòi hỏi giáo viên phải liên tục tìm kiếm và thiết kế các kịch bản phù hợp với từng bài học Quá trình này tốn nhiều thời gian, và nếu không có đam mê cũng như tình yêu nghề, nhiều giáo viên có thể cảm thấy nản lòng.
+ Dạy học theo phương pháp trải nghiệm Stem đòi hỏi giáo viên phải xây dựng chủ đề tích hợp, liên môn với các bộ môn khác
Kết quả thăm dò tại trường THPT X cho thấy, hầu hết học sinh lớp 11A3, 11D2 và 11D3 đều hứng thú với kiến thức Vật lý thực tiễn và yêu cầu vận dụng kiến thức để giải quyết vấn đề Mặc dù ban đầu, các em gặp khó khăn trong việc thích nghi với phương pháp dạy học trải nghiệm STEM do tốn nhiều thời gian, nhưng sau khi tham gia, phần lớn học sinh đều cảm thấy thích thú Qua quá trình thực hiện nhiệm vụ học tập, các em không chỉ học hỏi và giao lưu mà còn phát triển nhiều kỹ năng cần thiết cho định hướng nghề nghiệp tương lai.
Hình 2: Mức độ yêu thích dạy học stem trong học tập của HS
Dạy học trải nghiệm STEM mặc dù gặp một số khó khăn trong quá trình thực hiện, nhưng vẫn mang lại nhiều ưu điểm nổi bật Phương pháp này giúp giáo viên tập trung vào việc lấy người học làm trung tâm, từ đó phát triển toàn diện cho học sinh.
2.2.2 Thuận lợi và khó khăn trong việc áp dụng đề tài
2.2.2.1 Thuận lợi Đội ngũ cán bộ giáo viên nhà trường và tổ bộ môn đảm bảo về số lượng và chất lượng, đáp ứng yêu cầu của cấp học Giáo viên trong nhà trường luôn có trách nhiệm cao, say mê với nghề nghiệp và hết lòng yêu thương học sinh Ngay từ đầu năm học, ban giám hiệu và tổ bộ môn đã có triển khai các kế hoạch, chỉ thị, nhiệm vụ năm học; đổi mới PPDH nhằm phát triển năng lực HS, tạo hứng thú học tập cho
Lãnh đạo trường khuyến khích giáo viên áp dụng các phương pháp dạy học mới như dạy học dự án (DHDA), STEM, trải nghiệm sáng tạo, và tích hợp chủ đề để nâng cao rèn luyện và phát triển năng lực cho học sinh.
Nhiều trường THPT hiện nay sở hữu cơ sở vật chất hiện đại, đáp ứng nhu cầu học tập và hoạt động ngoại khóa Các hoạt động Đoàn Thanh niên yêu cầu sự tham gia tích cực của công nghệ thông tin, với học sinh ngày càng thành thạo trong việc sử dụng máy vi tính, máy chiếu và khai thác thông tin từ mạng Do đó, việc áp dụng công nghệ trong báo cáo sản phẩm dự án trở nên cần thiết và hiệu quả hơn.
Khi giảng dạy Vật lý, nhiều giáo viên thường chỉ trình bày kiến thức mà thiếu phần phân tích và giải thích, dẫn đến việc học sinh khó hiểu bản chất vấn đề Hệ quả là học sinh thường chỉ ghi nhớ và áp dụng một cách máy móc, không liên hệ với các kiến thức tương tự, gây cản trở trong quá trình tiếp thu.
Năng lực của giáo viên trong việc áp dụng chương trình đổi mới phương pháp dạy học ở các trường và địa phương không đồng đều Nhiều giáo viên vẫn chưa thực hiện đổi mới do thiếu quan tâm đến cải cách của Bộ Giáo dục Phương pháp dạy học của họ thường thiếu sáng tạo và gò bó, chủ yếu dựa vào việc truyền thụ kiến thức từ sách giáo khoa theo lối truyền thống, khiến học sinh chỉ nghe và chép Điều này dẫn đến việc học sinh tiếp nhận kiến thức một chiều, thiếu sự năng động và tự tin.
Nhiều giáo viên hiện nay chưa đủ kinh nghiệm và năng lực để tổ chức các hoạt động trải nghiệm STEM, do thiếu các chương trình tập huấn hiệu quả Hơn nữa, việc tham gia vào các hoạt động thực tiễn còn hạn chế, dẫn đến sự thiếu hụt kinh nghiệm trong việc triển khai các hoạt động này.
Nhiều giáo viên tập trung vào việc rèn luyện bài tập thi đại học, khiến học sinh chỉ học để vượt qua kỳ thi mà không chú trọng đến kiến thức thực tiễn Điều này dẫn đến việc nhiều kiến thức quan trọng bị lãng quên và không được áp dụng trong cuộc sống thực.
Chương trình hoạt động trải nghiệm yêu cầu giáo viên đầu tư thời gian và công sức vào việc chuẩn bị kỹ lưỡng về nội dung, phương pháp, hình thức tổ chức và dụng cụ cần thiết.
Thiết kế các hoạt động trải nghiệm trong dạy học stem chủ đề dòng điện không đổi
2.3.1 Dạy học trải nghiệm phần DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI – Dự án trải nghiệm: MÁY BƠM NƯỚC MINI
- Phạm vi kiến thức: HS tìm hiểu về dòng điện không đổi, công suất điện, ghép nguồn điện, định luật ôm đối với đoạn mạch
- Thời gian thực hiện: 2 tuần, gồm 1 tiết trên lớp và thời gian thực hiện ngoài lớp
Bài học liên quan đến dòng điện không đổi bao gồm Bài 7: Nguồn điện, Bài 8: Điện năng và công suất điện, Bài 9: Định luật Ôm cho toàn mạch, và Bài 10: Ghép các nguồn điện thành bộ Những kiến thức này giúp người học hiểu rõ hơn về các khái niệm cơ bản trong điện học và ứng dụng của chúng trong thực tiễn.
II Mục tiêu dự án
Học sinh được trải nghiệm thực tế các kiến thức liên môn như Toán, Lý, Công nghệ và Mỹ thuật để chế tạo những sản phẩm đa dạng từ dòng điện không đổi, chẳng hạn như máy bơm nước mini.
+ HS biết sử dụng dòng điện không đổi, để làm quay động cơ điện một chiều
+ HS biết cách lấy dòng điện không đổi từ nguồn điện không đổi nhƣ pin, acquy, hoặc chỉnh lưu dòng điện xoay chiều thành dòng điện không đổi
Học sinh nhận thức rõ giá trị và ý nghĩa của kiến thức, kỹ năng từ nhiều môn học trong chương trình giáo dục phổ thông, qua đó ứng dụng chúng vào việc giải quyết các vấn đề thực tiễn.
Rèn luyện các kỹ năng nghiên cứu khoa học là rất quan trọng, bao gồm khả năng đặt câu hỏi rõ ràng, xây dựng giả thuyết hợp lý, xác định phương pháp thực hiện hiệu quả và quan sát hiện tượng trong các thí nghiệm một cách cẩn thận.
+ Rèn luyện đƣợc kĩ năng tƣ duy sáng tạo, cách xử lý và giải quyết tình huống thực tế
+ Rèn luyện kĩ năng giải thích và kết luận
- Học sinh nắm vững các kiến thức thuộc các môn liên quan
- Lập đƣợc kế hoạch chi tiết các dụng cụ thiết bị đủ để thực hiện dự án theo yêu cầu đặt ra
- Thiết kế và lắp đặt hoàn thiện một chiếc máy bơm nước mini với động cơ và vật liệu đơn giản
+ Rèn luyện tƣ duy nghiên cứu khoa học thông qua thực hiện các hoạt động, thí nghiệm
+ Xây dựng đƣợc các thói quen tốt trong học tập và trong đời sống
+ Năng lực vận dụng kiến thức Vật lý vào thực tiễn cuộc sống
+ Năng lực giải quyết vấn đề
+ Năng lực tham gia và tổ chức hoạt động trong tập thể
+ Năng lực định hướng nghề nghiệp
+ Giáo án, bài giảng PowerPoint
+ Ôn lại các kiến thức đã học có liên quan: dòng điện, nguồn điện, điện năng, công suất điện, ghép nguồn điện
- Phương pháp dạy học: dạy học dự án trải nghiệm stem
V Thiết kế hoạt động dự án: “MÁY BƠM NƯỚC MINI”
Trên thị trường hiện nay, có rất nhiều loại máy bơm nước điện một chiều và xoay chiều với đa dạng kích cỡ, kiểu dáng và mức giá Vậy những bộ phận cấu thành của những chiếc máy bơm này là gì? Liệu chúng ta có thể chế tạo được máy bơm mini sử dụng dòng điện không đổi hay không?
Chiếc máy bơm này được chế tạo từ những sản phẩm đã qua sử dụng, góp phần giải quyết vấn đề rác thải và bảo vệ môi trường.
Học sinh sẽ được tổ chức đi thực tế tại các trạm bơm nước ở xã Quỳnh Thanh và Quỳnh Yên, huyện Quỳnh Lưu để quan sát và tìm hiểu về máy bơm Tại đây, các em sẽ được đại diện ban quản lý giới thiệu về trạm bơm, các loại máy bơm cũng như cách thức vận hành của chúng Học sinh cần chuẩn bị các câu hỏi liên quan đến máy bơm nước, chẳng hạn như nguồn động cơ sử dụng cho máy bơm, nhằm nâng cao hiểu biết và kỹ năng thực tiễn.
18 năng lượng gì? Máy bơm nước cấu tạo gồm mấy phần? Cấu tạo của những phần đó? Nguyên lý hoạt động của máy bơm nước như thế nào? …
Học sinh được chia thành các nhóm để tìm hiểu về máy bơm nước tại nhà hoặc tại các cơ sở sửa chữa Các em sẽ quan sát cấu tạo bên trong của máy bơm nước, bao gồm buồng bơm, cánh quạt, nguồn cấp điện, động cơ điện, vòi hút nước và vòi xả nước Việc này giúp các em nắm rõ hơn về các bộ phận và chức năng của máy bơm nước.
Giáo viên hướng dẫn học sinh tự nghiên cứu về cách chế tạo máy bơm nước mini sử dụng dòng điện một chiều, thông qua việc tìm kiếm thông tin trên internet hoặc các tài liệu liên quan.
- HS chế tạo được máy bơm nước mini dùng dòng điện một chiều
- Giáo viên hướng dẫn học sinh thực hiện nhiệm vụ
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
Hoạt động 1: Đề xuất vấn đề
- Yêu cầu đọc thông tin từ SGK
- Yêu cầu đọc thông tin từ các nguồn khác
- Yêu cầu HS thảo luận để trả lời câu hỏi:
1 Máy bơm nước gồm có những bộ phận chính nào?
2 Trình bày cấu tạo phần bơm?(Roto bơm, trên có gắn nhiều cánh quạt và đặt trong buồng bơm (stato) Roto bơm gắn với trục của động cơ điện
3 Sử dụng động cơ điện một chiều là loại có điện áp và công suất bao nhiêu?
4 Nguồn điện cung cấp cho máy bơm nước là pin, hay ácquy, loại bao nhiêu vôn? Để động cơ chạy bình thường thì cần bao nhiêu pin hoặc bao nhiêu ác quy? Cách đấu nối
- HS thảo luận nhóm theo lời chỉ dẫn của GV
19 chúng để có điện áp phù hợp?
6 Vòi nước vào và vòi nước ra có đường kính bao nhiêu? Làm bằng vật liệu nào
GV cho hs thảo luận nhóm để hoàn thành phương án thiết kế chế tạo
HS thảo luận và phác thảo mô hình ra giấy A 0 bao gồm các nội dung sau:
- Hình vẽ phác thảo về máy bơm và mạch điện
- Nguyên lý đơn giản để tạo ra máy bom nước mini dùng dòng điện không đổi
Trình bày ý tưởng mô hình
- Lắng nghe và chỉnh sửa nếu cần thiết
- HS trình bày ý tưởng làm mô hình và nhận dụng cụ
Chế tạo máy bơm nước
Bước 1: Chuẩn bị nguyên liệu
Bước 2: làm phần bơm (cánh quạt hút nước, buồng hút, …)
Bước 3: làm nồi hơi(khóa nước một chiều để giữ nước mồi)
Bước 4: làm ống hút nước vào và ống hút nước ra
Bước 5: đấu các nguồn điện để tạo ra bộ nguồn có điện áp định mức phù hợp cho động cơ
Bước 6: lắp ghép các bộ phận với nhau để hoàn thiện máy bơm nước mini
- Hoàn thiện và thử nghiệm, kiểm tra các chỉ tiêu đề ra Báo cáo sản phẩm
CÁC SẢN PHẨM DỰ ÁN: “MÁY BƠM NƯỚC MINI”
2.3.2 Dạy học STEM phần dòng điện không đổi: CHẾ TẠO QUẠT ĐIỆN MINI DÙNG NGUỒN MỘT CHIỀU
I Kế hoạch dạy học STEM
1 Tên chủ đề: “CHẾ TẠO QUẠT ĐIỆN MINI DÙNG NGUỒN MỘT CHIỀU”
Trong các buổi sinh hoạt tập trung tại trường, thời tiết nóng bức khiến học sinh thường phải sử dụng quạt tay, nhưng điều này gây mỏi tay và mệt mỏi Tự chế tạo một chiếc quạt điện mini là giải pháp hiệu quả cho vấn đề này Quạt điện mini sử dụng nguồn 9V-12V, có kích thước nhỏ gọn và được làm từ những vật liệu dễ tìm, dễ chế tạo Bên cạnh đó, việc thiết kế quạt điện mini không chỉ mang lại sự tiện lợi mà còn giúp học sinh tìm hiểu về mạch điện một chiều, động cơ điện một chiều và rèn luyện các kỹ năng gia công cơ bản.
Trong chủ đề này, HS sẽ thực hiện dự án thiết kế và chế tạo đƣợc quạt điện mini từ các vật liệu thân thiện với môi trường
Theo đó, HS phải tìm hiểu và chiếm lĩnh các kiến thức mới:
- Dòng điện không đổi Nguồn điện (Bài 7 Vật lí lớp 11)
- Điện năng, công suất điện (Bài 8 Vật lí lớp 11)…
- Các kiến thức vật lí liên quan khác Đồng thời học sinh phải vận dụng các kiến thức các môn thành phần:
Khoa học (S): Bài viết hướng dẫn cách chế tạo quạt điện mini bằng cách áp dụng kiến thức về dòng điện không đổi, điện áp định mức, công suất điện, điện trở và độ sụt áp trong mạch điện không đổi.
+ Công nghệ 11: Thiết kế, bản vẽ kỹ thuật ;
+ Toán: Tính toán, dự toán kinh phí của dự án,
- Động cơ từ các loại đồ chơi cũ (hoặc mua ở các cửa hàng linh kiện điện tử), sử dụng nguồn điện từ 9V- 12V,
- Tạo ra đƣợc chiếc quạt mini có khả năng làm mát đƣợc 1m
- Thời gian hoạt động từ 30 phút trở lên,
- Phải an toàn cho người sử dụng, có tính thẩm mĩ, tính tiết kiệm
- Vận dụng đƣợc các kiến thức trong chủ đề và kiến thức đã biết thiết kế quạt điện mini từ các vật liệu thân thiện với môi trường
- Mô tả đƣợc cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của quạt điện mini;
- Đo điện áp và cường độ dòng điện để kiểm tra hoạt động ổn định của quạt
- Vẽ đƣợc bản thiết kế quạt điện mini
- Chế tạo đƣợc quạt điện mini theo bản thiết kế;
- Trình bày, bảo vệ được ý kiến của mình và phản biện ý kiến của người khác
- Nghiêm túc, chủ động, tích cực tham gia các hoạt động đƣợc giao để giải quyết nhiệm vụ
- Có tinh thần trách nhiệm, hòa đồng, giúp đỡ nhau trong nhóm, lớp
- Có ý thức tuân thủ các tiêu chuẩn kĩ thuật và giữ gìn vệ sinh
- Xây dựng đƣợc các thói quen tốt trong học tập và trong đời sống
- Có ý thức thực hiện đúng quy trình, các quy định về an toàn, tiết kiệm điện và bảo vệ môi trường
4 Phát triển phẩm chất, năng lực a Về Phát triển phẩm chất
- Có thái độ tích cực, hợp tác trong làm việc nhóm;
- Yêu thích, say mê nghiên cứu khoa học;
- Có ý thức bảo vệ môi trường
- Hợp tác trong nhóm để cùng thực hiện nhiệm vụ học tập b Phát triển các năng lực
- Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo khi khảo sát hoạt động của động cơ quạt; chế tạo đƣợc quạt điện mini một cách sáng tạo;
- Năng lực giao tiếp và hợp tác: thống nhất bản thiết kế và phân công thực hiện từng phần nhiệm vụ cụ thể
Học sinh phát triển năng lực tự chủ và tự học thông qua việc tự nghiên cứu kiến thức nền, từ đó áp dụng những kiến thức này để thiết kế một bản vẽ cho quạt điện mini.
- NL sử dụng ngôn ngữ vật lý, vận dụng kiến thức vật lý vào thực tiễn cuộc sống
- Các thiết bị dạy học: Mẫu bản kế hoạch, …
- Nguyên vật liệu và dụng cụ để chế tạo quạt điện mini
Mô tơ điện, pin, ác quy và bộ chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành một chiều là những thành phần quan trọng trong hệ thống điện Ngoài ra, cần có dây dẫn, công tắc, ống nhựa PVC, nắp ống nhựa PVC, keo, băng dính, thước, kéo và bút để hoàn thiện các dự án điện.
IV Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học STEM
Hoạt động 1: Xác định vấn đề hoặc nhu cầu thực tiễn
1 Mục đích của hoạt động
- Học sinh hình thành một phần kiến thức ban đầu về mạch điện, công suất của động cơ, nhận diện đƣợc các thành phần trong mạch điện
- Học sinh nhận thấy sự cần thiết và ý nghĩa của quạt điện mini trong đời sống của bản thân
- Học sinh tiếp nhận đƣợc nhiệm vụ thiết kế quạt mini, nghi nhận đƣợc các tiêu chí của sản phẩm, và các tiêu chí đánh giá sản phẩm này
- Nêu đƣợc nguyên lý cấu tạo và hoạt động của quạt mini
+ Hình thức: thẩm mỹ, an toàn, tiện lợi, dễ tháo lắp, sửa chữa
+ Chế tạo từ những vật liệu dễ tìm kiếm: tận dụng những đồ chơi cũ hoặc dễ mua
Bài viết cung cấp đầy đủ thông tin về các thông số kỹ thuật quan trọng, bao gồm loại vật liệu, nguồn điện, độ dài cánh quạt, chiều cao quạt, độ rộng đế quạt và điện áp định mức của động cơ.
+ Có khả năng làm mát khoảng cánh 1m, độ rộng gió làm mát 0,5m, cầm tay hoặc để bàn dễ dàng
+ Quạt điện có thể điều chỉnh tốc độ
Mỗi nhóm học sinh(4 nhóm) thiết kế một chiếc quạt điện mini
Giáo viên Học sinh Hình thức, địa điểm
GV hướng dẫn HS làm nhiệm vụ sau:
(nhóm các thành viên trong một xã hoặc xã liền kề để thuận tiện hoạt động)
- HS hình thành các nhóm
- Cử nhóm trưởng, thư ký và các thành viên phụ trách nhiệm vụ khác
- Tìm hiểu kiến thức về bài:
Dòng điện không đổi, nguồn điện, công suất điện, ghép nguồn điện…
- Tìm hiểu về động cơ điện một chiều
- Hãy chế tạo quạt điện mini
Lắng nghe, ghi chép, tập trung ý kiến thắc mắc cần hỏi
24 dùng nguồn điện một chiều
Giải thích, tháo gỡ, thắc mắc cho học sinh
Nêu câu hỏi về những thắc mắc, chƣa rõ
Giới thiệu tài liệu về kiến thức nền: SGK vật lý 11
Phân công nhiệm vụ tìm hiểu kiến thức nền
* Các nhóm tự phân công nhiệm vụ cho từng thành viên trong nhóm
Tên thành viên Vị trí Nhiệm vụ chính
……… Nhà chuyên môn Nắm chắc kiến thức liên môn Tính toán phù hợp,…
……… Nhà thiết kế Vẽ bản thiết kế chi tiết
……… Chuyên gia vật liệu thi công
Tìm kiếm, gia công nguyên vật liệu, tạo mô hình
……… Kế toán Dự trù kinh phí, thu chi
……… Chuyên gia ghi hình Quay video, chụp hình
- Bảng phân công nhiệm vụ
- Bảng dự trù vật liệu, dụng cụ và kinh phí cần có
- Bản vẽ thiết kế mô hình
4 Cách thức tổ chức hoạt động
- GV chia lớp thành 4 nhóm(mỗi nhóm 9 đến 12 người)
- Nêu vấn đề, giao nhiệm vụ
- Thông báo thời gian hoàn thành từng nhiệm vụ
- Thông báo tiêu chí đánh giá sản phẩm
- Tiêu chí đánh giá xem phụ lục
Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp cho dự án thiết kế quạt điện mini
1 Mục đích của hoạt động
Công cụ đánh giá
- Bước 1: HS đánh giá sản phẩm của mình theo nhóm(sử dụng phiếu đánh giá nhóm 01)
- Bước 2: HS đánh giá quá trình làm việc của mình và của các thành viên trong nhóm qua đánh giá đồng đẳng(sử dụng phiếu đánh giá nhóm 02)
Trưởng nhóm thực hiện đánh giá quá trình làm việc của nhóm, tổng hợp những ưu nhược điểm, hạn chế và mức độ đóng góp của từng thành viên Đánh giá này được thực hiện với tinh thần thẳng thắn, khách quan và xây dựng nhằm nâng cao hiệu quả làm việc.
- Bước 3: Trưởng nhóm và thư kí tổng hợp các phiếu đánh giá, bản kế hoạch và nhật kí làm việc của nhóm gửi về cho GV
(Phiếu đánh giá có ở phần phụ lục)
Thực nghiệm sƣ phạm
2.5.1 Mục đích thực nghiệm sƣ phạm
Thông qua thực nghiệm sư phạm, bài viết kiểm chứng giả thuyết khoa học về việc tổ chức các hoạt động trải nghiệm STEM trong giảng dạy chủ đề dòng điện không đổi cho học sinh lớp 11, đồng thời đánh giá tính khả thi của đề tài nghiên cứu này.
Dựa trên quá trình quan sát và theo dõi học sinh trong suốt quá trình học tập cũng như kết quả của các hoạt động dự án, có thể thực hiện đánh giá định tính một cách hiệu quả.
Trong các sản phẩm dự án, học sinh không chỉ trình bày cấu tạo mà còn thể hiện khả năng khám phá và hiểu biết sâu sắc về sản phẩm Bên cạnh đó, các em còn thể hiện sự sáng tạo trong việc tái chế sản phẩm, đồng thời nâng cao ý thức bảo vệ môi trường.
Sản phẩm của HS, mặc dù chưa hoàn thiện, vẫn thể hiện sự sáng tạo và niềm đam mê trong nghiên cứu khoa học, đồng thời rèn luyện đức tính cẩn thận và tỉ mỉ.
- Khả năng liên hệ thực tiễn, vận dụng lí thuyết vào thực tiễn đƣợc cơ bản
Sau khi hoàn thành việc giảng dạy chủ đề, tôi tiến hành khảo sát các lớp học để so sánh kết quả giữa trước và sau khi thực hiện dạy trải nghiệm STEM.
- Khảo sát mực độ hứng thú học môn Vật lý của HS
Sự hứng thú học môn Vật lí của các em đạt mực độ nào Trước thực nghiệm Sau thực nghiệm
Biểu đồ: “ mực độ hứng thú học môn Vật lý của HS”
Qua kết quả khảo sát thấy học sinh nhận thức học môn vật lý có sự thay đổi
Kết quả thực nghiệm cho thấy, mức độ rất thích tăng từ 10% lên 17%, trong khi mức độ thích tăng từ 12% lên 22% Ngược lại, mức độ bình thường giảm từ 68% xuống 52%, còn mức độ không thích có giảm nhưng chưa đáng kể.
- Khảo sát lí do HS yêu thích học môn vật lý
Em thích môn Vật lí vì Trước TN Sau TN
Môn Vật lí là một trong những môn thi tốt nghiệp, đại học
Bài học Vật lí sinh động dễ hiểu 10% 33%
Kiến thức Vật lí dễ tiếp thu 7% 11%
Kiến thức Vật lí thực tế nhiều 7% 13%
Rất thích Thích Bình thường Không thích
Biểu đồ: lí do HS yêu thích học môn vật lý
Biểu đồ cho thấy sự giảm sút trong việc coi môn vật lý là môn thi tốt nghiệp, trong khi đó, nhận thức về vai trò của vật lý trong đời sống ngày càng tăng lên.
- Khảo sát cách thức tiếp nhận kiến thức vật lí của HS
Trong giờ học môn Vật lý em thích đƣợc học như thế nào Trước TN Sau TN
Tập trung nghe giảng, phát biểu ý kiến, thảo luận làm việc
Nghe giảng, ghi chép thủ động 23% 12% Đƣợc làm các thí nghiệm thực hành để hiểu sâu sắc vấn đề về Vật lý
Làm các bài tập nhiều để ôn thi đại học 27% 15%
Biểu đồ: cách thức tiếp nhận kiến thức vật lí của HS
Tập trung nghe giảng, phát biểu ý kiến, thảo luận làm việc
Nghe giảng, ghi chép thủ động Được làm các thí nghiệm thực hành để hiểu sâu sắc vấn đề về hóa học
Làm các bài tập nhiều để ôn thi đại học Trước TN Sau TN
Từ số liệu thấy rằng nguyện vọng của các em là muốn đƣợc thực hành nhiều hơn hơn là nghe giảng và chép bài truyền thống
- Khảo sát về nội dung dạy học vật lí
Nội dung dạy học Trước TN Sau TN
Không cần thí nghiệm thực hành nhiều 11% 5%
Tăng cường học lý thuyết và giải bài tập tính toán gắn với kì thi đại học cao đẳng
Giảm tải lý thuyết, vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tăng cường thí nghiệm thực hành
Biểu đồ: nội dung dạy học vật lí
Theo thống kê, phương pháp dạy học trải nghiệm STEM đã làm thay đổi nhận thức của nhiều học sinh về môn Vật lý, giúp các em không còn sợ hãi và khuyến khích sự tò mò, khám phá sâu hơn về môn học này.
- Khảo sát TN đánh giá năng lực nhận thức HS
Tôi đã bố trí thực nghiệm trên 3 lớp 11A3, 11D2, 11D3 tại trường THPT nơi tôi công tác, với tổng số 130 học sinh trong học kỳ 1 năm học 2021 – 2022 Qua kết quả đánh giá học sinh của các lớp, tôi đã thực hiện thí nghiệm kết hợp giữa bài đánh giá kiến thức và đánh giá sản phẩm của các nhóm dựa trên các tiêu chí trong trải nghiệm STEM với chủ đề dòng điện không đổi, và thu được những kết quả đáng chú ý.
Bảng kết quả TN đánh giá năng lực nhận ở các lớp
Tiêu chí (SĨ SỐ: 44) SĨ SỐ: 44 HS) (SĨ SỐ: 42 HS) Điểm < 3 0 (0%) 0(0%) 0(0%) Điểm từ 3 đến < 5 0 (0%) 0 (0%) 0(0%) Điểm từ 5 đến
