Xây dựng và thực hiện một số chủ đề dạy học STEM phần các định luật bảo toàn vật lí 10 THPT

MỤC LỤC Trang PHẦN I ĐẶT VẤN ĐỀ Lí chọn đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu Đóng góp đề tài PHẦN II NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Cơ sở lí luận 1.1 Cơ sở lí luận giáo dục STEM nhà trường phổ thơng đáp ứng với chương trình GDPT 1.2 Xây dựng thực học STEM 1.3 Các bước phân tích hoạt động học học sinh 20 1.4 Giáo dục STEM dạy học mơn Vật lí 21 Cở sở thực tiễn dạy học Vật lý theo định hướng STEM số trường PT 2.1 Thực trạng tổ chức dạy học môn Vật lý theo định hướng STEM số trường THPT địa bàn huyện Thanh Chương 22 2.2 Nguyên nhân khó khăn thực trạng dạy học Vật lý trường THPT theo định hướng STEM 26 Xây dựng thực số chủ đề dạy học STEM phần định luật bảo tồn Vật lí 10 THPT 3.1 Mơ tả chủ đề 27 3.2 Mục tiêu 31 3.3 Thiết bị 32 3.4 Tiến trình dạy học 32 Kết thực nghiệm sư phạm 50 Một số kết đạt tổ chức dạy học chủ đề STEM phần định luật bảo tồn Vật lí 10 THPT 51 PHẦN III KẾT LUẬN Kết luận 53 Kiến nghị đề xuất 53 Tài liệu tham khảo 54 PHẦN I ĐẶT VẤN ĐỀ Lí chọn đề tài Giáo dục STEM trở thành xu hướng giáo dục mang tính tất yếu giới Hình thức giáo dục đóng vai trị địn bẩy để thực mục tiêu giáo dục lực cho công dân tương lai đáp ứng nhu cầu khoa học công nghệ 4.0 kỉ XXI Việt Nam trọng triển khai giáo dục STEM chương trình giáo dục phổ thơng, giúp học sinh hướng tới hoạt động trải nghiệm vận dụng kiến thức để tạo sản phẩm giải vấn đề thực tế sống Đặc biệt, thị số 16/CT-TTg ngày 04 tháng năm 2017 định số 522/QĐ-TTg ngày 14 tháng năm 2018 Thủ tướng Chính phủ yêu cầu tăng cường lực tiếp cận cách mạng công nghiệp lần thứ tư, thúc đẩy triển khai giáo dục khoa học, cơng nghệ, kĩ thuật tốn học chương trình giáo dục phổ thơng, tổ chức hoạt động giáo dục tích hợp khoa học - cơng nghệ - kĩ thuật - toán phù hợp với xu hướng nghành nghề quốc gia, đáp ứng thị trường lao động, chuẩn bị điều kiện đào tạo nhân lực đáp ứng yêu cầu cách mạng công nghiệp lần thứ IV Mơn Vật lí mơn học khoa học có tính đặc thù riêng, mơn học Vật lí kết luận lí thuyết phải thực tiễn tự nhiên kiểm chứng Vì giáo dục STEM thích hợp áp dụng học tập giảng dạy mơn Vật lí phổ thơng hai quy trình quy trình khoa học (câu hỏi - giả thuyết - kiểm chứng - kết luận) quy trình kĩ thuật (Xác định vấn đề - Nghiên cứu kiến thức Đề xuất giải pháp/thiết kế - Lựa chọn giải pháp/thiết kế - Chế tạo mơ hình (nguyên mẫu) - Thử nghiệm đánh giá - Chia sẻ thảo luận - Điều chỉnh thiết kế) hai quy trình 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 Với nêu từ thực tế nội dung chương trình mơn Vật lí, với tiếp cận giáo dục STEM nhóm Vật lí trường THPT Thanh Chương chọn nội dung chuyên đề “Xây dựng thực số chủ đề dạy học STEM phần định luật bảo tồn Vật lí 10 THPT” để làm nội dung nghiên cứu vận dụng vào giảng dạy chuyên đề định luật bảo toàn thuộc chương Các định luật bảo tồn Vật lí 10 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng: Học sinh lớp 10 trường THPT Thanh Chương Phạm vi: Thiết kế chế tạo sản phẩm STEM tổ chức hoạt động liên quan đến chủ đề định luật bảo tồn Vật lí 10 Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 9/2021 đến tháng 4/2022 -1- Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu 3.1 Mục đích nghiên cứu: Việc đưa giáo dục STEM vào trường trung học mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp với định hướng đổi giáo dục phổ thông Cụ thể là: – Đảm bảo giáo dục toàn diện – Nâng cao hứng thú học tập môn học STEM – Hình thành phát triển lực, phẩm chất cho học sinh – Kết nối trường học với cộng đồng – Hướng nghiệp, phân luồng 3.2 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 THPT địa bàn huyện Thanh Chương Trên sở phân tích nguyên 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 phần định luật bảo toàn Vật lý 10 tiến hành thực nghiệm tổ chức dạy học số chủ đề trường THPT Thanh Chương - Trên sở chủ đề thực nghiệm, lựa chọn giới thiệu cách tổ chức hoạt động cụ thể số chủ đề dạy học STEM phần định luật bảo toàn Vật lý 10 theo phương pháp, hình thức dạy tích cực nhằm định hướng phát triển lực HS Đóng góp đề tài - Điều tra thực trạng dạy học Vật lý theo định hướng STEM số trường THPT địa bàn huyện Thanh Chương, phân tích ngun nhân, khó khăn, đưa hướng khắc phục, giải pháp để nâng cao chất lượng dạy học mơn học STEM, áp dụng thực nghiệm có hiệu trường THPT Thanh Chương - Xây dựng hệ thống chủ đề dạy học STEM phần định luật bảo toàn phục vụ giảng dạy số học chương trình SGK Vật lý 10 nhằm phát triển lực cho HS - Tổ chức dạy học số chủ đề STEM phần định luật bảo tồn Vật lý 10 trường phổ thơng 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 PHẦN NỘI DUNG Cơ sở lí luận 1.1 Cơ sở lý luận giáo dục STEM nhà trường phổ thông đáp ứng với chương trình GDPT 1.1.1 Khái niệm giáo dục STEM STEM viết tắt từ Science (Khoa học), Technology (Cơng nghệ), Engineering (Kĩ thuật), Mathematics (Tốn học) Giáo dục STEM chất hiểu trang bị cho người học kiến thức kĩ cần thiết liên quan đến lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật toán học Các kiến thức kĩ phải tích hợp, lồng ghép bổ trợ cho nhau, giúp HS không hiểu nguyên lí mà cịn thực hành tạo sản phẩm sống ngày Technology Math Knowledge Scientists: answer questions (Nhà khoa học: Trả lời câu hỏi) Engineers: Solve problems (Kỹ sư: Giải vấn đề) Science Engineering the STEM cycle Hình 1: Chu trình STEM (theo https://www.knowatom.com) Đối với giáo dục STEM, kiến thức khoa học, tốn học, cơng nghệ kĩ thuật khơng dạy học theo hướng trang bị kiến thức thông thường mà vận dụng nhằm giải tình thực tiễn sống Việc làm đem lại hai tác dụng lớn Một giúp cho trải nghiệm học tập HS trở nên thú vị hơn, tạo động lực thúc đẩy em hứng thú với việc học tập nghiên cứu khoa học, công nghệ từ nhỏ Hai gắn kết nhà trường với địa phương, cộng đồng tổ chức thơng qua vấn đề mang tính tồn cầu (ơ nhiễm khơng khí, hiệu ứng nhà kính…) Sự gắn kết đa dạng thành phần giáo dục, tạo thành hệ sinh thái giáo dục, chìa khóa giúp ni dưỡng đào tạo hệ cơng dân tồn cầu có kiến thức kỹ năng, đặc biệt tư sáng tạo thời đại 1.1.2 Dạy học môn khoa học theo phương thức giáo dục STEM Mỗi học STEM chương trình giáo dục phổ thơng đề cập đến vấn đề tương đối trọn vẹn, đòi hỏi học sinh phải học sử dụng kiến thức thuộc mơn học chương trình để sử dụng vào giải vấn đề Tiến trình học STEM thực theo quy trình kĩ thuật (Hình 2), việc "Nghiên cứu kiến thức nền" (background research) tiến trình dạy học học STEM việc học để chiếm lĩnh nội dung kiến thức chương trình giáo dục phổ thơng tương ứng với vấn đề cần giải học, học sinh người chủ động nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu bổ trợ, tiến hành thí nghiệm theo chương trình học (nếu có) hướng dẫn giáo viên; vận dụng kiến thức học để đề xuất, lựa chọn giải pháp giải vấn đề; thực hành thiết kế, chế tạo, thử nghiệm mẫu; chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh thiết kế Thông qua q trình học tập đó, học sinh rèn luyện nhiều kĩ để phát triển phẩm chất, lực Hình 2: Tiến trình học STEM Tiến trình học STEM tuân theo quy trình kĩ thuật nêu "bước" quy trình khơng thực cách tuyến tính (hết bước sang bước kia) mà có bước thực song hành, tương hỗ lẫn Cụ thể việc "Nghiên cứu kiến thức nền" thực đồng thời với "Đề xuất giải pháp"; "Chế tạo mơ hình" thực đồng thời với "Thử nghiệm đánh giá", bước vừa mục tiêu vừa điều kiện để thực bước Vì vậy, học STEM tổ chức theo hoạt động sau : Hoạt động 1: Xác định vấn đề Trong hoạt động này, giáo viên giao cho học sinh nhiệm vụ học tập chứa đựng vấn đề, học sinh phải hoàn thành sản phẩm học tập cụ thể với tiêu chí địi hỏi học sinh phải sử dụng kiến thức học để đề xuất, xây dựng giải pháp thiết kế nguyên mẫu sản phẩm cần hồn thành Tiêu chí sản phẩm yêu cầu quan trọng, "tính mới" sản phẩm, kể sản phẩm quen thuộc với học sinh; đồng thời, tiêu chí buộc học sinh phải nắm vững kiến thức thiết kế giải thích thiết kế cho sản phẩm cần làm – Mục đích: Xác định tiêu chí sản phẩm; phát vấn đề Cần xác định rõ mục tiêu hoạt động tìm hiểu, thu thập thông tin, “giải mã công nghệ” để từ học sinh có hiểu biết rõ ràng tình thực tiễn; ngun lí hoạt động thiết bị cơng nghệ quy trình sản xuất công nghệ; xác định vấn đề cần giải đòi hỏi thực tiễn theo nhiệm vụ giao; xác định rõ tiêu chí sản phẩm phải hồn thành – Nội dung: Tìm hiểu tượng, sản phẩm, công nghệ; đánh giá tượng, sản phẩm, công nghệ Nội dung chủ yếu hoạt động tìm tịi, khám phá tình huống/ tượng/ q trình thực tiễn; tìm hiểu quy trình cơng nghệ; nghiên cứu cấu tạo nguyên tắc hoạt động thiết bị công nghệ Tùy vào điều kiện cụ thể mà hoạt động tổ chức theo hình thức khác nhau: nghiên cứu qua tài liệu khoa học (kênh chữ, hình, tiếng); khảo sát thực địa (tham quan, dã ngoại); tiến hành thí nghiệm nghiên cứu Cùng nội dung, tùy vào điều kiện, tổ chức cho học sinh hoạt động lớp thực tiễn Vấn đề quan trọng giáo viên phải giao cho học sinh thật rõ ràng yêu cầu thu thập thơng tin làm với thơng tin thu thập Để thực hoạt động có hiệu quả, yêu cầu học sinh hoạt động cá nhân quan trọng, sau tổ chức để học sinh trình bày, thảo luận thu thập kèm theo ý kiến cá nhân học sinh thơng tin (trong nhóm, lớp) – Dự kiến sản phẩm hoạt động học sinh: Các mức độ hoàn thành nội dung (Bài ghi chép thông tin tượng, sản phẩm, công nghệ; đánh giá, đặt câu hỏi tượng, sản phẩm, công nghệ) - Thông tin mà học sinh thu thập từ việc tìm hiểu thực tiễn; - Ý kiến cá nhân học sinh tượng/ trình/ tình thực tiễn quy trình, thiết bị cơng nghệ giao tìm hiểu Những thơng tin ý kiến cá nhân sai khơng hồn thành mức độ khác Giáo viên cần phải dự đốn mức độ hồn thành sản phẩm để định trước phương án xử lí phù hợp – Cách thức tổ chức hoạt động: Giáo viên giao nhiệm vụ (nội dung, phương tiện, cách thực hiện, yêu cầu sản phẩm phải hoàn thành); Học sinh thực nhiệm vụ (qua thực tế, tài liệu, video; cá nhân nhóm); Báo cáo, thảo luận (thời gian, địa điểm, cách thức); Phát hiện/phát biểu vấn đề (giáo viên hỗ trợ) - Đánh giá: Trên sở sản phẩm cá nhân nhóm học sinh, giáo viên đánh giá, nhận xét, giúp học sinh nêu đươc câu hỏi/ vấn đề cần tiếp tục giải quyết, xác định tiêu chí cho giải pháp (sản phẩm khoa học sản phẩm kĩ thuật) cần thực để giải cấn đề đặt Từ định hướng cho hoạt động học sinh Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức đề xuất giải pháp Trong hoạt động này, học sinh thực hoạt động học tích cực, tự lực hướng dẫn giáo viên Trong học STEM khơng cịn "tiết học" thơng thường mà giáo viên "giảng dạy" kiến thức cho học sinh Thay vào đó, học sinh tự tìm tịi, chiếm lĩnh kiến thức để sử dụng vào việc đề xuất, thiết kế sản phẩm cần hoàn thành Kết là, học sinh hồn thành thiết kế đồng thời học sinh học kiến thức theo chương trình mơn học tương ứng – Mục đích: Hình thành kiến thức đề xuất giải pháp Mục tiêu hoạt động trang bị cho học sinh kiến thức, kĩ theo yêu cầu cần đạt chương trình giáo dục phổ thơng – Nội dung: Nghiên cứu nội dung sách giáo khoa, tài liệu, thí nghiệm để tiếp nhận, hình thành kiến thức đề xuất giải pháp/thiết kế Về chất, nội dung hoạt động học kiến thức chương trình mơn học cần sử dụng để xây dựng thực giải pháp giải vấn đề đặt Học sinh hướng dẫn nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu bổ trợ, làm thực hành, thí nghiệm để chiếm lĩnh kiến thức rèn luyện kĩ theo yêu cầu cần đạt chương trình Các nhà trường, giáo viên sử dụng khung thời gian dành cho việc thực nội dung chương trình để tổ chức hoạt động học học sinh theo phương pháp, kĩ thuật dạy học tích cực; tăng cường hướng dẫn học sinh tự lực nghiên cứu sách giáo khoa tài liệu bổ trợ để tiếp nhận vận dụng kiến thức (ngoài thời gian lớp), dành nhiều thời gian lớp để tổ chức cho học sinh báo cáo, thảo luận, làm thực hành, thí nghiệm để nắm vững kiến thức phát triễn kĩ – Dự kiến sản phẩm hoạt động học sinh: Các mức độ hoàn thành nội dung (Xác định ghi thông tin, liệu, giải thích, kiến thức mới, giải pháp/thiết kế) Sản phẩm mà học sinh phải hoàn thành nghiên cứu sách giáo khoa tài liệu bổ trợ kiến thức (số liệu, liệu, khái niệm, định nghĩa, định luật….), lời giải cho câu hỏi, tập mà giáo viên yêu cầu, kết thí nghiệm, thực hành theo yêu cầu chương trình; nội dụng thống nhóm; nhận xét, kết luận giáo viên kiến thức, kĩ cần nắm vững để sử dụng Để hoàn thành sản phẩm chủ đề STEM cần nhiều học chương trình với nhiều đơn vị kiến thức, bao gồm kiến thức, kĩ biết (trong môn học triển khai dự án STEM môn học liên quan) – Cách thức tổ chức hoạt động: Giáo viên giao nhiệm vụ (Nêu rõ yêu cầu đọc/nghe/nhìn/làm để xác định ghi thông tin, liệu, giải thích, kiến thức mới); Học sinh nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu, làm thí nghiệm (cá nhân, nhóm); Báo cáo, thảo luận; Giáo viên điều hành, “chốt” kiến thức + hỗ trợ HS đề xuất giải pháp/thiết kế mẫu thử nghiệm - Đánh giá: Căn cứu vào sản phẩm học tập học sinh nhóm học sinh, giáo viên tổ chức cho học sinh báo cáo, thảo luận; đồng thời nhận xét, đánh giá, “chốt” kiến thức, kĩ để học sinh ghi nhận sử dụng Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp Trong hoạt động này, học sinh tổ chức để trình bày, giải thích bảo vệ thiết kế kèm theo thuyết minh (sử dụng kiến thức học kiến thức có); thể cụ thể giải pháp giải vấn đề Dưới trao đổi, góp ý bạn giáo viên, học sinh tiếp tục hồn thiện (có thể phải thay đổi để bảo đảm khả thi) thiết kế trước tiến hành chế tạo, thử nghiệm – Mục đích: Lựa chọn giải pháp/bản thiết kế – Nội dung: Trình bày, giải thích, bảo vệ giải pháp/thiết kế để lựa chọn hoàn thiện – Dự kiến sản phẩm hoạt động học sinh: Giải pháp/bản thiết kế lựa chọn/hồn thiện Có nhiều sản phẩm trung gian q trình thực hoạt động học sinh Giáo viên cần dự kiến mức độ giả thuyết khoa học/ giải pháp giải vấn đề; phương án thí nghiệm/ thiết kế mẫu thử nghiệm để chuẩn bị cho việc định hướng học sinh thực có hiệu – Cách thức tổ chức hoạt động: Giáo viên giao nhiệm vụ (Nêu rõ yêu cầu HS trình bày, báo cáo, giải thích, bảo vệ giải pháp/thiết kế); Học sinh báo cáo, thảo luận; Giáo viên điều hành, nhận xét, đánh giá + hỗ trợ HS lựa chọn giải pháp/thiết kế mẫu thử nghiệm - Đánh giá: Theo bước quy trình hoạt động, giáo viên cần tổ chức cho học sinh/ nhóm học sinh trao đổi, thảo luận để lựa chọn hướng phù hợp Sản phẩm cuối học sinh/nhóm học sinh trình bày để giáo viên đánh giá, nhận xét, góp ý hoàn thiện Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm đánh giá Trong hoạt động này, học sinh tiến hành chế tạo mẫu theo thiết kế hoàn thiện sau bước 3; trình chế tạo đồng thời phải tiến hành thử nghiệm đánh giá Trong q trình này, học sinh phải điều chỉnh thiết kế ban đầu để bảo đảm mẫu chế tạo khả thi – Mục đích: Chế tạo thử nghiệm mẫu thiết kế – Nội dung: Lựa chọn dụng cụ/thiết bị thí nghiệm; chế tạo mẫu theo thiết kế; thử nghiệm điều chỉnh – Dự kiến sản phẩm hoạt động học sinh: Dụng cụ/thiết bị/mơ hình/đồ vật… chế tạo thử nghiệm, đánh giá – Cách thức tổ chức hoạt động: Giáo viên giao nhiệm vụ (lựa chọn dụng cụ/thiết bị thí nghiệm để chế tạp, lắp ráp…); Học sinh thực hành chế tạo, lắp ráp thử nghiệm; Giáo viên hỗ trợ học sinh trình thực Hoạt động 5: Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh Trong hoạt động này, học sinh tổ chức để trình bày sản phẩm học tập hoàn thành; trao đổi, thảo luận, đánh giá để tiếp tục điều chỉnh, hồn thiện – Mục đích: Trình bày, chia sẻ, đánh giá sản phẩm nghiên cứu – Nội dung: Trình bày thảo luận – Dự kiến sản phẩm hoạt động học sinh: Dụng cụ/thiết bị/mô hình/đồ vật chế tạo + Bài trình bày báo cáo – Cách thức tổ chức hoạt động: Giáo viên giao nhiệm vụ (mô tả rõ yêu cầu sản phẩm trình bày); Học sinh báo cáo, thảo luận (bài báo cáo, trình chiếu, video, dung cụ/thiết bị/mơ hình/đồ vật chế tạo…) theo hình thức phù hợp (trưng bày, triển lãm, sân khấu hóa); Giáo viên đánh giá, kết luận, cho điểm định hướng tiếp tục hoàn thiện 1.2 Xây dựng thực học STEM 1.2.1 Tiêu chí xây dựng học STEM Tiêu chí 1: Chủ đề học STEM tập trung vào vấn đề thực tiễn Trong học STEM, học sinh đặt vào vấn đề thực tiễn xã hội, kinh tế, môi trường u cầu tìm giải pháp Tiêu chí 2: Cấu trúc học STEM theo quy trình thiết kế kĩ thuật Quy trình thiết kế kĩ thuật cung cấp tiến trình linh hoạt đưa học sinh từ việc xác định vấn đề – yêu cầu thiết kế – đến sáng tạo phát triển giải pháp Theo quy trình này, học sinh thực hoạt động: (1) Xác định vấn đề – (2) Nghiên cứu kiến thức – (3) Đề xuất giải pháp/thiết kế – (4) Lựa chọn giải pháp/thiết kế – (5) Chế tạo mơ hình (ngun mẫu) – (6) Thử nghiệm đánh giá – (7) Chia sẻ thảo luận – (8) Điều chỉnh thiết kế Trong thực tiễn dạy học, quy trình bước thể qua hoạt động chính: HĐ1: Xác định vấn đề (yêu cầu thiết kế, chế tạo)  HĐ2: Nghiên cứu kiến thức đề xuất giải pháp thiết kế  HĐ3: Trình bày thảo luận phương án thiết kế  HĐ4: Chế tạo mơ hình/thiết bị theo phương án thiết kế (đã cải tiến theo góp ý); thử nghiệm đánh giá  HĐ5: Trình bày thảo luận sản phẩm chế tạo; điều chỉnh thiết kế ban đầu Trong quy trình kĩ thuật, nhóm học sinh thử nghiệm ý tưởng dựa nghiên cứu mình, sử dụng nhiều cách tiếp cận khác nhau, mắc sai lầm, chấp nhận học từ sai lầm, thử lại Sự tập trung học sinh phát triển giải pháp để giải vấn đề đặt ra, nhờ học vận dụng kiến thức chương trình giáo dục Tiêu chí 3: Phương pháp dạy học học STEM đưa học sinh vào hoạt động tìm tịi khám phá, định hướng hành động, trải nghiệm sản phẩm Q trình tìm tịi khám phá thể tất hoạt động chủ đề STEM, nhiên hoạt động hoạt động trình cần khai thác triệt để Trong hoạt động học sinh thực quan sát, tìm tịi, khám phá để xây dựng, kiểm chứng quy luật, qua học kiến thức đồng thời rèn luyện kĩ tiến trình như: quan sát, đưa dự đốn, tiến hành thí nghiệm, đo đạc, thu thập số liệu, phân tích số liệu… Trong hoạt động 4, q trình tìm tịi khám phá thể giúp học sinh kiểm chứng giải pháp khác để tối ưu hoá sản phẩm Tiêu chí 4: Hình thức tổ chức học STEM lơi học sinh vào hoạt động nhóm kiến tạo Giúp học sinh làm việc nhóm kiến tạo việc khó khăn, địi hỏi tất giáo viên STEM trường làm việc để áp dụng phương thức dạy học theo nhóm, sử dụng ngơn ngữ, tiến trình u cầu sản phẩm học tập mà học sinh phải hoàn thành Làm việc nhóm thực hoạt động học STEM sở phát triển lực giao tiếp hợp tác cho học sinh Tiêu chí 5: Nội dung học STEM áp dụng chủ yếu từ nội dung khoa học toán mà học sinh học TÀI LIỆU THAM KHẢO SGK Vật lí 10 chương trình chuẩn Bộ GD-ĐT (2019) – Tài liệu tập huấn cán bộ, quản lý, giáo viên xây dựng chủ đề giáo dục STEM TS Nguyễn Thanh Nga, TS Phùng Việt Hải, Ths Hoàng Phước Muội – Thiết kế tổ chức dạy học chủ đề STEM cho HS trung học sở trung học phổ thông – NXB ĐH sư phạm TP Hồ Chí Minh 2018 Nguyễn Sỹ Nam, Đào Ngọc Chính, Phan Thị Bích Lợi – Một số vấn đề giáo dục STEM nhà trường phổ thông đáp ứng chương trình giáo dục phổ thơng – Tạp chí GD, Số đặc biệt tháng 9/2018, tr 25-29 54 PHỤ LỤC Phụ lục 01 PHIẾU THAM KHẢO Ý KIẾN GIÁO VIÊN I THƠNG TIN CÁ NHÂN Họ tên (Có thể ghi khơng)…………………………………… Giới tính: Nam, Nữ Trình độ đào tạo:…………………………………………………… Nơi công tác:……………………………… Số năm giảng dạy…… II CÁC VẤN ĐỀ THAM KHẢO Ý KIẾN Quý thầy cô đánh dấu chéo (x) vào ô tương ứng với lựa chọn Câu Thầy hiểu khái niệm giáo dục STEM? Giáo dục STEM dạy học tích hợp liên mơn mơn Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ thuật Tốn Giáo dục STEM định hướng giáo dục: bên cạnh định hướng giáo dục toàn diện thúc đẩy giáo dục bốn lĩnh vực Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ thuật, Tốn với mục tiêu định hướngvà chuẩn bị nguồn nhân lực đáp ứng nhu cầu ngày cang tăng ngành nghề liên quan, nhờ nâng cao sức cạnh tranh kinh tế Giáo dục STEM phương pháp tiếp cận liên môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán dạy học với mục tiêu nâng cao hứng thú học tập, vận dụng kiến thức liên môn giải vấn đề thực tiễn, kết nối trường học với cộng đồng, hình thành phát triển lực , phẩm chất người học Cả ý ý Câu Theo thầy cô ý nghĩa dạy học giáo dục STEM gì? - Đảm bảo giáo dục toàn diện - Nâng cao hứng thú học tập mơn học STEM - Hình thành phát triển lực, phẩm chất cho HS 55 - Kết nối trường học với cộng đồng - Hướng nghiệp, phân luồng Câu Theo thầy có cần thiết dạy học môn Vật lý theo định hướng giáo dục STEM? Rất cần thiết Cần thiết Khơng cần thiết Hồn tồn khơng Câu Theo thầy mơn Vật lý có vai trò dạy học theo định hướng giáo dục STEM? - Hình thành phát triển lực chung cốt lõi cho người học (NL tự chủ tự học, NL giao tiếp hợp tác, NL giải vấn đề sáng tạo) lực thực nghiệm - Giúp HS có kiến thức, kỹ Vật lý phổ thông, bản, thiết yếu; phát triển khả giải vấn đề có tính tích hợp liên mơn mơn Vật lý mơn học khác Hố học, Sinh học, Tốn, Tin học, Công nghệ, ; tạo hội để HS trải nghiệm, áp dụng toán học vào đời sống thực tế - Hình thành phát triển phẩm chất chung cho HS (yêu nước, nhân ái, chăm chỉ, trung thực, trách nhiệm) phẩm chất mà giáo dục tốn học đem lại (tính kỷ luật, kiên trì, độc lập, sáng tạo, hợp tác; thói quen tự học, hứng thú niềm tin học Vật lý) Câu Theo thầy để có điều kiện dạy học theo định hướng giáo dục STEM cần có lực nào? - Năng lực tự chủ tự học - Năng lực giao tiếp hợp tác - Năng lực giải vấn đề sáng tạo - Năng lực ngơn ngữ - Năng lực tính tốn - Năng lực tìm hiểu tự nhiên xã hội 56 - Năng lực công nghệ, tin học - Năng lực thẩm mỹ Câu Theo thầy cô yếu tố ảnh hưởng đến việc giáo dục STEM? - Sự quan tâm đầy đủ toàn diện nhà trường tới lĩnh vực khoa học, cơng nghệ, kỹ thuật, tốn học, tin học - Cần có hiểu biết đầy đủ, toàn diện thống nhận thức giáo dục STEM - Quan tâm bồi ưỡng đội ngũ GV - Tăng cường đầu tư sở vật chất phục vụ hoạt động giáo dục STEM - Kết nối với sở giáo dục đại học, giáo dục nghề nghiệp, trung tâm nghiên cứu, sở sản xuất Câu Theo thầy cô thiết kế chủ đề giáo dục STEM cần thực bước nào? (1) Lựa chọn chủ đề học (2) Xác định vấn đề cần giải (3) Xây dựng tiêu chí giải pháp giải vấn đề sản phẩm (4) Xây dựng câu hỏi định hướng chủ đề STEM (5) Thiết kế tiến trình tổ chức dạy học A Thực bước theo thứ tự: (1),(2),(3),(4),(5) B Thực bước theo thứ tự: (1),(2),(3),(5) C Thực bước theo thứ tự: (1),(2),(3),(4) D Thực bước theo thứ tự: (2),(1),(3),(5) Câu Theo thầy bước khó bước thiết kế chủ đề dạy học STEM? A B C D E Câu Theo thầy cô tổ chức dạy học chủ đề theo định hướng giáo dục STEM có khó khăn gì? - Khơng có thời gian đầu tư thiết kế chủ đề - Khó chọn lọc chủ đề phù hợp với nội dung dạy - Khơng có nhiều nguồn tư liệu tham khảo - Nội dung kiến thức khó với HS 57 - Dạy học theo định hướng giáo dục STEM không đem lại kết cao kỳ thi khảo sát - Trình độ GV cịn hạn chế - Trình độ HS khơng đồng - Thiếu thốn sở vật chất, không đảm bảo điều kiện để dạy học theo định hướng giáo dục STEM - HS không hứng thú với việc học theo định hướng STEM Câu 10 Theo thầy cô người học có hứng thú với giáo dục STEM? Rất hứng thú Hứng thú Không hứng thú 58 Phụ lục 02 PHIẾU THAM KHẢO Ý KIẾN HỌC SINH Các em HS thân mến! - STEM cách viết tắt lấy chữ in hoa tiếng Anh từ: Science (Khoa học), Technology(Cơng nghệ), Engineering(Kỹ thuật), Maths(Tốn học) - Giáo dục STEM chất hiểu trang bị cho người học kiến thức kỹ cần thiết liên quan đến lĩnh vực khoa học, kỹ thuật công nghệ.Các kiến thức phải tích hợp lồng ghép bổ trợ cho giúp HS khơng hiểu ngun lý mà cịn tạo sản phẩm sống ngày - Trong thời đại Cách mạng công nghiệp 4.0 nay, tốc độ phát triển khoa học - công nghệ ngày tăng lượng tri thức khoa học sản sinh với tốc độ ngày cao, cấu nghề nghiệp xã hội thay đổi lớn …đòi hỏi người có đủ lực để thích ứng Vì việc đưa giáo dục STEM vào trường phổ thông mang lại nhiều ý nghĩa phù hợp với định hướng đổi giáo dục phổ thông Phiếu điều tra thực nhằm đánh giá mức độ cần thiết việc dạy học số chủ đề môn Vật lý phần điện học Vật lý 11,12 theo định hướng giáo dục STEM Sự đóng góp ý kiến nghiêm túc em thiết thực giúp nội dung đề tài nghiên cứu tác giả mang tính khách quan có ý nghĩa thực tế Mong em HS vui lòng cho biết ý kiến, quan điểm số vấn đề cách điền dấu (X) vào lựa chọn I THƠNG TIN CÁ NHÂN Trường: …………………………………… Lớp:………………………………………… Giới tính: Nam Nữ Học lực: Giỏi Khá Trung bình II CÁC VẤN ĐỀ THAM KHẢO Ý KIẾN Yếu Kém Câu Thầy (Cô) em dạy học theo định hướng giáo dục STEM chưa? Thường xuyên Muốn Không muốn Thỉnh thoảng Chưa Nếu em chưa học theo định hướng giáo dục STEM, em có muốn Được học khơng? Vì sao? Vì:…………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… Câu Nếu thầy em thực dạy học theo định hướng giáo dục STEM em thấy dạy học theo định hướng giáo dục STEM có ý nghĩa nào? 59 - Đảm bảo giáo dục toàn diện - Nâng cao hứng thú học tập mơn học STEM - Hình thành phát triển lực, phẩm chất cho HS - Kết nối trường học với cộng đồng - Hướng nghiệp, phân luồng Câu Nếu em học chủ đề (bài dạy) theo định hướng giáo dục STEM, em có hứng thú nào? Rất hứng thú Hứng thú Câu Em học môn Vật lý theo định hướng giáo dục STEM chưa? Thường xuyên Khơng hứng thú Thỉnh thoảng Bình thường Mới lần Chưa Câu Nếu em học môn Vật lý theo định hướng giáo dục STEM, em thấy có khó khăn gì? - Khơng có thời gian để hoạt động trải nghiệm - Khơng có nhiều nguồn tư liệu tham khảo - Vận dụng kiến thức đề giải vấn đề q khó - Trình độ nhận thức thân hạn chế - Ảnh hưởng đến kết học tập, thi cử Chân thành cảm ơn em! 60 Phụ lục 03 Phiếu đánh giá số 1: Đánh giá sản phẩm Tiêu chí Điểm tối đa Nguyên lý hoạt động sản phẩm dựa việc vận dụng KT chương định luật bảo toàn 5,0 Sản phẩm chế tạo từ vật liệu dễ kiếm, giá thành rẻ, độ bền tốt 5,0 Hình thức đẹp, gọn gàng, động 5,0 Hiệu tính khả thi, tính nhân rộng sản phẩm 5,0 Khả hoạt động tốt, yêu cầu đề 10,0 Tổng điểm Điểm đạt 30 Phiếu đánh giá số 2: Đánh giá kiến thức Tiêu chí Điểm tối đa Động lượng, bảo tồn động lượng 4,0 Công, công suất Động năng, 4,0 Cơ năng, bảo tồn năng: lắc đơn, vịng xiếc, chuyển động ném xiên 4,0 Đầy đủ nội dung Chuyển động tròn Chuyển động li tâm, yêu cầu cần báo cáo Lực ma sát, trọng lực, bảo toàn chuyển hóa lượng Bài trình chiếu hài hịa, bố cục hợp lý Tổng điểm Điểm đạt 4,0 4,0 10,0 30 61 Phiếu đánh giá số 3: Bản thiết kế sản phẩm Điểm tối đa Tiêu chí Đầy đủ nội dung theo yêu cầu Bản vẽ thiết kế 5,0 Thiết kế có đáp ứng mục đích tạo 5,0 Thiết kế rõ ràng cho chi tiết Poster hài hòa màu sắc, bố cục hợp lý Tổng điểm Điểm đạt 5,0 5,0 20,0 Phiếu đánh giá số 4: Đánh giá kỹ thuyết trình & giới thiệu sản phẩm Tiêu chí Điểm tối đa Cấu trúc báo cáo khoa học, có đầy đủ hồ sơ học tập, thiết kế cho sản phẩm 4,0 Trình bày đọng, dễ hiểu, rõ ràng, có tính logic, nêu trọng tâm nội dung 4,0 - Kết hợp với phương tiện khác hỗ trợ, cử chỉ… - Thể đa dạng hình thức trình bày lời nói, tranh ảnh, thí nghiệm, mơ hình, video, âm 4,0 Thảo luận trả lời câu hỏi trọng tâm, rõ ràng, dễ hiểu, đầy đủ, ngắn gọn 4,0 Các thành viên hợp tác chặt chẽ, hiệu quả, đồng trình bày báo cáo 4,0 Tổng điểm Điểm đạt 20 62 Phụ lục 04: Phiếu học tập PHIẾU HỌC TẬP I TRẮC NGHIỆM Câu Khi thả vật trượt không vận tốc đầu mặt phẳng nghiêng có ma sát A Cơ vật giá trị cực đại động B Độ biến thiên động công lực ma sát C Độ giảm cơng trọng lực D Có biến đổi qua lại động bảo toàn Câu Trong chuyển động phản lực A Nếu có phần chuyển động theo hướng phần cịn lại phải đứng n B Nếu có phần chuyển động theo hướng phần cịn lại phải chuyển động hướng C Nếu có phần chuyển động theo hướng phần lại phải chuyển động theo hướng ngược lại D Nếu có phần chuyển động theo hướng phần cịn lại phải chuyển động theo hướng vng góc Câu Chuyển động phản lực tuân theo A Định luật bảo tồn cơng B Định luật II Niu-tơn C Định luật bảo toàn động lượng D Định luật III Niu-tơn Câu Cơ vật chuyển động chịu tác dụng trọng lực xác định A W = mgh + m2v B W = mgh + mv2 C W = mgh + m2v D W = mgh + mv2 Câu Một vận động viên trượt tuyết từ vách núi trượt xuống, tốc độ trượt lúc tăng Như vận động viên A Động tăng, tăng B Động tăng, giảm C Động không đổi, giảm D Động giảm, tăng Câu Khi thả vật trượt không vận tốc đầu mặt phẳng nghiêng có ma sát? A Cơ vật giá trị cực đại động B Độ biến thiên động công lực ma sát C Độ giảm công trọng lực D Độ giảm độ tăng động 63 Câu Một vật ném xiên từ mặt đất với vận tốc ban đầu hợp với phương ngang góc 30o có độ lớn m/s Lấy g = 10 m/s2, chọn gốc mặt đất, bỏ qua lực cản Độ cao cực đại vật đạt tới là? A 0,8 m B 1,5 m C 0,2 m D 0,5 m Câu Trong bốn điều kiện sau đây: I Khối lượng khí lớn II Vận tốc khí lớn III Lực đẩy lớn IV Khối lượng tên lửa lớn Muốn tăng tốc độ cho tên lửa cần thỏa mãn điều kiện A I, II B I, II, IV C II, III, IV D I, II, III, IV Câu Định luật bảo toàn áp dụng cho trường hợp sau ? A Hệ cô lập B Hệ chịu tác dụng lực cản C Hệ chịu tác dụng lực không cân D Hệ chịu tác dụng lực ma sát Câu 10 Một súng có khối lượng M = 400kg đặt mặt đất nằm ngang Bắn viên đạn khối lượng m = 400g theo phương nằm ngang Vận tốc đạn v =50m/s Vận tốc giật lùi súng A -5mm/s B -5cm/s C - 5m/s D -50cm/s Câu 11 Một vật ném thẳng đứng từ lên cao Trong trình chuyển động vật A giảm, trọng lực sinh công dương B giảm, trọng lực sinh công âm C tăng, trọng lực sinh công dương D tăng, trọng lực sinh cơng âm Câu 12 Một vật chuyển động trịn A động lượng bảo tồn B không đổi C động không đổi D khơng đổi Câu 13 Nếu ngồi trọng lực lực đàn hồi, vật chịu tác dụng lực cản, lực ma sát hệ có bảo tồn khơng? Khi cơng lực cản, lực ma sát A Khơng; số B Có; số C Có; độ biến thiên D Khơng; độ biến thiên 64 Câu 14 Bắn hịn bi thủy tinh (1) có khối lượng m với vận tốc m/s vào bi thép (2) đứng n có khối lượng 3m Tính độ lớn vận tốc bi sau va chạm, cho va chạm đàn hồi xuyên tâm A V1=1,5 m/s ;V2=1,5 m/s B V1=9 m/s;V2=9m/s C V1=6 m/s;V2=6m/s D V1=3m/s;V2=3m/s Câu 15 Một vật có khối lượng 000 g chuyển động không vận tốc đầu xuống mặt phẳng nghiêng, cao 1m dài 10 m, hệ số ma sát toàn quãng đường 0,05, lấy g = 10 m/s2 Động vật cuối mặt phẳng nghiêng A 10 J B 6,25 J C 5,5 J D J Câu 16 Một súng nặng kg bắn viên đạn nặng 10 g bay với tốc độ 800 m/s Khi đạn thoát khỏi nịng súng tốc độ giật lùi súng gần giá trị sau đây? A 2,4 m/s B 1,9 m/s C 1,5 m/s D 1,7 m/s II TỰ LUẬN Câu Một súng đại bác nằm ngang khối lượng ms = 1000kg, bắn viên đoạn khối lượng mđ = 2,5kg Vận tốc viên đạn khỏi nịng súng 600m/s Tìm vận tốc súng sau bắn nếu: a) Đạn bay theo phương ngang b) Đạn bay theo phương hợp với phương ngang góc 600 hướng lên Câu Một lắc đơn có m = 100g chiều dài l = 50cm lấy g = 10m/s2 a) Tính vận tốc cần truyền cho vật vị trí cân để lắc lên đựợc vị trí nằm ngang b) Người ta truyền vận tốc cho vật cách bắn viên đạn có khối lượng 20g theo phương ngang với vận tốc đầu v0 Tính vận tốc đạn độ cao cực đại mà vật đạt sau va chạm theo v0 so với vị trí cân bằng, biết va chạm đàn hồi Câu Một vật ném lên từ mặt đất theo phương xiên góc Tại điểm cao quỹ đạo vật có vận tốc vận tốc ban đầu độ cao ℎ0 = 15 𝑚 Lấy g =10 m/s2 a) viết phương trình quỹ đạo vật tính tầm ném xa b) độ cao vận tốc vật hợp với phương ngang góc 30 tính độ lớn vận tốc lúc ấy? Bài toán Một tên lửa có khối lượng tổng cộng 10 bay với tốc độ v = 200 m/s Trái Đất phía sau (tức thời) khối lượng khí m1 = với độ lớn vận tốc u = 500 m/s tên lửa trước khí Giả thiết tồn khối lượng khí lúc Chọn chiều dương chiều chuyển động tên lửa Vận tốc tức thời tên lửa sau khí bao nhiêu? 65 Phụ lục 05: Phiếu đánh giá chủ đề Tiêu chí đánh giá chủ đề Tiêu chí Điểm tối đa BÁO CÁO KIẾN THỨC NỀN (30 điểm) Đầy đủ nội dung yêu cầu cần báo cáo - Động lượng, bảo tồn động lượng, ứng dụng - Cơng, cơng suất - Động năng, năng, năng, bảo toàn 20,0 - Bảo tồn chuyển hóa lượng - Chuyển động trong, chuyển đông hướng tâm, chuyển động li tâm Lực ma sát, trọng lực Bài trình chiếu hài hịa, bố cục hợp lý 10,0 LẬP PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ (20 điểm) Đầy đủ nội dung theo yêu cầu: - Bản vẽ thiết kế 15,0 - Thiết kế có đáp ứng mục đích tạo - Thiết kế rõ ràng cho chi tiết Poster hài hòa màu sắc, bố cục hợp lý 5,0 SẢN PHẨM (30 điểm) Nguyên lý hoạt động hệ thống chuyển động tuần hoàn dựa việc vận dụng KT loại chuyển động học, vận dụng định luật bảo toàn chuyển động theo yêu cầu Nguyên lý hoạt động tên lửa hệ thống tưới nước cho dựa lí thuyết động lượng, bảo tồn động lượng, năng, bảo tồn chuyển hóa lượng Máy chế tạo từ vật liệu dễ kiếm, giá thành rẻ, độ bền tốt 5,0 5,0 66 Hình thức đẹp, gọn gàng, có tính khả thi cao 5,0 Sản phẩm có ứng dụng thực tiễn sống, ví dụ: đồ chơi trẻ em, phục vụ tốt cho việc tưới loại cây, máy bơm nước hoạt động tốt có gió, mơ hình chế tạo tên lửa sáng tạo, sử dụng làm dụng cụ học tập tốt… 5,0 Sản phẩm có thông số kỹ thuật: - Tầm bay xa, bay cao tên lửa, điều chỉnh góc bắn - Bán kính văng nước hệ thống tưới - Hiệu suất hệ thống máy bơm sử dụng lượng gió 10,0 - Hệ thống chuyển động tuần hoàn đơn giản hiệu - Các lưu ý vận hành sản phẩm CÁC KỸ NĂNG THUYẾT TRÌNH LÀM VIỆC NHÓM (20 điểm) Cấu trúc báo cáo khoa học, có đầy đủ hồ sơ học tập, thiết kế cho sản phẩm 4,0 Trình bày đọng, dễ hiểu, rõ ràng, có tính logic, nêu trọng tâm nội dung 4,0 Kết hợp với phương tiện khác hỗ trợ, cử chỉ… Thể đa dạng hình thức trình bày lời nói, tranh ảnh, thí nghiệm, mơ hình, video, âm 4,0 Thảo luận trả lời câu hỏi trọng tâm, rõ ràng, dễ hiểu, đầy đủ, ngắn gọn 4,0 Các thành viên hợp tác chặt chẽ, hiệu quả, đồng trình bày báo cáo 4,0 Tổng điểm 100,0 67 Phụ lục 06: Một vài hình ảnh chế tạo sản phẩm 68 ... dạy học STEM môn Vật lý GV trường THPT Đối tượng khảo sát: 20 GV dạy mơn KHTN Tốn, Cơng nghệ trường THPT địa bàn huyện Thanh Chương: Trường THPT Thanh Chương 1, THPT Thanh Chương 3, THPT Nguyễn... lí 10 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng: Học sinh lớp 10 trường THPT Thanh Chương Phạm vi: Thiết kế chế tạo sản phẩm STEM tổ chức hoạt động liên quan đến chủ đề định luật bảo tồn Vật lí 10. .. Vật lí, với tiếp cận giáo dục STEM nhóm Vật lí trường THPT Thanh Chương chọn nội dung chuyên đề “Xây dựng thực số chủ đề dạy học STEM phần định luật bảo tồn Vật lí 10 THPT? ?? để làm nội dung nghiên