Dạy học đường Parabol theo định hướng giáo dục Stem

EJ Bộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC sư PHẠM THÀNH PHĨ HỒ CHÍ MINH Nguyễn Văn Trường Giang DẠY HỌC ĐƯỜNG PARABOL THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM Chuyên ngành : Lí luận phương pháp dạy học mơn Tốn Mã số : 8140111 LUẬN VĂN THẠC sĩ KHOA HỌC GIÁO DỤC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS VŨ NHƯ THƯ HƯONG Thành phố Hồ Chí Minh - 2021 LỜI CAM ĐOAN Tơi tên Nguyễn Văn Trường Giang xin cam đoan kết nghiên cứu trình bày luận văn “ Dạy học đường parabol theo định hướng giáo dục STEM” cơng trình nghiên cứu tơi hướng dẫn Tiến sĩ Vũ Như Thư Hương Những kết nghiên cứu tác giả khác số liệu sử dụng luận văn trích dẫn đầy đủ Tác giả Nguyễn Văn Trường Giang LỜI CẢM ƠN Lời xin chân thành cảm ơn tất thầy cô môn tốn nhiệt tình giảng dạy cho chúng tơi suốt thời gian học tập trường Các thầy cô truyền thụ cho tri thức bổ ích, phương pháp giảng dạy để làm hành trang trình giảng dạy Cảm ơn Phòng Sau Đại học chuyên viên tổ chức tạo điều kiện thuận lợi cho việc học tập cơng tác chúng tơi suốt khóa học Tôi xin đặc biệt gửi đến cô Vũ Như Thư Hương lời cảm ơn chân thành Cô nhiệt tình hướng dẫn, động viên, truyền đạt kinh nghiệm định hướng cho tơi suốt q trình thực luận văn Em thật cảm ơn cô động viên dành cho em lúc em khó khăn nhất, khơng có lời động viên nhắc nhở em khơng thể hồn thành luận văn Tơi xin cảm ơn người chị, người bạn, người em học tập với tơi suốt khóa học Mọi người chia sẻ, giúp đỡ, động viên trình học tập thực luận văn Bên cạnh đó, tơi xin gửi lời cảm ơn đến Ban Giám hiệu, đồng nghiệp tập thể học sinh trường THCS - THPT Nam Việt Tp Hồ Chí Minh giúp đỡ, tạo thuận lợi cho suốt thời gian học tập trường Đại học Sư Phạm trình thực luận văn Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến ba mẹ bạn bè bên ủng hộ, động viên tạo điều kiện thuận lợi để tơi tham gia học tập hồn thành luận văn Nguyễn Văn Trường Giang MỤC LỤC Trang phụ bìa LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Tống quan cơng trình nghiên cứu liên quan tới vấn đề nghiên cứu 2.1 Tài liệu liên quan đên giáo dục STEM 2.2 Tài liệu liên quan đên dạy học parabol Lợi ích đề tài Phạm vi lý thuyết tham chiếu Mục tiêu câu hỏi nghiên cứu 10 Phương pháp nghiên cứu 10 Chương TÔNG QUAN VỀ GIÁO DỤC STEM 12 1.1 Các khái niệm giáo dục STEM 12 1.1.1 Các khía cạnh s, T, E, M STEM 12 1.1.2 Các đặc trưng giáo dục STEM 13 1.1.3 Giáo dục STEM ỷ nghĩa giáo dục STEM chương trình phố thơng Việt Nam 14 1.1.4 Các cấp độ phân loại giáo dục STEM .16 1.2 Các tiêu chí xây dựng chủ đề STEM 16 1.3 Quy trình xây dựng chủ đề STEM 19 1.4 Quy trình tổ chức thực giáo dục STEM 24 1.4.1 Quy trình 6E 24 1.4.2 Quy trình thiết kế kĩ thuật (EDP) 25 1.4.3 Quy trình tố chức thực hoạt động giáo dục STEM 21 Ket luận chương 31 Chương MỐI QUAN HỆ THỂ CHẾ ĐỐI VỚI ĐƯỜNG PARABOL TRÊN QUAN ĐIỂM ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 33 2.1 Đường parabol thể chế dạy học Toán 33 2.1.1 Đường parabol chế dạy học Hình học 10 Nâng cao .33 2.1.2 Đường parabol sách “A book of curves” tác giả E H Lockwood nhà xuăt Đại học Cambridge — Anh 39 2.2 ứng viên khoa học dạy học đường parabol theo định hướng giáo dục STEM 43 Ket luận chương 45 Chương XÂY DỤNG VÀ TỔ CHỨC THựC HIỆN HOẠT ĐỘNG DẠY ĐƯỜNG PARABOL THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 47 Bước 1: Lựa chọn chủ đề học, xác định cáckiến thức 47 Bước 2: Xác định vấn đề cần giải 47 Bước 3: Xây dựng tiêu chí sản phẩm 48 Bước 4: Xây dựng mục tiêu dạy học chủ đề 49 Bước 5: Xây dựng kế hoạch nội dung hoạtđộng dạy học chủ đề 49 Bước 6: Lập kế hoạch dạy học chủ đề 56 Bước 7: Tổ chức dạy học đánh giá kết thực chủ đề 71 Hoạt động 1: Xác định vấn đề gắn với thực tiền, tìm hiểu thông tin sản phẩm 12 Hoạt động 2: Hĩnh thành kiến thức nghiên cứu kiến thức liên quan đến chủ đề .81 Hoạt động 3: Đe xuât thảo luận phương án thiết kế vẽ kĩ thuật sản phâm 90 Hoạt động 4: Chế tạo sản phắm theo phương án thiết kê, thử nghiêm đánh giá 98 Hoạt động 5: Trình bày sản phâm, tháo luận điều chỉnh thiết kế ban đầu 105 Ket luận chương 115 KẾT LUẬN CHUNG 116 TÀI LIỆU THAM KHẢO .123 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TÙ’ đầy đủ Từ viết tắt GV Giáo viên HS Học sinh SGK Sách giáo khoa SBT Sách tập THPT NC Trung học phổ thông Nâng cao DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Thống kê số lượng kiêu nhiệm vụ SGK, SBT Hình học 10 Nâng cao 38 Bảng 3.1 Những khó khăn q trình vẽ đường parabol cho trước tiêu điểm đường chuẩn 82 Bảng 3.2 Những khó khăn hai thí nghiệm phản xạ ánh sáng gương parabol 88 Bảng 3.3 Những thắc mắc GV nhóm dành cho nhóm Winx .94 Bảng 3.4 Những thắc mắc GV nhóm dành cho nhóm Trix 96 Bảng 3.5 Những thắc mắc GV nhóm dành cho nhóm Alaba .98 Bảng 3.6 Những khó khăn giải pháp xử lý nhóm Trix .107 Bảng 3.7 Những khó khăn giải pháp xử lý nhóm Winx 109 Bảng 3.7 Những khó khăn giải pháp xử lý nhóm Alaba 112 Bảng 3.8 Bảng điểm đánh giá GV 113 DANH MỤC CÀC HÌNH • Hình 1.1 Các loại hình giáo dục STEM 16 Hình 1.2 Sơ đồ quy trình EDP 26 Hình 2.1 Mơ tả tính chất mỡ rộng đường parabol 41 Hình 2.2 Bài tập 4b Mathematics for the international student 42 Mathematics HL (Core) 42 Hình 3.1 Bản vẽ kĩ thuật mong đợi GV 68 Hình 3.2 Danh sách nhóm học tập 73 Hình 3.3 Thảo luận tiêu chí đánh giá làm việc nhóm 73 Hình 3.4 HS xem video “Thú vị bắt ếch đồng đêm mưa” truyền hình Đồng Tháp 74 Hình 3.5 HS thảo luận tìm yêu cầu “đènsoi ếch” 75 Hình 3.6 HS xác định sản phảm cần chế tạo 75 Hình 3.7 HS xác định tiêu chí cần đạt sản phẩm 76 Hình 3.8 HS nhóm sử dụng internet tìm kiếm thơng tin vềđèn pin 77 Hình 3.9 Câu trả lời nhóm Winx 77 Hình 3.10 Câu trả lời nhóm Trix 78 Hình 3.11 Câu trả lời nhóm Winx 78 Hình 3.12 Câu trả lời nhóm Alaba nguyên lýhoạt động đèn pin 78 Hình 3.13 Câu trả lời nhóm Trix cơngdụng đèn pin 79 Hình 3.14 Hoạt động thiết kế poster thông tin đèn pin củacác nhóm 80 Hình 3.15 Hoạt động báo cáo thơng tin tìm hiểu đèn pin 80 Hình 3.16 Hướng dẫn hoạt động vẽ đường cong 81 Hình 3.17 Hoạt động vẽ đường cong nhóm 82 Hình 3.18 Đường cong parabol cho trước tiêu điểm đường chuẩn 83 Hình 3.19 Trả lời phiếu học tập cho hoạt động vẽ đường parabol 83 Hình 3.20 HS, GV trao đổi khó khăn hoạt động vẽ đường parabol 84 Hình 3.21 Định nghĩa đường parabol theo suy nghĩ nhóm Winx 84 Hình 3.22 Định nghĩa đường parabol 84 Hình 3.23 Bài làm phương trình tắc đường parabol nhóm Winx 85 Hình 3.24 Bài làm phương trình tắc đường parabol nhóm Trix .85 Hình 3.25 HS GV giải tốn phương trình tắc đường parabol 86 Hình 3.26 HS thực thí nghiệm phản xạ ánh sáng parabol 86 Hình 3.27 Nhận xét thí nghiệm nhóm Alaba 87 Hình 3.28 HS thực thí nghiệm phản xạ ánh sáng parabol 87 Hình 3.29 Nhận xét thí nghiệm phản xạ ánh sáng parabol nhóm Winx, Trix 88 Hình 3.30 Video vị trí đặt bóng đèn tiêu điếm gương parabol 89 Hình 3.31 HS theo dõi quy trình tạo nón 90 Hình 3.32 Q trình trao đổi vẽ kĩ thuật nhóm Alaba 91 Hình 3.33 Quá trình trao đổi vẽ kĩ thuật nhóm Trix 91 Hình 3.34 Quá trình trao đổi vẽ kĩ thuật nhóm Winx 92 Hình 3.35 Bản vẽ kĩ thuật nhóm Winx 93 Hình 3.36 Q trình báo cáo nhóm Winx 94 Hình 3.37 Bản vẽ kĩ thuật nhóm Trix 94 Hình 3.38 Phát thảo 3D chóa đèn nhóm Trix 95 Hình 3.39 Quá trình báo cáo nhóm Trix 96 Hình 3.40 Bản vẽ kĩ thuật nhóm Alaba 97 Hình 3.41 Q trình báo cáo nhóm Alaba .97 Hình 3.42 GV trao đối rubric đánh giá sản phẩm thuyết trình 98 Hình 3.43 Quá trình làm khung chóa đèn HS 99 Hình 3.44 Q trình làm vịng trịn để cố định khung chóa đèn 100 Hình 3.45 Q trình gắn vịng trịn đèn vào chóa đèn 101 Hình 3.46 Q trình làm bề mặt chóa đèn nhóm Trix 101 Hình 3.47 Quá trình làm bề mặt chóa đèn nhóm Winx 102 Hình 3.48 Quá trình làm bề mặt chóa đèn nhóm Alaba 102 Hình 3.49 Quá trình chế tạo hộp đèn, gắn nguồn kết nối phận 103 Hình 3.50 Quá trình kiểm tra quầng sáng đèn 104 Hình 3.51 Q trình trang trí đèn sản phấm nhóm .105 Hình 3.52 GV kiếm tra tiêu chí quầng sáng đèn phát 105 Hình 3.53 Sản phẩm nhóm Trix 106 Hình 3.54 Quá trình báo cáo nhóm Trix 107 Hình 3.55 Sản phẩm nhóm Winx 108 Hình 3.56 Q trình báo cáo nhóm Trix 109 Hình 3.57 Sản phẩm nhóm Alaba Ill Hình 3.58 Quá trình báo cáo nhóm Alaba Ill Hình 3.59 GV phân tích sản phấm nhóm .113 Hình 3.60 GV HS chụp hình luu niệm cuối tiết học 114 110 10 11 Quấn kèm tay, đau tay không siết vào thành giấy carton Cat carton theo hình dạng parabol, chưa tưởng tượng cắt nên cắt bỏ bên lấy bên Cắt thành parabol cm giấy mềm cố định Bôi keo bị lan Dùng kìm để siết kẽm Vẽ thêm tạo thành cho parabol cm Tăng bề dày thành 2,5 cm Tìm cách bơi keo cắt bớt phần dư Không thể dán giấy gương lên Dùng keo nến đế dán lên thành thành khung chóa đèn Dùng kéo nến nóng khơng dùng Dùng bút tăm để cố định tay để cố định giấy gương dán Khơng biết nên cắt giấy gương lớn Tìm hiểu thêm mạng cắt giấy gương thành nhỏ dán hay nhỏ chồng lên Không phân biệt cực âm cực Đối lại đầu cực dương đèn công tắc Không biết sử dụng máy hàn Hỏi GV nhờ bạn nhóm khác Cuối phần trình bày nhóm Alaba Sản phẩm nhóm Alaba dung bốn trục ba vịng trịn cố định Nhóm sử dụng nhựa cứng làm khung nên cắt nhóm phải dùng dao rọc giấy lớn thực được, sử dụng nhựa cứng nên chóa đèn nhóm chắn Chóa đèn nhóm với phương trình đường parabol trình bày vẽ kĩ thuật vị trí đặt bóng đèn tiêu điểm phương trình đường parabol chọn Để xác nữa, nhóm sử dụng thước đo độ chân bóng đèn Be mặt gương chóa đèn nhóm chia làm hai phần để dán giấy gương, phía nhóm dùng giấy gương nhỏ ghép lại với nhau, phần bên nhóm cắt giấy gương lớn Chúng nhận thấy điều làm cho bề mặt chóa đèn có nhiều góc bị gãy Nhóm có HS biết sử dụng máy hàn có kiến thức điện nên nhóm khơng nhiều thời gian giai đoạn tạo nguồn pin cho đèn Nhóm sử dụng hộp giấy mì ly làm hộp đèn nên trang trí bày màu nước, hộp giấy bị mềm gắn dây đeo Lúc này, nhóm phải ngồi lại thảo luận đứa phương án xử lý, nhóm lựa chọn sử dụng kẽm đế tạo vị trí gắn dây đeo Ill Hình 3.57 Sản phẩm nhóm Alaba Nhóm Alaba báo cáo cuối nên nhóm tận dụng tối đa thời gian 10 phút Phần trình bày nhóm xếp hợp lý phần báo cáo từ phân cơng cơng việc, chi phí, ý nghĩa việc sử dụng vật liệu, khó khăn giải pháp chế tạo sản phẩm Vì nhóm có cách dán giấy gương tạo nhiều góc gãy nên GV cho lóp thảo luận góp ý cho nhóm khắc phục Nhóm ghi nhận có phản hồi đế cải tiến sản phẩm Nhóm có hai HS trình bày hài hước vui nhộn thu hút Ngay sau đó, nhóm có video báo cáo q trình làm việc ý nghĩa tù' hình ảnh đến âm nhạc sử dụng cho clip Chúng cảm nhận tâm huyết, khó khăn chế tạo sản phẩm q trình làm việc nghiêm túc nhóm Đây nhóm có phần thuyết trình thuyết phục ba nhóm Hình 3.58 Q trình báo cáo nhóm Alaba 112 Bảng 3.7 Những khó khăn giải pháp xủ’ lý nhóm Alaba SST 10 Khó khăn Giải pháp Cắt hình parabol nên khơng Cắt nhiều lần để tạo khung thê tạo khung trụ Không biết xử lí kẽm Làm nhiều lần lên mạng xem cách xử lí Khơng uốn hình trịn tay Cắt bìa cứng đế tạo khung dung kìm để siết kẽm Vẽ dư để tạo khung lại dung Nối đoạn thẳng nhỏ dùng thước thắng nối hết điếm lại thêm parabol nên khồng hình parabol Ban đầu cắt khơng chừa đáy nên Cắt lại chừa đáy khơng khó gắn parabol lại với Khó cố định vịng trịn chân trụ Dùng keo nến cố định Chóa đèn nhỏ nên khó dán giấy Chia làm phần: phần dán giấy gương nhỏ, phần gương dán Xác định sai cực âm dương Thử trường họp ba chân công tắc công tắc Dây điện mỏng nên khó hàn dây Dùng nhiều chì điện cơng tắc với Dùng giấy mì ly làm hộp đèn nên Dùng kẽm tạo ba mốc hộp trang trí màu nước giấy bị mềm để gắn dây không gắn dây đeo Khi gắn dây vào hộp cảm thấy Dùng kẽm nối mốc lại với làm hư hộp đèn (gắn bên hộp để không xấu hộp) GV với nhóm nhìn lại sản phẩm nhóm GV nhắc lại phương trình tắc đường parabol mà nhóm chọn Gv tiếp tục nhắc lại thí nghiệm tiết phân tích lại vị trí đặt bóng đèn tiêu điểm parabol cho HS GV phân tích bề mặt chóa đèn nhóm, tập trung vào chóa đèn nhóm Alaba tạo nhiều điểm làm thay đồi hướng tia phản xạ ánh sáng GV nhận xét q trình làm việc nhóm, phân cơng cơng việc nhóm Theo đó, nhóm Trix nhóm làm việc tốt nhất, sau nhóm Alaba nhóm Winx cuối tập trung nhóm Winx chậm nhóm 113 Hình 3.59 GVphân tích sản phẩm nhóm GV tổng kết lại kiến thức liên quan cho nhóm đánh giá Nhưng HS ý kiến cho điểm nhóm cịn lại giống hết hiểu khó khăn GV nhấn mạnh lợi ích rubric lúc GV tôn trọng ý kiến HS định sử dụng kết GV làm kết cuối Bảng 3.8 Bảng điểm đánh giá GV Trix Winx Alaba Bản vẽ kĩ thuật (20%) 9.5 9.5 Sản phẩm đèn soi ếch (50%) 10 10 9.5 Báo cáo (20%) 9.5 10 Làm việc nhóm (10%) 10 8.5 9.5 Điểm trung bình 9.7 9.55 9.6 Tiêu chí 114 GV tổng kết tiết học tuyên dương nhóm có tinh thần trách nhiệm ý thức học tập tốt GV với nhóm chụp hình lưu niệm Hình 3.60 GV HS chụp hình lưu niệm cuối tiết học 115 Kết luận chương Trong chương 3, trả lời cho câu hỏi số “Làm xây dựng tình dạy học đường parabol theo định hướng giáo dục STEM để học sinh huy động yếu tố Khoa học, Công nghệ, Kĩ Thuật?” sau: - Chúng xây dựng giáo án giảng dạy cho tiết lớp tuần làm việc nhà Chúng xây dựng giáo án dạy đèn soi ếch theo hoạt động STEM gồm bước pha hoạt động - Chúng tơi đặt tình cho HS tham gia tình đó, buộc HS phải tự tìm hiểu làm việc nhóm kết hợp với Qua hoạt động, HS hình thành kiến thức ghi nhớ kiến thức tốt vận dụng chúng vào thực tế sống - Chúng huy động kiến thức định luật phản xạ ánh sáng vật lý phù hợp; vẽ kĩ thuật công nghệ; vẽ parabol tin học; chế tạo cắt dán kĩ thuật - Trong trình tổ chức thực nghiệm chủ đề STEM, thấy HS chù động việc tìm kiếm thơng tin, nghiên cứu kiến thức để tiến tới thiết kế chế tạo sản phấm - Chúng rút số thuận lợi khó khăn sau Thuận lợi: Ban giám hiệu nhà trường tạo điều kiện cho GV HS hoạt động HS nhiệt tình, trách nghiệm, làm việc tích cực hứng thú tìm hiểu kiến thức kiến thức liên quan HS làm việc nhóm tích cực, phối họp với đế đưa phương án thiết kế sản phẩm Khó khăn: Vì phương pháp HS, khối lượng hoạt động nhiều nên thời gian hoạt động kéo dài Đối tượng HS tư thục nên đa phần nội trú nên em khó khăn việc sử dụng công nghệ thông tin mua nguyên vật liệu 116 KẾT LUẬN CHUNG • Luận văn đạt kết sau: Trong chưong 1, tổng hợp số định nghĩa, khái niệm liên quan đến giáo dục STEM; tiêu chí xây dựng chủ đề, quy trình xây dựng chủ đề, quy trình tổ chức chủ đề STEM Và lựa chọn xây dựng chủ đề STEM theo bước tổ chức chủ đề STEM theo hoạt động Trong chương 2, chúng tơi phân tích mối quan hệ thể chế tri thức đường parabol thể chế dạy học Hình học 10 Nâng cao đế tìm hội cho việc thiết kế hoạt động STEM Đồng thời, chúng tơi phân tích thêm tài liệu đường parabol sách “A book of curves” tác giả E H Lockwood nhà xuất Đại học Cambridge - Anh Chúng lựa chọn định luật phản xạ ánh sáng ứng viên khoa học dạy học đường parabol theo định hướng giáo dục STEM Trong chương 3, xây dựng tố chức hoạt động dạy học STEM đường parabol theo định hướng giáo dục STEM dựa sở lý thuyết chương Ket thu tổ chức thực hoạt động, nhận thấy: + HS biết huy động kiến thức đường parabol đế giải thích nguyên lí hoạt động sản phẩm trước sau chế tạo sản phẩm + HS chủ động giải vấn đề liên quan đến toán học vấn đề liên quan đến kĩ thuật công nghệ HS nắm bắt kiến thức cách chủ động trách nhiệm + HS phát triển lực toán học thân HS bao gồm tư lập luận, mơ hình hóa tốn học, giải vấn đề toán học, giao tiếp toán học, sử dụng cơng cụ phương tiện tốn học 117 RUBRIC ĐÁNH GIÁ LÀM VIỆC NHÓM DẠY HỌC STEM THEO CHỦ ĐÈ (10%) TIÊU CHÍ Tổ chức - phân công công việc (30%) 9.5 - lOđ 7.5 - 9đ giúp đõ’ lẫn