Phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học chương “khúc xạ ánh sáng” – vật lí 11 theo định hướng giáo dục stem

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM - NGÔ THỊ THÙY TRANG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC CHƢƠNG “KHÚC XẠ ÁNH SÁNG” – VẬT LÍ 11 THEO ĐỊNH HƢỚNG GIÁO DỤC STEM LUẬN VĂN THẠC SĨ LÝ LUẬN VÀ PPDH BỘ MƠN VẬT LÍ ĐÀ NẴNG – NĂM 2022 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM - NGÔ THỊ THÙY TRANG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC CHƢƠNG “KHÚC XẠ ÁNH SÁNG” – VẬT LÍ 11 THEO ĐỊNH HƢỚNG GIÁO DỤC STEM Ngành: Lý luận PPDH Bộ mơn Vật lí Mã số: 8.14.01.11 LUẬN VĂN THẠC SĨ Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS LÊ THANH HUY ĐÀ NẴNG – NĂM 2022 iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt STT Nội dung CT Chƣơng trình CMCN Cách mạng công nghiệp DHGQVĐ Dạy h c giải vấn đề DHDA Dạy h c dự án GDPT Giáo dục phổ thông GP Giải pháp GQVĐ Giải vấn đề GV Giáo viên HS H c sinh 10 KT Kiến thức 11 NL Năng lực 12 NLGQVĐ Năng lực giải vấn đề 13 PPDH Phƣơng pháp dạy h c 14 THPT Trung h c phổ thông 15 TNSP Thực nghiệm sƣ phạm 16 TS Tiến sĩ iv MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT iii MỤC LỤC iv DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ viii MỞ ĐẦU 1 Lý ch n đề tài Tổng quan vấn đề nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu Giả thuyết khoa h c 5 Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu 6 Nhiệm vụ nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Đóng góp đề tài Cấu trúc luận văn CHƢƠNG CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN TRONG DẠY HỌC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH THEO ĐỊNH HƢỚNG GIÁO DỤC STEM 1.1 Năng lực giải vấn đề 1.1.1 Khái niệm lực 1.1.2 Năng lực giải vấn đề 1.2 Giáo dục STEM dạy h c 10 1.2.1 Khái niệm giáo dục STEM 10 1.2.2 Giáo dục STEM chƣơng trình GDPT 11 1.2.3 Mục tiêu giáo dục STEM 12 1.2.4 Phân loại STEM 13 1.2.5 Chủ đề giáo dục STEM 14 1.2.6 Dạy h c dự án 16 1.2.7 STEM dạy h c dự án 17 1.2.8 Quy trình thiết kế chủ đề STEM theo hƣớng phát triển lực giải vấn đề h c sinh 19 1.3 Phát triển lực giải vấn đề h c sinh thông qua dạy h c theo giáo dục STEM 21 v 1.3.1 Thực trạng việc phát triển lực giải vấn đề h c sinh thông qua dạy h c theo giáo dục STEM trƣờng phổ thông 21 1.3.2 Biện pháp phát triển lực giải vấn đề h c sinh thông qua dạy h c theo giáo dục STEM 24 1.3.3 Tiêu chí đánh giá lực giải vấn đề h c sinh dạy h c Vật lí 25 1.4 Quy trình tổ chức dạy h c theo giáo dục STEM 28 1.5 Nguyên tắc xây dựng nội dung giáo dục STEM theo hƣớng phát triển NL GQVĐ HS 29 KẾT LUẬN CHƢƠNG 30 CHƢƠNG THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC CHƢƠNG KHÚC XẠ ÁNH SÁNG - VẬT LÍ 11 HƢỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH THEO ĐỊNH HƢỚNG GIÁO DỤC STEM 32 2.1 Phân tích chƣơng “Khúc xạ ánh sáng” Vật lí 11 sử dụng dạy học theo định hƣớng giáo dục STEM 32 2.1.1 Mục tiêu chƣơng “Khúc xạ ánh sáng” 32 2.1.2 Đặc điểm chƣơng “Kh c xạ ánh sáng” 33 2.1.3 Cấu trúc nội dung chƣơng “Kh c xạ ánh sáng” 33 2.2 Mối quan hệ mục tiêu, chƣơng trình, nội dung chƣơng “Khúc xạ ánh sáng” với mục tiêu, nội dung giáo dục STEM 34 2.3 Định hƣớng số chủ đề STEM chƣơng “Khúc xạ ánh sáng” - Vật lí 11 hƣớng phát triển lực giải vấn đề cho học sinh 34 2.4 Thiết kế chủ đề STEM chƣơng “Khúc xạ ánh sáng” - Vật lí 11 hƣớng phát triển lực giải vấn đề cho học sinh 35 2.4.1 Nguyên tắc xây dựng nội dung giáo dục STEM chƣơng “Kh c xạ ánh sáng” theo hƣớng phát triển NL GQVĐ HS 35 2.4.2 Thiết kế chủ đề STEM chƣơng “Kh c xạ ánh sáng” 36 KẾT LUẬN CHƢƠNG 69 CHƢƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 70 3.1 Mục đích nhiệm vụ thực nghiệm sƣ phạm 70 3.2 Đối tƣợng thời gian thực nghiệm sƣ phạm 70 3.3 Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm 70 3.4 Phân tích diễn biến đánh giá kết thực nghiệm sƣ phạm 73 3.4.1 Những thuận lợi khó khăn q trình thực nghiệm 73 3.4.2 Diễn biến đánh giá định tính kết TNSP 74 vi 3.5 Phân tích định lƣợng kết thực nghiệm sƣ phạm trƣờng THCS THPT Phạm Kiệt 88 3.5.1 Đánh giá tồn diện nhóm q trình thực chủ đề 89 3.5.2 Đánh giá lực giải vấn đề trình thực chủ đề 89 KẾT LUẬN CHƢƠNG 100 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 101 Kết luận 101 Những khó khăn nghiên cứu đề tài 101 Kiến nghị 101 TÀI LIỆU THAM KHẢO 102 PHỤ LỤC PL1 vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Số hiệu bảng Tên bảng Trang 1.1 Cấu trúc NL thành tố GQVĐ HS DH Vật lí 1.2 Tiêu chí đánh giá NL GQVĐ HS DH vật lí 25 1.3 Thang đánh giá NL thành tố GQVĐ HS DH Vật lí 27 1.4 Phƣơng pháp mơ hình dạy h c tích cực 29 3.1 Kế hoạch TNSP chủ đề “Chế tạo đèn mặt trời” trƣờng THCS THPT Kiệt – Huyện Sơn Hà – Quảng Ngãi 71 3.2 Kế hoạch TNSP chủ đề “Ngôi ánh sáng” trƣờng THCS THPT Phạm Kiệt – Huyện Sơn Hà – Quảng Ngãi 72 3.3 Kế hoạch TNSP chủ đề “Đèn trang trí” trƣờng THCS THPT Phạm Kiệt – Huyện Sơn Hà – Quảng Ngãi 73 3.4 Bảng tổng điểm trung bình chủ đề 89 3.5 Rubric đánh giá lực giải vấn đề thực chủ đề “Đèn mặt trời”, “Ngôi ánh sáng” “Đèn trang trí” 89 bạn ngẫu nhiên nhóm 3.6 Rubric đánh giá lực giải vấn đề thực chủ đề “Đèn mặt trời”, “Ngơi ánh sáng” “Đèn trang trí” 91 bạn ngẫu nhiên nhóm 3.7 Bảng đánh giá lực giải vấn đề lớp 11B1 với chủ đề “Đèn mặt trời”, “Ngôi ánh sáng” “Đèn trang trí” 95 3.8 Hứng thú h c tập mơn Vật lí h c sinh lớp thực nghiệm (11B1) 99 viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Số hiệu hình Tên hình Trang 1.1 Đặc điểm dạy h c dự án 17 1.2 Các bƣớc thực dạy h c dự án 17 1.3 Quy trình xây dựng h c/ chủ đề STEM 19 1.4 Quy trình xây dựng h c/ chủ đề STEM theo hƣớng phát triển lực giải vấn đề h c sinh 20 1.5 Biểu đồ phần trăm hiểu biết GV việc dạy h c phát triển lực cho h c sinh 22 1.6 Biểu đồ phần trăm ý kiến khó khăn giáo viên việc dạy h c hình thành phát triển lực cho h c sinh 22 1.7 Biểu đồ phần trăm GV nghe tìm hiểu STEM 22 1.8 Biểu đồ phần trăm khó khăn việc dạy h c chƣơng khúc xạ ánh sáng theo định hƣớng STEM 22 Biểu đồ phần trăm ý kiến việc ứng dụng dạy h c STEM 1.9 1.10 việc phát triển lực giải vấn đề cho h c sinh tiếp cận chƣơng trình giáo dục phổ thông Biểu đồ phần trăm ý kiến việc tổ chức dạy h c chƣơng “Kh c xạ ánh sáng” hình thức dạy h c khác 22 22 1.11 Biểu đồ phần trăm ý kiến NLGQVĐ 23 1.12 Biểu đồ thể khó khăn chủ yếu mà em gặp phải giải vấn đề vật lí 24 1.13 Tiến trình h c STEM 28 2.1 Sơ đồ cấu trúc nội dung chƣơng “Kh c xạ ánh sáng” 33 3.1 Nhóm tiến hành thí nghiệm kiểm chứng định luật khúc xạ ánh sáng - Đại diện nhóm trình bày kiến thức tìm hiểu trƣớc 75 3.2 Các nhóm báo cáo kiến thức tìm hiểu - Giải thích ngun lí hoạt động đèn mặt trời 76 3.3 Giải thích nguyên lí hoạt động đèn mặt trời 76 3.4 Bản thiết kế đèn mặt trời nhóm 78 3.5 Các nhóm hồn thiện sản phẩm 79 3.6 Sản phẩm hoàn thiện so với thiết kế nhóm 80 PL19 PHỤ LỤC 1.6 PHIẾU ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM “ĐÈN TRANG TRÍ” Trong q trình thực chủ đề “Đèn trang trí”, đánh giá tồn diện nhóm có kết nhƣ sau: Bảng PL1.6.1 Phiếu đánh giá sản phẩm “Đèn trang trí” ĐÁNH GIÁ BẢN THIẾT KẾ VÀ SẢN PHẨM Yêu cầu ND Bản thảo M1: Bản thảo đƣợc vẽ đầy đủ thành phần, có ch thích thiết kí hiệu kế M2: Bản thảo đƣợc vẽ đầy đủ Điểm tối đa 20 điểm Điểm GV Điểm HS Nhóm Nhóm Nhóm Nhóm 18 18 18 Mức Mức 26 27 26 27 Mức Mức Mức Mức 18 19 18 19 Mức Mức Mức Mức 7 7 19 Mức Mức thành phần, chƣa ch thích kí hiệu M3: Bản thảo chƣa vẽ đầy đủ thành phần Hình thức sản phẩm M1: Cấu tr c mơ hình hợp lí, lắp đặt vị trí phù hợp, đầy đủ thành phần nhƣ thiết kế, sản phẩm nhìn đẹp mắt 30 điểm M2: Cấu tr c mơ hình hợp lí, lắp đặt vị trí phù hợp, có đầy đủ thành phần nhƣ thiết kế nhiên sản phẩm nhìn chƣa đẹp mắt M3: Cấu tr c mơ hình chƣa hợp lí, chƣa đầy đủ thành phần nhƣ thiết kế Vận hành M1: Sản phẩm vận hành tốt M2: Sản phẩm hoạt động đƣợc 20 điểm nhiên đơi l c có gặp vấn đề trục trặc M3: Sản phẩm không vận hành đƣợc Phạm vi M1: Sản phẩm ứng dụng rộng rãi thực tế 10 điểm PL20 ứng M2: Sản phẩm ứng dụng đƣợc dụng nhƣng chƣa thể áp dụng rộng rãi Mức Mức Mức Mức 18 18 18 19 Mức Mức Mức Mức 87 điểm 89 điểm 87 điểm 91 điểm M3: Sản phẩm chƣa ứng dụng đƣợc thực tế Tính M1: Sản phẩm thiết kế đẹp, an sáng tồn điện; có tính ứng dụng cao tạo M2: Đạt đƣợc tiêu chí M3: Chỉ đạt đƣợc tiêu chí 20 điểm khơng đạt đƣợc tiêu chí Tổng 100 điểm Bảng PL1.6.2 Phiếu đánh giá việc tr nh bày sản phẩm “Đèn trang trí” PHIẾU ĐÁNH VIỆC TRÌNH BÀY Tiêu chí đánh giá Điểm tối đa Điểm GV Điểm HS Nhóm Nhóm Nhóm Nhóm 15 15 15 15 15 Trình bày thảo dụng cụ đèn thiết kế nhóm 10 9 Trao đổi thảo luận, bảo vệ điều chỉnh thiết kế 10 8 8 15 12 13 13 13 Thể đƣợc hiểu biết tƣợng kh c xạ ánh sáng phản xạ toàn phần Định Nội dung luật kh c xạ ánh sáng điều kiện xảy tƣợng phản xạ tồn phần Tìm hiểu vấn đề giáo viên đƣa đề xuất đƣợc giải pháp giải vấn đề Hình thức Thái độ, cử thân thiện, chan hịa, chân thành, 30 28 29 28 29 Ngơn ngữ Ngôn ngữ gẫy g n, sáng, h t 20 18 17 17 18 100 89 91 90 92 Tổng PL21 điểm điểm điểm điểm điểm Bảng PL1.6.3 Phiếu đánh giá hoạt động nh m “Đèn trang trí” – Nhóm PHIẾU ĐÁNH HOẠT ĐỘNG NHĨM Nhóm: Đƣa Tạo Đóng Hồn Tổng tình tham ý kiến ý mơi trƣờng góp vào thành nhiệm điểm gia (20) tƣởng (20) thân thiện (20) đoàn kết (20) vụ (20) Đinh Thị Du Diệu 20 16 16 18 18 88 Nguyễn Trần Nguyệt 20 19 20 20 20 99 Đinh Quốc Duy 17 16 18 18 16 88 Đinh Thị Nga Ly 18 16 18 18 16 86 Đặng Công Hiếu 18 16 18 17 16 85 Đinh Thị Sang Huyền 15 16 16 17 16 80 Tiêu chí Sự nhiệt Họ tên Ánh Bảng PL1.6.4 Phiếu đánh giá hoạt động nh m “Đèn trang trí” – Nhóm PHIẾU ĐÁNH HOẠT ĐỘNG NHĨM Nhóm: Sự nhiệt tình tham gia (20) Đƣa ý kiến ý tƣởng (20) Tạo mơi trƣờng thân thiện (20) Đóng góp vào đoàn kết (20) Hoàn thành nhiệm vụ (20) Tổng điểm Đinh Minh Huỳnh 20 16 16 18 18 88 Lê Thị Thanh Thủy 20 19 20 20 20 99 Đinh Thị Minh Tuyến 17 16 18 17 16 84 Nguyễn Thị Nhất Vy 20 18 18 18 20 94 Phan Nguyễn 17 15 18 18 16 84 Đinh Thị Xuân 20 15 16 18 18 87 Tiêu chí Họ tên ... quả, phát huy lực h c tập h c sinh trƣờng THPT nên ch n đề tài ? ?Phát triển lực giải vấn đề học sinh dạy học chương “Khúc xạ ánh sáng” – Vật lí 11 theo định hướng giáo dục STEM? ?? Tổng quan vấn đề. .. chủ đề STEM chƣơng “Khúc xạ ánh sáng” - Vật lí 11 hƣớng phát triển lực giải vấn đề cho học sinh 2.4.1 Nguyên tắc xây dựng nội dung giáo dục STEM chương “Khúc xạ ánh sáng” theo hướng phát triển. .. CHO HỌC SINH THEO ĐỊNH HƢỚNG GIÁO DỤC STEM 2.1 Phân tích chƣơng “Khúc xạ ánh sáng” Vật lí 11 sử dụng dạy học theo định hƣớng giáo dục STEM 2.1.1 Mục tiêu chương “Khúc xạ ánh sáng” 2.1.1.1 Phát triển