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 1

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[.]

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 môn Vật lí Mã số: 8.14.01.11 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ LÝ LUẬN VÀ PPDH BỘ MƠN VẬT LÍ Đà Nẵng – Năm 2022 Cơng trình hồn thành TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM Người hướng dẫn khoa học: TS LÊ THANH HUY Phản biện 1: TS Phùng Việt Hải Phản biện 2: TS Nguyễn Thanh Nga Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ Khoa học giáo dục họp Trường Đại học Sư phạm vào ngày 03 tháng năm 2022 Có thể tìm hiểu luận văn tại: Thư viện Trường Đại học Sư phạm – ĐHĐN Khoa Vật lý, Trường Đại học Sư phạm – ĐHĐN MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Trong xu hội nhập toàn cầu với phát triển nhanh chóng cơng nghệ cách mạng cơng nghiệp lần thứ (gọi tắt CMCN 4.0) đặt giáo dục Việt Nam trước nhiều thách thức to lớn Địi hỏi nguồn lao động có chất lượng cao, lao động có tri thức khoa học đại, lực phẩm chất cần thiết đáp ứng nhu cầu xã hội Vì vậy, để tiến kịp trình độ chung nước khu vực giới, ngành giáo dục - đào tạo thực đổi cách toàn diện từ nội dung chương trình sách giáo khoa, phương thức dạy học, phương pháp dạy học, hình thức kiểm tra đánh giá… Mục tiêu chương trình giáo dục phổ thơng năm 2018 giáo dục tồn diện: đức, trí, thể mĩ, phát triển phẩm chất lực HS cần hình thành phẩm chất, chiếm lĩnh kiến thức, kĩ năng, thái độ phát triển lực chung (cốt lõi) lực chuyên môn/ đặc thù môn học Với mục tiêu mơ hình giáo dục STEM, kiến thức kỹ lĩnh vực Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ thuật Tốn học truyền đạt đan xen kết dính lẫn cho học sinh sở học thông qua thực hành hướng đến giải vấn đề thực tiễn Ngoài ra, giáo dục STEM trọng trang bị cho học sinh kỹ mềm cần thiết cho thành công công việc sau kỹ cộng tác, làm việc nhóm, giải vấn đề, tư sáng tạo, tư phản biện… Rõ ràng với học sinh phổ thông, việc theo học môn học STEM theo phương pháp giáo dục STEM cịn có ảnh hưởng tích cực tới khả lựa chọn nghề nghiệp tương lai em sau Với việc tiếp thu kiến thức cách tích hợp sáng tạo, học sinh yêu thích thể niềm đam mê mơn học, từ khuyến khích em có định hướng tốt chọn chuyên ngành cho bậc học cao chắn cho nghiệp sau em Chương “Khúc xạ ánh sáng” chương quan trọng chương trình vật lý 11 Học sinh thường thấy khó khăn tìm hiểu kiến thức mới, tập chương phong phú đa dạng nên đa số học sinh cịn lúng túng học chương Đã có nhiều đề tài nghiên cứu cách tổ chức dạy học chương khúc xạ ánh sáng theo hướng phát triển lực cho học sinh lực thực nghiệm, lực phát giải vấn đề, lực vật lí…chưa có đề tài nghiên cứu dạy học theo định hướng STEM cho chương Nhằm khai thác cách có hiệu quả, phát huy lực học tập học sinh trường THPT nên chọn 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 nghiên cứu Trên toàn giới, nhà lãnh đạo, nhà khoa học nhấn mạnh vai trò giáo dục STEM Tổng thống Barack Obama phát biểu Hội chợ Khoa học Nhà Trắng hàng năm lần thứ ba, tháng năm 2013: “Một điều mà tập trung làm Tổng thống làm tạo phương pháp tiếp cận tồn diện cho khoa học, cơng nghệ, kỹ thuật toán học (STEM) Chúng ta cần phải ưu tiên đào tạo đội ngũ giáo viên lĩnh vực chủ đề để đảm bảo tất quốc gia ngày dành cho giáo viên tôn trọng cao mà họ xứng đáng.” Tháng 9/2013, Thủ tướng Malaysia ông Datuk Seri Najib Razak phát biểu: Malaysia dự kiến 60% trẻ em thiếu niên tham gia chương trình giáo dục khoa học, công nghệ, kỹ thuật toán học (STEM) nghiệp cho tương lai tốt đẹp đất nước Najib cho biết trẻ em thiếu niên bị hút khoa học thông qua phương pháp giảng dạy học tập thú vị Đó cho họ tham gia vào dự án thực tế cung cấp cho họ số dự án đầy thách thức để tìm giải pháp so với cách tiếp cận từ xuống mà ông cảm thấy nhàm chán Bên cạnh nước phát triển mạnh mẽ Giáo dục STEM Cải cách giáo dục tập trung vào việc tăng khả năng, hứng thú, đam mê khoa học học sinh đối với STEM Tại Mỹ, đầu năm 90, hình thành xu hướng giáo dục gọi giáo dục STEM Trong chương trình giáo dục STEM, mơn học khoa học công nghệ không giảng dạy độc lập mà tích hợp lại với thành mơn học thông qua phương pháp giảng dạy dự án, trải nghiệm, thực hành, Tại nhiều nước châu Âu châu Mỹ, để phát huy tối đa sáng tạo học sinh cấp, hội chợ khoa học (Science fair) tổ chức thường xuyên từ cấp trường đến cấp quốc gia Một thống kê Mỹ cho thấy từ năm 2004 đến năm 2014, việc làm liên quan đến khoa học kỹ thuật tăng 26%, gấp hai lần so với tốc độ tăng trưởng trung bình ngành nghề khác Trong đó, việc làm STEM có tốc độ tăng trưởng gấp lần so với tốc độ tăng trưởng trung bình ngành khác tính từ năm 1950 đến 2007 Tại Pháp, Giáo dục STEM bao phủ cấp học Trong giai đoạn bật tiểu học, học sinh học Toán học, Khoa học tự nhiên Công nghệ Tại Anh, Giáo dục STEM phát triển thành chương trình quốc gia với mục tiêu tạo nguồn nhân lực nghiên cứu khoa học chất lượng cao Hiện tại, Giáo dục STEM triển khai nhiều nước giới, đặc biệt nước công nghiệp phát triển Mỹ, Úc, Phần Lan, Canada, Nhật Bản, Hàn Quốc… Như vậy, thấy giáo dục STEM giới trở thành trào lưu phát triển mạnh mẽ nhiều nước giới, chí Canada người lao động nhập cư có kỹ STEM hưởng phúc lợi xã hội tốt so với người dân lao động xứ Chính phủ Canada xem người nhập cư có kỹ STEM nguồn lao động cho họ người nhập cư có kỹ STEM thúc đẩy ngành nghề kinh tế họ phát triển, đặc biệt làm tăng khả giao thương quốc tế Tại Việt Nam, nhận thấy tiềm lợi ích thiết thực Giáo dục STEM, đặc biệt tạo sân chơi sáng tạo cho em học sinh thuộc độ tuổi từ Tiểu học đến Trung học phổ thông nhằm tạo sân chơi trí tuệ, sáng tạo bổ ích giúp em có hội tham gia hoạt động có tính khoa học, đại nâng cao, Công ty Cổ phần DTT Eduspec lần đầu tên giới thiệu chương trình Giáo dục STEM vào Việt Nam từ năm 2011 hai thành phố lớn Hà Nội thành phố Hồ chí Minh, sau Đà Nẵng vào năm 2013, Cần Thơ 2016 Đến nay, có hàng chục ngàn học sinh thành phố theo học tham dự nhiều thi Robothon Quốc tế, Khoa học máy tính, Internet vạn vật suốt năm qua Năm 2015, Bộ Khoa học Công nghệ Việt Nam Liên minh STEM tổ chức ngày hội STEM lần đầu tiên, nhiều kiện tương tự toàn quốc bật Ngày hội STEM quốc gia tổ chức liên tục hàng năm Vào năm học 2015 - 2016, Bộ Giáo dục Đào tạo khuyến khích nội dung STEM chương trình giáo dục đào tạo Nhiều trường học nước tổ chức đào tạo STEM với hàng ngàn lượt giáo viên hàng trăm ngàn lượt học sinh từ khóa ngắn hạn đến đưa vào chương trình khóa Để phù hợp với xu đổi PPDH theo hướng phát triển lực mà Bộ Giáo dục Đào tạo đề ra, nhiều để tài nghiên cứu dạy học STEM như: Tác giả Đỗ Thị Thanh Hải với đề tài: “Tổ chức hoạt động dạy học STEM dịng điện xoay chiều (Vật lí 12) nhằm phát triển lực giải vấn đề cho học sinh”(Luận văn Thạc sĩ) Nhóm tác giả Nguyễn Thanh Nga, Nguyễn Thị Hạnh Qun (Hội nghị giảng dạy vật lí tồn quốc lần thứ IV năm 2018) với đề tài “Xây dựng chủ đề STEM kiến thức chương “Chất rắn chất lỏng Sự chuyển thể” - vật lý 10 (cơ bản)” Tác giả MALAITHONG PHOMSOUPHA (Lào) với đề tài “Sử dụng tập theo quan điểm giáo dục STEM dạy học phần “Động lượng định luật bảo toàn động lượng” Vật lí 10” (Luận văn Thạc sĩ) Một số đề tài nghiên cứu cách tổ chức dạy học chương “Khúc xạ ánh sáng” theo hướng phát triển lực cho học sinh như: Tác giả Mông Thị Nhung với đề tài “Tổ chức dạy học chương khúc xạ ánh sáng” Vật lí 11 nhằm phát triển lực thực nghiệm cho học sinh THPT” (Luận văn Thạc sĩ) Tác giả Phạm Thị Mỹ Hạnh với đề tài “Vận dụng phương pháp dạy học phát giải vấn đề vào dạy học chương “Khúc xạ ánh sáng” vật lí 11” (Luận văn Thạc sĩ) Tác giả Hoàng Đức Tuyến với đề tài “Xây dựng sử dụng hệ thống tập dạy học chương “Khúc xạ ánh sáng” vật lí 11 nhằm phát triển lực Vật lí học sinh” (Luận văn Thạc sĩ) Như nói có nhiều cơng trình nghiên cứu cách tổ chức dạy học chương “Khúc xạ ánh sáng” theo định hướng phát triển lực cho HS THPT Tuy nhiên, thiếu cơng trình nghiên cứu vận dụng phương pháp giáo dục STEM giảng dạy chương “Khúc xạ ánh sáng” nhằm phát triển lực giải vấn đề cho học sinh Mục tiêu nghiên cứu Xây dựng chủ đề STEM vận dụng vào tổ chức dạy học chương “Khúc xạ ánh sáng” - Vật lí 11 hướng phát triển lực giải vấn đề HS Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng chủ đề STEM vận dụng vào tổ chức dạy học chương “Khúc xạ ánh sáng” - Vật lí 11 phát triển lực giải vấn đề, góp phần nâng cao chất lượng học tập HS Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu - Cơ sở lý thuyết dạy học STEM hình thức dạy học theo STEM nhằm phát triển lực giải vấn đề cho học sinh - Không gian nghiên cứu: Lớp 11, trường THCS THPT Phạm Kiệt huyện Sơn Hà, tỉnh Quảng Ngãi - Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 12/2020 đến tháng 07/2021 - Nội dung nghiên cứu: Vận dụng phương pháp giáo dục STEM giảng dạy chương “Khúc xạ ánh sáng” Vật lí 11 nhằm phát triển lực giải vấn đề cho học sinh - Khảo sát điều tra thực nghiệm sư phạm trường THCS & THPT Phạm Kiệt Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết: + Nghiên cứu sở lý luận giáo dục STEM sở lý luận phương pháp, quan điểm dạy học đại, đặc biệt quan tâm đến sở lý luận dạy học theo chủ đề STEM + Nghiên cứu mục tiêu dạy học kiến thức, kỹ năng, thái độ, phát triển lực mà học sinh cần đạt học kiến thức chương “Khúc xạ ánh sáng” Qua đó, xác định thí nghiệm, ứng dụng kỹ thuật chế tạo dạy học STEM phần - Nghiên cứu thực trạng, thiết kế tiến trình, điều tra khảo sát: + Thực trạng dạy học chương “Khúc xạ ánh sáng” trường THCS THPT Phạm Kiệt + Thiết kế tiến trình dạy học kiến thức chương “Khúc xạ ánh sáng” theo hướng phát triển lực giải vấn đề cho học sinh Xây dựng công cụ đánh giá phát triển lực giải vấn đề học sinh dạy học STEM + Tiến hành thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá tính khả thi nội dung quy trình dạy học STEM xây dựng bước đầu đánh giá hiệu dạy học STEM việc phát triển lực giải vấn đề chất lượng nắm vững kiến thức học sinh Phƣơng pháp nghiên cứu 7.1 Phương pháp nghiên cứu lí luận 7.2 Phương pháp điều tra, quan sát thực tiễn 7.3 Phương pháp thống kê toán học 7.4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm Đóng góp đề tài - Xây dựng chương dạy học STEM chương trình Vật lí lớp 11 làm sở để triển khai dạy học STEM trường THPT - Làm tài liệu tham khảo giảng dạy môn Vật lý trường THPT Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận, phụ lục tài liệu tham khảo, luận văn gồm có 03 chương có nội dung sau: Chương 1: Cơ sở lí luận thực tiễn dạy học phát triển lực giải vấn đề học sinh theo định hướng giáo dục STEM Chương 2: Thiết kế tổ chức dạy học chương khúc xạ ánh sáng - Vật lí 11 hướng phát triển lực giải vấn đề cho học sinh theo định hướng giáo dục STEM Chương 3: Thực nghiệm sư phạm 10 1.2.8.2 Quy trình thiết kế chủ đề STEM theo hướng phát triển lực giải vấn đề học sinh 1.3 Phát triển lực giải vấn đề học sinh thông qua dạy học theo giáo dục STEM 1.3.1 Thực trạng việc phát triển lực giải vấn đề học sinh thông qua dạy học theo giáo dục STEM trường phổ thông 1.3.2 Biện pháp phát triển lực giải vấn đề học sinh thông qua dạy học theo giáo dục STEM 1.3.3 Tiêu chí đánh giá lực giải vấn đề học sinh thông qua dạy học theo giáo dục STEM 11 Bảng 1.2: Tiêu chí đánh giá NL GQVĐ HS DH vật lí Mức độ biểu – Gán Năng lực Chỉ số hành vi thành tố điểm Mức Mức Mức (1điểm) (2điểm) (3điểm) 1.1 Tìm hiểu tình vấn đề 1.2 Phát vấn Tìm hiểu vấn đề đề cần nghiên cứu 1.3 Phát biểu vấn đề 2.1 Diễn đạt lại tình ngơn xuất Đề giải pháp ngữ 2.2 Tìm kiếm thông tin liên quan đến vấn đề 2.3 Đề xuất giải pháp giải vấn đề 3.1 Lập kế hoạch cụ thể để thực Thực giải pháp giải pháp giải pháp vấn đề 3.2 Thực giải 3.3 Đánh giá điều chỉnh bước giải cụ thể ngày 12 trình thực Đánh giá việc giải vấn đề, phát vấn đề 4.1 Đánh giá trình giải vấn đề điều chỉnh việc giải vấn đề 4.2 Phát vấn đề cần giải Bảng 1.3: Thang đánh giá NL thành tố GQVĐ HS DH Vật lí Mức độ Điểm cho mức độ Độ chênh lệch thang đo Khoảng giới hạn điểm cho mức độ biểu Mức 1 điểm Mức 2 điểm Mức 3 điểm 0,67 điểm Từ đến 1,67 Từ 1,67 đến 2,33 Từ 2,33 đến Cơng thức tính độ lệch chuẩn 1.4 Quy trình tổ chức dạy học theo giáo dục STEM 13 1.5 Nguyên tắc xây dựng nội dung giáo dục STEM theo hƣớng phát triển NL GQVĐ HS KẾT LUẬN CHƢƠNG Trong chương tiến hành nghiên cứu sở lí luận thực tiễn việc phát triển NL GQVĐ theo GD STEM bao gồm nội dung về: Năng lực giải vấn đề; Giáo dục STEM dạy học; Phát triển lực giải vấn đề học sinh thông qua dạy học theo giáo dục STEM; Quy trình tổ chức dạy học theo giáo dục STEM nhằm phát triển lực giải vấn đề học sinh; Nguyên tắc xây dựng nội dung giáo dục STEM theo hướng phát triển NL GQVĐ HS GD STEM phương pháp DH giúp phát triển NL GQVĐ HS Với phương pháp giáo dục STEM, HS nhận trước tình thực tiễn liên quan đến kiến thức khoa học cần giải Để thực điều đó, học sinh buộc phải tìm 14 tịi, nghiên cứu kiến thức xung quanh vấn đề từ nhiều nguồn sách, trang cung cấp kiến thức tảng Internet vận dụng vào tình cụ thể Dựa vào việc điều tra thực trạng phát triển NL GQVĐ HS theo định hướng GD STEM trường THPT nhận thấy: NL GQVĐ HS chưa tốt, GV chưa thực nghiêm túc việc tổ chức DH theo hướng phát triển NL GQVĐ HS Bên cạnh phương pháp DH chủ yếu thuyết trình Từ vấn đề nhận thấy việc phát triển NL GQVĐ cho HS theo GD STEM cần thiết Tất sở nghiên cứu, lí luận phân tích chương vận dụng để thiết kế tổ chức dạy học theo giáo dục STEM chương khúc xạ ánh sáng theo hướng phát triển lực giải vấn đề cho học sinh chương 15 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 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” 2.1.2 Đặc điểm chương “Khúc xạ ánh sáng” 2.1.3 Cấu trúc nội dung chương “Khúc xạ ánh sáng” 2.2 Mối quan hệ mục tiêu, chƣơng trình, nội dung chƣơng “Khúc xạ ánh sáng” với mục tiêu, nội dung giáo dục STEM 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 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 2.4.1 Nguyên tắc xây dựng nội dung giáo dục STEM chương “Khúc xạ ánh sáng” theo hướng phát triển NL GQVĐ HS 2.4.2 Thiết kế chủ đề STEM chương “Khúc xạ ánh sáng” 2.4.2.1 Chủ đề 1: Đèn mặt trời 2.4.2.2 Chủ đề 2: Ngôi ánh sáng 2.4.3.3 Chủ đề 3: Đèn trang trí KẾT LUẬN CHƢƠNG Sau nghiên cứu sở lí luận thực tiễn giáo dục STEM gắn liền với phát triển lực giải vấn đề Chúng đề 16 xuất xây dựng chủ đề dạy học theo định hướng giáo dục STEM: “Đèn mặt trời”, “Ngôi ánh sáng”, “Đèn trang trí”, tiến trình dạy học chi tiết pha hoạt động nhằm góp phần phát triển lực giải vấn đề học sinh Để kiểm chứng giả thuyết khoa học có sở thực tiễn cho đề tài, tiến hành thực nghiệm sư phạm trường THCS THPT Phạm Kiệt với hình thức dạy học khóa Nội dung thực nghiệm thể chương 17 Chƣơng THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 3.1 Mục đích nhiệm vụ thực nghiệm sƣ phạm 3.2 Đối tƣợng thời gian thực nghiệm sƣ phạm 3.3 Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm 3.4 Phân tích diễn biến đánh giá kết thực nghiệm sƣ phạm 3.4.1 Những thuận lợi khó khăn q trình thực nghiệm 3.4.2 Diễn biến đánh giá định tính kết TNSP 3.4.2.1 Đánh giá chủ đề “Đèn mặt trời” 3.4.2.2 Đánh giá chủ đề “Ngôi ánh sáng” 3.4.2.3 Đánh giá chủ đề “Đèn trang trí” 3.5 Phân tích định lƣợng kết thực nghiệm sƣ phạm trƣờng THCS THPT Phạm Kiệt 3.5.1 Đánh giá toàn diện nhóm q trình thực chủ đề 3.5.2 Đánh giá lực giải vấn đề trình thực chủ đề Dựa vào bảng đánh giá phát triển lực giải vấn đề em lấy ngẫu nhiên chúng tơi có vẽ đồ thị so sánh lực thành tố học sinh thực chủ đề để từ đưa nhận xét phát triển lực học sinh thực xong chủ đề 18 ... phát triển lực giải vấn đề học sinh theo định hướng giáo dục STEM Chương 2: Thiết kế tổ chức dạy học chương khúc xạ ánh sáng - Vật lí 11 hướng phát triển lực giải vấn đề cho học sinh theo định hướng. .. chủ đề STEM chƣơng “Khúc xạ ánh sáng” - Vật lí 11 hƣớng phát triển lực giải vấn đề cho học sinh 2.4 Thiết kế chủ đề STEM chƣơng “Khúc xạ ánh sáng” - Vật lí 11 hƣớng phát triển lực giải vấn đề. .. giải vấn đề; Giáo dục STEM dạy học; Phát triển lực giải vấn đề học sinh thông qua dạy học theo giáo dục STEM; Quy trình tổ chức dạy học theo giáo dục STEM nhằm phát triển lực giải vấn đề học sinh;