Tổ chức dạy học chương “cơ học” – vật lí 8 theo định hướng giáo dục stem

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM - PHẠM VĂN THÀNH TỔ CHỨC DẠY HỌC CHƯƠNG “CƠ HỌC” – VẬT LÍ THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM LUẬN VĂN THẠC SĨ LÝ LUẬN VÀ PPDH BỘ MÔN VẬT LÍ ĐÀ NẴNG – NĂM 2022 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM - PHẠM VĂN THÀNH TỔ CHỨC DẠY HỌC CHƯƠNG “CƠ HỌC” – VẬT LÍ THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM Ngành: Lý luận PPDH Bộ mơn Vật lí Mã số: 8.14.01.11 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS PHÙNG VIỆT HẢI ĐÀ NẴNG – NĂM 2022 I LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn kết nghiên cứu cá nhân tơi Các số liệu tài liệu trích dẫn luận văn trung thực Kết nghiên cứu khơng trùng với cơng trình cơng bố trước Tơi chịu trách nhiệm với lời cam đoan Đà Nẵng, tháng năm 2022 Tác giả Phạm Văn Thành II LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Ban chủ nhiệm, q Thầy Cơ giáo khoa Vật lí trường Đại học Sư phạm – Đại học Đà Nẵng quý Thầy Cô giáo trực tiếp giảng dạy, giúp đỡ tơi suốt q trình học tập Tơi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu quý Thầy Cô giáo trường Tiểu học, THCS THPT FPT, thành phố Đà Nẵng tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình nghiên cứu tiến hành thực nghiệm sư phạm Xin cảm ơn toàn thể học sinh lớp 8/8 – Trường Tiểu học, THCS THPT FPT cộng tác với thực nghiệm sư phạm thành công Đặc biệt, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy giáo hướng dẫn: TS Phùng Việt Hải – người tận tình bảo, hướng dẫn, giúp đỡ, động viên, đóng góp nhiều ý kiến q báu cho tơi suốt q trình nghiên cứu hồn thành luận văn Cuối cùng, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn đến gia đình, người thân, bạn bè đồng nghiệp giúp đỡ, động viên tơi suốt q trình học tập thực luận văn Đà Nẵng, tháng năm 2022 Tác giả Phạm Văn Thành III MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN I LỜI CẢM ƠN II DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT…………………………………………… VII DANH MỤC CÁC BẢNG………………………………………………………VIIII DANH MỤC CÁC HÌNH, BIỂU ĐỒ…………………………………………VIIIIII MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Tổng quan vấn đề nghiên cứu 2.1 Tình hình nghiên cứu giới 2.2 Tình hình nghiên cứu nước Mục tiêu nghiên cứu Giả thuyết khoa học 5 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 5.1 Đối tượng nghiên cứu 5.2 Phạm vi nghiên cứu 6 Nhiệm vụ nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Những đóng góp đề tài Cấu trúc luận văn CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 1.1 Năng lực 1.1.1 Khái niệm lực 1.1.2 Đặc điểm lực IV 1.2 Năng lực giải vấn đề 1.2.1 Khái niệm lực giải vấn đề 1.2.2 Năng lực giải vấn đề học sinh học tập vật lí 10 1.2.3 Vai trò lực giải vấn đề học tập mơn vật lí 11 1.2.4 Các giai đoạn giải vấn đề cho học sinh dạy học vật lí 11 1.2.5 Tiêu chí đánh giá lực giải vấn đề học sinh dạy học vật lí 14 1.3 Giáo dục STEM 17 1.3.1 Khái niệm giáo dục STEM 17 1.3.2 Vai trò giáo dục STEM giai đoạn 18 1.3.3 Mục tiêu giáo dục STEM 19 1.3.4 Chủ đề STEM 19 1.3.5 Phân loại chủ đề STEM 20 1.3.6 Quy trình thiết kế chủ đề STEM 21 1.4 Bồi dưỡng lực giải vấn đề học sinh thông qua dạy học chủ đề STEM 24 1.4.1 Thực trạng việc bồi dưỡng lực giải vấn đề học sinh thông qua dạy học chủ đề STEM 24 1.4.2 Biện pháp bồi dưỡng lực giải vấn đề học sinh thông qua dạy học chủ đề STEM 27 1.4.3 Đề xuất quy trình bồi dưỡng lực giải vấn đề học sinh thông qua dạy học chủ đề STEM 32 KẾT LUẬN CHƯƠNG 36 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ NỘI DUNG VÀ TIẾN TRÌNH TỔ CHỨC DẠY VÀ HỌC STEM MỘT SỐ CHỦ ĐỀ CHƯƠNG “CƠ HỌC”- VẬT LÍ 37 2.1 Đặc điểm, cấu trúc nội dung kiến thức chương Cơ học 37 V 2.1.1 Đặc điểm chung chương Cơ học 37 2.1.2 Cấu trúc nội dung kiến thức chương Cơ học 37 2.1.3 Ý tưởng thiết kế số chủ đề STEM dạy học số kiến thức chương “Cơ học” Vật lí 39 2.2 Thiết kế chủ đề STEM chương Cơ học - Vật lí nhằm bồi dưỡng lực giải vấn đề cho học sinh 40 2.2.1 Chủ đề 1: Chế tạo máy nén thủy lực 40 2.2.2 Chủ đề 2: Xe bong bóng 53 2.2.3 Chủ đề 3: Mô hình ngun lí hoạt động tàu ngầm 63 KẾT LUẬN CHƯƠNG 80 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 81 3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 81 3.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 81 3.3 Đối tượng thời gian thực nghiệm sư phạm 81 3.4 Phạm vi thực nghiệm sư phạm 82 3.5 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 82 3.6 Phân tích diễn biến q trình thực nghiệm sư phạm 82 3.7 Đánh giá kết thực nghiệm sư phạm 89 KẾT LUẬN CHƯƠNG 90 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 91 Kết luận 91 Kiến nghị 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO 93 PHỤ LỤC 1……………………………………………………………………… PL1 PHỤ LỤC 2……………………………………………………………………… PL5 PHỤ LỤC 3……………………………………………………………………… PL6 VI DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Viết đầy đủ DH Dạy học GV Giáo viên GQVĐ Giải vấn đề HS Học sinh NXB Nhà xuất NL Năng lực PTDH Phương tiện dạy học SGK Sách giáo khoa THPT Trung học phổ thông TN Thực nghiệm TNSP Thực nghiệm sư phạm VII DANH MỤC CÁC BẢNG Tên bảng Bảng 1.1 Các NL thành tố NL GQVĐ số hành vi tương ứng Trang 14 HS Bảng 1.2 Tiêu chí đánh giá NL GQVĐ HS DH Vật lí 15 Bảng 1.3 Thang đánh giá NL thành tố GQVĐ HS DH Vật lí 16 Bảng 1.4 Hệ số cho phương pháp đánh giá 17 Bảng 2.1 Một số chủ đề STEM chương “Cơ học” Vật lí 39 Bảng 2.2 Các tiêu chí mức độ đánh giá lực giải vấn đề 51 chủ đề Bảng 2.3 Các tiêu chí mức độ đánh giá lực giải vấn đề chủ 60 đề Bảng 2.4 Các tiêu chí mức độ đánh giá lực giải vấn đề chủ 75 đề Bảng 3.1 Bảng điểm đánh giá nhóm học sinh giáo viên 87 VIII DANH MỤC CÁC HÌNH, BIỂU ĐỒ Tên hình, tên biểu đồ Trang Hình 1.1 Sơ đồ giai đoạn GQVĐ 13 Hình 1.2 Quy trình thiết kế chủ đề STEM 21 Hình 1.3 Quy trình thiết kế chủ đề STEM nhằm bồi dưỡng NL GQVĐ 32 HS Hình 2.1 Cấu trúc nội dung kiến thức chương Cơ học – Vật lí 38 Hình 3.1 Kết thí nghiệm học sinh 82 Hình 3.2, 3.3, 3.4 Học sinh nghiên cứu kiến thức lựa chọn giải pháp 83, 84 Hình 3.5 Học sinh trình bày giải pháp nhóm 85 Hình 3.6 Học sinh chế tạo sản phẩm 86 Hình 3.7 Học sinh hoàn thiện sản phẩm chuẩn bị báo cáo 87 PL15 BẢNG 7: NHẬT KÍ CỦA Q TRÌNH THỰC HIỆN DỰ ÁN Ghi lại hoạt động trải qua thực dự án (Hoạt động, nhóm thực nào, cảm xúc ? Mong muốn điều gì? ) BẢNG 8: SẢN PHẨM VÀ HÌNH ẢNH MINH HỌA HOẠT ĐỘNG CỦA NHĨM Dán hình ảnh sản phẩm, hình ảnh minh họa hoạt động nhóm dự án, bao gồm đường link hình ảnh, video BẢNG 9: THU HỒI THÔNG TIN VỀ VIỆC THỰC HIỆN DỰ ÁN Học sinh trả lời câu hỏi sau cách đầy đủ rõ ràng Nêu nguyên tắc hoạt động dụng cụ? Em vận dụng kiến thức chuyển thể chất vào việc chế tạo mơ hình? PL16 Nêu kĩ mà em rèn luyện qua chủ đề? Em có mong muốn tiếp tục học tập qua cách học ? Nếu em muốn cải thiện phát huy điều gì? PL17 PL18 PL19 PL20 PL21 PL22 PL23 PL24 PL25 PL26 PL27 PL28 PL29 ... thức chương “Cơ học? ?? Vật lí Dựa vào kiến thức chương: “Cơ học? ?? Vật lí 8, tơi đề xuất số chủ đề STEM để tổ chức dạy học cho học sinh thể bảng Bảng 2.1 Một số chủ đề STEM chương “Cơ học? ?? Vật lí STT... lực học? ?? – Vật lí 10 theo định hướng giáo dục STEM, đưa tiến trình tổ chức dạy học số kiến thức vật lí theo định hướng giáo dục STEM sở nghiên cứu kiến thức nhiệt động lực học hình thức thực dạy. ..ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM - PHẠM VĂN THÀNH TỔ CHỨC DẠY HỌC CHƯƠNG “CƠ HỌC” – VẬT LÍ THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM Ngành: Lý luận PPDH Bộ mơn Vật lí Mã số: 8. 14.01.11