Tổ chức dạy học chủ đề tích hợp stem “truyền nhiệt” nhằm phát triển năng lực tìm hiểu tự nhiên của học sinh thcs

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Trần Thanh Thảo TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ TÍCH HỢP STEM “TRUYỀN NHIỆT” NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TÌM HIỂU TỰ NHIÊN CỦA HỌC SINH THCS LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Thành phố Hồ Chí Minh - 2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Trần Thanh Thảo TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ TÍCH HỢP STEM “TRUYỀN NHIỆT” NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TÌM HIỂU TỰ NHIÊN CỦA HỌC SINH THCS Chuyên ngành : Lí luận phương pháp dạy học mơn Vật lí Mã số : 8140111 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS NGUYỄN VĂN BIÊN Thành phố Hồ Chí Minh – 2019 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Văn Biên, số liệu kết nghiên cứu luận văn chưa công bố công trình nghiên cứu khác Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 30 tháng 03 năm 2019 Tác giả luận văn Trần Thanh Thảo LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi lời cảm ơn đến PGS.TS Nguyễn Văn Biên, người bên cạnh em suốt thời gian vừa qua, tận tình dẫn, giúp đỡ động viên để em hoàn thành tốt luận văn Xin chân thành cảm ơn q thầy tổ Vật lí - KTCN, em học sinh lớp 8A8 trường THPT Lương Thế Vinh, Quận 1, Tp.HCM tạo điều kiện thuận lợi nhiệt tình hỗ trợ cho tơi thực nghiệm sư phạm trường Cuối cùng, hoàn thành luận văn thiếu đồng hành gia đình bạn bè tơi, tập thể anh, chị lớp cao học khóa 27 chuyên ngành Lí luận phương pháp dạy học mơn Vật lí trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh, ln tạo động lực giúp tơi vượt qua khó khăn q trình thực luận văn Tp Hồ Chí Minh, tháng 03 năm 2019 Tác giả luận văn Trần Thanh Thảo MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục Danh mục chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ MỞ ĐẦU Chương CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ DẠY HỌC CHỦ ĐỀ TÍCH HỢP STEM NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TÌM HIỂU TỰ NHIÊN CỦA HỌC SINH THCS 1.1 Dạy học định hướng phát triển lực 1.1.1 Năng lực gì? .5 1.1.2 Dạy học định hướng phát triển lực tìm hiểu tự nhiên 1.2 Dạy học chủ đề tích hợp STEM 14 1.2.1 Tích hợp gì? .14 1.2.2 Dạy học tích hợp gì? 15 1.2.3 STEM quan điểm dạy học tích hợp STEM .23 1.2.4 Chủ đề tích hợp STEM gì? .26 1.2.5 Quy trình xây dựng tổ chức dạy học chủ đề tích hợp STEM 27 1.2.6 Tổ chức hoạt động dạy học tích hợp STEM .33 1.2.7 Thực trạng nghiên cứu dạy học tích hợp STEM .33 Tiểu kết chương 36 Chương XÂY DỰNG VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ TÍCH HỢP STEM “TRUYỀN NHIỆT” NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TÌM HIỂU TỰ NHIÊN CỦA HỌC SINH THCS 37 2.1 Giới thiệu chủ đề tích hợp STEM “Truyền nhiệt” 37 2.2 Mục tiêu chủ đề tích hợp STEM “Truyền nhiệt” 37 2.3 Nội dung trọng tâm chủ đề tích hợp STEM “Truyền nhiệt” 39 2.3.1 Môn Vật Lý 39 2.3.2 Môn Công nghệ 42 2.3.3 Mơn Tốn học 42 2.4 Tổng quan hoạt động dạy học 43 2.4.1 Chủ đề “Nhiệt kế” 43 2.4.2 Chủ đề “Đèn kéo quân” .49 2.5 Kế hoạch dạy học .55 2.6 Công cụ đánh giá 56 Tiểu kết chương 65 Chương THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 66 3.1 Mục đích nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 66 3.1.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 66 3.1.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 66 3.2 Đối tượng, thời gian nội dung thực nghiệm sư phạm 66 3.2.1 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 66 3.2.2 Thời gian thực nghiệm sư phạm 66 3.2.3 Nội dung thực nghiệm sư phạm 66 3.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 67 3.4 Kết thực nghiệm sư phạm 67 3.4.1 Phân tích diễn biến q trình thực nghiệm sư phạm 67 3.4.2 Những khó khăn tiến hành thực nghiệm sư phạm 74 3.4.3 Đánh giá kết thực nghiệm sư phạm mặt định lượng 75 Tiểu kết Chương .77 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ .78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết đầy đủ STT Viết tắt Bộ Giáo dục Đào tạo Bộ GD – ĐT Dạy học tích hợp DHTH Đại học Sư phạm ĐHSP Giáo viên GV Học sinh HS Nhà xuất NXB Sách giáo khoa SGK Trung học sở THCS Trung học phổ thơng THPT 10 Thành phố Hồ Chí Minh Tp.HCM DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Các phẩm chất lực .7 Bảng 1.2 Các tiêu chi chất lượng hành vi lực tìm hiểu tự nhiên Bảng 1.3 Các hình thức đánh giá học sinh 11 Bảng 1.4 Các phương pháp đánh giá học sinh 13 Bảng 1.5 Một số công cụ đánh giá học sinh 14 Bảng 2.1 Bảng tóm tắt hoạt động chủ đề tích hợp STEM “Truyền nhiệt” 43 Bảng 2.2 Tiến trình dạy học chủ đề “Nhiệt kế” 45 Bảng 2.3 Tiến trình dạy học chủ đề “Đèn kéo quân” 51 Bảng 2.4 Rubric đánh giá lực tìm hiểu tự nhiên 56 Bảng 2.5 Rubric đánh giá lực tìm hiểu tự nhiên thơng qua hoạt động cụ thể 58 Bảng 2.6 Rubric đánh giá sản phẩm “Nhiệt kế” 60 Bảng 2.7 Rubric đánh giá sản phẩm “Đèn kéo quân” 61 Bảng 2.8 Rubric đánh giá thiết kế thuyết trình 62 Bảng 3.1 Kết đánh giá tổng thể lực tìm hiểu tự nhiên nhóm 75 Bảng 3.2 Kết đánh giá tổng thể lực tìm hiểu tự nhiên HS 76 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Các bước hình thành lực Hình 1.2 Chu trình STEM 26 Hình 1.3 Quy trình xây dựng tổ chức dạy học chủ đề tích hợp STEM 27 Hình 3.1 Một số phiếu học tập – HĐ 1.1 HS .68 Hình 3.2 Một số hình ảnh HS thực phiếu học tập – HĐ 1.2 .69 Hình 3.3 Một số phiếu học tập – HĐ 1.2 HS .70 Hình 3.4 Phiếu học tập – HĐ 1.3 HS 71 Hình 3.5 Một số hình ảnh sản phẩm nhiệt kế HS 72 Hình 3.6 Một số hình ảnh HS thực phiếu học tập – HĐ 2.2 .73 Hình 3.7 Một số hình ảnh sản phẩm đèn kéo quân HS 74 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Xã hội phát triển ngày với lớn mạnh không ngừng công nghệ thông tin vừa hội, vừa thách thức cho công tác giáo dục Để đào tạo người phù hợp với phát triển thời đại, hệ thống giáo dục cần xây dựng ngày toàn diện nhằm cung cấp kịp thời cho HS kiến thức, kỹ lực cần thiết để đáp ứng u cầu cơng nghiệp hóa – đại hóa điều kiện kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa hội nhập quốc tế nước ta Chính năm trở lại đây, Bộ GD – ĐT nước ta ban hành số nghị việc đổi công tác giáo dục đào tạo, cụ thể đề cập đến như:  Nghị số 29 NQ-TW ngày 04/11/2013 Hội nghị lần thứ Ban chấp hành Trung ương Đảng khoá XI “Đổi bản, toàn diện giáo dục đào tạo”  Nghị số 44/NQ-CP ngày 09/06/2014 Chính phủ “Đổi chương trình giáo dục cấp học trình độ đào tạo”, khuyến khích cá nhân, tổ chức tham gia biên soạn SGK (sách in sách điện tử) sở chương trình giáo dục phổ thơng Bộ GD – ĐT phê duyệt, sử dụng thống toàn quốc; xây dựng hệ thống ngân hàng giảng điện tử để GV HS tham khảo trình dạy học  Nghị số 88/2014/QH13 ngày 28/11/2014 Quốc hội “Đổi chương trình, SGK giáo dục phổ thơng”  Quyết định số 404/QĐ-TTg ngày 27/03/2015 Thủ tướng Chính phủ phê duyệt “Đề án đổi chương trình, SGK giáo dục phổ thông” Điểm đáng lưu ý Nghị số 88/2014/QH13 Quốc hội là: “Từ năm học 2018 – 2019, bắt đầu triển khai áp dụng chương trình giáo dục phổ thơng SGK theo hình thức chiếu cấp tiểu học, THCS THPT” Theo dự kiến, lộ trình triển khai áp dụng chương trình giáo dục phổ thông SGK sau:  Năm học 2018 – 2019: Lớp 1, lớp lớp 10  Năm học 2019 – 2020: Lớp 2, lớp lớp 11  Năm học 2020 – 2021: Lớp 3, lớp lớp 12 PL21 PHIẾU HỌC TẬP – HĐ 2.1 Họ tên: ……………………………… Lớp: …………………………………… Nhóm: ………………………………… I Tìm hiểu số loại đèn kéo quân PL22 Câu 1: Em quan sát số hình ảnh đèn kéo quân trả lời câu hỏi sau: a) Đèn kéo quân có loại nào? b) Đèn kéo qn có hình gi? c) Đèn kéo qn có phải hình đa giác khơng? d) Đèn kéo qn làm vật liệu gì? e) Đèn kéo qn có đối xứng trục khơng? Vì sao? f) Đèn kéo qn có đối xứng tâm khơng? Vì sao? ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… II Tìm hiểu cấu tạo nguyên lý nhiệt kế Câu 2: Em quan sát thật loại đèn kéo quân bên trả lời câu hỏi sau: a) Nêu tên phận vật liệu làm phận b) Nêu nguyên lý hoạt động chúng ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… PL23 III Tìm hiểu tiêu chí đánh giá sản phẩm đèn kéo quân Mức độ Tiêu chí Đúng Mức Mức Mức Mức (0 – đ) (5 – đ) (7 – đ) (9 – 10 đ) Không Chỉ Đúng kích Đúng xác kích thước kích thước theo kích thước theo thước theo yêu kích thước theo 30 x 30 x yêu cầu yêu cầu yêu cầu cầu 30 (cm) Hoạt động Không hiệu động hoạt Có hoạt động Có hoạt động Có hoạt động cánh cánh cánh quạt quạt quay quạt quay lúc quay nhanh nhanh chậm lúc ổn định chậm Thẩm mỹ Trang trí chưa Trang trí đẹp Trang trí chưa Trang đẹp khơng khơng đẹp thân đẹp trí thân thân thiện với thân thiện với thiện với môi thiện với môi mơi trường Chi phí thấp mơi trường trường trường Chi phí cao Chi phí cao, có Chi phí thấp, có Chi phí thấp sử dụng vật sử dụng vật sử dụng vật sử dụng vật tái chế liệu tái chế liệu tái chế hợp liệu mới, đắt liệu tiền không hợp lý hợp lý không lý hiệu IV Xác định kiến thức cần thiết Câu 6: Dựa vào vật liệu cấu tạo nguyên lý hoạt động đèn kéo quân, em xác định kiến thức cần thiết để "Thiết kế chế tạo đèn kéo quân" ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… PL24 PHIẾU HỌC TẬP – HĐ 2.2 Họ tên: ……………………………… Lớp: …………………………………… Nhóm: ………………………………… Tìm hiểu kiến thức trọng tâm I Câu 1: Quan sát video https://www.youtube.com/watch?v=Ms_Q8CXgZY&feature=youtu.be https://www.youtube.com/watch?v=8xkODAQ5x0E &feature=youtu.be https://www.youtube.com/watch?v=dkPDAqQYNA U&feature=youtu.be trả lời câu hỏi sau: a) Đặt cục sáp đáy ống nghiệm đun miệng ống nghiệm cục sáp có nóng chảy không? b) Đặt cục sáp miệng ống nghiệm đun đáy ống nghiệm cục sáp có nóng chảy khơng? c) Dùng kiến thức để giải thích ban đầu khối mực tím lại chìm xuống đáy bình d) Sau đun nóng, em thấy tượng xảy khối mực tím? e) Dùng kiến thức để giải thích sau đun nóng khối mực tím lại lên f) Từ video trên, em rút kết luận gì? ………………………………………………………… ………………………………………………………… ………………………………………………………… ………………………………………………………… ………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… PL25 Đối lưu truyền nhiệt dòng chất lỏng chất khí Câu 2: Từ khay dụng cụ, em thực nhiệm vụ sau: a) Tiến hành thí nghiệm để:  Quan sát mắt tượng dịng nước nóng chảy dọc thành bình từ xuống vào nước lạnh  Quan sát mắt tượng dịng nước lạnh chảy dọc thành bình từ xuống vào nước nóng b) Quan sát thí nghiệm, em rút kết thực thí nghiệm Trong khay dụng cụ thí nghiệm dịng đối lưu chất lỏng gồm có:  Ly nước ấm  Ly nước lạnh  Ống nhỏ giọt  Lọ màu nước (màu xanh màu vàng)  Đũa gỗ ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… PL26 Các bước tiến hành thí nghiệm quan sát dịng đối lưu chất khí Bước 1: Đặt nến vào đáy bình, dùng nhang thắp nến chờ bình nóng 30 giây Bước 2: Đậy nắp vào cho lỗ lớn nắp xác vị trí nến Bước 3: Đặt nhang miệng lỗ nhỏ quan sát dịng khói nhang di chuyển 45 giây Bước 4: Đeo găng tay, mở nắp, thổi tắt lửa dụi nhang vào đáy bình để làm tắt nhang Câu 3: Từ thông tin khay dụng cụ, em thực nhiệm vụ sau: a) Tiến hành thí nghiệm quan sát dịng đối lưu chất khí b) Từ thí nghiệm, em ghi lại kết quan sát c) Từ đó, em rút kết luận dịng đối lưu chất khí Trong khay dụng cụ thí nghiệm dịng đối lưu chất khí gồm:  Bình thủy tinh  Nắp ngăn có hai lỗ  Nhang  Bật lửa hộp quẹt diêm  Găng tay  Nến tròn ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Câu 4: Dựa vào cách vẽ hình thang thước compa, em tìm cách để vẽ hình lục giác thước compa cho xác PL27 ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Để vẽ thiết kế xác, người ta thường dùng vẽ kỹ thuật Bản vẽ kỹ thuật phương tiện thông tin dùng sản xuất đời sống Trên vẽ kỹ thuật thường gồm có hình chiếu: Hình chiếu đứng hướng chiếu từ trước tới Hình chiếu có hướng chiếu từ xuống Hình chiếu cạnh có hướng chiếu từ trái sang Ngồi hình chiếu, vẽ cịn có khung tên, kích thước yêu cầu kỹ thuật PL28 PL29 Câu 5: Dựa vào thông tin trên, em đọc thơng tin vẽ kỹ thuật “Vịng đai” ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Câu 6: Để lựa chọn vật liệu làm đèn kéo quân, em dựa vào tính chất vật liệu nào? (Vật liệu – Tính chất) ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… II Xây dựng thiết kế Câu 7: Dựa vào kiến thức trọng tâm tìm hiểu, em vẽ thiết kế đèn kéo qn vẽ kỹ thuật Có thích đầy đủ vật liệu yêu cầu kỹ thuật PL30 III Lập kế hoạch trình bày thiết kế đèn kéo quân Nội dung Tên HS trình bày/ chuẩn bị Ghi PL31 PHIẾU HỌC TẬP – HĐ 2.3 Họ tên: ……………………………… Lớp: …………………………………… Nhóm: ………………………………… IV Tìm hiểu tiêu chí đánh giá thiết kế thuyết trình Mức độ Tiêu chí Mức (0 – đ) Chuẩn bị Hình vẽ khơng nội dung, rõ ràng, khơng hình thức thích chi tiết, hình thuyết trình thức chưa đẹp thiết thiếu sáng tạo kế Bài thuyết trình khơng đầy đủ, thuyết trình chưa lưu lốt chưa hấp dẫn Mức (5 – đ) Hình vẽ chưa rõ ràng, thích chưa đầy đủ chi tiết, hình thức chưa đẹp, thiếu sáng tạo Bài thuyết trình chưa đầy đủ, thuyết trình lưu lốt chưa hấp dẫn Mức (7 – đ) Hình vẽ rõ ràng, thích chưa đầy đủ chi tiết, hình thức đẹp đơi chút sáng tạo Bài thuyết trình đầy đủ, thuyết trình lưu lốt hấp dẫn Mức (9 – 10 đ) Hình vẽ rõ ràng, có thích đầy đủ chi tiết, hình thức đẹp sáng tạo Bài thuyết trình đầy đủ, thuyết trình lưu loát hấp dẫn Thời gian Dư thiếu thuyết trình thời gian sử dụng thời gian chưa hợp lý Dư thiếu thời gian sử dụng thời gian hợp lý Đúng thời gian quy định sử dụng thời gian hợp lý Khơng lắng nghe góp ý nhóm khác, khơng giải thích khơng bảo vệ thiết kế Biết lắng nghe góp ý nhóm khác khơng giải thích khơng bảo vệ thiết kế Đúng thời gian quy định sử dụng thời gian chưa hợp lý Biết lắng nghe góp ý nhóm khác, giải thích bảo vệ thiết kế chưa thuyết phục Lắng nghe góp ý phản biện bảo vệ thiết kế Biết lắng nghe góp ý nhóm khác, giải thích bảo vệ thiết kế cách thuyết phục PL32 V Bảng góp ý phản biện nhóm Nhóm Nội dung góp ý Nội dung phản biện Ghi PL33 VI Lập bảng kế hoạch phân công chế tạo đèn kéo quân Nội dung Tên HS Ghi thực hiện/ chuẩn bị PL34 PHIẾU HỌC TẬP – HĐ 2.5 Họ tên: ……………………………… Lớp: …………………………………… Nhóm: ………………………………… IV Đánh giá tự đánh giá sản phẩm đèn kéo quân Dựa vào bảng tiêu chí, em thảo luận nhóm, chấm điểm cho nhóm nhóm khác Mức độ Tiêu chí Đúng Mức Mức Mức Mức (0 – đ) (5 – đ) (7 – đ) (9 – 10 đ) Không Chỉ Đúng kích Đúng xác kích thước kích thước theo kích thước theo thước theo yêu kích thước theo 30 x 30 x yêu cầu yêu cầu yêu cầu cầu 30 (cm) Hoạt động Khơng hiệu động hoạt Có hoạt động Có hoạt động Có hoạt động cánh cánh cánh quạt quạt quay quạt quay lúc quay nhanh nhanh chậm lúc ổn định chậm Thẩm mỹ Trang trí chưa Trang trí đẹp Trang trí chưa Trang đẹp không không đẹp thân đẹp trí thân thân thiện với thân thiện với thiện với mơi thiện với mơi mơi trường Chi phí thấp mơi trường trường trường Chi phí cao Chi phí cao, có Chi phí thấp, có Chi phí thấp sử dụng vật sử dụng vật sử dụng vật sử dụng vật tái chế liệu tái chế liệu tái chế hợp liệu mới, đắt liệu tiền không hợp lý hợp lý không lý hiệu PL35 Mức độ Tiêu chí Nhóm Đúng kích thước 30 x 30 x 30 (cm) Hoạt động hiệu Mức (0 – đ) Mức (5 – đ) Mức (7 – đ) Mức (9 – 10 đ) Thẩm mỹ Chi phí thấp Tổng điểm I Phương án điều chỉnh hoàn thiện sản phẩm ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… II Những khó khăn kinh nghiệm ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………