(Skkn 2023) vận dụng giáo dục stem vào dạy học chủ đề “mắt và các dụng cụ quang ” vật lý 11 – để phát triển năng lực học sinh

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN ====***==== SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐỀ TÀI VẬN DỤNG GIÁO DỤC STEM VÀO DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG ” - VẬT LÝ 11 – ĐỂ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC HỌC SINH Mơn Vật lí Năm học: 2022 – 2023 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN TRƯỜNG THPT NGHI LỘC ====***==== SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐỀ TÀI VẬN DỤNG GIÁO DỤC STEM VÀO DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG ” - VẬT LÝ 11 – ĐỂ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC HỌC SINH Mơn Vật lí Tác giả : Mạnh Thị Lan Anh Tổ : Tự Nhiên Số điện thoại: 0979012553 Năm học: 2022 - 2023 MỤC LỤC PHẦN I ĐẶT VẤN ĐỀ 1 Lí chọn đề tài Mục đích đề tài .1 Đối tượng, thời gian phương pháp nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu .2 Giả thuyết khoa học .3 Tính đóng góp đề tài PHẦN II NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .4 I Cơ sở lý luận 1.1 Khái niệm dạy học STEM 1.2 Giáo dục STEM 1.3 Mục tiêu giáo dục STEM 1.4 Xu tất yếu dạy học STEM thời gian tới 1.5 Vì nên vận dụng phương pháp dạy học STEM vào môn vật lý trường phổ thông .8 1.6 Quy trình xây dựng học STEM .8 Cơ sở thực tiễn .9 2.1 Thực trạng dạy học môn vật trường phổ thông Nghi Lộc 2.2 Những thuận lợi khó khăn đưa STEM vào trường phổ thông 2.3 Các biện pháp đưa STEM vào môn vật lý trường trung học phổ thông 10 2.4 Kết hợp xây dựng chủ đề dạy học STEM với phương pháp dạy học truyền thống 12 II Nội dung dạy học phần “Mắt dụng cụ quang” vật lý 11 dạy học chủ đề STEM 12 2.1 Giới thiệu phần Quang hình học Vật lí 11 THPT .12 2.2 Mục tiêu dạy học phát triển phẩm chất, lực vào phần “Mắt dụng cụ quang “ môn Vật lý 11 THPT 13 2.2.1 Kiến thức 13 2.2.2.Kỹ 15 2.2.3.Phẩm chất 15 2.2.4.Các lực đạt .15 2.3.Thực trạng dạy học phần mắt dụng cụ quang học .16 2.4.Xây dựng hồ sơ dạy học chủ đề STEM phần “Mắt dụng cụ quang “ -Vật lí 11 17 2.4.1.Hình thành ý tưởng STEM 17 2.4.2.Mục tiêu cần đạt sản phẩm .18 2.4.3 Kế hoạch xây dựng chủ đề minh họa theo hướng giáo dục Stem .19 2.4.5 Tổng quan chủ đề 19 2.5 Cách thức thực dạy học STEM 20 3.1 Mục đích nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 28 3.1.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm .28 3.1.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 28 3.2 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 28 3.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 28 3.4 Nội dung thực nghiệm sư phạm 29 3.5 Diễn biến thực nghiệm sư phạm .29 3.5.1 Tiết học chuyển giao nhiệm vụ giáo dục stem 29 3.5.2 Nhật ký theo dõi học sinh thực sản phẩm stem 29 3.5.3 Tiết học nghiệm thu sản phẩm stem 29 3.6 Tiêu chí đánh giá thực nghiệm sư phạm dạy học stem .33 3.6.1 Đánh giá mức độ nắm vững kiến thức học sinh 34 3.6.2 Đánh giá khả hệ thống hoá kiến thức học sinh .34 3.7 Kết thực nghiệm sư phạm 34 3.7.1 Đánh giá định tính 34 3.7.2 Đánh giá định lượng 35 PHẦN III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 39 Kết luận 39 Kiến nghị 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 41 PHỤ LỤC .42 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Viết đầy đủ DH Dạy học ĐC Đối chứng GV Giáo viên HS Học sinh THPT Trung học phổ thông TN Thực nghiệm TNSP Thực nghiệm sư phạm PHẦN I ĐẶT VẤN ĐỀ Lí chọn đề tài Chiến lược phát triển giáo dục nêu rõ: “ Đổi chương trình sách giáo khoa Giáo dục phổ thông để áp dụng thống phạm vi toàn quốc, vận dụng phù hợp địa phương, tích hợp lớp dưới, phân hóa mạnh lớp nhằm xây dựng tảng học vấn phổ thông bản, vững phát triển lực định hướng nghề nghiệp cho người học, phù hợp với nhu cầu điều kiện tổ chức giáo dục vùng miền” Nghị Hội nghị Trung ương (Khóa XII) đổi bản, toàn điện giáo dục đào tạo xác định: “ Phát triển khả sáng tạo, tự học, khuyến khích học tập suốt đời” Vừa qua tập huấn khoá học Bộ giáo dục đào tạo tổ chức tập huấn giáo dục STEM thực chương trình 2018 THPT Nghệ An từ ngày 912/12/2022 tơi nhận thấy khóa tập huấn bổ ích hiệu quả, nói mơ hình giáo dục STEM chia làm giai đoạn: - Giai đoạn 1: Giới thiệu mơ hình giáo dục STEM, vấn đề STEM hướng dẫn GV soạn giảng STEM - Giai đoạn 2: GV xây dựng giảng STEM, triển khai thí điểm trường thu thập ý kiến đóng góp tổ mơn trao đổi chuyên gia STEM - Giai đoạn 3: Chế tạo mẫu, thử nghiệm đánh giá - Giai đoạn : Trải nghiệm mơ hình STEM số trường cơng lập, dân lập địa bàn - Giáo dục STEM giúp học sinh đánh giá lực, sở thích thân từ giúp định hướng lựa chọn phát triển nghề tương lai Giáo dục STEM giúp hình thành kiến thức, kỹ năng, lực học sinh cách tự nhiên thơng qua tình phối hợp, tranh luận để giải vấn đề gặp phải nhiệm vụ học tập giao Giáo dục STEM giúp khơi dậy niềm đam mê khám phá tri thức học sinh thơng qua tình học sinh gặp phải đời sống hàng ngày Nhưng làm để vận dụng phương pháp dạy học STEM vào trường THPT ta để mang lại hiệu quả? Bản thân lồng ghép dạy học STEM với dạy học truyền thống xây dựng số chủ đề dạy học theo điều kiện trường tơi thấy mang lại hiệu cao Vì tơi thực tương đối có hiệu để làm sáng kiến kinh nghiệm, “Vận dụng giáo dục STEM vào dạy học chủ đề “ Mắt dụng cụ quang” – Vật lý 11 – để phát triển lực học sinh Mục đích đề tài - Nghiên cứu vai trò giáo dục STEM dạy học định hướng phát triển lực cho học sinh - Đề xuất nội dung quy trình dạy học số chủ đề Vật lý 11 theo phương pháp giáo dục STEM định hướng phát triển lực học sinh - Xây dựng chủ đề dạy học “Mắt dụng cụ quang“ – Vật lý 11 theo phương pháp giáo dục STEM để phát triển lực học sinh Đối tượng, thời gian phương pháp nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu: - Đối tượng dạy học học sinh khối 11 3.2 Thời gian nghiên cứu: năm học 2022 – 2023 3.3 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Thơng qua sách, vở, tạp chí, trang mạng internet … - Phương pháp so sánh, phương pháp phân tích số liệu, phương pháp tổng hợp, đánh giá - Phương pháp khảo sát: Khảo sát mức độ hứng thú học tập học sinh khối 11 thông qua số tiết dạy Vật lý - Khảo sát làm việc trực tiếp với giáo viên tổ học sinh Phạm vi nghiên cứu Vận dụng giáo dục STEM vào dạy học chủ đề “Mắt dụng cụ quang” - Vật lý 11 để phát triển lực học sinh Nhiệm vụ nghiên cứu - Xây dựng sở lý luận giáo dục STEM - Xây dựng sở lý luận dạy học phát triển lực - Đánh giá thực trạng việc nhận thức học sinh giáo viên việc sử dụng phương pháp giáo dục STEM dạy học - Xây dựng tổ chức tiến trình dạy học số học Bài 29: Thấu kính mỏng, Bài 32: Kính lúp, Bài 33: Kính hiển vi Bài 34: Kính thiên văn theo hướng phát triển phát huy lực học sinh thông qua giáo dục STEM Giả thuyết khoa học Việc đổi phương pháp dạy học theo hướng đại nhiệm vụ quan trọng giáo dục Tuy nhiên, thời điểm giáo viên dù nghe, biết phương pháp dạy học STEM chưa có nhìn, hiểu biết sâu sắc, đường áp dụng rõ ràng để vận dụng vào dạy Vì vậy, việc tổ chức dạy học phương pháp giáo dục STEM mang lại hứng thú, tích cực cho người dạy người học, góp phần nâng cao chất lượng dạy học, góp phần hình thành lực cần thiết cho người học Tính đóng góp đề tài Đề tài dạy học chủ đề cách vận dụng mơ hình dạy học Stem để phát triển lực học sinh giải pháp giải số vấn đề sau: + Đề tài hướng tới giải vấn đề: Tri thức vô hạn, giáo viên người dẫn lối đường, tạo động lực để học sinh tự tìm kiếm tri thức say mê niềm vui học tập yếu tố cốt lõi để dạy học đạt hiệu tốt + Đề tài góp phần chuẩn bị tinh thần cho giáo viên học sinh đón nhận chương trình giáo dục phổ thông 2018 sách giáo khoa + Đề tài giúp cho học sinh tạo sản phẩm kính lúp , kính hiển vi, kính tiềm vọng, kính thiên văn … làm từ nguyên vật liệu có sẵn đời sống hàng ngày thơng qua kiến thức vật lý mà em vừa học + Rèn luyện cho học sinh khả tự chủ tự học, khả sáng tạo yêu thích mơn học Bên cạnh giúp em hình thành số lực người lao động thời đại (khả lập kế hoạch làm việc, khả hợp tác, khả thuyết trình, khả tự khẳng định ) + Hình thành phát triển lực giải vấn đề cho người học, trang bị cho người học khả vận dụng linh hoạt kiến thức vào đời sống - kỹ cần thiết người trẻ kỷ số Học sinh vừa học kiến thức liên mơn, vừa học cách vận dụng kiến thức vào thực tiễn, giáo dục tích hợp đa ngành kết hợp ứng dụng thực tế PHẦN II NỘI DUNG NGHIÊN CỨU I Cơ sở lý luận 1.1 Khái niệm dạy học STEM - STEM thuật ngữ xuất phát từ phương pháp giảng dạy học tập tích hợp nội dung kỹ khoa học, công nghệ, kỹ thuật toán học Thuật ngữ STEM hiểu “tổ hợp đa lĩnh vực” bao gồm: Khoa học(Science), Cơng nghệ (Technology), Kỹ thuật (Engineering) Tốn học (Mathematics) Bốn lĩnh vực mô tả sau: Khoa học, việc nghiên cứu giới tự nhiên, bao gồm quy luật tự nhiên Vật lý, Hoá học, Sinh học giải ứng dụng tượng, nguyên lý, quan niệm quy tắc môn Khoa học vừa chỉnh thể kiến thức tích luỹ qua thời gian, vừa tiến trình - mang tính khoa học - tạo kiến thức Kiến thức từ khoa học cung cấp thơng tin cho tiến trình thiết kế kỹ thuật Công nghệ, lĩnh vực, theo nghĩa chặt chẽ nhất, bao gồm toàn hệ thống người tổ thức, kiến thức, tiến trình, thiết bị dùng để tạo thao tác đồ vật (tạo tác) công nghệ, đồ vật Suốt chiều dài lịch sử, người tạo công nghệ để thoả mãn mong muốn nhu cầu Phần lớn công nghệ đại sản phẩm khoa học kỹ thuật, công cụ công nghệ sử dụng hai lĩnh vực Kỹ thuật, vừa chỉnh thể kiến thức - thiết kế chế tạo sản phẩm nhân tạo - vừa trình giải vấn đề Quá trình chịu ảnh hưởng ràng buộc Một số quy luật tự nhiên, khoa học Những ràng buộc khác kể đến thời gian, tiền bạc, nguyên vật liệu sẵn có, hệ sinh thái, quy định mơi trường, khả sản xuất sửa chữa Kỹ thuật sử dụng khái niệm khoa học toán học cơng cụ cơng nghệ Tốn học, việc nghiên cứu mơ hình mối quan hệ số lượng, số không gian Không giống khoa học, nơi chứng thực nghiệm tìm kiếm để đảm bảo bác bỏ mệnh đề, mệnh đề toán học đảm bảo lập luận logic dựa giả định Những lập luận logic, thân phần toán học với mệnh đề Cũng khoa học, kiến thức toán ngày phát triển, khơng giống khoa học, kiến thức tốn khơng thể bị bác bỏ, giả định bị thay đổi Các loại khái niệm toán đặc thù 12 năm học phổ thông bao gồm số số học, đại số, hàm số, hình học, xác suất, thống kê Toán học dùng khoa học, kỹ thuật công nghệ Không đơn mô tả bốn lĩnh vực STEM, đoạn trích nói cịn cho thấy bốn lĩnh vực diện cách riêng lẻ mà cần phải tích hợp, liên kết chặt chẽ với - Giáo dục STEM phương thức giáo dục tích hợp theo cách tiếp cận liên Phụ lục 2c Phiếu đánh giá sản phẩm nhóm giáo viên PHIẾU ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM CÁC NHĨM CỦA GIÁO VIÊN Tên dự án:…………………………………………………………………………… Lớp:………………………………….Nhóm đánh giá:……………………… Nội dung đánh giá STT Nhóm Kỹ Kỹ thu thập làm việc thơng nhóm tin Kỹ vận Kỹ Kỹ dụng ứng trình kiến dụng thức vào bày sản CNTT phẩm thực tiễn 45 Sản phẩm nhóm Phụ lục 3: ĐỀ VÀ ĐÁP ÁN KIỂM TRA Phụ lục 3a Đề kiểm tra Thời gian: 15 phút A TRẮC NGHIỆM ( điểm) Câu Vật thật qua thấu kính mỏng cho ảnh ảo lớn vật Gọi O quang tâm thấu kính F tiêu điểm vật thấu kính Nhận định sau đúng: A Đó thấu kính phân kỳ B Đó thấu kính hội tụ vật nằm ngồi khoảng OF C Đó thấu kính hội tụ vật nằm khoảng OF D Vật xa thấu kính so với ảnh Câu Chiếu tia sáng từ khơng khí vào mơi trường có chiết suất n , tia khúc xạ tia phản xạ vng góc góc tới bao nhiêu? A 30 B 350 C 450 D 600 Câu Vật sáng AB đặt vng góc với trục thấu kính hội tụ có độ tụ D = + đp cách thấu kính khoảng 10 cm ảnh A'B' AB qua thấu kính là: A ảnh thật, nằm sau thấu kính, cách thấu kính đoạn 20 cm B ảnh ảo, nằm trước thấu kính, cách thấu kính đoạn 60 cm C ảnh thật, nằm sau thấu kính, cách thấu kính đoạn 60 cm D ảnh ảo, nằm trước thấu kính, cách thấu kính đoạn 20 cm Câu Khi quan sát vật qua kính thiên văn, để ảnh sau nằm giới hạn nhìn rõ mắt phải dịch chuyển A vật kính B thị kính C vật kính thị kính D tồn thân kính Câu Mắt khơng có tật mắt A khơng điều tiết có tiêu điểm nằm màng lưới B khơng điều tiết có tiêu điểm nằm trước màng lưới C quan sát điểm cực cận mắt điều tiết D quan sát điểm cực viễn mắt phải điều tiết Câu Mắt người có điểm cực cận xa mắt so với mắt bìnhthường? A Mắt người cận thị B Mắt người viễn thị C Mắt người loạn thị D Mắt người viễn thị mắt người già B TỰ LUẬN: ( điểm) Trong khu chung cư cao cấp biệt thự nhà giàu người ta thường dùng “ Mắt 46 thần” gắn cửa để phòng ngừa kẻ xấu hay tội phạm liều lĩnh đến gõ cửa nhà v chủ nhà mở cửa chúng đột nhập vào nhà khống chế bắt cóc, cướp tài sản Biện pháp phịng ngừa giúp họ yên tâm trước mở cửa sử dụng “Mắt thần” gắn cửa gọi “ống nhòm cửa” "mắt mèo" để biết người quen hay người lạ trước mở cửa Vậy em hiểu mắt thần gắn cửa? Có cấu tạo nào? 47 Phụ lục 3.b Hướng dẫn chấm A PHẦN TRẮC NGHIỆM ( điểm ) Mỗi câu trả lời đúng: điểm Câu Đáp án C D D B A D B PHẦN TỰ LUẬN ( điểm ) NỘI DUNG ĐIỂM - Mắt thần thường gắn cửa hộ, nhàở 0,5 đ +Mắt thần gắn cửa - Mắt thần gắn cửa hay gọi ống nhòm cửa "mắt mèo" - Mắt thần gắn cửa vào, giúp người nhà nhìnra ngồi với góc nhìn từ 160 độ đến 220 độ Trong q trình lắp đặt mặt thần vị trí thích hợp để gắn ngang với tầm mắt người sử dụng phía khóa cửa 0,5 đ - Hầu hết hộ chung cư lắp đặt loại mắt thần loại thiết bị an ninh thiếu Khi có tiếng gõcửa, người nhà nhìn qua mắt thần để biết người đứngngoài người quen hay người lạ để định có mở cửa 0,5 đ 1đ không + Cấu tạo mắt thần gắn cửa: Cấu tạo bao gồm thấu kính: thấu kính hội tụ bên ngồi 3thấu kính phân kỳ bên trong, đường kính 16mm 1đ Người bên ngồi khơng thể nhìn qua mắt thần để nhìn vào nhà, người nhà quan sát rõ diễn bênngồi 0,5 đ nhà 48 Phụ lục PHIẾU KHẢO SÁT VỀ TÍNH CẤP THIẾT VÀ TÍNH KHẢ THI CỦA ĐỀ TÀI : “VẬN DỤNG GIÁO DỤC STEM VÀO DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “MẮT VÀ CÁC DỤNG CỤ QUANG ” – VẬT LÝ 11 - ĐỂ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC HỌC SINH 4a Phiếu khảo sát tính cấp thiết đề tài Phần 1: Nội dung khảo sát Hướng dẫn điền phiếu: Các câu hỏi có phương án trả lời thang điểm (hoặc mức độ) từ đến Đề nghị thầy,cô em tích vào khoanh trịn vào số thể điểm (hoặc mức độ ) mà thầy,cô em chọn Câu 1: Theo thầy, cô việc đưa giáo dục STEM vào dạy học mơn vật lí trường THPT giai đoạn có cấp thiết khơng? A Khơng cấp thiết B Ít cấp thiết C Cấp thiết D Rất cấp thiết Câu 2: Theo thầy, cô việc kết hợp dạy học theo định hướng giáo dục STEM với phương pháp dạy học tích cực có cấp thiết khơng? A Khơng cấp thiết B Ít cấp thiết C Cấp thiết D Rất cấp thiết Câu 3: Thầy, cô việc áp dụng giáo dục STEM dạy học chủ đề “ Mắt dụng cụ quang” Vật lý 11 THPT có cấp thiết khơng? A Khơng cấp thiết B Ít cấp thiết C Cấp thiết D cấp thiết Câu 4: Thầy, cô đánh cấp thiết việc vận dụng giáo dục STEM vào dạy học chủ đề “ Mắt dụng cụ quang” Vật lý 11 nhằm phát triển lực học sinh? A Không cấp thiết B Ít cấp thiết C Cấp thiết D cấp thiết Phần 2: Thông tin khảo sát: Họ tên: ………….…………………………………………………………………………… Xin chân thành cảm ơn hợp tác thầy , cô bạn! 49 4b Phiếu khảo sát tính khả thi đề tài Phần 1: Nội dung khảo sát Hướng dẫn điền phiếu: Các câu hỏi có phương án trả lời thang điểm (hoặc mức độ) từ đến Đề nghị thầy,cô em tích vào khoanh trịn vào số thể điểm (hoặc mức độ ) mà thầy,cô em chọn Câu 1: Theo thầy, cô việc đưa giáo dục STEM vào dạy học mơn vật lí trường THPT giai đoạn có khả thi khơng? A.Khơng khả thi B Ít khả thi C khả thi D Rất khả thi Câu 2: Theo thầy, cô việc kết hợp dạy học theo định hướng giáo dục STEM với phương pháp dạy học tích cực có khả thi khơng? A.Khơng khả thi B Ít khả thi C khả thi D khả thi Câu 3: Thầy, cô việc áp dụng giáo dục STEM dạy học chủ đề “ Mắt dụng cụ quang” Vật lý THPT có khả thi khơng? A.Khơng khả thi B Ít khả thi C khả thi D khả thi Câu 4: Thầy, cô đánh khả thi việc vận dụng giáo dục STEM vào dạy học chủ đề “ Mắt dụng cụ quang” Vật lý 11 nhằm phát triển lực học sinh? A.Khơng khả thi B Ít khả thi C khả thi D khả thi Phần 2: Thông tin khảo sát: Họ tên: …………………………………………………………………………… Xin chân thành cảm ơn hợp tác thầy , cô bạn! 50 Phụ lục 5: PHIẾU KHẢO SÁT GOOGLE FORM ĐƯỜNG LINK KHẢO SÁT https://forms.gle/JLUxe3LburWJZGAn6 Kết khảo sát goolefrom tính cấp thiết khả thi biện pháp: 51 52 Phụ lục 6: ĐƯỜNG LINK VI DEO THUYẾT TRÌNH SẢN PHẨM https://drive.google.com/file/d/1QwKIBTGYdNJRKyVUlBhD0AKXU5laCEE p/view?usp=sharing 53 Phụ lục MỘT VÀI HÌNH ẢNH TRONG Q TRÌNH CÁC NHĨM TIẾN HÀNH LÀM SẢN PHẨM Hình ảnh nghiên cứu kiến thức đề xuất giải pháp ởlớp 54 Hình ảnh hoạt động nhóm nhà 55 Hình ảnh thử nghiệm đánh giá sản phẩm 56 57 Hình ảnh ngày hội stem trường THPT Nghi Lộc 58 59