(Skkn 2023) dạy học chuyên đề “vật lí với giáo dục về bảo vệ môi trường” theo định hướng giáo dục stem

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN TRƯỜNG THPT NGHI LỘC DẠY HỌC CHUYÊN ĐỀ “VẬT LÍ VỚI GIÁO DỤC VỀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG” THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM (Mơn Vật lí) Tác giả : Nguyễn Thị Thùy Linh Hồ Phi Cường Tổ: Khoa học tự nhiên Năm thực hiện: 2022 - 2023 Số điện thoại: 0974722400 Nghệ An, tháng 4/2023 Nghi Lộc, Tháng 3/2023 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN DẠY HỌC CHUYÊN ĐỀ “VẬT LÍ VỚI GIÁO DỤC VỀ BẢO VỆ MƠI TRƯỜNG” THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM (Mơn Vật lí) MỤC LỤC PHẦN I ĐẶT VẤN ĐỀ 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu PHẦN II NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN DẠY HỌC VẬT LÍ THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC CỦA HỌC SINH, DẠY HỌC STEM, HIỂU BIẾT CỦA HỌC SINH VỀ VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG 1.1 Dạy học Vật lí theo định hướng phát triển lực học sinh 1.1.1 Khái niệm lực 1.1.2 Các lực chuyên biệt mơn Vật lí cụ thể hố từ lực chung 1.1.3 Các phương pháp, hình thức dạy học Vật lí theo định hướng phát triển lực học sinh 1.2 Dạy học STEM 1.2.1 Khái niệm 1.2.2 Vai trò, ý nghĩa giáo dục STEM 1.2.3 Thiết kế học STEM 1.2.3.1 Tiêu chí xây dựng học STEM 1.2.3.2 Quy trình xây dựng học STEM 1.2.3.3 Kĩ thuật tổ chức hoạt động dạy học 1.3 Thực trạng hiểu biết môi trường học sinh trường THPT Nghi Lộc 12 1.3.1 Thực trạng 12 1.3.2 Nguyên nhân 14 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ VÀ DẠY HỌC CHUYÊN ĐỀ “VẬT LÍ VỚI GIÁO DỤC BẢO VỆ MƠI TRƯỜNG” 14 2.1 Vị trí, vai trị u cầu cần đạt chun đề “Vật lí với giáo dục bảo vệ mơi trường” 14 2.1.1 Vị trí, vai trò yêu cầu cần đạt chuyên đề “Vật lí với giáo dục bảo vệ mơi trường” chương trình Vật lí THPT 14 2.1.2 Yêu cầu cần đạt 15 2.2 Thiết kế xây dựng chuyên đề “Vật lí với giáo dục bảo vệ môi trường” theo định hướng giáo dục STEM 15 KHẢO SÁT SỰ CẤP THIẾT VÀ TÍNH KHẢ THI CỦA CÁC GIẢI PHÁP ĐỀ XUẤT 32 Mục đích khảo sát 32 Nội dung phương pháp khảo sát 32 Đối tượng khảo sát 33 Kết khảo sát cấp thiết tính khả thi giải pháp đề xuất 33 4.1 Sự cấp thiết giải pháp đề xuất 33 4.2 Đánh giá tính khả thi biện pháp 34 4.3 Đánh giá tương quan tính cần thiết tính khả thi biện pháp 35 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 38 3.1 Mục đích, nhiệm vụ TNSP 38 3.2 Nội dung TNSP 38 3.3 Hiệu sáng kiến mang lại 40 PHẦN III KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 42 PHỤ LỤC 43 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG ĐỀ TÀI TỪ VIẾT TẮT NGHĨA TIẾNG VIỆT GV Giáo viên HS Học sinh NL Năng lực SGK Sách giáo khoa TN Thực nghiệm VL Vật lí THPT Trung học phổ thông TNSP Thực nghiệm sư phạm PHẦN I ĐẶT VẤN ĐỀ Lý chọn đề tài Ô nhiễm môi trường vấn đề cấp bách tồn cầu Nó đe doạ đến nguồn nước, khơng khí,… ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống người Việc giáo dục ý thức trang bị kiến thức bảo vệ môi trường cho hệ nhiệm vụ hàng đầu Ở Việt Nam, vấn đề môi trường giáo dục bảo vệ môi trường quan tâm Ngày 17/10/2001, Thủ tướng phủ ban hành Quyết định số 1363/QĐ – TTg phê duyệt đề án “Đưa nội dung giáo dục bảo vệ môi trường vào hệ thống quốc dân” Thực chủ trương Đảng Chính phủ, ngày 31/1/2005 Bộ GD&ĐT có thị việc tăng cường giáo dục bảo vệ môi trường, nhiệm vụ trọng tâm trang bị kiến thức kĩ bảo vệ môi trường nhiều hình thức phù hợp thơng qua mơn học hoạt động ngoại khố Bên cạnh đó, Nghị 29 – NQ/TW Đảng đổi bản, toàn diện giáo dục đạo tạo nêu rõ nhiệm vụ, giải pháp đổi giáo dục: “Tiếp tục đổi mạnh mẽ phương pháp dạy học theo hướng đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo vận dụng kiến thức, kỹ người học; khắc phục lối truyền thụ áp đặt chiều, ghi nhớ máy móc Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học, tạo sở để người học tự cập nhật đổi tri thức, kỹ năng, phát triển lực Chuyển từ học chủ yếu lớp sang tổ chức hình thức học tập đa dạng, ý hoạt động xã hội, ngoại khóa, nghiên cứu khoa học Đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin truyền thông dạy học.” Tuy nhiên, thực tế trường phổ thông nay, hoạt động đổi phương pháp dạy học môn nói chung mơn Vật lí nói riêng chưa mang lại hiệu cao, dạy học nặng nề truyền thụ kiến thức lí thuyết Việc áp dụng phương pháp dạy học theo định hướng phát triển lực học sinh chưa nhiều, chưa triệt để, dạy cho học sinh tự học, tự tìm tịi khám phá Hoạt động kiểm tra đánh giá chủ yếu ý đến yêu cầu tái kiến thức đánh giá qua điểm số, quan tâm vận dụng kiến thức sáng tạo tình lạ, thực tế dẫn đến hệ không rèn luyện tính độc lập, sáng tạo q trình dạy học Việc tích hợp liên mơn cịn mang tính chất cục bộ, chưa đồng loạt chưa mang lại hiệu Giáo dục STEM phương pháp dạy học Bộ trường khuyến khích Giáo dục STEM chương trình dạy học dựa ý tưởng trang bị cho người học kiến thức, kĩ liên quan đến khoa học, công nghệ, kỹ thuật, tốn học theo cách tiếp cận liên mơn (interdisciplinary) người học ứng dụng để giải vấn đề đời sống hàng ngày Những năm gần đây, việc dạy học tích hợp liên mơn kiến thức mơi trường đề cập nhiều, tích hợp nhiều môn học sinh, kỹ thuật, công nghiệp, kỹ thuật nơng nghiệp, vật lí, chưa mang lại hiệu cao Chính vậy, việc xây dựng chuyên đề giáo dục học sinh vai trò vật lí với mơi trường giáo dục bảo vệ mơi trường cần thiết q trình dạy học Trong chương trình giáo dục phổ thơng mới, “Vật lí với giáo dục bảo vệ môi trường” ba chuyên đề dạy học lớp 10 nhằm hình thành kiến thức môi trường, ý thức bảo vệ môi trường kĩ tự học cho học sinh bắt đầu bước sang giai đoạn giáo dục định hướng nghề nghiệp Đây nội dung mà chương trình cũ mức độ tích hợp, mở rộng Từ lí nêu trên, tơi lựa chọn nghiên cứu đề tài: DẠY HỌC CHUYÊN ĐỀ “VẬT LÍ VỚI GIÁO DỤC VỀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG” THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu, thiết kế, xây dựng dạy học chuyên đề “Vật lí với giáo dục bảo vệ mơi trường” để tích cực hố hoạt động học sinh, phát triển lực người học theo định hướng giáo dục STEM Phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng: Tiến trình dạy học chuyên đề “Vật lí với giáo dục bảo vệ môi trường” theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát triển lực học sinh 3.2 Phạm vi nghiên cứu: Quá trình dạy học chuyên đề Vật lí 10 trường THPT Nghi Lộc Nhiệm vụ nghiên cứu 4.1 Nghiên cứu sở lí luận việc phát triển lực học sinh nói chung lực Vật lí nói riêng 4.2 Điều tra thực tiễn hiểu biết học sinh môi trường trường THPT Nghi Lộc 4.3 Xây dựng mục tiêu dạy học xây dựng nội dung dạy học chuyên đề “Vật lí với giáo dục bảo vệ môi trường” 4.4 Thực nghiệm sư phạm 4.5 Đánh giá hiệu dạy học theo định hướng STEM khả định hướng phát triển phẩm chất, lực học sinh Phương pháp nghiên cứu 5.1 Phương pháp nghiên cứu lí luận Phân tích, lựa chọn nội dung từ tài liệu tham khảo, xây dựng sở lí luận đề tài 5.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn 5.2.1 Phương pháp điều tra Điều tra hoạt động dạy học GV HS giáo dục bảo vệ môi trường 5.2.2 Phương pháp sử dụng công nghệ thông tin Sử dụng công nghệ thông tin để thu thập số liệu, thống kê, báo cáo sản phẩm 5.2.3 Phương pháp thực nghiệm Khảo sát thực nghiệm trước sau dạy học chuyên đề “Vật lí với giáo dục bảo vệ môi trường” 5.2.4 Phương pháp thống kê tốn học Sử dụng cơng cụ tốn học xử lí số liệu điều tra kết thực nghiệm Đóng góp đề tài 6.1 Về lý luận - Hệ thống hóa sở lý luận dạy STEM, sở lí luận dạy học vật lí theo định hướng phát triển lực học sinh - Đề xuất số biện pháp phát triển phẩm chất lực cho học sinh dạy học chuyên đề “Vật lí với giáo dục bảo vệ môi trường” theo định hướng giáo dục STEM 6.2 Về thực tiễn - Xây dựng tiến trình dạy học theo lý thuyết dạy STEM số chuyên đề “Vật lí với giáo dục bảo vệ môi trường” theo định hướng giáo dục STEM - Tổ chức dạy học dạy STEM theo tiến trình xây dựng nhằm đưa hoạt động STEM vào tiết dạy vật lý 10 THPT Qua dạy STEM giúp học sinh chủ động nghiên cứu SGK, lựa chọn giải pháp giải vấn đề, thực hành thiết kế, chế tạo, thử nghiệm chia sẻ, đánh giá, thảo luận hoàn thiện sản phẩm hướng dẫn giáo viên PHẦN II NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN DẠY HỌC VẬT LÍ THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC CỦA HỌC SINH, DẠY HỌC STEM, HIỂU BIẾT CỦA HỌC SINH VỀ VẤN ĐỀ MƠI TRƯỜNG 1.1 Dạy học Vật lí theo định hướng phát triển lực học sinh 1.1.1 Khái niệm lực Năng lực thuộc tính cá nhân hình thành phát triển nhờ tố chất sẵn có q trình rèn luyện, cho phép người thực thành công loại hoạt động định đạt kết mong muốn điều kiện cụ thể Như lực hiểu: - Thứ là: khả năng, điều kiện tự nhiên có sẵn để thực hoạt động - Thứ hai là: Là phẩm chất tâm sinh lí tạo cho người có khả để hồn thành hoạt động có chất lượng cao Trong chương trình dạy học định hướng phát triển lực, khái niệm lực sử dụng sau: - Năng lực liên quan đến bình diện mục tiêu dạy học: mục tiêu dạy học mô tả thông qua lực cần hình thành - Trong mơn học nội dung hoạt động liên kết với nhằm hình thành lực - Năng lực kết nối tri thức, hiểu biết, khả năng, mong muốn,… - Mục tiêu hình thành lực định hướng cho việc chọn lựa, đánh giá mức độ quan trọng cấu trúc hoá nội dung hoạt động hành động dạy học mặt phương pháp - Năng lực mô tả việc giải đòi hỏi nội dung tình cụ thể, … hiểu vận dụng phép tính Năng lực chia làm hai loại: + Năng lực chung (general competence): lực bản, thiết yếu để người sống làm việc bình thường xã hội Năng lực chung hình thành phát triển nhiều mơn học, liên quan đến nhiều mơn học Vì có nước gọi lực xun chương trình Hội đồng Châu Âu gọi lực (key competence) Mỗi lực chung phải có đồng thời đặc điểm a Góp phần tạo nên kết có giá trị cho xã hội cộng đồng b Giúp cho cá nhân đáp ứng đòi hỏi bối cảnh rộng lớn phức tạp c Chúng khơng quan trọng với chuyên gia, quan trọng với tất người + Năng lực cụ thể, chuyên biệt (specific competence): lực riêng hình thành phát triển lĩnh vực Chương trình giáo dục Quesbec gọi lực môn học cụ thể để phân biệt với lực chung Năng lực sáng tạo lực chung, đòi hỏi quán triệt thực tất môn học hoạt động giáo dục; Năng lực đọc diễn cảm lực riêng, Việt Nam lực đọc diễn cảm môn tiếng Việt môn Ngữ văn đảm nhận Trong sống cần lực sáng tạo, khơng sáng tạo, khơng thể phát triển, chí khó tồn 1.1.2 Các lực chun biệt mơn Vật lí cụ thể hố từ lực chung Thơng qua việc dạy học phải phát triển cho học sinh lực chung: lực tự học, lực giải vấn đề, lực sáng tạo, lực giao tiếp, hợp tác, lực ngơn ngữ, lực tính tốn Các lực chung với lực chuyên môn tạo thành tảng chung cho công việc giáo dục dạy học Từ cách hiểu trên, nhận thấy lực học sinh phổ thơng khả vận dụng kết hợp kiến thức, kĩ thái độ để thực nhiệm vụ tốt học tập, giải có hiệu vấn đề có thực sống STT Năng lực chung Biểu lực mơn Vật lí Nhóm lực làm chủ phát triển thân - Lập kế hoạch tự học điều chỉnh, thực kế hoạch có hiệu - Tìm kiếm thông tin nguyên tắc cấu tạo, hoạt động ứng dụng kĩ thuật - Đánh giá mức độ xác nguồn thơng tin Năng lực tự học - Đặt câu hỏi tượng vật quanh ta - Tóm tắt nội dung vật lí trọng tâm văn - Tóm tắt thơng tin sơ đồ tư duy, đồ khái niệm, bảng biểu, sơ đồ khối - Tự đặt câu hỏi thiết kế, tiến hành phương án thí nghiệm để trả lời cho câu hỏi Năng lực giải vấn đề (Đặc biệt quan trọng NL giải vấn đề đường thực nghiệm hay - Đặc biệt quan trọng lực thực nghiệm Đặt câu hỏi tượng tự nhiên: Hiện tượng… diễn nào? Điều kiện diễn tượng gì? Các đại lượng tượng tự nhiên có mối quan hệ với nào? Các dụng cụ có nguyên tắc cấu tạo hoạt động nào? A Tham gia phong trào trồng xanh B Có ý thức bảo vệ rừng C Tuyên truyền cho người biết tác dụng xanh nói chung rừng nói chung tới sống người D Cả ba đáp án Câu 12: Hậu “hiệu ứng nhà kính”: A Băng tan hai cực làm nước biển dâng lên B Nguy tuyệt chủng số loài động thực vật quen sống băng giá C Nhiệt độ năm tăng thêm 0,1-0,20C làm nước châu Phi thiếu nước trầm trọng D Cả đáp án Câu 13: Rễ cây, thân lại hút nước giúp sinh trưởng vàphát triển nhờ vào tượng A mao dẫn C dính ướt B căng bề mặt chất lỏng D ba tượng Câu 14: Khi trồng lâu năm người ta hay trồng xen thấp mặt nước? A.Tăng gia sản xuất B phủ xanh mặt đất, chống xói mịn C giữ độ ẩm cho mặt đất, hạn chế bay nước D Cả ba phương án Câu 15: Nhiệt truyền từ mặt trời qua cửa kính làm nóng khơng khí nhà vật phịng nhờ hình thức truyền nhiệt nào? A Bức xạ nhiệt C Dẫn nhiệt B Đối lưu D Cách nhiệt Câu 16 Trong q trình lưu thơng, phương tiện giao thơng đường gây ô nhiễm môi trường A làm phát sinh bụi cao su, bụi khí bụi kim loại B tạo ma sát làm nóng mặt đường C tạo tiếng ồn 49 D làm phát sinh bụi cao su, bụi khí bụi kim loại tạo tiếng ồn Câu 17: Đâu lượng hóa thạch: A Dầu mỏ C.Gỗ B Khí thiên nhiên D Than đá Câu 18: Việc làm người nguyên nhân làm trái đất nóng lên A Chặt phá rừng B Dùng nhiên liệu hóa thạch tạo lượng C Xả rác bừa bãi D Cả ba nguyên nhân Câu 19: Đâu nguồn lượng tái tạo A Năng lượng gió C Năng lượng mặt trời B Năng lượng hạt nhân D Năng lượng thủy triều Câu 20: Đâu nhược điểm việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch: A Tăng lượng khí thải cacbon, ảnh hưởng xấu đến sức khở người B Là nguồn lượng rẻ tiền có sẵn C Năng lượng phát từ nhiên liệu hóa thạch lớn D Thời gian khai thác nhanh, dễ sử dụng 50 PHỤ LỤC Các sản phẩm STEM 6.1 “Xe nước” Xe chạy nước gọi xe chạy pin nhiên liệu (Fuel Cell Vehicle - FCV) xe chạy hydro Nguyên lý hoạt động xe dựa q trình oxy hóa âm điện cực để tạo điện năng, cho phép xe di chuyển Cụ thể, xe chạy nước, có pin nhiên liệu (fuel cell) sử dụng để biến đổi lượng từ hidro ôxy thành điện Q trình xảy thơng qua loạt phản ứng hoá học Đầu tiên, pin nhiên liệu, hidro chuyển đổi thành ion hidro (H+) electron (e-) Ion hidro di chuyển qua điện giải màng để đến anốt (âm điện cực), electron di chuyển qua mạch điện trở bên để đến katôt (dương điện cực) Ở anốt, ion hidro kết hợp với ôxy để tạo nước (H2O) Nước đẩy khỏi pin nhiên liệu Trong đó, katơt, electron kết hợp với ion hidro ơxy từ khơng khí để tạo nước Q trình tạo điện nước, điện sử dụng để cung cấp cho động xe Động chuyển động bánh xe đưa xe di chuyển Một ưu điểm xe chạy nước thải nước khơng gây khí thải độc hại, giúp bảo vệ môi trường Tuy nhiên, việc sản xuất sử dụng lượng để vận hành pin nhiên liệu đặt nhiều thách thức chi phí cao so với loại nhiên liệu khác 51 6.2 Bếp sử dụng lượng mặt trời; Bếp sử dụng tro, trấu, thay than Bếp lượng Mặt Trời thiết bị giữ tia nắng dùng lượng để đun nấu loại thực phẩm đun nước sơi Thay sử dụng nguồn lượng than (ô nhiễm môi trường), ta thay thành nguồn lượng nước, mặt trời, 52 53 6.3 Xe chạy pin lượng mặt trời Chiếc xe hoạt động dựa nguyên tắc: lượng từ ánh sáng mặt trời hấp thụ qua pin mặt trời đặt cabin xe Nguồn lượng sau chuyển hóa thành điện thông qua nguồn điện làm xe hoạt động 54 6.4 Các hoạt động trải nghiệm: Ngày hội STEM; show diễn “Thời trang tái chế” Nội dung hướng tới: - Các sản phẩm mang tính ứng dụng cao vào đời sống thực tiễn, sử dụng vật liệu thân thiện với môi trường - Tạo môi trường học tập tích cực, chủ động, tăng tính sáng tạo cho học sinh; Vận dụng kiến thức liên môn vào đời sống thực tiễn/ 55 56 57 6.5 Poster báo cáo khoa học lượng xanh, hạn chế sử dụng rác thải nhựa, biện pháp bảo vệ môi trường học sinh tự thiết kế 58 6.6 Video, clip biện pháp nâng cao chất lượng môi trường sống Đường link Nội dung, Mã QR truy cập link Lớp thực https://youtu.be/2EK69YwxDFc Năng lượng tái tạo https://youtu.be/aJETRlrJZ9A Kịch: Các giải pháp bảo Nhóm vệ mơi trường – 10B2 https://tinyurl.com/3rwc6x3x Sự biến đổi khí hậu Nhóm – 10A1 28 tháng 3, 2023 - YouTube Tác hại Ung thư Nhóm – 10A1 Nhóm – 10A1 59 https://youtu.be/LQ-O1lswccg Phỏng vấn học sinh rác Nhóm thải nhựa – 10A1 https://youtu.be/Nm79fsi-GcY Các giải pháp bảo vệ Nhóm mơi trường – 10B2 https://www.youtube.com/watch?v=nEldIhkdpIc Các giải pháp bảo vệ mơi Nhóm trường – 10B2 https://fb.watch/k4ICn497GI/ Phát Radio CLB trường giải pháp Phát bảo vệ môi trường NL3 6.7 Hoạt động học sinh học 60 61 62 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ giáo dục đào tạo (2013), Tài liệu bồi dưỡng phát triển lực nghề nghiệp giáo viên, Nâng cao lực lập kế hoạch dạy học giáo viên, NXB Giáo dục Việt Nam [2] Bộ Giáo Dục Đào Tạo, chương trình phát triển giáo dục trung học giai đoạn Hướng dẫn xây dựng kế hoạch dạy STEM cấp trung học phổ thông Tài liệu tập huấn cán quản lý, giáo viên cấp THPT [3] Đỗ Hương Trà (chủ biên) - Nguyễn Văn Biên - Tưởng Duy Hải - Phạm Xuân Quế - Dương Xuân Quý, Dạy học phát triển lực mơn vật lí trung học phổ thơng Nhà xuất đại học sư phạm [4] Phạm Thị Phú (chủ biên) – Nguyễn Đình Thước, Giáo trình phát triển lực người học dạy học vật lí, Nhà xuất Đại Học Vinh [5] Quyết định 522/QĐ–TTg ngày 14 tháng năm 2018 Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Đề án “Giáo dục hướng nghiệp định hướng phân luồng học sinh giáo dục phổ thông giai đoạn 2018 –2025” [6] Trần Thị Gái – Nguyễn Thị Phương – Nguyễn Thị Hoài Thanh, Thiết kế chủ đề giáo dục stem dạy học phần chuyển hóa vật chất lượng thực vật, sinh học 11 – THPT, Tạp chí Giáo dục, số 443 (kì 1- 12/2018), tr 59-64 [7] Bộ Giáo dục Đào tạo (2018), Định hướng giáo dục STEM trường phổ thông, Tài liệu tập huấn [8] Vũ Văn Hùng (Tổng chủ biên), Nguyễn Quang Báu, chuyên đề học tập Vật lí (Kết nối tri thức với sống), Nhà xuất giáo dục Việt Nam 63