Sáng kiến phát triển phẩm chất, năng lực học sinh thông qua tổ chức thực hiện dạy học chủ đề stem phần momen lực điều kiện cân bằng của vật vật lí 10

MỤC LỤC Trang PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu .2 1.5 Thời gian nghiên cứu .2 1.6 Tính đóng góp đề tài .2 PHẦN II: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHƯƠNG I: CÁC CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI .4 I Cơ sở lí luận 1.1 Một số vấn đề giáo dục STEM 1.1.1 Thuật ngữ STEM .4 1.1.2 Khoa học - Kĩ thuật - Cơng nghệ - Tốn học 1.1.3 Giáo dục STEM 1.2 Lý thuyết giáo dục STEM trường Trung học 1.2.1 Giáo dục STEM trường trung học 1.2.2 Mục tiêu giáo dục STEM trường trung học 1.2.3 Chủ đề dạy học STEM trường trung học .6 1.2.4 Phân loại chủ đề STEM dựa vào mục đích dạy học .7 1.2.5 Phát triển lực sáng tạo học sinh thông qua dạy học chủ đề STEM 1.2.6 Phát triển tư kỹ thuật học sinh thông qua dạy học chủ đề STEM .8 1.2.7 Phát triển lực hướng nghiệp học sinh thông qua dạy học chủ đề STEM 1.2.8 Quy trình thiết kể chủ đề STEM .8 1.3 Tổ chức dạy học chủ đề STEM cho học sinh trung học 11 1.3.1 Tổ chức hội thi thiết kế mơ hình sáng tạo theo định hướng giáo dục STEM cho học sinh trung học 11 1.3.2 Dạy học mở mang tính thiết kế chủ đề stem phát triển lực sáng tạo 12 II Cơ sở thực tiễn .13 2.1 Phiếu điều tra 13 2.2 Thực trạng dạy học môn Vật lý trường THPT Quỳ Hợp góc độ giáo dục STEM 18 2.3 Nguyên nhân 19 CHƯƠNG II: THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY CHỦ ĐỀ STEM PHẦN MOMEN LỰC, ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG CỦA VẬT 20 2.1 Thời gian dự kiến thời lượng thực 20 2.2 Thiết kế tổ chức hoạt động dạy học chủ đề STEM phần “Momen Lực, điều kiện cân vật” 20 2.2.1 Xây dựng chủ đề STEM dùng đòn bẩy việc di chuyển vật nặng 20 2.2.2 Xây dựng chủ đề STEM chế tạo cân đòn 25 2.2.3 Kiểm tra đánh giá 30 CHƯƠNG III: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 31 3.1 Mục tiêu thực nghiệm sư phạm .31 3.2 Nội dung thực nghiệm sư phạm .31 PHẦN III KẾT LUẬN 33 PHỤ LỤC 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO 41 PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Lý chọn đề tài Năm học 2022-2023 năm thực chương trình giáo dục phổ thơng 2018 lớp 10 trung học phổ thông Trên tinh thần Nghị số 29/NQ-TW với nội dung đổi bản, toàn diện giáo dục đào tạo nhấn mạnh “Đổi nội dung giáo dục theo hướng tinh giản, đại, thiết thực, phù hợp với lứa tuổi, trình độ ngành nghề; tăng thực hành, vận dụng kiến thức vào thực tiễn” Giáo dục định hướng phát triển phẩm chất, lực người học nhằm đảm bảo chất lượng đầu việc dạy học Thực mục tiêu giáo dục phổ thông giúp học sinh làm chủ kiến thức phổ thông, biết vận dụng hiệu kiến thức kỹ học vào đời sống tự học suốt đời, có định hướng lựa chọn nghề nghiệp phù hợp, biết xây dựng phát triển hài hịa mối quan hệ xã hội, có cá tính, nhân cách đời sống tâm hồn phong phú, nhờ có sống có ý nghĩa đóng góp tích cực vào phát triển đất nước nhân loại Giáo dục phổ thông trọng phát triển phẩm chất lực người học thông qua nội dung giáo dục với kiến thức, kỹ bản, thiết thực đại, phát triển hài hịa đức, trí, thể, mỹ Vật lý môn khoa học thực nghiệm, nên khâu quan trọng trình đổi phương pháp dạy học Vật lý tăng cường hoạt động nghiên cứu tìm hiểu ứng dụng kỹ thuật Vật lý cho học sinh q trình học tập thơng qua việc giao nhiệm vụ liên quan đến việc tìm hiểu công dụng, nguyên tắc hoạt động, cấu tạo, chế tạo sử dụng số dụng cụ đơn giản từ vật liệu sẵn có để học sinh trải nghiệm nghiên cứu khoa học, qua giúp học sinh hiểu biết sâu sắc kiến thức Vật lý Với trải nghiệm ưu việt từ trí tuệ nhân tạo tích hợp lĩnh vực Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ thuật Tốn học gọi tắt “STEM” Tuy nhiên dạy dọc theo định hướng giáo dục STEM trường THPT Quỳ Hợp chưa trọng nhân rộng Đây phương thức giáo dục tích hợp theo cách tiếp cận liên mơn thơng qua thực hành, ứng dụng, trải nghiệm, tương đối Chính lý mà chọn đề tài sáng kiến: Phát triển phẩm chất, lực học sinh thông qua tổ chức thực dạy học chủ đề STEM phần “Momen Lực Điều kiện cân vật” Vật Lí 10, trường THPT Quỳ Hợp Để góp phần giúp em nắm vững kiến thức, có khả liên hệ, liên kết kiến thức; có khả vận dụng kiến thức, kĩ vào sống, công việc giúp em thực “Học đôi với hành”, nâng cao hiệu công việc sống lao động sau em 1.2 Mục đích nghiên cứu Nâng cao nhận thức lực tổ chức dạy học chủ đề STEM cho giao viên Tổ chức dạy học chủ đề STEM phần Momen lực, điều kiện cân vật chương trình vật lí lớp 10 thơng qua nhằm phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo,của học sinh, giúp học sinh biết vận dụng kiến thức Momen lực điều kiện cân vật vào sống Tạo niềm vui hứng thú tìm tịi, nghiên cứu, học tập góp phần nâng cao chất lượng giáo dục Hoạt động học tập phù hợp cho dạy học trực tiếp dạy học trải nghiệm Qua hoạt động học tập giúp học sinh biết cách nghiên cứu khoa học 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng: Học sinh lớp 10 trường THPT Quỳ Hợp Phạm vi nghiên cứu: - Nghiên cứu lí luận giáo dục STEM - Nghiên cứu tổ chức hoạt động dạy học chủ đề STEM - Nghiên cứu lí thuyết Momen lực Tìm hiểu số ứng dụng Momen - Nghiên cứu nguyên lí cấu tạo cân đòn Chế tạo sử dụng cân đòn - Nghiên cứu đòn bẩy, chế tạo sử dụng đòn bẩy 1.4 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu sở lí luận; nghiên cứu tài liệu Momen lực, điều kiện cân vật - Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm khoa học: Nghiên cứu áp dụng kiến thức vật lí chế tạo cơng cụ sử dụng sống - Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Sau hồn thiện kế hoạch đề tài tiến hành thực nghiệm dạy học đối tượng học sinh khác để kiểm tra đánh giá tính đắn, tính thực tiễn thiết thực đề tài Kết thực nghiệm đánh giá qua phiếu khảo sát kiểm tra học sinh - Phương pháp xử lí số liệu: Bằng tốn thống kê, sử dụng đồ hoạ vẽ đồ thị 1.5 Thời gian nghiên cứu - Từ tháng 5/2021 đến tháng 12/2021 hình thành ý tưởng - Từ tháng 1/2021 đến tháng 12/2022 nghiên cứu thử nghiệm - Từ tháng 01/2023 đến tháng 4/2023 viết thành đề tài 1.6 Tính đóng góp đề tài - Góp phần nâng cao lí luận giáo dục STEM - Đánh giá thực trạng dạy học môn Vật lý trường THPT Quỳ Hợp góc độ giáo dục STEM - Xây dựng tổ chức dạy học số chủ đề STEM phần “Momen Lực, điều kiện cân vật” Vật lý 10 THPT - Phát triển lực giải vấn đề, lực tư kỹ thuật, lực sáng tạo, lực giao tiếp, lực làm việc nhóm, lực hướng nghiệp cho học sinh thông qua dạy học chủ đề STEM - Nội dung đề tài thực tế gần gũi đời sống Đề tài áp dụng phương pháp phù hợp, linh hoạt, đa dạng, sử dụng hình ảnh rõ nét, thí nghiệm đơn giản giúp học sinh dễ hình thành lực sử dụng PHẦN II: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHƯƠNG I: CÁC CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI I Cơ sở lí luận 1.1 Một số vấn đề giáo dục STEM 1.1.1 Thuật ngữ STEM STEM thuật ngữ viết tắt từ Science (Khoa học), Technology (Cơng nghệ), Engineering (Kĩ thuật) Mathematics (Tốn học), thường sử dụng bàn đến sách phát triển Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật Toán học quốc gia Sự phát triển Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật Tốn học mơ tả chu trình STEM (Hình 1), Science quy trình sáng tạo kiến thức khoa học; Engineering quy trình sử dụng kiến thức khoa học để thiết kế công nghệ nhằm giải vấn đề; Tốn cơng cụ sử dụng để thu nhận kết chia sẻ kết với người khác Hình Giáo dục STEM sử dụng theo mơ tả Chương trình giáo dục phổ thông năm 2018 sau: Giáo dục STEM mơ hình giáo dục dựa cách tiếp cận liên môn, giúp học sinh áp dụng kiến thức Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật Tốn học vào giải số vấn đề thực tiễn bối cảnh cụ thể 1.1.2 Khoa học - Kĩ thuật - Cơng nghệ - Tốn học Mỗi học STEM chương trình giáo dục phổ thơng đề cập đến vấn đề tương đối trọn vẹn, đòi hỏi học sinh phải học sử dụng kiến thức thuộc môn học chương trình để sử dụng vào giải vấn đề Tiến trình học STEM thực theo quy trình kĩ thuật (Hình 2), việc "Nghiên cứu kiến thức nền" (background research) tiến trình dạy học học STEM việc học để chiếm lĩnh nội dung kiến thức chương trình giáo dục phổ thơng tương ứng với vấn đề cần giải học, học sinh người chủ động nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu bổ trợ, tiến hành thí nghiệm theo chương trình học (nếu có) hướng dẫn giáo viên; vận dụng kiến thức học để đề xuất, lựa chọn giải pháp giải vấn đề; thực hành thiết kế, chế tạo, thử nghiệm mẫu; chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh thiết kế Thông qua q trình học tập đó, học sinh rèn luyện nhiều kĩ để phát triển phẩm chất, lực Xác định vấn đề Nghiên cứu kiến thức Toán Lý Hóa Sinh Tin CN Đề xuất giải pháp/bản thiết kế Lựa chọn giải pháp/bản thiết kế Chế tạo mơ hình (ngun mẫu) Thử nghiệm đánh giá Chia sẻ thảo luận Điều chỉnh thiết kế Hình 2: Tiến trình học STEM 1.1.3 Giáo dục STEM Trên sở học STEM cho tất học sinh nêu trên, q trình thực có số học sinh có sở trường, hứng thú (là học sinh có vai trị chủ chốt nhóm việc chế tạo, thử nghiệm mẫu) cần khuyến khích tạo điều kiện để tiếp tục mở rộng, sâu Nhà trường cần có hình thức tổ chức phù hợp tạo môi trường để học sinh phát huy lực, sở trường mình; từ phát hướng dẫn học sinh say mê nghiên cứu thực dự án Khoa học, Kĩ thuật để tham gia "Cuộc thi khoa học kĩ thuật dành cho học sinh trung học" Đây mức độ cao giáo dục STEM giáo dục phổ thông 1.2 Lý thuyết giáo dục STEM trường Trung học 1.2.1 Giáo dục STEM trường trung học Giáo dục STEM trường trung học quan điểm dạy học định hướng phát triển lực học sinh thuộc lĩnh vực Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ thuật Tốn học Các kiến thức kỹ Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật Tốn học tổ chức dạy học tích hợp theo chủ đề nhằm giúp học sinh vận dụng kiến thức để giải vấn đề thực tiễn mang lại hiệu có giá trị 1.2.2 Mục tiêu giáo dục STEM trường trung học Giáo dục STEM phương thức giáo dục nhằm trang bị cho học sinh kiến thức khoa học gắn liền với ứng dụng chúng thực tiễn Nội dung học theo chủ đề (sau gọi chung học) STEM gắn với việc giải tương đối trọn vẹn vấn đề, học sinh tổ chức tham gia học tập cách tích cực, chủ động biết vận dụng kiến thức vừa học để giải vấn đề đặt ra; thơng qua góp phần hình thành phẩm chất lực cho học sinh 1.2.3 Chủ đề dạy học STEM trường trung học Khi xây dựng chủ đề giáo dục STEM, số câu hỏi gặp phải với giáo viên liệu chủ đề xây dựng có theo tinh thần STEM hay không chủ đề tích hợp khoa học đơn Điều tạo nên phân biệt chủ đề giáo dục STEM với chủ đề học tập khác Điều cần phải khẳng định trước hết chủ đề dạy học theo định hướng STEM phải chủ đề mang tính tích hợp Khái niệm STEM hay giáo dục STEM khái niệm rộng nhiều tầng bậc, điều ảnh hưởng tới việc xác định hay cách đánh giá chủ đề giáo dục STEM Trong nội dung trình bày nghiên cứu đề xuất số tiêu chí nhằm xác định chủ đề giáo dục STEM Kiến thức lĩnh vực Làm việc nhóm Tiêu chí chủ Giải vấn đề thực tiễn Định hướng thực hành Hình 1.2 Tiêu chí chủ đề giáo dục STEM - Chủ đề STEM hướng tới giải vấn đề giới thực Vận dụng kiến thức STEM để giải vấn đề thực tiễn mục tiêu dạy học theo quan điểm STEM Do vậy, học STEM để giải vấn đề mang tính tưởng tượng xa rời thực tế mà ln hướng đến giải vấn đề tình xã hội, kinh tế, mơi trường cộng đồng địa phương họ toàn cầu Chủ đề STEM phải hướng tới việc HS vận dụng kiến thức lĩnh vực STEM để giải vấn đề Tiêu chí nhằm đảm bảo theo tinh thần giáo dục STEM, qua phát triển lực chuyên môn liên quan Chủ đề STEM định hướng thực hành Định hướng hành động đặc điểm quan điểm STEM Chỉ chủ đề STEM định hướng thực hành đảm bảo hình thành phát triển lực cho HS Điều giúp học sinh có kiến thức từ kinh nghiệm thực hành khơng phải từ lí thuyết Chính hoạt động thực tế giúp học sinh nhớ kiến thức lâu sâu Học sinh làm việc theo nhóm, tự thảo luận tìm tịi kiến thức, tự vận dụng kiến thức vào hoạt động thực hành sau truyền đạt lại kiến thức cho người khác Với cách học này, giáo viên khơng cịn người truyền đạt kiến thức mà người hướng dẫn để học sinh tự xây dựng kiến thức cho Chủ đề STEM làm việc nhóm học sinh Trên thực tế có chủ đề STEM triển khai cá nhân Tuy nhiên, làm việc theo nhóm hình thức làm việc phù hợp việc giải nhiệm vụ phức hợp gắn với thực tiễn Làm việc theo nhóm kĩ quan trọng kỉ 21 bên cạnh làm việc theo nhóm học sinh đặt vào mơi trường thúc đẩy nhu cầu giao tiếp chia sẻ ý tưởng phát triển giải pháp 1.2.4 Phân loại chủ đề STEM dựa vào mục đích dạy học Chủ đề stem dạy học kiến thức mới: Được xây dựng sở kết nối kiến thức nhiều môn học khác mà học sinh chưa học ( học phần) Học sinh vừa giải vấn đề vừa lĩnh hội tri thức Chủ đề stem dạy học vận dụng: Được xây dựng sở kiến thức học sinh học Chủ đề stem dạng bồi dưỡng cho học sinh lực vận dụng lý thuyết vào thực tiễn Kiến thức lý thuyết củng cố khắc sâu 1.2.5 Phát triển lực sáng tạo học sinh thông qua dạy học chủ đề STEM Giáo dục STEM nhằm chuẩn bị cho học sinh hội thách thức kinh tế cạnh tranh toàn cầu kỷ 21 Bên cạnh hiểu biết lĩnh vực khoa học, cơng nghệ, kỹ thuật tốn học, học sinh phát triển tư phê phán khả hợp tác để thành công