(Skkn 2023) phát triển năng lực vật lí của học sinh trong dạy học stem chủ đề sóng âm” – vật lí 12

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN TRƯỜNG THPT TƯƠNG DƯƠNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Đề tài: PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬT LÍ CỦA HỌC SINH TRONG DẠY HỌC STEM CHỦ ĐỀ “SĨNG ÂM” – VẬT LÍ 12 Lĩnh vực: Phương pháp dạy học Vật lí Người thực hiện: TRẦN THỊ THÙY DUNG Giáo viên tổ : KHTN - SĐT: 0392 692 511 Nghệ An, tháng năm 2023 MỤC LỤC NỘI DUNG DANH MỤC Trang MỤC LỤC DANH MỤC THỐNG KÊ CHỮ VIẾT TẮT DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH Phần 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1 Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Những đóng góp đề tài Phần NỘI DUNG NGHIÊN CỨU I CỞ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬT LÍ CỦA HS TRONG DẠY HỌC STEM CHỦ ĐỀ “SĨNG ÂM” – VẬT LÍ 12 Cơ sở lí luận 1.1 Khái niệm giáo dục STEM 1.1.1 Thuật ngữ STEM 1.1.2 Giáo dục STEM 1.2 Mục tiêu giáo dục STEM 1.3 Vai trò, ý nghĩa giáo dục STEM trường phổ thông 1.4 Định hướng giáo dục STEM Chương trình giáo dục phổ thông 2018 1.5 Giáo dục STEM mơn Vật lí cấp THPT 1.6 Cơ sở thiết kế, tổ chức hoạt động giáo dục STEM 1.6.1 Chu trình STEM 1.6.2 Quy trình thiết kế kỹ thuật 1.6.3 Phương pháp khoa học 10 1.7 Quy trình xây dựng dạy STEM thiết kế tiến trình dạy học 10 1.7.1 Quy trình xây dựng dạy STEM 10 1.7.1.1 Lựa chọn nội dung dạy học 10 1.7.1.2 Xác định vấn đề cần giải 11 1.7.1.3 Xây dựng tiêu chí sản phẩm/ giải pháp giải vấn đề 11 1.7.1.4 Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học 11 1.7.2 Thiết kế tiến trình dạy học 11 1.8 Phát triển lực Vật lí HS dạy học STEM 12 1.8.1 Khái niệm lực Vật lí 12 1.8.2 Các biểu hành vi lực Vật lí 12 1.8.3 Các biện pháp phát triển lực Vật lí 13 Cơ sở thực tiễn 13 2.1 Thực trạng dạy học theo mơ hình giáo dục STEM phát triển lực Vật lí trường THPT Tương Dương 14 2.2 Thuận lợi khó khăn thực trạng dạy học STEM phát triển lực vật lí trường THPT Tương Dương 15 2.2.1 Thuận lợi 15 2.2.2 Khó khăn 16 II THIẾT KẾ QUY TRÌNH, TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM CHỦ ĐỀ “SĨNG ÂM” – VẬT LÍ 12 CƠ BẢN NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬT LÍ CHO HS 16 Phân tích nội dung kiến thức phần sóng âm chương trình Vật lí THPT 17 Thiết kế quy trình tổ chức dạy học STEM chủ đề Sóng âm phát triển lực Vật lý 18 Xây dựng công cụ đánh giá phát triển lực Vật lí HS dạy học STEM chủ đề “Sóng âm” 35 Kết thực nghiệm đánh giá chủ đề STEM sóng âm 38 4.1 Kết thực nghiệm 38 4.1.1 Kết định tính 38 4.1.2 Kết định lượng 40 4.2 Đánh giá chủ đề STEM Sóng âm 40 Khảo sát cấp thiết tính khả thi đề tài “Phát triển lực Vật lí học sinh dạy học STEM chủ đề “Sóng âm” – Vật lí 12” 41 5.1 Mục đích khảo sát 41 5.2 Nội dung phương pháp khảo sát 41 5.3 Đối tượng khảo sát 41 5.4 Kết khảo sát cấp thiết tính khả thi giải pháp đề xuất 41 Phần 3: KẾT LUẬN 45 Ý nghĩa đề tài 45 Hướng phát triển đề tài 46 Những kiến nghị, đề xuất 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO Phụ lục 01 Phụ lục 02 Phụ lục 03 C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an DANH MỤC THỐNG KÊ CHỮ VIẾT TẮT STT Viết đầy đủ Viết tắt Trung học phổ thông THPT Giáo dục đào tạo GD&ĐT Học sinh HS Giáo viên GV Sáng kiến kinh nghiệm SKKN Giáo dục phổ thông GDPT Học sinh giỏi HSG Sách giáo khoa SGK Chương trình CT 10 Năng lực vật lí NLVL 11 Cơ sở vật chất CSVC 12 Cán - Giáo viên CB - GV 13 Khoa học kĩ thuật KHKT 14 Phương pháp dạy học PPDH Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Phần 1: ĐẶT VẤN ĐỀ Lí chọn đề tài Ngày 4/5/2017, Thủ tướng Chính phủ ban hành Chỉ thị số 16/CT-TTg việc tăng cường lực tiếp cận cách mạng công nghiệp lần thứ tư Một giải pháp mà Chỉ thị đề nhằm thúc đẩy giáo dục STEM Việt Nam là: “Thay đổi mạnh mẽ sách, nội dung, phương pháp giáo dục dạy nghề nhằm tạo nguồn nhân lực có khả tiếp nhận xu công nghệ sản xuất mới, cần tập trung vào thúc đẩy đào tạo khoa học, cơng nghệ, kĩ thuật tốn học (STEM), ngoại ngữ, tin học chương trình giáo dục phổ thơng” Theo chương trình giáo dục phổ thơng 2018, giáo dục STEM mơ hình giáo dục dựa cách tiếp cận liên môn, giúp học sinh áp dụng kiến thức khoa học, công nghệ, kĩ thuật toán học vào giải số vấn đề thực tiễn bối cảnh cụ thể Từ đó, trang bị cho học sinh kiến thức khoa học gắn liền với ứng dụng chúng thực tiễn Trong dự thảo chương trình giáo dục phổ thơng tổng thể, giáo dục STEM trọng thông qua biểu hiện: Chương trình giáo dục phổ thơng có đầy đủ mơn học STEM Đó mơn Tốn học; Khoa học tự nhiên; Công nghệ; Tin học; Vị trí, vai trị giáo dục tin học giáo dục cơng nghệ chương trình giáo dục phổ thơng nâng cao rõ rệt Điều rõ tư tưởng giáo dục STEM mà điều chỉnh kịp thời giáo dục phổ thông trước cách mạng công nghiệp 4.0 Ngày 06/12/2022 Sở GD&ĐT Nghệ An ban hành công văn số 2696/SGD&ĐTGDTrH việc điều động giáo viên tham gia tập huấn chuyên sâu giáo dục STEM, hướng nghiệp nhằm nâng cao hiệu triển khai chương trình giáo dục phổ thông 2018 Từ yêu cầu dạy học tích hợp, đổi phương pháp chương trình GDPT, nhận thấy vai trò giáo dục STEM quan trọng Thúc đẩy triển khai giáo dục STEM ưu mơn Vật lí chương trình giáo dục phổ thơng 2018 Ở cấp THPT, Vật lí, Hóa học, Sinh học mơn lựa chọn thuộc nhóm Khoa học tự nhiên, với chun đề học tập tích hợp liên mơn chuyên đề phân môn ứng dụng thực tế thay đổi quan trọng nhằm phát triển chương trình giáo dục theo định hướng STEM giáo dục Việt Nam Giáo dục Vật lí cấp trung học phổ thông tiếp tục phát triển, mức cao hơn, lực vật lí mà học sinh tích lũy sau kết thúc trung học sở; tạo hội phát triển ý thức, trách nhiệm sống cách thức ứng xử khoa học Năng lực vật lí HS THPT biểu qua thành phần: Nhận thức kiến thức Vật lí, tìm tịi khám phá giới tự nhiên góc độ Vật lí, vận dụng kiến thức Vật lí Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an vào thực tiễn Từ lý trên, chọn đề tài nghiên cứu: “Phát triển lực Vật lí học sinh dạy học STEM chủ đề “Sóng âm” – Vật lí 12” Mục đích nghiên cứu - Nghiên cứu sở lý luận giáo dục STEM trường phổ thông; dạy học định hướng phát triển lực Vật lí HS THPT - Thiết kế, tổ chức dạy học STEM chủ đề “Sóng âm”- Vật lí 12 theo hướng phát triển lực Vật lí cho HS THPT Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Phương pháp hình thức tổ chức dạy học theo mơ hình giáo dục STEM; Thực nghiệm sư phạm đối tượng học sinh lớp 12 trường THPT Tương Dương - Phạm vi nghiên cứu: Hoạt động dạy học tổ chức dạy học STEM chủ đề “Sóng âm”- Vật lí 12 theo hướng phát triển lực Vật lí cho HS THPT Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu sở lí luận, sở thực tiễn giáo dục STEM; dạy học định hướng phát triển lực Vật lí - Phân tích nội dung kiến thức “Sóng âm” chương trình vật lí THPT - Thiết kế tổ chức thực dạy học STEM chủ đề “Sóng âm”- Vật lí 12 theo hướng phát triển lực Vật lí cho HS THPT - Xây dựng cơng cụ đánh giá lực Vật lí HS dạy học STEM chủ đề “Sóng âm” – Vật lí 12 - Tiến hành thực nghiệm sư phạm, phân tích kết thu Đánh giá hiệu việc dạy học STEM hướng phát triển lực Vật lí cho HS Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý luận dạy học Vật lí theo mơ hình giáo dục STEM; lý luận lực Vật lí - Khảo sát điều tra, phân tích tổng hợp lý thuyết, tập từ tài liệu, sách giáo khoa, sách tham khảo, vấn trao đổi, nghiên cứu sản phẩm - Xây dựng sử dụng công cụ đánh giá lực Vật lí dạy học STEM chủ đề “Sóng âm” - Vật lí 12 - Tổ chức dạy học thực nghiệm thực nghiệm sư phạm Thu thập phân tích số liệu, đánh giá kết thu từ thực nghiệm sư phạm Những đóng góp đề tài - Trình bày sở lý luận giáo dục STEM; dạy học định hướng phát triển lực Vật lí Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an - Thiết kế tổ chức thực dạy học STEM chủ đề “Sóng âm”- Vật lí 12 bản, phát triển lực Vật lí cho HS THPT - Xây dựng công cụ đánh giá lực Vật lí HS dạy học STEM chủ đề “Sóng âm” – Vật lí 12 - Tiến hành thực nghiệm sư phạm trường THPT Tương Dương dạy STEM chủ đề “Sóng âm” - Các kết nghiên cứu đề tài làm tài liệu tham khảo, nghiên cứu giáo dục STEM cho GV trường phổ thông Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Phần NỘI DUNG NGHIÊN CỨU I CỞ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬT LÍ CỦA HS TRONG DẠY HỌC STEM CHỦ ĐỀ “SÓNG ÂM” – VẬT LÍ 12 Cơ sở lí luận 1.1 Khái niệm 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) Thuật ngữ sử dụng đề cập đến sách phát triển Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật Toán học quốc gia Hiện thuật ngữ dùng chủ yếu hai ngữ cảnh giáo dục nghề nghiệp 1.1.2 Giáo dục STEM Theo chương trình giáo dục phổ thơng 2018, giáo dục STEM mơ hình giáo dục dựa cách tiếp cận liên môn, giúp học sinh áp dụng kiến thức khoa học, công nghệ, kỹ thuật toán học vào giải số vấn đề thực tiễn bối cảnh cụ thể Khi chủ đề tích hợp liên môn không liên quan tới khoa học, cơng nghệ, kĩ thuật tốn, mà cịn quan tâm lồng ghép nghệ thuật nhân văn (Art), có giáo dục STEAM Nhằm đa dạng hóa hình thức tổ chức giáo dục STEM trường phổ thông, Công văn số 3089/BGDĐT–GDTrH, ngày 14/8/2020 Bộ Giáo dục Đào tạo việc triển khai thực giáo dục STEM giáo dục trung học, giáo dục STEM mở rộng Theo đó, 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 Nhìn chung, đề cập tới STEM, giáo dục STEM, cần nhận thức hành động theo hai cách hiểu sau đây: - Một là, TƯ TƯỞNG (chiến lược, định hướng) giáo dục, bên cạnh định hướng giáo dục toàn diện, THÚC ĐẨY giáo dục lĩnh vực: Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật, Toán học với mục tiêu “định hướng chuẩn bị nguồn nhân lực đáp ứng nhu cầu ngày tăng ngành nghề liên quan tới lĩnh vực STEM, nhờ đó, nâng cao sức cạnh tranh kinh tế” - Hai là, phương pháp TIẾP CẬN LIÊN MƠN (khoa học, cơng nghệ, kĩ thuật, tốn) dạy học với mục tiêu: (1) Nâng cao hứng thú học tập môn học thuộc lĩnh vực STEM; (2) Vận dụng kiến thức liên môn để giải vấn đề thực tiễn; (3) Kết nối trường học cộng đồng; (4) Định hướng hành động, trải nghiệm học tập; (5) Hình thành phát triển lực phẩm chất người học 1.2 Mục tiêu giáo dục STEM Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.33.44.55.54.78.65.5.43.22.2.4 22.Tai lieu Luan 66.55.77.99 van Luan an.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.C.33.44.55.54.78.655.43.22.2.4.55.22 Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Giáo dục STEM trường phổ thông hướng tới mục tiêu thúc đẩy giáo dục lĩnh vực khoa học, cơng nghệ, kĩ thuật tốn học tất phương diện chương trình, đội ngũ giáo viên, sở vật chất sách; nâng cao nhận thức nhà trường, xã hội vai trò, ý nghĩa môn học thuộc lĩnh vực STEM trường phổ thông; thu hút quan tâm, nâng cao hứng thú chất lượng học tập học sinh môn học này; kết hợp với hoạt động giáo dục hướng nghiệp định hướng phân luồng, nâng cao tỉ lệ học sinh có xu hướng lựa chọn nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM, đáp ứng yêu cầu nguồn nhân lực STEM cho nghiệp công nghiệp hóa – đại hóa phát triển kinh tế xã hội đất nước 1.3 Vai trò, ý nghĩa giáo dục STEM trường phổ thông Việc đưa giáo dục STEM vào trường phổ thông mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp với định hướng đổi giáo dục phổ thông Cụ thể là: - Đảm bảo giáo dục toàn diện Triển khai giáo dục STEM nhà trường, bên cạnh trì quan tâm mơn học thuộc lĩnh vực toán, khoa học, lĩnh vực công nghệ, kĩ thuật cũng quan tâm, đầu tư tất phương diện đội ngũ giáo viên, chương trình, sở vật chất để giáo dục STEM đạt hiệu mong muốn - Nâng cao hứng thú học tập môn học thuộc lĩnh vực STEM Các hoạt động giáo dục STEM hướng tới việc vận dụng kiến thức liên môn để giải vấn đề thực tiễn, học sinh hoạt động, trải nghiệm thấy ý nghĩa tri thức với sống, nhờ nâng cao hứng thú học tập học sinh môn học thuộc lĩnh vực STEM xuất xu hướng lựa chọn nghề nghiệp phù hợp - Hình thành phát triển lực, phẩm chất cho học sinh Khi triển khai dạy STEM, học sinh hợp tác với nhau, chủ động tự lực thực nhiệm vụ học; làm quen với hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học, kĩ thuật Các hoạt động nêu góp phần tích cực vào hình thành phát triển phẩm chất, lực cho học sinh Đó lực chung cốt lõi (tự chủ tự học, giao tiếp hợp tác, giải vấn đề sáng tạo); lực đặc thù lực toán học, lực khoa học, lực công nghệ lực tin học - Kết nối trường học với cộng đồng Để đảm bảo triển khai hiệu giáo dục STEM, sở giáo dục phổ thông cần kết nối với sở giáo dục nghề nghiệp, giáo dục đại học, sở nghiên cứu, sở sản xuất địa phương nhằm khai thác nguồn lực người, sở vật chất, tài để triển khai hoạt động giáo dục STEM Bên cạnh đó, giáo dục STEM phổ thơng cũng hướng tới giải vấn đề có tính đặc thù địa phương - Hướng nghiệp, phân luồng Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd 77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77.77.99.44.45.67.22.55.77.C.37.99.44.45.67.22.55.77t@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn