(Skkn 2023) khai thác và sử dụng có hiệu quả bộ stem năng lượng tái tạo”

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐỀ TÀI: KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG CÓ HIỆU QUẢ BỘ STEM “NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO” LĨNH VỰC: VẬT LÍ SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG THPT THANH CHƯƠNG ĐỀ TÀI: KHAI THÁC VÀ SỬ DỤNG CÓ HIỆU QUẢ BỘ STEM “NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO” LĨNH VỰC: VẬT LÍ Tác giả 1: Trần Đình Hùng Tác giả 2: Nguyễn Thế Trung Tổ: Vật lí – Hoá học – CN SĐT liên hệ: 0977.666.077; 0912.228.928 Năm thực 2023 MỤC LỤC Trang PHẦN I ĐẶT VẤN ĐỀ Lí chọn đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu Đóng góp đề tài PHẦN II NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Cơ sở lí luận 1.1 Khái niệm giáo dục stem 1.2 Giáo dục stem dạy học mơn Vật lí Cở sở thực tiễn dạy học Vật lí theo định hướng stem số trường THPT 2.1 Thực trạng tổ chức dạy học môn Vật lý theo định hướng stem số trường THPT địa bàn huyện Thanh Chương, Đô Lương Anh Sơn 2.2 Nguyên nhân khó khăn thực trạng dạy học Vật lí trường THPT theo định hướng stem Xây dựng thực số chủ đề dạy học stem phần lượng tái tạo Vật lí 10 THPT 3.1 Mơ tả chủ đề 3.2 Các giải pháp dạy học stem chủ đề “Năng lượng tái tạo” stem sẵn có đơn vị 3.3 Chế tạo, thử nghiệm trình bày sản phẩm stem lượng mặt trời, lượng gió lượng thuỷ 40 Kết thực nghiệm sư phạm 43 Khảo sát tính cấp thiết khả thi đề tài 44 Một số kết đạt tổ chức dạy học chủ đề stem chủ đề lượng tái tạo Vật lí 10 THPT 46 PHẦN III KẾT LUẬN Kết luận 47 Kiến nghị đề xuất 47 Tài liệu tham khảo 49 PHẦN I ĐẶT VẤN ĐỀ Lí chọn đề tài Giáo dục stem trở thành xu hướng giáo dục mang tính tất yếu giới Hình thức giáo dục đóng vai trò đòn bẩy để thực mục tiêu giáo dục lực cho công dân tương lai đáp ứng nhu cầu khoa học công nghệ 4.0 kỉ XXI Việt Nam trọng triển khai giáo dục stem chương trình giáo dục phổ thông, giúp học sinh hướng tới hoạt động trải nghiệm vận dụng kiến thức để tạo sản phẩm giải vấn đề thực tế sống Đặc biệt, thị số 16/CT-TTg ngày 04 tháng năm 2017 định số 522/QĐ-TTg ngày 14 tháng năm 2018 Thủ tướng Chính phủ yêu cầu tăng cường lực tiếp cận cách mạng công nghiệp lần thứ tư, thúc đẩy triển khai giáo dục khoa học, công nghệ, kĩ thuật tốn học chương trình giáo dục phổ thơng, tổ chức hoạt động giáo dục tích hợp khoa học - cơng nghệ - kĩ thuật - tốn phù hợp với xu hướng nghành nghề quốc gia, đáp ứng thị trường lao động, chuẩn bị điều kiện đào tạo nhân lực đáp ứng yêu cầu cách mạng cơng nghiệp lần thứ IV Mơn Vật lí mơn học khoa học có tính đặc thù riêng, mơn học Vật lí kết luận lí thuyết phải thực tiễn tự nhiên kiểm chứng Vì giáo dục stem thích hợp áp dụng học tập giảng dạy môn Vật lí phổ thơng hai quy trình quy trình khoa học (câu hỏi - giả thuyết - kiểm chứng kết luận) quy trình kĩ thuật (Xác định vấn đề - Nghiên cứu kiến thức - Đề xuất giải pháp/thiết kế - Lựa chọn giải pháp/thiết kế - Chế tạo mơ hình (ngun mẫu) - Thử nghiệm đánh giá - Chia sẻ thảo luận - Điều chỉnh thiết kế) hai quy trình tiếp nối nhau, khép kín thành chu trình sáng tạo khoa học - kĩ thuật theo mơ hình "xốy ốc" mà sau chu trình lượng kiến thức khoa học tăng lên với cơng nghệ phát triển trình độ cao Trong năm học vừa qua trường THPT Thanh Chương cấp phòng học stem đại, đầy đủ trang thiết bị lĩnh vực Với mục đích giúp học sinh trường THPT Thanh Chương tiếp cận với stem gắn liền với nội dung chủ đề học tập nên nhóm chúng tơi lựa chọn đề tài “Khai thác sử dụng có hiệu stem lượng tái tạo” để làm nội dụng nghiên cứu vận dụng vào chuyên đề học tập Vật lí 10 theo chương trình GDPT 2018 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng: Học sinh lớp 10 trường THPT Thanh Chương Phạm vi nghiên cứu: Khai thác sử dụng STEM “Năng lượng tái tạo” phòng học stem trường THPT Thanh Chương Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 9/2022 đến tháng 4/2023 Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu 3.1 Mục đích nghiên cứu: Việc đưa giáo dục stem vào trường trung học mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp với định hướng đổi giáo dục phổ thông Cụ thể là: – Đảm bảo giáo dục toàn diện – Nâng cao hứng thú học tập môn học stem – Hình thành phát triển lực, phẩm chất cho học sinh – Kết nối trường học với cộng đồng – Hướng nghiệp, phân luồng 3.2 Nhiệm vụ nghiên cứu: - Phân tích trình bày giáo dục stem - Giáo dục stem dạy học Vật lí - Tổ chức hoạt động học tập cho học sinh theo hình thức giáo dục stem với chủ đề lượng tái tạo tương ứng với chuyên đề học tập Vật lí 10 Đóng góp đề tài - Điều tra thực trạng dạy học Vật lý theo định hướng stem số trường THPT địa bàn huyện Thanh Chương, Đô Lương Anh Sơn, phân tích ngun nhân, khó khăn, đưa hướng khắc phục, giải pháp để nâng cao chất lượng dạy học mơn học stem, áp dụng thực nghiệm có hiệu trường THPT Thanh Chương - Xây dựng hệ thống chủ đề dạy học stem chủ đề lượng tái tạo tương ứng với chuyên đề học tập Vật lí 10 nhằm phát triển lực cho HS - Tổ chức dạy học số chủ đề stem chuyên đề lượng tái tạo Vật lí 10 trường phổ thông phù hợp với điều kiện dạy học nhà trường thu kết thiết thực nhằm nâng cao chất lượng dạy học môn Vật lý môn học stem, đưa giáo dục stem vào trường học, góp phần vào phong trào thi đua đổi sáng tạo dạy học đáp ứng với yêu cầu chương trình GDPT tổng thể 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 Cơ sở lí luận 1.1 Khái niệm giáo dục STEM Stem viết tắt từ Science (Khoa học), Technology (Cơng nghệ), Engineering (Kĩ thuật), Mathematics (Tốn học) Giáo dục STEM chất hiểu trang bị cho người học kiến thức kĩ cần thiết liên quan đến lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật toán học Các kiến thức kĩ phải tích hợp, lồng ghép bổ trợ cho nhau, giúp HS khơng hiểu ngun lí mà cịn thực hành tạo sản phẩm sống ngày 1.2 Giáo dục STEM dạy học mơn Vật lí Mơn Vật lí môn học khoa học tự nhiên có tính ứng dụng thực tiễn cao, mơn học kết luận lí thuyết rút từ thực nghiệm hay phải nghiệm thực tiễn tự nhiên Vì giáo dục stem thích hợp áp dụng học tập giảng dạy mơn Vật lí phổ thơng Quy trình chung dạy học mơn Vật lí theo định hướng giáo dục stem phù hợp với quy trình bước thu gọn từ quy trình kĩ thuật bước cụ thể hình Thực tế trường THPT tỉnh Nghệ An nước đa số có hai ban ban Khoa học tự nhiên ban Khoa học xã hội Do q trình xây dựng chủ đề ta song song đồng thời lựa chọn hai chủ đề tương đồng mục tiêu cho học sinh tiếp nhận kiến thức vật lí phát triển lực thân với nhiệm vụ khác mức độ yêu cầu tiêu chí khác để đảm bảo dạy học phù hợp với lực trình độ học sinh Khi chọn chủ đề học, cần xác định vấn đề cần giải để giao cho học sinh thực cho giải vấn đề đó, học sinh phải học kiến thức, kĩ cần dạy 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 chương trình mơn học lựa chọn (đối với stem kiến tạo) vận dụng kiến thức, kỹ biết (đối với stem vận dụng) để xây dựng học Ví dụ chuyên đề học tập “Năng lượng tái tạo – Vật lí lớp 10” lựa chọn chủ đề giao nhiệm vụ cho học sinh thực chủ đề cụ thể là: “Khai thác sử dụng có hiệu stem lượng tái tạo” Thiết kế, chế tạo số sản phẩm chủ đề lượng tái tạo lượng mặt trời, lượng gió lượng thuỷ Cở sở thực tiễn dạy học Vật lí theo định hướng stem số trường THPT 2.1.Thực trạng tổ chức dạy học mơn Vật lí theo định hướng stem số trường THPT địa bàn huyện Thanh Chương Đô Lương Anh Sơn Từ năm học 2014-2015, giáo dục stem Bộ GD-ĐT đưa vào số văn hướng dẫn khuyến khích triển khai nhà trường, đặc biệt sau Thủ tướng ban hành Chỉ thị 16/CT-TTg ngày 04/5/2017 việc tăng cường lực tiếp cận cách mạng công nghiệp lần thứ 4, Bộ GD-ĐT triển khai thí điểm đến giáo dục stem triển khai đồng loạt phạm vi toàn quốc Riêng tỉnh ta, giáo dục stem Sở GD&ĐT đưa vào hướng dẫn nhiệm vụ năm học bậc học Tiểu học Trung học từ năm học 2017 - 2018 Thực tế triển khai cho thấy, giáo dục stem tổ chức nhà trường thường tập trung qua hình thức: dạy học tích hợp theo định hướng giáo dục stem, sinh hoạt câu lạc stem, thi, hoạt động trải nghiệm sáng tạo, phối hợp tổ chức hoạt động stem nhà trường sở dạy nghề, ngày hội stem… Qua cho thấy, giáo dục stem có kết bước đầu, tạo tiền đề thuận lợi cho bước triển khai mang tính đại trà hiệu thời gian thực chương trình GDPT cịn khơng đầy năm nữa.Tuy nhiên, theo điều tra số trường phổ thông địa bàn huyện Thanh Chương, Đô Lương Anh Sơn, thực tế triển khai cịn gặp nhiều khó khăn, bất cập Để tiến hành tìm hiểu thực trạng dạy học stem dạy học Vật lý trường THPT tiến hành khảo sát phiếu điều tra GV HS với mục đích thu thập thơng tin, phân tích khó khăn, thuận lợi thực trạng dạy học stem mơn Vật lí trường phổ thơng Nội dung khảo sát: Tìm hiểu nhận thức, hiểu biết, trình tổ chức dạy học stem mơn Vật lý GV trường THPT Đối tượng khảo sát: 20 GV dạy Vật lý trường THPT địa bàn huyện Thanh Chương, Đô Lương Anh Sơn: Trường THPT Thanh Chương 1, THPT Đặng Thúc Hứa, THPT Đô Lương 1, THPT Đô Lương 3, THPT Anh Sơn 281 HS trường trường Thời gian khảo sát: Từ tháng 10/2022 đến tháng 12/2022 Phiếu khảo sát GV HS (có Phụ lục 01 02 kèm theo) Sau thu thập, phân tích, tổng hợp qua phiếu điều tra, kết cho thấy sau: 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 2.1.1 Những khó khăn GV dạy học stem trường THPT Hình Biểu đồ thống kê khó khăn GV dạy học stem trường THPT 2.1.2 Mức độ cần thiết dạy học Vật lí theo định hướng giáo dục stem Hình Biểu đồ thống kê cần thiết dạy học mơn Vật lí theo định hướng giáo dục stem 2.1.3 Mức độ thường xuyên đưa stem dạy học Vật lý Hình Biểu đồ thống kê mức độ thường xuyên đưa stem vào dạy học 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 2.1.4 Thống kê số HS hiểu biết dạy học stem Hình Biểu đồ thống kê hiểu biết dạy học stem HS 2.1.5 Thống kê hứng thú HS tham gia hoạt động stem Hình Biểu đồ thống kê hứng thú tham gia hoạt động stem HS 2.1.6 Thống kê số HS học Vật lí theo định hướng giáo dục stem Hình Biểu đồ thống kê số lượng HS học chủ đề môn Vật lí theo định hướng 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 Như thông qua khảo sát GV HS chúng tơi nhận thấy nhìn chung GV thấy tầm quan trọng cần thiết dạy học mơn Vật lí theo định hướng stem, nhiên vấn đề triển khai, tổ chức dạy học theo định hướng stem cho hiệu phù hợp với điều kiện dạy học trường phổ thông Mặc dù số GV thực hiện, lúng túng, hạn chế Nhiều GV cho biết, dạy học Vật lý tập trung truyền thụ kiến thức mà chưa trọng, chủ động trang bị cho HS kiến thức môn Vật lý mơn KHTN, Cơng nghệ Tốn theo định hướng stem Đối với em HS, việc đưa stem vào dạy học cần thiết hiệu mà mang lại giáo dục to lớn Một mặt thực mục tiêu GDPT phát triển lực cốt lõi HS lực đặc thù mơn học, mặt khác tác động tích cực đến thái độ, tâm lý người dạy hứng thú, niềm đam mê, yêu thích khoa học em 2.2 Nguyên nhân khó khăn thực trạng dạy học Vật lí trường THPT theo định hướng stem Mặc dù việc tiếp cận chương trình GDPT tạo điều kiện thuận lợi để triển khai giáo dục stem, nhiên với khung chương trình hành, GV cịn gặp khó khăn việc tổ chức nội dung, chủ đề cho vừa đảm bảo yêu cầu khung chương trình vừa phải phát huy tính sáng tạo HS Vì triển khai chương trình GDPT cần phải có hướng dẫn chủ đề stem môn, lĩnh vực học tập để tạo thuận lợi cho GV tổ chức dạy học Tâm lí ngại tìm hiểu, ngại sáng tạo với trình độ GV chưa đáp ứng yêu cầu Phần lớn GV chưa có nhận thức đầy đủ giáo dục stem có hướng suy nghĩ giáo dục stem cao xa, khó thực GV THPT đào tạo đơn mơn, gặp khó khăn triển khai dạy học theo hướng liên ngành giáo dục stem Bên cạnh đó, GV cịn ngại học hỏi, ngại chia sẻ với đồng nghiệp, nên chưa có phối hợp tốt GV mơn dạy học stem Hình thức kiểm tra, đánh giá cịn rào cản Mơn Cơng nghệ Tin học hai môn thành tố giáo dục stem chưa có vị trí chỗ đứng nghĩa Hơn việc kiểm tra, đánh giá trường phổ thơng cụ thể kì thi trung học phổ thông quốc gia tổ chức theo hình thức làm thi trắc nghiệm kiểm tra kiến thức, kĩ năng, kiểm tra, đánh giá theo mơ hình giáo dục stem đánh giá thơng qua sản phẩm, đánh giá trình Vì thực tế, việc triển khai giáo dục stem phải hạn chế lớp cuối cấp để dành thời gian cho em ơn thi Cịn khối lớp khác khơng nặng nề thi cử đảm bảo học để thi hết kì việc học theo sách giáo khoa (SGK), luyện giải tập hoạt động HS GV dành phần thời gian cho hoạt động stem (ngoại khóa, hoạt động lên lớp số tiết tự chọn) chủ yếu Điều kiện sở vật chất chưa đáp ứng yêu cầu đề Sĩ số lớp học q đơng gây khó khăn cho tổ chức hoạt động, cản trở việc đổi phương pháp dạy học GV, việc chưa có phịng học stem riêng, phịng thực hành mơn chưa phù hợp để HS có khơng gian hoạt động, làm việc nhóm, nghiên cứu, thí nghiệm khó khăn 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