(Skkn 2023) vận dụng giáo dục stem vào dạy học chủ đề dòng điện trong chất điện phân vật lý 11 để phát triển năng lực cho 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 DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN - VẬT LÝ 11 ĐỂ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC CHO HỌC SINH LĨNH VỰC: VẬT LÝ NGHỆ AN, 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 DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN - VẬT LÝ 11 ĐỂ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC CHO HỌC SINH LĨNH VỰC: VẬT LÝ Tác giả : Phạm Thị Chính Tổ mơn: KHTN Điện thoại : 0975101363 NGHỆ AN, 2023 MỤC LỤC PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ 1 Lý chọn đề tài Mục đích đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Tính đóng góp đề tài PHẦN II: NỘI DUNG Cơ sở lý luận 1.1 Giáo dục STEM 1.1.1 Khái niệm STEM 1.1.2 Giáo dục STEM 1.1.3 Mục tiêu giáo dục STEM 1.2 Xu tất yếu dạy học STEM thời gian tới 1.3 Vai trò ý nghĩa giáo dục STEM giáo dục phổ thông 1.4 Xây dựng thực chủ đề giáo dục STEM 1.4.1 Tiêu chí xây dựng chủ đề/ học STEM 1.4.2 Các bước xây dựng chủ đề/ học STEM 1.4.3 Tiêu chí đánh giá học STEM Cơ sở thực tiễn 11 2.1 Thực trạng dạy học môn Vật lý theo định hướng STEM trường THPT địa bàn nói chung trường THPT Nghi Lộc 11 2.2 Những thuận lợi khó khăn đưa STEM vào trường phổ thơng 13 2.2.1 Thuận lợi 13 2.2.2 Khó khăn 13 Các biện pháp đưa giáo dục STEM vào dạy học môn Vật lý trường trung học phổ thông 14 3.1 Tạo môi trường phát triển dạy học STEM 14 3.1.1 Về phía nhà trường 14 3.1.2 Về phía giáo viên 14 3.1.3 Về phía học sinh 15 3.2 Kết hợp xây dựng chủ đề dạy học STEM với phương pháp dạy học tích cực 15 Xây dựng chủ đề minh họa theo hướng giáo dục STEM 16 4.1 CHỦ ĐỀ 1: LÀM PIN TỪ CÁC VẬT LIỆU ĐƠN GIẢN 16 4.1.1 Tổng quan chủ đề 16 4.1.2 Lý chọn chủ đề 16 4.1.3 Kiến thức STEM chủ đề 16 4.1.4 Mục tiêu chủ đề 16 4.1.5 Thiết bị 17 4.1.6 Tiến trình dạy học 17 4.2 CHỦ ĐỀ 2: THIẾT BỊ CUNG CẤP ƠXI CHO PHỊNG KÍN 32 4.2.1 Tổng quan chủ đề 32 4.2.2 Lý chọn chủ đề 32 4.2.3 Kiến thức STEM chủ đề 32 4.2.4 Mục tiêu 32 4.2.5 THIẾT BỊ 33 4.2.6 TIẾN TRÌNH DẠY HỌC 33 Kết thực nghiệm sư phạm 45 5.1 Khảo sát cấp thiết tính khả thi giải pháp đề xuất 45 5.1.1 Mục đích khảo sát 45 5.1.2 Nội dung phương pháp khảo sát 45 5.1.3 Đối tượng khảo sát: Tổng hợp đối tượng khảo sát 45 5.1.4 Kết khảo sát cấp thiết tính khả thi giải pháp đề xuất 45 5.2 Khảo sát tính hiệu giải pháp đề xuất 47 5.2.1 Mục đích khảo sát 47 5.2.2 Nội dung khảo sát 47 5.2.3 Đối tượng khảo sát 47 5.2.4 Tính hiệu 47 PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 50 Kết luận 50 1.1 Ý nghĩa sáng kiến 50 1.2 Hướng phát triển đề tài 50 Kiến nghị 51 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 CHỮ VIẾT TẮT TT CHỮ VIẾT TẮT DIẾN GIẢI CHỮ VIẾT TẮT GV Giáo viên HS Học sinh TN Thực nghiệm ĐC Đối chứng THPT Trung học phổ thông SKKN Sáng kiến kinh nghiệm 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 I: ĐẶT VẤN ĐỀ Lý chọn đề tài Chúng ta tích cực thực đổi toàn diện giáo dục đào tạo theo tinh thần Nghị 29-BCHTW, đổi phương pháp dạy học, hình thức tổ chức dạy học để chuyển từ chủ yếu quan tâm đến việc cung cấp kiến thức sang việc quan tâm hình thành, phát triển lực, phẩm chất người học, phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo học sinh, tăng cường kĩ thực hành… Trong phương pháp, kỹ thuật dạy học phát triển lực học sinh phương pháp dạy học STEM có vai trị quan trọng Giáo dục STEM trở thành xu hướng giáo dục mang tính tất yếu giới Hình thức giáo dục đóng vai trị địn 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 Giáo dục STEM chương trình dạy học dựa ý tưởng trang bị cho người học kiến thức, kỹ liên quan đến khoa học, cơng nghệ, kỹ thuật tốn học theo cách tiếp cận liên môn người học ứng dụng để giải vấn đề đới sống hàng ngày Giáo dục STEM tạo người có đầy đủ lực đáp ứng nhu cầu chất lượng nhân lực thời đại cách mạng công nghệ 4.0 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 tích cực xây dựng số chủ đề dạy học theo điều kiện nhà trường thấy mang lại hiệu khả quan Vì tơi mạnh dạn đơn cử chủ đề mà thực tương đối có hiệu để làm sáng kiến kinh nghiệm, “Vận dụng giáo dục STEM vào dạy học chủ đề DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN” – Vật lý 11 – để phát triển lực học sinh Hy vọng đề tài góp phần nhỏ, nguồn tài liệu có ích giúp thầy bạn đọc tham khảo vận dụng vào q trình dạy học mơn Vật lý theo định hướng STEM 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 Mục đích đề tài - Nghiên cứu vai trò giáo dục STEM dạy học Vật lý nhằm phát triển lực cho học sinh - Xây dựng chủ đề dạy học “Dòng điện chất điện phân” – Vật lý 11 theo phương pháp giáo dục STEM để phát triển lực học sinh - Thơng qua trải nghiệm STEM chủ đề “Dịng điện chất điện phân” để phát triển lực cho học sinh, tạo hứng thú niềm tin học tập cho học sinh phát triển tư sáng tạo, khả giải vấn đề, khám phá tiềm thân học sinh Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng dạy học: HS lớp 11 trường THPT Nghi Lộc - Phạm vi nghiên cứu: Các chủ đề dạy học STEM phần dịng điện chất điện phân thuộc chương trình Vật lý 11 THPT Tiến hành thực nghiệm sư phạm trường THPT Nghi Lộc 2, Nghi Lộc, Nghệ An - Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 09/2022 đến tháng 03/2023 Nhiệm vụ nghiên cứu - Xây dựng sở lí luận thực tiễn giáo dục STEM nhằm định hướng phát triển lực, phẩm chất cho HS dạy học Vật lý trường phổ thông - Điều tra, phân tích thực trạng dạy học Vật lý theo định hướng STEM trường THPT Nghi Lộc Trên sở phân tích ngun nhân, khó khăn để đề xuất hướng giải đề tài - Xây dựng chủ đề dạy học “Dòng điện chất điện phân” – Vật lý 11 theo phương pháp giáo dục STEM để phát triển lực học sinh Tiến hành thực nghiệm tổ chức dạy học chủ đề trường THPT Nghi Lộc Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu tài liệu - Phương pháp quan sát, phương pháp điều tra - Phương pháp thực nghiệm sư phạm - Phương pháp thống kê tốn học Tính đóng góp đề tài Vận dụng giáo dục STEM vào dạy học chủ đề “DÒNG ĐIỆN TRONG CHẤT ĐIỆN PHÂN” – Vật lý 11 – để phát triển lực học sinh giải pháp giải số vấn đề 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 + Phát triển dạy học STEM trường học, góp phần đổi phương pháp hình thức tổ chức dạy học trường THPT Nghi Lộc + Phát triển lực cốt lõi, lực đặc thù cho học sinh đồng thời phát triển lực chuyên biệt dựa đặc thù môn học Vật lý Rèn luyện cho học sinh khả tự chủ, sáng tạo kích thích hứng thú học tập, tạo thói quen nghiên cứu khoa học Bên cạnh giúp em hình thành số lực người lao động thời đại + 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 Học sinh vừa học kiến thức liên môn, vừa học cách vận dụng kiến thức vào thực tiễn, giáo dục tích hợp đa ngành kết hợp ứng dụng thực tế 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 II: NỘI DUNG Cơ sở lý luận 1.1 Giáo dục STEM 1.1.1 Khái niệm 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 (Kĩ sư: Giải vấn đề) Engineers: Solve problems Math Engineering Knowledge Scientists: answer questions Technology (Nhà khoa học: Trả lời câu hỏi) Science Hình 1: Chu trình STEM (theo https://www.knowatom.com) 1.1.2 Giáo dục STEM Phỏng theo chu trình STEM, giáo dục STEM đặt học sinh trước vấn đề thực tiễn ("công nghệ" tại) cần giải quyết, địi hỏi học sinh phải tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức khoa học vận dụng kiến thức để thiết kế thực giải pháp giải vấn đề ("công nghệ" mới) Như vậy, học STEM đề cập giao cho học sinh giải vấn đề tương đối trọn vẹn, đòi hỏi học sinh phải huy động kiến thức có tìm tịi, chiếm lĩnh kiến thức để sử dụng Q trình địi hỏi học sinh phải thực theo "Quy trình khoa học" (để chiếm lĩnh kiến thức mới) "Quy trình kĩ thuật" để sử dụng kiến thức vào việc thiết kế thực giải pháp ("công nghệ" mới) để giải vấn đề Đây tiếp cận liên mơn giáo dục STEM, kiến thức mà học sinh cần phải học để sử dụng học STEM cụ thể thuộc mơn học Như vậy, giáo dục STEM sử dụng theo mơ tả Chương trình giáo dục phổ thơng 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, công nghệ, kĩ thuật toán học vào giải số vấn đề thực tiễn bối cảnh cụ thể 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 1.1.3 Mục tiêu giáo dục STEM Dưới góc độ giáo dục vận dụng bối cảnh Việt Nam, giáo dục STEM mặt thực đầy đủ mục tiêu giáo dục nêu chương trình giáo dục phổ thơng, mặt khác giáo dục STEM nhằm: - Phát triển lực đặc thù môn học thuộc lĩnh vực STEM cho HS: Đó khả vận dụng kiến thức, kĩ liên quan đến môn học Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật Tốn học Trong HS biết liên kết kiến thức Khoa học, Toán học để giải vấn đề thực tiễn Biết sử dụng, quản lí truy cập Cơng nghệ HS biết quy trình thiết kế kĩ thuật chế tạo sản phẩm - Phát triển lực chung cho HS: Giáo dục STEM nhằm chuẩn bị cho HS hội, thách thức kinh tế cạnh tranh toàn cầu kỉ 21 Bên cạnh hiểu biết lĩnh vực Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật, Tốn học, HS phát triển lực giải vấn đề sáng tạo, lực giao tiếp hợp tác, lực tự chủ tự học - Định hướng nghề nghiệp cho HS: Giáo dục STEM tạo cho HS có kiến thức, kĩ mang tính tảng cho việc học tập bậc học cao cho nghề nghiệp tương lai HS Từ đó, góp phần xây dựng lực lượng lao động có lực, phẩm chất tốt, đặc biệt lao động lĩnh vực STEM nhằm đáp ứng mục tiêu xây dựng phát triển đất nước 1.2 Xu tất yếu dạy học STEM thời gian tới a) 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 Chỉ thị Thủ tướng đề giải pháp nhiệm vụ thúc đẩy giáo dục STEM Việt Nam, mà giải pháp 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, công nghệ, kĩ thuật tốn học (STEM), ngoại ngữ, tin học chương trình giáo dục phổ thông” Chỉ thị giao nhiệm vụ cho Bộ GDĐT “thúc đẩy triển khai giáo dục khoa học, cơng nghệ, kĩ thuật tốn học (STEM) chương trình giáo dục phổ thơng; tổ chức thí điểm số trường phổ thông từ năm học 2017 - 2018…” Với việc ban hành Chỉ thị trên, Việt Nam thức ban hành sách thúc đẩy giáo dục STEM chương trình giáo dục phổ thông Giáo viên, người trực tiếp đứng lớp thể STEM thông qua việc xác định chủ đề liên mơn, thể tiết dạy, hoạt động dạy học để kết nối kiến thức học đường với giới thực, giải vấn đề thực tiễn, để nâng cao hứng thú, để hình thành phát triển lực phẩm chất cho học sinh b) Trong Chương trình giáo dục phổ thơng năm 2018, giáo dục STEM vừa mang nghĩa thúc đẩy giáo dục lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật toán học vừa thể phương pháp tiếp cận liên môn, phát triển lực phẩm chất người học 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