Dạy học một số nội dung trong chủ đề năng lượng và sự biến đổi môn khoa học tự nhiên lớp 7 theo định hướng giáo dục stem nhằm bồi dưỡng năng lực giao tiếp và hợp tác của học sinh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Tạ Thị Mỹ Hạnh DẠY HỌC MỘT SỐ NỘI DUNG TRONG CHỦ ĐỀ “NĂNG LƯỢNG VÀ SỰ BIẾN ĐỔI” MÔN KHOA HỌC TỰ NHIÊN LỚP THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIAO TIẾP VÀ HỢP TÁC CỦA HỌC SINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Thành phố Hồ Chí Minh - 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Tạ Thị Mỹ Hạnh DẠY HỌC MỘT SỐ NỘI DUNG TRONG CHỦ ĐỀ “NĂNG LƯỢNG VÀ SỰ BIẾN ĐỔI” MÔN KHOA HỌC TỰ NHIÊN LỚP THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIAO TIẾP VÀ HỢP TÁC CỦA HỌC SINH Chuyên ngành : Lí luận phương pháp dạy học mơn Vật lý Mã số : 8140111 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN ĐƠNG HẢI Thành phố Hồ Chí Minh - 2022 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu khoa học riêng Các số liệu nêu luận văn trung thực khách quan chưa cơng bố cơng trình nghiên cứu tác giả khác TP Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2021 Tác giả luận văn Tạ Thị Mỹ Hạnh LỜI CẢM ƠN Tôi nhận giúp đỡ tận tình mặt từ thầy cơ, gia đình, bạn bè, đồng nghiệp, Ban Giám hiệu em học sinh để hoàn thành luận văn Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu, Phòng Sau Đại học giảng viên Khoa Vật lí Trường Đại học Sư phạm TP.HCM, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội tận tình giảng dạy tạo điều kiện học tập tốt cho Đặc biệt, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Đông Hải ThS Lê Hải Mỹ Ngân, người Thầy người Cơ đáng kính dành cho nhiều tâm huyết, dẫn dắt tận tuỵ, không ngừng động viên hỗ trợ suốt q trình thực luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn Ban Lãnh đạo, Ban Giám hiệu Trường TH – THCS – THPT Mùa Xuân nơi công tác tạo điều kiện cho thực nghiệm sư phạm giai đoạn khó khăn trước đại dịch Covid-19 Tôi xin chân thành cảm ơn quý anh chị đồng nghiệp tham gia khảo sát, làm tiền đề cho sở thực tiễn đề tài Cuối cùng, biết ơn vô gia đình, bạn bè quan tâm, khích lệ hỗ trợ tơi q trình học tập nghiên cứu Tơi chân thành cảm ơn tất cả! Tác giả luận văn Tạ Thị Mỹ Hạnh MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cam đoan Lời cảm ơn Danh mục chữ viết tắt i Danh mục bảng ii Danh mục hình ảnh iii Danh mục biểu đồ v MỞ ĐẦU Chương CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIAO TIẾP VÀ HỢP TÁC Năng lực giao tiếp hợp tác 1.1.1 Khái niệm lực giao tiếp hợp tác 1.1.2 Cấu trúc lực giao tiếp hợp tác 1.1.3 Công cụ đánh giá lực giao tiếp hợp tác học sinh 11 Dạy học hợp tác giáo dục STEM 15 1.2.1 Dạy học hợp tác 15 1.2.2 Quy trình dạy học học STEM theo quy trình thiết kế kĩ thuật 17 1.2.3 Đặc trưng dạy học hợp tác dạy học học STEM 19 1.2.4 Biện pháp bồi dưỡng lực giao tiếp hợp tác học sinh 23 Điều tra thực trạng dạy học hợp tác trường trung học 30 1.3.1 Mục đích điều tra 30 1.3.2 Đối tượng điều tra 31 1.3.3 Phương pháp điều tra 32 1.3.4 Kết điều tra 32 Kết luận chương 38 Chương THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC MỘT SỐ NỘI DUNG TRONG CHỦ ĐỀ “NĂNG LƯỢNG VÀ SỰ BIẾN ĐỔI” MÔN KHOA HỌC TỰ NHIÊN LỚP THEO BÀI HỌC STEM 39 Phân tích nội dung “Âm thanh” “Ánh sáng” chủ đề “Năng lượng biến đổi” môn Khoa học tự nhiên lớp 39 Ý tưởng tổ chức dạy học số kiến thức “Âm thanh” “Ánh sáng” theo học STEM 40 2.2.1 Âm 40 2.2.2 Ánh sáng 42 Thiết kế học STEM “My Melody – Giai điệu em yêu” 44 2.3.1 Mô tả chủ đề 44 2.3.2 Tiến trình dạy học 47 2.3.3 Các tác động nhằm bồi dưỡng lực giao tiếp hợp tác học sinh 51 2.3.4 Công cụ đánh giá NLGT-HT HS học 56 Kết luận chương 62 Chương THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 63 Mục đích, bối cảnh, nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 63 3.1.1 Mục đích 63 3.1.2 Bối cảnh 63 3.1.3 Nhiệm vụ 63 Đối tượng thời gian thực nghiệm 64 3.2.1 Đối tượng 64 3.2.2 Thời gian thực nghiệm 65 Kế hoạch thực nghiệm sư phạm 65 3.3.1 Hình thức 65 3.3.2 Phương pháp 65 Diễn biến thực nghiệm sư phạm 65 3.4.1 Hoạt động 65 3.4.2 Hoạt động 71 3.4.3 Hoạt động 82 3.4.4 Hoạt động 85 3.4.5 Hoạt động 85 Đánh giá kết thực nghiệm sư phạm 90 3.5.1 Đánh giá định tính 90 3.5.2 Đánh giá định lượng 92 Kết luận chương 99 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO 102 PHỤ LỤC PL1 i DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT GV : Giáo viên HS : Học sinh HT : Hợp tác NLGT-HT : Năng lực giao tiếp hợp tác PHT : Phiếu học tập THCS : Trung học sở TKKT : Thiết kế kĩ thuật ii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Biểu hành vi hoạt động học hợp tác (Thiện, 2019) Bảng 1.2 Khung đánh giá NLGT-HT HS 12 Bảng 1.3 Cơ sở tâm lí học sở lí luận dạy học dạy học hợp tác 16 Bảng 1.4 Các hình thức nhóm học tập (Johnson, Johnson, & Holubec, 1998b) 20 Bảng 1.5 Một số kĩ thuật/phương pháp bồi dưỡng NLGT-HT 24 Bảng 1.6 Kết khảo sát GV đánh giá mức độ cần thiết bồi dưỡng NLGTHT tất HS 32 Bảng 2.1 Phân tích kiến thức độ cao – độ to âm 44 Bảng 2.2 Phân tích kiến thức theo tiêu chí sản phẩm 46 Bảng 2.3 Phân tích tiến trình học STEM “My Melody – Giai điệu em yêu” 48 Bảng 2.4 Cách thức, phương tiện đánh giá NLGT-HT 56 Bảng Khung rubric đánh giá NLGT-HT HS theo hoạt động học STEM “My Melody – Giai điệu em yêu” 57 Bảng 3.1 Danh sách HS tham gia thực nghiệm 64 Bảng 3.2 Bảng mức độ biểu hành vi 1.1 HS đạt qua hoạt động 92 Bảng 3.3 Bảng mức độ biểu hành vi 1.2 HS đạt qua hoạt động 94 Bảng 3.4 Bảng mức độ biểu hành vi 2.1 HS đạt qua hoạt động 96 Bảng 3.5 Bảng mức độ biểu hành vi 3.1 3.3 HS đạt qua hoạt động 97 iii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Cấu trúc lực hợp tác (Trà, 2019) Hình 1.3 Tổng hợp cấu trúc NLGT-HT 10 Hình 1.4 Quy trình thiết kế kĩ thuật 18 Hình 1.5 Cấu trúc học STEM 18 Hình 1.6 Các thành tố dạy học hợp tác hành vi hợp tác 22 Hình 2.1 Sơ đồ cấu trúc chương trình Khoa học tự nhiên lớp 39 Hình 2.2 Sơ đồ mối liên hệ lực KHTN học STEM “My Melody – Giai điệu em yêu” với yêu cầu cần đạt 47 Hình 2.3 Một số hành vi hợp tác HS bồi dưỡng học STEM “My Melody – Giai điệu em yêu” 47 Hình 2.4 Sơ đồ mối liên hệ giữa tiến trình dạy học với kĩ thuật dạy học số hành vi hợp tác bồi dưỡng 51 Hình 3.1 Mong đợi quy ước lớp học 66 Hình 3.2 Ứng dụng Microsoft Class Notebook tích hợp Microsoft Teams 66 Hình 3.3 Bảng vai trị nhóm lưu Sổ tay lớp học 67 Hình 3.4 Hình thức thảo luận nhóm nhận thơng báo từ GV 68 Hình 3.5 Kết phân cơng vai trị cho thành viên nhóm 68 Hình 3.6 Khơng gian cộng tác trực tuyến HS 69 Hình 3.7 Kết xem video nhạc cụ tự chế nhóm (trái) nhóm (phải) 70 Hình 3.8 Kết xem video nhạc cụ tự chế nhóm (trái) nhóm (phải) 70 Hình 3.9 Kết cơng não nhóm (trái) nhóm (phải) 72 Hình 3.10 Kết cơng não nhóm (trái) nhóm (phải) 73 Hình 3.11 Kết khám phá nhạc cụ gõ nhạc cụ thổi nhóm 74 Hình 3.12 Kết khám phá nhạc cụ gõ nhạc cụ thổi nhóm 75 Hình 3.13 Kết khám phá nhạc cụ gõ nhạc cụ thổi nhóm 76 Hình 3.14 Kết khám phá nhạc cụ gõ nhạc cụ thổi nhóm 77 PL19 Âm phát từ gỗ khác có đặc điểm gì? (Thanh ngắn sao, dài sao?) PL20 PHIẾU NHIỆM VỤ 2.3.1 ĐỘ CAO CỦA ÂM Tìm hiểu nhanh chậm dao động tần số Để biết vật dao động nhanh hay chậm người ta dựa vào số dao động vật thực giây, gọi tần số Vật dao động nhanh tần số dao động vật lớn Đơn vị đo tần số héc, ký hiệu Hz Khảo sát mối liên hệ độ cao tần số âm Thí nghiệm: Hộp tạo âm trầm bổng Chuẩn bị: hộp nhựa (không đậy nắp), số dây thun Quấn 3-4 dây thun độ dày, mỏng khác nhau, theo thứ tự tuỳ chọn, quanh hộp nhựa hình Tiến hành: Bước 1: dùng ngón tay gảy liên tục dây thun cho dao động Quan sát lắng nghe xảy Bước 2: Lần lượt gảy vào mẫu dây thun (có độ dày mỏng khác nhau) Lắng nghe để nhận khác biệt độ cao âm phát PL21 PHIẾU NHIỆM VỤ 2.3.2 ĐỘ TO CỦA ÂM Khảo sát mối liên hệ độ to âm với biên độ âm Thí nghiệm: Một hộp nhựa (khơng đậy nắp), số dây thun a Dây thun đứng yên vị trí cân b Độ lệch lớn dây thun so với vị trí cân gọi biên độ Tiến hành: Bước 1: Quấn dây thun xung quanh hộp, giữ cho dây thun tiếp xúc với mặt hộp hình Bước 2: Dùng ngón tay gảy nhẹ dây thun cho bị lệch khỏi vị trí đứng n ban đầu (gọi vị trí cân bằng) bng tay cho dao động Quan sát lắng nghe xảy Bước 3: Gảy mạnh dây thun cho bị lệch khỏi vị trí cân nhiều Quan sát lắng nghe để nhận khác biệt biên độ dao động dây thun độ to âm phát PL22 PHIẾU NHIỆM VỤ 2.3.3 ĐỒ THỊ DAO ĐỘNG ÂM Dao động ký thiết bị cho phép nhìn thấy hình ảnh sóng âm Trên hình dao động ký độ lệch lớn nhiều đỉnh sóng nằm ngang gọi biên độ âm Khi đặt nguồn âm gần micro kết nối với dao động ký, ta quan sát hình ảnh sóng âm dạng đường biểu diễn dạng sóng hình dao động ký Đường gọi đồ thị dao động âm Trên hình dao động ký ta dễ dàng nhận sóng âm có tần số cao có số dao động giây nhiều Người ta thường dùng âm thoa để chỉnh âm chuẩn cho dây đàn, kèn, sáo, Thí nghiệm: Gõ vào âm thoa khác quan sát đồ thị sóng âm PL23 BỘ CÂU HỎI 3.1 Câu hỏi định hướng thiết kế Em muốn chế tạo loại nhạc cụ nào, nhạc cụ thổi hay nhạc cụ gõ? Nhạc cụ em có ống? Em dùng vật liệu để làm ống? Nêu nguyên tắc thay đổi độ cao âm Em vận dụng nguyên tắc để chế tạo nhạc cụ tự chế nhóm? Theo em, làm để kiểm tra xem âm phát từ nhạc cụ em có độ cao nốt nhạc quãng tám hay chưa? Em nêu sơ lược cách dùng thiết bị Để tạo âm to, rõ với người nghe, em chơi nhạc cụ nào? Lý giải cách chơi em (Lưu ý: Bỏ qua việc dùng micro loa) PL24 BỘ CÂU HỎI 3.2 Câu hỏi nhận xét thiết kế Tại em lựa chọn vật liệu để chế tạo nhạc cụ? Em thay vật liệu vật liệu đơn giản mà hiệu không? Em xác định độ dài ống/thanh cách nào? Làm để biết âm phát ống quãng tám hay chưa? Làm để âm phát từ nhạc cụ to hơn? PL25 PHIẾU HỌC TẬP – NHẬT KÍ THỰC HIỆN Lớp: …… Thời gian Nhóm: ……………………………………………… Nội dung Người phụ trách Ghi PL26 PHIẾU ĐÁNH GIÁ Đánh giá kết nhóm Tên nhóm đánh giá điều tốt điều chưa tốt phương án cải thiện Tự đánh giá Thành Chỉ số tố hành vi Mức độ biểu hành vi Mức Mức Mức Hoạt động Xác định nhiệm vụ học tập Phụ 1.1 Tập Hiểu rõ ràng Xác thuộc trung định mục Xác định mục đích mục đích chung đích chung hợp chung hợp tác thiết tích hợp tác thiết kế tác thiết kế chế kế chế tạo nhạc cụ cực lẫn chế tạo nhạc cụ tạo nhạc cụ với chưa rõ yêu với đầy đủ yêu phần yêu cầu cầu có cầu Tự xác định Xác định Biết nhiệm vụ trách vai trò phần vai trò nhiệm cá nhóm khả nhóm nhân thành viên khác Tự đánh giá thân thân nhóm giao PL27 Hoạt động 2.1: Cơng não kiến thức, kĩ cần có Giao 2.1 Trình bày ý Trình bày ý kiến Trình bày tiếp Trao đổi kiến cá nhân cá nhân cách số ý kiến cá nhân tích thông tin kiến thức, ngắn gọn, mạch riêng lẻ cực kĩ sử lạc có hệ thống kiến thức, kĩ sử dụng kiến thức, sử dụng dụng học cách có kĩ sử học kĩ hệ thống, chứng dụng minh quan học xã hội điểm, ý kiến cách thuyết phục, hấp dẫn người nghe Tự đánh giá Hoạt động 2.2: Khám phá nhạc cụ thổi nhạc cụ gõ Phụ 1.2 Nỗ Thực đóng góp Cố gắng đóng góp Đóng góp kiến thuộc lực nhiều công sức kiến thức nhạc cụ gõ tích tìm cực lẫn thức nhạc cụ gõ nhạc cụ thổi nhạc cụ thổi có trách nhiệm cá nhân hiểu, phần kiến thức nhạc cụ gõ nhạc cụ thổi Đóng góp bình đẳng PL28 Tự đánh giá Giao 2.1 Trình bày ý Trình bày ý kiến Trình bày tiếp Trao đổi kiến cá nhân cá nhân cách số ý kiến cá nhân tích thơng tin nhạc cụ gõ ngắn gọn, mạch riêng lẻ nhạc cụ cực nhạc cụ thổi lạc có hệ thống gõ nhạc cụ thổi sử cách có hệ thống, nhạc cụ gõ dụng chứng minh nhạc cụ thổi kĩ quan điểm, ý kiến xã hội cách thuyết phục, hấp dẫn người nghe Tự đánh giá Hoạt động 2.3: Nghiên cứu kiến thức đề xuất phương án thiết kế Phụ 1.2 Nỗ Thực đóng góp Cố gắng đóng góp Đóng góp vài thuộc lực đầy đủ kiến thức hầu hết kiến thức kiến thức riêng lẻ tích đặc trưng đặc trưng đặc trưng cực lẫn âm âm âm phương phương án thiết kế phương án thiết kế án thiết kế nhạc cụ có nhạc cụ, đồng thời nhạc cụ trách khuyến khích nhiệm hỗ cá thành viên khác nhân nhóm Đóng trợ góp bình đẳng PL29 Tự đánh giá Hoạt động 3.1: Lựa chọn thống phương án thiết kế Giao 2.1 Trình bày ý Trình bày ý kiến Trình bày tiếp Trao đổi kiến cá nhân cá nhân cách số ý kiến cá nhân tích thơng tin phương án thiết kế ngắn gọn, mạch riêng lẻ phương cực nhạc cụ cách lạc có hệ thống án thiết kế nhạc cụ sử có dụng chứng minh nhạc cụ kĩ quan điểm, ý kiến xã hội cách thuyết phục, hấp hệ dẫn thống, phương án thiết kế người nghe Tự đánh giá Hoạt động 3.2: Trình bày, giải thích bảo vệ thiết kế kèm theo thuyết minh Phụ 1.2 Nỗ Thực đóng góp Cố gắng đóng góp Tiếp thu câu trả lời thuộc lực nhiều kiến thức kiến thức ý thành viên tích ý tưởng để trả lời tưởng để trả lời khác để nói theo cực lẫn câu hỏi phản hầu hết câu biện, đồng thời hỗ hỏi phản biện có trợ thành trách viên khác nhiệm nhóm biết cách trả lời PL30 cá nhân Tự đánh giá Hoạt động 3.3: Hoàn thiện thiết kế theo góp ý Hoạt động 4: Chế tạo thử nghiệm nhạc cụ theo phương án thiết kế Phụ 1.1 Tập Tự xác định Xác định Biết nhiệm vụ thuộc trung vai trò phần vai trò giao tích thân nhóm thân nhóm chế tạo cực lẫn khả nhóm chế tạo nhạc cụ Tập trung thành viên nhạc cụ Tập thực khác chế tạo trung thực số thời gian có trách nhạc cụ Luôn tập hầu hết thời Các thành viên khác nhiệm trung chế tạo gian cá nhạc cụ thực Các thành viên phải nhắc nhở tiếp nhân tự đạo nên khác nhóm tục cơng việc nhóm đơi tin tưởng tin tưởng vào người Tự đánh giá Hoạt động 5.1: Trưng bày sản phẩm chia sẻ ghi nhóm Phụ 1.1 Tập Tự xác định Xác định Biết nhiệm vụ thuộc trung vai trò phần vai trị giao tích thân nhóm thân nhóm trưng bày cực lẫn khả nhóm trưng sản phẩm chia sẻ có thành viên bày sản phẩm lưu ý khác trưng nhóm PL31 trách bày sản phẩm chia sẻ lưu nhiệm chia sẻ lưu ý nhóm cá ý nhóm nhân Tự đánh giá Hoạt động 5.2: Nhận xét – Đánh giá 3.1 Tự Đánh giá So sánh mức Tự đánh giá Đánh đánh giá xác mức độ độ thực hoạt động nhóm giá thực nhiệm nhiệm vụ bản thân cách hoạt vụ tham gia thân với bảng tiêu riêng lẻ tham gia động thiết kế chế tạo chí tham gia thiết kế chế tạo hợp tác nhạc cụ thổi thiết kế chế tạo nhạc cụ thổi gõ gõ thông qua bảng nhạc cụ thổi tiêu chí GV gõ thân bảng tiêu chí thân thành 3.3 Đưa viên Đánh phương án cải tiến nhận xét nhạc giá Đánh giá ý kiến Nêu ý kiến nhận xét kết (sửa đổi) nhạc cụ thành viên khác nhóm hoạt nhóm nhạc động nhóm nhóm cụ cụ PL32 PHỤ LỤC VAI TRỊ TRONG NHĨM VAI TRỊ VÍ DỤ MINH HOẠ NHÓM TRƯỞNG - MANAGER “Hãy quay lại vấn đề sau  Điều phối hoạt nhóm theo bước thời gian.”  Dẫn dắt nhóm hướng “Chúng ta cần chuyển đến bước  Đảm bảo thành viên nhóm tiếp theo.” “An, cậu nghĩ ý tưởng tham gia này?”  Theo dõi thời gian dành cho bước THƯ KÍ/NGƯỜI KIỂM TRA – RECORDER/CHECKER  Là người ghi chép nhóm “Mọi người hiểu sơ đồ  Kiểm tra hiểu biết tất thành viên phải không?”  Đảm bảo tất thành viên nhóm đồng “Mọi người có trí với kế ý với kế hoạch hành động nhóm hoạch khơng?”  Đảm bảo tên thành viên xuất sản phẩm nhóm NGƯỜI PHẢN BIỆN – SKEPTIC  Giúp nhóm tránh việc đến thoả thuận nhanh chóng  Đảm bảo tất khả khai thác  Đề xuất ý tưởng khác “Những khả khác gì?” “Hãy thử suy nghĩ điều theo hướng khác.” “Mình khơng có hướng hay khơng.” PL33 NGƯỜI TRUYỀN CẢM HỨNG/NGƯỜI TỔNG KẾT – ENERGIZER/SUMMERIZER  Khích lệ tinh thần nhóm nhóm thiếu động lực cách: + đề xuất ý tưởng mới; + hài hước; + nhiệt tình, nỗ lực tham gia  Tóm tắt (nêu lại) kết thảo luận nhóm “Chúng ta làm Cố lên!” “Ý tưởng hay đó!” “Vậy thống …”