Mai thi hong phuong to chuc hoat dong

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Mai Thị Hồng Phượng TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG TRẢI NGHIỆM STEM TRONG DẠY HỌC VỚI NỘI DUNG KIẾN THỨC “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” – VẬT LÍ 10 TRUNG HỌC PHỔ THƠNG NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC VẬT LÍ CỦA HỌC SINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Thành phố Hồ Chí Minh – 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Mai Thị Hồng Phượng TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG TRẢI NGHIỆM STEM TRONG DẠY HỌC VỚI NỘI DUNG KIẾN THỨC “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” – VẬT LÍ 10 TRUNG HỌC PHỔ THƠNG NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC VẬT LÍ CỦA HỌC SINH Chuyên ngành: Sư phạm vật lý KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Phùng Việt Hải Chủ tịch Hội đồng Người hướng dẫn TS Cao Thị Sông Hương TS Phùng Việt Hải Thành phố Hồ Chí Minh – 2021 LỜI CẢM ƠN Từ ngày đầu thực đến hồn thành luận văn, trình cố gắng học tập trưởng thành lên ngày thân em Trong q trình đó, thầy cơ, gia đình, bạn bè giúp đỡ, hỗ trợ động viên em nhiều Vì vậy, xin cho phép em bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến: - Quý thầy cô giảng viên khoa Vật Lý trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh dạy dỗ, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm, nhiệt huyết với nghề cho em suốt trình học tập trường Hơn hết, chúng em cảm nhận quan tâm, dạy dỗ ân cần tận tâm từ thầy cô - Thầy TS Phùng Việt Hải, giảng viên trực tiếp hướng dẫn, hỗ trợ, dìu dắt em thực luận văn Thầy - với kinh nghiệm, nhiệt huyết lòng yêu nghề - truyền đạt tận tình cho em kiến thức chuyên môn - Cô Trần Thị Ngọc, Nguyễn Thị Thanh Nga, Đồn Thị Thanh Xuân giáo viên môn Công nghệ trường THCS - THPT Hoa Sen giúp em thực nghiệm sư phạm - Ban giám hiệu trường THCS - THPT Hoa Sen (quận Thủ Đức), quý thầy cô tổ Vật lý, anh chị ban chủ nhiệm câu lạc STEM tạo điều kiện cho em tham dự, quan sát, tiếp cận học sinh, phân tích tiến trình, thực nghiệm sư phạm trường, làm sở để hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn Thành phố Hồ Chí Minh, Tháng 5, năm 2021 Sinh viên Mai Thị Hồng Phượng DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT CTGDPT Chương trình giáo dục phổ thơng GV Giáo viên HS Học sinh HĐTN Hoạt động trải nghiệm NL Năng lực NLVL Năng lực vật lí VDKT Vận dụng kiến thức GD Giáo dục YCCĐ Yêu cầu cần đạt HV Hành vi CT Chương trình SGK Sách giáo khoa VĐ Vấn đề GQVĐ Giải vấn đề TNSP Thực nghiệm sư phạm DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1 Cấu trúc biểu cụ thể thành phần NLVL 22 Bảng Bảng tiêu chí đánh giá sản phẩm học sinh 30 Bảng Các mức độ biểu hành vi NLVL 32 Bảng 2.1 Các đơn vị kiến thức chương "Các định luật bảo toàn" SGK Vật lí 39 Bảng 2.2 Bảng kế hoạch học tập chủ đề “Ai xa hơn” 47 Bảng 2.3 Ma trận khái quát kế hoạch dạy học chủ đề “Ai xa hơn” 47 Bảng 2.4 Bảng kế hoạch học tập chủ đề “Cỗ xe thần gió” 64 Bảng 2.5 Ma trận khái quát kế hoạch thực chủ đề "Cỗ xe thần gió" 64 Bảng 2.6 Bảng tiêu chí đánh giá lực vật lí chủ đề " Ai xa hơn" 77 Bảng 2.7 Bảng tiêu chí đánh giá thiết kế xe phản lực chuyển động nhờ bong bóng 79 Bảng 2.8 Bảng tiêu chí đánh giá sản phẩm xe phản lực chuyển động nhờ bong bóng 80 Bảng 2.9 Bảng tiêu chí đánh giá lực chủ đề "Cỗ xe thần gió" 83 Bảng 2.10 Bảng tiêu chí đánh giá thiết kế Tuabin Gió 85 Bảng 2.11 Bảng tiêu chí đánh giá sản phẩm Tuabin Gió 86 Bảng 3.1 Tiêu chí đánh giá mức độ đạt NLVL HS 108 Bảng 3.2 Biểu NLVL HS cụ thể 109 Bảng 3.3 Bảng quy đổi điểm dựa biểu NLVL HS ghi nhận 112 DANH MỤC SƠ ĐỒ Sơ đồ 1 Quy trình thiết kế chủ đề STEM 25 Sơ đồ Tiến trình tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM 26 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1 Chu trình STEM 18 Hình 3.1 Học sinh ý quan sát chuyển động tên lửa 94 Hình 3.2 Nhóm thảo luận hoàn thành phiếu học tập 95 Hình 3.3 Nhóm thực vẽ thiết kế 96 Hình 3.4 Cả lớp thực hoạt động thiết kế vẽ 96 Hình 3.5 Nhóm trình bày thiết kế nhóm thực 97 Hình 3.6 Bản thiết kế nhóm 97 Hình 3.7 Nhóm tiến hành lắp ráp thân xe bánh xe 98 Hình 3.8 Đại diện nhóm thuyết trình mơ hình nhóm 99 Hình 3.9 Các nhóm chuẩn bị bắt đầu thi đua với 100 Hình 3.10 Xe đua nhóm bắt đầu chạy đích 100 Hình 3.11 Bản thiết kế nhóm 101 Hình 3.12 Bản thiết kế nhóm 101 Hình 3.13 Bản thiết kế nhóm 101 Hình 3.14 Sản phẩm xe phản lực chuyển động nhờ bong bóng nhóm 102 Hình 3.15 Phiếu học tập em Trần Thị Mai Anh - Nhóm 103 Hình 3.16 Phần trình bày nguyên tắc vận hành thành viên nhóm 104 Hình 3.17 Đại diện nhóm trình bày đề xuất ý tưởng nhóm 105 MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC SƠ ĐỒ DANH MỤC HÌNH ẢNH 1.Lý chọn đề tài 2.Mục đích nghiên cứu 11 3.Giả thuyết khoa học 11 4.Đối tượng nghiên cứu 11 5.Phạm vi nghiên cứu 11 6.Nhiệm vụ nghiên cứu đề tài 11 7.Phương pháp nghiên cứu khoa học 12 7.1.Phương pháp nghiên cứu lí luận 12 7.2.Phương pháp thực nghiệm sư phạm 12 7.3.Phương pháp thống kê toán học 12 8.Đóng góp đề tài 12 9.Cấu trúc đề tài 12 CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA HOẠT ĐỘNG TRẢI NGHIỆM THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 14 1.1.Hoạt động trải nghiệm 14 1.1.1.Định nghĩa hoạt động trải nghiệm 14 1.1.2.Bản chất hoạt động trải nghiệm 15 1.1.3.Nội dung hoạt động trải nghiệm 16 1.1.4.Phương thức tổ chức hoạt động trải nghiệm 17 1.2.Hoạt động trải nghiệm theo định hướng giáo dục STEM 17 1.2.1.Giáo dục STEM 17 1.2.2.Mục tiêu giáo dục STEM 19 1.2.3.Bản chất hoạt động trải nghiệm STEM[12] 20 1.3 Bồi dưỡng lực vật lý học sinh hoạt động trải nghiệm STEM 21 1.3.1.Khái niệm lực 21 1.3.2.Khái niệm lực vật lí học sinh 21 1.3.3.Cấu trúc lực vật lí 22 1.3.4 Biện pháp bồi dưỡng lực vật lí học sinh tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM 24 1.4 Quy trình thiết kế hoạt động trải nghiệm STEM bồi dưỡng lực vật lí học sinh 24 1.5 Tiến trình tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM bồi dưỡng lực vật lí học sinh 25 1.6 Đánh giá lực vật lí học sinh việc tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM 29 1.6.1.Nguyên tắc đánh giá 29 1.6.2.Công cụ đánh giá 30 1.6.2.1 Công cụ đánh giá sản phẩm học sinh 30 1.6.2.2 Công cụ đánh giá lực vật lí học sinh 32 KẾT LUẬN CHƯƠNG 38 CHƯƠNG THIẾT KẾ HOẠT ĐỘNG TRẢI NGHIỆM STEM TRONG DẠY HỌC VỚI NỘI DUNG KIẾN THỨC CHƯƠNG “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TỒN”- VẬT LÍ 10 NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC VẬT LÍ CỦA HỌC SINH 39 2.1 Phân tích nội dung kiến thức chương “Các định luật bảo tồn” (Vật lí 10 bản) 39 2.1.1 Cấu trúc chương 39 2.1.2.Mục tiêu dạy học theo chuẩn kiến thức - kĩ chương “Các định luật bảo toàn” 39 2.1.3.Phân tích nội dung kiến thức chương “Các định luật bảo toàn” 41 2.2 Thiết kế chủ đề trải nghiệm STEM chương “Các định luật bảo tồn” (Vật Lí 10 bản) 44 2.2.1 Chủ đề 1: “Ai xa hơn” 44 2.2.2.Chủ đề 2: “Cỗ xe thần gió” 61 1.3 Xây dựng công cụ đánh giá lực vật lí cho học sinh hoạt động trải nghiệm theo định hướng giáo dục STEM 77 1.3.1.Công cụ đánh giá chủ đề “Ai xa hơn” 77 1.3.2.Công cụ đánh giá chủ đề “Cỗ xe thần gió” 83 KẾT LUẬN CHƯƠNG 89 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 90 3.1.Mục đích thực nghiệm sư phạm 90 3.2.Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 90 3.3.Đối tượng thực nghiệm sư phạm 90 3.4.Phương pháp thực nghiệm sư phạm 91 3.4.1.Phương pháp quan sát 91 3.4.2.Phương pháp thống kê toán học 91 3.5.Quy trình thực nghiệm 91 3.6 Những thuận lợi khó khăn gặp phải tiến hành thực nghiệm sư phạm 91 3.6.1.Thuận lợi 91 3.6.2.Khó khăn 92 3.7.Kế hoạch thực nghiệm sư phạm 92 3.8.Phân tích diễn biến thực nghiệm sư phạm 92 3.8.1.Công tác chuẩn bị 92 3.8.2.Diễn biến, kết thu thực nghiệm chủ đề 93 3.9.Kết thực nghiệm sư phạm 102 3.9.1.Đánh giá định tính 102 3.9.2.Đánh giá định lượng 108 3.9.3.Đánh giá tổng quan 113 KẾT LUẬN CHƯƠNG 114 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 116 TÀI LIỆU THAM KHẢO 118 PHỤ LỤC 120 PHỤ LỤC 125 PHỤ LỤC 3: Tài liệu hướng dẫn chủ đề “AI XA HƠN” 130 PHỤ LỤC 4: Tài liệu hướng dẫn chủ đề “CỖ XE CỦA THẦN GIÓ” 135 PHIẾU BÁO CÁO SẢN PHẨM CHỦ ĐỀ STEM: AI XA HƠN Nhóm: ………… Lớp: ………… Xe phản lực chuyển động nhờ bong bóng Xe phản lực chuyển động nhờ bong bóng là…………………………………… Hoạt động xe tuân theo ………………………………… ………………… Ưu nhược điểm gia công, chế tạo xe phản lực chuyển động nhờ bong bóng Ưu điểm: …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Nhược điểm: …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Đề xuất biện pháp cải tiến sản phẩm …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… 124 PHỤ LỤC Bảng phân cơng vai trị thành viên nhóm (Nhiệm vụ số 1) TT Họ tên Vai trị Trưởng nhóm Thư ký Thành viên Thành viên Thành viên Thành viên Nhiệm vụ Bảng phân công nhiệm vụ chế tạo mơ hình Nhiệm vụ Thời gian Phương tiện 125 Người thực Kết 126 PHIẾU HỌC TẬP Chủ đề :…………………………… Họ tên học sinh:………………………… Nhóm:……………………………………… A Kiến thức: Câu 1: Năng lượng gió gì? ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Câu 2: Trình bày định nghĩa, biểu thức động năng, ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Câu 3: Phát biểu định luật bảo toàn năng, định luật bảo tồn chuyển hóa lượng ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Câu Một xe tải có khối lượng M = 10 chuyển động với vận tốc 60 km/h a) Tìm động xe ? b) Một ôtô đua khối lượng 400 kg có vận tốc v chuyển động có động với xe tải nói trên? ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… 127 B Đề xuất phương án thiết kế: Bản thiết kế mơ hình “Tuabin Gió” Trình bày ngun lí hoạt động mơ hình ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… 128 PHIẾU BÁO CÁO SẢN PHẨM CHỦ ĐỀ STEM: CỖ XE CỦA THẦN GIĨ Nhóm: ………… Lớp: ………… Tua bin Gió Tua bin gió là…………………………………… Hoạt động Tua bin tuân theo …………………………………………………………………………………… Ưu nhược điểm gia cơng, chế tạo Tuabin Gió Ưu điểm: …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Nhược điểm: …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Đề xuất biện pháp cải tiến sản phẩm …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… 129 PHỤ LỤC 3: Tài liệu hướng dẫn chủ đề “AI XA HƠN” HOẠT ĐỘNG TRẢI NGHIỆM “AI XA HƠN” THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM Xe phản lực chuyển động nhờ bong bóng Xe phản lực chuyển động nhờ bong bóng loại xe đồ chơi chuyển động nhờ luồng khơng khí từ bong bóng Các phận xe phản lực chuyển động nhờ bong bóng gồm có: - Ống khí - Bong bóng - Khung xe - Bánh xe, trục xe Cơ sở lý thuyết Định luật bảo toàn động lượng định luật quan trọng chương trình vật lí phổ thơng Việc ứng dụng định luật bảo toàn động lượng vào sống phổ biến Ta bắt gặp chuyển động tên lửa, máy bay phản lực, chuyển động pháo thăng thiên, chuyển động súng đại bác bắn, chuyển động bạch tuộc nước, … gần gũi chuyển động bong bóng sau đầy hơi, Đề tài nhằm mục tiêu giúp học sinh ứng dụng định luật bảo toàn động lượng thiết kế “động cơ” chuyển động phản lực đơn giản Nhưng trước hết để học sinh làm cần hiểu rõ nội dung định luật bảo toàn động lượng chuyển động phản lực a Động lượng: Động lượng vật khối lượng m chuyển động với vận tốc 𝑣 ⃗⃗⃗⃗là đại lượng xác định công thức: 𝑝⃗ = 𝑚𝑣⃗ Động lượng vec tơ hướng với vận tốc vật Đơn vị động lượng kilôgam mét giây (kg.m/s) b Định luật bảo tồn động lượng 130 Trong hệ lập, tổng động lượng hệ kín bảo tồn c Chuyển động phản lực Trong hệ kín đứng yên, có phần hệ chuyển động theo hướng, theo định luật bảo tồn động lượng, phần lại hệ phải chuyển động theo hướng ngược lại Chuyển động theo nguyên tắc gọi chuyển động phản lực Nguyên tắc chung động phản lực có phận đốt nhiên liệu để tạo luồng khí phóng phía sau với vận tốc lớn, phần cịn lại động chuyển động ngược chiều theo định luật bảo toàn động lượng, vận tốc chuyển động phụ thuộc vào vận tốc khối lượng khí Nguyên tắc vận hành xe phản lực chuyển động nhờ bong bóng -Thổi khơng khí vào bóng bay qua ống hút Bóp đầu ống hút cho khơng khí khơng xì ngồi Đặt tơ lên mặt phẳng nhẵn buông tay khỏi ống hút Lúc này, khí phía sau, bong bóng bắt đầu nhỏ dần, xe bắt đầu tăng tốc chạy đến lúc đó, xe giảm tốc dừng hẳn Thiết bị vật liệu chế tạo xe phản lực chuyển động nhờ bong bóng STT Số lượng Tên VẬT LIỆU: Bong bóng Chai nước chai 131 Hình ảnh minh họa 32 Nắp chai Que xiên Ống hút Kéo Băng keo cuộn THIẾT BỊ: Súng bắn keo 132 33 Máy khoan 10 Hướng dẫn chế tạo Bước 1: Rửa vỏ chai nước nhựa Mở nắp chai bóc nhãn Rửa chai nước để khô Bước 2: Đục vào thân chai tạo trục bánh xe - Đánh dấu vị trí cần đục thân chai nhựa - Dùng bật lửa hơ nóng dùi đục sắt Sau dùi đủ độ nóng đục vào vị trí đánh dấu sẵn Bước 3: Cắt hai đoạn que xiên gỗ để làm trục xe - Cắt bỏ đầu nhọn trước, sau cắt thành hai đoạn dài chiều rộng chai nước khoảng 2,5 cm Hai que cần phải đủ dài để luồn qua ống hút gắn bánh xe Bước 4: Luồn que xiên vào trục bánh xe - Hai đầu que thò vào vị trí đục sẵn đoạn khoảng 1,3 cm Sau đó, gắn bánh xe vào que Bước 5: Làm bánh xe - Tìm bốn nắp chai Vẽ dấu X lên nắp chai để tìm tâm vịng trịn Dùng búa đinh để đục lỗ tâm chữ X Bước 6: Gắn bánh xe - Gắn bánh xe vào đầu que xiên Mặt nắp chai hướng ngồi Khơng ấn bánh xe q sát vào chai để tránh bị kẹt Nếu thấy lỏng, bạn nhỏ giọt keo dùng đất sét dính lại 133 34 Bước 7: Dùng băng dính dán bóng bay vào đầu ống hút - Nhét ống hút dài khoảng 30 cm vào bóng bay Quấn chặt băng dính quanh miệng bóng Bước 8: Cố định ống hút vào thành xe: Dùng keo nến cố định ống hút vào thành xe cách chắn để đảo bảo khơng có xê dịch hay bị lỏng lúc xe chạy Bước 9: Cho xe chạy: - Thổi khơng khí vào bóng bay qua ống hút Bóp đầu ống hút cho khơng khí khơng xì ngồi Đặt tơ lên mặt phẳng nhẵn bng tay khỏi ống hút Ngắm ô tô chạy tới 134 35 PHỤ LỤC 4: Tài liệu hướng dẫn chủ đề “CỖ XE CỦA THẦN GIÓ” HOẠT ĐỘNG TRẢI NGHIỆM “CỖ XE CỦA THẦN GIÓ” THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM Tua bin Gió Tua bin gió dụng cụ chuyển động nhờ gió tạo thành điện Các phận tua bin gió gồm có: - Cánh quạt - Dây điện - Chai nước - Bóng đèn LED Cơ sở lý thuyết  Động Động vật lượng mà vật có chuyển động, nửa tích khối lượng m với bình phương vận tốc v vật Động vật xác định công thức: Wd  mv 2  Cơ vật chuyển động trọng trường: Khi vật chuyển động trọng trường tổng động vật gọi vật trọng trường Kí hiệu vật W Biểu thức: 𝑊 = 𝑊đ + 𝑊𝑡 𝑊= 𝑚𝑣 + 𝑚𝑔𝑧  Định luật bảo toàn vật chuyển động trọng trường: 135 36 Khi vật chuyển động trọng trường chịu tác dụng trọng lực vật đại lượng bảo toàn 𝑊 = 𝑊đ + 𝑊𝑡 = ℎằ𝑛𝑔 𝑠ố 𝐻𝑎𝑦 𝑚𝑣 + 𝑚𝑔𝑧 = ℎằ𝑛𝑔 𝑠ố  Định luật bảo tồn chuyển hóa lượng Năng lượng không tự nhiên sinh không tự nhiên đi; truyền từ vật sang vật khác, chuyển hóa từ dạng sang dạng khác Nguyên tắc vận hành Tuabin Gió Năng lượng gió làm cho cánh quạt quay quanh rotor Mà rotor nối với trục trục truyền động làm quay trục quay máy phát để tạo điện Thiết bị vật liệu chế tạo Tuabin Gió STT Tên Số lượng VẬT LIỆU: Motor Cánh quạt 136 Hình ảnh minh họa 37 Dây điện Chai nước Bóng đèn LED THIẾT BỊ: Kéo 137 38 Băng keo cuộn Súng bắn keo Hướng dẫn chế tạo Bước 1: Gắn dây điện vào motor Bước 2: Gắn bóng đèn vào dây điện Bước 3: Gắn motor vào bóng đèn Bước 4: Gắn cánh quạt vào motor Bước 5: Gắn mô hình vào chai nước 138