Thiết kế và tổ chức dạy học theo định hướng stem chủ đề phương pháp giải một số bài toán toàn mạch – môn vật lí 11

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG STEM CHỦ ĐỀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ BÀI TỐN TỒN MẠCH - MƠN VẬT LÍ 11 LĨNH VỰC: VẬT LÍ Năm 2023 MỤC LỤC PHẦN I ĐẶT VẤN ĐỀ 1 Lý chọn đề tài Mục đích, nhiệm vụ đề tài Đối tượng, phạm vi, thời gian nghiên cứu .2 3.1 Đối tượng 3.2 Phạm vi nghiên cứu 3.3 Kế hoạch thời gian thực .2 Phương pháp nghiên cứu 4.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết .2 4.2 Phương pháp nghiên cứuthực tiễn .2 Đóng góp đề tài .2 PHẦN II NỘI DUNG .4 I CỞ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN Cơ sở lí luận 1.1 Cơ sở pháp lí 1.2.1 Khái niệm giáo dục STEM 1.2.2.Vai trò, ý nghĩa giáo dục STEM 1.2.3 Hình thức tổ chức giáo dục STEM 1.2.4 Quy trình xây dựng học STEM Cơ sở thực tiễn 2.1 Thực tiễn dạy học Vật Lí chương trình THPT 2.2 Thực tiễn dạy học STEM chương trình trung học phổ thơng II THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG STEM CHỦ ĐỀ "PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ BÀI TỐN TỒN MẠCH" - VẬT LÍ 11 10 Tiêu chí xây dựng học STEM .10 Tiến trình học STEM theo quy trình kĩ thuật 11 Khung kế hoạch dạy học chủ đề theo định hướng STEM 12 Thiết kế dạy cụ thể 13 4.1 Mục tiêu 14 4.2 Chuẩn bị 15 4.3 Kiến thức đề xuât giải pháp 15 4.4 Tổ chức hoạt động dạy học 15 4.5 Nhận xét, bổ sung học 22 4.6 Kết luận GV 22 III THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 22 3.1 Tiến hành thực nghiệm sư phạm lớp 11D1 22 3.2 Tiến hành thực nghiệm sư phạm lớp 11C 27 3.3 Nhận xét, so sánh kết với lớp đối chứng 11D2 32 IV KHẢO SÁT SỰ CẤP THIẾT VÀ TÍNH KHẢ THI CỦA CÁC GIẢI PHÁP ĐỀ XUẤT 34 Mục đích khảo sát 35 Nội dung phương pháp khảo sát 35 2.1 Nội dung khảo sát 35 2.2 Phương pháp khảo sát thang đánh giá 35 PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 39 Kết luận 39 Đề xuất 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO 41 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Viết đầy đủ GV GV HS Học sinh PL Phụ lục SKKN Sáng kiến kinh nghiệm THPT Trung học phổ thông SGK Sách giáo khoa GDPT Giáo dục phổ thông TKB Thời khóa biểu TB Trung bình HĐ Hoạt động PĐG Phiếu đánh giá PPDH Phương pháp dạy học PP Phương pháp GD & ĐT Giáo dục đào tạo STEM Science (Khoa học), Technology(Cơng nghệ), Engineering (Kĩ thuật), Mathematics (Tốn học) DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Kết khảo sát GV Vật Lí .8 Bảng 2: Kết khảo sát 122 HS .9 Bảng 3: Kết khảo sát 15 GV trường Bảng 4: Kết khảo sát 122 HS 10 Bảng 5: Kết kiểm tra 122 HS 33 Bảng 6: Phân loại trình độ học sinh hai nhóm sau thực chủ đề 33 Bảng 7: Tổng hợp đối tượng khảo sát 36 Bảng 8: Đánh giá cấp thiết giải pháp đề xuất 36 DANH MỤC HÌNH Hình 1: Quy trình xây dựng học STEM Hình 2: Khảo sát GV Vật Lí trường Hình 3: Khảo sát lớp 11C, 11D1, 11D2(3 ảnh) .8 Hình 4: Khảo sát 10 GV tự nhiên Hình 5: Khảo sát GV xã hội Hình 6.a: HS trình bày làm 22 Hình 6.b: HS thảo luận, góp ý kiến làm phiếu học tập số 22 Hình 6.c: Bảng phân cơng nhiệm vụ nhóm 23 Hình 6.d: Bài làm phiếu học tập số nhóm 23 Hình 7.a: Một số hoạt động làm việc nhà HS .23 Hình 7.b: Bài làm Power point thuyết trình kiến thức HS 24 Hình 8.a: Đại diện nhóm trình bày thiết kế 24 Hình 8.b: Bảng đánh giá thiết kế nhóm 25 Hình 8.c: Bản ghi lại nhận xét, góp ý HS GV cho thiết kế 25 Hình 9.a: HS chuẩn bị vật liệu tiến hành làm, tính tốn số liệu 26 Hình 9.b: HS tính tốn số liệu dựa mạch điện HS thiết kế, HS tự lấy số liệu suất điện động, điện trở trong, điện trở ngồi 26 Hình 9.c: Song song với trình làm sản phầm, HS tiến hành làm thuyết trình Canva, Powerpoint… (PL link) 26 Hình 10.a: Một số sản phẩm HS sau thuyết trình 27 Hình 10.b: Bản đánh giá HS cho sản phẩm nhóm 27 Hình 10.c: Bản nhóm đánh giá thành viên nhóm 27 Hình 11.a: HS làm việc nhóm tìm hiểu trả lời câu hỏi phiếu câu hỏi 28 Hình 11.b: HS thảo luận vấn đề nhóm 28 Hình 11.c: Đại diện nhóm trình bày 28 Hình 12.a: HS nghiên cứu kiến thức nền, vẽ thiết kế 29 Hình 12.b: HS nhận nhiệm vụ tính toán số liệu 29 Hình 12.c: HS thảo luận, làm việc nhóm 29 Hình 12.d: Bản nháp thiết kế HS 29 Hình 13.a: HS trình bày thiết kế 29 Hình 13.b: Bản trình bày power point nhóm 30 Hình 13.c: Bản ghi nhận xét sau góp ý 30 Hình 14.a: Dụng cụ chuẩn bị HS theo thiết kế 30 Hình 14.b: HS vào bảng phân cơng cơng việc để tiến hành làm sản phẩm 30 Hình 14.c: HS tiến hành làm sản phẩm 31 Hình 15.a: Các nhóm sau thuyết trình xong, trình bày sản phẩm làm 31 Hình 15.b: Cho điểm dựa vào tiêu chí 32 Hình 15.c: Bản tính số liệu HS 32 phương pháp STEM cịn hạn chế, số GV khơng thích triển khai dạy học STEM * Đối với HS: dùng phiếu khảo sát (PL bảng 02) có 10 mục sử dụng mục 2,3,4,5,6,7 phiếu khảo sát để khảo sát 39 HS lớp 11D1, 42 HS 11D2, 41 HS 11C trường STEM (Ảnh trình khảo sát Hình - trang 12 đề tài) Bảng 4: Kết khảo sát 122 HS TT Nội dung khảo sát Có Khơng Tổng % Tổng % Em học STEM môn Toán? 0 122 100 Em học STEM mơn Vật Lí? 0 122 100 Em học STEM mơn Hóa học? 0 122 100 Em học STEM môn Tin học? 39 31,1 83 68,9 Em học STEM môn Sinh học? 82 67,2 40 33,8 Em học STEM môn Công Nghệ? 12 9,8 110 90,2 Từ kết trên, nhận thấy: Một số môn học trường THPT Lê Hồng Phong chưa tiếp cận PP STEM số em nhầm lẫn học STEM với thực hành mơn II THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC THEO ĐỊNH HưỚNG STEM CHỦ ĐỀ "PHưƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ BÀI TỐN TỒN MẠCH" VẬT LÍ 11 Tiêu chí xây dựng học STEM Mỗi học STEM thực nhiều tiết học đánh giá thơng qua tiêu chí [4] Nội dung 1: Kế hoạch tài liệu dạy học gồm tiêu chí * Mức độ phù hợp chuỗi hoạt động học với mục tiêu, nội dung phương pháp dạy học sử dụng * Mức độ rõ ràng mục tiêu, nội dung, kĩ thuật tổ chức sản phẩm cần đạt nhiệm vụ học tập * Mức độ phù hợp thiết bị dạy học học liệu sử dụng để tổ chức hoạt động học học sinh * Mức độ hợp lí phương án kiểm tra, đánh giá trình tổ chức hoạt động học học sinh 10/ 66 Nội dung 2: Tổ chức gồm tiêu chí * Mức độ sinh động, hấp dẫn HS phương pháp hình thức chuyển giao nhiệm vụ học tập * Khả theo dõi, quan sát, phát kịp thời khó khăn học sinh * Mức độ phù hợp, hiệu biện pháp hỗ trợ khuyến khích HS hợp tác, giúp đỡ thực nhiệm vụ học tập Nội dung 3: Hoạt động HS gồm tiêu chí * Khả tiếp nhận sẵn sàng thực nhiệm vụ học tập tất HS lớp * Mức độ tích cực, chủ động, sáng tạo, hợp tác HS việc thực nhiệm vụ học tập * Mức độ tham gia tích cực HS trình bày, trao đổi, thảo luận kết thực nhiệm vụ học tập * Mức độ đắn, xác, phù hợp kết thực nhiệm vụ học tập học sinh Tiến trình học STEM theo quy trình kĩ thuật Bước Xác định vấn đề cho chủ đề Xem thực tế có vấn đề thực tiễn cần giải để giải vấn đề thực tiễn cần kiến thức mơn học từ xây dựng chủ đề Và chủ đề phải đảm bảo yếu tố sau: Thứ nhất: Phải giải vấn đề thực tiễn Thứ hai: Phải có kiến thức thuộc lĩnh vực STEM Thứ ba: Phải phát huy kỹ làm việc nhóm Thứ tư: Phải định hướng thực hành định hướng sản phẩm Bước Các kiến thức để giải vấn đề Khoa học (Vật lí; Hóa học; Sinh học…) + Cơng nghệ + Kỷ thuật + Tốn học = STEM Bước Đề xuất giải pháp/bản thiết kế Căn vào tiêu chí sản phẩm, HS đề xuất giả thuyết giải pháp giải vấn đề Nên khuyến khích HS thảo luận theo nhóm đề xuất ý tưởng khác sau thống lựa chọn giải pháp khả thi Bước Lựa chọn giải pháp/bản thiết kế Trình bày, giải thích, bảo vệ giải pháp/thiết kế để lựa chọn tiếp tục hoàn thiện thiết kế trước tiến hành chế tạo, thử nghiệm 11/ 66 Bước Chế tạo mơ hình HS thực hành chế tạo, lắp ráp thử nghiệm đánh giá Trong q trình này, HS phải điều chỉnh thiết kế ban đầu để đảm bảo mẫu chế tạo khả thi Bước Thử nghiệm đánh giá HS lựa chọn dụng cụ thí nghiệm tiến hành theo phương án thiết kế/chế tạo thiết bị; phân tích số liệu thí nghiệm; rút kết luận Đánh giá gồm có hai phần đánh giá lực HS đánh giá hiệu chủ đề Bước Chia thảo luận HS tổ chức trình bày sản phẩm học tập hồn thành; trao đổi, thảo luận, đánh giá để tiếp tục điều chỉnh, hoàn thiện Bước Điều chỉnh thiết kế/hoàn thiện thiết kế Các nhóm khắc phục nhược điểm nhóm để hồn thiện sản phẩm; Các nhóm HS dựa góp ý bạn thầy để đưa kế hoạch hồn thiện sản phẩm cho nhóm Khung kế hoạch dạy học chủ đề theo định hướng STEM Tên chủ đề: (Số tiết: …Lớp…) Mô tả chủ đề Mục tiêu a Kiến thức: b.Kĩ năng: c Phẩm chất: d Năng lực: Thiết bị TIến trình dạy học Hoạt động Xác định vấn đề a Mục đích hoạt động b Nội dung hoạt động c Sản phẩm học tập học sinh d Cách thức tổ chức Hoạt động Nghiên cứu kiến thức đề xuất giải pháp a Mục đích hoạt động 12/ 66 b Nội dung hoạt động c Sản phẩm học sinh d Cách thức tổ chức Hoạt động Lựa chọn giải pháp a Mục đích hoạt động b Nội dung hoạt động c Sản phẩm học sinh d Cách thức tổ chức Hoạt động Chế tạo m u th nghiệm đánh giá a Mục đích hoạt động b Nội dung hoạt động c Sản phẩm học sinh d Cách thức tổ chức Hoạt động Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh a Mục đích hoạt động b Nội dung hoạt động c Sản phẩm học sinh d Cách thức tổ chức Thiết kế dạy cụ thể Chủ đề: "Phương pháp giải số tốn tồn mạch" Vật lí 11 Tên chủ đề: "Phương pháp giải số tốn tồn mạch" - Vật lí 11 (số tiết: 03), lớp dạy: 11C, 11D1 Mơ tả chủ đề: HS tìm hiểu vận dụng kiến thức điện năng, công suất điện, định luật Ơm với tồn mạch để thực dự án thiết kế chế tạo mạch điện kín đơn giản gồm điện trở ghép với nguồn điện, cách tự chế tạo vật liệu đơn giản, dễ kiếm, tận dụng đồ tái chế mua với số tiết ít, nhằm mơ điện trở dây nối, nguồn điện, từ dựa theo thiết kế, lắp ráp mạch điện, phân biệt tập ghép điện trở, nguồn điện tạo thành mạch kín (ngun nhân khơng cho HS làm mạch điện dây điện điện trở thật điện trở thật kích thước nhỏ, giá trị điện trở không phù hợp với thiết kế mà HS tự lấy giá trị điện trở cho mạch nhóm Ngồi lúc ghép mạch khó trình bày, với kích thước nhỏ HS lớp khó quan sát mạch, đặc biệt giá thành cao, khó tìm kiếm nơi để mua điện trở thật đó) Trong trình tiến hành, HS phải nghiên cứu vận dụng kiến thức 13/ 66 liên môn sau: + Điện năng, cơng suất điện, định luật Ơm với tồn mạch (Bài 8, 9, 11 - Vật Lí 11) [5] + Thiết kế vẽ kỹ thuật (công nghệ 11) + Tính tốn (Tốn - Vật lý) + Trình bày word Powerpoint, Canva… (tin học) 4.1 Mục tiêu a Kiến thức: [6] - Phát biểu định luật Ơm tồn mạch - Vận dụng hệ thức U = E - Ir để giải tập tồn mạch, mạch gồm nhiều ba (bốn) điện trở - Tính hiệu suất nguồn điện - Vận dụng kiến thức định luật Ơm tồn mạch chế tạo số mạch điện mô theo yêu cầu, tiêu chí cụ thể - Vận dụng kiến thức định luật Ơm tồn mạch cách sáng tạo để giải vấn đề tương tự b Kĩ năng: - Tính tốn, vẽ thiết kế mạch điện kín đơn giản đảm bảo tiêu chí đề - Lập kế hoạch cá nhân/nhóm để chế tạo tính tốn dựa thiết kế - Trình bày, bảo vệ thiết kế sản phẩm mình, phản biện ý kiến thảo luận - Tự nhận xét, đánh giá trình làm việc cá nhân nhóm c Phẩm chất: - Nghiêm túc, chủ động, tích cực tham gia hoạt động học - u thích khám phá, tìm tịi vận dụng kiến thức học vào giải nhiệm vụ giao - Có tinh thần trách nhiệm, hịa đồng, giúp đỡ nhóm, lớp - Có ý thức tuân thủ tiêu chuẩn kĩ thuật giữ gìn vệ sinh chung thực nghiệm d Năng lực: - Năng lực nghiên cứu kiến thức khoa học thực nghiệm mạch điện ghép điện trở nối tiếp, song song có nguồn điện - Năng lực giải vấn đề - sáng tạo: Sáng tạo số mạch điện 14/ 66 đơn giản chế tạo mạch điện đơn giản với số liệutự lấy - Năng lực giao tiếp hợp tác nhóm để thống thiết kế phân công thực phần nhiệm vụ cụ thể tạo sản phẩm - Năng lực thẩm mỹ trình thiết kế vẽ tạo sản phẩm - Năng lực tính tốn việc xử lí số liệu - Năng lực ngơn ngữ q trình báo cáo 4.2 Chuẩn bị - Học liệu: SGK, tài liệu tham khảo, tranh ảnh mô thiết kế, phiếu học tập, phiếu đánh giá, Slight trình chiếu - Thiết bị dạy học: Các mơ hình điện trở, dây nối, mạch điện, đèn… mơ hình ghép điện trở, nguồn điện tạo thành mạch kín (HS làm), máy tính, tivi 4.3 Kiến thức đề xuât giải pháp * Kiến thức nền: Điện năng, công suất điện, định luật Ơm với tồn mạch (Bài 8, 9, 11 - Vật Lí 11) * Các giải pháp: Các giải pháp đề xuất Giải pháp 1: Để minh chứng cơng việc em làm, em chụp ảnh, quay video, làm youtobe, ghi vào phiếu mẫu… Giải pháp 2: Để thiết kế mạch nhà, em sáng tạo, tham khảo mạng, tham khảo tài liệu… Giải pháp 3: Để có vật liệu làm, em tận dụng đồ cũ, tái chế, mua (với số tiền ít) … Giải pháp 4: Để trình bày báo cáo sản phẩm nhóm, em dùng Power point, Canva, thuyết trình … Giải pháp 5: Để hồn thành sản phẩm mạch, em phân chia công việc cho thành viên nhóm, lên kế hoạch thời gian làm việc … Giải pháp 6: Trong trình làm, em trao đổi, thảo luận với GV Vật Lí, GV khác, anh chị, bạn bè … Giải pháp 7: Việc sử dụng hình thức liên lạc, trao đổi thông tin như: trực tiếp, Zalo, Messager… Giải pháp 8: Khi cho điểm đánh giá, em dựa vào nhiều yếu tố như: tích cực, sáng tạo, tham gia đầy đủ… 4.4 Tổ chức hoạt động dạy học Hoạt động Xác định yêu cầu thiết kế chế tạo mô mạch điện kín đơn giản (Tổ chức lớp học tiết - 45 phút) a Mục đích: 15/ 66 PHỤ LỤC A Các bảng biểu mẫu: Bảng 01: Phiếu khảo sát số 1(Dành cho GV) Mức độ sử dụng TT Phương pháp dạyhọc Thuyết trình Giải vấn đề Lý thuyết - thực hành Dự án STEM Rất thường xuyên Thường xuyên Thỉnh thoảng Chưa Bảng 02: Phiếu khảo sát số (dành cho HS) TT Nội dung khảo sát Em có thich học Vật Lí khơng? Em học STEM mơn Tốn? Em học STEM mơn Vật Lí? Em học STEM mơn Hóa học? Em học STEM môn Tin học? Em học STEM môn Sinh học? Em học STEM mơn Cơng Nghệ? Em có thích học đơn Lý thuyết khơng? Em có thích học thực hành khơng? 10 Em có thích học Lý thuyết kết hợp thực hành khơng? Có Khơng Bảng 03: Phiếu khảo sát số (dành cho GV) TT Nội dung khảo sát Thầy/cô áp dụng PP STEM dạy lớp 10 không? Thầy/cô áp dụng PP STEM dạy 11 không? Thầy/cô áp dụng PP STEM dạy 12 khơng? Thầy/cơ có thích PP STEM khơng? Thầy/cơ thấy PP STEM có hiệu khơng? Thầy/cơ có áp dụng PP STEM năm học 2022 -2023 khơng? Có Khơng Tổng (%) Tổng (%) Bảng 04: Phiếu học tập số 1(dành cho HS) PHIẾU HỌC TẬP SỐ Bài : Từ điện trở giống 10 Ω, ghép điện trở để dùng điện trở nhất, mà có điện trở tương đương 20 Ω ? ( ĐS : ghép nối tiếp điện trở) Bài : Từ điện trở giống 10 Ω, ghép điện trở để dùng điện trở nhất, mà có điện trở tương đương Ω ? ( ĐS : ghép song song điện trở) Bài : Từ điện trở giống 10 Ω, ghép điện trở để dùng điện trở nhất, mà có điện trở tương đương 15 Ω ? ( ĐS : Ghép R nt ( R//R) ) BẢNG 05: gợi ý kế hoạch thứ tự công việc tiến hành (dành cho HS) GỢI Ý VỀ KẾ HOẠCH - THỨ TỰ CÔNG VIỆC Nhóm: lớp 11… TT Cơng việc Người thực Địa điểm làm việc Tham gia phần đặt vấn đề GV với HS (Tiết - lớp) GV- HS Phịng học lớp Tìm hiểu kiến thức (dựa bảng mẫu GV phát, trả lời câu hỏi), phân cơng nhiệm vụ (ở nhà) Cả nhóm Phòng học lớp Lựa chọn mẫu thiết kế Cả nhóm Ở nhà Vẽ thiết kế có kích thước, lập bảng thống kê dụng cụ, kích thước dụng cụ, dựkiến mua hay tận dụng đồ tái chế Thuyết minh, trình bày, hiệu chỉnh thiết kế (Tiết 2) Cả nhóm Đại diện nhóm Ở nhà Quay- chụp ảnh Phòng học lớp Quay- chụp ảnh Ở nhà Chuẩn bị dụng cụ Người phân công Tiến hành làm sản phẩm theo thiết kế Người phân công Quay- chụp ảnh Hiệu chỉnh Cả nhóm Ở nhà Tính tốn lấy số liệu điền vào bảng Cả nhóm Ở nhà Quaychụp ảnh Người phân công Ở nhà Quaychụp ảnh 10 Làm thuyết trình (5-8 phút) Quay- chụp ảnh Ở nhà 11 Làm slight powerpoint thuyết Người trình làm sản phẩm (có nêu khó phân cơng khăn thuận lợi làm sp) Quay- chụp ảnh 12 Gửi sp slight ảnh cho thầy Lớp nhà Người Lớp nhà Thực TT Công việc vào mail 13 Thuyết minh, trình bày sản phẩm (Tiết 3) 14 15 Người thực phân công Người phân công Ghi nhận nhận xét Người câu hỏi nhóm khác phân cơng GV, trả lời (nếu có) Cho điểm nhóm khác 16 Cho điểm thành viên, tính điểm Tb thành viên 17 GV nhận xét nhóm ng thể Cả nhóm Địa điểm làm việc Quay- chụp ảnh Phòng học lớp Quay- chụp ảnh Lớp Quay- chụp ảnh Lớp Quay- chụp ảnh Cả nhóm Lớp GV Lớp - HS phân cơng cho câc thành viên theo mẫu Thực