Xây dựng và thực hiện bài dạy stem một số bài học trong chương trình vật lí 10 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh thpt (kntt)

SỞ GD – ĐT NGHỆ AN 000 SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Đề tài: XÂY DỰNG VÀ THỰC HIỆN KẾ HOẠCH BÀI DẠY STEM MỘT SỐ BÀI HỌC TRONG CHƢƠNG TRÌNH VẬT LÝ 10 NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ VÀ SÁNG TẠO CHO HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG BỘ MÔN: VẬT LÝ NĂM HỌC: 2022-2023 MỤC LỤC Trang PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ 1 Lí chọn đề tài Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Đóng góp đề tài PHẦN II: NỘI DUNG Cơ sở lý luận giáo dục STEM nhà trƣờng phổ thơng đáp ứngvới chƣơng trình GDPT 1.1 Một số khái niệm giáodục STEM 1.1.1 Thuật ngữ STEM 1.1.2 Giáo dục STEM 1.2 Giáo dục STEM chương trình giáo dục phổ thông 2018 1.3 Quy trình xây dựng bàidạy STEM 1.3.1 Bài dạy STEM… 1.3.2 Quy trình xây dựng dạy STEM 1.4 1.5 Các bước thiết kế tiến trình dạy học học STEM Năng lực giải vấn đề sáng tạo học sinh dạy học chủ đề STEM 1.5.1 Khái niệm lực giải vấn đề sáng tạo 1.5.2 Cấu trúc biểu hành vi lực giải vấn đề sáng tạo 1.5.3 Năng lực giải vấn đề sáng tạo dạy học vật lí Cở sở thực tiễn vi ệ c x â y d ự n g v t h ự c h i ệ n b i d y S t e m số trƣờng THPT 2.1 Thực trạng xây dựng thực dạy STEM môn Vật lý 10 số trường THPT địa bàn TP Vinh 2.2 Nguyên nhân khó khăn việc xây dựng thực kế hoạch dạy học học STEM môn Vật lý 10 trường THPT 12 Xây dựng thực dạy STEM số học chƣơng trình Vật lý 10 nhằm phát triển lực giải vấn đề sáng tạo cho học sinh THPT 13 3.1 Phân tích đặc điểm nội dung chương trình Vật lý 10 THPT góc độ STEM 13 3.2 Xây dựng kế hoạch phương án tổ chức dạy STEM số học chương trình vật lí 10 nhằm phát triển lực giải vấn đề sáng tạo cho học sinh THPT 14 3.3 Một số kết đạt tổ chức dạy học dạy STEM Vật lí 10 nhằm phát triển lực giải vấn đề sáng tạo cho học sinh THPT 42 3.3.1 Thực nghiệm sư phạm 42 3.3.2 Khảo sát cấp thiết tính khả thi giải pháp đề xuất áp dụng vị đơn 43 3.3.3 Một số kết đạt xây dựng tổ chức dạy học dạy STEM Vật lí 10 nhằm phát triển lực giải vấn đề sáng tạo cho học sinh THPT 46 PHẦN III KẾT LUẬN 47 Ý nghĩa đề tài 47 Hướng mở rộng đề tài 48 Đề xuất kiến nghị 49 Tài liệu tham khảo 50 Phụ lục DANH MỤC VIẾT TẮT GDPT: giáo dục phổ thông GV: giáo viên HS: học sinh KHTN: khoa học tự nhiên NLGQVĐ: lực giải vấn đề PPDH: phương pháp dạy học SGK: sách giáo khoa THCS: trung học sở THPT: trung học phổ thông TP: thành phố PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ Lí chọn đề tài Các cách mạng công nghiệp lần thứ ba, lần thứ tư nối tiếp đời, kinh tế tri thức phát triển mạnh mẽ đem lại hội phát triển vượt bậc, đặt thách thức không nhỏ cho quốc gia, đặc biệt quốc gia phát triển Việt Nam Để đảm bảo phát triển bền vững, nhiều quốc gia không ngừng đổi giáo dục nâng cao chất lượng nguồn nhân lực, trang bị cho hệ tương lai văn hóa vững chắc, lực thích ứng trước biến động giới Để đáp ứng u cầu ngày 4/5/2017 Thủ tướng Chính phủ ban hành thị 16/CT-TTg việc tăng cường lực tiếp cận cách mạng khoa học lần thứ tư Trong đó, việc đưa giáo dục STEM vào nhà trường phổ thông mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp với chương trình giáo dục phổ thơng Một giải pháp “Thay đổi mạnh mẽ sách, nội dung, phương pháp giáo dục dạy nghề nhằm tạo nguồn nhân lực có khả tiếp nhận xu cơng nghệ sản xuất mới, trọng thúc đẩy đào tạo khoa học, công nghệ, kỹ thuật toán học (STEM), ngoại ngữ, tin học chương trình giáo dục phổ thơng mới” Thực Chỉ thị số 16/CT-TTg, ngành giáo dục đào tạo thực nhiều giải pháp nhằm thúc đẩy đào taọ khoa học, công nghệ, kĩ thuật toán học tất bậc học, ngành học Đối với giáo dục trung học, Bộ Gíao dục Đào tạo đạo địa phương triển khai hoạt động nghiên cứu khoa học học sinh THCS, THPT tổ chức Cuộc thi khoa học kĩ thuật cấp quốc gia dành cho học sinh trung học; tổ chức thi vận dụng kiến thức liên môn để giải tình thực tiễn dành cho học sinh trung học; hướng dẫn học sinh vận dụng kiến thức liên môn vào giải vấn đề thực tiễn thông qua triển khai thiết kế dạy STEM nhằm đảm bảo giáo dục toàn diện, nâng cao hứng thú học tập, hình thành phát triển phẩm chất lực đặc biệt lực giải vấn đề sáng tạo cho học sinh THPT Trong trình triển khai dạy STEM, yêu cầu giáo viên biết cách xây dựng, tổ chức triển khai hoạt động học cách sáng tạo có hiệu quả, phù hợp với điều kiện dạy học địa phương Qua khảo sát nhận thấy việc triển khai giáo dục STEM đặc biệt việc thiết kế triển khai dạy Stem trường THPT nhiều hạn chế đại đa số giáo viên cịn quan niệm STEM q cao siêu, u cầu kiến thức chuyên môn sâu rộng nên số giáo viên cịn e ngại khơng dám nghĩ, dám làm Hơn tài liệu hướng dẫn cụ thể cách xây dựng dạy Stem trang mạng điện tử, tài liệu sách hạn chế Vì việc nghiên cứu để xây dựng thực dạy Stem mơn học nói chung, Vật Lý nói riêng cần thiết cho giáo viên học sinh xu đáp ứng mục tiêu Chương trình giáo dục phổ thơng 2018 Ngồi Vật lí với đặc thù mơn khoa học thực nghiệm có tính khoa học kĩ thuật cao, có nhiều kiến thức liên quan đến thực tiễn nên phù hợp để triển khai dạy học học STEM… Từ giúp học sinh tìm hiểu khoa học kĩ thuât, hiểu ứng dụng kiến thức Vật lí vào thực tiễn, đồng thời có niềm u thích, đam mê mơn Với lí trên, nhằm nâng cao chất lượng dạy học nghiên cứu đề tài “Xây dựng thực dạy STEM số học chƣơng trình Vật lí 10 nhằm phát triển lực giải vấn đề sáng tạo cho học sinh THPT” Hy vọng đề tài phát triển kĩ xây dựng dạy STEM, nguồn tài liệu tham khảo nho nhỏ cho giáo viên Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: HS lớp 10 trường THPT Lê Viết Thuật Quá trình xây dựng, thực dạy STEM môn Vật lý 10 trường phổ thông - Phạm vi nghiên cứu: kế hoạch dạy STEM Vật lí lớp 10 THPT Qúa trình thực nghiệm sư phạm trường THPT Lê Viết Thuật TP Vinh - Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 9/2022 đến tháng 3/2023 Phƣơng pháp nghiên cứu - Phân tích sở lí luận thực tiễn giáo dục STEM trường phổ thông - Điều tra phân tích thực trạng xây dựng thực dạy STEM số học chương trình vật lí 10 trường THPT địa bàn thành phố Vinh Trên sở đề nguyên nhân khó khăn hướng giải đề tài - Lựa chọn xây dựng thực số dạy Stem chương trình vật lí 10 theo phương pháp, kĩ thuật dạy học tích cực nhằm phát triển lực giải vấn đề sáng tạo cho HS Đóng góp đề tài - Điều tra thực trạng xây dựng triển khai học STEM môn Vật lý số trường THPT TP Vinh Phân tích ngun nhân, khó khăn, đưa hướng khắc phục, giải pháp để nâng cao chất lượng xây dựng kế hoạch dạy STEM cách thức triển khai dạy STEM cách có hiệu quả, áp dụng thực nghiệm trường THPT Lê Viết Thuật - Xây dựng kế hoạch dạy học1 số dạy STEM Vật lí 10 phục vụ giảng dạy nhằm phát triển lực giải vấn đề sáng tạo cho HS - Tổ chức dạy học số dạy STEM chương trình Vật lý 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, đưa giáo dục STEM vào trường học, học, góp phần vào phong trào thi đua đổi sáng tạo dạy học đáp ứng với yêu cầu chương trình GDPT PHẦN II: NỘI DUNG Cơ sở lý luận giáo dục STEM nhà trƣờng phổ thông đáp ứng với chƣơng trình GDPT 1.1 Một số khái niệm giáo dục STEM 1.1.1 Thuật ngữ STEM STEM thuật ngữ viết tắt từ Science (Khoa học), Technology (cơng nghệ), Engineering (kĩ thuật) Mathematics (Tốn học) + Khoa học (Science) Stem hiểu khoa học tự nhiên, có mục đích nhận thức, mơ tả, giải thích tiên đốn vật, tượng quy luật tự nhiên, dựa chứng rõ ràng có từ quan sát thực nghiệm + Kĩ thuật (Engineering) lĩnh vực khoa học sử dụng thành tựu toán học, khoa học tự nhiên để giải vấn đề thực tiễn, đáp ứng nhu cầu sống Kết nghiên cứu kĩ thuật góp phần tạo giải pháp, sản phẩm, công nghệ + Công nghệ (Technology) tri thức có hệ thống quy trình kĩ thuật dùng để chế biến vật liệu thông tin Bao gồm kiến thức, thiết bị, phương pháp hệ thống dùng việc tạo hàng hóa vàcung cấp dịch vụ + Tốn học (Mathematics) ngành nghiên cứu trừu tượng cấu trúc, trật tự quan hệ, phát triển từ thực hành đo đếm, mơ tả hình dạng vật thể, liên quan đến lí luận logic tính tốn định lượng 1.1.2 Giáo dục STEM - 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 - Đối với giáo dục STEM, kiến thức khoa học, tốn học, cơng nghệ kĩ thuật không dạy học theo hướng trang bị kiến thức thông thường mà vận dụng nhằm giải tình thực tiễn sống Việc làm đem lại hai tác dụng lớn Một giúp cho trải nghiệm học tập HS trở nên thú vị hơn, tạo động lực thúc đẩy em hứng thú với việc học tập nghiên cứu khoa học, công nghệ từ nhỏ Hai gắn kết nhà trường với địa phương, cộng đồng tổ chức thông qua vấn đề mang tính tồn cầu (ơ nhiễm khơng khí, hiệu ứng nhà kính…) Sự gắn kết đa dạng thành phần giáo dục, tạo thành hệ sinh thái giáo dục, chìa khóa giúp ni dưỡng đào tạo hệ cơng dân tồn cầu có kiến thức kỹ năng, đặc biệt tư sáng tạo thời đại - Như giáo dục STEM phạm trù rộng liên quan đến nhiều lĩnh vực với hai đặc điểm bật tính tích hợp liên mơn hoạt động thực hành gắn với lí thuyết Với giáo dục STEM, HS học để lập trình điều khiển, chế tạo robot đơn giản chế tạo sản phẩm phục vụ đời sống Qua cho thấy việc dạy học STEM khơng thiết cần điều kiện sở vật chất, công nghệ đại mà hoàn toàn tùy thuộc vào ý tưởng triển khai dạy GV 1.2 Định hƣớng giáo dục STEM mơn vật lí chƣơng trình giáo dục phổ thông 2018 Thúc đẩy triển khai giáo dục STEM ưu mơn Vật lí chương trình giáo dục phổ thơng 2018 bao gồm: + Giáo dục Vật lí thơng qua giáo dục STEM giúp học sinh thấy ý nghĩa tầm quan trọng mơn vật lí với thực tiễn Cách làm tăng cường hứng thú, quan tâm, thúc học sinh chủ động học tập làm việc hiệu + Giáo dục Vật lí thơng qua giáo dục STEM có ưu hình thành phát triển lực giải vấn đề sáng tạo, lực thiết kế cách tự nhiên, hợp lí tránh gượng ép + Giáo dục Vật lí thơng qua giáo dục STEM góp phần vào giáo dục hướng nghiệp, tạo hội để học sinh tìm hiểu xem xét lĩnh vực nghề nghiệp theo nhiều góc độ, từ học sinh có thêm để lựa chọn nghề nghiệp phù hợp với thân thay lựa chọn cảm tính + Giáo dục Vật lí thơng qua giáo dục STEM góp phần phát triển lực nghiên cứu theo chu trình khoa học chu trình kĩ thuật cách trọn vẹn Sản phẩm, q trình Cơng nghệ tạo sau giáo dục mơn Vật lí thơng qua giáo dục STEM ln mang tính tích hợp có ý nghĩa thực tiễn, liên hệ chặt chẽ với môn học khác Đây sở để tăng cường giáo dục STEM dạy học mơn Vật lí + Việc dạy học vật lí gắn với q trình thực dạy STEM tạo hội mở không gian thời gian, tận dụng hỗ trợ cộng đồng, hệ thống Internet 1.3 Quy trình xây dựng dạy STEM 1.3.1 Bài dạy STEM -Bài dạy STEM trình dạy học tổ chức giáo viên, học sinh chủ động thực hoạt động học tập không gian thời gian cụ thể để giải vấn đề thực tiễn sở vận dụng kiến thức, kĩ lĩnh vực STEM, góp phần hình thành phát triển phẩm chất lực cho học sinh Bài dạy STEM chia làm hai loại: dạy STEM khoa học dạy STEM kĩ thuật + Bài dạy STEM khoa học dạy thiết kế dựa quy trình khoa học, hướng tới tìm tịi, khám phá chất, quy luật vật tượng giới tự nhiên Bài dạy STEM khoa học sử dụng chủ yếu môn khoa học tự nhiên đặc biệt mơn vật lí trung học phổ thông sử dụng chủ yếu hoạt động hình thành kiến thức học Bài dạy STEM khoa học gồm năm hoạt động sau: (1) Xác định vấn đề khoa học, đề xuất giả thuyết khoa học (2) Thiết kế thực nghiệm kiểm chứng (3) Lựa chọn phương án thực nghiệm (4) Tổ chức thực nghiệm, thảo luận kết (5) Báo cáo, đánh giá điềuchỉnh - Trọng tâm dạy STEM khoa học học sinh phải thiết kế thực thí nghiệm để phát chất, quy luật, mối quan hệ vật tượng đề cập học Từ em rút kết luận có tính khoa học - Tổ chức dạy STEM khoa học thường diễn phịng học mơn, với đầy đủ dụng cụ thí nghiệm, thực hành giúp học sinh thiết kế, triển khai thí nghiệm khoa học với định hướng, giám sát giáo viên + Bài dạy STEM kĩ thuật: dạy thiết kế dựa quy trình thiết kế kĩ thuật, hướng tới phát hiện, đề xuất giải pháp giải vấn đề thực tiễn sở vận dụng nguyên lí khoa học, tốn cơng nghệ có -Bài dạy STEM kĩ thuật sử dụng môn học lĩnh vực STEM, kết hợp tìm tịi ngun lí khoa học vận dụng thiết kế, chế tạo sản phẩm giải vấn đề đặt hay đáp ứng nhu cầu người sử dụng Cấu trúc dạy STEM kĩ thuật gồm hoạt động chính: (1) Xác định vấn đề thiết kế, chế tạo (2) Nghiên cứu kiến thức đề xuất giải pháp thiết kế (3) Lựa chọn giải pháp thiết kế (4) Chế tạo mẫu, thử nghiệm đánh giá (5) Chia sẻ, thảo luận điều chỉnh - Bài dạy STEM kĩ thuật trọng thiết kế chế tạo; định hướng sản phẩm giải vấn đề đặt Bên cạnh tư sáng tạo giải vấn đề dạy STEM kĩ thuật yêu cầu học sinh có lực khám phá khoa học để chiếm lĩnh tri thức khoa học; lực kĩ thuật, công nghệ vẽ thiết kế sản phẩm, gia công vật liệu khí… để thiết kế chế tạo sản phẩm -Tổ chức dạy STEM kĩ thuật thường kết hợp hoạt động lớp hoạt động học Các hoạt động xác định vấn đề, lựa chọn giải pháp, chia sẻ thảo luận điều chỉnh thường bố trí lớp, có điều khiển giám sát giáo viên Các hoạt động lại diễn phịng học mơn, phịng thực hành STEM, ngồi trời 1.3.2 Quy trình xây dựng dạy STEM Bước 1: Lựa chọn nội dung dạy học Dựa vào nội dung kiến thức chương trình mơn học tượng, q trình gắn với kiến thức thực tiễn Xuất phát từ việc đáp ứng nhu cầu thiết thực sinh hoạt, sản xuất, sống, học tập… để lựa chọn nội dung dạy học Bước 2: Xác định vấn đề cần giải Sau lựa chọn nội dung dạy học, cần xác định vấn đề cần giải để giao cho HS thực cho giải vấn đề HS phải học kiến thức, kĩ cần dạy chương trình mơn học lựa chọn vận dụng kiến thức, kỹ biết để xây dựng học Bước 3: Xây dựng tiêu chí sản phẩm giải pháp giải vấn đề Sau xác định vấn đề cần giải (sản phẩm cần chế tạo) cần xác định rõ tiêu chí giải pháp, sản phẩm Các tiêu chí phải hướng tới việc định hướng trình học tập vận dụng kiến thức HS không nên tập trung đánh giá sản phẩm vật chất Bước 4: Thiết kế tiến trình tố chức hoạt động dạy học Tiến trình tổ chức hoạt động học thiết kế theo phương pháp, kĩ thuật dạy học tích cực với hoạt động học Mỗi hoạt động thiết kế rõ ràng mục đích, nội dung sản phẩm học tập mà HS phải hồn thành Các hoạt động tổ chức lớp học (ở trường, nhà cộng đồng) 1.4 Các bƣớc thiết kế tiến trình dạy học học STEM Mỗi học STEM thường tổ chức theo hoạt động sau: Hoạt động 1: Xác định vấn đề Trong hoạt động này, GV giao cho HS nhiệm vụ học tập chứa đựng vấn đề, HS phải hồn thành sản phẩm học tập cụ thể với tiêu chí địi hỏi HS phải sử dụng kiến thức học để đề xuất, xây dựng giải pháp thiết kế nguyên mẫu sản phẩm cần hoàn thành Tiêu chí sản phẩm yêu cầu quan trọng, "tính mới" sản phẩm, kể sản phẩm quen thuộc với HS; đồng thời, tiêu chí buộc HS phải nắm vững kiến thức thiết kế giải thích thiết kế cho sản phẩm cần làm Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức đề xuất giải pháp Trong hoạt động này, HS thực hoạt động học tích cực, tự lực hướng dẫn GV HS phải tự tìm tịi, chiếm lĩnh kiến thức để sử dụng vào việc đề xuất, thiết kế sản phẩm cần hoàn thành Kết là, HS hoàn thành thiết kế đồng thời học kiến thức theo chương trình mơn học tương ứng Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp Trong hoạt động này, HS tổ chức để trình bày, giải thích bảo vệ thiết kế kèm theo thuyết minh (sử dụng kiến thức học kiến thức có); thể cụ thể giải pháp giải vấn đề Dưới trao đổi, góp ý bạn, GV HS tiếp tục hồn thiện (có thể phải thay đổi để bảo đảm khả thi) thiết kế trước tiến hành chế tạo, thử nghiệm Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm đánh giá HS tiến hành chế tạo mẫu theo thiết kế hoàn thiện; trình chế tạo đồng thời phải tiến hành thử nghiệm đánh giá Trong q trình này, HS phải điều chỉnh thiết kế ban đầu để bảo đảm mẫu chế tạo khả thi tối ưu (theo nhận thức HS) Hoạt động 5: Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh Trong hoạt động này, HS tổ chức để trình bày sản phẩm học tập hoàn thành; trao đổi, thảo luận, đánh giá để tiếp tục điều chỉnh, hoàn thiện 1.5 Năng lực giải vấn đề vá sáng tạo học sinh dạy học học STEM 1.5.1 Khái niệm lực giải vấn đề sáng tạo Năng lực giải vấn đề sáng tạo khả sử dụng hiệu trình nhận thức, hành động thái độ động cảm xúc để phân tích, đề xuất biện pháp lựa chọn giải pháp thực giải tình huống, vấn đề học tập thực tiễn mà khơng có sẵn quy trình thủ tục, giải pháp thơng thường Đồng thời đánh giá giải pháp giải vấn đề sáng tạo để điều chỉnh vận dụng linh hoạt hoàn cảnh nhiệm vụ 1.5.2 Cấu trúc biểu hành vi lực giải vấn đề sáng tạo - NLGQVĐ sáng tạo thể thơng qua hoạt động q trình giải vấn đề, thường có cấu trúc gồm bốn thành tố là: tìm hiểu vấn đề; thiết lập khơng gian vấn đề; lập kế hoạch thực giải pháp; đánh giá phản ánh giải pháp cụ thể - Tìm hiểu vấn đề: nhận biết, xác định, giải thích thông tin ban đầu trung gian tương tác với vấn đề chia sẻ am hiểu vấn đề với người khác - Thiết lập khơng gian, đề xuất giải pháp giải vấn đề: lựa chọn, xếp tích hợp thơng tin với kiến thức học; xác định thông tin trung gian qua đồ thị bảng biểu mơ tả,…Xác định cách thức quy trình chiến lược giải quyết, cách hành động - Lập kế hoạch thực giải pháp + Lập kế hoạch: thiết lập tiến trình thực hiện; thời điểm giải mục tiêu phân bố nguồn lực + Thực kế hoạch: thực trình bày giải pháp điều chỉnh kế hoạch phù hợp thực tiễn; tổ chức trì hiệu hoạt động nhóm để thực giải pháp - Đánh giá phản ánh giải pháp: Đánh giá giải pháp thực hiện; phản ánh suy ngẫm giải pháp thực hiện; đánh giá xác nhận kiến thức kinh nghiệm thu nhận đề xuất phương án giải vấn đề tương tự 1.5.3 Năng lực giải vấn đề sáng tạo dạy học vật lý - Theo chúng tơi, hiểu lực giải vấn đề sáng tạo học sinh học tập Vật lý tổ hợp lực thành tố cho phép người học huy động kiến thức, kỹ thích hợp với thái độ tích cực giải thành cơng nhiệm vụ nhận thức lĩnh hội kiến thức kỹ phương pháp NLGQVĐ sáng tạo học sinh học tập vật lý thể hoạt động trình giải vấn đề - Năng lực hiểu vấn đề sáng tạo gồm: nhận diện vấn đề, hiểu ngôn ngữ diễn đạt vấn đề Để hiểu vấn đề, học sinh thực thao tác tư duy: phân tích, tổng hợp, khái qt hóa, trừu tượng hố…Như vậy, thơng qua tái quy luật Vật lý thí nghiệm hay bối cảnh vật lý giáo viên đưa ra, thông qua thao tác tư học sinh hiểu vấn đề nhiệm vụ nghiên cứu - Năng lực tìm giải pháp thực giải pháp giải vấn đề sáng tạo gồm: Để tìm giải pháp thực giải pháp, học sinh phải sử dụng kiến thức, kinh nghiệm kỹ năng, đồng thời thực thao tác tư phân tích, so sánh, suy luận để hình thành giả thuyết, sử dụng phép đối chiếu, so sánh khâu kiểm chứng giả thuyết; vận dụng thao tác tổng hợp, cụ thể hóa, khái quát hóa để hợp thức hóa kiến thức nội dung cần nghiên cứu - Năng lực trình bày giải pháp kết quả: thể ngôn ngữ nói thuyết trình thảo luận tranh luận bảo vệ kiến thức; Thể ngôn ngữ viết trả lời phiếu tập báo cáo kết thí nghiệm báo cáo, dự án báo cáo thông qua thiết bị công nghệ thông tin lời giải tập - Năng lực đánh giá giải pháp kết quả: điểm mới, tính sáng tạo giải pháp giải vấn đề; trình bày khả áp dụng giải pháp học tập hoạt động thực tiễn; biện luận kết giải pháp, đề xuất giải pháp ưu việt Cở sở thực tiễn việc xây dựng thực dạy Stem số trƣờng THPT 2.1 Thực trạng xây dựng thực dạy STEM môn Vật lý 10 số trƣờng THPT địa bàn TP Vinh Bộ GD-ĐT triển khai thí điểm đến giáo dục STEM triển khai đồng loạt phạm vi toàn quốc Bộ GD-ĐT triển khai phong trào, thi trường phổ thông theo hướng điển thi khoa học kĩ thuật dành cho HS trung học, thi vận dụng kiến thức liên môn vào giải vấn đề thực tiễn… Từ chương trình thí điểm này, phong trào, thi bước đầu có lan tỏa, tác động tích cực, làm chuyển biến dạy học trường địa bàn thành phố Vinh nói riêng, tỉnh Nghệ An nói chung Từ đó, HS thực hành, trải nghiệm nhiều hơn, học tập gắn với sống Tuy nhiên, phong trào dừng lại hình thức thi, thu hút lượng nhỏ GV, HS tham gia, chưa trở thành hoạt động thường xuyên, phổ biến GV HS Hiện nay, thành phố Vinh, với nhiều lợi riêng, việc giáo dục STEM nhiều trường tiểu học trung học sở đưa vào chương trình hoạt động khóa Nhà trường Các năm học trở lại đây, trường THPT thành phố Vinh, Trường THPT chuyên Phan Bội Châu, THPT Hà Huy Tập thành lập câu lạc STEM Phương thức triển khai trường chủ yếu xã hội hóa Nhà trường phối hợp số trung tâm để đưa giáo dục STEM vào trường học …, xây dựng nhiều chuyên đề dạy học STEM, bước đầu đưa vào giảng dạy có hiệu mơn học 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 thực chương trình GDPT Tuy nhiên việc thiết kế tổ chức dạy STEM môn nói chung, Vật Lý nói riêng chưa giáo viên quan tâm thực Chính tơi tiến hành khảo sát tìm hiểu thực trạng xây dựng thực dạy STEM môn Vật lý 10 số trường THPT địa bàn TP Vinh Tuy nhiên, qua khảo sát số trường phổ thông thành phố Vinh, thực tế triển khai cịn gặp nhiều khó khăn, bất cập Dựa vào kết điều tra , nhận thấy: * Đối với giáo viên: - Với phần lớn GV cấp THPT việc thiết kế tổ chức dạy STEM điều vô khó khăn Các GV mong muốn tiếp cận, triển khai dạy học dạy STEM, cách tiếp cận chưa hiệu GV mong muốn có tập huấn có hội tiếp cận nhiều với dạy học định hướng STEM Kết việc điều tra khảo sát giáo viên: Biểu đồ 1: Hiểu biết GV thiết kế tổ chức dạy học học STEM Biểu đồ 1: Thống kê hiểu biết giáo viên thiết kế % % 55 % 35 % Biết sơ sài đầy đủ không quan tâmkhông biết đến Biểu đồ 2: Mức độ cần thiết việc xây dựng tổ chức học STEM dạy học vật lí Biểu đồ 2: Thống kê mức độ cần thiết việc xây dựng tổ chức học STEM dạy học vật lí 1% 6% 35% Rất cần thiết 58% cần thiết cần thiết không cần thiết Biểu đồ 3: Mức độ thƣờng xuyên việc xây dựng tổ chức dạy STEM dạy học vật lí 10 dẫn xây dựng thực dạy STEM để tạo thuận lợi cho giáo viên tổ chức dạy học Việc tập huấn cho giáo viên xây dựng thực dạy STEM cho giáo viên triển khai từ năm học - Trình độ giáo viên chưa đáp ứng yêu cầu Phần lớn giáo viên đào tạo đơn mơn, gặp khó khăn triển khai theo hướng liên mơn Bên cạnh đó, đa số giáo viên ngại học hỏi, ngại chia sẻ với đồng nghiệp nên chưa có liên hệ tốt giáo viên môn dạy học STEM - Chưa có phối hợp chặt chẽ nhà trường tổ chức, doanh nghiệp việc đào tạo tập huấn, hỗ trợ hoạt động giáo dục STEM - Nội dung kiểm tra, đánh giá dạy học gặp rào cản trường học Hiện trường phổ thông việc kiểm tra, đánh giá tổ chức theo thi trắc nghiệm kiểm tra kiến thức, kĩ năng, nặng nề kiến thức thi cử nên đa phần việc triển khai giáo dục STEM phải tránh lớp cuối cấp - Điều kiện sở vật chất chưa đáp ứng yêu cầu đề Sĩ số HS lớp q đơng gây khó khăn cho tổ chức hoạt động, cản trở việc đổi PPDH Trên sở phân tích ngun nhân khó khăn trên, nhận thấy muốn thiết kế tổ chức thành công dạy STEM nhằm phát triển lực giải vấn đề học sinh trước tiên người giáo viên phải dành thời gian tìm hiểu, nghiên cứu kĩ dạy kiến thức vật lí liên quan vận dụng vào thực tiễn Ngoài buổi sinh hoạt chuyên môn cần trao đổi kinh nghiệm với đồng nghiệp thống xây dựng dạy STEM mơn để có kế hoạch dạy học phù hợp Mục tiêu dạy cho học sinh kĩ năng, rèn luyện lực giải vấn đề cho học sinh vận dụng giải tình thực tiễn Xây dựng tổ chức kế hoạch dạy STEM số học chƣơng trình Vật lý 10 nhằm phát triển lực giải vấn đề cho học sinh THPT 3.1 Phân tích đặc điểm nội dung chƣơng trình Vật lý 10 THPT dƣới góc độ STEM Tuân thủ định hướng đổi tồn diện giáo dục phổ thơng, coi trọng việc phát triển toàn diện phẩm chất lực người học khơng coi nhẹ vai trị kiến thức Kiến thức chương trình vật lí lớp 10 coi chất liệu, sở cho việc giúp học sinh hình thành phát triển phẩm chất lực cần có sống tương lai Theo cách tiếp cận đó, kiến thức vật lí lớp 10 đảm bảo: + Phản ánh vấn đề sống, cập nhật thành tựu khoa học công nghệ, phù hợp với văn hóa thực tiễn Việt Nam + Có nhiều ứng dụng thực tế có tác dụng tích cực đến việc phát triển phẩm chất lực học sinh 13 + Có tính điển hình cao, có ý nghĩa tương lai + Phù hợp với đặc điểm tâm sinh lí trải nghiệm lứa tuổi Hs lớp 10 bước vào tuổi niên, trang bị số kiến thức, kĩ định khoa học tự nhiên cấp THCS, em cần hướng dẫn để học vật lí q trình khám phá khoa học Chính q trình xây dựng tổ chức học chương trình vật lí lớp 10 triển khai theo định hướng STEM hoàn tồn hợp lí Gv cần có phương pháp hướng dẫn em khám phá kiến thức vận dụng chúng vào giải vấn đề học tập thực tế sống Từ em nhận biết lực sở trường để bắt đầu định hướng cho nghề nghiệp tương lai sau 3.2 Xây dựng tổ chức kế hoạch dạy STEM số học chƣơng trình vật lí 10 nhằm phát triển lực giải vấn đề cho học sinh THPT KẾ HOẠCH BÀI DẠY STEM KĨ THUẬT Bài 12: CHUYỂN ĐỘNG NÉM Thời gian thực hiện: 02 tiết I Mục tiêu a Về kiến thức - Phát biểu tác dụng lực vận tốc vật - Viết công thức tầm ném xa, tầm ném cao vật - Phân tích quĩ đạo chuyển động vật ném ngang, ném xiên b Về kỹ - Làm việc nhóm, hợp tác thành viên để hồn thành nhiệm vụ - Rèn luyện tư duy, trao đổi ý kiến để đưa kết luận - Rèn luyện kỹ thuyết trình, lên kế hoạch - Thu thập xử lý số liệu c Về phẩm chất - Hứng thú, tham gia tích cực hoạt động - Rèn tính cẩn thận, chấp hành qui định an tồn thực hành - u thích, khám phá khoa học d Về lực - Tìm hiểu kiến thức khoa học cụ thể ứng dụng định luật Niu tơn, chuyển động ném - Năng lực hợp tác với thành viên nhóm 14 - Giải nhiệm vụ thiết kế, chế tạo “máy bắn đá” cách sáng tạo - Tự học, tự nghiên cứu kiến thức, lên kế hoạch thiết kế, chế tạo, thử nghiệm, đánh giá Thiết bị - GV HS chuẩn bị cho gồm: Bìa cac tơng, que kem, kéo, dây chun, bút chì, kẹp giấy, keo( súng bắn keo), pin AA, thìa nhựa, ống hút trà sữa - GV: Máy tính, máy chiếu, loa, laptop, phiếu học tập - HS: tìm hiểu định luật Niuton, chuyển động vật ném xiên, cân vật rắn Tiến trình dạy học Hoạt động 1: Xác định vấn đề a Mục tiêu - GV phải chuyển giao nhiệm vụ cho HS, giúp HS phát vấn đề - HS đọc/ nghe/ xem nội dung tình để xác định vấn đề cần giải Cụ thể HS xem video clip máy bắn đá thời xưa, thảo luận xem nguyên lí hoạt động máy bắn đá chế tạo máy bắn đá b Nội dung - Ngun lí giúp bật bóng Khi bóng bật làm cách để đo khoảng cách bay xa bóng Mỗi lần bắn bóng bóng bay xa mét, làm cách để điều chỉnh tầm bay xa bóng Khó khăn thiết bị gần cố định, cần lợi dụng sức bật đòn bẩy để bật bóng, ta khó điều chỉnh hướng, tầm bay cao, bay xa bóng 15 - Học sinh tìm hiểu máy bắn đá thơng qua phim ảnh nghiên cứu thiết kế, chế tạo mơ hình máy bắn đá mini c Dự kiến sản phẩm Các báo cáo nghiên cứu tình HS: HS ghi câu trả lời vào vở, HS thảo luận nhóm để thống trả lời d Cách thức tổ chức hoạt động - Đại diện nhóm báo cáo thảo luận - GV gợi ý hướng dẫn HS thảo luận để thống - Một số nội dung thảo luận đây: + Tại thiết bị lại bật bóng + Khi làm thiết bị cần đề nguyên vật liệu để bật bóng Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức đề xuất giải pháp a Mục tiêu Nghiên cứu kiến thức liên quan để chế tạo thiết bị Giải thích với thiết bị lại bắn bóng Học sinh thảo luận nhóm đề xuất ý tưởng thiết kế (có tính tốn, lí giải); chọn 01 thiết kế để thử nghiệm Ghi chép thông tin cần thiết vào phiếu hoạt động nhóm b Nội dung hoạt động Học sinh phải nắm số kiến thức sau: Toán học: Quỹ đạo chuyển động vật: đường parabol, liên quan đến đồ thị hàm số bậc hai Khoa học: Động lực học chất điểm + Lực: Tổng hợp phân tích lực: Phân tích lực đàn hồi đòn bẩy + Định luật III Newton: ta tác dụng vào địn bẩy lực địn bẩy tác dụng trở lại lực để đẩy bóng + Chuyển động vật bị ném: Quỹ đạo vật bị ném xiên, tầm bay cao tầm bay xa Kĩ thuật: Quy trình thiết kế kĩ thuật - Bản vẽ kĩ thuật Từ vấn đề thực tế HS nghĩ ra nguyên vật liệu phù hợp để tiến hành lắp ráp c Dự kiến sản phẩm + HS hoàn thành phiếu học tập nhóm + Phiếu học tập GV thiết kế số toán liên quan đến kiến thức 16 học + Phiếu thảo luận nhóm HS lên ý tưởng mơ hình thiết kế đề xuất nguyên vật liệu cần thiết d Cách thức tổ chức hoạt động + GV cho nhóm báo cáo thảo luận dựa sở hồn thành phiếu học tập nhóm + GV hướng dẫn cho HS vận dụng kiến thức học để giải thích kiến thức liên quan đến học + GV chia nhóm HS yêu cầu HS tập hợp nguyên vật liệu cần thiết + HS tiến hành thử mẫu theo điều phối giáo viên Xây dựng lắp đặt mẫu thử Lưu lại trình làm việc ghi chép, hình ảnh video Sau GV lựa chọn mơ hình thích hợp, tối ưu Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp a Mục tiêu Tập hợp nguyên vật liệu cần thiết Xây dựng lắp đặt mẫu thử Lưu lại trình làm việc ghi chép, hình ảnh video Trong mơ hình trên, mơ hình thứ hai đơn giản tốn vật liệu khơng điều chỉnh điều kiện, bóng bay với khoảng cố định Mơ hình thứ điều chỉnh b Nội dung hoạt động Từ mơ hình lắp ráp, chọn mơ hình mà tối ưu nhất, tiết kiệm nguyên vật liệu chi phí lắp đặt c Dự kiến sản phẩm Bản vẽ thiết kế mơ hình sungs bắn bóng nhóm sau lựa chọn mẫu thử nghiệm tối ưu d Cách thức tổ chức hoạt động GV chia HS thành nhóm để vẽ mơ hình, tính tốn ngun vật liệu Hoạt động 4: Chế tạo, Thử nghiệm đánh giá a Mục tiêu - HS phải nắm trước kiến thức nền, chuyển động ném ngang ném xiên - Học sinh lựa chọn sản phẩm tối ưu - GV đánh giá kĩ làm việc nhóm b Nội dung hoạt động Nguyên liệu cần chuẩn bị: [Minh họa] Hai mươi dây chun Một nắp chai 17