Giáo dục phổ thông mới chú trọng phát triển phẩm chấtvà năng lực người học thông qua nội dung giáo dục với những kiến thức, kỹ năngcơ bản, thiết thực hiện đại, phát triển hài hòa đức, tr
SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM PHÁT TRIỂN PHẨM CHẤT, NĂNG LỰC HỌC SINH THÔNG QUA TỔ CHỨC THỰC HIỆN DẠY HỌC CHỦ ĐỀ STEM PHẦN “MOMEN LỰC ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG CỦA VẬT” VẬT LÍ 10, TẠI TRƯỜNG THPT QUỲ HỢP LĨNH VỰC: VẬT LÝ MỤC LỤC Trang PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Thời gian nghiên cứu 1.6 Tính đóng góp đề tài PHẦN II: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHƯƠNG I: CÁC CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI I Cơ sở lí luận 1.1 Một số vấn đề giáo dục STEM 1.1.1 Thuật ngữ STEM 1.1.2 Khoa học - Kĩ thuật - Công nghệ - Toán học 1.1.3 Giáo dục STEM 1.2 Lý thuyết giáo dục STEM trường Trung học 1.2.1 Giáo dục STEM trường trung học 1.2.2 Mục tiêu giáo dục STEM trường trung học 1.2.3 Chủ đề dạy học STEM trường trung học 1.2.4 Phân loại chủ đề STEM dựa vào mục đích dạy học 1.2.5 Phát triển lực sáng tạo học sinh thông qua dạy học chủ đề STEM 1.2.6 Phát triển tư kỹ thuật học sinh thông qua dạy học chủ đề STEM 1.2.7 Phát triển lực hướng nghiệp học sinh thông qua dạy học chủ đề STEM 1.2.8 Quy trình thiết kể chủ đề STEM 1.3 Tổ chức dạy học chủ đề STEM cho học sinh trung học 11 1.3.1 Tổ chức hội thi thiết kế mơ hình sáng tạo theo định hướng giáo dục STEM cho học sinh trung học 11 1.3.2.Dạy học mở mang tính thiết kế chủ đề stem phát triển lực sáng tạo 12 II Cơ sở thực tiễn 13 2.1 Phiếu điều tra 13 2.2 Thực trạng dạy học môn Vật lý trường THPT Quỳ Hợp góc độ giáo dục STEM 18 2.3 Nguyên nhân 19 CHƯƠNG II: THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY CHỦ ĐỀ STEM PHẦN MOMEN LỰC, ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG CỦA VẬT 20 2.1 Thời gian dự kiến thời lượng thực 20 2.2 Thiết kế tổ chức hoạt động dạy học chủ đề STEM phần “Momen Lực, điều kiện cân vật” 20 2.2.1 Xây dựng chủ đề STEM dùng đòn bẩy việc di chuyển vật nặng .20 2.2.2 Xây dựng chủ đề STEM chế tạo cân đòn .25 2.2.3 Kiểm tra đánh giá 30 CHƯƠNG III: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 31 3.1 Mục tiêu thực nghiệm sư phạm 31 3.2 Nội dung thực nghiệm sư phạm 31 PHẦN III KẾT LUẬN 33 PHỤ LỤC .34 TÀI LIỆU THAM KHẢO 41 PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Lý chọn đề tài Năm học 2022-2023 năm thực chương trình giáo dục phổ thông 2018 lớp 10 trung học phổ thông Trên tinh thần Nghị số 29/NQ-TW với nội dung đổi bản, toàn diện giáo dục đào tạo nhấn mạnh “Đổi nội dung giáo dục theo hướng tinh giản, đại, thiết thực, phù hợp với lứa tuổi, trình độ ngành nghề; tăng thực hành, vận dụng kiến thức vào thực tiễn” Giáo dục định hướng phát triển phẩm chất, lực người học nhằm đảm bảo chất lượng đầu việc dạy học Thực mục tiêu giáo dục phổ thông giúp học sinh làm chủ kiến thức phổ thông, biết vận dụng hiệu kiến thức kỹ học vào đời sống tự học suốt đời, có định hướng lựa chọn nghề nghiệp phù hợp, biết xây dựng phát triển hài hòa mối quan hệ xã hội, có cá tính, nhân cách đời sống tâm hồn phong phú, nhờ có sống có ý nghĩa đóng góp tích cực vào phát triển đất nước nhân loại Giáo dục phổ thông trọng phát triển phẩm chất lực người học thông qua nội dung giáo dục với kiến thức, kỹ bản, thiết thực đại, phát triển hài hịa đức, trí, thể, mỹ Vật lý môn khoa học thực nghiệm, nên khâu quan trọng trình đổi phương pháp dạy học Vật lý tăng cường hoạt động nghiên cứu tìm hiểu ứng dụng kỹ thuật Vật lý cho học sinh trình học tập thông qua việc giao nhiệm vụ liên quan đến việc tìm hiểu cơng dụng, ngun tắc hoạt động, cấu tạo, chế tạo sử dụng số dụng cụ đơn giản từ vật liệu sẵn có để học sinh trải nghiệm nghiên cứu khoa học, qua giúp học sinh hiểu biết sâu sắc kiến thức Vật lý Với trải nghiệm ưu việt từ trí tuệ nhân tạo tích hợp lĩnh vực Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ thuật Tốn học gọi tắt “STEM” Tuy nhiên dạy dọc theo định hướng giáo dục STEM trường THPT Quỳ Hợp chưa trọng nhân rộng Đây phương thức giáo dục tích hợp theo cách tiếp cận liên mơn thông qua thực hành, ứng dụng, trải nghiệm, cịn tương đối Chính lý mà chọn đề tài sáng kiến: Phát triển phẩm chất, lực học sinh thông qua tổ chức thực dạy học chủ đề STEM phần “Momen Lực Điều kiện cân vật” Vật Lí 10, trường THPT Quỳ Hợp Để góp phần giúp em nắm vững kiến thức, có khả liên hệ, liên kết kiến thức; có khả vận dụng kiến thức, kĩ vào sống, công việc giúp em thực “Học đôi với hành”, nâng cao hiệu công việc sống lao động sau em 1.2 Mục đích nghiên cứu Nâng cao nhận thức lực tổ chức dạy học chủ đề STEM cho giao viên Tổ chức dạy học chủ đề STEM phần Momen lực, điều kiện cân vật chương trình vật lí lớp 10 thơng qua nhằm phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo,của học sinh, giúp học sinh biết vận dụng kiến thức Momen lực điều kiện cân vật vào sống Tạo niềm vui hứng thú tìm tịi, nghiên cứu, học tập góp phần nâng cao chất lượng giáo dục Hoạt động học tập phù hợp cho dạy học trực tiếp dạy học trải nghiệm Qua hoạt động học tập giúp học sinh biết cách nghiên cứu khoa học 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng: Học sinh lớp 10 trường THPT Quỳ Hợp Phạm vi nghiên cứu: - Nghiên cứu lí luận giáo dục STEM - Nghiên cứu tổ chức hoạt động dạy học chủ đề STEM - Nghiên cứu lí thuyết Momen lực Tìm hiểu số ứng dụng Momen - Nghiên cứu ngun lí cấu tạo cân địn Chế tạo sử dụng cân đòn - Nghiên cứu đòn bẩy, chế tạo sử dụng đòn bẩy 1.4 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu sở lí luận; nghiên cứu tài liệu Momen lực, điều kiện cân vật - Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm khoa học: Nghiên cứu áp dụng kiến thức vật lí chế tạo cơng cụ sử dụng sống - Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Sau hoàn thiện kế hoạch đề tài tiến hành thực nghiệm dạy học đối tượng học sinh khác để kiểm tra đánh giá tính đắn, tính thực tiễn thiết thực đề tài Kết thực nghiệm đánh giá qua phiếu khảo sát kiểm tra học sinh - Phương pháp xử lí số liệu: Bằng tốn thống kê, sử dụng đồ hoạ vẽ đồ thị 1.5 Thời gian nghiên cứu - Từ tháng 5/2021 đến tháng 12/2021 hình thành ý tưởng - Từ tháng 1/2021 đến tháng 12/2022 nghiên cứu thử nghiệm - Từ tháng 01/2023 đến tháng 4/2023 viết thành đề tài 1.6 Tính đóng góp đề tài - Góp phần nâng cao lí luận giáo dục STEM - Đánh giá thực trạng dạy học môn Vật lý trường THPT Quỳ Hợp góc độ giáo dục STEM - Xây dựng tổ chức dạy học số chủ đề STEM phần “Momen Lực, điều kiện cân vật” Vật lý 10 THPT - Phát triển lực giải vấn đề, lực tư kỹ thuật, lực sáng tạo, lực giao tiếp, lực làm việc nhóm, lực hướng nghiệp cho học sinh thông qua dạy học chủ đề STEM - Nội dung đề tài thực tế gần gũi đời sống Đề tài áp dụng phương pháp phù hợp, linh hoạt, đa dạng, sử dụng hình ảnh rõ nét, thí nghiệm đơn giản giúp học sinh dễ hình thành lực sử dụng PHẦN II: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHƯƠNG I: CÁC CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI I Cơ sở lí luận 1.1 Một số vấn đề giáo dục STEM 1.1.1 Thuật ngữ STEM STEM thuật ngữ viết tắt từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) Mathematics (Toán học), thường sử dụng bàn đến sách phát triển Khoa học, Cơng 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 Hình Giáo dục STEM sử dụng theo mô 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, Cơng nghệ, Kĩ thuật Tốn học vào giải số vấn đề thực tiễn bối cảnh cụ thể 1.1.2 Khoa học - Kĩ thuật - Cơng nghệ - Tốn học Mỗi học STEM chương trình giáo dục phổ thơng đề cập đến vấn đề tương đối trọn vẹn, đòi hỏi học sinh phải học sử dụng kiến thức thuộc mơn học chương trình để sử dụng vào giải vấn đề Tiến trình học STEM thực theo quy trình kĩ thuật (Hình 2), việc "Nghiên cứu kiến thức nền" (background research) tiến trình dạy học học STEM việc học để chiếm lĩnh nội dung kiến thức chương trình giáo dục phổ thơng tương ứng với vấn đề cần giải học, học sinh người chủ động nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu bổ trợ, tiến hành thí nghiệm theo chương trình học (nếu có) hướng dẫn giáo viên; vận dụng kiến thức học để đề xuất, lựa chọn giải pháp giải vấn đề; thực hành thiết kế, chế tạo, thử nghiệm mẫu; chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh thiết kế Thơng qua q trình học tập đó, học sinh rèn luyện nhiều kĩ để phát triển phẩm chất, lực Xác định vấn đề Nghiên cứu kiến thức Tốn Lý Hóa Sinh Tin CN Đề xuất giải pháp/bản thiết kế Lựa chọn giải pháp/bản thiết kế Chế tạo mơ hình (ngun mẫu) Thử nghiệm đánh giá Chia sẻ thảo luận Điều chỉnh thiết kế Hình 2: Tiến trình học STEM 1.1.3 Giáo dục STEM Trên sở học STEM cho tất học sinh nêu trên, trình thực có số học sinh có sở trường, hứng thú (là học sinh có vai trị chủ chốt nhóm việc chế tạo, thử nghiệm mẫu) cần khuyến khích tạo điều kiện để tiếp tục mở rộng, sâu Nhà trường cần có hình thức tổ chức phù hợp tạo môi trường để học sinh phát huy lực, sở trường mình; từ phát hướng dẫn học sinh say mê nghiên cứu thực dự án Khoa học, Kĩ thuật để tham gia "Cuộc thi khoa học kĩ thuật dành cho học sinh trung học" Đây mức độ cao giáo dục STEM giáo dục phổ thông 1.2 Lý thuyết giáo dục STEM trường Trung học 1.2.1 Giáo dục STEM trường trung học Giáo dục STEM trường trung học quan điểm dạy học định hướng CHƯƠNG II: THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY CHỦ ĐỀ STEM PHẦN MOMEN LỰC, ĐIỀU KIỆN CÂN BẰNG CỦA VẬT 2.1 Thời gian dự kiến thời lượng thực - Thời gian : Từ tuần 20 đến tuần 24 năm học - Thời lượng: tiết 2.2 Thiết kế tổ chức hoạt động dạy học chủ đề STEM phần “Momen Lực, điều kiện cân vật” 2.2.1 Xây dựng chủ đề STEM dùng địn bẩy việc di chuyển vật nặng Mơ tả chủ đề: Học sinh tìm hiểu vận dụng kiến thức mơ men để chế tạo địn bẩy với tiêu chí cụ thể Sau hồn thành, học sinh thử nghiệm tiến hành đánh giá chất lượng sản phẩm MỤC TIÊU a Kiến thức: - Vận dụng kiến thức cân vật rắn, mơ men để chế tạo địn bẩy theo yêu cầu, tiêu chí cụ thể; - Vận dụng kiến thức cân cách sáng tạo để giải vấn đề tương tự b Kĩ năng: - Tính tốn, vẽ thiết kế địn bẩy đảm bảo tiêu chí đề ra; - Lập kế hoạch cá nhân/nhóm để chế tạo thử nghiệm dựa thiết kế; - Trình bày, bảo vệ thiết kế sản phẩm mình, phản biện ý kiến thảo luận; - Tự nhận xét, đánh giá q trình làm việc cá nhân nhóm c Phẩm chất: - Nghiêm túc, chủ động, tích cực tham gia hoạt động học; - Yêu thích khám phá, tìm tịi vận dụng kiến thức học vào giải nhiệm vụ giao; - Có tinh thần trách nhiệm, hòa đồng, giúp đỡ nhóm, lớp; - Có ý thức tuân thủ tiêu chuẩn kĩ thuật giữ gìn vệ sinh chung thực nghiệm d Năng lực: - Tìm hiểu khoa học: Cụ thể ứng dụng cân vật rắn, mô men 20 - Giải nhiệm vụ thiết kế chế tạo đòn bẩy cách sáng tạo - Hợp tác với thành viên nhóm để thống thiết kế phân công thực hiện; - Tự nghiên cứu kiến thức, lên kế hoạch thiết kế, chế tạo, thử nghiệm đánh giá THIẾT BỊ - Các thiết bị dạy học: mẫu kế hoạch, … - Nguyên vật liệu dụng cụ để chế tạo thử nghiệm đòn bẩy: ● gỗ cứng sắt có chiều dài 1m; ● Thanh kê gỗ cứng dài cỡ 20 cm ● Thước, dao, cưa TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Hoạt động Xác định yêu cầu thiết kế chế tạo a Mục đích hoạt động - Học sinh nắm vững yêu cầu "Thiết kế sử dụng đòn bẩy để nhấc vật nặng” theo tiêu chí: Chắc chắn, nâng vật nặng sức nâng - Học sinh hiểu rõ yêu cầu vận dụng kiến thức dạng cân vật rắn, mô men thuyết minh thiết kế trước sử dụng nguyên vật liệu, dụng cụ cho trước để chế tạo thử nghiệm b Nội dung hoạt động - Tìm hiểu số dạng địn bẩy có thực tế kiến thức dạng cân vật rắn - Xác định nhiệm vụ chế tạo đòn bẩy với tiêu chí: ● Bền, chắc, có tính chịu lực cao ● Có tính cân ổn định c Sản phẩm học tập học sinh - Mơ tả giải thích cách định tính ngun lí chế tạo địn bẩy; - Xác định kiến thức cần sử dụng để thiết kế, chế tạo địn bẩy theo tiêu chí cho d Cách thức tổ chức - Giáo viên giao cho học sinh tìm hiểu địn bẩy (mơ tả, xem hình ảnh, video…) với u cầu: mơ tả đặc điểm, hình dạng địn bẩy; giải thích địn bẩy lại giúp di chuyển vật nặng ? - Học sinh ghi lời mô tả giải thích vào cá nhân; trao đổi với bạn (nhóm đơi học sinh); trình bày thảo luận chung 21 Hoạt động Nghiên cứu kiến thức trọng tâm xây dựng thiết kế a Mục đích hoạt động Học sinh hình thành kiến thức Mô men, điều kiện cân vật rắn đề xuất giải pháp xây dựng thiết kế đòn bẩy b Nội dung hoạt động - Học sinh nghiên cứu sách giáo khoa tài liệu tham khảo kiến thức trọng tâm sau: Mô men, quy tắc mô men Điều kiện cân vật rắn - Học sinh thảo luận thiết kế đòn bẩy đưa giải pháp có Gợi ý: Những hình dạng, kích thước địn bẩy giúp nhấc vật nặng? Các nguyên liệu, dụng cụ cần sử dụng sử dụng nào? - Học sinh xây dựng phương án thiết kế đòn bẩy chuẩn bị cho buổi trình bày trước lớp (các hình thức: thuyết trình, poster, powerpoint ) Hồn thành thiết kế nộp cho giáo viên - Yêu cầu: + Bản thiết kế chi tiết có kèm hình ảnh, mơ tả rõ kích thước, hình dạng địn bẩy nguyên vật liệu sử dụng… + Trình bày, giải thích bảo vệ thiết kế theo tiêu chí đề Chứng minh tác dụng địn bẩy tính tốn cụ thể c Sản phẩm học sinh - Học sinh đề xuất lựa chọn giải pháp có cứ, xây dựng thiết kế địn bẩy đảm bảo tiêu chí - Chế tạo đòn bẩy d Cách thức tổ chức - Giáo viên giao nhiệm vụ cho học sinh: ● Nghiên cứu kiến thức trọng tâm: Mô men lực, điều kiện cân vật có trục quay cố định ● Xây dựng thiết kế đòn bẩy theo yêu cầu; ● Lập kế hoạch trình bày bảo vệ thiết kế - Học sinh thực nhiệm vụ theo nhóm: 22 ● Tự đọc nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu tham khảo, tìm kiếm thơng tin Internet… ● Đề xuất thảo luận ý tưởng ban đầu, thống phương án thiết kế tốt ● Xây dựng hoàn thiện thiết kế địn bẩy ● Lựa chọn hình thức chuẩn bị nội dung báo cáo - Giáo viên quan sát, hỗ trợ học sinh cần thiết Hoạt động Trình bày thiết kế a Mục đích hoạt động Học sinh hoàn thiện thiết kế địn bẩy nhóm b Nội dung hoạt động - Học sinh trình bày, giải thích bảo vệ thiết kế theo tiêu chí đề Chứng minh tải trọng địn bẩy tính tốn cụ thể - Thảo luận, đặt câu hỏi phản biện ý kiến thiết kế; ghi lại nhận xét, góp ý; tiếp thu điều chỉnh thiết kế cần - Phân công công việc, lên kế hoạch chế tạo thử nghiệm đòn bẩy c Sản phẩm học sinh Bản thiết kế đòn bẩy sau điều chỉnh hoàn thiện d Cách thức tổ chức - Giáo viên đưa yêu cầu về: ● Nội dung cần trình bày ● Thời lượng báo cáo ● Cách thức trình bày thiết kế thảo luận - Học sinh báo cáo, thảo luận - Giáo viên điều hành, nhận xét, góp ý hỗ trợ học sinh Hoạt động CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM a Mục đích hoạt động - Học sinh dựa vào thiết kế lựa chọn để chế tạo đòn bẩy đảm bảo yêu cầu đặt - Học sinh thử nghiệm, đánh giá sản phẩm điều chỉnh cần b Nội dung hoạt động - Học sinh sử dụng nguyên vật liệu dụng cụ cho trước (Thanh gỗ, kê) để tiến hành chế tạo đòn bẩy theo thiết kế 23 - Trong q trình chế tạo nhóm đồng thời thử nghiệm điều chỉnh việc dùng đòn bẩy để bẩy vật khác c Sản phẩm học sinh Mỗi nhóm có sản phầm địn bẩy hồn thiện thử nghiệm d Cách thức tổ chức - Giáo viên giao nhiệm vụ: ● Sử dụng nguyên vật liệu dụng cụ cho trước để chế tạo đòn bẩy theo thiết kế; ● Thử nghiệm, điều chỉnh hoàn thiện sản phẩm - Học sinh tiến hành chế tạo, thử nghiệm hồn thiện sản phầm theo nhóm - Giáo viên quan sát, hỗ trợ học sinh cần Hoạt động TRÌNH BÀY SẢN PHẨM a Mục đích hoạt động Các nhóm học sinh giới thiệu địn bẩy trước lớp, chia sẻ kết thử nghiệm, thảo luận định hướng cải tiến sản phầm b Nội dung hoạt động - Các nhóm trình diễn sản phẩm trước lớp - Đánh giá sản phẩm dựa tiêu chí đề ra: ● Có giá 100k, chi phí tiết kiệm ● Độ bền chịu lực cao ● Có tính thẩm mỹ ● Giải thích rõ ngun lí hoạt động địn bẩy ● Khả thuyết trình, bảo vệ thiết kế - Chia sẻ, thảo luận để tiếp tục điều chỉnh, hoàn thiện sản phẩm ● Các nhóm tự đánh giá kết nhóm tiếp thu góp ý, nhận xét từ giáo viên nhóm khác; ● Sau chia sẻ thảo luận, đề xuất phương án điều chỉnh sản phẩm; ● Chia sẻ khó khăn, kiến thức kinh nghiệm rút qua trình thực nhiệm vụ thiết kế chế tạo đòn bẩy c Sản phẩm học sinh Đòn bẩy chế tạo nội dung trình bày báo cáo nhóm 24 PHỤ LỤC CÁC MINH CHỨNG HOẠT ĐỘNG THỰC NGHIỆM Các hình ảnh sản phẩm cân địn 34 Hình ảnh cân thử vật nặng vật nặng sắt, ống khoá… để biết độ xác cân 35 https://youtu.be/TIevweOMOfA https://youtu.be/ckMDL74r2hY https://youtu.be/7Lwnn14WqU0 36