TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC PHẦN “ĐIỆN HỌC” VẬT LÍ 11 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM - Full 10 điểm

TRƯỜNG ĐẠ I H Ọ C QU Ả NG NAM KHOA LÝ – HÓA - SINH -----  ----- HU Ỳ NH TH Ị THU TH Ả O T Ổ CH Ứ C D Ạ Y H Ọ C M Ộ T S Ố KI Ế N TH Ứ C PH ẦN “ĐIỆ N H ỌC” V ẬT LÍ 11 THEO ĐỊNH HƯỚ NG GIÁO D Ụ C STEM KHÓA LU Ậ N T Ố T NGHI ỆP ĐẠ I H Ọ C Qu ảng Nam, tháng 05 năm 2 021 TRƯỜNG ĐẠ I H Ọ C QU Ả NG NAM KHOA LÝ – HÓA - SINH -----  ----- KHÓA LU Ậ N T Ố T NGHI ỆP ĐẠ I H Ọ C Tên đề tài: T Ổ CH Ứ C D Ạ Y H Ọ C M Ộ T S Ố KI Ế N TH Ứ C PH ẦN “ĐIỆ N H ỌC” VẬT LÍ 11 THEO ĐỊNH HƯỚ NG GIÁO D Ụ C STEM Sinh viên th ự c hi ệ n HU Ỳ NH TH Ị THU TH Ả O MSSV: 2117020113 CHUYÊN NGÀNH: SƯ PHẠ M V Ậ T LÝ Khóa h ọ c: 2017 – 2021 Cán b ộ hướ ng d ẫ n T h S BÙI XUÂN DI Ệ U MSCB:…………… Qu ảng Nam, tháng 05 năm 2021 L Ờ I C Ả M ƠN Khóa lu ận này đượ c hoàn thành t ại trường Đạ i h ọ c Qu ả ng Nam, trong quá trình làm khóa lu ậ n t ố t nghi ệp em đã nhận đượ c r ấ t nhi ề u s ự giúp đỡ em để hoàn t ấ t khóa lu ậ n L ời đầ u tiên, em xin kính g ử i l ờ i c ảm ơn đến BGH trường Đạ i h ọ c Qu ả ng Nam, quý th ầ y cô lãnh đạ o V ậ t lí cùng quý th ầ y, c ô trong khoa đã tạo điề u ki ện để em th ự c hi ệ n khóa lu ậ n này Em cũng xin cảm ơn chân thành và sâu sắc đế n gi ảng viên hướ ng d ẫ n Th S Bùi Xuân Di ệ u khoa Lí – Hóa - Sinh đã định hướ ng, c ố v ấ n ch ỉ d ẫn, giúp đỡ cho em trong su ố t quá trình làm khóa lu ậ n này, giúp em hoàn thành đề tài đúng thờ i h ạ n Xin g ử i l ờ i c ảm ơn chân thành tớ i các chuyên gia, quý th ầy cô giáo và các em HS đã tham gia, h ợ p tác và t ạo điề u ki ện, giúp đỡ em trong su ố t quá trình nghiên c ứ u Em xin bày t ỏ lòng bi ế t ơn sâu sắ c t ớ i cha m ẹ, gia đình, ngườ i thân, b ạn bè đã luôn quan tâm, ủ ng h ộ, độ ng viên, khích l ệ, và giúp đỡ để em hoàn thành t ố t bài khóa lu ậ n c ủ a mình M ặ c dù, đã rấ t c ố g ắng nhưng khóa luậ n này s ẽ không tránh kh ỏ i nh ữ ng thi ế u sót, r ấ t mong nh ận đượ c s ự đóng góp, chỉ b ả o t ừ quý th ầy cô để khóa lu ận đượ c hoàn thi ện hơn Cu ố i cùng, em xin kính chúc quý th ầy cô giáo trường Đạ i h ọ c Qu ả ng Nam th ậ t d ồ i dào s ứ c kh ỏe để ti ế p t ụ c th ự c hi ệ n s ứ m ệnh cao đẹ p c ủ a mình M ộ t l ầ n n ữ a, xin chân thành c ảm ơn! Qu ả ng Nam, tháng 5 năm 2021 Hu ỳ nh Th ị Thu Th ả o L ỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đây là công trình do chính em th ự c hi ệ n Các s ố li ệ u và k ế t qu ả nghiên c ứ u trong khóa lu ậ n là trung th ực, khách quan, nghiêm túc và chưa từ ng đượ c tác gi ả khác công b ố trong b ấ t c ứ công trình nào N ế u phát hi ện điề u gì không đúng em xin ch ị u hoàn toàn trách nhi ệ m v ề n ộ i dung khóa lu ậ n c ủ a mình Qu ả ng Nam, thán g 05 năm 2021 Ngườ i th ự c hi ệ n Hu ỳ nh Th ị Thu Th ả o DANH M Ụ C NH Ữ NG T Ừ VI Ế T T Ắ T Từ viết tắt Nghĩa tiếng Anh Nghĩa tiếng Việt STEM Science,Technology, Engineering , Mathematics Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học THCS Trung học cơ sở THPT Trung học phổ thông KHKT Khoa học kĩ thuật CLB Câu lạc bộ GD&ĐT Giáo dục và Đào tạo SGK Sách giáo khoa THM Trường học mới VNEN Viet Nam, ESCUELA, NUVEA Trường học mới ở Việt Nam 5E Engagment, Exploration Explanation, Elaboration/Extension, Evaluation Đặt vấn đề, khám phá, giải thích, mở rộng và đánh giá BGDĐT - GDTrH Bộ giáo dục đào tạo – Giáo dục truyền hình NXB Nhà xuất bản BGH Ban giám hiệu TN Thực nghiệm ĐC Đối chứng PPDH Phương pháp dạy học GV Giáo viên HS Học sinh DANH M Ụ C HÌNH ẢNH SƠ ĐỒ Hình 1 1 Chu trình STEM 4 Hình 1 2 Mối liên hệ của Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học 6 Hình 1 3 Giáo dục STEM và giáo dục truyền thống 9 Hình 1 4 Tiến trình bài học STEM 10 Hình 1 5 Mô hình 5E hướng dẫn tích hợp STEM 14 Hình 2 1 Sơ đồ nối dây cảm biến với Arduino UNO R3 38 Hình 2 2: Sơ đồ nối dây Arduino UNO R3 và servo 38 Biểu đồ 3 1 Phân bố điểm hai nhóm TN và ĐC 46 Biểu đồ 3 2 Đồ thị phân bố tần suất số 1 47 Biểu đồ 3 3 Biểu đồ phân loại HS theo học lực số 1 48 DANH M Ụ C CÁC B Ả NG BI Ể U Bảng 1 1 Phương pháp dạy học 5E 13 Bảng 1 2 Tiêu chí đánh giá dự án khoa học 16 Bảng 2 1 Tiêu chí đánh giá tiến trình dạy học 26 Bảng 2 2 Đánh giá kế hoạch dạy học chủ đề STEM trong môn học 27 Bảng 3 1 Bảng phân bố HS được chọn làm mẫu TN 42 Bảng 3 2 Bảng thống kê các điểm số (X i ) của bài kiểm số 1 45 Bảng 3 3 Bảng phân phối tần suất số 1 46 Bảng 3 4 Bảng phân loại theo học lực của HS số 1 48 Bảng 3 5 Kết quả điều tra mức độ đồng tình của HS 49 M Ụ C L Ụ C PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1 1 Lý do chọn đề tài 1 2 Lịch sử nghiên cứu đề tài 2 3 Mục tiêu đề tài 2 4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2 5 Nhiệm vụ nghiên cứu 2 6 Phương pháp nghiên cứu 3 7 Giả thuyết khoa học 3 8 Bố cục của khóa luận 3 P HẦN 2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 4 CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 4 1 1 Khái niệm STEM 4 1 2 Giáo dục STEM 4 1 3 Một số vấn đề cơ bản về giáo dục STEM 6 1 3 1 STEM trong chương trình giáo dục ở Việt Nam 6 1 3 2 Mục tiêu giáo dục STEM 6 1 3 3 Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM 7 1 3 4 Ưu điểm và hạn chế của giáo dục STEM ở Việt Nam 8 1 3 4 1 Ưu điểm của giáo dục STEM 8 1 3 4 2 Hạn chế của giáo dục STEM 8 1 3 4 3 Sự khác biệt giữa giáo dục STEM và giáo dục truyền thống 9 1 4 Giáo dục STEM trong trường trung học 9 1 4 1 Dạy học các môn khoa học theo phương thức giáo dục STEM 9 1 4 2 Tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM và nghiên cứu khoa học 15 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 18 CHƯƠNG 2 TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC PHẦN “ĐIỆN HỌC” VẬT LÍ 1 1 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 19 2 1 Phân tích nội dung kiến thức của phần ‘Điện học’ Vật lí 11 THPT 19 2 2 Mục tiêu phần điện học 20 2 2 1 Mục tiêu về kiến thức 20 2 2 2 Mục tiêu về kĩ năng 22 2 2 3 Mục tiêu về thái độ 22 2 3 Xây dựng và thực hiện bài học STEM 23 2 3 1 Tiêu chí xây dựng bài học STEM 23 2 3 2 Quy trình xây dựng bài học STEM 24 2 3 3 Tiêu chí đánh giá bài học STEM 26 2 4 Thiết kế tiến trình dạy học một số nội dung phần điện học Vật lí 11 theo phương pháp giáo dục STEM 29 2 4 1 Giáo án dạy học STEM 29 2 4 2 Sơ đồ nối dây và cách lập trình 38 2 4 2 1 Sơ đồ nối dây 38 2 4 2 2: Lập trình cho thùng rác thông minh 38 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 41 CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 42 3 1 Mô tả thực nghiệm sư phạm 42 3 1 1 Mục đích thực nghiệm 42 3 1 2 Nội dung thực nghiệm 42 3 1 3 Đối tượng thực nghiệm 42 3 1 4 Thời gian thực nghiệm 42 3 1 5 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 42 3 2 Tổ chức thực nghiệm sư phạm 42 3 2 1 Chuẩn bị thực nghiệm 42 3 2 2 Tổ chức thực nghiệm 43 3 2 3 Điều tra thăm dò 44 3 3 Những thuận lợi và khó khăn trong quá trình thực nghiệm 44 3 3 1 Thuận lợi 44 3 3 2 Khó khăn 44 3 4 Kết quả TN 45 3 4 1 Kết quả điều tra thăm dò 45 3 4 2 Đánh giá kết quả TN 45 3 4 2 1 Kết quả đánh giá về kiến thức 45 3 4 2 2 Kết quả điều tra HS 49 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 50 PHẦN 3 KẾT LUẬN VÀ K HIẾN NGHỊ 51 1 Kết luận 51 2 Khuyến nghị 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO 52 PHỤ LỤC P1 PHỤ LỤC 1 P1 PHỤ LỤC 2 P4 PHỤ LỤC 3 P5 1 PH Ầ N 1 M Ở ĐẦ U 1 Lý do ch ọn đề tài Xã hội ngày càng phát triển đòi hỏi con người chúng ta phải chủ động, sáng tạo nhiều hơn trong công việc để mang lại hiệu quả tốt nhất Điều này đặt ra cho ngành giáo dục nhiệm vụ cần chuẩn bị cho HS những kĩ năng và kiến thức theo chuẩn toàn c ầu để đáp ứng với nhu cầu hội nhập ngày càng cao của xã hội Giáo dục STEM là một quan điểm dạy học theo tiếp cận liên ngành từ hai trong các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học trở lên Trong đó nội dung học tập được gắn với thực tiễn, phương pháp dạy học theo quan điểm dạy học định hướng hành động Dạy học theo định hướng giáo dục STEM giúp HS vừa học lí thuyết gắn với thực tiễn Bên cạnh việc phát triển các năng lực và tư duy kĩ thuật, giáo dục STEM còn có mục đích nhằm định hướng nghề nghiệp cho HS Việt Nam chúng ta cũng đang từng bước đổi mới giáo dục và hướng đến mô hình giáo dục STEM nhưng chỉ đang ở bước truyền thông và mang tính thử nghiệm, chưa thực sự trở thành một hoạt động giáo dục chính thức trong trường phổ t hông Do vậy, giáo dục STEM rất cần sự quan tâm và nhận thức của toàn xã hội Vật lí với đặc thù là bộ môn khoa học thực nghiệm có tính công nghệ và kĩ thuật rất cao, có nhiều kiến thức liên quan đến thực tiễn, thực hành cùng với nền tảng để học Vật lí là Toán học nên rất thuận lợi trong việc triển khai dạy học theo phương thức STEM bằng các hình thức tăng cường các hoạt động nghiên cứu, trải nghiệm sáng tạo, câu lạc bộ…Qua đó giúp HS hiểu được các ứng dụng khoa học kĩ thuật, chế tạo các sản phẩm áp dụng vào đời sống thực tiễn, đồng thời giúp HS không những hiểu sâu sắc về kiến thức Vật lí, mà từ đó tạo động lực, lòng đam mê, yêu thích bộ môn Nói tóm lại, dạy học Vật lí theo phương thức STEM là một hướng giáo dục phù hợp giúp HS phát triển đầy đủ các năng lực đặc thù và năng lực cốt lõi theo mục tiêu của chương trình GDPT mới Qua quá trình nghiên cứu và giảng dạy bộ môn Vật lí ở THPT chúng tôi thấy có thể khai thác, thiết kế và thực hiện được nhiều chủ đề dạy học STEM ở tất cả các phân môn cơ, nhiệt, điện, quang và một số phần khác của bộ môn Vật lí Trong thực tiễn, các loại máy móc, đồ dung quen thuộc, gần gũi phục vụ trong đời sống đa phần là những sản phẩm được ứng dụng từ điện học nên khai thác các chủ đề để dạy học STEM phần điện học trong chương trình vật lí phổ thông sẽ kích thích được sự hứng thú, tích cực của HS trong quá trình dạy học 2 Xu ấ t phát t ừ nh ữ ng lí do trên, tôi đ ã l ự a ch ọ n đ ề tài : “ T ổ ch ứ c d ạ y h ọ c m ộ t s ố ki ế n th ứ c ph ầ n “ Đi ệ n h ọ c ” v ậ t lí 11 theo đ ị nh hư ớ ng giáo d ụ c STEM đ ể làm đ ề tài nghiên c ứ u 2 L ị ch s ử nghiên c ứ u đ ề tài Hi ệ n nay, có r ấ t nhi ề u công trình nghiên c ứ u v ề STEM và đượ c in thành sách như: Thiế t k ế và t ổ ch ứ c ch ủ đề giáo d ụ c STEM cho HS THCS và cho HS THPT và D ạ y h ọ c ch ủ đề STEM cho HS THCS và HS THPT c ủ a Th s Nguy ễ n Thanh Nga; Giáo d ục STEM trong nhà trườ ng ph ổ thông c ủ a Nguy ễn Văn Biên ; D ạ y h ọ c môn Công ngh ệ ph ổ thông theo định hướ ng STEM c ủa Lê Xuân Quang,… Trên cơ sở nghiên c ứ u, tìm hi ể u v ề giáo d ụ c STEM, ta có th ể th ấ y h ầ u h ế t các tài li ệ u STEM ở trên đều đưa ra nh ữ ng khái ni ệ m chung và thi ế t k ế t ổ ch ứ c ch ủ đề giáo d ụ c STEM ở m ộ t s ố môn t ổ ng h ợp mà chưa đi sâu vào nghiên cứ u riêng t ừ ng b ộ môn, t ừ ng n ộ i dung c ụ th ể có th ể ứ ng d ụng STEM, đặ c bi ệt là đố i v ớ i b ộ môn V ậ t lí Trong năm họ c 2016-2017, H ội đồ ng Anh đã phố i h ợ p ch ặ t ch ẽ v ớ i B ộ GD&ĐT tri ển khai thí điểm phương thứ c giáo d ụ c STEM t ại 14 trườ ng trung h ọ c thu ộ c 5 t ỉ nh/thành ph ố : Hà N ội (8 trường); Nam Định (1 trườ ng); Qu ả ng Ninh (1 trườ ng); H ải Phòng (1 trườ ng) và H ải Dương (3 trường) bước đầu đem lạ i nh ữ ng k ế t qu ả tích c ự c 3 M ụ c tiêu đ ề tài - Xây d ự ng cơ s ở lí lu ậ n v ề giáo d ụ c STEM và cơ s ở lí lu ậ n, cơ s ở th ự c ti ễ n v ề d ạ y h ọ c môn V ậ t lí, c ụ th ể là n ộ i dung ph ầ n Đi ệ n h ọ c l ớ p 11 the o đ ị nh hư ớ ng giáo d ụ c STEM - Thi ế t k ế quy trình d ạ y h ọ c m ộ t s ố n ộ i d ung ki ế n th ứ c, phương pháp gi ả i bài t ậ p ph ầ n Đi ệ n h ọ c theo đ ị nh hư ớ ng giáo d ụ c STEM và v ậ n d ụ ng vào d ạ y h ọ c môn V ậ t lí 11 ph ổ thông ở Vi ệ t Nam 4 Đ ố i tư ợ ng và ph ạ m vi nghiên c ứ u - Đối tượ ng nghiên c ứ u: ph ầ n Đi ệ n h ọ c v ậ t lí 11 theo đ ị nh hư ớ ng giáo d ụ c STEM - Ph ạ m vi nghiên c ứ u: q uá trình d ạ y và h ọ c môn V ậ t lí 11 ph ầ n Đi ệ n h ọ c P h ạ m vi kh ả o sát t ạ i trư ờ ng THPT Tr ầ n Cao Vân, thành ph ố Tam K ỳ , t ỉ nh Qu ả ng Nam 5 Nhi ệ m v ụ nghiên c ứ u - Xây d ựng cơ sở lí lu ậ n và th ự c ti ễ n v ề d ạ y h ọ c môn V ậ t lí 11 ph ầ n Đi ệ n h ọ c theo đ ị nh hư ớ ng giáo d ụ c STEM 3 - Xây d ự ng quy trình d ạ y h ọ c m ộ t s ố n ộ i dung ph ầ n đi ệ n h ọ c V ậ t lí 11 theo đ ị nh hư ớ ng giáo d ụ c STEM Đ ề xu ấ t phương pháp lu ậ n xây d ự ng ch ủ đ ề giáo d ụ c STEM trong d ạ y h ọ c ki ế n th ứ c này Trên cơ s ở đó th ự c nghi ệ m v ớ i môn V ậ t lí 11 ph ầ n Đi ệ n h ọ c - Th ự c nghi ệm sư phạ m nh ằ m ki ể m nghi ệm đánh giá giả thuy ế t nêu ra 6 Phương pháp nghiên cứ u - Nhóm phương pháp nghiên cứ u lí lu ận (phương pháp phân tích, tổ ng h ợ p, khái quát hóa) - Nhóm phương pháp nghiên cứ u th ự c ti ễn (phương pháp điều tra, phương pháp quan sát sư phạm, phương pháp thự c nghi ệm sư phạ m) - Nhóm phương pháp hỗ tr ợ (phương pháp thố ng kê Toán h ọc…) 7 Gi ả thuy ế t khoa h ọ c N ế u thi ế t k ế đượ c quy trình d ạ y h ọ c môn V ật lí theo định hướ ng giáo d ụ c STEM và v ậ n d ụ ng vào xây d ự ng các ch ủ đề , n ộ i dung, cách th ứ c t ổ ch ứ c ho ạt độ ng d ạ y và h ọ c, ki ểm tra đánh giá môn Vậ t lí s ẽ tác độ ng tích c ực đế n k ế t qu ả h ọ c t ậ p, t ạ o s ự h ứ ng thú và góp ph ầ n hình thành, phát tri ển năng lự c c ốt lõi (năng lự c gi ả i quy ế t v ấn đề, năng lự c sáng t ạ o, n ăng lự c h ợ p tác, làm vi ệc nhóm,…) cho HS trong dạ y h ọ c môn V ật lí theo định hướng đổ i m ớ i toàn di ệ n giáo d ụ c Vi ệ t Nam 8 B ố c ụ c c ủ a khóa lu ậ n Ngoài ph ầ n m ở đầ u, k ế t lu ậ n, tài li ệ u tham kh ả o, ph ụ l ụ c thì khóa lu ậ n g ồ m có 3 chương: Chương 1 Cơ sở lí lu ậ n và th ự c ti ễ n c ủ a d ạ y h ọc theo định hướ ng giáo d ụ c STEM Chương 2 Tổ ch ứ c d ạ y h ọ c m ộ t s ố ki ế n th ứ c ph ầ n " Đi ệ n h ọ c " V ậ t lí 11 theo đ ị nh hư ớ ng giáo d ụ c STEM Chương 3 Thự c nghi ệm sư phạ m 4 P H Ầ N 2 N Ộ I DUNG NGHIÊN C Ứ U CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LU Ậ N VÀ TH Ự C TI Ễ N C Ủ A D Ạ Y H Ọ C PH Ầ N “ĐIỆ N H ỌC” V Ậ T LÍ 1 1 THEO Đ Ị NH HƯ Ớ NG GIÁO D Ụ C STEM 1 1 Khái ni ệ m STEM STEM là vi ế t t ắ t c ủ a t ừ Science (Khoa h ọ c), Technology (Công ngh ệ ), Engineering (Kĩ thuậ t), Mathematics (Toán h ọ c) Giáo d ụ c STEM v ề b ả n ch ất đượ c hi ể u trang b ị cho ngườ i h ọ c nh ữ ng ki ế n th ức và kĩ năng cầ n thi ết liên quan đế n các lĩnh vự c khoa h ọ c, công ngh ệ, kĩ thuậ t và toán h ọ c Sự phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học được mô tả bởi chu trình STEM (Hình 1 1 ), trong đó Science là quy trình sáng tạo ra kiến thức khoa học; Engineering là quy trình sử dụng kiến thức khoa học để thiết kế công nghệ mới nhằm giải quyết các vấn đề; Mathematics là công cụ được sử dụng để thu nhận kết quả và chia sẻ kết quả đó với những người khác Hình 1 1 Chu trình STEM 1 2 Giáo d ụ c STEM Giáo d ụ c STEM là m ộ t cách ti ế p c ậ n liên ngành trong quá trình h ọc, trong đó các khái ni ệ m h ọ c thu ậ t mang tính nguyên t ắc đượ c l ồ ng ghép v ớ i các bài h ọ c trong th ự c t ế , ở đó các HS áp dụ ng các ki ế n th ứ c Khoa h ọ c, Công ngh ệ, Kĩ thuậ t và Toán vào trong b ố i c ả nh c ụ th ể , giúp k ế t n ố i gi ữa trườ ng h ọ c, c ộng đồng, nơi làm việ c và các t ổ ch ứ c toàn c ầu, để t ừ đó phát triển các năng lực trong lĩnh vự c STEM và cùng 5 v ới đó có thể c ạ nh tranh trong n ề n kinh t ế m ớ i Trong nghiên c ứ u này giáo d ụ c STEM cũng có thể đượ c hi ể u theo tác gi ả Lê Xuân Quang như sau: “Giáo dụ c STEM là m ộ t quan điể m d ạ y h ọ c theo ti ế p c ậ n liên ngành t ừ hai trong các lĩnh vự c Khoa h ọ c, Công ngh ệ, Kĩ thuậ t và Toán h ọ c tr ở lên Trong đó nộ i dung h ọ c t ập đượ c g ắ n v ớ i th ự c ti ễ n, phương pháp dạ y h ọ c theo quan điể m d ạ y h ọc định hướng hành động” STEM đượ c hi ể u trong giáo d ụ c là: Science (Khoa h ọ c): Là môn h ọ c nh ằ m phát tri ể n kh ả năng sử d ụ ng các ki ế n th ứ c Khoa h ọ c (V ậ t lí, Hóa h ọ c, Sinh h ọ c và Khoa h ọc Trái Đấ t) c ủ a HS, không ch ỉ giúp HS hi ể u v ề th ế gi ớ i t ự nhiên mà còn có th ể v ậ n d ụ ng ki ế n th ức đó để gi ả i quy ế t các v ấn đề khoa h ọ c trong cu ộ c s ố ng hàng ngày Technology (Công ngh ệ ): Là môn h ọ c nh ằ m phát tri ể n kh ả năng sử d ụ ng, qu ả n lí, hi ểu và đánh giá công nghệ c ủ a HS Nó cung c ấ p cho HS nh ững cơ hội để hi ể u v ề công ngh ệ đượ c phát tri ển như thế nào, cung c ấ p cho nh ững kĩ năng để có th ể phân tích đượ c s ự ảnh hưở ng c ủ a công ngh ệ m ớ i t ớ i cu ộ c s ố ng hàng ngày c ủ a HS và c ủ a c ộng đồng… Engineering (Kĩ thuậ t): Là môn h ọ c nh ằ m phát tri ể n s ự hi ể u bi ế t ở HS v ề cách công ngh ệ đang phát triể n thông qua quá trình thi ế t k ế kĩ thuật Kĩ thuậ t cung c ấ p cho HS nh ững cơ hội để tích h ợ p ki ế n th ứ c c ủ a nhi ề u môn h ọ c, giúp cho nh ữ ng khái ni ệ m liên quan tr ở nên tườ ng minh trong cu ộ c s ố ng c ủ a h ọ Kĩ thuật cũng cung cấ p cho HS nh ững kĩ năng để có th ể v ậ n d ụ ng sáng t ạo cơ sở Khoa h ọ c và Toán h ọ c trong quá trình thi ế t k ế các đối tượ ng, các h ệ th ố ng hay xây d ự ng các quy trình s ả n xu ấ t Mathematics (Toán h ọ c): Là môn h ọ c nh ằ m phát tri ể n ở HS kh ả năng phân tích, bi ệ n lu ậ n và truy ền đạt ý tưở ng m ộ t cách hi ệ u qu ả thông qua vi ệ c tính toán, gi ả i thích, các gi ả i pháp gi ả i quy ế t các v ấn đề toán h ọ c trong các tình hu ống đặ t ra Như vậy, giáo dục STEM là một phương thức giáo dục nhằm trang bị cho HS những kiến thức khoa học gắn liền với ứng dụng của chúng trong thực tiễn, qua đó phát triển cho HS năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề cùng với những năng lực khác tương ứng, đáp ứng được yêu cầu của sự phát triển kinh tế – xã hội 6 Hình 1 2 M ố i liên h ệ c ủ a Khoa h ọ c, Công ngh ệ, Kĩ thuậ t và Toán h ọ c 1 3 M ộ t s ố v ấn đề cơ bả n v ề giáo d ụ c STEM 1 3 1 STEM trong chương trình giáo dụ c ở Vi ệ t Nam Bộ GD&ĐT đã đưa ra định hướng các hình thức có thể triển khai STEM như sau: - Dạy học các môn học theo phương thức giáo dục STEM - T ổ ch ứ c các ho ạ t đ ộ ng tr ả i nghi ệ m STEM - Tổ chức hoạt động nghiên cứu K hoa học, K ĩ thuật 1 3 2 Mục tiêu giáo dục STEM Dưới góc độ giáo d ụ c và v ậ n d ụ ng trong b ố i c ả nh Vi ệ t Nam, giáo d ụ c STEM m ộ t m ặ t th ự c hi ện đầy đủ m ụ c tiêu giáo d ục đã nêu trong chương trình giáo dụ c ph ổ thông, m ặ t khác giáo d ụ c STEM nh ằ m: - Phát tri ển các năng lực đặ c thù c ủ a các môn h ọ c thu ộ c v ề STEM cho HS : Đó là nh ữ ng ki ế n th ức, kĩ năng liên quan đế n các môn h ọ c Khoa h ọ c, Công ngh ệ, Kĩ thuậ t và Toán h ọc Trong đó HS biế t liên k ế t các ki ế n th ứ c Khoa h ọ c, Toán h ọc để gi ả i quy ế t các v ấn đề th ự c ti ễ n Bi ế t s ử d ụ ng, qu ả n lí và truy c ậ p Công ngh ệ HS bi ế t v ề quy trình thi ế t k ế và ch ế t ạ o ra các s ả n ph ẩ m - Phát tri ển các năng lự c c ố t lõi cho HS : Giáo d ụ c STEM nh ằ m chu ẩ n b ị cho HS nh ững cơ hội cũng như thách thứ c trong n ề n kinh t ế c ạ nh tranh toàn c ầ u c ủ a th ế k ỉ 21 Bên c ạ nh nh ữ ng hi ể u bi ế t v ề các lĩnh vự c Khoa h ọ c, Công ngh ệ, Kĩ thuậ t, Toán h ọ c, HS s ẽ đượ c phát tri ển tư duy phê phán, khả năng hợp tác để thành công 7 - Định hướ ng ngh ề nghi ệ p cho HS: Giáo d ụ c STEM s ẽ t ạ o cho HS có nh ữ ng ki ế n th ức, kĩ năng mang tính nề n t ả ng cho vi ệ c h ọ c t ậ p ở các b ậ c h ọ c cao hơn cũng như cho nghề nghi ệp trong tương lai củ a HS T ừ đó, góp phầ n xây d ự ng l ực lượ ng lao động có năng lự c, ph ẩ m ch ấ t t ốt đặ c bi ệt là lao động trong lĩnh vự c STEM nh ằm đáp ứ ng m ụ c tiêu xây d ự ng và phát tri ển đất nướ c 1 3 3 Vai trò, ý nghĩa củ a giáo d ụ c STEM Vi ệc đưa giáo dục STEM vào trườ ng THPT mang l ạ i nhi ề u ý nghĩa, phù h ợ p v ớ i đ ị nh hư ớ ng đ ổ i m ớ i giáo d ụ c ph ổ thông C ụ th ể là: – Đả m b ả o giáo d ụ c toàn di ệ n: Tri ể n khai giáo d ụ c STEM ở nhà trườ ng, bên c ạ nh các môn h ọc đang được quan tâm như Toán, Khoa học, các lĩnh vự c Công ngh ệ , Kĩ thuật cũng sẽ được quan tâm, đầu tư trên tấ t c ả các phương diệ n v ề đội ngũ GV, chương trình, cơ sở v ậ t ch ấ t – Nâng cao h ứ ng thú h ọ c t ậ p các môn h ọ c STEM: Các d ự án h ọ c t ậ p trong giáo d ục STEM hướ ng t ớ i vi ệ c v ậ n d ụ ng ki ế n th ức liên môn để gi ả i quy ế t các v ấn đề th ự c ti ễn, HS đượ c ho ạ t đ ộ ng , tr ả i nghi ệ m và th ấ y đư ợ c ý nghĩa c ủ a tri th ứ c v ớ i cu ộ c s ố ng, nh ờ đó s ẽ nâng cao h ứ ng thú h ọ c t ậ p c ủ a HS – Hình thành và phát tri ển năng lự c, ph ẩ m ch ấ t cho HS: Khi tri ể n khai các d ự án h ọ c t ậ p STEM, HS h ợ p tác v ớ i nhau, ch ủ độ ng và t ự l ự c th ự c hi ệ n các nhi ệ m v ụ h ọc; đượ c làm quen ho ạ t đ ộ ng có tính ch ấ t nghiên c ứ u khoa h ọ c Các ho ạ t đ ộ ng nêu trên g óp ph ầ n tích c ự c vào hình thành và phát tri ể n ph ẩ m ch ấ t, năng l ự c cho HS – K ế t n ối trườ ng h ọ c v ớ i c ộng đồ ng: Để đả m b ả o tri ể n khai hi ệ u qu ả giáo d ụ c STEM, cơ sở giáo d ụ c ph ổ thông thườ ng k ế t n ố i v ới các cơ sở giáo d ụ c ngh ề nghi ệ p, đạ i h ọ c t ại địa phương nh ằ m khai thác ngu ồ n l ự c v ề con ngườ i, CSVC tri ể n khai ho ạ t đ ộ ng giáo d ụ c STEM Bên c ạ nh đó, giáo d ụ c STEM ph ổ thông cũng hư ớ ng t ớ i gi ả i quy ế t các v ấ n đ ề có tính đ ặ c thù c ủ a đ ị a phương – Hướ ng nghi ệ p, phân lu ồ ng: T ổ ch ứ c t ố t giáo d ụ c STEM ở trườ ng trung h ọ c, HS s ẽ đượ c tr ả i nghi ệm trong các lĩnh vực STEM, đánh giá đượ c s ự phù h ợp, năng khi ế u, s ở thích c ủ a b ả n thân v ớ i ngh ề nghi ệ p thu ộc lĩnh vự c STEM Th ự c hi ệ n t ố t giáo d ụ c STEM ở trườ ng trung h ọc cũng là cách thứ c thu hút HS theo h ọ c, l ự a ch ọ n các ngành ngh ề thu ộc lĩnh vự c STEM, các ngành ngh ề có nhu c ầ u cao v ề ngu ồ n nhân l ự c trong cu ộ c cách m ạ ng công nghi ệ p l ầ n th ứ tư 8 1 3 4 Ưu điể m và h ạ n ch ế c ủ a giáo d ụ c STEM ở Vi ệ t Nam 1 3 4 1 Ưu điể m c ủ a giáo d ụ c STEM Kiến thức và Kĩ năng STEM liên quan 4 lĩnh vực Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật), Mathematics (Toán học) được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau, giúp HS vừa nắm vững lý thuyết vừa thực hành, tạo ra sản phẩm thực tế, ứng dụng vào cuộc sống Có 6 kĩ năng chính HS s ẽ đư ợ c phát huy, rèn luy ệ n khi tham gia các khóa h ọ c theo đ ị nh hư ớ ng STEM: - Kĩ năng quan sát - Kĩ năng lên k ế ho ạ ch - Kĩ năng th ự c hành - Kĩ năng phân tích toán h ọ c - Kĩ năng đánh giá - Kĩ năng giao ti ế p 1 3 4 2 H ạ n ch ế c ủ a giáo d ụ c STEM Giáo dục STEM đã được nhắc tới nhiều nhưng chưa được triển khai diện rộng do nhiều vấn đề như về cơ sở hạ tầng, về giáo trình và về chất lượng giáo viên - V ớ i khung chương trình đ ề ra, giáo viên v ẫ n g ặ p khó khăn trong t ổ ch ứ c các n ộ i dung, ch ủ đ ề sao cho v ừ a b ả o đ ả m yê u c ầ u c ủ a khung chương trình, v ừ a phát huy s ứ c sáng t ạ o c ủ a h ọ c sinh - M ộ t khó khăn khác là trình đ ộ giáo viên Ph ầ n l ớ n giáo viên ch ỉ đư ợ c đào t ạ o đơn môn, do đó s ẽ g ặ p khó khăn n ế u tri ể n khai d ạ y h ọ c theo hư ớ ng liên ngành như giáo d ụ c STEM b ở i đây là phương pháp đòi h ỏ i th ờ i gian, công s ứ c và ch ấ t xám cho m ỗ i ti ế t h ọ c l ớ n hơn gi ả ng d ạ y trong trư ờ ng Bên c ạ nh đó, đa s ố giáo viên còn ng ạ i h ọ c h ỏ i, ng ạ i chia s ẻ v ớ i đ ồ ng nghi ệ p, nên chưa có s ự ph ố i h ợ p t ố t gi ữ a giáo viên các b ộ môn trong d ạ y h ọ c STEM - Vi ệ c ki ể m tra đánh giá n ế u ch ậ m đ ổ i m ớ i s ẽ là rào c ả n l ớ n nh ấ t ngăn c ả n s ự tri ể n khai STEM trong trư ờ ng ph ổ thông, vì STEM đánh giá thông qua s ả n ph ẩ m, quá trình S inh viên v ẫ n còn tâm lý h ọ c đ ể l ấ y đi ể m, l ấ y b ằ ng; thư ờ ng xuyên không tìm ki ế m và t ự nghiên c ứ u tài li ệ u liên quan đ ế n môn h ọ c - Ngoài ra, sĩ s ố l ớ p h ọ c quá đông cũng gây khó khăn cho t ổ ch ứ c ho ạ t đ ộ ng, c ả n tr ở vi ệ c đ ổ i m ớ i phương pháp d ạ y h ọ c c ủ a giáo viên Vi ệ c không có phòng h ọ c STEM 9 ho ặ c phòng th ự c hành đ ể h ọ c sinh có nơi làm vi ệ c nhóm, nghiên c ứ u, thí nghi ệ m cũng là m ộ t khó khăn V ớ i các n ộ i dung h ọ c t ậ p chuyên sâu hơn như khoa h ọ c máy tính, robotic, l ậ p trình thì c ầ n đ ầ u tư kinh phí l ớ n hơn, nên đây cũng là rào c ả n + Trư ờ ng h ọ c ở nông thôn s ẽ g ặ p khó khăn v ề cơ s ở v ậ t ch ấ t 1 3 4 3 S ự khác bi ệ t gi ữ a giáo d ụ c STEM và giáo d ụ c truy ề n th ố ng Hình 1 3 Giáo d ụ c STEM và giáo d ụ c truy ề n th ố ng Giáo d ụ c STEM và giáo d ụ c truy ề n th ố ng có s ự khác nhau rõ r ệ t v ề phương pháp d ạ y Và hi ệ n nay, Đ ả ng và Nhà nư ớ c ta cũng đang nghiên c ứ u và th ử nghi ệ m phương pháp giáo d ụ c STEM trên di ệ n r ộ ng Đi ề u này h ứ a h ẹ n m ộ t tương lai không xa, t ấ t c ả HS s ẽ t ừ ng bư ớ c t ừ ng bư ớ c ti ế p c ậ n v ớ i n ề n giáo d ụ c m ớ i này và đư ợ c giáo d ụ c t ố t nh ấ t đ ể tr ở thành m ộ t ngư ờ i tài gi ỏ i, có ích cho xã h ộ i 1 4 Giáo dục STE M trong trường trung học 1 4 1 D ạ y h ọ c các môn khoa h ọc theo phương thứ c giáo d ụ c STEM M ỗ i bài h ọ c STEM trong chương trình giáo d ụ c ph ổ thông đ ề c ậ p đ ế n m ộ t v ấ n đ ề tương đ ố i tr ọ n v ẹ n, đòi h ỏ i HS ph ả i h ọ c và s ử d ụ ng ki ế n th ứ c thu ộ c các môn h ọ c trong chươn g trình đ ể s ử d ụ ng vào gi ả i quy ế t v ấ n đ ề đó Ti ế n trình m ỗ i bài h ọ c STEM đư ợ c th ự c hi ệ n ph ỏ ng theo quy trình kĩ thu ậ t (Hình 1 4 ), trong đó vi ệ c "Nghiên c ứ u 10 ki ế n th ứ c n ề n" (background research) trong ti ế n trình d ạ y h ọ c m ỗ i bài h ọ c STEM chính là vi ệ c h ọc để chi ếm lĩnh nộ i dung ki ế n th ức trong chương trình giáo dụ c ph ổ thông tương ứ ng v ớ i v ấn đề c ầ n gi ả i quy ế t trong bài h ọc, trong đó HS là ngườ i ch ủ độ ng nghiên c ứ u SGK , tài li ệ u b ổ tr ợ , ti ế n hành các thí nghi ệ m theo chương trình h ọ c (n ế u có) dư ớ i s ự hư ớ ng d ẫ n c ủ a GV; v ậ n d ụ ng ki ế n th ứ c đã h ọ c đ ể đ ề xu ấ t, l ự a ch ọ n gi ả i pháp gi ả i quy ế t v ấ n đ ề ; th ự c hành thi ế t k ế , ch ế t ạ o, th ử nghi ệ m m ẫ u; chia s ẻ , th ả o lu ậ n, đi ề u ch ỉ nh thi ế t k ế Thông qua quá trình h ọ c t ậ p đó, HS đư ợ c rèn luy ệ n nhi ề u kĩ năng đ ể phát tri ể n ph ẩ m ch ấ t, năng l ự c Hình 1 4 Ti ế n trình bài h ọ c STEM Tiến trình bài học STEM tuân theo quy trình kĩ thuật nêu trên nhưng các "bước" trong quy trình không được thực hiện một cách tuyến tính (hết bước nọ mới sang bước kia) mà có những bước được thực hiện song hành, tương hỗ lẫn nhau Cụ thể là việc "Nghiên cứu kiến thức nền" được thực hiện đồng thời với "Đề xuất giải pháp"; "Chế tạo mô hình" được thực hiện đồng thời với "Thử nghiệm và đánh giá", trong đó bước này vừa là mục tiêu vừa là điều kiện để thực hiện bước kia Vì vậy, mỗi bài học STEM được tổ chức theo 5 hoạt động như sau: Xác đ ị nh v ấ n đ ề Toán Lý Hóa Sinh Nghiên c ứ u ki ế n th ứ c n ề n Tin CN Đ ề xu ấ t các gi ả i pháp /b ả n thi ế t k ế L ự a ch ọ n gi ả i pháp /b ả n thi ế t k ế Ch ế t ạ o mô hình ( nguyên m ẫ u ) Th ử nghi ệ m và đánh giá Chia s ẻ và th ả o lu ậ n Đi ề u ch ỉ nh thi ế t k ế 11 Hoạt động 1: Xác định vấn đề Trong hoạt động này, GV giao cho HS nhiệm vụ học tập chứa đựng vấn đề, trong đó HS phải hoàn thành một sản phẩm học tập cụ thể với các tiêu chí đòi hỏi HS phải sử dụng kiến thức mới trong bài học để đề xuất, xây dựng giải pháp và thiết kế nguyên mẫu của sản phẩm cần hoàn thành Tiêu chí của sản phẩm là yêu cầu hết sức quan trọng, bởi đó chín h là "tính mới" của sản phẩm, kể cả sản phẩm đó là quen thuộc với HS; đồng thời, tiêu chí đó buộc HS phải nắm vững kiến thức mới thiết kế và giải thích được thiết kế cho sản phẩm cần làm – Mục đích: Xác định tiêu chí sản phẩm; phát hiện vấn đề/nhu cầu – Nội dung: Tìm hiểu về hiện tượng, sản phẩm, công nghệ; đánh giá về hiện tượng, sản phẩm, công nghệ – Dự kiến sản phẩm hoạt động của HS: Các mức độ hoàn thành nội dung (Bài ghi chép thông tin về hiện tượng, sản phẩm, công nghệ; đánh giá, đặt câu hỏi về h iện tượng, sản phẩm, công nghệ) – Cách thức tổ chức hoạt động : GV giao nhiệm vụ (nội dung, phương tiện, cách thực hiện, yêu cầu sản phẩm phải hoàn thành); HS thực hiện nhiệm vụ (qua thực tế, tài liệu, video; cá nhân hoặc nhóm); Báo cáo, thảo luận (thời gi an, địa điểm, cách thức); Phát hiện/phát biểu vấn đề (GV hỗ trợ) H oạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp Trong hoạt động này, HS thực hiện hoạt động học tích cực, tự lực dưới sự hướng dẫn của GV Trong bài học STEM sẽ không còn các "tiế t học" thông thường mà ở đó GV "giảng dạy" kiến thức mới cho HS Thay vào đó, HS tự tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức để sử dụng vào việc đề xuất, thiết kế sản phẩm cần hoàn thành Kết quả là khi HS hoàn thành bản thiết kế thì đồng thời HS cũng đã học được kiế n thức mới theo chương trình môn học tương ứng – Mục đích: Hình thành kiến thức mới và đề xuất giải pháp – Nội dung: Nghiên cứu nội dung SGK , tài liệu, thí nghiệm để tiếp nhận, hình thành kiến thức mới và đề xuất giải pháp/thiết kế – Dự kiến sản phẩm ho ạt động của HS: Các mức độ hoàn thành nội dung (Xác định và ghi được thông tin, dữ liệu, giải thích, kiến thức mới, giải pháp/thiết kế) – Cách thức tổ chức hoạt động : GV giao nhiệm vụ (Nêu rõ yêu cầu đọc/nghe/nhìn/làm để xác định và ghi được thông tin, dữ liệu, giải thích, kiến thức 12 mới); HS nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu, làm thí nghiệm (cá nhân, nhóm); Báo cáo, thảo luận; GV điều hành, “chốt” kiến thức mới và hỗ trợ HS đề xuất giải pháp/thiết kế mẫu thử nghiệm H oạt động 3: Lựa chọn giải pháp Trong hoạt động này, HS được tổ chức để trình bày, giải thích và bảo vệ bản thiết kế kèm theo thuyết minh (sử dụng kiến thức mới học và kiến thức đã có); đó là sự thể hiện cụ thể của giải pháp giải quyết vấn đề Dưới sự trao đổi, góp ý của các bạn và GV, H S tiếp tục hoàn thiện (có thể phải thay đổi để bảo đảm khả thi) bản thiết kế trước khi tiến hành chế tạo, thử nghiệm – Mục đích: Lựa chọn giải pháp/bản thiết kế – Nội dung: Trình bày, giải thích, bảo vệ giải pháp/thiết kế để lựa chọn và hoàn thiện – Dự kiến sản phẩm hoạt động của HS: Giải pháp/bản thiết kế được lựa chọn/hoàn thiện – Cách thức tổ chức hoạt động : GV giao nhiệm vụ (Nêu rõ yêu cầu HS trình bày, báo cáo, giải thích, bảo vệ giải pháp/thiết kế); HS báo cáo, thảo luận; GV điều hành, nhận xét, đ ánh giá và hỗ trợ HS lựa chọn giải pháp/thiết kế mẫu thử nghiệm H oạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá Trong hoạt động này, HS tiến hành chế tạo mẫu theo bản thiết kế đã hoàn thiện sau bước 3; trong quá trình chế tạo đồng thời phải tiến hành thử nghiệm và đánh giá Trong quá trình này, HS cũng có thể phải điều chỉnh thiết kế ban đầu để bảo đảm mẫu chế tạo là khả thi – Mục đích: Chế tạo và thử nghiệm mẫu thiết kế – Nội dung: Lựa chọn dụng cụ/thiết bị thí nghiệm; chế tạo mẫu theo thiết kế; thử nghiệm và điều chỉnh – Dự kiến sản phẩm hoạt động của HS: Dụng cụ/thiết bị/mô hình/đồ vật… đã chế tạo và thử nghiệm, đánh giá – Cách thức tổ chức hoạt động : GV giao nhiệm vụ (lựa chọn dụng cụ/thiết bị thí nghiệm để chế tạp, lắp ráp…); HS thực hành chế tạo, lắp ráp và thử nghiệm; GV hỗ trợ HS trong quá trình thực hiện 13 H oạt động 5: Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh Trong hoạt động này, HS được tổ chức để trình bày sản phẩm họ / c tập đã hoàn thành; trao đổi, thảo luận, đánh giá để tiếp tục điều chỉnh, hoàn thiện – Mục đích: Trình bày, chia sẻ, đánh giá sản phẩm nghiên cứu – Nội dung: Trình bày và thảo luận – Dự kiến sản phẩm hoạt động của HS: Dụng cụ/thiết bị/mô hình/đồ vật đã chế tạo được và b ài trình bày báo cáo – Cách thức tổ chức hoạt động : GV giao nhiệm vụ (mô tả rõ yêu cầu và sản phẩm trình bày); HS báo cáo, thảo luận (bài báo cáo, trình chiếu, video, dung cụ/thiết bị/mô hình/đồ vật đã chế tạo…) theo các hình thức phù hợp (trưng bày, triển lãm, sân khấu hóa); GV đánh giá, kết luận, cho điểm và định hướng tiếp tục hoàn thiện Sự phù hợp của tiến trình tổ chức các hoạt động học của HS trong các bài học STEM với phương pháp dạy học tích cực được mô tả trong bảng sau: B ảng 1 1 Phương pháp dạ y h ọ c 5E Phương pháp dạy học 5 E Mô hình THM (VNEN) Giáo d ục STEM Engagement (Đặt vấn đề) Khởi động Xác định vấn đề/ nhu cầu thực tiễn HOẠT ĐỘNG 1: Xác định vấn đề (nêu rõ t iêu chí dụng cụ/thiết bị… cần chế tạo ) Exploration (khám phá) Hình thành kiến thức Nghiên cứu kiến thức mới cần sử dụng HOẠT ĐỘNG 2: Học kiến thức mới ; Đề xuất các giải pháp/Bản thiết kế mẫu cần chế tạo Explanation (giải thích) Luyện tập Elaboration/Extension (mở rộng, thiết kế) Vận dụng hoặc/và mở rộng Đề xuất các giải pháp/ Bản thiết kế Lựa chọn 1 giải pháp/ HOẠT ĐỘNG 3: Trình bày /giải 14 Bản thiết kế thích/ bảo vệ giải pháp /Bản thiết kế mẫu Chế tạo mẫu HOẠT ĐỘNG 4: Lựa chọn dụng cụ, Chế tạo mẫu và thử nghiệm Thử nghiệm – Đánh giá Chia sẻ và thảo luận HOẠT ĐỘNG 5: Trình bày sản phẩm , Đánh giá , Điều chỉnh thiết kế Evaluation (đánh giá) Điều chỉnh thiết kế Quy trình 5E g ồm có 5 giai đoạ n trong m ột chuỗi quá trình dạ y h ọ c là: Engagement (Đặ t v ấn đề ), Exploration (khám phá), Explanation (gi ả i thích), Elaboration/Extension (m ở r ộ ng) và Evaluation (đánh giá) (Hình 1 5) H nh 1 5 h nh 5 hướng d n t ch hợ p STEM Engagement (Đặ t v ấn đề ) : M ụ c tiêu c ủa giai đoạn này là để t ạ o s ự chú ý và quan tâm c ủa HS HS được đặ t vào nh ữ ng tình hu ố ng, s ự ki ệ n hay v ấn đề liên quan đế n n ộ i dung h ọ c t ậ p mang tính thách th ứ c và g ợ i nhu c ầ u HS c ầ n ph ả i gi ả i quy ế t Exploration (khám phá): Đây là giai đoạ n HS tr ả i nghi ệ m thông qua các ho ạ t độ ng như thu thậ p thông tin d ữ li ệ u, quan sát mô hình, thí nghi ệm, điều tra… để gi ả i thích các hi ện tượ ng và phát tri ể n kh ả năng nhậ n th ứ c c ủ a b ả n thân Vai trò c ủ a GV trong giai đoạn khám phá là ngườ i ch ỉ d ẫ n và kh ởi đầ u cho ho ạt độ ng Cung c ấ p cho 15 HS nh ữ ng ki ế n th ứ c n ề n c ầ n thi ế t; nh ữ ng d ụ ng c ụ , nguyên v ậ t li ệ u ph ụ c v ụ ho ạt độ ng tr ả i nghi ệ m c ủa HS và điề u ch ỉ nh Explanation (gi ả i thích) : HS phân tích và di ễ n gi ả i các d ữ li ệu Trao đổ i nh ữ ng ki ế n th ứ c và các gi ả i pháp mang tính kh ả thi S ử d ụ ng công ngh ệ thích h ợp để phân tích và thông tin liên l ạ c Elaboration/Extension (m ở r ộ ng) : Giai đoạn này HS có cơ hội đượ c m ở r ộ ng và c ủ ng c ố nh ữ ng hi ể u bi ế t c ủ a mình v ề các khái ni ệ m, ki ế n th ứ c HS tinh ch ỉ nh các gi ả i pháp, các quy trình S ửa đổ i quy trình th ử nghi ệm để tìm hi ểu thêm Xác đị nh và phân tích các k ế t n ối đế n ngh ề nghi ệ p thu ộc lĩnh vự c STEM Evaluation (đánh giá) : Đánh giá đượ c ti ế n hành thông qua vi ệ c HS ph ả i trình bày gi ả i pháp c ủ a h ọ nh ằ m gi ả i quy ế t các v ấn đề được đặt ra ban đầu HS đượ c tham gia đánh giá đồng đẳ ng HS ph ả i ch ứ ng minh s ự hi ể u bi ế t c ủ a mình d ự a trên k ế t qu ả các nhi ệ m v ụ th ự c hi ệ n GV s ẽ đánh giá cả ki ế n th ức và kĩ năng củ a HS, xem xét nh ữ ng minh ch ứ ng cho th ấ y s ự hi ể u bi ế t c ủ a HS Quy trình trên đượ c xây d ự ng d ự a trên lí thuy ế t ki ế n t ạ o, giúp HS có th ể t ự xây d ự ng nh ữ ng hi ể u bi ế t c ủ a mình thông qua nh ữ ng tr ả i nghi ệ m và nh ững ý tưở ng m ớ i 1 4 2 T ổ ch ứ c ho ạt độ ng tr ả i nghi ệ m STEM và nghiên c ứ u khoa h ọ c Trên cơ sở các bài học STEM cho tất cả HS nêu trên, trong quá trình thực hiện sẽ có một số HS có sở trường, hứng thú, nhất là đối với hoạt động 4 và hoạt động 5 (là những HS có vai trò chủ chốt của nhóm trong việc chế tạo, thử n ghiệm mẫu) cần được khuyến khích và tạo điều kiện để tiếp tục mở rộng, đi sâu Nhà trường cần có những hình thức tổ chức phù hợp tạo môi trường để các HS này được phát huy năng lực, sở trường của mình; cũng từ đó phát hiện và hướng dẫn những HS say mê nghi ên cứu thực hiện các dự án khoa học, kĩ thuật để tham gia " Cuộc thi khoa học kĩ thuật dành cho HS trung học ", “Ngày hội STEM” và những cuộc thi khoa học Kĩ thuật khác Đây là mức độ cao của giáo dục STEM trong giáo dục phổ thông 16 Tiêu chí đánh giá dự án khoa h ọc, kĩ thuật như sau: Bảng 1 2 Tiêu ch đánh giá dự án khoa học Dự án khoa học Dự án kĩ thuật 1 Câu h ỏ i nghiên c ứ u (10 đi ể m) 1 V ấ n đ ề nghiên c ứ u (10 đi ể m) – M ụ c tiêu t ậ p trung và rõ ràng; – Xác đ ị nh đư ợ c s ự đóng góp vào lĩnh v ự c nghiên c ứ u; – Có thể đánh giá được bằng các phương pháp khoa học – Mô t ả s ự đòi h ỏ i th ự c t ế ho ặ c v ấ n đ ề c ầ n gi ả i quy ế t; – Xác đ ị nh các tiêu chí cho gi ả i pháp đ ề xu ấ t; – Lí giải về sự cấp thiết; 2 Thi ế t k ế và phương pháp (15 đi ể m) 2 Thi ế t k ế và phương pháp (15 đi ể m) – K ế ho ạ ch đư ợ c thi ế t k ế và các phương pháp thu th ậ p d ữ li ệ u t ố t; – Các tham s ố , thông s ố và bi ế n s ố phù h ợ p và hoàn ch ỉ nh – S ự tìm tòi các phương án khác nhau đ ể đáp ứ ng nhu c ầ u ho ặ c gi ả i quy ế t v ấ n đ ề ; – Xác đ ị nh gi ả i pháp; – Phát tri ể n nguyên m ẫ u/mô hình 3 Th ự c hi ệ n: thu th ậ p, phân tích và gi ả i thích d ữ li ệ u (20 đi ể m) 3 Th ự c hi ệ n: Xây d ự ng và ki ể m tra (20 đi ể m) – Thu th ậ p và phân tích d ữ li ệ u m ộ t cách h ệ th ố ng; – Tính có th ể l ặ p l ạ i c ủ a k ế t qu ả ; – Áp d ụ ng các phương pháp toán h ọ c và th ố ng kê phù h ợ p; – D ữ li ệ u thu th ậ p đ ủ h ỗ tr ợ cho gi ả i thích và các k ế t lu ậ n – Nguyên m ẫ u ch ứ ng minh đư ợ c thi ế t k ế d ự ki ế n; – Nguyên m ẫ u đư ợ c ki ể m tra trong nhi ề u đi ề u ki ệ n/th ử nghi ệ m – Nguyên m ẫ u ch ứ ng minh đư ợ c kĩ năng công ngh ệ và s ự hoàn ch ỉ nh ự áng t ạ o (20 đi ể m) D ự án ch ứ ng minh tính sáng t ạ o đáng k ể trong m ộ t hay nhi ề u tiêu chí ở trên 5 Tr nh à ( 5 đi ể m) a) Áp phích (Poster) (10 đi ể m) – S ự b ố trí lôgic c ủ a v ậ t/tài li ệ u; – S ự rõ ràng c ủ a các đ ồ th ị và chú thích; – S ự h ỗ tr ợ c ủ a các tài li ệ u trưng bày b) Ph ỏ ng v ấ n (25 đi ể m) – Tr ả l ờ i rõ ràng, súc tích, sâu s ắ c các câu h ỏ i; 17 – Hi ể u bi ế t cơ s ở khoa h ọ c liên quan đ ế n d ự án; – Hi ể u bi ế t v ề s ự gi ả i thích và h ạ n ch ế c ủ a các k ế t qu ả và các k ế t lu ậ n; – M ứ c đ ộ đ ộ c l ậ p trong th ự c hi ệ n d ự án; – S ự th ừ a nh ậ n kh ả năng tác đ ộ ng ti ề m tàng v ề khoa h ọ c, xã h ộ i, kinh t ế ; – Ch ấ t lư ợ ng c ủ a các ý tư ở ng cho nghiên c ứ u ti ế p theo; – Đ ố i v ớ i các d ự án t ậ p th ể , s ự đóng góp và hi ể u bi ế t v ề d ự án c ủ a t ấ t c ả các thành viên 18 K Ế T LU ẬN CHƯƠNG 1 Trong chương này tôi đã nghiên cứ u, trình bày t ổng quan cơ sở lí lu ậ n và th ự c ti ễ n c ủ a d ạ y h ọ c môn V ật lí theo định hướ ng giáo d ụ c STEM N ội dung chương 1 sẽ giúp chúng ta có cái nhìn chung nh ấ t v ề giáo d ụ c STEM Giáo d ụ c STEM hi ện nay đang tr ở thành m ột xu hướ ng giáo d ụ c mang tính t ấ t y ế u trên th ế gi ớ i trong b ố i c ả nh c ạ nh tranh kinh t ế , c ạ nh tranh ngu ồ n nhân l ự c ch ất lượ ng cao gi ữ a các qu ố c gia N ề n giáo d ụ c này đã được đưa vào Việ t Nam thông qua các công ty Công ngh ệ và giáo d ụ c, tuy nhiên đế n nay vi ệ c nghiên c ứ u v ề cơ sở lí lu ậ n và th ự c ti ễ n c ủ a giáo d ụ c STEM nói chung và giáo d ụ c STEM trong d ạ y h ọ c V ật lí chưa được quan tâm đúng mứ c Hi ệ n nay trên th ế gi ớ i và Vi ệ t Nam, giáo d ục STEM đượ c hi ểu dướ i nhi ề u góc độ khác nhau, tuy nhiên m ộ t cách chung nh ấ t có th ể hi ể u giáo d ục STEM trên hai ý cơ b ả n: Th ứ nh ấ t, giáo d ụ c STEM b ả n ch ấ t là d ạ y h ọ c tích h ợ p c ủa các lĩnh vự c là Khoa h ọ c, Công ngh ệ, Kĩ thuậ t và Toán h ọ c Th ứ hai, giáo d ụ c STEM không ch ỉ cung c ấ p cho HS nh ữ ng ki ế n th ứ c v ề m ặ t lí thuy ế t mà còn t ạo cơ hộ i cho HS đượ c tr ả i nghi ệ m, v ậ n d ụ ng ki ế n th ức đã học để gi ả i quy ế t các v ấn đề c ủ a cu ộ c s ố ng g ắ n v ớ i b ố i c ả nh th ự c ti ễn, thông qua đó phát triển các năng lự c chung ở HS Bên c ạnh đó, chương 1 còn cho chúng ta th ấy đượ c vai trò và m ụ c tiêu c ủ a giáo d ục STEM hướ ng đến trong tương lai cũng như những ưu điể m và h ạ n ch ế khi th ự c hi ệ n mô hình giáo d ụ c này ở Vi ệ t Nam T ừ vi ệ c nghiên c ứ u tài li ệ u và kh ả o sát th ự c t ế , tôi đã tổ ng h ợp và đưa ra quy trình giáo dục STEM, quy trình 5E và các tiêu chí đánh giá m ộ t s ả n ph ẩ m ch ấ t lượ ng giúp m ọi người ai cũng có thể d ễ dàng thi ế t k ế m ộ t bài gi ả ng STEM hi ệ u qu ả 19 CHƯƠNG 2 T Ổ CH Ứ C D Ạ Y H Ọ C M Ộ T S Ố KI Ế N TH Ứ C PH Ầ N “ĐI Ệ N H Ọ C” V Ậ T LÍ 1 1 THEO Đ Ị NH HƯ Ớ NG GIÁO D Ụ C STEM 2 1 Phân tích n ộ i dung ki ế n th ứ c c ủ a ph ần ‘Điệ n h ọc’ V ậ t lí 11 THPT Bài Nội dung kiến thức Bài 1 Điện tích Định luật Culông Sự nhiễm điện của các vật Định luật Cu - lông Bài 2 Thuyết êlectron Định luật bảo toàn điện tích Thuyết êlectron Định luật bảo toàn điện tích Bài 3: Điện trường và cường độ điện trường Đường sức điện Điện trường Cường độ điện trường Đường sức điện Bài 4:Công của lực điện Công của lực điện Thế năng của một điện tích trong điện trường Bài 5: Điện thế - Hiệu điện thế Điện thế Hiệu điện thế Bài 6: Tụ điện Tụ điện Điện dung của tụ điện Bài 7: Dòng điện không đổi Nguồn điện Dòng điện Cường độ dòng điện Nguồn điện Suất điện động của nguồn điện Bài 8: Điện năng Công suất điện Điện năng Công suất điện Công và công suất của nguồn điện Bài 9: Định luật Ôm đối với toàn mạch Định luật Ôm đối với toàn mạch Bài 10: Ghép các nguồn điện thành bộ Ghép các nguồn điện thành bộ Bài 11: Phương pháp giải một số bài toán về toàn mạch - Phương pháp giải một số bài toán về toàn mạch Bài 13: Dòng điện trong kim loại Bản chất của dòng điện trong kim loại Điện trở suất kl phụ thuộc nhiệt độ Hiện tượng siêu dẫn, nhiệt điện Bài 14: Dòng điện trong chất điện phân Bản chất của dòng điện trong chất điện phân Các định luật Fa - ra - đây, ứng dụng Bài 15: Dòng điện trong chất khí Sự dẫn điện của chất khí Bản chất của dòng điện trong chất khí Bài 17: Dòng điện trong chất bán dẫn Chất bán dẫn Bản chất của dòng điện trong chất bán dẫn 20 2 2 M ụ c tiêu ph ần điệ n h ọ c 2 2 1 M ụ c tiêu v ề ki ế n th ứ c - Nêu đượ c các cách làm nhi ễm điệ n m ộ t v ậ t( c ọ xát, ti ếp xúc và hưở ng ứ ng) - Phát bi ểu được đị nh lu ậ t Cu-lông và ch ỉ ra đặc điể m c ủ a l ực điệ n gi ữa hai điệ n tích điể m - Vi ết đượ c công th ứ c l ực tương tác giữa các điện tích điểm đặt trong điệ n môi đồ ng tính - Nêu đượ c n ộ i dung chính c ủ a thuy ế t êlectron - Phát bi ểu được đị nh lu ậ t b ảo toàn điệ n tích - Nêu được điện trườ ng t ồ n t ạ i ở đâu, có tính chấ t gì - Phát bi ểu được định nghĩa cường độ điện trườ ng - Phát bi ểu được định nghĩa đườ ng s ức điện, nêu đặc điể m c ủa đườ ng s ức điệ n - Phát bi ểu được đị nh nghĩa điện trường đề u - Nêu được trường tĩnh điện là trườ ng th ế -Vi ết đượ c h ệ th ứ c liên h ệ gi ữ a công c ủ a l ực điện và độ gi ả m th ế năng của điệ n tích trong điện trườ ng - Phát bi ểu được định nghĩa hiệu điệ n th ế gi ữa hai điể m c ủa điện trườ ng và nêu được đơn v ị hi ệu điệ n th ế - Nêu đượ c m ố i liên h ệ gi ữa cường độ điện trường đề u và hi ệu điệ n th ể gi ữ a hai điể m cu ả điện trường đó Nhậ n bi ết được đơn vị đo cường độ điện trườ ng - V ậ n d ụng được đị nh lu ậ t Cu-lông gi ải đượ c các bài t ập đố i v ới hai điệ n tích điể m - V ậ n d ụ ng thuy ết êlectron để gi ả i thích các hi ện tượ ng nhi ễm điệ n - V ậ n d ụng được đị nh lu ậ t Cu-lông và khái ni ệm điện trường để gi ải đượ c các bài t ập đố i v ới hai điện tích điể m -Gi ải đượ c bài t ậ p v ề chuy ển độ ng c ủ a m ột điệ n tích d ọc theo đườ ng s ứ c - Gi ải đượ c các bài t ập đơn giả n v ề êlectron chuy ển động trong điện trường đề u - Nêu đượ c nguyên t ắ c c ấ u t ạ o c ủ a t ụ điệ n Nh ậ n d ạng đưọ c các t ụ điện thườ ng dùng và nêu được ý nghĩa các số ghi trên m ỗ i t ụ điệ n - Phát bi ểu định nghĩa điệ n dung c ủ a t ụ điệ n và nh ậ n bi ết được đơn vị đo điệ n dung - Nêu được điện trườ ng trong t ụ điệ n và m ọi điện trường đều mang năng lượ ng 21 -V ậ n d ụ ng công th ức tính điệ n tích, hi ệu điệ n th ế và năng lượ ng c ủ a t ụ điệ n gi ả i đượ c m ộ t s ố bài t ập đơn giả n - Nêu được dòng điện không đổ i là gì? - Nêu đượ c su ất điện độ ngc ủ a ngu ồn điệ n là gì? - Vi ết đượ c công th ứ c tính c ường độ dòng điệ n và su ất điện độ ng c ủ a ngu ồn điệ n -V ậ n d ụng đượ c công th ứ c tính cường độ dòng điệ n và su ất điệ n c ủ a ngu ồn điệ n - Vi ết đượ c công th ứ c tính công c ủ a ngu ồ n điệ n, công su ấ t c ủ a ngu ồn điệ n, công su ấ t t ỏ a nhi ệ t c ủ a v ậ t d ẫn khi có dòng điệ n ch ạ y qua - Phát bi ểu được đị nh lu ật Ôm đôí vớ i toàn m ạ ch - Tính đượ c hi ệ u su ấ t c ủ a ngu ồn điệ n - Nh ậ n bi ết được trên sơ đồ và trong th ự c t ế , b ộ ngu ồ n m ắ c n ố i ti ế p ho ặ c m ắ c s ong song đơn giả n - V ậ n d ụng đượ c công th ứ c: và trong bài t ậ p - V ậ n d ụng đượ c h ệ th ứ c ho ặ c để gi ả i các bài t ập đố i v ớ i toàn m ạch, trong đó mạ ch ngoài g ồ m nhi ề u nh ất là 3 điệ n tr ở - V ậ n d ụng đượ c công th ức tính sđđ và điệ n tr ở trong c ủ a b ộ ngu ồ n m ắ c n ố i ti ế p, m ắc song song đơn giả n - Nêu được điệ n tr ở su ấ t c ủ a kim lo ại tăng theo nhiệt độ - Nêu đượ c hi ện tượ ng siêu d ẫ n là gì? - Nêu đượ c hi ện tượ ng nhi ệt điệ n là gì? - Nêu đượ c b ả n ch ấ t c ủa dòng điệ n trong ch ất điệ n phân - Phát bi ểu được đị nh lu ậ t Fa-ra- đây về điệ n phân và vi ết đượ c h ệ th ứ c c ủa đị nh lu ậ t này - Nêu đượ c m ộ t s ố ứ ng d ụ ng c ủ a hi ện tượng điệ n phân - V ậ n d ụng đượ c công th ức tính điệ n tr ở su ấ t theo nhi ệt độ và công th ứ c tính su ất điện độ ng nhi ệt điệ n - V ậ n d ụng đị nh lu ậ t Fa-ra- đây để gi ải đượ c các bài t ập đơn giả n v ề hi ện tượ ng điệ n phân - Bi ết đượ c s ự d ẫn điệ n c ủ a ch ấ t khí - Nêu đượ c b ả n ch ấ t c ủa dòng điệ n trong ch ấ t khí - Nêu đượ c b ả n ch ấ t c ủa dòng điệ n trong bán d ẫ n lo ạ i p và bán d ẫ n lo ạ i n 22 2 2 2 M ụ c tiêu v ề kĩ năng Trong quá trình h ọc cũng như sau khi họ c xong m ột chương HS sẽ đượ c rèn luy ệ n nh ững kĩ năng cầ n thi ế t cho vi ệ c h ọ c t ậ p ki ế n th ứ c th ự c t ại và nó cũng góp phầ n hình thành kĩ năng trong quá trình họ c t ậ p ở nh ữ ng m ức độ cao hơn và trong cuộ c s ố ng c ủ a b ản thân HS như: - V ậ n d ụ ng ki ế n th ức đã họ c vào th ự c ti ễ n cu ộ c s ố ng m ộ t cách linh ho ạ t: các v ấn đề v ề điện tích, dòng điệ n, ngu ồn điện …đồ ng th ờ i th ấy đượ c t ầ m quan tr ọ ng c ủ a khoa h ọc trong đờ i s ố ng qua vi ệ c v ậ n d ụng cũng như phát minh giúp cho con người đỡ v ấ t v ả hơn trong cuộ c s ố ng hi ện đạ i - V ậ n d ụ ng ki ế n th ức đã học để gi ả i các bài t ậ p v ề hi ệu điệ n th ế , ngu ồn điệ n, điện năng… để gi ả i các bài t ậ p v ề m ạch điệ n - Thu th ậ p thông tin t ừ các ngu ồ n, kh ả năng tìm hiể u th ự c t ế, sưu tầ m tài li ệ u, khai thác trên t ấ t c ả các phương tiện thông tin đại chúng cũng như trên mạ ng internet - X ử lý thông tin: phân tích, so sánh, t ổ ng h ợ p, suy lu ận, khái quát hóa… để rút ra k ế t lu ậ n - Truy ền đạ t thông tin, tranh lu ậ n nhóm, th ả o lu ậ n, báo cáo k ế t qu ả th ự c hi ệ n - Bước đầ u hình thành kh ả năng tự b ả o v ệ ý ki ế n, làm vi ệ c t ậ p th ể , kh ả năng phân công công vi ệ c trong nhóm - Thi ế t k ế , l ắ p ráp và th ự c hi ệ n các thí nghi ệ m v ớ i nh ữ ng d ụ ng c ụ đơn giả n, g ầ n gũi trong cuộ c s ố ng và d ễ tìm - Kĩ năng diễn đạ t các đại lượ ng v ậ t lý b ằ ng hình v ẽ 2 2 3 M ụ c tiêu v ề thái độ - Tạo sự hứng thú trong học tập môn Vật lý và say mê khoa học qua việc biết được ý nghĩa thực tiễn của kiến thức, những ứng dụng của Vật lý học trong đời sống, giảm bớt những căng thẳng trong học tập làm cho môn học trở nên gần gũi và dễ học hơn - Sẵn sàng áp dụng kiến thức đã học vào thực tiễn cuộc sống - Tác phong làm việc khoa học, trung thực, nghiêm túc, khách quan - Tinh thần tự giác, hợp tác trong học tập nhằm phát triển năng lực tự họ c Có ý thức và tinh thần trách nhiệm trong học tập, đồng thời có ý thức chia sẻ cũng như học hỏi ở mọi người xung quanh trong quá trình học tập cũng như lao động 23 2 3 Xây dựng và thực hiện bài học STEM 2 3 1 Tiêu chí xây dựng bài học STEM Tiêu chí 1: Chủ đề bài học STEM tập trung vào các vấn đề của thực tiễn Trong các bài học STEM, HS được đặt vào các vấn đề thực tiễn xã hội, kinh tế, môi trường và yêu cầu tìm các giải pháp Tiêu chí 2: Cấu trúc bài học STEM theo quy trình thiết kế kĩ thuật Quy trình t hiết kế kĩ thuật cung cấp một tiến trình linh hoạt đưa HS từ việc xác định một vấn đề hoặc một yêu cầu thiết kế đến sáng tạo và phát triển một giải pháp Theo quy trình này, HS thực hiện các hoạt động: (1) Xác định vấn đề – (2) Nghiên cứu kiến thức nền – ( 3) Đề xuất các giải pháp/thiết kế – (4) Lựa chọn giải pháp/thiết kế – (5) Chế tạo mô hình (nguyên mẫu) – (6) Thử nghiệm và đánh giá – (7) Chia sẻ và thảo luận – (8) Điều chỉnh thiết kế Trong thực tiễn dạy học, quy trình 8 bước này được thể hiện qua 5 hoạt động chính: Hoạt động 1: xác định vấn đề (yêu cầu thiết kế, chế tạo) Hoạt động 2: nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất các giải pháp thiết kế Hoạt động 3: trình bày và thảo luận phương án thiết kế Hoạt động 4: chế tạo mô hình/thiết bị theo phương án thiết kế (đã được cải tiến theo góp ý); thử nghiệm và đánh giá Hoạt động 5: Trình bày và thảo luận về sản phẩm được chế tạo; điều chỉnh thiết kế ban đầu Tiêu chí 3: Phương pháp dạy học bài học STEM đưa HS vào hoạt động tìm tòi và khám phá, định hướng hành động, trải nghiệm và sản phẩm Quá trình tìm tòi khám phá được thể hiện trong tất cả các hoạt động của chủ đề STEM, tuy nhiên trong hoạt động 2 và hoạt động 4 quá trình này cần được khai thác triệt để trong hoạt động 2 HS sẽ thực hiện các quan sát, tì m tòi, khám phá để xây dựng, kiểm chứng các quy luật, qua đó học được kiến thức nền đồng thời rèn luyện các kĩ năng tiến trình như: quan sát, đưa ra dự đoán, tiến hành thí nghiệm, đo đạc, thu thập số liệu, phân tích số liệu… trong hoạt động 4, quá trình t ìm tòi khám phá được thể hiện giúp HS kiểm chứng các giải pháp khác nhau để tối ưu hoá sản phẩm Trong các bài học STEM, hoạt động học của HS được thực hiện theo hướng mở có "khuôn khổ" về các điều kiện mà HS được sử dụng (chẳng hạn các vật liệu khả dụng) hoạt động học của HS là hoạt động được chuyển giao và hợp tác; các quyết 24 định về giải pháp giải quyết vấn đề là của chính HS HS thực hiện các hoạt động trao đổi thông tin để chia sẻ ý tưởng và tái thiết kế nguyên mẫu của mình nếu cần HS tự điều chỉnh cá c ý tưởng của mình và thiết kế hoạt động tìm tòi, khám phá của bản thân Tiêu chí 4: Hình thức tổ chức bài học STEM lôi cuốn HS vào hoạt động nhóm kiến tạo Giúp HS làm việc trong một nhóm kiến tạo là một việc khó khăn, đòi hỏi tất cả GV STEM ở trường làm v iệc cùng nhau để áp dụng phương thức dạy học theo nhóm, sử dụng cùng một ngôn ngữ, tiến trình và yêu cầu về sản phẩm học tập mà HS phải hoàn thành Làm việc nhóm trong thực hiện các hoạt động của bài học STEM là cơ sở phát triển năng lực giao tiếp và hợp t ác cho HS Tiêu chí 5: Nội dung bài học STEM áp dụng chủ yếu từ nội dung khoa học và toán mà HS đã và đang học Trong các bài học STEM, GV cần kết nối và tích hợp một cách có mục đích nội dung từ các chương trình Khoa học, Công nghệ, Tin học và Toán Lập kế hoạch để hợp tác với các GV Toán, Công nghệ, Tin học và Khoa học khác để hiểu rõ nội hàm của việc làm thế nào để các mục tiêu khoa học có thể tích hợp trong một bài học đã cho Từ đó, HS dần thấy rằng Khoa học, Công nghệ, Tin học và Toán không phải là các môn học độc lập, mà chúng liên kết với nhau để giải quyết các vần đề Điều đó có liên quan đến việc học Toán, Công nghệ, Tin học và Khoa học c

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

“ĐIỆN HỌC” VẬT LÍ 11 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM

STEM là viết tắt của từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật), Mathematics (Toán học) Giáo dục STEM về bản chất được hiểu trang bị cho người học những kiến thức và kĩ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học

Sự phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học được mô tả bởi chu trình STEM (Hình 1.1), trong đó Science là quy trình sáng tạo ra kiến thức khoa học; Engineering là quy trình sử dụng kiến thức khoa học để thiết kế công nghệ mới nhằm giải quyết các vấn đề; Mathematics là công cụ được sử dụng để thu nhận kết quả và chia sẻ kết quả đó với những người khác

Giáo dục STEM là một cách tiếp cận liên ngành trong quá trình học, trong đó các khái niệm học thuật mang tính nguyên tắc được lồng ghép với các bài học trong thực tế, ở đó các HS áp dụng các kiến thức Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán vào trong bối cảnh cụ thể, giúp kết nối giữa trường học, cộng đồng, nơi làm việc và các tổ chức toàn cầu, để từ đó phát triển các năng lực trong lĩnh vực STEM và cùng

CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM

Khái niệm STEM

STEM là viết tắt của từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật), Mathematics (Toán học) Giáo dục STEM về bản chất được hiểu trang bị cho người học những kiến thức và kĩ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học

Sự phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học được mô tả bởi chu trình STEM (Hình 1.1), trong đó Science là quy trình sáng tạo ra kiến thức khoa học; Engineering là quy trình sử dụng kiến thức khoa học để thiết kế công nghệ mới nhằm giải quyết các vấn đề; Mathematics là công cụ được sử dụng để thu nhận kết quả và chia sẻ kết quả đó với những người khác

Giáo dục STEM

Giáo dục STEM là một cách tiếp cận liên ngành trong quá trình học, trong đó các khái niệm học thuật mang tính nguyên tắc được lồng ghép với các bài học trong thực tế, ở đó các HS áp dụng các kiến thức Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán vào trong bối cảnh cụ thể, giúp kết nối giữa trường học, cộng đồng, nơi làm việc và các tổ chức toàn cầu, để từ đó phát triển các năng lực trong lĩnh vực STEM và cùng với đó có thể cạnh tranh trong nền kinh tế mới Trong nghiên cứu này giáo dục STEM cũng có thể được hiểu theo tác giả Lê Xuân Quang như sau: “Giáo dục STEM là một quan điểm dạy học theo tiếp cận liên ngành từ hai trong các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học trở lên Trong đó nội dung học tập được gắn với thực tiễn, phương pháp dạy học theo quan điểm dạy học định hướng hành động”

STEM được hiểu trong giáo dục là:

Science (Khoa học): Là môn học nhằm phát triển khả năng sử dụng các kiến thức Khoa học (Vật lí, Hóa học, Sinh học và Khoa học Trái Đất) của HS, không chỉ giúp HS hiểu về thế giới tự nhiên mà còn có thể vận dụng kiến thức đó để giải quyết các vấn đề khoa học trong cuộc sống hàng ngày

Technology (Công nghệ): Là môn học nhằm phát triển khả năng sử dụng, quản lí, hiểu và đánh giá công nghệ của HS Nó cung cấp cho HS những cơ hội để hiểu về công nghệ được phát triển như thế nào, cung cấp cho những kĩ năng để có thể phân tích được sự ảnh hưởng của công nghệ mới tới cuộc sống hàng ngày của HS và của cộng đồng…

Engineering (Kĩ thuật): Là môn học nhằm phát triển sự hiểu biết ở HS về cách công nghệ đang phát triển thông qua quá trình thiết kế kĩ thuật Kĩ thuật cung cấp cho

HS những cơ hội để tích hợp kiến thức của nhiều môn học, giúp cho những khái niệm liên quan trở nên tường minh trong cuộc sống của họ Kĩ thuật cũng cung cấp cho HS những kĩ năng để có thể vận dụng sáng tạo cơ sở Khoa học và Toán học trong quá trình thiết kế các đối tượng, các hệ thống hay xây dựng các quy trình sản xuất

Mathematics (Toán học): Là môn học nhằm phát triển ở HS khả năng phân tích, biện luận và truyền đạt ý tưởng một cách hiệu quả thông qua việc tính toán, giải thích, các giải pháp giải quyết các vấn đề toán học trong các tình huống đặt ra

Như vậy, giáo dục STEM là một phương thức giáo dục nhằm trang bị cho HS những kiến thức khoa học gắn liền với ứng dụng của chúng trong thực tiễn, qua đó phát triển cho HS năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề cùng với những năng lực khác tương ứng, đáp ứng được yêu cầu của sự phát triển kinh tế – xã hội

Hình 1.2 Mối liên hệ của Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học

Một số vấn đề cơ bản về giáo dục STEM

1.3.1 STEM trong chương trình giáo dục ở Việt Nam

Bộ GD&ĐT đã đưa ra định hướng các hình thức có thể triển khai STEM như sau:

- Dạy học các môn học theo phương thức giáo dục STEM

- Tổ chức các hoạt động trải nghiệm STEM

- Tổ chức hoạt động nghiên cứu Khoa học, Kĩ thuật

1.3.2 Mục tiêu giáo dục STEM

Dưới góc độ giáo dục và vận dụng trong bối cảnh Việt Nam, giáo dục STEM một mặt thực hiện đầy đủ mục tiêu giáo dục đã nêu trong chương trình giáo dục phổ thông, mặt khác giáo dục STEM nhằm:

- Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học thuộc về STEM cho HS: Đó là những kiến thức, kĩ năng liên quan đến các môn học Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học Trong đó HS biết liên kết các kiến thức Khoa học, Toán học để giải quyết các vấn đề thực tiễn Biết sử dụng, quản lí và truy cập Công nghệ HS biết về quy trình thiết kế và chế tạo ra các sản phẩm

- Phát triển các năng lực cốt lõi cho HS: Giáo dục STEM nhằm chuẩn bị cho HS những cơ hội cũng như thách thức trong nền kinh tế cạnh tranh toàn cầu của thế kỉ 21 Bên cạnh những hiểu biết về các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật, Toán học,

HS sẽ được phát triển tư duy phê phán, khả năng hợp tác để thành công

- Định hướng nghề nghiệp cho HS: Giáo dục STEM sẽ tạo cho HS có những kiến thức, kĩ năng mang tính nền tảng cho việc học tập ở các bậc học cao hơn cũng như cho nghề nghiệp trong tương lai của HS Từ đó, góp phần xây dựng lực lượng lao động có năng lực, phẩm chất tốt đặc biệt là lao động trong lĩnh vực STEM nhằm đáp ứng mục tiêu xây dựng và phát triển đất nước

1.3.3 Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM

Việc đưa giáo dục STEM vào trường THPT mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp với định hướng đổi mới giáo dục phổ thông Cụ thể là:

– Đảm bảo giáo dục toàn diện: Triển khai giáo dục STEM ở nhà trường, bên cạnh các môn học đang được quan tâm như Toán, Khoa học, các lĩnh vực Công nghệ,

Kĩ thuật cũng sẽ được quan tâm, đầu tư trên tất cả các phương diện về đội ngũ GV, chương trình, cơ sở vật chất

– Nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM: Các dự án học tập trong giáo dục STEM hướng tới việc vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn, HS được hoạt động, trải nghiệm và thấy được ý nghĩa của tri thức với cuộc sống, nhờ đó sẽ nâng cao hứng thú học tập của HS

– Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho HS: Khi triển khai các dự án học tập STEM, HS hợp tác với nhau, chủ động và tự lực thực hiện các nhiệm vụ học; được làm quen hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học Các hoạt động nêu trên góp phần tích cực vào hình thành và phát triển phẩm chất, năng lực cho HS

– Kết nối trường học với cộng đồng: Để đảm bảo triển khai hiệu quả giáo dục

STEM, cơ sở giáo dục phổ thông thường kết nối với các cơ sở giáo dục nghề nghiệp, đại học tại địa phương nhằm khai thác nguồn lực về con người, CSVC triển khai hoạt động giáo dục STEM Bên cạnh đó, giáo dục STEM phổ thông cũng hướng tới giải quyết các vấn đề có tính đặc thù của địa phương

– Hướng nghiệp, phân luồng: Tổ chức tốt giáo dục STEM ở trường trung học,

HS sẽ được trải nghiệm trong các lĩnh vực STEM, đánh giá được sự phù hợp, năng khiếu, sở thích của bản thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM Thực hiện tốt giáo dục STEM ở trường trung học cũng là cách thức thu hút HS theo học, lựa chọn các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM, các ngành nghề có nhu cầu cao về nguồn nhân lực trong cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư

1.3.4 Ưu điểm và hạn chế của giáo dục STEM ở Việt Nam

1.3.4.1 Ưu điểm của giáo dục STEM

Kiến thức và Kĩ năng STEM liên quan 4 lĩnh vực Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật), Mathematics (Toán học) được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau, giúp HS vừa nắm vững lý thuyết vừa thực hành, tạo ra sản phẩm thực tế, ứng dụng vào cuộc sống

Có 6 kĩ năng chính HS sẽ được phát huy, rèn luyện khi tham gia các khóa học theo định hướng STEM:

- Kĩ năng lên kế hoạch

- Kĩ năng phân tích toán học

1.3.4.2 Hạn chế của giáo dục STEM

Giáo dục STEM đã được nhắc tới nhiều nhưng chưa được triển khai diện rộng do nhiều vấn đề như về cơ sở hạ tầng, về giáo trình và về chất lượng giáo viên

- Với khung chương trình đề ra, giáo viên vẫn gặp khó khăn trong tổ chức các nội dung, chủ đề sao cho vừa bảo đảm yêu cầu của khung chương trình, vừa phát huy sức sáng tạo của học sinh

- Một khó khăn khác là trình độ giáo viên Phần lớn giáo viên chỉ được đào tạo đơn môn, do đó sẽ gặp khó khăn nếu triển khai dạy học theo hướng liên ngành như giáo dục STEM bởi đây là phương pháp đòi hỏi thời gian, công sức và chất xám cho mỗi tiết học lớn hơn giảng dạy trong trường Bên cạnh đó, đa số giáo viên còn ngại học hỏi, ngại chia sẻ với đồng nghiệp, nên chưa có sự phối hợp tốt giữa giáo viên các bộ môn trong dạy học STEM

- Việc kiểm tra đánh giá nếu chậm đổi mới sẽ là rào cản lớn nhất ngăn cản sự triển khai STEM trong trường phổ thông, vì STEM đánh giá thông qua sản phẩm, quá trình Sinh viên vẫn còn tâm lý học để lấy điểm, lấy bằng; thường xuyên không tìm kiếm và tự nghiên cứu tài liệu liên quan đến môn học

- Ngoài ra, sĩ số lớp học quá đông cũng gây khó khăn cho tổ chức hoạt động, cản trở việc đổi mới phương pháp dạy học của giáo viên Việc không có phòng học STEM hoặc phòng thực hành để học sinh có nơi làm việc nhóm, nghiên cứu, thí nghiệm cũng là một khó khăn Với các nội dung học tập chuyên sâu hơn như khoa học máy tính, robotic, lập trình thì cần đầu tư kinh phí lớn hơn, nên đây cũng là rào cản

+ Trường học ở nông thôn sẽ gặp khó khăn về cơ sở vật chất

1.3.4.3 Sự khác biệt giữa giáo dục STEM và giáo dục truyền thống

Hình 1.3 Giáo dục STEM và giáo dục truyền thống

Giáo dục STEM trong trường trung học

1.4.1 Dạy học các môn khoa học theo phương thức giáo dục STEM

Mỗi bài học STEM trong chương trình giáo dục phổ thông đề cập đến một vấn đề tương đối trọn vẹn, đòi hỏi HS phải học và sử dụng kiến thức thuộc các môn học trong chương trình để sử dụng vào giải quyết vấn đề đó Tiến trình mỗi bài học STEM được thực hiện phỏng theo quy trình kĩ thuật (Hình 1.4), trong đó việc "Nghiên cứu kiến thức nền" (background research) trong tiến trình dạy học mỗi bài học STEM chính là việc học để chiếm lĩnh nội dung kiến thức trong chương trình giáo dục phổ thông tương ứng với vấn đề cần giải quyết trong bài học, trong đó HS là người chủ động nghiên cứu SGK, tài liệu bổ trợ, tiến hành các thí nghiệm theo chương trình học (nếu có) dưới sự hướng dẫn của GV; vận dụng kiến thức đã học để đề xuất, lựa chọn giải pháp giải quyết vấn đề; thực hành thiết kế, chế tạo, thử nghiệm mẫu; chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh thiết kế Thông qua quá trình học tập đó, HS được rèn luyện nhiều kĩ năng để phát triển phẩm chất, năng lực

Hình 1.4 Tiến trình bài học STEM

Tiến trình bài học STEM tuân theo quy trình kĩ thuật nêu trên nhưng các "bước" trong quy trình không được thực hiện một cách tuyến tính (hết bước nọ mới sang bước kia) mà có những bước được thực hiện song hành, tương hỗ lẫn nhau Cụ thể là việc

"Nghiên cứu kiến thức nền" được thực hiện đồng thời với "Đề xuất giải pháp"; "Chế tạo mô hình" được thực hiện đồng thời với "Thử nghiệm và đánh giá", trong đó bước này vừa là mục tiêu vừa là điều kiện để thực hiện bước kia Vì vậy, mỗi bài học STEM được tổ chức theo 5 hoạt động như sau:

Nghiên cứu kiến thức nền

Tin CN Đề xuất các giải pháp/bản thiết kế Lựa chọn giải pháp/bản thiết kế Chế tạo mô hình (nguyên mẫu) Thử nghiệm và đánh giá Chia sẻ và thảo luận Điều chỉnh thiết kế

Hoạt động 1: Xác định vấn đề

Trong hoạt động này, GV giao cho HS nhiệm vụ học tập chứa đựng vấn đề, trong đó HS phải hoàn thành một sản phẩm học tập cụ thể với các tiêu chí đòi hỏi HS phải sử dụng kiến thức mới trong bài học để đề xuất, xây dựng giải pháp và thiết kế nguyên mẫu của sản phẩm cần hoàn thành Tiêu chí của sản phẩm là yêu cầu hết sức quan trọng, bởi đó chính là "tính mới" của sản phẩm, kể cả sản phẩm đó là quen thuộc với HS; đồng thời, tiêu chí đó buộc HS phải nắm vững kiến thức mới thiết kế và giải thích được thiết kế cho sản phẩm cần làm

– Mục đích: Xác định tiêu chí sản phẩm; phát hiện vấn đề/nhu cầu

– Nội dung: Tìm hiểu về hiện tượng, sản phẩm, công nghệ; đánh giá về hiện tượng, sản phẩm, công nghệ

– Dự kiến sản phẩm hoạt động của HS: Các mức độ hoàn thành nội dung (Bài ghi chép thông tin về hiện tượng, sản phẩm, công nghệ; đánh giá, đặt câu hỏi về hiện tượng, sản phẩm, công nghệ)

– Cách thức tổ chức hoạt động: GV giao nhiệm vụ (nội dung, phương tiện, cách thực hiện, yêu cầu sản phẩm phải hoàn thành); HS thực hiện nhiệm vụ (qua thực tế, tài liệu, video; cá nhân hoặc nhóm); Báo cáo, thảo luận (thời gian, địa điểm, cách thức); Phát hiện/phát biểu vấn đề (GV hỗ trợ)

Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp

Trong hoạt động này, HS thực hiện hoạt động học tích cực, tự lực dưới sự hướng dẫn của GV Trong bài học STEM sẽ không còn các "tiết học" thông thường mà ở đó GV "giảng dạy" kiến thức mới cho HS Thay vào đó, HS tự tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức để sử dụng vào việc đề xuất, thiết kế sản phẩm cần hoàn thành Kết quả là khi HS hoàn thành bản thiết kế thì đồng thời HS cũng đã học được kiến thức mới theo chương trình môn học tương ứng

– Mục đích: Hình thành kiến thức mới và đề xuất giải pháp

– Nội dung: Nghiên cứu nội dung SGK, tài liệu, thí nghiệm để tiếp nhận, hình thành kiến thức mới và đề xuất giải pháp/thiết kế

– Dự kiến sản phẩm hoạt động của HS: Các mức độ hoàn thành nội dung (Xác định và ghi được thông tin, dữ liệu, giải thích, kiến thức mới, giải pháp/thiết kế)

– Cách thức tổ chức hoạt động: GV giao nhiệm vụ (Nêu rõ yêu cầu đọc/nghe/nhìn/làm để xác định và ghi được thông tin, dữ liệu, giải thích, kiến thức mới); HS nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu, làm thí nghiệm (cá nhân, nhóm); Báo cáo, thảo luận; GV điều hành, “chốt” kiến thức mới và hỗ trợ HS đề xuất giải pháp/thiết kế mẫu thử nghiệm

Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp

Trong hoạt động này, HS được tổ chức để trình bày, giải thích và bảo vệ bản thiết kế kèm theo thuyết minh (sử dụng kiến thức mới học và kiến thức đã có); đó là sự thể hiện cụ thể của giải pháp giải quyết vấn đề Dưới sự trao đổi, góp ý của các bạn và

GV, HS tiếp tục hoàn thiện (có thể phải thay đổi để bảo đảm khả thi) bản thiết kế trước khi tiến hành chế tạo, thử nghiệm

– Mục đích: Lựa chọn giải pháp/bản thiết kế

– Nội dung: Trình bày, giải thích, bảo vệ giải pháp/thiết kế để lựa chọn và hoàn thiện

– Dự kiến sản phẩm hoạt động của HS: Giải pháp/bản thiết kế được lựa chọn/hoàn thiện

– Cách thức tổ chức hoạt động: GV giao nhiệm vụ (Nêu rõ yêu cầu HS trình bày, báo cáo, giải thích, bảo vệ giải pháp/thiết kế); HS báo cáo, thảo luận; GV điều hành, nhận xét, đánh giá và hỗ trợ HS lựa chọn giải pháp/thiết kế mẫu thử nghiệm

Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá

Trong hoạt động này, HS tiến hành chế tạo mẫu theo bản thiết kế đã hoàn thiện sau bước 3; trong quá trình chế tạo đồng thời phải tiến hành thử nghiệm và đánh giá Trong quá trình này, HS cũng có thể phải điều chỉnh thiết kế ban đầu để bảo đảm mẫu chế tạo là khả thi

– Mục đích: Chế tạo và thử nghiệm mẫu thiết kế

– Nội dung: Lựa chọn dụng cụ/thiết bị thí nghiệm; chế tạo mẫu theo thiết kế; thử nghiệm và điều chỉnh

– Dự kiến sản phẩm hoạt động của HS: Dụng cụ/thiết bị/mô hình/đồ vật… đã chế tạo và thử nghiệm, đánh giá

– Cách thức tổ chức hoạt động: GV giao nhiệm vụ (lựa chọn dụng cụ/thiết bị thí nghiệm để chế tạp, lắp ráp…); HS thực hành chế tạo, lắp ráp và thử nghiệm; GV hỗ trợ

HS trong quá trình thực hiện

Hoạt động 5: Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh

Trong hoạt động này, HS được tổ chức để trình bày sản phẩm họ/c tập đã hoàn thành; trao đổi, thảo luận, đánh giá để tiếp tục điều chỉnh, hoàn thiện

– Mục đích: Trình bày, chia sẻ, đánh giá sản phẩm nghiên cứu

– Nội dung: Trình bày và thảo luận

– Dự kiến sản phẩm hoạt động của HS: Dụng cụ/thiết bị/mô hình/đồ vật đã chế tạo được và bài trình bày báo cáo

TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC PHẦN “ĐIỆN HỌC” VẬT LÍ 11 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM

Phân tích nội dung kiến thức của phần ‘Điện học’ Vật lí 11 THPT

Bài Nội dung kiến thức

Bài 1.Điện tích Định luật Culông Sự nhiễm điện của các vật Định luật Cu-lông Bài 2.Thuyết êlectron Định luật bảo toàn điện tích Thuyết êlectron Định luật bảo toàn điện tích Bài 3: Điện trường và cường độ điện trường Đường sức điện Điện trường Cường độ điện trường.Đường sức điện

Bài 4:Công của lực điện Công của lực điện Thế năng của một điện tích trong điện trường

Bài 5: Điện thế- Hiệu điện thế Điện thế Hiệu điện thế

Bài 6: Tụ điện Tụ điện Điện dung của tụ điện

Bài 7: Dòng điện không đổi Nguồn điện

Dòng điện Cường độ dòng điện

Nguồn điện Suất điện động của nguồn điện

Bài 8: Điện năng Công suất điện Điện năng Công suất điện

Công và công suất của nguồn điện Bài 9: Định luật Ôm đối với toàn mạch Định luật Ôm đối với toàn mạch

Bài 10: Ghép các nguồn điện thành bộ Ghép các nguồn điện thành bộ

Bài 11: Phương pháp giải một số bài toán về toàn mạch

- Phương pháp giải một số bài toán về toàn mạch

Bài 13: Dòng điện trong kim loại

Bản chất của dòng điện trong kim loại Điện trở suất kl phụ thuộc nhiệt độ.Hiện tượng siêu dẫn, nhiệt điện Bài 14: Dòng điện trong chất điện phân

Bản chất của dòng điện trong chất điện phân Các định luật Fa-ra-đây, ứng dụng

Bài 15: Dòng điện trong chất khí Sự dẫn điện của chất khí Bản chất của dòng điện trong chất khí Bài 17: Dòng điện trong chất bán dẫn

Chất bán dẫn Bản chất của dòng điện trong chất bán dẫn

Mục tiêu phần điện học

2.2.1 Mục tiêu về kiến thức

- Nêu được các cách làm nhiễm điện một vật( cọ xát, tiếp xúc và hưởng ứng)

- Phát biểu được định luật Cu-lông và chỉ ra đặc điểm của lực điện giữa hai điện tích điểm

- Viết được công thức lực tương tác giữa các điện tích điểm đặt trong điện môi đồng tính

- Nêu được nội dung chính của thuyết êlectron

- Phát biểu được định luật bảo toàn điện tích

- Nêu được điện trường tồn tại ở đâu, có tính chất gì

- Phát biểu được định nghĩa cường độ điện trường

- Phát biểu được định nghĩa đường sức điện, nêu đặc điểm của đường sức điện

- Phát biểu được định nghĩa điện trường đều

- Nêu được trường tĩnh điện là trường thế

-Viết được hệ thức liên hệ giữa công của lực điện và độ giảm thế năng của điện tích trong điện trường

- Phát biểu được định nghĩa hiệu điện thế giữa hai điểm của điện trường và nêu được đơn vị hiệu điện thế

- Nêu được mối liên hệ giữa cường độ điện trường đều và hiệu điện thể giữa hai điểm cuả điện trường đó Nhận biết được đơn vị đo cường độ điện trường

- Vận dụng được định luật Cu-lông giải được các bài tập đối với hai điện tích điểm

- Vận dụng thuyết êlectron để giải thích các hiện tượng nhiễm điện

- Vận dụng được định luật Cu-lông và khái niệm điện trường để giải được các bài tập đối với hai điện tích điểm

-Giải được bài tập về chuyển động của một điện tích dọc theo đường sức

- Giải được các bài tập đơn giản về êlectron chuyển động trong điện trường đều

- Nêu được nguyên tắc cấu tạo của tụ điện Nhận dạng đưọc các tụ điện thường dùng và nêu được ý nghĩa các số ghi trên mỗi tụ điện

- Phát biểu định nghĩa điện dung của tụ điện và nhận biết được đơn vị đo điện dung

- Nêu được điện trường trong tụ điện và mọi điện trường đều mang năng lượng

-Vận dụng công thức tính điện tích, hiệu điện thế và năng lượng của tụ điện giải được một số bài tập đơn giản

- Nêu được dòng điện không đổi là gì?

- Nêu được suất điện độngcủa nguồn điện là gì?

- Viết được công thức tính cường độ dòng điện và suất điện động của nguồn điện -Vận dụng được công thức tính cường độ dòng điện và suất điện của nguồn điện

- Viết được công thức tính công của nguồn điện, công suất của nguồn điện, công suất tỏa nhiệt của vật dẫn khi có dòng điện chạy qua

- Phát biểu được định luật Ôm đôí với toàn mạch

- Tính được hiệu suất của nguồn điện

- Nhận biết được trên sơ đồ và trong thực tế, bộ nguồn mắc nối tiếp hoặc mắc song song đơn giản

- Vận dụng được công thức: và trong bài tập

- Vận dụng được hệ thức hoặc để giải các bài tập đối với toàn mạch, trong đó mạch ngoài gồm nhiều nhất là 3 điện trở

- Vận dụng được công thức tính sđđ và điện trở trong của bộ nguồn mắc nối tiếp, mắc song song đơn giản

- Nêu được điện trở suất của kim loại tăng theo nhiệt độ

- Nêu được hiện tượng siêu dẫn là gì? -Nêu được hiện tượng nhiệt điện là gì?

- Nêu được bản chất của dòng điện trong chất điện phân

- Phát biểu được định luật Fa-ra-đây về điện phân và viết được hệ thức của định luật này

- Nêu được một số ứng dụng của hiện tượng điện phân

- Vận dụng được công thức tính điện trở suất theo nhiệt độ và công thức tính suất điện động nhiệt điện

- Vận dụng định luật Fa-ra-đây để giải được các bài tập đơn giản về hiện tượng điện phân

- Biết được sự dẫn điện của chất khí

- Nêu được bản chất của dòng điện trong chất khí

- Nêu được bản chất của dòng điện trong bán dẫn loại p và bán dẫn loại n

2.2.2 Mục tiêu về kĩ năng

Trong quá trình học cũng như sau khi học xong một chương HS sẽ được rèn luyện những kĩ năng cần thiết cho việc học tập kiến thức thực tại và nó cũng góp phần hình thành kĩ năng trong quá trình học tập ở những mức độ cao hơn và trong cuộc sống của bản thân HS như:

- Vận dụng kiến thức đã học vào thực tiễn cuộc sống một cách linh hoạt: các vấn đề về điện tích, dòng điện, nguồn điện …đồng thời thấy được tầm quan trọng của khoa học trong đời sống qua việc vận dụng cũng như phát minh giúp cho con người đỡ vất vả hơn trong cuộc sống hiện đại

- Vận dụng kiến thức đã học để giải các bài tập về hiệu điện thế, nguồn điện, điện năng… để giải các bài tập về mạch điện

- Thu thập thông tin từ các nguồn, khả năng tìm hiểu thực tế, sưu tầm tài liệu, khai thác trên tất cả các phương tiện thông tin đại chúng cũng như trên mạng internet

- Xử lý thông tin: phân tích, so sánh, tổng hợp, suy luận, khái quát hóa… để rút ra kết luận

- Truyền đạt thông tin, tranh luận nhóm, thảo luận, báo cáo kết quả thực hiện

- Bước đầu hình thành khả năng tự bảo vệ ý kiến, làm việc tập thể, khả năng phân công công việc trong nhóm

- Thiết kế, lắp ráp và thực hiện các thí nghiệm với những dụng cụ đơn giản, gần gũi trong cuộc sống và dễ tìm

- Kĩ năng diễn đạt các đại lượng vật lý bằng hình vẽ

2.2.3 Mục tiêu về thái độ

- Tạo sự hứng thú trong học tập môn Vật lý và say mê khoa học qua việc biết được ý nghĩa thực tiễn của kiến thức, những ứng dụng của Vật lý học trong đời sống, giảm bớt những căng thẳng trong học tập làm cho môn học trở nên gần gũi và dễ học hơn

- Sẵn sàng áp dụng kiến thức đã học vào thực tiễn cuộc sống

- Tác phong làm việc khoa học, trung thực, nghiêm túc, khách quan

- Tinh thần tự giác, hợp tác trong học tập nhằm phát triển năng lực tự học Có ý thức và tinh thần trách nhiệm trong học tập, đồng thời có ý thức chia sẻ cũng như học hỏi ở mọi người xung quanh trong quá trình học tập cũng như lao động.

Xây dựng và thực hiện bài học STEM

2.3.1 Tiêu chí xây dựng bài học STEM

Tiêu chí 1: Chủ đề bài học STEM tập trung vào các vấn đề của thực tiễn

Trong các bài học STEM, HS được đặt vào các vấn đề thực tiễn xã hội, kinh tế, môi trường và yêu cầu tìm các giải pháp

Tiêu chí 2: Cấu trúc bài học STEM theo quy trình thiết kế kĩ thuật

Quy trình thiết kế kĩ thuật cung cấp một tiến trình linh hoạt đưa HS từ việc xác định một vấn đề hoặc một yêu cầu thiết kế đến sáng tạo và phát triển một giải pháp Theo quy trình này, HS thực hiện các hoạt động: (1) Xác định vấn đề – (2) Nghiên cứu kiến thức nền – (3) Đề xuất các giải pháp/thiết kế – (4) Lựa chọn giải pháp/thiết kế – (5) Chế tạo mô hình (nguyên mẫu) – (6) Thử nghiệm và đánh giá – (7) Chia sẻ và thảo luận – (8) Điều chỉnh thiết kế Trong thực tiễn dạy học, quy trình 8 bước này được thể hiện qua 5 hoạt động chính:

Hoạt động 1: xác định vấn đề (yêu cầu thiết kế, chế tạo)

Hoạt động 2: nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất các giải pháp thiết kế

Hoạt động 3: trình bày và thảo luận phương án thiết kế

Hoạt động 4: chế tạo mô hình/thiết bị theo phương án thiết kế (đã được cải tiến theo góp ý); thử nghiệm và đánh giá

Hoạt động 5: Trình bày và thảo luận về sản phẩm được chế tạo; điều chỉnh thiết kế ban đầu

Tiêu chí 3: Phương pháp dạy học bài học STEM đưa HS vào hoạt động tìm tòi và khám phá, định hướng hành động, trải nghiệm và sản phẩm

Quá trình tìm tòi khám phá được thể hiện trong tất cả các hoạt động của chủ đề STEM, tuy nhiên trong hoạt động 2 và hoạt động 4 quá trình này cần được khai thác triệt để trong hoạt động 2 HS sẽ thực hiện các quan sát, tìm tòi, khám phá để xây dựng, kiểm chứng các quy luật, qua đó học được kiến thức nền đồng thời rèn luyện các kĩ năng tiến trình như: quan sát, đưa ra dự đoán, tiến hành thí nghiệm, đo đạc, thu thập số liệu, phân tích số liệu… trong hoạt động 4, quá trình tìm tòi khám phá được thể hiện giúp HS kiểm chứng các giải pháp khác nhau để tối ưu hoá sản phẩm

Trong các bài học STEM, hoạt động học của HS được thực hiện theo hướng mở có "khuôn khổ" về các điều kiện mà HS được sử dụng (chẳng hạn các vật liệu khả dụng) hoạt động học của HS là hoạt động được chuyển giao và hợp tác; các quyết định về giải pháp giải quyết vấn đề là của chính HS HS thực hiện các hoạt động trao đổi thông tin để chia sẻ ý tưởng và tái thiết kế nguyên mẫu của mình nếu cần HS tự điều chỉnh các ý tưởng của mình và thiết kế hoạt động tìm tòi, khám phá của bản thân

Tiêu chí 4: Hình thức tổ chức bài học STEM lôi cuốn HS vào hoạt động nhóm kiến tạo

Giúp HS làm việc trong một nhóm kiến tạo là một việc khó khăn, đòi hỏi tất cả

GV STEM ở trường làm việc cùng nhau để áp dụng phương thức dạy học theo nhóm, sử dụng cùng một ngôn ngữ, tiến trình và yêu cầu về sản phẩm học tập mà HS phải hoàn thành Làm việc nhóm trong thực hiện các hoạt động của bài học STEM là cơ sở phát triển năng lực giao tiếp và hợp tác cho HS

Tiêu chí 5: Nội dung bài học STEM áp dụng chủ yếu từ nội dung khoa học và toán mà HS đã và đang học

Trong các bài học STEM, GV cần kết nối và tích hợp một cách có mục đích nội dung từ các chương trình Khoa học, Công nghệ, Tin học và Toán Lập kế hoạch để hợp tác với các GV Toán, Công nghệ, Tin học và Khoa học khác để hiểu rõ nội hàm của việc làm thế nào để các mục tiêu khoa học có thể tích hợp trong một bài học đã cho Từ đó, HS dần thấy rằng Khoa học, Công nghệ, Tin học và Toán không phải là các môn học độc lập, mà chúng liên kết với nhau để giải quyết các vần đề Điều đó có liên quan đến việc học Toán, Công nghệ, Tin học và Khoa học của HS

Tiêu chí 6: Tiến trình bài học STEM tính đến có nhiều đáp án đúng và coi sự thất bại như là một phần cần thiết trong học tập

Một câu hỏi nghiên cứu đặt ra, có thể đề xuất nhiều giả thuyết khoa học; một vấn đề cần giải quyết, có thể đề xuất nhiều phương án, và lựa chọn phương án tối ưu Trong các giả thuyết khoa học, chỉ có một giả thuyết đúng Ngược lại, các phương án giải quyết vấn đề đều khả thi, chỉ khác nhau ở mức độ tối ưu khi giải quyết vấn đề Tiêu chí này cho thấy vai trò quan trọng của năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo trong dạy học STEM

2.3.2 Quy trình xây dựng bài học STEM

Bước 1: Lựa chọn chủ đề bài học

Căn cứ vào nội dung kiến thức trong chương trình môn học và các hiện tượng, quá trình gắn với các kiến thức đó trong tự nhiên; quy trình hoặc thiết bị công nghệ có sử dụng của kiến thức đó trong thực tiễn để lựa chọn chủ đề của bài học Những ứng dụng đó có thể là: Cầu vồng – Ra đar – Máy quang phổ lăng kính; Kính tiềm vọng, kính mắt; Ống nhòm, kính thiên văn; Sự chìm, nổi – lực đẩy Ác–si–mét – Thuyền/bè; Hiện tượng cảm ứng điện từ – Định luật Cảm ứng điện từ và Định luật Lenxơ – Máy phát điện/động cơ điện; Vật liệu cơ khí; Các phương pháp gia công cơ khí; Các cơ cấu truyền và biến đổi chuyển động; Các mối ghép cơ khí; Mạch điện điều khiển cho ngôi nhà thông minh

Bước 2: Xác định vấn đề cần giải quyết

Sau khi chọn chủ đề của bài học, cần xác định vấn đề cần giải quyết để giao cho HS thực hiện sao cho khi giải quyết vấn đề đó, HS phải học được những kiến thức, kĩ năng cần dạy trong chương trình môn học đã được lựa chọn (đối với STEM kiến tạo) hoặc vận dụng những kiến thức, Kĩ năng đã biết (đối với STEM vận dụng) để xây dựng bài học Theo những ví dụ nêu trên, nhiệm vụ giao cho HS thực hiện trong các bài học có thể là: Thiết kế, chế tạo một máy quang phổ đơn giản trong bài học về bản chất sóng của ánh sáng; Thiết kế, chế tạo một ống nhòm đơn giản khi học về hiện tượng phản xạ và khúc xạ ánh sáng; Chế tạo bè nổi/thuyền khi học về Định luật Ác–si–mét; Chế tạo máy phát điện/động cơ điện khi học về cảm ứng điện từ; Thiết kế mạch lôgic khi học về dòng điện không đổi; Thiết kế robot leo dốc, cầu bắc qua hai trụ, hệ thống tưới nước tự động, mạch điện cảnh báo và điều khiển cho ngôi nhà thông minh

Bước 3: Xây dựng tiêu chí của thiết bị/giải pháp giải quyết vấn đề

Sau khi đã xác định vấn đề cần giải quyết/sản phẩm cần chế tạo, cần xác định rõ tiêu chí của giải pháp/sản phẩm Những tiêu chí này là căn cứ quan trọng để đề xuất giả thuyết khoa học/giải pháp giải quyết vấn đề/thiết kế mẫu sản phẩm Đối với các ví dụ nêu trên, tiêu chí có thể là: Chế tạo máy quang phổ sử dụng lăng kính, thấu kính hội tụ; tạo được các tia ánh sáng màu từ nguồn sáng trắng; Chế tạo ống nhòm/kính thiên văn từ thấu kính hội tụ, phân kì; quan sát được vật ở xa với độ bội giác trong khoảng nào đó,…

Các tiêu chí cũng phải hướng tới việc định hướng quá trình học tập và vận dụng kiến thức nền của HS chứ không nên chỉ tập trung đánh giá sản phẩm vật chất

Bước 4: Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học

Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học được thiết kế theo các phương pháp và kĩ thuật dạy học tích cực với 5 loại hoạt động học đã nêu ở trên mỗi hoạt động học được thiết kế rõ ràng về mục đích, nội dung và sản phẩm học tập mà HS phải hoàn thành

Các hoạt động học đó có thể được tổ chức cả ở trong và ngoài lớp học (ở trường, ở nhà và cộng đồng)

Bước đánh giá được hiểu trên hai khía cạnh Thứ nhất, GV đánh giá sự hiểu biết của HS thông qua việc thực hiện nhiệm vụ (đánh giá tiến trình và sản phẩm của GV), đánh giá năng lực HS như năng lực giải quyết vấn đề, năng lực sáng tạo và năng lực hợp tác Thứ hai, GV đánh giá tính khả thi, tính thực tiễn, tính vừa sức, mức độ hấp dẫn… của chủ đề trên cơ sở đó có những điều chỉnh phù hợp tương ứng từng bước nhằm hoàn thiện chủ đề và nội dung học tập

2.3.3 Tiêu chí đánh giá bài học STEM

Mỗi bài học STEM được thực hiện ở nhiều tiết học nên một hoạt động học có thể được thực hiện ở trong và ngoài lớp học vì thế, trong một tiết học có thể chỉ thực hiện một số hoạt động học trong tiến trình bài học theo phương pháp dạy học tích cực được sử dụng Các tiêu chí đánh giá tiến trình dạy học đã được nêu rõ trong Công văn số 5555/BGDĐT–GDTrH ngày 08/10/2014

Bảng 2.1 Tiêu ch đánh giá tiến tr nh dạ học

1 Kế hoạch và tài liệu dạy học

Mức độ phù hợp của chuỗi hoạt động học với mục tiêu, nội dung và phương pháp dạy học được sử dụng

Mức độ rõ ràng của mục tiêu, nội dung, kĩ thuật tổ chức và sản phẩm cần đạt được của mỗi nhiệm vụ học tập

Mức độ phù hợp của thiết bị dạy học và học liệu được sử dụng để tổ chức các hoạt động học của HS

Mức độ hợp lí của phương án kiểm tra, đánh giá trong quá trình tổ chức hoạt động học của HS

2 Tổ chức hoạt động học cho HS

Mức độ sinh động, hấp dẫn HS của phương pháp và hình thức chuyển giao nhiệm vụ học tập

Khả năng theo dõi, quan sát, phát hiện kịp thời những khó khăn của HS Mức độ phù hợp, hiệu quả của các biện pháp hỗ trợ và khuyến khích HS hợp tác, giúp đỡ nhau khi thực hiện nhiệm vụ học tập

Mức độ hiệu quả hoạt động của GV trong việc tổng hợp, phân t ch, đánh giá kết quả hoạt động và quá trình thảo luận của HS

Khả năng tiếp nhận và sẵn sàng thực hiện nhiệm vụ học tập của tất cả HS trong lớp

Mức độ tích cực, chủ động, sáng tạo, hợp tác của HS trong việc thực hiện các nhiệm vụ học tập

Mức độ tham gia tích cực của HS trong tr nh à , trao đổi, thảo luận về kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập

Mức độ đúng đắn, chính xác, phù hợp của các kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập của HS

GV cũng có thể sử dụng bảng kiểm sau để tự rà soát xem kế hoạch dạy học mình xây dựng đã đầy đủ theo các yêu cầu của giáo dục STEM chưa Một kế hoạch dạy học đáp ứng yêu cầu sẽ cung cấp nhiều cơ hội để phát triển năng lực phẩm chất của HS

Bảng 2.2 Đánh giá kế hoạch dạ học chủ đề T trong m n học

STT Các tiêu chí Có Không

1 Chủ đề có tính thực tiễn

2 Có mục tiêu rõ ràng, phù hợp, có thể quan sát, đánh giá được và thống nhất với công cụ đánh giá

3 Phương tiện đầy đủ và tường minh Sử dụng phương tiện phù hợp lứa tuổi

4 Mô tả sự huy động kiến thức liên môn trong chủ đề phù hợp

5 Các lưu ý an toàn được trình bày rõ ràng

6 Các yêu cầu phù hợp nhận thức của HS Bài học hướng tới mọi đối tượng HS

7 Có đầy đủ danh mục tài liệu tham khảo

Hoạt động 1: Xác định vấn đề

8 Tình huống mô tả hợp lí, gắn với thực tiễn, tạo hứng thú đối với HS

9 Tạo cơ hội cho HS được thảo luận/ đặt câu hỏi

10 Vấn đề từ hoạt động 1 gắn kết với việc nghiên cứu kiến thức nền trong hoạt động 2

Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp

11 Có đưa ra các hướng dẫn/ định hướng học tập rõ ràng

12 Có yêu cầu HS tiến hành hoạt động tìm tòi khám phá

13 Có chuẩn bị các phiếu học tập, phiếu đáp án đầy đủ giúp học sin chiếm lĩnh các khái niệm hoặc kĩ năng mới

Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp

14 Có ít nhất một giải pháp (thiết kế) mẫu được GV chuẩn bị sẵn

15 Có đánh giá hiểu biết của HS về kiến thức, kĩ năng cũng như năng lực hợp tác và giao tiếp

16 GV và HS thống nhất tiêu chí và mô tả rõ ràng

17 Việc bảo vệ các giải pháp phải dựa trên các kiến thức nền đã được học

Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá

18 Có hoạt động tổ chức cách chia nhóm, cách phân công nhiệm vụ trong từng nhóm

19 Có hướng dẫn một cách tường minh vận dụng quá trình thiết kế kĩ thuật trong xây dựng sản phẩm

Thiết kế tiến trình dạy học một số nội dung phần điện học Vật lí 11 theo phương pháp giáo dục STEM

2.4.1 Giáo án dạy học STEM

1 Tên chủ đề: THÙNG RÁC THÔNG MINH

HS tìm hiểu và vận dụng kiến thức phần Điện học của vật lý 11 (Bài 7: Dòng điện không đổi – nguồn điện Bài 8: Điện năng- Công suất điện) Vật lý lớp 6 (Bài 1,2: Đo độ dài Bài 7:Tìm hiểu kết quả tác dụng của lực Bài 15: Đàn bẩy) Vật lý 8( Bài 15: Công suất Bài 16: Cơ năng).Vật lý 9 (Bài 12: Công suất điện) để thiết kế và chế tạo thùng rác thông minh và tiến hành đánh giá chất lượng sản phẩm

- Biết được cách lập trình cho mạch Arduino, cảm biến siêu âm, động cơ servo

- Trình bày được các bước để chế tạo thùng rác thông minh

- Hiểu được sự cần thiết của thùng rác thông minh trong đời sống b Kĩ năng

Giúp học sinh phát triển các kĩ năng sau:

- Kĩ năng làm việc nhóm khi tham gia hoạt động

- Kĩ năng lựa chọn và lắp ghép các bộ phận của thùng rác

- Kĩ năng viết thuật toán để giải quyết vấn đề để trong lập trình

- Kĩ năng quan sát, phân tích, tra cứu thông tin, dữ liệu từ nguồn thông tin khác như Internet, sách, báo, tài liệu, chuyên gia c Phẩm chất

Giúp học sinh phát triển cácphẩm chất sau:

- Chăm chỉ, thể hiện ở sự nhiệt tình tham gia các công việc tập thể

- Trung thực, thể hiên qua báo cáo kết quả thực hiện

- Trách nhiệm, thể hiện ở ý chí cầu tiến, luôn hướng tới tương lai, muốn hòa nhập vào nền khoa học công nghệ phát triển d Năng lực

Giúp học sinh phát triển các năng lực sau:

- Năng lực giao tiếp và hợp tác, thông qua quá trinh làm việc nhóm( phân công công việc, thảo luận, trình bày, báo cáo kết quả làm việc…)

- Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, thông qua việc so sánh, phân loại, lựa chọn các chi tiết phù hợp để chế tạo nên sản phẩm chất

- Năng lực khoa học, thông qua viejc khám phá, vận dụng kiến thức vào thực tiễn để chế tạo thùng rác giúp ích cho cuộc sống

- Năng lực toán học, thông qua việc tính toán kích thược thùng rác, khoảng cách nhận dạng cảm biến siêu âm…

- Năng lực thẩm mĩ, thông qua việc sáng tạo trong thiết kế, trang trí sản phẩm

- Năng lực tin học, thông qua việc ứng dụng công nghệ thông tin để tra cứu thông tin trình bày báo cáo và viết lập trình

– Các thiết bị dạy học: Slide, mẫu bảng kế hoạch, sản phẩm mẫu

– Nguyên vật liệu và dụng cụ để chế tạo và thử nghiệm “ Thùng rác thông minh”: + Mạch Arduino UNO R3, cảm biến siêu âm, động cơ servo SG90, bộ nguồn 9v, dây cáp nạp chương trình, dây cắm breadboard mini, breadboard mini

+ Thùng rác có sẵn nắp hoặc thùng rác tự chế

- Khoa học: Học sinh tra quan sát, tra cứu thông tin để tìm hiểu về các linh kiện điện tử, dụng cụ, quy trình thiết kế và chế tạo sản phẩm

- Công nghệ: Học sinh tra internet, tìm hiểu linh kiện, thiết bị,…

- Kĩ thuật: Thiết kế hình dạng thùng rác, lắp ráp cảm biến

- Toán học: Tính khoảng cách để lắp ráp cảm biến siêu âm cho phù hợp với các vị trí của thùng rác

- Ổn định lớp báo cáo số lượng

A HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG (5 phút)

HOẠT ĐỘNG GV HOẠT ĐỘNG HS NỘI DUNG

1.Chuyển giao nhiệm vụ học tập: Đặt vấn đề: Hiện nay việc rác thải ảnh hưởng rất nghiêm trọng đến đời sống của con người Vậy dụng cụ nào để chứa rác thải? Hôm nay, chúng ta sẽ đi tìm hiểu và thiết kế chủ đề: Thùng rác thông minh – phần điện học lớp 11

1.Thực hiện nhiệm vụ được giao

- Tìm hiểu nội dung bài mới

B HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC HOẠT ĐỘNG 1 XÁC ĐỊNH YÊU CẦU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THÙNG RÁC

HOẠT ĐỘNG GV HOẠT ĐỘNG HS NỘI DUNG

Hình ảnh thùng rác hiện nay

1 Chuyển giao nhiệm vụ học tập:

- GV chia nhóm: chia lớp thành 8 nhóm

- GV giao cho HS tìm hiểu về một thùng rác thông thường và thùng rác thông minh (mô tả, hình ảnh, video…) với yêu cầu: mô tả

1 Thực hiện nhiệm vụ học tập:

- HS tiếp nhận nội dung, suy nghĩ, thảo luận theo cặp để trả lời

– HS ghi lời mô tả và giải thích vào vở cá nhân; trao đổi theo nhóm; trình bày và thảo luận chung

TIẾT 1 CHỦ ĐỀ: THÙNG RÁC THÔNG MINH –

I Tìm hiểu thùng rác thông minh

- Phần nắp của thùng rác: Đây là điểm đáng chú ý đặc điểm, hình dạng của thùng rác;

+ GV đặt câu hỏi: Yêu cầu để chế tạo thùng rác thông minh là gì?

2.Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập:

- Khuyến khích HS trình bày kết quả học

- Xử lý các tình huống sư phạm nảy sinh một cách hợp lý

- Phân tích, nhận xét, đánh giá, kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập của HS

- Chính xác hóa các kiến thức đã hình thành cho HS

- Trong quá trình thực hiện nhiệm vụ có sự hợp tác chặt chẽ của các thành viên trong nhóm

2 Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- HS trả lời câu hỏi

- HS khác nhận xét, bổ sung Ưu điểm:

+ Nhiều tính năng hiện đại + Người dùng có thể vứt rác mà không cần sử dụng tay hoặc chân để đóng mở nắp, việc này mang lại sự sạch sẽ, an toàn, vệ sinh tuyệt đối Tránh được sự lây lan, lây nhiễm vi khuẩn

+ Ngăn chặn được các loài côn trùng như chuột, gián, ruồi… và không cho mùi hôi có thể phát tán ra môi trường xung quanh Quá trình lấy rác cực kỳ dễ dàng và tiện lợi

+ Mạch Arduino UNO R3, cảm biến siêu âm, động cơ servo SG90, bộ nguồn 9v, dây cáp nạp chương trình, dây cắm breadboard mini, breadboard mini nhất và cũng là điểm khác biệt của sản phẩm Sẽ có con chip điện tử thiết kế thông minh cùng với bộ phận có khả năng dò hồng ngoại bộ phận phát song có khả năng thu về và nhận biết năng lượng phát ra dưới bức xạ của cơ thẻ con người được gắn ở nắp thùng

- Phần thân của thùng rác: chức năng là đựng rác

Khi người có nhu cầu bỏ rác tiến lại gần thùng rác (xuất hiện vật cản), mắt cảm biến siêu âm sẽ nhận tín hiệu đóng mạch điện, động cơ servo hoạt động và kéo nắp thùng rác mở ra Sau khi bỏ xong rác, người rời đi (không còn vật cản), mắt cảm biến sẽ không nhận tín hiệu, ngắt mạch điện, động cơ servo ngưng hoạt động lagm cho thùng rác đóng nắp lại Ngoài ra tuỳ theo sáng tạo của mỗi nhóm, các học sinh có thể lắp thêm cảm biến âm thanh hoặc ghi âm giọng nói để thông báo bỏ rác vào thùng

+ Vận dụng kiến thức đã học và tìm hiểu được thông qua sách báo để chế tạo thùng rác thông minh

+ Mô hình sản phẩm đẹp mắt, chi tiết nhưng không quá rườm rà để dễ quan sát được nguyên lí hoạt động của thùng rác thông minh

HOẠT ĐỘNG 2 NGHIÊN CỨU KIẾN THỨC TRỌNG TÂM VÀ XÂY DỰNG BẢN THIẾT KẾ (15 PHÚT)

1.Chuyển giao nhiệm vụ học tập:

– GV giao nhiệm vụ cho HS:

+ Nghiên cứu kiến thức trọng tâm: Từ cấu tạo, nguyên lí hoạt động các nhóm hãy phân tích những kiến thức liên quan: công suất, cơ năng, điện năng- công của dòng điện

+ Xây dựng bản thiết kế thùng rác thông minh theo yêu cầu

Lập kế hoạch trình bày và bảo vệ bản thiết kế

– HS xây dựng phương án thiết kế thùng rác thông minh và chuẩn bị cho buổi trình bày trước lớp (các hình thức: thuyết trình, poster, powerpoint ) Hoàn thành bản thiết kế (phụ lục đính kèm) và nộp cho

2.Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập:

- Khuyến khích HS trình bày kết quả học

- Xử lý các tình huống sư phạm nảy

1 Thực hiện nhiệm vụ học tập:

- Tiếp nhận nội dung học tập

- Các nhóm dưới sự phân công nhiệm vụ, cùng nghiên cứu, thảo luận

2 Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- Đại diện mỗi nhóm trình bày nội dung đã

II Kiến thức trọng tâm

- Nguyên lí hoạt động của thùng rác thông minh tự chế tương tự như thùng rác thông thường nhưng chỉ thay thế một số bộ phận khác

+ lập trình Arduino UNO R3 là Ardino IDE + Mã code cài đặt cho mạch Arduino gồm có cảm biến siêu âm và động cơ servo cho thùng rác thông minh sinh một cách hợp lý

– GV quan sát, hỗ trợ HS khi cần thiết

- Phân tích, nhận xét, đánh giá, kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập của HS

- Chính xác hóa các kiến thức đã hình thành cho HS: GV xác nhận kiến thức cần sử dụng là công suất, cơ năng , điện năng- công của dòng điện và giao nhiệm vụ cho HS tìm hiểu trong sách giáo khoa để giải thích bằng tính toán thông qua việc thiết kế, chế tạo thùng rác thông minh với các tiêu chí đã cho thảo luận

- Các nhóm khác có ý kiến bổ sung

- HS ghi nhận kiến thức

HOẠT ĐỘNG 3 TRÌNH BÀY BẢN THIẾT KẾ ( 15 PHÚT)

1 Chuyển giao nhiệm vụ học tập:

– GV đưa ra yêu cầu về:

Nội dung cần trình bày

Thời lượng báo cáo 5 phút

Cách thức trình bày bản thiết kế và thảo luận

– GV điều hành, nhận xét, góp ý và hỗ trợ HS

2 Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập:

- Khuyến khích HS trình bày kết quả học

- Xử lý các tình huống sư phạm nảy sinh một cách hợp lý

- Phân tích, nhận xét, đánh giá, kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập của HS

1 Thực hiện nhiệm vụ học tập:

- HS tiếp nhận nhiệm vụ

- Cùng nhau thảo luận, nghiên cứu để trình bày báo cáo

- Các nhóm khác quan sát

2 Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- Đại diện mỗi nhóm trình bày nội dung đã thảo luận

- Các nhóm khác có ý kiến bổ sung

- HS ghi nhận kiến thức

- Chính xác hóa các kiến thức đã hình thành cho HS

Dụng cụ chế tạo chính:

HOẠT ĐỘNG 4 CHẾ TẠO VÀ TH NGHIỆM THÙNG RÁC TH NG MINH

1 Chuyển giao nhiệm vụ học tập:

Sử dụng các nguyên vật liệu và dụng cụ cho trước để chế tạo thùng rác thông minh theo bản thiết kế

Thử nghiệm, điều chỉnh và hoàn thiện sản phẩm

2 Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập:

1 Thực hiện nhiệm vụ học tập:

– HS tiến hành chế tạo, thử nghiệm và hoàn thiện sản phầm theo nhóm

2 Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

Quy trình làm thùng rác thông minh gồm các bước sau đây:

Bước 1: Lên ý tưởng thiết kế thùng

ARDUINO UNO R3 CẢM BIẾN SIÊU ÂM HC – SR04 ĐỘNG CƠ SERVO SG90 PIN 9V

– GV quan sát, hỗ trợ HS nếu cần

- Nhận xét, góp ý, đánh giá mô hình sản phẩm của HS

Mỗi nhóm nộp lại sản phẩm đã hoàn thành cho GV rác

Bước 2: Chuẩn bị đầy đủ linh kiện, vật dụng

Bước 3 : Lập trình cho cảm cảm biến siêu âm và động cơ servo

Bước 4: Thiết kế lắp mạch cảm biến vào thùng rác sao cho có tính thẩm mĩ và hoạt động đúng chức năng của nhóm đề ra Bước 5: Vận hành thử và kiểm tra đánh giá

HOẠT ĐỘNG 5 TRÌNH BÀY SẢN PHẨM THÙNG RÁC THÔNG MINH

1 Chuyển giao nhiệm vụ học tập:

– GV giao nhiệm vụ: các nhóm trình diễn sản phầm trước lớp và tiến hành thảo luận, chia sẻ

- Chọn ra 2 sản phẩm tốt nhất trong 8 nhóm để tuyên dương, khen thưởng

2 Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập:

– GV quan sát, hỗ trợ HS nếu

1 Thực hiện nhiệm vụ học tập:

HS tiếp nhận nhiệm vụ và thực hiện theo nhóm

2 Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

– HS trình diễn thùng rác lên, thử cần

- Nhận xét, góp ý, đánh giá mô hình sản phẩm của HS nghiệm để đánh giá theo các tiêu chí đã đề ra

– Các nhóm chia sẻ về kết quả, đề xuất các phương án điều chỉnh, các kiến thức và kinh nghiệm rút ra trong quá trình thực hiện nhiệm vụ thiết kế và chế tạo thùng rác thông minh

D.HOẠT ĐỘNG TÌM TÒI MỞ RỘNG( 3 phút)

1 Chuyển giao nhiệm vụ học tập:

- Trình chiếu một số sản phẩm khác liên quan đến kiến thức phần điện học để HS xem tham khảo

- Giao nhiệm vụ cho HS về nhà tìm hiểu và chế tạo cho mình một sản phẩm

2 Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập:

THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM

Mô tả thực nghiệm sư phạm

- Kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết khoa học đã đề ra trong khóa luận

- Áp dụng phương pháp giáo dục STEM trong dạy học bộ môn Vật lí 11 THPT

- Giúp HS tiếp cận với mô hình giáo dục mới và phát huy tính tích cực, tự giác, sáng tạo và khả năng làm việc nhóm của HS

- Đánh giá tính khả thi và hiệu quả của giáo dục STEM mang lại

- TN sự phù hợp về quy trình dạy học môn Vật lí 11 theo định hướng giáo dục STEM

- TN đánh giá tính hiệu quả và khả thi của chủ đề STEM trong dạy học môn Vật lí

- HS lớp 11 trường THPT Trần Cao Vân

3.1.5 Phương pháp thực nghiệm sư phạm

HS khảo sát trong quá trình TN gồm 71 HS của hai lớp thuộc trường THPT Trần Cao Vân: Lớp TN: 11/9, lớp ĐC: 11/10

Bảng 3.1 Bảng phân bố H được chọn làm m u TN

Nhóm Lớp Trường ĐC 11/10 THPT Trần Cao Vân, thành phố Tam

Hai lớp đều học chương trình Vật lý 11, hai lớp được chọn có điều kiện tổ chức dạy học tương đối đồng đều.

Tổ chức thực nghiệm sư phạm

- Thiết kế chủ đề dạy học Vật lí 11 phần điện học theo định hướng giáo dục STEM

- Gặp gỡ và trao đổi với GV để trao đổi các ý tưởng, thống nhất mục đích, nội dung, phương pháp giảng dạy và kiểm tra đánh giá HS khi tiến hành TN, lựa chọn lớp

TN và lớp ĐC, thời gian tiến hành TN để ghi nhận kết quả

+ Trao đổi, thống nhất với GV về chủ đề giáo dục STEM, về cơ sở lí luận của giáo dục STEM cách thức hướng dẫn HS học tập theo định hướng giáo dục STEM

+ Hướng dẫn GV cách sử dụng bảng kiểm quan sát, hướng dẫn HS tự đánh giá và thống kê theo bảng điểm, bảng kiểm quan sát sau giờ học

+ Chuẩn bị CSVC, các thiết bị dạy học và dụng cụ cần thiết nhằm đảm bảo cho tiến trình dạy học đạt hiệu quả

+ Tổ chức dạy TN, đánh giá năng lực hợp tác và năng lực giải quyết vấn đề của

HS thông qua các bảng kiểm quan sát trong giờ học, rút kinh nghiệm giờ dạy và tiến hành kiểm tra cuối mỗi chương, chấm bài kiểm tra, thống kê điểm số

3.2.2 Tổ chức thực nghiệm Để nhận được kết quả đánh giá tính khả thi của đề xuất dạy học môn Vật lí theo định hướng giáo dục STEM có độ tin cậy chấp nhận được, thực nghiệm sư phạm được tiến hành như sau:

Quan sát các hoạt động của GV và HS của lớp ĐC và ghi chép theo các nội dung sau:

- GV xây dựng quy trình tổ chức, điều khiển các hoạt động học tập của HS, có cách dẫn dắt và định hướng bài dạy nhằm giúp HS thể hiện được năng lực Quan sát hiệu quả của việc tổ chức hoạt động dạy học theo PPDH truyền thống và sự phân phối thời gian của GV trong các hoạt động

- HS thực hiện các hoạt động cá nhân hoặc nhóm khi tiếp nhận được yêu cầu của GV Không khí học tập của lớp thể hiện qua quá trình tích cực, chủ động tham gia xây dựng bài của HS Các năng lực của HS được thể hiện thông qua quá trình hình thành kiến thức mới cũng như quá trình vận dụng, củng cố kiến thức

GV triển khai tiết dạy chủ đề “Điện học” cho HS và quan sát, hướng dẫn HS phát huy khả năng sáng tạo của mình HS cảm thấy hứng thú hơn và tham gia tích cực các hoạt động nhóm để đưa ra những ý kiến sáng tạo hấp dẫn Sau đó, GV tổng hợp ý kiến và kiểm tra năng lực của HS thông qua hình thức làm bài kiểm tra, tham gia cuộc thi sáng tạo với quy mô nhỏ

Sau khi TN sư phạm, kết quả học tập của hai lớp TN và ĐC được đánh giá bằng các phiếu điều tra nhằm tìm hiểu thái độ cũng như tính tích cực của HS đối với PPDH theo định hướng giáo dục STEM Ngoài ra còn có một bài kiểm tra trên lớp để đánh giá về mức độ hiểu bài của HS ở hai lớp TN và ĐC, khả năng vận dụng kiến thức đã học để giải một số bài toán cụ thể, thái độ cũng như tính tích cực của HS đối với PPDH theo định hướng giáo dục STEM.

Những thuận lợi và khó khăn trong quá trình thực nghiệm

- Trong quá trình thực nghiệm, công trình nghiên cứu của tôi đã nhận được sự đóng góp tích cực từ các thầy cô giáo trong trường

- Nhà trường, GV hướng dẫn giảng dạy và GV chủ nhiệm luôn tạo điều kiện thuận lợi nhất để tôi tiến hành thực nghiệm

- Các HS của trường hòa đồng, thân thiện và luôn tích cực trong các hoạt động xây dựng bài

- Các lớp 11/10 và 11/9 luôn hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao và phát huy được khả năng sáng tạo của mình

- Mức học của HS tương đối đồng đều nên việc đánh giá dễ dàng hơn

- Nhà trường có CSVC và trang thiết bị hiện đại phục vụ tối ưu trong công tác giảng dạy

- Đây là phương pháp giáo dục mới nên HS còn rụt rè, chưa chủ động được trong học tập

- HS phải học một khối lượng kiến thức lớn trong thời gian ngắn nên áp lực, căng thẳng Thời gian để giúp cho HS phát huy khả năng sáng tạo của mình bị hạn chế

- Nội dung thực nghiệm thuộc kiến thức của học kì I nên việc triển khai thực nghiệm cũng gặp khó khăn và không có nhiều thời gian để truyền tải hết nội dung cho HS.

Kết quả TN

3.4.1 Kết quả điều tra thăm dò

Qua kết quả điều tra thăm dò đã được kiểm tra chúng tôi nhận thấy đa số HS đều cảm thấy hứng thú với tiết dạy theo phương pháp giáo dục STEM, giúp các tôi hiểu bài nhanh chóng, nhớ lâu hơn và vận dụng kiến thức đã học để có thể làm một số bài tập Việc kết hợp “học đi đôi với hành” “lí thuyết gắn với thực tiễn”giúp HS phát huy được tính sáng tạo và học tập say mê hơn Giáo dục STEM thúc đẩy được khả năng tư duy sáng tạo của cá nhân HS, nâng cao tinh thần làm việc nhóm và đây là một mô hình giáo dục mới mà các GV đang nghiên cứu, tìm hiểu và nhận được nhiều sự quan tâm từ xã hội

3.4.2 Đánh giá kết quả TN

3.4.2.1 Kết quả đánh giá về kiến thức Ở đây, chúng tôi tiến hành kiểm chứng kết quả nghiên cứu dựa trên các dữ liệu trước tác động và sau tác động của các lớp TN và so sánh dữ liệu giữa các nhóm TN và nhóm ĐC Đối với các lớp TN trước tác động chúng tôi tiến hành tổ chức bài kiểm tra 15 phút với những kiến thức đã học Sau khi tiến hành TN, GV tiếp tục tổ chức kiểm tra đánh giá kiến thức của HS các lớp TN và ĐC thông qua bài kiểm tra 15 phút Đây là một bài kiểm tra ngắn đòi hỏi HS phải thực sự hiểu bài và xử lí nhanh, hình dung được những thao tác thực tiễn khi tiến hành yêu cầu mà bài kiểm tra đề ra Đối với cả hai lớp lớp TN và ĐC, chúng tôi tổ chức 02 bài kiểm tra (trước tác động và sau tác động) (Phụ lục 1 và phụ lục 2 ) tại 02 lớp (11/9 và 11/10) Sau khi chấm kiểm kết quả được xử lí bằng phần mềm SPSS để tính toán và so sánh các tham số đặc trưng của lớp TN và lớp ĐC Kết quả như sau:

 Kết quả bài kiểm tra số 1 sau thực nghiệm – Trắc nghiệm

Bảng 3.2 Bảng thống kê các điểm số (X i ) của bài kiểm số 1

( điểm đã được làm tròn số - Phụ lục 1) Tổng số

Biểu đồ 3.1 Phân bố điểm hai nhóm TN và ĐC Nhận xét:

Căn cứ vào những số liệu ở biểu đồ, chúng tôi nhận thấy rằng:

- Ở 2 lớp TN, ĐC điểm 1,2,3 không có

- Có 1 HS đạt 4 điểm ở lớp ĐC

- Số HS đạt điểm 5,6,8,10 ở lớp TN cao hơn lớp ĐC

- Số HS đạt điểm 7,9 ở lớp TN thấp hơn lớp ĐC

- Ở lớp ĐC có 4 HS đạt điểm 10, còn lớp TN thì 7 HS đạt điểm 10 Điều này chứng tỏ trong quá trình học một số kiến thức phần điện học HS hiểu bài và biết vận dụng kiến thức vào kiểm tra Lớp TN mức học của HS tương đối đồng đều hơn so với lớp ĐC Nhìn chung, tất cả các tôi HS ở hai lớp đều làm bài tốt, nắm vững được kiến thức

Bảng 3.3 Bảng phân phối tần suất số 1

Biểu đồ biểu hiện phân điểm hai nhóm ĐC và TN ĐC TN

Biểu đồ 3.2 Đồ thị phân bố tần suất số 1

Căn cứ vào những số liệu ở biểu đồ, chúng tôi nhận thấy rằng:

Cả hai lớp TN và ĐC đều không có điểm 1,2,3 Ở lớp ĐC:

+ Có 1 HS dưới điểm trung bình (4 điểm)

+ Điểm 5 đến điểm 7 tăng nhẹ ( từ 8,6% đến 22,9%)

+ Số HS đạt điểm 9 khá cao chiếm 37,1%

+ HS đạt điểm 7 đến điểm 10 có sự dao động lên xuống ( 22,9% - 5,7% - 37,1% - 11,4%) Ở lớp TN:

+ Không có HS dưới điểm trung bình

+ Số HS đạt điểm 5 đến điểm 7 tăng dần ( từ 11,1% - 19,4%)

+ Số HS đạt điểm 7,10 ngang bằng nhau ( chiếm 19,4%)

+ Số HS đạt đểm 8 chiếm 25%

+ Nhìn chung ở lớp TN, điểm không có sự chênh lệch nhau nhiều như ở lớp ĐC

Kết quả làm bài của HS theo tỷ lệ % xếp theo thang điểm 10 có sự chênh lệch giữa 2 lớp ĐC và TN Như vậy, bài tập mà chúng tôi đưa ra nằm ở mức độ vừa không quá khó, cũng không quá dễ nhưng đủ để phân loại HS

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Đồ thị biểu diễn phân bố tần suất ĐC TN

Bảng 3.4 Bảng phân loại theo học lực của HS số 1

Biểu đồ 3.3 Biểu đồ phân loại HS theo học lực số 1 Nhận xét:

Căn cứ vào những số liệu ở biểu đồ, chúng tôi nhận thấy rằng tỉ lệ HS đạt

+ Loại kém của lớp TN và lớp ĐC: không có

+ Loại yếu: lớp ĐC cao hơn lớp TN ( 2,9%>0%)

+ Loại trung bình của lớp TN cao hơn của lớp đối chứng ( 27,8%>20%)

+ Loại khá của lớp đối chứng cao hơn lớp thực nghiệm ( 28%>27,8%)

+ Loại giỏi ở lớp ĐC cao hơn lớp TN( 48,5% > 44,4%)

+ Tỉ lệ HS đạt loại trung bình, khá, giỏi ở hai lớp không chênh lệch nhau nhiều Điều này chứng tỏ cả hai lớp đều hiểu bài và làm bài trắc nghiệm tốt

Kém Yếu Trung Bình Khá Giỏi

Biểu đồ phân loại học sinh theo học lực ĐC TN

3.4.2.2 Kết quả điều tra HS

Sau khi kết thúc TNSP, tôi tiến hành thăm dò ý kiến HS ở lớp TN.Tôi phát ra 36 phiếu điều tra và thu về 36 phiếu Kết quả được thể hiện ở Bảng 3.5

1 Tôi hiểu bài và biết vận dụng kiến thức vào trong thực tiễn 17 15 3 0

2 Các nhiệm vụ học tập là vừa sức với tôi 12 23 0 0

3 Tôi được thực hành nhiều hơn so với các tiết học thông thường 14 13 7 2

4 Tôi được trao đổi, giao tiếp và hợp tác với bạn bè tốt hơn 7 15 13 0

5 Bài học giúp tôi phát triển khả năng phát hiện và giải quyết vấn đề 5 26 4 0

6 Bài học giúp tôi phát triển tư duy sáng tạo 8 24 3 0

7 Tôi cảm thấy yêu thích môn Vật lí hơn 3 18 12 0

8 Tôi muốn tiếp tục được học môn Vật lí 8 22 4 1

Bảng 5 Kết quả điều tra mức độ đồng t nh của H

Kết quả trên cho thấy rất nhiều HS cho rằng dạy học theo phương pháp giáo dục STEM giúp hiểu bài hơn, thấy được ý nghĩa của các kiến thức được học cảm thấy thoải mái hơn trong các giờ học, góp phần phát triển năng lực hợp tác, năng lực giải quyết vấn đề và năng lực sáng tạo của HS Các nhiệm vụ của các giờ học cũng phù hợp với học lực, mức độ nhận thức Phần lớn HS muốn tiếp tục được học môn Vật lí theo hình thức học tập tích cực này

Mức độ tích cực, chủ động, sáng tạo, hợp tác của HS trong việc thực hiện các nhiệm vụ học tập Mức độ tham gia tích cực của HS trong trình bày, trao đổi, thảo luận về kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập…

Trong chương này, chúng tôi đã đưa ra kết quả TN sư phạm, tiến hành kiểm tra, đánh giá, thu thập số liệu và xử lý kết quả thu được để khẳng định tính khả thi của đề tài, tính đúng đắn của giả thuyết khoa học đã đề ra

TNSP được tiến hành phù hợp với mục tiêu và nội dung chủ đề đã xây dựng Kết quả TNSP cho thấy chất lượng của HS sau tác động sư phạm được nâng lên Kết quả nhóm TN cao hơn nhóm ĐC HS thấy hứng thú và tích cực hơn trong học tập điều này khẳng định tính khả thi của đề tài Trong quá trình thực nghiệm, trường THPT Trần Cao Vân luôn tạo điều kiện thuận lợi để tôi tiến hành triển khai những mục tiêu đã đề ra, HS tích cực và hợp tác để đẩy nhanh tiến độ Bên cạnh đó, thực nghiệm cũng gặp nhiều khó khăn như: thời gian bị hạn chế do ảnh hưởng của dịch Covid, đây là mô hình giáo dục hoàn toàn mới đối nên HS còn thụ động, chưa phát huy hết khả năng của mình

Như vậy, kết quả của quá trình TN sư phạm là cơ sở đủ để khẳng định giả thuyết khoa học đã đề ra là đúng đắn Việc tổ chức giáo dục một số kiến thức Vật lí nói chung và kiến thước chương động lực học chất điểm nói riêng ở các trường THPT hoàn toàn có tính khả thi.