Phát triển năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học cho học sinh trong dạy học theo giáo dục STEM .... Với mục đích tìm hiểu, nghiên cứu phương pháp dạy học theo định hướng giáo dục S
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM NÔNG MINH ẤN TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM CHỦ ĐỀ “ĐỘNG LỰC HỌC” VẬT LÝ 10 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC THÁI NGUYÊN - 2023 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM NÔNG MINH ẤN TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM CHỦ ĐỀ “ĐỘNG LỰC HỌC” VẬT LÝ 10 Ngành: Lí luận và PPDH bộ môn Vật lí Mã số: 8140111 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Người hướng dẫn khoa học: 1 TS PHÙNG VIỆT HẢI 2 TS NGUYỄN QUANG LINH THÁI NGUYÊN - 2023 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng luận văn tổ chức dạy học STEM chủ đề “động lực học” vật lý - 10 là công trình do chính tôi nghiên cứu Các số liệu, kết quả nghiên cứu và những kết luận của luận văn này chưa được công bố trong bất kì một công trình nghiên cứu nào Tôi cam đoan đã thực hiện việc kiểm tra mức độ tương đồng nội dung đề tài/khóa luận tốt nghiệp/luận văn/luận án qua phần mềm Turnitin một cách trung thực và đạt kết quả mức độ tương đồng là 20% Bản đề tài/khóa luận tốt nghiệp/ luận văn/luận án kiểm tra qua phần mềm là bản cứng đã nộp để bảo vệ/nghiệm thu trước hội đồng Nếu sai tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm Thái Nguyên, tháng 8 năm 2023 Tác giả Nông Minh Ấn i LỜI CẢM ƠN Với tấm lòng tri ân và biết ơn sâu sắc, tôi xin chân thành cảm ơn TS Phùng Việt Hải và TS Nguyễn Quang Linh đã tận tâm, tận tình hướng dẫn, động viên và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn Xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy giáo, cô giáo Khoa Vật lý đã tận tình giảng dạy, trang bị những kiến thức quan trọng giúp tôi hoàn thành luận văn Xin gửi lời cảm ơn đến Ban Giám hiệu, bộ phận Sau đại học - Phòng đào tạo Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu Xin trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu, các đồng nghiệp, thầy cô bộ môn Vật lí và các em học sinh lớp 10 ở trường THPT trên địa bàn huyện Đình Lập tỉnh Lạng Sơn tạo điều kiện cho tôi trong quá trình điều tra và thực nghiệm sư phạm để có kết quả thực tiễn của đề tài luận văn Xin trân trọng cảm ơn gia đình, bạn bè đã luôn ủng hộ, tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành quá trình học tập và nghiên cứu Thái Nguyên, tháng 8 năm 2023 Tác giả Nông Minh Ấn ii MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục chữ viết tắt iv Danh mục các bảng v Danh mục các hình vi MỞ ĐẦU 1 1 Lý do chọn đề tài 1 2 Tổng quan vấn đề nghiên cứu tại Việt Nam 2 4 Giả thuyết khoa học 3 5 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4 6 Nhiệm vụ nghiên cứu 4 7 Phương pháp nghiên cứu 4 8 Kết quả đạt được 5 Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 6 1.1 Lịch sử vấn đề nghiên cứu về giáo dục STEM 6 1.1.1 Nghiên cứu về giáo dục STEM trên thế giới 6 1.1.2 Nghiên cứu về giáo dục STEM ở trong nước 8 1.2 Lịch sử nghiên cứu về năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học 10 1.3 Giáo dục STEM 10 1.3.1 Xây dựng chủ đề STEM 10 1.3.2 Các lưu ý khi thiết kế bài học STEM ở mỗi bước 14 1.3.3 Tiêu chí đánh giá bài học STEM 15 1.4 Phát triển năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học cho học sinh trong dạy học theo giáo dục STEM 19 1.5 Năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học 20 iii 1.6 Thực tiễn việc dạy học theo giáo dục STEM 25 Kết luận chương 1 31 Chương 2: THIẾT KẾ HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH MÁY BẮN ĐÁ” THEO GIÁO DỤC STEM 32 2.1 Thiết kế dạy học chủ đề “thiết kế và chế tạo mô hình máy bắn đá” theo giáo dục STEM 32 2.2 Vấn đề thực tiễn để xây dựng chủ đề 32 2.3 Các câu hỏi định hướng 33 2.4 Phân tích chủ đề stem 34 2.4.1 Các yếu tố chủ đề STEM 34 2.4.2 Kiến thức các môn liên quan 34 2.4.3 Mức độ của chủ đề 35 2.4.4 Đối tượng, thời lượng, địa điểm chủ đề 35 2.4.5 Mục tiêu cần đạt sau khi thực hiện chủ đề 35 Kết luận chương 2 55 Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 56 3.1 Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 56 3.1.1 Mục đích của thực nghiệm sư phạm 56 3.1.2 Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 56 3.2 Đối tượng của thực nghiệm sư phạm 56 3.3 Lịch thực hiện cụ thể 56 3.4 Ý kiến của GV về giáo án 57 3.5 Đánh giá kết quả thực nghiệm 58 3.5.1 Đánh giá định tính kết quả thực nghiệm sư phạm 58 3.5.2 Đánh giá định lượng kết quả thực nghiệm sư phạm 64 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 67 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 iv DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DH : Dạy học GD : Giáo dục GDPT : Giáo dục phổ thông GV : Giáo viên HS : Học sinh KN : Kĩ năng KT : Kiến thức SGK : Sách giáo khoa TNSP : Thực nghiệm sư phạm THCS : Trung học cơ sở THPT : Trung học phổ thông iv DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Cấu trúc năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học có phân mức 23 Bảng 2.1 Các yếu tố STEM có trong chủ đề 34 Bảng 2.2 Kiến thức các môn liên quan 34 Bảng 2.3 Phân bổ thời gian và hoạt động 38 Bảng 2.4 Bảng danh sách và nhiệm vụ của từng thành viên trong nhóm 39 Bảng 2.5 Phiếu học sinh tự đánh giá (phiếu số 1) 39 Bảng 2.6 Các tiêu chí và mức độ đánh giá đồng đẳng 40 Bảng 2.7 Phiếu học sinh đánh giá (Phiếu số 2) 41 Bảng 2.8 Các tiêu chí và mức độ đánh giá năng lực vận dụng KT, KN 41 Bảng 2.9 Phiếu đánh giá nhóm học sinh của giáo viên (phiếu số 3) 45 Bảng 2.10 Phiếu đánh giá sản phẩm - (Phiếu số 4) 46 Bảng 3.1 Lịch thực nghiệm sư phạm 56 Bảng 3.2 Kết quả đánh giá nhóm HS của GV 64 Bảng 3.3 Bảng điểm trung bình của các nhóm về năng lực vận dụng KT, KN vào thực tiễn 65 v DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Tiến trình xây dựng chủ đề dạy học theo giáo dục STEM 10 Hình 1.2 Thực trạng mức độ hiểu biết của thầy cô về giáo dục STEM 25 Hình 1.3 Thực trạng mức độ vận dụng phương thức giáo dục 26 Hình 1.4 Ý kiến của GV về việc mức độ cần thiết tổ chức dạy học theo giáo dục STEM ở trường phổ thông 26 Hình 1.5 Những khó khăn trong việc tổ chức dạy học theo giáo dục STEM 27 Hình 1.6 Ý kiến của GV về khả năng tự thiết kế một hoạt động giáo dục/ bài học theo giáo dục STEM 28 Hình 3.1 Hình ảnh mô phỏng và hình ảnh thực tế về máy bắn đá 58 Hình 3.2 Giáo viên trình chiếu video và dẫn dắt vào bài 59 Hình 3.3 Học sinh nêu các phương án 59 Hình 3.4 Các nhóm báo cáo kiến thức nền 60 Hình 3.5 Các nhóm làm sản phẩm tại nhà 60 Hình 3.6 Sản phẩm nhóm 1 61 Hình 3.7 Sản phẩm nhóm 2 61 Hình 3.8 Sản phẩm nhóm 3 62 Hình 3.9 Sản phẩm nhóm 4 62 Hình 3.10 GV nhận xét sản phẩm các nhóm 63 Hình 3.11 Các nhóm thực nghiệm sản phẩm 63 Hình 3.12 Biểu đồ so sánh năng lực vận dụng KT,KN vào thực tiễn giữa các nhóm học sinh 64 vi MỞ ĐẦU 1 Lý do chọn đề tài Khi bước vào thế kỷ 21, những biến đổi nhanh chóng trong xã hội và sự gia tăng vượt bậc của kiến thức, đặc biệt là trong các lĩnh vực như truyền thông, công nghệ vật liệu và tự động hóa điện tử, đã khiến các phương pháp giảng dạy truyền thống trở nên lỗi thời Để chuẩn bị cho thế hệ trẻ đối mặt với những thách thức trong cuộc sống, giáo dục trở thành yếu tố quan trọng hơn bao giờ hết Nhiều quốc gia đã tiến hành cải tiến và đổi mới chương trình giáo dục của mình Một trong những xu hướng đang được ưa chuộng là thiết kế chương trình giáo dục dựa trên năng lực, mặc dù các cách gọi có thể khác nhau nhưng phổ biến nhất là Competency-based Curriculum Câu "Trăm hay không bằng tay quen" đã cho thấy tầm quan trọng của việc thực hành trong quá khứ Tuy nhiên, với sự phát triển của xã hội ngày nay, sự hiểu biết về lý thuyết và thực hành đã thay đổi Bác Hồ đã khẳng định rằng việc học và thực hành phải song hành và không thể tách rời Vì vậy, việc áp dụng kiến thức đã học vào thực tế được coi là cực kỳ quan trọng, giúp người học hiểu sâu hơn, rộng hơn và sáng tạo hơn Chương trình giáo dục phổ thông 2018 đã nhấn mạnh việc giúp học sinh phát triển những phẩm chất, năng lực cần thiết cho công việc và cuộc sống [22] Một trong những xu hướng giáo dục đang được quan tâm là việc phát triển năng lực của người học Phương pháp giảng dạy STEM (Science: Khoa học; Technology: Công nghệ; Engineering: Kỹ thuật; Mathematics: Toán) là một trong những cách hiệu quả để giúp học sinh vận dụng kiến thức vào thực tế và phát huy tính sáng tạo Môn học Vật lý, một phần của chương trình giáo dục phổ thông 2018, là một môn học cơ bản và thực tế Tuy nhiên, việc dạy và học môn này tại các trường THPT ở huyện Đình Lập vẫn chưa thu hút được học sinh, do chương trình học chủ yếu dựa trên lý thuyết và ít vận dụng vào thực tế Việc giảng dạy 1