skkn cấp tỉnh phát huy tính tích cực sáng tạo của học sinh thpt bằng việc áp dụng mô hình giáo dục stem vào một số bài học vật lí 10

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA

TRƯỜNG THPT TĨNH GIA 1

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC, SÁNG TẠO CỦAHỌC SINH THPT BẰNG VIỆC ÁP DỤNG MÔHÌNH GIÁO DỤC STEM VÀO MỘT SỐ BÀI HỌC

4 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1

5 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1

6 2 Nội dung sáng kiến kinh nghiệm 2

7 2.1 Cơ sở lý luận của sáng kiến kinh nghiệm 2

8 2.2 Thực trạng của vấn đề trước khi áp dụngsáng kiến kinh nghiệm. 4

9 2.3 Các sáng kiến kinh nghiệm hoặc các giảipháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề. 6

10 2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm đốivới hoạt động giáo dục, với bản thân, đồng

nghiệp và nhà trường 1311 3 Kết luận, kiến nghị 15

1 MỞ ĐẦU

1.1 Lý do chọn đề tài

Mục tiêu chính của giáo dục là phát triển phẩm chất vànăng lực, theo phương thức dạy những kiến thức cơ bản, thiếtthực, hiện đại, kết hợp hài hòa giữa đức, trí, thể, mỹ và chútrọng thực hành, để học sinh biết vận dụng những điều đã họcvào thực tế Chương trình sẽ dần dần trở nên khác biệt hơn đốivới những học sinh ở các lớp dưới và tích hợp hơn cho nhữnghọc sinh ở các lớp trên, tùy thuộc vào mức độ thành tích củacác em học sinh. Nên dạy học phải chú trọng đến phương phápđể phát huy tính tích cực chủ động của các em học sinh Tăngcường khả năng làm việc nhóm, tính tự giác, chủ động, biết vậndụng kiến thức của bài học vào thực tế, có thể vận dụng kiếnthức bài học để chế tạo được các thiết bị đơn giản Điều đặc biệtlà tăng sự hứng thú học tập của các em học sinh.

Vật lí với đặc thù là bộ môn khoa học thực nghiệm có tínhcông nghệ và kỹ thuật, có nhiều kiến thức liên quan đến thựctiễn, thực hành như máy phát điện, động cơ điện, máy biến áp…nên yêu cầu mới đối với giáo viên (GV) vật lí và HS là phải thayđổi phương pháp, hình thức dạy và học; trong đó, dạy học Vật lítheo định hướng giáo dục STEM là một trong những hình thứcdạy học hiệu quả góp phần nâng cao chất lượng dạy học vàphát triển năng lực của HS.

Tuy nhiên giáo dục STEM là gì, xây dựng và tổ chức thựchiện giáo dục STEM như thế nào để đáp ứng nhu cầu phát triểnnăng lực học sinh cũng như làm thế nào đưa giáo dục STEM vàotrong các môn học một cách khoa học, phù hợp với thực tiễn ởViệt Nam là những vấn đề mà không phải giáo viên nào cũngthực hiện được.

Chính vì lý do đó tôi quyết định chọn đề tài “Phát huy tínhtích cực, sáng tạo của học sinh THPT bằng việc áp dụng môhình giáo dục STEM vào một số bài học vật lí 10”.

1.2 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng một số giờ học vật lí truyền thống sang giờ họctheo định hướng STEM đảm bảo các tiêu chí: Giáo dục toàn diện;Nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM; Hình thành vàphát triển năng lực, phẩm chất cho học sinh.

1.3 Đối tượng nghiên cứu- Mô hình giáo dục STEM- Kĩ thuật dạy học EDP, 7E.

- Chương trình vật lí 10 phổ thông mới (năm 2018).1.4 Phương pháp nghiên cứu

- Đọc các tài liệu tham khảo liên quan đến đề tài, phân tích

tổng hợp và khái quát hóa nội dung, xây dựng cơ sở lý luận của

đề tài.

- Nghiên cứu những chủ trương chính sách của Nhà nước, của

ngành Giáo dục có liên quan tới nội dung nghiên cứu.

- Nghiên cứu chương trình vật lí 10, các tài liệu về giáo dục và

phương pháp giảng dạy Vật lí, các phương pháp dạy học hiệnđại.

- Nghiên cứu thực tiễn dạy học thông qua dự giờ, quan sát,

phỏng vấn việc dạy và học vật lý ở trường phổ thông.

2 NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

2.1 CƠ SỞ LÍ LUẬN CỦA SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM2.1.1 Cơ sở lí luận về giáo dục STEM

2.1.1.1 Khái niệm về giáo dục STEM

STEM là viết tắt của các từ Science (khoa học), Technology(công nghệ), Engineering (kỹ thuật) và Math (toán học) Tùytheo ngữ cảnh khác nhau mà thuật ngữ STEM được hiểu nhưlà các môn học hay các lĩnh vực Trong ngữ cảnh giáo dục, nóiđến STEM là muốn nhấn mạnh đến sự quan tâm của nền giáodục đối với các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học.Quan tâm đến việc tích hợp các môn học trên gắn với thực tiễnđể nâng cao năng lực cho người học Trong ngữ cảnh nghềnghiệp, STEM được hiểu là nghề nghiệp thuộc các lĩnh vực Khoahọc, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học.

Giáo dục STEM về bản chất được hiểu là trang bị cho ngườihọc những kiến thức và kỹ năng cần thiết liên quan đến các lĩnhvực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học Các kiến thứcvà kỹ năng này phải được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ chonhau, giúp HS không chỉ hiểu biết về nguyên lý mà còn có thểthực hành và tạo ra được những sản phẩm trong cuộc sốnghằng ngày.

Nhằm đa dạng hóa hình thức tổ chức giáo dục STEM trongtrường phổ thông, tại Công văn số 3089/BGDĐT-GDTrH, ngày14/8/2020 của Bộ Giáo dục và Đào tạo về việc triển khai thựchiện giáo dục STEM trong giáo dục trung học, giáo dục STEMđược mở rộng hơn Theo đó, giáo dục STEM là một PPDH thứcgiáo dục nhằm trang bị cho HS những kiến thức khoa học gắnliền với ứng dụng của chúng trong thực tiễn Nhìn chung, khi đềcập tới STEM, giáo dục STEM, cần nhận thức và hành động

theo cả hai cách hiểu sau đây:

- Một là, TƯ TƯỞNG (chiến lược, định hướng) giáo dục,

bên cạnh định hướng giáo dục toàn diện, THÚC ĐẨY giáo dục 4lĩnh vực: Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật, và Toán học với mụctiêu “định hướng và chuẩn bị nguồn nhân lực đáp ứng nhu cầungày càng tăng của các ngành nghề liên quan tới các lĩnh vựcSTEM, nhờ đó, nâng cao sức cạnh tranh của nền kinh tế”.

- Hai là, PPDH TIẾP CẬN LIÊN MÔN (khoa học, công nghệ,

kĩ thuật, toán) trong dạy học với mục tiêu: (1) Nâng cao hứngthú học tập các môn học thuộc lĩnh vực STEM; (2)Vận dụng kiếnthức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn; (3) Kết nốitrường học và cộng đồng; (4) Định hướng hành động, trảinghiệm trong học tập; (5) Hình thành và phát triển năng lực vàphẩm chất người học.

2.1.1.2 Tiêu chí xây dựng chủ đề giáo dục STEM

Việc lồng ghép những kiến thức trên sách vở vào thực tếcuộc sống luôn là mục đích hướng đến của người dạy và ngườihọc Để thiết kế một chủ đề STEM chất lượng, GV cần phải nắmđược những hoạt động thực tế mà HS phải thực hiện:

- Tìm hiểu thực tiễn và phát hiện vấn đề.- Nghiên cứu kiến thức nền.

- Giải quyết vấn đề.

Vì vậy, để xây dựng chủ đề giáo dục STEM cần chú trọng cáctiêu chí sau:

Tiêu chí 1 Chủ đề STEM tập trung vào các vấn đề thực tiễn

Trong bài giảng STEM GV cần đặt HS vào những tình huốngcần giải quyết của cuộc sống, và nhiệm vụ của HS là tìm giảipháp cho những vấn đề đó.

Tiêu chí 2 Cấu trúc thiết kế bài giảng STEM theo quy trình thiếtkế kĩ thuật

- Xác định vấn đề.

- Nghiên cứu kiến thức nền.- Đề xuất giải pháp.

- Lựa chọn giải pháp.- Chế tạo mô hình.

- Thử nghiệm và đánh giá.- Chia sẻ và thảo luận.- Điều chỉnh.

Tiêu chí 3 Đưa HS vào hoạt động tìm tòi khám phá và địnhhướng hành động

Trong các hoạt động STEM HS được học theo định hướnggợi mở, hoạt động của HS là hoạt động được chuyển giao vàhợp tác, các quyết định về giải pháp để giải quyết các vấn đềđều ở HS Ngoài ra, HS thực hiện hoạt động trao đổi thông tin đểchia sẻ ý tưởng và tự điều chỉnh các ý tưởng của mình.

Tiêu chí 4 Hình thức tổ chức bài giảng STEM lôi cuốn HS vàothực hành nhóm

Hoạt động nhóm sẽ là PPDH pháp tối ưu để khai thác triệtđể những kĩ năng nền của HS.

Tiêu chí 5 Nội dung bài học STEM chủ yếu từ kiến thức mà HS

đã được học của bộ môn Toán và khoa học.

Toán học, công nghệ, tin học, khoa học không phải lànhững môn học độc lập mà chúng liên kết với nhau, người họccần tổng hợp kiến thức và lồng ghép chúng để có được kiếnthức tích hợp vận dụng nó giải quyết những vấn đề trong thựctiễn.

Tiêu chí 6 Coi sự thất bại trong quá trình học là một phần cầnthiết

Có nhiều câu trả lời cho cùng một câu hỏi thế nhưng chỉ cómột đáp án đúng và chính xác nhất, với PPDH pháp giáo dụcmới, HS được phép sai và coi những thất bại đó như những bàihọc trong cuộc sống.

2.1.1.3 Vai trò, ý nghĩa giáo dục STEM trong trường phổthông

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

- Đảm bảo giáo dục toàn diện

- Nâng cao hứng thú học tập các môn học thuộc lĩnh vực STEM- Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho HS

- Kết nối trường học với cộng đồng- Hướng nghiệp, phân luồng

2.1.2 Giáo dục STEM trong dạy học môn Vật lí

* Mục tiêu môn Vật lí

Giáo dục vật lí ở cấp trung học phổ thông tiếp tục pháttriển, ở mức cao hơn, các năng lực vật lí mà HS đã tích lũy đượcsau khi kết thúc trung học cơ sở; tạo cơ hội phát triển ý thức,trách nhiệm sống và cách thức ứng xử khoa học Đồng thời, quahọc tập môn Vật lí có nhiều cơ hội rèn luyện ý thức lao động, antoàn lao động, tác phong khoa học cẩn thận, chu đáo, nghiêmtúc cho HS Kết thúc trung học phổ thông, HS có hiểu biết đạicương và định hướng nghề liên quan đến môn vật lí như Cơ điệntử, Tự động hóa, Vật liệu nano, Quang học lượng tử, Y học vật lí,Năng lượng hạt nhân, Thiên văn học, Vật lí môi trường.

*Định hướng giáo dục STEM trong môn Vật lí

Thúc đẩy và triển khai giáo dục STEM là một trong nhữngưu thế của môn Vật lí trong Chương trình giáo dục phổ thông2018 bao gồm: (1) Giáo dục vật lí qua giáo dục STEM giúp HSthấy được ý nghĩa và tầm quan trọng của môn học với thực tiễn.Cách làm này tăng cường hứng thú, sự quan tâm, thôi thúc HSchủ động học tập và làm việc hiệu quả (2) Giáo dục vật lí thôngqua giáo dục STEM, có ưu thế hình thành và phát triển các năng

lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, năng lực thiết kế một cách tựnhiên, hợp lí, tránh sự gượng ép; (3) Giáo dục vật lí thông quagiáo dục STEM góp phần vào giáo dục hướng nghiệp, tạo cơ hộiđể HS tìm hiểu và xem xét các lĩnh vực nghề nghiệp theo nhiềugóc độ, từ đó giúp HS có thêm các căn cứ để lựa chọn nghềnghiệp phù hợp với bản thân thay vì lựa chọn cảm tính; (4) Giáodục vật lí thông qua giáo dục STEM góp phần phát triển nănglực nghiên cứu theo chu trình khoa học và chu trình kĩ thuật mộtcách trọn vẹn Sản phẩm, quá trình công nghệ được tạo ra saukhi giáo dục môn Vật lí thông qua giáo dục STEM luôn mangtính tích hợp, có ý nghĩa thực tiễn, liên hệ chặt chẽ với toán họcvà các môn khoa học khác Đặc điểm này là cơ sở để tăngcường giáo dục STEM ngay trong dạy học môn Vật lí dựa vàocác hoạt động nghiên cứu theo quy trình khoa học, quy trìnhthiết kế kĩ thuật, hoạt động nghiên cứu khoa học kĩ thuật Việcdạy học vật lí gắn với quá trình thực hiện bài học STEM tạo cơhội mở cả về không gian và thời gian, tận dụng được sự hỗ trợcủa cộng đồng, của hệ thống Internet Giáo dục STEM tronggiáo dục môn Vật lí được thực hiện thông qua dạy học các bàihọc, mạch nội dung, chuyên đề học tập từ tiểu học tới trung họcnhư chế tạo thiết bị nâng đỡ nhờ hệ thống đòn bẩy thủy lực, chếtạo bơm tận dụng sức nước, xây dựng hệ thống lưu trữ điện mặttrời, xây dựng ngôi nhà tự làm mát, xây dựng bản hướng dẫn sửdụng các dụng cụ lao động sao cho hiệu quả, các dự án nghiêncứu thuộc các lĩnh vực kĩ thuật cơ khí, hệ thống nhúng, robot vàmáy thông minh Khi triển khai chương trình, giáo dục STEMtrong dạy học môn Vật lí sẽ tiếp tục được mở rộng thông quadạy học các bài học liên môn giữa các môn học thuộc lĩnh vựcSTEM.

2.2 Thực trạng của dạy học Vật lý theo định hướng STEMở một số trường phổ thông

2.2.1.Thực trạng tổ chức dạy học môn Vật lý theo địnhhướng STEM ở một số trường trung học phổ thông

Để tìm hiểu thực trạng dạy học chủ đề Vật Lí theo hìnhthức giáo dục STEM, chúng tôi đã tiến hành điều tra 25 GV bộmôn Vật lí tại các trường lân cận trên địa bàn Sau đây là bảngkết quả điều tra:

Bảng 1 Kết quả khảo sát GV về thực trạng triển khai giáo dụcSTEM hiện nay

TT Nội dung khảo sátKết quả

Thầy/cô hãy chobiết tầm quan trọngcủa giáo dục STEMcho HS trung họcphổ thông (HSTHPT).

trọng Quantrọng

Khôngquantrọng56% 44% 0% 0%

Thầy cô có thườngxuyên tổ chức, cáchoạt động giáo dụcSTEM cho HSkhông?

xuyên thoảngThỉnh Hiếmkhi

giờ12% 16% 24% 48%

GV gặp phải nhữngkhó khăn nào trongviệc triển khai hoạtđộng giáo dụcSTEM trong nhàtrường?

Khó xâydựng

nộidungchủ đề

thờigian,côngsức và

Cơ sởvật chất

khôngđáp ứng

HSkhônghợp tác52% 92% 16% 8%4 Mức độ khó khănkhi thiết kế chủ đề

Rất khó

khăn khănKhó thườngBình giảnĐơn8% 48% 32% 12%5

Điều kiện vật chấtnhà trường khi sửdụng để tổ chứcdạy học chủ đềSTEM.

Rất tốt đối tốtTương Tạm ổn

bảo8% 32% 40% 20%

Thái độ của HS (HS)trong quá trình họctập chủ đề môn VậtLí theo định hướnggiáo dục STEM.

Tất cảHS đều

nhiệttình hào

Đa sốHS nhiệt

tình hàohứng

Một sốHS nhiệttình hào

Khôngcó HS

nàonhiệttình hào

hứng60% 32% 8% 0%Từ các số liệu thu thập được ở trên khi khảo sát 25 GV, kếthợp phỏng vấn trực tiếp các GV, cho thấy:

- Hầu hết các GV đều đã tìm hiểu và được tập huấn về giáodục STEM nhưng việc tổ chức dạy học chủ đề STEM còn rất hạnchế, GV còn gặp nhiều khó khăn trong việc xây dựng nội dung

chủ đề STEM, cách tổ chức, đánh giá HS theo phát triển nănglực, phẩm chất

Bên cạnh đó, cũng có một số ít GV đã từng tổ chức chủ đềSTEM cho HS và đạt được một số kết quả nhất định.

2.2.2 Nguyên nhân và khó khăn của thực trạng dạy họcVật lý ở trường trung học phổ thông theo định hướngSTEM

Những thuận lợi và khó khăn khi triển khai hoạt động STEM ở trườngphổ thông.

*Thuận lợi:

Trong thời đại công nghệ số, GV và HS có khả năng tiếpcận với các PPDH và học tập dễ dàng nhờ hệ thống kết nối toàncầu HS và GV có thể tham khảo các mô hình dạy học STEM ởcác trường học trong và ngoài nước.

- Các trường học đều có chiến lược phát triển, đầu tư cho

các hoạt động dạy học, khuyến khích GV dạy học theo địnhhướng phát triển năng lực.

- Thủ tướng chính phủ cũng đã giao trách nhiệm cho Bộ

Giáo dục và Đào tạo thúc đẩy triển khai giáo dục STEM trongchương trình giáo dục phổ thông.

- Nhiều trường học đã thực hiện thí điểm và cho kết quả

tốt, HS rất tích cực, sáng tạo và chủ động trong cách tiếp cậnPPDH pháp học tập này.

*Khó khăn:

- Việc triển khai giáo dục STEM trong nhà trường gặp một

số khó khăn như: kinh phí dành cho hoạt động giáo dục STEMcòn ít hoặc không có Tổ chức hoạt động STEM cần nhiều thờigian chuẩn bị, đầu tư về cả vật chất và trí tuệ; trang thiết bị kĩthuật, đồ dùng còn thiếu, không đáp ứng yêu cầu hoạt động trảinghiệm về STEM.

- Việc thực hiện ngoài không gian trường học cũng gặp

một số khó khăn, vì các em ở cùng nhóm lại ở nhiều xã khácnhau Đặc biệt, do tình hình dịch covid đang diễn biến hết sứcphức tạp, số lượng HS tham gia học trực tiếp không đầy đủ vàthường xuyên; GV phải kết hợp hai hình thức dạy học trực tiếpvà trực tuyến; HS ít có cơ hội thảo luận nhóm trực tiếp để tạosản phẩm, vì vậy việc triển khai dự án STEM khó đạt hiệu quảcao.

- Ngoài thời gian trên lớp, HS còn tham gia là học thêm

ngoài nên rất khó khăn trong triển khai công việc ngoài giờ.

Mặc dù gặp phải nhiều khó khăn trong quá trình tổ chức,triển khai hoạt động STEM nhưng giáo dục STEM thực sự cónhiều ưu điểm nổi trội nhằm phát triển toàn diện cho HS cả vềphẩm chất lẫn năng lực, đáp ứng nhu cầu về nhân lực trong thờiđại 4.0.

2.3 Các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề.

2.3.1 Xây dựng và thực hiện một số chủ đề dạy họcSTEM vật lí 10 chương trình giáo dục phổ thông 2018

Để thực hiện chuyển đổi giờ học vật lí truyền thống sanggiờ học theo định hướng STEM tôi sử dụng việc liên kết các tiếthọc, trong tất cả các khâu phải luôn tính đến các điều kiện cơ sởvật chất, vấn đề thực tế gắn liền bối cảnh Việt Nam, phân phốichương trình môn học và các môn học khác, sử dụng tích hợpqui trình EDP và 7E.

2.3.1.1 Quy trình xây dựng tiết học STEM trong chươngtrình chính khóa

Để việc đưa mô hình giáo dục STEM vào chương trình chínhkhóa cần qua các bước sau:

1 Xác định kiến thức trong chương trình môn học, bài học

và phân bố chương trình có thể liên kết các bài học lại với nhauhay các môn học khác hay không Việc này vừa có ý nghĩa tíchhợp liên môn vừa giảm thời gian học nếu dạy riêng lẻ đồng thờigiúp cho việc chuyển đổi giờ học truyền thống sang STEM màkhông phát sinh thêm thời gian.

2 Tìm kiếm các ứng dụng của kiến thức này trong thực tế.

Ví dụ lực đẩy Acsimet - chế tạo thuyền, tàu ngầm, cano…, địnhluật bảo toàn động lượng- tên lửa, động cơ phản lực…

3 Xác định vấn đề: Sau khi chọn được chủ đề của bài học

thì cần xác định vấn đề cho HS giải quyết.

Ở bước này cần chú ý đến ba yếu tố: mục tiêu của bài họcbao gồm mục tiêu của tiết học truyền thống và mục tiêu giờ họcSTEM; việc sử dụng PPDH tiện và vật liệu; thời gian phân bố VềPPDH tiện vật liệu có thể sử dụng lại các bộ dụng cụ thực hànhcũ: bộ lắp ghép kĩ thuật, máy phát điện, gương… và các vật liệurác thải như hộp giấy, chai nhựa, que kem…

4 Vấn đề giải quyết cần gắn với nghề nghiệp tương lai: nên

thiết kế bài học giải quyết vấn đề mà các công việc đó liên quanvới nghề nghiệp tương lai.

5 Xây dựng tiêu chí đánh giá: Cần xác định rõ ràng các tiêu

chí đánh giá, nhằm giúp cho HS định hướng trong việc tìm kiếm

xây dựng kiến thức và giải pháp Đồng thời giúp GV đánh giá bàilàm HS

6 Thiết kế tiến trình tổ chức dạy học: Ở đây tôi sử dụng mô

hình lớp học đảo ngược nhằm giúp HS chủ động học tập ngoàigiờ học đồng thời giảm thời lượng học tập trên lớp nhằm đảmbảo thời lượng chương trình không bị tăng lên Không gian lớphọc linh hoạt sử dụng phòng thí nghiệm, phòng học, sân trườngnhằm phù hợp nội dung chủ đề.

2.3.1.2 Xây dựng tiến trình tổ chức giờ học cho HS theođịnh hướng giáo dục STEM

Ở đây tôi kết hợp sử dụng mô hình EPD-7E để dạy bài họcSTEM.

Mô hình 7E gồm những bước chính: Engage (Gắn kết) Elicit (Khơi gợi) - Khảo sát (Exploration) - Giải thích (Explanation)- Áp dụng cụ thể (Elaborate) - Đánh giá (Evaluation) - Mở rộng(extend).

-Mô hình EDP được mô tả như hình 1 Bước 1 của EDP sẽtích hợp trong bước gắn kết, khơi gợi của 7E Trong ba giai đoạncuối 7E tôi vận dụng mô hình EDP(hình 1) vào để thiết kế chếtạo trên nền tảng vận dụng kiến thức đã và vừa tìm hiểu phầnđặt vấn đề STEM được đưa vào phần khơi gợi của qui trình 7E.

Hình 1 Qui trình EDP trong triển khai dạy học STEM

2.3.1 Thực nghiệm chuyển đổi giờ học vật lí truyền

thống sang giờ học theo định hướng STEM

Sau đây chúng tôi sẽ chuyển đổi hai giờ học vật lý dạy họctheo phương pháp truyền thống thành hai giờ học dạy học theođịnh hướng STEM trong chương trình vật lí 10 THPT 2018 để làmsáng tỏ về sự kết hợp sử dụng mô hình EPD- 7E đã nêu ở phầncơ sở lí luận.

BÀI 29: ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN ĐỘNG LƯỢNGDỰ ÁN “THIẾT KẾ XE PHẢN LỰC”

I MỤC TIÊU 1 Kiến thức:

- Biết được khái niệm động lượng, hệ kín

- Hiểu và áp dụng định luật bảo toàn động lượng.2 Kỹ năng:

- Kỹ năng liên môn: Vận dụng kiến thức toán học, kĩ thuậttiến hành lắp ráp đo đạc và thiết lập công thức kiểm nghiệmđịnh luật vật lí

- Kỹ năng áp dụng các ý tưởng, nguyên tắc khoa học để

thiết kế, lắp ghép và kiểm tra thiết kế tên lửa nước

- Phát triển các giải pháp khả thi Phát triển một mô hình,

thử nghiệm lặp lại và sửa đổi để có thể đạt được một thiết kế tốiưu.

- Phát triển các kỹ năng thực hành, tư duy phản biện, làm việc

1.Giáo viên: Máy chiếu kết nối internet (hoặc giáo án

powerpoint có liên kết các clip minh họa).

2.Dụng cụ:- Bong bóng- Ống hút

- Bộ thí nghiệm định luật bảo toàn động lượng Gồm đệm khí, các

xe xe nhỏ chuyển động trên đệm khí, lò xo, dây buộc, thiết bịđo vận tốc.

III HOẠT ĐỘNG DẠY VÀ HỌC theo qui trình EDP-7E

Chia lớp học thành 5 nhóm ngẫu nhiên Các nhóm làm việctại khu vực phân chia Thời gian là 2 tiết (90 phút) Tiết 1 thựchiện tại không gian lớp học Tiết 2 ở 20 phút đầu thực hiện tạisân trường, 25 phút sau thực hiện tại lớp học.

a Engage (lôi cuốn)- Elicit (Khơi gợi) (7 phút)

1 Cho học sinh xem clip về việc “Việt Nam thành công phóng vệ

`https://www.youtube.com/watch?v=l1w8wc6innk

GV: Theo các em vệ tinh có cần thiết để Việt Nam đầu tư nghiêncứu và phóng

3 Nếu ta thả quả bóng ra nó sẽ bay quanh phòng Vậy làm sao để

quả bóng bay theo một hướng? GV trình diễn việc gắn quả bóngvào ống hút và thả nó ra.

HS quan sát, nhận xét.

GV: Khi gắn ống hút vào quả bóng chuyển động thế nào? HS:Theo một hướng.

GV: Tại sao?

HS: Không khí thoát ra theo một hướng của ống hút

4 GV: Giới thiệu khái niệm về động lượng, hệ kín Chúng biến đổi

như thế nào? Liệu ta ứng dụng vào thiết kế nào mà các em đãbiết?

b Khảo sát (Exploration) - 13 phút

Học sinh tự tiến hành thí nghiệm kiểm nghiệm định luật bảo toànđộng lượng, ghi vào bảng số liệu, kiểm nghiệm kết quả (Phụ lục1)

c Giải thích (Explanation) - 7 phút

- Em rút ra được gì về mối quan hệ giữa tổng động lượng trước và

sau va chạm? Chú ý đến phương chiều vận tốc từ kết quả thínghiệm

- Xác lập định luật bảo toàn động lượng

……….- Cơ sở lí thuyết chứng minh định luật bảo toàn động lượng.

HS thảo luận phương án Khuyến khích HS tìm hiểu tài liệu từnhiều nguồn: sách, báo, internet, youtube… Hướng dẫn học sinhtìm kiếm theo từ khóa: Tên lửa, chuyển động phản lực, xe phảnlực, ứng dụng định luật bảo toàn động lượng.

Giáo viên hướng dẫn học sinh về qui trình EDP (hình 1) Hướngdẫn HS ghi chép vào các phiếu do GV cung cấp (Phụ lục 2) Gvđưa các tiêu chí đánh giá sản phẩm cho học sinh Học sinh vềnhà tiếp tục thảo luận nhóm, lên phương án thiết kế chế tạotheo đúng qui trình EDP đã được giáo viên hướng dẫn (hết tiết1).

e Đánh giá (Evaluation) - Mở rộng (extend) (tiết 2)

- Học sinh trình bày sản phẩm và giáo viên đánh giá dựa trên

các tiêu chí đã được đưa ra.

- Tổ chức trình diễn, thuyết trình và đánh giá (20 phút tại sân

- 25 phút còn lại tiết học sẽ diễn ra tại lớp học Giáo viên tổng

kết, các nhóm thảo luận Giáo viên và học sinh trao đổi vềnhững nghề nghiệp liên quan (hình 2) điều này giúp học sinhtạo ra những kết nối quan trọng giữa bài học trên lớp và cơhội việc làm STEM trong thế giới thực - 10 phút.

Hình 2 Các nghề liên quan đến thiết kế, chế tạo, bảo trì xephản lực, tên lửa, máy bay phản lực

- Học sinh làm bài kiểm tra đánh giá (Phụ lục 3) - 15 phút- Phỏng vấn học sinh sau khi học xong bài học (Phụ lục 4).

BÀI 26: CƠ NĂNG VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG DỰÁN:

XE THẾ NĂNGI Mục tiêu

1 Kiến thức

- Học sinh ôn tập lại kiến thức về công, động năng, thế năng, bảo

toàn và chuyển hóa cơ năng, lực ma sát để thảo luận xây dựngbản thiết kế xe thế năng.

- Học sinh hiểu rõ về xe thế năng.

2 Kĩ năng

- Vận dụng được kiến thức về chuyển hóa cơ năng để

thiết kế xe thế năng đáp ứng được yêu cầu và tiêu chí cho trước

- Xác định được yếu tố làm ảnh hưởng đến tốc độ và

quãng đường xe đi được đó là lực ma sát.

- Lựa chọn được loại vật liệu phù hợp để chế tạo xe.

3 Thái độ

- Tích cực, hứng thú, tìm tòi kiến thức.- Khách quan, trung thực.

- Có tinh thần hợp tác, trao đổi trong học tập.

- Có ý thức vận dụng kiến thức trong bài học vào cuộc sống.II Chuẩn bị

1 Giáo viên: Máy chiếu kết nối internet (hoặc giáo án

powerpoint có liên kết các clip minh họa)

2 Dụng cụ

- Các thiết bị dạy học: giấy A4, điện thoại cảm ứng (để kiểm tra

vận tốc chuyển động).

- Nguyên vật liệu và dụng cụ cho mỗi nhóm HS:

III Hoạt động dạy và học theo qui trình EDP - 7E

Chia lớp học thành 5 nhóm ngẫu nhiên Các nhóm làm việctheo khu vực được phân chia Thời gian là 2 tiết (90 phút) Tiết 1thực hiện tại lớp học Tiết 2 ở 20 phút đầu thực hiện tại sân

trường, 25 phút thực hiện tại lớp.

a Engage (lôi cuốn) - Elicit (khơi gọi) (7 phút)1 Cho HS xem Video xe chuyển động:

3 GV: Giới thiệu về thế năng trọng trường Khi xe chạy trên dốc

có sự thay đổi như thế nào về thế năng của xe? Vậy sử dụngnguyên tắc nào để chế tạo xe mà xe chạy được?

- GV gợi ý HS về ý tưởng làm xe thế năng ứng dụng thế năng

trọng trường HS nhớ lại clíp về xe thế năng.

- Xe thế năng hoạt động dựa vào nguyên tắc nào? Cấu tạo gồm

bộ phận chính nào?

- Xe sử dụng năng lượng nào đê hoạt động?

- Các yếu tố nào ảnh hưởng đến tốc độ và quãng đường đi được

của xe?

- Tính toán khối lượng, thể tích của các bộ phận của xe

- Nếu ban đầu đặt xe trên mặt phẳng ngang thì xe không chạy

- Khi xe chạy thì xe có động năng Như vậy, trong quá trình

hoạt động của xe, thế năng đã chuyển hóa thành động năng.HS thảo luận PPDH dự án Khuyến khích HS tìm hiểu tài

liệu từ nhiều nguồn như: Sách, báo, internet, youtube,… Hướngdẫn học sinh tìm hiểu theo từ khóa xe thế năng.

GV hướng dẫn học sinh HS về qui trình EDP Hướng dẫn HSghi phiếu GV đưa các tiêu chí đánh giá sản phẩm cho HS HS vềnhà tiếp tục thảo luận nhóm, lên PPDH dự án thiết kế chế tạotheo qui trình EDP đã được GV hướng dẫn (hết tiết 1)

e Đánh giá (Evaluation) - Mở rộng (extend) (tiết 2)

- HS trình bày sản phẩm và GV đánh giá dựa trên các tiêu chí đã

được đưa ra.

- Tổ chức trình diễn, thuyết trình và đánh giá (20 phút tại sân

- 25 phút còn lại tiết học sẽ diễn ra tại lớp học GV tổng kết, các

nhóm thảo luận GV và HS trao đổi về những nghề nghiệp liênquan điều này giúp HS tạo ra những kết nối quan trọng giữa bàihọc trên lớp và cơ hội việc làm STEM trong thế giới thực - 10phút.

- HS làm bài kiểm tra đánh giá 15 phút

Một số hình ảnh về xe thế năng của các nhóm

2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm đối với hoạtđộng giáo dục, với bản thân, đồng nghiệp và nhà trường.2.4.1.Đánh giá kết quả thực nghiệm

Sau khi thực nghiệm các giờ học theo phương pháp địnhhướng giáo dục STEM đã trình bày ở trên tại lớp thực nghiệm ởtrường THPT Tĩnh Gia 1 mà nhóm tác giả đang công tác, khảo

sát thực nghiệm và so sánh với HS lớp đối chứng dạy học theoPPDH truyền thống thì đề tài nhận được một số kết quả như sau.

+ HS có điều kiện giao lưu giữa HS ở trong lớp, hay giữa HScác lớp với nhau, phát huy được kỹ năng giao tiếp, hợp tác vàphản biện.

b Chất lượng của các giờ dạy Vật lý chuyển đổi theo định

hướng giáo dục STEM tại các lớp nhóm chúng tôi áp dụng cácPPDH pháp mà đề tài đưa ra được nâng cao thể hiện ở các bàikiểm tra năng lực của HS.

Bảng 8 Đánh giá kết quả xếp loại của HS lớp thực nghiệm vàđối chứng tại trường THPT Tĩnh Gia 1 năm học 2023-2024 mà tôi

đang công tác

Điểm số

GiỏiKháTrungbìnhYếu, kémSố

Tỉ lệ%

10A2 (Thực

nghiệm) 44 5 11,4 15 34,3 19 42,9 5 11,410A3 (Đối chứng) 38 1 2,6 9 23,7 20 52,6 8 21,1Từ bảng phân bố điểm số đến kết quả xếp loại, chúng tôinhận thấy đã có sự chuyển biến về chất lượng trong việc dạy họcVật lý Điểm trung bình trở lên của lớp thực nghiệm cao hơn lớpđối chứng là 9,7% (Thực nghiệm: 88,6%, Đối chứng: 78,9%) Đólà thành công bước đầu của việc áp dụng những PPDH pháp giáodục STEM theo hướng coi trọng phát triển kỹ năng, phẩm chất,năng lực cho HS, mà cốt lõi đã khơi dậy niềm đam mê nghiêncứu khoa học hay là sáng tạo khoa học kỹ thuật trong cuộc sống.

Niềm đam mê công nghệ được nâng cao cũng là tiền đề các emtiệm cận tới cuộc cách mạng khoa học công nghệ lần thứ 4.

Hình 6: Biểu đồ thể hiện chất lượng của HS khi tham gia học Vậtlý hoạt động theo định hướng giáo dục STEM

c.Trong quá trình thực hiện và dự giờ, chúng tôi quan sát thấy:

Các em hăng say thiết kế các đồ chơi theo ý thích của từngthành viên trong nhóm Các HS biết tự tìm nguồn tài liệu thamkhảo từ mạng Internet, Youtube, có nhóm còn tự liên hệ cáctrang Web bán dụng cụ chế tạo để đặt mua một số dụng cụ cácem không thể làm được như lò xo; bơm xe đạp, áp kế,… từ đógiúp cho các em phát hiện những khả năng sở trường, sở đoảncủa bản thân và hoạch định cho việc chọn ngành nghề của mìnhtrong tương lai đặc biệt là các ngành nghề kỹ thuật, năng lượngvật lý, trí tuệ nhân tạo,…

d. Yêu cầu của việc hướng dẫn, tổ chức dạy học Vật lý quahoạt theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát huy phẩm chấtvà năng lực cho HS đã đưa lại hiệu quả thiết thực cho thực tiễndạy và học của GV và HS Sự chênh lệch về kết quả giữa hai đốitượng thực nghiệm và đối chứng tương đối rõ đã cho thấy sự đổimới trong PPDH pháp dạy học theo định hướng này đã tác độngtích cực đến kết quả học tập của HS.

2.4.1.2 Nhược điểm - Khó khăna Đối với giáo viên

+ Quá trình dạy học chuyển tiết học qua hoạt động theo địnhhướng giáo dục STEM đòi hỏi phải có sự chuẩn bị công phu, chuđáo từ việc xác định đối tượng, địa bàn cho đến soạn giáo án,đề kiểm tra thực nghiệm GV phải chuẩn bị thật kĩ những nộidung liên quan đến bài học và phải có cách tổ chức bài học saocho thật khoa học, thật hấp dẫn Việc dạy học Vật lí bằng giáoán theo phương pháp này vất vả, công phu hơn nhiều so vớigiáo án bình thường.

+ Kinh phí cuộc chơi trên các lớp giảng dạy GV tự túc nên khâuchuẩn bị phần thưởng còn hạn chế.

+ Việc quản lí quá trình thực hiện và chế tạo sản phẩm của HSđòi hỏi GV đầu tư nhiều thời gian hơn.

b Đối với học sinh

+ Số lượng lớp được thực nghiệm còn ít so với mong muốn củangười được thực hiện.

+ Khó khăn trong việc quản lý học sinh và thời lượng thực hiện.+ Học sinh còn bỡ ngỡ nên còn thụ động, ỷ lại Khi tiến hànhthảo luận, thuyết minh sản phẩm còn gây ồn ào, mất trật tự ảnhhưởng đến các lớp khác và ảnh hưởng một phần đến không khíbuổi học.

+ Hao tốn nhiều thời gian và cả chi phí của học sinh.

3 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ3.1 Kết luận

Với giải pháp này đã thành công chuyển đổi giờ học truyềnthống sang giờ học STEM cho chương trình chính khóa phù hợpđiều kiện tại Việt Nam.

Đưa ra giải pháp kết nối các bài học trong chương trình đểhình thành các chủ đề Các chủ đề được lựa chọn gắn liền thếgiới thực, thực hiện tích hợp các nội dung nhằm giảm sự chồngchéo và giảm thiểu được thời gian, cho thấy sự liên hệ giữa cácnội dung Việc xây dựng chuyển giao chủ đề gắn liền với cơ sởvật chất nhằm đảm bảo phù hợp điều kiện hiện tại.

Vận dụng linh hoạt mô hình EDP-7E trong dạy STEM giúpphát huy được tính đảm bảo nghiên cứu kiến thức mới, vậndụng vào trường hợp cụ thể vẫn đảm bảo các mục tiêu pháttriển kĩ năng STEM và kĩ năng làm việc nhóm, tư duy phản biện,xử lí thông tin.

Tích hợp với việc định hướng nghề nghiệp tương lai cho họcsinh.

Với mô hình này chúng tôi khuyến nghị thực hiện chuyểnđổi giờ học vật lý truyền thống sang giờ dạy STEM cho các cấphọc, các môn học khác nhau trên cả nước.

3.2 Đề xuất - Kiến nghị

Từ góc nhìn về cách tổ chức dạy học Vật lý theo hoạt độnggiáo dục STEM, tôi cũng xin đề xuất thêm một số ý kiến nhưsau:

a.Với nghành giáo dục

Cần xây dựng phân phối chương trình Vật lý căn cứ vào thựctiễn các nhà trường, cụ thể là bám sát đối tượng HS để cắt giảmnhững lượng kiến thức hàn lâm nặng nề đối với các HS có tư duykhông tốt mà thay vào đó nên xây dựng các chủ đề hoạt độngtrải nghiệm sáng tạo theo định hướng giáo dục STEM để hướngcác em đến hoạt động tìm tòi khám phá khoa học, kỹ thuật đưadần việc học Vật lý thành sân chơi khoa học mà từ đó các emtìm thấy khả năng, sở trường của bản thân để đam mê hứng thúvới môn học.

b.Với nhà trường

+ Nhà trường tăng cường cho thực hiện hoạt động trảinghiệm sáng tạo với thời lượng 3 lần/ năm cho 3 khối học Để cóđủ thời gian, có thể tiến hành vào các giờ sinh hoạt đầu tuầnhoặc buổi học cuối tuần có số tiết học ít.

+ Nhà trường có thể đề xuất cụm chuyên môn, Sở Giáodục để tổ chức sinh hoạt các chủ đề lớn cho HS giữa các trường,