skkn vận dụng phương pháp giáo dục stem vào giảng dạy một số chủ đề vật lý trong môn khoa học tự nhiên cấp thcs

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

ĐƠN YÊU CẦU CÔNG NHẬN SÁNG KIẾN

Kính gửi: Hội đồng Sáng kiến huyện Đại Lộc.

Tôi kính đề nghị Hội đồng công nhận sáng kiến như sau:

TTHọ và tênNgày thángnăm sinh

Nơi công tác

(hoặc nơithường trú)

Trình độchuyên

Tỷ lệ (%)đóng góp vào

việc tạo rasáng kiến (ghi

rõ đối với từngđồng tác giả,

nếu có)1 Nguyễn Khương

10/07/1983 Trường THCSNguyễn Huệ

Giáo viênĐHSP Vậtlý

+ Các hình ảnh hoạt động, sản phẩm của học sinh khối 6,7

Chúng tôi/ tôi xin cam đoan mọi thông tin nêu trong đơn là trung thực, đúng sự thậtvà hoàn toàn chịu trách nhiệm trước pháp luật.

Đại Lãnh, ngày 22 tháng 03 năm 2024

Người nộp đơn

Nguyễn Khương Vũ

(Ban hành kèm theo Quyết định số:/2022/QĐ-UBND ngày #nbh tháng 6 năm

Phụ lục II

Mẫu báo cáo sáng kiến

2022 của UBND tỉnh Quảng Nam)

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAMĐộc lập - Tự do - Hạnh phúc

BÁO CÁO SÁNG KIẾN

1 Tên sáng kiến: Vận dụng phương pháp giáo dục STEM vào giảng dạy

một số chủ đề Vật lý trong môn Khoa học tự nhiên cấp THCS.

2 Mô tả bản chất của sáng kiến:

Chương trình giáo dục phổ thông 2018 định hướng phát triển phẩm chất vànăng lực học sinh, mục tiêu của chương trình nhằm để trả lời cho câu hỏi: Họcxong chương trình học sinh làm được gì? Chính vì vậy mà cần phải đổi mớiphương pháp dạy học, kiểm tra đánh giá theo định hướng phát triển phẩm chấtvà năng lực học sinh Các phương pháp và hình thức tổ chức dạy học cần phảigắn nội dung bài học với những vấn đề thực tiễn và giáo viên tổ chức hoạt độngđể học sinh tìm hiểu và giải quyết được vấn đề, thông qua đó tiếp thu tri thứcmột cách chủ động Giáo dục STEM cũng xuất phát từ vấn đề nảy sinh trongthực tiễn được xây dựng thành các chủ đề/bài học STEM, thông qua việc giáoviên tổ chức các hoạt động học sẽ giúp học sinh tìm ra được những giải pháp đểgiải quyết vấn đề mà chủ đề/bài học STEM nêu ra.

STEM là cụm từ viết tắt các chữ cái đầu của các từ trong tiếng Anh:Science-Khoa học, Technology-Công nghệ, Engineering-Kĩ thuật, Mathematics- Toán học Giáo dục STEM là một mô hình giáo dục ra đời vào những năm 90của thế kỉ XX Nó là mô hình theo đuổi triết lí giáo dục tích hợp, hướng vào việchình thành cho người học kiến thức nền tảng rộng, liên lĩnh vực và đặc biệt chútrọng tới hình thành và phát triển ở người học năng lực hoạt động thực tiễn Tíchhợp trong giáo dục STEM không dàn trải trên phạm vi rộng lớn mà tập trungvào 4 lĩnh vực cụ thể là khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học Những lĩnhvực khoa học này được thiết kế lồng ghép, đan xen vào nhau trong các nhiệm vụhọc tập gắn với thực tiễn Quá trình học tập của người học chủ yếu theo phươngthức làm việc, thực hành, trải nghiệm và hợp tác Thông qua hoạt động thựctiễn, người học tự khám phá, phát hiện ra tri thức khoa học và điều quan trọnghơn là người học hình thành, phát triển được các kĩ năng tìm tòi, thí nghiệm,khai thác và ứng dụng công nghệ, thiết kế kĩ thuật, tư duy và tính toán.

Tuy nhiên, việc tổ chức triển khai thực hiện các hoạt động trải nghiệm sángtạo với quy mô toàn trường cũng như việc vận dụng phương pháp STEM vàocác tiết học ở những môn học thuộc lĩnh vực tự nhiên còn hạn chế, nhiều cán bộquản lý, giáo viên chưa được tập huấn kỹ và chưa thể hiểu rõ về STEM và chủđề dạy học theo STEM.

Xuất phát từ thực trạng trên tôi mạnh dạn vận dụng phương pháp STEM tổchức các hoạt động trải nghiệm ở một số chủ đề Vật lý trong quá trình giảngdạy môn KHTN ở trường THCS Nguyễn Huệ.

2.1 Các bước và cách thức thực hiện giải pháp:+ Giáo dục STEM là gì?

Giáo dục STEM là phương pháp tiếp cận, khám phá trong giảng dạy và họctập giữa hai hay nhiều hơn các môn học STEM, hoặc giữa một chủ đề STEM vàmột hoặc nhiều môn học khác trong nhà trường Theo Howard-Brown vàMartinez (chuyên gia giáo dục Mỹ), phương pháp giải quyết vấn đề trong dạyhọc sẽ cho phép sự liên môn giữa các lĩnh vực nói trên.

STEM trong trường phổ thông được hiểu là trang bị cho người học nhữngkiến thức và kĩ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩthuật và toán học Những kiến thức và kĩ năng này phải được tích hợp, lồngghép và bổ trợ nhau giúp học sinh không chỉ hiểu biết về nguyên lý mà còn cóthể áp dụng để thực hành và tạo ra được những sản phẩm trong cuộc sốngthường ngày Những sản phẩm này không nhất thiết phải là sản phẩm mới, đừngsuy nghĩ rằng các em phải tạo ra điều gì đó mới mẻ mới là STEM, như vậy cácem đã là những nhà sáng chế rồi, tất nhiên nếu tạo ra sản phẩm mới thì càng tốt.

+ Học STEM như thế nào?

Một trong những phương pháp dạy và học mang lại hiệu quả cao nhất chogiáo dục STEM là phương pháp “Học qua hành” -“Learning by doing” Phươngpháp “Học qua hành” giúp học sinh có được kiến thức từ kinh nghiệm thực hànhchứ không phải chỉ từ lý thuyết Bằng cách xây dựng các bài giảng theo chủ đềvà dựa trên thực hành, học sinh sẽ được hiểu sâu về lý thuyết, nguyên lý thôngqua các hoạt động thực tế Chính các hoạt động thực tế này sẽ giúp học sinh nhớkiến thức lâu hơn, sâu hơn Học sinh sẽ được làm việc theo nhóm, tự thảo luậntìm tòi kiến thức, tự vận dụng kiến thức vào các hoạt động thực hành rồi sau đócó thể truyền đạt lại kiến thức cho người khác Với cách học này, giáo viênkhông còn là người truyền đạt kiến thức nữa mà sẽ là người hướng dẫn để họcsinh tự xây dựng kiến thức cho chính mình.

+ Các hoạt động thực hiện bài học STEM

Bài học STEM được xây dựng dựa theo quy trình thiết kế kĩ thuật với tiếntrình 8 bước: xác định vấn đề; nghiên cứu kiến thức nền; đề xuất các giải pháp;lựa chọn giải pháp; chế tạo mô hình (nguyên mẫu); thử nghiệm, đánh giá; chiasẻ thảo luận; điều chỉnh thiết kế.

Cấu trúc bài học STEM có thể được chia thành 5 hoạt động chính, thể hiện

rõ 8 bước của quy trình thiết kế kĩ thuật, cụ thể như sau:

Hoạt động 1: Xác định vấn đề hoặc yêu cầu chế tạo một sản phẩm ứngdụng gắn với nội dung bài học với các tiêu chí cụ thể

Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền (bao gồm kiến thức trong bài họccần sử dụng để giải quyết vấn đề hoặc chế tạo sản phẩm theo yêu cầu) và đềxuất các giải pháp thiết kế đáp ứng các tiêu chí đã nêu

Hoạt động 3: Trình bày và thảo luận phương án thiết kế, sử dụng kiến thứcnền để giải thích, chứng minh và lựa chọn, hoàn thiện phương án tốt nhất (trongtrường hợp có nhiều phương án)

Hoạt động 4: Chế tạo sản phẩm theo phương án thiết kế đã được lựa chọn;thử nghiệm và đánh giá trong quá trình chế tạo.

Hoạt động 5: Trình bày và thảo luận về sản phẩm đã chế tạo; điều chỉnh,hoàn thiện thiết kế ban đầu.

Hình thức tổ chức dạy học cần lôi cuốn học sinh vào hoạt động kiến tạo,tăng cường hoạt động nhóm, tự lực chiếm lĩnh kiến thức mới và vận dụng kiếnthức để giải quyết vấn đề Hình thức tổ chức bài học STEM có thể linh hoạt, kếthợp các hoạt động trong và ngoài lớp học, nhưng cần bảo đảm mục tiêu dạy họccủa phần nội dung kiến thức trong chương trình.

2.2 Phân tích tình trạng của giải pháp đã biết:

Trong năm học 2019-2020, Phòng Giáo dục đào tạo huyện Đại Lộc đã tổchức lớp tập huấn STEM cho các giáo viên THCS trên địa bàn huyện Sau đó,Phòng Giáo dục đã tổ chức cuộc thi “Triển lãm sản phẩm STEM” cho cáctrường khối THCS và đặc biệt giáo dục STEM được đưa vào nhiệm vụ năm họccủa các trường Từ những cuộc thi này bước đầu đã có những tác động tích cực,lan tỏa, làm chuyển biến trong dạy và học tại các trường trên địa bàn huyện.Trên cơ sở đó, học sinh được thực hành, trải nghiệm nhiều hơn, học tập gắn vớicuộc sống thực tiễn hơn Tuy nhiên, các phong trào vẫn dừng lại ở hình thức cáccuộc thi mà chưa trở thành hoạt động thường xuyên, phổ biến và tự nguyện củagiáo viên.

Tại trường THCS Nguyễn Huệ, trong năm học gần đây, nhà trường đã tổchức cuộc thi “Triển lãm sản phẩm STEM” cấp trường nhằm tạo sân chơi bổích, giúp học sinh có cơ hội giao lưu, học hỏi, chia sẽ kiến thức, sản phẩm dạyhọc STEM Tuy nhiên, vẫn còn rất nhiều khó khăn, bất cập như trình độ giáoviên chưa đáp ứng được yêu cầu Phần lớn giáo viên chỉ được đào tạo hình thứcdạy học đơn môn, do đó gặp khó khăn khi triển khai dạy học theo hướng liênmôn như giáo dục STEM Bên cạnh đó, đa số giáo viên còn ngại học hỏi, ngạichia sẻ với đồng nghiệp, nên chưa có sự trao đổi, liên hệ tốt giữa giáo viên cácbộ môn trong dạy học STEM Quan trọng hơn là điều kiện cơ sở vật chất chưađáp ứng được yêu cầu đề ra Sĩ số mỗi lớp học quá đông cũng gây khó khăn chotổ chức hoạt động, cản trở việc đổi mới phương pháp dạy học của giáo viên.Ngoài ra, việc không có phòng học STEM hoặc phòng thực hành để học sinh cónơi làm việc nhóm, nghiên cứu, thí nghiệm cũng là một vấn đề Mặt khác, vớicác nội dung học tập chuyên sâu hơn như khoa học máy tính, robotic, lập trìnhthì cần đầu tư kinh phí lớn hơn, nên đây cũng là những khó khăn không nhỏ chotriển khai dạy học STEM.

2.3 Nội dung đã cải tiến, sáng tạo để khắc phục những nhược điểmhiện tại:

Từ những kiến thức đã được học ở bộ môn Khoa học tự nhiên cấp THCS,các kiến thức căn bản từ các môn học khác và những nguyên liệu có sẵn tại nhà,giáo viên có thể gợi ý, hướng dẫn cho các em tạo ra các mô hình, dụng cụ họctập vừa dễ làm, vừa trải nghiệm các kiến thức đã học trong lý thuyết và tăngthêm niềm say mê, hứng thú, khơi dậy trong học sinh tư duy sáng tạo khoa học.Sau đây là một số nội dung các hoạt động STEM được tổ chức trong dạy học ởmột số chủ đề Vật lý trong môn KHTN cấp THCS.

2.3.1 Chủ đề: Các phép đo – KHTN 6Bài 7: Đo thời gian

Hoạt động vận dụng: CHẾ TẠO ĐỒNG HỒ ĐO THỜI GIAN a Mục đích của hoạt động

- Học sinh nắm vững yêu cầu thiết kế đồng hồ: Đo được thời gian.

- Học sinh hình thành kiến thức đo thời gian, đề xuất được giải pháp và xâydựng bản đồng hồ đo thời gian.

- Học sinh dựa vào bản thiết kế đã lựa chọn để chế đồng hồ đo thời gian đảmbảo yêu cầu đặt ra.

- Các nhóm học sinh giới thiệu đồng hồ đo thời gian bằng vật liệu trước lớp,chia sẻ về kết quả thử nghiệm, thảo luận và định hướng cải tiến sản phầm

b Cách thức tổ chức

* Chuyển giao nhiệm vụ học tập: (Hoạt động 1: Xác định yêu cầu thiết kế, chếtạo + Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền)

- Giáo viên giao nhiệm vụ cho học sinh:

+ Nghiên cứu kiến thức trọng tâm: Đo thời gian+ Xây dựng bản thiết kế đồng hồ theo yêu cầu;+ Lập kế hoạch trình bày và bảo vệ bản thiết kế.

* Thực hiện nhiệm vụ: (Hoạt động 3: Xây dựng bản thiết kế + Hoạt động 4: Chếtạo, thử nghiệm và đánh giá)

- Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm: Tự đọc và nghiên cứu sách giáo khoa,các tài liệu tham khảo, tìm kiếm thông tin trên Internet… Có thể tham khảo cáchlàm:

https://youtu.be/MIwKGWcCLMw - Làm đồng hồ đo thời gian từ chai nhựa cũhttps://youtu.be/lpcuRWO5kho - Làm đồng hồ đo thời gian từ giấy bìa

https://youtu.be/VjsVGNxR2FQ-Làm đồng hồ đo thời gian từ đĩa CD

- Các nhóm đề xuất và thảo luận các ý tưởng ban đầu, thống nhất một phương ánthiết kế tốt nhất Xây dựng và hoàn thiện bản thiết kế đồng hồ

- Học sinh tiến hành chế tạo, thử nghiệm và hoàn thiện sản phẩm theo nhóm.(học sinh thực hiện ngoài giờ lên lớp)

* Báo cáo, thảo luận: (Hoạt động 5: Trình bày và thảo luận về sản phẩm)

- Học sinh lựa chọn hình thức và chuẩn bị nội dung báo cáo, chia sẻ về kết quảthử nghiệm, thảo luận và định hướng cải tiến sản phầm

* Kết luận, nhận định:

- Giáo viên tổ chức cho học sinh tự nhận xét, đánh giá, chia sẻ các khó khăn, cáckiến thức và kinh nghiệm rút ra qua quá trình thực hiện nhiệm vụ thiết kế và chếtạo đồng hồ đo thời gian.

Một số hình ảnh minh họa

2.3.2 Chủ đề: Năng lượng – KHTN 6Bài 50: Năng lượng tái tạo

Hoạt động vận dụng: MÔ HÌNH TUA BIN HOẠT ĐỘNG DỰA VÀONGUỒN NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO

a Mục đích của hoạt động

- Học sinh tìm hiểu về năng lượng gió và các biện pháp giảm thiểu việc sử dụngnăng lượng hoá thạch, nâng cao nhận thức về biến đổi khí hậu và ô nhiễm môitrường

- Học sinh tham gia vào một thử thách thiết kế để thiết kế các cánh tua bin giócho phép một tua bin gió mô hình tạo ra nhiều năng lượng nhất

- Học sinh thiết kế các cánh tua bin gió để kiểm tra khả năng nâng được khốilượng vật

b Cách thức tổ chức

* Chuyển giao nhiệm vụ học tập: (Hoạt động 1: Xác định yêu cầu thiết kế, chếtạo + Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền)

- GV giới thiệu với HS mô hình tua bin gió và cung cấp cho HS bảng hướng dẫncác bước tạo nên một tua bin gió

- Yêu cầu HS tìm hiểu cách thiết kế tua bin gió, dựa vào bản hướng dẫn thiết kếra tua bin gió của nhóm mình Sử dụng tua bin gió nâng một vật và thiết kế cánhtua bin gió tạo ra năng lượng lớn nhất.

* Thực hiện nhiệm vụ: (Hoạt động 3: Xây dựng bản thiết kế + Hoạt động 4: Chếtạo, thử nghiệm và đánh giá)

+ Học sinh hoạt động nhóm cùng thảo luận về quy trình, liệt kê các nguyên vậtliệu cần sử dụng để chế tạo, lắp ráp mô hình tua bin gió theo phương án đã đềxuất

+ Học sinh tiến hành chế tạo, lắp ráp mô hình tua bin gió, ghi lại những thay đổi,điều chỉnh so với thiết kế ban đầu.

* Báo cáo, thảo luận: (Hoạt động 5: Trình bày và thảo luận về sản phẩm)

- Các nhóm học sinh trưng bày sản phẩm của mình Mỗi nhóm cử đại diện chiasẻ trao đổi về những điều chỉnh trong quá trình thiết kế, chia sẻ điều hài lòng vàchưa hài lòng về sản phẩm của nhóm.

- Học sinh nêu ý kiến về cách thức cải tiến sản phẩm, các nhóm học sinh khácvà giáo viên có thể gợi ý thêm cho nhóm bạn phương án cải tiến sản phẩm.

* Kết luận, nhận định:

- Giáo viên nhận xét đánh giá kết quả các nhóm và tổng kết đánh giá về khaithác năng lượng gió, các bộ phận chính của tua bin gió, sản phẩm của các nhómtheo các yêu cầu, tiêu chí đã đặt ra.

Một số hình ảnh minh họa

2.3.3 Chủ đề: Tốc độ chuyển động – KHTN 7

Bài 11: Thảo luận về ảnh hưởng của tốc độ trong an toàn giao thôngHoạt động: Truyền thông về ảnh hưởng của tốc độ trong an toàn giao thônga Mục đích của hoạt động

- HS thấy được ý nghĩa của tốc độ trong an toàn giao thông Để đảm bảo an toànthì người tham gia giao thông vừa phải có ý thức tôn trọng các quy định về antoàn giao thông vừa phải có hiểu biết về ảnh hưởng của tốc độ trong an toàngiao thông.

- Thiết kế poster về thông điệp an toàn giao thông theo nhóm

b Cách thức tổ chức

* Chuyển giao nhiệm vụ học tập: (Hoạt động 1: Xác định yêu cầu dự án + Hoạtđộng 2: Nghiên cứu kiến thức nền)

- GV cho HS xem video về một vụ tai nạn giao thông do phóng nhanh.

+ Nguyên nhân vụ tai nạn là gì? Theo em việc tai nạn giao thông đường bộ cóphải chủ yếu là do vi phạm quy định về tốc độ giới hạn không?

- Giáo viên yêu cầu HS sưu tầm tài liệu để thảo luận và thực hiện dự án truyềnthông về ảnh hưởng của tốc độ trong an toàn giao thông

* Báo cáo, thảo luận: (Hoạt động 5: Trình bày và thảo luận về sản phẩm)

+ Sản phẩm báo cáo: báo cáo bằng văn bản và bài thuyết trình của nhóm + Hình thức trình bày sản phẩm: thuyết trình, báo cáo, poster, mô hình,

+ Nhóm trưởng các nhóm trình bày kết quả hoạt động của nhóm mình, thànhviên khác trong nhóm có thể bổ sung Các nhóm khác theo dõi nội dung và đặt

Thời hạnhoàn thành

Sản phẩmdự kiến

Mai- Minh 1 Thực tế, sách báo,

internet 5 ngày Video, tranh ảnh, tư liệu2

345

câu hỏi thảo luận làm rõ hơn vấn đề cần tìm hiểu.

Bài 12,13: Sóng âm – Độ to và độ cao của âm

CHỦ ĐỀ STEM : CHẾ TẠO NHẠC CỤ BẰNG VẬT LIỆU ĐƠN GIẢN( Số tiết: 2 tiết)

1 Mô tả chủ đề:

Âm thanh luôn dễ được nhận biết vì nó hiện hữu ở mọi nơi, xung quanhta Tuy nhiên, chỉ âm nhạc mới giúp cho con người được thư giãn Âm nhạcđược tạo nên từ các nhạc cụ, từ con người, nhưng có phải mọi âm tạo ra đều ứng

với những nốt nhạc như chúng ta thường biết? Liệu chúng ta có thể tự mình tạo

ra một sản phẩm nhạc cụ cho riêng mình, rồi tự biểu diễn, tự tận hưởng và đắmchìm vào bản nhạc mà mình yêu thích không?

Thông qua chủ đề, học sinh sẽ tìm hiểu cách tạo ra âm thanh có độ caotương ứng với nốt nhạc, đồng thời nghiên cứu chế tạo ra nhạc cụ đơn giản từnhững vật liệu dễ tìm.

Địa điểm tổ chức: Lớp học

Môn học phụ trách chính: môn KHTN 7, Bài 12,13 Sóng âm, độ cao và độ to

của âm

2 Tiến trình dạy học

Hoạt động 1 XÁC ĐỊNH YÊU CẦU CHẾ TẠO NHẠC CỤ BẰNG VẬT

LIỆU ĐƠN GIẢN

* Chuyển giao nhiệm vụ:

- Để khơi gợi ý tưởng về nhạc cụ tự chế, giáo viên cho học sinh xem clip videovà yêu cầu HS quan sát xem nhạc cụ này được sử dụng (chơi) như thế nào.

Ví dụ Trong video truy cập từ địa chỉ sau, HS sẽ quan sát thấy nhạc cụ được

chế từ ống nước được người dự thi thổi vào đầu ống, …https://www.youtube.com/watch?v=r93uvrJucvQ

Bài báo cáo kiến thức (15)

1 Đầy đủ nội dung cơ bản về chủ đề được báo cáo 10

2 Bài trình chiếu có màu sắc hài hòa, bố cục hợp lí 5

Bản phương án thiết kế (30)3

Đầy đủ nội dung theo yêu cầu: bản vẽ, cơ sở khoa học, nguyên lí

thông số kĩ thuật (loại vật liệu, chiều dài của thanh/dây/ống…)

4 Poster chiếu có màu sắc hài hòa, bố cục hợp lí 10

Nhạc cụ (30)5

Nhạc cụ có nguyên lí hoạt động dựa trên sự khác biệt về độ dài

6 Nhạc cụ được thiết kế từ nguyên vật liệu dễ kiếm 5

13 Tham gia đóng góp ý kiến, đặt câu hỏi phản biện cho nhóm báo5