Khóa luận tốt nghiệp Sư phạm Vật lý: Tổ chức dạy học chủ đề stem một số kiến thức chương "sóng ánh sáng" - Vật lí 12 trung học phổ thông

Giáo dục STEM trong trường trung học là quan điểm dạy học định hướng phát triên năng lực học sinh thuộc các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học Các kiến thức va ki năng về

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HÒ CHÍ MINH

NGUYEN DUC VINH

KHOA LUAN TOT NGHIEP DAI HOC

Thành phố Hỗ Chí Minh — 2021

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HÒ CHÍ MINH

NGUYEN DUC VINH

Chuyén nganh: Su pham Vat li

KHOA LUAN TOT NGHIEP DAI HOC

NGƯỜI HƯỚNG DAN KHOA HỌC

TS NGUYÊN ĐĂNG THUÁN

Thành phố Hồ Chí Minh — 2021

LỜI CAM ĐOAN

Chúng tôi xin cam đoan: Luan văn nay 1a công trình nghiên cứu của cá nhân chúng tôi Sô liệu và kết quá nghiên cứu trong luận văn này hoàn toàn trung thực và

chưa từng được công bó, sử dụng trong bat kỳ công trình nghiên cứu nào.

TP Hỗ Chi Minh, tháng 5 năm 2021

Tác giả

Nguyễn Đức Vinh

XÁC NHẬN XÁC NHAN

CUA KHOA VAT LI CUA NGƯỜI HƯỚNG DAN KHOA HỌC

TS Nguyén Dang Thuan

LOI CAM ON

Lời đầu tiên em gửi lời cam on chân thành đến quý thay cô giảng viên khoa Vật

lí - Trường Đại học Sư Phạm Thành phố Hỗ Chí Minh, đặc biệt là các thay cô trong

bộ môn Phương pháp giảng dạy và vật lí ứng dụng đã tận tình chỉ dạy vả trang bị cho

em những kiến thức cần thiết trong suốt thời gian ngồi trên ghế giảng đường, làm nên

tảng cho em có thé hoàn thành được bài luận văn nay.

Em xin bay tỏ lòng biết ơn tới TS Nguyễn Dang Thuan đã tận tình hướng dan

em trong suốt thời gian học tập va quá trình làm luận văn.

Em xin chân thành cam ơn Ban Giảm hiệu, cùng các em học sinh trường THCS

~ THPT Hoa Sen, ThS Nguyễn Y Phung, thay Nguyễn Cảnh Công đã giúp đỡ, hỗ

trợ và tạo điều kiện tốt nhất đẻ tôi tiến hành thực nghiệm sư phạm

Xin chân thành cam ơn.

TP Hỏ Chí Minh, thang 5 năm 2021

Tác giả

Nguyễn Đức Vinh

MỤC LỤC

MỞ ĐÀU

l, H8 chgndlÐlli, a san onenoertoreioreeaoiagaee 7

2 Mục đích nghiền cứu - - 5s cccs+csreveresrxxer 23885315 8584355348352358558555 9

3 Giả thuyết khoa học -ic- 22-22 2S12221221022102222222112 2111111 ti 9

4 Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu -.¿¿- ¿:5ss5s2sccse 9

5, NhiệnvụnghincửucủađỀ(i oooeoooonoonioinniiisaiiedineiosae 9

6 Phương pháp nghiên cứu khoa học - -Ă àcSĂsSeieeereerie 10

6.1 Phuong pháp nghiên cứu lí luận - «5-55 «s<<<xsxxveeereeereeee 10

6.2 Phương pháp điều tra, quan sát thực tiễn 2-222©cscccsz cv 10

6.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm ác seo 10

7 — Đóng góp của đề tài S.cc 2H Hn HH Hước 10

§ Gnhielitilll sẽ sẽ ễễễẽ 002 na nnớẼẼ 10

CHUONG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN DAY HOC THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC

STEM 1.1 Dạy học theo định hướng giáo dục STEM ch nheeasuee 1]

1.1.1, Tha Stin STEM 2: ccssessiscssscssscasscsasesaicsssecssscasseaszsasassasessescosssszzessseasnes 11 I,1:2:'GIÁO đục STEM sssssissssssssssssieasssasssasssassssssvessisanssaassasssasieasaveaiasasivasseaseas H 1.1.3 Mục tiêu của giáo dục STEM sen Hee 13

1.1.4 Chủ đề giáo dục WTEM 222©222222222E22x CC EcSvrzrrrrvrrrrree 14

11:5 Phâniloại chủ đề STEMI::uoinsnnninninoiiiniittinitititi20004210000300208 l61.2 Phát trién năng lực vật lí của học sinh theo định hướng giáo dục STEM 17

1.2.1 Khái niệm năng lực vật lí của học sinh cu se sessue 17

1.2.2 Cầu trúc năng lực vật lí của học sinh trong giáo dục ŠTEM 18 1.2.3 Biện pháp phát triển năng lực vật lí của học sinh trong đạy học theo định

hướñng:giáG:idte(STEN :.::::-::::-:::-:::::::2::12201211132010212120112011283038210330820320536E 20

1.2.4 Tiêu chí đánh giá năng lực vật lí của học sinh - - 21

Quy trình thiết kế chú dé giáo dục STEM c:scccssssssessssessssesscssecsssessssnseecunes 25

1.3.

CHƯNG 2 TO CHỨC DAY HỌC CHU DE STEM CHUONG "SONG ANH

SANG"

2.1 Phân tích nội dung chương "Sóng ánh sang" (Vật lí 12 co bản) theo định hướng GIẾT TH 1212121 2220210001022/220210012020/010/0022000/021001412/0022001052005 62 33

5) II DNifF(ESIEBRIGHAWOTRE -‹:s::y:44222:416216251252174035118040122148/3)321314303922806318503318533 33

2.1.2 Me:tiÊ0 của CHWONG cacossoiooaoioiiooiirininiitiisiitiiii0100310051105818316850106 34

2.1.3 Phân tích nội dung kiến thức chương theo định hướng STEM 36

2.2 Xây dụng một số chủ dé day học chương "Sóng ánh sáng" - Vật lí 12 trung

học phô thông theo định hướng giáo dục STEM - 2522552522 45

2.2.1 Chủ dé STEM 1: Mô hình thí nghiệm giao thoa ánh sáng 45 2.2.2 Chủ dé STEM 2: Máy quang pho lăng kính :555- 67

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHAM

3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm - Ă (5á HH, 92

3.2 Đối tượng và nội dung thực nghiệm sư phạm - - 5-5 c5 <+s~cexe 92

3.2.1 Đối tượng thực nghiệm sư phạm Ă Sshhhueensee 92

3.2.2 Nội dung thực nghiệm sư phạm: ~Ăcssece<eerersreree 92

3.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm - sinh 92

3.4 Những thuận lợi và khó khăn trong quá trình thực nghiệm sư phạm 93

3.5 Diễn biến thực nghiệm sư phạm - 5c 5252222022221 21 1 -xerrrrrcrvec 933.6 Đánh giá kết qua thực nghiệm sư phạm .2c 52 2Scccxscccvzet 102KÉT LUẬN KIỀNNGH sssssssssscssssssscsssossssssssssssanssnsssasssssassanssnsssassasessassssoasaase 119WAT BR TEA KH _ O issssccsasscsssssaicsssrsecssceiseesrssenieaseenasannavacienait 121

PHY LUC cccccsscccsscsssscsccccssccsscccsccscsssccsssccsscesssccsessscesscsesecsecessccsacesseceacesscerss 122

DANH MỤC BANG BIEU

Bang 1.1 Các lĩnh vực của giáo dục STEM Si 12

Bang 1.2 Cau trúc và biểu hiện của năng lực vật lí 22-22225:s55szc- 19

Bang 1.3 Tiêu chí đánh giá năng lực vat lí của học sinh trong day hoc STEM 21

Bang 2.1 Cau trúc nội dung kiến thức chương “Sóng ánh sáng” (Vat lí 12 cơ bản)

Bang 2.2 Mục tiêu kiến thức của chương “Sóng ánh sáng” (Vat lí 12 cơ bản) 33 Bảng 2.3 Phân tích nội dung liên quan theo định hướng STEM chủ đề “M6 hình

thí nghiệm giao thoa anh sáng” - án HH Hư 46

Bang 2.4 Tiến trình tô chức day học chủ dé “Mô hình thí nghiệm giao thoa ánh

Bảng 2.5 Ma trận khái quát kế hoạch dạy học chủ dé “Mô hình thí nghiệm giao

(höä¡(HÌh SÁ HE” caansinsniistiiatiiiti2112111141133131681381882835818568183333888ã383386853855583188487883538538 49

Bang 2.6 Bang đánh giá năng lực vật lí của học sinh sau khi học xong chủ dé “M6

hình thí nghiệm giao thoa ánh sáng ” ác ch ng TH Hgngnrnưc 61

Bảng 2.7 Bảng đánh giá quá trình học tập chủ đề *Mô hình thí nghiệm giao thoa

Bang 2.7.1 Bang phụ: Đánh giá bản thiết kế sản phẩm chủ đề “M6 hình thí

ñEBiôm6140:103:4Tilì.S4TIE -::::::::2::22112111211112112121213111214823513316934635412233832532253682632 65

Bang 2.7.2 Bang phụ: Đánh giá mô hình sản phẩm chủ đề “M6 hình thí nghiệm

GUO MGA) GSA li2i:64:1325:1214124162151231920334123201393313293935085931433535313535541483318313533532 66

Bang 2.8 Phân tích nội dung liên quan theo định hướng STEM chủ dé “May quang

hố lễ RRA tonneniiotoanniinoaittiioii42i16410021012101201030318359216321318635831835386388140053315818887888 69

Bảng 2.9 Tiến trình tổ chức day học chủ dé “May quang phô lăng kinh” 71

Bang 2.10 Ma trận khái quát kế hoạch day học chú đề “May quang phé lăng kính

Bảng 2.11 Bảng đánh giá năng lực vật lí của học sinh sau khi học xong chủ đề

“Máy quang abn Girne KHÍ ssacnoioioinoeiniiiiitiittatibditid00140034400320132083303538383036 83

Bảng 2.12 Bang đánh giá quá trình hoc tập chu dé “May quang phổ lăng kinh”

Bang 2.12.1 Bang phụ: Đánh giá bản thiết kế sản phẩm chủ đề “May quang Dhö in KẾT 6iaie2cerisrnss nen 2200670021002200120725102210221021233120042300331035012 88

Bang 2.12.2 Bang phụ: Đánh giá mô hình sản pham chủ dé “May quang pho

lặng Kit P::ss:sissssssiooeisosgisS51281555511653581515655685556518855556155655555356835858855356935868186655883855 89

Bang 3.1 Kết qua thu được về năng lực vật lí của học sinh trong cha đề “M6 hình

thifingiiem giao thos Ánh: SADE :cosoiooocooooiioitioiiiiiiiigi111148186511621165858481238ã8585 102 Bang 3.2 Thang đánh giá định lượng năng lực vật lí của học sinh 106

Bảng 3.3 Tiêu chí đánh giá các mức độ đạt được năng lực vật lí của học sinh 112

Bang 3.4 Biểu hiện năng lực vật lí của hai học sinh cụ thẻ .- 112 Bảng 3.5 Bảng quy đôi điểm dựa trên những biêu hiện năng lực vật lí của học sinh

DANH MỤC SƠ DO

Sơ đồ 1.1 Tiêu chí xây dựng chủ đề STEM .¿- 2222222 S2xz2cvzccvez 14

Sơ đồ 1.2 Quy trình thiết kế chủ dé giáo dục ŠTEM -5-55252s< 5522 26

Sơ đồ 1.3 Tiên trình tô chức day học chú đề giáo dục STEM

Sơ đồ 2.1 Ý tưởng xây dựng chủ đẻ “Mô hình thí nghiệm giao thoa ánh sáng 46

Sơ đồ 2.2 Ý tưởng xây đựng chủ đẻ “May quang phô lăng kính" 68

DANH MỤC HÌNH ANH

Hình 3.1 Giáo viên triển khai tô chức nhóm 2-22 22-522 2252222222 94 Hình 3.2 Học sinh đại điện nhóm phát biểu van đề eens 95

Hình 3.3 Học sinh phần tích vấn b€ scccssssssssssscssscssssassasssessssassssssssssneasssnssesssesoss 95

Hình 3.4 Nhóm 1 làm việc với tài liệu hướng dẫn, ghi nhận kiến thức nên 96

Hình 3.5 Học sinh đại điện nhóm trình bày kiến thức nền - 96

Hình 3.6 Nhóm 3 tông hợp ý tưởng, phác thảo bản vẽ thiết kế 97 Hình 3.7 Các nhóm tiễn hành chế tạo sản phẩm 2- 2: 25c27s2czcczzSszc- 98 Hình 3.8 Học sinh đại diện nhóm trình bày kết quả vận hành sản phẩm những

khó khăn trong lúc tiễn hành thực hiện sản phẩm - 2-5222 Ss22zczzcsec- 98Hình 3.9 Phiếu học tập của học sinh Trương Như Ý -.:-:555- 99

Hình 3.10 Phiêu học tập của học sinh Phạm Quang Thiện 100

Hình 3.11 Bản thiết kế của nhóm Ì - 2 2222222222E223222232721522352552-e5 101

Hình 3.12 Bản thiết kế của nhóm 5 2-52 222212 22122111 3113715222 cxe, 101

Hình 3.13 Mô hình sản phẩm của nhóm L -52-5222222222svczccszce 101

Hình 3.14 Mô hình sản phâm của nhóm 5 2-22 2+2 52S2222zzet 102

MO DAU

1 Lí do chọn đề tài

Trong bồi cảnh cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư hay cuộc cách mạng 4.0

bùng nô như hiện nay đã đặt ra nhiều cơ hội và thách thức trong đó có Việt Nam Dé bắt kịp với sự phát triên của thé giới không bị tụt hậu vẻ trình độ sản xuất, giáo dục

cần phải tạo ra nguồn nhân lực có năng lực làm việc “tire thì” trong môi trường làmviệc có tính sáng tạo cao Sự thay đôi nay doi hỏi giáo dục phải đem lại cho ngườihọc cả tư duy về những kiến thức kỹ năng mới, kha năng sáng tạo, thích ứng với tháchthức và những yêu cầu mới mà các phương pháp giáo dục truyền thống không thé

đáp ứng Chính vì vậy giáo dục cần phải thay đôi toàn điện cả về phương pháp và nội

dung.

Trước day, giáo dục theo kiêu truyền thông lay giao viên làm trung tam, đặt học

sinh vào thé thụ động, việc học vẫn nặng tính lí thuyết chưa chú trọng đến thực hành,

chủ yeu la cach truyén thụ một chiều, dẫn đến tình trạng học sinh chí ghi nhớ một

cách máy móc mà không thể áp dụng vào thực tiễn Vì vậy, phương pháp dạy học

phải thay đổi theo hướng hiện đại, phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo của học

sinh Giáo dục hiện đại chuyên từ dạy học tiếp cận nội dung sang tiếp cận năng lực

là một xu hướng đem lại hiệu quả cao trong giáo dục và đòi hỏi người day va người

học phải thay đôi cách day và cách học.

Theo Nghị quyết số 88/2014/QH13, mục tiêu đổi mới được Nghị quyết quy định:

“Đổi mới chương trình, sách giáo khoa giáo dục phổ thông nhằm tạo chuyển biếncăn bản, toàn điện vẻ chất lượng và hiệu quả giáo dục phỏ thông; kết hợp dạy chữ,day người và định hướng nghề nghiệp; góp phần chuyền nên giáo duc nang về truyềnthu kiến thức sang nên giáo duc phát triển toàn điện cả về phẩm chất và năng lực,hài hoà đức, trí, thé, mĩ và phát huy tốt nhất tiêm năng của mỗi học sinh” Theo chithị số 16/CT-TTg của Thủ tướng Chính phủ về việc tăng cường năng lực tiếp cậncuộc cách mạng công nghiệp lan thứ tư, giáo dục Việt Nam hiện nay cần phải: “Thayđổi mạnh mẽ các chính sách, nội dung, phương pháp giáo dục và dạy nghề nhằm tạo

ra nguồn nhân lực có khả năng tiếp nhận các xu thể công nghệ sản xuất mới, trong

đó cần tập trung vào thúc day dao tao vé khoa hoc, céng nghé, kỳ thuật và toán hoc

7

(STEM), ngoại ngữ, tin học trong chương trình giáo duc phổ thong” Thông qua việc

ban hành các chỉ thị trên, giáo dục STEM chính thức trở thành quan điểm giáo dục được chú trong trong định hướng phát triển giáo dục chung của cả nước nói chung và

bộ môn Vật lí nói riêng.

Giáo dục STEM trong trường trung học là quan điểm dạy học định hướng phát triên

năng lực học sinh thuộc các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học

Các kiến thức va ki năng về Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học được tô

chức day học tích hợp thành chủ dé nhằm giúp học sinh vận dụng kiến thức đề giải

quyết van đẻ thực tiền, mang lại hiệu quả và có giá trị Giáo dục STEM một mặt thực

hiện đầy đủ mục tiêu giáo dục đã nêu trong Chương trình giáo dục phô thông, mặt khác nhằm phát triển các năng lực cốt lõi cho học sinh phát triển các năng lực đặc thù

của các môn học thuộc về STEM và định hướng nghề nghiệp cho học sinh

Việc dạy học Vật lí trung học phô thông cũng không năm ngoài xu hướng chung

đó Vật lí là môn khoa học thực nghiệm không thê tách rời thực tiền cuộc sông nên

được hỗ trợ rất nhiều tir các công cụ Toán học, Công nghệ và KT thuật nên một trong các khâu quan trọng của quá trình đổi mới phương pháp day học Vật lí là các kiến thức kĩ năng phải được tích hợp lồng ghép và bồ trợ cho nhau, giúp học sinh không

chỉ hiểu biết về nguyên lí mà còn có thé thực hành và tạo ra được những sản phẩmtrong cuộc sông hằng ngày

Qua tìm hiểu, chúng tôi nhận thay chương "Sóng ánh sáng” — Vật lí 12 trung học

phô thông có nhiều nội dung gắn với cuộc sông và nhiêu ứng dụng trong khoa học kĩthuật Kiến thức của chương này góp phan hình thành ở học sinh những hiểu biết cơbản về tính chất sóng của ánh sáng với các kiến thức vẻ tia hồng ngoại, tử ngoại và

máy quang phô , Những kiến thức cơ bản này là nguyên lí bên trong một số thiết

bị có tính ứng dụng cao như mô hình phát sáng và đóng mở cửa tự động, Tuy nhiên,

các chủ đề dạy học định hướng STEM thuộc kiến thức trong chương “Sóng ánh sáng”

vẫn chưa được khai thác tối ưu dé đưa vào day học, gây trở ngại lớn đối với học sinh

phô thông khi tiếp cận những kiến thức này

Với những lí do trên, chúng tôi lựa chọn thực hiện dé tài: T6 chức day học chủ dé

STEM một số kiến thức chương “Song ánh sáng” — Vật lí 12 Trung học Phổ

Thông.

2 Mục đích nghiên cứu

Tô chức day học kiến thức chương “Sóng ánh sáng” — Vật lí 12 theo định hướng

giáo dục STEM nhằm bồi dưỡng năng lực vật lí của học sinh

3 Giả thuyết khoa học

Nếu tô chức day học một số kiến thức chương “Sóng ánh sáng” — Vật lí 12 thì sẽbôi dưỡng năng lực vật lí của học sinh

4, Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu

- Cơ sở lí luận hoạt động day học, lí thuyết về giáo dục STEM ở trường phô thông,

năng lực vật lí.

- _ Nội dung kiến thức thuộc chương “Sóng ánh sáng”.

- Hoạt động day học chủ dé "Sóng ánh sáng” theo định hướng STEM.

- Kiém tra đánh giá năng lực vật lí của học sinh.

- Phạm vi nghiên cứu: Hoạt động dạy học STEM nội dung "Sóng anh sáng” — Vật

lí 12 Trung học Phô Thông.

5 Nhiệm vụ nghiên cứu của dé tài

Dé đạt được mục đích nghiên cứu của đề tài, tác giả thực hiện các nhiệm vụ sau:

- Nhiệm vụ 1: Xây dựng cơ sở lí luận cho đề tài

- Nhiệm vụ 2: Xây dựng cơ sở thực tiễn cho đề tài về việc day học một số kiến thức

“Sóng ánh sáng” — Vật lí 12 ở trường phô thông

- Nhiệm vụ 3: Xây dựng các nội dung, bao gồm

+ Lựa chọn và sắp xếp một số kiến thức “Sóng ánh sang” — Vật lí 12 theo định

hướng giáo dục STEM.

+ Xây dựng các tiến trình dạy học một số kiến thức “Sóng ánh sáng” — Vật lí

12 theo định hướng STEM.

+ Xây dựng công cụ kiểm tra đánh giá nhằm đánh giá kết quả học tập, năng

lực vật lí của học sinh lớp 12 Trung học Phô Thông.

- Nhiệm vụ 4: Tiền hành thực nghiệm sư phạm

Tô chức thực nghiệm sư phạm ở trường Trung học Phô Thông trên địa bàn,

xây dựng công cụ đánh giá, đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm dé kiêm chứng

giả thuyết khoa học của đề tài và rút ra các kết luận cân thiết,

9

6 Phương pháp nghiên cứu khoa học

6.1 Phương pháp nghiên cứu lí luận

+ Nghiên cứu cơ sở lí luận về day học theo định hướng STEM

6.2 Phương pháp điều tra, quan sát thực tiễn

+ Diều tra thực trạng dạy hoc STEM chương “Sóng ánh sáng", những hiệu

biết của giáo viên về giáo dục STEM tại một số trường trung học trên địabàn Thành phố Hồ Chi Minh

6.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm

+ Tiên hành dạy học thực nghiệm các chủ dé STEM ở trường Trung học Phô

Thông theo quy trình, phương pháp và hình thức tổ chức đã đề xuất.

+ Phân tích kết quả thu được trong quá trình thực nghiệm sư phạm từ đó rút

ra kết luận của dé tài.

+ Phương tiện: Phiếu khảo sát, phiếu đánh giá, dụng cụ ghi chép, ghi hình.

7 Đóng góp của đề tài

- _ Xây dựng hệ thông kiến thức về “Sóng ánh sáng" ở cấp Trung học Pho Thông

theo định hướng STEM.

_ Xây dựng được một số chủ đề STEM liên quan đến kiến thức ''Sóng ánh sáng"

-Vật lí 12.

8 Cấu trúc đề tài

Ngoài các phan mở đầu, kết luận, kiến nghị, tài liệu tham khảo và mục lục thì nội

dung của bài nghiên cứu khoa học được chia làm 3 chương, trong đó:

+ Chương | - Cơ sở lí luận của dạy hoc STEM ở trường Trung hoc Phô

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN DAY HỌC THEO ĐỊNH

HƯỚNG GIÁO DỤC STEM

1.1 Day học theo định hướng giáo duc STEM

LII Thuật ngữ STEM

STEM là thuật ngữ lay chữ cái đầu tiên trong tiếng Anh các từ Science (Khoa học),

Technology (Công nghệ), Engineering (Kỳ thuật và Mathematics (Toán học).

* Science (Khoa hoc)

- Đối với ngữ cảnh nghề nghiệp, STEM được hiểu là nghề nghiệp thuộc các lĩnh

vực Khoa hoc, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học.

- Đối với ngữ cảnh giáo dục, STEM nhắn mạnh đến sự quan tâm của nền giáo dụcđối với các môn Khoa học, Công nghệ Kỹ thuật và Toán học Quan tâm đến việc tíchhợp các môn học trên gắn với thực tiễn để nâng cao năng lực cho người học.

Ở nghiên cứu này, chúng tôi quan tâm đến ngữ cảnh giáo dục của thuật ngữ

STEM.

1.1.2 Giáo due STEM

Theo (Nguyễn Thanh Nga và các cộng sự 2017) có ba cách hiéu chính về giáo duc

STEM như sau:

- Quan tâm đến các môn Khoa học Công nghệ Ky thuật và Toán học

Đây cũng là quan niệm vẻ giáo dục STEM của Bộ giáo dục Mĩ, giáo dục STEM là

một chương trình nhằm cung cấp hỗ trợ, tăng cường, giáo dục Khoa học, Công nghệ

Ky thuật và Toán học ở tiêu học và trung học cho đến các bậc sau đại học Đây là

nghĩa rộng khi nói về giáo đục STEM.

- Tích hợp của bốn lĩnh vực Khoa hoc, Công nghệ Kỹ thuật và Toán học.

11

Kiến thức hàn lâm được kết hợp chặt chẽ với các bài học thực tế thông qua việc học

sinh được áp dụng những kiến thức Khoa học, Công nghệ Kỹ thuật và Toán học vào

trong những bối cảnh cụ thể nhằm tạo nên một kết nối giữa nhà trường, cộng đồng và

các doanh nghiệp.

- Tích hợp từ hai lĩnh vực về Khoa hoc, Công nghệ Ky thuật và Toán học trở lên

Giáo dục STEM là phương pháp tiếp cận, khám phá trong giảng dạy và học tập giữa

hai hay nhiều hơn các môn hoc STEM, hoặc giữa một chủ đề STEM và một hoặc

nhiều môn học khác trong nhà trường.

Trong phạm vị luận văn, giáo dục STEM hiểu là: Giáo duc STEM trong trưởng trung học là quan diém dạy học định hướng phát triển năng lực học sinh thuộc các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỳ thuật và Toán học Trong đó, năng lực về Khoa

học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học được tổ chức dưới hình thức các chủ đẻ tíchhợp, yêu cầu học sinh vận dung phổi hợp các kiến thức, kỹ năng, kf xảo để giải quyếtcác van dé thực tiễn hiệu quả và có ý nghĩa với ban thân, cộng đồng

Giáo dục STEM có thẻ được diễn giải ở nhiều cấp độ:

- — Chính sách STEM.

- — Chương trình STEM

- Nha trường STEM

- Môn hoc STEM

- Bai hoc STEM

- Hoạt động STEM

Đề tài chúng tôi đang thực hiện diễn giải giáo dục STEM ở cấp độ bài học/ chủ

đề STEM

4 Các lĩnh vực của giáo dục STEM

Bảng l.Ì Cae lĩnh vực trong giáo dục STEM

Science - Gồm các kiến thức về Vật lí, Hóa học, Sinh học và Khoa học Trái(Khoa học) Đất nhằm giúp học sinh hiểu về thế giới tự nhiên va vận dụng kiến

12

thức đó dé giải quyết các van đề Khoa học trong cuộc sông hằng

triên như the nao, ảnh hưởng của công nghệ mới tới cuộc sông.

_« Phát triển sự hiểu biết ở học sinh về cách công nghệ dang phattriển thông qua quá trình thiết ké kỹ thuật, tạo cơ hội đề tích hợp

kiến thức của nhiều môn học, giúp cho những khái niệm liên quanEngineering ; F :

trở nền dé hiệu Kỳ thuật cũng cung cap cho học sinh những kỹ

(Kĩ thuật)

năng dé vận dụng sáng tạo cơ sở Khoa học và Toán học trong quá

trình thiết kế các đối tượng, các hệ thông hay xây dựng các quy

trình sản xuất

-~ Phát triển ở học sinh khả năng phân tích, biện luận và truyền đạt

Mathematics ý tưởng một cách hiệu quả thông qua việc tính toán, giải thích các

(Toán học) - giải pháp giải quyết các van đề Toán học trong các tình hudng đặt

ra.

1.13 Mục tiêu của giáo dục STEM

Theo Nguyễn Thanh Nga và các cộng sự (2017) đã chỉ ra STEM có ba mục tiêu: phát trién năng lực đặc thù STEM, phát triển năng lực cốt löi và định hướng nghề

nghiệp.

Thứ nhất: Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học thuộc về STEM cho học

sinh.

Giáo dục STEM định hướng học sinh tiếp cận các kiến thức, kĩ năng liên quan đến

Khoa hoc, Công nghệ, Kĩ thuật Toán học Trong đó, học sinh biết liên kết các kiến thức Khoa học, Toán học đề giải pháp giải quyết các vấn đề thực tiễn học sinh biết

sử dung, quản lí và truy cập Công nghệ Học sinh biết về quy trình thiết kế và chế tạo

ra các sản phẩm.

Thứ hai: Phát triển năng lực cốt lõi cho học sinh.

13

Giáo dục STEM nhằm chuẩn bị cho học sinh những cơ hội cũng như thách thức trongnên kinh tế cạnh tranh toàn cau của thé ky XXI Bên cạnh những hiểu biết về các lĩnhvực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật, Toán học, giáo dục STEM còn chuẩn bị cho họcsinh những năng lực cốt lõi đẻ thích ứng với nên kinh tế cạnh tranh, toàn cầu hóa:

năng lực tự chủ và tự hoc, năng lực giao tiếp và hợp tac, năng lực giải quyết van dé

va sáng tạo

Thứ ba: Định hướng nghề nghiệp cho học sinh.

Giáo dục STEM cung cấp cho học sinh những kiến thức, kĩ năng, phẩm chất làm nền

tang học tập ở các bậc học cao hơn cũng như cho nghé nghiệp tương lai Từ đó gópphan xây dựng lực lượng lao động có năng lực, phẩm chất tốt, đặc biệt là lao độngtrong lĩnh vực STEM nhằm đáp ứng mục tiêu xây dựng và phát triển đất nước

1.14 Chủ đề giáo dục STEM

Chủ đẻ STEM là chủ dé day học được thiết kế dựa trên van đẻ thực tiễn kết hợp với

chuân kiến thức, kỹ năng của các môn khoa học trong chương trình phô thông Trong

quá trình dạy học, giáo viên tô chức cho học sinh làm việc nhóm, sử dụng công nghệ

truyền thống và hiện đại, công cụ toán học đề tạo ra sản phẩm có tính ứng dụng thực

14

Tiêu chí 1: Giải quyết van đề thực tiễn

Mục tiêu của dạy học theo quan điểm giáo dục STEM là vận dụng kiến thức STEM

để giải quyết các vấn dé thực tiễn Do đó, chủ đề STEM phải luôn hướng đến giải

quyết các van đẻ, tình huỗng trong xã hội, kinh tế, môi trường trong cộng đông.

Trong mỗi bài học theo chủ dé STEM, học sinh được đặt trước một tình huỗng có

vấn dé thực tiễn cân giải quyết liên quan đến các kiến thức khoa học Dé giải quyết van dé đó, học sinh phải tìm tòi nghiên cứu những kiến thức thuộc các môn học có liên quan đến van dé (qua sách giáo khoa, học liệu, thiết bị thí nghiệm, thiết bị công

nghệ) và sử dung chúng dé giải quyết van dé đặt ra

Tiêu chí 2: Quy trình thiết kế kĩ thuật

Cau trúc chủ dé STEM kết hợp tiễn trình khoa học và quy trình thiết kế kỹ thuật.Quy trình thiết kế kỹ thuật đưa học sinh từ việc xác định một vấn đề hoặc một yêu

cầu thiết kế đến sáng tạo và phát triển một giải pháp, nhờ đó học sinh học được và

vận dụng được kiến thức mới trong chương trình giáo dục

Tiêu chí 3: Định hướng thực hành trải nghiệm

Dây là một tiêu chí nhằm hình thành và phát triền năng lực kết hợp lí thuyết và thực

hành cho học sinh, giúp cho học sinh có được kiến thức từ kinh nghiệm thực hành

bên cạnh lí thuyết học sinh sẽ hiểu biết sầu về lí thuyết, nguyên lí thông qua các hoạtđộng thực tế, các bài giảng được xây dựng theo chủ dé và dựa trên thực hành

Tiêu chí 4: Làm việc nhóm

Chủ đẻ STEM khuyén khích làm việc nhóm giữa các học sinh Mặc dù trên thực tế vẫn có những chủ đề STEM có thê triển khai cá nhân Tuy nhiên, làm việc nhóm là

hình thức làm việc phù hợp trong việc giải quyết các nhiệm vụ phức hợp gắn với thực

tiễn Khi làm việc nhóm, học sinh sẽ được đặt vào môi trường thúc day các nhu cầu

giao tiếp, chia sẻ ¥ tưởng và cùng nhau phát triển giải pháp

Tiêu chí 5: Kiến thức thuộc lĩnh vực STEM

Nội dung chủ dé STEM áp dụng chủ yếu từ nội dung Khoa hoc, Toán học, Công nghệ mà học sinh đã va dang học.

15

Qua việc tiếp cận các kiến thức trong lĩnh vực STEM đẻ giải quyết van dé, ta mới

phát trién được những năng lực chuyên môn liên quan Khoa học Kỹ thuật, Công

nghệ Toán học.

Tiêu chí 6: Một vấn đề có nhiều đáp án đúng

Tiền trình chủ đề STEM tính đến việc có nhiều đáp án đúng

Các van dé nghiên cứu đặt ra có thé có nhiều phương án giải quyết, chỉ khác nhau

ở mức độ tối ưu Tiêu chí này nhắn mạnh vai trò của năng lực giải quyết vấn dé và

sáng tạo trong dạy học STEM [1]

1.1.5 Phân loại chủ dé STEMDựa trên các lĩnh vực STEM tham gia giải quyết vấn dé, chủ dé STEM được chia

- Chủ dé STEM cơ ban được xây đựng trên cơ sở kiến thức thuộc phạm vi các môn

học Khoa học, Công nghệ Kỹ thuật và Toán học trong chương trình giáo dục phô

thông Các sản phẩm của chủ dé STEM này thường đơn giản, bám sát nội dung sách

giáo khoa và thương được xây dựng trên cơ sở các nội dung thực hành, thí nghiệm

trong chương trình giáo dục phô thông

- Chú dé STEM mo rộng có những kiến thức nim ngoài chương trình giáo dục phố thông và sách giáo khoa Những kiến thức đó học sinh phải tự tìm hiểu và nghiên cứu

từ tài liệu chuyên ngành Sản phẩm của chủ đề STEM này có độ phức tạp cao hơn.Dựa trên muc đích day học, chủ dé STEM được chia thành 2 loại:

- Chủ dé STEM dạy học kiến thức mới được xây dựng dựa trên cơ sở kết nỗi kiếnthức của nhiều môn học khác nhau mà học sinh chưa được học (hoặc được học mộtphan) Học sinh sẽ vừa giải quyết được van đẻ và vừa lĩnh hội được tri thức mới.

16

- Chủ dé STEM day hoc vận dung được xây dựng trên cơ sở những kiến thức họcsinh đã được học Chủ đề STEM dạng này sẽ bồi dưỡng cho học sinh năng lực vậndung lí thuyết vào thực tiễn Kiến thức lí thuyết được củng cỗ và khắc sâu.

1.2 Phát triển năng lực vật lí của học sinh theo định hướng giáo dục STEM

1.2.1 Khái niệm nang lực vật lí của học sinh

1.2.1.1 Định nghĩa nắng lực của học sinh

Phạm trù năng lực thường được hiệu theo nhiều cách khác nhau và mỗi cách hiệu

có những thuật ngữ tương ứng:

Thuật ngữ “nang lực” có nguồn gốc tiếng Latinh là “competentia”, có nghĩa là “gapgỡ" (Nguyễn Trọng Khanh, 2011) Trong tiếng Anh, “năng lực" có thé dùng với

những thuật ngữ như capability, ability, competency, capacity,

Trong từ điền tiếng Việt định nghĩa: “Năng lực là phẩm chất tâm lí và sinh lí tạo cho

con người khả năng hoàn thành một loại hoạt động nào đó với chất lượng cao.” [6] Đối với Howard Gardner, “Năng lực phải được thê hiện thông qua hoạt động có kết

quả và có thê đánh giá hoặc đo đạc được” [7]

Theo Weinert (2011): “Nang lực là những kĩ năng kĩ xảo học được hoặc sẵn có của

cá the nhằm giải quyết các tình huống xác định, cũng như sự sẵn sàng về động cơ xã

hội và khả năng vận dụng các cách giải quyết van đề một cách có trách nhiệm vàhiệu qua trong những tình huống sinh hoạt” [8]

Với tác giả Đỗ Hương Trà (2016): “Năng lực là khả năng huy động tông hợp các

kiến thức, ki năng vả các thuộc tinh tâm lí cả nhân khác như hứng thú, niềm tin, ýchí, để thực hiện thành công một loại công việc trong một bối cảnh nhất định." [9]

Theo Bộ Giáo dục và Dao tao (2018): “Nang lực là thuộc tính cá nhân được hình

thành, phát triển nhờ tố chất sẵn có và quá trình học tập, rèn luyện cho phép con

người huy động tông hợp các kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính cá nhân khác như

hứng thú, niềm tin, ý chi, thực hiện thành công một loại hoạt động nhất định dat

kết quả mong muốn trong những điều kiện cụ the” [3]

1.2.1.2 Năng lực vật lí của học sinh Cũng như một sỐ năng lực khác, khó tìm được một định nghĩa cụ thé cho năng lực

khoa học (trong môn Vật lí) Tuy nhiên, qua các nghiên cứu có thé thấy định nghĩa

17

về năng lực khoa học có các biêu hiện gần giống với năng lực vật lí được quy định

trong chương trình Giáo dục phô thông - Chương trình tông thé Theo OECD (Tô

chức Hợp tác Kinh tế và Phát triển), năng lực khoa học là:

(1) Kiến thức khoa học của một cá nhân và sử dụng kiến thức khoa học đó đẻ

nhận biết các câu hỏi tiếp thu kiến thức mới, giải thích các hiện tượng khoa

học và rút ra các kết luận có vấn dé;

(2) Nhận dạng được vấn đề vả rút ra được kết luận có cơ sở về các vấn đẻ liên

quan đến khoa học;

(3) Hiểu biết của cá nhân vẻ đặc điểm đặc trưng của khoa học;

(4) Nhận thức của cá nhân đó về những ảnh hưởng của khoa học và công nghệ

tới đời sống, vật chat, tinh than và văn hóa của con người(5) Sự sẵn sàng tham gia vào các van dé liên quan tới khoa học với tu cách là

một công dân có hiểu biết và tư duy khoa học.

Như vậy, theo quan điểm này, một người có năng lực khoa học cân phải có các yếu

tổ sau:

- Có kiến thức khoa học

- Hiểu những đặc tính của khoa học là hoạt động tìm tòi khám phá của con người.

- Sử dụng kiến thức đề xác định, chiếm lĩnh kiến thức mới, nhận ra được các van đề

khoa học, giải thích hiện tượng khoa học và rút ra kết luận trên cơ sở chứng cứ về các

vấn dé liên quan tới khoa học

- Nhận thức được vai trò của khoa học và công nghệ đối với việc hình thành môi

trường văn hóa, tinh than, vật chất.

- Sin sàng tham gia như một công dân tích cực, vận dụng hiéu biết khoa học dé giải

quyết các vẫn đề liên quan Với môn học Vật lí, kiến thức khoa học ở đây là kiến thức

Vật lí và kiến thức của một số môn học có liên quan [10]

1.2.2 Cấu trúc nang lực vật lí của học sinh trong giáo duc STEM

Theo Chương trình môn Vật lí (2018), năng lực của học sinh gồm 3 năng lực thành

tổ như sau [2]:

- - Nhận thức Vật lí

- Tim hiểu thé giới tự nhiên đưới góc độ Vật lí

18

- Van dụng kiến thức, ki năng đã học.

Bang 1.2 Cau trúc và biểu hiện cua nang lực vat lí

1.1 Trình bay được các kiến thức vật

lí phổ thông bằng các hình thức biểu

: NLVL 1.1

đạt: nói, viết, đo, tính, vẽ, lập sơ do,biểu đô

1,2 Mô tả các tình huồng (hiện tượng,

quá trình tự nhiên) thông qua các kiến NLVL 12

1 Nhận thức vật lí ¬

thức vật lí.

1.3 Thiết lập, chứng minh được các

T a oe NLVL 1.3 kiến thức vật lí.

1.4 Nhận ra được một số ngành, nghề

liên quan đến vat lí phù hợp với thiên NLVL 1.4

hướng cua ban thân.

2.1 Đặt câu hoi/ van đề liên quan đến

¬ NLVL 2.1 vật lí.

2.2 Dé xuất được dự đoán (giả thuyết)

+ xà NLVL 2.2

cho vấn đề.

2.3 Xây dựng giải pháp (kế hoạch

thực hiện) gồm:

2 Tìm hiểu thế giới tự + Phương pháp thực nghiệm: Đề xuất

nhiên dưới góc độ vật lÍ phương án thí nghiệm (dung cụ gi,

tiễn hành ra sao, thu thập kết quả như NLVL 2.3

thé nao )+ Phương pháp lí thuyết: Lựa chọn

kiến thức đã biết và cách thức biếnđổi

2.4 Thực hiện giải pháp: NLVL 2.4

19

+ Phương pháp lí thuyết: thực hiệncác biến doi, rút ra nhận xét.

+ Phương pháp thực nghiệm: Bồ trí thí nghiệm tiễn hành thí nghiệm, thu

thập được kết qua, xt li được số liệu (qua biểu thức, dé thi ), rút ra nhận

XớI.

2.5 Trình bày và thảo luận NLVL 2.5

2.6 Đánh giá quá trình đã thực hiện,

đề xuất giới hạn áp dụng của kết quả = NLVL 2.6

và van dé nghiên cứu tiếp theo.

3.1 Giải thích được các hiện tượng

tự nhiên, các ứng dụng kỹ thuật của NLVL 3.1

kiến thức trong thực tiên

3.2 Giải được các bài tập vật lí (lí.

3.4 Thiết kế, chế tạo các mô hình, |

thiết bị đáp ứng một yêu cầu cụ thé NLVL3.4

của thực tiên.

3.5 Giải thích và đề ra cách ứng xứ |

thích hợp với công nghệ và thiên nhiên

trong một số tình huống liên quan đến NEVE 35

ban thân, gia đình và cộng đồng

1.2.3 Biện pháp phát triển năng lực vật lí của học sinh trong day học theo

định hướng giáo dục STEM

20

Căn cứ vào những biểu biện năng lực vật lí, có thé chỉ ra các biện pháp phát triển

năng lực vật lí của học sinh thông qua dạy học chủ dé STEM được thẻ hiện như sau:

- Té chức hoạt động cho học sinh phát hiện được vấn đề vật lí cần tìm hiểu

- Tổ chức cho học sinh nghiên cứu kiến thức vật lí mới trong chủ đề

- Tổ chức cho học sinh đề xuất phương án thí nghiệm kiểm tra dự đoán trong quá

trình thực hiện chủ dé STEM

- Tổ chức cho học sinh thực hiện phương án đã được dé xuất sau khi được chỉnh

sửa, hoàn thiện với sự định hướng của giáo viên.

1.2.4 Tiêu chí đánh giá năng lực vật lí của học sinh

Căn cứ vào những biểu hiện năng lực vật lí của học sinh, chúng tôi xây dựng bảng

đánh giá năng lực vat lí đưới đây Trong quá trình day học, giáo viên có thẻ điều

chỉnh các chỉ số hành vi cho phù hợp với chủ đề day học và tình hình cụ thé

Bảng 1.3 Tiêu chí đánh giá nắng lực vật lí của học sinh trong day học STEM

(Tài liệu béi dưỡng giáo viên Module 4, Bộ Giáo dục và Dao tạo)

Mức 3 Mức 2 Mite 1

1.1 Trinh bày Tự trình bày Trinh bày được Chưa trình bay

được các kiến thức được kiên thức kiến thức, nhưng được hoặc trìnhvật lí phố thông day đù,chính xác chưa day đủ bày sai

tượng, quá trình thông các kiến huông liên quan

tự nhiên) thông thúc vật lí liên

21

ta

phù hợp với thiên hướng của bản thân.

H

sở

2.1 Đặt câu hoi/

vấn dé liên quanđến vật lí

gốm:

quan (gồm tìm ra

các kiến thức vật

lí, phân tích mỗiliên hệ các kiến

học phù hợp với thiên hướng của bản thân (có lí

giải).

Tự đặt ra được cầu hỏi chính xác,

ngắn gọn.

Đưa ra được dự đoán có căn cứ và

Chưa chỉ ra được hoặc chỉ

chưa chính xác.

Chưa đặt được câu hỏi hoặc đặt câu hỏi chưa

trúng.

Chưa để xuấtđược hoặc đề xuất

chưa chính xác.

đưa ra

Chưa

được giải pháp thực hiện.

Tự thực hiện Thực hiện được Chưa thực hiện

được giải pháp một phần giải được.

đảm bảo thời gian pháp (thực hiện

và chất lượng được một số công

đoạn trong giải

pháp)

Trinh bày rõ Trình bày được Chưa thực hiện

ràng, lưu loát và kết quả nhưng được.

thảo luận tích cực chưa rõ rang;

23

3.1.

được

Giải thích các hiện tượng tự nhiên,

sai đáp số hoặc

vận dụng sai công

thức).

Chưa đánh giá trình thực được quá trình

thực hiện.

Chưa giải thích được

Chưa giải được

bài tập.

3.3 Đánh giá tác

động của vấn đề

thực tiễn và đề xuất được giải pháp giải quyết

(chưa cần đến môhình, thiết bị).

an toàn thiết bị

công nghệ ).

Chưa thực hiện được.

Chưa thiết kế

được.

Chưa thực hiện

được.

1.3 Quy trình thiết kế chủ đề giáo dục STEM

Dựa trên mục tiêu giáo dục STEM và các tiêu chí của một chủ đề STEM quy trình

thiết kế chủ dé giáo dục STEM được thực hiện như sơ đồ như sau [4]:

(1) Vấn đề thực tiên: được hiểu là các tình huỗng Xảy ra có vấn đẻ đối với học sinh,

có tính chat kỹ thuật Nó có thé là các ứng dụng trong cuộc sống hing ngày, conngười can giải quyết một công việc nào đó, thôi thúc học sinh tìm hiéu và thực hiện

để đáp ứng nhu cầu Nó cũng có thé là yêu cầu của định hướng nghề nghiệp, đòi hỏi

học sinh giải quyết nhằm trải nghiệm một số nhiệm vụ của nghề nghiệp nao đó trong

thực tế

(2) Ý trớng chủ dé STEM: là bài toán mở được hình thành có tính chất kỹ thuật nhằm

giải quyết van dé thực tiễn mà học sinh gặp phải.

(3) Xác định kiến thức STEM cân giải quyết: là các kiến thức trong chủ đề có liênquan đến Vật li, Hóa học Sinh hoc, Công nghệ, Kỹ thuật Toán hoc

(4) Xác định mục tiêu chủ dé STEM: là các kiến thức, kỳ năng, thái độ học sinh sẽ đạt

được sau khi thực hiện chủ đề

(5) Xây dựng bộ câu hỏi định hướng chủ dé STEM: là các câu hỏi được đặt ra cho

học sinh nhằm gợi ý dé giúp học sinh đề xuất các giải pháp, nhiệm vụ nhằm đạt đượcmục tiêu của chủ dé Bộ câu hỏi này rất cần thiết đối với chủ dé STEM phát triênnăng lực sáng tao, trong thời gian ngắn thì giáo viên cần định hướng thường xuyên

cho học sinh qua câu hỏi định hướng hoạt động học tập.

1.4 Tiến trình tổ chức đạy học định hướng STEM theo quy trình phát triển

năng lực vật lí của học sinh

26

Theo Bộ Giáo dục và Đào tạo (2019), tiến trình mỗi chủ để STEM được thực hiện

phỏng theo quy trình kỹ thuật theo sơ đồ sau:

Sơ đồ 1.3 Tiến trình to chức dạy học chủ đề giáo duc STEM

Dieu chinh thiét ké

> Cai tién san pham

Tiến trình tô chức day học chủ dé giáo dục STEM được cy thé hóa thông qua 5 hoạt

động sau [Š]:

4+ Hoạt động 1: Xác định vấn dé/tiéu chí sản phẩm:

Trong hoạt động này, giáo viên giới thiệu vấn đề cho học sinh Giáo viên giao cho học sinh các nhiệm vụ học tập tương ứng và học sinh sử dụng kiến thức mới trong bài học dé hình thành ý tưởng, dé xuất giải pháp và thiết kế nguyên mẫu của sản phẩm

27

cần hoàn thành Giáo viên cũng thông nhất với học sinh về các tiêu chí sản phẩm là

cơ sở dé định hướng hoạt động của các em trong bài học, cũng như là công cụ đánh

- Giáo viên giới

qua thực tế, tài liệu

học tap, video, trao

đổi cá

nhân/nhóm).

- Giáo viên tô chức

báo cáo, thảo luận; học sinh phát

hiện/phát biểu vanđề

4ˆ Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nên

Trong hoạt động này, học sinh hoạt động tích cực, tự lực đưới sự định hướng và hỗ

trợ của giáo viên Trên cơ sở đó, học sinh dé xuất và thiết kế sản phẩm dé giải quyếtvan dé

thức mới dung sách giáo thành nội dung

28

nhiệm vụ học tập

Đề xuất giải pháp khoa, tài liệu thực (xác định ghiđược dé xác định và ghi

cho vấn đề cần hiện thí nghiệm để thông tin, dữ liệu, nhận thông tin, dữ

tìm hiểu hình thành kiến giải thích, kiến liệu, giảithích kiến

thức mới thức mới, giải thức mới.

Đề xuất giải pháp/thiết kế) - Học sinh nghiên

pháp/thiết kế cứu tài liệu hướng

dẫn, sách giáo

khoa làm thí

nghiệm; giáo viền

tô chức báo cáo và

4 Hoạt động 3: Lựa chọn ban thiết kế

Trong hoạt động này, học sinh được tô chức đề trình bày, giải thích và bảo vệ bản

thiết kế của mình Dưới sự trao đôi, góp ý của các học sinh khác va định hưởng của

giáo viên, học sinh tiếp tục hoàn thiện bản thiết kế trước khi tiền hành chế tạo và vận

hành dé đảm bảo tinh khả thi

Lựa chọn, giải Trình bày, giải Giải pháp bản Giáo viên giao

pháp, thống nhất thíchvàbảo vệ giải thiết kế được lựa nhiệm vụ học tập:bản thiết kế pháp/thiết kế đã chọn/hoànthiện yêu cầu học sinh

lựa chọn và hoàn trình bày, báo cáo, thiện

29

giải thích, bảo vệ

giải pháp/thiết kế

học sinh báo cáo

và thảo luận với

lớpGiáo viên điều

hành nhận xét, hỗ

trợ học sinh lựa chọn giải

pháp/thiết kế mẫu

thử nghiệm

+ Hoạt động 4: Chế tạo và thứ nghiệm sản phẩm

Trong hoạt động này, học sinh tiến hành chế tạo mẫu (mô hình) theo bản thiết kế đãthông nhất với giáo viên (hoạt động 3) Trong quá trình chế tao, học sinh cần tiếnhành thử nghiệm và đánh giá hiệu quả, từ đó đưa ra những điều chỉnh phù hợp Trong

Chê tao, thir Lựa chon dụng Dụng cụ/thiệt Giáo viên giao

nghiệm mẫu thiết cụ/thiết bị thí bị/mô hình/đô nhiệm vụ học tập:

kế nghiệm; chế tạo — vật đã chếtạo và tìm kiếm, lựa chọn

mẫu theo thiết kế; thử nghiệm đánh vật liệu và dụng cụthử nghiệm và giá dé chế tạo, lắp

điều chỉnh rấp

4 Hoạt động 5: Trình bày sản phẩm và đánh giá

Trong hoạt động này, giáo viên tô chức cho học sinh trình bày sản phẩm học tập đã

hoàn thành; trao đôi thảo luận, đánh giá nguyên bản đẻ tiếp tục điều chỉnh, hoàn

30

thiện Giáo viên có thê giao nhiệm vụ về nhà để học sinh tiếp tục cải tiến và hoàn

thành sản phẩm

Trinh bày, chia Trinh bay va thao Dung cw/thiét

sẻ, đánh giá sản —_luan sản phẩm bịmô hình/đồ

phẩm nghiên vật đã được chế

cứu tạo kèm với bản

trình bày báo cáo.

31

phâm.

Học sinh báo cáo,

thảo luận (bài báo

Tiểu kết chương 1

Trong chương 1, chúng tôi trình bày về cơ sở lý luận của day học theo định hướng giáo dục STEM; cơ sở lý luận vẻ năng lực vật lí; xây dựng Rubric đánh giá năng lực vật lí; qui trình thiết kế chủ dé giáo dục STEM.

Đầu tiên chúng tôi cung cấp những cái nhìn cơ bản nhất về day học theo định hướng

giáo dục STEM thông qua thuật ngừ STEM, giáo dục STEM, mục tiêu của giáo dục

STEM, chủ dé giáo dục STEM, phân loại chủ dé STEM

Sau đó, chúng tôi tiếp tục trình bày các khái niệm năng lực, năng lực Vật lí Cụ the

hon, chúng tôi đã xây dung Rubric đánh gia năng lực.

Cuối cùng, chúng tôi trình bày về qui trình thiết kế chủ dé giáo dục STEM.

Sau khi nghiên cứu cơ sở lý luận, chúng tôi nhận thay rang, tô chức dạy học theo

định hướng giáo dục STEM sẽ bỗi dưỡng năng lực Vật lí cho học sinh Trong chương

2 của luận văn, chúng tôi sẽ trình bày chi tiết hơn về việc tô chức đạy học STEM một

số kiến thức chương “Sóng ánh sáng” — Vật lí 12 trung học phô thông

32

CHƯƠNG 2 TO CHỨC DAY HỌC CHỦ DE STEM

CHUONG “SONG ANH SANG”

2.1 Phân tích nội dung kiến thức chương “Sóng ánh sáng” (Vật lí 12 cơ bản)

theo định hướng STEM

2.1.1 Cấu trúc của chương

Trong sách giáo khoa Vật lí 12, chương “Sóng anh sáng” là chương thứ năm của

chương trình vật lí 12 ban co bản Chương *Sóng ánh sang” giúp học sinh hiểu đượcánh sáng có bản chất sóng và ánh sáng chính là sóng (bức xạ) điện từ (có bước sóngngắn hơn rất nhiều so với bước sóng vô tuyến) thông qua việc khảo sát các hiện tượngtán sắc ánh sáng, giao thoa ánh sáng, nhiễu xạ ánh sáng và một số ứng dụng củachúng Nội dung của chương còn giúp học sinh thay được ngoài ánh sáng (bức xạ)

nhìn thấy, còn có bức xạ không nhìn thay (tia hồng ngoại, tia tử ngoại, tia X), cũng

như tính chất và công dụng của các bức xạ này Cấu trúc nội dung kiến thức chương

bao gồm:

Bảng 2.1 Cấu trúc nội dung kiến thức chương “Sóng anh sang” (Vật li 12 co

bản)

1 Thí nghiệm về sự tán sắc ánh sáng của Newton (1872)

2 Thí nghiệm với ánh sáng đơn sắc của

Tan sắc ánh sáng (1 tiếU

Newton

3 Giải thích hiện tượng tán sắc ánh sáng

4 Ứng dụng

1 Hiện tượng nhiều xạ ánh sáng

Giao thoa ánh sáng (1 tiết)

2 Hiện tượng giao thoa ánh sáng

1 Máy quang phô lăng kính

Các loại quang pho (1 tiết) 2 Quang phé phát xạ

3 Quang phô hap thụ

33

1 Phát hiện tia hông ngoại và tia tử

ngoại

2 Bản chất và tính chất chung của tia

Tia hồng ngoại Tia tử ngoại (1 tiết ĩ ; ;

hông ngoại và tia tử ngoại

bằng phương pháp giao thoa (2 tiết

2.1.2 Mục tiêu của chương

Dựa trên “Hướng dẫn thực hiện chuẩn kĩ năng, kiến thức vật lí 12”, bảng 2.2 trìnhbày các mục tiêu vẻ kiến thức, kĩ năng của chương “Sóng ánh sáng” (Vật lí 12 cơ

bản) (Bộ Giáo Dục và Đào Tạo 2010).

a Về kiến thứcBang 2.2 Mục tiêu kiến thức của chương “Sóng ánh sáng” (Vật li 12 cơ bản)

1 Tan sắc ánh - Mô tả được hiện tượng tán sac ánh sang qua lãng kính va

sáng nêu được hiện tượng tán sắc ánh sáng là gì

- Nêu được mỗi anh sáng đơn sắc có một bước sóng xác địnhtrong chân không và chiết suất của môi trường phụ thuộc vào

bước sóng của ánh sáng trong chân không

2 Giao thoa ánh - Trình bày được một thí nghiệm về sự giao thoa ánh sáng và

sáng nêu được điều kiện đẻ xảy ra hiện tượng giao thoa ánh sáng

- Viết được công thức tính khoảng vân.

- Nêu được hiện tượng giao thoa ánh sáng chứng tỏ ánh sáng

có tính chất sóng.

- Trình bày được nguyên tắc cầu tạo của máy quang phô lăng

kính và nêu được tác dụng của từng bộ phận của máy quang

phô.

- Nêu được quang phô liên tục, quang phô vạch phát xạ,quang phô vạch hap thy là gì, các đặc diém chính và nhữngứng dụng của mỗi loại quang phô

~ Nêu được phép phân tích quang phô là gì?

Nêu được bản chất, cách phát, các đặc điểm và công dụngcủa tia hồng ngoại, tia tử ngoại

_Nêu được bản chất, cách phát, các đặc điểm và công dụng

của tia X.

- Giải các bài tập về hiện tượng giao thoa ánh sáng

- Giải thích được các hiện tượng trong thực tế liên quan đến sự tán sắc ánh sáng,

sự giao thoa ánh sáng, như hiện tượng cầu vòng, hiện tượng màu sắc sặc sở của

bong bóng xà phòng.

- Rèn luyện kỹ nang đọc tài liệu, thu thập và trình bày thông tin.

- Rèn kĩ năng quan sát thí nghiệm và rút ra kết luận cần thiết.

- Rèn luyện ki nang lập luận, tính toán.

- Rèn luyện kỹ năng làm việc theo nhóm.

35

2.1.3 Phân tích nội dung kiến thức chương theo định hướng STEM Trong phạm vi luận văn, chúng tôi xây dựng, tô chức dạy học một số kiến thức

chương Sóng ánh sáng — Vật lí 12 gồm: hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng, giao thoa ánhsáng, bước sóng ánh sáng và màu sắc, máy quang phô lăng kính

36