luận án tiến sĩ dạy học tích hợp theo mô hình STEM ở trường trung học phổ thông thông qua môn vật lí

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI _  PHẠM VĂN VƯƠNG DẠY HỌC TÍCH HỢP THEO MƠ HÌNH STEM Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THƠNG THƠNG QUA MƠN VẬT LÍ LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC HÀ NỘI - 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI _  PHẠM VĂN VƯƠNG DẠY HỌC TÍCH HỢP THEO MƠ HÌNH STEM Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG THÔNG QUA MÔN VẬT LÍ Chuyên ngành: Lý luận lịch sử giáo dục Mã số: 9.14.01.02 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Thị Tình PGS.TS Hà Thế Truyền HÀ NỘI - 2020 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các nguồn số liệu kết nghiên cứu luận án trung thực, chưa sử dụng để bảo vệ học vị Các thông tin trích dẫn luận án ghi rõ nguồn gốc Tác giả luận án Phạm Văn Vương ii LỜI CẢM ƠN Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Thị Tình, PGS.TS Hà Thế Truyền tận tâm, tận tình, tỉ mỉ hướng dẫn tác giả suốt trình nghiên cứu, thực hoàn thành luận án Tác giả xin trân trọng cảm ơn Trường ĐHSP Hà Nội, Khoa Tâm Lý - Giáo Dục Trường ĐHSP Hà Nội, thầy cô trường, khoa tạo điều kiện tốt để tác giả học tập chuyên đề nghiên cứu hoàn thành luận án Tác giả xin trân thành cảm ơn Sở Giáo dục Đào tạo Thái Bình, Ban Giám hiệu, tổ Tự Nhiên, nhóm Vật lí, tồn thể thầy giáo, giáo, em học sinh trường THPT Phụ Dực huyện Quỳnh Phụ tỉnh Thái Bình tạo điều kiện thuận lợi để tác giả tiến hành thực nghiệm đề tài Tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình tác giả, bạn, bạn đồng nghiệp người thân động viên, giúp đỡ tác giả vật chất lẫn tinh thần trình nghiên cứu thực luận án Tác giả xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến quý vị quan tâm đến cơng trình nghiên cứu tác giả Hà Nội, tháng năm 2020 Tác giả Phạm Văn Vương iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt CT DHTH DH GD&ĐT GD GV HS NL KHTN PPDH QL SGK TH THPT iv MỤC LỤC Trang Lời cam đoan Lời cảm ơn Danh mục từ viết tắt Mục lục Danh mục bảng Danh mục hình MỞ ĐẦU CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA DẠY HỌC TÍCH HỢP THEO MƠ HÌNH STEM Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG THÔNG QUA MÔN VẬT LÍ 10 1.1 Tổng quan nghiên cứu vấn đề 10 1.1.1 Nghiên cứu dạy học tích hợp trường trung học phổ thông 10 1.1.2 Nghiên cứu dạy học tích hợp theo mơ hình STEM trường THPT .17 1.1.3 Khái quát kết nghiên cứu cơng trình cơng bố vấn đề đặt luận án tiếp tục giải 23 1.2 Những vấn đề lý luận dạy học tích hợp trường trung học phổ thơng thơng qua mơn Vật lí 25 1.2.1 Dạy học tích hợp trường THPT 25 1.2.2 Mơn Vật lí trường trung học phổ thông 36 1.2.3 Dạy học tích hợp trường trung học phổ thơng thơng qua mơn Vật lí 41 1.3 Những vấn đề lý luận dạy học tích hợp theo mơ hình STEM trường trung học phổ thơng thơng qua mơn Vật lí 44 1.3.1 Khái niệm dạy học tích hợp theo mơ hình STEM trường trung học phổ thơng thơng qua mơn Vật lí 44 1.3.2 Dạy học tích hợp theo mơ hình STEM trường trung học phổ thơng thơng qua mơn Vật lí 53 1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến dạy học tích hợp theo mơ hình STEM trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí 68 1.4.1 Các yếu tố chủ quan 68 1.4.2 Các yếu tố khách quan 69 Kết luận chương 72 v CHƯƠNG 2: THỰC TRẠNG DẠY HỌC TÍCH HỢP THEO MƠ HÌNH STEM Ở CÁC TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG VÙNG DUYÊN HẢI BẮC BỘ THƠNG QUA MƠN VẬT LÍ 74 2.1 Khái quát địa bàn nghiên cứu 74 2.2 Tổ chức khảo sát thực trạng 83 2.2.1 Mục đích khảo sát thực trạng 83 2.2.2 Nội dung nghiên cứu thực trạng 83 2.2.3 Khách thể đối tượng khảo sát thực trạng 84 2.2.4 Thời gian khảo sát 85 2.2.5 Phương pháp nghiên cứu thực trạng 85 2.2.6 Cách thức xử lý số liệu khảo sát 89 2.3 Thực trạng dạy học tích hợp trường trung học phổ thơng thơng qua mơn Vật lí 90 2.3.1 Thực trạng nhận thức CBQL, GV, HS dạy học tích hợp trường THPT thơng qua mơn Vật lí 90 2.3.2 Thực trạng mức độ thực dạy học tích hợp trường THPT thơng qua mơn Vật lí 91 2.3.3 Thực trạng thực nội dung dạy học tích hợp trường THPT thơng qua mơn Vật lí 93 2.3.4 Thực trạng lựa chọn sử dụng hình thức tổ chức dạy học tích hợp trường trung học phổ thơng thơng qua mơn Vật lí 95 2.3.5 Thực trạng lựa chọn sử dụng hệ thống phương pháp dạy học tích hợp trường THPT thơng qua mơn Vật lí 97 2.3.6 Thực trạng sử dụng phương tiện dạy học tích hợp trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí 99 2.3.7 Thực trạng kiểm tra đánh giá dạy học tích hợp trường trung học phổ thơng thơng qua mơn Vật lí 101 2.4 Thực trạng dạy học tích hợp theo mơ hình STEM trường trung học phổ thơng thơng qua mơn Vật lí .105 2.4.1 Thực trạng nhận thức CBQL, GV dạy học tích hợp theo mơ hình STEM trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí 105 2.4.2 Thực trạng mức độ thực dạy học tích hợp theo mơ hình STEM trường trung học phổ thơng thơng qua mơn Vật lí 108 2.4.3 Thực trạng nội dung dạy học tích hợp theo mơ hình STEM trường trung học phổ thơng thơng qua mơn Vật lí 109 vi 2.4.4 Thực trạng hình thức tổ chức dạy học tích hợp theo mơ hình STEM trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí 111 2.4.5 Thực trạng phương pháp dạy học tích hợp theo mơ hình STEM trường trung học phổ thơng thơng qua mơn Vật lí 112 2.4.6 Thực trạng phương tiện dạy học tích hợp theo mơ hình STEM trường trung học phổ thơng thơng qua mơn Vật lí 114 2.4.7 Thực trạng kiểm tra đánh giá kết dạy học tích hợp theo mơ hình STEM trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí 116 2.5 Thực trạng mức độ ảnh hưởng yếu tố đến dạy học tích hợp theo mơ hình STEM trường trung học phổ thơng thơng qua mơn Vật lí 116 2.5.1 Các yếu tố chủ quan 116 2.5.2 Các yếu tố khách quan 119 Kết luận chương .122 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ QUI TRÌNH DẠY HỌC TÍCH HỢP THEO MƠ HÌNH STEM Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THƠNG THƠNG QUA MƠN VẬT LÍ .123 3.1 Những yêu cầu chung thiết kế qui trình dạy học tích hợp theo mơ hình STEM trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí 123 3.1.1 Đảm bảo mục tiêu giáo dục phổ thông xu hướng đổi giáo dục 123 3.1.2 Đảm bảo bám sát nguyên tắc lí luận, yêu cầu kĩ thuật dạy học tương tác, dạy học hợp tác 124 3.1.3 Đảm bảo tính hệ thống, tính khoa học 124 3.1.4 Đảm bảo phù hợp với thực tiễn dạy học trường THPT địa bàn nghiên cứu 125 3.1.5 Đảm bảo phù hợp đặc điểm học sinh THPT giai đoạn 125 3.1.6 Đảm bảo phù hợp với định hướng phát triển giáo dục .125 3.2 Kĩ thuật thiết kế qui trình dạy học tích hợp theo mơ hình STEM trường THPT thơng qua mơn Vật lí 126 3.2.1 Nguyên tắc thiết kế 126 3.2.2 Thiết kế qui trình dạy học tích hợp theo mơ hình STEM trường THPT thơng qua mơn Vật lí 128 3.3 Nội dung qui trình dạy học tích hợp theo mơ hình STEM trường THPT thơng qua mơn Vật lí .130 3.3.1 Xác định mục tiêu dạy học tích hợp theo mơ hình STEM trường THPT thơng qua mơn Vật lí 130 23PL PHIẾU HỌC TẬP ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ DẠY HỌC TÍCH HỢP THEO MƠ HÌNH STEM Ở TRƯỜNG THPT THÔNG QUA MÔN VẬT LÝ CHỦ ĐỀ: TIA LAZE VÀ ỨNG DỤNG Câu 1: Trong laze rubi có biến đổi lượng từ dạng sang quang năng? A Quang B Hiện tượng cảm ứng điện từ C Nhiệt D Điện Câu 2: Tia laze đặc điểm A độ định hướng cao D tia laze có cường độ lớn Câu 5: Hiệu suất laze A lớn 100% B nhỏ 100% C 100% D lơn so với 100% Câu 6: Tìm phát biểu sai Các loại laze thơng thường sản xuất A laze rắn B laze khí C laze lỏng D laze bán dẫnv Câu 7: Laze không ứng dụng A làm dao mổ y học B xác định tuổi cổ vật ngành khảo cổ học C để truyền tin cáp quang D đo khoảng cách ngành trắc địa Câu 8: Người ta dùng laze CO có cơng suất W để làm dao mổ Tia laze chiếu vào chỗ làm cho nước phần mô chỗ dod bốc mô bị cắt Biết nhiệt dung riêng, khối lượng riêng nhiệt hóa nước là: c= 4,18 kJ/kg.K ρ=10 kg/m3, L = o 2260 kJ/kg, nhiệt độ ban đầu nước 37 C Thể tích nước mà tia laze làm bốc s A 2,3 mm3 B 3,9 mm3 C 3,1 mm3 D 1,6 mm Câu 9: Người ta dùng laze hoạt động chế độ liên tục để khoan thép Công suất chùm laze P = 10 W Đường kính chùm sáng d = mm, bề dày o thep h = mm Nhiệt độ ban đầu t1=30 C Biết: Khối lượng riêng thép 24PL ρ=7800 kg/m ; nhiệt dung riêng thép c = 448 J/kg.K ; nhiệt nóng chảy riêng thép λ = 270 kJ/kg ; điểm nóng chảy thép t2=1535oC Thời gian khoan thép A 2,3 s B 0,58 s C 1,2 s D 0,42 s Câu 10: Nêu ứng dụng Laze thực tế ( làm việc nhóm từ – HS) 25PL PHỤ LỤC PHÂN PHỐI CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÍ THPT HIỆN HÀNH PHÂN PHỐI CHƯƠNG TRÌNH MƠN VẬT LÝ LỚP 10 – CƠ BẢN Cả năm: 37 tuần – 70 tiết Học kì I: 19 tuần – 36 tiết Học kì II: 18 tuần – 34 tiết Tiết 3, 10 11 12 13, 14 15 26PL Tiết 16 17,18 19 20 21 22 23 24 25, 26 Chương III: CÂN BẰNG VÀ C Tiết 27, 28 29 30 31 32 33, 34 35 36 Tiết 37, 38 39, 40 41 42 43, 44 45 46 Tiết 47 48 49 50 51, 52 53 Tiết 54 55, 56 57 Tiết 58 59 60 61, 62 63 64 65 66 67, 68 69 70 Cả năm : 37 tuần – 70 tiết Học kì I : 19 tuần – 37 tiết Học kì II : 18 tuần – 33 tiết HỌC KỲ I Tiết Nội dung Điện tích Định luật C Thuyết electron Định Bài tập Điện trường cường Điện trường cường Bài tập Công lực điện Điện Hiệu điện th 10 Tụ điện Bài tập Chương II Tiết Nội dung 11, 12 Dịng điện khơng đổi 13 14 Bài tập Điện Công suất 15 16 Điện Công suất Bài tập 17 18 Định luật Ohm đối vớ Bài tập 19 20 Ghép nguồn thành Phương pháp giải mộ 21, 22 Thực hành: Xác định hoá 23 24 Bài tập Kiểm tra Chương III: DÒNG Tiết Nội dung 25 Dòng điện kim loại 26 Dòng điện chất 27 28 Dòng điện chất Bài tập 29, 30 Dòng điện chất 31 32 Dòng điện chân Dòng điện bán 33 34 Dòng điện bán Bài tập ôn 35 Kiểm tra học kỳ 36, 37 Thực hành: Khảo sát khuếch đại tranzi HỌC KỲ II Chương IV: TỪ TRƯỜ Tiết Nội dung 38 Từ trường 39 40 Lực từ Cảm ứng từ Từ trường dòng đ 41 42 Bài tập Lực Lorenxơ 43 Bài tập Chương V: CẢM ỨNG Tiết 44 Nội dung Từ thông Cảm ứng điện từ 31PL 45 46 Từ thông Cảm ứng điện từ (tt) Bài tập 47 48 Suất điện động cảm ứng Tự cảm 49 50 Bài tập Kiểm tra Chương VI: KHÚC XẠ ÁNH SÁNG Tiết 51 52 Khúc xạ ánh sáng Bài tập 53 54 Phản xạ toàn phần Bài tập Chương VII: MẮT CÁC Tiết 61, 62 Nội dung 55 56 Lăng kính Thấu kính mỏng 57 58 Thấu kính mỏng (tt) Bài tập 59 60 Giải toán hệ thấu kính Bài tập Mắt 63 64 Bài tập Kính lúp 65 Kính hiển vi 32PL 66 67, 68 Kính thiên văn Thực hành: Xác định tiêu cự thấu kính phân kỳ 69 70 Bài tập ơn Kiểm tra học kỳ II PHÂN PHỐI CHƯƠNG TRÌNH MƠN VẬT LÝ LỚP 12 – CƠ BẢN Cả năm: 37 tuần – 70 tiết HỌC KỲ I: 19 tuần – 35 tiết HỌC KÌ II: 18 tuần – 35 tiết Tiết Nội d Tiết 1, Dao Tiết Bài t Tiết Con Tiết Con Tiết Bài t Tiết Dao Tiết Tổng Phươ Tiết Bài t Tiết 10, 11 Thực đơn 33PL Tiết 12 Sóng Tiết 13 Bài t Tiết 15 14, Giao Tiết 16 Sóng Tiết 17 Bài t Tiết 18 Đặc t Tiết 19 Đặc t Tiết 20 Kiểm Tiết 21 Đại c Tiết 23 22, Các m Tiết 24 Bài t Tiết 25 Mạch Tiết 26 Công Tiết 28 27, Bài t Tiết 29 Truy Tiết 30 Máy Tiết 31 Động Tiết 32 Bài t 34PL Tiết 33,34 Thực Tiết 35 Kiểm HỌC KÌ II: 18 tuần – 35 tiết CHƯƠ Tiết 36 Mạch Tiết 37 Điện Tiết 38 Sóng Tiết 39 Nguy Tiết 40 Bài tậ CHƯƠ Tiết 41 Tán s Tiết 42 Giao Tiết 43 Bài tậ Tiết 44 Các l Tiết 45 Tia h Tiết 46 Tia X Tiết 47 Bài tậ Tiết 48,49 Thực Tiết 50 Kiểm CHƯƠ Tiết 51 Hiện 35PL Tiết 52 Bài t Tiết 53 Hiện Tiết 54 Hiện Tiết 55 Mẫu Tiết 56 Bài t Tiết 57 Sơ lư Tiết 58 Tính Tiết 60 59, Năng Tiết 61 Tiết 63 Bài t 62, Phón Tiết 64 Bài t Tiết 65 Phản Tiết 66 Phản Tiết 67 Các h Tiết 68 Cấu t Tiết 69 Bài t Tiết 70 Kiểm 36PL Phụ lục CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÍ THPT THEO CHƯƠNG TRÌNH MỚI SAU NĂM 2018 Mạch nội dung Mở đầu Vật lí số ngành nghề Động học Động lực học Công, lượng, cơng suất Động lượng Chuyển động trịn Biến dạng vật rắn Trái Đất bầu trời Vật lí với giáo dục bảo vệ môi trường Trường hấp dẫn Dao động Sóng Truyền thơng tin sóng vơ tuyến Trường điện (Điện trường) Dòng điện, mạch điện Mở đầu điện tử học Vật lí nhiệt Khí lí tưởng Trường từ (Từ trường) Dòng điện xoay chiều Vật lí hạt nhân phóng xạ Một số ứng dụng vật lí chuẩn đốn y học Vật lí lượng tử ... dạy học tích hợp theo mơ hình STEM trường trung học phổ thơng thơng qua mơn Vật lí 105 2.4.2 Thực trạng mức độ thực dạy học tích hợp theo mơ hình STEM trường trung học phổ thông thông qua môn. .. tiện dạy học tích hợp theo mơ hình STEM trường trung học phổ thông thông qua môn Vật lí 114 2.4.7 Thực trạng kiểm tra đánh giá kết dạy học tích hợp theo mơ hình STEM trường trung học phổ thơng... tố dạy học tích hợp theo mơ hình STEM trường trung học phổ thơng thơng qua mơn Vật lí Thứ hai, phân tích, đánh giá thực trạng dạy học tích hợp theo mô trường trung học phổ thông thông qua mơn Vật