Thiết kế tiến trình dạy học kiến thức “máy phát điện, động cơ điện xoay chiều” - vật lí 12 theo định hướng giáo dục STEM

Bài viết này, đề xuất quy trình thiết kế và tổ chức hoạt động dạy học kiến thức về nguồn điện, máy phát điện trong dạy học bài “Máy phát điện, động cơ điện xoay chiều” theo định hướng giáo dục STEM.

UED Journal of Social Sciences, Humanities & Education – ISSN 1859 - 4603 TẠP CHÍ KHOA HỌC XÃ HỘI, NHÂN VĂN VÀ GIÁO DỤC Nhận bài: 21 – 04 – 2018 Chấp nhận đăng: 10 – 07 – 2018 http://jshe.ued.udn.vn/ THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC KIẾN THỨC “MÁY PHÁT ĐIỆN, ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU” - VẬT LÍ 12 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM Nguyễn Quang Linha*, Hà Mạnh Đạcb, Phongsavanh Oulayphethtb Tóm tắt: Giáo dục STEM biết đến tiếp cận giáo dục đào tạo nguồn nhân lực tương lai Trong nhấn mạnh kết nối, liên thơng bốn lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật Tốn học Giáo dục STEM vận dụng nhiều giai đoạn khác trình dạy học, với nhiều hình thức tổ chức khác Tuy vậy, việc thiết kế tổ chức hoạt động dạy học để phát huy điểm mạnh giáo dục STEM nhiều quan điểm khác Bài viết này, đề xuất quy trình thiết kế tổ chức hoạt động dạy học kiến thức nguồn điện, máy phát điện dạy học “Máy phát điện, động điện xoay chiều” theo định hướng giáo dục STEM Từ khóa: sáng tạo; vật lí; STEM; dòng điện xoay chiều; học sinh Đặt vấn đề Chương trình giáo dục phổ thơng tổng thể cửa nước ta công bố tháng năm 2018 rõ việc coi trọng tăng cường hoạt động theo định hướng giáo dục STEM (gọi tắt hoạt động STEM) đổi chương trình giáo dục phổ thơng Trong đó, phương thức giáo dục STEM biết đến giải pháp hiệu dạy học phát triển tư sáng tạo, lực giải vấn đề mà chương trình giáo dục phổ thông hướng đến Thông qua hoạt động STEM, HS lĩnh hội kiến thức khoa học mà phát triển lực cần thiết, phát triển tư sáng tạo, tư phê phán, khả giải vấn đề [4] Mặt khác, TDST thước đo kinh tế nước Phát triển lực TDST 10 lực cốt lõi trình bày chương trình giáo dục phổ thông tổng thể Vấn đề đặt cần tổ chức hoạt động STEM để phát triển TDST, lực giải vấn đề học a,bTrường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên * Liên hệ tác giả Nguyễn Quang Linh Email: nguyenquanglinh@dhsptn.edu.vn sinh hiệu nhất? Đối tượng phương pháp nghiên cứu 2.1 Đối tượng nghiên cứu: Hoạt động dạy học mơn Vật lí lớp 12, giáo dục STEM 2.2 Phương pháp nghiên cứu: Phối hợp phương pháp nghiên cứu lí luận, phương pháp lấy ý kiến chuyên gia Kết nghiên cứu 3.1 Thực trạng việc vận dụng giáo dục STEM dạy học kiến “Máy phát điện, động điện xoay chiều” - Vật lí 12 Để tìm hiểu định hướng cho trình thiết kế tiến trình tổ chức lựa chọn nội dụng hoạt động STEM, nhóm nghiên cứu tiến hành tìm hiểu thực trạng dạy tổ chức hoạt động STEM nhu cầu HS hoạt động STEM trường phổ thông dạy học “Máy phát điện, động điện xoay chiều” - Vật lí 12 Nhóm nghiên cứu tiến hành điều tra thời gian từ tháng 7/2015 đến tháng 8/2015 với 149 GV dạy khoa học tự nhiên 203 HS số trường bắc Tạp chí Khoa học Xã hội, Nhân văn & Giáo dục, Tập 8, số 3B (2018),53-58 | 53 Nguyễn Quang Linh, Hà Mạnh Đạc, Phongsavanh Oulayphetht Lào tỉnh Bắc Giang Việt Nam, Lào: THPT Ou Tay, huyện Outay, tỉnh Phongsaly; THPT Mương Xay, huyện Xay, tỉnh Oudomxay; THPT Đon Tan, huyện Khop; THPT Năm Ngân, Huyện Ngân, THPT Pang Bông, Huyện Ngân, Tỉnh Xayabouly; THPT Xayabouly, huyện Xayabouly, tỉnh Xayabouly, THPT Mương Khai, huyện Luangprabang, tỉnh Luangprabang Tại Việt Nam: trường THPT Hiệp Hòa số 1, THPT Hiệp Hòa số 2, THPT Hiệp Hòa số - tỉnh Bắc Giang + Đối với GV: Hình Quan điểm GV cần thiết phải áp dụng giáo dục STEM dạy học Với câu hỏi Theo thầy cơ, có cần tổ chức hoạt động giáo dục STEM dạy học chương Dịng điện xoay chiều - Vật lí 12 không? Kết thu cho thấy hầu hết GV cho việc tổ chức hoạt động STEM ở mức độ cần cần chiếm tỉ lệ cao (chiếm 69%) (Hình 1) chương Dịng điện xoay chiều (chiếm 91%) (Hình 2) Có nhiều ngun nhân dẫn tới tình trạng (thấy cần thiết chưa thực hiện) giáo viên chưa tập huấn giáo dục STEM cách thức thiết kế, tổ chức hoạt động dạy học theo định hướng giáo dục STEM (90%), không đủ thời gian (88%), không đủ phương tiện (70%) Trao đổi thêm với giáo viên chúng tơi cịn nhận thấy số nguyên nhân khác như: Quá trình đánh giá, thi cử Việt Nam dường quan tâm tới hoạt động STEM (năng lực giải vấn đề thực tiễn, tư sáng tạo, ), nhiều giáo viên chưa có hướng dẫn cụ thể việc thiết kế hoạt động STEM, tổ chức hoạt động giáo dục STEM, chưa biết rõ cách đánh giá HS thông qua hoạt động + Đối với HS: Kết điều tra cho thấy, trình học, em háo hức quan sát thí nghiệm mong muốn tự tay làm thí nghiệm hay ứng dụng kĩ thuật cụ thể Các em có nhiều câu hỏi thực tế cần giải đáp Hầu hết em tỏ thích thích học học có yếu tố STEM hay hoạt động STEM (chiếm 78% ý kiến hỏi) Đây yếu tố thúc yếu tố thuận lợi để nhóm tác giả tiến hành thiết kế tổ chức hoạt động STEM (Hình 3) Hình Biểu đồ hứng thú tham gia hoạt động STEM học sinh Hình Tần suất áp dụng giáo dục STEM dạy học Tuy nhiên với câu hỏi, thầy (cơ) có vận dụng phương thức giáo dục theo định hướng STEM dạy học chương Dịng điện xoay chiều - Vật lí 12 nào? Thì kết thu lại ngược lại với kì vọng nhóm nghiên cứu Đa số GV chưa vận dụng phương thức giáo dục STEM dạy học 54 3.1 Thiết kế tiến trình dạy học kiến thức “Máy phát điện, động điện xoay chiều” theo định hướng giáo dục STEM Những nội dung dạy học có yếu tố thí nghiệm ứng dụng kĩ thuật mang tính thực tiễn nội dung phát huy tốt mạnh dạy học theo định hướng STEM Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả khai thác khả sử dụng ứng dụng kĩ thuật kiến thức liên quan tới máy phát điện, động điện để thiết kế hoạt động dạy học điển hình Mục tiêu nghiên cứu thiết kế tổ chức hoạt động giáo dục STEM ISSN 1859 - 4603 - Tạp chí Khoa học Xã hội, Nhân văn & Giáo dục, Tập 8, số 3B (2018),53-58 dạy học kiến thức “Máy phát điện, động điện xoay chiều” - Vật lí lớp 12 nhằm khai thác điểm mạnh Giáo dục STEM dạy học nhà trường phổ thơng Trong có tính đến hồn cảnh thực tế địa phương, trình độ lực học sinh, lực giáo viên, điều kiện sở vật chất nhà trường,… cách tiếp cận liên môn thơng qua thực hành, ứng dụng Thay dạy bốn môn học đối tượng tách biệt rời rạc, STEM kết hợp chúng thành mơ hình học tập gắn kết dựa ứng dụng thực tế Qua đó, học viên vừa học lí thuyết, vừa học cách vận dụng vào thực tiễn [5] Ba điểm mạnh giáo dục STEM nhắc đến gồm: (1) Giáo dục STEM đề cao việc hình thành phát triển lực giải vấn đề cho người học Trong học theo chủ đề STEM, học sinh đặt trước tình có vấn đề thực tiễn cần giải liên quan đến kiến thức khoa học; (2) Giáo dục STEM đề cao phong cách học tập sáng tạo Đặt người học vào vai trò nhà phát minh (3) Giáo dục STEM phương thức giáo dục tích hợp Nó theo Nhóm nghiên cứu chọn nội dung kiến thức “Máy phát điện, động điện” nhận thấy, nhóm kiến thức phát huy mạnh giáo dục STEM nêu tổ chức với tiến trình hợp lí Nhằm đạt mục tiêu đề ra, nhóm nghiên cứu đề xuất tiến trình tổ chức hoạt động dạy học kiến thức “Máy phát điện Động điện xoay chiều” Vật lí lớp 12 với hoạt động (Hình 4) Hình Tiến trình dạy học kiến thức “Máy phát điện, động điện xoay chiều” Nhóm nghiên cứu đưa ý tưởng với việc ghép học thuộc Máy phát điện xoay chiều Động khơng đồng pha - Vật lí 12 thành giảng dạy 90 phút (từ hoạt động đến hoạt động 4) Điểm khác biệt so với nội dung dạy học thông thường (yếu tố STEM) đưa vào kế hoạch dạy học hoạt động - Thiết kế máy phát điện, động điện pha đơn giản (35 phút); hoạt động - Chế tạo máy phát điện, động điện pha đơn giản (3-7 ngày) hoạt động - Trình bày sản phẩm thảo luận (45 phút) án thiết kế động điện, máy phát điện pha đơn giản đưa kế hoạch thực (chế tạo) sản phẩm Sau nhiệm vụ học sinh thực nhà theo kế hoạch thống với GV (cuối hoạt động 5) Thời gian thực hoạt động từ ngày đến ngày (tùy thuộc vào kế hoạch giảng dạy nhà trường) Sau thời điểm này, HS trình bày sản phẩm trước lớp, tiến hành thảo luận đánh giá sản phẩm 45 phút Từ hoạt động đến hoạt động 7, chia lớp làm nhóm, nhiệm vụ giao cho nhóm HS thực Trong hoạt động 5, HS phải đề xuất phương 55 Nguyễn Quang Linh, Hà Mạnh Đạc, Phongsavanh Oulayphetht Hình Mơ hình máy phát điện đơn giản Nguồn:0https://www.google.com.vn/search?q=máy+p hát+điện+đơn+giản phương án lựa chọn; (5) Có cải tiến so với phương án lựa chọn; (6) Vận dụng kiến thức học để giải vấn đề nảy sinh tình Nhóm nghiên cứu đề xuất biểu tư sáng tạo hoạt động 6, gồm biểu hiện: (1) Phát vấn đề mới; (2) Đề xuất phương án giải vấn đề; (3) Thực thành cơng phương án lựa chọn; (4) Có cải tiến so với phương án lựa chọn Từ biểu này, nhóm nghiên cứu thiết kế phiếu đánh sau: Bảng Thang đo TDST thông qua tự đánh giá đánh giá đồng đẳng Họ tên học sinh đánh giá: …………………………………………………… STT Hình Động điện đơn giản Nguồn: 0https://www.google.com.vn/search?q= động+cơ+điện+đơn+giản 3.2 Thiết kế phiếu đánh giá tư sáng tạo học sinh Dựa quan điểm tác giả Nguyễn Quang Linh [3] biểu tính sáng tạo giải tập thí nghiệm Vật lí gồm: (1) Phát vấn đề mới; (2) Nêu dự đốn có cứ; (3) Đề xuất phương án giải vấn đề; (4) Thực thành công Nội dung Đánh giá Họ tên Nguyễn Văn A Nguyễn Văn B ……… 1) Đưa nhiều ý kiến sáng tạo 2) Tích cực tham gia vào hoạt động nhóm Điểm Lưu ý: Mỗi nội dung đánh giá tối đa 05 điểm Ở đây, phiếu đánh giá em học sinh A em ghi điểm vào cột có STT (1) điểm tự đánh giá, ghi điểm vào cột có số thứ tự (2), (3),… điểm đánh giá đồng đẳng Bảng Thang đo TDST dựa bảng kiểm quan sát (***) Họ tên học sinh đánh giá: …………………………………………… Mức độ Tiêu chí 1) Phát vấn đề 2) Đề xuất giải pháp giải vấn đề 3)Thực thành công theo phương án lựa chọn Mức Mức Phát vấn đề mớicó phân tích, trình bày rõ ràng Phát vấn đề khơng phân tích, trình bày Đề xuất giải pháp giải vấn đề, giải thích rõ lí Đề xuất giải pháp giải vấn đề, chưa giải thích lí Thực thành cơng theo phương án lựa chọn, chưa có sáng tạo Thực thành công theo phương án lựa chọn, có sáng tạo (***) Điểm tối đa mức độ 2,5; mức độ 1,5 56 Đánh giá ISSN 1859 - 4603 - Tạp chí Khoa học Xã hội, Nhân văn & Giáo dục,Tập 8B, số (2018), 53-58 Để đánh giá học sinh sử dụng máy quay video máy ghi âm để xác định xác biểu TDST học sinh trình giải vấn đề Hai thiết bị sử dụng liên tục từ trình học sinh nhận nhiệm vụ tới hoàn thành nhiệm vụ (từ hoạt động 5-7) cao cao (chiếm 63,6%) tính khả thi thấp kì vọng (chỉ chiếm 45,5% mức cao nhất) Điều gợi ý cho nhóm nghiên cứu việc thay đổi cách đánh giá HS thay đổi cách thu thập liệu tiến hành thực nghiệm sư phạm 3.3 Đánh giá tiến trình dạy học thiết kế Tiến trình dạy học nhóm nghiên cứu đề xuất có khác biệt ba điểm lớn: (1) Gộp hai “Máy phát điện xoay chiều” “Động không đồng ba pha” vào “Máy phát điện, động điện xoay chiều” phần giảng dạy đảm bảo nội dung dạy học theo quy định hành (có ý tới giảm tải) Tuy nhiên, thời gian giảng dạy kiến thức giảm từ 90 phút xuống cịn 55 phút Thay vào 35 phút lại GV tổ chức cho HS nhận nhiệm vụ chế tạo máy phát điện xoay chiều, máy phát điện chiều động điện xoay chiều, động điện chiều đơn giản, đề xuất phương án giải vấn đề lên kế hoạch thực (2) HS chế tạo sản phẩm theo phương án đề xuất, trình bày thảo luận sản phẩm 45 phút sau buổi học trước từ 3-7 ngày (3) HS đánh giá thông qua ba điểm số: Tự đánh giá, đánh giá đồng đẳng, đánh giá qua quan sát GV Để có đánh giá ban đầu ý tưởng nghiên cứu, nhóm nghiên cứu trao đổi với 24 giáo viên thuộc trường THPT Hiệp Hòa số THPT Hiện Hòa số tỉnh Bắc Giang, số giáo viên lớp cao học Lí luận PPDH mơn Vật lí khóa 25 Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên + Đánh giá tiến trình giảng dạy: 100% ý kiến cho tiến trình hợp lí khả thi Tuy vậy, số ý kiến cho có đơi chút khó khăn triển khai thời gian kéo dài so với thực tế giảng dạy thông thường trường thực + Đánh giá thiết kế phiếu tự đánh giá đánh giá đồng đẳng học sinh: 100% ý kiến cho phiếu đánh giá đưa hợp lí, đơn giản, dễ thực mà đảm bảo yêu cầu đề (đánh giá TDST học sinh) Tuy nhiên phiếu đánh giá giáo viên (Hình 5) thìphiếu đạt mục tiêu đề mức cao Hình Ý kiến GV phiếu đánh giá HS (mức mức thấp nhất) Kết luận Như vậy, nhóm nghiên cứu đề xuất tiến trình dạy học kiến thức “Máy phát điện, động điện xoay chiều” - Vật lí 12 theo định hướng giáo dục STEM đưa phương án đánh giá TDST học sinh tham gia hoạt động Tiến trình dạy học thiết kế cho HS có nhiều hội thể lực giải vấn đề đồng thời bộc lộ TDST cách mạnh mẽ Kết khảo sát bước đầu cho thấy tiến trình dạy học thiết kế tiêu chí đánh giá TDST hợp lí Tuy vậy, cần có kết thực nghiệm sư phạm để thấy tính khả thi hướng nghiên cứu Tài liệu tham khảo Bộ Giáo dục Đào tạo (2017) Chương trình giáo dục phổ thơng tổng thể [2] Nguyễn Quang Linh, Dương Thu Hương (2017) Thiết kế công cụ đánh giá lực sáng tạo học sinh trình tham gia hoạt động trải nghiệm sáng tạo trường phổ thơng Tạp chí Giáo dục, 406 (II) [3] Nguyễn Quang Linh (2017) Xây dựng sử dụng hệ thống tập thí nghiệm nhằm phát triển TDPP TDST học sinh dạy học Vật lí 10 Luận án Tiến sĩ Giáo dục học, Đại học Sư phạm Hà Nội [4] Nguyễn Thanh Nga, Phùng Việt Hải, Nguyễn Quang Linh, Hoàng Phước Muội (2017) Thiết kế tổ chức chủ đề giáo dục STEM cho học sinh trung học sở [1] 57 Nguyễn Quang Linh, Hà Mạnh Đạc, Phongsavanh Oulayphetht trung học phổ thông NXB Trường Đại học Sư phạm thành phố Hồ Chí Minh [5] Nguyen Quang Linh, Huynh Thi Hong Suong, and Cao Tien Khoa (2017) STEM Contents in Pre-service Teacher Curriculum: Case Study at Physics Faculty International Conferencefor Science Educatorsand Teachers (ISET) 2017 DESIGNING THE TEACHING PROCESS OF THEORY LESSON “ELECTRICITY GENERATOR, ALTERNATING CURRENT MOTOR” IN PHYSICS GRADE 12 FOLLOWING STEM APPROACH Abstract: STEM Education has been known as a new approach in teaching and training the human resource in the future Specifically, the connections between Science, Technology, Engineering, and Mathematics together are emphasized STEM can be differently applied in many stages of teaching process, with various activities However, how to design and organize teaching activities to develop STEM’s strengths is still a big debate This paper is to propose the procedures to design and organize teaching activities to teach the knowledge including electricity source and electricity generator in the theory lesson Electricity Generator Alternating Current Motor following STEM approach Key words: creativity; physics; STEM; alternating current; pupils 58 ... Vật lí 12 nào? Thì kết thu lại ngược lại với kì vọng nhóm nghiên cứu Đa số GV chưa vận dụng phương thức giáo dục STEM dạy học 54 3.1 Thiết kế tiến trình dạy học kiến thức “Máy phát điện, động. .. học Xã hội, Nhân văn & Giáo dục, Tập 8, số 3B (2018),5 3-5 8 dạy học kiến thức “Máy phát điện, động điện xoay chiều” - Vật lí lớp 12 nhằm khai thác điểm mạnh Giáo dục STEM dạy học nhà trường phổ thơng... nhóm kiến thức phát huy mạnh giáo dục STEM nêu tổ chức với tiến trình hợp lí Nhằm đạt mục tiêu đề ra, nhóm nghiên cứu đề xuất tiến trình tổ chức hoạt động dạy học kiến thức “Máy phát điện Động