Thiết kế hoạt động stem với thử thách tạo ra nam châm điện từ pin điện hóa​

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI KHOA VẬT LÝ ===  === LÊ HUYỀN THƢƠNG THIẾT KẾ HOẠT ĐỘNG STEM VỚI THỬ THÁCH TẠO RA NAM CHÂM ĐIỆN TỪ PIN ĐIỆN HÓA KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Phƣơng pháp dạy học Vật lí Hà Nội, 2019 TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI KHOA VẬT LÝ ===  === LÊ HUYỀN THƢƠNG THIẾT KẾ HOẠT ĐỘNG STEM VỚI THỬ THÁCH TẠO RA NAM CHÂM ĐIỆN TỪ PIN ĐIỆN HÓA KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Phƣơng pháp dạy học Vật lí Ngƣời hƣớng dẫn khoa học ThS Nguyễn Anh Dũng Hà Nội, 2019 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đề tài khóa luận kết thúc khóa học, với tình cảm chân thành, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới trƣờng Đại học sƣ phạm Hà Nội tạo điều kiện cho em có mơi trƣờng học tập tốt suốt thời gian em học tập, nghiên cứu trƣờng Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn tới Thầy Nguyễn Anh Dũng giúp đỡ em suốt trình nghiên cứu trực tiếp hƣớng dẫn em hồn thành đề tài khóa luận tốt nghiệp Đồng thời, em xin bày tỏ lòng cảm ơn tới thầy cô Khoa Vật Lý trƣờng Đại học sƣ phạm Hà Nội tạo điều kiện cho em suốt thời gian học tập vừa qua Sau em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè… ln động viên, giúp đỡ để em hồn thành tốt khóa luận tốt nghiệp Do trình độ lí luận nhƣ kinh nghiệm thực tiễn nhiều hạn chế nên báo cáo khơng thể tránh khỏi thiếu sót Vì em mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp từ Thầy Cơ để em nâng cao kiến thức thân, phục vụ tốt q trình cơng tác em sau Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Sinh viên Lê Huyền Thƣơng LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan, dƣới hƣớng dẫn tận tình Th.S Nguyễn Anh Dũng, khóa luận tốt nghiệp đại học chuyên ngành Phƣơng pháp dạy học Vật Lý với đề tài “THIẾT KẾ HOẠT ĐỘNG STEM VỚI THỬ THÁCH TẠO RA NAM CHÂM ĐIỆN TỪ PIN ĐIỆN HÓA” đƣợc hồn thành nhận thức thân em, khơng trùng khớp với cơng trình khoa học khác Trong q trình nghiên cứu thực khóa luận này, em kế thừa thành tựu nhà khoa học với lòng biết ơn trân trọng Hà Nội, ngày tháng năm 2019 Sinh viên Lê Huyền Thƣơng DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề Mục đích nghiên cứu Đối tƣợng, khách thể, phạm vi nghiên cứu Câu hỏi giả thuyết nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Cấu trúc đề tài NỘI DUNG Chƣơng CƠ SỞ LÝ LUẬN 1.1 Giáo dục STEM ? .4 1.1.1 STEM 1.1.2 Thế mạnh giáo dục STEM 1.1.3 Chủ đề STEM, phân loại chủ đề STEM 1.2 Vai trò giáo dục STEM 1.3 Tiến trình tổ chức hoạt động trải nghiệm cho học sinh theo định huớng giáo dục STEM 1.4 Giáo dục STEM nƣớc phát triển 12 1.4.1 Giáo dục STEM Mỹ 12 1.4.2 Giáo dục STEM Anh 12 1.5 Giáo dục STEM Việt Nam 13 1.6 Mối liên hệ dạy học vật lý giáo dục STEM .14 1.7 Dạy học môn Vật Lý theo định hƣớng giáo dục STEM 16 Kết luận chƣơng 18 Chƣơng THIẾT KẾ HOẠT ĐỘNG STEM VỚI THỬ THÁCH TẠO RA NAM CHÂM ĐIỆN TỪ PIN ĐIỆN HÓA 19 2.1 Thiết kế hoạt động STEM với thử thách tạo nam châm điện từ pin điện hóa 19 2.2 Phiếu tự đánh giá thân phiếu đánh giá thành viên hoạt động nhóm .32 2.2.1 Phiếu tự đánh giá thân 32 2.2.2 Phiếu đánh giá thành viên hoạt động nhóm 33 2.3 Xây dựng rubric đánh giá lực HS 34 Kết luận chƣơng 38 Chƣơng DỰ KIẾN THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 39 3.1 Mục đích thực nghiệm sƣ phạm 39 3.2 Đối tƣợng thực nghiệm 39 3.3 Phƣơng pháp tiến hành 39 3.4 Nhiệm vụ thực nghiệm 40 3.5 Nội dung thực nghiệm 40 3.6 Dự kiến kết thực nghiệm sƣ phạm 40 3.6.1 Dự kiến diễn biến tiết day thực nghiệm 40 3.6.2 Công cụ đánh giá kết thực nghiệm .42 Kết luận chƣơng 43 KẾT LUẬN 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO .45 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Mơ tả thuật ngữ STEM Hình 1.2 Tiêu chí chủ đề STEM Hình 1.3 Phân loại chủ đề STEM Hình 1.4 Sơ đồ tiến trình tổ chức hoạt động trải nghiệm .11 theo định hƣớng giáo dục STEM trƣờng THPT 11 Hình 1.5 Tỉ lệ phần trăm dự kiến việc làm lĩnh vực STEM giai đoạn 2010 - 2020 12 MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Nhƣ biết “Giáo dục quốc sách hàng đầu” Đảng Nhà nƣớc ta Cùng với bƣớc phát triển nhảy vọt lên thời đại cách mạng công nghệ 4.0, giáo dục cần phải có điều chỉnh phù hợp với yêu cầu xã hội Cách gần hai thập kỷ, giáo dục STEM bắt nguồn từ Mỹ đƣợc coi nhƣ cải cách giáo dục mang tính đột phá Mỹ với mục tiêu xác lập vững vị quốc gia đứng đầu giới kinh tế, khoa học công nghệ với nguồn lao động chất lƣợng thuộc lĩnh vực STEM Cho đến có nhiều quốc gia theo đuổi chƣơng trình giáo dục STEM họ nhận thấy hƣớng đắn mang tính tất yếu bối cảnh cạnh tranh kinh tế quốc gia giới Vì dạy học theo định hƣớng giáo dục STEM hồn tồn có sở phù hợp với định hƣớng đổi giáo dục Việt Nam Với lý trên, khóa luận chọn đề tài: “Thiết kế hoạt động STEM với thử thách tạo Nam châm điện từ pin điện hóa” Mục đích nghiên cứu - Xây dựng sở lý luận giáo dục STEM - Thiết kế hoạt động STEM với thử thách làm Nam châm điện từ nguồn pin điện hóa – Vật Lý 11 - Xây dựng rubric đánh giá lực HS - Dự kiến kết thực nghiệm sƣ phạm Đối tƣợng, khách thể, phạm vi nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu Cách thức thiết kế hoạt động dạy học theo định hƣớng STEM thông qua dạy học môn Vật lý lớp 11 2.2 Phiếu tự đánh giá thân phiếu đánh giá thành viên hoạt động nhóm 2.2.1 Phiếu tự đánh giá thân STT Tiêu chí đánh giá Tơi hồn thành cơng nhóm Tơi theo điều hành nhóm Tơi chủ động tham gia thảo luận Tôi bày tỏ tôn trọng bạn Tơi lí đáng cho ý kiến Tơi hiểu nhiệm vụ nhóm Xếp loại chung 32 STT Tiêu chí đánh giá Chú ý: 4- Rất tốt; – Tốt; – Bình thƣờng; 1- Chƣa đạt 2.2.2 Phiếu đánh giá thành viên hoạt động nhóm Tiêu chí Họ tên ngƣời đánh giá: Nhóm: Thành viên Tổ chức quản lí nhóm 33 Chú ý: 4- Rất tốt; – Tốt; – Bình thƣờng; 1- Chƣa đạt 2.3 Xây dựng rubric đánh giá lực HS Tiêu chí Kỹ thuật 34 Tiêu chí Thực hành Thuyết trình 35 Tiêu chí Làm n 36 Mức độ Tiêu chí nhóm thuyết trình vẽ thiết kế, sản phẩm 37 Kết luận chƣơng Trong chƣơng này, khóa luận vận dụng sở lý luận chƣơng 1, phân tích nội dung chƣơng trình Vật lý 11 lựa chọn kiến thức phù hợp, lựa chọn để tổ chức dạy học theo định hƣớng STEM Kết chƣơng đƣợc tóm tắt nhƣ sau: - Thiết kế hoạt động STEM với thử thách tạo Nam châm điện từ pin điện hóa - Phiếu tự đánh giá thân - Phiếu đánh giá thành viên hoạt động nhóm - Rubric đánh giá lực HS - Tổ chức cho HS thi Nam châm có lực hút mạnh hơn? 38 Chƣơng DỰ KIẾN THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 3.1 Mục đích thực nghiệm sƣ phạm Thực nghiệm sƣ phạm nhằm đánh giá thiết kế hoạt động dạy học STEM với thử thách tạo Nam châm điện từ pin điện hóa Nhằm tích cực hóa hoạt động học tập HS để góp phần nâng cao chất lƣợng dạy học Vật lý trƣờng THPT Cụ thể trả lời câu hỏi sau: Thiết kế hoạt động dạy học STEM có tạo giúp HS rèn luyện, phát triển tƣ sáng tạo, giải vấn đề thực tiễn? Có giúp HS có thái độ tích cực hứng thú học tập khơng? Có giúp HS có tinh thần đồn kết, tích cực làm việc nhóm, hợp tác với học tập khơng? Có góp phần nâng cao kết học tập HS không? Việc trả lời câu hỏi giúp cho khóa luận tìm thiếu sót để rút kinh nghiệm chỉnh sửa kịp thời để khóa luận đạt kết cao 3.2 Đối tƣợng thực nghiệm Học sinh trƣờng THPT – khối 11 3.3 Phƣơng pháp tiến hành - Xây dựng nội dung thiết kế hoạt động dạy học STEM với với thử thách tạo Nam châm điện từ pin điện hóa để tiến hành thực nghiệm sƣ phạm - Nhờ GV mơn: Tốn, Vật lý, Hóa học, Sinh học, Cơng nghệ góp ý nội dung kiến thức, hình thức tổ chức dạy học; - Biết đƣợc thuận lợi khó khăn dạy học theo định hƣớng GD STEM 39 - Thực dạy học theo Thiết kế hoạt động dạy học STEM lớp thực nghiệm dạy học theo phƣơng pháp truyền thống lớp đối chứng - Kiểm tra đánh giá kết thực nghiệm 3.4 Nhiệm vụ thực nghiệm - Đánh giá thái độ, tinh thần học tập, tinh thần làm việc nhóm, lực giải vấn đề thực tiễn, giải vấn đề trình hình thành kiến thức HS Cụ thể nhƣ sau: + Khơng khí lớp học: sơi nổi, hào hứng học tập, hay trầm lắng, buồn tẻ, hờ hững với nhiệm vụ học tập đƣợc GV đƣa + Số HS phát biểu nêu dự đoán giả thyết khoa học, bảo vệ giả thuyết hay bác bỏ giả thuyết, trình bày phƣơng án giải vấn đề? + Khi làm việc nhóm HS có tích cực thảo luận, trao đổi, nêu quan điểm cá nhân biết lắng nghe ý kiến thành viện khác hay không? - Đối chiếu diễn biến học tiến trình dạy học dự kiến mặt thời gian, mức độ tự lực HS nhƣ thái độ lực GV Từ bổ sung, sửa đổi hồn thiện tiến trình dạy hoc soạn thảo - Đánh giá tính khả thi hiệu tiến trình dạy học theo định hƣớng giáo dục STEM mà khóa luận soạn thảo 3.5 Nội dung thực nghiệm Hoạt động dạy học STEM với thử thách làm Nam châm điện từ pin điên hóa thiết kế mục 2.1 Chƣơng 3.6 Dự kiến kết thực nghiệm sƣ phạm 3.6.1 Dự kiến diễn biến tiết day thực nghiệm - GV đƣa câu hỏi gây mâu thuẫn nhận thức HS, HS hƣớng đến làm nguồn pin điện hóa từ nhiên liệu có sắn: chanh, cà chua, khoai tây, - HS hào hứng nhận nhiệm vụ thứ “Cùng làm pin điện hóa” 40 - Các nhóm đọc tài liệu, lựa chọn đƣợc nguyên vật liệu để thiết kế đƣợc pin điện hóa thắp sáng đƣợc bóng đèn led Các nhóm đo đƣợc suất điện động pin - Trong q trình làm việc nhóm, thành viên nhóm đƣa đƣợc ý kiến cá nhân, tích cực tham gia hoạt động, làm tốt nhiệm vụ đƣợc giao dƣới phân cơng nhóm trƣởng - Ở nhiệm vụ thứ hai, GV đƣa thi nhóm với thử thách tạo Nam châm điện từ nguồn pin điện hóa vừa làm đƣợc nhiệm vụ thứ Trong nhiệm vụ này, nhóm trình bày đƣợc sản phẩm nhóm dƣới hình thức thuyết trình sản phẩm Nam châm điện đƣợc tạo từ nguồn pin điên hóa thi nhóm xem lực hút nam châm mạnh - Các nhóm đọc tài liệu tham khảo nắm đƣợc cấu tạo Nam châm điện Nhóm trƣởng phân cơng thành viên nhóm làm việc nhóm cho hợp lí - Trong q trình làm việc nhóm, thành viên tích cực tham gia hoạt động, làm tốt nhiệm vụ đƣợc giao Chú ý an toàn sử dụng dụng cụ - Khi nhóm thuyết trình sản phẩm nhóm, nhóm HS khác lắng nghe nhận xét Nhóm thuyết trình có khả phản biện lại tiếp thu ý kiến nhóm bạn Từ nhóm biết đƣợc ƣu, nhƣợc điểm sản phẩm nhóm bạn Sau HS tự đánh giá, xếp loại sản phẩm khả thuyết trình nhóm theo thứ tự nhất, nhì, ba, - Với phần thi Lực hút nam châm mạnh hơn? Các nhóm HS cho Nam châm thiết kế hút mảnh sắt nhỏ Nam châm nhóm hút đƣợc nhiều mảnh sắt dành chiến thắng Tiếp tục xếp loại nhó, theo thứ tự nhất, nhì, ba, 41 - HS so sánh sản phẩm nhóm nhóm bạn (suất điện động pin điện hóa, số vòng dây đồng, lõi sắt,…) đƣa đƣợc cách làm thay đổi từ trƣờng nam châm điện - Các nhóm tự tổng kết kết thi thuyết trình sản phẩm thi lực hút nam châm mạnh hơn, đƣa kết chung - HS thực điền Phiếu tự đánh giá thân phiếu đánh giá thành viên hoạt động nhóm tinh thần khách quan - HS lắng nghe GV tổng kết chung thực đánh giá lực HS 3.6.2 Công cụ đánh giá kết thực nghiệm - Các phiếu: Phiếu tự đánh giá thân; Phiếu đánh giá thành viên hoạt động nhóm; Rubric đánh giá lực HS 42 Kết luận chƣơng Trong chƣơng này, khóa luận dự kiến thực nghiệm sƣ phạm nhằm đánh giá thiết kế hoạt động STEM với thử thách tạo pin điện hóa thiết kế mục 2.1 chƣơng đƣa đƣơc: - Mục đích thực nghiệm sƣ phạm - Đối tƣợng thực nghiệm - Phƣơng pháp tiến hành - Nhiệm vụ thực nghiệm - Nội dung thực nghiệm - Dự kiến kết thực nghiệm sƣ phạm: Dự kiến diễn biến tiết day thực nghiệm 43 KẾT LUẬN Nghiên cứu đề tài: “Thiết kế hoạt động STEM với thử thách tạo Nam châm điện từ pin điện hóa” thực mục đích nhiệm vụ nghiên cứu đề ra, khóa luận giải đƣợc nhiệm vụ sau: Hệ thống hóa góp phần làm sáng tỏ sở lý luận giáo dục STEM, dạy học môn Vật lý theo định hƣớng giáo dục STEM - Vận dụng sở lý luận giáo đục STEM để Thiết kế hoạt động STEM với thử thách tạo Nam châm điện từ pin điện hóa - - Xây dựng phiếu đánh giá sau hoạt động dạy học STEM: + Phiếu tự đánh giá thân + Phiếu đánh giá thành viên hoạt động nhóm + Rubric đánh giá lực học sinh - Tổ chức cho HS thi Nam châm có lực hút mạnh hơn? - Dự kiến thực nghiệm sƣ phạm 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu [1-tr63-71] Lƣơng Duyên Bình (Tổng chủ biên), Vũ Quang (Chủ biên), Nguyễn Xuân Chi, Đàm Trung Đồn, Bùi Quang Hân, Đoàn Duy Hinh (2007), “SGK Vật Lí 11” NXB Giáo dục Việt Nam [2-tr32-35] TS Nguyễn Thị Thanh Nga (Chủ biên), ThS Hoàng Phƣớc Muội, TS Phùng Việt Hải, TS Nguyễn Quang Linh, Ths Nguyễn Anh Dũng, Ths Ngô Trọng Tuệ (2018), “Dạy học chủ đề STEM cho học sinh trung học sở trung học phổ thông” [3] Lê Xuân Quang (2017), “Dạy học môn công nghệ phổ thông theo định hƣớng giáo dục STEM” [4] Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS Tăng Thị Thùy, sinh viên thực khóa luận: Hồng thị Yến – Trƣờng Đại học quốc gia Hà Nội “Khóa luận tốt nghiệp, đề tài: THIẾT KẾ HOẠT ĐỘNG GIÁO DỤC STEM THÔNG QUA DẠY HỌC VẬT LÝ LỚP 10.” Các trang web tham khảo [5].https://ictnews.vn/cntt/cach-mang-40/stem-la-gi-va-trien-khai-vaochuong-trinh-giao-duc-pho-thong-nhu-the-nao163618.ict#&gid=1&pid=1 [6] http://vnis.edu.vn/vi/tin-tuc/giao-duc-stem-tai-my-va-tam-quan-trong [7] https://www.livescience.com/43296-whatis-stem-education.html [8] https://vatlypt.com/pin-dien-hoa-la-gi-cac-loai-pin-thong-dung.t302.html 45 46 ... hƣớng giáo dục 18 STEM Chƣơng THIẾT KẾ HOẠT ĐỘNG STEM VỚI THỬ THÁCH TẠO RA NAM CHÂM ĐIỆN TỪ PIN ĐIỆN HÓA 2.1 Thiết kế hoạt động STEM với thử thách tạo nam châm điện từ pin điện hóa A MƠ TẢ Ý... TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Hoạt động Pin điện hóa hoạt động nhƣ nào? Thử làm pin điện hóa 22 Hoạt động Thử thách tạo Nam châm điện từ nguồn pin điện hóa Hoạt động Pin điện hóa hoạt động nào? a Mục tiêu:... Chƣơng THIẾT KẾ HOẠT ĐỘNG STEM VỚI THỬ THÁCH TẠO RA NAM CHÂM ĐIỆN TỪ NGUỒN PIN ĐIỆN HÓA Chƣơng DỰ KIẾN THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM NỘI DUNG Chƣơng CƠ SỞ LÝ LUẬN 1.1 Giáo dục STEM ? 1.1.1 STEM Giáo dục STEM