Tai lieu tap huan GD STEM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VỤ GIÁO DỤC TRUNG HỌC CHƯƠNG TRÌNH PHÁT TRIỂN GIÁO DỤC TRUNG HỌC (Giai đoạn 2) Tài liệu tập huấn (Lưu hành nội bộ) NĂM 2018 Tài liệu tập huấn dạy học môn khoa học trường phổ thông theo định hướng STEM MỤC LỤC Ph n MỘT SỐ VẤN ĐỀ CHUNG VỀ GIÁO DỤC STEM I GIỚI THIỆU CHUNG II GIÁO DỤC STEM TRONG TRƯỜNG TRUNG HỌC III XÂY DỰNG VÀ THỰC HIỆN BÀI HỌC STEM 15 Ph n MỘT SỐ CHỦ ĐỀ MINH HỌA 26 CHỦ ĐỀ ÂM THANH VÀ CUỘC SỐNG (TRƯỜNG THCS TRẦN VĂN ƠN, TP.HCM) 26 CHỦ ĐỀ BÌNH CHỮA CHÁY MINI (TRƯỜNG THPT NGUYỄN DU, TP.HCM) 40 CHỦ ĐỀ THIẾT KẾ ĐÈN NGỦ TỰ ĐỘNG TẮT (TRƯỜNG THPT SỐ LÀO CAI) 54 CHỦ ĐỀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÁO ĐỘNG KHI MỞ CỬA (TRƯỜNG THCS & THPT NGUYỄN SIÊU, HÀ NỘI) 65 Tài liệu tập huấn dạy học môn khoa học trường ph phổ thông theo định hướng STEM Phần MỘT SỐ VẤN ĐỀ CHUNG VỀ GIÁO DỤC STEM I GI I THI U CHUNG Khái niệm STEM STEM thuật ngữ viết tắt củaa ttừ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) t) Mathemati Mathematics (Toán học), thường sử dụng bàn đến sách phát triển Khoa hhọc, Cơng nghệ, Kĩ thuật Toán học quốc gia Sự phát triển Khoa họcc, Cơng nghệ, Kĩ thuật Tốn học mơ tả chu trình STEM (Hình 1), Science quy trình sáng tạo kiến thức khoa học; Engineering quy trình sử dụng ng ki kiến thức khoa học để thiết kế công nghệ nhằm giải vấn đề; Tốn cơng ccụ sử dụng để thu nhận kết chia sẻ kết với người khác Science Technology Math Knowledge Engineering Hình 1: Chu trình rình STEM (theo https://www.knowatom.com) “Science” chu trình STEM mơ tả mũi tên từ “Technology” sang “Knowledge” thể quy trình sáng tạo khoa học Đứng trước thực tiễn với "Công nghệ" tại, nhà khoa học, với lực tư phản biện, đặt câu hỏi/vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện cơng nghệ, câu hỏi/vấn đề khoa học Trả lời câu hỏi khoa học giải vấn đề khoa học phát minh "Kiến thức" khoa học Ngược lại, “Enineering” chu trình STEM mơ tả mũi tên từ “Knowledge” sang “Technology” thể quy trình kĩ thuật Các kĩ sư sử dụng "Kiến thức" khoa học để thiết kế, sáng tạo công nghệ Như vậy, chu trình STEM, "Science" hiểu khơng "Kiến thức" thuộc mơn khoa học (như Vật lí, Hố học, Sinh học) mà bao hàm "Quy trình khoa học" để phát minh kiến thức khoa học Tương tự vậy, "Engineering" chu STEM không "Kiến thức" thuộc lĩnh vực "Kĩ thuật" mà bao hàm"Quy trình kĩ thuật" để sáng tạo "Cơng nghệ" Hai quy trình nói tiếp nối nhau, khép kín thành chu trình sáng tạo khoa học – kĩ thuật theo mơ hình "xốy ốc" mà sau chu trình lượng kiến thức khoa học tăng lên với cơng nghệ phát triển trình độ cao Giáo dục STEM Phỏng theo chu trình STEM, giáo dục STEM đặt học sinh trước vấn đề thực tiễn ("công nghệ" tại) cần giải quyết, địi hỏi học sinh phải tìm tịi, chiếm lĩnh kiến thức khoa học vận dụng kiến thức để thiết kế thực giải pháp giải vấn đề ("công nghệ" mới) Như vậy, học STEM đề cập giao cho học sinh giải vấn đề tương đối trọn vẹn, đòi hỏi học sinh phải huy động kiến thức có tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức để sử dụng Quá trình địi hỏi học sinh phải thực theo "Quy trình khoa học" (để chiếm lĩnh kiến thức mới) "Quy trình kĩ thuật" để sử dụng kiến thức vào việc thiết kế thực giải pháp ("cơng nghệ" mới) để giải vấn đề Đây tiếp cận liên môn giáo dục STEM, kiến thức mà học sinh cần phải học để sử dụng học STEM cụ thể thuộc mơn học Như vậy, giáo dục STEM phương thức giáo dục nhằm trang bị cho học sinh kiến thức khoa học gắn liền với ứng dụng chúng thực tiễn, qua Tài liệu tập huấn dạy học môn khoa học trường phổ thơng theo định hướng STEM phát triển cho học sinh lực phát giải vấn đề với lực khác tương ứng, đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế – xã hội Các mức độ áp dụng giáo dục STEM giáo dục phổ thông sau: a) Dạy học môn khoa học theo phương thức giáo dục STEM Đây hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu nhà trường Theo cách này, học, hoạt động giáo dục STEM triển khai q trình dạy học mơn học STEM theo tiếp cận liên môn Các chủ đề, học, hoạt động STEM bám sát chương trình mơn học thành phần Hình thức giáo dục STEM không làm phát sinh thêm thời gian học tập b) Tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM Trong hoạt động trải nghiệm STEM, học sinh khám phá thí nghiệm, ứng dụng khoa học, kỹ thuật thực tiễn đời sống Qua đó, nhận biết ý nghĩa khoa học, cơng nghệ, kỹ thuật tốn học đời sống người, nâng cao hứng thú học tập môn học STEM Đây cách thức để thu hút quan tâm xã hội tới giáo dục STEM Để tổ chức thành công hoạt động trải nghiệm STEM, cần có tham gia, hợp tác bên liên quan trường phổ thông, sở giáo dục nghề nghiệp, trường đại học, doanh nghiệp Trải nghiệm STEM cịn thực thông qua hợp tác trường phổ thông với sở giáo dục đại học, giáo dục nghề nghiệp Theo cách này, kết hợp thực tiễn phổ thông với ưu sở vật chất giáo dục đại học giáo dục nghề nghiệp Các trường phổ thơng triển khai giáo dục STEM thơng qua hình thức câu lạc Tham gia câu lạc STEM, học sinh học tập nâng cao trình độ, triển khai dự án nghiên cứu, tìm hiểu ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM Đây hoạt động theo sở thích, khiếu học sinh c) Tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học, kĩ thuật Giáo dục STEM triển khai thông qua hoạt động nghiên cứu khoa học tổ chức thi sáng tạo khoa học kỹ thuật Hoạt động khơng mang tính đại trà mà dành cho học sinh có lực, sở thích hứng thú với hoạt động tìm tịi, khám phá khoa học, kỹ thuật giải vấn đề thực tiễn Tổ chức tốt hoạt động câu lạc STEM tiền đề phát triển hoạt động sáng tạo khoa học kỹ thuật triển khai dự án nghiên cứu khuôn khổ thi khoa học kỹ thuật dành cho học sinh trung học Bên cạnh đó, tham gia câu lạc STEM nghiên cứu khoa học, kĩ thuật hội để học sinh thấy phù hợp lực, sở thích, giá trị thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM Vai trò, ý nghĩa giáo dục STEM Việc đưa giáo dục STEM vào trường phổ thông mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp với định hướng đổi giáo dục phổ thông Cụ thể là: – Đảm bảo giáo dục toàn diện: Triển khai giáo dục STEM nhà trường, bên cạnh mơn học quan tâm Tốn, Khoa học, lĩnh vực Công nghệ, Kỹ thuật quan tâm, đầu tư tất phương diện đội ngũ giáo viên, chương trình, sở vật chất – Nâng cao hứng thú học tập môn học STEM: Các dự án học tập giáo dục STEM hướng tới việc vận dụng kiến thức liên môn để giải vấn đề thực tiễn, học sinh hoạt động, trải nghiệm thấy ý nghĩa tri thức với sống, nhờ nâng cao hứng thú học tập học sinh – Hình thành phát triển lực, phẩm chất cho học sinh: Khi triển khai dự án học tập STEM, học sinh hợp tác với nhau, chủ động tự lực thực nhiệm vụ học; làm quen hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học Các hoạt động nêu góp phần tích cực vào hình thành phát triển phẩm chất, lực cho học sinh – Kết nối trường học với cộng đồng: Để đảm bảo triển khai hiệu giáo dục STEM, sở giáo dục phổ thông thường kết nối với sở giáo dục nghề nghiệp, đại học địa phương nhằm khai thác nguồn lực người, sở vật chất triển khai hoạt động giáo dục STEM Bên cạnh đó, giáo dục STEM phổ thơng hướng tới giải vấn đề có tính đặc thù địa phương Tài liệu tập huấn dạy học môn khoa học trường phổ thông theo định hướng STEM – Hướng nghiệp, phân luồng: Tổ chức tốt giáo dục STEM trường phổ thông, học sinh trải nghiệm lĩnh vực STEM, đánh giá phù hợp, khiếu, sở thích thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM Thực tốt giáo dục STEM trường phổ thông cách thức thu hút học sinh theo học, lựa chọn ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM, ngành nghề có nhu cầu cao nguồn nhân lực cách mạng công nghiệp lần thứ tư II II GIÁO D C STEM TRONG TR NG TRUNG H C Dạy học môn khoa học theo phương thức giáo dục STEM Xác định vấn đề Nghiên cứu kiến thức Tốn Lý Hóa Sinh Tin CN (Nội dung dạy học theo chương trình xếp lại phù hợp) Đề xuất giải pháp Lựa chọn giải pháp Thiết kế mơ hình (ngun mẫu) Thử nghiệm đánh giá Chia sẻ thảo luận Điều chỉnh thiết kế Hình 2: Tiến trình học STEM Theo tiêu chí trên, học STEM chương trình giáo dục phổ thông đề cập đến vấn đề tương đối trọn vẹn, đòi hỏi học sinh phải học sử dụng kiến thức thuộc mơn học chương trình để sử dụng vào giải vấn đề Tiến trình học STEM thực theo quy trình kĩ thuật (Hình 2), việc "Nghiên cứu kiến thức nền" (background research) tiến trình dạy học học STEM việc học để chiếm lĩnh nội dung kiến thức chương trình giáo dục phổ thông tương ứng với vấn đề cần giải học, học sinh người chủ động nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu bổ trợ, tiến hành thí nghiệm theo chương trình học (nếu có) hướng dẫn giáo viên; vận dụng kiến thức học để đề xuất, lựa chọn giải pháp giải vấn đề; thực hành thiết kế, chế tạo, thử nghiệm mẫu; chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh thiết kế Thơng qua q trình học tập đó, học sinh rèn luyện nhiều kĩ để phát triển phẩm chất, lực Tiến trình học STEM tuân theo quy trình kĩ thuật nêu "bước" quy trình khơng thực cách tuyến tính (hết bước sang bước kia) mà có bước thực song hành, tương hỗ lẫn Cụ thể việc "Nghiên cứu kiến thức nền" thực đồng thời với "Đề xuất giải pháp"; "Chế tạo mơ hình" thực đồng thời với "Thử nghiệm đánh giá", bước vừa mục tiêu vừa điều kiện để thực bước Vì vậy, học STEM tổ chức theo hoạt động sau: Hoạt động 1: Xác định vấn đề Trong hoạt động này, giáo viên giao cho học sinh nhiệm vụ học tập chứa đựng vấn đề, học sinh phải hồn thành sản phẩm học tập cụ thể với tiêu chí địi hỏi học sinh phải sử dụng kiến thức học để đề xuất, xây dựng giải pháp thiết kế nguyên mẫu sản phẩm cần hồn thành Tiêu chí sản phẩm u cầu quan trọng, "tính mới" sản phẩm, kể sản phẩm quen thuộc với học sinh; đồng thời, tiêu chí buộc học sinh phải nắm vững kiến thức thiết kế giải thích thiết kế cho sản phẩm cần làm – Mục tiêu: Xác định tiêu chí sản phẩm; phát vấn đề/nhu cầu – Nội dung hoạt động: Tìm hiểu tượng, sản phẩm, cơng nghệ; đánh giá tượng, sản phẩm, công nghệ 10 Tài liệu tập huấn dạy học môn khoa học trường phổ thông theo định hướng STEM ● Tiến hành thí nghiệm xác định phương án ghép nguồn để đạt tiêu chí sản phẩm: Tiến hành lại thí nghiệm hoạt động với nguyên liệu củ chọn làm nguồn điện (chanh, táo, khoai tây, ) để đo hiệu điện nguồn, xác định cách ghép số nguồn cần ghép ● Vẽ vẽ mạch điện đèn, thiết kế sản phẩm, kiểu dáng đèn Trình bày thiết kế giấy A0 trình chiếu Powerpoint ● Chuẩn bị trình bày thiết kế, giải thích ngun lí hoạt động đèn – GV đơn đốc nhóm thực nhiệm vụ hỗ trợ cần Hoạt động 3: BÁO CÁO PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ (Tiết – 45 phút) a Mục đích: Học sinh trình bày phương án thiết kế đèn ngủ (bản vẽ mạch điện thiết kế sản phẩm) sử dụng kiến thức để giải thích nguyên lí hoạt động đèn phương án thiết kế mà nhóm lựa chọn b Nội dung: – GV tổ chức cho HS nhóm trình bày phương án thiết kế đèn ngủ; – GV tổ chức hoạt động thảo luận cho thiết kế: nhóm khác GV nêu câu hỏi làm rõ, phản biện góp ý cho thiết kế; nhóm trình bày trả lời câu hỏi, lập luận, bảo vệ quan điểm ghi nhận ý kiến góp ý phù hợp để hồn thiện thiết kế; – GV chuẩn hoá kiến thức liên quan cho HS; yêu cầu HS ghi lại kiến thức vào chỉnh sửa phương án thiết kế (nếu có) c Sản phẩm: Kết thúc hoạt động, HS cần đạt sản phẩm thiết kế hoàn chỉnh cho việc chế tạo đèn ngủ 61 d Phương thức tổ chức hoạt động: Bước 1: Lần lượt nhóm trình bày phương án thiết kế phút Các nhóm cịn lại ý nghe Bước 2: GV tổ chức cho nhóm cịn lại nêu câu hỏi, nhận xét phương án thiết kế nhóm bạn; nhóm trình bày trả lời, bảo vệ, thu nhận góp ý, đưa sửa chữa phù hợp Bước 3: GV nhận xét, tổng kết chuẩn hoá kiến thức liên quan, chốt lại vấn đề cần ý, chỉnh sửa nhóm Bước 4: GV giao nhiệm vụ cho nhóm nhà triển khai chế tạo sản phẩm theo thiết kế Hoạt động 4: CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM SẢN PHẨM (HS làm việc nhà phịng thí nghiệm – tuần ) a Mục đích: Các nhóm HS thực hành, chế tạo đèn ngủ thiết kế chỉnh sửa b Nội dung: Học sinh làm việc theo nhóm thời gian tuần để chế tạo đèn ngủ, trao đổi với giáo viên gặp khó khăn c Sản phẩm: Kết thúc hoạt động, HS cần đạt sản phẩm đèn ngủ đáp ứng tiêu chí Phiếu đánh giá phiếu số d Phương thức tổ chức hoạt động: Bước HS tìm kiếm, chuẩn bị vật liệu dự kiến; Bước HS lắp đặt thành phần đèn theo thiết kế; 62 Tài liệu tập huấn dạy học môn khoa học trường phổ thông theo định hướng STEM Bước HS thử nghiệm hoạt động đèn, so sánh với tiêu chí đánh giá sản phẩm (Phiếu đánh giá số 1) HS điều chỉnh lại thiết kế, ghi lại nội dung điều chỉnh giải thích lý (nếu cần phải điều chỉnh); Bước HS hoàn thiện bảng ghi danh mục vật liệu tính giá thành chế tạo sản phẩm; Bước HS hoàn thiện sản phẩm; chuẩn bị giới thiệu sản phẩm GV đơn đốc, hỗ trợ nhóm q trình hồn thiện sản phẩm Hoạt động 5: TRIỂN LÃM, GIỚI THIỆU SẢN PHẨM (Tiết – 45 phút) a Mục đích: HS biết giới thiệu sản phẩm đèn ngủ tự động tắt đáp ứng tiêu chí đánh giá sản phẩm đặt ra; biết thuyết trình, giới thiệu sản phẩm, đưa ý kiến nhận xét, phản biện, giải thích kiến thức liên quan; Có ý thức cải tiến, phát triển sản phẩm b Nội dung: – Các nhóm trưng bày sản phẩm trước lớp; – Các nhóm báo cáo sản phẩm trả lời câu hỏi GV nhóm bạn – Đề xuất phương án cải tiến sản phẩm c Sản phẩm: Kết thúc hoạt động, HS cần đạt sản phẩm đèn ngủ tự động tắt sử dụng nguồn điện từ củ, thuyết trình giới thiệu sản phẩm d Phương thức tổ chức hoạt động: – Tổ chức cho HS chuẩn bị trưng bày sản phẩm lúc Khi nhóm sẵn sàng, GV yêu cầu nhóm đồng thời “bật” đèn để quan sát độ sáng, đo hiệu điện thế, xác định thời gian chiếu sáng – Yêu cầu HS nhóm trình bày, phân tích hoạt động, giá thành kiểu dáng đèn 63 – GV hội đồng GV tham gia bình chọn kiểu dáng đèn đẹp Song song với trình theo dõi thời gian sáng tối thiểu đến đèn tự tắt, để ghi nhận theo tiêu chí thời gian sáng tự tắt nhóm – GV nhận xét cơng bố kết chấm sản phẩm theo tiêu chí Phiếu đánh giá số – Giáo viên đặt câu hỏi cho báo cáo để làm rõ chế hoạt động đèn, giải thích tượng xảy thiết kế bật đèn sáng, khắc sâu kiến thức chủ đề kiến thức liên quan – Khuyến khích nhóm nêu câu hỏi cho nhóm khác – GV tổng kết chung hoạt động nhóm; Hướng dẫn nhóm cập nhật điểm học tập nhóm GV nêu câu hỏi lấy thông tin phản hồi: + Các em học kiến thức kỹ trình triển khai dự án này? + Điều làm em ấn tượng nhất/nhớ triển khai dự án này? 64 Tài liệu tập huấn dạy học môn khoa học trường phổ thông theo định hướng STEM CHỦ ĐỀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÁO ĐỘNG KHI KHI MỞ CỬA (TRƯỜNG THCS & THPT NGUYỄN SIÊU, HÀ NỘI) Chuyên gia cố vấn: PGS TS Nguyễn Văn Hiền (Trưởng nhóm), TS Nguyễn Thị Bình, PGS TS Nguyễn Hoài Nam, TS Lê Xuân Quang, TS Dương Xuân Quý, TS Nguyễn Chí Thanh Tên chủ đề: THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÁO ĐỘNG KHI MỞ CỬA (Số tiết: 03 tiết – Lớp 7) Mô tả chủ đề: Dự án “Thiết kế hệ thống báo động mở cửa” ý tưởng dạy học theo định hướng giáo dục STEM cho đối tượng HS lớp Bằng việc thiết kế hệ thống báo động HS tìm hiểu cơng việc nhà thiết kế từ việc lên ý tưởng đến việc nghiên cứu tìm hiểu kiến thức, thiết kế chế tạo HS nghiên cứu kiến thức nguồn điện, chất dẫn điện, chất cách điện, mạch điện, sử dụng vật liệu tái chế… để hồn thành nhiệm vụ theo tiêu chí đặt Để thực dự án này, HS cần hình thành huy động kiến thức môn học liên quan như: Vật lí 7: Bài 19 (Nguồn điện), Bài 20 (Chất dẫn điện chất cách điện), Bài 21 (Sơ đồ mạch điện – Chiều dòng điện); Tin học 7: Bài 5, (Bảng tính Excel); Các kiến thức tính tốn (Tốn học); Lắp ráp mơ hình kĩ thuật (Kĩ thuật) Mục tiêu Sau hoàn thành chủ đề, HS có khả năng: a Về kiến thức: – Trình bày khái niệm về: Nguồn điện, dòng điện, chất dẫn điện, chất cách điện, dòng điện kim loại; – Vận dụng kiến thức dòng điện, nguồn điện, chất dẫn điện, chất cách điện, sơ đồ mạch điện để thiết kế hệ thống báo động mở cửa b Về kĩ năng: – Tính tốn, thiết kế, vẽ mạch điện; chế tạo, lắp ráp sản phẩm hệ thống báo động mở cửa; 65 – Tra cứu thông tin nhờ việc sử dụng công nghệ thông tin; – Sử dụng phần mềm đo độ to âm (đo âm lượng) c Về thái độ: – Có tinh thần trách nhiệm, hịa đồng, giúp đỡ nhóm, lớp; – u thích mơn học, thích khám phá, tìm tịi vận dụng kiến thức học vào giải vấn đề thực tiễn sống; – Có ý thức tuân thủ tiêu chuẩn kĩ thuật d Về định hướng phát triển lực: – Năng lực giải vấn đề thực tiễn; – Năng lực hợp tác; – Năng lực tự học; – Năng lực sáng tạo Thiết bị Tổ chức dạy học chủ đề, GV hướng dẫn HS sử dụng số thiết bị sau: – Pin, đế lắp pin, bóng đèn pin 3V, số đoạn dây điện, đoạn dây nhựa, dây kim loại, mỏ kẹp (Khai thác thiết bị thuộc danh mục thiết bị tối thiểu mơn Vật lí); – Một số vật liệu, thiết bị phổ thông như: cốc/bát inox, giấy A0, máy tính, máy chiếu Tiến trình dạy học Hoạt động GIAO NHIỆM VỤ DỰ ÁN (Tiết – 45 phút) a Mục đích: HS hình thành kiến thức ban đầu mạch điện, chất dẫn điện, chất cách điện; Nhận diện số đối tượng mạch điện Tiếp nhận nhiệm vụ thiết kế hệ thống báo động mở cửa tiêu chí đánh giá sản phẩm b Nội dung: – GV tổ chức cho HS làm thí nghiệm lắp mạch điện đơn giản (với đối tượng mạch điện bóng đèn pin 3V, nguồn (pin), khóa (cơng tắc)) 66 Tài liệu tập huấn dạy học môn khoa học trường phổ thông theo định hướng STEM Thay đoạn dây dẫn vật liệu dẫn điện không dẫn điện, quan sát bóng đèn trường hợp để từ hình thành hiểu biết ban đầu mạch điện, đối tượng mạch điện chất dẫn điện, chất cách điện – Từ thí nghiệm khám phá trên, GV tổ chức cho HS thảo luận để hình thành nên ý tưởng cách thay đối tượng mạch điện đối tượng có chức khác GV giao nhiệm vụ cho HS thực dự án học tập “Thiết kế hệ thống báo động mở cửa” dựa kiến thức, nguyên lý mạch điện mà HS bước đầu tìm hiểu từ hoạt động thí nghiệm – GV thống với HS tiêu chí đánh giá thiết kế, đánh giá sản phẩm thiết kế hệ thống báo động mở cửa kế hoạch triển khai dự án c Sản phẩm: Kết thúc hoạt động, HS cần đạt sản phẩm sau: – Một bảng kết thí nghiệm chất dẫn điện, chất cách điện; – Một ghi chép xác định nhiệm vụ phải làm nhóm: Thiết kế hệ thống báo động mở cửa; – Bảng tiêu chí đánh giá thiết kế sản phẩm bảng tiêu chí đánh giá sản phẩm hệ thống báo động mở cửa; – Kế hoạch thực dự án với mốc thời gian nhiệm vụ rõ ràng d Phương thức tổ chức hoạt động: Bước Đặt vấn đề Giáo viên nêu câu hỏi đặt vấn đề: Các em có biết ta bật cơng tắc đèn lại sáng? Để trả lời cho câu hỏi thực thí nghiệm sau Bước HS làm thí nghiệm khám phá kiến thức – GV tổ chức chia nhóm HS HS theo nhóm thống vai trị, nhiệm vụ thành viên nhóm; – GV nêu rõ yêu cầu cho HS làm thí nghiệm khám phá (Lắp mạch điện đơn giản gồm có nguồn (pin), cơng tắc, dây dẫn bóng đèn pin 3V 67 , – Mỗi nhóm nhận ộ sốố vậ vật liệu dụng cụ gồm: 01 viên pin, 01 đế lắp pin, 01 bóng đèn pin 3V, sốố đoạn đ ạn dây điện, đoạn dây nhựa, dây kim loại, ) – GV phát cho nhóm HS “Phiếếu hướng dẫn tự làm thí nghiệm” bảng ghi kết thí nghiệm sau: Bước Mỏ kẹp Pin Bóng đ đèn Vật cần xác định ẹ Bước , , , ệu D …… Bước GV nêu vấn đề: Với nguyên lí đấu ấu mạ mạch điện trên, theo em, thay bóng đèn thiết bị phát tín hiệu ệu khác th ứng dụng để tạo sản phẩm nào? 68 Tài liệu tập huấn dạy học môn khoa học trường phổ thông theo định hướng STEM GV nêu yêu cầu dự án: Căn vào nguyên lí thiết kế mạch điện trên, thầy/cơ muốn “đặt hàng” với em sản phẩm sau: Các nhóm “chào hàng cạnh tranh” cho GV – với tư cách nhà đầu tư để sản xuất sản phẩm gia dụng – sản phẩm hệ thống báo động mở cửa Nhóm có thiết kế sản phẩm hoạt động tốt với giá thành sản xuất hợp lí “nhà đầu tư” rót vốn để sản xuất kinh doanh Theo đó, sản phẩm nhóm cần thoả mãn số tiêu chí sau: – Sử dụng nguồn điện chiều; – Có khả phát tín hiệu báo động cửa bị mở; – Mạch điện sản phẩm đấu nối an tồn, gọn, đẹp; – Chi phí sản xuất hợp lí Với tiêu chí trên, nhóm chào hàng giải pháp sản phẩm hệ thống báo động gắn cửa “nhà đầu tư” đánh giá theo Phiếu đánh giá số Phiếu đánh giá số TT điểm 2,0 điểm 2,5 điểm Sử dụng nguồn điện Sử dụng nguồn điện Sử dụng nguồn điện chiều, tối chiều, tối đa 6V chiều, tối đa 5V đa 3V Độ to âm báo động tối thiểu 60 dB (đêxiben) với khoảng cách 0,5m Độ to âm báo động tối thiểu 60 dB (đêxiben) với khoảng cách 1,0m Độ to âm báo động tối thiểu 60 dB (đêxiben) với khoảng cách 2,0m có đa dạng tín hiệu báo động Mạch điện đấu nối ngun lí cịn lỏng lẻo, thiếu an toàn Mạch điện đấu nối nguyên lí, chắn, an tồn (mối nối kín) Mạch điện đấu nối ngun lí, chắn, an tồn (mối nối kín) gọn gàng, đẹp Chi phí để làm hệ thống 50.000 đ Chi phí để làm hệ thống từ 40.000 đến 50.000 đ Chi phí để làm hệ thống 40.000 đ 69 Bước GV thống kế hoạch triển khai Hoạt động Hoạt động 1: Giao nhiệm vụ dự án Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức chuẩn bị thiết kế sản phẩm để báo cáo Hoạt động 3: Báo cáo phương án thiết kế Hoạt động 4: Chế tạo, thử nghiệm sản phẩm Hoạt động 5: Chào hàng sản phẩm Thời lượng Tiết 1 tuần (HS tự học nhà theo nhóm) Tiết tuần (HS tự làm nhà theo nhóm) Tiết – GV nhấn mạnh nhóm có tuần để nghiên cứu kiến thức liên quan (dòng điện, nguồn điện thường dùng, cách mắc mạch điện đơn giản), (Xem Hồ sơ học tập nhóm với tập hướng dẫn HS tự học nhà) – Các nhóm triển khai xây dựng thiết kế sản phẩm để báo cáo với “nhà đầu tư” tuần – Bài trình bày thiết kế đánh giá theo tiêu chí Phiếu đánh giá số Phiếu đánh giá số TT Tiêu chí Điểm tối đa Trình bày thiết kế mạch điện hệ thống báo động mơ hình sản phẩm rõ ràng, nguyên lí 2 Giải thích rõ nguyên lí hoạt động sản phẩm 3 Nêu rõ vai trò, đặc điểm phận hệ thống báo động (nguồn, dây dẫn, cơng tắc, phận phát tín hiệu báo động) Trình bày báo cáo sinh động, hấp dẫn Tổng điểm 10 70 Điểm đạt Tài liệu tập huấn dạy học môn khoa học trường phổ thông theo định hướng STEM Hoạt động NGHIÊN CỨU KIẾN THỨC NỀN VÀ CHUẨN BỊ BÀI BÁO CÁO VỀ BẢN THIẾT KẾ SẢN PHẨM (HS tự học, tự nghiên cứu xây dựng thiết kế nhà tuần) a Mục đích: HS tự học kiến thức liên quan thông qua việc nghiên cứu tài liệu, làm thí nghiệm để hiểu nguồn điện, chất dẫn điện, chất cách điện, cấu tạo mạch điện, chiều dịng điện, … từ xác định sở khoa học việc thiết kế mạch điện cho hệ thống báo động b Nội dung: Từ yêu cầu/tiêu chí đánh giá sản phẩm, HS tự tìm hiểu kiến thức liên quan từ sách giáo khoa, tài liệu tham khảo hay tìm hiểu internet nhằm hoàn thành câu hỏi, tập giao từ có kiến thức để thiết kế, chế tạo hệ thống báo động mở cửa HS trình bày kiến thức tự học thơng qua việc trình bày báo cáo thiết kế sản phẩm đáp ứng tiêu chí đánh giá Phiếu đánh giá số c Sản phẩm: Kết thúc hoạt động, HS cần đạt sản phẩm sau: – Bản ghi chép kiến thức nguồn điện, chất dẫn điện, chất cách điện, cấu tạo mạch điện, chiều dòng điện, …; – Hồ sơ thiết kế: + Sơ đồ mạch điện cho hệ thống báo động nhóm Hồ sơ học tập nhóm; + Bản thiết kế sản phẩm hệ thống báo động danh mục vật liệu kèm trình bày giấy A0 PowerPoint d Phương thức tổ chức hoạt động: – HS theo nhóm tự đọc 19, 20, 21 SGK Vật lý hoàn thành câu hỏi, tập Hồ sơ học tập nhóm; 71 – HS vận dụng kiến thức mạch điện, làm việc theo nhóm để vẽ phác thảo mạch điện cho hệ thống báo động nhóm; – HS trao đổi tìm hỗ trợ GV môn liên quan: + GV hướng dẫn HS cách đọc tài liệu, đọc sách giáo khoa, tìm kiếm thêm tài liệu từ nguồn thông tin khác Kết nối HS với GV môn khác để hỗ trợ HS cần thiết GV yêu cầu HS ghi kiến thức vào + GV hỗ trợ, gợi ý HS ý tưởng mặt nguyên lí (sơ đồ mạch điện) ý tưởng thiết kế sản phẩm Khuyến khích HS nêu thắc mắc hỗ trợ HS tìm hiểu, giải đáp thắc mắc – HS tự hoàn thiện báo cáo thiết kế hệ thống báo động mở cửa giấy A0 trình bày PowerPoint tập luyện cách thức trình bày; chuẩn bị câu hỏi câu trả lời để bảo vệ quan điểm nhóm Hoạt động BÁO CÁO PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ (Tiết – 45 phút) a Mục đích: HS trình bày kiến thức nguồn điện, mạch điện chiều, âm học thông qua việc báo cáo thiết kế hệ thống báo động mở cửa giải thích nguyên lí hoạt động hệ thống HS thực hành kỹ thiết kế thuyết trình, phản biện; hình thành ý thức cải tiến, phát triển thiết kế sản phẩm b Nội dung: – GV u cầu nhóm trình bày phương án thiết kế (đã chuẩn bị nhà) giải thích nguyên lí hoạt động mạch điện thiết kế; – GV tổ chức HS thảo luận, bình luận, nêu câu hỏi bảo vệ ý kiến thiết kế; tiếp thu điều chỉnh thiết kế (nếu cần); – GV chuẩn hoá kiến thức liên quan cho HS; yêu cầu HS chỉnh sửa, ghi lại kiến thức vào 72 Tài liệu tập huấn dạy học môn khoa học trường phổ thông theo định hướng STEM c Sản phẩm: Kết thúc hoạt động, HS cần đạt sản phẩm sau: – Hồ sơ thiết kế hệ thống báo động mở cửa hồn thiện theo góp ý – Bài ghi kiến thức liên quan chuẩn hoá HS d Phương thức tổ chức hoạt động: Bước GV tổ chức cho nhóm báo cáo phương án thiết kế; Bước Các nhóm khác nhận xét, nêu câu hỏi; Bước GV nhận xét, đánh giá báo cáo (theo phiếu đánh giá 2) Tổng kết, chuẩn hoá kiến thức liên quan Bước GV giao nhiệm vụ cho nhóm nhà triển khai thiết kế sản phẩm theo thiết kế; ghi lại điều chỉnh (nếu có) thiết kế sau hoàn thành sản phẩm ghi giải thích; gợi ý nhóm tham khảo thêm tài liệu phục vụ cho việc chế tạo thử nghiệm sản phẩm (SGK, internet ) tham khảo thêm ý kiến tư vấn GV môn (nếu thấy cần thiết) Hoạt động CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM SẢN PHẨM (HS tự làm nhà tuần) a Mục đích: HS chế tạo hệ thống báo động mở cửa vẽ thiết kế thơng qua; Học quy trình, phương pháp nghiên cứu thực nghiệm thông qua việc xác định vật liệu phù hợp, đảm bảo sơ đồ mạch điện với giá thành hợp lí; Học nguyên tắc an toàn chế tạo, lắp đặt sản phẩm b Nội dung: HS làm việc theo nhóm nhà phịng thí nghiệm để chế tạo sản phẩm; ghi chép lại công việc thành viên, điều chỉnh thiết kế (nếu có) giải thích lí điều chỉnh (khuyến khích sử dụng cơng nghệ để ghi hình trình chế tạo sản phẩm) GV đôn đốc, hỗ trợ HS (nếu cần) trình nhóm chế tạo sản phẩm 73 c Sản phẩm: Kết thúc hoạt động, HS cần đạt sản phẩm sau: Hệ thống báo động mở cửa hoạt động yêu cầu, đáp ứng tiêu chí đánh giá phiếu đánh giá số d Phương thức tổ chức hoạt động: Bước HS tìm kiếm, chuẩn bị vật liệu dự kiến; Bước HS lắp đặt thành phần hệ thống theo thiết kế vật liệu có; Bước HS thử nghiệm hệ thống, so sánh với tiêu chí đánh giá sản phẩm (Phiếu đánh giá số 1) Ví dụ: HS sử dụng phần mềm “Sound Meter” cài đặt điện thoại để đo độ to âm vật liệu khác nhau; Bước HS điều chỉnh lại vật liệu thiết kế, ghi lại nội dung điều chỉnh giải thích lí (nếu cần phải điều chỉnh); Bước HS hoàn thiện bảng ghi danh mục vật liệu tính giá thành chế tạo sản phẩm; Bước HS đóng gói xếp sản phẩm, sẵn sàng cho phần triển lãm sản phẩm; Xây dựng báo cáo tập trình bày, giới thiệu sản phẩm Trong trình chế tạo sản phẩm, GV đôn đốc, hỗ trợ, ghi nhận hoạt động nhóm HS Hoạt động CHÀO HÀNG SẢN PHẨM (Tiết – 45 phút) a Mục đích: HS giới thiệu vận hành sản phẩm hệ thống báo động mở cửa để chứng minh phù hợp sản phẩm với điều kiện thực tế đáp ứng tiêu chí đánh giá sản phẩm đặt (Phiếu đánh giá số 1) HS thực hành kỹ thuyết trình phản biện kiến thức liên quan; rèn luyện thói quen giữ gìn vệ sinh, an tồn lắp đặt thu hồi sản phẩm; hình thành ý thức cải tiến, phát triển sản phẩm 74 Tài liệu tập huấn dạy học môn khoa học trường phổ thông theo định hướng STEM b Nội dung: Các nhóm HS trình diễn hoạt động hệ thống báo động thiết kế, giới thiệu cách thức hoạt động, vận hành sản phẩm kết hợp với việc giải thích kiến thức môn học liên quan GV HS đặt câu hỏi để làm rõ nội dung c Sản phẩm: Kết thúc hoạt động, HS cần đạt sản phẩm sau: Hệ thống báo động mở cửa lắp đặt cửa thật vận hành theo tiêu chí đánh giá d Phương thức tổ chức hoạt động: Bước Các nhóm HS lắp đặt sản phẩm cánh cửa lớp học (thực trước vào tiết học); Bước Các nhóm báo cáo, trình diễn hoạt động hệ thống báo động: – Nhóm trình bày cách thức hoạt động sản phẩm; điều chỉnh trình chế tạo sản phẩm giải thích lí (nếu có); giải thích cách tính giá thành sản phẩm; – Đồng thời, “Nhà đầu tư” (các GV) HS kiểm tra tiêu chuẩn kĩ thuật: độ to âm báo động (từ khoảng cách 2m) phần mềm điện thoại; mối đấu nối mạch điện Bước “Nhà đầu tư” đặt câu hỏi, nhận xét công bố kết chấm sản phẩm theo tiêu chí phiếu đánh giá số 1; Bước GV gợi mở việc tìm hiểu kiến thức mở rộng, nâng cấp sản phẩm cho HS Ví dụ: * Với nguyên lí đấu mạch điện trên, theo em, phát triển sản phẩm báo động, báo hiệu khác nào? * Trong sơ đồ đấu mạch điện trên, phận gọi đầu vào, phận gọi đầu phận có vai trị phận xử lí? 75 ... định hướng STEM MỤC LỤC Ph n MỘT SỐ VẤN ĐỀ CHUNG VỀ GIÁO DỤC STEM I GIỚI THIỆU CHUNG II GIÁO DỤC STEM TRONG TRƯỜNG TRUNG HỌC III XÂY DỰNG VÀ THỰC HIỆN BÀI HỌC STEM ... dạy học môn khoa học trường ph phổ thông theo định hướng STEM Phần MỘT SỐ VẤN ĐỀ CHUNG VỀ GIÁO DỤC STEM I GI I THI U CHUNG Khái niệm STEM STEM thuật ngữ viết tắt củaa ttừ Science (Khoa học), Technology... theo phương thức giáo dục STEM Đây hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu nhà trường Theo cách này, học, hoạt động giáo dục STEM triển khai q trình dạy học mơn học STEM theo tiếp cận liên môn