Dạy học chủ đề stem chế tạo máy bơm nước tiện ích trong dạy học vật lý 10

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM CHUNG QUANG TÙNG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ STEM “CHẾ TẠO MÁY BƠM NƢỚC TIỆN ÍCH” TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ 10 LUẬN VĂN THẠC SĨ LÝ LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC BỘ MÔN VẬT LÝ ĐÀ NẴNG – NĂM 2020 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM CHUNG QUANG TÙNG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ STEM “CHẾ TẠO MÁY BƠM NƢỚC TIỆN ÍCH” TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ 10 Chun ngành: Lý luận PPDH Bộ mơn Vật lí Mã số: 8.14.01.11 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS Dƣơng Xuân Quý ĐÀ NẴNG – NĂM 2020 III DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Số thứ tự Chữ viết tắt Chữ đầy đủ DH Dạy học GĐ Giai đoạn GQVD Giải vấn đề GQVDTT GQVDTT GV GV HS HS NL Năng lực PPDH Phương pháp dạy học PTNL PTNL 10 SGK Sách giáo khoa 11 THPT Trung học phổ thông 12 TNSP Thực nghiệm sư phạm IV MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN I LỜI CẢM ƠN .II DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT III DANH MỤC CÁC BẢNG IX DANH MỤC CÁC HÌNH, SƠ ĐỒ X MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài/ Tính cấp thiết đề tài Tổng quan vấn đề nghiên cứu/Lịch sử vấn đề nghiên cứu .2 Mục tiêu nghiên cứu Giả thuyết khoa học Đối tượng phạm vi nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu .4 Dự kiến kết đạt Bố cục luận văn/cấu trúc luận văn CHƢƠNG CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ DẠY HỌC STEM THEO HƢỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ THỰC TIỄN CHO HỌC SINH .5 1.1 Giáo dục STEM dạy học 1.1.1 Khái niệm dạy học STEM 1.1.2 Mục tiêu dạy học STEM 1.1.3 Các kỹ dạy học STEM 1.1.4 Phân loại STEM (theo mức độ áp dụng) 1.1.5 Chủ đề giáo dục STEM .10 1.2 Phát triển lực giải vấn đề thực tiễn dạy học STEM 10 1.2.1 Khái niệm lực .10 1.2.2 Năng lực gải vấn đề thực tiễn học sinh dạy học vật lý .11 1.3 Đặc điểm học sinh có lực giải vấn đề thực tiễn 16 1.4 Thực trạng việc dạy học STEM theo hƣớng phát lực thực tiễn cho HS .17 1.5 Qui trình tổ chức dạy học STEM theo định hƣớng phát triển lực giải vấn đề thực tiễn .17 1.5.1 Qui trình dạy học mơn khoa học theo phương thức giáo dục STEM 17 V 1.5.2 Qui trình hướng dẫn học sinh thực dự án khoa học kỹ thuật theo phương thức giáo dục STEM 19 1.6 Tiêu chí đánh giá lực giải vấn để thực tiễn theo định hƣớng giáo dục STEM dƣới dạng nghiên cứu khoa học 22 1.6.1 Tiêu chí đánh giá dự án khoa học, kĩ thuật: 22 1.6.2 Rurbic đánh giá dự án khoa học kỹ thuật: 24 KẾT LUẬN CHƢƠNG 26 CHƢƠNG TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM “CHẾ TẠO MÁY BƠM NƢỚC ÍCH” TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ 10 THEO HƢỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ THỰC TIỄN CỦA HỌC SINH 28 2.1 Phân tích nội dung chƣơng “Cơ học chất lƣu” “Áp suất thủy tĩnh Nguyên lý Pa-xcan” “Sự chảy thành dòng chất lỏng chất khí Định luật Bec-nu-li” - Vật lí 10 NC dƣới góc độ STEM 28 2.1.1 Mục tiêu “Áp suất thủy tĩnh Nguyên lý Pa-xcan” “Sự chảy thành dòng chất lỏng chất khí Định luật Bec-nu-li” - Vật lí 10 NC 28 2.1.2 Cấu trúc nội dung “Áp suất thủy tĩnh Nguyên lý Pa-xcan” “Sự chảy thành dịng chất lỏng chất khí Định luật Bec-nu-li” Vật lí 10 NC 31 2.1.3 Mối quan hệ mục tiêu, chương trình, nội dung “Áp suất thủy tĩnh Nguyên lý Pa-xcan” “Sự chảy thành dòng chất lỏng chất khí Định luật Bec-nu-li” Vật lý 10 với mục tiêu, nội dung giáo dục STEM .34 2.2 Xây dựng quy trình hƣớng dẫn HS thực dự án “Chế tạo máy bơm nƣớc tiện ích” 35 2.3 Tiến trình dạy học chế tạo máy bơm nƣớc tiện ích theo định hƣớng giáo dục STEM 39 2.3.1 Hoạt động 1: Hình thành ý tưởng .40 2.3.2 Hoạt động 2: Xác định vấn đề nghiên cứu 40 2.3.3 Hoạt động 3: Nghiên cứu kiến thức đề xuất giải pháp 41 2.3.4 Hoạt động 4: Lựa chọn giải pháp .42 2.3.5 Hoạt động 5: Chế tạo mẫu, thử nghiệm đánh giá 43 2.3.6 Hoạt động 6: Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh 44 2.3.7 Hoạt động 7: Hoàn thiện sản phẩm vận hành sản phẩm 44 2.4 Đánh giá lực giải vấn đề thực tiễn học sinh dạy học qua trải nghiệm chủ đề “chế tạo máy bơm nƣớc tiện ích” 45 KẾT LUẬN CHƢƠNG 50 CHƢƠNG THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 51 3.1 Mục đích nhiệm vụ thực nghiệm sƣ phạm .51 VI 3.1.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 51 3.1.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 51 3.2 Đối tƣợng thời gian thực nghiệm sƣ phạm 51 3.2.1 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 51 3.2.2 Thời gian thực nghiệm sư phạm: 51 3.3 Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm 51 3.3.1 Phát nhóm HS lực GQVDTT .51 3.3.2 Phương pháp quan sát 52 3.3.3 Phương pháp thống kê toán học 52 3.4 Phân tích diễn biến đánh giá kết thực nghiệm sƣ phạm .52 3.4.1 Diễn biến kết thu hoạt động hình thành ý tưởng 52 3.4.2 Diễn biến kết thu hoạt động xác định vấn đề nghiên cứu 52 3.4.3 Diễn biến kết thu hoạt động nghiên cứu kiến thức đề xuất giải pháp 53 3.4.4 Diễn biến kết thu hoạt động lựa chọn giải pháp 55 3.4.5 Diễn biến kết thu hoạt động chế tạo mẫu, thử nghiệm đánh giá 56 3.4.6 Diễn biến kết thu hoạt động chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh 58 3.4.7 Diễn biến kết thu hoạt động hoàn thiện sản phẩm vận hành sản phẩm 60 3.5 Phân tích định tính kết thực nghiệm sƣ phạm trƣờng THPT Ba Gia Tỉnh Quảng Ngãi 65 3.5.1 Kết đạt tiêu chí theo bảng Rurbic đánh giá 65 3.5.2 Kết đạt theo tiêu chí đánh giá sản phẩm .66 3.5.3 Bảng kiểm quan sát lực GQVDTT HS dạy học qua trải nghiệm chủ đề “chế tạo máy bơm nước tiện ích” 67 KẾT LUẬN CHƢƠNG 73 KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ .74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 PHỤ LỤC PL1 PL24 KẾT LUẬN Kết nghiên cứu Sau tìm hiểu xây dựng ý tưởng nghiên cứu đến hoàn thiện dự án, khoảng thời gian tháng chúng em thu kết sau: - Xây dựng thiết kế thành cơng cho mơ hình dự án - Tìm hiểu mua thiết bị hỗ trợ cho việc thiết kế - Tiến hành lắp ráp thành công sản phẩm - Thử nghiệm thành công sản phẩm Sau thực nghiệm sản phẩm, phân tích kết thu nhóm chúng em nhận thấy kết nghiên cứu phù hợp với sở lý thuyết dự án Lượng nước trung bình đưa lên 8,5 lít/15giây (1 khoảng 2040 lít), cho thấy sản phẩm ứng dụng vào thực tiễn việc tưới tiêu Kết luận sản phẩm: a Ƣu điểm: - Sản phẩm ứng dụng vào tưới tiêu cho người nông dân, đặc biệt vùng đất xa khu dân cư - Sản phẩm có sử dụng cảm biến độ ẩm đất, đóng ngắt mạch tự động Qua tiết kiệm thời gian cho người sử dụng - Sản phẩm sử dụng nguồn lượng mặt trời không gây ô nhiễm môi trường b Hạn chế: - Bơm nước tự chế khơng đảm bảo kín hồn tồn nên khơng hút nước độ sâu q 2m - Bình tích áp khơng có van điều khiển áp suất tự động nên sử dụng xảy cố làm vỡ bình tích áp Hƣớng phát triển dự án - Khắc phục hạn chế trình bày - Phối hợp với phịng Nơng nghiệp (hoặc cơng ty sản xuất giống trồng), cung cấp cho người nông dân bảng độ ẩm đất phù hợp loại trồng để có sở nhập thơng số độ ẩm vào cảm biến độ ẩm Qua nâng cao suất loại trồng - Thiết bị sử dụng cảm biến độ ẩm đất để tưới tự động nên chúng em tìm hiểu mơ hình tưới nhỏ giọt để hướng dẫn người nông dân lắp đặt sử dụng Qua giúp nâng cao hiệu thiết bị tưới tiêu tự động PL25 PHỤ LỤC GIẤY XÁC NHẬN GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN KHKT PL26 PL27 PHỤ LỤC GIẤY CHỨNG NHẬN HỌC SINH ĐẠT GIẢI KHKT PL28 PL29 PL30 ...ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM CHUNG QUANG TÙNG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ STEM “CHẾ TẠO MÁY BƠM NƢỚC TIỆN ÍCH? ?? TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ 10 Chun ngành: Lý luận PPDH Bộ mơn Vật lí Mã số: 8.14.01.11... trồng chủ yếu dựa vào nguồn nước trời dẫn đến hiệu kinh tế không cao Từ lí trên, chúng tơi định chọn nghiên cứu đề tài: “DẠY HỌC CHỦ ĐỀ STEM “CHẾ TẠO MÁY BƠM NƢỚC TIỆN ÍCH? ?? TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ 10? ??... luận dạy học PTNL GQVDTT - Tìm hiểu thực tiễn dạy học vật lí, dạy học theo định hướng STEM trường phổ thông - Xây dựng chủ đề cách thức tổ chức dạy học chủ đề thiết kế máy bơm nước tiện ích -