Thiết kế và tổ chức dạy học stem một số chủ đề chương “chất rắn và chất lỏng sự chuyển thể” vật lý 10

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA VẬT LÝ PHẠM VĂN THÀNH THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM MỘT SỐ CHỦ ĐỀ CHƯƠNG “CHẤT RẮN VÀ CHẤT LỎNG - SỰ CHUYỂN THỂ” VẬT LÝ 10 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Đà Nẵng, năm 2019 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA VẬT LÝ PHẠM VĂN THÀNH THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM MỘT SỐ CHỦ ĐỀ CHƯƠNG “CHẤT RẮN VÀ CHẤT LỎNG - SỰ CHUYỂN THỂ” VẬT LÝ 10 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành : Sư phạm Vật lí Khóa học : 2015 – 2019 Người hướng dẫn : TS Phùng Việt Hải Đà Nẵng, năm 2019 LỜI CẢM ƠN Sau khoảng thời gian tháng qua (từ tháng 9/2017 đến tháng 4/2018), giúp đỡ hướng dẫn tận tình thầy và phía nhà trường tạo điều kiện thuận lợi, tơi có q trình nghiên cứu, tìm hiểu học tập nghiêm túc để hồn thành khóa luận tốt nghiệp với đề tài “THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM MỘT SỐ CHỦ ĐỀ CHƯƠNG “CHẤT RẮN VÀ CHẤT LỎNG - SỰ CHUYỂN THỂ” VẬT LÝ 10” Kết thu không nỗ lực riêng cá nhân tơi mà cịn có giúp đỡ q thầy cơ, gia đình bạn bè Với lịng kính trọng biết ơn sâu sắc, tơi xin bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới: Quý thầy khoa Vật lí – Trường Đại học Sư phạm – ĐHĐN tận tình dạy dỗ, giúp tơi trang bị kiến thức cần thiết, quý báu suốt năm Đại học T.S Phùng Việt Hải – người thầy tận tình hướng dẫn, bảo hỗ trợ suốt thời gian qua để hồn thành khóa luận Ban giám hiệu trường THPT FPT - thành phố Đà Nẵng, đặc biệt cô giáo Nguyễn Thị Ngọc Hiệp – giáo viên mơn Vật lí lớp 10A4 giúp đỡ, tạo điều kiện giúp tiến hành thực nghiệm sư phạm Cuối cùng, tơi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân bạn bè động viên, ủng hộ giúp đỡ tháng ngày học tập trường Sư phạm thời gian hồn thành khóa luận Mặc dù tơi cố gắng khả phạm vi cho phép để hồn thành khóa luận khơng thể tránh khỏi thiếu sót Tơi mong nhận thơng cảm góp ý tận tình q thầy cô bạn bè Tôi xin chân thành cảm ơn ! Đà nẵng, tháng 04 năm 2019 Sinh viên thực Phạm Văn Thành I MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN I MỤC LỤC II DANH MỤC KÍ HIỆU VÀ CỤM TỪ VIẾT TẮT IV DANH MỤC HÌNH ẢNH V DANH MỤC BẢNG BIỂU VI MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu 4.1 Đối tượng nghiên cứu: 4.2 Phạm vi nghiên cứu: .3 Phương pháp nghiên cứu Tổng quan vấn đề nghiên cứu NỘI DUNG .4 CHƯƠNG 1: LÝ LUẬN VỀ GIÁO DỤC STEM VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM TRONG TRƯỜNG TRUNG HỌC 1.1 Giáo dục STEM 1.2 Các mức độ áp dụng giáo dục STEM giáo dục phổ thông 1.2.1 Dạy học môn khoa học theo phương thức giáo dục STEM 1.2.2 Tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM 1.2.3 Tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học, kĩ thuật 1.3 Vai trò, ý nghĩa giáo dục STEM 1.4 Dạy học môn khoa học theo phương thức giáo dục STEM 1.5 Tiêu chí xây dựng học STEM 10 1.6 Quy trình xây dựng học STEM 11 KẾT LUẬN CHƯƠNG 13 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ NỘI DUNG VÀ TIẾN TRÌNH TỔ CHỨC DẠY VÀ HỌC STEM MỘT SỐ CHỦ ĐỀ CHƯƠNG “CHẤT RẮN VÀ CHẤT LỎNG – SỰ CHUYỂN THỂ” VẬT LÝ 10 .14 2.1 10 Nội dung kiến thức chương “ Chất rắn chất lỏng – chuyển thể” Vật lí lớp 14 II 2.1.1 Chuẩn kiến thức, kỹ chương trình .14 2.1.2 Nội dung kiến thức chương “Chất rắn chất lỏng - Sự chuyển thể” mô tả sau 16 2.2 Thiết kế chủ đề STEM chương “ Chất rắn chất lỏng – chuyển thể” Vật lí lớp 10 19 2.3 2.2.1 Chủ đề “ Phòng học xanh” 21 2.2.2 Chủ đề “Hệ thống tách nước từ nước biển” 40 2.2.3 Chủ đề “Role nhiệt đơn giản” 58 Công cụ đánh giá học STEM 74 2.3.1 Nguyên tắc đánh giá yêu cầu đánh giá kết học tập 75 2.3.2 Đánh giá hoạt động học sinh theo tiêu chí đánh giá học STEM 76 2.3.3 Biểu S,T,E,M chủ đề 78 KẾT LUẬN CHƯƠNG 79 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 81 3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 81 3.2 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 81 3.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 81 3.4 Những thuận lợi khó khăn gặp phải tiến hành thực nghiệm sư phạm 81 3.5 Kế hoạch thực nghiệm sư phạm 82 3.6 Phân tích diễn biến trình thực nghiệm sư phạm 82 3.7 Đánh giá kết thực nghiệm sư phạm với mục tiêu giáo dục STEM 91 3.7.1 Đánh giá định tính 91 3.7.2 Đánh giá định lượng 94 3.7.3 Đánh giá chung 96 KẾT LUẬN CHƯƠNG 97 KẾT LUẬN 99 3.1 Kết luận 99 3.2 Khuyến nghị 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO 101 PHỤ LỤC PL1 Ý KIẾN NGƯỜI HƯỚNG DẪN PL2 III DANH MỤC KÍ HIỆU VÀ CỤM TỪ VIẾT TẮT CMCN CNTT HS GV THPT PPDH SGK GD- ĐT ĐG TN NV KN Cách mạng công nghệ Công nghệ thông tin Học sinh Giáo viên Trung học phổ thông Phương pháp dạy học Sách giáo khoa Giáo dục – Đào tạo Đánh giá Thực nghiệm Nhiệm vụ Kĩ IV DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1 Sơ đồ tiến trình học STEM .7 Hình Sơ đồ logic nội dung kiến thức chương “ Chất rắn, chất lỏng – chuyển thể .16 Hình 2 Mơ tả nội dung kiến thức chương “Chất rắn chất lỏng – chuyển thể” 19 Hình Các vấn đề cần giải chủ đề “Phòng học xanh” 22 Hình Các vấn đề cần giải chủ đề “Máy lọc nước biển thành nước sáng tạo” .41 Hình Các vấn đề cần giải chủ đề “Role nhiệt đơn giản” 59 Hình Các em học sinh tiếp nhận nhiệm vụ xác định yêu cầu thiết kế “Role nhiệt đơn giản” .84 Hình Học sinh nghiên cứu kiến thức – vẽ sơ đồ tư thiết kế mơ hình 85 Hình 3 Nhóm báo cáo kết nhóm 87 Hình Học sinh nhóm hăng say chế tạo 88 Hình 3.5 Học sinh hồn thiện mơ hình thử nghiệm 88 Hình Học sinh làm báo cáo sản phẩm để báo cáo trước lớp 88 Hình Học sinh trưng bày sản phẩm báo cáo để tiến hành báo cáo .89 Hình Đại diện học sinh nhóm báo cáo sản phẩm 90 Hình Gáo viên thử nghiệm sản phẩm học sinh .90 Hình 10 Học tiếp nhận nhiệm vụ học tập 91 Hình 11 Học sinh toàn lớp tham gia nhiệm vụ 92 Hình 12 Học sinh báo cáo, thảo luận sôi 92 Hình 13 Các sản phẩm học sinh hoàn thành 93 Hình 14 Biểu đồ phân bố điểm học sinh đạt thông qua kiểm tra chủ đề 94 Hình 15 Biểu đồ tròn thể phần trăm câu trả lời học sinh với câu hỏi số 95 Hình 16 Biểu đồ tròn thể phần trăm câu trả lời học sinh với câu hỏi số .96 Hình 17 Biểu đồ trịn thể phần trăm câu trả lời học sinh với câu hỏi số .96 V DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng Chuẩn kiến thức kĩ chương “Chất rắn chất lỏng – Sự chuyển thể” .14 Bảng 2 Một số chủ đề STEM chương chất rắn, chất lỏng – chuyển thể 20 Bảng Các kiến thức STEM thể chủ đề “ phòng học xanh” 21 Bảng Tiêu chí chủ đề phịng học xanh 22 Bảng Các kiến thức STEM thể chủ đề hệ thống tách nước từ nước biển 40 Bảng Tiêu chí đánh giá sản phẩm dụng cụ lọc nước biển thành nước 41 Bảng Các kiến thức thuộc chủ đề “ Role nhiệt đơn giản” .58 Bảng Tiêu chí sản phẩm Role nhiệt đơn giản .59 Bảng Bảng đánh giá hoạt động học sinh theo tiêu chí đánh giá học STEM .76 Bảng 10 Mô tả mức độ biểu STEM 78 Bảng Các vật liệu làm Role nhiệt đơn giản 82 Bảng Bảng đánh giá hoạt động học sinh theo tiêu chí đánh giá học STEM dựa theo q trình thực nghiệm .91 Bảng 3 Mô tả mức độ biểu STEM dựa trình thực nghiệm 93 Bảng Bảng phân bố điểm học sinh lớp 10/4 94 VI MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Vấn đề lớn ngành giáo dục chuẩn bị nguồn nhân lực cho tương lai, đặc biệt cho CMCN 4.0 Trong giáo dục STEM công nhận rộng rãi giới hướng đắn cho vấn đề STEM viết tắt từ Khoa học (Science), Công nghệ (Technology), Kỹ thuật (Engineering) Toán học (Mathematics) Nguồn nhân lực với kiến thức kỹ lĩnh vực STEM ngày trở thành yêu cầu thiết yếu quốc gia kỷ 21, chìa khóa để nâng cao sức cạnh tranh kinh tế hướng đến thịnh vượng Theo nghiên cứu, cơng việc có độ tăng trưởng cao lĩnh vực STEM Trong gần 3/4 cơng việc STEM thuộc lĩnh vực Cơng nghệ thơng tin Vì vây, phát biểu trước thượng nghị viện Mỹ, Bill Gates nói: “Chúng ta khơng thể trì kinh tế sáng tạo có cơng dân đào tạo tốt tốn học, khoa học kỹ thuật” Với mơ hình giáo dục STEM, kiến thức kỹ lĩnh vực Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ thuật Tốn học truyền đạt đan xen kết dính lẫn cho HS thông qua thực hành hướng đến giải vấn đề thực tiễn Ngoài ra, giáo dục STEM trọng trang bị cho HS kỹ mềm cần thiết cho thành công công việc sau kỹ cộng tác, làm việc nhóm, giải vấn đề, tư sáng tạo, tư phản biện… Hơn nữa, việc theo học môn học STEM theo phương pháp giáo dục STEM có ảnh hưởng tích cực tới khả lựa chọn nghề nghiệp tương lai em sau Với việc tiếp thu kiến thức cách tích hợp sáng tạo, HS yêu thích thể niềm đam mê mơn học, từ khuyến khích em có định hướng tốt chọn chuyên ngành cho bậc học cao chắn cho nghiệp sau em Tại Việt Nam, giáo dục STEM Bộ Giáo dục Đào tạo thí điểm đưa vào giảng dạy số trường phổ thông, năm học 2015-2016 Bộ GD-ĐT thí điểm đưa vào giảng dạy 15 trường phổ thơng tỉnh phía Bắc Bước đầu đạt nhiều kết tích cực Ở Việt Nam giáo dục STEM lạ có nhiều phương pháp tiếp cận Vì ưu tính hiệu rõ nét phương pháp STEM, giúp HS - sinh viên phát triển tối ưu khiếu, khả sáng tạo, cách thức học tập chủ động, biết tranh luận chịu trách nhiệm định Nên việc đẩy mạnh áp dụng giáo dục STEM vào giảng dạy điều cần thiết Tuy nhiên nội dung kiến thức áp dụng thành cơng mơ hình giáo dục STEM Chương “Chất rắn chất lỏng Sự chuyển thể” thuộc chương trình Vât Lý 10 – Cơ chương có kiến thức gắn liền mật thiết với thực tiễn sống chương có chủ đề STEM hay thú vị Vận dụng kiến thức khoa học, kỹ thuật, cơng nghệ tốn học, thiết kế chủ đề STEM chương “chất rắn chất lỏng – chuyển thể” nhằm giúp HS vận dụng kiến thức vào thực tế, đồng thời trải nghiệm, sáng tạo vấn đề lí thuyết để tạo sản phẩm Chính lý trên, định lựa chọn đề tài: THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM MỘT SỐ CHỦ ĐỀ CHƯƠNG “CHẤT RẮN VÀ CHẤT LỎNG - SỰ CHUYỂN THỂ” VẬT LÝ 10 để tiến hành nghiên cứu Mục tiêu nghiên cứu - Thiết kế số chủ đề STEM liên quan đến kiến thức chương “Chất rắn chất lỏng - Sự chuyển thể ” cho học sinh lớp 10 - Áp dụng thử nghiệm dạy học trường THPT địa bàn TP Đà Nẵng để đánh giá tính khả thi hiệu đề tài Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu lý luận STEM dạy học chủ đề STEM trường trung - Nghiên cứu nội dung kiến thức chương “ Chất rắn chất lỏng – học chuyển thể” chương trình Vật lí 10 - Điều tra kết nghiên cứu thu tác giả nghiên cứu lĩnh vực giáo dục STEM - Thiết kế nội dung tiến trình tổ chức dạy học STEM số chủ đề chương “Chất rắn chất lỏng – chuyển thể” Vật lý 10 - Áp dụng thử nghiệm chủ đề thiết kế đối tượng học sinh lớp 10 Đánh giá hiệu chủ đề ... 13 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ NỘI DUNG VÀ TIẾN TRÌNH TỔ CHỨC DẠY VÀ HỌC STEM MỘT SỐ CHỦ ĐỀ CHƯƠNG “CHẤT RẮN VÀ CHẤT LỎNG – SỰ CHUYỂN THỂ” VẬT LÝ 10 .14 2.1 10 Nội dung kiến thức chương “ Chất. ..ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA VẬT LÝ PHẠM VĂN THÀNH THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM MỘT SỐ CHỦ ĐỀ CHƯƠNG “CHẤT RẮN VÀ CHẤT LỎNG - SỰ CHUYỂN THỂ” VẬT LÝ 10 KHÓA LUẬN TỐT... sáng tạo vấn đề lí thuyết để tạo sản phẩm Chính lý trên, tơi định lựa chọn đề tài: THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM MỘT SỐ CHỦ ĐỀ CHƯƠNG “CHẤT RẮN VÀ CHẤT LỎNG - SỰ CHUYỂN THỂ” VẬT LÝ 10 để tiến