Dương - SKKN 2020 - Dạy học môn vật lí theo định hướng STEM (1)

GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HÓA TRƯỜNG THPT NGUYỄN THỊ LỢI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM DẠY HỌC MÔN VẬT LÝ Ở TRƯỜNG THPT THEO ĐỊNH HƯỚNG STEM Người thực hiện: Trần Mạnh Dương Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc lĩnh vực: Vật lý THANH HÓA NĂM 2020 MỤC LỤC Trang I MỞ ĐẦU Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu II NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Cơ sở lý luận 1.1 Bản chất dạy học theo định hướng STEM 1.2 Các lực chung cốt lõi chuyên biệt mơn Vật lí cấp THPT 1.3 Các bậc trình độ tập định hướng lực Thực trạng vấn đề Phương pháp dạy học theo phương thức giáo dục STEM 3.1 Dạy học môn khoa học theo phương thức giáo dục STEM 3.2 Quy trình xây dựng học STEM 3.3 Ví dụ minh họa THIẾT KẾ THIẾT BỊ TƯỚI NƯỚC TỰ ĐỘNG CHO CÂY CẢNH TRỒNG TRONG CHẬU KHI XA NHÀ Phần 1: MỤC ĐÍCH YÊU CẦU p1 Bối cảnh xây dựng chủ đề: p2 Danh mục thiết bị vật liệu cần thiết cho việc thực chủ đề p3 Kiến thức liên quan Phần TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Hoạt động 1: Xác định vấn đề nhu cầu thực tiễn Hoạt động 2: Nghiên cứu lí thuyết (học kiến thức mới) Hoạt động 3: Đề xuất giải pháp Hoạt động 4: Chọn giải pháp tốt Hoạt động 5: Chế tạo mơ hình mẫu thử nghiệm Hoạt động 6: Thử nghiệm đánh giá Hoạt động 7: Chia sẻ thảo luận Hoạt động 8: Điều chỉnh thiết kế Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp nhà trường III KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ Kết luận Kiến nghị TÀI LIỆU THAM KHẢO 2 2 3 3 4 6 8 13 13 14 14 15 15 16 19 19 20 20 I MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Sự phát triển kinh tế - xã hội bối cảnh tồn cầu hóa đặt yêu cầu người lao động, đặt yêu cầu cho nghiệp giáo dục hệ trẻ đào tạo nguồn nhân lực Một định hướng việc đổi giáo dục chuyển từ giáo dục mang tính hàn lâm, kinh viện, xa rời thực tiễn sang giáo dục trọng việc hình thành lực hành động, phát huy tính chủ động, sáng tạo người học Định hướng quan trọng đổi phương pháp dạy học (PPDH) phát huy tính tích cực, tự lực sáng tạo, phát triển lực hành động, lực cộng tác làm việc người học Đó xu hướng quốc tế cải cách PPDH nhà trường phổ thông Từ định hướng trên, trình đổi phương pháp dạy học Vật lí trường phổ thơng diễn theo hướng như: Dạy học thông qua việc tổ chức hoạt động học tập mang tính tìm tịi nghiên cứu học sinh; kết hợp đa dạng phương pháp dạy học hình thức dạy học khác nhau; áp dụng rộng rãi kiểu dạy học phát giải vấn đề; bồi dưỡng cho học sinh phương pháp nhận thức Vật lí; vận dụng hình thức dạy học mở vào dạy học Vật lí trường phổ thông; dạy học sinh phương pháp tự học thơng qua tồn q trình dạy học đổi việc sử dụng phương tiện dạy học dạy học Vật lí 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 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: Với mong muốn góp phần nâng cao chất lượng, hiệu dạy học vật lí đáp ứng nhucầu đổi giáo viên học sinh dạy học, nên viết sáng kiến kinh nghiệm :“Dạy học mơn vật lí trường trung học theo định hướng STEM’’ Mục đích nghiên cứu - Vận dụng dạy học theo định hướng phát triển lực thông qua phương pháp dạy học theo định hướng STEM vào thực tiễn giảng dạy Vật lí cấp trung học Đối tượng nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu + Hoạt động dạy học vật lí trung học phổ thơng + Cơ sở lí luận thực tiễn dạy học theo định hướng STEM - Địa điểm nghiên cứu + Đề tài áp dụng tiết dạy Trường THPT Nguyễn Thị Lợi + Thực nghiệm với lớp 12K 4 Phương pháp nghiên cứu Trong trình thực đề tài, sử dụng chủ yếu phương pháp nghiên cứu sau: - Phương pháp phân tích tổng hợp - Phương pháp so sánh đối chiếu - Phương pháp điều tra , khảo sát - Phương pháp thực nghiệm - hương pháp dạy học theo định hướng STEM Ngoài tơi cịn vận dụng kết hợp số phương pháp khác việc sử dụng PPDH đặc thù có vai trị quan trọng dạy học mơn Các PPDH đặc thù môn xây dựng sở lý luận dạy học mơn Ví dụ: Thí nghiệm PPDH đặc thù môn khoa học tự nhiên; PPDH trình diễn vật phẩm kỹ thuật, làm mẫu thao tác, phân tích sản phẩm kỹ thuật, thiết kế kỹ thuật,lắp ráp mơ hình, dự án phương pháp chủ lực kỹ thuật dạy học; phương pháp “bàn tạy nặn bột” đem lại hiệu cao việc dạy học môn khoa học II NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM Cơ sở lý luận 1.1 Bản chất dạy học theo định hướng STEM: STEM viết tắt từ Science (khoa học), Technology (công nghệ), Engineering (kỹ thuật) Math (toán học) Giáo dục STEM chất hiểu trang bị cho người học kiến thức kỹ cần thiết liên quan đến lĩnh vực khoa học, cơng nghệ, kỹ thuật tốn học Các kiến thức kỹ (gọi kỹ STEM) phải tích hợp, lồng ghép bổ trợ cho giúp học sinh không hiểu biết ngun lý mà cịn áp dụng để thực hành tạo sản phẩm sống hàng ngày 1.2 Các lực chung cốt lõi chun biệt mơn Vật lí cấp THPT a Các lực chung - Năng lực tự học - Năng lực giải vấn đề - Năng lực sáng tạo - Năng lực tự quản lý - Năng lực giao tiếp - Năng lực hợp tác - Năng lực sử dụng ngơn ngữ - Năng lực tính tốn - Năng lực sử dụng công nghệ thông tin truyền thông b Các lực chuyên biệt môn Vật lí - Nhóm lực thành phần (NLTP) - Nhóm NLTP liên quan đến sử dụng kiến thức vật lí - Nhóm NLTP phương pháp (tập trung vào lực thực nghiệm lực mơ hình hóa) - Nhóm NLTP trao đổi thơng tin - Nhóm NLTP liên quan đến cá thể 1.3 Các bậc trình độ tập định hướng lực - Các tập dạng tái - Các tập vận dụng - Các tập giải vấn đề - Các tập gắn với bối cảnh thực tiễn Các tập vận dụng giải vấn đề gắn vấn đề với bối cảnh tình thực tiễn Những tập tập mở,tạo hội cho nhiều cách tiếp cận,nhiều đường giải khác Thực trạng vấn đề - Việc triển khai phương pháp dạy học tích cực thực mang lại kết tốt - Học sinh tập trung cao vào giải nhiệm vụ giao - Tạo hỗ trợ tốt thành viên nhóm - Tất học sinh phát biểu, rèn cho học sinh lực thuyết trình trước tập thể - Thuận lợi cho HS bồi dưỡng khả tự học, lực hợp tác, chia sẻ thông tin, lực làm việc nhóm - GV khơng phải nói nhiều, có hội quan sát thái độ, hành vi hứng thú học tập học sinh, - Phương pháp dạy học theo định hướng STEM đề cập tới thời gian, tài liệu tiết dạy theo hướng chưa nhiều - Một số giáo viên tập huấn nhiên kiến thức, kĩ cách dạy chưa thực sâu sắc Các giáo viên bước tiếp cận với phương pháp nên khơng tránh khỏi khó khăn, bỡ ngỡ - Một số thầy giáo ngại với việc đổi phương pháp dạy học phương pháp giáo dục STEM - Lớp học q đơng nên việc chia nhóm, ổn định học sinh khó khăn quan tâm tới học sinh bị hạn chế Phương pháp dạy học theo phương thức giáo dục STEM 3.1 Dạy học môn khoa học theo phương thức giáo dục STEM 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 Xác định vấn đề Nghiên cứu kiến thức Toán Lý Hóa Sinh Tin CN (Nội dung dạy học chủ yếu 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 1: Tiến trình học STEM 3.2 Quy trình xây dựng học STEM Bước 1: Lựa chọn chủ đề học Căn vào nội dung kiến thức chương trình mơn học tượng, q trình gắn với kiến thức tự nhiên; quy trình thiết bị cơng nghệ có sử dụng kiến thức thực tiễn để lựa chọn chủ đề học Những ứng dụng là: Hiện tượng tán sắc ánh sáng – Tính chất sóng ánh sáng – Máy quang phổ lăng kính; Hiện tượng khúc xạ phản xạ ánh sáng – Gương cầu thấu kính – Ống nhịm, kính thiên văn; Sự chìm, – lực đẩy Ác-simét – Thuyền/bè; Hiện tượng cảm ứng điện từ – Định luật Cảm ứng điện từ Định luật Lenxơ – Máy phát điện/động điện; Vật liệu khí; Các phương pháp gia cơng khí; Các cấu truyền biến đổi chuyển động; Các mối ghép khí; Mạch điện điều khiển cho nhà thông minh; Sữa chua/dưa muối – Vi sinh vật – Quy trình làm sữa chua/muối dưa; Thuốc trừ sâu – Phản ứng hóa học – Quy trình xử lí dư lượng thuốc trừ sâu; Hóa chất – Phản ứng hóa học – Quy trình xử lí chất thải; Sau an tồn – Hóa sinh – Quy trình trồng rau an tồn Bước 2: Xác định vấn đề cần giải Sau chọn chủ đề học, cần xác định vấn đề cần giải để giao cho học sinh thực cho giải vấn đề đó, học sinh phải học kiến thức, kĩ cần dạy chương trình mơn học lựa chọn (đối với STEM kiến tạo) vận dụng kiến thức, kỹ biết (đối với STEM vận dung) để xây dựng học Theo ví dụ nêu trên, nhiệm vụ giao cho học sinh thực học là: Thiết kế, chế tạo máy quang phổ đơn giản học chất sóng ánh sáng; Thiết kế, chế tạo ống nhòm đơn giản học tượng phản xạ khúc xạ ánh sáng; Chế tạo bè nổi/thuyền học Định luật Ác-si-mét; Chế tạo máy phát điện/động điện học cảm ứng điện từ; Thiết kế mạch lơgic học dịng điện khơng đổi; Thiết kế robot leo dốc, cầu bắc qua hai trụ, hệ thống tưới nước tự động, mạch điện cảnh báo điều khiển cho nhà thông minh; Xây dựng quy trình làm sữa chua/muối dưa; Xây dựng quy trình xử lí dư lượng thuốc trừ sâu rau/quả; Xây dựng quy trình xử lí hóa chất nhiễm nước thải; Quy trình trồng rau an tồn… Bước 3: Xây dựng tiêu chí thiết bị/giải pháp giải vấn đề Sau xác định vấn đề cần giải quyết/sản phẩm cần chế tạo, cần xác định rõ tiêu chí giải pháp/sản phẩm Những tiêu chí quan trọng để đề xuất giả thuyết khoa học/giải pháp giải vấn đề/thiết kế mẫu sản phẩm Đối với ví dụ nêu trên, tiêu chí là: Chế tạo máy quang phổ sử dụng lăng kính, thấu kính hội tụ; tạo tia ánh sáng màu từ nguồn sáng trắng; Chế tạo ống nhịm/kính thiên văn từ thấu kính hội tụ, phân kì; quan sát vật xa với độ bội giác khoảng đó; Quy trình sản xuất sữa chua/muối dưa với tiêu chí cụ thể sản phẩm (độ ngọt, độ chua, dinh dưỡng ); Quy trình xử lí dư lượng thuốc trừ sâu với tiêu chí cụ thể (loại thuốc trừ sâu, độ "sạch" sau xử lí); Quy trình trồng rau với tiêu chí cụ thể ("sạch" so với rau trồng thơng thường) Bước 4: Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học thiết kế theo phương pháp kĩ thuật dạy học tích cực với loại hoạt động học nêu Mỗi hoạt động học thiết kế rõ ràng mục đích, nội dung sản phẩm học tập mà học sinh phải hoàn thành Các hoạt động học tổ chức lớp học (ở trường, nhà cộng đồng) Cần thiết kế học điện tử mạng để hướng dẫn, hỗ trợ hoạt động học học sinh bên ngồi lớp học 3.3 VÍ DỤ MINH HỌA THIẾT KẾ THIẾT BỊ TƯỚI NƯỚC TỰ ĐỘNG CHO CÂY CẢNH TRỒNG TRONG CHẬU KHI XA NHÀ PHẦN MỤC ĐÍCH YÊU CẦU p1 Bối cảnh xây dựng chủ đề: Với tốc độ thị hóa diễn mạnh mẽ thành phố biển Sầm Sơn, diện tích đất trồng hộ gia đình giảm mạnh Nhu cầu trồng cảnh chậu ngày tăng để góp phần cải thiện mơi trường sống Nhưng trồng chậu phải cung cấp nước thường xuyên cho cây, việc đòi hỏi chủ nhân phải thường xuyên nhà cung cấp nước, dinh dưỡng cho Tuy nhiên thực tế sống lúc chủ nhân chậu bonsai có mặt nhà tính chất cơng việc Vậy làm để ngày chủ nhân vắng chậu bonsai sinh trưởng phát triển tốt? Đòi hỏi phải có thiết bị tưới xa nhà p2 Danh mục thiết bị vật liệu cần thiết cho việc thực chủ đề Bảng Danh mục thiết bị vật liệu cần thiết STT Thiết bị, vật liệu Chủng loại Số lượng Mô tả, công dụng 01 Trai nhựa 5l Cái Tùy vào số lượng chậu bonsai Chứa nước 02 ống nhựa 21 cm Dẫn nước 03 Bông y tế 1g Làm sợi mao dẫn 04 Xi lanh Cái 10ml Bơm dung dịch phân bón vi sinh p3 Kiến thức liên quan - Chủ đề thực thơng qua việc kết hợp nội dung hai dạy môn Sinh lớp 11, “Sự hấp thụ nước muối khoáng rễ” phần “vận chuyển chất cây”, “Thốt nước ” - Kiến thức mơn học liên quan STT Môn học Kiến thức môn học Lớp 01 Sự hấp thụ nước muối khoáng rễ 11 Sinh học Vận chuyển chất Thoát nước 02 Vật lý Hiện tượng mao dẫn Áp suất khí 03 Tốn Tính thể tích 11 12 PHẦN TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Hoạt động 1: Xác định vấn đề nhu cầu thực tiễn a Mục đích hoạt động Giúp học sinh bước đầu hình thành ý tưởng thiết kế hệ thống, xác định vấn đề cần giải là: Căn vào tính chất, dấu hiệu, điều kiện xác định độ ẩm đất trồng, từ hình thành ý tưởng thiết kế hệ thống tưới rau tự động b Nội dung hoạt động Tình đặt ra: Gia đình em giành không gian nhỏ sân thượng để xây dựng khu vườn trồng rau Tuy nhiên, điều kiện khí hậu khắc nghiệt tưới nước khơng kịp thời khiến cho rau thường xuyên thiếu nước khô héo Từ kiến thức kinh nghiệm thực tiễn kết hợp tìm hiểu số tính chất đất trồng, em thiết kế hệ thống tưới nước tự động để đảm bảo giữ độ ẩm đất trồng rau giới hạn cho phép c Dự kiến sản phẩm Sản phẩm báo cáo kết làm việc thảo luận nhóm trả lời câu hỏi số d Cách thức tổ chức hoạt động - Giáo viên hướng dẫn việc chia nhóm thảo luận Ban đầu, thành viên nhóm lam việc cá nhân, ghi câu trả lời giấy nháp - Thảo luận thống câu trả lời theo nhóm, báo cáo kết làm việc nhóm theo yêu cầu giáo viên Hoạt động 2: Nghiên cứu lí thuyết (học kiến thức mới) a Mục đích hoạt động - Hoạt động giúp học sinh xác định sở khoa học việc thiết kế cảm biến nhận biết độ ẩm đất Thơng qua thí nghiệm đo điện trở đất, học sinh cần rút kết luận: đất có khả dẫn điện, khả dẫn điện phụ thuộc chủ yếu vào độ ẩm đất Thông qua hoạt động tìm hểu tính chất đặc trưng đất trồng, học sinh giải thích điện trở đất lại phụ thuộc vào độ ẩ đất Qua nội dung này, học sinh cần rút kết luận: thiết kế cảm biến xác định độ ẩm đất thơng qua tính chất dẫn điện đất - Nội dung tìm hiểu nguyên lý làm việc mô đun rơ le giúp học sinh hiểu rõ công dụng mô đun Bước đầu hình dung thành phần thiết kế hệ thống b Nội dung hoạt động ND1: Xác định điện trở đất Dùng hai đầu que đo đồng hồ vạn cắm xuống đất, khoảng cách hai que đo không Cm Chuyển thang đo đồng hồ vạn sang thang đo Ω Ban đầu mẫu đất đo có độ ẩm thấp (đất khô) đọc giá trị điện trở 10 90.3 kΩ Giữ nguyên hai que đo, thay đổi độ ẩm đất cách tưới thêm nước vào mẫu đất Giá trị điện trở đo tương ứng với mẫu đất ẩm 63.3 kΩ Hình Thí nghiệm đo điện trở đất Điền kết thực nghiệm nhóm vào bảng Mẫu đất Giá trị điện trở (KΩ) Đất khơ Đất có độ ẩm cao Nhận xét, đánh giá mối liên hệ điện trở với độ ẩm đất: ND2: Tìm hiểu số tính chất đặc trưng đất trồng Đọc nội dung SGK bà 07 CN 10 “Một số tính chất đất trồng” trả lời số câu hỏi liên quan sau: * Khái niệm keo đất, thành phần keo đất: + Khái niệm keo đất: + Cấu tạo keo đất: Điền tên lớp cấu thành keo đất cho hình 02 Hình Cấu tạo keo đất + Vị trí, đặc điểm lớp keo đất 11 Lớp Vị trí Đặc điểm ………………… …………………… …………………… + Khả hấp phụ đất: * Phản ứng dung dịch đất - Điền thông tin vào bảng tính chất đất theo nồng độ Ion [H+] [H-] Nồng độ Ion [H+] [H-] Phản ứng dung dịch đất [H+] > [H-] [H+] < [H-] [H+] = [H-] - Căn phân loại độ chua đất: + Độ chua hoạt tính: ………………………………………………………… + Độ chua tiềm tàng: ………………………………………………………… * Hãy cho biết hạt dẫn điện có dung dịch đất: ND3 Khảo sát tính chất dẫn điện đất trồng Tiến hành lắp đặt mạch điện kiểm tra độ dẫn điện đất: Cắt dây đồng [bảng 1, STT 3] thành hai đoạn, đoạn có độ dài Cm làm điện cực Dùng dây dẫn điện đấu nối mạch điện hình 3.1 Ban đầu, cắm hai điện cực xuống mẫu đất khô (1/2 điện cực cắm xuống đất) Khoảng cách hai điện cực l Quan sát độ sáng đèn Led Làm ẩm mẫu đất cách tưới nước vào mẫu đất Quan sát thay đổi độ sáng đèn Led Hình Khảo sát tính chất dẫn điện đất trồng 12 Hình Sơ đồ mạch điện khảo sát tính chất dẫn điện đất trồng - Nhận xét đồ sáng đèn Led thí nghiệm trên: - Dựa vào số tính chất đất trồng, giải thích nguyên nhân dẫn đến độ sáng đèn Led khác thí nghiệm trên: - Sử dụng đồng hồ vạn năng, đo hiệu điện giũa hai đầu đoạn mạch hình Điền thơng số vào bảng Hình Xác định hiệu điện hai đầu điện cực - Gọi điện trở đất tương ứng với khoảng l cách hai điện cực R đ; điện trở đèn Led RL; Hiệu điện nguồn điện B1 9V Áp dụng định luật Ôm, xây dựng công thức xác định hiệu điện hai điểm AB: UAB = …………………………………………………… (*1) 13 Số lần đo Mẫu đất khô Mẫu đất ẩm (UAB V) (UAB V) Bảng Mối liên hệ hiệu điện độ ẩm ND4 Tìm hiểu nguyên lý làm việc mơ đun rơ le Hình Mơ dun rơ le Module rơ le hoạt động giống công tắc, để mô đun hoạt động cần cấp cho nguồn điện chiều có điện áp – 12V Khi điện áp đầu vào UAB < Ungưỡng (Điện áp ngưỡng điều chỉnh biế trở VR), tiếp điểm K mở Ngược lại, tiếp điểm K đóng c Dự kiến sản phẩm Bản báo cáo kết làm việc nhóm thơng qua trả lời câu hỏi nội dung d Cách thức tổ chức hoạt động - Tổ chức học tập theo nhóm, thí nghiệm có phân vai nhiệm vụ cụ thể cho thành viên nhóm - Trong hoạt động nhỏ, yêu cầu học sinh làm việc cá nhân, ghi kết làm việc giấy nháp, thống kết thảo luận nhóm Báo cáo kết làm việc nhóm theo yêu cầu giáo viên - Giáo viên chốt kiến thức, kiến thức cần chốt lại nội dung “Một số tính chất đất trồng” 14 Hoạt động 3: Đề xuất giải pháp a Mục đích hoạt động Từ kết nghiên cứu, nhóm đề xuất giải pháp thiết kế cảm biến Đề xuất vật liệu thiết bị cần thiết hoàn thành dự án b Nội dung hoạt động - Từ nghiên cứu đây, nhóm đề xuất giải pháp thiết kế cảm biến nhận biết độ ẩm đất: - Chuẩn bị mẫu đất trồng vật liệu thiết bị cần thiết khác, vẽ sơ đồ khối thiết kế hệ thống đảm bảo yêu cầu - Mô tả cách bạn thiết kế cảm biến để xác định độ ẩm đất: c Dự kiến sản phẩm : Bản báo cáo kết làm việc nhóm d Cách thức tổ chức hoạt động - Thảo luận thống kết theo nhóm, báo cáo với giáo viên có yêu cầu Hoạt động 4: Chọn giải pháp tốt a Mục đích hoạt động Thơng qua góp ý giáo viên, nhóm chốt lại phương án thiết kế hệ thống b Nội dung hoạt động - Liệt kê nguyên vật liệu cần thiết cho việc thiết kế hệ thống - Vẽ dây kết nối hệ thống Hình Đi dây dẫn điện kết nối hệ thồng 15 Báo cáo với thầy/cô vẽ dây kết nối hệ thống nhóm bạn * Tài liệu tham khảo http://thuvienhoclieu.vn/uploads/tvhl-app/courses/attachments/7589/1532082759di-day-thiet-ke.docx c Dự kiến sản phẩm Bản vẽ sơ đồ dây kết nối hệ thống nhóm theo hình 07 d Cách thức tổ chức hoạt động - Làm việc, thảo luận thống kết theo nhóm - Giáo viên cần góp ý, hướng dẫn nhóm chốt giải pháp, đảm bảo tính khả thi thiết kế nhóm - Giáo viên cần phê duyệt vẽ dây thiết kế hệ thống nhóm, đạt nhóm thực bước Hoạt động 5: Chế tạo mơ hình mẫu thử nghiệm a Mục đích hoạt động Căn vào thiết kế phê duyệt, vật liệu thiết bị lựa chọn kết hợp quan sát thực địa Các nhóm hồn thành việc thi cơng lắp đặt hệ thống b Nội dung hoạt động - Xác định vị trí gá đặt thành phần hệ thống Chú ý vấn đề cách điện, không để nước thấm vào mạch điện - Đi dây dẫn điện kết nối mạch điện hệ thống thiết kế duyệt c Dự kiến sản phẩm Mơ hình hệ thống nhóm thực địa d Cách thức tổ chức hoạt động Làm việc nhóm theo nhiệm vụ phân vai hướng dẫn, góp ý giáo viên - Chú ý: Yêu cầu học sinh tuân thủ quy trình kĩ thuật, thực an tồn điện Khi chưa có đồng ý giáo viên, nhóm khơng tự ý cấp điện cho hệ thống Hoạt động 6: Thử nghiệm đánh giá a Mục đích hoạt động Giúp học sinh kiểm nghiệm khả hoạt động hệ thống Đánh giá ưu – nhược điểm hệ thống vừa thiết kế b Nội dung hoạt động 16 - Kiểm tra lại việc kết nối mạch điện, đảm bảo mối nối dây phải chắn tiếp xúc tốt - Cấp nguồn điện chiều cho hệ thống qua đổi nguồn Dùng tua vít hiệu chỉnh điện áp ngưỡng điều khiển máy bơm mô đun rơ le c Dự kiến sản phẩm Quan sát, thảo luận nhóm, tiến hành thao tác giám sát giáo viên d Cách thức tổ chức hoạt động Ghi chép, đánh giá nhóm hoạt động hệ thống vừa thiết kế Hoạt động 7: Chia sẻ thảo luận a Mục đích hoạt động - Giúp học sinh thự công đoạn cần thiết để báo cáo sản phẩm khoa học - Chia sẻ, học hỏi hoàn thiện thiết kế nhóm b Nội dung hoạt động - Thu thập lập hồ sơ bao gồm ghi chép, sơ đồ, tranh ảnh hay video trình thiết kế, xây dựng kiểm tra mẫu thử nhóm - Trưng bày hồ sơ mẫu thử nhóm với lớp - Chuẩn bị cho phần thuyết trình giải pháp nhóm trước lớp Mỗi nhóm có phút trình bày Tập trung vào điểm sau: Cơ sở khoa học thiết kế cảm biến xác định độ ẩm đất, cấu tạo, nguyên lý làm việc hệ thống, triển vọng hệ thống áp dụng vào thực tiễn c Dự kiến sản phẩm: Bản báo cáo nhóm d Cách thức tổ chức hoạt động - Giáo viên yêu cầu nhóm báo cáo tóm tắt kết làm việc nhóm - Trả lời câu hỏi giáo viên nhóm khác có yêu cầu Hoạt động 8: Điều chỉnh thiết kế a Mục đích hoạt động Đánh giá độ tin cậy khả áp dụng thực tiễn hệ thống b Nội dung hoạt động - So sánh kết nhóm với nhóm khác lớp Các mẫu thử có giải vấn đề theo cách tương tự nhau? Các nguyên vật liệu sử dụng có tương tự - Đánh giá mẫu thử nhóm theo bảng tiêu chí Mẫu thử… Tốt Trung bình Chưa đạt Khả làm việc cảm biến độ ẩm Có thể điều chỉnh dễ dàng ngưỡng tưới nước theo độ ẩm đất hệ thống Độ tin cậy hệ thống Khả áp dụng thực tiễn hệ thống 17 - Nếu áp dụng vào thực tiễn, hệ thống nhóm bạn cần phải hiệu chỉnh thông số kĩ thuật nào? c Dự kiến sản phẩm Bản trả lời nhóm theo câu hỏi đặt có tài liệu phát cho nhóm d Cách thức tổ chức hoạt động Thảo luận, hoàn thành câu trả lời theo yêu cầu giáo viên Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp nhà trường 4.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm Mục đích thực nghiệm sư phạm kiểm tra giả thuyết khoa học sáng kiến kinh nghiệm, cụ thể là: - Đánh giá tính khả thi tiến trình dạy học thiết kế được, tức đối chiếu tiến trình dạy học diễn học với tiến trình dự kiến, từ đó, sửa đổi, bổ sung tình định hướng GV để hồn thiện tiến trình thiết kế - Bước đầu đánh giá hiệu tiến trình dạy học thiết kế việc nâng cao tính tích cực, sáng tạo HS học tập 4.2 Phương pháp thực nghiệm sư phạm - Ở lớp đối chứng 12B, dạy theo phân phối chương trình Sở giáo dục đào tạo tỉnh Thanh Hóa - Ở lớp thực nghiệm 12K, tơi dạy theo tiến trình soạn ghi chép diễn biến toàn tiết học, cuối tiết học thu thập ý kiến học sinh - Sau tiết học, tơi phân tích diễn biến tiết học, phân tích thái độ học sinh q trình học tập câu trả lời em câu hỏi giáo viên - Sau đợt thực nghiệm hai lớp đối chứng thực nghiệm làm kiểm tra 45 phút với nội dung - Dựa liệu thu thập được, thực việc phân tích kết thực nghiệm 4.3 Kết tiến hành thực nghiệm - Thiết kế tiến trình dạy học thực nghiêm lớp thực nghiệm - Dạy nội dung liên quan đến chương “Dịng điện mơi trường” tìm hiểu phần hạt tải điện môi trường - Các tiết thực nghiệm có mời giáo viên chun mơn đến dự, góp ý hỗ trợ học sinh trình tiến hành tập thực nghiệm - Cuối đợt thực nghiệm tiến hành cho học sinh làm kiểm tra để khảo sát Bảng 3: Bảng thống kê điểm số kết kiểm tra Nhóm Điểm Bài học 10 kiểm sinh N tra 45 12B 42 0 4 12 11 18 phút 12K 43 0 1 10 13 Giá trị điểm trung bình lớp đối chứng 12B: X = 5,38 Giá trị điểm trung bình lớp thực nghiệm 12K : X = 6,28 Bảng Xử lí kết để tính tham số Lớp đối chứng 12B: X = 5,38 Lớp thực nghiệm 12K: X = 6,28 Xi n1i X 1i − X ( X 1i − X )2 n1i( X − X )2 Xi n2i X − X ( X − X )2 n2i( X − X )2 0 0 1 2 -3,38 11,4244 22,8488 -4,28 18,3184 18,3184 -2,38 5.6644 22,6576 -3,28 10,5625 10,5625 4 -1,38 1,9044 7,6176 -2,28 5,1984 10,3968 12 -0,38 0,1444 1,7328 -1,28 1,6384 13,1072 11 0,62 0,3844 4,2284 10 -0,28 0,0784 0,784 1,62 2,6244 13,122 13 0,72 0,5184 6,7392 2,62 6,8644 20,5932 1,72 2,9584 17,7504 3,62 13,1044 13,1044 2,72 7,3984 14,7968 10 10 ∑ 43 105,90 77.6585 ∑ 42 1 1i 2i Bảng Bảng giá trị tham số đặc trưng Tham số S2 S X Đối tượng Lớp ĐC 12B Lớp TN 12K 5,38 6,28 2,58 1,85 1,60 1,36 V(%) 29,73 21,65 2i 2i dTN dDC - 0.9 Bảng 6: Phân phối tần suất (Wi %) số học sinh đạt điểm X Lớp N Số % học sinh đạt điểm Xi 10 ĐC 4,76 9,52 9,52 28,57 26,19 11,91 7,15 2,38 TN 2,33 2,33 4,66 18,64 23,3 30,29 13,98 4,65 Bảng Phân phối tần suất (ωi%) số học sinh đạt điểm Xi trở xuống Lớp n Số % học sinh đạt điểm Xi trở xuống 10 12B 4,76 14,28 23,80 52,3 78.5 90,47 97,62 100 12k 2,33 4.66 9,32 27,96 51,2 81,5 95,5 100 19 Từ bảng số liệu tiến hành vẽ đồ thị đường phân bố tần suất tần suất lích lũy cho hai đối tượng thực nghiệm lớp đối chứng lớp thực nghiệm Hình Phân bố tần suất Hình 10 Phân bố tần suất tích lũy * Nhận xét - Điểm trung bình cộng lớp thực nghiệm (6,28) cao lớp đối chứng (5,38) Hệ số biến thiên giá trị điểm số lớp thực nghiệm (21,73%) nhỏ lớp đối chứng (29,73%) có nghĩa độ phân tán điểm số quanh điểm trung bình lớp thực nghiêm nhỏ 20 - Tuy nhiên, để khẳng định rõ kết học tập học sinh lớp thực nghiệm cao lớp đối chứng có thực phương pháp dạy học đem lại hay không? áp dụng toán kiểm định thống kê toán học để kiểm đinh kết sau: Kiểm định khác số trung bình cộng - Giả thiết Ho : Sự khác không không thực chất (do sai số ngẫu nhiên mà có) với mức ý nghĩa α =0,05 - Giả thiết H1 : Sự khác thực chất tác động phương pháp mà có khơng phải ngẫu nhiên -Tính đại lượng kiểm định t : t= Với : S = Vậy : t = ( X TN − X ĐC ) S ( N TN N TN N ĐC NTN + N ĐC 2 − 1) S TN + ( N ĐC − 1) S ĐC = N TN + N ĐC − ( 6,28 − 5,38) 1,48 ( 43 − 1).1,85 + ( 42 − 1) 2,58 43 + 42 − = 1,48 42.43 = 2,80 43 + 42 Tra bảng tα ; ứng với mức ý nghĩa α = 0,05 tα = 1,65 So sánh kết tính tốn qua thực nghiệm ta thấy : t > tα Nên ta bác bỏ giả thuyết H o chấp nhận giả thuyết H Như điểm trung bình cộng nhóm thực nghiệm cao nhóm đối chứng thực chất, khơng phải ngẫu nhiên Điều cho phép kết luận dạy học với tập thí nghiệm mang lại kết qua cao so với dạy học thông thường Mặt khác, quan sát đồ thị tần suất tích lũy hai lớp cho thấy : chất lượng nhóm thực nghiệm thực tốt nhóm đối chứng III KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ Kết luận Sau thời gian nghiên cứu, đối chiều với mục đích ban đầu đề ra, tơi thấy sáng kiến hồn thành nhiệm vụ đặt ra: - Trình bày sở lí luận DH theo định hướng STEM - Trên sở vận dụng lí luận DH theo định hướng STEM - Tổ chức thực nghiệm có đối chứng, kết cho thấy DH theo theo định hướng STEM phát huy tính tích cực, chủ động giải vấn đề học sinh, nâng cao lực hoạt động nhóm, kĩ thuyết trình, phát huy lực học sinh… Tuy đạt số kết nghiên cứu bản, song nhận thấy cần tiếp tục phát triển, hoàn thiện sáng kiến kinh nghiệm Một số nhiệm vụ nghiên cứu đặt là: 21 + Phân tích sửa đổi, bổ sung tiến trình dạy học thiết kế thực nghiệm trường phổ thông nhằm tổ chức hiệu hoạt động tích cực, sáng tạo, phát huy lực HS học tập + Soạn thảo kiểm tra phù hợp để đánh giá lực HS người học trả lời q trình học tập HĐ tích cực, sáng tạo thực Kết kiểm tra HS học theo tiến trình xây dựng cần tính tốn, so sánh cách định lượng theo lí thuyết thơng kê với kết kiểm tra (cùng đề bài) HS có trình độ tương đương đầu vào học theo tiến trình dạy học truyền thống Một số đề xuất, khuyến nghị - Về lí luận, tơi nhận thấy: cần có nghiên cứu cụ thể việc sử dụng tài liệu bổ trợ trình giải vấn đề học tập HS - Về thực tiễn, nhận thấy: + Nếu GV lựa chọn số kiến thức để tổ chức hoạt động DH theo định hướng STEM tạo điều kiện thuận lợi để phát huy tính tích cực, sáng tạo HS học tập + Việc tổ chức dạy học theo định hướng STEM cần phân bố lại thời gian chương trình cho phù hợp với tiến trình giải vấn đề nhằm tăng cường hoạt động học sinh TÀI LIỆU THAM KHẢO [2.22], [2.45], [2.52], Bộ giáo dục đào tạo - Tài liệu tập huấn dạy học môn khoa hoc trường trung học theo định hướng STEM Sách giáo khoa Vật lý 11 , NXB Giáo dục, 2007 Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Xuân Quế (2002), Phương pháp dạy học vật lí trường phổ thơng, Nxb Đại học Sư phạm Hà Nội, Hà Nội Phạm Hữu Tịng (1996), Hình thành kiến thức, kỹ năng, phát triển trí tuệ lực sáng tạo học sinh dạy học vật lí, Nxb Giáo dục, Hà Nội Phạm Hữu Tòng (2004), Dạy học vật lí trường phổ thơng theo định hướng phát triển hoạt động tích cực, tự chủ, sáng tạo tư khoa học, Nxb Đại học Sư phạm Hà Nội, Hà Nội Thanh hóa, ngày 04 tháng 07 năm 2020 XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Tôi xin cam đoan SKKN viết, khơng chéo nội dung người khác 22 TRẦN MẠNH DƯƠNG 23 ... hiệu dạy học vật lí đáp ứng nhucầu đổi giáo viên học sinh dạy học, nên viết sáng kiến kinh nghiệm :? ?Dạy học môn vật lí trường trung học theo định hướng STEM? ??’ Mục đích nghiên cứu - Vận dụng dạy học. .. vụ đặt ra: - Trình bày sở lí luận DH theo định hướng STEM - Trên sở vận dụng lí luận DH theo định hướng STEM - Tổ chức thực nghiệm có đối chứng, kết cho thấy DH theo theo định hướng STEM phát... học theo định hướng phát triển lực thông qua phương pháp dạy học theo định hướng STEM vào thực tiễn giảng dạy Vật lí cấp trung học Đối tượng nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu + Hoạt động dạy học