Dạy học một số chủ đề đại số 10 theo định hướng giáo dục STEM

PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Xu hướng chung đổi phương pháp dạy học dạy học lấy học sinh làm trung tâm; người thầy phải làm phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo người học, phải giúp người học nhanh chóng tiếp cận với khoa học, công nghệ tiên tiến, phương tiện đại, giải vấn đề nảy sinh sống, phải coi trọng, phải đề cao vai trò chủ thể học sinh trình nhận thức Cuộc cách mạng công nghệ 4.0 xu hướng hội nhập tồn cầu địi hỏi giáo dục mỡi quốc gia phải thay đổi Trước xu địi hỏi giáo dục Việt Nam phải thực đổi phương diện có phương pháp dạy học Nghị hội nghị Trung ương khoá XI đổi toàn diện giáo dục đào tạo nêu rõ: “Tiếp tục đổi mạnh mẽ phương pháp dạy học theo hướng đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo vận dụng kiến thức, kỹ người học; khắc phục lối truyền thụ áp đặt chiều, ghi nhớ máy móc Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học, tạo sở để người học tự cập nhật đổi tri thức, kỹ phát triển lực Chuyển từ học chủ yếu lớp sang tổ chức hình thức học tập đa dạng, ý hoạt động xã hội, ngoại khoá, nghiên cứu khoa học Đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin truyền thông dạy học” Nghị 29-NQ/TW khoá XI chỉ rõ yêu cầu cấp thiết nhiệm vụ cần đổi bản, toàn diện GD- ĐT Việc Bộ GD-ĐT cơng bố chương trình giáo dục phổ thông tổng thể đã cho thấy tâm đổi giáo dục theo hướng tiếp cận lực, phù hợp với xu phát triển chương trình giáo dục giới bắt kịp giáo dục nước tiên tiến Chỉ thị số 16/CT-TTG ngày 04/05/2017 Thủ tướng Chính phủ việc “Tăng cường lực tiếp cận cách mạng công nghiệp lần thứ tư” mà nhiệm vụ Bộ Giáo dục Đào tạo: “Thúc đẩy triển khai giáo dục khoa học, công nghệ, kỹ thuật tốn học (STEM) chương trình giáo dục phổ thơng, tổ chức thí điểm số trường phổ thông từ năm học 2017-2018” Giáo dục STEM phương thức giáo dục nhằm trang bị cho học sinh những kiến thức khoa học gắn liền với ứng dụng chúng thực tiễn, giải vấn đề thực tiễn, tạo hứng thú học tập cho học sinh, hình thành phát triển lực, phẩm chất cho người học Giáo dục STEM phát triển cho học sinh những kiến thức, kỹ liên quan đến môn học Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật Tốn học Trong học sinh biết liên kết kiến thức Khoa học, Toán học để giải vấn đề thực tiễn Biết sử dụng, quản lý truy cập Cơng nghệ, biết quy trình thiết kế chế tạo sản phẩm Giáo dục STEM nhằm chuẩn bị cho học sinh những hội cũng những thách thức kinh tế cạnh tranh toàn cầu Bên cạnh những hiểu biết lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán học, học sinh sẽ được phát triển tư phê phán, khả hợp tác để thành công Giáo dục STEM sẽ tạo cho học sinh có những kiến thức, kỹ mang tính tảng cho việc học tập ở bậc học cao cũng nghề nghiệp tương lai học sinh Từ góp phần xây dựng lực lượng lao động có lực, phẩm chất tốt, đặc biệt lao động lĩnh vực STEM nhằm đáp ứng mục tiêu xây dựng bảo vệ đất nước… Nhận thấy vai trò giáo dục STEM giải pháp quan trọng hiệu việc đổi toàn diện giáo dục Việt Nam sau năm 2015 Trong hướng dẫn thực nhiệm vụ Giáo dục Trung học năm học 20142015, Bộ Giáo dục Đào tạo đã nhấn mạnh việc vận dụng dạy học giải vấn đề, phương pháp thực hành, dạy học theo dự án mơn học, tích cực ứng dụng cơng nghệ thông tin phù hợp với nội dung học Quán triệt tinh thần giáo dục tích hợp giáo dục STEM việc thực chương trình giáo dục phổ thông ở những môn học liên quan Năm 2016, Bộ Giáo dục Đào tạo phối hợp với Hội đồng Anh triển khai chương trình thí điểm giáo dục STEM cho 14 trường trung học sở trung học phổ thông tỉnh thành Hà Nội, Hải Dương, Hải Phòng, Quảng Ninh Nam Định Đây những bước quan trọng nhằm phát triển chương trình giáo dục theo định hướng STEM mang tầm quốc gia Tuy nhiên, thực tế giáo dục STEM vẫn khái niệm cịn mơ hờ, chưa có điều kiện triển khai ở trường THPT Hơn thế, việc kiểm tra, đánh giá ở trường THPT, cụ thể kỳ thi THPT Quốc Gia, được tổ chức bằng hình thức thi trắc nghiệm kiểm tra kiến thức, kỹ đánh giá mơ hình STEM đánh giá thơng qua sản phẩm Do giáo dục STEM chưa thực được hưởng ứng tích cực ở trường phổ thông Đặc biệt, năm học 2020-2021, Bộ Giáo dục đã chỉ đạo sở giáo dục khuyến khích dạy học mơn học theo định hướng giáo dục STEM Vì những lí mà tơi chọn đề tài nghiên cứu : “ Dạy học một số chủ đề Đại Số 10 theo định hướng giáo dục STEM ” ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu học sinh THPT, cụ thể học sinh lớp 10 trường THPT MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI Đề tài thiết kế tổ chức dạy học số chủ đề dạy học Đại Số 10 theo hướng giáo dục STEM ĐIỂM MỚI CỦA ĐỀ TÀI Hiện nay, giáo dục STEM dạy học đã được quan tâm Tuy nhiên, giáo viên mơ hồ, chưa thực coi trọng giáo dục STEM dạy học Mặt khác, việc kiểm tra, đánh giá ở trường THPT, cụ thể kỳ thi THPT Quốc Gia, được tổ chức bằng hình thức thi trắc nghiệm kiểm tra kiến thức, kỹ đánh giá mơ hình STEM đánh giá thơng qua sản phẩm Do giáo dục STEM chưa thực được hưởng ứng tích cực ở trường phổ thơng Qua đề tài nghiên cứu nhằm giúp người dạy tiếp cận với giáo dục STEM, từ thiết kế chủ đề dạy học theo định hướng giáo dục STEM nhằm giúp học sinh có những kiến thức, kỹ cần thiết liên quan đến lĩnh vực khoa học, cơng nghệ, kỹ thuật tốn học Giúp em tích hợp, lờng ghép kiến thức, kỹ giúp em không chỉ hiểu được nguyên lý mà áp dụng để thực hành tạo những sản phẩm thực tế hàng ngày Từ góp phần xây dựng lực lượng lao động có lực, phẩm chất tốt đặc biệt lao động lĩnh vực STEM nhằm đáp ứng mục tiêu xây dựng bảo vệ đất nước Đặc biệt, đề tài góp phần phát triển lực giải vấn đề, lực vận dụng toán học vào thực tiễn cho học sinh lớp 10 THPT PHẦN II: NỘI DUNG CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN 1.1 Cơ sở khoa học: 1.1.1 Khái niệm về STEM STEM thuật ngữ viết tắt lấy chữ tiếng Anh từ: Science, Technology, Engineering, Mathematics Science (Khoa học): gồm kiến thức Vật lí, Hố học, Sinh học, Khoa học trái đất nhằm giúp học sinh hiểu giới tự nhiên vận dụng kiến thức để giải vấn đề khoa học sống hàng ngày Technology (Công nghệ): phát triển khả sử dụng, quản lý, hiểu đánh giá công nghệ học sinh, tạo hội để học sinh hiểu công nghệ được phát triển nào, ảnh hưởng công nghệ tới sống Engineering (Kỹ thuật): Phát triển hiểu biết ở học sinh cách công nghệ phát triển thơng qua q trình thiết kế kỹ thuật, tạo hội để tích hợp kiến thức nhiều môn học, giúp cho những khái niệm liên quan trở nên dễ hiểu Kỹ thuật cũng cung cấp cho học sinh những kỹ để vận dụng sang sở Khoa học Tốn học q trình thiết kế đối tượng, hệ thống hay xây dựng quy trình sản xuất Mathematics (Tốn học): mơn học nhằm phát triển ở học sinh khả phân tích, biện luận truyền đạt ý tưởng cách hiệu thơng qua việc tính tốn, giải thích, giải pháp giải vấn đề toán học tình đặt Thuật ngữ STEM được dùng hai ngữ cảnh khác nhau, ngữ cảnh giáo dục ngữ cảnh nghề nghiệp Trong ngữ cảnh giáo dục, STEM nhấn mạnh đến quan tâm giáo dục môn Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ thuật Tốn học Quan tâm đến việc tích hợp mơn gắn với thực tiễn để nâng cao lực cho người học Giáo dục STEM được hiểu diễn giải ở nhiều cấp độ như: sách STEM, chương trình STEM, nhà trường STEM, môn học STEM, học STEM hay hoạt động STEM Trong ngữ cảnh nghề nghiệp, STEM được hiểu nghề nghiệp thuộc lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật Toán học Tuỳ theo ngữ cảnh khác mà STEM được hiểu môn học hay lĩnh vực Trong đề tài nghiên cứu này, STEM được đặt ngữ cảnh giáo dục, tác giả quan niệm STEM theo cách quan tâm tới vai trị tích hợp mơn học chương trình gắn liền với giới thực, thơng qua hoạt động dạy học tích hợp giải vấn đề thực tiễn, từ nâng cao hứng thú, hình thành phát triển lực, phẩm chất cho học sinh giúp em tích cực, chủ động, sáng tạo,… trình học tập thân 1.1.2 Giáo dục STEM 1.1.2.1 Khái niệm giáo dục STEM Giáo dục STEM được nhận thức hoạt động theo hai cách hiểu sau: Một là, giáo dục STEM được hiểu theo nghĩa quan tâm đến môn Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ thuật Tốn học Đây cũng quan niệm giáo dục STEM Bộ giáo dục Mỹ : “Giáo dục STEM chương trình nhằm củng cố hỗ trợ, tăng cường giáo dục Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ thuật Tốn học ở tiểu học trung học bậc sau đại học” Đây nghĩa rộng nói giáo dục STEM Đó chiến lược, định hướng giáo dục nhằm thúc đẩy giáo dục bốn lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật Toán học với mục tiêu đào tạo nguồn nhân lực đáp ứng nhu cầu ngày tăng ngành nghề có liên quan, nhờ nâng cao sức cạnh tranh kinh tế Hai là, giáo dục STEM được hiểu theo nghĩa tích hợp hoặc tích hợp đầy đủ bốn lĩnh vực Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ thuật Tốn học Giáo dục STEM phương pháp học tập tiếp cận liên nghành, ở những kiến thức hàn lâm được kết hợp chặt chẽ với học thực tế thông qua việc học sinh được áp dụng những kiến thức Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ thuật Tốn học vào những bối cảnh cụ thể tạo nên kết nối giữa nhà trường, cộng đồng doanh nghiệp cho phép người học phát triển những kỹ STEM tăng khả cạnh tranh kinh tế Hoặc tích hợp khuyết, nghĩa tích hợp từ hai lĩnh vực Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ thuật Toán học trở lên Giáo dục STEM phương pháp tiếp cận, khám phá dạy học học tập giữa hai hay nhiều môn học STEM, hoặc giữa chủ đề STEM hoặc nhiều môn học khác nhà trường Như vậy, giáo dục STEM chất được hiểu trang bị cho người học những kiến thức kỹ cần thiết liên quan đến lĩnh vực Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ thuật Tốn học Các kiến thức kỹ phải được tích hợp, lờng ghép bổ trợ cho nhau, giúp học sinh không chỉ hiểu biết ngun lý mà cịn thực hành tạo được những sản phẩm sống hàng ngày Giáo dục STEM kết nối giữa kiến thức học đường với giới thực, giải vấn đề thực tiễn, tạo hứng thú cho học sinh, hình thành phát triển lực, phẩm chất cho học sinh 1.1.2.2 Đặc trưng giáo dục STEM Giáo dục STEM có đặc trưng sau: - Phát triển lực đặc thù môn học thuộc STEM cho học sinh: Đó những kiến thức, kỹ liên quan đến môn học Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật Tốn học Trong học sinh biết liên kết kiến thức Khoa học, Toán học để giải vấn đề thực tiễn Biết sử dụng, quản lý truy cập Công nghệ, biết quy trình thiết kế chế tạo sản phẩm - Phát triển lực cốt lõi cho học sinh: Giáo dục STEM nhằm chuẩn bị cho học sinh những hội cũng những thách thức kinh tế cạnh tranh toàn cầu Bên cạnh những hiểu biết lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán học, học sinh sẽ được phát triển tư phê phán, khả hợp tác để thành công - Định hướng nghề nghiệp cho học sinh: Giáo dục STEM sẽ tạo cho học sinh có những kiến thức, kỹ mang tính tảng cho việc học tập ở bậc học cao cũng nghề nghiệp tương lai học sinh Từ góp phần xây dựng lực lượng lao động có lực, phẩm chất tốt đặc biệt lao động lĩnh vực STEM nhằm đáp ứng mục tiêu xây dựng bảo vệ đất nước 1.1.2.3 Các hình thức tổ chức giáo dục STEM Giáo dục STEM có hình thức tổ chức sau: - Dạy học môn 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 được triển khai trình dạy học môn học STEM theo cách tiếp cận liên môn Các chủ đề học, hoạt động STEM bám sát chương trình mơn học thành phần Và hình thức giáo dục STEM không làm phát sinh thêm thời gian học tập - Hoạt động trải nghiệm STEM: Trong hoạt động này, học sinh được khám phá thí nghiệm, ứng dụng khoa học, kỹ thuật thực tiễn đời sống Qua đó, nhận biết được ý nghĩa khoa học, cơng nghệ, kỹ thuật tốn học đời sống người, nâng cao hứng thú học tập môn học STEM Đây cũng cách thu hút quan tâm xã hội tới giáo dục STEM - Hoạt động nghiên cứu khoa học: Giáo dục STEM được triển khai thơng qua hoạt động nghiên cứu khoa học tổ chức thi sáng tạo khoa học kỹ thuật với nhiều chủ đề khác thuộc lĩnh vực robot, lượng tái tạo, mơi trường, biến đổi khí hậu, nơng nghiệp cơng nghệ cao,…Trong hoạt động này, học sinh được tìm tịi; khám phá khoa học kỹ thuật giải vấn đề thực tiễn Vì vậy, hoạt động khơng mang tính đại trà mà dành cho những học sinh có lực, sở thích hứng thú với hoạt động tìm tịi, khám phá khoa học, kỹ thuật 1.1.3 Dạy học theo định hướng giáo dục STEM 1.1.3.1 Một số tiêu chí của chủ đề giáo dục STEM Khi xây dựng chủ đề giáo dục STEM, điều mà khơng chỉ thân tơi mà tất giáo viên đặt câu hỏi, là: chủ đề được xây dựng có theo tinh thần STEM hay không, chủ đề tích hợp đơn thuần; điều tạo nên phân biệt chủ đề giáo dục STEM với chủ đề học tập khác? tiêu chí chủ đề giáo dục STEM gì? Trong nội dung sáng kiến kinh nghiệm này, nghiên cứu đề xuất số tiêu chí nhằm xác định chủ đề giáo dục STEM a) Chủ đề STEM hướng tới giải vấn đề giới thực Vận dụng kiến thức STEM để giải vấn đề thực tiễn mục tiêu dạy học theo quan điểm STEM Do vậy, học STEM để giải vấn đề mang tính tưởng tượng xa rời thực tế mà ln hướng đến giải vấn đề, tình xã hội kinh tế, môi trường cộng đồng địa phương cũng toàn cầu b) Chủ đề STEM phải hướng tới việc học sinh vận dụng kiến thức lĩnh vực STEM để giải Tiêu chí nhằm đảm bảo theo tinh thần giáo dục STEM, qua phát triển được những lực chuyên môn liên quan c) Chủ đề STEM định hướng thực hành Định hướng hoạt động đặc điểm quan điểm STEM Chỉ chủ đề STEM định hướng thực hành đảm bảo hình thành phát triển lực cho học sinh Điều sẽ giúp cho học sinh có được kiến thức từ kinh nghiệm thực hành từ lý thuyết Bằng cách xây dựng giảng theo chủ đề dựa thực hành học sinh hiểu sâu, nắm vững lý thuyết, nguyên lý Từ đó, em sẽ nhớ kiến thức lâu hơn, sâu Học sinh sẽ được làm việc theo nhóm, tự thảo luận, tự tìm tịi kiến thức, tự vận dụng kiến thức vào hoạt động thực hành rời sau truyền đạt lại kiến thức cho người khác Với cách học này, giáo viên khơng cịn người truyền đạt kiến thức nữa mà người hướng dẫn để học sinh tự xây dựng kiến thức cho d) Chủ đề STEM khuyến khích làm việc nhóm giữa học sinh Trên thực tế có những chủ đề STEM vẫn khai thác cá nhân Tuy nhiên, làm việc theo nhóm hình thức làm việc phù hợp việc giải nhiệm vụ phức hợp gắn với thực tiễn 1.1.3.2 Đặc trưng của bài học STEM - Một chủ đề STEM đầy đủ sẽ hội tụ bốn thành tố STEM sau: + Khoa học: Các quy luật tự nhiên, xã hội + Cơng nghệ: Quy trình sản xuất sản phẩm học tập + Kỹ thuật: Thiết kế, chế tạo, đẽo gọt,… + Tốn học: Ý nghĩa số, hình dạng, phép tính, số lượng liên quan đến sản phẩm chế tạo - Một học STEM có đặc trưng sau: + Bài học STEM tập trung vào tình vấn đề mang tính thực tiễn liên quan đến vấn đề xã hội, kinh tế, môi trường cần được giải + Bài học STEM thường được hướng dẫn bằng trình thiết kế kỹ thuật + Bài học STEM đặt học sinh vào hàng loạt những câu hỏi – đáp thực hành những khám phá có kết thúc mở Trong học STEM, đường học tập STEM có kết thúc mở q trình khơng q ràng buộc Điều ràng buộc, có chỉ vật liệu được cung cấp sẵn 1.1.4 Vai trò của dạy học theo định hướng giáo dục STEM đối với việc phát triển lực cho học sinh THPT Dạy học theo định hướng STEM có vai trị việc phát triển lực cho học sinh THPT, cụ thể là: - Đảm bảo giáo dục toàn diện - Nâng cao hứng thú học tập cho học sinh: 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 được hoạt động, trải nghiệm thấy được ý nghĩa tri thức với sống, nhờ sẽ 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; được 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 - Hướng nghiệp, phân luồng - Góp phần củng cố, đào sâu, hệ thống hố kiến thức khoa học đã học chương trình, phát khắc phục những sai lầm học sinh mắc phải chương trình Hơn nữa, mở rộng kiến thức lực thuộc lĩnh vực Khoa học, Công Nghệ, Kỹ thuật Tốn học - Góp phần giáo dục kỹ thuật tổng hợp định hướng nghề nghiệp cho học sinh, đặc biệt nghành nghề thuộc lĩnh vực STEM - Phát học sinh có lực vượt trội khoa học kỹ thuật, bồi dưỡng những học sinh trở thành lực lượng nòng cốt để tham gia thi lớn như: liên hoan tuổi trẻ sáng tạo, thi khoa học kỹ thuật cấp Quốc gia cho học sinh trung học 1.1.5 Vai trò của môn Toán dạy học STEM Trong chương trình giáo dục, mơn Tốn giữ vai trị quan trọng Nó được coi mơn học công cụ, cung cấp tri thức, kỹ tư để người học học tập mơn học khác Là mơn học có ng̀n gốc từ thực tiễn có tính phổ dụng (thể ở ứng dụng rộng rãi kiến thức Toán học môn học khác cũng thực tiễn) nên dạy học Toán, người ta cố gắng gợi động cho học sinh từ những tình thực tiễn, tình liên mơn Và sau học sinh đã có kiến thức, kỹ năng, giáo viên cho học sinh vận dụng, củng cố kiến thức, kỹ qua việc giải tình liên mơn hoặc thực tiễn Với đặc điểm đó, mơn Tốn có vai trò quan trọng mối quan hệ mật thiết với mơn học Vật lý, Hố học, Sinh học, Tin học Địa lý giáo dục STEM Vì vậy, giáo viên dạy Tốn lựa chọn chủ đề Tốn học, lựa chọn mơn học, nội dung để thiết kế tổ chức chủ đề đề dạy học Toán theo định hướng giáo dục STEM Giáo dục STEM thơng qua dạy học mơn Tốn thường được tiếp cận góc độ khai thác yếu tố thực tiễn thông qua dạy học số chủ đề Toán học hay hoạt động trải nghiệm Toán học Thơng qua nhằm phát triển lực học sinh để nhận biết vai trị Tốn học giới, biết dựa vào Toán học để đưa những suy đốn có tảng vững chắc vừa đáp ứng được nhu cầu đời sống cá nhân Đó lực phân tích, lập luận truyền đạt ý tưởng (trao đổi thông tin) cách hiệu thơng qua việc đặt ra, hình thành giải vấn đề tình hồn cảnh khác Như vậy, Toán học lĩnh vực khoa học cơng cụ lực Tốn học học sinh có ảnh hưởng lớn đến việc thực giáo dục STEM, điều kiện quan trọng để thực giáo dục STEM thành cơng Đờng thời, Tốn học bốn thành tố quan trọng giáo dục STEM Ngược lại, giáo dục STEM cũng góp phần phát triển ở người học lực vận dụng Toán học, lực tư giải vấn đề 1.2 Cơ sở thực tiễn: Trong những năm gần đây, giáo dục phổ thơng nước ta đã có nhiều chuyển biến tích cực để đáp ứng yêu cầu xã hội giai đoạn Tuy nhiên, thực tiễn dạy học ở trường THPT cho thấy phương pháp dạy học nói chung phương pháp dạy học mơn Tốn nói riêng vẫn nhiều điểm hạn chế như: Giáo viên thuyết trình nhiều, học sinh học tập cịn thụ động, học sinh chưa thực tìm tịi, phát hiện, tự học, tự nghiên cứu, khám phá, sáng tạo,… Ở trường phổ thơng, Tốn học mơn học góp phần hình thành phát triển phẩm chất, nhân cách học sinh, phát triển kiến thức, kỹ then chốt tạo hội để học sinh được trải nghiệm, áp dụng toán học vào đời sống thực tiễn; tạo dựng kết nối giữa ý tưởng toán học, giữa toán học với thực tiễn, giữa tốn học với mơn học khác, đặc biệt môn học thuộc lĩnh vực STEM Trong chương trình giáo dục phổ thơng, mơn Tốn mơn học bắt buộc được phân chia theo hai giai đoạn - Giai đoạn giáo dục bản: Mơn Tốn giúp học sinh nắm được cách có hệ thống khái niệm, nguyên lý, quy tắc toán học cần thiết cho tất người, làm tảng cho việc học tập hoặc sử dụng sống hàng ngày - Giai đoạn giáo dục định hướng nghề nghiệp: Môn Tốn giúp học sinh có nhìn tương đối tổng qt Tốn học, hiểu được vai trị những ứng dụng Toán học đời sống thực tế, những ngành nghề có liên quan đến Tốn học để học sinh có sở định hướng nghề nghiệp, cũng có đủ lực tối thiểu để tự tìm hiểu những vấn đề có liên quan đến tốn học đời Với đặc điểm mơn Tốn ở trường phổ thơng việc dạy học Tốn ở trường phổ thơng sẽ có nhiều hội điều kiện để thực dạy học theo định hướng giáo dục STEM Hơn nữa, lớp 10 lớp đầu cấp THPT, nội dung chương trình Tốn 10 hành, số chủ đề thực dạy học theo định hướng STEM Vì vậy, từ lớp 10 thực dạy học theo định hướng STEM sẽ giúp học sinh biết tìm tịi, phát hiện, tự học, tự nghiên cứu, khám phá, sáng tạo,… THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ 2.1 Thực trạng chung Hiện nay, ở trường phổ thông giáo dục STEM dạy học chưa được quan tâm mức Giáo viên mơ hồ, chưa thực coi trọng giáo dục STEM dạy học Thậm chí, số giáo viên lại xem tiết học STEM giống tiết học thủ công trước Mặt khác, việc kiểm tra, đánh giá ở trường THPT, cụ thể kỳ thi THPT Quốc Gia, được tổ chức bằng hình thức thi trắc nghiệm kiểm tra kiến thức, kỹ đánh giá mơ hình STEM đánh giá thơng qua sản phẩm Do giáo dục STEM chưa thực được hưởng ứng tích cực ở trường phổ thông 2.2 Thực trạng dạy học môn Toán lớp 10 trường THPT theo định hướng giáo dục STEM Để tìm hiểu thực trạng dạy học mơn Tốn lớp 10 ở trường THPT theo định hướng giáo dục STEM, đã tiến hành khảo sát với mục đích nội dung khảo sát sau: 2.2.1 Mục đích khảo sát - Tìm hiểu thực trạng dạy học mơn tốn 10 theo định hướng giáo dục STEM qua việc đánh giá nội dung sau: + Nhận thức giáo viên giáo dục STEM ý nghĩa giáo dục STEM + Đánh giá giáo viên cần thiết giáo dục STEM 10 Làm mô hình “ Cổng parabol” - Vật liệu sử dụng làm mơ hình: Bìa cứng, keo nến (để cố định thành phần lại với nhau), chỉ (để treo mảnh bìa trang trí), sơn (để tơ màu mơ hình) - Mơ hình sản phẩm: + Bài tốn sử dụng để làm mơ hình: Bài tốn: Có cầu có hai chân O C cách 200 ( m) Cầu qua điểm B độ cao 5,73 ( m) , có hình chiếu mặt nước cách chân O 10 ( m) Tính độ cao cầu, biết đỉnh cầu nằm ở giữa cầu Bài giải: Gọi y = ax + bx + c phương trình parabol cầu Theo ta có hệ phương trình: −573  a=   0.a + 0.b + c = 190000   40000a + 200b + c =   b = 573 100a + 10b + c = 5, 73  950    c=0 Vậy phương trình parabol cầu là: y = −573 573 x + x (1) 190000 950 Do đỉnh cầu E nằm giữa cầu nên ta có OD = 100 Thay vào phương trình (1) ta có độ cao ED cầu khoảng 30,16 ( m) + Sản phẩm: Hình ảnh minh hoạ q trình làm mơ hình sản phẩm của nhóm Mơ hình sản phẩm của nhóm BÁO CÁO SẢN PHẨM CỦA NHĨM 3: Tổng số thành viên nhóm: 12 Nhóm trưởng : Nguyễn Trung Quốc Thư ký: Nguyễn Thị Thanh Hằng Thuyết trình: Võ Thành Đạt Nội dung báo cáo nhóm 3: Bài tìm hiểu ứng dụng thực tế của parabol c̣c sớng: “Tìm hiểu về cầu có hình dạng parabol cơng trình khác có dạng hình parabol” Ứng dụng parabol đời sống xây dựng phong phú Có thể kể đến ứng dụng parabol việc làm cầu có hình dạng parabol với bề lõm quay xuống để lực mà cầu gánh chịu được chia sang hai bên chân cầu, để giảm lực lên cầu giúp cầu khó sập Vì mặt cầu hình dạng parabol xe ln có khuynh hướng theo phương tiếp tuyến mặt cầu làm lực tác dụng lên mặt cầu nhỏ Tại lại vậy? Để trả lời câu hỏi này, nhóm xét ba trường hợp sau đây: Trường hợp 1: Với cầu cong dạng hình parabol có bề lõm quay xuống: - Các lực tác dụng lên xe là: N + Phản lực N (bằng áp lực lên cầu) + Trọng lực P P  v  + Lực hướng tâm: Fht = maht  aht =  R  Fht - Theo định luật II Niutơn có: N + P = maht Chọn chiều (+) hướng vào tâm cầu, ta có: mv P − N = maht  N = P − maht = mg − R Do đó, áp lực lên cầu nhỏ trọng lượng xe Trường hợp 2: Với cầu cong dạng hình parabol có bề lõm quay lên: - Các lực tác dụng lên xe là: + Phản lực N (bằng áp lực lên cầu) N + Trọng lực P Fht  v2  + Lực hướng tâm: Fht = maht  aht =  R  P - Theo định luật II Niutơn có: N + P = maht Chọn chiều (+) hướng vào tâm cầu, ta có: mv N − P = maht  N = P + maht = mg + R Do đó, áp lực lên cầu lớn trọng lượng xe N Trường hợp 3: Với cầu phẳng: Các lực tác dụng lên xe là: + Phản lực N (bằng áp lực lên cầu) P + Trọng lực P Ta có : N = P = mg Do đó, áp lực lên cầu bằng trọng lượng xe Vì vậy, người ta thường xây cầu cong dạng hình parabol có bề lõm quay xuống để áp lực lên cầu nhỏ Cịn cơng viên vui chơi giải trí, đường ray siêu tốc được thiết kế theo cung đường parabol để tăng cảm giác mạnh cho người chơi, đồng thời tạo động lực cho tàu di chuyển Sau nhóm xin giới thiệu số hình ảnh số cầu dạng parabol số hình ảnh đường ray siêu tốc có dạng hình parabol giới như: Cây cầu nghiêng Gateshhead Millennium, Cầu Cạn Austerlitz, Paris Anh Cầu Maslenica Croatia Tàu lượn siêu tốc Kingda Ka, Mỹ Tàu lượn siêu tốc Forrmula Rosa, Các tiểu vương quốc Ả Rập thống nhất Tàu lượn siêu tốc Leviathan, Canada Rất thú vị phải không bạn? Trải nghiệm thực tế: “Đo chiều cao của cổng có hình dạng parabol” (Có video quay lại được thể trình chiếu Powerpoint lớp) Làm mô hình “ Cổng parabol” - Sản phẩm nhóm được làm từ lõi kim loại được uốn từ những bàn tay những người nhóm khéo tay điêu luyện Bên được bọc bằng giấy nhún phong phú, nhìn bắt mắt được trang trí bằng số hoạ tiết những bơng hoa xinh xắn - Mơ hình được dựa vào mơ hình thực tế cổng có hình dạng parabol mà đã tiến hành trải nghiệm thực tế + Bài tốn thực tế: Tính chiều cao cổng có hình parabol sau (hình ảnh) Biết parabol qua ba điểm : A( 0;2,65) ; B ( 0,34;2,89) ; C ( 2,96;2,65) y A 10 2 10 12 14 Bài giải: Vì parabol qua ba điểm A( 0;2,65) ; B ( 0,34;2,89) ; C ( 2,96;2,65) nên ta có hệ phương trình x −600  a = 2227 c = 2, 65   1776   0,1156 a + 0,34 b + c = 2,89   b = 2227 8, 7616a + 2,96b + c = 2, 65    c = 2, 65   Vậy : y = −600 1776 x + x + 2,65 Do đó, chiều cao cổng khoảng 3, 24m 2227 2227 - Sản phẩm: Cổng thực tế Mơ hình sản phẩm của nhóm BÁO CÁO SẢN PHẨM CỦA NHÓM 4: Tổng số thành viên nhóm: 11 Nhóm trưởng : Nguyễn Thị Hà Trang Thư ký: Thái Thanh Lam Thuyết trình: Thái Thanh Lam Nội dung báo cáo nhóm 4: Bài tìm hiểu ứng dụng thực tế của parabol cuộc sớng: “Tìm hiểu về đồ dùng c̣c sớng pha đèn, kính thiên văn, gương cầu lõm, ăngten chảo dùng để thu phát sóng truyền hình,…” Có thể nói, parabol có nhiều ứng dụng thiết thực với sống người làm cầu, cổng hay làm tàu lượn cơng viên, khu vui chơi giải trí,… bạn ở nhóm 1, đã trình bày Bên cạnh đó, parabol cịn được người tìm hiểu kĩ ứng dụng sống Lịch sử vĩ đại loài người gắn liền với phát minh vĩ đại máy bay, tàu điện ngầm,….Trong đó, khơng thể khơng nhắc tới đèn pin, đèn pha Đèn pin, đèn pha dường những vật thiếu người đối mặt với bóng tối Và chắc chắn rằng, mỡi gia đình sở hữu đèn pin Bởi cơng dụng quý báu mang lại những tia sáng giúp nhìn, nhận thức được tất thứ Vậy có bạn tự hỏi: “ Tại người ta chế tạo đèn pin, đèn pha lại dùng gương cầu lõm mà không dùng gương phẳng hay gương cầu lồi ?” hay khơng? Bây nhóm sẽ chỉ cho bạn nhé! Dựa vào kiến thức vật lí lớp 7, nhóm nhận thấy rằng: Pha đèn pin dùng để phản xạ ánh sáng chiếu đến từ dây tóc bóng đèn, chùm tia sáng tới chùm tia phân kì, loe rộng xa, lượng ánh sáng sẽ phân bố vùng rộng, không tập trung theo phương hướng cần chiếu sáng Gương cầu lõm có khả biến đổi chùm tia tới phân kì phát từ vị trí thích hợp thành chùm tia phản xạ song song, giúp cho việc chiếu ánh sáng xa mà vẫn sáng rõ Tiếp theo, tiếp tục chỉ cho bạn thêm phát minh vô cùng đặc biệt nữa Bằng mắt thường, từ Trái đất nhìn rõ thiên thể góc trơng q nhỏ Từ đó, xuất nhu cầu phải tạo dụng cụ quang học có nhiệm vụ hỗ trợ cho mắt quan sát vật ở xa (thiên thể) cho nhìn thiên thể qua dụng cụ quang học, ta sẽ thấy ảnh góc trơng lớn nhiều lần góc trơng trực tiếp thiên thể bằng mắt Dụng cụ kính thiên văn Thật vậy, việc khám phá khơng gian vũ trụ bao la đầy bí ẩn ngày trở nên dễ dàng có góp mặt những phát minh vĩ loại kính thiên văn Vậy bạn có biết ngun lý hoạt động khơng? Vì vậy, sẽ chỉ cho bạn nhé! Khi ng̀n sáng đến gương cầu lõm hình parabol (tia tới song song trục chính) biến đổi thành chùm tia hội tụ tới gương phẳng hoặc lăng kính, sau phản xạ lần nữa vào thị kính Đây phát minh kì diệu khơng nào? Những đồ dùng, công cụ thân thiện với môi trường, sáng tạo ưu tiên hàng đầu quốc gia giới Và bếp parabol công cụ độc đáo, dựa vào nguồn lượng dồi ánh nắng Bếp parabol được thiết kế mơ hình chảo, hội tụ ánh sáng mặt trời điểm rời tỏa sức nhiệt (nóng) làm sơi chín thức ăn, nước uống, Chiếc bếp gờm phần chính: phần thu nhiệt, phần dẫn nhiệt, phần tiếp nhận sử dụng, phần điều khiển Trong đó, phần thu nhiệt được làm từ miếng nhơm uốn cong hình parabol Dùng gương cầu lõm để biến chùm sáng song song thành chùm sáng hội tụ cũng hội tụ nhiệt mặt trời điểm trước gương Trải nghiệm thực tế: “Đo chiều cao của cởng có hình dạng parabol” (Có video quay lại được thể trình chiếu Powerpoint lớp) Làm mơ hình “ Cổng parabol” - Vật liệu sử dụng làm mơ hình: + Giầy đề can, bìa xốp, màu, hoa khơ, sắt, súng bắn keo Mơ hình được làm dựa vào tốn sau: Bài tốn: Tính chiều cao cổng có dạng hình parabol Biết parabol qua ba ba điểm A(3;0) ; B ( 2,6;1, 4) gốc toạ độ O ( 0;0) Bài giải: Cổng parabol (P) có phương trình dạng: y = ax2 + bx + c ( a  0) Vì (P) qua ba điểm A(3;0) ; B ( 2,6;1, 4) gốc toạ độ O ( 0;0) nên ta có hệ phương trình: −35  a = 26  9a + 3b + c =  105   6, 76 a + 2, b + c = 1,   b = 26   c=0   c=0   Vậy cổng parabol có dạng: y = −35 105 x + x 26 26 Chiều cao cổng tung độ đỉnh parabol Vậy chiều cao cổng parabol là: h = 1,5 ( m) - Sản phẩm: MỘT SỐ ẢNH HOẠT ĐỘNG VÀ MÔ HÌNH “CỔNG PARABOL” CỦA CÁC NHÓM Phụ lục MỘT SỐ ẢNH HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC NHĨM VÀ MƠ HÌNH BỂ CÁ CHỦ ĐỀ “BẤT ĐẲNG THỨC” THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM MỤC LỤC PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI ĐIỂM MỚI CỦA ĐỀ TÀI PHẦN II: NỘI DUNG CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN 1.1 Cơ sở khoa học: 1.1.1 Khái niệm về STEM 1.1.2 Giáo dục STEM 1.1.2.1 Khái niệm giáo dục STEM 1.1.2.2 Đặc trưng giáo dục STEM 1.1.2.3 Các hình thức tổ chức giáo dục STEM 1.1.3 Dạy học theo định hướng giáo dục STEM 1.1.3.1 Một số tiêu chí của chủ đề giáo dục STEM 1.1.3.2 Đặc trưng của bài học STEM 1.1.4 Vai trò của dạy học theo định hướng giáo dục STEM đối với việc phát triển lực cho học sinh THPT 1.1.5 Vai trò của môn Toán dạy học STEM 1.2 Cơ sở thực tiễn: THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ 2.1 Thực trạng chung 2.2 Thực trạng dạy học môn Toán lớp 10 trường THPT theo định hướng giáo dục STEM 10 2.2.1 Mục đích khảo sát 2.2.2 Nội dung khảo sát 2.2.2.1 Thực trạng dạy học môn Toán lớp 10 theo định hướng giáo dục STEM 11 2.2.2.2 Thực trạng học tập môn Toán của học sinh lớp 10 ở trường THPT theo định hướng giáo dục STEM THIẾT KẾ MỘT SỐ CHỦ ĐỀ DẠY HỌC ĐẠI SỐ 10 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 13 3.1 Một số chủ đề môn Đại Số 10 có thể thực hiện dạy học theo định hướng giáo dục STEM 3.2 Thiết kế dạy một số chủ đề môn Đại Số 10 theo định hướng giáo dục STEM 14 3.2.1 Quy trình xây dựng bài học STEM 3.2.2 Các hình thức tổ chức giáo dục STEM 15 3.2.3 Thiết kế dạy một số chủ đề môn Đại Số 10 theo định hướng giáo dục STEM 16 3.2.3.1 Chủ đề 1(Trải nghiệm) 3.2.3.2 Chủ đề (Trên lớp) 30 3.3 Sản phẩm bản word, phần mềm trình chiếu powerpoint, video thút trình mợt sớ tranh ảnh hoạt đợng của nhóm 41 3.3.1 Sản phẩm, video thút trình mợt sớ tranh ảnh hoạt đợng của nhóm về chủ đề “ Hàm số bậc hai” theo định hướng STEM 3.3.2 Sản phẩm, video thút trình mợt sớ tranh ảnh hoạt đợng của nhóm về chủ đề “ Bất đẳng thức” theo định hướng STEM 42 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN: 43 KIẾN NGHỊ: TÀI LIỆU THAM KHẢO 44 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN TRƯỜNG THPT NGUYỄN XUÂN ÔN * * * - SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐỀ TÀI: DẠY HỌC MỘT SỐ CHỦ ĐỀ ĐẠI SỐ 10 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM -MƠN: TỐN HỌC Họ tên tác giả: NGUYỄN THỊ MINH Tổ mơn : Tốn – Tin Năm thực : 2020 - 2021 Số điện thoại : 0984326989 ... Tốn theo định hướng STEM THIẾT KẾ MỘT SỐ CHỦ ĐỀ DẠY HỌC ĐẠI SỐ 10 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 3.1 Một số chủ đề môn Đại Số 10 có thể thực hiện dạy học theo định hướng giáo dục. .. khích dạy học mơn học theo định hướng giáo dục STEM Vì những lí mà tơi chọn đề tài nghiên cứu : “ Dạy học một số chủ đề Đại Số 10 theo định hướng giáo dục STEM ” ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN... trồng trọt 3.2 Thiết kế dạy một số chủ đề môn Đại Số 10 theo định hướng giáo dục STEM 3.2.1 Quy trình xây dựng bài học STEM Bước 1: Lựa chọn chủ đề bài học Căn vào nội dung