Tổ chức dạy học chủ đề các đặc trưng của âm vật lí 12 theo định hướng stem nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh​

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM NGUYỄN THU HÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA ÂM” - VẬT LÍ 12 THEO ĐỊNH HƯỚNG STEM NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC THÁI NGUYÊN - 2020 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM NGUYỄN THU HÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA ÂM” - VẬT LÍ 12 THEO ĐỊNH HƯỚNG STEM NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH Ngành: Lí luận phương pháp dạy học mơn Vật lí Mã số: 8.14.01.11 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Người hướng dẫn khoa học: TS Cao Tiến Khoa THÁI NGUYÊN - 2020 LỜI CAM ĐOAN Luận văn "Tổ chức dạy học chủ đề “Các đặc trưng âm”- Vật lí 12 theo định hướng STEM nhằm phát triển lực giải vấn đề học sinh" thực từ tháng năm 2019 đến tháng năm 2020 Tôi xin cam đoan: Luận văn sử dụng thông tin từ nhiều nguồn khác nhau, thông tin chọn lọc, phân tích, tổng hợp, xử lý đưa vào luận văn quy định Số liệu kết nghiên cứu luận văn hồn tồn trung thực chưa cơng bố, sử dụng cơng trình nghiên cứu của bất tác giả khác Thái Nguyên, tháng 10 năm 2020 Tác giả Nguyễn Thu Hà i LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Phòng đào tạo - Bộ phận sau Đại học, thầy cô giáo khoa Vật lý trường Đại học Sư phạm- Đại học Thái Nguyên thầy cô giáo trực tiếp giảng dạy lớp Cao học K26 giúp đỡ, đóng góp nhiều ý kiến quý báu tạo điều kiện thuận lợi cho suốt thời gian học tập nghiên cứu tại trường Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Ban Giám hiệu, thầy cô giáo em học sinh trường THPT Việt Bắc (TP Lạng Sơn - Tỉnh Lạng Sơn) nhiệt tình giúp đỡ tạo điều kiện cho tơi tiến hành điều tra, thực nghiệm trình nghiên cứu luận văn Bằng tình cảm trân trọng biết ơn sâu sắc, xin cảm ơn TS Cao Tiến Khoa trực tiếp hướng dẫn, tận tình bảo, giúp đỡ tơi q trình nghiên cứu hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè bạn học viên lớp Cao học K26 chuyên ngành Lí luận Phương pháp dạy học mơn Vật lí- Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên động viên, giúp đỡ suốt thời gian học tập nghiên cứu Thái Nguyên, tháng 10 năm 2020 Tác giả Nguyễn Thu Hà ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ viii MỞ ĐẦU 1 Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu 3 Đối tượng nghiên cứu Giả thuyết khoa học Nhiệm vụ nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Dự kiến đóng góp của đề tài Cấu trúc luận văn Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC DẠY HỌC ĐỊNH HƯỚNG STEM NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH 1.1 Tổng quan STEM 1.1.1 Khái niệm STEM 1.1.2 Giáo dục STEM 1.1.3 Mục tiêu của giáo dục STEM 1.1.4 Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM 1.1.5 Xây dựng thực học STEM 1.1.6 Thực trạng triển khai giáo dục STEM nhà trường phổ thông Việt Nam 14 1.1.7 Thực trạng dạy học theo định hướng giáo dục STEM tại tỉnh Lạng Sơn .16 1.2 Năng lực giải vấn đề 16 iii 1.2.1 Khái niệm lực 16 1.2.2 Khái niệm lực giải vấn đề 17 1.2.3 Cấu trúc biểu hành vi của lực giải vấn đề 18 1.2.4 Ý nghĩa của việc hình thành phát triển lực giải vấn đề cho người học 21 1.2.5 Tiến trình dạy học phát triển lực giải vấn đề cho học sinh 23 1.2.6 Đánh giá lực giải vấn đề của học sinh 23 1.3 Thực trạng dạy học theo định hướng giáo dục STEM trường trung học phổ thông Việt Bắc thành phố Lạng Sơn 25 1.3.1 Điều tra thực trạng dạy học theo định hướng giáo dục STEM để phát triển lực giải vấn đề trường THPT Việt Bắc tỉnh Lạng Sơn .25 1.3.2 Đánh giá kết điều tra 26 KẾT LUẬN CHƯƠNG 31 Chương 2: XÂY DỰNG TIẾN TRÌNH DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA ÂM” THEO ĐỊNH HƯỚNG STEM ĐỂ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH 32 2.1 Phân tích nội dung kiến thức, chủ đề đặc trưng của âm .32 2.1.1 Mục tiêu, chuẩn kiến thức kĩ của chủ đề 32 2.1.2 Phân tích nội dung, kiến thức của chủ đề 33 2.2 Thiết kế tiến trình dạy học 37 2.2.1 Chuỗi hoạt động mạch nội dung 37 2.2.2 Kế hoạch dạy học 39 2.3 Công cụ đánh giá chủ đề 51 KẾT LUẬN CHƯƠNG 55 Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 56 3.1 Mục đích nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 56 3.1.1 Mục đích của thực nghiệm sư phạm 56 3.1.2 Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 56 3.2 Đối tượng phương pháp thực nghiệm sư phạm 56 3.2.1 Đối tượng của thực nghiệm sư phạm 56 iv 3.2.2 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 56 3.3 Tiến hành thực nghiệm sư phạm 57 3.4 Kết thực nghiệm sư phạm 58 3.4.1 Kết quan sát lại video giảng dạy phân tích tiến trình dạy học lớp 58 3.4.2 Phân tích sản phẩm của HS 64 3.4.3 Phân tích biểu giải vấn đề của HS qua sản phẩm 68 3.4.4 Phân tích phiếu tự đánh giá của HS 70 3.4.5 Kết đánh giá lực GQVĐ theo nhóm 72 KẾT LUẬN CHƯƠNG 74 KẾT LUẬN CHUNG 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 PHỤ LỤC 78 v Viết tắt GQVĐ GV HS KT KTDH NL PT SGK THPT TN TNSP vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Các tiêu chí xây dựng chủ đề dạy học STEM Bảng 1.2 Tiêu chí đánh giá học STEM 13 Bảng 1.3 Cấu trúc của lực giải vấn đề 18 Bảng 2.1: Phiếu HS tự đánh giá biểu NLGQVĐ của 52 Bảng 3.1 Kế hoạch thực nghiệm sư phạm 57 Bảng 3.2 Phân tích tiến trình học 58 Bảng 3.3 Phân tích lực GQVĐ của HS 65 Bảng 3.4 Phân tích PHT của HS 66 Bảng 3.5 Biểu giải vấn đề của HS 68 Bảng 3.6 Kết tự đánh giá lực GQVĐ của HS 70 Bảng 3.7 Kết biểu lực GQVĐ của HS 71 Bảng 3.8 Kết mức biểu lực GQVĐ 72 Bảng 3.9 Kết phân tích biểu lực GQVĐ nhóm 72 vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Mục tiêu của giáo dục STEM [3] Hình 3.1 Nhóm tiến hành đo mức cường độ âm 59 Hình 3.2 Nhóm 1,2 báo cáo kết phiếu học tập 59 Hình 3.3 Nhóm báo cáo kết phiếu học tập 60 Hình 3.4 Nhóm báo cáo kết hoạt động của nhóm 61 Hình 3.5 Nhóm báo cáo kết hoạt động của nhóm 61 Hình 3.6 Bản vẽ thiết kế của nhóm 1, 62 Hình 3.7 Bản vẽ thiết kế của nhóm 2, 62 Hình 3.8 Sản phẩm của nhóm 1, 63 Hình 3.9 Sản phẩm của nhóm 2, 63 Hình 3.10 Thử nghiệm khả chống tiếng ồn mơ hình nhà của nhóm 64 Hình 3.11 Bản vẽ thiết kế của nhóm 66 Hình 3.12 Bản vẽ thiết kế của nhóm 67 Hình 3.13 Bản vẽ thiết kế của nhóm 67 Hình 3.14 Bản vẽ thiết kế của nhóm 68 viii 76 13 Lương Duyên Bình (Tổng chủ biên kiêm chủ biên), Nguyễn Xuân Chi - Tô Giang - Trần Chí Minh - Vũ Quang - Bùi Gia Thịnh , Sách giáo viên vật lí 12 14 Nguyễn Thế Khôi (tổng chủ biên), Phạm Quý Tu (chủ biên), Lương Tất Đạt - Lê Chân Hùng - Nguyễn Ngọc Hưng - Phạm Đình Thiết - Bùi Trọng Tuân - Lê Trọng Tường, Sách giáo viên vật lí 12 nâng cao 15 https://bigschool.vn/chuong-trinh-giao-duc-pho-thong-moi-5-pham-chat- va-10-nang-luc-cua-hoc-sinh 16 Công văn 3089/BGDĐT-GDTrH của Thủ tướng phủ ngày 14 tháng năm 2020 77 PHỤ LỤC Phụ lục 1: Các phiếu hỏi giáo viên học sinh Phụ lục 1.1: PHIẾU HỎI GIÁO VIÊN TRUNG HỌC PHỔ THƠNG Xây dựng chương trình, biên soạn sách giáo khoa mới tổ chức giáo dục dạy học theo hướng giáo dục STEM lựa chọn đường để nâng cao chất lượng giáo dục đào tạo nước ta giai đoạn tới Để có thơng tin dạy học STEM, mong nhận ý kiến của Thầy/ Cô số vấn đề dưới Những thông tin để dùng vào mục đích nghiên cứu Xin Thầy/Cơ trả lời câu hỏi theo suy nghĩ của thân Trân trọng cảm ơn hợp tác Q Thầy/Cơ! PHẦN I THƠNG TIN CÁ NHÂN Họ tên: (có thể khơng ghi) Chức vụ: Đang dạy mơn: Trình độ đào tạo: Cao đẳng  đào tạo: Số năm tham gia giảng dạy:…… …… PHẦN II THÔNG TIN VỀ CHUN MƠN Câu Theo Thầy/Cơ, dạy học STEM gì? (Đánh dấu x vào cột ph TT Là thực đề tài nghiên cứu theo nhiều môn học khác Là giải vấn đề thông qua nhiều môn học Là xem xét vấn đề từ nhiều lĩnh vực, môn học khác Là liên kết nhiều môn học lại với Là thiết lập mối liên hệ tri thức từ môn học, lĩnh vực khác n Là liên hệ kiến thức thực tế vào học Là tiến hành dạy học theo dự án tổng hợp nhiều lĩnh vực Là…………………………………… 78 Câu 2.Theo Thầy/Cô, dạy học STEM có ích lợi gì? (Hãy đánh dấu vào cột tương ứng) TT Những ích lợi Làm cho q trình học tập trở nên có ý nghĩa có tính m Giúp HS phân biệt cốt yếu với quan trọng Dạy HS cách vận dụng tri thức vào tình khác n Giúp HS xác lập mối liên hệ tri thức, kĩ Làm cho kiến thức học gắn với thực tiễn Ích lợi khác (đề nghị xin ghi rõ) Câu Thầy/Cô vận dụng quan điểm dạy học theo định hướng STEM vào công tác dạy học thân chưa? Đã vận dụng dụng     Có dự định vận dụng thời gian tới  Chưa vận Nếu Thầy/Cô vận dụng tiếp tục trả lời câu 4-9 Nếu Thầy/Cô chưa vận dụng xin tiếp tục trả lời Câu 10 Câu Thầy/Cô vận dụng theo cách đây? (Hãy đánh dấu vào cột tương ứng) TT bài dạy Tích hợp nội dung của mơn học khác vào tình phải giải Tích hợp nội dung của vào vấn đề thực tế Cùng GV môn khác tích hợp vào dự án chung Khác………………………………………………………… …… vài 79 80 Câu Thầy/ Cô sử dụng phương pháp dạy học việc tổ chức dạy học STEM  Phương pháp dạy học theo dự án:  Phương pháp dạy học theo chủ đề: Phương pháp dạy học nêu giải vấn đề:   Phương pháp dạy học theo hợp đồng: Phương pháp dạy học khác (kể tên có): …………………………………… Câu Thầy/Cơ sử dụng hình thức tổ chức dạy học việc triển khai tổ chức dạy học STEM ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… …… Câu Thầy/Cô sử phương pháp kiểm tra đánh giá tổ chức dạy học STEM nội dung biên soạn? ………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… …… Câu Thầy/Cơ gặp khó khăn thực dạy học STEM? ………………………………………………………………………………… Thầy/Cơ làm để giải khó khăn đó? 81 Phụ lục 1.2: PHIẾU ĐIỀU TRA LẤY Ý KIẾN HỌC SINH Họ tên: Lớp: Trường: Xin em vui lịng cho biết ý kiến vấn đề Xin cảm ơn em! Câu hỏi 1: Thầy có thường đặt câu hỏi liên hệ thực tiễn qua trình giảng mới khơng? A Thường xuyên B Thỉnh thoảng C Không bao giờ Câu hỏi 2: Thầy có thường đưa tập sản x́t, tình có vấn đề liên quan đến thực tiễn giờ dạy lớp không? A Thường xuyên B Thỉnh thoảng: C Không bao giờ Câu hỏi 3: Thầy có thường giao nhiệm vụ cho học sinh nhà tìm mối liên hệ kiến thức của mới vấn đề xảy sống hàng ngày của em không? A Thường xuyên B Thỉnh thoảng C Không bao giờ Câu hỏi 4: Khi lên lớp thầy/cơ có thường dành thời gian cho em đặt vấn đề, câu hỏi khúc mắc em quan sát đời sống không? A Thường xuyên B Thỉnh thoảng C Không bao giờ Câu hỏi 5: Thầy/cơ có dành thời gian để giải đáp thắc mắc của em không? A Thường xuyên B Thỉnh thoảng C Không bao giờ Câu hỏi 6: Các em thường có thói quen liên hệ kiến thức lĩnh hội vào đời sống hàng ngày của em không? A Thường xuyên B Thỉnh thoảng C Không bao giờ Câu hỏi 7: Các em có thường tìm mâu thuẫn kiến thức lí thuyết học với tượng xảy thực tế không? A Thường xuyên B Thỉnh thoảng C Không bao giờ Câu hỏi 8: Trong giờ luyện tập, ơn tập, thầy/cơ có thường đưa cho em tập câu hỏi liên hệ với thực tiễn để củng cố kiến thức không? A Thường xuyên B Thỉnh thoảng 82 C Không bao giờ Câu hỏi 9: Trong giờ thực hành em có thường ý quan sát thí nghiệm tìm mâu thuẫn với kiến thức lý thuyết học không? A Thường xuyên B Thỉnh thoảng C Không bao giờ Câu hỏi 10: Trong kiểm tra,thầy/cơ có thường đưa câu hỏi /bài tập/tình có liên quan đến thực tiễn không? A Thường xuyên B Thỉnh thoảng C Không bao giờ Câu hỏi 11: Các em có thích thầy/cơ giao nhiệm vụ tìm hiểu tượng thực tiễn có liên quan đến học khơng: A Thích B Bình thường C Khơng thích Câu hỏi 12: Các em có thích vận dụng kiến thức học vào thực tiễn khơng? A Thích B Bình thường C Khơng thích Câu hỏi 13: Các em có thích tự tìm hiểu ứng dụng của hóa học vào sống khơng? A Thích B Bình thường 83 C Khơng thích Phụ lục Bài kiểm tra chủ đề Phụ lục 2.1: BÀI KIỂM TRA SỐ Câu 1: Tai người nghe âm có mức cường độ âm khoảng A từ 0dB đến 1000dB B từ 10dB đến 100dB C từ 0B đến 13dB D từ 0dB đến 130dB Câu 2: Hộp cộng hưởng có tác dụng A làm tăng tần số của âm B làm giảm bớt cường độ âm C làm tăng cường độ của âm D làm giảm độ cao của âm Câu 3: Đối với âm hoạ âm bậc dây đàn ghi ta phát A hoạ âm bậc có cường độ lớn cường độ âm B tần số hoạ âm bậc gấp đôi tần số âm C tần số âm lớn gấp đôi tần số hoạ âm bậc D tốc độ âm gấp đôi tốc độ âm bậc Câu 4: Sự phân biệt âm với hạ âm siêu âm dựa A chất vật lí của chúng khác B bước sóng biên độ dao động của chúng C khả cảm thụ sóng của tai người D lí khác Câu 5: Ở rạp hát người ta thường ốp tường tấm nhung, dạ Người ta làm để làm ? A Để âm to B Nhung, dạ phản xạ trung thực âm đến nên dùng để phản xạ đến tai người trung thực C Để âm phản xạ thu âm êm tai D Để giảm phản xạ âm Câu 6: Khi cường độ âm tăng gấp 10 lần mức cường độ âm tăng 10 dB Khi cường độ âm tăng 100 lần mức cường độ âm tăng A 20dB B 50dB C 100dB D 10000dB -5 Câu 7: Cường độ âm tại điểm môi trường truyền âm 10 W/m Biết 84 -12 cường độ âm chuẩn I0 =10 W/m Mức cường độ âm tại điểm A 50dB B 60dB C 70dB D 80dB Câu 8: Tại điểm A nằm cách nguồn âm N (nguồn điểm) khoảng NA = m, có mức cường độ âm LA = 90 dB Biết ngưỡng nghe của âm I = 0,1 nW/m Cường độ của âm tại A 2 2 A 0,1nW/m B 0,1mW/m C 0,1W/m D 0,1GW/m Câu 9: Hai âm có mức cường độ âm chênh lệch 20 dB Tỉ số cường độ âm của chúng A 10 Câu 10: Một người gõ nhát búa đường ray cách 528m, người áp tai vào đường ray nghe thấy tiếng gõ sớm 1,5s so với tiếng gõ nghe khơng khí Tốc độ âm khơng khí 330m/s Tốc độ âm đường ray A 5100m/s B 5280m/s C 5300m/s 85 D 5400m/s Phụ lục 2.2: BÀI KIỂM TRA SỐ Câu 1: Cảm giác âm phụ thuộc yếu tố sau ? A Nguồn âm môi trường truyền âm B Nguồn âm tai người nghe C Môi trường truyền âm tai người nghe D Tai người nghe thần kính thính giác Câu 2: Âm sắc A màu sắc của âm B đặc tính của âm giúp ta nhận biết nguồn âm C tính chất vật lí của âm D đặc tính sinh lí của âm hình thành dựa tần số mức cường độ âm Câu 3: Để tăng gấp đôi tần số của âm dây đàn phát ta phải A tăng lực căng dây gấp hai lần B giảm lực căng dây hai lần C tăng lực căng dây gấp lần D giảm lực căng dây lần Câu 4: Khi truyền âm từ không khí vào nước, kết luận khơng đúng? A Tần số âm không thay đổi C Tốc độ âm giảm B Tốc độ âm tăng D Bước sóng thay đổi Câu 5: Chọn kết luận Tốc truyền âm nói chung lớn nhất mơi trường A rắn B lỏng C khí D chân khơng Câu 6: Một người đứng gần chân núi hét lớn tiếng sau 7s nghe thấy tiếng vang từ núi vọng lại Biết tốc độ âm khơng khí 330m/s Khoảng cách từ chân núi đến người A 4620m Câu 7: Một ống sáo hở hai đầu tạo sóng dừng cho âm cực đại hai đầu sáo, có hai nút Chiều dài ống sáo 80cm Bước sóng của âm A 20cm B 40cm C 80cm D 160cm Câu 8: Một nguồn âm coi nguồn điểm có cơng śt  W Biết cường độ âm chuẩn I0 = 10 -12 W/m Tại điểm M cách nguồn 5m mức cường độ âm có giá trị A 39,8dB B 39,8B C 38,9dB 86 D 398dB -5 Câu 9: Cường độ âm tại điểm môi trường truyền âm 10 W/m Biết -12 cường độ âm chuẩn I0 =10 W/m Mức cường độ âm tại điểm A 60 dB B 80 dB C 50 dB D 70 dB Câu 10: Nếu khoảng thời gian từ nhìn thấy tiếng sét đến nghe thấy tiếng sấm phút khoảng cách từ nơi sét đánh đến người quan sát bao nhiêu? Biết vận tốc truyền âm không khí v = 340 m/s A 10 km B 20 km C 40 km 87 D 50 km ...ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM NGUYỄN THU HÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA ÂM? ?? - VẬT LÍ 12 THEO ĐỊNH HƯỚNG STEM NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH... lực giải vấn đề của học sinh nâng cao chất lượng giáo dục, chọn đề tài "Tổ chức dạy học chủ đề “ Các đặc trưng âm? ??- Vật lí 12 theo định hướng STEM nhằm phát triển lực giải vấn đề học sinh" Mục... TIẾN TRÌNH DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “CÁC ĐẶC TRƯNG CỦA ÂM? ?? THEO ĐỊNH HƯỚNG STEM ĐỂ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH 32 2.1 Phân tích nội dung kiến thức, chủ đề đặc trưng của âm .32