(Sáng kiến kinh nghiệm) thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM trong bài động lượng định luật bảo toàn động lượng vật lí 10 THPT

Mục lục BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN Lời giới thiệu Tên sáng kiến Tác giả sáng kiến Chủ đầu tư tạo sáng kiến Lĩnh vực áp dụng sáng kiến Ngày sáng kiến áp dụng lần đầu Mô tả chất sáng kiến: 7.1 LÝ THUYẾT VỀ GIÁO DỤC STEM TRONG TRƯỜNG TRUNG HỌC 7.1.2 Mục tiêu giáo dục STEM 7.1.3 Chủ đề STEM 7.1.4 Xây dựng chủ đề/ học STEM 7.2 Chủ đề STEM “Động lượng Định luật bảo toàn động lượng” 7.2.1 Bài “Động lượng Định luật bảo toàn động lượng” 7.2.2 Chủ đề STEM xe bong bóng sáng tạo 15 7.2.3 Tiến trình dạy học 16 Những thông tin cần bảo mật 22 Các điều kiện cần thiết để áp dụng sáng kiến 22 10 Đánh giá lợi ích thu dự kiến thu áp dụng sáng kiến theo ý kiến tác giả theo ý kiến tổ chức, cá nhân tham gia áp dụng sáng kiến lần đầu, kể áp dụng thử (nếu có) theo nội dung sau: 23 10.1 Đánh giá lợi ích thu dự kiến thu áp dụng sáng kiến theo ý kiến tác giả: 23 10.2 Đánh giá lợi ích thu dự kiến thu áp dụng sáng kiến theo ý kiến tổ chức, cá nhân: 24 11 Danh sách tổ chức/cá nhân tham gia áp dụng thử áp dụng sáng kiến lần đầu 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO 25 Lời giới thiệu Giáo dục phổ thông nước ta thực bước chuyển từ chương trình giáo dục tiếp cận nội dung sang tiếp cận lực người học, nghĩa từ chỗ quan tâm đến việc HS học đến chỗ quan tâm HS vận dụng qua việc học Để đảm bảo điều đó, định phải thực thành công việc chuyển từ phương pháp dạy học theo lối "truyền thụ chiều" sang dạy cách học, cách vận dụng kiến thức, rèn luyện kỹ năng, hình thành lực phẩm chất; đồng thời phải chuyển cách đánh giá kết giáo dục từ nặng kiểm tra trí nhớ sang kiểm tra, đánh giá lực vận dụng kiến thức giải vấn đề, coi trọng kiểm tra đánh giá kết học tập với kiểm tra đánh giá q trình học tập để tác động kịp thời nhằm nâng cao chất lượng hoạt động dạy học giáo dục Trước bối cảnh đó, ngày 18/6/2018 Thủ Tướng phủ thị 16/CT-TTg việc đẩy mạnh thực đổi chương trình, sách giáo khoa giáo dục phổ thông (GDPT) Bộ giáo dục ban hành Thông tư 32/TTBGDĐT ngày 26/12/2018 việc ban hành Chương trình giáo dục phổ thơng Giáo viên xác để tiếp tục thực đổi đồng phương pháp dạy học kiểm tra đánh giá kết giáo dục Một đổi phương pháp dạy học kiểm tra đánh giá Bộ giáo dục đào tạo, Sở GD&ĐT Vĩnh Phúc tập huấn tới giáo viên hai năm 2018 2019 dạy học chủ đề STEM trường THCS THPT Hiện nay, việc dạy học tất trường THPT theo phân phối chương trình thống Bộ giáo dục đào tạo, Sở GD&ĐT Vĩnh Phúc ban hành số văn hướng dẫn tổ nhóm chun mơn thực dạy học theo chuyên đề (chủ đề) yêu cầu đưa giáo dục STEM vào trường học Qua tập huấn giảng dạy thực tế, tiến hành thiết kế dạy học chủ đề STEM "Động lượng Định luật bảo toàn động lượng" Vật lí 10 THPT tiến hành dạy thử nghiệm Tên sáng kiến Thiết kế tổ chức dạy học chủ đề STEM "Động lượng Định luật bảo tồn động lượng" Vật lí 10 THPT Tác giả sáng kiến: Họ tên: Cao Văn Tuấn - Địa tác giả sáng kiến: Trường THPT Lê Xoay - Khu - Thị Trấn Vĩnh Tường - Vĩnh Phúc - Số điện thoại:0978074428 E_mail: caovantuan.c3lexoay@vinhphuc.edu.vn Chủ đầu tư tạo sáng kiến : Giáo viên Cao Văn Tuấn Lĩnh vực áp dụng sáng kiến : + Một số chủ đề STEM học Vật lí lớp 10 cấp THPT + Thiết kế dạy học chủ đề STEM "Động lượng Định luật bảo tồn động lượng" Vật lí 10 THPT + Bài học: Động lượng Định luật bảo toàn động lượng + Chủ đề STEM : Xe bong bóng sáng tạo + Giảng dạy động lượng, định luật bảo toàn động lượng theo hướng phát triển lực học sinh + Thiết kế tổ chức dạy học chủ đề STEM phù hợp với học sinh nhà trường sở vật chất + Điều kiện phù hợp chủ đề STEM câu lạc STEM trường THPT Lê Xoay Ngày sáng kiến áp dụng lần đầu: - Tháng 1/2020 Mô tả chất sáng kiến 7.1 LÝ THUYẾT VỀ GIÁO DỤC STEM TRONG TRƯỜNG TRUNG HỌC 7.1.1 Khái niệm giáo dục STEM Giáo dục STEM trường trung học quan điểm dạy dọc quan điểm dạy học định hướng phát triển lực học sinh thuộc lính vực Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ thuật Tốn học Các kiến thức kỹ khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật Toán tổ chức dạy học tích hợp theo chủ đề nhằm giúp học sinh vận dụng kiến thức để giải đề thực tiễn mang lại có giá trị STEM cách viết lấy chữ tiếng Anh từ: Science, Technology, Engineering, Maths Science (Khoa học): gồm kiến thức vật lý, Hóa 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 hiểu công nghệ phát triển nào, ảnh hưởng công nghệ tới sống Engineering (Kỹ thuật): phát triển sử hiểu biết học sinh cách công nghệ phát triển thông qua thiết kế kỹ thuật, tạo hội để tích hợp kiến thức nhiều môn học, giúp cho khái niệm liên quan trở nên dễ hiểu Kỹ thuật cung cấp cho học sinh kỹ để vận dụng sáng tạo sở Khoa học Toán học trình thiết kế đối tượng, hệ thống hay xây dựng quy trình sản xuất Maths (Tốn học): phát triển học sinh khả phân tích, biện luận truyền đạt ý tưởng cách hiệu thơng qua việc tính tốn, giải thích, giải pháp giải tốn học tình đặt Thuật ngữ STEM dùng hai ngữ cảnh khác ngữ cảnh giáo dục ngữ cảnh nghề nghiệp Đối với ngữ cảnh giáo dục, STEM nhấn mạnh đến tâm giáo dục môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật Tốn học Quan tâm đến việc tích hợp mơn học gắn với thực tiễn để nâng cao lực cho người học Giáo dục STEM hiểu diễn giải nhiều cấp độ như: sách STEM, chương trình STEM, nhà trường STEM, mơn học STEM, học STEM, hoạt động STEM Đối với ngữ cảnh nghề nghiệp, STEM hiểu nghề nghiệp lĩnh vực Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ thuật Tốn học 7.1.2 Mục tiêu giáo dục STEM - Phát triển lực đặc thù môn học thuộc STEM cho học sinh Đó kiến thức, kỹ liên quan đến môn học Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật Tốn Trong học sinh biết liên kết kiến thức Khoa học Toán học để giải vấn đề thực tiễn Học sinh biết sử dụng, quản lý truy cập Công nghệ Học sinh 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 có hội thách thức kinh tế cạnh tranh toàn cầu kỷ 21 Bên cạnh hiểu biết lĩnh vực Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ thuật, Tốn học, học sinh phát triển tư phê phán, khả hợp tác để thành công - Định hướng nghề nghiệp cho học sinh Giáo dục STEM tạo cho học sinh có kiến thức, kỹ mang tính tảng cho việc học bậc học cao cho nghề nghiệp tương lai học sinh Từ đó, góp phần xây dựng lực lượng lao động có lực, phẩm chất tốt, đặc biệt lao động lĩnh vực STEM nhằm đáp ứng với nguồn nhân lực cho cách mạng 4.0 để xây dựng phát triển quê hương đất nước 7.1.3 Chủ đề STEM Tiêu chí xây dựng chủ đề/ học STEM Tiêu chí 1: Chủ đề học STEM tập trung vào vấn đề thực tiễn Tiêu chí 2: Cấu trúc học STEM kết hợp tiến trình khoa học quy trìnhthiết kế kĩ thuật Tiến trình học STEM cung cấp cách thức linh hoạt đưa học sinh từ việc xác định vấn đề – yêu cầu thiết kế – đến sáng tạo phát triển giải pháp Theo quy trình này, học sinh thực hoạt động: (1) Xác định vấn đề – (2) Nghiên cứu kiến thức – (3) Đề xuất giải pháp/thiết kế – (4) Lựa chọn giải pháp/thiết kế – (5) Chế tạo mô hình (nguyên mẫu) – (6) Thử nghiệm đánh giá – (7) Chia sẻ thảo luận – (8) Điều chỉnh thiết kế Trong thực tiễn dạy học, quy trình bước thể qua hoạt động chính: HĐ1: Xác định vấn đề (yêu cầu thiết kế, chế tạo) ––> HĐ2: Nghiên cứu kiến thức đề xuất giải pháp thiết kế ––> HĐ3: Trình bày thảo luận phương án thiết kế ––> HĐ4: Chế tạo mơ hình/thiết bị theo phương án thiết kế (đã cải tiến theo góp ý); thử nghiệm đánh giá ––> HĐ5: Trình bày thảo luận sản phẩm chế tạo; điều chỉnh thiết kế ban đầu Tiêu chí 3: Phương pháp dạy học học STEM đưa học sinh vào hoạt động tìm tịi khám phá, định hướng hành động, trải nghiệm tạo sản phẩm Q trình tìm tịi khám phá thể tất hoạt động chủ đề STEM, nhiên hoạt động hoạt động trình cần khai thác triệt để Trong hoạt động học sinh thực quan sát, tìm tịi, khám phá để xây dựng, kiểm chứng quy luật Qua đó, học kiến thức đồng thời rèn luyện kĩ tiến trình như: Quan sát, đưa dự đốn, tiến hành thí nghiệm, đo đạc, thu thập số liệu, phân tích số liệu…Trong hoạt động 4, q trình tìm tòi khám phá thể giúp học sinh kiểm chứng giải pháp khác để tối ưu hoá sản phẩm Tiêu chí 4: Hình thức tổ chức học STEM lơi học sinh vào hoạt động nhóm kiến tạo Giúp học sinh làm việc nhóm kiến tạo việc khó khăn, địi hỏi tất giáo viên STEM trường làm việc để áp dụng phương thức dạy học theo nhóm, sử dụng ngơn ngữ, tiến trình u cầu sản phẩm học tập mà học sinh phải hoàn thành Làm việc nhóm thực hoạt động học STEM sở phát triển lực giao tiếp hợp tác cho học sinh Tiêu chí 5: Nội dung học STEM áp dụng chủ yếu từ nội dung khoa học toán mà học sinh học Trong học STEM, giáo viên cần kết nối tích hợp cách có mục đích nội dung từ chương trình khoa học, cơng nghệ, tin học tốn Lập kế hoạch để hợp tác với giáo viên tốn, cơng nghệ, tin học khoa học khác để hiểu rõ nội hàm việc làm để mục tiêu khoa học tích hợp học cho Từ đó, học sinh dần thấy khoa học, cơng nghệ, tin học tốn khơng phải môn học độc lập, mà chúng liên kết với để giải vấn đề Điều có liên quan đến việc học tốn, cơng nghệ, tin học khoa học học sinh Tiêu chí 6: Tiến trình học STEM tính đến có nhiều đáp án coi thất bại phần cần thiết học tập Một câu hỏi nghiên cứu đặt ra, đề xuất nhiều giả thuyết khoa học; vấn đề cần giải quyết, đề xuất nhiều phương án lựa chọn phương án tối ưu Trong giả thuyết khoa học, có giả thuyết Ngược lại, phương án giải vấn đề khả thi, khác mức độ tối ưu giải vấn đề Tiêu chí cho thấy vai trò quan trọng lực giải vấn đề sáng tạo dạy học STEM 7.1.4 Xây dựng chủ đề/ học STEM Các bước xây dựng chủ đề/ học STEM Bước 1: Lựa chọn chủ đề học Căn vào nội dung kiến thức chương trình mơn học tượng, 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 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, kĩ biết (đối với STEM vận dụng) để xây dựng học 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 Các tiêu chí phải hướng tới việc định hướng q trình học tập vận dụng kiến thức học sinh không nên tập trung đánh giá sản phẩm vật chất 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 hồn thành Các hoạt động học tổ chức lớp học (ở trường, nhà cộng đồng) 7.1.5 Quy trình thiết kế chủ đề STEM Dựa mục tiêu giáo dục STEM tiêu chí chủ đề STEM, quy trình thiết kế chủ đề dạy học STEM cho học sinh trung học thực hình sau: Vẫn đề thực tiễn (1) Ý tưởng chủ đề STEM (2) Xác định kiến thức STEM cần giải (3) Xác định mục tiêu chủ đề STEM (4) Xây dựng câu hỏi định hướng STEM (5) Vấn đề thực tiễn: hiểu tình xây có vấn đề học sinh, có tính chất kỹ thuật Nó ứng dụng sống hàng ngày, người cần giải công việc đó, kích thích học sinh tìm hiểu thực để đáp ứng nhu cầu Nó yêu cầu định hướng nghề nghiệp, đòi hỏi học sinh giải nhằm trải nghiệm số nhiệm vụ nghề nghiệp náo thực tế Ý tưởng chủ đề STEM: ý tưởng mở hình thành có tính chất kỹ thuật nhằm giải vấn đề thực tiễn học sinh gặp phải Xác định kiến thức STEM cần giải quyết: kiến thức chủ đề có liên quan đến Vật lí, Hóa học, Sinh học, Cơng nghệ, Kỹ thuật, Tốn học… Xác định mục tiêu chủ đề STEM: kiến thức kỹ năng, thái độ sản phẩm mà học sinh đạt sau thực chủ đề Xây dựng câu hỏi định hướng STEM: câu hỏi đặt cho học sinh nhằm gợi ý để giúp học sinh đề xuất giải pháp, nhiệm vụ nhằm đạt mục tiêu chủ đề 7.1.6 Dạy học mở mang tính thiết kế chủ đề STEM phát triển lực sáng tạo a) Khái niệm dạy học mở mang tính thiết kế Dạy học mở mang tính thiết kế hình thức dạy học phát giải tình có vấn đề sống nghề nghiệp liên quan đến nội dung chuyên môn Tính mở hình thức dạy học thể đặc trưng sau: - Tính đa lời giải - Khuyến khích học sinh tham gia vào giải vấn đề - Giảm bớt căng thẳng học sinh Dạy học mở mang tính thiết kế thực dựa phương pháp nghiên cứu khoa học, khuyến khích học sinh tìm kiếm tích cực có niềm vui hoạt động b) Đặc trưng dạy học mở mang tính thiết kế Dạy học mở mang tính thiết kế có đặc trưng sau: - Sự nhận thức kỹ thuật học sinh dựa kinh nghiệm học sinh với phát huy nhận thức kỹ thuật - Vai trị người giáo viên người tư vấn tổ chức cho học sinh nhận thức - Khởi dậy tò mị tìm kiếm học sinh Dạy học mở mang tính thiết kế, tạo hội cho học sinh hoạt động phát triển lực thông qua hoạt động Để thực dạy học mở mang tính thiết kế cần phải có những tình có vấn đề (hay nhiệm vụ học tập) mang tính tổng thể, có khơng gian định, có độ tự việc đưa lời giải Những lời giải học sinh tổng hợp thông qua đàm thoại q trình làm việc nhóm Hoạt động chủ yếu hoạt động người học tìm định lời giải tối ưu cho vấn đề c) Tiến trình dạy học mở mang tính thiết kế chủ đề STEM phát triển lực sáng tạo Dạy học mở mang tính thiết kế phù hợp cho nội dung mang tính thiết kế hệ thống kỹ thuật phát triển lực sáng tạo học sinh - Giáo viên khuyến khích học sinh tìm kiếm lời giải chấp nhận lời giải - Giáo viên với học sinh nhận xét để thấy lời giải - Học sinh tổ chức học theo nhóm, thảo luận, hợp tác với học lẫn Tiến trình dạy học mở mang tính thiết kế chủ đề STEM phát triển lực sáng tạo học sinh thực theo sơ đồ sau: Vấn đề mở (1) Đề xuất giải pháp (2) Đánh giá giải pháp (3) Lựa chọn giải pháp tối ưu (4) Thực giải pháp lựa chọn (5) Sản phẩm vật chất (6) Vận hành thử nghiệm (7) Sản phẩm vật chất hoàn thiện (8) (1) Vấn đề mở: tốn xuất thực tiễn có nhiều lời giải, thơng thường tốn liên quan đến kỹ thuật (2) Đề xuất giải pháp thiết kế: từ toán mở, học sinh đưa nhiều giải pháp khác để giải vấn đề (3) Đánh giá giải pháp: Trên sở giải pháp đề suất, học sinh tiến hành phân tích, đánh giá ưu nhược điểm giải pháp (4) Lựu chọn giải pháp tối ưu: sau đánh giá giải pháp, học sinh thống lựa chọn giải pháp (5) Thực giải pháp lựa chọn: sau chọn giải pháp tối ưu, học sinh tiến hành tổ chức thực giải pháp: lên kế hoạch, thiết kế vẽ, tìm kiếm vật liệu nắp ráp… (6) Sản phẩm vật chất: sau thực giải pháp, học sinh thu sản phẩm mơ hình vật chất - chức nang sản phẩm thật (7) Vận hành thử nghiệm: học sinh cho vận hành thử sản phẩm để đánh giá xem có đạt u cầu dự tính ban đầu hay không, không vận hành vận hành lỗi học sinh tiếp tục khắc phục sản phẩm đạt yêu cầu (8) Sản phẩm vật chất hoàn thiện: sản phẩm cuối sau học sinh cải tiến, khắc phục lỗi vận hành đạt yêu cầu Trong thực tế, học sinh không thực thứ tự giai đoạn từ (1) đến (8) trình bày Học sinh thực theo tiến trình sau đây: (1)→(2) →(5)→(6)→(7)→(2)→(5)→(6)→(7)→(2)→(5)→(6)→(7)→(8) hiệu dạy học đạt kết 7.2 Chủ đề STEM “Động lượng Định luật bảo toàn động lượng” 7.2.1 Bài “Động lượng Định luật bảo toàn động lượng” Xác định vấn đề cần giải học có chủ đề STEM + Xây dựng khái niệm động lượng định luật bảo toàn động lượng xuất phát từ tượng tự nhiên đơn giản vận dụng kiến thức biết định luật II III Niu Tơn Vận dụng định luật bảo toàn động lượng giải số vấn đề thực tiến: va chạm mềm, chuyển động phản lực… + Thiết kế chế tạo xe đồ chơi chuyển động từ vật liệu đơn giản Nội dung kiến thức cần xây dựng có chủ đề STEM Nội dung (45 phút): Khái niệm động lượng vật Xây dựng nội dung định luật bảo toàn động lượng + Động lượng p vật chuyển động đại lượng vectơ đo tích khối lượng m vectơ vận tốc v vật p  mv Trong hệ SI, đơn vị động lượng kilôgam mét giây (kg.m/s) + Động lượng hệ vật bẳng tổng véc tơ động lượng vật hệ: p  p1  p2  - Hệ cô lập + Định luật bảo toàn động lượng : Vectơ tổng động lượng hệ kín bảo tồn p  p' phương pháp (tập trung vào lực thực nghiệm lực mơ hình hóa) làm biến đổi trạng thái chuyển động P2: mô tả - Mô tả tượng thay tượng tự nhiên ngôn đổi trạng thái chuyển động tác ngữ vật lí quy dụng lực luật vật lí tượng P3: Thu thập, đánh giá, lựa - Nghiên cứu SGK để tìm hiểu chọn xử lí thơng tin từ mối quan hệ xung lượng nguồn khác để giải lực biến thiên động lượng vấn đề học tập vật lí P4: Vận dụng tương tự + Vận định luật II III Niu Tơn mơ hình để xây dựng kiến thức vật lí P5: Lựa chọn sử dụng + Lựa chọn kiến thức tích cơng cụ toán học phù số với véc tơ để có khái hợp học tập vật lí niệm động lượng, định luật bảo toàn động lượng, suy nguyên tắc chuyển động phản lực P6: điều kiện lí - Định luật bảo tồn động lượng tưởng tượng vật lí với hệ cô lập P7: đề xuất giả thuyết; Đề xuất mối liên hệ suy hệ khối lượng, vận tốc vật trước kiểm tra sau va chạm P8: xác định mục đích, đề Đề xuất phương án thí nghiệm xuất phương án, lắp ráp, kiểm nghiệm định luật bảo toàn tiến hành xử lí kết thí động lượng nghiệm rút nhận xét P9: Biện luận tính đắn 12 kết thí nghiệm tính đắn kết luận khái quát hóa từ kết thí nghiệm Nhóm NLTP trao đổi thơng tin X1: trao đổi kiến thức ứng dụng vật lí ngơn ngữ vật lí cách diễn tả đặc thù vật lí - Trao đổi kiến thức để mô tả thay đổi trang thái chuyển động ngơn ngữ vật lí: lực, xung lượng lực, động lượng X2: phân biệt mô tả tượng tự nhiên ngôn ngữ đời sống ngơn ngữ vật lí (chun ngành ) Sử dụng đại lượng vật lí xung lượng lực, động lượng để mô tả thay đổi trạng thái chuyển động vật X3: lựa chọn, đánh giá nguồn thông tin khác nhau, X4: mô tả cấu tạo Mô tả nguyên tắc hoạt động nguyên tắc hoạt động thiết bị chuyển động bẳng phản lực thiết bị kĩ thuật, công Như tên lửa, máy bay phản lực… nghệ X5: Ghi lại kết + Vận dụng mơ hình lí thuyết, biến từ hoạt động học đổi toán học tích số với tập vật lí (nghe véc tơ giảng, tìm kiếm thơng tin, thí nghiệm, làm việc nhóm… ) X6: trình bày kết từ Trình bày kết thu từ việc hoạt động học tập vật lí sử dụng kiến thức định luật Niu (nghe giảng, tìm Tơn kiếm thơng tin, thí nghiệm, làm việc nhóm… ) 13 cách phù hợp X7: thảo luận kết + Thảo luận để hướng đến vận dụng cơng việc định luật II III Niu Tơn để giải vấn đề liên quan nhiệm vụ học tập góc nhìn vật lí X8: tham gia hoạt động nhóm học tập vật lí Nhóm NLTP liên quan đến cá nhân C1: Xác định trình độ Xác định trình độ có có kiến thức, kĩ định luật II III Niu Tơn , thái độ cá nhân Đánh giá kĩ năng, thái độ học tập vật lí cơng việc phân cơng nhà C2: Lập kế hoạch thực kế hoạch, điều chỉnh kế hoạch học tập vật lí nhằm nâng cao trình độ thân + Lập kế hoạch, có cố gắng thực kế hoạch tìm hiểu thí nghiệm vui chuyển động phản lực C3: vai trò (cơ hội) hạn chế quan điểm vật lí đối trường hợp cụ thể môn Vật lí ngồi mơn Vật lí + Nhờ việc biết kiến thức định luật bảo toàn động lượng áp dụng vào tình cụ thể thực tiến (súng giật bắn, chuyển động tàu vũ trụ trái đất…) C4: so sánh đánh giá So sánh đánh giá khía - khía cạnh vật cạnh định luật bảo tồn động lí- giải pháp kĩ thuật lượng giải pháp bắn súng giật… khác mặt kinh tế, xã hội môi trường C5: sử dụng kiến thức + Sử dụng kiến thức chuyển vật lí để đánh giá cảnh động phản lực đề cảnh bao 14 báo mức độ an tồn thí nghiệm, vấn đề sống công nghệ đại mực độ nguy hiểm súng giật bắn… + Cảnh báo phương tiện tham gia giao thông chuyển động nhanh va chạm với gây nguy hiểm C6: nhận ảnh + Nhận vai trị định luật hưởng vật lí lên mối bảo toàn động lượng chuyển động quan hệ xã hội lịch sử phản lực phát khoa học kĩ thuật đời sống người 7.2.2 Chủ đề STEM xe bong bóng sáng tạo a) Vấn đề thực tiễn Xe bong bóng đồ chơi thú vị, hoạt động dựa nguyên lý chuyển động phản lực, làm hầu hết từ vật liệu tái chế Đồ chơi không gia công đơn giản, vật liệu dễ tìm mà cịn sử dụng tổ chức nhiều trò chơi thú vị liên quan đến chúng Tự làm xe bong bóng khơng tạo điều kiện để học sinh lĩnh hội kiến thức chuyển động phản lực mà tạo sân chơi thú vị, giúp học sinh giải trí sau học căng thẳng b) Hình thành ý tưởng chủ đề c) Kiến thức STEM chủ đề Tên sản phẩm Khoa học (S) Xe bong bóng Định luật III Newton, định luật bảo toàn động lượng, chuyển động phản lực, cân Cơng nghệ Kỹ thuật Tốn học (T) (E) (M) Máy bắn keo, kéo gắn, vật liệu: nắp chai, đũa tre, vỏi chai nhựa, bong bóng Bản vẽ quy trình lắp ráp xe bong bóng, phương án điều khiển xe bong bóng di chuyển Đo kích thước phận để tạo ra, để cắt khung… 15 áp suất mục tiêu d) Mục tiêu chủ đề: ◊ Kiến thức - Nêu nguyên lí chuyển động phản lực - Vận dụng kiến thức định luật III Niu Tơn, chuyển động phản lực, áp suất để chế tạo xe bong bóng ◊ Kỹ - Thiết kế vẽ mơ hình xe bong bóng - Chế tạo, lắp ráp đồ chơi xe bong bóng theo phương án thiết kế - Vận hành, thử nghiệm, cải tiến xe bong bóng - Làm việc nhóm, thuyết trình, lắng nghe, phản biện, bảo vệ kiến ◊ Thái độ - Hịa nhã, có tinh thần trách nhiệm nhiệm vụ chung nhóm - Nhiệt tình, động q trình gia cơng, lắp ráp xe bong bóng - Tích cực tham gia tn thủ luật chơi với trò chơi e) Bộ câu hỏi định hướng ◊ Câu hỏi khái quát - Tự làm đồ chơi thú vị từ vật liệu tái chế, hoạt động dựa nguyên lý chuyển động phản lực? ◊ Câu hỏi học - Nguyên lí cấu tạo hoạt động xe đồ chơi chuyển động phản lực gì? - Có loại mơ hình đồ chơi chuyển động phản lực? - Chế tạo xe bong bóng nào? 7.2.3 Tiến trình dạy học * Phần (45 phút lớp): Động lượng Định luật bảo toàn động lượng Ghi chú: - Mỗi nội dung gồm hoạt động khác 16 - Mỗi hoạt động gồm bước: Chuyển giao nhiệm vụ; Thực nhiệm vụ; Báo cáo, thảo luận; Kết luận Nhận định Hợp thức hóa kiến thức - Trường hợp sử dụng phương pháp phát giải vấn đề bao gồm hoạt động: TT Hoạt động Nội dung Năng lực hình thành Tình xuất phát - đề xuất vấn đề Khái niệm động lượng Chuyển nhiệm vụ giao Giáo viên cho quan sát va chạm hai vật (Hai bi mặt phẳng ngang, hai xe đệm không khi, video va chạm của hai vật) GV đặt câu hỏi, trình va chạm hai vật có đại lượng vật lí bảo toàn ? + Học sinh làm việc cá nhân nhóm K1; đưa ý đại lượng bảo toàn vị dụ X1 va chạm hai vật Thực nhiệm vụ Báo cáo, thảo Giáo viên tổ chức cho học sinh trình luận bày thảo luận dự đốn đại lượng bảo tồn va chạm hai vật K2; - Hs phát biểu đại lượng bảo tồn: vận tốc, tích khối lượng vận tốc… Phát biểu vấn đề Tích khối lượng vận tốc hệ vật có đại lượng bảo toàn 17 Đề xuất giải pháp giải vấn đề Chuyển nhiệm vụ giao Hãy đề xuất cách để chứng minh giải thuyết Thực nhiệm vụ HS làm việc cá nhân nhóm Nghiên cứu SGK tài liệu tham khảo Báo cáo, thảo + Mỗi nhóm cử đại diện báo cáo trước luận lớp - Các lớp lắng nghe, đưa ý kiến thảo luận - Giáo viên xác nhận ý kiến trường hợp Lựa chọn giải Sử dụng mơ hình lí thuyết pháp Sử dụng phương pháp thực nghiệm Thực giải pháp giải vấn đề (Lí thuyết) Chuyển nhiệm vụ giao Sử dụng kiến thức vật lí học để Thực nhiệm vụ Vận dụng định luật II III Niu Tơn Báo cáo, thảo F21  F12 luận m1 a1  m2 a m1 v1 v2  m t t ' ' m1 (v1  v1 ) m (v  v )  t t ' ' m1 v1  m2 v2  m1 v1  m2 v2 18 tr4 Kết luận, nhận Đại lương tích khối lượng định vận tốc động lượng + Tổng động lượng hệ hai vật tương tác đại lượng bảo toàn Chú ý với vật khối lượng m chịu tác dụng lực F khoảng thời gian t đại lượng F.t gọi xung lượng lực Thực giải pháp giải vấn đề (Thực hành) Chuyển nhiệm vụ giao Giáo viên giới thiệu thí nghiệm hai vật va chạm đệm khơng khí Các em thiết kế phương án thí nghiệm kiểm nghiệm kết luận trên? Thực nhiệm vụ HS thiết kết phương án đo - Quãng đường thời gian để tìm vận tốc vật trước sau va chạm - Ghi kết vận tốc xác định Báo cáo, thảo Các nhóm HS báo cáo kết thí luận nghiệm thảo luận Kết luận, nhận + Kết luận phù hợp kết định, hợp thức thu từ thực nghiệm suy luận lí hóa kiến thức thuyết + Kết luận định luật bảo tồn động lượng cho hệ kín * Phần 2: (45 phút lớp) Tổ chức dạy học chủ đề STEM xe chuyển động nhờ bong bóng sáng tạo Dụng cụ vật liệu cần thiết để học sinh tự làm xe bong bóng Tên sản phẩm Vật liệu chuẩn bị Hình minh họa vật 19 liệu Xe bong bóng vỏ chai nhựa/ giấy foam, 10 cm ống nước/ bánh xe nhựa, 01 bóng bóng, ống hút, que xiên, súng bắn keo Phương án 1(45 phút lớp): Tổ chức hoạt động thiết kế, chế tạo xe bong bóng * Chuẩn bị: Giáo viên chuẩn bị video hướng dẫn thiết kế, lắp ráp đồ chơi xe bong bóng Giáo viên chuẩn bị vật liệu, dụng cụ cần thiết theo video hướng dẫn Thời gian tổ chức: 45 phút * Giao nhiệm vụ: Hình thức hoạt động: làm việc tồn lớp Giáo viên giao nhiệm vụ cho nhóm: Từ vật liệu dễ tìm băng dính, chai nhựa, đũa tre, bong bóng, 04 bánh xe nhựa (nắp chai),… thiết kế chế tạo đồ chơi xe bong bóng? * Hướng dẫn phác thảo vẽ thiết kế Hình thức hoạt động: làm việc toàn lớp Câu hỏi định hướng - Đồ chơi xe bong bóng gồm phận nào? - Bộ phận động lực xe bong bóng làm nào? Giáo viên phác thảo vẽ phương án thiết kế đồ chơi xe bong bóng * Gia công, lắp ráp thử nghiệm đồ chơi xe bong bóng Hình thức hoạt động: làm việc nhóm Yêu cầu xe đồ chơi bong bóng: chuyển động thẳng phía trước, xa tốt 20 Bước 1: Giáo viên dụng cụ, vật liệu cần thiết để chế tạo xe đồ chơi bong bóng cho nhóm Học sinh xem video hướng dẫn lần Bước 2: Các nhóm tiến hành gia cơng, lắp ráp đồ chơi xe bong bóng Các cơng việc nhóm cần thực hiện: lắp ráp phận động lực; lắp ráp khung xe; Bước 3: Vận hành thử nghiệm đồ chơi xe bong bóng Thổi bong bóng đặt xe xuống đất, quan sát trình di chuyển xe Nếu xe không chuyển động hay chuyển động bị lệch, di chuyển đoạn đường ngắn cần gia cơng, chế tạo lại xe * Nhận xét đánh giá Bước 1: Các nhóm nộp lại dụng cụ, vật liệu dư cho giáo viên Giáo viên thụ lại đồ chơi xe bong bóng từ nhóm Bước 2: Nhận xét trình làm việc nhóm Nhận xét chung tồn lớp Nhận xét riêng nhóm, khen lời nhóm làm tốt, nhắc nhở lời nhóm khơng hồn thành nhiệm vụ Phương án 2: Tổ chức hoạt động ngoại khóa với trị chơi sử dụng xe bong bóng * Hoạt động 1: Thi chế tạo xe bong bóng Bước 1: Người quản trị trình diễn (Vận hành mẫu ) Xe bong bóng trước tồn thể học sinh Bước 2: Cơng bố luật chơi Các đội có phút để quan sát mẫu xe mẫu Sau đó, độ chơi cung cấp dụng cụ sau: Súng bắn keo, băng dính, nắp chai, ống hút, đũa tre, bong bóng… Yêu cầu đội chơi chế tạo xe thành công nhanh đội chiến thắng Bước 3: Các đội chơi chế tạo Xe bong bóng vận hành thử Bước 4: Ghi nhận kết thi * Hoạt động 2: Cuộc thi chạy xe xa 21 Bước 1: Công bố luật chơi Các đội chơi sử dụng Xe bong bóng chế tạo Các đội chơi cho xe xuất phát vị trí, đội chơi có xe chuyển động xa (theo đường thẳng vng góc với đường xuất phát) đội chiến thắng Cuộc thi tổ chức thành lượt Các đội chơi có lần thi nháp Bước 2: Tổ chức thi Chạy xe xa Bước 3: Ghi nhận kết * Hoạt động 3: Cuộc thi xe đích Bước 1: Cơng bố luật chơi Các đội chơi sử dụng Xe bong bóng chế tạo để tham gia thi Các đội chơi điều khiển xe chuyển động đích (Cột cờ) cách vạch xuất phát m đến m Có ba lượt chơi, đội chơi có khoảng cách gần cờ đội chiến thắng Các đội chơi có lần thi thử Bước 2: Tổ chức thi xe đích Bước 3: Tổng kết nghi nhận kết trao thưởng * Tổng kết, nhận xét hoạt động Những thông tin cần bảo mật Sáng kiến kinh nghiệm không cần bảo mật Các điều kiện cần thiết để áp dụng sáng kiến Để thực sáng kiến có hiệu theo định hướng đổi chương trình sách giáo khoa vật lí trường phổ thông là: + Ngày 12/9/2019 Sở giáo dục đào tạo có văn 1198/HD-SGDĐT hướng dẫn thực nhiệm vụ Giáo dục trung học năm học 2019-2020, yêu cầu nhà trường THPT THCS tổ chức hoạt động trải nghiệm, tổ chức hoạt động giáo dục theo chủ đề STEM Tháng 12 năm 2019, Sở Giáo Dục Đào Tạo Vĩnh Phúc tổ chức tập huấn ngày cho tất giáo viên mơn vật lí xây dựng kế hoạch giáo dục STEM trường PT cho giáo viên cán quản lí mơn vật lí 22 + Giáo viên thiết kế chủ đề STEM dạy học phù hợp với đối tượng, xây dựng kế hoạch thức kế hoạch giáo dục STEM theo văn hướng dẫn + Học sinh phải chủ động, tích cực, tự giác sáng tạo hoạt động học tập Người học phải thực đạt tri thức kĩ môn mà quan trọng tiếp thu kiến thức, hình thành lực liên quan đến ngành nghề hoạt STEM học Từ đó, giúp học sinh dần hình thành lực tích hợp, sáng tạo liên quan đến Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ thuật Tốn học phù hợp lực em 10 Đánh giá lợi ích thu dự kiến thu áp dụng sáng kiến theo ý kiến tác giả theo ý kiến tổ chức, cá nhân tham gia áp dụng sáng kiến lần đầu, kể áp dụng thử (nếu có) theo nội dung sau: Khi thử nghiệm tổ chức dạy học chủ đề STEM “Động lượng Định luật bảo toàn động lượng” lớp 10A5 vào tháng năm 2020 Qua việc thiết kế tổ chức dạy học chủ đề STEM thấy số điều sau đây: Đa số học sinh lớp hứng thú với hoạt động học tập, chủ động tích cực tham gia vào hoạt động học tập Các em thấy cần thiết phải gắn kiến thức định luật bảo toàn động lượng, chuyển động phản lực với yêu cầu thiết kế chế tạo xe đồ chơi bong bóng Các em áp dụng kiến thức Khoa học, Kỹ thuật, Cơng nghệ Tốn thực nhiệm vụ giao Các em trao đổi thảo luận với với giáo viên từ phát triển lực giải vấn đề thực tiễn 10.1 Đánh giá lợi ích thu dự kiến thu áp dụng sáng kiến theo ý kiến tác giả: + Việc đổi phương pháp dạy học, vận dụng phương pháp kĩ thuật dạy học tích cực, thiết kế tổ chức dạy học chủ đề STEM vật lí định hướng cho công việc giảng dạy giáo viên cán quản lí giáo dục, giúp giáo viên có thay đổi để đáp ứng u cầu chương trình giáo dục phổ thơng theo thông tư bàn hành Giúp giáo viên học sinh chủ động, tích cực tìm hiểu kiến thức chương trình giáo dục hành thiết kế tổ chức chủ đề STEM phù hợp với điều kiện nhà trường học sinh 23 Thông qua hoạt động, chủ đề STEM học sinh phát triển lực đặc thù STEM, lực cốt lõi định hướng nghề nghiệp Các thiết bị dạy học, phịng học mơn ứng dụng công nghệ thông tin dạy học sử dụng tốt cho việc đổi phương pháp dạy học + Từ việc thiết kế tổ chức dạy học chủ đề STEM, giáo viên, cán quản lí có kế hoạch cho việc phát triển hướng giáo dục STEM nhà trường 10.2 Đánh giá lợi ích thu dự kiến thu áp dụng sáng kiến theo ý kiến tổ chức, cá nhân: Sáng kiến thiết kế tổ chức chủ đề STEM phù hợp với giáo viên học sinh nhà trường Sáng kiến góp phần vào đổi phương pháp dạy học vật lí theo định hướng pháp triển lực học sinh + Sáng kiến áp dụng cho giáo viên nhóm vật lí trường THPT Lê Xoay huyện Vĩnh Tường Sáng kiến góp phần vào đổi nội dung sinh hoạt tổ chuyên môn trường THPT Lê Xoay Sáng kiến góp phần để giáo viên vật lí có kế hoạch thiết kế tổ chức dạy học chủ đề STEM phù hợp với chương trình 11 Danh sách tổ chức/cá nhân tham gia áp dụng thử áp dụng sáng kiến lần đầu Số Tên tổ TT nhân chức/cá Địa Cao Văn Tuấn Trường THPT Lê Xoay Phạm vi/Lĩnh vực áp dụng sáng kiến Khối 10 THPT Lê Xoay 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách giáo khoa Vật lí 10, chương trình chuẩn nâng cao, NXB giáo dục 2016 Thiết kế tổ chức dạy học chủ đề STEM cho học sinh THCS THPT, Nguyễn Thanh Nga (chủ biên) NXB ĐH Sư Phạm TP HCM năm 2018 Tập huấn cán quản lí giáo viên xây dựng chủ đề giáo dục STEM giáo dục trung học, năm 2019 Tập huấn giáo viên dạy học phát triển lực học sinh, Vụ giáo dục trung học năm 2014 SKKN “xây dựng chuyên đề dạy học kiểm tra đánh giá theo định hướng phát triển lực học sinh” công nhận cấp sở năm 2018 Hướng dẫn thực nhiệm vụ Giáo dục trung học năm học 2019-2020, Số 1198/HD-SGDĐT ngày 12 tháng năm 2019, Sở Giáo dục Đào tạo Vĩnh Phúc 25 Vĩnh Tường, ngày tháng năm 2020 Thủ trưởng đơn vị Vĩnh Tường, ngày tháng năm 2020 Tác giả sáng kiến Lê Văn Thức Cao Văn Tuấn 26 ... luật bảo tồn động lượng" Vật lí 10 THPT + Bài học: Động lượng Định luật bảo toàn động lượng + Chủ đề STEM : Xe bong bóng sáng tạo + Giảng dạy động lượng, định luật bảo toàn động lượng theo hướng... đề (chủ đề) yêu cầu đưa giáo dục STEM vào trường học Qua tập huấn giảng dạy thực tế, tiến hành thiết kế dạy học chủ đề STEM "Động lượng Định luật bảo tồn động lượng" Vật lí 10 THPT tiến hành dạy. .. caovantuan.c3lexoay@vinhphuc.edu.vn Chủ đầu tư tạo sáng kiến : Giáo viên Cao Văn Tuấn Lĩnh vực áp dụng sáng kiến : + Một số chủ đề STEM học Vật lí lớp 10 cấp THPT + Thiết kế dạy học chủ đề STEM "Động lượng Định luật bảo tồn động