Tổ chức dạy học chủ đề STEM chế tạo động cơ điện một chiều nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Phạm Thị Hồng Hảo TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ STEM “CHẾ TẠO ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU” NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Phạm Thị Hồng Hảo TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ STEM “CHẾ TẠO ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU” NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH Chuyên ngành : Lí luận phương pháp dạy học mơn Vật lí Mã số : 8140111 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN ANH THUẤN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 2020 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn “Tổ chức dạy học chủ đề STEM “Chế tạo động điện chiều” nhằm phát triển lực giải vấn đề học sinh” cơng trình nghiên cứu tôi, thực hướng dẫn khoa học TS Nguyễn Anh Thuấn Các số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khoa học khác TP HCM, tháng 11 năm 2020 Tác giả Phạm Thị Hồng Hảo LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Anh Thuấn định hướng đề tài, tận tình bảo, trực tiếp hướng dẫn tơi q trình nghiên cứu hồn thành luận văn Tôi xin trân trọng cảm ơn thầy cô giáo phịng sau đại học, Khoa Vật lí Trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh truyền đạt cho kiến thức quý báu, để thực thành công đề tài Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu trường Trung học phổ thông Đinh Tiên Hoàng em học sinh lớp 11T1 tạo điều kiện thuận lợi, nhiệt tình giúp đỡ thời gian thực nghiệm Cuối xin bày tỏ lịng biết ơn đến gia đình, bạn bè bạn học viên cao học Khóa 29 động viên giúp đỡ tơi q trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận văn Xin trân trọng cảm ơn! TP HCM, tháng 11 năm 2020 Tác giả Phạm Thị Hồng Hảo DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt STT Nội dung GQVĐ Giải vấn đề GV Giáo viên HS Học sinh NL Năng lực TP Thành phố THPT Trung học phổ thông MỤC LỤC Trang phụ bìa LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ MỞ ĐẦU CHƯƠNG CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ DẠY HỌC STEM THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH 1.1 Năng lực giải vấn đề học sinh 1.1.1 Khái niệm lực 1.1.2 Năng lực giải vấn đề 1.1.3 Cấu trúc lực giải vấn đề 1.2 Dạy học STEM 10 1.2.1 Khái niệm dạy học STEM 10 1.2.2 Tiêu chí xây dựng chủ đề/ học STEM 11 1.2.3 Quy trình xây dựng chủ đề STEM 13 1.3 Thực trạng dạy học môn Vật lí theo định hướng giáo dục STEM địa bàn thành phố Vũng Tàu 15 1.3.1 Mục đích điều tra 15 1.3.2 Phương pháp điều tra 15 1.3.3 Đối tượng điều tra 16 1.3.4 Kết điều tra 16 1.4 Kết luận chương 24 CHƯƠNG XÂY DỰNG VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ STEM “CHẾ TẠO ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU” 26 2.1 Mục tiêu dạy học chủ đề STEM “Chế tạo động điện chiều” 26 2.2 Xây dựng chủ đề STEM “Chế tạo động điện chiều” 27 2.3 Các kiến thức thể lĩnh vực STEM chủ đề 43 2.4 Tiến trình hoạt động nhằm phát triển lực giải vấn đề chủ đề STEM “Chế tạo động điện chiều” 44 2.5 Công cụ đánh giá lực giải vấn đề học sinh 59 2.5.1 Cách thức đánh giá lực giải vấn đề q trình hồn thành sản phẩm 59 2.5.2 Bảng đánh giá lực giải vấn đề (Rubric) 62 2.6 Kết luận chương 67 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 68 3.1 Mục đích nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 68 3.1.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 68 3.1.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 68 3.2 Đối tượng thời gian thực nghiệm sư phạm 68 3.2.1 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 68 3.2.2 Thời gian thực nghiệm sư phạm 68 3.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 69 3.4 Kế hoạch thực nghiệm sư phạm 70 3.5 Đánh giá kết thực nghiệm sư phạm 70 3.6 Kết luận chương 87 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Cấu trúc lực giải vấn đề Bảng 2.1 Tiêu chí đánh giá sản phẩm 32 Bảng 2.2 Chuẩn kiến thức, kĩ học để tìm hiểu nguyên tắc hoạt động động điện chiều 33 Bảng 2.3 Chuẩn kiến thức, kĩ học để tìm hiểu lực từ 34 Bảng 2.4 Kiến thức để tìm hiểu việc chế tạo động thành quạt mini 35 Bảng 2.5 Tiêu chí đánh giá sản phẩm động điện chiều 35 Bảng 2.6 Tiêu chí đánh giá sản phẩm poster thuyết trình 36 Bảng 2.7 Các kiến thức thể lĩnh vực STEM chủ đề 43 Bảng 2.8 Năng lực thành phần lực giải vấn đề trình chế tạo động điện chiều 59 Bảng 2.9 Bảng đánh giá lực giải vấn đề trình chế tạo động điện chiều 62 Bảng 3.1 Kế hoạch thực nghiệm sư phạm 70 Bảng 3.2 Danh sách HS đánh giá 71 Bảng 3.3 Danh sách HS chia nhóm tham gia thực nghiệm 72 Bảng 3.4 Kết đánh giá NL GQVĐ học sinh buổi 74 Bảng 3.5 Kết đánh giá NL GQVĐ học sinh buổi 77 Bảng 3.6 Kết đánh giá NL GQVĐ học sinh buổi 79 Bảng 3.7 Kết đánh giá NL GQVĐ học sinh buổi 80 Bảng 3.8 Kết đánh giá NL GQVĐ học sinh buổi 84 Bảng 3.9 Kết nhóm 85 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Chuỗi hoạt động thực quy trình thiết kế kĩ thuật 12 Hình 2.1 Bản vẽ thiết kế động điện chiều 29 Hình 2.2 Khung dây đồng 29 Hình 2.3 Nam châm đất 29 Hình 2.4 Miếng kim loại mỏng làm quét 30 Hình 2.6 Vận hành động sau lắp ráp 30 Hình 2.7 Đo tần số quay động máy đo tần số 31 Hình 2.8 Đo công suất động 31 Hình 2.9 Các dụng cụ thí nghiệm để khảo sát lực từ tác dụng lên dây dẫn từ trường 49 DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ Biểu đồ 1.1 Hiểu biết GV STEM 16 Biểu đồ 1.2 Sự áp dụng mơ hình giáo dục STEM vào mơn Vật lí 17 Biểu đồ 1.3 Đánh giá cần thiết việc phát triển lực GQVĐ HS 17 Biểu đồ 1.4 Mức độ GV kết nối mơn học khác vào dạy học Vật lí 18 Biểu đồ 1.5 Sự phù hợp việc tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM vào trường học 19 Biểu đồ 1.6 Sự cần thiết việc tổ chức giảng theo chủ đề STEM dạy học Vật lí 20 Biểu đồ 1.7 Sự hiểu biết mơ hình giáo dục theo định hướng STEM HS 21 Biểu đồ 1.8 Mức độ tham gia HS vào hoạt động STEM 21 Biểu đồ 1.9 Sự mong muốn tham gia hoạt động STEM HS 23 ... động dạy học chủ đề STEM ? ?Chế tạo động điện chiều? ?? nhằm phát triển lực giải vấn đề học sinh Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng hoạt động dạy học tổ chức dạy học chủ đề STEM ? ?Chế tạo động điện chiều? ??... VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ STEM “CHẾ TẠO ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU” 26 2.1 Mục tiêu dạy học chủ đề STEM ? ?Chế tạo động điện chiều? ?? 26 2.2 Xây dựng chủ đề STEM ? ?Chế tạo động điện chiều? ??... VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Phạm Thị Hồng Hảo TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ STEM “CHẾ TẠO ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU” NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH Chuyên