Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề áo phao xanh trong dạy học vật lý 8 theo định hướng giáo dục STEM

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG đ Ại h ọ c Sư p h m ĐẶNG THANH PHƯỚC THIÉT KÉ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “ÁO PHAO XANH” TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM LUẬN VĂN THẠC SĨ LÝ LUẬN VÀ PPDH BỘ M ô n Đ À N Ẵ N G - N Ă M 2020 vật lí ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG đ Ại h ọ c Sư p h m ĐẶNG THANH PHƯỚC THIÉT KÉ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “ÁO PHAO XANH” TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM Ngành: Lý luận PPDH Bộ mơn Vật lí Mã số: 8.14.01.11 LUẬN VĂN THẠC SĨ Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Quang Linh Đ À N Ẵ N G - N Ă M 2020 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam kết luận văn cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nghiên cứu kết luận luận văn chưa cơng bổ cơng trình nehiên cứu Đà Năng, 14 tháng 01 năm 2020 Tác giả 'lị ĐẶNG THANH PHƯỚC 11 LỜI CẢM ƠN Đe có luận văn này, cho phép bày tỏ biết ơn đến: - Ban giám hiệu, quý thầy (cô) giảng viên khoa Vật lý trường Đại học Sư phạm Đà Nang, quý thầy (cô) 2Ĩản2 viên trường đại học liên kết đào tạo truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm, hướn2 dẫn cách tiếp cận n2hiên cứu đề tài - TS Nguyễn Quang Linh với kinh nghiệm, nhiệt tình trách nhiệm cao Thầy hướng dẫn, hỗ trợ, góp ý sửa cho luận văn tơi tron2 trình nghiên cứu đề tài viết luận văn - Ban giám hiệu trường trung học sở Hoàng Văn Thụ, cô Vy Thị Việt Hà thầy tổ mơn Vật lí - Cơng nghệ trường trung học sở Hoàng Văn Thụ, thầy (cơ) bạn học lóp cao học K36 nhiệt tình giúp đỡ ủng hộ tơi q trình thực đề tài Cuối cùng, tơi xin gửi lời cám on đen gia đình, bạn bè sát cánh, giúp đỡ, động viên suốt q trình học tập hồn thành luận văn tốt nghiệp Đà Năng, 14 thảng 01 năm 2020 Tác giả ĐẶNG THANH PHƯỚC iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG BIÊU vi DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH vi MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng khách thể nghiên cứu Giả thuyết khoa h ọ c Nhiệm vụ nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu .3 6.1 Phương pháp nghiên cứu lý luân 6.2 Phương pháp điều tra khảo sát 6.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm Cấu trúc luận văn Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ DẠY HỌC STEM THEO HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VÁN ĐỀ CHO HỌC SINH 1.1 Lịch sử vấn đề nghiên cứu giáo dục STEM .4 1.1.1 Nghiên cứu giáo dục STEM giới 1.1.2 Nghiên cứu giáo dục STEM nước 1.2 Giáo dục STEM 1.2.1 Khái niệm giáo dục STEM 1.2.2 Mục tiêu giáo dục STEM 11 1.2.3 Kỹ STe M 12 1.2.4 Giáo dục STEM chương trình giáo dụcphổ thơng 13 1.2.5 Thế dạy học theo định hướng giáo dụcSTEM 16 1.2.6 Quy trình thiết kế chủ đề dạy học theo định hướng giáo dục STEM 17 1.2.7 Tiêu chí xây dựng chủ đề dạy học theo định hướng giáo dục STEM 19 1.3 Phát triển lực giải vấn đề cho học sinh dạy học theo định hướng giáo dục STEM 21 1.3.1 Khái niệm lực giải vấn đề .21 1.3.2 Các biểu lực giải vấn đề [8] 21 1.3.3 Cấu trúc lực giải vấn đ ề 22 1.3.4 Phương pháp đánh giá lực giải vấn đ ề 24 1.4 Điều tra thưc tiễn viêc day hoc theo đinh hướng giáo duc STEM trường THCS 25 1.4.1 Mục đích điều tra 25 iv 1.4.2 Phương pháp điều tra 25 1.4.3 Kết điều tra thông qua phiếu vấn 25 KẾT LUẬN CHƯƠNG 30 CHƯƠNG 31 THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM CHỦ ĐỀ “ÁO PHAO XANH” 31 2.1 Vị trí, cấu trúc, nội dung kiến thức mục tiêu chuẩn kiến thức kỹ chương “Cơ học” vật lý 31 2.1.1 Phân tích nội dung dạy học phần Cơ học - Vật lí 31 2.1.2 Mục tiêu chuẩn kiến thức kỹ 32 2.2 Thiết kế dạy học chủ đề “Áo phao xanh” theo định hướng giáo dục STEM 36 2.2.1 Lý chọn chủ đề 36 2.2.2 Mục tiêu chủ đ ề 37 2.2.3 Phân phối thời gian cho nội dung kiến thức chủ đề 37 2.2.4 Kiến thức STEM chủ đ ề 38 2.2.5 Chuẩn b ị 38 2.2.5.1 Chuẩn bị giáo viên 38 2.2.5.2 Chuẩn bị học sinh 39 2.2.6 Tiến hành hoạt động 40 2.2.6.1 Chuỗi hoạt động 40 2.2.6.2 Tổ chức hoạt động 41 2.3 Đánh giá lực GQVĐ HS trình dạy học 45 2.3.1 Các tiêu chí phiếu để giáo viên đánh giá nhóm học sinh 46 2.3.2 Các tiêu chí phiếu để học sinh tự đánh giá đánh giá đồng đẳng 47 KẾT LUẬN CHƯƠNG 49 CHƯƠNG 50 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 50 3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm .50 3.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 50 3.3 Kế hoạch thực nghiệm phạm .50 3.4 Tiến hành thực nghiệm sư phạm 51 3.5 Đánh giá kết thực nghiệm sư phạm 52 3.5.1 Đánh giá định tính 52 3.5.2 Đánh giá định lượng 54 3.6 Đánh giá chung thực nghiệm sư phạm .59 KẾT LUẬN CHƯƠNG 60 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61 Kết luận 61 Kiến nghị 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nội dung GV Giáo viên HS Học sinh GQVĐ Giải quyêt van đê HĐ Hoạt động THCS Trung học sở / —1 • • A A 4- A vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIÊU TT m A 1 • Â Tên bang biêu Trang Bảng 3.1 Bảng điểm đánh giá nhóm học sinh giáo viên Bảng 3.2 Bảng điểm tổng hợp đánh giá lực GQVĐ học sinh 55, 56 vi 55 vil DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH TT Tên hình Trang Hình 1.1 Năng lực GQVĐ 10 Hình 1.2 Kỹ STEM 12 Hình 1.3 Các hoạt động giáo dục triển khai theo định hướng giáo dục STEM chương trình giáo dục phổ thơng 16 Hình 1.4 Quy trình thiết kế chủ đề dạy học theo định hướng giáo dục STEM 17 Hình 1.5 Tiến trình dạy học theo định hướng giáo dục STEM 18 Hình 1.6 Hoạt động giải vấn đề 19 Hình 1.7 Cấu trúc lực GQVĐ 23 Hình 1.8 Thực trạng tìm hiểu, tập huấn GV giáo dục STEM 26 Hình 1.9 Ý kiến GV việc cần tổ chức hoạt động giáo dục STEM 26 trường THPT 10 Hình 1.10 Thực trạng việc vân dụng dạy học theo đinh hướng giáo 26 dục STEM 11 Hình 1.11 Những khó khăn dạy học theo định hướng 28 giáo dục STEM 12 Hình 1.12 Mức độ sử dụng thí nghiệm/ ứng dụng kỹ thuật dạy 29 học 13 Hình 1.13 Quan điềm học sinh học có thí nghiệm/ứng dụng 29 kĩ thuật 14 Hình 1.14 Quan điểm HS lý thuyết gắn liền với thực tiễn 29 15 Hình 1.15 Quan điểm học sinh việc gắn lý thuyết vơi chế tạo 29 sản phẩm 16 Hình 1.16 Nguyện vọng HS học mơn Vật lí 30 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Ngày nay, người nhân tố việc thúc đẩy phát triển xã hội, tri thức yếu tố quan trọng, đóng vai trị định Với nhu cầu ngày cao xã hội, đòi hỏi giáo dục phải có bước tiến quan trọng nhằm đào tạo chủ nhân tương lai đất nước để đáp ứng đón đầu phát triển đất nước hội nhập Vật lí với đặc thù môn khoa học thực nghiệm, nên khâu quan trọng trình đổi phương pháp dạy học Vật lí tăng cường hoạt động nghiên cứu tìm hiểu ứng dụng kỹ thuật Vật lí học sinh q trình học tập thông qua việc giao nhiệm vụ liên quan đến việc tìm hiểu cơng dụng, ngun tắc hoạt động, cấu tạo chế tạo thí nghiệm để học sinh nghiên cứu khoa học, qua giúp học sinh hiểu sâu sắc kiến thức Vật lí Thơng qua nhiệm vụ này, học sinh rèn luyện kĩ năng, kỹ xảo, giáo dục tổng hợp, hình thành tư sáng tạo tinh thần làm việc tập thể Từ đó, học sinh có hội phát triển lực người công dân thời đại Trong đề tài này, đề cập đến việc nghiên cứu vân dụng quan điểm giáo dục STEM, tương đối Việt Nam Đây phương thức giáo dục tích hợp theo cách tiếp cân liên môn thông qua thực hành, ứng dụng, trải nghiệm STEM viết tắt từ Science (Khoa học), Technology (Cơng nghệ), Engineering (Kĩ thuật) Mathematics (Tốn học) Giáo ddục STEM quan điểm dạy học theo tiếp cân liên ngành nhằm trang bị cho HS kiến thức kĩ cần thiết liên quan đến lĩnh vực Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật Tốn học Các kiến thức kĩ phải giảng dạy tích hợp giúp người học áp dụng kiến thức bối cảnh cụ thể Qua q trình nghiên cứu chương trình Vật lí 8, thấy kiến thức 10, 11, 12 chương “Cơ học” có nhiều ứng dụng đời sống kĩ thuật Giáo viên tổ chức cho nhóm học sinh nghiên cứu cấu tạo, cơng dụng, nguyên tắc hoạt động, tự thiết kế làm thí ngiệm nhà tạo hội rèn luyện kĩ năng, thao tác thí nghiệm, biết 65 Phụ lục 1: Phiếu vấn giáo viên PHTỂTI PHỎNG VẤN GIÁO VTÊN THPT (Phiếu phục vụ nghiên cứu khoa học, khơng có mục đích đánh giá giáo viên, mong thầy (cơ) hợp tác giúp đỡ) Họ tên (có thể không ghi): Đơn vị công tác: Chuyên môn giảng dạy: Xin thầy (cô) cho biết số ý kiến việc tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM Câu Thầy có tự tìm hiểu tập huấn giáo dục STEM khơng? Có □ Khơng □ Câu Theo thầy cơ, có cần tổ chức hoạt động giáo dục STEM dạy học trường phổ thơng khơng? Khơng cần □ Bình thường □ Cần Rất cần □ □ Câu Thầy (cô) vận dụng dạy học theo định hướng giáo dục STEM chưa? Chưa sử dụng □ Thường xuyên □ Thỉnh thoảng □ Rất thường xuyên □ Câu Theo thầy (cô) việc vận dụng giáo dục STEM dạy học gặp khó khăn gì?(có thể chọn nhiều phương án) Không đủ thời gian □ Không đủ phương tiện □ Học sinh không hứng thú học □ Mất nhiều thời gian thiết kế hoạt động □ Trình độ học sinh chưa phù hợp Các ý kiến khác: Xin chân thành cảm ơn thầy (cô)! □ 66 Phụ lục 2: Phiếu vấn học sinh PHIẾU PHỎNG VẤN HỌC SINH (Phiếu phục vụ nghiên cứu khoa học, mục đích đánh giá học sinh, mong em cộng tác trả lời trung thực) Họ tên (có thể khơng ghi): Lớp: .Trường: Câu Các thầy (cơ) sử dụng thí nghiệm/ứng dụng kĩ thuật dạy học mức độ nào? Không sử dụng □ Hiếm □ Rất thường xuyên Thường xuyên □ □ Câu Em có thích học có sử dụng thí nghiệm/ứng dụng kĩ thuật khơng? Khơng □ Bình thường □ Thích Rất thích □ □ Câu Em có thích học lý thuyết gắn liền với việc trải nghiệm khơng? Khơng □ Bình thường □ Thích □ Rất thích □ Câu Em có muốn áp dụng lý thuyết học để chế tạo sản phẩm gắn với thực tiến khơng? Khơng □ Bình thường □ Muốn □ Rất muốn □ Câu Em có nguyện vọng học mơn vật lí? Cứ giữ □ Tăng việc sử dụng thí nghiệm/ứng dụng kĩ thuật □ Tăng việc sử dụng thí nghiệm/ứng dụng kĩ thuật /trải nghiệm □ Các ý kiến khác: Xin chân thành cảm ơn em! 67 Phụ lục 3: Hình ảnh hoạt động tổ chức dạy học tiến hành báo cáo kết sản • • • • o • «/ • phẩm “áo phao xanh” Học sinh tiến hành tính tốn lựa chọn phương án thiết kế áo phao ■ 68 Học sinh tiến hành làm áo phao theo phương án lựa chọn Các nhóm hồn thiện thuyết trình với người sản phẩm nhóm ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC s PHẠM S ố :{ i5 ^ /Q Đ -Đ H S P CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc Đà Nang, ngày lồ thảng -9 năm 2019 QƯYÉT ĐỊNH việc giao đề tài trách nhiệm hướng dẫn luận văn thạc sĩ HIỆU TRƯỞNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM Căn Nghị định số 32/CP ngày 04 tháng năm 1994 Chính phủ việc thành lập Đại học Đà Nằng; Căn Thông tư số 08/2014/TT-BGDĐT ngày 20/3/2014 Bộ GD&ĐT việc ban hành Quy chế tổ chức hoạt động đại học vùng sở giáo dục đại học thành viên; Cân Quyết định số 6950/QĐ-ĐHĐN ngày 01/12/2014 Giám đốc Đại học Đà Nang ban hành Quy định nhiệm vụ, quyền hạn Đại học Đà Năng, sở giáo dục đại học thành viên đơn vị trực thuộc; Căn cư Thông hr số 15/2014/TT-BGDĐT ngày 15/5/2014 Bộ GD&ĐT việc ban hành Quy chế Đào tạo trình độ thạc sĩ; Căn Quyết định 1060/QĐ-ĐHSP ngày 01/11/2016 Hiệu trưởng Trường Đại học Sư phạm - ĐHĐN việc ban hành Quy định đào tạo trình độ thạc sĩ; Xét đề nghị Ban chủ nhiệm Khoa Vật lí việc Quyết định giao đề tài trách nhiệm hướng dẫn luận văn thạc sĩ; Xét đề nghị ông Trưởng Phòng Đào tạo, QUYÉT ĐỊNH: Điều 1: Giao cho học viên Đặng Thanh Phước, ngành Lí luận phương pháp dạy học mơn vật lí, khóa 36 Đà Nang, thực đề tài luận văn Thiết kế tổ chức dạy học chủ đề “Áo phao xanh" dạy học vật lí theo định hướng giáo dục STEM,dưới hướng dẫn TS Nguyễn Quang Linh, Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên Điều 2: Học viên cao học người hướng dẫn có tên Điều hưởng quyền lợi thực nhiệm vụ theo Quy chế đào tạo trình độ thạc sĩ Bộ Giáo dục Đào tạo ban hành Quy định đào tạo trình độ thạc sĩ Trường Đại học Sư phạm - Đại học Đà Nang Điều 3: Các ông (bà) Trường Phịng Tổ chức - Hành chính, Đào tạo, Kế hoạch Tài chính, Khoa Vật lí, người hướng dẫn luận văn học viên có tên Quyết định thi hànhC ' Nơỉ nhận: Như Điều 3; - Lưu: TC-HC, Đào tạo - PGS.TS LƯU TRANG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐẠI HỌC ĐÀ NẰNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC s PHẠM ĐỘC lập - Tự - Hạnh phúc BIÊN BẢN HỌP HỘI ĐÒNG CHẮM LUẬN VĂN THẠC sĩ Tên đề tài Thiết kế tổ chức dạy học chủ đề “Áo phao xanh" dạy hoc vật lí theo định hưóng giáo dục STEM Ngành: Lý luận phương pháp dạy học môn vật lý Theo Quyết định thành lập Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ số /vấ /QĐ-ĐHSP ngày Ngày họp Hội đồng: thángZnăm 2020 n g y lb th n g n ă m 2 Danh sách thành viên Hội đồng: STT HỌ VÀ TÊN CƯƠNG VỊ TRONG HỘI ĐÒNG PGS.TS Lê Văn Giáo Chủ tịch TS Nguyễn Văn Giang Thư ký TS Phạm Tấn Ngọc Thụy Phản biện TS Lê Thanh Huy Phản biện GS.TS Đỗ Hương Trà а Thành viên có mặt: ( h ủ y viên b Thành viên vắng mặt: Ư— _ б Thư ký Hội đồng báo cáo trình học tập, nghiên cứu học viên cao học đọc lý lịch khoa học (có văn kèm theo) Học viên cao học trình bày luận văn Các phản biện đọc nhận xét nêu câu hỏi (có văn kèm theo) Học viên cao học trả lời câu hỏi thành viên Hội đồng 10 Hội đồng họp riêng để đánh giá 11 Trưởng ban kiếm phiếu công bố kết 12 Kết luận Hội đồns a) Kết luận chung: Liiủỉi Jt ' 'ĩỂ ỉi Ợờu-1 {XxXLí' ^ ; /.-> ;•/' cịỉíếl íỉýịliLÂii ,-\J n ' ‘) / ắéãai_Ls'_rííKÁ?1 (I hẨíẤa._nẤưsk cj / >r;r V-.,, - i/ :•? /\ , s' ẩ ! ị il tl /• !N /-t » d ẾMỂL diúx_—ầ&£±- ■*s ??if — cV^ĩ ' fín Ú _ /9 /• Xw - LdéiìU 'Ắíi,u Ỉí-Íií