3.1.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm
Đánh giá tính khả thi của các tiến trình dạy học chủ đề tích hợp STEM “Truyền nhiệt” đã được xây dựng và hiệu quả của việc giảng dạy thực tế đối với HS ở trường THCS.
Đánh giá việc phát huy năng lực tìm hiểu tự nhiên của HS ở trường THCS. Từ thực nghiệm rút ra những thiếu sót để rút kinh nghiệm, kịp thời chỉnh sửa và
bổ sung để đề tài được hoàn thiện.
3.1.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm
Giới thiệu tổng quan chủ đề tích hợp STEM “Truyền nhiệt” cho HS. Tiến hành dạy học chủ đề tích hợp STEM “Truyền nhiệt”.
Kiểm tra, đánh giá HS sau khi học chủ đề tích hợp STEM “Truyền nhiệt”. Xử lý, phân tích kết quả thực nghiệm, từ đó rút ra kết luận cần thiết.
3.2.Đối tượng, thời gian và nội dung thực nghiệm sư phạm 3.2.1. Đối tượng thực nghiệm sư phạm 3.2.1. Đối tượng thực nghiệm sư phạm
Lớp 8A8 trường THPT Lương Thế Vinh, Quận 1, Tp.HCM. Sĩ số lớp là 28 HS.
Ý thức học tập tốt. Học lực khá giỏi.
3.2.2. Thời gian thực nghiệm sư phạm
Từ ngày 21/02/2019 đến 18/03/2019.
3.2.3. Nội dung thực nghiệm sư phạm
Thứ 5 (21/02/2019): Trao đổi với lớp về việc dạy học chủ đề tích hợp STEM “Truyền nhiệt” và chia nhóm.
Thứ 2 (25/02/2019) (Tiết 1 và 2): Giới thiệu tổng quan về chủ đề “Nhiệt kế”, HS xác định được yêu cầu “Thiết kế và chế tạo nhiệt kế”; nghiên cứu các kiến thức trọng tâm và xây dựng bản thiết kế nhiệt kế.
Thứ 2 (04/03/2019) (Tiết 4): HS chế tạo, thực nghiệm và trình bày sản phẩm nhiệt kế.
Thứ 2 (11/03/2019) (Tiết 5 và 6): Giới thiệu tổng quan về chủ đề “Đèn kéo quân”, HS xác định được yêu cầu “Thiết kế và chế tạo đèn kéo quân”; nghiên cứu các kiến thức trọng tâm và xây dựng bản thiết kế đèn kéo quân.
Thứ 5 (14/03/2019) (Tiết 7): HS trình bày bản thiết kế đèn kéo quân, nghe góp ý, phản biện và hoàn thiện bản thiết kế.
Thứ 2 (18/03/2019) (Tiết 8): HS chế tạo, thực nghiệm và trình bày sản phẩm đèn kéo quân.
3.3.Phương pháp thực nghiệm sư phạm
Lên lớp dạy theo tiến trình dạy học chủ đề tích hợp STEM “Truyền nhiệt” đã xây dựng.
Quan sát, ghi chép lại những hoạt động của HS diễn ra tại lớp học, sau đó phân tích để rút ra kinh nghiệm, đánh giá tính khả thi của tiến trình dạy học đã soạn, chỉnh sửa và bổ sung để chủ đề được hoàn thiện.
Trong quá trình thực nghiệm sư phạm, GV đánh giá quá trình học tập của HS thông qua các phiếu học tập, các phiếu đánh giá, thái độ và tinh thần học tập trên lớp.
3.4.Kết quả thực nghiệm sư phạm
3.4.1. Phân tích diễn biến của quá trình thực nghiệm sư phạm.
Sau khi giới thiệu tổng quan về chủ đề tích hợp STEM “Truyền nhiệt” và 2 chủ đề nhỏ là “Nhiệt kế” và “Đèn kéo quân”, GV phát phiếu học tập – HĐ 1.1, HS có 15 phút để làm phần I, có 15 phút để làm phần II và III.
Đa số HS đều làm chính xác câu 1, 2 và 3; câu số 4 về đổi đơn vị nhiệt độ, còn nhiều em gặp khó khăn.
Sau khi tìm hiểu về cấu tạo và nguyên lý của nhiệt kế và các tiêu chí đánh giá sản phẩm, HS sẽ phải xác định được kiến thức cần thiết để có thể “Thiết kế và chế tạo nhiệt kế”. Phần IV này thể hiện được 2 tiêu chí “đề xuất vấn đề, đặt câu hỏi cho vấn đề” và “đưa ra phán đoán và xây dựng giả thuyết” của năng lực tìm hiểu tự nhiên, nên thông qua hoạt động này, GV có thể đánh giá được năng lực ban đầu của HS.
Phần lớn các nhóm đều đưa ra được kiến thức “sự nở vì nhiệt của các chất” và kiến thức về “sự dẫn nhiệt”. Ngoài những kiến thức cần thiết, nhiều nhóm nêu nhiều kiến thức không cần thiết như kiến thức về “hội họa”, về “công nghệ thông tin” Có 1 nhóm đề xuất được kiến thức “tính chất của các vật liệu” rất chính xác nên có 3 nhóm đạt mức độ 2 và 1 nhóm đạt mức độ 3 ở tiêu chí này.
Khi đã xác định được kiến thức cần học, GV phát phiếu học tập – HĐ 1.2, HS có 30 phút làm phần I, 30 phút làm phần II và III. Phần I là phần HS tiếp nhận kiến thức tích hợp môn Vật Lý và môn Công nghệ và vận dụng những kiến thức đó để giải quyết các tình huống thực tế.
Tiếp đến, HS bắt tay vào thảo luận, xây dựng bản thiết kế nhiệt kế và lập kế hoạch trình bày bản thiết kế đó. Thông qua hoạt động này, GV có thể đánh giá được tiêu chí “lập kế hoạch thực hiện” ở HS.
Bản thiết kế các nhóm có thể về nhà để hoàn thiện nên phần lớn bản vẽ còn sơ sài, tuy nhiên có 1 nhóm bản vẽ khá đầy đủ và rõ ràng. Phần lập bản kế hoạch, đa phần các nhóm còn làm với nội dung công việc ngắn gọn, chưa đầy đủ. Có 1 nhóm đưa ra được phương pháp rất sáng tạo là “vẽ lại bản thiết kế trên máy tính”, thể hiện HS đã biết ứng dụng công nghệ thông tin vào giải quyết các vấn đề. Nhìn chung, các nhóm ở mức độ 2, riêng có 1 nhóm đạt được mức độ 3.
Tiết tiếp theo, GV tổ chức cho HS thuyết trình bản thiết kế, góp ý và phản biện lẫn nhau để hoàn thiện bản vẽ. Các nhóm có sự chuẩn bị bài thuyết trình khá tốt, đóng góp ý kiến và phản biện rất sôi nổi. Có một vấn đề mà các nhóm phản biện lẫn nhau rằng nhiệt kế nên dùng bình thủy tinh hay chai nhựa, một số nhóm đưa ra quan điểm giải thích rất phù hợp như bình thủy tinh chịu được nhiệt độ cao, trong khi đó, chai nhựa chi phí thấp và khó vỡ, nên các nhóm đã thống nhất dùng vật liệu nào cũng được quan trọng là phải chọn được bình hoặc chai phù hợp như bình thủy tinh phải mỏng hoặc chai nhựa phải chịu được nhiệt độ cao. Tuy nhiên, có 1 nhóm thiết kế đường kẻ vạch chia độ nằm trên thân chai, bị các nhóm khác phản biện nhưng nhóm đã không chịu lắng nghe và có thái độ khó chịu. Dựa vào hoạt động thuyết trình bản thiết kế, GV đánh giá được năng lực ở 2 tiêu chí “thực hiện kế hoạch” và “viết, trình bày báo cáo và thảo luận” với 1 nhóm đạt mức 1, 1 nhóm đạt mức 2 và 2 nhóm đạt mức 3.
Tiết cuối cùng của chủ đề “Nhiệt kế”, các nhóm sẽ tiến hành chế tạo, thử nghiệm và trình bày sản phẩm. Có 2 nhóm chế tạo được sản phẩm khá đẹp mắt nhưng chỉ có 1 nhóm có nhiệt kế hoạt động chính xác.
Thông qua chủ đề, HS đã học được các kiến thức mới và vận dụng các kiến thức để làm ra sản phẩm, nên việc học tập trở nên có ý nghĩa và tạo hứng thú cho HS.
Hình 3.5. Một số hình ảnh sản phẩm nhiệt kế của HS
Các nhóm đề xuất phương án điều chỉnh và hoàn thiện sản phẩm vào phiếu học tập – HĐ 1.5 và chia sẻ những khó khăn, kinh nghiệm khi trải nghiệm chủ đề này. Thông qua phiếu này, GV có thể đánh giá được tiêu chí “ra quyết định và đề xuất ý kiến”. Do mới bước đầu làm quen với việc cải tiến sản phẩm cũng như suy nghĩ về khó khăn khi làm việc, nên các nhóm trình bày rất ít, nên GV đánh giá 3 nhóm ở mức 1 và 1 nhóm ở mức 2.
Kết thúc chủ đề “Nhiệt kế”, GV nhận xét, đánh giá chung quá trình học tập của HS, do HS còn bỡ ngỡ với việc học theo chủ đề nên một số HS chưa theo kịp hoặc không tích cực hoạt động nhóm. GV nhắc nhở để HS rút kinh nghiệm với chủ đề tiếp theo – chủ đề “Đèn kéo quân”.
Tiết tiếp theo, GV giới thiệu tổng quan về chủ đề “Đèn kéo quân” và phát phiếu học tập cho HS thảo luận nhóm. Do đã rút được kinh nghiệm ở chủ đề trước, ở chủ đề này, HS hoàn thành các phiếu học tập rất nhanh, tuy nhiên độ chính xác chưa cao.
Ở hoạt động thiết kế bản vẽ, có 1 nhóm HS còn thiết kế thử cánh chong chóng để xác định hình dạng cánh như thế nào sẽ quay ổn định nhất. Về bản vẽ kỹ thuật, có 1 nhóm vẽ khá đẹp và chính xác. GV đánh giá 2 tiêu chí “đề xuất vấn đề, đặt câu hỏi cho vấn đề” và “đưa ra phán đoán và xây dựng giả thuyết” của các nhóm đều ở mức 3.
Ở phần lập bản kế hoạch trình bày bản thiết kế, HS đã ghi chi tiết công việc của từng thành viên hơn nên mức độ ở tiêu chí “lập kế hoạch thực hiện” của các nhóm cũng đã được nâng lên. Có 1 nhóm đạt mức 2 và 3 nhóm đạt mức 3.
Hình 3.6. Một số hình ảnh HS thực hiện phiếu học tập – HĐ 2.2
Tiết tiếp theo, GV tổ chức cho HS thuyết trình bản thiết kế. Đúc kết kinh nghiệm từ chủ đề trước nên các nhóm đã có sự chuẩn bị thuyết trình rất tốt và đầy đủ. Các nhóm góp ý rất tích cực. Có 1 nhóm giải thích lựa chọn vật liệu tái chế rất thuyết phục, nhóm rất sáng tạo khi sử dụng bìa cứng của thùng sữa, bìa hồ sơ trong suốt đã cũ dẫn đến chi phí của đèn kéo quân rất thấp nên ở tiêu chí “thực hiện kế hoạch” và “viết, trình bày báo cáo và thảo luận” nhóm đó đạt mức 4, các nhóm còn lại ở mức 3.
Sau khi thống nhất được bản thiết kế, GV tổ chức tiết cuối cùng của chủ đề, cho HS chế tạo đèn kéo quân, thử nghiệm và trình bày sản phẩm.
Hình 3.7. Một số hình ảnh sản phẩm đèn kéo quân của HS
Do đã rút ra được kinh nghiệm ở chủ đề trước và sản phẩm đèn kéo quân của các nhóm hoạt động không hiệu quả, cánh quạt quay chậm nên các nhóm có rất nhiều khó khăn và ý tưởng cải tiến phần cánh quạt nên năng lực ở tiêu chí “ra quyết định và đề xuất ý kiến” của các nhóm rất tiến bộ. GV đánh giá 2 nhóm ở mức 2 và 2 nhóm ở mức độ 3.
Kết thúc toàn bộ 2 chủ đề, GV nhận xét, đánh giá quá trình học tập, đánh giá năng lực tìm hiểu tự nhiên của các nhóm cũng như của từng cá nhân thông qua các phiếu học tập, phiếu tự đánh giá cá nhân và phiếu đánh giá đồng đẳng.
3.4.2. Những khó khăn khi tiến hành thực nghiệm sư phạm
Do mỗi hoạt động đều phải chuẩn bị nhiều khay dụng cụ với nhiều vật liệu bên trong nên GV có thể sẽ gặp nhiều khó khăn, tốn thời gian cho việc chuẩn bị và phát các khay dụng cụ.
Việc học tập theo chủ đề, HS được nhận nhiệm vụ phải thiết kế, chế tạo ra sản phẩm khiến một số HS rất hào hứng, tích cực tham gia nhưng cũng có một số bạn cảm thấy khó khăn và không theo kịp tiến trình dạy học của GV.
Lý lại học kiến thức môn Toán và Công nghệ. Điều này sẽ khắc phục được nếu GV giới thiệu tổng quan về chủ đề trước cho HS, khi đó HS được chuẩn bị trước tâm thế sẽ được học nhiều môn trong quá trình học tập các chủ đề tích hợp.
3.4.3. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm về mặt định lượng
Việc đánh giá định lượng được tiến hành thông qua phiếu đánh giá năng lực tìm hiểu tự nhiên, các phiếu học tập, sản phẩm của các nhóm, phiếu tự đánh giá cá nhân và phiếu đánh giá đồng đẳng.
Dựa vào tiêu chí đánh giá, GV chấm các nhóm theo các mức độ đạt được, tổng điểm mức độ của các tiêu chí sẽ phản ánh việc phát triển năng lực tìm hiểu tự nhiên của các nhóm HS.
Bảng 3.1. Kết quả đánh giá tổng thể năng lực tìm hiểu tự nhiên của các nhóm
Tiêu chí Chủ đề Nhóm 1 Nhóm 2 Nhóm 3 Nhóm 4
Đề xuất vấn đề, đặt câu hỏi cho vấn đề. Đưa ra phán đoán và xây dựng giả thuyết.
Nhiệt kế Mức 2 Mức 3 Mức 2 Mức 2 Đèn kéo quân Mức 3 Mức 3 Mức 3 Mức 3 Lập kế hoạch thực hiện. Nhiệt kế Mức 2 Mức 3 Mức 2 Mức 2 Đèn kéo quân Mức 2 Mức 3 Mức 3 Mức 3 Thực hiện kế hoạch. Viết, trình bày báo cáo và thảo luận.
Nhiệt kế Mức 3 Mức 3 Mức 2 Mức 1 Đèn kéo quân Mức 3 Mức 3 Mức 4 Mức 3 Ra quyết định và đề xuất ý kiến. Nhiệt kế Mức 1 Mức 1 Mức 2 Mức 1 Đèn kéo quân Mức 2 Mức 3 Mức 2 Mức 3 Tổng điểm các tiêu chí 8 10 8 6 10 12 12 12
Dựa vào bảng kết quả trên thấy rằng năng lực tìm hiểu tự nhiên của nhóm 4 là tiến bộ nhất và nhóm 2 là nhóm có năng lực tìm hiểu tự nhiên tốt nhất ở cả hai chủ đề.
Và kết quả trên cũng cho thấy rằng năng lực tìm hiểu tự nhiên của HS cũng đã được hình thành và phát triển sau hai chủ đề.
Do HS học tập chủ đề là làm việc theo nhóm nên việc đánh giá năng lực cũng sẽ đánh giá theo nhóm. Tuy nhiên, trong hoạt động nhóm, năng lực của từng cá nhân là không đồng đều nên việc đánh giá chỉ mang tính chất tương đối, không thể đúng cho tất cả các thành viên trong nhóm nên GV sẽ dựa vào phiếu tự đánh giá cá nhân và phiếu đánh giá đồng đẳng để đánh giá năng lực tìm hiểu tự nhiên của từng cá nhân.
Bảng 3.2. Kết quả đánh giá tổng thể năng lực tìm hiểu tự nhiên của từng HS
Tiêu chí Chủ đề Số HS đạt mức 1 Số HS đạt mức 2 Số HS đạt mức 3 Số HS đạt mức 4 Tổng số HS
Đề xuất vấn đề, đặt câu hỏi cho vấn đề.
Đưa ra phán đoán và xây dựng giả thuyết.
Nhiệt kế
8 13 6 1 28
Đèn kéo
quân 2 9 14 3 28
Lập kế hoạch thực hiện. Nhiệt kế
7 14 5 2 28
Đèn kéo
quân 3 13 10 2 28
Thực hiện kế hoạch.
Viết, trình bày báo cáo và thảo luận. Nhiệt kế 7 10 9 2 28 Đèn kéo quân 1 8 14 5 28 Ra quyết định và đề xuất ý kiến. Nhiệt kế 18 8 2 0 28 Đèn kéo quân 4 12 10 2 28
Từ kết quả trên có thể thấy năng lực tìm hiểu tự nhiên của cá nhân HS đã được hình thành và phát triển sau 2 chủ đề.
Tiểu kết Chương 3
Trong chương 3 này, chúng tôi đã trình bày việc thực nghiệm sư phạm chủ đề tích hợp STEM “Truyền nhiệt” với các nội dung sau:
Nêu được mục đích, nhiệm vụ, đối tượng, thời gian, nội dung và phương pháp thực nghiệm sư phạm.
Phân tích diễn biến quá trình dạy học theo tiến trình đã xây dựng. Nêu những khó khăn trong quá trình thực nghiệm sư phạm.
Thu nhận kết quả và đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm về mặt định lượng. Từ kết quả của việc thực nghiệm sư phạm, chúng tôi nhận thấy:
Tiến trình dạy học chủ đề tích hợp STEM “Truyền nhiệt” đã xây dựng phù hợp với thực tế dạy học. HS có thể tiếp thu kiến thức mới và vận dụng kiến thức đó để thiết kế và chế tạo sản phẩm.
Trong quá trình học tập, HS hứng thú với việc tham gia làm việc nhóm, tự tin hơn trong thuyết trình, đóng góp ý kiến, phản biện sôi nổi hơn, tỉ mỉ trong việc thiết kế và khéo tay hơn khi chế tạo được các sản phẩm.
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ
1. Kết luận