6. Cấu trúc đề tài
1.6.Dạy học môn Vật lý theo định hƣớng giáo dục STEM
1.6.1. Mối liên hệ giữa dạy học vật lý và giáo dục STEM
Môn Vật lý trong chƣơng trình giáo dục phổ thông Việt Nam là môn học thuộc nhóm môn Khoa học là một yếu tố trong giáo dục STEM. Yếu tố Khoa học đƣợc thể hiện ở môn học cung cấp cho HS những kiến thức nền
tảng về thế giới nhƣ: các khái niệm, đại lƣợng, định luật, định lý, các thuyết,... và ứng dụng vào đời sống , yếu tố Toán học trong STEM cũng đƣợc thể hiện trong môn học với vai trò là công cụ hỗ trợ cho sự phát triển của Khoa học Vật lý. Ngoài mối liên hệ giữa Khoa học và Toán học nhƣ đã nói ở trên, không thể không kể đến mối liên hệ giữa Khoa học với Công nghệ và Kỹ thuật. Công nghệ là phƣơng tiện và công cụ giúp hình thành các lý thuyết khoa học mới, ví dụ nhƣ việc giáo sƣ Galileo sử dụng kính viễn vọng – sản phẩm của công nghệ tao ra để quan sát thiên văn vào năm 1610 và đã tạo ra cuộc cách mạng thực sự trong khoa học. Đồng thời Công nghệ cũng tạo ra các thách thức Khoa học mới, tƣơng tác này đƣợc thể hiện rõ nét trong lĩnh vực công nghệ vật liệu. Khoa học cũng chính là khởi nguồn trực tiếp của các ý tƣởng công nghệ mới; các kỹ thuật, phƣơng pháp thí nghiệm và phân tích khoa học là khởi nguồn của các thiết bị, quy trình công nghệ đang sử dụng trong công nghiệp.
Trong chƣơng trình giáo dục phổ trông mới tại Việt Nam:PGS.TS Nguyễn Văn Khánh, Chủ biên Chƣơng trình môn Vật Lý trong Chƣơng trình giáo dục phổ thông mới cho biết, chƣơng trình môn Vật Lý trong chƣơng trình giáo dục phổ thông mới có những đặc điểm quan trọng:
(https://dantri.com.vn/giao-duc-khuyen-hoc/8-dac-diem-cua-mon-vat-ly-
trong-chuong-trinh-giao-duc-pho-thong-20180113143530597.htm )
-Tích hợp ở giai đoạn giáo dục cơ bản, phân hóa ở trung học phổ thông - Giúp phát triển năng lực học sinh, có tính hƣớng nghiệp
- Kiến thức đƣợc tiếp cận theo quan điểm mới
- Chú ý thích đáng đến việc phát triển năng lực thông qua thực hành - Ngoài nội dung giáo dục cốt lõi còn có các chuyên đề
- Đổi mới phƣơng pháp giáo dục là yếu tố quyết định để phát triển năng lực học sinh
- Đánh giá kết quả giáo dục là một khâu then chốt trong phát triển năng lực học sinh
1.6.2. Quy trình dạy học môn Vật lý theo định hƣớng giáo dục STEM
Hình 1.6: Quy trình dạy học môn Vật lý theo định hƣớng giáo dục STEM Bƣớc 1: Xây dựng chủ đề
Đây là bƣớc đầu tiên và là bƣớc cho thấy tính phù hợp, khả thi của chủ đề với định hƣớng giáo dục STEM, để đạt đƣợc hiệu quả GV (hoặc nhóm GV cùng chuyên môn hoặc thuộc các chuyên môn liên quan đến lĩnh vực STEM) cần xác định mục tiêu, chuẩn kiến thức kỹ năng của nội dung môn Vật lý rồi đối chiếu với mục tiêu và nội dung giáo dục STEM nhằm tìm ra những điểm tƣơng đồng. Tìm hiểu mối quan hệ ( thƣờng là mối quan hệ nhân quả) giữa các kiến thức với kỹ năng STEM. Thông qua đó, tìm ra các vấn đề, các thách
Xây dựng chủ đề
Xây dựng nội dung học tập theo định hƣớng STEM
Thiết kế nhiệm vụ học tập
Tổ chức thực hiện
thức trong thực tế có liên quan đến nội dung học, để từ đó xây dựng thành các chủ đề học tập môn Vật lý theo định hƣớng giáo dục STEM. Nội dung kiến thức trong chủ đề có thể là một nhóm bài, một chƣơng hay một phần kiến thức Vật lý nào đó. Không phải nội dung nào cũng hiệu quả hay phù hợp khi dạy theo định hƣớng STEM, bởi vậy nội dung chủ đề đƣợc lựa chọn cần đảm bảo rằng các kiến thức sẽ đƣợc gắn với một vấn đề thực tiễn hoặc sẽ đƣợc áp dụng để giải quyết những vấn đề thực tiễn liên quan đến lĩnh vực STEM.
Bƣớc 2 : Xây dựng nội dung học tập theo định hƣớng STEM
Đây là giai đoạn GV cụ thể hóa mục tiêu kiến thức của chủ đề học tập, hƣớng tới hình thành các năng lực chung và năng lực chuyên biệt. Căn cứ vào thời gian dự kiến, mục tiêu và có thể là đặc điểm tâm sinh lí, yếu tố vùng miền để xây dựng nội dung cho phù hợp. Ở đây, cần trả lời các vấn đề: Chủ đề có các hoạt động gì? Các hoạt động đó nhằm đạt tới mục tiêu gì? Nội dung dạy học có liên quan nhƣ thế nào với các mục tiêu và nội dung môn Vật lý và giáo dục STEM? Biểu hiện thực tế của mối liên hệ đó?
Bƣớc 3: Thiết kế nhiệm vụ học tập
Trên cơ sở nội dung của chủ đề, xây dựng các nhiệm vụ học tập tƣơng ứng. Cần xác định rõ ngƣời thực hiện nhiệm vụ, làm cá nhân hay nhóm, nhiệm vụ đƣợc thực hiện trong giai đoạn nào, thời gian bao lâu… Một số loại hình nhiệm vụ nhƣ: thu thập thông tin, tiến hành thí nghiệm, thiết kế, trình bày….
Bƣớc 4: Tổ chức thực hiện
Đây là giai đoạn triển khai nội dung học tập tới toàn thể HS. Giai đoạn này cần xây dựng môi trƣờng học tập, gợi nhu cầu khám phá, giao tiếp, hợp tác và chia sẻ giữa HS trong quá trình thực hiện các nhiệm vụ. GV đóng vai trò là ngƣời tổ chức, hƣớng dẫn và tƣ vấn…
Bƣớc 5: Đánh giá và điều chỉnh
Bƣớc đánh giá đƣợc hiểu trên hai khía cạnh. Thứ nhất, GV đánh giá sự hiểu biết của HS thông qua việc thực hiện nhiệm vụ (đánh giá tiến trình và sản phẩm của HS), đánh giá năng lực HS nhƣ năng lực giải quyết vấn đề,
năng lực sáng tạo và năng lực hợp tác. Thứ hai, GV đánh giá tính khả thi, tính thực tiễn, tính vừa sức, mức độ hấp dẫn… của chủ đề trên cơ sở đó có những điều chỉnh phù hợp tƣơng ứng từng bƣớc nhằm hoàn thiện chủ đề và nội dung học tập.
1.7. Kiểm tra đánh giá trong giáo dục STEM 1.7.1. Đánh giá truyền thống 1.7.1. Đánh giá truyền thống
+Phương pháp dùng lời (vấn đáp, kiểm tra miệng)
Phƣơng pháp dùng lời là cách thức GV đƣa ra cho HS lần lƣợt một số câu hỏi và HS trả lời trực tiếp với GV. Thông qua câu trả lời, GV đánh giá mức độ lĩnh hội tài liệu học tập của HS. Phƣơng pháp dùng lời giúp GV dễ dàng nắm bắt đƣợc tƣ tƣởng, cách suy luận của HS để kịp thời uốn nắn những sai sót, đồng thời giúp HS nhớ lâu tài liệu nhờ trình bày qua ngôn ngữ của mình, mạnh dạn phát biểu ý kiến, luyện tập khả năng diễn đạt ý tƣởng đƣợc chính xác
+Phương pháp dùng giấy bút (kiểm tra viết)
Phƣơng pháp dùng giấy bút là cách thức HS làm những bài kiểm tra viết trong những khoảng thời gian khác nhau tùy theo yêu cầu của môn học.
Phƣơng pháp dùng giấy bút giúp GV trong một thời gian ngắn có thể kiểm tra toàn thể HS trong lớp về một số nội dung môn học, do đó đánh giá đƣợc trình độ chung của HS trong lớp và từng HS, để kịp thời điều chỉnh hoạt động dạy. Đồng thời giúp HS có đủ thời gian suy nghĩ để trả lời và biểu đạt bằng ngôn ngữ của chính mình.
+Phương pháp kiểm tra thực hành
Phƣơng pháp kiểm tra thực hành là cách thức HS làm những bài kiểm tra có tính chất thực hành nhƣ: đo đạc, làm thí nghiệm, chế tạo các mô hình, thiết bị kĩ thuật… ở trên lớp, trong phòng thí nghiệm.
Phƣơng pháp kiểm tra thực hành là phƣơng pháp hữu hiệu để dánh giá kĩ năng, kĩ xảo về thí nghiệm và vận dụng kiến thức vật lí vào cuộc sống. Tuy nhiên, khi áp dụng hạn chế của phƣơng pháp này là thiếu cơ sở vật chất, thiết bị thí nghiệm và nguồn nhân lực (GV) tham gia kiểm tra đánh giá HS.
1.7.2. Đánh giá trong giáo dục STEM
+Đánh giá quá trình: là hoạt động đánh giá diễn ra trong tiến trình thực hiện hoạt động giảng dạy môn học/khóa học, cung cấp thông tin phản hồi cho giáo viên nhằm mục tiêu cải thiện hoạt động hƣớng dẫn, giảng dạy. Đánh giá quá trình có thể do giáo viên hoặc đồng nghiệp hay do ngƣời học cùng thực hiện, cung cấp thông tin phản hồi về hoạt động học tập của ngƣời học và không nhất thiết đƣợc sử dụng cho mục đích xếp hạng, phân loại.
+Đánh giá tổng kết :hay còn gọi là đánh giá kết quả là đánh giá có tính tổng hợp, bao quát nhằm cung cấp thông tin về sự tinh thông/thành thạo của học sinh ở các mặt nội dung kiến thức, kĩ năng và thái độ sau khi kết thúc một khóa/lớp học hoặc một môn học/học phần/chƣơng trình. Đây là hình thức đánh giá bằng cách cho điểm và có thể dùng điểm để so sánh với những học sinh khác trong cùng nhóm đối tƣợng, nhằm xếp loại ngƣờ i hoc. Đánh giá tổng kết thƣờng đƣợc thực hiện vào cuối một khóa/lớp học (khi kết thúc môt khóa/lớp học) hoặc cuối kì (khi kết thúc một học trình, hay một học kỳ, một dự án...).
Đánh giá theo tiêu chí: Ngƣời học đƣợc đánh giá dựa trên các tiêu chí đã đƣợc xác định rõ ràng về thành tích đạt đƣợc so với chuẩn đầu ra hay mục tiêu đã đề ra, thay vì đƣợc xếp hạng trên cơ sở kết quả thu đƣợc của những học sinh thuộc mẫu khảo sát. Phiếu đánh giá( Rubric đánh giá) là công cụ thƣờng đƣợc sử dụng cho phƣơng pháp này và đạt hiệu quả cao.
Xây dựng Rubric đánh giá chính là bảng thang điểm chi tiết mô tả đầy đủ các tiêu chí mà ngƣời học cần phải đạt đƣợc. Nó là một công cụ đánh giá chính xác mức độ đạt chuẩn của HS và cung cấp thông tin phản hồi để HS tiến bộ không ngừng. Một tiêu chí tốt cần có những đặc trƣng: đƣợc phát biểu rõ ràng; ngắn gọn; quan sát đƣợc; mô tả hành vi; đƣợc viết sao cho HS hiểu đƣợc. Hơn nữa phải chắc chắn rằng mỗi tiêu chí là riêng biệt, đặc trƣng cho dấu hiệu của bài kiểm tra.
Tổng kết chƣơng 1
Trong chƣơng này nghiên cứu đã trình bày tổng quan cơ sở lí luận về giáo dục STEM, dạy học môn Vật lý theo định hƣớng giáo dục STEM, các hình thức đánh giá trong giáo dục STEM. Chỉ ra mối liên hệ giữa dạy học môn Vật lý trong chƣơng trình mới với giáo dục STEM và đã đề xuất quy trình dạy học môn Vật lý theo định hƣớng giáo dục STEM, nghiên cứu về các công cụ đánh giá giáo dục STEM.
CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ HOẠT ĐỘNG GIÁO DỤC STEM THÔNG QUATHỬ THÁCH LÀM NẾN CHO HỌC SINH LỚP 10 TRUNG HỌC
PHỔ THÔNG
2.1.Thiết kế hoạt động dạy học theo định hƣớng STEM
Bài 38: “ Sự chuyển thể của các chất phần Sự nóng chảy-Sự đông đặc” Vật lý 10 và công cụ đánh giá sử dụng trong bài dạy.
2.1.1.Phân tích chuẩn kiến thức kỹ năng của bài học.
Chuẩn kiến thức, kỹ năng của chƣơng trình môn học là yêu cầu cơ bản, tối thiểu về kiến thức, kỹ năng của môn học mà HS cần phải và có thể đạt đƣợc sau mỗi đơn vị kiến thức (mỗi bài, chủ đề,…). Chuẩn kiến thức, kỹ năng của một đơn vị kiến thức là các yêu cầu cơ bản, tối thiểu về kiến thức, kỹ năng của đơn vị kiến thức mà HS cần phải và có thể đạt đƣợc. Yêu cầu về kiến thức, kỹ năng thể hiện mứcđộ cần đạt về kiến thức, kỹ năng. Mỗi yêu cầu về kiến thức, kỹ năng có thể đƣợc chi tiết hóa hơn bằng những yêu cầu về kiến thức, kỹ năng cụ thể, tƣờng minh hơn; đƣợc minh chứng bằng những ví dụ thể hiện đƣợc cả nội dung kiến thức, kỹ năng và mức độ cần đạt đƣợc về kiến thức, kỹ năng.
-Về kiến thức: Yêu cầu HS phải hiểu rõ và nắm vững các kiến thức cơ bản trong chƣơng trình, sách giáo khoa để từ đó có thể phát triển năng lực nhận thức ở cấp cao hơn.
-Về kỹ năng: Yêu cầu HS phải biết vận dụng các kiến thức đã học để trả lời các câu hỏi, giải bài tập,làm thực hành; có kỹ năng tính toán, vẽ hình, dựng biểu đồ,…
Bảng 2.1.1: Chuẩn kiến thức, kĩ năng Bài 38 ,Tiết 1 “ Sự chuyển thể của các chất phần Sự nóng chảy- sự đông đặc”. Đơn vị kiến thức Chuẩn KT, KN Mức độ thể hiện cụ thể của chuẩn KT, KN Sự chuyển thể của các chất. Sự nóng chảy- sự đông đặc -Phát biểu đƣợc định nghĩa và các đặc điểm của sự nóng chảy- sự đông đặc. Nhận biết: Quá trình chuyển từ thể rắn sang thể lỏng gọi là sự nóng chảy. Quá trình chuyển ngƣợc lại từ thể lỏng sang thể rắn gọi là sự đông đặc Viết đƣợc công thức tính nhiệt nóng chảy của vật rắn Q = .m Thông hiểu: Nhiệt nóng chảy Q tỉ lệ thuận với khối lƣợng m của chất rắn : Q = m trong đó, m là khối lƣợng của vật, hệ số tỉ lệ gọi là nhiệt nóng chảy riêng.
Vận dụng đƣợc công thức Q = . m, để giải các bài tập đơn giản Vận dụng: -Biết cách tính nhiệt nóng chảy và các đại lƣợng trong công thức. -Vận dụng kiến thức sự nóng chảy, sự đông đặc giải thích một số hiện tƣợng, ứng dụng trong cuộc sống
2.1.2:Định hƣớng phát triển năng lực STEM trong thử thách làm nến Bảng 2.1.2.Định hƣớng phát triển năng lực STEM trong thử thách làm
nến. Kiến thức Khoa học (Science) Công nghệ (Technology) Kỹ thuật (Engineering) Toán học (Maths) Sản phẩm định hƣớng Sự nóng chảy và sự đông đặc của chất rắn Vận dụng kiến thức vật lý về sự nóng chảy, sự đông đặc, chất rắn vô định hình để giải thích quá trình làm nến. Sử dụng đèn cồn, thìa để làm nến từ bơ thực vật; sử dụng một lọ thủy tinh làm khuôn đúc. Thiết kế đƣợc sơ đồ tiến trình làm nến từ bơ thực vật dựa vào tài liệu hƣớng dẫn Tính toán đƣợc nhiệt nóng chảy của chất rắn dựa vào mối quan hệ giữa nhiệt nóng chảy và khối lƣợng chất rắn.
Báo cáo sơ đồ tiến trình làm nến từ bơ thực vật và các giai đoạn diễn ra sự nóng chảy và sự đông đặc.
2.2. Kế hoạch dạy học trong thử thách làm nến. 2.2.1. Mục tiêu dạy học. 2.2.1. Mục tiêu dạy học.
1.Kiến thức.
-Phát biểu đƣợc định nghĩa sự nóng chảy và sự đông đặc.
-Nêu đƣợc đặc điểm của nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ đông đặc của chất rắn kết tinh và chất vô định hình.
-Nêu đƣợc sự phụ thuộc của nhiệt nóng chảy và khối lƣợng của chất rắn. 2.Kỹ năng
-Thiết kế đƣợc sơ đồ tiến trình làm nến dựa vào tài liệu hƣớng dẫn. -Tự làm đƣợc nến bằng bơ thực vật.
-Thuyết trình đƣợc tiến trình làm nến và các quá trình biến đổi trạng thái của quá trình làm nến.
-Vận dụng kiến thức đã học giải thích một số hiện tƣợng, ứng dụng trong cuộc sống.
3.Thái độ
- Có hứng thú với nội dung học tập.
-Tích cự trong việc tham gia hoạt động nhóm.
-Tuân thủ các quy tắc an toàn trong quá trình làm nến.
2.2.2. Nội dung học tập theo định hƣớng STEM
2.2.2.1. Tài liệu hướng dẫn hoạt động làm nến từ bơ thực vật
1.Nến
-Nến là đồ dùng để cung cấp ánh sáng, nhiệt lƣợng trong cuộc sống hàng ngày. Ngoài ra nến còn đƣợc sử dụng nhƣ một đồ dùng trang trí, tạo mùi thơm dễ chịu,thoải mái cho không gian phòng của bạn.
Hình 2.1. Hình ảnh sản phẩm nến
Nguồn:https://dothobattrang.vn/cac-buoc-don-gian-lam-nen-thom-khong-can- dung-sap/
2. Kiến thức
-Thành phần chính khi làm nến là bơ thực vật.
- Bơ thực vật là hidrocacbon no có số chẵn nguyên tử cacbon ( thƣờng từ 12C đến 24C), ở dạng rắn.
-Bơ thực vật là chất rắn vô định hình, không có dạng hình học xác định, hình dạng phụ thuộc vào khuôn đúc.
-Sự nóng chảy của bơ là quá trình chuyển từ bơ rắn thành lỏng. Bơ là chất rắn vô định hình nên không có nhiệt độ nóng chảy xác định (bơ nóng chảy ở nhiệt độ khoảng 32-35 ).