(Skkn 2023) xây dựng và thực hiện kế hoạch bài dạy stem một số bài học trong chƣơng trình vật lý 10 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh trung học phổ thông

Xây dựng và thực hiện bài dạy STEM một số bài học trong chương trình Vật lý 10 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh THPT………13 3.1.. Đối với giáo dục trung

BỘ MÔN: VẬT LÝ

NĂM HỌC: 2022-2023

SỞ GD – ĐT NGHỆ AN TRƯỜNG THPT LÊ VIẾT THUẬT

BỘ MÔN: VẬT LÝ

Họ và tên giáo viên: Phan Thị Thanh Thúy

Tổ : Vật lý - KHTN Đơn vị : Trường THPT Lê Viꢀt Thuật,

TP Vinh, Tꢁnh Nghệ An Điện thoại: 0972474894

NĂM HỌC: 2022-2023

MỤC LỤC

Trang

PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1 Lí do chọn đề tài 1

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

3 Phương pháp nghiên cứu 2

4 Đóng góp của đề tài 2

PHẦN II: NỘI DUNG 3

1 Cơ sở lý luận về giáo dục STEM trong nhà trường phổ thông đáp ứng với chương trình GDPT mới ……….3

1.1 Một số khái niệm cơ bản về giáo dục STEM……… 3

1.1.1 Thuật ngữ STEM………3

1.1.2 Giáo dục STEM……… 3

1.2 Giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông 2018……… 4

1.3 Quy trình xây dựng bài dạy STEM……….4

1.3.1 Bài dạy STEM………4

1.3.2 Quy trình xây dựng bài dạy STEM……….5

1.4 Các bước thiết kế tiến trình dạy học bài học STEM……… 6

1.5 Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo của học sinh trong dạy học chủ đề STEM………7

1.5.1 Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo ……… 7

1.5.2 Cấu trúc và biểu hiện hành vi của năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo… 7

1.5.3 Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo trong dạy học vật lí………8

2 Cở sở thực tiễn của v i ệ c x â y d ự n g v à t h ự c h i ệ n b à i d ạ y S t e m ở một số trường THPT……….8

2.1 Thực trạng xây dựng và thực hiện bài dạy S TEM trong môn Vật lý 1 0 ở một số trường THPT trên địa bàn TP Vinh……….8

2.2 Nguyên nhân và khó khăn của việc xây dựng và thực hiện kế hoạch dạy học các bài học STEM trong môn Vật lý 10 ở trường THPT……… 12

3 Xây dựng và thực hiện bài dạy STEM một số bài học trong chương trình Vật lý 10 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh THPT………13

3.1 Phân tích đặc điểm nội dung chương trình Vật lý 10 THPT dưới góc độ STEM………13

3.2 Xây dựng kế hoạch và phương án tổ chức bài dạy STEM một số bài học trong chương trình vật lí 10 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh THPT………14

3.3 Một số kết quả đạt được khi tổ chức dạy học các bài dạy STEM Vật lí 10 nhằm

phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh THPT ………… 42

3.3.1 Thực nghiệm sư phạm……….42

3.3.2 Khảo sát sự cấp thiết và tính khả thi của các giải pháp đề xuất đã được áp dụng tại đơn vị……… 43

3.3.3Một số kết quả đạt được khi xây dựng và tổ chức dạy học các bài dạy STEM Vật lí 10 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh THPT………46

PHẦN III KẾT LUẬN……… 47

1 Ý nghĩa của đề tài……….47

2 Hướng mở rộng của đề tài………48

3 Đề xuất và kiến nghị………49

4 Tài liệu tham khảo……… 50

5 Phụ lục

DANH MỤC VIẾT TẮT

GDPT: giáo dục phổ thông GV: giáo viên

HS: học sinh KHTN: khoa học tự nhiên NLGQVĐ: năng lực giải quyết vấn đề PPDH: phương pháp dạy học

SGK: sách giáo khoa THCS: trung học cơ sở THPT: trung học phổ thông TP: thành phố

PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ

1 Lí do chọn đề tài

Các cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ ba, lần thứ tư nối tiếp nhau ra đời, kinh tế tri thức phát triển mạnh mẽ đem lại những cơ hội phát triển vượt bậc, nhưng cũng đặt ra những thách thức không hề nhỏ cho mỗi quốc gia, đặc biệt là các quốc gia đang phát triển như Việt Nam Để đảm bảo phát triển bền vững, nhiều quốc gia đã không ngừng đổi mới giáo dục nâng cao chất lượng nguồn nhân lực, trang bị cho các thế hệ tương lai nền văn hóa vững chắc, năng lực thích ứng trước những biến động của thế giới Để đáp ứng những yêu cầu đó ngày 4/5/2017 Thủ tướng Chính phủ đã ban hành chỉ thị 16/CT-TTg về việc tăng cường năng lực tiếp cận cuộc cách mạng khoa học lần thứ tư Trong đó, việc đưa giáo dục STEM vào nhà trường phổ thông mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp với chương trình giáo dục phổ thông Một trong những giải pháp là “Thay đổi mạnh mẽ các chính sách, nội dung, phương pháp giáo dục và dạy nghề nhằm tạo ra nguồn nhân lực có khả năng tiếp nhận các xu thế công nghệ sản xuất mới, trong đó chú trọng thúc đẩy đào tạo

về khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học (STEM), ngoại ngữ, tin học trong chương trình giáo dục phổ thông mới”

Thực hiện Chỉ thị số 16/CT-TTg, ngành giáo dục và đào tạo đã thực hiện nhiều giải pháp nhằm thúc đẩy đào taọ về khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học ở tất cả bậc học, ngành học Đối với giáo dục trung học, Bộ Gíao dục và Đào tạo đã chỉ đạo các địa phương triển khai hoạt động nghiên cứu khoa học của học sinh THCS, THPT và tổ chức Cuộc thi khoa học kĩ thuật cấp quốc gia dành cho học sinh trung học; tổ chức cuộc thi vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết tình huống thực tiễn dành cho học sinh trung học; hướng dẫn học sinh vận dụng kiến thức liên môn vào giải quyết các vấn đề thực tiễn thông qua triển khai thiết kế các bài dạy STEM nhằm đảm bảo giáo dục toàn diện, nâng cao hứng thú học tập, hình thành và phát triển các phẩm chất năng lực đặc biệt là năng lực giải quyết vấn đề

và sáng tạo cho học sinh THPT

Trong quá trình triển khai các bài dạy STEM, một trong những yêu cầu đối với giáo viên là biết cách xây dựng, tổ chức triển khai các hoạt động học một cách sáng tạo có hiệu quả, phù hợp với điều kiện dạy học của địa phương Qua khảo sát thì chúng tôi nhận thấy việc triển khai giáo dục STEM đặc biệt là việc thiết kế và triển khai các bài dạy Stem ở các trường THPT còn nhiều hạn chế vì đại đa số giáo viên còn quan niệm STEM là một cái gì đó quá cao siêu, yêu cầu kiến thức chuyên môn sâu rộng nên một số giáo viên còn e ngại không dám nghĩ, dám làm Hơn nữa các tài liệu hướng dẫn cụ thể cách xây dựng các bài dạy Stem trên các trang mạng điện tử, tài liệu sách vở vẫn còn hạn chế Vì vậy việc nghiên cứu để xây dựng và thực hiện các bài dạy Stem các môn học nói chung, Vật Lý nói riêng là rất cần thiết cho cả giáo viên và học sinh trong xu thế đáp ứng mục tiêu của Chương trình giáo dục phổ thông 2018

Ngoài ra Vật lí với đặc thù là một môn khoa học thực nghiệm có tính khoa học và kĩ thuật rất cao, có nhiều kiến thức liên quan đến thực tiễn nên rất phù hợp

để triển khai dạy học các bài học STEM… Từ đó giúp học sinh được tìm hiểu về khoa học kĩ thuât, hiểu được ứng dụng của các kiến thức Vật lí vào thực tiễn, đồng thời có niềm yêu thích, đam mê đối với bộ môn

Với những lí do trên, nhằm nâng cao chất lượng dạy và học tôi đã nghiên cứu

đề tài “Xây dựng và thực hiện bài dạy STEM một số bài học trong chương trình Vật lí 10 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh THPT” Hy vọng đề tài có thể phát triển kĩ năng xây dựng bài dạy STEM, là

nguồn tài liệu tham khảo nho nhỏ cho giáo viên

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: HS lớp 10 trường THPT Lê Viết Thuật Quá trình xây dựng, thực hiện bài dạy STEM trong môn Vật lý 10 ở trường phổ thông

- Phạm vi nghiên cứu: các kế hoạch bài dạy STEM Vật lí lớp 10 THPT

Qúa trình thực nghiệm sư phạm tại trường THPT Lê Viết Thuật TP Vinh

- Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 9/2022 đến tháng 3/2023

3 Phương pháp nghiên cứu

- Phân tích cơ sở lí luận và thực tiễn của giáo dục STEM trong trường phổ thông

- Điều tra phân tích thực trạng xây dựng và thực hiện bài dạy STEM một số bài học trong chương trình vật lí 10 ở trường THPT trên địa bàn thành phố Vinh Trên cơ sở đó đề ra các nguyên nhân khó khăn và hướng giải quyết của đề tài

- Lựa chọn xây dựng và thực hiện một số bài dạy Stem trong chương trình vật

lí 10 theo các phương pháp, kĩ thuật dạy học tích cực nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho HS

4 Đóng góp mới của đề tài

- Điều tra được thực trạng xây dựng và triển khai bài học STEM trong môn Vật lý ở một số trường THPT trên TP Vinh Phân tích các nguyên nhân, khó khăn, đưa ra hướng khắc phục, giải pháp để nâng cao chất lượng xây dựng kế hoạch bài dạy STEM và cách thức triển khai các bài dạy STEM một cách có hiệu quả, áp dụng thực nghiệm tại trường THPT Lê Viết Thuật

- Xây dựng kế hoạch dạy học1 số bài dạy STEM Vật lí 10 phục vụ giảng dạy nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho HS

- Tổ chức dạy học một số bài dạy STEM trong chương trình Vật lý 10, tại trường phổ thông phù hợp với điều kiện dạy học của nhà trường và thu được những kết quả thiết thực nhằm nâng cao chất lượng dạy học bộ môn Vật lý, đưa giáo dục STEM vào trường học, từng bài học, góp phần vào phong trào thi đua đổi mới sáng tạo trong dạy học đáp ứng với yêu cầu chương trình GDPT mới

PHẦN II: NỘI DUNG

1 Cơ sở lý luận về giáo dục STEM trong nhà trường phổ thông đáp ứng với chương trình GDPT mới

1.1 Một số khái niệm cơ bản về giáo dục STEM

+ Kĩ thuật (Engineering) là lĩnh vực khoa học sử dụng các thành tựu của toán học, khoa học tự nhiên để giải quyết các vấn đề của thực tiễn, đáp ứng các nhu cầu của cuộc sống Kết quả của nghiên cứu kĩ thuật góp phần tạo ra các giải pháp, sản phẩm, công nghệ mới

+ Công nghệ (Technology) là tri thức có hệ thống về quy trình và kĩ thuật dùng để chế biến vật liệu và thông tin Bao gồm kiến thức, thiết bị, phương pháp và hệ thống dùng trong việc tạo ra hàng hóa và cung cấp dịch vụ

+ Toán học (Mathematics) là một ngành nghiên cứu trừu tượng về cấu trúc, trật tự

và quan hệ, được phát triển từ các thực hành đo đếm, mô tả các hình dạng của vật thể, liên quan đến lí luận logic và tính toán định lượng

1.1.2 Giáo dục STEM

- Giáo dục STEM về bản chất được hiểu trang bị cho người học những kiến thức

và kĩ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học Các kiến thức và kĩ năng này phải được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau, giúp HS không chỉ hiểu về nguyên lí mà còn có thể thực hành và tạo

ra các sản phẩm trong cuộc sống hằng ngày

- Đối với giáo dục STEM, các kiến thức khoa học, toán học, công nghệ và kĩ thuật không chỉ được dạy học theo hướng trang bị kiến thức thông thường mà được vận dụng nhằm giải quyết các tình huống thực tiễn trong cuộc sống Việc làm này đem lại hai tác dụng lớn Một là giúp cho trải nghiệm học tập của HS trở nên thú vị hơn, tạo động lực thúc đẩy các em hứng thú với việc học tập và nghiên cứu khoa học, công nghệ ngay từ nhỏ Hai là gắn kết nhà trường với địa phương, cộng đồng cũng như các tổ chức thông qua những vấn đề mang tính toàn cầu (ô nhiễm không khí, hiệu ứng nhà kính…) Sự gắn kết đa dạng các thành phần giáo dục, tạo thành một hệ sinh thái giáo dục, sẽ là một trong những chìa khóa giúp nuôi dưỡng và đào tạo những thế hệ công dân toàn cầu có kiến thức và kỹ năng, đặc biệt là tư duy sáng tạo trong thời đại mới

- Như vậy giáo dục STEM là một phạm trù rộng và liên quan đến nhiều lĩnh vực với hai đặc điểm nổi bật là tính tích hợp liên môn và hoạt động thực hành gắn với lí thuyết Với giáo dục STEM, HS có thể học để lập trình điều khiển, chế tạo robot nhưng cũng có thể đơn giản là chế tạo ra những sản phẩm phục vụ

đời sống Qua đó cho thấy việc dạy và học STEM không nhất thiết cần điều kiện

cơ sở vật chất, công nghệ hiện đại mà hoàn toàn tùy thuộc vào ý tưởng triển khai bài dạy của GV

1.2 Định hướng giáo dục STEM trong môn vật lí trong chương trình giáo dục phổ thông 2018

Thúc đẩy và triển khai giáo dục STEM là một trong những ưu thế của môn Vật lí trong chương trình giáo dục phổ thông 2018 bao gồm:

+ Giáo dục Vật lí thông qua giáo dục STEM giúp học sinh thấy được ý nghĩa và tầm quan trọng của môn vật lí với thực tiễn Cách làm này tăng cường hứng thú, sự quan tâm, thôi thúc học sinh chủ động học tập và làm việc hiệu quả

+ Giáo dục Vật lí thông qua giáo dục STEM có ưu thế hình thành và phát triển các năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, năng lực thiết kế một cách tự nhiên, hợp lí tránh sự gượng ép

+ Giáo dục Vật lí thông qua giáo dục STEM góp phần vào giáo dục hướng nghiệp, tạo cơ hội để học sinh tìm hiểu và xem xét các lĩnh vực nghề nghiệp theo nhiều góc

độ, từ đó học sinh có thêm căn cứ để lựa chọn nghề nghiệp phù hợp với bản thân thay vì lựa chọn cảm tính

+ Giáo dục Vật lí thông qua giáo dục STEM góp phần phát triển năng lực nghiên cứu theo chu trình khoa học và chu trình kĩ thuật một cách trọn vẹn

Sản phẩm, quá trình Công nghệ được tạo ra sau khi giáo dục môn Vật lí thông qua giáo dục STEM luôn mang tính tích hợp có ý nghĩa thực tiễn, liên hệ chặt chẽ với các môn học khác Đây là cơ sở để tăng cường giáo dục STEM trong dạy học môn Vật lí

+ Việc dạy học vật lí gắn với quá trình thực hiện bài dạy STEM tạo cơ hội mở cả về không gian và thời gian, tận dụng được sự hỗ trợ của cộng đồng, của hệ thống

Internet

1.3 Quy trình xây dựng bài dạy STEM

1.3.1 Bài dạy STEM

-Bài dạy STEM là quá trình dạy học dưới sự tổ chức của giáo viên, học sinh chủ động thực hiện các hoạt động học tập trong một không gian thời gian cụ thể để giải quyết các vấn đề thực tiễn trên cơ sở vận dụng kiến thức, kĩ năng trong các lĩnh vực STEM, góp phần hình thành phát triển phẩm chất và năng lực cho học sinh Bài dạy STEM có thể được chia làm hai loại: bài dạy STEM khoa học và bài dạy STEM kĩ thuật

+ Bài dạy STEM khoa học là bài dạy được thiết kế dựa trên quy trình khoa học,

hướng tới tìm tòi, khám phá bản chất, quy luật của sự vật hiện tượng trong thế giới

tự nhiên Bài dạy STEM khoa học được sử dụng chủ yếu trong các môn khoa học tự nhiên đặc biệt là môn vật lí ở trung học phổ thông và được sử dụng chủ yếu trong hoạt động hình thành kiến thức mới của bài học

Bài dạy STEM khoa học gồm năm hoạt động chính sau:

(1) Xác định vấn đề khoa học, đề xuất giả thuyết khoa học

(2) Thiết kế thực nghiệm kiểm chứng

(3) Lựa chọn phương án thực nghiệm

(4) Tổ chức thực nghiệm, thảo luận kết quả

(5) Báo cáo, đánh giá và điều chỉnh

- Trọng tâm của bài dạy STEM khoa học là học sinh phải thiết kế và thực hiện được các thí nghiệm để phát hiện bản chất, quy luật, mối quan hệ của sự vật hiện tượng đề cập trong bài học Từ đó các em rút ra kết luận có tính khoa học

- Tổ chức bài dạy STEM khoa học thường diễn ra trong phòng học bộ môn, với đầy

đủ các dụng cụ thí nghiệm, thực hành giúp học sinh thiết kế, triển khai các thí

nghiệm khoa học với sự định hướng, giám sát của giáo viên

+ Bài dạy STEM kĩ thuật: là bài dạy được thiết kế dựa trên quy trình thiết kế kĩ

thuật, hướng tới phát hiện, đề xuất giải pháp giải quyết vấn đề trong thực tiễn trên cơ

sở vận dụng các nguyên lí khoa học, toán và công nghệ hiện có

-Bài dạy STEM kĩ thuật được sử dụng trong các môn học của lĩnh vực STEM, là sự kết hợp tìm tòi nguyên lí khoa học và vận dụng nó trong thiết kế, chế tạo các sản phẩm giải quyết vấn đề đặt ra hay đáp ứng nhu cầu của người sử dụng

Cấu trúc bài dạy STEM kĩ thuật gồm 5 hoạt động chính:

(1) Xác định vấn đề thiết kế, chế tạo

(2) Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp thiết kế

(3) Lựa chọn giải pháp thiết kế

(4) Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá

(5) Chia sẻ, thảo luận và điều chỉnh

- Bài dạy STEM kĩ thuật chú trọng thiết kế chế tạo; định hướng sản phẩm giải quyết vấn đề đặt ra Bên cạnh tư duy sáng tạo và giải quyết vấn đề bài dạy STEM kĩ thuật yêu cầu học sinh có năng lực khám phá khoa học để chiếm lĩnh tri thức khoa học; năng lực về kĩ thuật, công nghệ trong vẽ thiết kế sản phẩm, gia công vật liệu cơ khí… để thiết kế chế tạo sản phẩm

-Tổ chức bài dạy STEM kĩ thuật thường kết hợp giữa hoạt động trong lớp và hoạt động ngoài giờ học Các hoạt động xác định vấn đề, lựa chọn giải pháp, chia sẻ thảo luận và điều chỉnh thường được bố trí trên lớp, có sự điều khiển giám sát của giáo viên Các hoạt động còn lại diễn ra ở phòng học bộ môn, phòng thực hành STEM, hoặc ngoài trời

1.3.2 Quy trình xây dựng bài dạy STEM

Bước 1: Lựa chọn nội dung dạy học

Dựa vào những nội dung kiến thức trong chương trình môn học và các hiện tượng,

quá trình gắn với các kiến thức đó trong thực tiễn Xuất phát từ việc đáp ứng nhu cầu thiết thực trong sinh hoạt, trong sản xuất, trong cuộc sống, học tập… để lựa chọn nội dung dạy học

Bước 2: Xác định vấn đề cần giải quyết

Sau khi lựa chọn nội dung dạy học, cần xác định vấn đề cần giải quyết để giao cho HS thực hiện sao cho khi giải quyết vấn đề đó HS phải học được những kiến thức, kĩ năng cần dạy trong chương trình môn học đã lựa chọn hoặc vận dụng những kiến thức, kỹ năng đã biết để xây dựng bài học

Bước 3: Xây dựng tiêu chí sản phẩm và giải pháp giải quyết vấn đề

Sau khi đã xác định vấn đề cần giải quyết (sản phẩm cần chế tạo) cần xác định rõ tiêu chí của giải pháp, sản phẩm

Các tiêu chí này phải hướng tới việc định hướng quá trình học tập và vận dụng kiến thức nền của HS chứ không nên tập trung đánh giá sản phẩm vật chất

Bước 4: Thiết kế tiến trình tố chức hoạt động dạy học

Tiến trình tổ chức hoạt động học được thiết kế theo các phương pháp, kĩ

thuật dạy học tích cực với 5 hoạt động học Mỗi hoạt động được thiết kế rõ ràng về mục đích, nội dung và sản phẩm học tập mà HS phải hoàn thành Các hoạt động này có thể được tổ chức cả trong và ngoài lớp học (ở trường, ở nhà và cộng đồng)

1.4 Các bước thiết kế tiến trình dạy học bài học STEM

Mỗi bài học STEM thường được tổ chức theo 5 hoạt động như sau:

Hoạt động 1: Xác định vấn đề

Trong hoạt động này, GV giao cho HS nhiệm vụ học tập chứa đựng vấn đề, trong đó HS phải hoàn thành một sản phẩm học tập cụ thể với các tiêu chí đòi hỏi HS phải sử dụng kiến thức mới trong bài học để đề xuất, xây dựng giải pháp

và thiết kế nguyên mẫu của sản phẩm cần hoàn thành Tiêu chí của sản phẩm

là yêu cầu hết sức quan trọng, bởi đó chính là "tính mới" của sản phẩm, kể cả sản phẩm đó là quen thuộc với HS; đồng thời, tiêu chí đó buộc HS phải nắm vững kiến thức mới thiết kế và giải thích được thiết kế cho sản phẩm cần làm

Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp

Trong hoạt động này, HS thực hiện hoạt động học tích cực, tự lực dưới sự hướng dẫn của GV HS phải tự tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức để sử dụng vào việc đề xuất, thiết kế sản phẩm cần hoàn thành Kết quả là, khi HS hoàn thành bản thiết kế thì đồng thời cũng đã học được kiến thức mới theo chương trình môn học tương ứng

Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp

Trong hoạt động này, HS được tổ chức để trình bày, giải thích và bảo vệ bản thiết kế kèm theo thuyết minh (sử dụng kiến thức mới học và kiến thức đã có);

đó là sự thể hiện cụ thể của giải pháp giải quyết vấn đề Dưới sự trao đổi, góp ý của các bạn, GV và HS tiếp tục hoàn thiện (có thể phải thay đổi để bảo đảm khả thi) bản thiết kế trước khi tiến hành chế tạo, thử nghiệm

Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá

HS tiến hành chế tạo mẫu theo bản thiết kế đã hoàn thiện; trong quá trình chế tạo đồng thời phải tiến hành thử nghiệm và đánh giá Trong quá trình này, HS cũng có thể phải điều chỉnh thiết kế ban đầu để bảo đảm mẫu chế tạo là khả thi và tối ưu (theo nhận thức của HS)

Hoạt động 5: Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh

Trong hoạt động này, HS được tổ chức để trình bày sản phẩm học tập đã hoàn thành; trao đổi, thảo luận, đánh giá để tiếp tục điều chỉnh, hoàn thiện

1.5 Năng lực giải quyết vấn đề vá sáng tạo của học sinh trong dạy học bài học STEM

1.5.1 Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo

Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo là khả năng sử dụng hiệu quả các quá trình nhận thức, hành động và thái độ động cơ cảm xúc để phân tích, đề xuất các biện pháp lựa chọn giải pháp và thực hiện giải quyết những tình huống, những vấn

đề học tập và thực tiễn mà ở đó không có sẵn quy trình thủ tục, giải pháp thông thường Đồng thời đánh giá các giải pháp giải quyết vấn đề và sáng tạo để điều chỉnh và vận dụng linh hoạt trong hoàn cảnh nhiệm vụ mới

1.5.2 Cấu trúc và biểu hiện hành vi của năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo

- NLGQVĐ và sáng tạo thể hiện thông qua những hoạt động trong quá trình giải quyết vấn đề, thường có cấu trúc gồm bốn thành tố là: tìm hiểu vấn đề; thiết lập không gian vấn đề; lập kế hoạch và thực hiện giải pháp; đánh giá và phản ánh giải pháp cụ thể

- Tìm hiểu vấn đề: nhận biết, xác định, giải thích các thông tin ban đầu và trung

gian tương tác với vấn đề chia sẻ sự am hiểu vấn đề đó với người khác

- Thiết lập không gian, đề xuất giải pháp giải quyết vấn đề: lựa chọn, sắp xếp tích

hợp thông tin với kiến thức đã học; xác định thông tin trung gian qua đồ thị bảng biểu mô tả,…Xác định cách thức quy trình chiến lược giải quyết, cách hành động

- Lập kế hoạch và thực hiện giải pháp

+ Lập kế hoạch: thiết lập tiến trình thực hiện; thời điểm giải quyết từng mục tiêu

và phân bố các nguồn lực

+ Thực hiện kế hoạch: thực hiện và trình bày giải pháp điều chỉnh kế hoạch phù hợp thực tiễn; tổ chức và duy trì hiệu quả hoạt động nhóm để thực hiện giải pháp

- Đánh giá và phản ánh giải pháp: Đánh giá giải pháp đã thực hiện; phản ánh suy

ngẫm về giải pháp đã thực hiện; đánh giá xác nhận những kiến thức và kinh

nghiệm thu nhận được đề xuất phương án giải quyết các vấn đề tương tự

1.5.3 Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo trong dạy học vật lý

- Theo chúng tôi, có thể hiểu năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo của học sinh trong học tập Vật lý là tổ hợp các năng lực thành tố cho phép người học huy động kiến thức, kỹ năng thích hợp với thái độ tích cực giải quyết thành công nhiệm vụ nhận thức lĩnh hội được kiến thức kỹ năng và phương pháp mới NLGQVĐ và sáng tạo của học sinh trong học tập vật lý được thể hiện trong các hoạt động của quá trình giải quyết vấn đề

- Năng lực hiểu vấn đề và sáng tạo gồm: nhận diện vấn đề, hiểu ngôn ngữ diễn đạt của vấn đề Để hiểu vấn đề, học sinh thực hiện các thao tác tư duy: phân tích, tổng hợp, khái quát hóa, trừu tượng hoá…Như vậy, thông qua sự tái hiện quy luật Vật

lý bằng thí nghiệm hay các bối cảnh vật lý do giáo viên đưa ra, thông qua các thao tác tư duy học sinh hiểu được vấn đề nhiệm vụ nghiên cứu

- Năng lực tìm được giải pháp và thực hiện giải pháp giải quyết vấn đề và sáng tạo

gồm: Để tìm được giải pháp và thực hiện giải pháp, học sinh phải sử dụng kiến thức, kinh nghiệm kỹ năng, đồng thời thực hiện thao tác tư duy phân tích, so sánh, suy luận để hình thành các giả thuyết, sử dụng các phép đối chiếu, so sánh trong khâu kiểm chứng giả thuyết; vận dụng các thao tác tổng hợp, cụ thể hóa, khái quát hóa để hợp thức hóa kiến thức nội dung cần nghiên cứu

- Năng lực trình bày giải pháp và kết quả: thể hiện bằng ngôn ngữ nói khi thuyết

trình thảo luận tranh luận bảo vệ kiến thức; Thể hiện bằng ngôn ngữ viết khi trả lời trên phiếu tập báo cáo kết quả thí nghiệm báo cáo, dự án báo cáo thông qua các thiết bị công nghệ thông tin lời giải bài tập

- Năng lực đánh giá giải pháp và kết quả: chỉ ra điểm mới, tính sáng tạo của giải

pháp giải quyết vấn đề; trình bày khả năng áp dụng của giải pháp trong học tập và hoạt động thực tiễn; biện luận kết quả giải pháp, đề xuất giải pháp mới ưu việt hơn

2 Cở sở thực tiễn của việc xây dựng và thực hiện bài dạy Stem ở một số trường THPT

2.1 Thực trạng xây dựng và thực hiện bài dạy STEM tron g môn Vật lý

1 0 ở một số trường THPT trên địa bàn TP Vinh

Bộ GD-ĐT đã triển khai thí điểm và đến nay giáo dục STEM đã được triển khai đồng loạt trên phạm vi toàn quốc Bộ GD-ĐT đã triển khai các phong trào, các cuộc thi trong trường phổ thông theo hướng điển hình như cuộc thi khoa học

kĩ thuật dành cho HS trung học, cuộc thi vận dụng kiến thức liên môn vào giải quyết những vấn đề thực tiễn… Từ những chương trình thí điểm này, những phong trào, cuộc thi bước đầu đã có sự lan tỏa, tác động tích cực, làm chuyển biến trong dạy học tại các trường trên địa bàn thành phố Vinh nói riêng, tỉnh Nghệ An nói chung Từ đó, HS được thực hành, trải nghiệm nhiều hơn, học tập gắn với cuộc sống hơn

Tuy nhiên, các phong trào vẫn chỉ dừng lại ở hình thức các cuộc thi, thu hút được một lượng nhỏ GV, HS tham gia, chưa trở thành hoạt động thường xuyên, phổ biến của GV và HS

Hiện nay, tại thành phố Vinh, với nhiều lợi thế riêng, việc giáo dục STEM đã

và đang được nhiều trường tiểu học và trung học cơ sở đưa vào chương trình hoạt động chính khóa của Nhà trường Các năm học trở lại đây, các trường THPT tại thành phố Vinh, như Trường THPT chuyên Phan Bội Châu, THPT Hà Huy Tập

đã thành lập các câu lạc bộ STEM Phương thức triển khai của các trường chủ yếu đó là xã hội hóa Nhà trường phối hợp cùng một số trung tâm để đưa giáo dục STEM vào trường học …, xây dựng nhiều chuyên đề dạy học STEM, bước đầu đưa vào giảng dạy có hiệu quả ở các môn học

Thực tế triển khai cho thấy, giáo dục STEM được tổ chức trong nhà trường thường tập trung qua các hình thức: dạy học tích hợp theo định hướng giáo dục STEM, sinh hoạt câu lạc bộ STEM, các cuộc thi, các hoạt động trải nghiệm sáng tạo, phối hợp tổ chức các hoạt động STEM giữa nhà trường và các

cơ sở dạy nghề, ngày hội STEM… Qua đây cho thấy, giáo dục STEM đã có được những kết quả bước đầu, tạo tiền đề thuận lợi cho bước triển khai tiếp theo mang tính đại trà và hiệu quả khi thực hiện chương trình GDPT mới

Tuy nhiên việc thiết kế và tổ chức các bài dạy STEM trong các môn nói chung, Vật Lý nói riêng chưa được giáo viên quan tâm và thực hiện Chính vì vậy

tôi đã tiến hành cuộc khảo sát tìm hiểu về thực trạng xây dựng và thực hiện bài

dạy S TEM trong môn Vật lý 1 0 ở một số trường THPT trên địa bàn TP Vinh Tuy nhiên, qua cuộc khảo sát ở một số trường phổ thông trên thành phố Vinh,

thực tế triển khai vẫn còn gặp nhiều khó khăn, bất cập

Dựa vào kết quả điều tra , tôi nhận thấy:

* Đối với giáo viên:

- Với phần lớn GV cấp THPT thì việc thiết kế và tổ chức các bài dạy STEM vẫn là điều vô cùng mới và khó khăn Các GV mong muốn được tiếp cận, triển khai dạy học các bài dạy STEM, nhưng cách tiếp cận chưa hiệu quả GV mong muốn có được tập huấn và có cơ hội tiếp cận nhiều hơn với dạy học định hướng STEM Kết quả của việc điều tra khảo sát đối với giáo viên:

Biểu đồ 1: Hiểu biết của GV về thiết kế và tổ chức dạy học bài học STEM

Biểu đồ 2: Mức độ cần thiết của việc xây dựng và tổ chức bài học STEM trong dạy học vật lí

Biểu đồ 3: Mức độ thường xuyên của việc xây dựng và tổ chức bài dạy STEM trong dạy học vật lí

Rất cần thiết cần thiết ít cần thiết không cần thiết

Đối với học sinh: Để nắm rõ thực trạng hiểu biết về dạy học STEM trong môn

Vật lí của học sinh khối 10 trường THPT, khi bắt đầu nghiên cứu lí luận để viết sáng kiến này tôi đã tiến hành 1 bài khảo sát đối với học sinh ( có trong phụ lục kèm theo)

Kết quả của bài khảo sát:

Biểu đồ 4: Thống kê sự hứng thú của HS khi tham gia hoạt động STEM

Biểu đồ 5: Thống kê số lượng học sinh đã được học bài học theo định hướng STEM

Như vậy thông qua khảo sát GV và HS chúng tôi nhận thấy nhìn chung các GV đều thấy được tầm quan trọng và sự cần thiết của việ c thi ết k ế v à t ổ

c h ức dạy học cá c b ài h ọ c S TEM trong môn Vật lý, tuy nhiên vấn đề vẫn là triển khai, tổ chức dạy học bài dạy STEM như thế nào cho hiệu quả và phù hợp với điều kiện dạy học ở trường phổ thông Mặc dù một số GV đã thực hiện, nhưng vẫn còn lúng túng, hạn chế Nhiều GV cho biết, trong dạy học Vật lý chỉ tập trung truyền thụ kiến thức mà chưa chú trọng, chủ động trang bị cho HS kiến thức môn Vật lý cũng như các môn KHTN, Công nghệ và Toán theo định hướng STEM Đối với các em HS, việc đưa STEM vào dạy học là rất cần thiết bởi những hiệu quả mà nó mang lại trong giáo dục là to lớn Một mặt thực hiện được những mục tiêu của GDPT đó là phát triển các năng lực cốt lõi của HS và năng lực đặc thù của môn học, mặt khác nó tác động tích cực đến thái độ, tâm lý người dạy bởi sự hứng thú, niềm đam mê, yêu thích khoa học của các em

2.3 Nguyên nhân và khó khăn của việc xây dựng và thực hiện kế hoạch dạy học các bài học STEM trong môn Vật lý 10 ở trường THPT

Thực tế cho thấy giáo dục STEM ở các trường phổ thông ở Việt Nam nói chung và thành phố Vinh nói riêng thường tập trung qua các hình thức trải nghiệm, câu lạc bộ, các cuộc thi, ngày hội STEM Tuy nhiên trong quá trình triển khai giáo dục STEM vẫn còn nhiều khó khăn xuất phát từ những lí do sau đây:

- Giáo dục STEM chưa được “chương trình hóa” Với khung chương trình đề ra

GV gặp khó khăn trong việc tổ chức các nội dung, chủ đề , các bài học STEM sao cho vừa đảm bảo khung chương trình, vừa phát huy tính sáng tạo của học sinh Như vậy khi triển khai chương trình giáo dục phổ thông mới cần có văn bản hướng

Thường xuyên 20%

Thỉnh thoảng 25%

Mới 1 lần 48%

Chưa lần nào 7%

Biểu đồ 5: Thống kê số lượng HS đã được học bài học

theo định hướng STEM

Thường xuyên Thỉnh thoảng Mới 1 lần Chưa lần nào

dẫn về xây dựng và thực hiện bài dạy STEM để tạo thuận lợi cho giáo viên tổ chức dạy học Việc tập huấn cho giáo viên về xây dựng và thực hiện bài dạy STEM cho giáo viên mới được triển khai từ năm học này

- Trình độ giáo viên chưa đáp ứng được yêu cầu Phần lớn giáo viên chỉ được đào tạo đơn môn, do đó gặp khó khăn khi triển khai theo hướng liên môn Bên cạnh đó,

đa số giáo viên còn ngại học hỏi, ngại chia sẻ với đồng nghiệp nên chưa có sự liên

hệ tốt giữa giáo viên các bộ môn trong dạy học STEM

- Chưa có sự phối hợp chặt chẽ giữa nhà trường và các tổ chức, doanh nghiệp trong việc đào tạo tập huấn, cũng như hỗ trợ các hoạt động giáo dục STEM

- Nội dung kiểm tra, đánh giá trong dạy học còn gặp rào cản trong các trường học Hiện nay ở các trường phổ thông việc kiểm tra, đánh giá được tổ chức theo bài thi trắc nghiệm kiểm tra kiến thức, kĩ năng, còn nặng nề kiến thức thi cử nên đa phần việc triển khai giáo dục STEM vẫn phải tránh các lớp cuối cấp

- Điều kiện cơ sở vật chất chưa đáp ứng được yêu cầu đề ra Sĩ số HS các lớp quá đông gây khó khăn cho tổ chức hoạt động, cản trở việc đổi mới PPDH

Trên cơ sở phân tích các nguyên nhân và khó khăn trên, nhận thấy muốn thiết

kế và tổ chức thành công các bài dạy STEM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh thì trước tiên người giáo viên phải dành thời gian tìm hiểu, nghiên cứu kĩ bài dạy và các kiến thức vật lí liên quan có thể vận dụng vào thực tiễn Ngoài ra trong các buổi sinh hoạt chuyên môn cần trao đổi kinh nghiệm với đồng nghiệp thống nhất xây dựng các bài dạy STEM của bộ môn để có kế hoạch dạy học phù hợp Mục tiêu là dạy cho học sinh các kĩ năng, rèn luyện năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh vận dụng giải quyết các tình huống trong thực tiễn

3 Xây dựng và tổ chức kế hoạch bài dạy STEM một số bài học trong chương trình Vật lý 10 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh THPT

3.1 Phân tích đặc điểm nội dung chương trình Vật lý 10 THPT dưới góc

độ STEM

Tuân thủ định hướng đổi mới căn bản và toàn diện giáo dục phổ thông, coi trọng việc phát triển toàn diện phẩm chất và năng lực của người học nhưng không coi nhẹ vai trò của kiến thức Kiến thức chương trình vật lí lớp 10 được coi là chất liệu, cơ sở cho việc giúp học sinh hình thành phát triển các phẩm chất và năng lực cần có trong cuộc sống hiện tại và tương lai Theo cách tiếp cận đó, kiến thức vật

+ Có tính điển hình cao, có ý nghĩa trong cả hiện tại và tương lai

+ Phù hợp với đặc điểm tâm sinh lí và trải nghiệm của lứa tuổi

Hs lớp 10 đã bước vào tuổi thanh niên, đã được trang bị một số kiến thức, kĩ năng nhất định về khoa học tự nhiên ở cấp THCS, do đó các em cần được hướng dẫn để học vật lí như quá trình khám phá khoa học Chính vì vậy quá trình xây dựng và

tổ chức các bài học trong chương trình vật lí lớp 10 được triển khai theo định hướng STEM là hoàn toàn hợp lí Gv cần có phương pháp hướng dẫn các em khám phá kiến thức mới và vận dụng chúng vào giải quyết vấn đề của học tập cũng như thực tế cuộc sống Từ đó các em có thể nhận biết được năng lực và sở trường của mình để bắt đầu định hướng cho nghề nghiệp tương lai sau này

3.2 Xây dựng và tổ chức kế hoạch bài dạy STEM một số bài học trong

chương trình vật lí 10 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh THPT

KẾ HOẠCH BÀI DẠY STEM KĨ THUẬT Bài 12: CHUYỂN ĐỘNG NÉM Thời gian thực hiện: 02 tiết

I Mục tiêu

a Về kiến thức

- Phát biểu được tác dụng của lực đối với vận tốc của vật

- Viết được công thức tầm ném xa, tầm ném cao của vật

- Phân tích được quĩ đạo chuyển động của vật ném ngang, ném xiên

b Về kỹ năng

- Làm việc nhóm, hợp tác giữa các thành viên để hoàn thành nhiệm vụ

- Rèn luyện tư duy, trao đổi ý kiến để đưa ra kết luận

- Rèn luyện kỹ năng thuyết trình, lên kế hoạch

- Thu thập và xử lý số liệu

c Về phẩm chất

- Hứng thú, tham gia tích cực các hoạt động

- Rèn tính cẩn thận, chấp hành các qui định về an toàn trong thực hành

- Giải quyết được nhiệm vụ thiết kế, chế tạo “máy bắn đá” một cách sáng tạo

- Tự học, tự nghiên cứu kiến thức, lên kế hoạch thiết kế, chế tạo, thử nghiệm, đánh giá

3 Thiết bị

- GV và HS chuẩn bị cho 7 bộ gồm: Bìa cac tông, que kem, kéo, dây chun, bút chì, kẹp giấy, keo( súng bắn keo), pin AA, thìa nhựa, ống hút trà sữa

- GV: Máy tính, máy chiếu, loa, laptop, phiếu học tập

- HS: tìm hiểu về các định luật Niuton, chuyển động của vật ném xiên, cân bằng của một vật rắn

4 Tiến trình dạy học

Hoạt động 1: Xác định vấn đề

a Mục tiêu

- GV phải chuyển giao được nhiệm vụ cho HS, giúp HS phát hiện được vấnđề

- HS đọc/ nghe/ xem nội dung của tình huống để xác định vấn đề cần giải quyết

Cụ thể HS sẽ xem các video và clip về máy bắn đá thời xưa, cùng nhau thảo luận xem nguyên lí hoạt động của máy bắn đá và chế tạo ra máy bắn đá

b Nội dung

- Nguyên lí gì giúp bật được quả bóng Khi quả bóng bật được ra thì làm cách nào

để đo được khoảng cách bay xa của quả bóng Mỗi lần bắn được bóng thì bóng có thể bay xa bao nhiêu mét, làm cách nào để điều chỉnh được tầm bay xa của bóng Khó khăn ở đây là thiết bị gần như là cố định, chỉ cần lợi dụng sức bật của đòn bẩy

để bật được bóng, ta khó điều chỉnh được hướng, và tầm bay cao, bay xa của bóng

- Học sinh tìm hiểu máy bắn đá thông qua phim ảnh và nghiên cứu thiết kế, chế tạo mô hình máy bắn đá mini

c Dự kiến sản phẩm

Các bài báo cáo nghiên cứu tình huống của HS: mỗi HS ghi câu trả lời của mình vào vở, HS thảo luận nhóm để thống nhất trả lời

d Cách thức tổ chức hoạt động

- Đại diện các nhóm báo cáo thảo luận

- GV gợi ý và hướng dẫn HS thảo luận để thống nhất

- Một số nội dung có thể thảo luận ở đây:

+ Tại sao thiết bị lại bật được bóng

+ Khi làm thiết bị thì cần đề ra các nguyên vật liệu gì để bật được bóng

Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp

Ghi chép các thông tin cần thiết vào phiếu hoạt động nhóm

b Nội dung hoạt động

Học sinh phải nắm được một số kiến thức nền sau:

Toán học: Quỹ đạo chuyển động của vật: đường parabol, liên quan đến đồ thị

của hàm số bậc hai

Khoa học: Động lực học chất điểm.

+ Lực: Tổng hợp và phân tích lực: Phân tích được lực đàn hồi của đòn bẩy.+ Định luật III Newton: khi ta tác dụng vào đòn bẩy một lực thì đòn bẩy cũng tác dụng trở lại một lực để đẩy quả bóng

+ Chuyển động của vật bị ném: Quỹ đạo của vật bị ném xiên, tầm bay cao và tầm bay xa

Kĩ thuật: Quy trình thiết kế kĩ thuật - Bản vẽ kĩ thuật

Từ các vấn đề thực tế HS nghĩ ra các ra các nguyên vật liệu phù hợp để tiến hành lắp ráp

c Dự kiến sản phẩm

+ HS hoàn thành phiếu học tập của nhóm mình

+ Phiếu học tập này do GV thiết kế một số bài toán liên quan đến các kiến thức

đã học

+ Phiếu thảo luận của các nhóm HS sẽ lên ý tưởng các mô hình thiết kế và đề

xuất ra các nguyên vật liệu cần thiết

+ GV chia nhóm HS yêu cầu HS tập hợp các nguyên vật liệu cần thiết

+ HS tiến hành thử mẫu theo điều phối của giáo viên Xây dựng và lắp đặt mẫu thử Lưu lại quá trình làm việc bằng ghi chép, hình ảnh hoặc video

Sau đó GV sẽ lựa chọn mô hình thích hợp, tối ưu nhất

Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp

b Nội dung hoạt động

Từ các mô hình đã lắp ráp, chọn ra một mô hình mà tối ưu nhất, tiết kiệm được các nguyên vật liệu và chi phí lắp đặt

c Dự kiến sản phẩm

Bản vẽ và thiết kế mô hình sungs bắn bóng của các nhóm sau khi lựa chọn ra được mẫu thử nghiệm tối ưu

d Cách thức tổ chức hoạt động

GV chia HS thành các nhóm để vẽ các bản mô hình, tính toán nguyên vật liệu

Hoạt động 4: Chế tạo, Thử nghiệm và đánh giá

a Mục tiêu

- HS phải nắm trước các kiến thức nền, chuyển động ném ngang và ném xiên

- Học sinh lựa chọn ra sản phẩm tối ưu

- GV đánh giá được kĩ năng làm việc nhóm

b Nội dung hoạt động

Nguyên liệu cần chuẩn bị: [Minh họa]

Hai mươi chiếc dây chun Một chiếc nắp chai

Mười một chiếc que dài 40-45cm (hoặc đũa tre) Một viên bi

Học sinh lựa chọn dụng cụ thí nghiệm và tiến hành thí nghiệm theo phương án đã thiết kế/chế tạo thiết bị theo mẫu thử nghiệm đã thiết kế; phân tích số liệu thí nghiệm/thử nghiệm; rút ra kết luận/phân tích kết quả thử nghiệm

c Các bước tiến hành:

Bước 1: Bắt đầu bằng cách xây dựng khung chữ A Lấy 5 que kem và cắt đôi 1 trong số chúng Dán các mảnh lại với nhau như trong hình, tạo thành hình chữ A với 1 khe nhỏ ở trên cùng

Bước 2: Cẩn thận cắt các khe trên miếng bìa cứng để đảm bảo rằng các khung chữ A của bạn được đứng thẳng và 2 chữ A cách nhau vài inch Sau đó dán các đầu cửa mảnh khung chữ A vào khe, củng cố cho thật chắc chắn bằng băng keo và một số que kem bổ sung nếu cần

Bước 3: Bây giờ bạn sẽ xây dựng cánh tay của máy bắn đá Đầu tiên, dán pin AA vào một đầu của que kem

Bước 4: Bẻ cong kẹp giấy như hình minh họa rồi gắn vào phần còn lại của que kem

Bước 5: Cắt một đoạn nhỏ ống hút bằng với cục pin AA rồi gắn song song với nó (ống hút cách cục pin khoảng 1 inch) Cố định ống hút bằng dây thun và trượt bút chì vào ống

Bước 6: Đặt bút chì vào 2 khía chữ V và cố định nó bằng dây thun

Bước 7: Hãy đảm bảo rằng máy bắn đá được buộc chắc chắn và các khung được cố định chắc chắn với nhau Nếu có bất kỳ mối nối nào có vẻ yếu hoặc lung lay, hãy gia cố chúng bằng keo hoặc dây thun

Bước 8: Lấy cục tẩy ra khỏi bút chì và gắn nó vào 1 vòng dây nhỏ Treo

cục tẩy lên móc kẹp giấy

Bước 9: kéo cục tẩy xuống làm pin nâng lên trong không khí tạo cho nó thế năng trọng trường Khi bạn thả cục tẩy thì cục pin sẽ rơi xuống và thế năng của nó sẽ chuyển thành động năng cho cục tẩy Khi cánh tay vung lên, cục tẩy trượt khỏi móc và động năng của cục tẩy khiến nó bay trong không khí như một đường đạn

d Dự kiến sản phẩm bản vẽ thiết kế và chi tiêu lắp đặt nguyên vật liệu

Phiếu đánh giá thái độ làm việc và kĩ năng làm việc nhóm

+ Mô hình tối ưu nhất

e Cách thức tổ chức hoạt động

Cho các nhóm báo và thảo luận

Giao việc cho các nhóm trước, các nhóm về nhà lắp đặt mô hình của mình trước và mang sản phẩm đến lớp báo cáo

Các nhóm thử nghiệm mẫu thiết kế của nhóm mình xem mô hình của nhóm mình hoạt động có tốt không

Hoạt động 5: Chia sẻ, thảo luận và điều chỉnh

Nếu sản phẩm hoạt động đã tốt rồi thì GV lưu ý với các nhóm về tính thẩm mỹ

b Nội dung hoạt động

Giáo viên tổ chức cho các nhóm học sinh báo cáo kết quả và thảo luận

Các câu hỏi dự kiến hỏi học sinh:

- Làm sao để điều chỉnh mức bắn xa của mô hình?

- Làm thế nào để có thể điều chỉnh hướng bắn của máy bắn đá?

- Làm thế nào để điều chỉnh vận tốc ban đầu?

- Làm thế nào để tăng độ chính xác cho mô hình? Làm thế nào để bóng vượt qua một độ cao xác đinh?

- Trên cơ sở sản phẩm học tập của học sinh, giáo viên nhận xét, đánh giá; học sinh ghi nhận các kết quả và tiếp tục chỉnh sửa, bổ sung, hoàn thiện sản phẩm

c Dự kiến sản phẩm

Dựa trên mô hình của học sinh đã lắp ráp

d Cách thức tổ chức hoạt động

+ Học sinh các nhóm báo cáo

+ GV chấm điểm mẫu mô hình đã hoàn thiện của các nhóm

+ GV tổng kết buổi học sau một chuỗi các hoạt động

KẾ HOẠCH BÀI DẠY STEM KHOA HỌC

BÀI 18: LỰC MA SÁT Thời gian thực hiện: 2 tiết

I Mục tiêu

1 Kiến thức

Sau khi học xong bài học sinh hình thành được các kiến thức sau:

- Mô tả được bằng các ví dụ thực tiễn và biểu diễn được lực ma sát

- Nêu được ví dụ và các đặc điểm của ma sát nghỉ, ma sát trượt và ma sát lăn

- Độ lớn của lực ma sát tỷ lệ với độ lớn áp lực, phụ thuộc vào chất liệu và tình trạng bè mặt tiếp xúc của hai vật

- Viết và vận dụng được công thức của lực ma sát trượt

- Nêu được một số cách làm giảm hoặc tăng ma sát

- Nắm được các vai trò cũng như hạn chế cần khắc phục của lực ma sát trượt trong đời sống

2 Năng lực

Học sinh hình thành và phát triển một số năng lực với các biểu hiện cụ thể sau đây:

- Nêu được vai trò của lực ma sát trong một số ví dụ thực tế

- Nêu được sự xuất hiện của lực ma sát khi có chuyển động tương đối

- Mô tả được đặc tính của áp lực, hệ số ma sát

- Thảo luận, thiết kế phương án tìm mối liên hệ giữa độ lớn lực ma sát và áp lực, diện tích tiếp xúc, tình trạng bề mặt, vật liệu

- Thiết kế chế tạo thiết bị thí nghiệm đo độ lớn lực ma sát

Giáo viên chuẩn bị sẵn cho học sinh

- Các thiết bị dạy học: giấy A4, mẫu bản kế hoạch

- Nguyên vật liệu và dụng cụ:

+ Lực kế

+ Vật là khúc gỗ dài 15cm x 5cm, 2 khúc

+ Ni lông, băng dính

- Học sinh tìm hiểu cần thiết và chế tạo dụng cụ đo độ lớn lực ma sát

- Học sinh thảo luận, nêu phương án xác định độ lớn lực ma sát bằng các dụng cụ cho trước

- Học sinh tiếp nhận nhiệm vụ thiết kế và chế tạo thí nghiệm với các thiết bị đã cung cấp

- Giáo viên phát cho mỗi nhóm (4-5 học sinh) một bộ dụng cụ gồm: + Lực kế, Vật

là khúc gỗ dài 15cm x 5cm, 2 khúc, Ni lông , tấm kính, Đinh, Giấy nhám

- Học sinh nhận dụng cụ, tiến hành thảo luận, thử nghiệm và giải thích lý do chọn Câu hỏi định hướng (nếu học sinh không thể nêu phương án)

+ Khi kéo vật chuyển động thẳng đều trên mặt bàn thì vật chịu tác dụng của những lực nào?

+ Lực ma sát có mối liên hệ gì với áp lực, tình trạng bề mặt, chất liệu?

+ Nêu cách tăng áp lực, thay đổi tình trạng bề mặt?

Hoạt động 2: Thiết kế thí nghiệm kiểm chứng

b Nội dung

- Học sinh đọc sách giáo khoa, tiến hành thí nghiệm với các mẫu gỗ, thu thập thêm

số liệu thực nghiệm, từ đó khái quát và ghi nhận kiến thức trọng tâm là đặc điểm của lực ma sát

- Học sinh thảo luận các thiết kế khả dĩ của thí nghiệm và đưa ra giải pháp

- Yêu cầu cho bản thiết kế:

+ Bản thiết kế trình bày trên 1 trang giấy A4 bằng bút viết

+ Bản thiết kế chi tiết có kèm hình vẽ, mô tả kích thước, giá trị lực ứng với từng giá trị áp lực

c Sản phẩm học tập

- Bản ghi chép mối quan hệ giữa độ lớn lực ma sát và áp lực, tình trạng bề mặt, chất liệu

- Bản phác thảo thiết kế thí nghiệm

- Lời mô tả có căn cứ cho các giải pháp

- Bản thiết kế thí nghiệm được trình bày rõ trên giấy đảm bảo các tiêu chí

d Cách thức tổ chức thực hiện

- Giáo viên giao nhiệm vụ cho học sinh theo nhóm

+ Tiến hành thí nghiệm xác định rõ mối quan hệ độ lớn lực ma sát và áp lực, tình trạng bề mặt, chất liệu

+ Từng cá nhân chủ động xây dựng bản thiết kế theo yêu cầu

+ Chứng minh khi áp lực tăng thì độ lớn lực ma sát tăng

- Học sinh thực hiện theo nhóm

+ Tự đọc và nghiên cứu sách giáo khoa, tiến hành thí nghiệm

+ Từng cá nhân xây dựng và hoàn thiện bản vẽ thí nghiệm

+ Tìm hiểu các kiến thức nền để giải thích cho bản thiết kế

Hoạt động 3: Lựa chọn phương án thực nghiệm

+ Từng học sinh trình bayd lại bản thiết kế kèm các tính toán cụ thể đã ghdi trong

- Giáo viên yêu cầu các nhóm tổ chức thực hiện thảo luận

+ Từng học sinh trình bày các phương án thiết kế theo các nội dung

+ Thảo luận nhóm để lựa chọn thiết kế tốt nhất

- Giáo viên quan sát, bao quát để các nhóm tự làm việc và trợ giúp khi cần thiết

- Giáo viên nhận xét, đánh giá chung hoạt động chung của lớp; dặn dò học sinh

- Giáo viên nêu yêu cầu nội dung báo cáo sản phẩm trong hoạt động tiếp theo

Hoạt động 4: Tổ chức thực nghiệm, thảo luận kết quả

a Mục tiêu

- Chế tạo được thí nghiệm dựa trên bản thiết kế đã hoàn thiện và sự phê duyệt của giáo viên

- Thử nghiệm và đánh giá về mức độ chính xác, sự chắc chắn và tính thẩm mỹ đáp ứng các yêu cầu ban đầu

b Nội dung

- Học sinh dựa vào các thông số trong bản thiết kế tiến hành các bước làm thí nghiệm

Góp ý các bước thực hiện:

+ Làm thế nào để gia tăng áp lực

+ Làm thế nào để thay đổi tình trạng bề mặt tiếp xúc

+ Làm thế nào để thay đổi chất liệu

- Giáo viên giao nhiệm vụ và hoàn thiện thí nghiệm theo các bước đã hướng dẫn

- Học sinh tiến hành thiết kế và chế tạo thí nghiệm

Hoạt động 5: Báo cáo, đánh giá và điều chỉnh

a Mục tiêu

- Giới thiệu về các cách thay đổi các yếu tố: áp lực, tình trạng tiếp xúc, chất liệu

- Đặt câu hỏi, phản biện, tranh luận được về cân lò xo của nhóm mình và các nhóm khác

- Đề xuất phương án cải tiến sản phẩm theo góp ý

b Nội dung hoạt động

- Học sinh trưng bày các bước thí nghiệm

- lấy hai nhóm có sự khác biệt nhất

- Giáo viên nêu yêu cầu báo cáo sản phẩm

- Các nhóm chia sẻ về kết quả, đề xuất các phương án điều chỉnh, các kiến thức, kinh nghiệm rút ra trong quá trình thực hiện nhiệm vụ thiết kế và chế tạo

- Học sinh ghi vào vở những lưu ý và điều chỉnh từ gợi ý, đánh giá và phân tích của giáo viên

- Giáo viên đánh giá, kết luận và tổng kết

KẾ HOẠCH BÀI HỌC STEM KĨ THUẬT BÀI 26: CƠ NĂNG VÀ ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN CƠ NĂNG

Thời gian thực hiện: 2 tiết I MỤC TIÊU

1 Kiến thức:

- Hiểu và vận dụng được các kiến thức về công cơ học, công suất, động năng, thế năng, có năng Hiểu quá trình dự trữ thế năng của các vật biến dạng và sự chuyển hóa thành động năng thông qua quá trình thực hiện công của các lực Vận dụng các kiến thức này vào quá trình thiết kế và chế tạo xe;

- Vận dụng kiến thức về động năng, cơ năng, sự chuyển hóa năng lượng một cách sáng tạo để giải quyết các vấn đề tương tự

2 Năng lực

- Tự học, tự nghiên cứu;

- Tính toán, vẽ được bản thiết kế xe tải tự hành đảm bảo các tiêu chí đề ra;

- Lập kế hoạch cá nhân/nhóm để chế tạo và thử nghiệm dựa trên bản thiết kế;

- Trình bày, bảo vệ được bản thiết kế và sản phẩm của mình, phản biện được các ý kiến thảo luận;

- Tự nhận xét, đánh giá được quá trình làm việc cá nhân và nhóm

- Tìm hiểu khoa học, cụ thể về động lượng, công, công suất và cơ năng

- Giải quyết được nhiệm vụ thiết kế và chế tạo thuyền một cách sáng tạo;

- Giao tiếp và hợp tác với các thành viên trong nhóm để thống nhất bản thiết

kế và phân công thực hiện;

- Tự nghiên cứu kiến thức, lên kế hoạch thiết kế, chế tạo, thử nghiệm và đánh giá

3 Phẩm chất:

- Nghiêm túc, chủ động, tự giác, tích cực tham gia các hoạt động học;

- Yêu thích sự khám phá, tìm tòi và vận dụng các kiến thức khoa học vào giải quyết nhiệm vụ được giao;

- Có tinh thần trách nhiệm, hòa đồng, giúp đỡ nhau trong nhóm, trong lớp;

- Có ý thức tuân thủ các tiêu chuẩn kĩ thuật và giữ gìn vệ sinh chung khi thực nghiệm

- Có ý thức phân loại, xử lý rác thải và bảo vệ môi trường

II Thiết bị dạy học và học liệu

- Các thiết bị dạy học: giấy A0, mẫu bản kế hoạch, bút, bút chì, thước kẻ, compa …

- Nguyên vật liệu và dụng cụ để chế tạo và thử nghiệm “xe tải tự hành”: + Các chai nhựa phế thải có nắp chai (loại chai 1,5 l);hoặc bìa cứng cac tông + Các dây cao su (cắt từ xăm xe đạp, xe đạp điện hoặc vòng chun….);

+ Các vật nặng dạng trụ (gỗ hoặc kim loại);

+ Ống nhựa Φ 21;

+ Kéo, dao rọc giấy, keo dán, băng dính, dây chỉ, …;

+ Thước kẻ, bút, bút chì, …;

+ Các trọng tải tổng khối lượng 500 g (đá, sỏi, bi …)

III TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Hoạt động 1 XÁC ĐỊNH VẤN ĐỀ

a Mục tiêu

- Học sinh hiểu rõ kiến thức cơ năng, định luật bảo toàn cơ năng

- Học sinh xác định nhiệm vụ "Thiết kế và chế tạo xe tải tự hành” để kiểm

chứng sự chuyển hóa giữa động năng và thế năng

b Nội dung hoạt động

- Tìm hiểu về hoạt động của dự trữ thế năng của dây đàn hồi, một số loại xe

đồ chơi… Thông qua các hình ảnh, clip trên internet…

- Xác định nhiệm vụ chế tạo xe tải mini chai nhựa loại 1,5 lít với các tiêu

chí: xe chuyển động được khi được cung cấp một thế năng ban đầu trên các địa hình khác nhau (Đường bằng, lên dốc, xuống dốc)

d Cách thức tổ chức

- Giáo viên giao cho học sinh tìm hiểu các xe đồ chơi có sử dụng thế năng

dự trữ (mô tả, xem hình ảnh, video…), yêu cầu học sinh mô tả đặc điểm, cơ cấu và vận hành của xe

- Học sinh ghi lời mô tả và giải thích vào vở cá nhân; trao đổi với bạn (nhóm đôi hoặc 4 học sinh); trình bày và thảo luận chung

- Giáo viên xác nhận kiến thức cần sử dụng là: cơ năng và định luật bảo toàn

cơ năng

- Giáo viên phân lớp thành 6 nhóm (dựa trên năng lực học tập, chỗ ở của học sinh ), mỗi nhóm 6 hoặc 7 học sinh, năng lực học tập tương đương và chỗ ở thuận tiện để làm việc nhóm với nhau ở nhà

Hoạt động 2 NGHIÊN CỨU KIẾN THỨC NỀN VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI

PHÁP

a Mục tiêu

Học sinh hình thành kiến thức mới về cơ năng và định luật bảo toàn cơ năng

; đề xuất được giải pháp và xây dựng bản thiết kế ban đầu của xe tải tự hành

Thiết kế được xe tự hành đảm bảo các tiêu chí đề ra, dựa trên kiến thức về

cơ năng và định luật bảo toàn cơ năng

b Nội dung hoạt động

* Học sinh nghiên cứu sách giáo khoa và tài liệu tham khảo về các kiến thức trọng tâm sau:

- Cơ năng và ĐLBT cơ năng (bài 26 – Vật lí 10)

* Học sinh thảo luận về các thiết kế khả dĩ của xe và đưa ra giải pháp có căn cứ Gợi ý:

- Có cách nào để dự trữ thế năng cho dây cao su và cơ cấu để giải phóng nó thành động năng của xe (làm quay các bánh xe để chúng trở thành bánh xe phát động, nhờ lực ma sát nghỉ để đẩy xe chuyển động)

- Thiết kế như thế nào để giảm lực cản khi xe chuyển động…

- Cần các nguyên vật liệu nào để chế tạo xe?

* Học sinh xây dựng phương án thiết kế xe và chuẩn bị cho buổi trình bày trước lớp (các hình thức: thuyết trình, poster, powerpoint )

Hoàn thành bản thiết kế (phụ lục đính kèm) và nộp cho giáo viên

- Yêu cầu: Bản thiết kế chi tiết có kèm hình ảnh, mô tả rõ các chi tiết của xe

và các nguyên vật liệu sử dụng…

c Sản phẩm của học sinh

- Học sinh xác định và ghi tóm tắt được thông tin, kiến thức định cơ năng, định luật bảo toàn cơ năng… dưới dạng các bản đồ tư duy (mỗi nhóm một bản đồ

tư duy và mỗi học sinh đều có 1 bản trong vở ghi)

- Học sinh đề xuất và lựa chọn giải pháp có căn cứ, xây dựng được bản thiết

kế ban đầu của xe

d Cách thức tổ chức

- Giáo viên giao nhiệm vụ cho học sinh: tìm hiểu trong sách giáo khoa - Cơ năng và ĐLBT cơ năng (bài 26 – Vật lí 10)

Cử một nhóm trình bày về Cơ năng, định luật bảo toàn cơ năng

Việc phân công nhiệm vụ trên đây không được báo trước, để mọi học sinh đều nghiên cứu, học tập tất cả các kiến thức

Sau đó các nhóm nhận xét, bổ sung, GV nhận xét, bổ sung, hoàn thiện kiến thức; yêu cầu các nhóm về nhà hoàn thiện bằng một bản đồ tư duy cho cả bài;

GV cho các nhóm lần lượt trình bày sản phẩm học tập của mình, các nhóm khác nhận xét, bổ sung GV nhận xét, bổ sung, chốt kiến thức;

Các nhóm trình bày ý tưởng thiết kế ban đầu của xe Các nhóm khác nhận xét, góp ý; giáo viên góp ý cho các ý tưởng thiết kế ban đầu

- Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm:

+ Tự đọc và nghiên cứu sách giáo khoa, các tài liệu tham khảo, tìm kiếm thông tin trên Internet…

+ Đề xuất và thảo luận các ý tưởng ban đầu, thống nhất một phương án thiết

kế tốt nhất;

+ Xây dựng và hoàn thiện bản thiết kế của xe;

+ Lập kế hoạch trình bày và bảo vệ bản thiết kế;

+ Lựa chọn hình thức và chuẩn bị nội dung báo cáo

- Giáo viên quan sát, liên lạc, hỗ trợ học sinh khi cần thiết (thông qua nhóm Zalo hoặc messenger)

Hoạt động 3 LỰA CHỌN GIẢI PHÁP

a Mục đích của hoạt động

Học sinh hoàn thiện được bản thiết kế xe tải tự hành của nhóm mình

b Nội dung hoạt động

- Học sinh trình bày, giải thích và bảo vệ bản thiết kế theo các tiêu chí đề ra Chứng minh khả năng tự hành của xe

- Thảo luận, đặt câu hỏi và phản biện các ý kiến về bản thiết kế; ghi lại các

nhận xét, góp ý; tiếp thu và điều chỉnh bản thiết kế nếu cần

- Phân công công việc, lên kế hoạch chế tạo và thử nghiệm

để đặt câu hỏi phản biện, góp ý, hay học tập những ưu điểm …

- Học sinh báo cáo, thảo luận

- Giáo viên điều hành, nhận xét, góp ý và hỗ trợ học sinh

- Giáo viên giao nhiệm vụ ở nhà: điều chỉnh thiết kế và tiến hành chế tạo, thử nghiệm

Hình ảnh nhóm HS báo cáo sản phẩm mô hình Xe tải tự hành trong một tiết

học trên lớp

Hoạt động 4 CHẾ TẠO VÀ TH NGHIỆM

a Mục đích của hoạt động

- Học sinh dựa vào bản thiết kế đã lựa chọn để chế tạo chiếc thuyển đảm bảo yêu cầu đặt ra

- Học sinh thử nghiệm, đánh giá sản phẩm và điều chỉnh nếu cần

b Nội dung hoạt động

- Nguyên vật liệu và dụng cụ để chế tạo và thử nghiệm “xe tải tự hành” theo các tiêu chí đã đề ra:

+ Các chai nhựa phế thải có nắp chai, hoặc các tấm nhựa cứng, xe ô tô đồ chơi sáng chế

+ Các dây cao su (cắt từ xăm xe đạp, xe đạp điện hoặc vòng chun….);

+ Các vật nặng dạng trụ (gỗ hoặc kim loại);

+ Ống nhựa Φ 21;

+ Kéo, dao rọc giấy, keo dán, băng dính, dây chỉ, …;

+ Thước kẻ, bút, bút chì, …;

+ Các trọng tải tổng khối lượng 500 g (đá, sỏi, bi …)

- Trong quá trình chế tạo các nhóm đồng thời thử nghiệm và điều chỉnh bằng việc vận hành thử xe với các giải pháp khác nhau để xe huyển động, kết hợp các giải pháp với nhau; bố trí nơi đặt các tải trọng phù hợp để xe chuyển động ổn định; giảm lực cản…

c Sản phẩm của học sinh

Mỗi nhóm có một sản phầm là một chiếc xe đã được hoàn thiện và thử nghiệm