Khóa luận tốt nghiệp Sư phạm Vật lý: Thiết kế và tổ chức bài học STEM trong chuyên đề "Mở đầu về điện tử học"- Vật lí 11

Như vậy, ở Việt Nam dưới sự bùng nô của cách mạng Công nghiệp 4.0, Chi thị 16/CT-TTg của Thủ tướng Chính phủ ngày 04/5/2017 Thủ tướng Chính phủ, 2017: “Thay đổi mạnh mẽ các chính sách, n

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRUONG ĐẠI HỌC SƯ PHAM THÀNH PHO HO CHÍ MINH

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRUONG ĐẠI HỌC SƯ PHAM THÀNH PHO HO CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP

Chuyén nganh: Su pham Vat li

Mã ngành: 7.140.211

Sinh viên thực hiện: Võ Hồ Hoàng Anh

Mã số sinh viên: 46.01.102.003

Chủ tịch Hội đồng Người hướng dẫn khoa học

(Kí và ghi rõ họ tên) (Kí và ghi rõ họ tên)

TS Cao Thị Sông Hương TS Nguyễn Thanh Nga

THÀNH PHÓ HÒ CHÍ MINH - 2024

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu đượcnêu trong khóa luận là trung thực khách quan và chưa từng được công bố trong bat

kì công trình nghiên cứu của tác giả nào khác.

Thành pho Hồ Chi Minh, tháng 4 năm 2024

Tác giả khóa luận

Võ Hồ Hoàng Anh

LỜI CẢM ƠN

Đề hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này, trước tiên tôi xin chân thành cảm

ơn cảm ơn giảng viên của các bộ môn trong Khoa Vật lí của Trường Dai học Sư phạm

Thành phố H6 Chi Minh đã luôn nhiệt tình chỉ đạy tôi trong suốt thời gian học tập tại

trường Các Thay/Cé đã trang bị cho tôi day đủ kiến thức, tư duy dé có thé thực hiện

và hoan thiện khóa luận tốt nghiệp nay.

Đặc biệt, tôi xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Thanh Nga - Giảng viên

Khoa Vật li, Trường Dai học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh đã tận tình hướngdẫn và giúp đỡ tôi dé tôi có thể thực hiện và hoàn thành khóa luận một cách tốt nhất

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu va giáo viên Trường THCS

-THPT Hoa Sen đã tạo điều kiện tốt nhất dé tôi tiền hành thực nghiệm sư phạm và có

kết quả thực nghiệm tốt nhất,

Tôi xin chân thành cảm ơn mẹ và gia đình vì đã luôn hỗ trợ tôi trong suốt quatrình thực hiện khóa luận Cảm ơn bạn Bùi Lê Đăng Khoa đã luôn đồng hành và động

viên tôi trong quá trình thực hiện khóa luận này Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các

bạn bẻ thuộc K46 của Khoa Vật lí, Trường Đại học Sư phạm Thanh phố Hồ Chí Minh

đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập va hoản thiện đề tải

Xin chân thành cam ơn!

DANH MỤC CÁC CHỮ VIET TAT

Chương trình giáo dục phô thông

Học sinh

DANH MỤC BANGBảng 1.1 Khung cau trúc năng lực GOVD của HS -225-222cccsccsseecce 20Bang Ì.2 Tiến trình tổ chức dạy học theo hình thức bài học STEM (Bộ Giáo duc vàPAO QO, DOD) oooceccccccccecceeccseeseseessesseecesecssesssacessvssescssessescssecsesssssscsvsseaceaseseeseacesseess 21 Bang 1.3 Rubrics đánh giá nắng lực GOVĐ của HS theo hình thức bài học STEM.

Bảng 2.1 Yêu cầu can đạt trong nội dung chuyên đề "Mở đầu về điện tử học" trong

GÌG ĐPT 201 oiiitioiiosiiiaiiiiaiioiiii3i105105211683i18858)5833538588313813553838538855385388888858188589885853138555 26 Bảng 2:2: Nững lực QHÍE:::.:::-::::cicsccsiioniiiisii10111313131113315411543516335555513552335583614585635882558 30

Bang 2.3 Năng lực GOVĐ của HS trong bài học STEM chủ dé "Máy bom nước

(ANH CHO MU BE s.s:.:4122:203441210143:330132019035323435331330:3263323580320345134413211323:821213533222132414211 3]

Bảng 2.4 Các kiến thức edn giải quyết trong bài học STEM chủ dé "Máy bơm nướcdành cho thú cưng" trong chuyên dé "Mở dau về điện tử hoc" - Vật lí I1 33Bảng 2.5 Tiến trình tong thé các hoạt động học trong bài học STEM chủ dé “Máy

bơm nước dành cho tht CHH”” ánh HH TH HH HH tin 34 Bang 2.6 Phương tiện và cách thức đánh giá năng lực GQVD của HS trong bai

Bảng 2.7 Rubrics đánh giá năng lực GOVD của HS trong chủ dé STEM "Máy bom

NUS đÀN CHO CUNS tianosiiiii05116202615383583816313835383818891836ã56888555545831883356435585886885 39

Bang 3.1 Danh sách HS được chon dé đánh gid năng lực GOVĐ 45Bảng 3.2 Kế hoạch thực nghiệm chỉ TÏẾT S5 St EEEEE2EE2121121121121211 21121121 xe 46Bảng 3.3 Danh sách HS của lớp HAL theo nhóm cụ thể s5 c se 48Bang 3.4 Danh giá ưu điểm và nhược điểm của mô hình Máy bơm nước tự động 53 Bảng 3.5 Đánh giá mức độ biểu hiện năng lực GOVD của HS thông qua bài học

SP sas canes eascuas sins access adsuasaanaatesxsiessnaaseadss4aexeauanaisassscsaacaasiaausasisaansasssssaseusabersaaaateaid 61

Bảng 3.6 Lượng hóa các mức độ của từng chi số hành vi ứng với năng lực thành to

Của Hãng lực GỢ TP) của HS secssecssecrssersensssscssvaranccssassnasascsaiesasocsseasincsseassenciacsssnasanens 62

Bảng 3.7 Tỉ lệ phan trăm đánh giá mức độ năng lực GOVD của HS 63

Bang 3.8 Các mức độ đạt được của HS trong thành to năng lực thứ Ì 64

Bảng 3.9 Đánh giá và dé xuất giải pháp thông qua thành tổ năng lực thứ 1 64

Bang 3.10 Các mức độ đạt được của HS trong thành tổ năng lực thứ 3 65

Bang 3.11 Đánh giá và dé xuất giải pháp thong qua thành to năng lực thứ 2 66

Bảng 3.12 Các mức độ đạt được của HS trong thành tố năng lực thứ 3 68

Bảng 3.13 Đánh giá và dé xuất giải pháp thông qua thành tổ năng lực thứ 3 68

Bang 3.14 Các mức độ đạt được của HS trong tong thé năng lực GOVĐ 71

4)

DANH MỤC HÌNH ẢNHHình 2.1 Một số thiết bị cảm biến thường được sử dụng trong cuộc sông (Lindinco,

l0 0J]Ì221313513515185: 4435153) 3345153513491533144311351313318š4518518358152: 14251523 5455415314851154144511341333513535185:31251 29 THÀNH 2:2: BER Cu của HN) Gen HÌ:úictiiioaniibiioatiiai14414431115814848163138361843855655868338388655 30

Fa 2:3: (KT HIEH-CHB-đ1006:EE DILiicccciciosiicaitaattiatitetiisgstA1355515561586188855866119585855565138558 30

Hình 2.3 Sản phẩm bình nước của thú CWNg 5sSsc5ccccccrStcsrrrsrrrrcrrcee 34

Hình 3.1 Nhóm I báo cáo về nhiệm vụ ở hoạt động L ccccccsescsescssssvsvessesseeseeneeevensvenes 30Hình 3.2 Nhóm 4 thao luận và bao cáo nhiệm vụ học tập hoạt động 32 5]

Hình 3.3 Nhóm 2 thực hiện chế tao mô hình May bơm nước tự động 33 Hình 3.4 Nhóm 3 thực hiện chế tạo mô hình May bơm nước tự động 53

Hình 3.5 Nhóm 1, 2, 4 cùng mô hình May bơm nước tự dOn G2 eee $7

Hình 3.6 HS1 và HS.3 thực hiện hoạt động trong phiếu học tập SỐ 2 cuoi 3Hình 3.7 Minh chứng hoạt động trong phiếu học tập số 3 của 04 nhỏm 59 Hình 3.8 Minh chứng hoạt động trong phiếu học tập số 4 ccccccccc co 60

DANH MỤC BIEU DO

Biểu dé 3.1 Phan trăm điểm số học sinh đạt được ở năng lực thành tô thứ 1 64

Biểu đồ 3.2 Phần trăm điểm số học sinh đạt được ở năng lực thành tổ thứ 2 66

Biểu dé 3.3 Phan trăm điểm số học sinh đạt được ở năng lực thành tổ thứ 3 68

Biểu đô 3.4 Phan trăm điểm số học sinh đạt được ở năng lực GOVĐ 71

MỤC LỤC

MAIS AIG AOI 000 0T có ch v0 10000 70 00000 1 00 01000 c0 10 00 ITAG GAMIOIN sssssccesssssssssvccsssssssssscesssssessateuss ssssssavesssestssoseessssassssusessassstessisestsssitssioes 2DANHMUCÁC CHỮ VIET TAD sasssscsssssssssssscsssssscsssssssscesscsasssassssasssoasssasssvassieas 3DANH MUE BRING gu ga gggaggggaggaaỷaaỷaaaaaaaaaỷaaaannaa-ana 4DANH MỤC BIBU DO ssssssssssssssssssssssassasssssassansssnsssasssousssassssaasssnssscasssnassansssoassansssiass 7

1 Lý do chọn AE tài c1 2 12T c1 021011112211 <1 n0 12111120 HH

2 (Mue dich Mghi@n (Cie : 2.<<:sccssscasacearsececeneseesscasusszscezsconecezscensscasscezsazscezeseesces 12 3: NHIỆH Va BGHIỆR:CỮN::icccccocoooiooioootiotiotdioititdiiltiitiiiEE011114112585551153ã 8053585 12

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu -. s2 se cvxeevxeetrszcrrscrree 13

4.1 Đối tượng nghiên Clu eee eee ecse esses cose esseesseessessessseeseeeseessvesneeeseeens 13

4.2 Phạm Vi nghiên CỨU - HH2 Hà HH tt 13

5 Giả thiết khoa học 222cscccrrrrrrzEEErrrrrrrrrrrrrrrrrrried 13

6 Phương pháp nghiên cứu - nh Hee 13

ML, Đ8zpipmllCiRU0101 s.nnnnnnaoicosannonnaeannoanaeaoie 14

8 Cấu trúc của khóa luận 2 2S 2 TS 211 1E 1172157 1172111 1172115122211 2 14

CHUONG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VE DẠY HỌC THEO HÌNH THỨC BÀI HỌCSTEM NHAM PHAT TRIEN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VAN DE CUA HỌC

STINE css csssscsnssessccescecnsevneconsevoasenscseseconsteossansteonevesesbnseeneceasteensenccsentsonedesssinetessevestenessene 15

1.1 Day học theo hình thức bai hoc STEM ở trường phô thong 15

1.1.1 Khái niệm giáo: AC! STEM \icsssisissssisasisassiosssvaiessssseaseasssesiioavivaiavssssosieasives 15 1.1.2 Các hình thức t6 chức mô hình giáo dục STEM -¿-: 15

1.1.3 Dạy học bài học STEM theo quy trình thiết kế kĩ thuật 17

I.2 Phát triển năng lực giải quyết van đề của học sinh trung học phô thông theo

Bình thite bail MOC STEM: -::::::-::::::::::2:i2i2102271221112012221123515337237853515255122 18

1.2.1 Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề 5-2 0 cọ Hs su cu 181.2.2 Cau trúc của năng lực giải quyết vẫn đề 2 sc©czzcczzccrzccrcee 19

§

1.3 Quy trình thiết kế bai học STEM theo định hướng phát trién năng lực giải

quyết van dé của học sinh trung học pho thông - 5-c7scccccscccees 20

1.4 Tiến trình day học theo hình thức bài học STEM nhằm phát triển năng lực

giải quyết van dé của học sinh - 5s 2s 2222222222222252111213221122112 112212 cv 2I

1.5 Đánh giá năng lực giải quyết van dé của HS trong day học theo hình thức baihoe STEM 03 4 22

KẾT LUẬN CHƯƠNG I sssissnissssssassssasssncssssisnccsscoescesaineniernisinsinasssnesssasencsseoenesne 25

CHUONG 2 THIẾT KE VA TO CHỨC BÀI HỌC STEM TRONG DẠY HOCNOI DUNG CHUYEN DE “MO ĐẦU VE ĐIỆN TỬ HỌC” - VAT LÍ 11 26

2.1 Yêu cau cần dat trong nội dung chuyên dé “Mở dau ve điện tử hge” 262.2 Phân tích nội dung kiến thức trong chuyên dé “Mo dau về điện tử học” theo

định hướng giáo dục STEM - Ác nh HH2 Hàng Hưườ 27

2.3 Đơn vị kiến thức cần tìm hiéu trong chuyên dé “Mo đầu vẻ điện tử hoc”’ 28

2.3.1 Thiết bị cảm biến :2 25-222 222222222122112 1112112211 11 12112210712 yze 28 2.3.2 Thiết bị đầu ra - -¿2©+z+EEEEE12E112E112111221121112111211171117201724-2e re 30

2.4 Xây dựng bài học STEM trong chuyên đề *Mở dau về điện tử học” — nội

dung “Cam biến và thiết bị đầu ra”” 5< 22sE22v c21xx2EEEzEE2.ziEecrtree 30

2.4.1 Năng lực Vật lí trong nội dung “Cam biến và thiết bị đầu ra` 302.4.2 Năng lực giải quyết vấn đề - 2t gì HH HH n2 te, 312.4.3 Ý tưởng tô chức bài học STEM trong chuyên dé “Mo đầu vẻ điện tử học”

2.5 Đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh theo hình thức bài học

STEM chủ đề “May bơm nước dành cho thú cưng”” -.5-c5-5ccccccccccc 37

2.5.1 Công cụ đánh giá trong bai học STEM chủ dé “May bơm nước dành cho

CHẳ'CƯHỂ ”::::::::::22122202211222122312211201309311633662340252093535635359265255333853853353633853336233835 88238822 37

2.5.2 Khung rubrics đánh giá năng lực giải quyết van dé của HS trong chủ đềSTEM “Máy bom nước dành cho thú cưng ” -5- 7< c«c<ceeeseeerree 39KET LUSNICHUONG 2 cinnamon 43

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM occsesseosesooee 44

3.1 Mục đích thực nghiệm su phạm Sung 44

3.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm - c4 n4 6438315184882 e6 44

3.3 Đối tượng thực nghiệm sư phạm SH ni 44

3.4 Nội dung thực nghiệm - 2 ĐH HH HH HH HH 45 3.5 Thuận lợi và khó khăn trong quá trình thực nghiệm sư phạm 45

BSD, THUẬN ỦQÖispoiipisingantisiiiasiiditii4112511551153551861183316555851158338855185558555555358156ã588855056 45 SBS 2s iG MAM 2:22: 252225225322313233645133935541823814310361824852538240323352453483933931434321355613334138 46

3.6 Thời gian thực nghiệm sư phạrm Ăn ke 4ó

3.7 Phân tích diễn biến thực nghiệm sư phạm - <.sesssee 47

cổ go nh 35 37

3.8.1 Đánh giá định tính 2c 21H24 12 1T HH HH ky 57

3.8.2 Đánh giá định lượng kết quả thực nghiệm sư pham 62KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 esssscssscsscssccssnsssesssnsssvscosasesaccssassnscccsssnssesnsssnsesasenssiaassanneiees 73KETEUANVAKIENNGHI ssc sescscesccscecscacssacscacscacssccsscsssosssesssossscssicssscsnecsse 74

TAIEHIEUTHAM RUA sisssissssscsssssssssssssssssssssssssasncscnsssnsssvasensssssscnssoassosssscsssassees 76

PHU LUC 1 KE HOACH BAI DAY STEM NOI DUNG CHUYEN DE “MO

ĐẦU VỀ ĐIỆN TỦ HỌC” =VAT LÍ HH: ssscsssssssscssssansssssssssssscsssasssssssssssssssssssssisess 79

PHỤ LỤC 2 PHIẾU HỌC TẬP DÀNH CHO HS TRONG CHỦ ĐÈ STEM

“MAY BOM NƯỚC DÀNH CHO THU CƯNGG”) 5< se seesexeexeeseeeexe 92

10

PHAN MO DAU

1 Lý do chọn dé tài

Sự phát triển của thé giới ngày một lên một tâm cao mới, song đó la về mặt đờisông xã hội và giáo dục Chương trình giáo dục phô thông 2018 (CT GDPT) mở racho nên giáo dục Việt Nam một bước chuyền minh từ nền gido dục còn nặng vềtruyền thụ kiến thức sang nền giáo dục phát triển toàn điện cả về phẩm chat và nănglực cho HS Điều này giúp cho ngành giáo dục phái đảo tạo ra thể hệ trẻ mang trongmình day đủ các kiến thức, kĩ nang, tư duy sáng tao, tư duy logic dé đáp ứng nhu cầu

xã hội trong tương lai.

Với nhu cau xã hội ứng với mọi ngành nghề, các môn khoa học kĩ thuật giúpchúng ta càng đi đến thời đại công nghệ mới Chính vì vậy sự kết hợp của các lĩnh

vực khoa học, kĩ thuật va với sự trợ giúp của toán học đã hình thanh nên mô hình giáo

dục STEM (Nguyễn Văn Biên, Tưởng Duy Hải, 2020) Theo thống kê, ở một số quốc

gia trên thé giới như Mi, Anh, Uc đã và đang phát triển STEM, xây đựng các chương

trình STEM, cụ thể là ở Úc, chúng tôi ghi nhận rằng có khoảng 75% tốc độ tăng trưởng ở các nghề nghiệp đòi hỏi về việc học STEM (Offce of the Chief Scientist.,

2014) Như vậy, ở Việt Nam dưới sự bùng nô của cách mạng Công nghiệp 4.0, Chi

thị 16/CT-TTg của Thủ tướng Chính phủ ngày 04/5/2017 (Thủ tướng Chính phủ,

2017): “Thay đổi mạnh mẽ các chính sách, nội dung, phương pháp giáo duc và dạynghề nhằm tạo ra nguon nhân lực có khả năng tiếp nhận các xu thé công nghệ sảnxuất mới, trong đó can tập trung vào thúc đấy đào tạo vẻ khoa học, công nghệ, kĩthuật và toán học (STEM), ngoại ngữ, tin học trong chương trình giáo dục phổ thông"

và đồng thời thúc day việc day học STEM qua nhiệm vụ: *7húc đẩy triển khai giáoduc vé khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học (STEM) trong chương trình giáoduc pho thông; tổ chức thí điểm tại một số trường pho thông ngay từ năm học 2017-

2018

Trong phạm vi môn Vật lí, có rat nhiều công trình giáo dục STEM đã được thực biện như: Thiết kế va tô chức chủ đẻ giáo dục STEM cho học sinh trung học cơ sở và trung học phô thông (Nga et al., 2020), Giáo dục STEM Robotics ở trường trung học (Nga et al., 2022), các tác giả đã làm rõ được tầm quan trọng của việc dạy học

STEM, cơ sở lí luận của mô hình nay vào CT GDPT 2018 từ đó giúp cho các GV có

nhiều nguồn tư liệu tham khảo trong quá trình day học.

Từ những cơ sở thực tiễn và cơ sở khoa học được đề cập ở trên đã cho thấygiáo dục STEM đã và đang rất được quan tâm và có ứng dụng cao trong quá trình dạyhọc ở trường trung học Bên cạnh đó, việc phát triển các phâm chất va nang lực — đặcbiệt là năng lực GQVD của HS trong dạy hoc STEM nói chung hay Vật lí nói riênggiúp HS nâng cao khả năng đối mặt với các khó khăn, những van dé phát sinh tronglúc học, ngay cả khi trong công việc sau này Nội dung chuyên đề “Mở đầu về điện

tử học” la một trong các nội dung trong CT GDPT 2018 môn Vat lí mà chúng tôi

nhận thay phủ hợp dé phát triển tiếp cận với nang lực GQVĐ của HS bang thực hiện

tô chức bai dạy STEM trong thời đại công nghệ mới Trong năm học 2023 - 2024,

nội dung của chuyên dé nay sẽ được áp dụng lần đầu tiên cho học sinh lớp 11 và đềmang đến nguôn tải liệu mở đến cho GV có thể chọn áp dụng và tham khảo

Vi những lí do trên chúng tôi quyết định thực hiện đề tài “Thiét kế và tổ chức bàihọc STEM trong chuyên đề “Mở dau về điện tử học” — Vật lí 11”

2 Mục đích nghiên cứu

Thiết kế bài học STEM một số kiến thức trong chuyên đề “Mở đầu vẻ điện tửhoc” nhằm phát triển NL giải quyết van dé của HS.

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

Đề đạt được mục tiêu nghiên cứu, chúng tôi thực hiện các nhiệm vụ sau:

- Nghiên cứu cơ sở lí luận và cơ sở thực tiễn về mô hình giáo dục STEM, đặc biệt là

các môn khoa học theo bài học STEM đề phát triển nang lực GQVD cho HS.

- Tìm hiểu tài liệu, ứng dụng các kiến thức trong chuyên dé “Mo dau về điện tử hoe” trong thực tế.

- Phân tích nội dung kiến thức chuyên dé “Mo đầu ve điện tử học” trong CTGDPT

2018 môn Vật lí theo định hướng STEM.

- Xây dựng kế hoạch tô chức day học bai học STEM trong dạy học nội dung “Mo đầu

vẻ điện tử học”:

+ Xây dựng hệ thông các công cụ dạy học;

+ Xây dựng tiền trình dạy học theo chủ đề STEM trong day học nội dung “Mé đầu

về điện tử học”;

+ Xây dựng hệ thống kiểm tra đánh giá nhằm đánh giá kết quả học tập, năng lực

GQVD cho HS trong bài học STEM.

- Tiến hành thực nghiệm sư phạm ở trường THPT trên địa bàn Thanh phố Hỗ Chí

Minh với đối tượng là HS lớp 11 và đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

4.1 Đối tượng nghiên cứu

Hoạt động day học môn Vật lí lớp 11 ở trường THPT theo bai học STEM nhằm

phát triển năng lực GQVD của HS.

4.2 Phạm vi nghiên cứu

Không gian: day học Vật lí 11 tại trường THPT trên địa ban Thành phố Hồ ChíMinh.

Thời gian: tháng 9 năm 2023 — tháng 4 năm 2023

Nội dung: hoạt động day học phát triển năng lực GQVĐ trong nội dung chuyên

dé “Me đầu về điện tử học” theo hình thức bai học STEM cho HS lớp 11 trên địa ban Thành phố Hồ Chi Minh.

5 Giả thuyết khoa học

Nếu thiết kế được bai hoc STEM trong chuyên đề “Mo đầu vẻ điện từ học” vả tô

chức day học tại trường THPT thì sẽ phát triển được năng lực GQVD của HS.

6 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu lí luận: tìm hiểu, nghiên cứu các tai liệu khoa học liên

quan đến mô hình giáo dục STEM Nghiên cứu các tài liệu liên quan đến nội dung

“Mở đầu về điện tử hoc”

- Phương pháp điều tra thực tiễn: tìm hiểu, nghiên cứu cơ sở thực tiễn về việc triển

khai mô hình giáo dục STEM trên the giới và tại Việt Nam.

l3

- Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Xây dựng tiền trình dạy học bài học STEMtrong day học nội dung “Mở đầu về điện tử học” và tiễn hành thực nghiệm su phạmnội dung dé tai nhằm đánh giá tinh khả thi của đề tai nghiên cứu.

7 Đóng góp mới của đề tài

- Hệ thống hóa cơ sở lí luận về dạy học theo hình thức bài học STEM, năng lực

GQVD của HS trung học phô thông.

- Phân tích nội dung “Mo dau về điện tử học” trong chương trình môn Vật lí 2018theo định hướng giáo dục STEM.

- Đề xuất được tiên trình day học nội dung “Mo dau về điện tử học” theo hình thức

bai hoc STEM nhằm phát triển năng lực GQVĐ của HS

- Xây dựng được công cụ đánh giá năng lực GQVD của HS trung học phô thông trong

day học nội dung chuyên dé “Mé đầu vẻ điện tử học” theo hình thức bai học STEM.

§ Cấu trúc của khóa luận

- Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo vả các phụ lục, khóa luận gồm có

3 chương:

CHUONG I CO SỞ LÍ LUẬN VE DẠY HOC THEO HINH THỨC BÀI HỌC

STEM NHÂM PHÁT TRIEN NANG LỰC GIẢI QUYET VAN DE CUA HỌC

SINH.

CHUONG 2 THIET KE VA TO CHUC BAI HQC STEM TRONG DAY HOC NOI

DUNG CHUYEN DE “MO DAU VỀ ĐIỆN TU HỌC" - VAT LÍ 11.

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIEM SƯ PHAM.

14

CHUONG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VE DẠY HOC THEO HÌNH THỨC BÀI

HỌC STEM NHAM PHÁT TRIEN NANG LỰC GIẢI QUYẾT VAN ĐÈ

CỦA HỌC SINH

1.1 Dạy học theo hình thức bài học STEM ở trường phổ thông

1.1.1 Khái niệm giáo dục STEM

Giáo dục STEM là định hướng tích hợp (liên môn) của bốn lĩnh vực đượcviết tắt từ chữ cái đầu tiên trong tiếng Anh: Science, Technology, Engineering

Mathematics (Nguyễn Thành Hải, 2020).

Science (Khoa học): trình bảy các kiến thức thuộc vẻ Vật li, Hóa học, Sinh học và Khoa học Trái đất nhằm giúp HS hiểu vẻ thế giới tự nhiên và vận dụng kiếnthức đó dé giải quyết các van dé khoa học trong cuộc sông hàng ngày một cách hợplí.

Technology (Công nghệ): tạo cơ hội dé học sinh hiểu biết, phát triển khả năng

sử dụng, quản lí và đánh giá các công cụ, thiết bị hay quá trình đã được thiết lập/sử

dụng trong suốt quá trình trién khai tạo thành sản phẩm.

Engineering (Kĩ thuật: cung cấp, phát triển sự hiểu biết ở HS về quá trìnhthiết kế kĩ thuật, tạo ra các đô vật/sản phim mà không có trong tự nhiên (Nga et al,2020) Không những thế còn tạo cơ hội để tích hợp kiến thức của nhiều môn học,giúp cho các khái niệm trở nên dé hiệu

Mathematics (Toán học): được xem là một lĩnh vực đan xen vào tat cả các

bước ở Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật Nó giúp HS tăng cường khả năng phân tích.

tính toán, biện luận và truyền đạt ý tưởng một cách hiệu quả Từ đó giúp HS giảiquyết van đề toán học trong các tình huéng đặt ra một cách hệ thông

1.1.2 Các hình thức tổ chức mô hình giáo dục STEM

Trong giáo dục STEM, HS được phát triển năng lực và phẩm chat đáp ứngyêu cầu mới, giáo dục STEM giúp trang bị cho HS những kiến thức khoa học dé vận

dụng trong thực tiễn (P, Nicole, & Michelle, 2011) Theo CV 3089 (Bộ Giáo dục và

Đảo tạo , 2020), tùy thuộc vào đặc thù của từng nội dung và điều kiện cơ sở vật chất

có thê áp dụng các hình thức tô chức giáo dục STEM như sau:

15

a Dạy học các môn khoa hoc theo bài học STEM

Đây là hình thức t6 chức giáo dục STEM chủ yếu trong nhà trường Theo

cách này, các bai học, hoạt động giáo dục STEM được triên khai ngay trong quá trình

day học các môn học STEM theo hướng tiếp cận tích hợp nội môn hoặc tích hợp liên

môn.

Nội dung bai học STEM bam sát nội dung chương trình của các môn học

nhằm thực hiện CT GDPT theo thời lượng quy định của các môn học trong CT Hình

thức giáo dục STEM này không làm phát sinh thêm thời gian học tập.

HS thực hiện bài học STEM chủ động nghiên cứu các học liệu như sách giáokhoa, tai liệu học tập trực tuyến dé tiếp nhận và vận dụng kiến thức thông qua các

hoạt động học dưới sự hướng dẫn của GV.

b Tổ chức hoạt động trai nghiệm STEM

Hoạt động trải nghiệm STEM được tô chức thông qua hình thức câu lạc bộ,

hoặc các hoạt động trải nghiệm thực tế Trong hoạt động trai nghiệm STEM, HS được

khám phá các thí nghiệm ứng dụng khoa học, kĩ thuật trong thực tiễn đời sông Qua

đó, nhận biết được ý nghĩa của khoa học, công nghệ, kĩ thuật, toán học đối với đờisống con người nâng cao hứng thú học tập môn học STEM Đây cũng là cách thức

dé thu hút sự quan tâm của xã hội tới giáo dục STEM.

Hoạt động trải nghiệm STEM được tô chức theo kế hoạch giáo dục hang năm của nhà trường Dé tổ chức thành công các hoạt động trải nghiệm STEM thì cần có

sự tham gia, hợp tác của các bên liên quan như cơ sở giáo đục nghề nghiệp, các trườngDai hoc, các doanh nghiệp Theo cách này sẽ kết hợp được thực tiễn phô thông với

ưu thé về cơ sở vật chất của giáo duc đại học và giáo dục nghề nghiệp Nội dung củahoạt động trải nghiệm được thiết kế thành bai học cụ thể, mô tả rõ mục tiêu, yêu cau,

tiền trình trải nghiệm và dự kiến kết quả

c Tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học — kĩ thuật

Giáo dục STEM có thê được triển khai thông qua hoạt động nghiên cứu khoa học danh cho những HS có năng lực, sở thích và hứng thú với các hoạt động tìm tỏi, khám phá khoa học — kĩ thuật giải quyết các van dé thực tiễn Từ các chủ dé STEM

16

trên lớp đến các hoạt động trải nghiệm STEM phát hiện các HS có năng khiếu dé bồiđưỡng, tạo điều kiện thuận lợi cho HS tham gia nghiên cứu khoa học.

Hoạt động nghiên cứu khoa học — kĩ thuật được thực hiện dưới dang một đề

tài/ dự án nghiên cứu dưới sự hướng dẫn của GV hoặc nhà khoa học có chuyên môn

phù hợp.

Trong dé tài khóa luận này, chúng tôi quyết định xây dung dé tài theo hình thức day hoc bài học STEM trong nội dung chuyên đề “Mo đâu về điện tử học "— Vật

lí 11 không những đáp ứng yêu cau trong CT GDPT 2018 mà còn phát triển được

năng lực GOVD của HS.

1.1.3 Dạy học bài học STEM theo quy trình thiết kế kĩ thuật

Day học bài học STEM được triển khai ngay trong quá trình dạy học các môn

khoa học Theo hình thức tô chức giáo dục STEM này, GV sẽ trao quyền cho người học tiến hành nghiên cứu, tong hợp lí thuyết, thực hành và đồng thời áp dụng kiến thức và kĩ năng dé GQVD đẻ phát triển giải pháp (Savery, 2006) Nội dung bai học STEM không chỉ khái quát về các lí thuyết co bản mà còn giới thiệu các nguyên lí công nghệ áp dung trong đời sống (Nguyễn Quang Linh, 2019) Do đó dạy học STEM được thiết kế có tinh khái quát va dành nhiều thời gian dé tô chức các hoạt động day

học dé giúp HS khám phá khoa học, phát triển các pham chất và năng lực can thiết

(Nguyễn Thị Hằng, 2022) Dây cũng là cơ sở để thiết kế và tô chức dạy học bài họcSTEM, từ đó chúng tôi chọn day học bai hoc STEM theo quy trình thiết kế kĩ thuật

trong công văn 3089 của Bộ Giáo dục và Dao tạo.

Quy trình thiết kế kĩ thuật được nhiều nhà giáo dục quan tâm trong bỗi cảnh

của chương trình 2018 National Research Council (National Research Council, 2009) cho rang thiết kế kĩ thuật như là một quy trình có mục dich, lặp đi lặp lại với những mục tiêu rõ ràng và điều chỉnh được các ưu điểm, khuyết điểm Trong mộtnghiên cứu khác của Dym và cộng sự (2005) thì cho rằng thiết kế kĩ thuật như là mộtquy trình day đủ hệ thong mà yêu cau các ý tưởng được ứng dụng dé tạo ra mô hìnhhay sản phẩm.

Như vay, một quy trình thiết kế kĩ thuật điển hình được thiết lập như các bướcsau: (1) xác định vấn đè, (2) lựa chọn hệ thông các giải pháp, (3) phân tích và thiết

17

kế, (4) cùng cỗ quá trình thiết kế sản phẩm (Berland, Steingut, & Ko, 2014) Trong

công văn 3089 do Bộ Giáo dục & Đào tạo ban hành (Bộ Giáo dục và Đào tạo , 2020),

bai học STEM được xây dựng dựa theo quy trình thiết kế kĩ thuật với tiến trình baogôm § bước: (1) xác định van dé, (2) nghiên cứu kiến thức nên, (3) đề xuất các giảipháp (4) lựa chọn giải pháp, (5) chế tạo mô hình (nguyên mẫu), (6) thử nghiệm vàđánh giá, (7) chia sẻ thảo luận, (8) điều chỉnh thiết kế Từ đó cấu trúc bài học STEM

có thé chia thành 5 hoạt động chính thé hiện rõ § bước như sau:

+ Hoạt động |: Xác định van dé hoac yéu cau ché tạo một san phẩm ứng dụng gắn

với nội dung bài học với các tiêu chí cụ thẻ.

+ Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền (bao gồm kiến thức trong bai học cần sử

dụng dé giải quyết van dé hoặc chế tạo sản pham theo yêu cau) va dé xuất các giải

pháp thiết kế đáp ứng các tiêu chí đã nêu

+ Hoạt động 3: Trình bày và thảo luận phương án thiết kế, sử dụng kiến thức nên để giải thích, chứng minh va lựa chọn, hoàn thiện phương án tốt nhất (trong trường hợp

1.2.1 Khái niệm năng lực giải quyết vấn dé

Mục tiêu của CT GDPT 2018 là chuyên từ việc quan tâm HS sẽ học được

những gi, sang việc quan tam HS sẽ làm được nhũng gì thông qua việc hoc, tức

chuyên từ việc dạy học theo định hướng nội dung sang dạy học theo định hướng phát triển NL Trong đó, NL là một phạm trù được rất nhiều nhà giáo dục quan tâm nghiên

cứu và được tiếp cận với nhiêu góc độ khác nhau:

- Theo Hoang Phê (Phê, 2003): “Nang lực là phẩm chất tâm lí và sinh lí tạo cho conngười kha nang hoàn thành một loại hoạt động nao đó với chất lượng cao”

18

- Theo tô chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế Thể giới (OECD, 2002, được trích dẫn

trong (Vân, 2022)): “Nang lực được hiểu là khả năng cá nhân đáp ứng các yêu cầu

phức hợp va thực hiện thành công nhiệm vụ trong một bối cảnh cụ thé”

- Trong chương trình tổng thé 2018 do Bộ Giáo dục & Đào tạo ban hành (Bộ Giáo

dục và Dao tạo, 2018): “NL được hiểu là thuộc tinh cá nhân được hình thành, pháttriển nhờ tô chat sẵn có và quá trình học tập rèn luyện, cho phép con người huy độngtong hợp các kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềmtin, ý chi, thực hiện thành công một loại hoạt động nhất định, đạt kết quả mongmuốn trong những điều kiện cy the”.

Ngoài ra, GQVD là một quá trình tư duy phức tap, HS can phải tích lũy kiến

thức, kĩ năng từ đó huy động trí nhớ, tri giác của bản thân đẻ tiến hành lí luận, nêu

lên các luận điểm, suy luận, đánh giá dé đưa ra một hoặc nhiều giải pháp khắc phụcnhững khó khăn của vẫn đề (Hà, 2014).

Từ những tông hợp như trên, chúng tôi hiểu NL GQVD theo cách tiếp cận

của tác giả Nguyễn Thanh Nga (Nga et al., 2020): “Nang lực GQVĐ thực tiễn của

HS được thẻ hiện ở kha năng huy động mọi nguồn lực phù hợp (kiến thức, kĩ năng,thái độ, phương tiện vật chất, con người, tài chính, thời gian, ) dé giải quyết thànhcông một nhiệm vụ phức hợp trong học tập hay trong thực tiễn cuộc song”

Tom lại, nang lực GOVD thực tiền của HS có thể được hiểu là khả nang nghiên cứu, huy động mọi kiến thức kĩ năng, thai độ, con người, và các nguồn lựckhác nhằm giải quyết thành công một vẫn dé, nhiệm vụ phức hợp trong học tập haytrong cudc SÔNG.

1.2.2 Cầu trúc của năng lực giải quyết vấn đề

Căn cử vao khung cấu trúc NL GQVĐ và sáng tạo do Bộ Giáo dục và Daotạo ban hành trong CT GDPT 2018, sau khi tách rời NL GVQD và thông qua qua

trình kháo sát, phân tích các đề tài liên quan đến việc hình thành và phát triển NL GQVD của HS trong dạy học môn Vật lí, như đề tài của các tác giả: (Tran Thi NgocAnh, 2020), (Tran Ngọc Thắng, 2019), chúng tôi quyết định lựa chọn khung cautrúc đánh giá NL GQVĐ của HS cho đề tải gồm có: 3 năng lực thành phần và 7 chỉ

số hành vi (biểu hiện) Khung cấu trúc NL GQVD thé hiện qua bang 1.1 như sau:

19

Bảng 1.1 Khung cau trúc năng lực GOVP của HS

Năng lực thành phân Biéu hiện/Tiêu chí

Phát hiện được vẫn đề 1 Phân tích tình huông, phát hiện van đề

2 Phát biêu van đề

Đề xuất, lựa chọn giải pháp GOVD | 3 Đề xuất được một số giải pháp

và thie hiện giải pháp GOVD 4, Lựa chọn được giải pháp tôi ưu nhất

$, Giải quyết được van đề thông qua các giải pháp đã dé ra

Đánh giá giải pháp và vận dụng | 6 Đánh giá được hiệu quả của giải pháp

tự

1.3 Quy trình thiết kế bài học STEM theo định hướng phát triển năng lực giải

quyết van đề của học sinh trung học phổ thông

Trong công văn 3089 do Bộ Giáo dục & Đào tạo ban hành (Bộ Giáo dục và

Dao tạo , 2020), đã trình bay rõ quy trình thiết kế một bai hoc STEM gồm các bước

mà GV cần thực hiện theo đúng trình tự như sau:

a) Bước 1 Lựa chọn noi dung dạy hoe:

Căn cứ vào nội dung kiến thức trong chương trình môn hoc vả các hiện tượng

quá trình gắn với các kiến thức đó trong tự nhiên, xã hội; quy trình hoặc thiết bị công

nghệ ứng dụng kiến thức đó trong thực tiễn dé lựa chọn nội dung của bải học

b) Bước 2 Xác định van đề can giải quyết:

Xác định van dé cần giải quyết dé giao cho HS thực hiện sao cho khi giảiquyết vấn đề đó HS phải học được những kiến thức, kĩ năng cần dạy trong chươngtrình môn học đã được lựa chọn hoặc vận dụng những kiến thức, kĩ năng đã biết đẻ

xây dựng bai học.

©) Bước 3 Xây dựng tiêu chi của sản phẩm giải pháp giải quyết:

Xác định rõ tiêu chí của giải pháp/sản phẩm làm căn cứ quan trọng dé dé xuấtgiả thuyết khoa học/giải pháp giải quyết van dé/thiét kế mẫu sản phẩm

d) Bước 4: Thiết ké tién trình tổ chức hoạt động dạy học:

20

Tiến trình tô chức hoạt động dạy học can được GV thiết kế theo các phươngpháp và kĩ thuật dạy học tích cực với các hoạt động học bao hàm các bước của quytrình kĩ thuật Chúng tôi sẽ trình bày chỉ tiết các bước của một tiền trình tô chức hoạtđộng dạy học bao hàm quy trình kĩ thuật, theo hình thức bài học STEM trong mục 1.4.

1.4 Tiến trình dạy học theo hình thức bai học STEM nhằm phát trién năng lựcgiải quyết vấn đề của học sinh

Quy trình thiết kế kĩ thuật với tiễn trình bao gôm 08 ước: xác định van đề:nghiên cứu kiến thức nên; dé xuất các giải pháp; lựa chọn giải pháp; chế tạo mô hình(nguyên mẫu): thử nghiệm và đánh giá: chia sẻ thảo luận, điều chỉnh thiết kế Trong

đó, tiền trình tô chức day học theo hình thức bài học STEM can tuân theo quy trình

kĩ thuật, nhưng các bước trong quy trình có thẻ không cân thực hiện một cách tuần tự

mà thực hiện song song tương hỗ lẫn nhau Hoạt động nghiên cứu kiến thức nền có thé được tỏ chức thực hiện đồng thời với việc dé xuất giải pháp hoạt động chế tạo

mẫu có thé được thực hiện đồng thời với việc thử nghiệm và đánh giá Trong đó, bước

nay vừa là mục tiều vừa là điều kiện đề thực hiện bước kia.

Vay, mỗi bai học STEM có thê được tô chức theo 5 hoat động đưới đây, trong

đó đã bao hàm 8 bước của quy kĩ thuật (bảng 1.2) Đối với hoạt động 4 và 5 có thểđược tô chức thực hiện một cách linh hoạt ở trong va ngoài lớp học theo nội dung và phạm vi kiến thức của từng bải học, mỗi hoạt động phải được mô tả rõ mue dich, nộidung, du kiến sản phẩm hoạt động của học sinh và cách thức tổ chức hoạt động.Trong đó, nói dung hoạt động có thê được biên soạn thành các mục chứa dung các thông tin như là nguyên liệu, kèm theo các lệnh hoặc yêu cầu hoạt động dé học sinhtìm hiểu, gia công trí tuệ dé giải quyết van đề đặt ra trong hoạt động: cách thức tô

chức hoạt động thê hiện phương pháp dạy học, mô tả cách thức tô chức từng mục của

nội dung hoạt động dé học sinh đạt được mục đích tương ứng.

Bảng 1.2 Tiến trình tổ chức dạy học theo hình thức bài học STEM (Bộ Giáo

duc va Dao tạo, 2019)

Hoạt động 1: Xác định | GV giao cho HS nhiệm vụ học tập chứa đựng van đẻ.

21

hoặc giải quyết một van dé cụ thẻ với các tiêu chí đòihỏi HS phải sử dụng kiến thức mới trong bai học dé déxuất, xây dựng giải pháp Tiêu chí của sản phâm là yêu

cau hết sức quan trọng, buộc HS phải nắm vững kiến

thức mới thiết ké, giải thích được thiết kế cho sản phẩmcan làm

Hoạt động 2: Nghiên Tô chức cho HS thực hiện hoạt động học tích cực, tăngcứu kiến thức nền cường mức độ tự lực tuỳ thuộc từng đối tượng HS dưới

sự hướng đẫn một cách linh hoạt của GV Khuyếnkhích HS hoạt động tự tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức dé

sử dụng vào việc dé xuất, thiết kế sản phẩm

Hoạt động 3: Lựa chọn | Tô chức cho HS trình bày, giải thích và bảo vệ bản thiết

giải pháp kế kèm theo thuyết minh (sử dụng kiến thức mới học

và kiến thức đã có); GV tô chức góp ý chú trọng việcchỉnh sửa và xác thực các thuyết minh của HS để HSnam vững kiến thức mới và tiếp tục hoàn thiện bản thiết

kẻ trước khi tiễn hành chế tao, thử nghiệm

Hoạt động 4: Chê tạo Tô chức cho HS tiên hành chế tạo mẫu theo bản thiết

giá tạo Hướng dẫn HS đánh giá mẫu và điều chỉnh thiết

kế ban dau dé bảo đảm mẫu chế tạo là khả thi

Hoạt động 5: Chia sé, Tổ chức cho HS trình bày sản phẩm học tập đã hoàn

thảo luận, điều chỉnh thanh; trao đổi, thảo luận, đánh gia dé tiếp tục điều

tô chức dạy học theo hình thức bai học STEM Tiêu chí đánh giá NL GQVD của HStrong day học theo hình thức bai học STEM được thé hiện như sau:

22

Mức 1: Biéu hiện chi số hanh vi của năng lực chưa rõ rang O mức độ này

HS chưa biểu hiện rõ ràng chỉ số hành vi của các năng lực thành tổ trong quá trình

tham gia các hoạt động học tập hay thực hiện nhiệm vụ học tập.

Mức 2: Có năng lực ở mức độ thấp HS đã có sự bộc lộ một số biểu hiện của

NL GQVD nhưng chưa rõ nét và thường xuyên, cần sự giúp đỡ đến từ GV trong quátrình tham gia các hoạt động hay thực hiện nhiệm vụ học tập.

Mức 3: Có năng lực ở mức độ tốt HS có sự bộc lộ các biéu hiện của NL

GQVD thường xuyên va rõ nét trong các hoạt động học tập hay nhiệm vụ học tập.

Bang 1.3 Rubrics đánh giá năng lực GOVĐ của HS theo hình thức bài học STEM.

Năng lực Chỉ số hành

Mức I Mức 2 Mức 3thành phần vi

' Phát hiện van ‘1 Phân tich | Phan tich được | Tự phan tích | Tự phân tích

đề tình — huống, thông tin phẩm | được thông tin | được thông tin

phát hiện van | /én nhờ vào sự | đưới sự hỗ trợ

4 Lựa chọn được giải pháp

tối ưu nhất

Không phát

biểu được van

đề và cần nhờvào phần lớn

từ GV.

Lựa chọn được giải pháp

giai

Tự lựa chọn được giải pháp

nhưng chưa tôi

ưu va cân sự

Tự phát biểu

duoc vấn démột cách khoa học.

Tự đề xuất

được một sốgiải pháp cóthé GQVD (ái

wu nhất

Tự lựa chon

được giải pháp

tôi wu nhất.

6 Đánh giá Chưa danh

được hiệu quả gid được hiệu của giải pháp quả của giải

pháp.

7 Van dung Chưa dé xuất

được cho các duge cac tinh huỗng phương an cho

tương tự một số tỉnh

huống mới

24

hỗ trợ từ GVmột phan

Tự giải quyết

vấn đề cònling túng và

cần sự hỗ trợmột phan ciaGV.

Tw danh gia

được độ hiệu quả của giải

phápchưa xác định

Tự dé xuất được

phương án cho

các

một số tình

mới nhưng = chua

rõ ràng, cụ thẻ

về ưu điểm vànhược điểm

của giải pháp.

Tự dé xuat duge

phuong an cho

các

một số tình huéng mới có

tính kha thi cao Và vận

dụng = được

vào thực tế.

KET LUẬN CHƯƠNG 1

Với quá trình nghiên cứu tài liệu và lựa chọn tài liệu, chúng tôi đã tìm hiểu

cơ sở lí luận về giáo duc STEM, cơ sở lí luận về day học theo định hướng giáo dụcSTEM nhằm bồi dưỡng năng lực GQVĐ cho HS THPT, quy trình thiết kế bài họcSTEM và tiến trình tô chức day học bài học STEM Cuối cùng là tiêu chí đánh giánăng lực GQVĐ của HS theo hình thức bai học STEM.

Qua nghiên cứu về cơ sở lí luận vẻ tổ chức day học theo hình thức bài họcSTEM nhằm phát trién nang lực GQVĐ của HS, chúng tôi nhận thay vai trò tích cựccủa mô hình giáo dục STEM mang lại trong việc hình thành và phát triển phẩm chất

va năng lực của HS THPT Trong chương 2 của khóa luận, chúng tôi sẽ trình bay chitiết hơn việc xây dựng tiến trình tổ chức dạy học STEM bao gồm 05 hoạt động theo

hình thức bài học STEM theo công văn 3089 của Bộ Giáo dục và Dao tao, với bài

học thuộc nội dung chuyên dé “Mo đầu về điện tử học” — Vật lí 11 nhằm bồi đưỡng năng lực GQVD của HS, đồng thời chúng tôi tiến hành xây đựng tiêu chi đánh giá

năng lực GQVD của HS trong từng bai học STEM

25

CHƯƠNG 2 THIET KE VA TO CHỨC BÀI HỌC STEM TRONG DẠY HỌC NOI DUNG CHUYEN ĐÈ “MO DAU VE ĐIỆN TỬ HỌC” - VAT

LÍ 11.

2.1 Yêu cầu cần đạt trong nội dung chuyên đề “Mở đầu về điện tử học”

Từ chương trình GDPT môn Vật lí 2018 (Bộ Giáo duc và Đào tạo, 2018),

các yêu cau cân đạt của nội dung chuyên đề “Mo dau về điện tử hoc” bao gôm:

Bang 2.1 Yêu câu cân đạt trong nội dung chuyên dé “Mở dau về điện tử

+ Phân loại cảm biến (sensor) theo: nguyên tắc hoạt động, phạm vi

sử dụng, hiệu quả kinh tế.

+ Nguyên tắc hoạt động của: điện tro phụ thuộc ánh sáng (LDR),

điện trở nhiệt.

+ Nguyên tắc hoạt động của sensor sử dụng: điện trở phụ thuộc ánh

sáng (LDR) điện trở nhiệt.

+ Tính chất cơ bản của bộ khuếch đại thuật toán (op-amp) lí tưởng.

Thảo luận, dé xuât, chọn phương án và thực hiện được Dự án timhiểu ba thiết bị đầu ra:

+ Nguyên tắc hoạt động của mạch op-amp — relays

+ Nguyên tắc hoạt động của mạch op-amp — LEDs (light-emitting

điode).

+ Nguyên tắc hoạt động của mạch op-amp ~ CMs (calibrated meter).+ Thiết kế được một số mạch điện ứng dụng đơn giản có sử đụngthiết bị đầu ra

- Tham quan thực tê (hoặc qua tải liệu đa phương tiện) thảo luận dé

nêu được một số ứng dụng chính của thiết bị cảm biến và nguyên tắc hoạt động của thiết bị cảm biến.

26

2.2 Phân tích nội dung kiến thức trong chuyên đề “Mở đầu về điện tử học”theo định hướng giáo dục STEM

Chương trình GDPT 2018 môn Vật lí lớp 11 đã dé ra 03 chuyên dé lớn nhưsau: Trường hap dẫn, Truyền thông tin bằng sóng vô tuyến, Mở dau vẻ điện tử học.Trong đó, chuyên dé 11.3 là Mở đầu về điện tử học giúp cho HS có cái nhìn mới về

các thiết bị điện tử được ứng dụng trong cuộc sông Không những thế, HS còn được

làm quen với các linh kiện điện tử được sử dụng đề chế tạo ra các máy móc hiện đạingày nay Sau khi học xong chuyên dé, HS sẽ có khả năng va tư duy logic dé vậndụng vào thực tiễn dé giải quyết các vấn đề trong đời sông

Cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 là tiền đề cho sự phát triển của các ngảnh khoa học — kĩ thuật Vì thế việc trang bị các kiến thức trong chuyên dé nay giúp cho

HS tiếp cận đến các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM một cách ngắn nhất Bên cạnh

đó, các ngành nghề tự động hóa, kĩ thuật viên máy tự động cũng được nhiều người biết đến và từ đó phát triển khả năng định hướng nghề nghiệp cho các em.

Kiến thức về nội dung chuyên đề được xây dựng mang tính vận dụng cao trong thực tiễn đời song, với những bài học và chủ dé mới lạ Vì vậy các em HS được học theo chương trình thiết kế có hệ thông xuyên suốt các khối lớp, từ đơn giản đến

phức tạp, từ hình ảnh hóa, có cái nhìn trực quan đến những kiến thức hàn lâm, trừu

Nội dung kiến thức trong chuyên dé này tạo điều kiện cho GV tổ chức sáng tạo các ý tưởng day học các bài học, tô chức hoạt động trải nghiệm STEM từ đó giúp cho HS thấy rõ ứng dụng của khoa học nói chung và vật lí nói riêng trong thực tế.

27

Khơi gợi sự hứng thú của HS khi học vật lí cũng là một trong những điều quan trong

mà chuyên dé mang lại.

+ Khó khăn

Chuyên dé còn mới trong tỏ chức các bài học hay hoạt động trải nghiệmSTEM nên việc thiết kế và lắp đặt các thiết bị sẽ bị sai sót khá nhiều Do đó, GV tôchức cho HS tìm hiểu các kiến thức có sự liên kết với nhau là điều không hè dé dang Việc thiết kế các mạch điện tử đối với các HS sẽ gặp nhiều khó khăn khi không biếtphải bắt đầu như thể nảo

Chuyên đề “Mở dau vẻ điện tử học” có thời lượng từ 10 tới 15 tiết, do đó nêu

GV mong muốn tô chức dạy học thi cần phải sắp xếp phân bỏ thời gian hợp lí, tránh

ảnh hưởng đền thời lượng học tập những nội dung khác của HS.

2.3 Don vị kiến thức cần tìm hiểu trong chuyên đề “Mở đầu về điện tử học”

2.3.1 Thiết bị cảm biến

Cảm biến là thiết bị điện tử cảm nhận trạng thái hay quá trình vật lí, hóa học,

sinh học va biến đôi thành tín hiệu điện dé thu thập thông tin về trạng thái hay quá

trình đó.

Trên thực tế có rất nhiều loại cảm biến khác nhau và có thé chia chúng thànhhai nhóm chính: cảm biến vật lí và cảm biến hóa học Ngoài ra còn có thể có cảmbiến chủ động — không sử dụng điện năng bé sung dé chuyền sang tín hiệu điện, điền hình các cảm biến áp điện làm bang vật liệu gồm, chuyên áp suất thành điện tích bề mặt Hay cảm biến bị động — có sử đụng điện năng bô sung để chuyên sang tin hiệuđiện Hơn thế nữa, ta có thể phân loại theo nguyên lí hoạt động như cảm biến điệntrở, cảm biến cảm ứng,

28

Ultrasonic module body Photosensitive sensor

Hình 2.1 Một số thiết bị cảm biến thường được sử dung trong cuộc sống (Lindinco,

2022)

Vẻ nguyên tắc hoạt động của cảm biển sử dung điện trở, được chia thành hai

nhóm là cảm biến sử dụng điện trở phụ thuộc ánh sáng (quang điện trở) và cảm biến

sử dung điện trở nhiệt Đối với quang điện trở, khi ánh sáng có bước sóng thích hợpchiều vao, một số electron sẽ bi but ra khỏi nguyên tử dé trở thành electron tự do, làmđiện trở của quang điện trở giảm và thay đối điện áp của dòng điện (biến đổi tín hiệuánh sáng thành tín hiệu điện) Đối với điện trở nhiệt thì làm biến đồi tín hiệu nhiệtthành tín hiệu điện.

Cảm biến vật cản hồng ngoại sử dụng một cặp truyền và nhận tia hồng ngoại.Tia hồng ngoại phát ra một tan số nhất định khi gặp vật can sẽ phản xạ vào đèn thuhong ngoại đồng thời biến đổi thành tín hiệu điện

29

2.3.2 Thiết bị đầu ra

Relay điện từ là một công tắc đóng, mở hoặc chuyên mach tải điện bằng lực

từ Quá trình đóng, ngắt mạch điện được thực hiện bằng đòng điện Đa số các relay

điện từ hiện nay đều hoạt động tuân theo nguyên tắc của nam châm điện Trong mạch

điện, relay có kí hiệu:

Hình 2.2 Kí hiệu của relay điện từ

Diode LED (light-emitting diode) là một linh kiện điện tử biến điện năng thành quang năng, có đặc điểm là phát ra ánh sáng khi hai cực của nó được nối vớinguôn điện một chiêu có hiệu điện thé từ 2 - 4V Trong mạch điện, LED có kí hiệu:

tf

—]3—

Hình 2.3 Ki hiệu của diode LED

2.4 Xây dựng bài học STEM trong chuyên đề “Mo đầu về điện tử học” - nộidung “Cảm biến và thiết bị đầu ra"

2.4.1 Nang lực Vật lí trong nội dung “Cam biến và thiết bị đầu ra”

Bảng 2.2 Năng lực Vật lí Mục tiêu

Trình bày được khái niệm cảm biến

Phân loại được các loại thiết bi cảm biến

30

Phat biểu được nguyên lí hoạt động của thiết bị cảm biến

Nêu được nguyên lí hoạt động của thiết bị cảm biến vật cản

hồng ngoại.

Chế tạo được mô hình Máy bơm nước tự động có sử dụng thiết

bi cảm biến vật can hông ngoại.

Nêu được câu tạo của relay điện từ.

Trình bày được câu tao của dén LED.

2.4.2 Nang lực giải quyết van dé

Bang 2.3 Năng lực GOVĐ của HS trong bài học STEM chủ dé "Máy bom nước

dành cho thú cứng”

Năng lực :

Chi sô hành vi Mã hóa

thành phần

Phát hiện được |1 Phân tích tình ( Phân tích tình huông, phát hiện van dé | GQVD.1

van đề huéng, phát hiện vẫn | cần nghiên cứu từ hình ảnh giới thiệu

đề về dụng cụ uống nước của thú cưng

2 Phát biêu vân đề Phát biêu được van để cân nghiên | GQVD.2

cứu: “Nguyên lí hoạt động của máy

bơm nước tự động là gì? Làm thể nào

dé chế tạo mô hình máy bơm nước tựđộng” từ thực té răng ngoài việc sửdụng cơ học thì ta ứng dụng công nghệ tự động hóa vào mô hình.

31

Š Lựa chọn được giải

6 Giải quyết được van

đề thông qua các giải pháp đã dé ra.

+

Chế tạo được mô hình máy bơm nước

tự động thông qua các giải pháp đã đề

8 Vận dụng được cho

các tình huéng kháctrong đời sông mà có

+

Dánh giá được hiệu quả của các giải pháp đã lựa chọn trong suốt quá trìnhchế tạo máy bơm nước tự động

Đề xuất được các giải pháp điềuchỉnh, cải tiễn mô hình máy bơm

tính tương tự các khuyết điểm của mô hình máy

bơm nước tự động.

2.4.3 Ý tưởng tổ chức bài học STEM trong chuyên dé “Mở dau về điện tử học” =Vật lí 11

2.4.3.1 Vấn đề thực tiễn và hình thành ý tưởng

Thú cưng hiện nay, cụ thể là loài chó và mèo là hai loài phổ biến nhất rất cần

được người chủ đẻ ý về van dé ăn uống Cơ thé của chó va mèo luôn can nước dé duytrì khả năng trao đổi chất cũng như thúc đây các cơ quan làm việc hiệu quả và nước

chiếm phan lớn trong cơ thé con người nói chung và ngay cả động vat nói riêng cũng

cân nước đề duy trì sự sông Với các thiết bị cho thú cưng uống nước cơ học, ngườitiêu dùng đã được đáp ứng nhu cau vẻ việc không cần phải luôn canh chừng mựcnước đẻ rót lại quá nhiều lần trong một ngày cho chúng

Với sự phát triển của công nghệ trong thời đại này, việc sử dụng thiết bị cơhọc vẫn cần phải cải tiến dé sản phẩm tốt hơn từng ngày Lợi ích của việc ứng dụng

tự động hóa trong nên sản xuất hiện đại góp phân rất nhiều trong việc thúc đây kinh

tế xã hội nước nhà (Weldcom, 2022) Sự có mặt của tự động hóa đã và đang mangđến nhiều thuận lợi cho Việt Nam phải kê đến như: cắt giảm chi phí hoạt động, mang

lại sự linh hoạt tối da trong sản xuất, tiềm năng phát triển cao vì chúng ta có thé giúp

32

người tiêu dùng đỡ cực nhọc trong việc nuôi thú cưng khi phải tất bật với bao côngviệc ngoải xã hội.

Vậy với những ưu điềm như thé, việc tô chức cho HS tìm hiểu và nghiên cứu

về nguyên lí hoạt động cũng như chế tạo mô hình máy bơm nước cho thú cưng làđiều cần thiết

2.4.3.2 Xác định van dé cần giải quyết

Dé chế tạo được mô hình máy bơm nước tự động trong bai học của chuyên dé nảy,

HS cần phải phát hiện và giải quyết hai câu hỏi sau:

- Nguyên lí hoạt động của máy bơm nước tự động là gì? Chúng ta cần sử đụng

thiết bị cảm biến nao dé chế tạo mô hình?

- Làm sao dé chế tạo mô hình máy bom nước tự động? (Can sử dụng vật liệu,

dụng cụ ra sao? Lắp đặt mạch điện từ như thé nao?)

Xác định các kiến thức cần thiết dé GQVĐ:

Bảng 2.4 Các kiến thức cân giải quyết trong bài học STEM chủ đề "Máy bơm nước

dành cho thú cưng" trong chuyên dé "Mở dau về điện tử học" - Vật lí 11

- Kiên thức về | - Cách sử dụng các - Tính toán độ cao dòng điện, mạch

như: cảm biến vậtcản hồng ngoại,relay điện từ diode phát quang (LED).

của mô hình máy bơm nước tự động

- Các thao tác kĩthuật khi chế tạo

mô hình máy bơm

nước tự động.

- Các thông số kĩthuật trong quátrình chế tạo môhình máy bơm nước tự động.

của vòi nước dé

nước được bơm

lên và chảy xuốngmạnh nhất

- Do kích thước

của mô hình máy

bơm nước tự động theo phương ánthiết kế

- Xác định rd năng lực cần phát triển trong bài học: Phát triển các năng lực thành tô

của nang lực GQVD được thê hiện cụ thê thông qua các chỉ số hành vi

- Xác định tiêu chí của mô hình Máy bơm nước tự động: Sử dụng vật liệu tái chế, giá

thành rẻ (1), Vận hành mô hình tốt (2), Màu sắc đẹp, có tính sáng tạo (3), Lắp ráp mô

hình chắc chắn (4)

2.4.3.3 Tiến trình tổ chức dạy học

Dưới đây là tóm tắt tiền trình tông thé các hoạt động học trong bài học STEM

Tiến trình chỉ tiết được thê hiện trong phụ lục 1

Bảng 2.5 Tiền trình tổng thé các hoạt động học trong bài học STEM chủ dé "Máy

bom nước dành cho thú cưng”

nhóm (phụ lục 2) vụ của câu

- Nhiệm vụ học tap | (Cá nhân): HS quan hỏi do GV

sát hình ảnh GV đưa ra và cho biết sản đưa ra

- GV dẫn dắt: *Với sự phát triển của khoahọc — công nghệ bình nước cơ học này cầnphải cải tiễn dé phù hợp với sự phát triên

xã hội Chính vì thế chúng ta cần áp dụng

mô hình tự động hóa vào trong sản phẩm

để giúp cho người tiêu dùng có nhiều lựa

chọn khi mua hang.”

HOAT DONG 2 NGHIÊN CỨU KIEN THỨC NEN

(Thời lượng: 40 phút

+ Hoạt động 2.1: 20 phút + Hoạt động 2.2: 20 phút)

Hoạt động 2.1 Tìm hiểu cầu tao của relay điện từ và LED

(Thời lượng: 20 phút)

VL.6 - Nhiệm vụ học tap 2 (nhóm đôi): Nghiên | Phuong Báo cáo kết

VL.7 cứu SGK và các thiết bị điện tử có kết nối pháp dạy | quả nhiệm

Internet để tìm hiểu về cấu tạo của relay học: Dạy|vụ — trongđiện từ va den LED học theo phiéu hoc

Hoạt động 2.2 Tìm hiểu về thiết bị cảm bien

(Thời lượng: 20 phút)

VL.I - Nhiệm vụ học tap trong phiêu học tập số | Phương Báo cáo kết

VL.2 2 (nhóm): Nghiên cứu SGK và các thiết bị pháp day | quả nhiệm

VL.3 điện tử có kết nối Internet dé tìm hiểu về học: Dạy | vụ trongVL.4 các câu hỏi sau: học theo phiếu học

+ Khái niệm thiết bị cảm biến nhóm tập số 2 của + Một số thiết bị cảm biến trong đời sống HS (phụ lục

mà em biết, 2)

35

+ Nguyên lí hoạt động của thiết bị cảmbiến vật can hong ngoại.

- GV giới thiệu một số loại cảm biển trong

cuộc sông.

(Thời lượng: 40 phút)

GQVD.3

GQVD.4 | 3(nhém): Dé xuất các dụng cụ, nguyên vat pháp day | quả nhiệm

- Nhiệm vụ học tập trong phiêu học tập so Phuong Báo cáo kết

GQVD.5 liệu sử dụng trong việc chế tạo mô hình ' học: Dạy | vụ trong

Máy bơm nước tự động học theo | phiếu học

- Nhiệm vụ học tập trong phiếu học tập số ' nhóm tập số 3 của

4 (nhóm): Lựa chọn các dụng cụ vả HS (phụ lục

nguyên, vật liệu và vẽ bản thiết kế tối ưu 2).

nhất trong việc chế tạo mô hình Máy bơm Báo cáo kết

nước tự động Nội dung câu hỏi bao gom: quả nhiệm

+ Ý tưởng thiết kế mô hình vụ trong+ Nguyên lí hoạt động của mô hình phiếu học+ Mạch điện cơ bản của mô hình tập số 4 của

HS (phụ lục

2)

HOAT DONG 4 CHE TẠO MO HÌNH, THU NGHIEM VA DANH GIÁ

(Thời lượng: 45 phút)

GQVD.6 - Nhiệm vụ hoạt động 4: Chẻ tạo mô hình Phương Mô hình

GQVD.7 | Máy bơm nước tự động, thử nghiệm, đánh pháp day | Máy bơm

VL.S gia: học: Dạy | nước tự

học theo | động hoàn nhóm chỉnh.

36

HOAT ĐỘNG 5 CHIA SẺ, THẢO LUẬN VÀ DIEU CHỈNH

GQVD.8

+ HS tiễn hành chế tao va thử nghiệm mô

hình Máy bơm nước tự động (tại lớp) với các dụng cụ đã được GV phát.

+ HS đánh giá, so sánh giải pháp mà nhóm

đã lựa chọn so với thực tế khi chế tạo mô

hinh.

(Thời lượng: 40 phút)

- HS bao cáo ket quả thực hiện nhiệm vụ ở

hoạt động 4 theo yêu cầu:

+ Thời gian báo cáo: 5 phut/nhom.

+ Nội dung báo cáo: nguyên lí hoạt động của mô hình, cách vận hành mô hình, những thuận lợi, khó khăn do nhóm gặp

phải trong lúc chế tạo.

- HS chỉnh sửa mô hình Máy bơm nước tự động trong trường hợp mô hình của nhóm

gặp van dé.

- GV chốt nội dung bai học chủ đề “May

bơm nước dành cho thú cưng”

Phương

pháp dạy

học: Dạy học theo nhóm.

Phân

cáo

báo (trình bay miệng)

thực hiện

chế tạo mô

hình, đánh giá của

báo (trình bảy miệng)

của HS vẻkết quả thựchiện ở hoạt

2.5 Đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh theo hình thức bài học STEM chủ đề “Máy bơm nước dành cho thú cưng”

2.5.1 Công cụ đánh giá trong bài học STEM chủ đề “Máy bơm nước dành cho

thú cưng”

Bang 2.6 Phương tiện và cách thức đánh gia năng lực GOVD của HS trong bài học.

37

pháp tôi ưu nhất

GQVD.6 Giai

quyết được van đẻ

thông qua các giải

pháp đã đề ra

GQVĐ.?7 Đánh

giá được độ hiệu

quả của giải pháp

tập

Phiêu(Nhiệm vụ 1)

Ban miéng trước lớp

trình bày

Bản trình bày

Ban miệng trước lớp