Xây dựng một số chủ đề tích hợp kiến thức vật lí y học sinh học bậc trung học phổ thông

Việc xây dựng các chuyên đề tích hợp liên môn để tổ chức các hoạt động dạy học không chỉ tối ưu hóa hoạt động học tập của học sinh mà còn là cơ sở để rèn luyện, phát triển năng lực của

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH

KHOA VẬT LÍ

XÂY DỰNG MỘT SỐ CHỦ ĐỀ TÍCH HỢP KIẾN THỨC VẬT LÍ – Y HỌC – SINH HỌC

BẬC TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

Người thực hiện: LƯU BÍCH NGỌC Người hướng dẫn khoa học: TS ĐỖ VĂN NĂNG

TP HỒ CHÍ MINH, 2019

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến TS Đỗ Văn Năng –

người đã tận tình giúp đỡ và hướng dẫn tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thiện khóa luận này

Tôi trân trọng cảm ơn Trường, phòng Đào tạo, các thầy cô trong khoa Vật lí – Trường Đại học Sư phạm TP Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi thực hiện khóa luận này

Tôi rất hạnh phúc, biết ơn và sẽ nổ lực hơn nữa để xứng đáng với tình yêu thương, sự giúp đỡ của gia đình, đặc biệt là những lời động viên của bạn bè trong suốt thời gian tôi thực hiện khóa luận này

TP Hồ Chí Minh, ngày 15 tháng 4 năm 2019

SINH VIÊN

Lưu Bích Ngọc

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1 Các lực tác dụng lên bàn chân 25

Hình 2.2.Biểu diễn điểm tựa nằm giữa lực phát động và lực cản 32

Hình 2.3.Biểu diễn điểm đặt của lực cản nằm giữa điểm tựa và điểm đặt của lực phát động 32

Hình 2.4.Biểu diễn điểm đặt của lực phát động nằm giữa điểm tựa và điểm đặt của cản 33

Hình 2.5.Biểu diễn lực 𝐹 tác dụng lên vật, làm dịch chuyển vật một đoạn MN 33

Hình 2.6.Sự thay đổi thể tích của phổi khi hít thở 40

Hình 2.7.Sự trao đổi khí ở phổi và ở tế bào 41

Hình 2.8.Bọt khí trong mạch máu 43

Hình 3.1.Đồ thị về mức độ phù hợp của kiến thức tích hợp Vật lí - Y học -Sinh học đối với học sinh Trung học phổ thông 66

Hình 3.2.Đồ thị thể hiện mức độ liên kết giữa các kiến thức thuộc 3 lĩnh vực Vật lí – Y học – Sinh học trong các chủ đề tích hợp 67

Hình 3.3.Đồ thị thể hiện mức độ phổ biến của các kiến thức trong các chủ đề tích hợp 68

Hình 3.4.Đồ thị về mức độ cần thiết của việc học tích hợp kiến thức ở 3 lĩnh vực Vật lí – Y học – Sinh học 69

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ii

DANH MỤC CÁC HÌNH ii

MỤC LỤC iii

MỞ ĐẦU 1

I LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1

II MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 2

III GIẢ THUYẾT KHOA HỌC 2

IV ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 3

V NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU 3

VI PHẠM VI NGHIÊN CỨU 3

Chương 1 CƠ SỞ XÂY DỰNG CHỦ ĐỀ TÍCH HỢP KIẾN THỨC VẬT LÍ – Y HỌC – SINH HỌC BẬC TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 4

1.1 Tổng quan về dạy học tích hợp 4

1.1.1 Khái niệm tích hợp và dạy học tích hợp 4

1.1.2 Các hình thức tích hợp 5

1.1.3 Mục tiêu của dạy học tích hợp 6

1.1.4 Các đặc trưng cơ bản của dạy học tích hợp 7

1.1.5 Quy trình xây dựng bài học tích hợp 7

1.2 Nguyên tắc lựa chọn nội dung tích hợp ở trường phổ thông 8

1.2.1 Đảm bảo mục tiêu giáo dục, hình thành và phát triển năng lực cần thiết cho người học 8

1.2.2 Đáp ứng được yêu cầu phát triển của xã hội, mang tính thiết thực, có ý nghĩa cho người học 9

1.2.3 Đảm bảo tính khoa học và tiếp cận những thành tựu của khoa học kĩ thuật, đồng thời vừa sức với học sinh 9

1.2.4 Đảm bảo tính giáo dục và giáo dục vì sự phát triển bền vững 9

1.2.5 Tăng tính hành động, tính thực tiễn, quan tâm tới những vấn đề mang tính xã hội của địa phương 10

1.2.6 Việc xây dựng các chủ đề/ bài học tích hợp dựa trên chương trình hiện hành 10

1.3 Thực trạng của dạy học tích hợp 10

1.3.1 Xu hướng dạy học tích hợp trên thế giới 10

1.3.2 Thực trạng của dạy học tích hợp ở Việt Nam 12

1.3.3 Dạy học tích hợp trong môn Vật lí bậc Trung học phổ thông 13

1.4 Đặc điểm về hoạt động nhận thức của học sinh Trung học phổ thông 15

1.5 Quy trình xây dựng các chủ đề tích hợp kiến thức Vật lí – Y học – Sinh học bậc Trung học phổ thông 17

1.5.1 Tìm hiểu kiến thức Vật lí Y Sinh 17

1.5.2 Lựa chọn kiến thức phù hợp với chương trình Vật lí và Sinh học bậc Trung học phổ thông 17

1.5.3 Lựa chọn kiến thức Y học và các kĩ năng phù hợp với 4 nội dung kiến thức đã xây dựng 18

1.5.4 Xác định mục tiêu dạy học cho các chủ đề tích hợp kiến thức Vật lí – Y học – Sinh học 19

1.5.5 Xây dựng cấu trúc nội dung cho các chủ đề tích hợp kiến thức Vật lí – Y học – Sinh học 20

1.5.6 Thiết kế nội dung cụ thể từng chủ đề 20

1.5.7 Thực nghiệm kiểm tra, đánh giá các chủ đề tích hợp kiến thức Vật lý – Y học – Sinh học bậc trung học phổ thông 22

Chương 2 MỘT SỐ CHỦ ĐỂ TÍCH HỢP KIẾN THỨC VẬT LÍ – Y HỌC – SINH HỌC BẬC TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 23

2.1 CHỦ ĐỀ 1: SỰ VẬN ĐỘNG CỦA CƠ THỂ 23

2.1.1 HỆ VẬN ĐỘNG 23

2.1.2 CÁC LỰC LIÊN QUAN ĐẾN SỰ VẬN ĐỘNG 24

2.1.3 CHUYỂN ĐỘNG QUAY CỦA CƠ THỂ 30

2.1.4 CÔNG 33

2.1.5 VẬN ĐỘNG CƠ THỂ 35

2.2 CHỦ ĐỀ 2: HOẠT ĐỘNG HÔ HẤP 37

2.2.1 HỆ HÔ HẤP 37

2.2.2 HOẠT ĐỘNG TRAO ĐỔI KHÍ 39

2.2.3 KIẾN THỨC Y KHOA 41

2.2.4 KĨ NĂNG ỨNG PHÓ VỚI MỘT SỐ TAI NẠN 43

2.3 CHỦ ĐỀ 3: DÒNG ĐIỆN 47

2.3.1 DÒNG ĐIỆN 47

2.3.2 DÒNG ĐIỆN VÀ CƠ THỂ 49

2.3.3 SÉT 52

2.4 CHỦ ĐỀ 4: PHÓNG XẠ VÀ UNG THƯ 55

2.4.1 PHÓNG XẠ 55

2.4.2 UNG THƯ 60

Chương 3 THỰC NGHIỆM KIỂM TRA, ĐÁNH GIÁ CÁC CHỦ ĐỀ TÍCH HỢP KIẾN THỨC VẬT LÍ – Y HỌC – SINH HỌC BẬC TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 64

3.1 Mục tiêu thực nghiệm 64

3.2 Phạm vi và đối tượng thực nghiệm 64

3.3 Tiến trình thực nghiệm 64

3.3.1 Lập phiếu kiểm tra, đánh giá tài liệu các chủ đề tích hợp kiến thức Vật lí – Y học – Sinh học bậc THPT cho từng đối tượng thực nghiệm 64

3.3.2 Lấy ý kiến kiểm tra, đánh giá các chủ đề tích hợp kiến thức 64

3.4 Kết quả thực nghiệm 66

3.5 Kết luận 70

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71

A KẾT LUẬN 71

B HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 71

C KIẾN NGHỊ 72

TÀI LIỆU THAM KHẢO 73

PHỤ LỤC 78

MỞ ĐẦU

I LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Thực hiện Nghị quyết Hội nghị Trung ương 8 khóa XI về giáo dục, ngành Giáo dục và Đào tạo đã và đang triển khai thực hiện chương trình hành động đổi mới căn bản, toàn diện nâng cao chất lượng nguồn nhân lực nhằm đáp ứng yêu cầu của công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa, hội nhập kinh tế quốc tế của đất nước [6] Trong đó, định hướng dạy học tích hợp là một trong những xu hướng dạy học tất yếu và phù hợp với định hướng đổi mới căn bản và toàn diện giáo dục theo hướng phát triển năng lực người học [6] Việc xây dựng các chuyên đề tích hợp liên môn để tổ chức các hoạt động dạy học không chỉ tối ưu hóa hoạt động học tập của học sinh mà còn là cơ

sở để rèn luyện, phát triển năng lực của học sinh thông qua việc thực hiện các nhiệm

vụ gắn liền với thực tiễn trong các chuyên đề tích hợp liên môn

Vật lí là môn khoa học có nhiều nội dung kiến thức gắn liền với thực tiễn và các môn khoa học khác như Hóa học, Sinh học,…Vì thế, nhiều nước trên thế giới đã xây dựng chương trình Vật lý dưới dạng tích hợp các kiến thức khoa học khác thành môn chung là Khoa học Mỗi nước có cách chọn các chủ đề tích hợp và cách tích hợp đặc trưng, nhưng điểm chung là đều thể hiện các kiến thức khoa học cơ bản của 3 môn học Vật lí, Hóa học, Sinh học với các chủ đề gần gũi, thiết thực với cuộc sống hiện tại và tương lai Ở Singapore, học sinh được học môn Khoa học ở Tiểu học và ở Trung học cơ sở qua 5 chủ đề: Đa dạng; Chu trình; Hệ thống; Tương tác và Năng lượng [17] Các chủ đề này gồm các nội dung khoa học cơ bản của 3 môn học Vật lí, Hóa học và Sinh học được tích hợp ở mức độ xuyên môn và dần phân hóa thành các môn học riêng rẽ: Vật lí, Hóa học, Sinh học ở bậc Trung học phổ thông Ở Anh, một

số cuốn sách giáo khoa như Checkpoint, Science Forcus, Science Success,… [17] thường có các chủ đề về Vật lí, Hóa học và Sinh học xen kẽ và có các chủ đề tích hợp liên môn

Trên thế giới đã có nhiều quốc gia xây dựng chương trình dạy học môn Vật lý theo hướng tích hợp kiến thức như: Nhật Bản, Hàn Quốc, ngay cả các nước láng giềng Campuchia, Lào,…[6] Hiện nay, Việt Nam cũng đã và đang tích cực xây dựng các

chủ đề kiến thức tích hợp các môn học với nhau Nhiều giáo viên đã tích hợp các kiến thức có nét tương đồng giữa các môn học với nhau để xây dựng thành một chủ để dạy học Một số chủ đề tích hợp được áp dụng ở các trường phổ thông ở Việt Nam như: tích hợp kiến thức về môn Vật lí, Hóa học, Sinh học trong chủ đề về “Môi trường”; tích hợp liên môn môn Vật lý và Công nghệ để dạy về “Động cơ nhiệt”; tích hợp kiến thức Vật lí về Mắt và kiến thức về Sinh học thành chủ đề về “Mắt và bảo vệ mắt”, tích hợp kiến thức giữa Vật lí và Sinh học để xây dựng chủ đề về “Âm thanh”,…[16] Bên cạnh việc tích hợp giữa các môn học với nhau, cũng có nhiều quan tâm về việc tích hợp kiến thức Vật lí, Sinh học, Y học nhưng chưa nhiều, chưa có đủ cơ sở khoa học và tính thống nhất

Trên cơ sở tích hợp các kiến thức các môn Khoa học ở một số nước trên thế giới

và một số chủ đề tích hợp kiến thức ở Việt Nam, nghiên cứu này sẽ kế thừa và phát huy thêm về nội dung tích hợp kiến thức giữa môn Vật lí với các kiến thức khác ở một khía cạnh mới là về Y học – Sinh học, góp phần đa dạng hóa nội dung tích hợp kiến thức ở bậc Trung học phổ thông

Các kiến thức về Vật lí , Y học , Sinh học có sự liên quan và có thể kết nối lại với nhau để tạo thành những chủ đề kiến thức gần gũi và thiết thực trong cuộc sống Hơn nữa, việc đưa kiến thức Y khoa vào dạy học là điều rất cần thiết cho học sinh ngày nay Chính vì thế, việc nghiên cứu “Xây dựng xây dựng các chủ đê tích hợp kiến thức Vật lí - Y học – Sinh bậc Trung học phổ thông” là nghiên cứu cần thiết

II MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

- Xây dựng được các chủ đề tích hợp kiến thức Vật lí – Y học – Sinh học bậc Trung học phổ thông để củng cố kiến thức Vật lí và Sinh học, bổ sung các kiến thức Y học và các kĩ năng cần thiết trong cuộc sống

III GIẢ THUYẾT KHOA HỌC

Nếu chỉ ra và sử dụng được các dấu hiệu, đặc điểm cần thiết của các chủ đề tích hợp kiến thức Vật lí – Y học – Sinh học bậc Trung học phổ thông thì sẽ xây dựng được các chủ đề tích hợp kiến thức Vật lí – Y học – Sinh học bậc Trung học phổ thông, góp phần đa dạng nội dung tích hợp trong môn Vật lí với các môn học khác

IV ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

- Kiến thức về các lĩnh vực: Vật lí, y học, sinh học

V NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

- Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn về dạy học tích hợp

- Nghiên cứu các kiến thức về Vật lí, Sinh học, Y học

- Xây dựng các chủ đề tích hợp kiến thức Vật lí – Y học – Sinh học phù hợp với bậc Trung học phổ thông

- Khảo sát, lấy ý kiến để tiến hành kiểm tra, đánh giá mức độ phù hợp với khả năng nhận thức và nhu cầu học tập của học sinh phổ thông về các chủ đề tích hợp đã xây dựng

- Địa bàn nghiên cứu: Trường THPT Dĩ An, tỉnh Bình Dương

- Nội dung nghiên cứu: kiến thức Vật lí, Sinh học Trung học phổ thông; kiến thức Y học

Chương 1 CƠ SỞ XÂY DỰNG CHỦ ĐỀ TÍCH HỢP KIẾN THỨC VẬT LÍ –

Y HỌC – SINH HỌC BẬC TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

1.1 Tổng quan về dạy học tích hợp

1.1.1 Khái niệm tích hợp và dạy học tích hợp

1.1.1.1 Khái niệm tích hợp

Tích hợp (Intergration) có nguồn gốc từ tiếng Latin với nghĩa là xác lập thành một cái chung, cái toàn thể, cái thống nhất trên cơ sở thống nhất những bộ phận riêng lẻ [1] Nội hàm khoa học khái niệm tích hợp có thể hiểu một cách khái quát là sự hợp nhất các bộ phận khác nhau để đưa tới một đối tượng mới như là một thể thống nhất trên những nét bản chất nhất của các thành phần đối tượng, chứ không phải là phép cộng đơn giản những thuộc tính của các thành phần ấy [8]

Tích hợp có hai tính chất cơ bản, liên hệ mật thiết với nhau, quy định lẫn nhau, đó là tính liên kết và tính toàn vẹn Nhờ có tính liên kết mà có thể tạo nên một thực thể toàn vẹn, trong đó không cần phân chia giữa các thành phần kết hợp Tính toàn vẹn dựa trên sự thống nhất nội tại các thành phần kết hợp, chứ không phải sự lắp đặt các thành phần bên cạnh nhau Không thể gọi là tích hợp nếu các tri thức, kĩ năng không có sự liên kết, phối hợp với nhau trong lĩnh hội nội dung hoặc giải quyết một tình huống [1]

1.1.1.2 Khái niệm dạy học tích hợp

Một số quan niệm về dạy học tích hợp được đưa ra ở Việt Nam như:

Theo Từ điển Giáo dục học: Dạy học tích hợp là hành động liên kết các đối tượng nghiên cứu, giảng dạy, học tập của cùng một lĩnh vực hoặc vài lĩnh vực khác nhau trong cùng một kế hoạch dạy học [1]

Theo quan điểm của Ban chỉ đạo đổi mới chương trình, sách giáo khoa sau năm

2015 cho rằng: Dạy học tích hợp được hiểu là giáo viên tổ chức để học sinh huy động đồng thời các kiến thức, kĩ năng thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau nhằm giải quyết các nhiệm vụ học tập, thông qua đó hình thành những kiến thức, kĩ năng mới, từ đó phát triển những năng lực cần thiết [2]

Như vậy, dạy học tích hợp có thể hiểu đó là một quan điểm dạy học nhằm hình thành và phát triển ở học sinh những năng lực cần thiết trong đó có năng lực vận dụng kiến thức để giải quyết có hiệu quả các tình huống thực tiễn

1.1.2 Các hình thức tích hợp

Theo D’Hainaut, có bốn phương thức khác nhau để tích hợp các môn học: tích hợp đơn môn, tích hợp đa môn, tích hợp liên môn, tích hợp xuyên môn [5]

1.1.2.1 Tích hợp đơn môn (Intradisciplinary)

Hình thức tích hợp đơn môn dựa trên sự thống nhất nội tại của một số tư tưởng trong nội bộ môn học [5] Trong cách tiếp cận này, giáo viên giúp học sinh tìm kiếm

sự kết nối kiến thức, kĩ năng giữa các chủ đề trong một môn học Ví dụ: trong môn Hóa học, khi dạy bài “Hợp chất của Cacbon”, giáo viên thường tích hợp với nội dung dạy về Hiệu ứng nhà kính

1.1.2.2 Tích hợp liên môn (Interdisciplinary)

Tích hợp liên môn là hình thức phối hợp của nhiều môn học để nghiên cứu và giải quyết một tình huống, tạo ra kết nối giữa nhiều môn học Việc dạy học tích hợp liên môn có thể tiến hành với một số chủ đề trong việc dạy một số kiến thức nào đó hoặc ta cũng có thể liên kết các môn học liên quan với nhau để hình thành môn học mới [5] Ví dụ môn Khoa học tự nhiên được tích hợp bởi các môn Vật lí, Hóa học, Sinh học,…

Trong tích hợp liên môn, một số nội dung có thể mang đặc trưng riêng của từng môn học, nhưng cũng có các nội dung hòa vào nhau và không phân biệt rõ là thuộc lĩnh vực khoa học nào [36] Tích hợp theo hình thức liên môn đòi hỏi học sinh phải huy động tổng hợp kiến thức từ nhiều lĩnh vực khoa học để giải quyết một vấn đề nào đó

1.1.2.3 Tích hợp đa môn (Multidisciplinary)

Tích hợp đa môn là hình thức dạy học theo các môn học riêng lẽ nhưng các môn học đều có một chủ đề chung Trong phương thức tích hợp này, cấu trúc từng môn học vẫn được giữ nguyên nhưng giữa chúng có sự kết nối với nhau để thu được nội dung kiến thức hoàn chỉnh Ví dụ như chủ đề về “Phòng chống tác hại của thuốc lá”

được xây dựng chung bởi các môn như Hóa học, Sinh học, Giáo dục công dân,… chủ

đề “Bảo vệ môi trường tự nhiên” được xây dựng chung bởi môn Địa lí, Sử học, Văn học, Hóa học, Sinh học, Vật lí,… [36]

1.1.2.4 Tích hợp xuyên môn (Transdisciplinary)

Tích hợp xuyên môn hướng vào phát triển những kĩ năng mà học sinh có thể sử dụng trong các môn học thông qua giải quyết các tình huống Trong cách tiếp cận này, nội dung dạy học được thiết kế nhằm phát triển kĩ năng sống, kĩ năng môn học trong bối cảnh thực tế cuộc sống [36] Hình thức tích hợp này được tiến hành dưới nhiều phương pháp dạy học mới như dạy học theo dự án, dạy học theo trạm, Ví dụ

dự án “Nước trong cuộc sống”, trong đó học sinh vận dụng kiến thức của nhiều môn học như Hóa học, Vật lí, Sinh học, Địa lí, để trả lời các vấn đề cung quanh chủ đề nước

1.1.3 Mục tiêu của dạy học tích hợp

Dạy học tích hợp nhấn mạnh các mục tiêu cơ bản sau: [1]

 Làm cho quá trình học tập có ý nghĩa

Thực hiện môn học tích hợp, các quá trình học tập không bị cô lập với cuộc sống hằng ngày, các kiến thức gắn liền với kinh nghiệm sống và gắn với các tình huống thực tiễn của học sinh Khi đó, việc dạy các kiến thức không chỉ là lí thuyết

mà còn được vận dụng cho cuộc sống thực tiễn Mặt khác, kiến thức sẽ không lạc hậu

do thường xuyên cập nhật với cuộc sống Như vậy, khi đánh giá học sinh, ngoài kiến thức ta cũng có thể đánh giá khả năng vận dụng kiến thức trong các tình huống thực tiễn

 Phân biệt cái cốt yếu với cái ít quan trọng hơn

Thực hiện dạy học tích hợp giúp xác định rõ mục tiêu, phân biệt các cốt yếu và cái ít quan trọng hơn khi lựa chọn nội dung Một số nội dung học tập quan trọng hơn

vì chúng thiết thực với cuộc sống hằng ngày và làm cơ sở cho quá trình học tập tiếp theo

 Lập mối liên hệ giữa các khái niệm đã học và tránh trùng lập kiến thức

Dạy học tích hợp giúp thiết lập mối liên hệ giữa các khái niệm trong cùng môn học hoặc giữa các môn học Đồng thời, dạy học tích hợp giúp tránh những kiến thức,

kĩ năng, nội dung trùng lặp khi nghiên cứu riêng lẽ từng môn, nhưng lại có những nội dung mới mà nếu học theo từng môn riêng lẽ sẽ không có được Do đó, vừa tiết kiệm thời gian, vừa có thể phát triển năng lực xuyên môn cho học sinh thông qua giải quyết các vấn đề phức hợp

 Hình thành và phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn

Dạy học tích hợp tạo ra các tình huống học tập để học sinh vận dụng kiến thức một cách sáng tạo Vì vậy, dạy học tích hợp không chú trọng việc đánh giá kiến thức

mà học sinh đã lĩnh hội mà quan tâm đến việc đánh giá học sinh vận dụng kiến thức

đã lĩnh hội vào các tình huống thực tiễn như thế nào Thực tiễn nhiều nước đã chứng tỏ rằng, thực hiện quan điểm dạy học tích hợp sẽ giúp phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh và làm cho việc học tập trở nên có ý nghĩa hơn

1.1.4 Các đặc trưng cơ bản của dạy học tích hợp

Dạy học tích hợp có các đặc trưng sau đây: [1]

 Thiết lập các mối quan hệ một cách logic giữa các kiến thức, kĩ năng khác nhau để thực hiện một hoạt động phức hợp

 Tìm cách làm cho quá trình học tập có ý nghĩa: cần phải đặt toàn bộ quá trình học tập vào một tình huống có ý nghĩa, gắn với cuốc sống hằng ngày của học sinh

 Tìm cách làm cho quá trình học tập mang tính mục đích rõ rệt, thông qua các năng lực học tập của học sinh

 Giảm tải kiến thức không có giá trị sử dụng, tăng truyền tải kiến thức có ích và thiết thực cho học sinh

1.1.5 Quy trình xây dựng bài học tích hợp

 Rà soát chương trình, sách giáo khoa để tìm ra các nội dung dạy học gần giống nhau, có liên quan chặt chẽ với nhau trong các môn học của chương

trình, sách giáo khoa hiện hành; những nội dung liên quan đến thời sự của địa phương, đất nước để xây dựng bào học tích hợp [1]

 Xác định bài học tích hợp, bao gồm tên bài học, thuộc lĩnh vực Khoa học tự nhiên hay Khoa học xã hội,…[1]

 Dự kiến thời gian bao nhiêu tiết cho bài học tích hợp [1]

 Xác định mục tiêu của bài học tích hợp bao gồm: kiến thức, kĩ năng, thái độ, định hướng năng lực hình thành [1]

 Xây dựng nội dung của bài học tích hợp Căn cứ vào thời gian dự kiến, mục tiêu, đặc điểm tâm sinh lí và yếu tố vùng miền để xây dựng nội dung phù hợp [1]

 Xây dựng kế hoạch bài học tích hợp (chú ý tới phương pháp dạy học nhằm phát huy tính tích cực của người học) [1]

1.2 Nguyên tắc lựa chọn nội dung tích hợp ở trường phổ thông

Nội dung phần nguyên tắc lực chọn nội dung tích hợp ở trường phổ thông được viết dựa trên tài liệu tham khảo [1]

1.2.1 Đảm bảo mục tiêu giáo dục, hình thành và phát triển năng lực cần thiết

cho người học

Theo luật giáo dục năm 2005, mục tiêu của giáo dục phổ thông là giúp học sinh phát triển toàn diện về đạo đức, trí tuệ, thể chất, thẩm mĩ và các kĩ năng cơ bản, phát triển năng lực cá nhân, tính năng động và sáng tạo, hình thành nhân cách con người Việt Nam xã hội chủ nghĩa, xây dựng tư cách và trách nhiệm công dân; chuẩn bị cho học sinh tiếp tục học lên hoặc đi vào cuộc sống lao động, tham gia xây dựng bảo về

Tổ quốc

Thực hiện đổi mới của chương trình giáo dục phổ thông tổng thể, phát triển năng lực của người học được chú trọng Những năng lực cốt lõi được đề cập trong chương trình:

 Năng lực chung: năng lực giao tiếp, hợp tác; năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo; năng lực tự học,

 Năng lực chuyên môn: năng lực ngôn ngữ; năng lực tìm hiểu tự nhiên và

xã hội, năng lực công nghệ,

 Năng lực đặc biệt: năng khiếu của học sinh

Như vậy, việc chọn lựa các nội dung bài học, chủ đề tích hợp phải hướng tới việc phát triển năng lực cần thiết cho học sinh để đáp ứng nhu cầu phát triển đất nước trong giai đoạn mới

1.2.2 Đáp ứng được yêu cầu phát triển của xã hội, mang tính thiết thực, có ý

nghĩa cho người học

Để phấn đấu trở thành quốc gia công nghiệp hiện đại trong bối cảnh hội nhập quốc tế, đòi hỏi đất nước cần có nguồn nhân lực có trình độ và chất lượng cao Để đáp ứng yêu cầu về nguồn nhân lực chất lượng cao đòi hỏi việc đào tạo phải chú trọng phát triển năng lực đặc biệt là năng lực giải quyết vấn đề mang tính tổng hợp cho người học Việc lựa chọn nội dung bài học, chủ đề tích hợp cần tinh giản kiến thức hàn lâm, cần lựa chọn những kiến thức thiết thực, có ý nghĩa và gắn bó với cuộc sống của người học, đáp ứng những thay đổi của xã hội trong giai đoạn toàn cầu hóa

1.2.3 Đảm bảo tính khoa học và tiếp cận những thành tựu của khoa học kĩ

thuật, đồng thời vừa sức với học sinh

Xã hội ngày càng phát triển không ngừng, tiến bộ đi lên từng ngày Vì thế, việc xây dựng các bài học, chủ đề tích hợp vừa đảm bảo tính khoa học, vừa tiếp cận những thành tựu mới của khoa học kĩ thuật nhưng phải phù hợp với khả năng nhân thức của người học Vì vậy, cần tinh giản các kiến thức hàn lâm, tăng cường kiến thức thực tiễn để người học có cơ hội trải nghiệm và khám phá tri thức

1.2.4 Đảm bảo tính giáo dục và giáo dục vì sự phát triển bền vững

Bên cạnh các kiến thức về thế giới xung quanh, việc bồi dưỡng những phẩm chất của người công dân trong xã hội hiện đại như lòng yêu nước, tôn trọng và tuân thủ pháp luật,, là điều không thể thiếu trong xã hội và thời đại toàn cầu hóa ngày nay Thời đại toàn cầu hóa và phát triển bền vững không chỉ tạo ra cơ hội mà còn đặt

ra thách thức với giáo dục Để xã hội phát triển bền vững thì cần phải có nền giáo dục phát triển bền vững

1.2.5 Tăng tính hành động, tính thực tiễn, quan tâm tới những vấn đề mang

tính xã hội của địa phương

Mọi khoa học đều là kết quả nhận thức của con người trong quá trình hoạt động thực tiễn Vì thế, xây dựng nội dung bài học, chủ đề tích hợp cần tăng cường tính vận dụng, thực tiễn nhằm rèn luyện cho học sinh kĩ năng vận dụng kiến thức vào giải quyết vấn đề thực tiễn

Ngoài ra, chúng ta cần quan tâm đến các vấn đề mang tính xã hội của địa phương, nhằm giúp học sinh biết thêm những kiến thức đời sống xã hội

1.2.6 Việc xây dựng các chủ đề/ bài học tích hợp dựa trên chương trình hiện

hành

Các bài học, chủ đề tích hợp cần dựa trên nội dung trong chương trình giáo dục

để từ đó xây dựng thêm nội dung bài học, chủ đề tích hợp có ý nghĩa đối với cuộc sống học sinh

1.3 Thực trạng của dạy học tích hợp

1.3.1 Xu hướng dạy học tích hợp trên thế giới

Dạy học tích hợp là xu hướng dạy học mang lại kết quả cao đối với các quốc gia phát triển cách đây rất nhiều năm và mang lại nhiều kết quả vượt bậc trong nền giáo dục của họ Xu hướng dạy học tích hợp được bắt đầu quan tâm đặc biệt ở Mỹ và các nước Châu Âu từ những năm 1960 của thế kỉ XX Vào những năm 1970-1980 cách tiếp cận tích hợp bắt đầu được quan tâm ở Châu Á trong đó có Việt Nam [5] Theo thống kê của UNESCO, từ năm 1960 đến năm 1974 trong số 392 chương trình được điều tra có 208 chương trình môn khoa học thể hiện quan điểm tích hợp ở những mức độ khác nhau [8]

Một số chương trình giáo dục ở các nước đã tích hợp các kiến thức Khoa học tự nhiên, xã hội thành môn chung gọi là “Khoa học” và môn “Nghiên cứu xã hội” với các chủ đề liên môn về các lĩnh vực như: Khoa học đời sống, Khoa học xã hội, Khoa học môi trường,

Khả năng, mức độ tích hợp của hệ thống tri thức khoa học tự nhiên và xã hội cũng khác nhau ở từng cấp học, từng quốc gia Cụ thể như: [8]

 Cấp tiểu học: mức độ tích hợp liên môn và xuyên môn được thực hiện

ở cấp tiểu học Qua các chủ đề kiến thức các em sẽ được tìm hiểu về thế giới xung quanh và nhận thấy thế giới luôn vận động, các sự vật hiện tượng đan xen và tác động lẫn nhau Ví dụ chương trình nôn Khoa học ở cấp tiểu học ở Singapore được chia thành 5 chủ đề: Sự đa dạng; Chu trình; Hệ thống; Tương tác; Năng lượng Ở Hàn Quốc, môn Khoa học được chia thành các chủ đề như: Chất; Chuyển động

và năng lượng; Cuộc sống; Trái Đất,

 Cấp Trung học cơ sở:

- Đối với các môn Khoa học xã hội, mức độ tích hợp xuyên môn được thực hiện chủ yếu ở các nước phát triển như Hoa Kì, Singapore, và một số nước đang phát triển như Thái Lan, Philipine Một số nước phát triển khác thực hiện mức độ tích hợp liên môn như Pháp, Đức, Anh,

- Đối với môn Khoa học tự nhiên:

+ Tích hợp trong nội bộ môn học được thực hiện ở Nga, Trung Quốc,… Tích hợp thực hiện qua việc loại bỏ những nội dung trùng lặp và khai khác sự hỗ trợ giữa các bộ môn

+ Tích hợp đa môn được thực hiện ở Đức là tiêu biểu nhất Tích hợp với các chủ đề dạy học về Ô nhiễm không khí, Năng lượng,

+ Tích hợp liên môn, ở Pháp thực hiện tích hợp các môn Lí – Hóa; Sinh – Địa, theo các chủ đề có liên quan giữa các môn học với nhau

+ Tích hợp xuyên môn được thực hiện ở chương trình của Anh, Australia, Singapore, Thái Lan,… gồm những chủ đề Khoa học xuyên suốt từ Tiểu học đến Trung học cơ sở

 Cấp Trung học phổ thông: Do yêu cầu chuẩn bị nghề nghiệp nên nội dung môn học cần mang tính chuyên môn cao nên chủ yếu tích hợp trong nội bộ môn học hoặc lồng ghép các vấn đề vào các môn học

Tóm lại, ta thấy dạy học tích hợp đã trở thành một xu hướng đã và đang được quan tâm ở các quốc gia trên thế giới Mỗi quốc gia có những chương trình giáo dục tích hợp riêng, song nó đều hướng tới mục đích đem lại hiệu quả cao trong quá trình dạy học Vì thế, Việt Nam cần kế thừa và phát huy hơn nữa xu hướng dạy học tích hợp trong chương trình giáo dục hiện nay

1.3.2 Thực trạng của dạy học tích hợp ở Việt Nam

Quan điểm dạy học tích hợp ở Việt Nam đã được quan tâm từ nhiều năm nay

và được triển khai tốt ở bậc tiểu học Môn Tự nhiên và Xã hội từ lớp Một đến lớp Năm được xây dựng theo quan điểm tích hợp Môn học này được xây dựng theo các chủ đề Từ lớp Một đến lớp Ba gồm 7 chủ đề: Gia đình, Trường học, Quê hương, Thực Vật, Động Vật, Cơ thể con người, Bầu trời và Trái Đất Ở lớp Bốn và lớp Năm được chia thành 3 môn học nhỏ hơn là Khoa học, Địa lí và Lịch sử Trong đó, môn khoa học được tích hợp liên môn giữa các môn tự nhiên: Sinh học, Vật lí, Hóa học,…Như vậy, quan điểm dạy học tích hợp được triển khai mạnh mẽ ở giai đoạn từ lớp Một đến lớp Ba Giai đoạn từ lớp Bốn đến lớp Năm các môn Lịch sử, Địa lí vẫn chưa được áp dụng chương trình tích hợp

Ở bậc Trung học cơ sở và Trung học phổ thông, do nội dung kiến thức được phân hóa cao nên các môn học được tách thành các môn riêng biệt như Vật lí, Hóa học, Sinh học, Địa lí, Lịch Sử, Công nghệ,…Bên cạnh đó, thực hiện theo xu hướng đổi mới của chương trình giáo dục (giai đoạn sau năm 2015), ở cấp Trung học cơ sở

và Trung học phổ thông tăng cường tích hợp trong nội bộ môn học và lồng ghép các vấn đề về giáo dục môi trường, biến đổi khí hậu, kĩ năng sống,… vào chương trình dạy học Một số nghiên cứu đề tài dạy học chủ đề tích hợp đã được các giáo viên xây dựng vào trong chương trình học của từng môn học như:

- Tác giả Trần Viết Thụ (1997) trong công trình nghiên cứu “Vận dụng nguyên tắc liên môn khi dạy các vấn đề văn hóa trong Sách giáo khoa trong Lịch sử Trung học phổ thông” đã vận dụng kiến thức Văn học, Địa lí, Chính trị vào giảng dạy bộ môn Lịch sử theo quan điểm liên môn [8]

- Tác giả Lê Trọng Sơn với công trình “Vận dụng tích hợp giáo dục dân số qua dạy học phần Sinh người ở lớp 9 Trung học cơ sở” tác giả đã nhấn mạnh việc tích hợp kiến thức dân số vào môn Sinh học lớp 9 [8]

- Bên cạnh đó, một số chủ đề về Bảo vệ môi trường, Biến đổi khí hậu cũng được xây dựng trong các môn học như Hóa học, Vật lí, Giáo dục công dân, Ngữ Văn,…

Tuy nhiên vẫn còn một số bất cập trong xu hướng dạy học tích hợp trong chương trình giáo dục tích hợp ở Việt Nam hiện nay Có thể nói đến đội ngũ giáo viên, trước đây giáo viên chỉ được đào tạo trong việc dạy học đơn môn, vì thế sẽ tạo ra những khó khăn cho giáo viên trong việc dạy học tích hợp Bên cạnh đó vẫn còn thiếu về cơ

sở vật chất, phương tiện trong dạy học để đáp ứng việc dạy học phát triển năng lực cho học sinh Ngoài ra, do chương trình sách giáo khoa và chương trình đào tạo chưa đáp ứng đủ thời gian và điều kiện để giáo viên tổ chức dạy học theo hướng tích hợp

Vì thế, giáo viên chỉ có thể tích hợp các kiến thức thông qua việc lồng ghép các kiến thức tạo thành các chủ đề dạy học về Môi trường, biến đổi khí hậu, sử dụng năng lượng,…

Như vậy, quan điểm dạy học tích hợp ở Việt Nam đã được quan tâm từ hơn 40 năm và đến nay vẫn đang được quan tâm phát triển ở các cấp học Tuy nhiên để xu hướng dạy học tích hợp trở nên có hiệu quả cao cần phải có sự quan tâm từ các cấp lãnh đạo trong việc đầu tư về đội ngũ chuyên gia nghiên cứu về dạy học tích hợp; cơ

sở vật chất, thiết bị; biên soạn tài liệu thích hợp và bồi dưỡng đội ngũ giáo viên tiếp cận với các xu hướng dạy học mới

1.3.3 Dạy học tích hợp trong môn Vật lí bậc Trung học phổ thông

1.3.3.1 Thực trạng dạy học môn Vật lí ở trường Trung học phổ thông

Vật lí là một trong những môn học mà phần lớn học sinh đánh giá là khó và khô khan trong trường Trung học phổ thông Theo kết quả khảo sát với 45 học sinh Trung học phổ thông, số lượng học sinh học Vật lí bằng cách nghe thầy cô giảng lí thuyết

trong sách giáo khoa và làm bài tập chiếm 60,9% 39,1% học sinh còn lại có tham

khảo thêm trên Internet, sách báo,…và đi học thêm Dựa vào số liệu khảo sát ở trên,

ta thấy rằng cách tiếp cận các kiến thức Vật lí mở rộng và thú vị của học sinh vẫn còn hạn chế, chủ yếu học sinh tiếp cận kiến thức thông qua việc học theo sách giáo khoa

và làm bài tập Vì vậy, các em có cảm giác kiến thức Vật lí khá khô khan, không thú

vị và ít có ứng dụng trong thực tế Điều này dẫn đến một số bộ phận học sinh không muốn học Vật lí và ngày càng xa rời với những giá trị thực tiễn của môn học này Bên cạnh việc tiếp cận các kiến thức Vật lí mở rộng và thú vị trong cuộc sống của học sinh còn hạn chế, nguyên nhân dẫn đến tình trạng học sinh không thích học môn Vật lí ta có thể nhắc tới là cơ sở vật chất còn hạn chế trong quá trình dạy học hiện tại Điều này khiến cho học sinh ít có cơ hội tiếp xúc với thực nghiệm, tìm hiểu

về sâu hơn về các hiện tượng và nâng cao tư duy sáng tạo cho học sinh

Ngoài ra, vấn đề về kiểm tra đánh giá cũng là một trong những nguyên nhân cần quan tâm đến Xu hướng ra đề thi vẫn theo lối mòn với những bài tập về tính toán, chưa gắn liền với những vấn đề thực tiễn Vì thế học sinh thường học để đối phó với kiến thức chứ không phải học để lĩnh hội kiến thức

Như vậy để học sinh hiểu được vai trò và ý nghĩa thực tiễn khi học Vật lí, giúp các em khơi dậy niềm đam mê với môn học và trở thành con người phát triển toàn diện, một trong những yếu tố quan trọng cần phải thay đổi là phương pháp dạy của giáo viên Giáo viên cần có tư duy đổi mới, gắn kiến thức Vật lí với cuộc sống thực

tế của học sinh, giúp học sinh vận dụng kiến thức tích lũy được vào cuộc sống thực

tế

1.3.3.2 Nhu cầu học tập theo xu hướng dạy học tích hợp của học sinh Trung

học phổ thông

Một số kết quả nhận được sau cuộc khảo sát với 45 học sinh Trung học phổ thông như sau:

Đối với môn Vật lí, phần lớn các em cho rằng các môn học mà thầy (cô) đã lồng

ghép vào môn Vật lí đó Toán học chiếm 40%, Hóa học chiếm 33%, Sinh học chiếm

12%, 15% là các môn học như Văn học, Giáo dục công dân,…Một số kiến thức mà

các em cho rằng đó là sự tích hợp giữa các kiến thức với nhau như: Sử dụng các công thức bên Toán học để giải các bài tập Vật lí, công thức tính số mol bên Hóa học, …

Như vậy, khái niệm về dạy học tích hợp đối với học sinh Trung học phổ thông vẫn chưa được phổ biến rộng rãi, các em chỉ được biết đến dạy học tích hợp dưới dạng

“có sự liên quan giữa các kiến thức của các môn học với nhau”

Khi học kiến thức Vật lí có tích hợp với các môn học khác, đa số học sinh đều

có cảm nhận là thích thú với môn học, cảm thấy môn học có nhiều ứng dụng trong

cuộc sống hơn Cụ thể là: 47% ý kiến cảm thấy thích thú với môn Vật lí vì Vật lí có nhiều ứng dụng trong thực tế; 39% ý kiến cảm thấy thích thú và tò mò với các kiến thức tích hợp; 14% ý kiến còn lại cảm thấy bình thường hoặc hơi khó hiểu Phần lớn các em đều có đề xuất nên tích hợp môn Vật lí với các môn học khác, trong đó 51%

học sinh đề nghị cần có tài liệu tham khảo để các em có thể tiếp cận với kiến thức của nhiều lĩnh vực có liên quan với nhau hơn

1.3.3.3 Một số nghiên cứu về dạy học tích hợp trong môn Vật lí

Nhằm đáp ứng yêu cầu thay đổi phương pháp trong dạy học Vật lí để khơi dậy niềm đam mê học tập đối với môn Vật lí cho học sinh, một số nghiên cứu đã được xây dựng Trong đó có những nghiên cứu về vấn đề dạy học tích hợp môn Vật lí bậc Trung học phổ thông với các đề tài như: Đề tài “Vận dụng tư tưởng sư phạm tích hợp trong dạy học một số vấn đề về Chất khí và cơ sở Nhiệt động lực học Vật lí lớp 10 nhằm phát triển hứng thú và năng lực vận dụng kiến thức của học sinh; “Tích hợp giáo dục Bảo vệ môi trường trong dạy học Vật lí 12”; “Tích hợp giáo dục An toàn

vệ sinh lao động trong dạy học Vật lí”; “Tổ chức dạy học tích hợp chủ đề Dòng điện xoay chiều và cuộc sống”; “Tổ chức dạy học tích hợp Sự nhìn của Mắt”; “Tổ chức dạy học tích hợp “Ánh sáng”,… [3]

Như vậy, ở các môn học trong chương trình giáo dục phổ thông nói chung và môn Vật lí nói riêng đã và đang xây dựng nội dung theo xu hướng tích hợp với các chủ đề tích hợp khác nhau Tuy nhiên vẫn còn hạn chế về mặt nội dung tích hợp Trong khóa luận này, tôi sẽ tích hợp kiến thức ở góc cạnh mới - giữa Vật lí – Y học

- Sinh học để xây dựng các chủ đề tích hợp phù hợp với bậc Trung học phổ thông

1.4 Đặc điểm về hoạt động nhận thức của học sinh Trung học phổ thông

Phần nội dung về đặc điểm hoạt động nhận thức của học sinh Trung học phổ thông được viết dựa vào tài liệu tham khảo [3]

Học sinh Trung học phổ thông là giai đoạn đầu của tuổi thanh niên Đây là giai đoạn cơ thể phát triển một cách hài hòa và cân đối Đặc biệt là sự phát triển của hệ thần kinh với những thay đổi quan trọng về cấu trúc và cả chức năng của não Vì thế, hoạt động nhận thức của học sinh Trung học phổ thông có những thay đổi đáng kể so với lứa tuổi thiếu niên

Hoạt động học tập là hoạt động chủ đạo đối với học sinh Trung học phổ thông Các em cũng dần có ý thức cao trong việc học tập của mình Bên cạnh đó, các hứng thú và khuynh hướng học tập của học sinh trở nên xác định và thể hiện rõ ràng hơn Các em thường bắt đầu có hứng thú với một số môn học nhất định Các em sẽ dành

sự quan tâm, chú ý đến môn học đó nhiều hơn và dần có thái độ mờ nhạt với những môn mình không chú trọng đến Hứng thú trong học tập ở lứa tuổi học sinh Trung học phổ thông gắn liền với xu hướng nghề nghiệp của các em Chọn nghề là nét tâm

lí đặc trưng ở lứa tuổi này Nó có tác dụng thúc đẩy sự nổ lực trong học tập để đạt được mục tiêu nghề nghiệp của các em

Yêu cầu học tập ở bậc Trung học phổ thông đòi hỏi học sinh cần có khả năng nhận thức cao hơn so với các cấp dưới Sự phát triển của cơ thể và hệ thần kinh đã tạo điều kiện cho sự phát triển năng lực trí tuệ cho học sinh Tri giác của học sinh Trung học phổ thông là tri giác có mục đích, có suy xét và có hệ thống Khi quan sát một đối tượng nào đó, học sinh có thể nhận biết được yếu tố nào đóng vai trò quan trọng và chủ yếu hơn Các em thường tìm hiểu mục đích và ý nghĩa của đối tượng mình quan sát Khả năng ghi nhớ của học sinh cũng phát triển mạnh đặc biệt là ghi nhớ có chủ định và ghi nhớ có ý nghĩa Các em biết chủ động tìm cách ghi nhớ bài học theo cách riêng, chủ động sắp xếp và tổ chức việc học sao cho hợp lí nhất Điều này đã tạo nên tính logic và tính hệ thống trong nhận thức của học sinh Hoạt động tư duy của học sinh Trung học phổ thông phát triển mạnh Khả năng tư duy trừu tượng

và tư duy lí luận phát triển, tạo cơ sở để giải quyết các yêu cầu trong học tập và hình thành thế giới quan khoa học cho các em

Tuy nhiên, vẫn còn nhiều học sinh chưa có kĩ năng học tập cũng như chưa phát huy hết năng lực của bản thân Vì vậy, giáo viên cần hướng dẫn, giúp các em phát

huy hết khả năng của bản thân và giúp các em nhận thấy ý nghĩa của giáo dục, của các môn học đối với cuộc sống

1.5 Quy trình xây dựng các chủ đề tích hợp kiến thức Vật lí – Y học – Sinh học bậc Trung học phổ thông

1.5.1 Tìm hiểu kiến thức Vật lí Y Sinh

Vật lí Y Sinh là môn học nghiên cứu liên ngành có mục đích nghiên cứu các cơ chế của sự sống trên cơ sở các quy luật và phương tiện kĩ thuật của Vật lí học Dựa vào các quy luật Vật lí và các phương tiện kĩ thuật để phát hiện và làm sáng tỏ bản chất, cơ chế, động lực của các hiện tượng và các quá trình xảy ra trong tổ chức sống từ mức độ phân tử, tế bào, mô đến cơ thể; nghiên cứu tác động và ảnh hưởng của các tác nhân Vật lí lên cấu trúc và chức năng sinh lí trên cơ thể; tìm hiểu nguyên lí chung của các phương pháp kĩ thuật Y – Sinh tiên tiến

Một số kiến thức Lí sinh được trình bày trong các giáo trình “Bài giảng Vật lí –

Y sinh” của các trường Đại học Y dược như:

- Sự vận động của cơ thể sống

- Sóng âm và ứng dụng trong Y học

- Chuyển động của máu trong hệ tuần hoàn

- Các hiện tượng vận chuyển trao đổi chất

1.5.2 Lựa chọn kiến thức phù hợp với chương trình Vật lí và Sinh học bậc

Trung học phổ thông

Trong các kiến thức Lí Sinh đã nêu ở trên, các kiến thức Vật lí và Sinh học phù hợp với chương trình phổ thông sau:

Kiến thức Vật lí được chọn lựa gồm:

- Phần cơ học: các loại lực (trọng lực, lực ma sát, lực đàn hồi), quy tắc momen lực đối với trục quay cố định, công

- Phần nhiệt học: các định luật về chất khí

- Phần điện học: dòng điện trong các môi trường

- Phần hạt nhân nguyên tử: hiện tượng phóng xạ

Kiến thức Sinh học được chọn lựa gồm:

1.5.3 Lựa chọn kiến thức Y học và các kĩ năng phù hợp với 4 nội dung kiến

thức đã xây dựng

Nội dung 1 nói về sự vận động của cơ thể, vì thế kiến thức về rèn luyện sức khỏe qua việc vận động cơ thể như tập thể dục, ; lợi ích của việc vận động và các lưu

ý khi vận động là phù hợp khi được kết hợp vào cùng một chủ đề

Nội dung 2 nói về hoạt động hô hấp và các định luật của chất khí Một số kiến thức Y học có liên quan đến 2 nội dung trên như: cách luyện tập hít thở đúng cách và tốt cho cơ thể; lưu ý khi đi bơi đi lặn (dựa vào định luật Boyle – Mariotte) Bên cạnh đó, một số kĩ năng liên quan đến hoạt động của phổi được đưa vào nội dung này như:

kĩ năng ứng phó khi ngạt nước, ngạt khói

Nội dung 3 nói về dòng điện, điện sinh học Các kiến thức Y học được đưa vào như tác dụng của dòng điện đối với cơ thể và các kĩ năng như quy trình cứu người khi bị điện giật và ảnh hưởng khi bị sét đánh

Nội dung 4 nói về phóng xạ Nội dung này được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực Y học đặc biệt là về Ung thư Ung thư hiện nay là vấn đề rất phổ biến, tuy nhiên

để hiểu về chúng thì không phải ai cũng hiểu đúng Vì thế tôi đã đưa một số kiến thức

cơ bản về Ung thư vào nội dung này

Dựa vào 4 nội dung đã nêu ở trên, 4 chủ đề tích hợp kiến thức Vật lí – Y học – Sinh học tương ứng được xây dựng là:

Chủ đề 1: Sự vận động của cơ thể

Chủ đề 2: Hoạt động hô hấp

Chủ đề 3: Dòng điện

Chủ đề 4: Phóng xạ và Ung thư

1.5.4 Xác định mục tiêu dạy học cho các chủ đề tích hợp kiến thức Vật lí – Y

học – Sinh học

 Phần điện học: dòng điện trong các môi trường

 Phần hạt nhân nguyên tử: hiện tượng phóng xạ

 Sinh học

 Hệ vận động

 Hệ hô hấp

 Điện sinh học

- Mở rộng kiến thức Vật lí trong lĩnh vực Y học, Sinh học

- Cung cấp các kiến thức trong lĩnh vực Y học

1.5.4.2 Kĩ năng

- Nâng cao kĩ năng giải quyết các vấn đề trong các tình huống xảy ra tai nạn

1.5.5 Xây dựng cấu trúc nội dung cho các chủ đề tích hợp kiến thức Vật lí – Y

học – Sinh học

Cấu trúc các chủ đề gồm các phần:

 Tóm tắt kiến thức Vật lí và Sinh học có liên quan đến chủ đề tích hợp

 Mở rộng kiến thức Vật lí có liên quan đến hoạt động của cơ thể con người

 Bổ sung kiến thức Y học và một số kĩ năng cần thiết gắn với nội dung của từng chủ đề tích hợp

1.5.6 Thiết kế nội dung cụ thể từng chủ đề

 Chủ đề 1: Sự vận động của cơ thể

3 Chuyển động quay của cơ thể

- Quy tắc momen lực trong Vật lí

- Chuyển động quay và điều kiện cân bằng của cơ thể

- Lưu ý khi vận động

 Chủ đề 2: Hoạt động hô hấp

1 Hệ hô hấp

- Khái quát về hô hấp

- Các cơ quan trong hệ hô hấp

2 Hoạt động trao đổi khí

- Quá trình đẳng nhiệt Định luật Boyle – Mariotte

- Cơ chế khuếch tán

3 Cơ chế hít thở và trao đổi khí trong hoạt hộng hô hấp

4 Kiến thức Y khoa

- Bài luyện tập hít thở

- Lưu ý khi đi bơi, đi lặn

5 Kĩ năng ứng phó với một số tai nạn

- Tai nạn do đuối nước

- Tai nạn do ngạt khói

- Sơ cấp cứu cho nạn nhân đuối nước và ngat khói

 Chủ đề 3: Dòng điện

- Điện trở của cơ thể con người

- Đường đi của dòng điện qua cơ thể

- Những nguy hiểm do điện

- Quy trình cứu người khi điện giật

- Nguyên nhân gây ra ung thư

- Điều trị ung thư

- Ngăn ngừa nguy cơ bị ung thư

1.5.7 Thực nghiệm kiểm tra, đánh giá các chủ đề tích hợp kiến thức Vật lý –

Y học – Sinh học bậc trung học phổ thông

Tiến hành việc khảo sát và đánh giá tài liệu với hai đối tượng chính là học sinh

và giáo viên ở trường THPT

Chương 2 MỘT SỐ CHỦ ĐỂ TÍCH HỢP KIẾN THỨC VẬT LÍ – Y HỌC –

SINH HỌC BẬC TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 2.1 CHỦ ĐỀ 1: SỰ VẬN ĐỘNG CỦA CƠ THỂ

2.1.1 HỆ VẬN ĐỘNG

Hệ vận động là một trong các hệ cấu tạo nên cơ thể con người, nó giúp cơ thể

di chuyển tìm kiếm thức ăn cũng như bảo vệ cơ thể Hệ vận động được cấu tạo bởi 2

hệ nhỏ hơn là hệ xương khớp và hệ cơ

2.1.1.1 Hệ xương khớp

Bộ xương người chia làm 3 phần:

- Xương đầu: gồm các xương mặt và khối xương sọ

- Xương thân: gồm xương ức, xương sườn và xương sống

- Xương chi: gồm xương chi trên (tay) và xương chi dưới (chân)

Cơ thể con người trưởng thành có 206 xương Mỗi xương có kích thước, hình dáng khác nhau Có 4 loại xương:

- Xương dài: xương cánh tay, xương đùi, xương cẳng chân,

- Xương ngắn: xương đốt sống, xương cổ tay, xương cổ chân,

- Xương dẹt: xương bả vai, xương cánh chậu,

- Xương không đều: xương hàm, xương thái dương,…

Các xương kết nối với nhau bởi hệ thống dây chằn tạo thành các khớp

Hệ thống xương khớp được nuôi dưỡng bởi các mạch máu, không tự vận động được mà phải thông qua hệ cơ

2.1.1.2 Hệ cơ

Cơ có 3 loại: cơ vân, cơ trơn và cơ tim

- Cơ trơn: tập hợp các cơ trơn bao quanh thành mạch máu, các cơ quan nội tạng như dạ dày, ruột,

- Cơ tim: cấu tạo nên thành tim

- Cơ vân: bám vào xương giúp cho cơ thể vận động, di chuyển và thực hiện các thao tác khéo léo, tinh tế Cơ vân bám trực tiếp vào xương hoặc bám vào xương thông qua gân Do đó khi bị tổn thương cơ hoặc gân ảnh hưởng đến quá trình vận động của cơ thể

Cơ vân vận động theo chủ ý của chúng ta, còn cơ trơn và cơ tim vận động tự động do hệ thần kinh thực vật chi phối

Hệ cơ cũng được nuôi dưỡng bởi mạch máu, khi mạch máu bị tổn thương dẫn đến cơ bị teo, xơ hóa cơ hoặc hoại tử cơ

2.1.2 CÁC LỰC LIÊN QUAN ĐẾN SỰ VẬN ĐỘNG

2.1.2.1 Trọng lực

a Trọng lực trong vật lí

Trọng lực của một vật là lực hấp dẫn giữa Trái Đất và vật đó

𝑚: khối lượng của vật (𝑘𝑔)

𝑔: gia tốc trọng trường (𝑚/𝑠2)

Thường lấy giá trị 𝑔 = 9.8𝑚/𝑠2

b Trọng lực trong cơ thể

Cơ thể con người là một hệ phức tạp với nhiều bộ phận có đặc tính cấu tạo và hoạt động khác nhau Trọng lực của cơ thể có điểm đặt tại trọng tâm của cơ thể Tuy nhiên, trọng tâm của cơ thể lại thay đổi theo những tư thế (vị trí) khác nhau khi hoạt động như đứng, nằm, ngồi

Khi đứng, cơ thể ép lên bàn chân một lực 𝑃′⃗⃗⃗ có độ lớn bằng trọng lượng của

cơ thể Đồng thời bàn chân cũng chịu một phản lực 𝑁⃗⃗ do mặt đất tác dụng lên Khi đó, mạch máu ở bàn chân bị ép lại làm cho máu hạn chế lưu thông Nếu đứng một thời gian lâu và từ từ để bàn chân không bị ép lại, mạch máu trở lại hình dạng ban

đầu và máu lưu thông nhiều hơn Khi đó chân ta sẽ cảm giác bị tê cho đến khi máu chảy ổn định lại

Tương tự, khi ngủ ta phải thay đổi tư thế luân phiên, tránh để áp lực của đầu hoặc thân lên tay và chân trong thời gian lâu Như vậy, máu sẽ lưu thông ổn định hơn Trong ăn uống, việc đưa thức ăn từ miệng xuống bao tử dễ dàng cũng là nhờ tác dụng của trọng lực

c Kiến thức y khoa

Nội dung được viết dựa vào tài liệu tham khảo [11], [22], [23], [29]

Dưới tác dụng của trọng lực, một số bộ phận sẽ gây ra những áp lực khác nhau lên các bộ phận khác trong cơ thể Điều này có thể làm kích thích hoạt động đồng thời gây nên những ảnh hưởng xấu đến hoạt động của các bộ phận khác trong cơ thể Đặc biệt là ở tư thế khi ngủ, áp lực của các bộ phận lên nhau ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của hệ tim mạch, hệ hô hấp,…

Giấc ngủ là một trong những điều quan trọng đối với sức khỏe Vì thế, nếu có

tư thế ngủ phù hợp sẽ rất tốt đối với sức khỏe và ngược lại, nếu tư thế ngủ không phù hợp sẽ trở thành nhân tố đe dọa đến sức khỏe của chúng ta

- Ở tư thế nằm sấp: vùng bụng, ngực, dây chằn ở chân sẽ chịu tác dụng của toàn

bộ áp lực từ cơ thể Vùng ngực bị đè nén gây ảnh hưởng xấu đến hoạt động của phổi, tuần hoàn máu và hoạt động của tim Các cơ quan nội tạng ở vùng bụng cũng bị cản trở hoạt động Ở vùng mặt, da cũng chịu tác dụng của lực gây nên những nếp nhăn Vùng xương cổ bị vặn sang một bên trong thời gian lâu cũng gây nên các bệnh về đốt sống cổ

- Ở tư thế nằm ngửa: cột sống sẽ chịu tác dụng của trọng lực toàn bộ cơ thể, gây

ảnh hưởng đến cột sống Ở tư thế này, ta có thói quen đặt tay lên ngực Điều này sẽ khiến cho hoạt động của tim bị cản trở

- Ở tư thế nằm nghiêng: Đây là tư thế giúp cho cơ thể có được chế độ nghỉ ngơi

tốt nhất Ở tư thế này, tim và phổi không bị chèn ép nhiều nên chúng hoạt động rất thuận lợi Đồng thời tư thế nằm nghiêng cũng làm giảm áp lực lên xương sống

Để giúp máu lưu thông lên não tốt hơn, ta nên đặt chiếc gối dưới đầu gối Dưới tác dụng của trọng lực, máu sẽ dễ dàng lưu thông về phía não hơn Để có giấc ngủ tốt cho cơ thể, ta nên thay đổi tư thế ngủ luân phiên nhằm giảm áp lực lên một cơ quan hay bộ phận của cơ thể trong thời gian dài

2.1.2.2 Lực đàn hồi của lò xo Lực co rút của cơ

a Lực đàn hồi của lò xo

Lực đàn hồi của lò xo xuất hiện ở cả hai đầu của lò xo và tác dụng vào vật tiếp xúc hay gắn với nó làm nó bị biến dạng Khi lò xo bị dãn, lực đàn hồi của lò xo hướng vào trong, khi lò xo bị nén, lực đàn hồi của lò xo hướng ra ngoài

Định luât Hooke: Trong giới hạn đàn hồi, lực đàn hồi của lò xo tỉ lệ thuận với

độ biến dạng của lò xo

b Lực co rút của cơ

 Đặc tính của cơ [4]

Tính co thắt: là khả năng cơ co ngắn lại khi nó nhận đủ kích thích Chiều dài

cơ khi co lại khoảng 50% − 70% chiều dài khi cơ nghỉ

Tính kéo dãn: giống với lò xo, cơ dãn ra khi có ngoại lực tác dụng hoặc bị tác

dụng của các cơ quan khác Mức độ kéo dãn của cơ phụ thuộc vào các mô liên kết và

mô bên trong cơ

Tính đàn hồi của cơ: là khả năng sợi cơ trở về chiều dài ở trạng thái nghỉ khi

không còn bị kéo dãn Tính đàn hồi của cơ phụ thuộc chủ yếu vào các mô liên kết trong cơ hơn là bản chất của sợi cơ Tính đàn hồi tạo nên lực co rút của cơ

 Lực co rút của cơ [4]

Sự co dãn có điều kiện của cơ làm thay đổi chiều dài của nó làm phát sinh ra lực khá mạnh Trong cơ thể chiều dài của cơ chỉ có thể biến đổi từ giá trị 𝑙0 lúc nghỉ

ngơi đến giá trị 𝑙𝑚𝑖𝑛 khi co rút Khác với lực đàn hồi của lò xo, lực co rút của cơ được xác định bởi công thức:

𝑙: chiều dài cơ ở thời điểm co cơ (m)

𝑙0 : chiều dài cơ lúc nghỉ ngơi (m)

𝑙𝑚𝑖𝑛 : chiều dài cơ khi co rút (m)

Luyện tập thể thao hay tập Gym, giúp cơ thể sản sinh nhiều cơ hơn và giúp cơ săn chắc Vì vậy, với người có số lượng cơ nhiều, khi vận động sẽ cảm thấy ít mệt hơn người có số lượng cơ ít Trung bình 1 𝑚𝑚2 cơ khi co rút sinh ra 1 lực khoảng 0.3 𝑁, khi đó cơ thể sẽ tốn ít công hơn để thực hiện công việc [2]

2.1.2.3 Lực ma sát

a Trong vật lí

Trong chuyển động của các vật thường xuất hiện 3 loại lực ma sát: ma sát trượt,

ma sát lăn và ma sát nghỉ

 Lực ma sát trượt

Xuất hiện khi một vật trượt lên bề mặt tiếp xúc với vật khác Ví dụ như kéo cái bàn trên mặt sàn nhà,…

Đặc điểm:

- Xuất hiện ở mặt tiếp xúc của một vật đang trượt trên một bề mặt

- Có hướng ngược với hướng của vận tốc

- Có độ lớn tỉ lệ với áp lực

 Lực ma sát lăn

Xuất hiện khi một vật lăn trên bề mặt của vật khác Ví dụ như bánh xe lăn trên đường,

Đặc điểm:

- Xuất hiện ở chỗ tiếp xúc của vật với bề mặt tiếp xúc của vật với bề mặt mà vật lăn trên đó để cản trở chuyển động lăn

- Lực ma sát lăn rất nhỏ so với lực ma sát trượt

 Lực ma sát nghỉ

Xuất hiện khi có ngoại lực tác dụng làm cho vật có xu hướng chuyển động nhưng chưa đủ để thắng lực ma sát để chuyển động được

Đặc điểm:

- Xuất hiện ở mặt tiếp xúc của vật với bề mặt để giữ cho vật đứng yên trên bề mặt đó khi bị một ngoại lực tác dụng song song với mặt tiếp xúc

- Có độ lớn cực đại, lực ma sát nghỉ cực đại lớn hơn lực ma sát trượt

b Lực ma sát trong cơ thể

Lực ma sát trong cơ thể xuất hiện ở các khớp xương (khớp gối, khớp khuỷu tay,…) khi vận động Ngoài ra còn có ma sát giữa máu chảy với thành mạch, gọi là

ma sát nhớt

Ta thấy trên bàn tay hay bàn chân có rất nhiều vân tay, điều đó làm tăng độ nhám cho bàn tay và chân  tăng hệ số ma sát  lực ma sát nghỉ tăng Điều này giúp ta dễ dàng cầm, nắm các vật mà không bị trượt

Bên cạnh tăng ma sát có lợi, cơ thể cũng có cơ chế giảm ma sát có hại Ma sát

có hại xuất hiện ở các khớp Vì thế, các dịch khớp có tác dụng làm giảm ma sát có hại trong cơ thể

2.1.3 CHUYỂN ĐỘNG QUAY CỦA CƠ THỂ

2.1.3.1 Quy tắc momen lực trong Vật lý

a Momen của lực đối với một trục quay

Momen của lực 𝐹 đối với trục quay là đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực quanh trục ấy và được đo bằng tích độ lớn của lực với cánh tay đòn

Nếu ta quy ước momen lực làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ có giá trị dương, cùng chiều kim đồng hồ có giá trị âm, thì ta có thể viết điều kiện trên dưới dạng đại số sau đây:

𝑴𝟏 + 𝑴𝟐 + ⋯ = 𝟎

𝑀1, 𝑀2… là momen của tất cả các lực đặt lên vật

2.1.3.2 Chuyển động quay và điều kiện cân bằng của cơ thể

Khi các bộ phận của cơ thể cân bằng, tức là đòn bẩy cân bằng Khi đó ta có điều kiện cân bằng:

Trong đó:

𝑑𝑃, 𝑑𝐹: cánh tay đòn từ giá của 𝑃⃗ , 𝐹 đến trục quay của khớp xương

𝐹: lực của cơ bắp (𝑁)

𝑃: trọng lực của phần cơ thể bị quay (𝑁)

b Các dạng chuyển động quay của cơ thể [4]

 Dạng 1: điểm tựa nằm giữa điểm đặt của lực cản và lực phát động

Đầu của chúng ta có thể quay điểm tựa - điểm nằm ở trong khớp chẩm đội (gần đốt sống cổ thứ nhất) Đầu được giữ cân bằng nhờ vào lực phát động – lực của cơ gáy Momen của lực cơ gáy cân bằng với momen do trọng lực của đầu (có khuynh hướng gục về phía trước)

 Dạng 2: điểm đặt của lực cản nằm giữa điểm tựa và điểm đặt của lực phát

động

Trường hợp chúng ta đứng một chân và nhón gót chân là ví dụ của loại này Khi ấy điểm tựa là đầu mút của xương bàn chân, lực cản P là trọng lực của cơ thể tác dụng qua các xương cẳng chân và đặt ở phía trước lực phát động; lực phát động là do các cơ dép và cơ sinh đôi tạo ra, đặt ở điểm mà gân Achiles bám vào xương gót

Hình 2.2.Biểu diễn điểm tựa nằm giữa lực phát động và lực cản

Hình 2.3.Biểu diễn điểm đặt của lực cản nằm giữa điểm tựa và điểm đặt của

lực phát động

 Dạng 3: điểm đặt của lực phát động ở giữa điểm tựa và điểm đặt của lực

cản

Loại đòn bẩy này khá phổ biến trong cơ thể, ví dụ như trường hợp gấp cẳng tay vào cánh tay Điểm tựa là một điểm trong khớp khuỷu, lực phát động là lực cơ bắp bám vào xương của cẳng tay, lực cản P là trọng lực của cẳng tay, bàn tay và vật nặng

2.1.4.2 Trong cơ thể

a Công sinh ra trong hô hấp [4]