Tổ chức dạy học stem chủ đề dao động cơ học vật lí 11 chương trình giáo dục phổ thông mới

Mục đích nghiên cứu Tổ chức dạy học STEM chủ đề “Dao động cơ học” Vật lí 11 chương trình giáo dục phổ thông mới nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức các môn Vật lí vào thực tiễn

Trang 1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

TRẦN THỊ THÚY HẰNG

TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM CHỦ ĐỀ “DAO ĐỘNG CƠ HỌC” VẬT LÍ 11 CHƯƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THÔNG MỚI

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH SƯ PHẠM VẬT LÍ

Hà Nội – 2020

Trang 2

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM CHỦ ĐỀ “DAO ĐỘNG CƠ HỌC” VẬT LÍ 11 CHƯƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THÔNG MỚI

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH SƯ PHẠM VẬT LÍ

Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Lê Thị Thu Hiền Sinh viên thực hiện khóa luận: Trần Thị Thúy Hằng

Hà Nội – 2020

Trang 3

LỜI CẢM ƠN

Sau một thời gian nghiên cứu, cố gắng học tập và làm việc một cách nghiêm túc, em đã hoàn thành đề tài khóa luận này Em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới Ban giám hiệu và các thầy cô giáo giảng viên Khoa Sư phạm, Trường Đại học Giáo dục – Đại học Quốc gia Hà Nội đã giảng và trang bị cho

em những kiến thức cơ bản trong học tập và nghiên cứu khóa luận này

Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS TS Lê Thị Thu Hiền

đã tận tình hướng dẫn, chỉ dạy và cho em những lời khuyên hết sức bổ ích trong suốt quá trình nghiên cứu và thực hiện khóa luận

Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn tới các bạn sinh viên lớp QH-2016-S

Sư phạm Vật lí đã hỗ trợ em hoàn thành tốt khóa luận

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 13 tháng 06 năm 2020

Sinh viên

Trần Thị Thúy Hằng

Trang 4

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

STEM Science, Technology, Engineering, Math

THPT Trung học phổ thông

GV Giáo viên

HS Học sinh

NXB Nhà xuất bản

Trang 5

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Kiến thức STEM trong chủ đề con lắc Newton Version 1 24

Bảng 2.2 Kiến thức STEM trong chủ đề đàn Ukulele 27

Bảng 2.3 Kiến thức STEM trong chủ đề xích đu 31

Bảng 2.4 Kiến thức STEM trong chủ đề thú nhún Emoji 34

Trang 6

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Quy trình thiết kế chủ đề STEM 12

Hình 2.2 Sơ đồ hình thành ý tưởng chủ đề STEM “Đàn Ukulele” 27

Hình 2.3 Sơ đồ hình thành ý tưởng chủ đề STEM “Xích đu” 30

Hình 2.4 Sơ đồ hình thành ý tưởng chủ đề STEM “Thú nhún Emoji” 34

Trang 7

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Nhiệm vụ nghiên cứu 2

4 Khách thể và đối tượng nghiên cứu 3

4.1 Khách thể nghiên cứu 3

4.2 Đối tượng nghiên cứu 3

5 Giả thuyết khoa học 3

6 Phương pháp nghiên cứu 3

7 Cấu trúc khóa luận 4

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC DẠY HỌC STEM TRONG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÍ CHƯƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THÔNG MỚI 5

1.1 Tổng quan lịch sử nghiên cứu giáo dục STEM 5

1.1.1 Giáo dục STEM trên thế giới 5

1.2 Một số khái niệm cơ bản 7

1.2.1 Khái niệm STEM 7

1.2.2 Giáo dục STEM 8

1.3 Một số vấn đề cơ bản về giáo dục STEM 8

1.3.1 Mục tiêu giáo dục STEM trong trường phổ thông 8

1.3.2 Phân loại chủ đề STEM 9

1.3.3 Tiêu chí xây dựng chủ đề STEM 10

1.3.4 Quy trình thiết kế chủ đề STEM 12

1.7 Giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông 2018 13

1.7.1 Bối cảnh chung 13

1.7.2 Các mức độ giáo dục STEM trong giáo dục phổ thông 14

1.7.3 Giáo dục STEM trong môn Vật lí 15

Kết luận chương 1 17

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “DAO ĐỘNG CƠ HỌC” VẬT LÍ 11 CHƯƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THÔNG MỚI 18

Trang 8

2.1 Phân tích nội dung, mục tiêu dạy học theo giáo dục STEM 18

2.1.1 Mục tiêu của dạy học theo giáo dục STEM 18

2.1.2 Mục tiêu của chủ đề “Dao động cơ học” Vật lí 11 chương trình giáo dục phổ thông mới 18

2.1.3 Những khó khăn khi dạy học Vật lí theo giáo dục STEM 20

2.2 Tiến trình dạy học Vật lí theo giáo dục STEM 21

2.3 Xây dựng dạy học STEM chủ đề “Dao động cơ học” Vật lí 11 chương trình giáo dục phổ thông mới 23

2.3.1 Chủ đề “Con lắc Newton Version 1” 23

2.3.2 Chủ đề “Đàn Ukulele” 26

2.3.3 Chủ đề “Xích đu” 30

2.3.4 Chủ đề “Thú nhún Emoji” 33

CHƯƠNG 3 TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “DAO ĐỘNG CƠ HỌC” VẬT LÍ 11 CHƯƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THÔNG MỚI 38

3.1 Kế hoạch dạy học chủ đề “Con lắc Newton Version 1” 38

3.2 Kế hoạch dạy học chủ đề “Đàn Ukulele” 48

3.3 Kế hoạch dạy học chủ đề “Xích đu” 58

3.4 Kế hoạch dạy học chủ đề “Thú nhún Emoji” 68

Kết luận và khuyến nghị 79

1 Kết luận 79

2 Khuyến nghị 79

Tài liệu tham khảo 81

PHỤ LỤC 82

Trang 9

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Trong chương trình bộ môn - chương trình giáo dục phổ thông mới Trong đó, hoạt động trải nghiệm là chương trình bắt buộc xuyên suốt tất cả các cấp học Theo cách tiếp cận mới, giáo dục không phải để truyền thụ kiến thức mà nhằm giúp học sinh hoàn thành công việc, giải quyết các vấn đề trong học tập

và đời sống nhờ vận dụng hiệu quả, sáng tạo kiến thức đã học Đồng thời, chương trình mới lấy việc phát triển phẩm chất và năng lực thực tiễn của học sinh làm mục tiêu dạy học

Trong đó, giáo dục STEM là một quan điểm dạy học và là một phương pháp giáo dục mới đang rất được chú trọng phát triển trong các chương trình giáo dục ở các nước phát triển (như Mỹ, Singapore, Anh, Úc,…) và cả các nước đang phát triển, trong đó có cả Việt Nam Ở Việt Nam hiện nay, giáo dục STEM đang trở thành vấn đề cốt lõi và mang tính quyết định trong việc đổi mới chương trình giáo dục phổ thông của Bộ giáo dục và Đào tạo

Nhược điểm lớn nhất của giáo dục truyền thống là sự tách rời bốn lĩnh vực quan trọng: Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học Sự thiếu liên kết này là nguyên nhân tạo ra khác biệt lớn giữa việc học và thực hành Khi ra ngoài thực tế cuộc sống với những công việc và ngành nghề cụ thể, người học

sẽ mất một khoảng thời gian cọ xát khá nhiều để hiểu được cách chuyển các cơ

sở lý thuyết, nguyên lý thành các ứng dụng

Vật lí là môn học thuộc nhóm môn Khoa học Tự nhiên, được lựa chọn theo định hướng nghề nghiệp của học sinh Do đó, việc phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh thông qua môn học Vật lí rất được chú trọng Giáo dục STEM sẽ làm cho các buổi học lý thuyết Vật lí có phần khô khan trở nên hấp dẫn hơn đối với học sinh, giúp học sinh hiểu chắc và sâu hơn vấn đề để việc

Trang 10

học đạt hiệu quả cao nhất Hơn nữa, giáo dục STEM giúp học sinh nhận ra được

sự liên hệ mật thiết giữa những kiến thức của các môn học khác nhau, đó các kiến thức không tách rời nhau mà luôn có sự liên kết chặt chẽ với nhau Giáo dục STEM định hướng phát triển năng lực học sinh, nhưng cần lưu ý rằng, STEM không phải là để học sinh trở thành những nhà toán học, nhà khoa học,

kỹ sư hay những kỹ thuật viên mà là hình thành cho học sinh những kỹ năng

và năng lực cần thiết để có thể thích nghi, làm việc và phát triển trong thế giới công nghệ ngày càng phát triển như hiện nay Hay nói cách khác, giáo dục STEM là giáo dục chuẩn bị cho nguồn nhân lực thời đại mới

Chủ đề “Dao động cơ học” là một nội dung nằm trong Vật lí lớp 11 chương trình giáo dục phổ thông mới Đây là nội dung có tính ứng dụng cao trong thực tế, có thể tổ chức các hoạt động trải nghiệm (thí nghiệm, thực nghiệm, ) gắn liền với những tình huống của cuộc sống hằng ngày

Chính vì những lí do đó, tôi chọn đề tài: “Tổ chức dạy học STEM chủ

đề "Dao động cơ học" Vật lí 11 chương trình giáo dục phổ thông mới” để

tiến hành nghiên cứu

2 Mục đích nghiên cứu

Tổ chức dạy học STEM chủ đề “Dao động cơ học” Vật lí 11 chương trình giáo dục phổ thông mới nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức các môn Vật

lí vào thực tiễn cho học sinh lớp 11

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Khảo sát thực trạng dạy học theo định hướng STEM trong môn Vật lí Trung học phổ thông

- Xây dựng cơ sở lý luận và thực tiễn của việc tổ chức dạy học giáo dục STEM

Trang 11

- Xây dựng và tổ chức dạy học STEM chủ đề "Dao động cơ học" Vật lí 11 chương trình giáo dục phổ thông mới nhằm phát triển năng lực vận dụng kiến thức cho học sinh

4 Khách thể và đối tượng nghiên cứu

4.1 Khách thể nghiên cứu

Học sinh lớp 11 THPT

4.2 Đối tượng nghiên cứu

Quá trình dạy và học theo định hướng STEM trong môn Vật lí của giáo viên

và học sinh lớp 11 THPT

5 Giả thuyết khoa học

Nếu vận dụng lý luận của giáo dục STEM để xây dựng các chủ đề STEM dành cho việc dạy học môn Vật lí 11 chương trình giáo dục phổ thông mới được ban hành ngày 26 tháng 12 năm 2018, người học sẽ phát triển được các kỹ năng

và năng lực vận dụng kiến thức trong học tập vào thực tế cuộc sống

6 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Khảo sát thực trạng dạy học theo định hướng STEM trong môn học Vật lí Trung học phổ thông

- Phương pháp nghiên cứu lý luận (phương pháp phân tích, tổng hợp, khái quát hóa): Tổng hợp, phân tích các tài liệu nghiên cứu trên Thế giới và ở Việt Nam về các vấn đề thuộc phạm vi nghiên cứu của đề tài (định hướng STEM, năng lực thực nghiệm, ), nhằm mục đích khái quát, lựa chọn những khái niệm

và tư tưởng cơ bản là cơ sở lí luận cho đề tài Nghiên cứu những chủ trương chính sách của Nhà nước, của ngành Giáo dục có liên quan đến nội dung nghiên cứu (chương trình giáo dục phổ thông mới, )

- Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tổ chức thực nghiệm sư phạm các nội dung đã được đề xuất nhằm kiểm nghiệm tính khả thi của đề tài Thống kê

Trang 12

kết quả đánh giá năng lực thực nghiệm của học sinh trong quá trình dạy học theo định hướng STEM

7 Cấu trúc khóa luận

Ngoài phần mở đầu, kết luận và khuyến nghị, tài liệu tham khảo, khóa luận

dự kiến được trình bày trong 3 chương:

Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc tổ chức dạy học chủ đề STEM trong dạy học Vật lí 11 chương trình giáo dục phổ thông mới

Chương 2: Xây dựng dạy học chủ đề “Dao động cơ học” Vật lí 11 chương trình giáo dục phổ thông mới

Chương 3: Tổ chức dạy học chủ đề “Dao động cơ học” Vật lí 11 chương trình giáo dục phổ thông mới

Trang 13

1.1.1 Giáo dục STEM trên thế giới

Các nước phát triển như Hòa Kì, Anh, Australia, Canada…luôn tạo điều kiện thuận lợi nhất về chính sách nhằm thúc đẩy hệ thống giáo dục STEM tại quốc gia của mình Ưu điểm của học sinh khi học theo giáo dục STEM về kiến thức khoa học, tư duy logic, khả năng sáng tạo và hiệu suất học tập, làm việc nhóm rất tốt Bên cạnh đó tâm lí học tập thoải mái, hứng thú và tự chiếm lĩnh kiến thức, kĩ năng phát triển cao Giáo dục STEM sẽ rút ngắn khoảng cách giữa

lý thuyết và thực tiễn

Tại Hoa Kì

Vào thập niên 90 của thế kỉ XX, ở Hoa Kì hình thành xu hướng giáo dục mới được gọi là giáo dục STEM Trong đó chương trình giáo dục STEM, các môn học về khoa học công nghệ không giảng dạy độc lập mà tích hợp lại với nhau tạo thành một môn học thông qua nhiều phương pháp giảng dạy đa dạng như dự án, trải nghiệm, thực hành,…

Một số thống kê ở Hoa Kì đã cho thấy từ năm 2004 đến năm 2014, các việc làm liên quan đến khoa học và kỹ thuật tăng 26% (gấp hai lần so với tốc

độ tăng trưởng trung bình của các ngành nghề khác) Trong giai đoạn 2010 –

2020, việc làm STEM có thể tăng đến 62% (gấp bốn lần tốc độ tăng trưởng trung bình của các ngành nghề khác) Theo dự tính, vào năm 2030 máy tính sẽ thay thế 60% nghề nghiệp tương lai của con người, con người sẽ phải trang bị những kỹ năng kỹ thuật cần thiết để thích ứng

Tại Australia

Trang 14

Ở đây đã có rất nhiều chương trình và nỗ lực thiết lập cách tiếp cận quốc gia về giáo dục STEM ở Australia Trong năm 2009, chương trình iSTEM (Invigorating STEM) thành lập và được coi là một chương trình làm giàu tri thức cho học sinh ở Sydney Chương trình tập trung vào việc cung cấp các hoạt động cho sinh viên quan tâm và gia đình của họ trong STEM Với sự hỗ trợ của các trường đại học và các tổ chức khoa học, chương trình đã gặt hái được rất nhiều thành công: giải thưởng NSW State Engineering and Science về Đổi mới trong giảng dạy Toán và Khoa học, giải thưởng Nhân quyền hàng năm của Tổ chức GoWest Đặc biệt, vào năm 2015, người sáng lập và điều phối chương trình, tiến sĩ Ken Silburn đã nhận giải thưởng của Thủ tướng Chính phủ về Giảng dạy Khoa học Trung cấp

1.1.2 Giáo dục STEM ở Việt Nam

Giáo dục STEM du nhập vào Việt Nam không phải bắt nguồn từ các nghiên cứu khoa học giáo dục hay từ chính sách vĩ mô về nguồn nhân lực mà bắt nguồn từ các cuộc thi Robot dành cho học sinh từ cấp tiểu học đến phổ

Trang 15

thông trung học do các công ty công nghệ tại Việt Nam triển khai cùng với các

tổ chức nước ngoài

Năm 2015, Ngày hội STEM lần đầu tiên được tổ chức nhờ sự hỗ trợ của

Bộ Khoa học và Công nghệ Việt Nam cùng với Liên minh STEM Đó là tiền

đề cho Ngày hội STEM Quốc gia được tổ chức liên tục hàng năm Cũng trong năm 2015, Bộ Giáo dục và Đào tạo quán triệt tinh thần giáo dục tích hợp khoa học – công nghệ - kỹ thuật – toán học trong việc thực hiện chương trình giáo dục phổ thông ở những môn học liên quan với sự hưởng ứng của các trường học trên khắp cả nước

Từ đó đến nay giáo dục STEM đã bắt đầu có sự lan toả với nhiều hình thức khác nhau, nhiều cách thức thực hiện khác nhau như theo mô hình câu lạc

bộ, tích hợp trong các môn học chính khóa, các Trung tâm, các Học viện STEM trên khắp các tỉnh thành trên cả nước Bên cạnh sự tăng trưởng về số lượng, chất lượng những khóa học về STEM cũng ngày càng tăng, có thể kể đến những thành tích của học sinh khi tham gia các kì thi WECODE Quốc gia, Quốc tế; các kỳ thi Robothon cấp trường, cấp Phòng, cấp thành phố, cấp Quốc gia, cấp Quốc tế;…

1.2 Một số khái niệm cơ bản

1.2.1 Khái niệm STEM

STEM là viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Math (Toán học)

Science (Khoa học): gồm các kiến thức về Vật lý, Hóa học, Sinh học và Khoa học trái đất nhằm giúp học sinh hiểu về thế giới tự nhiên và vận dụng kiến thức đó để giải quyết các vấn đề khoa học trong cuộc sống hàng ngày

Trang 16

Technology (Công nghệ): phát triển khả năng sử dụng, quản lý, hiểu và đánh giá công nghệ của học sinh, tạo cơ hội để học sinh hiểu về công nghệ được phát triển như thế nào, ảnh hưởng của công nghệ tới cuộc sống

Engineering (Kỹ thuật): phát triển sự hiểu biết ở học sinh về cách công nghệ đang phát triển thông qua quá trình thiết kế kỹ thuật, tạo cơ hội để tích hợp kiến thức của nhiều môn học, giúp cho những khái niệm liên quan trở nên

dễ hiểu Kỹ thuật cũng cung cấp cho học sinh những kỹ năng để vận dụng sáng tạo cơ sở Khoa học và Toán học trong quá trình thiết kế các đối tượng, các hệ thống hay xây dựng các quy trình sản xuất

Math (Toán học): phát triển ở học sinh khả năng phân tích, biện luận và truyền đạt ý tưởng một cách hiệu quả thông qua việc tính toán, giải thích, các giải pháp giải quyết các vấn đề toán học trong các tình huống đặt ra

1.2.2 Giáo dục STEM

Giáo dục STEM là mô hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn, học sinh áp dụng kiến thức Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học vào giải quyết một số vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể Quan tâm đến việc tích hợp các môn học trên gắn với thực tiễn để nâng cao năng lực cho người học Giáo dục STEM có thể được hiểu và diễn giải ở nhiều cấp độ như: chính sách STEM, chương trình STEM, nhà trường STEM, môn học STEM, bài học STEM, hoạt động STEM

1.3 Một số vấn đề cơ bản về giáo dục STEM

1.3.1 Mục tiêu giáo dục STEM trong trường phổ thông

- Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học thuộc lĩnh vực STEM cho học sinh

Đó là những kiến thức, kỹ năng liên quan đến các môn học Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học Trong đó học sinh biết liên kết các kiến thức

Trang 17

Khoa học, Toán học để giải quyết các vấn đề thực tiễn Học sinh biết sử dụng, quản lý và truy cập Công nghệ Học sinh biết về quy trình thiết kế và chế tạo ra các sản phẩm

- Phát triển các năng lực chung cho học sinh

Giáo dục STEM nhằm chuẩn bị cho học sinh những cơ hội cũng như thách thức trong nền kinh tế cạnh tranh toàn cầu của thế kỷ XXI Bên cạnh những hiểu biết về các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Toán học, học sinh sẽ được phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, năng lực giao tiếp và hợp tác, năng lực tự chủ và tự học

- Định hướng nghề nghiệp cho học sinh

Giáo dục STEM sẽ tạo cho học sinh kiến thức nền tảng cho việc học tập

ở mức độ cao hơn cũng như cho nghề nghiệp trong tương lai Tổ chức tốt giáo dục STEM ở trường phổ thông, học sinh sẽ được trải nghiệm trong những lĩnh vực STEM, đánh giá được sự phù hợp, năng khiếu, sở thích của bản thân thuộc lĩnh vực STEM

1.3.2 Phân loại chủ đề STEM

- Dựa trên các lĩnh vực STEM tham gia giải quyết vấn đề

+ STEM đầy đủ: là loại hình STEM yêu cầu người học cần vận dụng kiến thức của cả bốn lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề

+ STEM khuyết: là loại hình STEM mà người học không phải vận dụng kiến thức cả bốn lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề

- Dựa trên phạm vi kiến thức để giải quyết vấn đề STEM

+ STEM cơ bản: là loại hình STEM được xây dựng trên cơ sở kiến thức thuộc phạm vi các môn học Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học trong chương trình giáo dục phổ thông Các sản phẩm STEM này thường đơn giản,

Trang 18

chủ đề giáo dục STEM bám sát nội dung sách giáo khoa và thường được xây dựng trên cơ sở nội dung thực hành, thí nghiệm trong chương trình giáo dục phổ thông

+ STEM mở rộng: là loại hình STEM có những kiến thức nằm ngoài chương trình và sách giáo khoa Những kiến thức đó người học phải tự tìm hiểu

và nghiên cứu Sản phẩm STEM của loại hình này có độ phức tạp cao hơn

- Dựa trên mục đích dạy học

+ STEM dạy kiến thức mới: là STEM được xây dựng trên cơ sở kết nối kiến thức của nhiều môn học khác nhau mà học sinh chưa được học hoặc được học một phần Học sinh sẽ vừa giải quyết được vấn đề và vừa lĩnh hội được tri thức mới

+ STEM vận dụng: là STEM được xây dựng trên cơ sở những kiến thức học sinh đã được học STEM dạng này sẽ bồi dưỡng cho học sinh năng lực vận dụng lý thuyết vào thực tế Kiến thức lý thuyết được củng cố và khắc sâu

1.3.3 Tiêu chí xây dựng chủ đề STEM

Tiêu chí 1: Chủ đề bài học STEM cần tập trung vào vấn đề của thực tiễn

Trong các bài học STEM, học sinh được đặt vào các vấn đề cần tìm giải pháp ở đời sống thực tế

Tiêu chí 2: Cấu trúc bài học STEM theo quy trình thiết kế kỹ thuật

Quy trình thiết kế kỹ thuật cung cấp một tiến trình linh hoạt đưa học sinh

từ việc xác định một vấn đề hoặc một yêu cầu thiết kế đến sáng tạo và phát triển giải pháp Trong quy trình thiết kế kỹ thuật, các nhóm học sinh thử nghiệm các

ý tưởng dựa trên nghiên cứu của mình, sử dụng nhiều cách tiếp cận khác nhau mắc sai lầm, chấp nhận và học từ sai lầm, và thử lại Sự tập trung của học sinh

là phát triển các giải pháp

Trang 19

Tiêu chí 3: Phương pháp dạy học bài học STEM đưa học sinh vào hoạt

động tìm tòi và khám phá, định hướng hành động, trải nghiệm và sản phẩm

Trong bài học STEM, hoạt động của học sinh được thực hiện theo hướng

mở có “ khuôn khổ” về các điều kiện mà học sinh được sử dụng ( chẳng hạn các vật liệu khả dụng) Hoạt động học của học sinh là hoạt động được chuyển giao và hợp tác; các quyết định về giải pháp giải quyết vấn đề là của chính học sinh Học sinh thực hiện các hoạt động trao đổi thông tin để chia sẻ ý tưởng và tái thiết kế nguyên mẫu của mình nếu cần Học sinh tự điều chỉnh các ý tưởng của mình và thiết kế hoạt động khám phá của bản thân

Tiêu chí 4: Hình thức tổ chức bài học STEM lôi cuốn học sinh vào hoạt động nhóm kiến tạo

Giúp học sinh làm việc cùng nhau như một nhóm kiến tạo không bao giờ

là một việc dễ dàng Tuy nhiên, việc này sẽ trở nên dễ dàng hơn nếu tất cả giáo viên STEM ở trường làm việc cùng nhau để áp dụng làm việc nhóm, sử dụng cùng một ngôn ngữ, tiến trình và mong đợi cho học sinh Làm việc nhóm trong thực hiện các hoạt động của bài học STEM là cơ sở phát triển năng lực giao tiếp và hợp tác

Tiêu chí 5: Nội dung bài học STEM áp dụng chủ yếu từ nội dung khoa

học và toán học mà học sinh đã và đang học

Trong các bài học STEM, giáo viên cần kết nối và tích hợp một cách có mục đích nội dung từ các chương trình khoa học, công nghệ và toán Lập kế hoạch để hợp tác với các giáo viên toán, công nghệ và khoa học khác để hiểu

rõ nội hàm của việc làm thế nào để các mục tiêu khoa học có thể tích hợp trong một bài học đã cho Từ đó, học sinh dần thấy rằng khoa học, công nghệ và toán không phải là các môn học độc lập, mà chúng liên kết với nhau để giải quyết

Trang 20

các vấn đề điều đó có liên quan đến việc học toán, công nghệ và khoa học của học sinh

Tiêu chí 6: Tiến trình học bài STEM tính đến có nhiều đáp án đúng và

coi sự thất bại như một phần cần thiết trong học tập

Một câu hỏi nghiên cứu đặt ra, có thể đề xuất nhiều giả thuyết khoa học; một vấn đề cần giải quyết, có thể đề xuất nhiều phương án, và lựa chọn phương

án tối ưu Trong các giả thuyết khoa học, chỉ có một giả thuyết đúng Ngược lại, các phương án giải quyết vấn đề đều khả thi, chỉ khác nhau ở mức độ tối

ưu khi giải quyết vấn đề

1.3.4 Quy trình thiết kế chủ đề STEM

Hình 1.1 Quy trình thiết kế chủ đề STEM

- Bước 1: Xác định chủ đề

Xuất phát từ những sự vật, hiện tượng xảy ra trong cuộc sống, những vấn

đề thường nhật trong cuộc sống mà con người cần giải quyết Từ đó khuyến

khích học sinh tìm hiểu và giải quyết những vấn đề đó

- Bước 2: Nêu ra ý tưởng chủ đề STEM

Vấn đề thực

tiễn

Ý tưởng chủ đề STEM

Xác định kiến thức STEM cần giải quyết

Xác định mục tiêu chủ đề STEM

Xây dựng

bộ câu hỏi định hướng chủ đề STEM

Trang 21

Khi xác định được chủ đề phải hình thành nên ý tưởng có tính chất kỹ thuật để giải quyết vấn đề đó

- Bước 3: Xác định kiến thức cần giải quyết

Từ những ý tưởng của chủ đề liên hệ với các kiến thức có liên quan đến Vật lí, Hóa học, Sinh học, Công nghệ,…

- Bước 4: Xác định mục tiêu

Xác định các kiến thức, kỹ năng, thái độ của học sinh sẽ đạt được sau khi thực hiện chủ đề

- Bước 5: Xây dựng bộ câu hỏi định hướng

Xây dựng bộ câu hỏi được giáo viên đưa ra cho học sinh để gợi ý cho học sinh những giải pháp, kế hoạch để đạt được mục tiêu của chủ đề

1.7 Giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông 2018

1.7.1 Bối cảnh chung

Chương trình giáo dục phổ thông hiện hành được xây dựng theo định hướng nặng về kiến thức, nội dung, lấy người dạy làm trung tâm chưa đủ để giúp học sinh vận dụng những kiến thức đã được học vào đời sống thực tiễn

Trước đây, không phải là trong giáo dục phổ thông của Việt Nam hoàn toàn không có giáo dục STEM mà giáo dục STEM chưa được phổ biến và hiệu quả cao Đối với chương trình giáo dục phổ thông năm 2018 mới do bộ Giáo dục và Đào tạo ban hành, giáo dục STEM vừa mang ý nghĩa thúc đẩy giáo dục các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học mà vừa thể hiện được phương pháp tiếp cận liên môn giúp triển năng lực và phẩm chất người học

Việc đưa chương trình giáo dục STEM vào trong chương trình giáo dục phổ thông mới, giáo viên là người trực tiếp đứng lớp sẽ thể hiện STEM thông qua việc xác định các chủ đề liên môn, thể hiện nó trong mỗi tiết dạy, mỗi hoạt

Trang 22

động dạy học để kết nối kiến thức học đường với thế giới thực, giải quyết các vấn đề thực tiễn, nâng cao hứng thú cho học sinh Giáo dục STEM có thể được xây dựng dựa trên cơ sở từ chương trình địa phương, nhà trường, câu lạc bộ, hoạt động trải nghiệm, nghiên cứu…

1.7.2 Các mức độ giáo dục STEM trong giáo dục phổ thông

1.7.2.1 Dạy học các môn học theo phương thức giáo dục STEM

Đây là hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu trong nhà trường phổ thông Theo cách này, các bài học, hoạt động giáo dục STEM được triển khai ngay trong quá trình dạy học các môn học STEM theo tiếp cận liên môn Các chủ đề, bài học, hoạt động STEM bám sát chương trình của các môn học thành phần Hình thức giáo dục STEM này không làm phát sinh thêm thời gian học tập

1.7.2.2 Dạy học thông qua hoạt động trải nghiệm STEM

Trong hoạt động trải nghiệm STEM, học sinh được khám phá các thí nghiệm, ứng dụng khoa học, kỹ thuật trong thực tiễn đời sống Qua đó, nhận biết được ý nghĩa của khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học đối với đời sống con người, nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM Đây cũng là cách thức để thu hút sự quan tâm của xã hội tới giáo dục STEM

Để tổ chức thành công các hoạt động trải nghiệm STEM, cần có sự tham gia, hợp tác của các bên liên quan như trường phổ thông, cơ sở giáo dục nghề nghiệp, các trường đại học, doanh nghiệp

Trải nghiệm STEM còn có thể được thực hiện thông qua sự hợp tác giữa trường phổ thông với các cơ sở giáo dục đại học, giáo dục nghề nghiệp Theo cách này, sẽ kết hợp được thực tiễn phổ thông với ưu thế về cơ sở vật chất của giáo dục đại học và giáo dục nghề nghiệp

Trang 23

Các trường phổ thông có thể triển khai giáo dục STEM thông qua hình thức câu lạc bộ Tham gia câu lạc bộ STEM, học sinh được học tập nâng cao trình độ, triển khai các dự án nghiên cứu, tìm hiểu các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM Đây là hoạt động theo sở thích, năng khiếu của học sinh, diễn ra định kỳ, trong cả năm học

Tổ chức tốt hoạt động câu lạc bộ STEM cũng là tiền đề triển khai các dự

án nghiên cứu trong khuôn khổ cuộc thi khoa học kỹ thuật dành cho học sinh trung học Bên cạnh đó, tham gia câu lạc bộ STEM còn là cơ hội để học sinh thấy được sự phù hợp về năng lực, sở thích, giá trị của bản thân với nghề nghiệp thuộc các lĩnh vực STEM

1.7.2.3 Dạy học thông qua hoạt động nghiên cứu khoa học, kỹ thuật

Giáo dục STEM có thể được triển khai thông qua hoạt động nghiên cứu khoa học và tổ chức các cuộc thi sáng tạo khoa học kỹ thuật với nhiều chủ đề khác nhau thuộc các lĩnh vực robot, năng lượng tái tạo, môi trường, biến đổi khí hậu, nông nghiệp công nghệ cao…

Hoạt động này không mang tính đại trà mà dành cho những học sinh có năng lực, sở thích và hứng thú với các hoạt động tìm tòi, khám phá khoa học,

kỹ thuật giải quyết các vấn đề thực tiễn

Tổ chức tốt hoạt động sáng tạo khoa học kỹ thuật là tiền đề triển khai các

dự án nghiên cứu trong khuôn khổ cuộc thi khoa học kỹ thuật dành cho học sinh trung học được tổ chức thường niên

1.7.3 Giáo dục STEM trong môn Vật lí

Vật lí là môn khoa học thực nghiệm, nghiên cứu và mô tả các hiện tượng

và vật chất Đối tượng nghiên cứu của Vật lí đi từ cấu tạo cơ bản đến cấu trúc

vũ trụ Vì vậy, Vật lí là cơ sở của ngành kỹ thuật và công nghệ như chế tạo máy móc, sản xuất năng lượng,…Vật lí có vai trò và ý nghĩa to lớn trong quá trình

Trang 24

nhận thức và đời sống Giáo dục STEM giúp kiến thức Vật lí liên kết được với các môn học khác, theo đó, học sinh sẽ có cơ hội vận dụng kiến thức vào thực tiễn Học sinh sẽ có những trải nghiệm bổ ích trong quá trình học, nâng cao hứng thú, sự yêu thích và đam mê với môn học Đồng thời, khi dạy học kỹ thuật

và công nghệ, sự tích hợp giữa Vật lí và hai lĩnh vực này cũng được làm rõ

Trang 25

Kết luận chương 1

Trong chương 1, đề tài đã trình bày cơ sở lý luận và thực tiễn của giáo dục STEM, phương pháp giáo dục tích hợp thành quả toàn diện hệ thống bốn môn học: Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học Giáo dục STEM là mô hình dạy học gắn chặt chẽ giữa lý thuyết và thực hành, tạo nên những sản phẩm mang tính ứng dụng thực tế Nội dung giáo dục STEM được thiết kế theo nguyên tắc tích hợp và thực hiện theo các phương pháp dạy học tích cực, nhằm phát huy tính chủ động, sáng tạo, tăng cường kỹ năng tự học, kỹ năng thực hành, vận dụng kiến thức liên môn vào giải quyết các vấn đề trong cuộc sống, hình thành và phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh Hiệu quả của phương pháp này là tính kết nối giữa người học với người học, giữa giáo viên với học sinh, đồng thời thể hiện được tính liên hệ thông tin giữa các lĩnh vực trong thực tế đời sống Với các dự án lớn nhỏ khác nhau, học sinh sẽ được chia thành nhiều nhóm và tiến hành tương tác hỗ trợ nhau sao cho khoa học Nhờ

đó quá trình học tập của học sinh được chủ động hơn và những vấn đề phức tạp dần được giải quyết

Trang 26

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG DẠY HỌC STEM CHỦ ĐỀ “DAO ĐỘNG CƠ HỌC” VẬT

LÍ 11 CHƯƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THÔNG MỚI

2.1 Phân tích nội dung, mục tiêu dạy học theo giáo dục STEM

2.1.1 Mục tiêu của dạy học theo giáo dục STEM

- Phát triển năng lực đặc thù STEM: là phát triển những kiến thức, kỹ năng liên quan đến các môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học, đồng thời giúp học sinh liên kết được các môn học với nhau và sử dụng các kiến thức

lí giải các chứng cứ, rút ra các kết luận

- Định hướng nghề nghiệp cho học sinh: giáo dục STEM sẽ tạo cho học sinh có những kiến thức, kỹ năng nền tảng cho việc học tập ở các bậc cao hơn cũng như cho nghề nghiệp của các em sau này

2.1.2 Mục tiêu của chủ đề “Dao động cơ học” Vật lí 11 chương trình giáo dục phổ thông mới

Trang 27

+ Nêu được ví dụ thực tế về dao động tắt dần, dao động cưỡng bức và hiện tượng cộng hưởng

- Kỹ năng

+ Thực hiện thí nghiệm đơn giản tạo ra được dao động và mô tả một số

ví dụ đơn giản về dao động tự do

+ Dùng đồ thị li độ - thời gian có dạng hình sin (tạo ra bằng thí nghiệm, hoặc hình vẽ cho trước)

+ Vận dụng được các khái niệm: biên độ, chu kì, tần số, tần số góc và

độ lệch pha để mô tả dao động điều hòa

+ Sử dụng đồ thị, phân tích và thực hiện phép tính cần thiết để xác định được: độ dịch chuyển, vận tốc và gia tốc trong dao động điều hòa

+ Vận dụng được các phương trình về li độ và vận tốc, gia tốc của dao động điều hòa

+ Vận dụng được phương trình a = - ω2x của dao động điều hòa

+ Sử dụng đồ thị, phân tích và thực hiện phép tính cần thiết để mô tả được sự chuyển hóa động năng và thế năng trong dao động điều hòa

+ Thảo luận, đánh giá được sự có lợi hay có hại của cộng hưởng trong một số trường hợp cụ thể

- Thái độ

+ Nhận thức được ý nghĩa của dao động cơ học trong đời sống

+ Hăng hái, nhiệt tình, ham học hỏi

+ Hợp tác với mọi người

+ Có tinh thần hăng hái, xây dựng bài học

Trang 28

+ Tính toán và nghiên cứu các hiện tượng Vật lí

+ Ứng dụng các kiến thức Vật lí để giải quyết vấn đề thực tiễn

2.1.3 Những khó khăn khi dạy học Vật lí theo giáo dục STEM

Giáo dục STEM là một xu hướng mới, do quá trình cải cách đổi mới giáo dục yêu cầu việc lấy người học làm trung tâm, phát huy tối đa năng lực học sinh Giáo dục STEM đòi hỏi phải đáp ứng đầy đủ điều kiện cơ sở vật chất và nhân lực Đây là hình thức giáo dục có nguồn gốc từ nước ngoài nên tài liệu học tập cũng bị hạn chế ngôn ngữ Đây chính là khó khăn bước đầu khi dạy học Vật lí theo giáo dục STEM

Mặt khác, với tâm lí ngại đổi mới, hoài nghi cả ở người dạy và người học thì việc áp dụng dạy học Vật lí theo giáo dục STEM cũng gặp không ít khó khăn

Bên cạnh đó, chưa “chương trình hóa” giáo dục STEM: mặc dù chương trình trình giáo dục phổ thông mới đã tạo điều kiện thuận lợi để có thể triển khai giáo dục STEM tuy nhiên, với khung chương trình đề ra, giáo viên vẫn gặp khó khăn trong việc tổ chức các nội dung sao cho vừa đảm bảo yêu cầu của khung chương trình, vừa phát huy sức sáng tạo của học sinh

Cuối cùng, khó khăn trong dạy học Vật lí theo giáo dục STEM là chưa

có sự phối hợp tốt giữa trường phổ thông với trường đại học và các viện nghiên cứu hay các tổ chức, doanh nghiệp Giáo dục STEM chỉ đạt hiệu quả khi có sự

Trang 29

phối hợp tốt giữa trường phổ thông với các trường đại học trong quá trình đào tạo, bồi dưỡng năng lực chuyên môn cho giáo viên Ngoài ra, cần có sự hỗ trợ của các viện nghiên cứu, tổ chức giáo dục và khoa học, hội nghề nghiệp, doanh nghiệp để đảm bảo tính thường xuyên, liên tục Thực tế cho thấy, đã có sự phối hợp giữa một số ít các trường đại học, viện nghiên cứu trong đào tạo, tập huấn giáo viên bước đầu có sự phối hợp giữa các tổ chức tư nhân, doanh nghiệp hỗ trợ các hoạt động giáo dục STEM trong nhà trường Nhưng mới chỉ là những

điển hình đơn lẻ, chưa trở thành sự liên kết rộng khắp và bền vững

2.2 Tiến trình dạy học Vật lí theo giáo dục STEM

Dựa vào cơ sở lý luận dạy học môn Vật lí, cơ sở lý luận dạy học theo định hướng giáo dục STEM, tiến trình dạy học môn Vật lí 11 chương trình giáo dục phổ thông mới được đề xuất như sau

Bước 1: Xây dựng chủ đề STEM

Đây là bước đầu tiên và là bước cho thấy tính phù hợp, khả thi của chủ

đề theo giáo dục STEM, để đạt hiệu quả giáo viên cần xác định mục tiêu và nội dung môn Vật lí rồi đối chiếu với mục tiêu và nội dung giáo dục STEM nhằm tìm ra những điểm tương đồng Tìm hiểu mối quan hệ giữa các kiến thức với

kỹ năng STEM Thông qua đó, tìm ra các vấn đề, các thách thức trong thực tế

có liên quan đến nội dung học, để từ đó xây dựng thành chủ đề học tập môn Vật lí theo giáo dục STEM Nội dung kiến thức trong chủ đề có thể là một nhóm bài, một chương hay một phần kiến thức Vật lí nào đó Không phải nội dung nào cũng hiệu quả hay phù hợp khi dạy theo định hướng STEM, bởi vậy nội dung chủ đề được lựa chọn cần đảm bảo rằng các kiến thức sẽ được gắn với một vấn đề thực tiễn hoặc sẽ được áp dụng để giải quyết những vấn đề thực tiễn liên quan đến lĩnh vực STEM

Bước 2: Xây dựng nội dung học tập theo giáo dục STEM

Trang 30

Đây là giai đoạn giáo viên cụ thể hóa mục tiêu kiến thức của chủ đề học tập, hướng tới hình thành các năng lực chung và năng lực chuyên biệt Căn cứ vào thời gian dự kiến dạy học, mục tiêu và có thể là đặc điểm tâm sinh lí, yếu

tố vùng miền để xây dựng nội dung cho phù hợp Ở đây, cần trả lời các vấn đề: Chủ đề có các hoạt động gì? Các hoạt động đó nhằm đạt tới mục tiêu gì? Nội dung dạy học này có liên quan như thế nào với các mục tiêu và nội dung môn Vật lí và giáo dục STEM? Biểu hiện thực tế của mối liên hệ đó?

Bước 3: Thiết kế nhiệm vụ học tập

Trên cơ sở nội dung của chủ đề, xây dựng các nhiệm vụ học tập tương ứng Cần xác định rõ người thực hiện nhiệm vụ, làm cá nhân hay nhóm, nhiệm

vụ được thực hiện trong giai đoạn nào, thời gian bao lâu…Một số loại nhiệm

vụ như: thu thập thông tin, tiến hành thí nghiệm, thiết kế, trình bày…

Bước 4: Tổ chức thực hiện

Đây là giai đoạn triển khai nội dung học tập tới toàn thể học sinh Giai đoạn này cần xây dựng môi trường học tập, gợi nhu cầu khám phá, giao tiếp, hợp tác và chia sẻ giữa học sinh trong quá trình thực hiện nhiệm vụ Giáo viên đóng vai trò là người tổ chức, hướng dẫn và tư vấn…

Bước 5: Đánh giá và điều chỉnh

Bước đánh giá được hiểu trên hai khía cạnh Thứ nhất, giáo viên đánh giá sự hiểu biết của học sinh thông qua việc thực hiện nhiệm vụ (đánh giá tiến trình và sản phẩm của học sinh), đánh giá năng lực học sinh như năng lực giải quyết vấn đề, năng lực sáng tạo và năng lực hợp tác Thứ hai, giáo viên đánh giá tính khả thi, tính thực tiễn, mức độ hấp dẫn…của chủ đề trên cơ sở đó có những điều chỉnh phù hợp tương ứng từng bước nhằm hoàn thiện chủ đề và nội dung học tập

Trang 31

2.3 Xây dựng dạy học STEM chủ đề “Dao động cơ học” Vật lí 11 chương trình giáo dục phổ thông mới

2.3.1 Chủ đề “Con lắc Newton Version 1”

2.3.1.1 Vấn đề thực tiễn

- Bối cảnh chung: Con lắc Newton Version 1 sẽ là một điểm nhấn thú vị đối với phòng riêng, phòng khách hay trên bàn làm việc của chúng ta Dựa trên định luật bảo toàn năng lượng, những viên bi của con lắc sẽ dao động điều hòa rất lâu trước khi dừng lại do ma sát với không khí Chúng ta có thể ngắm dao động của nó hàng giờ mà không biết chán Con lắc Newton Version 1 là một món đồ chơi xả stress hiệu quả sau những giờ làm việc căng thẳng, đồng thời cũng là món quà đầy ý nghĩa khơi dậy trí tưởng tượng và sự sáng tạo trong các bạn trẻ

- Tình huống dạy học cụ thể: Con lắc Newton Version 1 được bán rất phổ biến tuy nhiên giá thành của nó không phải ai cũng có thể mua đặc biệt là đối với lứa tuổi học sinh Vì vậy, chúng ta có thể chế tạo riêng cho mình một con lắc Newton Version 1 mà không cần lo lắng về giá cả

2.3.1.2 Hình thành ý tưởng chủ đề

Hình 2.1 Sơ đồ hình thành ý tưởng chủ đề STEM “Con lắc Newton Version 1”

Con lắc Newton Version 1

Tự thiết kế và xây dựng

con lắc Newton

Dao động cơ, dao động

tắt dần, dao động cưỡng

bức, định luật bảo toàn

năng lượng dao động

Định hướng, hỗ trợ quá trình làm việc của học sinh sau đó đánh giá sản phẩm

Bìa cát tông, que xiên, dây dù, bi,…

Trang 32

2.3.1.3 Kiến thức STEM trong chủ đề

Bảng 2.1 Kiến thức STEM trong chủ đề con lắc Newton Version 1

Hoạt động Khoa học

(S)

Công nghệ (T)

Kĩ thuật (E)

Toán học (M)

- Vật liệu để làm ra sản phẩm: bìa cát tông, que xiên, dây dù, bi,…

- Vật liệu phục

vụ quá trình làm ra sản phẩm: kéo, thước đo, keo, bút dạ,…

- Quy trình tiến hành lắp ráp con lắc Newton Version 1

- Đo đạc, tính toán thiết kế kích thước của các bộ phận lắp một cách hiệu quả, tiết kiệm

và chính xác nhất

2.3.1.4 Mục tiêu của chủ đề

- Kiến thức

+ Trình bày được khái niệm về dao động cơ, dao động điều hòa, dao động tắt dần, dao động cưỡng bức

+ Nêu được đặc điểm của dao động, dao động tắt dần

+ Liệt kê được các tính chất của dao động điều hòa

Trang 33

+ Giải thích được nguyên nhân dao động tắt dần

+ Nêu được nhận xét định tính về sự biến thiên năng lượng của con lắc

và chu kì biến thiên đó

+ Phát biểu được định luật bảo toàn năng lượng của con lắc

- Kỹ năng

+ Vận dụng được kiến thức về dao động để thiết kế một con lắc Newton Version 1

+ Thiết kế được bản vẽ mô hình con lắc Newton Version 1

+ Chế tạo được con lắc Newton Version 1 theo phương án thiết kế + Vận hành thử nghiệm con lắc Newton Version 1

+ Làm việc nhóm, thuyết trình, lắng nghe, góp ý

- Thái độ

+ Có tinh thần xây dựng, góp ý mong muốn hoàn thiện sản phẩm

+ Tuân thủ các quy tắc an toàn trong quá trình gia công

- Định hướng phát triển năng lực

+ Năng lực tự chủ - tự học

+ Năng lực giao tiếp – hợp tác

+ Năng lực giải quyết vấn đề - sáng tạo

Trang 34

+ Năng lực tìm hiểu và nghiên cứu khoa học, ngôn ngữ, tính toán và công nghệ

2.3.1.5 Câu hỏi định hướng

- Câu hỏi khái quát:

+ Làm thế nào để mô tả dao động của con lắc Newton Version 1 bảo toàn?

- Câu hỏi bài học:

+ Nguyên lý hoạt động của con lắc Newton Version 1 là gì?

+ Thế nào là dao động tắt dần?

+ Giải thích hiện tượng dao động cưỡng bức?

+ Thiết kế một con lắc Newton Version 1 như thế nào?

+ Xây dựng con lắc Newton Version 1 như thế nào?

2.3.2 Chủ đề “Đàn Ukulele”

2.3.2.1 Vấn đề thực tiễn

- Bối cảnh chung: Thị trường âm nhạc đang ngày một phát triển trên toàn thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng Âm nhạc được con người ví như một món ăn tinh thần không thể thiếu trong đời sống tinh thần mỗi người Để làm nên các sản phẩm âm nhạc thì điều không thể thiếu đó chính là các loại nhạc cụ

Được khởi đầu từ Mỹ vào đầu thế kỷ 20 tại Hawai với cái tên dễ thương đàn Ukulele ngày càng được ưu chuộng và lan rộng ra toàn thế giới Đàn Ukulele thường là lựa chọn đầu tiên của các cô gái hoặc các em nhỏ khi muốn chơi guitar tuy nhiên vẫn chưa đủ tuổi để cầm cây guitar Đàn Ukulele có thể

Trang 35

là nhạc cụ thay thế đàn guitar lúc này hợp lý nhất vì chúng có khá nhiều điểm giống đàn guitar cộng thêm sự nhỏ gọn, tiện lợi và nhẹ nhàng thích hợp với mọi lứa tuổi

- Tình huống dạy học cụ thể: Đàn Ukulele được bán rất phổ biến tuy nhiên giá thành của nó không phải ai cũng có thể mua đặc biệt là đối với lứa tuổi học sinh lại có sở thích đam mê âm nhạc Vì vậy, chúng ta có thể chế tạo riêng cho mình một chiếc đàn Ukulele mà không cần lo lắng về giá cả

2.3.2.2 Hình thành ý tưởng chủ đề

Hình 2.2 Sơ đồ hình thành ý tưởng chủ đề STEM “Đàn Ukulele”

Bảng 2.2 Kiến thức STEM trong chủ đề đàn Ukulele

(S)

Kĩ thuật (E)

Toán học (M)

- Vật liệu để làm ra sản phẩm: bìa cát

- Bản vẽ kỹ thuật và quy trình lắp ráp đàn Ukulele

- Đo đạc, tính toán thiết kế kích thước của các bộ

Bìa cát tông, dây cước,

ốc vít,…

Trang 36

tông, dây cước, ốc vít,…

phận lắp một cách hiệu quả, tiết kiệm

2.3.2.4 Mục tiêu của chủ đề

- Kiến thức

+ Trình bày được khái niệm, đặc điểm của dao động cơ, hiện tượng cộng hưởng

+ Nêu được điều kiện xảy ra hiện tượng cộng hưởng

+ Trình bày được tầm quan trọng của hiện tượng cộng hưởng

- Kỹ năng

+ Vận dụng được kiến thức về cộng hưởng để thiết kế một chiếc đàn Ukulele

+ Thảo luận, đưa ra được những nhận định, đánh giá về sự có lợi và sự

có hại của hiện tượng cộng hưởng

+ Thiết kế được bản vẽ mô hình đàn Ukulele

+ Chế tạo được một chiếc đàn Ukulele theo phương án thiết kế

+ Vận hành thử nghiệm cải tiến đàn Ukulele

Trang 37

+ Làm việc nhóm, thuyết trình, lắng nghe, góp ý

- Thái độ

+ Nhận thức được ý nghĩa của dao động cơ, hiện tượng cộng hưởng trong đời sống

+ Có tinh thần xây dựng, góp ý mong muốn hoàn thiện sản phẩm

+ Năng lực tìm hiểu và nghiên cứu khoa học, ngôn ngữ, tính toán, tin học

và công nghệ

+ Làm cách nào để chiếc đàn Ukulele phát ra âm thanh khiến chúng ta

có thể nghe rõ nhất có thể?

- Câu hỏi bài học:

+ Nguyên lý hoạt động của chiếc đàn Ukulele là gì?

+ Hiện tượng cộng hưởng là gì?

Trang 38

+ Điều kiện để xảy ra hiện tượng cộng hưởng?

+ Thiết kế đàn Ukulele như thế nào?

+ Xây dựng một chiếc đàn Ukulele như thế nào?

Hình 2.3 Sơ đồ hình thành ý tưởng chủ đề STEM “Xích đu”

Xích đu

Tự thiết kế và xây dựng

mô hình chiếc xích đu

Dao động điều hòa, dao

động tắt dần, dao động

duy trì, dao động cưỡng

bức

Định hướng, hỗ trợ quá trình làm việc của học sinh sau đó đánh giá sản phẩm

Que kem, que xiên, dây,…

Trang 39

Bảng 2.3 Kiến thức STEM trong chủ đề xích đu

(S)

Kĩ thuật (E)

Toán học (M)

- Vật liệu để làm ra sản phẩm: que kem, que xiên, dây,…

- Bản vẽ chiếc xích

đu

- Quy trình tiến hành lắp ráp chiếc xích đu

- Đo đạc, tính toán thiết kế kích thước của các bộ phận lắp một cách hiệu quả, tiết kiệm

+ Giải thích được nguyên nhân dao động tắt dần

+ Phân biệt được dao động duy trì và dao động cưỡng bức

- Kỹ năng

Trang 40

+ Thiết kế được bản vẽ mô hình chiếc xích đu

+ Gia công, chế tạo và lắp ráp được chiếc xích đu theo phương án thiết

kế

+ Vận hành, thử nghiệm, cải tiến sản phẩm

+ Làm việc nhóm, thuyết trình, lắng nghe, phản biện và bảo vệ chính kiến

- Thái độ

+ Nhiệt tình, hăng hái tham gia các hoạt động

+ Cẩn thận, tỉ mỉ, kiên trì khi tự làm chiếc xích đu

+ Hòa nhã, hợp tác và có tinh thần trách nhiệm với nhiệm vụ chung của nhóm

+ Năng lực tìm hiểu và nghiên cứu khoa học, ngôn ngữ, tính toán và công nghệ

Định dạng
Số trang	93
Dung lượng	1,06 MB