Tổ chức dạy học stem chủ đề sự chuyển thể vật lý 12 chương trình giáo dục phổ thông mới

Có ba khuyến cáo quan trọng cho những nhà hoạch định chính sách phát triển các công cụ nhằm xây dựng những vấn đề liên quan đến STEM một cách toàn diện gồm: yêu cầu xây dựng một cách ngh

Trang 1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

NGUYỄN PHƯƠNG QUỲNH

TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM CHỦ ĐỀ “SỰ CHUYỂN THỂ”

VẬT LÝ 12 CHƯƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THÔNG MỚI

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH SƯ PHẠM VẬT LÝ

Hà Nội – 2020

Trang 2

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM CHỦ ĐỀ “SỰ CHUYỂN THỂ”

VẬT LÝ 10 CHƯƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THÔNG MỚI

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH SƯ PHẠM VẬT LÝ

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phạm Kim Chung

Sinh viên thực hiện khóa luận: Nguyễn Phương Quỳnh

Hà Nội – 2020

Trang 3

LỜI CẢM ƠN

Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy, cô khoa Sư phạm, Trường Đại học Giáo dục – Đại học Quốc gia Hà Nội đã quan tâm, giúp đỡ và tạo điều kiện hết mức cho em trong quá trình học tập, trang bị cho em những kiến thức vô cùng hữu ích để hoàn thành nghiên cứu đề tại khóa luận này

Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS.TS Phạm Kim Chung, người

đã tận tình hướng dẫn, góp ý và động viên trong suốt quá trình hoàn thành khóa luận

Em xin gửi lời cảm ơn đến các bạn sinh viên lớp QH-2016S – Sư phạm Vật lý đã hỗ trợ em hoàn thành khóa luận này

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 6 năm 2020 Tác giả khóa luận

Nguyễn Phương Quỳnh

Trang 4

Danh mục từ viết tắt

Maths

Trang 5

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 2

4.1 Khách thể nghiên cứu 2

4.2 Đối tượng nghiên cứu 2

5 Phương pháp nghiên cứu 2

6 Cấu trúc khóa luận 3

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA VIỆC DẠY HỌC STEM TRONG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ 12 CHƯƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THÔNG MỚI 4

I.1 Khái quát chung về STEM 4

I.1.1 Vài nét về lịch sử phát triển STEM 4

I.1.2 Giáo dục STEM tại Việt Nam 5

I.1.3 Các khái niệm 6

I.1.4 Phân loại STEM 8

I.1.5 Mục tiêu dạy học STEM 8

I.1.6 Đặc điểm của dạy học theo định hướng giáo dục STEM 8

I.2 Giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông 2018 9

I.2.1 Định hướng chung 9

I.2.2 Những nội dung liên quan đến giáo dục STEM thể hiện trong các môn Vật lý 10

I.2.3 Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM trong giáo dục phổ thông 10

I.3 Xây dựng các chủ đề giáo dục STEM 11

I.3.1 Tiêu chí xây dựng chủ đề/bài học STEM 11

I.3.2 Quy trình xây dựng chủ đề STEM 13

KẾT LUẬN CHƯƠNG I 15

Trang 6

CHƯƠNG II: XÂY DỰNG BÀI HỌC STEM CHỦ ĐỀ “SỰ CHUYỂN THỂ” VẬT LÝ 12 CHƯƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THÔNG MỚI 16

II.1 Chủ đề “Sự chuyển thể” Vật lý 12 theo chương trình giáo dục phổ

thông mới 16

II.1.1 Mục tiêu dạy học chủ đề “Sự chuyển thể” 16

II.1.2 Nội dung kiến thức phần “ Sự chuyển thể ” 17

II.2 Xây dựng chủ đề STEM trong dạy học “ Sự chuyển thể “ Vật lý 12 chương trình giáo dục phổ thông mới 20

II.2.1 Chủ đề “ Máy lạnh ” 21

II.2.2 Chủ đề “ Máy hàn thiếc ” 23

II.2.3 Chủ đề “Nến từ bơ thực vật” 26

II.2.4 Chủ đề “Dụng cụ làm nước cất” 29

II.2.5 Chủ đề “Máy làm kem cuộn” 31

KẾT LUẬN CHƯƠNG II 34

CHƯƠNG III : TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ STEM TRONG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “ SỰ CHUYỂN THỂ ” VẬT LÝ 12 CHƯƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THÔNG MỚI 35

III.1 Kế hoạch dạy học chủ đề “ Máy lạnh ” 35

III.1.1 Đối tượng học sinh 35

III.1.2 Thời lượng tổ chức dạy học 35

III.1.3 Địa điểm 35

III.1.4 Chuẩn bị của giáo viên và học sinh 35

III.1.5 Các hoạt động dạy học 35

III.1.6 Phiếu bài tập 42

III.2 Kế hoạch dạy học chủ đề “ Máy hàn thiếc ” 44

Trang 7

III.3 Kế hoạch dạy học chủ đề “Nến từ bơ thực vật” 53

III.4 Kế hoạch dạy học chủ đề “ Dụng cụ làm nước cất ” 62

III.5 Kế hoạch dạy học chủ đề “ Máy làm kem cuộn ” 72

KẾT LUẬN CHƯƠNG III 82

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 83

TÀI LIỆU THAM KHẢO 85

PHỤ LỤC 86

Trang 8

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Việt Nam đang trên đà phát triển và hội nhập với quốc tế, cần nguồn nhân lực chất lượng cao với những kiến thức phong phú đa dạng có thể áp dụng vào thực tiễn Để đào tạo nguồn nhân lực như vậy, ngành giáo dục đang

có những sự thay đổi về phương pháp dạy học Phương pháp dạy học mới thiên về phát triển năng lực, sáng tạo, tư duy và áp dụng kiến thức vào đời sống Thay đổi phương pháp dạy học khơi gợi sự hứng thú của học sinh với bài học, tích cực tham gia các hoạt động học cũng như rèn luyện kỹ năng sống, nâng cao hiểu biết về giá trị văn hóa truyền thống dân tộc và tinh hoa văn hóa thế giới Một trong những phương pháp dạy học mới mà giáo dục Việt Nam đang triển khai trong những năm gần đây là giáo dục STEM

Giáo dục Việt Nam từ trước đến nay tách rời các môn học, dẫn đến sự mất liên kết giữa các kiến thức Khi áp dụng kiến thức đó vào đời sống không được tốt, lâu dần kiến thức đấy chỉ là lý thuyết trên sách vở Giáo dục STEM thì khác, là phương pháp giáo dục liên môn, liên ngành STEM là viết tắt của Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Math (Toán học) Trong thời đại công nghệ 4.0 hiện nay, giáo dục STEM hướng đến trang bị cho học sinh những kiến thức, kỹ năng cần thiết để làm việc và phát triển năng lực tư duy sáng tạo

Vật lý là một trong những môn khoa học tự nhiên lâu đời nhất Nền tảng của môn Vật lý là Toán học mà trong khi đó Vật lý là môn khoa học có tính công nghệ và kỹ thuật cao, có liên quan rất nhiều đến thực tiễn Do vậy việc áp dụng giáo dục STEM vào giảng dạy môn Vật lý là phương pháp khả thi

Trang 9

Với các lý do trên, tôi chọn đề tài “Tổ chức dạy học STEM chủ đề “Sự chuyển thể” Vật lý 12 chương trình giáo dục phổ thông mới”

2 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng các chủ đề dạy học STEM phần “Sự chuyển thể” Vật lý 12 chương trình giáo dục phổ thông mới

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Xây dựng cơ sở lý luận và thực tiễn của việc tổ chức dạy học chủ đề STEM trong dạy học Vật lý trong chương trình giáo dục phổ thông mới

- Xây dựng chủ đề dạy học STEM nội dung “Sự chuyển thể” Vật lý 12 chương trình giáo dục phổ thông mới

- Báo cáo kết quả và đánh giá quá trình

4 Khách thể và đối tượng nghiên cứu

4.1 Khách thể nghiên cứu

- Giáo viên và học sinh trung học phổ thông

4.2 Đối tượng nghiên cứu

- Quá trình dạy và học STEM của giáo viên và học sinh trung học phổ thông về nội dung phần “Sự chuyển thể” Vật lý 12 (chương trình giáo dục phổ thông mới)

5 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp phân tích và tổng hợp: Phân tích tài liệu ở Việt Nam cũng như nước ngoài, về các nội dung liên quan đến phạm vi nghiên cứu của đề tài thành các đơn vị kiến thức, cho phép tìm hiểu các đặc thù, bản chất, cấu trúc của lí luận Từ đó tổng hợp các đơn vị kiến thức ấy thành các cơ sở lý luận đề tài

Trang 10

6 Cấu trúc khóa luận

Ngoài phần mở đầu, kết luận, khuyến nghị, tài liệu tham khảo, khóa luận được trình bày trong 3 chương:

- Chương I: Cơ sở lý thuyết của việc dạy học STEM trong chương trình Vật lý 12 chương trình trung học phổ thông mới

- Chương II: Xây dựng chủ đề STEM trong dạy học chủ đề “Sự chuyển hóa” Vật lý 12 chương trình giáo dục phổ thông mới

- Chương III: Tổ chức dạy học chủ đề STEM trong dạy học chủ đề “Sự chuyển hóa” Vật lý 12 chương trình giáo dục phổ thông mới

Trang 11

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA VIỆC DẠY HỌC STEM TRONG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ 12 CHƯƠNG TRÌNH GIÁO DỤC

PHỔ THÔNG MỚI I.1 Khái quát chung về STEM

I.1.1 Giáo dục STEM trên thế giới

MỸ

Giáo dục STEM không phải vấn đề quá mới ở Mỹ, nhưng nó lại dành được sự quan tâm lớn của quốc gia thông qua liên bang trong thời gian gần đây Có ba khuyến cáo quan trọng cho những nhà hoạch định chính sách phát triển các công cụ nhằm xây dựng những vấn đề liên quan đến STEM một cách toàn diện gồm: yêu cầu xây dựng một cách nghiêm túc chương trình giáo dục STEM trong hệ đào tạo 12 năm; cải thiện việc dạy và học STEM trên phạm vi toàn quốc; hỗ trợ các mô hình mới tập chung vào sự phù hợp để chắc chawssn tất cả các học sinh đều có những kỹ năng STEM sau khi tốt nghiệp

Một trong các chiến lược chung ở Mỹ hướng tới STEM là năng cao yêu cầu về Toán học và Khoa học đối vơi học sinh tốt nghiệp Cách tiếp cận này

là cơ sở giúp nhà trường có thể tác động đến tất cả học sinh

CANADA

STEM đang là khối ngành được Canada ưu tiên phát triển Bộ phận phát triển nguồn nhân lực Canada dự đoán rằng gần 75% việc làm mới trong giai đoạn 2009 đến 2018 sẽ thuộc lĩnh vực STEM Ý thực được tầm quang trong của STEM, nhu cầu giáo dục, tạo ra nguồn nhân lực cho khối ngành này được đặt lên hàng đầu bởi giáo dục STEM không chỉ thúc đẩy nền kinh tế thông qua việc thúc đẩy đổi mới kinh doanh mà còn tăng khả năng làm việc cũng như khả năng tư duy phân tích của người học theo học STEM Chính phủ Canada định nghĩa ngành này như những lĩnh vực thúc đẩy giới hạn về sự

Trang 12

hiểu biết của khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học, góp phần vào việc cải tiến khoa học kĩ thuật và cạnh tranh thông qua việc tạo ra kiến thức mới và

hi vọng rằng bằng việc đẩy mạnh đào tạo STEM, Canada sẽ trở thành cường quốc dẫn đầu thế giới về công nghệ và đổi mới

Anh

Giáo dục STEM đã được phát triển thành một chương trình quốc gia ở Anh với mục tiêu đào tạo nguồn nhân lực nghiên cứu khao học chất lượng cao Chương trình hành động của Anh nhằm thúc đẩy giáo dục STEM gồm bốn nội dung chính:

- Tuyển dụng giáo viên dạy học STEM Các giáo viên các môn học khác nhau hợp tác và cùng xây dựng bài giảng để học sinh tiếp nhận được các kiến thức, kĩ năng của nhiêu môn để giải quyết vấn đề thực tiễn

- Bồi dưỡng nâng cao trình độ của giáo viên

- Cải tiến và làm phong phú chương trình học cả trong và ngoài lớp học

- Phát triển cơ sở vật chất hỗ trợ cho việc dạy và học STEM

I.1.2 Giáo dục STEM tại Việt Nam

Tại Việt Nam, từ năm học 2013 – 2014 đến nay, giáo dục STEM đã được triển khai trong chương trình giáo dục phổ thông ở những môn học liên quan, gắn với đổi mới phương pháp và hình thức tổ chức dạy học thông qua xây dựng và thực hiện các chủ đề, dự án học tập gắn với thực tiễn Giáo dục STEM đang có sự lan tỏa dưới nhiều hình thức khác nhau, nhiều cách thức thực hiện khác nhau Giáo dục Việt Nam đã đưa giáo dục STEM vào dạy học tại các trường trung học phổ thông trên địa bàn Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh, Đà Nẵng

Đã có rất nhiều những câu lạc bộ STEM được hình thành Câu lạc bộ

có nội dung sinh hoạt chủ yếu tập trung vào các mảng robot, lập trình máy

Trang 13

tính Hình thức câu lạc bộ này chủ yếu diễn ra tại các trường học ở khu vực thành phố Bên cạnh đó cũng có ngày hội STEM, nó được tổ chức duy trì hằng năm vào dịp xung quang ngày 18 thàng 5 nhân kỉ niệm Ngày Khoa học Công nghệ Việt Nam Một trong những ý nghĩa quan trọng của ngày hội STEM đối với giáo dục STEM là yếu tố truyền thông cộng đồng, kết nối xã hội Có thể nói các hoạt động STEM trong nhà trường hiện nay khá phong phú, song các hoạt động đó mới chỉ xuất hiện tại các thành phố lớn, với mức chi phí khá cao

Hiện nay, giáo dục STEM đã được nhắc nhiều nhưng chưa được triển khai diện rộng do nhiều vấn đề, theo như nghiên cứu thì có bốn lý do:

- Học sinh vẫn còn tâm lý học để lấy điểm, thường xuyên không tìm kiếm và tự nghiên cứu tài liệu liên quan đến môn học

- Thiếu cơ sở khoa học và khung lý luận của giáo dục STEM nói chung, dạy học môn công nghệ theo định hướng giáo dục STEM nói riêng

- Phương pháp xây dựng chủ đề giáo dục STEM cũng như tiêu chí về một chủ đề giáo dục STEM, cấu trúc của nhiệm vụ STEM chưa được thống nhất

- Giáo viên chưa đầu tư thời gian, công sức và chất xám cho hoạt động giảng dạy đúng mức

Như vậy, giáo dục Việt Nam cần đưa ra những biện pháp để phát triểm STEM tại Việt Nam, thúc đẩy STEM để xây dựng nguồn nhân lực chất lượng cao trong phát triển cách mạng công nghệ 4.0

I.1.3 Các khái niệm

I.1.3.1 STEM

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

Trang 14

hợp các lĩnh vực trên học sinh có khả năng ứng dụng một cách sáng tạo và phát huy cách học mới về những khái niệm được học

Science (Khoa học): gồm các kiến thức về Vật lí, Hóa học, Sinh học và Khoa học Trái đất giúp học sinh hiểu về thế giới tự nhiên và vận dụng kiến thức vào cuộc sống hàng ngày

Technology (Công nghệ): phát triển khả năng sử dụng, quản lý, hiểu và đánh giá công nghệ, hiểu ảnh hưởng của công nghệ đến cuộc sống

Engineering (Kỹ thuật): tích hợp kiến thức đa môn qua quá trình thiết

kế kỹ thuật

Math (Toán học): phát triển khả năng phân tích, biện luận, đưa ra các giải pháp giải các vấn đề toán học

I.1.3.2 Giáo dục STEM

Giáo dục STEM hướng đến trang bị cho học sinh những kiến thức, kỹ năng cần thiết để làm việc và phát triển năng lực tư duy sáng tạo liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học Các kiến thức được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau, giúp học sinh vừa hiểu nguyên

lý vừa tiến hành thực hành, tạo ra sản phẩm Giáo dục STEM rút ngắn khoảng cách từ lý thuyết đến thực tiễn

Với mỗi bài học, giáo dục STEM đặt ra một vấn đề để học sinh giải quyết Để làm được, học sinh cần phải tìm hiểu kiến thức liên quan cũng như các ứng dụng của kiến thức trong thực tế để giải quyết vấn đề

Thường mỗi bài học theo chương trình giáo dục STEM, học sinh ngoài tiếp nhận những kiến thức nền còn có thể tiếp nhận các kiến thức liên quan

Trang 15

đến thực tiễn, các kỹ năng qua việc giải quyết vấn đề hay hình thành năng lực

tư duy, sáng tạo, làm việc nhóm…

I.1.4 Phân loại STEM

- STEM đóng: vận dụng kiến thức cả 4 lĩnh vực Khoa học, Kỹ thuật, Công nghệ và Toán học để giải quyết vấn đề

- STEM thiếu: vận dụng kiến thức ít hơn 4 lĩnh vực để giải quyết vấn đề

- STEM cơ bản: xây dựng trên cơ sở chương trình giáo dục phổ thông

- STEM mở rộng: xây dựng trên các kiến thức nằm ngoài chương trình phổ thông và sách giáo khoa

- STEM dạy kiến thức mới: xây dựng trên cơ sở liên kết các kiến thức mới của nhiều môn khác nhau

- STEM vận dụng: xây dựng trên kiến thức đã học

I.1.5 Mục tiêu dạy học STEM

- Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học thuộc về STEM: Kiến

thức, kỹ năng của các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và toán

học được tích hợp lại với nhau để giải quyết vấn đề đặt ra

- Phát triển năng lực cốt lõi: Học sinh ngoài tiếp nhận kiến thức nền còn

được phát triển năng lực tư duy logic, năng lực tự giải quyết vấn đề và

hơn hết là sáng tạo khi ứng dụng lý thuyết vào thực tiễn

- Định hướng nghề nghiệp: Giúp học sinh chiếm lĩnh được những kiến

thức cũng như kĩ năng ở bậc cao hơn, phục vụ cho công việc sau này Những kiến thức, kỹ năng đó giúp học sinh trở thành nguồn nhân lực

chất lượng cao đáp ứng yêu cầu của công việc

I.1.6 Đặc điểm của dạy học theo định hướng giáo dục STEM

Dạy học theo định hướng giáo dục STEM mang những nét bản chất của dạy học tích hợp và dạy học định hướng năng lực, bao gồm 3 đặc điểm chính:

Trang 16

- Tính tích hợp: tích hợp kiến thức liên môn giữa các lĩnh vực Khoa học,

Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học dữa trên cơ sở tiếp cận thực tiễn

- Tính thiết kế: là một đặc điểm quan trọng bởi có các lĩnh vực Khoa học,

Kỹ thật nên dạy học theo định hướng phát triển STEM hướng đến thực hành, thiết kế sản phẩm được thỏa thuận giữa giáo viên và học sinh

- Tính toàn diện: Giáo dục STEM hướng tới mọi đối tượng học sinh,

đảm bảo tất cả các công dân có năng lực về STEM, tăng cường phát triển cộng đồng, thúc đẩy quá trình phát triển kinh tế, khoa học, giáo dục…

Giáo dục STEM hướng đến các hoạt động thực hành và vận dụng kiến thức để tạo ra sản phẩm hoặc giải quyết các vấn đề thực tế Dạy học theo định hướng STEM nhấn mạnh việc học tập trong những điều kiện phức hợp nhưng vẫn đảm bảo việc nắm vững kiến thức cơ bản, rèn luyện kỹ năng cơ bản

I.2 Giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông 2018

I.2.1 Định hướng chung

- Chương trình giáo dục phổ thông hiện nay nặng về truyền thụ kiến thức, việc vận dụng kiến thức vào đời sống chưa được chú trọng

- Ngày 4/5/2017, Thủ tướng Chính phủ ban hành Chỉ thị số 16/CT-TTg

về việc tăng cường năng lực tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư Chỉ thị của thủ tướng đề ra những giải pháp và nhiệm vụ thúc đẩy giáo dục STEM tại Việt Nam, mà một trong các giải pháp đấy là:

“Thay đổi mạnh mẽ các chính sách, nội dung, phương pháp giáo dục và dạy nghề nhằm tạo ra nguồn nhân lực có khả năng tiếp nhận các xu thế công nghệ sản xuất mới, trong đó cần tập trung vào thúc đẩy đào tạo về khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học (STEM), ngoại ngữ, tin học trong chương trình giáo dục phổ thông”

Trang 17

- Với những tiếp cận khác nhau, giáo dục STEM sẽ được thúc đẩy theo những cách khác nhau

- Giáo viên, người trực tiếp đứng lớp sẽ thể hiện STEM thông qua xác định chủ đề, thể hiện trong mỗi tiết dạy, mỗi hoạt động dạy học để liên kết kiến thức với thế giới thực, giải quyết các vấn đề thực tiễn đặt ra, tạo sự hứng thú, hình thành phát triển năng lực, phẩm chất cho học sinh

- Chương trình giáo dục phổ thông năm 2018, giáo dục STEM đã được chú trọng thông qua các biểu hiện:

+ Chương trình giáo dục phổ thông có đầy đủ các môn học STEM + Vị trí, vai trò của giáo dục tin học và giáo dục công nghệ trong chương trình giáo dục phổ thông được nâng cao rõ rệt

+ Có các chủ đề STEM trong chương trình môn học tích hợp ở giáo dục cơ bản Đồng thời các chuyên đề dạy học về giáo dục STEM ở lớp

10, 11, 12; các hoạt động trải nghiệm trải nghiệm nghiên cứu STEM

I.2.2 Những nội dung liên quan đến giáo dục STEM thể hiện trong các môn Vật lý

Vật lý là môn học tự nhiên, mô tả các hiện tượng tự nhiên và đặc tính của vật chất Vật lý học là cơ sở cho nhiều ngành kĩ thuật, công nghệ quan trọng Vì vậy những hiểu biết và phương pháp nhận thức Vật lí có giá trị to lớn trong quá trình nhận thức cuộc sống Có rất nhiều cơ hội trong việc tích hợp dạy học vật lý với các môn khác theo phương pháp dạy học STEM, từ đó học sinh vận dụng được kiên thức vào thực tiễn, đem lại sự hứng thú và những trải nghiệm ý nghĩa cho môn học Bản chất dạy học ứng dụng kĩ thuật vào vật lý có sự tích hợp rõ rang giữa vật lý và kĩ thuật

I.2.3 Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM trong giáo dục phổ thông

Đưa giáo dục STEM vào chương trình giảng dạy trung học phổ thông mang lại rất nhiều ý nghĩa

Trang 18

- Đảm bảo giáo dục toàn diện: Giáo dục STEM được triển khai ở nhà

trường bên cạnh các môn học đang được quan tâm như Toán học, Khoa học thì các môn như Kỹ thuật, Công nghệ cũng được quan tâm đúng mức

- Nâng cao hứng thú học tập: Giáo dục STEM chú trọng vào phát triển

năng lực, tư duy sáng tạo của học sinh vì vậy nên vai trò của học sinh trong lớp học được lấy làm trung tâm, học sinh được hoạt động nhiều hơn, gây được hứng thú với bài học

- Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho học sinh: Khi dạy

học theo phương pháp dạy học STEM, học sinh sẽ được phân công theo nhóm để xử lý vấn đề đặt ra, học sinh sẽ phải thảo luận nhóm, tự tư duy

để giả quyết vấn đề, tìm hiểu kiến thức Từ đó học sinh hình thành phát triển năng lực và phẩm chất

- Kết nối trường học với cộng đồng: Một số chủ đề STEM gắn với bối

cảnh thực hoặc vấ đề có tính đặc thù của địa phương học sinh

- Hướng nghiệp: Khi tiếp xúc và hoạt động học thành thạo với STEM,

học sinh sẽ có đủ kiến thức, kỹ năng để lựa chọn với các ngành nghề phù hợp có nhu cầu cao về nguồn nhân lực

- Thích ứng với công nghệ 4.0: Sự phát triểm của khoa học kỹ thuật dẫn

đến nhu cầu làm việc liên quan đến STEM ngày càng đòi hỏi giáo dục

có sự thay đổi để đáp ứng nhu cầu xã hội

I.3 Xây dựng các chủ đề giáo dục STEM

I.3.1 Tiêu chí xây dựng chủ đề/bài học STEM

I.3.1.1 Tiêu chí 1: Chủ đề bài học STEM tập trung vào các vấn đề thực tiễn

Học sinh được đặt vào các vấn đề thực tiễn xã hội, kinh tế, môi trường

và những yêu cầu tìm giải pháp để giải quyết vấn đề

Trang 19

I.3.1.2 Tiêu chí 2: Cấu trúc bài học STEM kết hợp tiến trình khoa học và quy trình thiết kế kĩ thuật

Tiến trình bài học STEM cung cấp cách thức linh hoạt đưa học sinh từ việc xác định một vấn đề, một yêu cầu nào đó đến việc sáng tạo và đưa ra giải pháp

Quá trình dạy học STEM gồm 5 hoạt động chính:

- Hoạt động 1: Xác định vấn đề

- Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất các giải pháp/thiết

kế

- Hoạt động 3: Trình bày và thảo luận phương án thiết kế

- Hoạt động 4: Chế tạo mô hình/thiết bị

- Hoạt động 5: Trình bày và thảo luận về sản phẩm được chế tạo, điều chỉnh thiết kế ban đầu

I.3.1.3 Tiêu chí 3: Phương pháp dạy học STEM là phải đưa học sinh vào hoạt động tìm tòi và khám phá, định hướng hành động, trải nghiệm

Quá trình tìm tòi khám phá được thể hiện trong tất cả các hoạt động của chủ đề STEM, tuy nhiên trong hoạt động 2 và hoạt động 4 quá trình này cần được khai thác triệt để

Trong các 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 Hoạt động của học sinh là hoạt động được chuyển giao và hợp tác; các quyết định giải pháp giải quyết vấn đề là của chính học sinh Học sinh thực hiện các hoạt động trao đồi thông tin để chia sẻ ý tưởng và tái thiết kế nguyên mẫu của mình nếu cần

Trang 20

I.3.1.4 Tiêu chí 4: Hình thức tổ chức dạy học STEM hôi cuốn học sinh vào hoạt động nhóm kiến tạo

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 của học sinh

I.3.1.5 Tiêu chí 5: Nội dung bài học STEM áp dụng chủ yếu từ nội dung khoa học và toán 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, tin học và toán Lập kế hoạch để hợp tác với các giáo viên toán, công nghệ, tin học 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

I.3.1.6 Tiêu chí 6: Tiến trình bài học STEM tính đến nhiều đáp án đúng và coi sự thất bại là một phần cần thiết trong học tập

Một câu hỏi được 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 lựu chọn phương án tối ưu nhất Trong các giả thuyết khoa học chỉ có một giả thuyết đúng Ngược lại phương án giải quyết vấn đề đều khả thi, chỉ khác ở mức độ tối ưu khi giả quyết vấn đề Tiêu chí này cho thấy vai trò quan trọng của năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo trong dạy học STEM

I.3.2 Quy trình xây dựng chủ đề STEM

Trang 21

Hình 1.1: Sơ đồ Quy trình xây dựng chủ đề STEM

Lựu chọn nội dung cụ thể trong môn học

Trang 22

KẾT LUẬN CHƯƠNG I

Nội dung chương I trình bày cơ sở lý luận về giáo dục STEM hướng đến trang bị cho học sinh những kiến thức, kỹ năng cần thiết để làm việc và phát triển năng lực tư duy sáng tạo liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học Bản chất và quy trình của giáo dục STEM rất phù hợp với mục tiêu đổi mới giáo dục của Việt Nam ra

Giáo dục STEM rút ngắn khoảng cách từ lý thuyết đến thực tiễn Các kiến thức được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau, giúp học sinh vừa hiểu nguyên lý vừa tiến hành thực hành, tạo ra sản phẩm Như vậy, chúng ta có thể thấy giáo dục STEM áp dụng cho việc giảng dạy môn Vật lí trung học phổ thông là phù hợp và cần thiết

Trang 23

CHƯƠNG II: XÂY DỰNG BÀI HỌC STEM CHỦ ĐỀ “SỰ CHUYỂN THỂ” VẬT LÝ 12 CHƯƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THÔNG MỚI II.1 Chủ đề “Sự chuyển thể” Vật lý 12 theo chương trình giáo dục phổ thông mới

II.1.1 Mục tiêu dạy học chủ đề “Sự chuyển thể”

II.1.1.1 Kiến thức

- Nêu được sơ lược cấu trúc của chất rắn chất lỏng, chất khí

- Nêu khái niệm và đặc điểm của sự nóng chảy, sự bay hơi, sự đông đặc,

sự ngưng tụ, sự thăng hoa, sự ngưng kết và sự sôi

- Phân biệt các quá trình chuyển thể của các chất

- Phát biểu công thức tính nhiệt nóng chảy của chất rắn

- Phát biểu công thức tính nhiệt hóa hơi của chất lỏng

- Vận dụng công thức tính nhiệt nóng chay và nhiệt hóa hơi đểngiải các bài tập liên quan

- Năng lực tự tư duy, giải quyết vấn đề

- Tư duy sáng tạo khi hoàn thiện sản phẩm

II.1.1.4 Thái độ

Trang 24

- Hứng thú với bài học

- Tích cực thm gia các hoạt động

- Cẩn thận trong quá trình chế tạo sản phẩm và tính toán xử lý số liệu

II.1.2 Nội dung kiến thức phần “ Sự chuyển thể ”

II.1.2.1 Khái niện của sự chuyển thể

- Sự chuyển thể của các chất là quá trình biến đổi các chất từ trạng thái rắn, lỏng, khí sang trạng thái khác ( rắn sang lỏng, lỏng sang khí, rắn sang khí và ngƣợc lại) khi điều kiện tồn tại ( nhiệt độ, áp suất ) thay đổi

Sắt Thép Đồng đỏ Vàng Bạc Nhôm Chì Thiếc

Trang 25

Nước đá

Bảng 2.1: Nhiệt độ nóng chảy của một số chất rắn kết tinh ở áp suất chuẩn

- Các chất rắn vô định hình ( thủy tinh, nhựa dẻo, sáp nến,…) không có nhiệt

độ nóng chảy xác định

- Nhiệt lượng cung cấp cho chất rắn trong quá trình nóng chảy gọi là nhiệt nóng chảy của chất rắn đó

- Công thức tính nhiệt nóng chảy của chất rắn:

Trong đó: Q là nhiệt nóng chảy ( J )

là nhiệt độ nóng chảy riêng ( J/kg )

m là khối lượng của chất rắn ( kg )

- Giá trị của phụ thuộc vào bản chất của chất rắn nóng chảy

Chất rắn (J/kg ) Nước đá

Nhôm Sắt Chì Bạc Vàng Thiếc

3,33.1053,97.105 2,72.1050,25.1050,88.1050,64.1050,59.105

Bảng 2.2: Nhiệt độ nóng chảy riêng của một số chất rắn kết tinh

II.1.2.3 Sự bay hơi

Trang 26

- Khái niệm: Quá trình chuyển từ thể lỏng sang thể khí ( hơi ) ở bề mặt chất lỏng gọi là sự bay hơi

- Quá trình chuyển ngược lại từ thể khí ( hơi ) sang thể lỏng gọi là sự ngưng

tụ

- Khi tốc độ bay hơi lớn hơn tốc độ ngưng tụ, áp suất hơi tăng dần và hơi ở pghias trên bề mặt chất lỏng là hơi khô Hơi khô tuân theo định luật Bôi-lơ Ma-ri-ốt

- Khi tốc độ bay hơi bằng tốc độ ngưng tụ, hơi ở phía trên bề mặt chất lỏng là hơi bão hòa có áp suất đạt giá trị cực đại gọi là áp suất hơi bão hòa Áp suất hơi bão hòa không phụ thuộc thể tích và không tuân theo định luật Bôi-lơ Ma-ri-ốt, nó chỉ phụ thuộc bản chất và nhiệt độ của chất lỏng

II.1.2.4 Sự sôi

- Khái niệm: Quá trình chuyển từ thể lỏng sang thể khí xảy ra cả ở bên trong

và bề mặt chất lỏng gọi là sự sôi Mỗi chất lỏng sôi ở nhiệt độ xác định và không đổi

Chất lỏng ts (oC) Rượu

Nước Xăng Dầu hỏa

78,3

100 80,2

290

Bảng 2.3: Nhiệt độ sôi của một số chất lỏng ở áp suất chuẩn

- Nhiệt độ sôi của chất lỏng phụ thuộc vào áp suất chất khí ở phía trên bề mặt chất lỏng Áp suất chất khí càng lớn, nhiệt độ sôi của chất lỏng càng cao

Trang 27

Áp suất ( atm ) ts (oC) 0,1

Bảng 2.4: Nhiệt độ sôi của nước phụ thuộc vào áp suất

- Công thức tính nhiệt hóa hơi của chất lỏng: Q = Lm

Trong đó: Q là nhiệt hóa hơi của chất lỏng ( J )

L là nhiệt hóa hơi riêng ( J/kg )

m là khối lượng chất lỏng ( kg )

- Nhiệt hóa hơi riêng phụ thuộc bản chất của chất lỏng bay hơi

Chất lỏng L ( J/kg ) Nước

Amoniac Rượu Ete Thủy ngân

2,3.1061,4.1060,9.1060,4.1060,3.106

Bảng 2.5: Nhiệt hóa hơi riêng của một số chất lỏng

Trang 28

II.2 Xây dựng chủ đề STEM trong dạy học “ Sự chuyển thể “ Vật lý 12 chương trình giáo dục phổ thông mới

II.2.1 Chủ đề “ Máy lạnh ”

II.2.1.1 Vấn đề thực tiễn

- Bối cảnh chung: Máy lạnh ( điều hòa ) là một thiết bị gia dụng gần như không thể thiếu trong cuộc sống hiện nay Với điều kiện khí hậu ngày càng nóng lên, nhu cầu sử dụng máy lạnh trong mùa hè ngày càng cao Máy lạnh là một hệ thống làm giảm nhiệt độ của không khí đến mức mong muốn trong một diện tích như một phòng ngủ, một chiếc ô tô, một căn nhà… Việc làm lạnh được thực hiện theo chu trình làm lạnh nhưng đôi khi cũng thực hiện theo chu trình bay hơi

- Tình huống dạy học: Điều kiện để mua một chiếc máy lạnh cho những hộ gia đình có thu nhập thấp có phần khó khăn Vấn đề đặt ra là với những hộ gia đình ấy có thể làm máy lạnh tự chế để vượt qua mùa hè oi bức Học sinh tìm hiểu và thiết kế mô hình máy lạnh với cách thức hoạt động tương tự từ những vật dụng đơn giản, dễ kiếm trong cuộc sống hàng ngày

Máy lạnh

Hỗ trợ học sinh hoàn thành sản phẩm và đánh giá

Trang 29

II.2.1.3 Kiến thức STEM trong chủ đề

Khoa học (S) - Vận dụng các kiến thức liên quan

đến sự nóng chảy, sự bay hơi, sự truyền nhiệt để xây dựng nguyên lý hoạt động của máy lạnh

Công nghệ (T) - Dụng cụ chế tạo ra máy lạnh: thùng

xốp, lon nước ngọt, quạt mát, sạc pin, keo nến, ống nhựa…

Kỹ thuật (E) - Vẽ sơ đồ thiết kế máy lạnh

- Xây dựng quy trình tiến hành chế tạo máy lạnh

Toán học (M) - Tính nhiệt lượng mà không khí quạt

mát truyền vào đá, làm đá ở trạng thái rắn tan chảy sang trạng thái lỏng và hóa hơi bay ra ngoài

II.2.1.4 Mục tiêu chủ đề “Máy lạnh”

Kiến thức - Trình bày khái niệm sự nóng chảy,

sự bay hơi

- Viết công thức tính nhiệt lượng cung cấp cho nước đá trong quá trình nóng chảy

Kỹ năng - Làm việc nhóm, trao đổi ý kiến với

các thành viên trong nhóm để hoàn thành sản phẩm

- Rèn luyện kỹ năng báo cáo, thuyết

Trang 30

trình, lên kế hoạch

- Thu thập và xử lý số liệu

- Vận dụng công thức tính nhiệt lượng cung cấp cho nước đá trong quá trình tan chảy

Năng lực - Năng lực tự tư duy, giải quyết vấn

đề

Thái độ - Hứng thú với bài học

- Tích cực tham gia các hoạt động

- Cẩn thận trong quá trình chế tạo sản phẩm và tính toán

II.2.1.5 Câu hỏi định hướng

- Đặt quạt tại vị trí nào để đưa gió vào thổi bao quát cả thùng?

- Đặt ống nhựa tại vị trí nào để đưa được khí mát ra mát nhất có thể?

- Làm thế nào để giữ đá lâu tan hơn ?

II.2.2 Chủ đề “ Máy hàn thiếc ”

Trang 31

- Bối cảnh chung : Trong sản xuất, lắp ráp linh kiện điện tử để nối các mối lại với nhau ta thường xử dụng máy hàn thiếc làm nóng chì hàn hoặc nhựa thông

để hàn các mối nối Chì hàn và nhựa thông không còn xa lạ, nó rất dễ nóng vì vậy nên khi tiếp xúc với nhiệt độ cao từ 60-80 nó sẽ tan chảy và trở thành keo dán

- Tình huống dạy học : Học sinh tìm hiểu kiến thức và thiết kế máy hàn thiếc cầm tay từ những đồ dùng trong cuộc sống hàng ngày

II.2.2.2 Hình thành ý tưởng chủ đề

Hình 2.2: Sơ đồ Hình thành ý tưởng chủ đề “Máy hàn thiếc”

đến sự nóng chảy, sự truyền nhiệt để xây dựng nguyên lý hoạt động của máy hàn thiếc

Công nghệ (T) - Dụng cụ chế tạo ra máy hàn thiếc:

Bút chì, dây sạc, dao, dây điện, công tắc bấm…

Máy hàn thiếc

Trang 32

Kỹ thuật (E) - Vẽ sơ đồ thiết kế máy hàn

- Xây dựng quy trình tiến hành chế tạo máy hàn

Toán học (M) - Tính nhiệt lƣợng mà mũi hàn truyền

vào chì hàn, nhựa thông làm nó tan chảy

II.2.2.4 Mục tiêu chủ đề “Máy hàn thiếc”

sự bay hơi

- Viết công thức tính nhiệt lƣợng máy hàn truyền vào mũi hàn cung cấp cho chì hàn và nhựa thông

- Rèn luyện kỹ năng báo cáo, thuyết trình, lên kế hoạch

- Vận dụng công thức tính nhiệt lƣợng cung cấp cho chì hàn và nhựa thông

Năng lực - Năng lực tự tƣ duy, giải quyết vấn

đề

- Tƣ duy sáng tạo khi hoàn thiện sản phẩm

Trang 33

- Dây điện dài bao nhiêu thì đủ?

- Lắp dây điện như thế nào để truyền nguồn ddieenjd dến đầu bút chì?

- Bao lâu thì đủ nhiệt ở đầu bút chì để hàn?

- Nguồn điện sử dụng là nguồn điện bao nhiêu Vôn?

- Sự nóng chảy là gì? Tính nhiệt lượng cung cấp cho chì hàn vnongs chảy ?

II.2.3 Chủ đề “Nến từ bơ thực vật”

- Bối cảnh chung: Nến được sử dụng từ ngày xa xưa đến nay Với yêu cầu

ngày càng cao của khách hàng, giờ đây nến không chỉ dùng để thắp sáng, mà

nó còn được dùng như một vật trang trí với những mùi hương khác nhau, nó tạo nên một không khí lãng mạn, ấm cúng, nâng tầm sang trọng cho không gian

- Tình huống dạy học: Hiện nay, ta có thể tự làm những loại nến handmade theo sở thích thay vì tìm mua ở các cửa hàng Học sinh hãy tìm hiểu và thiết

kế ra những ngọn nến đẹp và có mùi hương từ bơ thực vật

Trang 34

Hình 2.3: Sơ đồ Hình thành ý tưởng chủ đề “Nến từ bơ thực vật”

đến sự nóng chảy, sự đông đặc, chất rắn vô định hình để làm nến

Công nghệ (T) - Dụng cụ làm nến: Bơ thực vật, búi

chì màu sáp, hương tinh dầu, sợi cotton, lọ đựng, kéo…

Kỹ thuật (E) - Vẽ sơ đồ làm nến

- Xây dựng quy trình tiến hành làm nến

Toán học (M) - Tính nhiệt lượng làm tan chảy của

bơ thực vật và búi chì màu sáp

II.2.3.4 Mục tiêu chủ đề “Nến từ bơ thực vật”

sự đông đặc của chất rắn vô định hình

Nến từ bơ thực vật

Trang 35

- Viết công thức tính nhiệt lƣợng làm tan chảy của bơ thực vật và búi chì màu sáp

- Vận dụng công thức tính nhiệt lƣợng làm tan chảy của bơ thực vật và búi chì màu sáp

Năng lực - Năng lực tự tƣ duy, giải quyết vấn

đề

- Tƣ duy sáng tạo khi hoàn thiện sản phẩm

- Lƣợng bơ nhƣ thế nào là đủ để làm nến?

- Tỉ lệ bơ và chì sáp màu nhƣ thế nào?

- Đặt sợi vải cotton nhƣ thế nào để nến cháy đến hết?

- Đun nóng riêng hay đun chung bơ và chì sáp màu?

- Cho tinh dầu vào đun cùng hay cho vào hỗn hợp bơ và chì sắp lúc nào?

Trang 36

II.2.4 Chủ đề “Dụng cụ làm nước cất”

- Bối cảnh chung: Nước cất là nước tinh khiết, nguyên chất, không chứ tạp

chất và được điều chế từ quá trình chưng cất Nước cất thường được dùng

trong y tế như nước rửa dụng cụ y tế, rửa vế thương hay pha thuốc…

- Tình huống dạy học: Học sinh hãy tìm hiểu và thiết kế dụng cụ chưng nước cất

Hình 2.4: Sơ đồ Hình thành ý tưởng chủ đề “Dụng cụ làm nước cất” II.2.4.3 Kiến thức STEM trong chủ đề

đến sự bay hơi, sự ngưng tụ, sự sôi

Công nghệ (T) - Dụng cụ chế tạo ra thiết bị chưng

nước cất: bình thủy tinh, ống dẫn nước, đèn cồn, ống thủy tinh đựng hơi nước, giá đỡ…

Kỹ thuật (E) - Vẽ sơ đồ làm dụng cụ chưng nước

Dụng cụ làm nước cất

Trang 37

cất

- Xây dựng quy trình tiến hành làm dụng cụ chưng nước cất

Toán học (M) - Tính nhiệt lượng cung cấp cho khối

chất lỏng trong khi sôi

II.2.4.4 Mục tiêu chủ đề “Dụng cụ làm nước cất”

Kiến thức - Trình bày khái niệm sự bay hơi, sự

ngưng tụ, sự sôi của chất lỏng

- Viết công thức tính nhiệt lượng cung cấp cho khối chất lỏng trong khi sôi

- Vận dụng công thức tính nhiệt lượng cung cấp cho khối chất lỏng trong khi sôi

Trang 38

- Sử dụng lượng nước bao nhiêu để phù hợp với sản phẩm?

- Ống dẫn nước dài khoảng bao nhiêu để phù hợp với dụng cụ?

- Bối cảnh chung: Kem cuộn đang trở thành một món ăn ưa thích của giới trẻ

Nguyên liệu và cách làm kem cuộn không khó nhưng nó lại mang đến hương

vị khác với những loại kem chúng ta thường ăn Máy làm kem cuộn đang được bán rộng rãi trên khắp các nước

- Tình huống dạy học : Học sinh hãy tìm hiểu kiến thức liên quan và chế tạo

ra máy làm kem cuộn từ những nguyên liệu đơn giản, dễ kiếm trong đời sống

Trang 39

Hình 2.5: Sơ đồ Hình thành ý tưởng chủ đề “Máy làm kem cuộn”

đến sự đông đặc

Công nghệ (T) - Dụng cụ chế tạo ra thiết bị máy làm

kem cuộn: Sò nóng lạnh, nhôm tỏa nhiệt nước, khớp nối, khay nhôm, keo nến,…

Kỹ thuật (E) - Vẽ sơ đồ thiết kế máy làm kem

liên quan, tiến hành chế

tạo máy làm kem cuộn

Cung cấp các kiến thức

về sự đông đặc

Sò nóng lạnh, nhôm tỏa nhiệt nước, khớp nối, khay nhôm…

Máy làm kem cuộn

Trang 40

II.2.5.4 Mục tiêu chủ đề “Máy làm kem cuộn”

Kiến thức - Trình bày khái niệm sự đông đặc

- Viết công thức tính nhiệt lượng cung cấp cho khối chất lỏng trong khi đông đặc

- Vận dụng công thức tính nhiệt lượng cung cấp cho khối chất lỏng trong khi đông đặc

đề

- Cần sử dụng bao nhiêu sò nóng lạnh, tôn tỏa nhiệt?

- Vị trí của sò nóng lạnh và tôn tỏa nhiệt lắp trên hay dưới khay nhôm?

Định dạng
Số trang	97
Dung lượng	1,2 MB