Dạy học chủ đề thiết kế máy quay ly tâm để làm khô quần áo” theo định hướng giáo dục stem

M c tiêu nghiên c u Xây dựng chủ đề dạy học gắn với việc chế tạo máy quay li tâm đơn giản để làm khô quần áo dùng trong dạy học nội dung về Lực hướng tâm nhằm phát triển năng lực giải q

Đ I H CăĐẨăNẴNG

LÊ QUANG

D YăH CăCH ăĐ

“THI TăK ăMỄYăQUAYăLYăTỂMăĐ

Đ I H CăĐẨăNẴNG

LÊ QUANG

D YăH CăCH ăĐ

“THI TăK ăMỄYăQUAYăLYăTỂMăĐ

B NGăKệăHI UăCH ăVI TăT T:

M C L C

L IăCAMăĐOAN I

L I C Mă N II

B NGăKệăHI UăCH ăVI TăT T: III DANHăM CăCỄCăB NG: IV DANHăM CăHỊNHă NH: VIII

M Đ U 1

CH NGă 1 C ă S LÍ LU N VÀ TH C TI N V D Y H C STEM THEOăH NG PHÁT TRI NăNĔNGăL C GI I QUY T V NăĐ C A H C SINH TRUNG H C PH THÔNG 4

1.1 T ng quan v v năđ nghiên c u 4

1.2 Giáo d c STEM trong d y h c 5

1.2.1.Khái ni m d y h c STEM 5

1.2.2ăĐặcăđi m c a giáo d c STEM: 7

1.2.3.M c tiêu c a d y h c STEM 9

1.2.4 Phân lo i STEM 9

1.2.5 Ch đ giáo d c STEM 10

1.2.6 Th c tr ngăđ nhăh ng giáo d căSTEMătrongăch ngătrìnhăgiáoăd c Vi t Nam hi n nay: 13

1.3 Phát tri nănĕngăl c gi i quy t v năđ trong d y h c V t lí 15

1.3.1 Khái ni mănĕngăl c 15

1.3.2 Phát tri nănĕngăl c cho HS trung h c ph thông 15

1.3.3.ăNĕngăl c gi i quy t v năđ 16

1.3.4 Phát tri nănĕngăl c gi i quy t v năđ trong d y h c V t lí 16

1.3.5.S c n thi t c a phát tri nănĕngăl c gi i quy t các v năđ th c ti n:17 1.3.6.ăĐánhăgiáănĕngăl c gi i quy t v năđ 17

1.3.7 M t s bi n pháp phát tri nănĕngăl căGQVĐăth c ti n c a h c sinh:

22

1.4 K T LU NăCH NGă1 23

CH NGă2 XÂY D NG VÀ T CH C D Y H C THEO CH Đ 24

2.1 XÂY D NG CÁC HO TăĐ NG D Y H C TR I NGHI M CH Đ “L CăH NG TÂM,L CăLIăTỂM” 24

2.1.1 Tên ch đ :”THI T K MÁY QUAY LI TÂM LÀM KHÔ QU N ỄO” 24

2.1.2 Mô t ch đ : 24

2.1.3.M cătiêu: 24

2.1.4 Ti n trình d y h c: 26

2.2.ă ĐỄNHă GIỄă NĔNGă L Că GQVĐă C A HS TRONG D Y H C QUA TR I NGHI M CH Đ “L CăH NGăTỂM” 36

2.3 K T LU NăCH NGă2 41

CH NGă3.ăTH C NGHI MăS ăPH M 42

3.1 M CăĐệCHăVẨăNHI M V TH C NGHI MăS ăPH M 42

3.1.1 M căđíchăTNSP 42

3.1.2 Nhi m v TNSP 42

3.2.ăĐ IăT NG VÀ N I DUNG TH C NGHI MăS ăPH M 42

3.2.1.ăĐ iăt ng TNSP 42

3.2.2 N i dung TNSP 42

3.3.ăPH NGăPHỄPăTH C NGHI MăS ăPH M 43

3.3.1.ăPh ngăphápăquanăsát 43

3.3.2 Ph ngăphápăth ng kê toán h c 43

3.4 DI N BI N VÀ K T QU TH C NGHI MăS ăPH M 43

3.4.1 Di n bi n và k t qu thuăđ c khi d y tr i nghi m ch đ “L c Li Tâm” (Vào sáng th 5, ti t 1 ,ngày 26/9/2019 ): 43

3.4.2 Di n bi n và k t qu thuăđ c khi d y tr i nghi m ch đ “L c Li

Tơm” (Vào chi u th 7, ti t 3 ,ngày 5/10/2019): 50

3.5.ăĐỄNHăGIỄăK T QU TH C NGHI MăS ăPH M 58

3.5.1 Xây d ngătiêuăchíăđánhăgiá 58

3.5.2ăĐánhăgiáăs phát tri nănĕngăl căGQVĐăc a HS: 59

3.6 K T LU NăCH NGă3: 61

T NG K T 63

1 K T LU N: 63

2 KHUY N NGH 63

TÀI LI U THAM KH O 65

DANHăM CăCỄCăB NG:

Bảng 1.1 Cấu trúc và mức độ biểu hiện của năng lực GQVĐ thực tiễn: 18

Bảng 1.2 Các giai đoạn dạy học STEM với sự phát triển năng lực GQVĐ thực tiễn: 21

Bảng 2.1 Đánh giá khả năng hoạt động của máy vắt khô quần áo 28

Bảng 2.2 Các hoạt động và th i lượng 28

Bảng 2.3 Mô tả những vật dụng đơn giản có thể sử dụng 29

Bảng 2.4.Các thành tố năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn trong dạy học qua trải nghiệm 36

Bảng 3.1 Mô tả những vật dụng đơn giản có thể sử dụng ( Phiếu học tập số 1) 45

Bảng 3.2 Tiến hành thử nghiệm máy quay li tâm để đánh giá và điều chỉnh 53

Bảng 3.3 Đánh giá khả năng hoạt động của máy vắt khô quần áo (Phiếu học tập số 2) 54

Bảng 3.4 Tiêu chí đánh giá các Hv 58

Bảng 3.5 Kết quả thu được về năng lực giải quyết vấn đề của HS 59

Bảng 3.6 Tiêu chí đánh giá các mức độ đạt được của NL GQVĐ 59

Bảng 3.7 Thống kê tỉ lệ % thành tố 1 của các nhóm 60

Bảng 3.8 Thống kê tỉ lệ % thành tố 2 của các nhóm 60

Bảng 3.9 Thống kê tỉ lệ % thành tố 3 của các nhóm 60

Bảng biểu đồ các mức độ của các nhóm đạt được 3 thành tố 61

DANHăM CăHỊNHă NH:

Hình 3.1 GV đặt câu hỏi làm nảy sinh VĐ 43

Hình 3.2 HS đề xuất giải pháp GQVĐ 44

Hình 3.3 Bản vẽ và phiếu học tập số 1 của nhóm 1 46

Hình 3.4 Bản vẽ và phiếu học tập số 1 của nhóm 2 47

Hình 3.5 Bản vẽ và phiếu học tập số 1 của nhóm 3 48

Hình 3.6 Bản vẽ và phiếu học tập số 1 của nhóm 4 49

Hình 3.7 Bản vẽ máy quay li tâm đơn giản 51

Hình 3.8 Một số hình ảnh của tiết học 53

Hình 3.9 Phiếu học tập số 2 của nhóm 1 54

Hình 3.10 Phiếu học tập số 2 của nhóm 2 55

Hình 3.11 Phiếu học tập số 2 của nhóm 3 56

Hình 3.12 Phiếu học tập số 2 của nhóm 4 57

M Đ U

1 Lí doăch năđ ătƠi/ăTínhăc păthi tăc aăđ ătƠi

Đứng trước th i đại công nghệ 4.0 với đòi hỏi công dân phải thích ứng, linh hoạt trước những biến động của khoa học, công nghệ Các công dân phải có các năng lực gắn với các hoạt động khoa học và công nghệ trên nền tảng tri thức khoa học được trang bị và cách thức xử lí vấn đề một cách tối ưu của toán học

Thực trạng trong dạy học môn Vật lí trư ng THPT hiện nay là đa số học

sinh học tập để có điểm số và kiến thức nhất th i để đáp ứng nhu cầu thi cử mà

không chuyên sâu nghiên cứu và đặc biệt là rất nhiều học sinh không thể vận dụng

kiến thức vật lí để chế tạo, áp dụng vào đ i sống

Chúng tôi lựa chọn hướng nghiên cứu là triển khai dạy học các nội dung Vật

lí gắn với định hướng giáo dục STEM, nhằm phát triển các năng lực đặc thù gắn với

các yếu tố khoa học, công nghệ, kĩ thuật trên nền tảng toán học Theo quan điểm này

sẽ đáp ứng được vấn đề vận dụng kiến thức vật lí phục vụ đ i sống, từ đó tạo niềm

hứng thú, đam mê và sáng tạo cho học sinh trong việc học tập và ứng dụng của bộ

môn vật lí vào đ i sống

Chúng tôi chọn vấn đề: Dạy học chủ đề “Thiết kế máy quay li tâm để làm khô

cảnh: Trong điều kiện tr i không có nắng, độ ẩm cao, do không có điện nên phải giặt

quần áo bằng tay Bạn cần phải chế tạo một thiết bị để làm giảm đáng kể lượng nước

trên quần áo Thiết bị này hoạt động dựa trên nguyên tắc của chuyển động li tâm

Một thiết bị như vậy sẽ cần phải giải quyết các nhiệm vụ gì?

2 M c tiêu nghiên c u

Xây dựng chủ đề dạy học gắn với việc chế tạo máy quay li tâm đơn giản để

làm khô quần áo dùng trong dạy học nội dung về Lực hướng tâm nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn của học sinh

3 Gi thuy t khoa h c

Nếu lựa chọn được một bối cảnh gắn với thực tiễn để tổ chức học sinh học tập theo định hướng giáo dục STEM trong đó học sinh thực hiện các nghiên cứu kiến thức về lực hướng tâm- chuyển động li tâm và chế tạo máy quay li tâm đơn giản dùng làm khô quần áo thì sẽ phát triển được học sinh năng lực giải quyết vấn đề

thực tiễn và nâng cao chất lượng kiến thức

4.ăĐ iăt ng và ph m vi nghiên c u

Đối tượng nghiên cứu là hoạt động dạy và học STEM chủ đề “ Thiết kế máy

quay li tâm làm khô quần áo”

Phạm vi nghiên cứu là học sinh lớp 10 trư ng THPT Ông Ích Khiêm của thành phố Đà Nẵng

5 Nhi m v nghiên c u

- Xác định các cơ s lí luận về dạy học phát triển năng lực; về dạy học theo định hướng giáo dục STEM

- Xác định mức độ lí thuyết về chuyển động tròn, lực hướng tâm, lực li tâm

- Tìm hiểu thực tiễn về dạy học Vật lí, về dạy học theo định hướng STEM trư ng phổ thông hiện nay

- Xây dựng chủ đề và cách thức tổ chức dạy học chủ đề chế tạo máy quay li tâm đơn giản

- Tiến hành thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi của kế hoạch đã xây dựng

6.ăPh ngăphápănghiênăc u:

- Nghiên cứu lí thuyết

- Thực nghiệm sư phạm tại trư ng phổ thông

7 T ngăquanăv năđ ănghiênăc u/L chăs ăv năđ ănghiênăc u

Hiện đã có một số luận văn cao học nghiên cứu về dạy học STEM theo quan điểm tích hợp:

- Luận văn của Hồ Thị Thùy Dung (2018) với đề tài: Tổ chức dạy học chủ đề tích hợp STEM “Máy phát điện” ở trường trung học phổ thông

- Luận văn của Thái Duy Vũ (2018) với đề tài: Tổ chức dạy học chủ đề tích hợp STEM “Khoa học về những cây cầu” ở trường trung học phổ thông

Các tác giả xây dựng một chủ đề tích hợp mức độ cao, chủ đề được thực hiện trong th i gian dài nên gặp khó khăn về khâu tổ chức

Từ tháng 7 năm 2017 đến tháng 9 năm 2019, Bộ Giáo dục và đào tạo tổ chức nhóm nghiên cứu thử nghiệm triển khai thí điểm việc dạy học tích hợp STEM 60 trư ng trên địa bàn 15 tỉnh thành phố Đợt thí điểm nhằm nghiên cứu việc thực hiện dạy học STEM trong dạy học các môn học Toán, Vật lí, Hóa học, Sinh học, Tin học, Công nghệ Sau thí điểm, Bộ Giáo dục và đào tạo đã rút kinh nghiệm và triển khai tập huấn GV cốt càn về dạy học STEM trên toàn quốc

Nghiên cứu của chúng tôi hướng đến việc xây dựng chủ đề dạy học theo định hướng này chủ yếu gắn với môn học Vật lí Các môn học khác đóng vai trò bổ trợ trong việc giải quyết tổng hợp vấn đề đặt ra

8 C u trúc lu năvĕn

Ngoài phần m đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục thì cấu trúc luận văn gồm 3 chương:

Chương 1: Cơ s lí luận

Chương 2: Xây dựng và tổ chức hoạt động dạy học trải nghiệm chủ đề “Lực hướng tâm” nhằm phát triển năng lực GQVĐ cho HS trư ng THPT Ông Ích Khiêm

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

K T LU N

- Kết luận

- Khuyến nghị

CH NGă1

C ăS ăLệăLU NăVẨăTH CăTI NăV ăD YăH CăSTEMăTHEOă

H NGăPHỄTăTRI NăNĔNGăL CăGI IăQUY TăV NăĐ ăC A H Că

SINH TRUNG H CăPH ăTHỌNG

1.1.ăT ngăquanăv ăv năđ ănghiênăc u

STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học), thư ng sử dụng khi bàn đến các chính sách phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học của mỗi

quốc gia

Hiện nay, giáo dục STEM đã phát triển rất mạnh mẽ các nước phát triển

như Mỹ, Anh, Úc, và Châu Á như Singapo, Thái Lan, Đài Loan…

Cuộc Cách mạng công nghiệp 4.0 lan rộng khắp thế giới như hôm nay là do

trong thực tế, tốc độ phát triển và sự sinh ra những đột phá trong công nghệ đã có

những ảnh hư ng mạnh mẽ chưa từng có Các sáng chế và tiến bộ khoa học có mặt

khắp các lĩnh vực, như trí tuệ nhân tạo, Robotics, internet vạn vật (IoT), xe tự lái,

công nghệ sinh học, công nghệ Na-no, công nghệ in 3D, khoa học vật liệu, máy tính lượng tử, tác động đến đa số các ngành công nghiệp với một tốc độ nhanh đến mức

ngư i ta nói cuộc CMCN 4.0 đang phát triển theo tốc độ hàm mũ

Để thích ứng với sự thay đổi, mỗi quốc gia cần có những mục tiêu giáo dục

STEM khác nhau nhưng tất cả có điểm chung là đều tác động tới ngư i học Như vậy, trên toàn thế giới giáo dục STEM chính là một giải pháp cải cách nền giáo dục quốc gia nhằm phát triển nguồn nhân lực cho lĩnh vực kĩ thuật, công nghệ, khoa học

để đáp ứng được các mục tiêu về kinh tế, xã hội trong th i đại toàn cầu hóa hiện nay

Đảng và Nhà nước ta đã dự liệu trước những thách thức trong hoạt động giáo dục cho thế hệ tương lai Ngày 04-11-2013, Hội nghị lần thứ 8 Ban Chấp hành Trung

ương Đảng khoá XI đã thông qua Nghị quyết số 29-NQ/TW Về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo, đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa trong điều kiện kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế Quan

điểm chỉ đạo đổi mới giáo dục của Nghị quyết là: “Chuyển mạnh quá trình giáo dục

từ chủ yếu trang bị kiến thức sang phát triển toàn diện năng lực và phẩm chất ngư i học Học đi đôi với hành; lí luận gắn với thực tiễn; giáo dục nhà trư ng kết hợp với giáo dục gia đình và giáo dục xã hội” Ngày 04-5-2017, Thủ tướng Chính phủ đã ban

hành Chỉ thị số 16/CT-TTg Về việc tăng cường năng lực tiếp cận Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư với nhiều giải pháp quan trọng Trong đó, Thủ tướng yêu cầu

thay đổi mạnh mẽ các chính sách, nội dung, phương pháp giáo dục nhằm tạo ra

nguồn nhân lực có khả năng tiếp nhận các xu thế công nghệ sản xuất mới Ngày

05-5-2017, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã gửi Công văn số 1891/BGDĐT-GDĐH tới tất cả các cơ s giáo dục đại học để định hướng chỉ đạo về đào tạo nguồn nhân lực có khả năng thích ứng với cuộc CMCN 4.0

Để có được nguồn nhân lực phù hợp với CMCN 4.0 chúng ta phải nâng cao

và phát triển giáo dục STEM trong trư ng phổ thông Nghĩa là phát triển chú trọng

về Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và

Mathematics (Toán học)

Cho đến nay, nhiều trư ng học trong cả nước đã tổ chức đào tạo STEM với hàng ngàn lượt GV và hàng trăm ngàn lượt HS từ các khóa ngắn hạn đến đưa vào chương trình chính khóa Mặc dù đã có những địa phương, cơ s giáo dục có những tiếp cận sớm với giáo dục STEM, nhưng thực tế là cách làm giáo dục STEM nước

ta đang có cách hiểu và thực hiện rất khác nhau, gây ra sự lãng phí và sự hoang mang với GV, HS và toàn xã hội Một cách tiếp cận hợp lí hiện nay đang được Bộ GD và

ĐT triển khai là dạy học STEM gắn với việc dạy học các môn học, theo hướng tiếp cận liên môn là khả thi trong bối cảnh hiện nay Việt Nam

1.2.ăGiáoăd căSTEMătrongăd yăh c

1.2.1.Khái ni m d y h c STEM

Theo tài liệu [4], việc triển khai giáo dục STEM trong trư ng học dựa trên sự

phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học được mô tả b i chu trình STEM (Hình 1), trong đó Science là quy trình sáng tạo ra kiến thức khoa học;

Engineering là quy trình sử dụng kiến thức khoa học để thiết kế công nghệ mới nhằm

giải quyết các vấn đề; Toán là công cụ được sử dụng để thu nhận kết quả và chia sẻ

kết quả đó với những ngư i khác

Hình 1.1: Chu trình STEM (theo https://www.knowatom.com)

“Science” trong chu trình STEM được mô tả b i một mũi tên từ

“Technology” sang “Knowledge” thể hiện quy trình sáng tạo khoa học Đứng trước

thực tiễn với "Công nghệ" hiện tại, các nhà khoa học, với năng lực tư duy phản biện, luôn đặt ra những câu hỏi/vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện công nghệ, đó

là các câu hỏi/vấn đề khoa học Trả l i các câu hỏi khoa học hoặc giải quyết các vấn

đề khoa học sẽ phát minh ra các "Kiến thức" khoa học Ngược lại, “Engineering” trong chu trình STEM được mô tả b i một mũi tên từ “Knowledge” sang

“Technology” thể hiện quy trình kĩ thuật Các kĩ sư sử dụng "Kiến thức" khoa học để

thiết kế, sáng tạo ra công nghệ mới Như vậy, trong chu trình STEM, "Science" được

hiểu không chỉ là "Kiến thức" thuộc các môn khoa học (như Vật lí, Hoá học, Sinh

học) mà bao hàm "Quy trình khoa học" để phát minh ra kiến thức khoa học mới Tương tự như vậy, "Engineering" trong chu STEM không chỉ là "Kiến thức" thuộc lĩnh vực "Kĩ thuật" mà bao hàm"Quy trình kĩ thuật" để sáng tạo ra "Công nghệ" mới

Hai quy trình nói trên tiếp nối nhau, khép kín thành chu trình sáng tạo khoa học – kĩ

thuật theo mô hình "xoáy ốc" mà cứ sau mỗi chu trình thì lượng kiến thức khoa học tăng lên và cùng với nó là công nghệ phát triển trình độ cao hơn

the STEM cycle

1.2.2ăĐặcăđi m c a giáo d c STEM:

a.Cách ti p c n liên ngành

Xin lưu ý “liên ngành” khác với “đa ngành” Mặc dù cũng là có nhiều ngành, nhiều lĩnh vực như “liên ngành” thể hiện sự kết nối và bổ trợ lẫn nhau trong các ngành Do vậy, nếu một chương trình học, một trư ng học chỉ có nhiều môn, nhiều giáo viên dạy các ngành khác nhau mà không có sự kết nối và bổ trợ lẫn nhau thì chưa được gọi là giáo dục STEM

b.L ng ghép v i các bài h c trong th gi i th c

Đó là thể hiện tính thực tiễn và tính ứng dụng kiến thức trong việc giải quyết các vấn đề thực tế đây, không còn rào cản của việc học kiến thức lí thuyết với ứng dụng Do vậy, các chương trình giáo dục STEM nhất thiết phải hướng đến các hoạt động thực hành và vận dụng kiến thức để tạo ra sản phẩm hoặc giải quyết các vấn đề của thực tế cuộc sống

c.K t n i t tr ng h c, c ngăđ ngăđ n các t ch c toàn c u

Đó là kỷ nguyên của thế giới phẳng, cách mạng công nghiệp 4.0 (nơi mà tự động hóa và điều khiển từ xa thông qua các thiết bị điện tử di động lên ngôi, thông qua đư ng truyền Internet) Do vậy, quá trình giáo dục STEM không chỉ hướng đến vấn đề cụ thể của địa phương mà phải đặt trong mối liên hệ với bối cảnh kinh tế toàn cầu và các xu hướng chung của thế giới Ví dụ: biến đổi khí hậu, năng lượng tái tạo…

Như vậy, cách định nghĩa về giáo dục STEM nói đến một cách tiếp cận liên ngành, liên môn học trong một chương trình đào tạo, cụ thể phải có bốn lĩnh vực: Khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán Giáo dục STEM giúp học sinh nhận thấy được tầm quan trọng của kiến thức các môn khoa học, toán và công nghệ và hướng đến sự vận dụng kỹ thuật trong việc giải quyết các vấn đề Giáo dục STEM tại Mỹ khá đa dạng và được dạy theo chủ đề Không chỉ có hoạt động dạy làm robot mới được xem là giáo dục STEM Ngay những trẻ em mẫu giáo, tiểu học cũng đã được học các chương trình tích hợp STEM, ví dụ như thông qua các trò chơi làm mô hình núi lửa, làm bong bóng bay, làm chong chóng quay… Mặc dù chỉ là các trò chơi đơn

giản, nhưng được xây dựng và tổ chức có hệ thống và có sự kết nối các nhóm kiến thức với nhau

Mục đích chính của các chương trình giáo dục STEM không phải để đào tạo

ra các nhà khoa học, nhà toán học, kỹ sư mà chính là nằm truyền cảm hứng trong học tập, thấy được mối liên hệ giữa các kiến thức (nhất là kiến thức khoa học và

toán), và nhận thức được tầm quan trọng của các kiến thức STEM ảnh hư ng đến thế giới và sự phát triển của xã hội trong tương lai Ngoài ra, các kỹ năng thực hành khoa học và kỹ thuật (Science and Engineering practices) cũng góp phần quan trọng trong việc vận dụng các kiến thức được học trong việc giải quyết vấn đề và tạo thành sản phẩm

Mặc dù khái niệm trên đã làm sáng tỏ nhiều vấn đề trong giáo dục STEM, tuy vậy, vẫn còn nhiều điểm chưa rõ Chẳng hạn: Như thế nào là cách tiếp cận liên ngành trong một chương trình học? Dạy về công nghệ (technology) như thế nào?

Để làm rõ vấn đề này, tổ chức Các nhà nghiên cứu giáo dục khoa học Mỹ

(National Association for Research in Science Teaching – NARST) năm 2012 đã đưa

ra các thuật ngữ về giáo dục STEM chi tiết hơn, giúp tránh nhầm lẫn với các khái niệm các ngành nghề trong lĩnh vực STEM, đó là “STEM Integration” (tích hợp STEM), hay “Integrated STEM education” (giáo dục STEM tích hợp) hoặc “STEM-focused curriculum” (chương trình học tập trung về STEM) Trong đó nhấn mạnh đến tầm quan trọng của tiêu chuẩn giáo dục khoa học thế hệ mới của Mỹ (Next

Generation Science Standards – NGSS)[7], đây chính là thước đo và cũng là mục tiêu hướng đến của các chương trình giáo dục STEM tiên tiến hiện nay tại Mỹ Như vậy, giáo dục STEM Mỹ chính là một cách thể hiện cấp độ chương trình học (curriculum) giúp đáp ứng bộ tiêu chuẩn giáo dục khoa học thế hệ mới NGSS

Trong nghiên cứu của mình, chúng tôi sử dụng định nghĩa về giáo dục STEM

của chương trình tổng thể: Giáo dục STEM là mô h nh giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn, gi p học sinh áp dụng các kiến thức khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học vào giải quyết một số vấn đề thực ti n trong bối cảnh cụ thể

1.2.3 M cătiêuăc aăd yăh căSTEM

Việc đưa giáo dục STEM vào trư ng trung học mang lại nhiều ý nghĩa, phù

hợp với định hướng đổi mới giáo dục phổ thông Cụ thể là:

– Đảm bảo giáo dục toàn diện đối với HS

– Góp phần nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM

– Tạo điều kiện và cơ hội hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho HS – Tạo ra bối cảnh, cơ hội kết nối trường học với cộng đồng

– Góp phần quan trọng trong giáo dục hướng nghiệp, phân luồng

1.2.4 Phân lo i STEM

Việc phân loại STEM là cần thiết b i đó là một trong những cơ s cho việc lựa

chọn các hình thức tổ chức giáo dục STEM, phương pháp giáo dục STEM hay xây

dựng các chủ đề giáo dục STEM đảm bảo phù hợp với mục tiêu, điều kiện, bối cảnh

triển khai STEM khác nhau

- Phân loại dựa trên các lĩnh vực STEM tham gia giải quyết vấn đề:

+ STEM đầy đủ: là loại hình STEM yêu cầu ngư i học cần vận dụng kiến thức

của cả bốn lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề

+ STEM khuyết: là loại hình STEM mà ngư i học không phải vận dụng kiến

thức cả bốn lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề

- Phân loại dựa trên phạm vi kiến thức để giải quyết vấn đề STEM:

+ STEM cơ bản: là loại hình STEM được xây dựng trên cơ s kiến thức thuộc

phạm vi các môn học Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học trong chương trình

giáo dục phổ thông Các sản phẩm STEM này thư ng đơn giản, chủ đề giáo dục

STEM bám sát nội dung sách giáo khoa và thư ng được xây dựng trên cơ s các nội

dung thực hành, thí nghiệm trong chương trình giáo dục phổ thông

+ STEM m rộng: là loại hình STEM có những kiến thức nằm ngoài chương

trình và sách giáo khoa Những kiến thức đó ngư i học phải tự tìm hiểu và nghiên

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

- Phân loại dựa vào mục đích dạy học:

+ STEM dạy kiến thức mới: là STEM được xây dựng trên cơ s kết nối kiến

thức của nhiều môn học khác nhau mà HS chưa được học (hoặc được học một phần)

HS 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 s những kiến thức HS đã được học STEM dạng này sẽ bồi dưỡng cho HS năng lực vận dụng lí thuyết vào

thực tế Kiến thức lí thuyết được củng cố và khắc sâu [7]

Trong nghiên cứu của mình, chúng tôi triển khai xây dựng chủ đề STEM trong

dạy học môn học Trong đó, HS từ việc tiếp nhận nhiệm vụ để đi chiếm lĩnh kiến

thức nền, nhằm thực hiện nhiệm vụ Sau đó, HS thiết kế sản phẩm để báo cáo, thảo

luận và điều chỉnh

1.2.5 Ch đ giáo d c STEM

a Tiêu chí xây d ng chủ đề giáo dục STEM

Việc xây dựng chủ đề STEM cần đáp ứng được các tiêu chí

Hình 1.2: Tiêu chí của chủ đề giáo dục STEM

Cấu trúc chủ đề STEM theo quy trình thiết kế kĩ thuật

Phương pháp dạy học chủ đề STEM đưa HS vào hoạt động tìm tòi và khám phá, định hướng hành động, trải nghiệm và

sản phẩm Hình thức tổ chức chủ đề STEM lôi cuốn HS vào hoạt động

nhóm kiến tạo Nội dung chủ đề STEM áp dụng chủ yếu từ nội dung khoa học

và toán mà HS đã và đang học Tiến trình chủ đề STEM tính đến có nhiều đáp án đúng và coi

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

b Quy trình th c hiện dạy học chủ đề giáo dục STEM

Dạy học chủ đề STEM gắn với môn học được thực hiện qua 5 hoạt động:

ậ M căđích: Xác định tiêu chí sản phẩm; phát hiện vấn đề/nhu cầu

ậ N iădung: Tìm hiểu về hiện tượng, sản phẩm, công nghệ; đánh giá về hiện

tượng, sản phẩm, công nghệ

ậ D ăki năs năph măho tăđ ngăc aăHS: Các mức độ hoàn thành nội dung

(Bài ghi chép thông tin về hiện tượng, sản phẩm, công nghệ; đánh giá, đặt câu hỏi về hiện tượng, sản phẩm, công nghệ)

ậ Cáchăth căt ăch căho tăđ ng: GV giao nhiệm vụ (nội dung, phương tiện,

cách thực hiện, yêu cầu sản phẩm phải hoàn thành); HS thực hiện nhiệm vụ (qua thực tế, tài liệu, video; cá nhân hoặc nhóm); Báo cáo, thảo luận (th i gian, địa điểm, cách thức); Phát hiện/phát biểu vấn đề (GV hỗ trợ)

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

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

ậ M căđích: Hình thành kiến thức mới và đề xuất giải pháp

ậ N iădung: Nghiên cứu nội dung sách giáo khoa, tài liệu, thí nghiệm để tiếp

nhận, hình thành kiến thức mới và đề xuất giải pháp/thiết kế

ậ D ăki năs năph măho tăđ ngăc aăHS: Các mức độ hoàn thành nội dung

(Xác định và ghi được thông tin, dữ liệu, giải thích, kiến thức mới, giải pháp/thiết kế)

ậ Cáchăth căt ăch căho tăđ ng: GV giao nhiệm vụ (Nêu rõ yêu cầu

đọc/nghe/nhìn/làm để xác định và ghi được thông tin, dữ liệu, giải thích, kiến thức mới); HS nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu, làm thí nghiệm (cá nhân, nhóm); Báo cáo, thảo luận; GV điều hành, “chốt” kiến thức mới + hỗ trợ HS đề xuất giải

pháp/thiết kế mẫu thử nghiệm

Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp

GV lên kế hoạch để tổ chức HS được trình bày, giải thích và bảo vệ bản thiết

kế kèm theo thuyết minh (sử dụng kiến thức mới học và kiến thức đã có); đó là sự thể hiện cụ thể của giải pháp giải quyết vấn đề Dưới sự trao đổi, góp ý của các bạn

và GV, HS tiếp tục hoàn thiện (có thể phải thay đổi để bảo đảm khả thi) bản thiết kế trước khi tiến hành chế tạo, thử nghiệm

ậ M căđích: Lựa chọn giải pháp/bản thiết kế

ậ N iădung: Trình bày, giải thích, bảo vệ giải pháp/thiết kế để lựa chọn và

hoàn thiện

ậ D ă ki nă s nă ph mă ho tă đ ngă c aă HS: Giải pháp/bản thiết kế được lựa

chọn/hoàn thiện

ậ Cáchăth căt ăch căho tăđ ng: GV giao nhiệm vụ (Nêu rõ yêu cầu HS trình

bày, báo cáo, giải thích, bảo vệ giải pháp/thiết kế); HS báo cáo, thảo luận; GV điều hành, nhận xét, đánh giá + hỗ trợ HS lựa chọn giải pháp/thiết kế mẫu thử nghiệm

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

Dưới sự tư vấn, hướng dẫn của GV, của phụ huynh và các lực lượng xã hội khác, HS tiến hành chế tạo mẫu theo bản thiết kế đã hoàn thiện sau bước 3; trong quá trình chế tạo đồng th i phải tiến hành thử nghiệm và đánh giá Trong quá trình này,

HS cũng có thể phải điều chỉnh thiết kế ban đầu để bảo đảm mẫu chế tạo là khả thi

ậ M căđích:ăChế tạo và thử nghiệm mẫu thiết kế

ậ N iădung: Lựa chọn dụng cụ/thiết bị thí nghiệm; chế tạo mẫu theo thiết kế;

thử nghiệm và điều chỉnh

ậ D ă ki nă s nă ph mă ho tă đ ngă c aă HS: Dụng cụ/thiết bị/mô hình/đồ

vật…đã chế tạo và thử nghiệm, đánh giá

ậ Cáchăth căt ăch căho tăđ ng: GV giao nhiệm vụ (lựa chọn dụng cụ/thiết

bị thí nghiệm để chế tạp, lắp ráp…); HS thực hành chế tạo, lắp ráp và thử nghiệm;

GV hỗ trợ HS trong quá trình thực hiện

Hoạt động 5: Báo cáo sản phẩm, chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh

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

ậ M căđích: Trình bày, chia sẻ, đánh giá sản phẩm nghiên cứu

ậ N iădung: Trình bày và thảo luận

ậ D ăki năs năph măho tăđ ngăc aăHS: Dụng cụ/thiết bị/mô hình/đồ vật

đã chế tạo được + Bài trình bày báo cáo

ậ Cáchăth căt ăch căho tăđ ng: GV giao nhiệm vụ (mô tả rõ yêu cầu và sản

phẩm trình bày); HS báo cáo, thảo luận (bài báo cáo, trình chiếu, video, dung cụ/thiết bị/mô hình/đồ vật đã chế tạo…) theo các hình thức phù hợp (trưng bày, triển lãm, sân khấu hóa); GV đánh giá, kết luận, cho điểm và định hướng tiếp tục hoàn thiện

1.2.6 Th c tr ngă đ nhă h ng giáo d că STEMă trongă ch ngă trìnhă giáoă d c

Vi t Nam hi n nay:

Việt Nam các trung tâm giáo dục ngoại khoá đã sớm áp dụng các chương trình đào tạo STEM cho học sinh Ngày 1/12/2015, Công ty DTT Educspec chính thức ra mắt chuỗi trung tâm Học viện STEM đáp ứng nhu cầu của các bạn học sinh đam mê STEM tại các cơ s trên toàn quốc với địa chỉ website là hocvienstem.com Một địa chỉ cũng khá nổi tiếng nữa là Học viện Khám phá

Trong khi đó trư ng Tiểu học FPT cũng đã có kế hoạch triển khai giáo dục STEM vào chương trình chính khóa bắt buộc từ năm học 2017-2018, với sự kết hợp

cùng Trung tâm American STEM

Việt Nam các trung tâm giáo dục ngoại khoá đã sớm áp dụng các chương trình đào tạo STEM cho học sinh nhiều lứa tuổi

Trên môi trư ng mạng, mạng xã hội chuyên về giáo dục STEM - stem.vn đã chính thức được "hòa mạng" cùng Hệ tri thức Việt số hóa (itrithuc.vn) ngày 1/1/2018 vừa qua Mạng xã hội stem.vn được xây dựng nhằm hỗ trợ các thành viên của cộng đồng STEM Việt Nam, những ngư i quan tâm tới giáo dục STEM tại Việt Nam trao đổi, chia sẻ tài học liệu, khóa học, tăng cư ng các trải nghiệm, thông tin hoạt động

về giáo dục STEM - một chủ đề mới phục vụ Cách mạng công nghiệp 4.0

Theo Chỉ thị 16/CT-TTg ngày 4/5/2017 về Tăng cư ng năng lực tiếp cận cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư (còn gọi là cách mạng công nghiệp 4.0), để chủ động nắm bắt cơ hội, đưa ra các giải pháp thiết thực tận dụng tối đa các lợi thế, đồng

th i giảm thiểu những tác động tiêu cực của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 đối với Việt Nam, Thủ tướng Chính phủ đã chỉ đạo các bộ, ngành, địa phương triển khai đồng bộ nhiều giải pháp

Trong đó, Thủ tướng Chính phủ có yêu cầu phải 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 STEM bên cạnh ngoại ngữ, tin học trong chương trình giáo dục phổ thông

Thủ tướng Chính phủ cũng đã giao trách nhiệm cho Bộ GD&ĐT thúc đẩy triển khai giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông; tổ chức thí điểm tại một số trư ng phổ thông ngay từ năm học 2017-2018

Tất nhiên việc đưa STEM vào chương trình giáo dục phổ thông cũng sẽ gặp một số khó khăn như được nêu ra trong các hội thảo giáo dục, ví dụ như quy định thi

cử, đánh giá chất lượng cũng cần thay đổi phù hợp, hay điều kiện cơ s vật chất sơ sài các trư ng vùng nông thôn, vùng sâu vùng xa

1.3.ăPhátătri nănĕngăl căgi iăquy tăv năđ ătrongăd yăh căV tălí

1.3.1 Khái ni mănĕngăl c

Năng lực là một khái niệm tích hợp chỗ nó bao hàm cả những nội dung,

những hoạt động cần thực hiện và những tình huống trong đó diễn ra các hoạt động

Năng l c = NộỄ ếung + kĩ năng + tìnể ểuống

Chúng tôi sử dụng khái niệm:

Năng lực là sự tích hợp các kĩ năng tác động một cách tự nhiên lên các nội

dung trong một loại tình huống cho trước để giải quyết các vấn đề do những tình

1.3.2 Phát tri nănĕngăl c cho HS trung h c ph thông

Theo chương trình giáo dục phổ thông tổng thể [1] có xác định các loại năng

lực gồm:

a) Các NL chung

Là NL cơ bản, thiết yếu giúp cá nhân có thể sống, làm việc và tham gia hiệu

quả trong nhiều hoạt động vào các bối cảnh khác nhau của đ i sống xã hội Các NL này được hình thành và phát triển dựa trên bản năng di truyền của con ngư i, quá

trình giáo dục và trải nghiệm trong cuộc sống, đáp ứng yêu cầu của nhiều loại hình

hoạt động khác nhau Các NL chung của HS THPT đó là: NL tự chủ và tự học; NL

giao tiếp và hợp tác; NLGQVĐ và sáng tạo; Những năng lực chuyên môn được hình

thành, phát triển chủ yếu thông qua một số môn học, hoạt động giáo dục nhất định:

NL ngôn ngữ; NL tính toán; NL tìm hiểu tự nhiên và xã hội; NL công nghệ; NL tin

b)ăNĕngăl c chuyên môn trong môn V t lí

Do đặc thù môn học “Vật lí là một môn khoa học vừa lí thuyết vừa thực hành”

nên nó cũng có những NL đặc thù sau: NL tự chủ và tự học; NL giao tiếp và hợp tác;

NLGQVĐ và sáng tạo; NL ngôn ngữ; NL tính toán; NL tìm hiểu tự nhiên và xã hội;

NL công nghệ; NL tin học

1.3.3.ăNĕngăl c gi i quy t v năđ

Năng lực GQVĐ là khả năng của một cá nhân hiểu và giải quyết tình huống

vấn đề khi mà giải pháp giải quyết chưa rõ ràng Nó bao gồm sự sẵn sàng tham gia

vào giải quyết tình huống vấn đề đó - thể hiện tiềm năng là công dân tích cực và xây

dựng (Định nghĩa trong đánh giá PISA, 2012) Giải quyết vấn đề: Hoạt động trí tuệ được coi là trình độ phức tạp và cao nhất về nhận thức, vì cần huy động tất cả các năng lực trí tuệ của cá nhân Để GQVĐ, chủ thể phải huy động trí nhớ, tri giác, lí

luận, khái niệm hóa, ngôn ngữ, đồng th i sử dụng cả cảm xúc, động cơ, niềm tin năng lực bản thân và khả năng kiểm soát được tình thế (Theo Nguyễn Cảnh Toàn -

2012 (Xã hội học tập - học tập suốt đ i)) [15] Có thể đề xuất định nghĩa như sau:

“Năng lực GQVĐ là khả năng của một cá nhân “huy động”, kết hợp một cách linh

hoạt và có tổ chức kiến thức, kỹ năng với thái độ, tình cảm, giá trị, động cơ cá nhân,… để hiểu và giải quyết vấn đề trong tình huống nhất định một cách hiệu quả

và với tinh thần tích cực”

1.3.4 Phát tri nănĕngăl c gi i quy t v năđ trong d y h c V t lí

Tiến trình dạy học phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho HS gồm các bước:

B că1:ăT oătìnhăhu ng,ăphátăbi uăv năđ

Tình huống có vấn đề thư ng xuất hiện khi:

+ Nảy sinh mâu thuẫn giữa điều HS đã biết và điều đang gặp phải

+ Gặp tình huống bế tắc trước nội dung mới

+ Gặp tình huống, xuất phát từ nhu cầu nhận thức tại sao, như thế nào

Từ đó tổ chức để HS phát biểu vấn đề dưới dạng một câu hỏi hay một bài toán

B că2:ăGQVĐ

GV tổ chức để HS đề xuất cách GQVĐ khác nhau dựa trên các kiến thức lí thuyết cũ hay dựa trên việc nêu giả thuyết khác nhau và kiểm chứng giả thuyết, thực hiện cách giải quyết đã đề ra

B că3:ăK tălu năv năđ

Phân tích để chọn cách giải quyết đúng (lựa chọn giả thuyết đúng và loại bỏ giả thuyết sai) Nêu kiến thức hoặc kĩ năng, thái độ thu nhận được từ GQVĐ trên

B că4.ăV năd ngăki năth că

HS được hướng dẫn để vận dụng kiến thức để thực hiện các nhiệm vụ như giải các bài tập, tìm hiểu hoặc đưa ra các ứng dụng thực tiễn…

1.3.5.S c n thi t c a phát tri nănĕngăl c gi i quy t các v năđ th c ti n:

Phát triển NL GQVĐ giúp HS :

- Nắm vững kiến thức, liên hệ giữa các kiến thức liên môn

- Có khả năng vận dụng các kiến thức, kĩ năng vào cuộc sống, công việc;

- Có ý thức trách nhiệm đối với gia đình, xã hội; ý thức nâng cao chất lượng,

hiệu quả công việc

NL phát hiện và GQVĐ thực tiễn cần được hình thành, phát triển ngay từ tiểu

học

1.3.6 ăĐánhăgiáănĕngăl c gi i quy t v năđ

Trong đề tài này chúng tôi cần đánh giá hai vấn đề

+ Đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của HS

+ Đánh giá kết quả thực hiện dự án của HS

1.3.6.1 Xây d ng hệ thống ki m tra đánể gỄá ẾáẾ m Ế độ của năng l Ế GQVĐ:

D a vào b n khía c nh :

Cơ s kiến thức; Sự thành thạo; Tính độc lập; Dải (số lượng) các bối cảnh + Tùy theo cơ s kiến thức khoa học cần vận dụng (HS chỉ cần vận dụng 1 kiến

thức khoa học hay một vài kiến thức khoa học để giải quyết)

+ Dựa vào mức độ của HS tham gia GQVĐ : Đưa ra vấn đề; Nêu giả thuyết;

Lập kế hoạch thực hiện; GQVĐ; Rút ra kết luận

+ Dựa theo mức độ rõ ràng, quen thuộc hay sáng tạo của vấn đề mà HS phải

- HS đưa ra các giải pháp (với sự hướng dẫn của GV);

- HS chọn giải pháp mà mình cảm thấy thích hợp nhất, tuỳ theo tình huống đã

cho

- Với sự hướng dẫn của GV, HS thực hiện giải pháp của mình và điều chỉnh

khi cần thiết

- HS có thể đánh giá cách làm của mình thông qua các câu hỏi hướng dẫn

Bảng 1.1 Cấu trúc và mức độ biểu hiện của năng lực GQVĐ thực tiễn:

M3 Phân tích rõ ràng các thông tin liên quan

M1 Nêu được một số ý tư ng giải quyết

M2 Phát biểu được ý tư ng thành giải pháp

M3 Trao đổi với các thành viên trong nhóm,

thống nhất về sự giống, khác nhau giữa các

giải pháp

2.4 Đánh giá, chọn

ra giải pháp tối ưu

M1 Chỉ ra một vài ưu nhược điểm của các

giải pháp đề ra

M2 Chỉ rõ ưu nhược điểm của các giải pháp

M3 Chọn được giải pháp tối ưu nhất

M3 Thực hiện giải pháp, đánh giá sau mỗi bước, kịp th i điều chỉnh nếu có sai sót

M1 Vận dụng được ý tư ng vừa hoàn thiện

vào hoàn cảnh mới

M2 Vận dụng được ý tư ng vào hoàn cảnh

mới và đề xuất được các ý tư ng khác liên

quan

1.3.6.2 S phát tri n năng l c GQVĐ tể c ti n qua các hoạt động theo STEM

Xây d ng tỄỪu Ếểí đánể gỄá k t quả th c hiện d án của HS

Đánh giá kết quả thực hiện dự án của HS nhằm kiểm tra giả thuyết của đề tài

chúng ta vừa đánh giá định tính vừa đánh giá định lượng

*ăTiêuăchíăđánhăgiáăđ nh tính

Căn cứ vào quá trình quan sát, theo dõi HS trong quá trình học tập và kết quả

hoạt động dự án, có thể đánh giá định tính dựa theo các tiêu chí sau:

- Trong các sản phẩm dự án, các em có giới thiệu cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của các thiết bị, cung cấp thông tin về sản phẩm, có thể hiện khả năng tìm tòi cũng như sự hiểu biết sâu sắc về các thiết bị mà các em tiến hành nghiên cứu - Khả năng chế tạo thiết bị của HS

- Khă năng liên hệ thực tiễn, vận dụng lí thuyết vào thực tiễn

*ăTiêuăchíăđánhăgiáăđ nhăl ng

Căn cứ vào điểm đánh giá sản phẩm dự án của các nhóm, chúng ta sẽ đánh giá

kết quả thực hiện dự án của HS về mặt định lượng Chúng ta căn cứ vào kết quả hoạt động dự án và sản phẩm dự án công bố của HS Thông qua kết quả này, chúng ta sẽ đánh giá khả năng thuyết trình về sản phẩm, thể hiện sự thông hiểu, nắm vững, vận

dụng được sơ đồ cấu tạo, nguyên lí hoạt động trong lí thuyết vào thực tiễn, đặc biệt

là nắm rõ những ứng dụng cụ thể của sản phẩm trong từng trư ng hợp cụ thể Bảng tiêu chí đánh giá bao gồm bảng tiêu chí đánh giá bài trình diễn PowerPoint và sản

- Đặt câu hỏi về sự vật, hiện tượng

- Phân tích, tóm tắt thông tin liên quan

2 Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến

Sản phẩm mô hình, thiết bị, hệ

thống hóa kiến thức, giới thiệu các

ứng dụng, các khuyến nghị, đề xuất

mới…

- Đánh giá, chọn ra giải pháp tối ưu

- Thực hiện giải pháp dựa trên ý tư ng mới

5 Báo cáo sản phẩm, trao đổi, thảo

luận, các ứng dụng hoặc m rộng

6 Đánh giá hoạt động qua việc theo

dõi sự đóng góp của cá nhân với

nhóm, sản phẩm nhóm, qua trình

bày, thảo luận

- Đánh giá giải pháp vừa thực hiện

- Đề xuất biện pháp hoàn thiện

- Vận dụng vào hoàn cảnh cụ thể hoặc hoàn cảnh mới

1.3.7 M t s bi n pháp phát tri nănĕngăl căGQVĐăth c ti n c a h c sinh:

a Thể hiện rõ ràng quan điểm phát triển NL GQVĐ thực tiễn trong xây dựng chương trình môn Khoa học

- Đưa vào mục tiêu giáo dục của môn học

- Thể hiện trong cấu trúc và lựa chọn nội dung (trong đó có thể đưa vào các

“nhóm tình huống, bối cảnh” như về “cuộc sống và sức khỏe”; “Trái Đất và môi trư ng”; “ công nghệ”; …)

- Thể hiện trong tài liệu dạy học : …

b Xây dựng và sử dụng các câu hỏi, bài tập, tình huống có nội dung thực tiễn

trong các hoạt động dạy học khác nhau (nghiên cứu xây dựng kiến thức mới; củng

cố, vận dụng kiến thức; ôn tập; hoặc kiểm tra-đánh giá)

c Sử dụng các hình thức, PPDH nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của

học sinh, tăng cư ng sự tham gia hiệu quả của học sinh trong giải quyết các vấn đề

thực tiễn Sử dụng các PPDH tích cực, dạy học dựa trên sự tìm tòi, khám phá trong

đó xuất phát từ kiến thức, kĩ năng, kinh nghiệm ban đầu của ngư i học; các sự vật,

hiện tượng cần tìm tòi, khám phá gắn kết với môi trư ng sống của HS và bản thân

HS VD : Dạy học giải quyết vấn đề; dạy học bằng phương pháp thực nghiệm

1.4 K TăLU NăCH NGă1

Nghiên cứu cơ s lí luận của việc tổ chức hoạt động trải nghiệm trong chương trình giáo dục trong nhà trư ng chúng tôi thấy:

- Trước yêu cầu đổi mới về phương pháp dạy học trong chương trình giáo dục phổ thông tổng thể năm 2018 thì hoạt động trải nghiệm là hoạt động giáo dục bắt buộc

- Dạy học gắn với hoạt động trải nghiệm giúp các bài học gắn liền với thực tiễn,

có vai trò quan trọng trong việc rèn luyện khả năng tư duy sáng tạo, phát triển năng lực sáng tạo và năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn của HS Điều này cũng phù hợp với xu thế đổi mới chung của nền giáo dục nước nhà cũng như trên thế giới, đó là việc dạy học gắn với thực tế

- Việc phát triển của năng lực GQVĐ thực tiễn có thể được thực hiện thông qua các hoạt động trải nghiệm

- Với đặc thù chương trình giáo dục và HS tại trư ng THPT Ông Ích Khiêm thì việc dạy học gắn với các hoạt động trải nghiệm là rất quan trọng và phù hợp

-Thông qua dạy học trải nghiệm,HS được đóng vai trò lần đầu là các nhà khoa học nên tạo nên sự hào hứng, tập trung cao độ,ngoài ra cũng là tiền đề để HS tiếp tục phát huy những sáng kiến mới

CH NGă2

XỂYăD NG VẨăT ăCH CăD YăH CăTHEO CH ăĐ

2.1 XỂYă D NGă CỄCă HO Tă Đ NGă D Yă H Că TR Iă NGHI Mă CH ă Đ ă

“L CăH NGăTỂM,L CăLIăTỂM”

2.1.1 Tên ch đ :”THI T K MÁY QUAY LI TÂM LÀM KHÔ QU NăỄO”

(Số tiết :2)

2.1.2 Mô t ch đ :

Bạn đã nhìn thấy hoặc đã thực hiện việc “vẩy rau sống” để tách nước khỏi rau hay quan sát cách vắt nước từ quần áo trong máy giặt Bạn cũng có thể đã xem cách quay để lấy mật ong từ các miếng sáp ong

Chúng ta có thể khai thác các đặc tính này của chuyển động tròn để có thể chế tạo các máy quay li tâm đơn giản dùng trong đ i sống hàng ngày như: Tách nước khỏi các bề mặt như quần áo, rau, tách mật ong khỏi miếng sáp khi không có nguồn điện

Theo đó HS phải tìm hiểu và chiếm lĩnh các kiến thức mới về:

+Lực hướng tâm ( Bài 14 SGK vật lí 10)

Đồng th i phải vận dụng các kiến thức cũ bài:

+Chuyển động tròn đều (Bài 5 SGK vật lí 10)

2.1 3.M cătiêu:

a Kiến thức

- Nêu được đặc điểm và bản chất của lực hướng tâm

- Nêu và chỉ ra được đặc điểm của chuyển động li tâm

- Nêu được một số ví dụ về chuyển động li tâm trong thực tiễn

- Chỉ ra được các ứng dụng cơ bản của lực hướng tâm, li tâm trong đ i sống

b Kỹ năng

- Kỹ năng thu thập và xử lí thông tin về máy quay li tâm cụ thể là kỹ năng phân tích, đánh giá, tổng hợp…từ nhiều nguồn khác nhau sách, báo, internet, phương tiện

truyền thông…) để giải quyết nhiệm vụ đặt ra

- Chọn lọc các thông tin đã tìm hiểu được về máy quay ly tâm để sử dụng trong

nghiên cứu lí thuyết và làm thực nghiệm về máy quay li tâm

- Xác định được các bộ phận của máy quay li tâm về hình dạng và kích thước

- Vẽ được cách bố trí các bộ phận của máy quay li tâm

- Thiết kế chế tạo, được máy quay li tâm từ các vật liệu đơn giản

- Xây dựng được báo cáo giới thiệu sản phẩm

- Giới thiệu và trao đổi về sản phẩm nhóm

c Thái độ

- Say mê tìm tòi, sáng tạo đến các vấn đề thiết kế, chế tạo máy quay li tâm

- Tích cực hợp tác trong hoạt động nhóm, nhiệt tình khi thực hiện nhiệm vụ

tham gia vào hoạt động về máy quay li tâm

- Chân thành trao đổi, chia sẻ với bạn bè và thầy cô

- Có ý thức tập thể, trách nhiệm cao

- Kiên trì, vượt khó để thực hiện nhiệm vụ

d.Định hướng phát triển các năng lực

2.1.4 Ti n trình d y h c:

C U TH C TI N

a M căđích:

+HS trình bày được các kiến thức cơ bản về chuyển động tròn đều, lực hướng

tâm và nhận thức được sự tồn tại của lực li tâm

+Tiếp nhận được nhiệm vụ thiết kế máy quay li tâm đơn giản không dùng

nguồn điện và hiểu rõ các yêu cầu đánh giá sản phẩm

b.ăN iădung:

+GV tổ chức cho HS quan sát các hình ảnh, video về các hoạt động,hiện tượng trong đ i sống liên quan đến lực li tâm và các loại máy li tâm cơ bản dùng trong công nghiệp

+Từ các ví dụ thực tế trên, GV giao nhiệm vụ cho HS thực hiện dự án”Thiết kế máy quay li tâm làm khô quần áo đơn giản không dùng đến nguồn điện” dựa trên các kiến thức cơ bản về lực hướng tâm, lực li tâm

+ GV thống nhất với HS về kế hoạch triển khai dự án và yêu cầu đánh giá sản phẩm của dự án

c.ăD ăki năs năph măho tăđ ngăc aăh căsinh:

Kết thúc hoạt động, HS cần đạt được các sản phẩm sau:

+ Bản ghi chép kiến thức mới về lực li tâm

+Bảng mô tả nhiệm vụ của dự án và nhiệm vụ các thành viên; th i gian thực hiện dự án và các yêu cầu đánh giá sản phẩm của dự án

d.ăCáchăth căt ăch căho tăđ ng:

B că1 Đặt vấn đề, chuyển giao nhiệm vụ

Từ những nhu cầu, vấn đề trong cuộc sống, hướng học sinh đến việc kết hợp lí

thuyết để chế tạo sản phẩm giải quyết vấn đề trên, GV đặt ra câu hỏi cho HS trả l i:

+Chúng ta có thể làm khô quần áo trong điều kiện thời tiết mưa, độ ẩm cao

+Cách đó có ưu nhược điểm gì?

GV tổng kết bổ sung chỉ ra được cách cơ bản như: vắt tay, nhưng cách đó tồn tại nhược điểm tốn sức, tốn công đối với lượng quần áo nhiều.Đối với những loại quá khổ như chăn, mùng, mền thì cần nhiều ngư i phối hợp mới vắt được

B că2 HS làm thí nghiệm khám phá kiến thức

GV đặt vấn đề giới thiệu thí nghiệm: Một vật nhỏ đặt trên 1 đĩa đặc quay xung

quanh trục của nó.Nếu ta tăng dần tốc độ quay của đĩa đến một giá trị nào đó th

+GV chia HS thành các nhóm từ 6–8 học sinh (Dành th i gian cho các nhóm bầu nhóm trư ng, thư kí)

+ GV nêu mục đích và hướng dẫn tiến hành thí nghiệm

Mục đích: Giúp HS nhận ra được sự tồn tại của lực li tâm, và điều kiện xuất

hiện lực li tâm

GV phát các dụng cụ cho HS tiến hành thí nghiệm

+HS làm thí nghiệm theo nhóm, GV quan sát hỗ trợ nếu cần

+ Đại diện HS các nhóm trình bày kết quả thí nghiệm và kết luận

+ GV nhận xét, chốt kiến thức:Nếu tăng tốc độ của đĩa quay đến một giá trị nào

đó thì lực ma sát nghỉ cực đại nhỏ hơn lực hướng tâm cần thiết, khi ấy vật trượt trên đĩa ra xa tâm quay rồi văng ra khỏi đĩa theo phương tiếp tuyến với quỹ đạo, chuyển động như vậy của vật gọi là chuyển động ly tâm

B că3.ăGiao nhiệm vụ cho HS và xác lập tiêu chí đánh giá sản phẩm

GV nêu nhiệm vụ: Căn cứ vào kết quả thí nghiệm vừa tiến hành, các nhóm sẽ thực hiện dự án”Thiết kế máy quay li tâm làm khô quần áo”

Sản phẩm hoàn thành được đánh giá cụ thể như sau:

Bảng 2.1 Đánh giá khả năng hoạt động của máy vắt khô quần áo

Máy vắt khô quần áo Tốt Trung bình Chưa đạt Phù hợp về kích thước với quần áo cần vắt

Cho phép di chuyển đến lặp đặt lại một vị trí

mới

Phù hợp với khả năng tác động của con ngư i

Dễ thực hiện chế tạo

Chế tạo từ vật liệu dễ kiếm, dễ gia công

Vắt nước làm quần áo hết sũng nước

Đảm bảo độ bền khi sử dụng

BướẾ 4.GV thống nhất kế hoạch triển khai

Bảng 2.2 Các hoạt động và thời lượng

Hoạt động 1: Giao nhiệm vụ dự án Tiết 1

Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và

chuẩn bị bản thiết kế sản phẩm để báo cáo

Trước 1 tuần (HS tự học nhà

theo nhóm)

Hoạt động 3: Báo cáo phương án thiết kế Tiết 2

Hoạt động 4: Chế tạo, thử nghiệm sản phẩm 1 tuần (HS tự làm nhà theo

nhóm)

Hoạt động 5: Triển lãm, giới thiệu sản phẩm Tiết 3

Trong đó, GV nêu rõ nhiệm vụ nhà của hoạt động 2:

+Nghiên cứu kiến thức liên quan: Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy

quay li tâm

+Tiến hành thảo luận bản vẽ thiết kế sản phẩm

+Tiến hành thảo luận vật liệu chế tạo sản phẩm cũng như cách gia công

Bảng 2.3 Mô tả những vật dụng đơn giản có thể sử dụng

Tên bộ phận Kích thước Vật liệu Cách tìm,

gia công

Bản vẽ tổng

thể máy

GV Ế n nể n mạnể: Khi báo cáo phương án thiết kế sản phẩm học sinh phải

vận dụng kiến thức nền đã kể ở trên để giải thích, tr nh bày nguyên lí hoạt động của sản phẩm V vậy, yêu cầu này có trọng số điểm lớn nhất

HỊạt động 2: NGHIểNă C Uă V ă MỄYă QUAYă LIă TỂMă VẨă Đ ă XU Tă

GI IăPHỄPăTHI TăK ăMỄYăQUAYăLIăTỂM

GV đôn đốc, hỗ trợ tài liệu, giải đáp thắc mắc cho các nhóm khi cần thiết

c.D ăki năs năph măho tăđ ngăc aăh căsinh:

Kết thúc hoạt động, HS cần đạt được các sản phẩm sau:

+ Bài ghi của cá nhân về các kiến thức liên quan;

+ Bản vẽ về mô hình máy quay li tâm đối với từng nhóm

+ Bảng tóm tắt thông tin vật liệu cần thiết và cách gia công sản phẩm

+ Bài thuyết trình về bản vẽ và bản thiết kế

d.ăCáchăth căt ăch căho tăđ ng:

+Các thành viên trong nhóm đọc bài 14 SGK vật lí 10CB

Trong đó cần hướng dẫn xác định được các kiến thức trọng tâm như sau:

Lực ly tâm là một lực quán tính xuất hiện trên mọi vật nằm yên trong hệ quy chiếu quay so với một hệ quy chiếu quán tính Nó là hệ quả của trư ng gia tốc, xuất hiện trong hệ quy chiếu phi quán tính mà trong trư ng hợp này là hệ quy chiếu quay

Cũng có thể hiểu lực ly tâm là phản lực của lực hướng tâm tác động vào vật đang chuyển động theo một đư ng cong (thành phần lực vuông góc với vận tốc và làm đổi hướng vận tốc), để giữ cho vật nằm cân bằng trong hệ quy chiếu quay

Điều kiện để xuất hiện lực li tâm là:Khi lực ma sát nghỉ cực đại nhỏ hơn lực hướng tâm cần thiết

– HS làm việc nhóm:

Chia sẻ với các thành viên khác trong nhóm về kiến thức đã tìm hiểu được Ghi

tóm tắt lại các kiến thức vào vở cá nhân

Để giúp HS thiết kế bản vẽ thì GV đặt các câu hỏi cho HS trả l i:

Chế tạo một thiết bị đơn giản để làm giảm đáng kể lượng nước trên quần áo Thiết bị này hoạt động dựa trên nguyên tắc nào?

Trả lời:Lực li tâm

Một thiết bị như vậy sẽ cần phải giải quyết các nhiệm vụ gì?

Trả lời:Giảm đáng kể lượng nước trong quần áo ướt

Nó được cấu tạo như thế nào?

Trả lời :Từ các vật dụng đơn giản như sọt rác, lồng quạt, lồng giặt cũ…

Chúng ta thực hiện chế tạo như thế nào?

Trả lời: Dựa trên nguyên tắt hoạt động của lực li tâm, đai truyền chuyển động

+Dựa trên các câu hỏi và câu trả l i, HS thảo luận thành nhóm và tiến hành

thiết kế bản vẽ trên giấy A4 và trình chiếu Powerpoint

Chuẩn bị bài trình bày bản thiết kế, giải thích nguyên lí hoạt động