thiết kế dạy học một số chủ đề STEM chương “Cơ sở của nhiệt động lực học” – Vật lý 10 nhằm giúp HS vận dụng kiến thức vào thực tế, đồng thời trải nghiệm, sáng tạo những vấn đề lí thuyết
Trang 1ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
Trang 2ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
Trang 3LỜI CẢM ƠN
Những dòng đầu tiên trong cuốn khóa luận này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Phùng Việt Hải trong suốt thời gian làm khóa luận thầy luôn nhiệt tình đôn đốc và tận tình hướng dẫn tôi từ khi hình thành ý tưởng đến khi hoàn thành cuốn khóa luận này hoàn chỉnh
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo, cô giáo trong tổ phương pháp dạy vật lí, Ban Chủ nhiệm khoa Vật lí – Trường ĐHSP Đà Nẵng tạo điều kiện giúp tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban giám hiệu trường trung học phổ thông FPT, Đà Nẵng, thầy giáo, cô giáo trong tổ Vật lí cùng các em học sinh của trường đã hỗ trợ và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành khóa luận này
, ngày tháng … năm …
Sinh viên thực hiện
(Ký và ghi rõ họ tên)
Trang 4MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN 1
MỤC LỤC 2
DANH MỤC BẢNG BIỂU 5
DANH MỤC HÌNH ẢNH 6
MỞ ĐẦU 7
1 Lý do chọn đề tài 7
2 Tổng quan vấn đề nghiên cứu 8
3 Mục tiêu nghiên cứu 8
4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 8
5 Nhiệm vụ nghiên cứu 8
6 Phương pháp nghiên cứu 9
7 Cấu trúc khóa luận 9
CHƯƠNG 1: LÝ LUẬN VỀ GIÁO DỤC STEM VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM TRONG TRƯỜNG TRUNG HỌC 10
1.1 Khái niệm giáo dục STEM 10
1.2 Mục tiêu giáo dục STEM 11
1.3 Chủ đề STEM 11
1.4 Phân loại chủ đề STEM 13
1.5 Một số năng lực được hình thành thông qua dạy học chủ đề STEM 14
1.5.1 Phát triển năng lực sáng tạo của học sinh thông qua dạy học chủ đề STEM……… 14
1.5.2 Phát triển tư duy kỹ thuật của học sinh thông qua dạy học chủ đề STEM ….……… 16
1.6 Quy trình thiết kế chủ đề STEM 18
1.7 Tiến trình tổ chức dạy học chủ đề STEM 22
KẾT LUẬN CHƯƠNG I 26
Trang 5CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ NỘI DUNG VÀ TIẾN TRÌNH TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ CHỦ ĐỀ STEM CHƯƠNG “CƠ SỞ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC” - VẬT LÝ 10 27
2.1 Phân tích nội dung kiến thức chương “Cơ sở của nhiệt động lực học” theo định
hướng giáo dục STEM 27
2.1.1 Phân tích nội dung kiến thức 27
2.1.2 Ứng dụng trong thực tiễn 30
2.2 Thiết kế một số chủ đề STEM trong chương “Cơ sở của nhiệt động lực học” 30
2.2.1 Chủ đề “Máy làm mát mini di động” 31
2.2.2 Chủ đề “Động cơ nhiệt” 33
2.2.3 Chủ đề “Chiếc thuyền vui nhộn” 36
2.3 Tổ chức dạy học một số chủ đề STEM trong chương “Cơ sở của nhiệt động lực học” 39 2.3.1 Tổ chức dạy học chủ đề: “Máy làm mát mini di động” 39
2.3.2 Tổ chức dạy học chủ đề: “Động cơ nhiệt” 52
2.3.3 Tổ chức dạy học chủ đề: “Chiếc thuyền vui nhộn” 63
2.4 Công cụ đánh giá chủ đề STEM theo định hướng phát huy tính sáng tạo và tư duy kĩ thuật của học sinh 76
2.4.1 Tiêu chí đánh giá tính sáng tạo của học sinh trong dạy học chủ đề STEM………76
2.4.2 Tiêu chí đánh giá tư duy kỹ thuật của học sinh trong dạy học chủ đề STEM………79
2.4.3 Xây dựng bộ công cụ đánh giá hoàn chỉnh cho từng chủ đề 81
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 83
CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 84
3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 84
3.2 Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 84
3.3 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 84
3.4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 84
Trang 63.5 Những thuận lợi và khó khăn gặp phải khi tiến hành thực nghiệm sư phạm 84
3.5.1 Thuận lợi 84
3.5.2 Khó khăn 85
3.6 Kết quả thực nghiệm sư phạm 85
3.6.1 Phân tích diễn biến thực nghiệm sư phạm 85
3.6.2 Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm đối với mục tiêu giáo dục STEM………88
3.6.3 Đánh giá chung 95
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 96
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 97
1 Kết luận 97
2 Kiến nghị 97
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 98
Ý KIẾN CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN 100
Trang 7DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 Chuẩn kiến thức kĩ năng của chương “Cơ sở của nhiệt động lực học” 27
Bảng 2.2 Một số chủ đề STEM có thể xây dựng chương “Cơ sở của nhiệt động lực học” 31
Bảng 2.3 Xây dựng nội dung các hoạt động dạy học của chủ đề STEM “Máy làm mát mini di động” 32
Bảng 2.4 Lập kế hoạch dạy học chủ đề STEM “Máy làm mát mini di động” 33
Bảng 2.5 Xây dựng nội dung các hoạt động dạy học của chủ đề STEM “Động cơ nhiệt” 35
Bảng 2.6 Lập kế hoạch dạy học chủ đề STEM “Động cơ nhiệt” 35
Bảng 2.7 Xây dựng nội dung các hoạt động dạy học của chủ đề STEM “Chiếc thuyền vui nhộn” 37
Bảng 2.8 Lập kế hoạch dạy học chủ đề STEM “Chiếc thuyền vui nhộn” 38
Bảng 2.9 Thiết bị và vật liệu chế tạo mô hình máy làm mát mini di động 48
Bảng 2.10 Tiêu chí đánh giá báo cáo máy làm mát mini di động 50
Bảng 2.11 Thiết bị và vật liệu chế tạo mô hình động cơ Stirling 61
Bảng 2.12 Tiêu chí đánh giá báo cáo động cơ Stirling 63
Bảng 2.13 Thiết bị và vật liệu chế tạo thuyền nến 72
Bảng 2.14 Tiêu chí đánh giá báo cáo thuyền nến 75
Bảng 2.15 Tiêu chí đánh giá tính sáng tạo của học sinh trong dạy học STEM 79
Bảng 2.16 Tiêu chí đánh giá tư duy kỹ thuật của học sinh trong dạy học 81
Bảng 3.1 Kết quả đánh giá báo cáo máy làm mát mini di động 91
Trang 8DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Mục tiêu giáo dục STEM 11
Hình 1.2 Tiêu chí của chủ đề STEM 12
Hình 1.3 Sơ đồ thể hiện khái niệm sáng tạo của học sinh 14
Hình 1.4 Quy trình thiết kế chủ đề STEM 19
Hình 1.5 Sơ đồ tiến trình tổ chức dạy học chủ đề STEM ở trường trung học 23
Hình 2.1 Sơ đồ logic nội dung kiến thức chương “Cơ sở của nhiệt động lực học” 28
Hình 2.2 Ấn xuống mạnh và nhanh pit-tông của xilanh chứa khí làm nội năng của nó thay đổi 29
Hình 2.3 Đun xilanh chứa không khí trên ngọn lửa đèn cồn làm nội năng của nó thay đổi 29
Hình 2.4 Mô hình máy làm mát mini di động 47
Hình 2.5 Kích thước mô hình máy làm mát mini di động 49
Hình 2.6 Động cơ nhiệt 58
Hình 2.7 Nguyên tắc hoạt động của động cơ nhiệt 58
Hình 2.8 Mô hình động cơ Stirling 59
Hình 2.9 Cấu tạo động cơ Stirling loại pit-tông tự do với nguồn nóng có nhiệt độ cao 59
Hình 2.10 Thuyền nến 71
Hình 3.1 Các nhóm gia công, chế tạo máy làm mát mini di động 86
Hình 3.2 Mô hình máy làm mát mini di động của các nhóm 86
Hình 3.3 Cuộc đua “Mùa hè sáng tạo” 87
Hình 3.4 Báo cáo máy làm mát mini di động (1) 87
Hình 3.5 Báo cáo máy làm mát mini di động (2) 87
Trang 9MỞ ĐẦU
1 Lý do chọn đề tài
Chúng ta đang sống trong thời đại hòa nhập cao giữa các quốc gia có văn hóa khác nhau, nhu cầu trao đổi công việc và nhân lực cũng ngày một cao Bối cảnh đó đòi hỏi ngành giáo dục cũng cần chuẩn bị cho học sinh những kỹ năng và kiến thức theo chuẩn toàn cầu Giáo dục STEM là một trong những xu hướng giáo dục đang được coi trọng ở nhiều quốc gia trên thế giới Giáo dục STEM về bản chất được hiểu là trang bị cho người học những kiến thức và kỹ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học Các kiến thức và kỹ năng này phải được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau, giúp học sinh không chỉ hiểu biết về nguyên lý mà còn có thể thực hành và tạo ra được những sản phẩm trong cuộc sống hằng ngày Chỉ thị số 16/CT-TTg ra ngày 4/5/2017 về việc tăng cường năng lực tiếp cận cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ 4, cùng với Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể, được
Bộ Giáo dục và Đào tạo chính thức ban hành tháng 12/2018 đã cho thấy, giáo dục STEM đang được kì vọng sẽ là bước đột phá mang lại hiệu quả to lớn trong công cuộc đổi mới căn bản, toàn diện nền giáo dục Việt Nam
Tuy nhiên, hiện trạng dạy và học theo mô hình STEM tại Việt Nam vẫn còn nhiều vấn đề cần giải quyết như cơ sở vật chất chưa đáp ứng được nhu cầu dạy và học, chương trình kiểm tra và đánh giá còn lý thuyết hàn lâm, thiếu thực hành, không coi trọng công nghệ và kĩ thuật, tâm lý của đa phần học sinh vẫn là học để thi và nhận thức về việc “Học” của phần lớn phụ huynh vẫn theo cách truyền thống… Bên cạnh
đó, phương pháp giáo dục STEM còn khá mới mẻ nên cần được sự quan tâm và nhận thức của toàn xã hội Cải cách giáo dục là điều tất yếu, triển khai giáo dục STEM để đón đầu xu hướng phát triển giáo dục sẽ đặt nền móng vững chắc cho sự phát triển của đất nước trong tương lai
Với những tồn tại và yêu đầu đặt ra mang tính thời đại nêu trên thì tôi mong rằng, giáo dục STEM sẽ thu hẹp khoảng cách giữa hàn lâm và thực tiễn, tạo ra những con người có năng lực làm việc “tức thì” trong môi trường có tính sáng tạo cao và sử dụng trí óc có tính chất công việc ít lặp lại trong thế kỷ 21
Trong phạm vi nghiên cứu của sinh viên Đại học Sư Phạm – Đại học Đà Nẵng thì tôi nhận thấy hướng nghiên cứu này còn chưa sâu và sản phẩm còn khá ít Vậy nên,
Trang 10thiết kế dạy học một số chủ đề STEM chương “Cơ sở của nhiệt động lực học” – Vật lý
10 nhằm giúp HS vận dụng kiến thức vào thực tế, đồng thời trải nghiệm, sáng tạo những vấn đề lí thuyết để tạo ra các sản phẩm Chính vì những lý do trên, tôi quyết định lựa chọn đề tài: “THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ CHỦ ĐỀ STEM CHƯƠNG “CƠ SỞ CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC” - VẬT LÝ 10” để tiến hành nghiên cứu
2 Tổng quan vấn đề nghiên cứu
Trong phạm vi nghiên cứu của sinh viên ở Đại học Sư phạm - Đại học Đà Nẵng thì chưa có nhiều các công trình khai thác sâu về lĩnh vực này Tôi đã có nghiên cứu căn bản về STEM ở mức độ Nghiên cứu khoa học của sinh viên, hi vọng với nền móng
đó, tôi có thể đi sâu hơn, hoàn thiện hơn và cụ thể hóa qua chương “Cơ sở của nhiệt
động lực học” ở Vật lí 10 trong Khóa luận này
3 Mục tiêu nghiên cứu
- Thiết kế được một số chủ đề STEM liên quan đến các kiến thức chương “Cơ sở của nhiệt động lực học” cho học sinh lớp 10
- Tổ chức dạy học chủ đề STEM nhằm phát triển năng lực sáng tạo và tư duy kĩ thuật của học sinh
4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
a Đối tượng nghiên cứu
- Cơ sở lý luận về giáo dục STEM và tổ chức dạy học STEM trong trường trung học
- Nội dung kiến thức chương “Cơ sở nhiệt động lực học” theo định hướng giáo dục STEM
b Phạm vi nghiên cứu
- Hoạt động dạy và học một số kiến thức chương “Cơ sở của nhiệt động lực học” –
Vật lí 10 ở trường phổ thông
5 Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu cơ sở lý luận về giáo dục STEM và dạy học chủ đề STEM định hướng
phát triển một số năng lực cho học sinh THPT
- Phân tích nội dung kiến thức chương “Cơ sở của nhiệt động lực học” - Vật lí 10 theo định hướng giáo dục STEM
Trang 11- Thiết kế một số chủ đề STEM trong chương “Cơ sở của nhiệt động lực học” – Vật
- Thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá giả thuyết khoa học
6 Phương pháp nghiên cứu
a Phương pháp nghiên cứu lý luận:
• Nghiên cứu chương trình, nội dung sách giáo khoa, sách GV và các tài liệu có liên quan để xác định kiến thức, kĩ năng, thái độ mà HS cần nắm vững
• Nghiên cứu và nắm vững mục tiêu chung trong giáo dục, mục tiêu giáo dục của môn Vật lý ở trường phổ thông hiện nay
• Nghiên cứu tài liệu liên quan đến các cách thức tổ chức hoạt động theo định hướng STEM phát triển năng lực giải quyết vấn đề của HS hiện nay
b Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm:
Dùng phiếu điều tra để khảo sát tính khả thi của chủ đề và là cơ sở để
sửa chữa, bổ sung ưu - khuyết điểm của đề tài nghiên cứu
c Phương pháp thực nghiệm sư phạm:
Thực nghiệm dạy học một số chủ đề đã thiết kế trong dạy học chương
“Cơ sở của nhiệt động lực học” trong dạy học vật lí 10
7 Cấu trúc khóa luận
Ngoài phần mở đầu, phần kết luận và kiến nghị, tài liệu tham khảo và mục lục thì mội dung của khóa luận được cấu trúc thành 3 chương:
Chương 1 Lý luận về giáo dục STEM và tổ chức dạy học STEM trong trường
trung học
Chương 2 Thiết kế nội dung và tiến trình tổ chức dạy học một số chủ đề STEM
chương “Cơ sở của nhiệt động lực học” – Vật lí 10
Chương 3 Thực nghiệm sư phạm
Trang 12CHƯƠNG 1: LÝ LUẬN VỀ GIÁO DỤC STEM VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC
STEM TRONG TRƯỜNG TRUNG HỌC 1.1 Khái niệm giáo dục STEM [4]
Giáo dục STEM trong trường trung học là quan điểm dạy học định hướng phát triển năng lực học sinh thuộc các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học
Các kiến thức và kĩ năng về Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học được tổ chức dạy học tích hợp theo chủ đề nhằm giúp học sinh vận dụng kiến thức để giải quyết vấn đề thực tiễn mang lại hiệu quả và có giá trị
STEM là cách viết lấy chữ cái đầu tiên trong tiếng Anh của các từ: Science, Technology, Engineering, Maths
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 hằng ngày
Technogogy (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 mới 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
Maths (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
Thuật ngữ STEM được dùng trong hai ngữ cảnh khác nhau đó là ngữ cảnh giáo
dục và ngữ cảnh nghề nghiệp
Đối với ngữ cảnh giáo dục, STEM nhấn mạnh đến sự quan tâm của nền giáo dục
đối với các môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học Quan tâm đến việc tích hợp các môn học trên gắn với thực tiễn để nâng cao năng lực cho người học Giáo dục
Trang 13STEM 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
Đối với ngữ cảnh nghề nghiệp, STEM được hiểu là nghề nghiệp thuộc các lĩnh vực
Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học
1.2 Mục tiêu giáo dục STEM [4]
Hình 1.1 Mục tiêu giáo dục STEM
❖ Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học thuộc về STEM cho học sinh
Đó là những kiến thức, kĩ 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 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 cốt lõi 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 kỉ 21 Bên cạnh những hiểu biết về các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán học, học sinh sẽ được phát triển tư duy phản biện, khả năng hợp tác để thành công
❖ Định hướng nghề nghiệp cho học sinh:
Giáo dục STEM sẽ tạo cho học sinh có những kiến thức, kỹ năng mang tính nền tảng cho việc học tập ở các bậc học cao hơn cũng như cho nghề nghiệp trong tương lai của học sinh Từ đó, góp phần xây dựng lực lượng lao động có năng lực, phẩm chất tốt, đặc biệt là lao động trong lĩnh vực STEM nhằm đáp ứng mục tiêu xây dựng và phát triển đất nước
1.3 Chủ đề STEM [4]
Chủ đề dạy học STEM trong trường trung học (gọi tắt là chủ đề STEM) là chủ đề dạy học được thiết kế dựa trên vấn đề thực tiễn kết hợp với chuẩn kiến thức, kỹ năng
Mục tiêu giáo dục STEM
Trang 14của các môn khoa học trong chương trình phổ thông Trong quá trình dạy học, giáo viên tổ chức cho học sinh làm việc nhóm, sử dụng công nghệ truyền thống và hiện đại, công cụ toán học để tạo ra sản phẩm có tính ứng dụng thực tế, phát triển kỹ năng và
tư duy của học sinh
Chủ đề STEM cần đảm bảo các tiêu chí: giải quyết vấn đề thực tiễn, kiến thức trong chủ đề thuộc lĩnh vực STEM, định hướng hoạt động – thực hành, làm việc nhóm Cụ thể:
Hình 1.2 Tiêu chí của chủ đề STEM
❖ Chủ đề STEM hướng tới giải quyết các vấn đề trong thực tiễn
Vận dụng kiến thức STEM để giải quyết các vấn đề thực tiễn chính là mục tiêu của dạy học theo quan điểm giáo dục STEM Do vậy, chủ đề STEM không phải là để giải quyết các vấn đề mang tính tưởng tượng và xa rời thực tế mà nó luôn hướng đến giải quyết các vấn đề các tình huống trong xã hội, kinh tế, môi trường trong cộng đồng địa phương của họ cũng như toàn cầu
❖ Các kiến thức trong lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề
Tiêu chí này nhằm đảm bảo theo đúng tinh thần giáo dục STEM, qua đó mới phát triển được những năng lực chuyên môn liên quan Khoa học, Kỹ thuật, Công nghệ, Toán học
❖ Chủ đề STEM định hướng hoạt động - thực hành
Tiêu chí chủ
đề STEM
Kiến thức thuộc lĩnh vực STEM
Giải quyết vấn đề thực tiễn
Định hướng hoạt động -thực hànhLàm việc
nhóm
Trang 15Định hướng hoạt đông - thực hành là một tiêu chí của quan điểm giáo dục STEM nhằm hình thành và phát triển năng lực kết hợp lý thuyết và thực hành cho học sinh Điều này sẽ giúp học sinh có được kiến thức từ kinh nghiệm thực hành chứ không phải chỉ từ lý thuyết Bằng cách xây dựng các bài giảng theo chủ đề và dựa trên thực hành, học sinh sẽ hiểu sâu về lý thuyết, nguyên lý thông qua các hoạt động thực tế
❖ Học sinh làm việc nhóm để thực hiện chủ đề STEM
Trên thực tế có những chủ đề STEM vẫn có thể triển khai cá nhân Tuy nhiên, làm việc theo nhóm là hình thức làm việc phù hợp trong việc giải quyết các nhiệm vụ phức hợp gắn với thực tiễn Làm việc theo nhóm là một kỹ năng quan trọng trong thế kỉ 21, bên cạnh đó khi làm việc theo nhóm học sinh sẽ được đặt vào môi trường thúc đẩy các nhu cầu giao tiếp chia sẻ ý tưởng và cùng nhau phát triển giải pháp
1.4 Phân loại chủ đề STEM [4]
(1) Dựa trên các lĩnh vực STEM tham gia giải quyết vấn đề
❖ Chủ đề STEM đầy đủ: học sinh vận dụng kiến thức của cả bốn lĩnh vực STEM
để giải quyết vấn đề
❖ Chủ đề STEM khuyết: học sinh vận dụng kiến thức ít nhất hai trong bốn lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề
(2) Dựa trên phạm vi kiến thức để giải quyết vấn đề STEM
❖ Chủ đề STEM cơ bản 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 của chủ đề STEM này thường đơn giản, bám sát nội dung sách giáo khoa và thường được xây dựng trên cơ sở các nội dung thực hành, thí nghiệm
trong chương trình giáo dục phổ thông
❖ Chủ đề STEM mở rộng có những kiến thức nằm ngoài chương trình giáo dục
phổ thông và sách giáo khoa Những kiến thức đó học sinh phải tự tìm hiểu và nghiên cứu từ tài liệu chuyên ngành Sản phẩm STEM của loại hình này có độ phức tạp cao
hơn
(3) Dựa vào mục đích dạy học
❖ Chủ đề STEM dạy học kiến thức mới 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
Trang 16❖ Chủ đề STEM dạy học vận dụng được xây dựng trên cơ sở những kiến thức học
sinh đã được học Chủ đề STEM dạng này sẽ bồi dưỡng cho học sinh năng lực vận
dụng lý thuyết vào thực tiễn Kiến thức lý thuyết được củng cố và khắc sâu
1.5 Một số năng lực được hình thành thông qua dạy học chủ đề STEM
1.5.1 Phát triển năng lực sáng tạo của học sinh thông qua dạy học chủ đề STEM
[3]
1.5.1.1 Khái niệm sáng tạo của học sinh
Sáng tạo của học sinh được hiểu là một quá trình hoạt động của học sinh trong việc phát hiện ra vấn đề và tìm ra cách thức để giải quyết được vẫn đề đó đạt hiệu quả Kết quả của nó là một sản phẩm tinh thần hay vật chất có tính mới, có ý nghĩa xã hội, có giá trị
Nội hàm khái niệm sáng tạo của học sinh được sơ đồ hóa như hình 1.3
Hình 1.3 Sơ đồ thể hiện khái niệm sáng tạo của học sinh
1.5.1.2 Biểu hiện năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học chủ đề STEM
Căn cứ sơ đồ cấu trúc năng lực sáng tạo, đặc điểm tâm lý nhận thức của học sinh trung học, các tiêu chí của chủ đề STEM, có thể chỉ ra một số biểu hiện sáng tạo trong hoạt động nhận thức của học sinh như sau:
(a) Tự lực phát hiện vấn đề mới, tình huống mới từ những tình huống quen liên quan đến kỹ thuật
Chẳng hạn, sự rung lắc xe buýt là hiện tượng quen thuộc và thường xuyên xảy ra, học sinh phát hiện ra rằng có thể tận dụng sự rung lắc đó để sản xuất điện nhằm phục
vụ nhu cầu hành khách tham gia giao thông bằng phương tiện xe buýt, càng tại sự tiện nghi cho khách hàng bao nhiêu thì càng kích thích nhu cầu của khách hàng bấy nhiêu
SÁNG
TẠO
PHÁT HIỆN VẤN
ĐỀ, ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP VÀ GIẢI QUYẾT HIỆU QUẢ
SẢN PHẨM
-Có tính mới -Có giá trị -Có ý nghĩa xã hội +
Trang 17(b) Nghiên cứu tổng quan các giải pháp kỹ thuật có sẵn, sau đó đưa ra bình luận, lật
đi lật lại vấn đề, trao đổi, chất vấn với các học sinh khác, với giáo viên, với chuyên gia,… Từ đó đề xuất giải pháp kỹ thuật mới, tối ưu trên cơ sở kế thừa các giải pháp kỹ thuật đã có
(c) Tự đề xuất được giải pháp kỹ thuật phù hợp đem lại hiệu quả cao mà không tham khảo các giải pháp đã có
(d) Tự truyền tải tri thức và kỹ năng từ lĩnh vực quen thuộc sang tình huống mới, vận dụng kiến thức đã học trong điều kiện mới, vận dụng kiến thức đã học trong điều kiện mới, hoàn cảnh mới
Chẳng hạn, từ những kiến thức quen thuộc la điện trường, trọng lực mà học sinh đã học được, chuyển sang nghiên cứu hạn chế ô nhiệm bụi trên các tuyến đường bằng phương pháp lọc bụi tĩnh điện, phương pháp trọng lực và quán tính
(e) Nhìn thấy cấu trúc kỹ thuật, chức năng, bản chất của đối tượng kỹ thuật Thực chất là bao quát nhanh chóng, đôi khi tức khắc, các bộ phận kĩ thuật, các yếu tố bản chất của đối tượng kỹ thuật trong mối tương quan giữa chúng
(f) Đề xuất mô hình giả thuyết, đưa ra phương án thực nghiệm để kiểm tra giả thuyết hay hệ quả suy ra từ giả thuyết với hiệu quả cao nhất có thể được trong những điều kiện đã cho
(g) Tự thiết kế sơ đồ nguyên lý, bản vẽ kỹ thuật thể hiện cấu tạo, chức năng của đối tượng kỹ thuật đang nghiên cứu
1.5.1.3 Biện pháp phát triển năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học chủ
đề STEM Biện pháp 1: Tổ chức cho học sinh vận dụng kiến thức lĩnh vực STEM để giải quyết các vấn đề thực tiễn
Chẳng hạn, khi học sinh học đến kiến thức dòng điện Foucault, hiểu được bản chất của dòng điện cảm ứng bao giờ cũng có chiều sao cho từ trường mà nó sinh ra chống lại nguyên nhân sinh ra nó Từ đó học sinh đề xuất chế tạo phanh từ trường để đảm bảo an toàn trong giao thông
Biện pháp 2: Tổ chức cho học sinh luyện tập phỏng đoán, dự đoán, xây dựng giả thuyết trong quá trình thực hiện chủ đề STEM
Dự đoán có vai trò quan trọng trên con đường sáng tạo khoa học Dự đoán chủ yếu
Trang 18vực Các nhà khoa học nói rằng: việc xây dựng giả thuyết dựa trên sự khái quát hóa những sự kiện thực nghiệm, những kinh nghiệm cảm tính Tuy nhiên, sự khái quát hóa
đó không phải là một phép qui nạp đơn giản, hình thức mà chứa đựng một yếu tố mới, không có sẵn trong các sự kiện dùng làm cơ sở Dự đoán khoa học không phải là tùy tiện mà luôn luôn phải có một cơ sở nào đó, tuy chưa thật là chắc chắn
Biện pháp 3: Tổ chức cho học sinh luyện tập đề xuất phương án thí nghiệm kiểm tra dự đoán trong quá trình thực hiện chủ đề STEM
Trong nghiên cứu khoa học, một dự đoán, một giả thuyết thường là sự khái quát các sự kiện thực nghiệm nên nó có tính chất trừu tượng, tính chất chung, không thể kiểm tra trực tiếp được Muốn kiểm tra xem dự đoán, giả thuyết có phù hợp với thực tiễn không, ta phải xem điều dự đoán đó biểu hiện trong thực tiễn như thế nào, có những dấu hiệu nào có thể quan sát được Điều đó có nghĩa là: từ một dự đoán, giả thuyết, ta phải suy ra được một hệ quả có thể quan sát được trong thực tiễn, sau đó tiến hành thí nghiệm để xem hệ quả rút ra bằng suy luận đó có phù hợp với kết quả thí nghiệm không Hệ quả suy ra được phải khác với những sự kiện ban đầu dùng làm cơ
sở cho dự đoán thì mới có ý nghĩa Số hệ quả phù hợp với thực tiễn càng nhiều thì dự đoán càng trở nên chắc chắn, sát với chân lí hơn
Bên cạnh đó, cần tổ chức hoạt động dạy học phù hợp nhằm tạo cơ hội để rèn luyện các phẩm chất tạo tiền đề cho sự sáng tạo, cụ thể như: tính độc lập, sự tự tin, chập nhận rủi ro, nồng nhiệt, không gò bó, thích phiêu lưu, tò mò, hiếu kỳ, hài hước, biết
nghi ngờ…
1.5.2 Phát triển tư duy kỹ thuật của học sinh thông qua dạy học chủ đề STEM
[3]
1.5.2.1 Khái niệm tư duy kỹ thuật
Tư duy kỹ thuật là sự phản ánh khái quát các nguyên lý kỹ thuật, quá trình kỹ thuật, hệ thống kỹ thuật nhằm giải quyết một nhiệm vụ thực tiễn liên quan đến ngành nghề kỹ thuật Đó là loại tư duy xuất hiện trong lĩnh vực lao động kỹ thuật nhằm giải quyết bài toán có tính chất kỹ thuật (nhiệm vụ hay tình huống có vấn đề trong kỹ thuật)
Các bài toán kỹ thuật rất đa dạng, phụ thuộc vào các ngành kỹ thuật tương ứng, như bài toán thiết kế chế tạo, bài toán gia công, bài toán bảo quản, bài toán tìm lỗi,…
Có hai đặc điểm cơ bản của bài toán kỹ thuật, đó là:
Trang 19(1) Không đầy đủ dữ kiện, các yêu cầu đặt ra thường mang tính khái quát và có thể
có nhiều đáp số, yêu cầu cần phải tìm tòi, hoàn thiện
(2) Có mối liên hệ rất chặt chẽ giữa hành động trí óc và hành động thực hành, kinh nghiệm thực tiễn Sự kết hợp giữa lý thuyết và thực hành càng chặt chẽ, khăng khít thì
càng cho kết quả có độ tin cậy và chính xác cao
1.5.2.2 Đặc trưng cơ bản của tư duy kỹ thuật
Tư duy kỹ thuật có hai đặc trưng nổi bật sau:
❖ Có tính chất lý thuyết – thực hành
- Các thành phần lý thuyết của hoạt động tư duy khi giải bài toán kỹ thuật được biểu hiện dưới nhiều hình thức khác nhau: Hành động vận dụng những kiến thức kỹ thuật đã có; Hành động hình thành khái niệm kỹ thuật kết hợp với những khái niệm khoa học đã lĩnh hội từ trước,…
- Các hành động thực hành cũng có những chức năng không giống nhau, có thể phân hành động thực hành ra các loại sau: Hành động thử - tìm tòi; Hành động thực hiện; Hành động kiểm tra; Hành động điều chỉnh
❖ Có mối liên hệ chặt chẽ giữa khái niệm và hình tượng (hình ảnh)
Hình ảnh đóng vai trò là điểm tựa cho việc lĩnh hội những khái niệm, những tri thức lý thuyết, tạo điều kiện để quá trình nắm vững và cụ thể hóa khái niệm được dễ dàng Các hình ảnh và khái niệm là những thành phần cần thiết và có giá trị ngang nhau trong tư duy kỹ thuật Như vậy, hoạt động tư duy kỹ thuật là quá trình thống nhất biện chứng giữa lý thuyết và thực hành, giữa khái niệm và hình ảnh
1.5.2.3 Biểu hiện của tư duy kỹ thuật trong hoạt động nhận thức của học sinh
trong dạy học chủ đề STEM
Căn cứ vào nội hàm của khái niệm tư duy kỹ thuật, một số đặc trưng của tư duy kỹ thuật và tiêu chí chủ đề STEM, có một số biểu hiện của tư duy kỹ thuật như sau:
(a) Sử dụng được một số thuật ngữ kỹ thuật, hiểu bản chất của ngôn ngữ kỹ thuật (b) Hình thành khái niệm kỹ thuật kết hợp với những khái niệm đã lĩnh hội từ trước (c) Hành động thử - tìm tòi, thực hiện, kiểm tra bảo dưỡng, khảo sát, đo đạc,… (d) Hành động thiết kế kỹ thuật, vẽ sơ đồ nguyên lý
(e) Vận dụng các nguyên lý kỹ thuật, quá trình kỹ thuật, hệ thống kỹ thuật
1.5.2.4 Biện pháp phát triển tư duy kỹ thuật của học sinh trong dạy học chủ đề
Trang 20Tư duy kỹ thuật của người học được hình thành và phát triển trong quá trình giải các bài toán kỹ thuật của chủ đề STEM Sau đây là các biện pháp nhằm hình thành và phát triển tư duy kỹ thuật cho học sinh trong dạy học chủ đề STEM:
- Cung cấp phương tiện tư duy, đó là ngôn ngư kỹ thuật, chính là các khái niệm kỹ thuật nhằm tạo dựng và khắc sâu các biểu tượng về đối tượng mà khái niệm phản ánh
- Sử dụng các phương tiện trực quan về kỹ thuật để tạo ra hình ảnh cảm tính, gây
ấn tượng ban đầu làm dữ liệu cho tư duy kỹ thuật
- Giao các bài toán dưới dạng tổ chức tình huống có vấn đề kỹ thuật nhằm kích thích học sinh giải quyết các vấn đề kỹ thuật (các chủ đề STEM là các bài toán kỹ thuật)
- Phối hợp chặt chẽ giữa kiến thức khoa học với kinh nghiệm thực tiễn, giữa hành động trí óc với hành động thực hành kỹ thuật
- Tổ chức các hoạt động học tập đa dạng để đảm bảo sự kết hợp chặt chẽ giữa kiến thức lý thuyết với thực hành, chẳng hạn như: đề xuất giả thuyết kết hợp với thực nghiệm kiểm tra, nghe giảng kết hợp với thí nghiệm, giảng giải kết hợp với trực quan,
lý luận kết hợp với thực hành chế tạo,…
- Rèn các thao tác cơ bản của tư duy: phân tích, so sánh, quy nạp, khái quát hóa,…
- Cấu trúc bài dạy phù hợp với logic nội dung kỹ thuật và logic nhận thức của học sinh
1.6 Quy trình thiết kế chủ đề STEM [7]
Dựa trên mục tiêu giáo dục STEM và các tiêu chí của một chủ đề STEM, quy trình thiết kế chủ đề dạy học STEM cho học sinh trung học được thực hiện như hình 1.4
Bước 1: Xác định chủ đề STEM
Trên cơ sở nội dung môn học, giáo viên nghiên cứu mục tiêu, chuẩn kiến thức,
kĩ năng của các môn học đối chiếu với mục tiêu và nội dung giáo dục STEM để tìm ra những điểm tương đồng Tìm hiểu mối quan hệ giữa nội dung học tập với giáo dục STEM nhất là tác động của đối tượng học tập tới các kĩ năng STEM, ở đây thường là các mối quan hệ nhân quả Thông qua đó, tìm ra các vấn đề, các thách thức trong thế giới thực có liên quan đến nội dung của môn học và nội dung giáo dục STEM để từ đó xây dựng thành các chủ đề STEM
Trên cơ sở nghiên cứu tài liệu và thực tiễn, quy trình thể hiện phương pháp xác định chủ đề giáo dục STEM qua các bước cụ thể như sau:
Trang 21- Lựa chọn nội dung cụ thể trong môn học;
Đây là bước định hướng các nội dung cần được đưa vào trong chủ đề Các vấn
đề này là những câu hỏi mà thông qua quá trình học tập chủ đề học sinh có thể trả lời được
Bước 3: Xác định các kiến thức STEM để giải quyết vấn đề
Dựa trên ý tưởng chung và việc giải quyết các vấn đề mà chủ đề đặt ra, ta sẽ xác định được kiến thức cần đưa vào trong chủ đề Các kiến thức này có thể thuộc một môn học hoặc các môn trong thành tố của chủ đề STEM Các nội dung chủ đề đưa ra cần dựa trên các mục tiêu đã đề ra, tuy nhiên cũng cần có tính gắn kết với nhau Để thực hiện tốt việc này, có thể phối hợp các giáo viên bộ môn có liên quan đến chủ đề cùng xây dựng các nội dung nhằm đảm bảo tính chính xác khoa học và sự phong phú của chủ đề
Bước 4: Xác định mục tiêu dạy học
Xác định chủ đề
STEM
Xác định vấn đề cần giải quyết của chủ đề
Xác định các kiến thức STEM để giải quyết vấn đề
Xác định mục tiêu dạy học
Xây dựng nội dung các hoạt động dạy học của chủ đề
Trang 22Nguyên tắc xây dựng mục tiêu chủ đề tích hợp STEM cũng tuân theo nguyên tắc chung đó là mục tiêu cần viết dưới dạng những hành vi cụ thể và lượng hóa được cần phát triển cho học sinh
Để xác định mục tiêu chủ đề tích hợp STEM ta cần rà soát xem kiến thức cần dạy, kĩ năng cần rèn luyện thông qua chủ đề tích hợp ở từng môn là những kiến thức nào Việc xác định mục tiêu này đôi khi diễn ra đồng thời với việc xác định các nội dung của chủ đề tích hợp
Có 3 loại kiến thức cần quan tâm khi tổ chức dạy học chủ đề tích hợp STEM
Đó là:
+ Kiến thức đã học: Những kiến thức này học sinh đã biết và được sử dụng làm nền tảng cho việc xây dựng kiến thức mới, những kiến thức này không phải là mục tiêu dạy học của chủ đề
+ Kiến thức sẽ học: Đây là những kiến thức dự kiến được học sinh chiếm lĩnh thông qua dạy học chủ đề, những kiến thức này được ghi trong mục tiêu dạy học Những kiến thức này thông thường được lấy từ nội dung các kiến thức trọng tâm các môn học có liên quan đến chủ đề
+ Kiến thức cơ sở khoa học: Một số kiến thức mở rộng, cung cấp dưới dạng thông tin để qua đó tạo điều kiện học sinh rèn luyện các kĩ năng, phát triển năng lực Những nội dung kiến thức này được cung cấp dưới dạng thông tin tham khảo, bài đọc thêm và cũng không phải là mục tiêu dạy học của chủ đề
Dạy học tích hợp STEM tạo cơ hội cho học sinh rèn luyện các kĩ năng đa dạng của bản thân, bao gồm cả những kĩ năng của từng môn học và kĩ năng chung Hơn thế nữa thông qua việc thực hiện những nhiệm vụ trong chủ đề tích hợp, học sinh vận dụng tổng hợp kiến thức, kĩ năng để giải quyết những vấn đề gắn liền với thực tế qua
đó sẽ hình thành và phát triển năng lực
Tuy nhiên cũng phải cần phân biệt kĩ năng nào là kĩ năng có sẵn và kĩ năng nào
là kĩ năng cần rèn luyện thông qua chủ đề tích hợp Những kĩ năng cần rèn luyện chính
là các kĩ năng cần đưa vào mục tiêu của chủ đề
Mục tiêu chủ đề tích hợp sẽ quyết định xem chủ đề đó tích hợp kiến thức, kĩ năng của môn nào Nếu trong mục tiêu có những kiến thức học sinh đã được học, những kĩ năng đã thành thục của một môn nào đó, không thể coi có sự tích hợp của môn này vào trong chủ đề Tuy nhiên việc xác định xem kiến thức đó được học hay
Trang 23chưa, kĩ năng đó được rèn luyện thành thục chưa sẽ mang tính chủ quan của giáo viên
và phụ thuộc nhiều vào đối tượng học sinh tham gia học tập chủ đề
Bước 5: Xây dựng nội dung các hoạt động dạy học của chủ đề
Để thực hiện được việc này cần làm rõ: Chủ đề có những hoạt động nào, từng hoạt động đó thực hiện vai trò gì trong việc đạt được mục tiêu toàn bài?
Có thể chia hoạt động theo vấn đề cần giải quyết hoặc theo cấu trúc nội dung của chủ đề Mỗi nội dung nhỏ, hoặc một vấn đề cần giải quyết của chủ đề có thể được xây dựng thành một hoặc một vài hoạt động dạy học khác nhau Ứng với mỗi hoạt động cần thực hiện các công việc sau:
- Xác định mục tiêu hoạt động;
- Xây dựng nội dung học dưới dạng các tư liệu học tập: Phiếu học tập, thông tin;
- Chuẩn bị phương tiện, thiết bị dạy học cho hoạt động;
- Dự kiến nguồn nhân, vật lực để tổ chức hoạt động;
- Lập kế hoạch tổ chức hoạt động dạy học: Có nhiều cách tổ chức hoạt động học tập có thể áp dụng: Hoạt động cá nhân, hoạt động nhóm, hoạt động theo trạm, thực hiện dự án,…
- Dự kiến thời gian cho mỗi hoạt động
Bước 6: Thiết kế nhiệm vụ và công cụ đánh giá năng lực học sinh
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 hình nhiệm vụ như: thu thập thông tin, tiến hành thí nghiệm, thiết kế, trình bày
Khi xây dựng các nhiệm vụ cần hướng đến hình thành các năng lực giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực tự học, năng lực quản lí, sáng tạo, giao tiếp và các năng lực chuyên biệt
Xây dựng công cụ đánh giá mục tiêu hoạt động: Mỗi hoạt động giáo viên đều cần có công cụ đánh giá mục tiêu hoạt động tương ứng Công cụ đánh giá có thể là một câu hỏi, một bài tập hoặc một nhiệm vụ cần thực hiện và phiếu tiêu chí đánh giá hoạt động đó (rubric)
Bước 7: Tổ chức thực hiện và kiểm tra, đánh giá
Đây là giai đoạn triển khai nội dung học tập tới toàn thể học sinh Giai đoạn này
Trang 24giữa học sinh trong quá trình thực hiện các nhiệ vụ Giáo viên đóng vai trò là người tổ chức, hướng dẫn và tư vấn…
Bước này học sinh sẽ thực hiện hai nhiệm vụ chính:
- Phân tích và diễn giải các dữ liệu Trao đổi những kiến thức và các giải pháp mang tính khả thi Sử dụng công nghệ thích hợp để phân tích và giao tiếp
- Học sinh tinh chỉnh các giải pháp, nguyên mẫu hoặc các quy trình Sửa đổi quy trình thử nghiệm để tìm hiểu thêm Xác định và phân tích các kết nối đến nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM
Việc tổ chức dạy học chủ đề được thực hiện linh hoạt tùy theo điều kiện trang thiết
bị, cơ sở vật chất, trình độ học sinh và thời gian cho phép
Sau khi tổ chức dạy học chủ đề tích hợp, giáo viên cần đánh giá các khía cạnh sau:
- Phù hợp thực tế dạy học và thời lượng dự kiến
- Mức độ đạt mục tiêu của học sinh, thông qua kết quả đánh giá các hoạt động học tập
- Sự hứng thú của học sinh với chủ đề, thông qua quan sát và qua phỏng vấn học sinh
- Mức độ khả thi với điều kiện cơ sở vật chất
Việc đánh giá tổng thể chủ đề có nghĩa đối với giáo viên, giúp giáo viên điều chỉnh, bổ sung chủ đề cho phù hợp hơn Mặt khác, đánh giá học sinh cho phép giáo viên có thể biết được mục tiêu dạy học đề ra có đạt được hay không Mục tiêu dạy học
có thể được thực hiện thông qua các hoạt động dạy học và thông qua các công cụ đánh giá
1.7 Tiến trình tổ chức dạy học chủ đề STEM [4]
Nghiên cứu cơ sở lí luận dạy học theo định hướng Giáo dục STEM, kết hợp với điều kiện cơ sở vật chất của phần lớn các trường trung học hiện nay tại Việt Nam, chúng tôi đề xuất tiến trình tổ chức dạy học chủ đề STEM như sơ đồ Hình 1.5
Pha 1 Đặt vấn đề STEM và chuyển giao nhiệm vụ
Vấn đề STEM được lựa chọn mang tính kĩ thuật gắn với thực tiễn, thường là các vấn đề gắn với bối cảnh địa phương hay vấn đề nổi bật, thời sự Các vấn đề này phải thú vị, hấp dẫn để các nhóm tự nảy sinh nhu cầu giải quyết vấn đề, tiếp nhận nhiệm vụ mang tính thiết kế theo cách tự nhiên Thông thường, khi giải quyết các vấn đề STEM,học sinh ứng dụng được ngay trong cuộc sống, hay hỗ trợ vui chơi, giải trí Ví
Trang 25dụ: Giáo viên cung cấp thông tin về diễn biến thức tạp của dịch sốt xuất huyết từ các website, làm các nhóm tự nảy sinh và tiếp nhận nhiệm vụ “tìm kiếm giải pháp hạn chế dịch sốt xuất huyết, trong đó có nhiệm vụ thiết kế, chế tạo máy bắt muỗi”
Hình 1.5 Sơ đồ tiến trình tổ chức dạy học chủ đề STEM ở trường trung học
(3) Gia công, chế tạo sản phẩm theo bản vẽ thiết kế
Cung cấp dụng
cụ, vật liệu
Gia công, chế tạo các chi tiết
Lắp ráp sản phẩm
(1) Đặt vấn đề STEM và chuyển giao nhiệm vụ
(2) Đề xuất phương án thiết kế sản phẩm
Phác thảo bản
vẽ thiết kế
Thuyết trình bản vẽ thiết kế
Thống nhất bản vẽ thiết kế
(4) Vận hành thử nghiệm
(5)Thực hiện báo cáo sản phẩm
Thuyết trình về sản phẩm
Đánh giá báo cáo sản phẩm
(6) Đánh giá, nhận xét chung Không đạt
Trang 26Pha 2 Đề xuất phương án thiết kế sản phẩm
Đầu tiên, các nhóm phác thảo bản vẽ kĩ thuật nhằm cụ thể các ý tưởng, phương
án thiết kế Giáo viên khuyến khích các nhóm tự do phác thảo bản vẽ và không nên nhận xét hay đánh giá bản vẽ của các nhóm khác nhằm tránh trường hợp hạn chế tính sáng tạo của các nhóm Sau đó, các nhóm lần lượt thuyết trình về bản vẽ thiết kế sản phẩm Phần thuyết trình cần làm rõ cơ cấu của sản phẩm, vật liệu dự kiến sử dụng… Các nhóm còn lại phản biện, chỉ ra ưu điểm và nhược điểm của từng bản vẽ thiết kế Trong pha này, học sinh có nhiều cơ hội để rèn luyện và phát triển năng lực ngôn ngữ
và giao tiếp Cuối cùng, giáo viên tổ chức các nhóm thảo luận, thống nhất bản vẽ thiết
kế tối ưu, phù hợp với nguồn lực của câu lạc bộ: kinh phí, dụng cụ, vật liệu, năng lực của các nhóm
Pha 3 Gia công, chế tạo sản phẩm theo bản vẽ thiết kế
Đầu tiên, các nhóm lần lượt nhận dụng cụ, vật liệu từ kho dụng cụ của câu lạc
bộ Đối với các vật liệu dễ tìm như: vỏ lon, vỏ chai nhựa, nắp chai… Giáo viên giao cho các nhóm tự chuẩn bị Sau đó, nhóm trưởng huy động và điều phối các thành viên gia công, lắp ráp các chi tiết quan trọng của sản phẩm Cuối cùng, các nhóm lắp ráp các chi tiết thành sản phẩm Giáo viên cần lưu ý các nhóm kiểm tra sản phẩm trước khi vận hành và cần xác định: sản phẩm có cân bằng không? Lắp ráp đúng bản vẽ thiết kế không? Các chi tiết được kết nối chắc chắn chưa? Trong pha này, học sinh có nhiều
cơ hội rèn luyện và phát triển tư duy kĩ thuật, năng lực thực hành, hình thành và phát triển các kĩ năng gia công vật liệu cơ bản như: sử dụng cưa máy bay cầm tay, cắt và gọt bằng dao hay kéo, dán bằng súng bắn keo, sử dụng máy khoan… Đặc biệt, giáo viên cần quản lí, nhắc nhở các nhóm tuân thủ các quy tắc an toàn
Pha 4 Vận hành thử nghiệm sản phẩm
Các nhóm tiến hành vận hành và quan sát kết quả vận hành của sản phẩm Nếu sản phẩm hoạt động ổn định, phù hợp với dự đoán thì các nhóm tiến hành viết báo cáo, chuẩn bị thực hiện báo cáo sản phẩm Nếu sản phẩm hoạt động không ổn định, kết quả không phù hợp với dự đoán thì nhóm cần quay lại kiểm tra từ pha 2 và xem xét lại dự đoán ban đầu
Pha 5 Thực hiện báo cáo sản phẩm
Đầu tiên, giáo viên tổ chức cho các nhóm lần lượt báo cáo về sản phẩm Trong
đó, các nhóm trình bày được quá trình gia công, chế tạo, đặc biệt nêu được các khó
Trang 27khăn trong quá trình gia công, chế tạo và làm rõ được các giải pháp để giải quyết các khó khăn trên Giáo viên cần khuyến khích và hướng dẫn các nhóm phối hợp thuyết minh với vận hành sản phẩm để minh họa, khích lệ các nhóm huy động nhiều học sinh tham gia thuyết trình Sau đó, giáo viên tổ chức các nhóm phản biện, góp ý về sản phẩm, phần trình bày của các nhóm Cuối cùng, giáo viên tổ chức các nhóm đánh giá báo cáo sản phẩm thông qua các tiêu chí đánh giá
Bên cạnh đó, giáo viên cần khuyền khích, định hướng cho một số nhóm hay học sinh có năng lực vượt trội tiến hành thử nghiệm cải tiến sản phẩm Hơn nữa, giáo viên nên điều phối những nhóm có thành viên nòng cốt, nhóm hoàn thành nhiệm vụ trước thời gian quy định hỗ trợ các nhóm khác hoàn thành sản phẩm
Pha 6 Đánh giá, nhận xét chung
Giáo viên căn cứ vào sự quan sát hoạt động của các nhóm, kết quả đánh giá của các nhóm và của giáo viên để kết luận về hoạt động Dựa trên đó, giáo viên khen thưởng đối với nhóm hoạt động tốt, khiển trách đối với nhóm hoạt động không tốt
Trong quá trình xây dựng kế hoạch tổ chức dạy học chủ đề STEM, giáo viên căn cứ trên nội dung của chủ đề, linh hoạt để bỏ qua hay thêm vào một số bước cần thiết
Trang 28KẾT LUẬN CHƯƠNG I
Trong chương I, chúng tôi trình bày về cơ sở lí luận về giáo dục STEM, một số năng lực được hình thành thông qua dạy học chủ đề STEM, quy trình thiết kế chủ đề STEM và tiến trình tổ chức dạy học chủ đề STEM
Đầu tiên chúng tôi trình bày cơ sở lí luận về giáo dục STEM thông qua khái niệm giáo dục STEM, mục tiêu giáo dục STEM, tiêu chí của một chủ đề STEM và phân loại chủ đề STEM
Trong phần tiếp theo, chúng tôi cung cấp một số năng lực được hình thành thông qua dạy học chủ đề STEM, nêu lên các khái niệm sáng tạo và tư duy kĩ thuật của học sinh, mô tả đặc trưng cơ bản của tư duy kĩ thuật, đưa ra một số biểu hiện năng lực sáng tạo và tư duy kĩ thuật trong hoạt động nhận thức của học sinh và các biện pháp phát triển năng lực sáng tạo và tư duy kĩ thuật của học sinh trong dạy học chủ đề STEM
Cuối cùng, chúng tôi trình bày quy trình thiết kế chủ đề STEM và tiến trình tổ chức dạy học chủ đề STEM theo hình thức tổ chức các hoạt động trải nghiệm
Từ những nghiên cứu về cơ sở lý luận, chúng tôi nhận thấy rằng, giáo dục STEM là quan điểm dạy học định hướng phát triển năng lực cho học sinh, có mục tiêu
cụ thể, có tiêu chí đối với một chủ đề STEM và khi ứng dụng vào dạy học chủ đề STEM sẽ phát huy tính sáng tạo và tư duy kĩ thuật cho học sinh Hơn nữa, việc tổ chức dạy học chủ đề STEM theo hình thức tổ chức các hoạt động trải nghiệm đã có tiến trình cụ thể Trong chương 2 của khóa luận, chúng tôi sẽ trình bày chi tiết hơn việc tổ chức dạy học một số chủ đề STEM chương “Cơ sở của nhiệt động lực học”
Trang 29CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ NỘI DUNG VÀ TIẾN TRÌNH TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ CHỦ ĐỀ STEM CHƯƠNG “CƠ SỞ CỦA NHIỆT ĐỘNG
LỰC HỌC” - VẬT LÝ 10 2.1 Phân tích nội dung kiến thức chương “Cơ sở của nhiệt động lực học” theo
định hướng giáo dục STEM
2.1.1 Phân tích nội dung kiến thức [1],[2]
Chuẩn kiến thức kĩ năng của chương “Cơ sở của nhiệt động lực học” là:
- Nêu được ví dụ về hai cách làm thay đổi nội năng
- Phát biểu được nguyên lí I Nhiệt động lực học
Viết được hệ thức của nguyên lí I Nhiệt động lực học U = A + Q Nêu được tên, đơn vị và quy ước
về dấu của các đại lượng trong hệ thức này
- Phát biểu được nguyên lí II Nhiệt động lực học
Ở chương trình này, nguyên lí II Nhiệt động lực học được phát biểu là :
“Nhiệt lượng không thể tự truyền từ một vật sang vật nóng hơn”
Kĩ năng
- Vận dụng được mối quan hệ giữa nội năng với nhiệt độ và thể tích để giải thích một số hiện tượng đơn giản có liên quan
Bảng 2.1 Chuẩn kiến thức kĩ năng của chương “Cơ sở của nhiệt động lực học”
Nội dung chính của chương “Cơ sở của nhiệt động lực học” được tóm tắt trong
sơ đồ hình 1
Trang 30Hình 2.1 Sơ đồ logic nội dung kiến thức chương “Cơ sở của nhiệt động lực học” a) Nội năng và sự biến thiên nội năng
Nội năng (U)
Thực hiện công
(∆U = A)
Truyền nhiệt (∆U = Q)
Thuyết động học phân tử về cấu tạo chất
Cấu tạo của vật chất
Chuyển động của các phân
Khoảng cách giữa các phân
Độ biến thiên nội năng (∆U)
Nguyên lý I NĐLH (∆U = A + Q)
vừa thực hiện công vừa truyền nhiệt
Năng lượng biến đổi từ
dạng này sang dạng khác
Quá trình không thuận nghịch
Truyền nội năng từ vật này sang vật khác
Quá trình không thuận nghịch
Nguyên lý II NĐLH
Chiều biến đổi của các quá trình nhiệt động
Trang 31Định nghĩa nội năng: Các khối khí đứng yên có thể sinh công nhờ áp suất gây ra
bởi chuyển động của các phân tử và nhờ lực tương tác giữa các phân tử, chứng tỏ chúng có năng lượng bên trong Trong nhiệt động lực học, người ta gọi tổng động năng và thế năng tương tác của các phân tử cấu tạo nên vật là nội năng của vật Nội
năng của một vật phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích của vật
Độ biến thiên nội năng – các cách làm biến thiên nội năng: Trong nhiệt động lực
học, người ta quan tâm đến độ biến thiên nội năng (∆U) của vật, nghĩa là phần nội năng tăng lên hay giảm bớt đi trong một quá trình Có thể làm thay đổi nội năng bằng
các quá trình thực hiện công hoặc truyền nhiệt
Cách 1: Thực hiện công
Ta có một xilanh chứa đầy không khí được bịt
kín bởi một piston, ấn xuống mạnh và nhanh
pit-tông của xilanh chứa khí, thì thế tích khí trong
xilanh giảm đồng thời khí nóng lên Nội năng lại
phụ thuộc vào nhiệt độ và thể tích của vật, nhiệt độ
khí tăng lên, thể tích khí giảm đi, điều đó chứng tỏ
nội năng của khí đã tăng lên do thực hiện công
Trong quá trình thực hiện công có sự chuyển hóa từ
một dạng năng lượng khác sang nội năng Ở ví dụ
này, cơ năng chuyển hóa thành nội năng
Cách 2: Truyền nhiệt
Ta có một xilanh chứa đầy không khí được bịt
kín bởi một piston Đem xilanh đặt trên một ngọn
đèn cồn thì nhiệt độ của khối khí bên trong tăng lên
dẫn đến nội năng thay đổi Quá trình làm thay đổi
nội năng mà không có sự thực hiện công lên vật như
vậy gọi là quá trình truyền nhiệt
Trong quá trình truyền nhiệt không có sự chuyển
hóa năng lượng từ dạng này sang dạng khác, chỉ có
truyền nội năng từ vật này sang vật khác, phần nội
năng mà vật tăng thêm hay mất đi gọi là nhiệt lượng
Hình 2.2 Ấn xuống mạnh và
nhanh pit-tông của xilanh chứa khí làm nội năng của
nó thay đổi
Hình 2.3 Đun xilanh chứa
không khí trên ngọn lửa đèn cồn làm nội năng của nó thay
Trang 32Hệ không thể thực hiện công nếu không được cung cấp nhiệt lượng từ bên ngoài
mà nội năng lại không suy giảm Muốn một động cơ thực hiện công thì ta phải cung cấp một nhiệt lượng cho nó
Theo Rudolf Clausius: “Nhiệt không thể tự truyền từ một vật sang vật khác nóng
hơn”
Theo Sadi Carnot: “Động cơ nhiệt không thể chuyển hóa tất cả nhiệt lượng nhận
được thành công cơ học”
2.1.2 Ứng dụng trong thực tiễn
- Chế tạo các máy nhiệt: động cơ nhiệt, máy lạnh…
- Chế tạo lồng đèn kéo quân, thuyền nến…
- Hiệu ứng nhà kính
2.2 Thiết kế một số chủ đề STEM trong chương “Cơ sở của nhiệt động lực
học”
Trên cơ sở phân tích nội dung kiến thức và chỉ ra các ứng dụng trong thực tiễn,
đề xuất một số chủ đề STEM được thể hiện ở bảng 2.2
STT Tên chủ đề STEM Ứng dụng trong thực tiễn
1 Máy làm mát mini di
động
Điều hòa không khí, thay vì cố định nó dễ dàng di chuyển được đặt ở mọi địa hình
2 Động cơ nhiệt Biến đổi nhiệt lượng sang công
3 Chiếc thuyền vui nhộn Trò chơi khoa học chuyển động nhờ áp dụng nguyên
Trang 33lý I, II nhiệt động lực học
4 Lồng đèn kéo quân Món đồ chơi thủ công giản dị và gần gũi với tuổi thơ
của nhiều thế hệ mỗi dịp rằm Trung thu tháng Tám
5 Hiệu ứng nhà kính Làm cho sinh thái biến đổi lớn, xa mạc ngày càng mở
rộng, đất đai bị xói mòn, rừng càng lùi thêm về vùng cực, hạn hán nặng, lượng mưa tăng,…
Bảng 2.2 Một số chủ đề STEM có thể xây dựng chương “Cơ sở của nhiệt động lực
b) Xác định vấn đề cần giải quyết của chủ đề
Để có thể chế tạo được máy làm mát mini di động thì HS phải trả lời được các câu hỏi như: Nguyên lý hạ nhiệt độ có thể được thực hiện như thế nào? Máy làm mát mini được cấu tạo từ những bộ phận chính nào? Các bước chế tạo một máy làm mát mini di động?
c) Xác định các kiến thức STEM để giải quyết vấn đề
Tên sản phẩm Khoa học (S) Công nghệ (T) Kỹ thuật (E) Toán học (M)
Máy làm mát
mini di động
Mạch điện một chiều, truyền nhiệt, dẫn nhiệt, sự bay hơi
Mỏ hàn chì,
DC motor, cánh quạt,…
Bản vẽ và quy trình lắp ráp máy làm mát mini di động
Đo và tính thể tích chứa nước
đá, tốc độ quay cánh quạt để cho hiệu suất cao
Trang 34Thông qua chủ đề STEM “Máy làm mát mini di động”, học sinh có thể: phát biểu được các câu hỏi cần tìm tòi liên quan đến chủ đề; vận dụng được kiến thức mạch điện một chiều, truyền nhiệt, dẫn nhiệt, sự bay hơi; thiết kế, chế tạo được máy làm mát mini
di động; thử nghiệm và cải tiến mô hình sản phẩm; thuyết trình về sản phẩm đã chế tạo
e) Xây dựng nội dung các hoạt động dạy học của chủ đề
- Lập kế hoạch thực hiện nhiệm vụ học tập
- Tìm kiếm, chọn lọc và xử lí thông tin cần thiết trên
Internet
- Sản phẩm thực
tế máy làm mát mini di động
- Một bài thuyết trình về kiến thức liên quan đến máy làm mát mini di động
Bảng 2.3 Xây dựng nội dung các hoạt động dạy học của chủ đề STEM “Máy làm mát
mini di động”
f) Thiết kế nhiệm vụ và công cụ đánh giá năng lực học sinh
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
Hoạt động 1: Đặt vấn đề STEM và chuyển giao nhiệm vụ: 10 phút
Hoạt động 2: Đề xuất phương án thiết kế sản phẩm: 45 phút
- Hướng dẫn HS thảo luận và đề xuất
phương án thiết kế máy làm mát mini di
- Thảo luận về phương án thiết kế máy làm mát mini di động và phác thảo bản vẽ
Trang 35động dựa trên những vật liệu có sẵn
- Làm việc nhóm, thực hiện nhiệm vụ
Hoạt động 4: Thực hiện báo cáo máy làm mát mini di động: 20 phút
- Quan sát, mời các nhóm lần lượt thuyết
- Nhận xét nhóm báo cáo Nhận xét chung
toàn lớp Kết luận về kiến thức
- Cho học sinh làm bài kiểm tra STEM
- Lắng nghe
- Làm bài kiểm tra STEM
Bảng 2.4 Lập kế hoạch dạy học chủ đề STEM “Máy làm mát mini di động” Lưu ý một số khó khăn HS có thể gặp phải:
- HS không tự nối được mạch điện
- HS đặt vị trí cửa thoát khí quá thấp dẫn đến không chứa được nhiều nước đá
- HS không cố định chính xác motor + cánh quạt ở phía trên nắp hộp
g) Tổ chức thực hiện và kiểm tra, đánh giá:
- Phương pháp dạy học: Dạy học theo nhóm
- Đánh giá năng lực học sinh: qua sản phẩm và tiêu chí đánh giá năng lực
- Đánh giá hiệu quả của đề tài: thông qua biểu hiện năng lực học sinh để đánh
Trang 36Hằng ngày, các động cơ nhiệt thải ra bầu khí quyển nhiều loại khí độc hại Vì vậy, tự chế tạo động cơ Stirling không những giáo dục học sinh ý thức bảo vệ môi trường mà còn tạo điều kiện cho học sinh được vận dụng kiến thức đã học vào thực tiễn và trải nghiệm hiệu quả sản phẩm do chính mình làm ra Để chế tạo được một động cơ Stirling cần sử dụng kiến thức của các môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học Do đó việc xây dựng và tổ chức dạy học chủ đề STEM “Động cơ nhiệt” là rất có
ý nghĩa
b) Xác định vấn đề cần giải quyết của chủ đề
Để có thể chế tạo được một động cơ Stirling thì HS phải trả lời được các câu hỏi như: Động cơ Stirling được cấu tạo từ những bộ phận chính nào? Nguyên lý hoạt động
và chuyển hóa năng lượng trong động cơ diễn ra như thế nào? Các bước chế tạo một động cơ Stirling?
c) Xác định các kiến thức STEM để giải quyết vấn đề
Tên sản phẩm Khoa học (S) Công nghệ (T) Kỹ thuật (E) Toán học (M)
Động cơ
Stirling
Công, nhiệt, nội năng, độ biến thiên nội năng, nguyên
lý I và nguyên
lý II nhiệt động lực học, hiệu suất động cơ nhiệt
Kìm, kéo, dao rọc giấy, keo silicon, keo AB,…
Quy trình lắp ráp động cơ Stirling
Tính toán và đo đạc kích thước piston, xilanh,
độ dài trục quay…
d) Xác định mục tiêu dạy học
Thông qua chủ đề STEM “Động cơ nhiệt”, học sinh có thể: phát biểu được các câu hỏi cần tìm tòi liên quan đến chủ đề; vận dụng được kiến thức công, nhiệt, nội năng,
độ biến thiên nội năng, nguyên lý I và nguyên lý II nhiệt động lực học, hiệu suất động
cơ nhiệt; chế tạo được động cơ Stirling; thử nghiệm và cải tiến mô hình sản phẩm;
thuyết trình về sản phẩm đã chế tạo
e) Xây dựng nội dung các hoạt động dạy học của chủ đề
Trang 37- Lập kế hoạch thực hiện nhiệm vụ học tập
- Tìm kiếm, chọn lọc và xử lí thông tin cần thiết trên Internet
- Sản phẩm thực
tế động cơ Stirling
- Một bài thuyết trình về kiến thức liên quan đến động cơ Stirling
Bảng 2.5 Xây dựng nội dung các hoạt động dạy học của chủ đề STEM “Động cơ
nhiệt”
f) Thiết kế nhiệm vụ và công cụ đánh giá năng lực học sinh
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
Hoạt động 1: Đặt vấn đề STEM và chuyển giao nhiệm vụ: 5 phút
- Làm việc nhóm, thực hiện nhiệm vụ
Hoạt động 3: Thực hiện báo cáo động cơ Stirling: 20 phút
- Quan sát, mời các nhóm lần lượt thuyết
- Nhận xét nhóm báo cáo Nhận xét chung
toàn lớp Kết luận về kiến thức
- Lắng nghe
Bảng 2.6 Lập kế hoạch dạy học chủ đề STEM “Động cơ nhiệt”
Lưu ý một số khó khăn HS có thể gặp phải:
Trang 38- Động cơ không tạo được đủ sự chênh lệch nhiệt độ giữa phần không khí nóng và phần không khí lạnh của piston chịu nhiệt do nhiệt nhận từ nguồn nóng truyền trong chất rắn nhanh hơn
- Các chi tiết bị ma sát với ổ trục gây khó quay
- Bong bóng bị kéo quá căng nên công do khí dãn nở không đủ để tạo lực kéo bong
bóng lên
g) Tổ chức thực hiện và kiểm tra, đánh giá
- Phương pháp dạy học: Dạy học theo nhóm
- Đánh giá năng lực học sinh: qua sản phẩm và tiêu chí đánh giá năng lực
- Đánh giá hiệu quả của đề tài: thông qua biểu hiện năng lực học sinh để đánh
giá
2.2.3 Chủ đề “Chiếc thuyền vui nhộn”
a) Xác định chủ đề STEM
Hiện nay, trên thị trường có nhiều loại thuyền đồ chơi đa dạng về chủng loại về giá
cả, từ mô hình đến thuyền đồ chơi điều khiển từ xa Tuy nhiên, học sinh gần như không quan tâm đến cấu tạo, nguyên lý hoạt động của thuyền đồ chơi Trong khi đó, trào lưu tự làm đồ chơi ngày càng phát triển, không những học sinh tự làm được những chiếc thuyền đồ chơi độc đáo, sáng tạo mà còn vận dụng kiến thức đã học vào thực tiễn và trải nghiệm hiệu quả sản phẩm do chính mình làm ra Để chế tạo được một chiếc thuyền nến cần sử dụng kiến thức của các môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật
và Toán học Do đó việc xây dựng và tổ chức dạy học chủ đề STEM “Chiếc thuyền vui nhộn” là rất có ý nghĩa
b) Xác định vấn đề cần giải quyết của chủ đề
Để có thể chế tạo được thuyền nến thì HS phải trả lời được các câu hỏi như: Thuyền nến được cấu tạo từ những bộ phận chính nào? Nguyên lý hoạt động của thuyền nến như thế nào? Các bước chế tạo thuyền nến?
c) Xác định các kiến thức STEM để giải quyết vấn đề
Tên sản phẩm Khoa học (S) Công nghệ (T) Kỹ thuật (E) Toán học (M)
Thuyền nến Nguyên lý I và
II nhiệt động lực học,
Súng bắn keo,
vỏ lon, kìm, kéo,…
Bản vẽ thiết kế
và quy trình lắp ráp thuyền nến
Đo kích thước các vỏ lon để cắt theo bản vẽ
Trang 39chuyển động bằng phản lực, lực đẩy Ác-si-mét
e) Xây dựng nội dung các hoạt động dạy học của chủ đề
Chế tạo
thuyền
nến
- Đề xuất được phương án thiết kế thuyền nến
- Chế tạo được thuyền nến theo phương án thiết kế
- Vận hành, thử nghiệm, cải tiến mô hình sản phẩm kĩ
thuật
- Làm việc nhóm, thuyết trình, lắng nghe, phản biện,
bảo vệ chính kiến
- Lập kế hoạch thực hiện nhiệm vụ học tập
- Tìm kiếm, chọn lọc và xử lí thông tin cần thiết trên
Internet
- Sản phẩm thực
tế thuyền nến
- Một bài thuyết trình về kiến thức liên quan đến thuyền nến
Bảng 2.7 Xây dựng nội dung các hoạt động dạy học của chủ đề STEM “Chiếc thuyền
vui nhộn”
f) Thiết kế nhiệm vụ và công cụ đánh giá năng lực học sinh
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
Hoạt động 1: Đặt vấn đề STEM và chuyển giao nhiệm vụ: 10 phút
Hoạt động 2: Đề xuất phương án thiết kế sản phẩm: 40 phút
- Hướng dẫn HS thảo luận và đề xuất - Thảo luận về phương án thiết kế thuyền
Trang 40phương án thiết kế thuyền nến dựa trên
- Làm việc nhóm, thực hiện nhiệm vụ
Hoạt động 4: Thực hiện báo cáo thuyền nến: 25 phút
- Quan sát, mời các nhóm lần lượt thuyết
- Nhận xét nhóm báo cáo Nhận xét chung
toàn lớp Kết luận về kiến thức
- Cho học sinh làm bài kiểm tra STEM
- Lắng nghe
- Làm bài kiểm tra STEM
Bảng 2.8 Lập kế hoạch dạy học chủ đề STEM “Chiếc thuyền vui nhộn”
Lưu ý một số khó khăn HS có thể gặp phải:
- HS cắt vỏ lon không an toàn, thường để các cạnh sắt, nhọn và gây đứt tay;
- HS mất nhiều thời gian để gấp thân thuyền;
- HS không chú ý vị trí lắp nồi hơi để thuyền nằm cân bằng trên nước;
- HS không lí giải được vì sao phải sử dụng ống dẫn khí;
- HS gia công nồi hơi không kín dẫn đến nồi hơi bị xì, rò khí
g) Tổ chức thực hiện và kiểm tra, đánh giá
- Phương pháp dạy học: Dạy học theo nhóm
- Đánh giá năng lực học sinh: qua sản phẩm và tiêu chí đánh giá năng lực
- Đánh giá hiệu quả của đề tài: thông qua biểu hiện năng lực học sinh để đánh
giá