Tổ chức cho học sinh trường trung học phổ thông dân tộc nội trú tham gia một số dự án theo giáo dục STEM tích hợp liên môn Toán – Vật lí - Địa lí

Trong Chương trình giáo dục phổ thông năm 2018, giáo dục STEM vừa mang nghĩa thúc đẩy giáo dục các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học vừa thể hiện phương pháp tiếp cận li

là khả năng cạnh tranh trong nền kinh tế mới” (Tsupros, N.R Kohler, & Hallinen, J.(2009) STEM education) [2]

Ngày 4-5-2017, Thủ tướng Chính phủ đã ban hành Chỉ thị 16/CT-TTg về tăng cường năng lực tiếp cận cuộc Cách mạng công nghiệp 4.0, trong phần giải pháp có nêu: “Thay đổi mạnh mẽ các chính sách, nội dung, phương pháp giáo dục và dạy nghề nhằm tạo ra nguồn nhân lực có khả năng tiếp nhận các xu thế công nghệ sản xuất mới, trong đó cần tập trung vào thúc đẩy đào tạo về khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học (STEM), ngoại ngữ, tin học trong chương trình giáo dục phổ thông” Trên phương hướng đó, giáo dục STEM là một trong những nội dung được chú ý ở các cơ sở giáo dục hiện nay

Thông qua giáo dục STEM, HS được vận dụng kiến thức, kĩ năng để giải quyết vấn đề thực tiễn, HS tự làm chủ kiến thức, phát triển các phẩm chất năng lực

Và như vậy giáo dục STEM hoàn toàn phù hợp với các mục tiêu của chương trình giáo dục phổ thông mới Trong Chương trình giáo dục phổ thông năm 2018, giáo dục STEM vừa mang nghĩa thúc đẩy giáo dục các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học vừa thể hiện phương pháp tiếp cận liên môn, vận dụng kiến thức liên môn giải quyết vấn đề thực tiễn, phát triển năng lực và phẩm chất người học

Đề tài này của chúng tôi hướng đến đối tượng HS trường trung học phổ thông dân tộc nội trú (THPT DTNT) với những đặc thù riêng như đến từ các vùng khó khăn, ít được tiếp cận công nghệ, các trường cũng có ít thuận lợi về cơ sở vật chất (CSVC) để triển khai hoạt động giáo dục STEM Qua đó, đề tài nhằm thay đổi nhận thức về giáo dục STEM của một số cán bộ quản lý, giáo viên (GV) và phụ huynh HS khi cho rằng giáo dục STEM chỉ có lập trình robot; muốn đưa giáo dục STEM vào trường học thì nhà trường phải trang bị cơ sở vật chất, thiết bị rất tốn kém; GV phải biết lập trình; giáo dục STEM không dạy được trong chương trình chính khóa; giáo dục STEM chỉ thực hiện được đơn môn; một số GV đã tổ chức cho HS các chủ đề

theo giáo dục STEM mang tính “cầm tay chỉ việc” nên không đem lại hiêu quả cao

trong việc phát triển tính tích cực, tự lực, tự chủ đặc biệt là năng lực sáng tạo cho HS… Thực tế, HS trường THPT DTNT đều sinh hoạt và học tập ngay tại trường nên

có rất nhiều thời gian cho việc hoạt động nhóm sau khoảng thời gian học tập trên lớp Mặt khác, các em lại rất siêng năng, chăm chỉ, thích tìm tòi, khám phá Đây chính là những điều kiện thuận lợi để có thể tổ chức hoạt động giáo dục STEM trong nhà trường

2

Ngoài ra, các môn học Toán - Vật lí - Địa lí , đặc biệt là Vật lí và Địa lí có

những nội dung liên quan đến nhau do đó GV có thể thực hiện dạy học tích hợp ở

một số chủ đề Bên cạnh đó, để triển khai các chủ đề theo giáo dục STEM có rất

nhiều phương pháp dạy học Trong đó, dạy học theo dự án thông qua giáo dục

STEM là phương pháp mà ở đó các hoạt động có thể tiến hành linh hoạt ngoài giờ

lên lớp và vẫn đảm bảo các mục tiêu học tập nên được lựa chọn để triển khai cho HS

Xuất phát từ những phân tích ở trên, chúng tôi chọn đề tài: “Tổ chức cho học

sinh trường trung học phổ thông dân tộc nội trú tham gia một số dự án theo giáo

dục STEM tích hợp liên môn Toán – Vật lí - Địa lí” Đề tài bao gồm các nội dung

sau: Làm rõ nội hàm khái niệm giáo dục STEM; đề xuất quy trình hướng dẫn tổ

chức cho học sinh trường THPT DTNT tham gia một số dự án giáo dục STEM tích

hợp liên môn Toán – Vật lí - Địa lí

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Đối với giáo viên: Nâng cao năng lực tổ chức dạy học theo giáo dục STEM

- Đối với học sinh: Phát huy tính tích cực, tự lực và phát triển năng lực sáng tạo

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng: HS lớp 10 trường THPT DTNT số 2 Nghệ An

- Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu tổ chức hoạt động dạy học kiến thức đơn môn

và kiến thức liên môn Toán-Vật lí-Địa lí ở các trường THPT DTNT tỉnh Nghệ An

4 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Cơ sở lí luận và thực tiễn về việc tổ chức cho học sinh THPT DTNT tham

gia dự án theo giáo dục STEM tích hợp liên môn

- Điều tra thực trạng về tổ chức các hoạt động dạy học theo giáo dục STEM

trong trường THPT DTNT

- Đề xuất quy trình, thiết kế, tổ chức cho học sinh THPT DTNT tham gia một

số dự án giáo dục STEM tích hợp liên môn Toán – Vật lí - Địa lí;

- Tổ chức thực nghiệm để kiểm chứng giả thuyết khoa học của đề tài nghiên cứu

5 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu lí luận:

Nghiên cứu các tài liệu về tâm lí học; lí luận và phương pháp dạy học (PPDH)

ở trường phổ thông; lí luận và PPDH liên quan đến vấn đề nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

+ Khảo sát điều tra

+ Phỏng vấn trao đổi

+ Nghiên cứu sản phẩm

3

- Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Tổ chức dạy học thực nghiệm và thực nghiệm sư phạm

- Phương pháp thống kê toán học

Sử dụng công cụ toán học thống kê xử lí các số liệu điều tra và kết quả thực nghiệm

6 Thời gian nghiên cứu

- Từ tháng 6/2018 đến tháng 10/2018 hình thành ý tưởng

- Từ tháng 11/2018 đến tháng 2/2020 nghiên cứu và thử nghiệm

- Từ tháng 2 /2020 đến tháng 3/2020 viết thành đề tài

7 Những đóng góp mới của đề tài

- Làm rõ cơ sở lí luận và thực tiễn về việc tổ chức cho học sinh THPT DTNT tham gia dự án theo giáo dục STEM tích hợp liên môn

- Đề xuất quy trình tổ chức dạy học dự án theo giáo dục STEM tích hợp liên môn

- Xây dựng một số dự án STEM tích hợp liên môn toán-vật lí-địa lí theo hướng phát triển năng lực sáng tạo và năng lực hướng nghiệp cho học sinh

8 Cấu trúc đề tài

Gồm 72 trang: Phần đặt vấn đề (03 trang); Phần nội dung (45 trang), bao gồm 1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu, 2 Cơ sở lí luận và thực tiển, 3 Kết quả nghiên cứu; Phần kết luận và kiến nghị (02 trang); Tài liệu tham khảo (01 trang); 04 Phụ lục (22 trang)

4

Phần 2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu

2.1.1 Giáo dục STEM trên thế giới

Dạy học theo định hướng phát triển năng lực được quan tâm từ những năm 90 của thế kỷ 20 và ngày nay đã trở thành xu hướng giáo dục quốc tế Dạy học STEM cũng gắn chặt với mục tiêu theo định hướng phát triển năng lực Đối với STEM, trên toàn thế giới, các nước đều đã và đang phát triển mạnh mẽ Tại Mỹ đầu những năm

90, đã hình thành xu hướng giáo dục mới gọi là giáo dục STEM Trong chương trình giáo dục STEM, các môn học về khoa học công nghệ không giảng dạy độc lập mà tích hợp lại với nhau thành một môn học thông qua phương pháp giảng dạy bằng dự

án, trải nghiệm, thực hành Tại Pháp thì giáo dục STEM được bao phủ ở mọi cấp học Trong giai đoạn chính của bậc tiểu học, học sinh được học về Toán học, Khoa học tự nhiên và công nghệ HS đã được tham gia các hoạt động trải nghiệm nghiên cứu nhằm thúc đẩy sự quan tâm của các em về Khoa học và Công nghệ Tại Anh, giáo dục STEM đã được phát triển thành một chương trình quốc gia với mục tiêu tạo

ra nguồn nhân lực nghiên cứu khoa học chất lượng cao Chương trình hành động của Anh nhằm thúc đẩy giáo dục STEM bao gồm tuyển dụng giáo viên giảng dạy STEM; bồi dưỡng nâng cao của giáo viên; cải tiến và làm phong phú chương trình học trong và ngoài lớp học; phát triển cơ sở vật chất hỗ trợ cho việc dạy học

2.1.2 Giáo dục STEM ở Việt Nam

Trong những năm qua đã có nhiều văn bản chỉ đạo, hướng dẫn thực hiện đổi mới giáo dục trong đó có liên quan đến giáo dục STEM được ban hành, cụ thể như: Nghị quyết 29-BCHTW về đổi mới căn bản toàn diện giáo dục và đào tạo; chỉ thị số 16/CT-TTg về việc tăng cường năng lực tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư và đề ra những giải pháp, nhiệm vụ thúc đẩy giáo dục STEM tại Việt Nam, với chỉ thị trên, Việt Nam đã chính thức ban hành chính sách thúc đẩy giáo dục STEM trong chương trình GDPT, tạo điều kiện để liên kết các sáng kiến và hoạt động giáo dục STEM đơn lẻ hiện nay

Từ năm 2012, Bộ GD&ĐT hàng năm đã tổ chức cuộc thi “Vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các tình huống thực tiễn dành cho HS trung học” Đặc biệt cuộc thi “Khoa học kỹ thuật dành cho HS trung học” do Bộ GD&ĐT tổ chức dành cho HS phổ thông đã trở tành điểm sáng tích cực trong giáo dục định hướng năng lực Các cuộc thi này là một ví dụ cho mục tiêu giáo dục nhằm phát triển năng lực

HS, hình thành những kĩ năng học tập và lao động trong thế kỷ 21 và đây cũng chính

là mục tiêu của giáo dục STEM hướng tới Năm 2015, Bộ Khoa học và Công nghệ Việt Nam và Liên minh STEM tổ chức ngày hội STEM lần đầu tiên, tiếp theo đó là nhiều sự kiện tương tự trên toàn quốc đã diễn ra Hàng ngàn lượt giáo viên và hàng trăm ngàn lượt học sinh được tham gia các khóa học ngắn hạn hoặc dạy và học trong

5

các chương trình ngoại khóa/chính khóa Một số tác giả đã biên soạn tài liệu về giáo dục STEM như: “ Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM cho học sinh THCS và THPT” của Nguyễn Thanh Nga (chủ biên), “Giáo dục STEM trong nhà trường phổ thông” của Nguyễn Văn Biên, Tưởng Duy Hải (đồng chủ biên)…Ngoài ra, còn có nhiều bài báo khoa học, các sáng kiến kinh nghiệm của giáo viên cũng đã đề cập tới việc tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM ở các cấp học

Trong Chương trình GDPT mới, vai trò của giáo dục STEM được chú trọng

và thể hiện ở những điểm như: Có đầy đủ các môn học STEM; cải thiện rõ rệt vị trí của giáo dục tin học và giáo dục công nghệ; yêu cầu dạy học tích hợp và đổi mới phương pháp giáo dục của Chương trình GDPT mới, tạo điều kiện tổ chức các chủ

đề STEM trong chương trình môn học, góp phần phát triển năng lực vận dụng kiến thức liên môn giải quyết các vấn đề thực tiễn cho học sinh; tính mở của Chương trình GDPT mới cho phép một số nội dung giáo dục STEM có thể được xây dựng thông qua nội dung giáo dục của địa phương, kế hoạch giáo dục của nhà trường và những hoạt động giáo dục được xã hội hoá

Như vây, từ những dẫn chứng ở trên có thể thấy rằng mô hình giáo dục STEM

đã được phổ biến ở nhiều địa phương trên cả nước, Trong đó, giáo dục STEM gắn liền với việc tích hợp nhiều kiến thức môn học khác nhau (trong đó có các môn như toán, vật lí, địa lí…), và việc tổ chức dạy học theo giáo dục STEM khá đa dạng bằng nhiều phương pháp và hình thức như: Dạy học dự án, dạy học trải nghiệm sáng tạo,

tổ chức ngày hội STEM…

2.1.3 Những vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu, giải quyết trong đề tài

1) Trong các tài liệu khoa học giáo dục, có nhiều quan điểm về giáo dục STEM Vì vậy, cần phải làm sáng tỏ khái niệm và nội hàm, đặc điểm, đặc trưng của giáo dục STEM

2) Tổ chức học cho học sinh THPT DTNT tham gia một số dự án theo giáo dục STEM tích hợp liên môn Toán – Vật lí - Địa lí như thế nào, theo phương pháp dạy học nào để cho phù hợp với đối tượng HS và điều kiện của nhà trường hiện nay

2.2 Cơ sở lí luận và thực tiễn về tổ chức cho học sinh trường phổ thông dân tộc nội trú tham gia một số dự án theo giáo dục STEM tích hợp liên môn Toán – Vật lí - Địa lí

6

khả năng thực hiện thành công hoạt động trong một bối cảnh nhất định nhờ sự huy

động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú,

niềm tin, ý chí…” [8, tr.6]

* Phân loại năng lực, có nhiều cách phân loại năng lực khác nhau, có thể có

các năng lực sau: Năng lực chung và năng lực chuyên môn [2], [6]:

b Sáng tạo

- Sáng tạo là một loại hoạt động mà kết quả của nó là một sản phẩm tinh thần

hay vật chất có tính cách tân, có ý nghĩa xã hội, có giá trị” (Sáng tạo Bách khoa toàn thư

Liên Xô Tập 42, trang 54) Sáng tạo là tạo ra những giá trị mới không bị gò bó phụ thuộc

vào cái đã có [5]

- Các loại hình sáng tạo: Trong khoa học kĩ thuật, sản phẩm của sáng tạo là

các “phát kiến” và “phát minh” Phát kiến là một sự xác lập những quy luật, những

thuộc tính, những hiện tượng chưa biết trước đây, tồn tại một cách khách quan của

thế giới vật chất Phát minh là một cách giải quyết mới mẻ một nhiệm vụ trong bất

kỳ một lĩnh vực nào kinh kế quốc dân, văn hóa, y tế hay quốc phòng mang lại một hiệu

quả tích cực

c Năng lực sáng tạo

Năng lực sáng tạo là khả năng tạo ra những giá trị mới về vật chất và tinh

thần, tìm ra cái mới, giải pháp mới, công cụ mới, vận dụng thành công những hiểu

biết đã có vào hoàn cảnh mới Năng lực sáng tạo gắn liền với kĩ năng, kĩ xảo và vốn

hiểu biết của chủ thể Trong bất cứ lĩnh vực hoạt động nào, càng thành thạo và có

kiến thức sâu rộng thì càng nhạy bén trong dự đoán, nhiều phương án để lựa chọn,

càng tạo điều kiện cho trực giác phát triển Bởi vậy, không thể rèn luyện năng lực

sáng tạo tách rời, độc lập với học kiến thức về một lĩnh vực nào đó

d Cấu trúc năng lực sáng tạo

Sơ đồ cấu trúc năng lực sáng tạo trong hoạt động nhận thức của học sinh

+ Năng lực sáng tạo của nhà khoa học và năng lực sáng tạo của học sinh

Không phải vấn đề nào cũng lôi cuốn được HS chú ý, gây được nhu

Sáng tạo

7

cầu, hứng thú, tập trung sức lực, trí tuệ; chưa bền vững

Mục

đích

Phát minh – sáng chế tìm ra cái mới, giải pháp mới cho xã hội mà trước đó nhân loại chưa

hề biết đến

Thực hiện nhiệm vụ học tập vật lí, tiếp thu kiến thức, kĩ năng, phương pháp nhận thức vật lí, kinh nghiệm hoạt động sáng tạo và vận dụng tri thức vào thực tiễn, những nội dung tri thức và ứng dụng đã được xã hội biết đến

- Kinh nghiệm sáng tạo, có phương pháp nhận thức phong phú

Trong các hành động học khó khăn, hạn chế, nhiều khi không đủ sức giải quyết những vấn đề khoa học được đặt ra trong bài học

- Có nhiều thời gian (không hạn chế) để suy nghĩ, thực hiện

có khi hàng năm

- Chủ yếu làm việc độc lập theo ý mình

- Phương tiện, thiết bị, dụng cụ TN không đắt tiền, đơn giản, dễ sử dụng,

Bảng hoạt động nghiên cứu khoa học của nhà khoa học với hoạt động học tập của HS

e Một số biểu hiện năng lực sáng tạo của học sinh trong học tập (Xem phụ lục) 2.2.1.2 Giáo dục STEM

a Quan điểm về giáo dục STEM

STEM là viết tắt của Science (khoa học), Technology (công nghệ), Engineering (kĩ thuật) và Math (Toán) Science là hệ thống tri thức về các lĩnh vực như vật lý, hóa học, sinh học, địa lí…Technology là sự tạo ra, sử dụng, kiến thức về các công cụ, máy móc, kỹ thuật, kỹ năng nghề nghiệp, hệ thống, và phương pháp tổ chức, nhằm giải quyết một vấn đề, kĩ thuật Enginerring là quá trình thực hiện một giải pháp cho một vấn đề Math là những kiến thức về môn toán phục vụ cho việc giải quyết vấn đề

Trong ngữ cảnh giáo dục, STEM nhấn mạnh đến sự quan tâm của nền giáo dục đối với các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học, quan tâm đến việc tích hợp các môn học trên gắn với thực tiễn để năng cao năng lực cho người học

8

Giáo dục STEM có thể 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 Giáo dục STEM được nhiều tổ chức, nhà giáo dục quan tâm nghiên cứu Ở ngữ cảnh giáo dục và trên bình diện thế giới, STEM được hiểu với nghĩa là giáo dục STEM [4] Giáo dục STEM có một số cách hiểu khác nhau

- Theo Bộ Giáo dục Hoa Kỳ (2007): “Giáo dục STEM là một chương trình nhằm cung cấp hỗ trợ, tăng cường, giáo dục Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học (STEM) ở tiểu học và trung học cho đến bậc sau đại học”

- Nhóm tác giả Tsupros N., Kohler R., và Hallinen J (2009) cho rằng: “Giáo dục STEM là một phương pháp học tập tiếp cận liên ngành, ở đó những kiến thức hàn lâm được kết hợp chặt chẽ với các bài học thực tế thông qua việc HS được áp dụng những kiến thức Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học vào trong những bối cảnh cụ thể tạo nên một kết nối giữa nhà trường, cộng đồng và các doanh nghiệp cho phép người học phát triển những kĩ năng STEM và tăng khả năng cạnh tranh trong nền kinh tế mới”

- Tác giả Lê Xuân Quang (2017) cho rằng: “Giáo dục STEM là một quan điểm dạy học theo tiếp cận liên ngành từ hai trong các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học trở lên Trong đó nội dung học tập được gắn với thực tiễn, PPDH theo quan điểm dạy học định hướng hành động”[1]

Hiện nay phổ biến 3 cách hiểu về giáo dục STEM như sau:

Cách thứ nhất, quan tâm đến các môn khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán

học Giáo dục STEM là một chương trình nhằm cung cấp, hỗ trợ, tăng cường giáo dục khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học Đây là nghĩa rộng khi nói về STEM

Cách thứ hai, tích hợp của bốn lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và

toán học Kiến thức hàn lâm được kết hợp chặt chẽ với các bài học thực tế thông qua việc HS được áp dụng những kiến thức Khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học trong bối cảnh cụ thể nhằm tạo nên một kết nối giữa cộng đồng nhà trường và doanh nghiệp

Cách thứ ba, giáo dục STEM là phương pháp tiếp cận, khám phá trong giảng

dạy và học tập giữa hai hay nhiều hơn các môn học STEM, hoặc giữa một chủ đề STEM và một hoặc nhiều môn học khác trong nhà trường [7]

b Mục tiêu giáo dục STEM

Tùy theo bối cảnh, mục tiêu giáo dục STEM ở các quốc gia có khác nhau Tại Anh, mục tiêu giáo dục STEM là tạo ra nguồn nhân lực nghiên cứu khoa học chất lượng cao Còn tại Mỹ, ba mục tiêu cơ bản cho giáo dục STEM là: Trang bị cho tất

cả các công dân những kĩ năng về STEM, mở rộng lực lượng lao động trong lĩnh vực STEM bao gồm cả phụ nữ và dân tộc thiểu số nhằm khai thác tối đa tiềm năng con người của đất nước, tăng cường số lượng HS sẽ theo đuổi và nghiên cứu chuyên sâu về các lĩnh vực STEM Tại Úc, mục tiêu của giáo dục STEM là xây dựng kiến

Ở Việt Nam giáo dục STEM nhằm các mục tiêu cơ bản sau:

- Góp phần thực hiện mục tiêu giáo dục đã nêu trong chương trình giáo dục phổ thông

- Phát triển kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho HS phổ thông thông qua ứng dụng STEM, nhằm:

+ Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học Vật lí, Hóa học, Sinh học, Công nghệ, Tin học và Toán

+ Biết vận dụng kiến thức các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học vào giải quyết các vấn đề thực tiễn

+ Có thể đề xuất các vấn đề thực tiễn mới phát sinh và giải pháp giải quyết các vấn đề đó trong thực tiễn [3]

- Phát triển các năng lực cốt lõi cho HS

- Định hướng nghề nghiệp cho HS

- Hướng tới giải quyết vấn đề trong thực tiễn

- Hướng tới việc HS vận dụng các kiến thức trong lĩnh vực STEM để giải quyết

- Định hướng thực hành, nghề nghiệp

- Khuyến khích làm việc nhóm giữa các HS

c Phân loại về giáo dục STEM

Giáo dục STEM có thể phân theo các loại hình như sau:

- Phân loại theo mục tiêu: STEM phát triển năng lực; STEM hướng nghiệp; STEM phát triển thói quen tư duy kĩ thuật

- Phân loại theo nội dung: STEM khuyết; STEM đầy đủ

- Phân loại theo phương pháp dạy học: Tự chế tạo sản phẩm đơn giản; Thực hành STEM; Dự án STEM; Các gameshow về STEM

- Phân loại theo địa điểm: STEM trong lớp học; Câu lạc bộ STEM; Trung tâm STEM; Trải nghiệm thực tế STEM;

- Phân loại theo phương tiện: STEM tái chế; STEM robotic; STEM trong phòng thí nghiệm

10

d Tiêu chí đánh giá tính sáng tạo của học sinh trong dạy học chủ đề STEM (xem phụ lục) 2.2.1.3 Một số phương pháp và hình thức tổ chức dạy học theo giáo dục STEM

a Dạy học theo dự án

Dạy học theo dự án là một hình thức dạy học, trong đó HS dưới sự điều khiển

và giúp đỡ của GV, HS tự lực giải quyết một nhiệm vụ học tập mang tính phức hợp không chỉ về mặt lý thuyết mà đặc biệt về mặt thực hành, thông qua đó tạo ra các sản phẩm thực hành có thể giới thiệu, công bố được [3], [6]

Các bước tổ chức hoạt động dạy học theo dạy học dự án, xem bảng 2 dưới đây:

- Thiết kế dự án: xác định lĩnh vực thực tiễn ứng dụng nội dung học, đối tượng sử dụng, ý tưởng

và tên dự án

- Thiết kế các nhiệm vụ cho HS sao cho khi HS thực hiện xong thì bộ câu hỏi được giải quyết và các mục tiêu cũng đạt được

- Chuẩn bị tài liệu hỗ trợ HS và

dự kiến các điều kiện thực hiện

dự án trong thực tế

- Làm việc nhóm để lựa chọn chủ

đề dự án

- Xây dựng kế hoạch dự án: xác định những công việc cần làm, thời gian dự kiến, vật liệu, kinh phí, phương pháp tiến hành và phân công công việc trong nhóm

- Tìm các nguồn thông tin tin cậy

để chuẩn bị thực hiện dự án

- Cùng GV thống nhất các tiêu chí đánh giá dự án

Bước 2

Thực hiện

dự án

- Theo dõi, hướng dẫn, đánh giá

HS trong quá trình thực hiện

- Liên hệ các cơ sở, cố vấn, khách mời cần thiết cho HS

- Chuẩn bị cơ sở vật chất, tạo điều kiện cho HS thực hiện

- Sơ bộ thông qua sản phẩm cuối của các nhóm HS

- Phân công nhiệm vụ các thành viên trong nhóm thực hiện dự án theo đúng kế hoạch

- Tiến hành thu thập, xử lý thông tin thu được

- Xây dựng sản phẩm/ báo cáo

- Liên hệ, tìm nguồn giúp đỡ

- Thường xuyên thông tin cho GV

- Chuẩn bị giới thiệu sản phẩm

- Tiến hành giới thiệu sản phẩm

- Tự đánh giá sản phẩm dự án của nhóm theo tiêu chí

- Đánh giá sản phẩm nhóm khác

11

Dạy học theo dự án và dạy học theo mô hình giáo dục STEM có những điểm tương đồng như:

- Đều hướng tới mục tiêu lâu dài, lấy người học làm trung tâm, gắn liền nội dung

và tích hợp với các vấn đề thực hành thực tế GV chỉ đóng vai trò dẫn dắt và trao quyền cho HS làm chủ quá trình học tập, từ đó tạo dựng môi trường học tập chủ động hơn

- Đều là cách tiếp cận để giúp nhà trường, lớp học có thể tạo dựng được môi trường học tập và từng bướng hình thành khung năng lực của thế kỷ 21, trong đó có mô hình 4Cs: Tư duy phản biện; tư duy sáng tạo; kỹ năng giao tiếp; kỹ năng hợp tác Qua

đó, HS rèn luyện kĩ năng nghề nghiệp và kĩ năng sống

- HS được tham gia trải nghiệm vào các hoạt động trong tiến trình học theo dự án: Lựa chon chủ đề - Lập kế hoạch – Thu thập thông tin – xử lí thông tin – Trình bày kết quả - Đánh giá kết quả; tiến trình học theo dự án tiếp cận với tiến trình nghiên cứu khoa học

- Sau khi kết thúc các hoạt động học tập, HS thường có sản phẩm, tuy nhiên sản phẩm học tập không phải là điều quan trọng nhất để đánh giá HS mà đó là năng lực, kiến thức và thái độ HS có được trong quá trình tạo ra sản phẩm

- HS vận dụng kiến thức tích hợp của nhiều lĩnh vực, môn học để giải quyết vấn

đề đặt ra Và do vậy, dạy học theo dự án hay theo mô hình giáo dục STEM thường gắn với dạy học tích hợp liên môn các môn học trong nhà trường

vào thực tiễn; thể hiện “học đi đôi với hành, lý

luận gắn với thực tiễn”

b Dạy học theo mô hình 5E

Mô hình 5E là viết tắt của 5 từ bắt đầu

bằng chữ E trong tiếng Anh: Engage (gắn kết),

explore (khảo sát), explain (giải thích),

elaborate (củng cố), evaluate (đánh giá) Mô

12

hình dạy học 5E khá phổ biến trong các chương trình khoa học và tích hợp STEM của Mỹ Nó gồm 5 giai đoạn và có những đặc điểm chính như sau:

- Engage (Gắn kết):

GV có thể gợi ý cho HS đặt câu hỏi mở hoặc ghi lại những gì đã biết về chủ

đề Thông qua các hoạt động đa dạng, GV thu hút sự chú ý và quan tâm của HS, hS tìm ra được mối liên hệ và kết nối với những kiến thức hoặc trải nghiệm trước đó Giai đoạn này cho phép HS gắn kết, liên hệ lại với các trải nghiệm và quan sát thực

tế mà các em đã có trước đó

- Khảo sát (Exploration):

Trong giai đoạn này, Hs được chủ động khám phá các khái niệm mới thông qua các trải nghiệm cụ thể Gv cung cấp những kiến thưc shoawcj những trfair nghiệm cơ bản, nền tảng, dựa vào đó các kiến thức mới có thể bắt đầu Giai đoạn này HS sẽ trực tiếp khám phá và thao tác trên các vật liệu hoặc học cụ được chuẩn bị sẵn GV có thể yêu cầu HS thực hiện các hoạt động như qun sát, làm thí nghiệm, thiết kế, thu số liệu VD: GV có thể cho HS làm thí nghiệm với những vật liệu và dụng cụ có sẵn, HS làm theo hướng dẫn hoặc HS được đi thực địa để khảo sát/ quan sát một chủ đề nào đó

- Giải thích (Explanation)

Ở giai đoạn này GV sẽ hướng dẫn HS tổng hợp kiến thức mới và đặt câu hỏi nếu cần làm rõ thêm GV tạo điều kiện cho HS được trình bày, miêu tả, phân tích các trải nghiệm hoặc quan sát thu nhận được ở bước khảo sát Ở bước này GV có thể giới thiệu các khái niệm mới, công thức mới giúp HS kết nối và thấy được sự liên hệ với trải nghiệm trước đó Để giai đoạn này hiệu quả, GV nên yêu cầu HS chia sẻ những gì mà các em đã học được trong giai đoạn khảo sát trước khi giới thiệu thông tin chi tiết một cách trực tiếp hơn

- Củng cố (Elaborate):

GV giúp HS thực hành và vận dụng các kiến thức đã học được ở bước giải thích, giúp HS đào sâu hơn các hiểu biết, kĩ năng thành thạo hơn và có thể áp dụng được trong những tình huống khác nhau Điều này giúp các kiến thức trở nên sâu sắc hơn GV có thể yêu cầu HS trình bày chi tiết hoặc tiến hành khảo sát bổ sung để củng cố các kĩ năng mới

- Đánh giá (Evaluation)

GV có thể quan sát HS thông qua các hoạt động trong nhóm để xem sự tương tác trong quá trình học GV cũng có thể đánh giá dựa trên các bài tập cá nhân, các sản phẩm nhóm, quá trình tự đánh giá hoặc đánh giá giữa các HS với nhau GV sử dụng các linh hoạt các kĩ thuật đánh giá đa dạng để nhận biết quá trình nhận thức và khả năng của từng HS, từ đó đưa ra các phương hướng điều chỉnh và hỗ trợ HS phù hợp, giúp HS đạt được các mục tiêu học tập như đã đề ra [4]

13

c Dạy học giải quyết vấn đề (Xem phụ lục)

d Phương pháp “Bàn tay nặn bột” (Xem phụ lục)

b Thực trạng và nguyên nhân

Chúng tôi đã điều tra thực trạng dạy và học theo mô hình giáo dục STEM ở một số trường THPT (trong đó có trường DTNT) trên địa bàn tỉnh Nghệ An thông

qua sử dụng phiếu điều tra thực trạng (xem phụ lục) Đối tượng khảo sát chủ yếu là

GV các môn toán, vật lí, địa lí HS của các trường THPT, chủ yếu là đối tượng lớp

10 trường PT DTNT Kết quả điều tra là cơ sở để chúng tôi đề xuất định hướng và giải pháp tổ chức hoạt động học tập cho học sinh THPT DTNT theo giáo dục STEM Qua kết quả điều tra thực trạng có thể thấy rằng:

 Đối với giáo viên

- Về mức độ vận dụng các PPDH tích cực :

+ GV đều đã sử dụng PPDH tích cực ở những mức độ khác nhau Các PPDH hay được sử dụng đó là : Dạy học giải quyết vấn đề ; dạy học có hoạt động nhóm ; Chủ yếu các PPDH này được thực hiện ở trên lớp học

+ PPDH theo dự án cũng được GV sử dụng nhưng mức độ rất ít, và sử dụng vừa trên lớp vừa ngoài giờ lên lớp

- Về dạy học theo giáo dục STEM

14

+ 100 % GV đều đã nghe về giáo dục STEM và 71% GV đều cho rằng dạy học STEM cần sử dụng kiến thức liên môn để giải quyết vấn đề Số còn lại cho rằng dạy học theo giáo dục STEM chỉ cần sử dụng kiến thức trong môn học mình là đủ

+ Trong số các GV đã biết về STEM, chỉ 9% GV là đã vận dụng vào dạy học STEM và các GV đều tập trung ở các môn khoa học tự nhiên

+ Có đến 85% GV cho rằng giáo dục STEM chỉ học được ở các môn khoa học tự nhiên (vật lý, hóa học, sinh học)

+ 86% GV đều cho rằng giáo dục STEM thúc đẩy phát triển các năng lực của

HS : Tự học; giải quyết vấn đề và sáng tạo; giao tiếp và hợp tác

+ 95% GV cho rằng giáo dục STEM cần có rô bôt hoặc các trang thiết bị đắt tiền

- Về khó khăn gặp phải khi dạy học theo giáo dục STEM : Có bốn nguyên nhân

GV hay gặp nhất đó là : GV thiếu kiến thức các môn học không phải chuyên môn của mình; GV cho rằng không thể dạy được trong chương trình chính khóa; không phù hợp với việc thi cử như hiện nay; thiếu trang thiết bị học tập

 Đối với học sinh:

- 5% HS đã từng tham gia dự án học tập

- 68% đều đã từng thảo luận nhóm khi học tập trên lớp

- 100% đều được học tin học ở lớp 10; 98% biết sử dụng mạng xã hội (chủ yếu là Facebook) Trong khi đó, chỉ 11% các em biết sử dụng một số phần mềm lập trình và khai thác intenet phục vụ cho việc học tập

+ Đối với việc giải quyết vấn đề trong học tập: 100% đã tham gia một vài cung đoạn của việc giải quyết vấn đề nhưng 86% là do GV nêu tình huống trước, trong quá trình thực hiện có đến 78% là cần sự giúp đỡ của GV

+ 91% HS lớp 10 chưa bao giờ nghe về giáo dục STEM

- Về mong muốn nhiều nhất của HS trong quá trình học tập xếp theo thứ tự sau: 100% các em đều mong muốn được sử dụng CNTT; 100% đều muốn học tập cả ngoài thực địa hoặc được làm thí nghiệm, thực hành; 100% HS thích tiết học mà thầy cô thao giảng; 87% mong muốn được trao đổi thảo luận nhiều hơn; 79% muốn

HS giải quyết vấn đề nhưng có GV hỗ trợ

 Nguyên nhân:

Trên cơ sở thực trạng nêu trên, chúng tôi phân tích một số thuận lợi, khó khăn

và nguyên nhân của việc triển khai giáo dục STEM hiện nay như sau:

- Một số GV chưa hiểu bản chất của giáo dục STEM Do bản thân chưa được tiếp cận nhiều với các quan điểm về giáo dục STEM Việc tiếp cận không chỉ qua các đợt tập huấn của Bộ mà còn qua nhiều nguồn tài liệu, dự giờ các buổi dạy, tham

dự các hoạt động sinh hoạt chuyên môn, hội thảo về giáo dục STEM Thực tế có rất nhiều quan điểm khác nhau về giáo dục STEM Do đó, khi tiếp cận nhiều góc độ

ra, các cuộc thi học sinh giỏi, thi THPT quốc gia, thi và kiểm tra thường xuyên trên lớp vẫn theo kiểu truyền thống theo từng môn học, lý thuyết nhiều nên nhiều trường học chưa quan tâm đến giáo dục STEM và do vậy, không có chính sách khuyến khích thúc đẩy GV dạy học theo mô hình này

- Tuy vậy, có một số thuận lợi nhất định về phía GV khi tiến hành tổ chức dạy học theo giáo dục STEM Đa phần GV đều nhận thấy rằng giáo dục STEM là cần thiết để thúc đẩy tính sáng tao, phát huy năng lực của HS Các GV cũng đều đã biết hoặc sử dụng ở mức độ khác nhau về các PPDH tích cực phù hợp với dạy học theo giáo dục STEM như dạy học dự án, ngoại khóa…

- Về phía HS, các em đều chưa từng nghe về giáo dục STEM do khảo sát tiến hành khi HS mới vào lớp 10, trong khi ở bậc THCS chưa được tiếp xúc với nó Đa phần các kĩ năng về CNTT còn yếu, việc học nhiều khi còn quen cách học thụ động (GV đọc chép, hoặc hướng dẫn hết tất cả các hoạt động), ít được trải nghiệm, thực hành, vận dụng vào thực tiễn do đa số HS đều là dân tộc thiểu số đến từ những vùng nghèo nhất của tỉnh Việc học tập theo cách học mới chắc chắn HS sẽ gặp trở ngại hơn, GV phải nỗ lực hơn để giúp đỡ các em

- Những thuận lợi của HS khi tổ chức các hoạt động dạy học theo giáo dục STEM đó là: Mong muốn của các em trong quá trình học tập là được sử dụng CNTT, được thảo luận nhiều hơn, được thực hành, trải nghiệm, vận dụng kiến thức

đã học vào thực tiễn… Mà tất cả những yếu tố này đều cần phải có khi học tập theo giáo dục STEM Cho nên tuy là HS chưa từng được tiếp xúc STEM nhưng chắc chắn khi được học theo giáo dục STEM sẽ tạo sự thích thú, hào hứng nơi các em Ngoài ra, việc tất cả HS học tập trung tại trường, quá trình học tập đều chăm chỉ và

có sự nỗ lực vượt khó rất lớn cũng là nhân tố quan trọng để GV dễ dàng hơn trong việc triển khai dạy học, qua đó đạt mục tiêu theo kế hoạch ban đầu

2.2.2.2 Chương trình các môn học

Giáo dục STEM sử dụng kiến thức các môn học là toán, khoa học (gồm các môn như vật lí, hóa học, sinh học, địa lí), các môn công nghệ, tin học…ở những mức độ khác nhau Toán là môn học luôn có mặt trong giáo dục STEM và có thể coi là công cụ để giải quyết vấn đề Do vậy, các nội dung toán học được sử dụng có thể nằm vào chương trình

16

THPT, THCS hoặc chỉ có thể là các kiến thức tính toán đơn giản Đây cũng là quan điểm khi chúng tôi xây dựng các đề tài theo giáo dục STEM Đó là việc tích hợp môn Toán không nhất thiết phải gắn với một đơn vị kiến thức cụ thể trong chương trình THPT mà có thể sử dụng nhiều kiến thức khác nhau, ở các cấp học khác nhau

để giải quyết vấn đề Nhiều khi kiến thức toán học được sử dụng rất đơn giản nhưng thiếu nó vấn đề không thể giải quyết được (Ví dụ tính tỉ lệ xích bản đồ trong dự án

đo chu vi Trái Đất, ở mục 2.4.2) Vì vậy, khi phân tích các nội dung tương đồng của

ba môn Toán-Vật lí-Địa lí, chủ yếu đề tài chỉ đề cập đến hai môn Vật lí và Địa lí

Kiến thức toán học được khai thác, sử dụng nhiều trong các môn học khác nhau như vật lí, hoá học, sinh học, công nghệ, địa lí… Những khai thác có tính tích hợp đa môn, tích hợp giữa giáo dục toán học với các môn khác sẽ giải quyết được đồng thời ba vấn đề: Thứ nhất, mang lại hiệu quả đối với việc học tập các môn học

đã nêu, thứ hai góp phần củng cố kiến thức, hiểu được ý nghĩa của kiến thức toán học; thứ ba góp phần rèn luyện cho học sinh năng lực vận dụng toán học vào thực tiễn

Môn vật lí và địa lí có nhiều nội dung dạy học liên quan với nhau Chúng tôi liệt kê một số bài học liên quan giữa hai bộ môn Trong đó, mạch nội dung đi theo chương trình môn địa lí lớp 10 Còn môn vật lí có thể sử dụng cả kiến thức THPT hoặc cả kiến thức THCS

- Bài 41 Cấu tạo của Vũ Trụ (Hệ Mặt

Trời, các thiên hà, giờ)

- Bài 6 Hệ quả chuyển động xung quanh Mặt Trời của Trái Đất

……

- Bài 28 Cấu tạo chất, thuyết động học

phân tử chất khí;

- Bài 29 Quá trình đẳng nhiệt;

- Bài 31 Phương trình trạng thái của khí

lí tưởng;

- Bài 38 Sự chuyển thể của các chất (sự

bay hơi, nhiệt hóa hơi);

- Bài 39 Độ ẩm của không khí

- Bài 9 Áp suất khí quyển;

- Bài 23 Đối lưu, bức xạ nhiệt;

- Bài 15, 16 Các hiện tượng, quá trình xảy

ra trong thủy quyển như: Vòng tuần hoàn nước, thủy triều, sóng

- Bài 34 Thực hành

……

Trong thực tiễn cuộc sống có nhiều vấn đề cần giải thích/ làm sáng tỏ/ vận dụng/… thì không thể chỉ sử dụng kiến thức đơn môn giải quyết được mà phải cần kiến thức liên môn mới giải quyết được Các kiến thức được sử dụng có thể là của THPT hoặc

cả THCS và ở những mức độ khác nhau Do vây, GV có thể lựa chọn linh hoạt các nội dung phù hợp để tiến hành dạy học

2.3 Quy trình tổ chức dạy học dự án theo giáo dục STEM cho học sinh trường trung học phổ thông dân tộc nội trú

Qua quá trình nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn, chúng tôi xin đề xuất quy trình chuẩn bị, tổ chức một dự án theo giáo dục STEM cho học sinh THPT DTNT theo các bước sau:

Quy trình các bước thực hiện một dự án theo giáo dục STEM cho HS trường THPT DTNT Bước 1 Chuẩn bị dự án

 Nêu ý tưởng:

Một ý tưởng hay vấn đề thường xuất phát từ một câu hỏi, một sự nghi ngờ Vấn đề

có thể mang tính lí thuyết (về các hiện tượng, khái niệm, công thức, định lí…) hay tính thực tiễn; thuộc mảng xã hội hay kĩ thuật; có thể mô tả ngắn gọn hoặc hết sức trừu tượng Hoài nghi và đặt vấn đề chính là điểm mấu chốt, khởi đầu cho sự học tập không ngừng

Chuẩn bị dự án

Thiết kế tiến trình chi tiết dự án

Nêu ý tưởng; xác định mục tiêu, nội dung dự án Xác định đối tượng, hình thức, tên dự án, các yếu tố STEM

Chuẩn bị CSVC, thiết bị, tài liệu, kinh phí cần thiết

Thực hiện dự án Triển khai thực hiện theo tiến trình dự án

Báo cáo kết quả, đánh giá dự án Giới thiệu dự án, lập nhóm, chuyển giao nhiệm vụ cho HS, thống nhất cách thức thực hiện, tiêu chí đánh giá

18

nghỉ của HS Với mỗi đề tài, cách đặt vấn đề tạo tình huống bằng một câu chuyện, bằng các hình ảnh, bằng mô hình, … phải thực sự gây chú ý, tạo sự tò mò khoa học; phải giúp HS/nhóm HS xác định rõ ràng vấn đề mà HS/nhóm HS phải giải quyết trong dự án

Đối với đối tượng là HS THPT DTNT, GV nên lựa chọn các vấn đề phù hợp, vừa sức, không quá phức tạp, có thể liên hệ từ các tình huống trong thực tiễn để HS dễ hình dung ra vấn đề GV nên có bộ câu hỏi định hướng ngay từ đầu để HS có thể hình dung được vấn đề mình cần giải quyết

 Xác định mục tiêu về kiến thức, kĩ năng, thái độ, năng lực HS cần đạt được sau

khi thực hiện dự án Mục tiêu cần rõ ràng, chi tiết có tính khả thi phù hợp với năng lực HS và điều kiện của trường học GV chú ý rằng do dự án đòi hỏi sử dụng kiến thức tích hợp liên môn nên trong mục tiêu cần chỉ rõ kiến thức của từng môn học đạt được GV cần chú ý các năng lực HS đạt được khi thực án theo giáo dục STEM như năng lực hợp tác, năng lực tự học, năng lực giải quyết vấn đề; các kĩ năng cần thiết

để hoàn thành dự án, đặc biêt các kĩ năng liên quan đến công nghệ và kĩ thuật

 Xác định đối tượng, hình thức, tên dự án, các yếu tố STEM

- Xác định đối tượng phù hợp với dự án trên cơ sở nội dung bám sát với chương trình phổ thông của Bộ Giáo dục và Đào tạo Xác định thời gian phù hợp gồm

cả thời gian chuẩn bị, thời gian thực hiện Mỗi dự án nên xây dựng thời gian thực hiện trên lớp từ 60 đến 120 phút

- Hình thức tổ chức: có thể tổ chức trong giờ học chính khóa tại các phòng STEM/phòng học của nhà trường hoặc tại các cơ sở sản xuất, phòng STEM các doanh nghiệp, các trường đào tạo nghề Ví dụ tại trường PT DTNT THPT số 2 Nghệ

An, HS ngoài việc thực hiện dự án tại trường có thể cho thực hiện ở nhà trong các đợt nghỉ lễ, hoặc kết hợp với tham quan, học tập trải nghiệm ở các trường dạy nghề, nhà máy…Khi tổ chức tại trường, GV cần chú ý tuân thủ theo nội quy của trường như giờ giấc sinh hoạt, việc sử dụng internet và điện thoại, các biện pháp an toàn cho HS…Do vậy, GV cần thường xuyên nhắc nhở, theo dõi quá trình làm việc của

HS phải đúng các yêu cầu của kế hoạch dự án đã đề ra

- Xác định các yếu tố STEM liên quan: Khác với các dự án thông thường, dự

án STEM còn thêm bước xác định các yếu tố STEM liên quan khi thực hiện dự án

GV cần phân tích, làm rõ các thành phần S, T, E, M khi chuẩn bị dự án Tuy nhiên khi giới thiệu dự án cho HS, GV nên để HS tự phân tích các yếu tố này, còn GV chỉ đóng vai trò hướng dẫn mà không nên làm thay HS Đối với việc tích hợp liên môn vật lí-địa lí, GV cần yêu cầu HS chỉ rõ đâu là kiến thức của từng môn học, nội dung

đó nằm trong lớp nào, chương nào, vận dụng để giải quyết nội dung gì…

 Thiết kế tiến trình chi tiết dự án

Sau khi thực hiện các bước trên, GV vạch tiến trình chi tiết các bước thực hiện một dự án Bao gồm: Xác định ý tưởng; xác định mục tiêu của dự án theo giáo dục STEM; xác định được quy trình (các hoạt động hoặc chuỗi hoạt động) kĩ thuật để

19

thực hiện dự án theo giáo dục STEM Việc thiết kế cần chi tiết, rõ ràng, đảm bảo đúng với mục tiêu đề ra

 Chuẩn bị CSVC, thiết bị, tài liệu, kinh phí cần thiết

- Dự án tiến hành ở đâu? Bố trí, sắp xếp phòng ốc, địa điểm như thế nào?

- Dự kiến thiết bị (tìm ở đâu/mua ở đâu?), tài chính cần thiết cho dự án? (Có thể huy động tài chính từ những nguồn nào? ) Thực tế, đối với đối tượng HS THPT DTNT thì GV rất khó huy động nguồn tài chính từ phụ huynh HS, trong khi kinh phí nhà trường lại rất hạn hẹp Chính vì vậy, GV cần cân nhắc lựa chọn các dự án phù hợp, tiết kiệm chi phí, tận dụng được tối đa CSVC của nhà trường

 Giới thiệu dự án, chuyển giao nhiệm vụ cho HS

- GV giới thiệu dự án tới HS: Tên dự án, mục tiêu, những nội dung cần giải quyết của dự án GV cần lưu ý vừa gợi mở ý tưởng cho HS nhưng cũng không làm

hộ hoàn toàn hết các bước cho HS

- Chia nhóm, chuyển giao nhiệm vụ: GV có thể để HS tự lựa chọn nhóm làm việc của mình Tuy nhiên cần thống nhất với HS ngay từ đầu về số lượng các thành viên nhóm, cách thức chia nhóm

- Gợi ý HS/ nhóm HS xác lập nhóm các vấn đề cần phải lần lượt giải quyết để làm căn cứ giải quyết câu hỏi chính của dự án

- Định hướng HS tìm và sử dụng các vật liệu liên quan Giới thiệu những người có khả năng hỗ trợ cho HS khi thực hiện dự án, hướng dẫn HS liên hệ, tìm nguồn giúp đỡ khi cần, hoặc cách thức tra cứu tài liệu trên Internet, trong thư viện, …

- Quy định cách thức thực hiện, tiêu chí đánh giá: GV và các nhóm thống nhất các tiêu chí đánh giá trên cơ sở các nội dung ở kế hoạch GV đã vạch ra Có thể bao gồm đánh giá của GV, đánh giá giữa các nhóm và đánh giá các thành viên trong nhóm với nhau Các tiêu chí đưa ra nên rõ ràng, có điểm số Đối với dự án theo giáo dục STEM cần nhấn mạnh việc đánh giá không chỉ riêng sản phẩm cuối cùng của dự án mà còn cả quá trình thực hiện

dự án

- Chuẩn bị các mẫu vật, hóa chất, dụng cụ, vị trí để thực hiện dự án STEM: Trên cơ sở nội dung, mục tiêu chủ đề, HS chuẩn bị đầy đủ cơ sở vật chất, dụng cụ… cần thiết để tổ chức thực hiện dự án; GV hỗ trợ HS khi cần thiết

Bước 2 Thực hiện dự án

 Triển khai thực hiện theo tiến trình dự án

HS/nhóm HS trong quá trình thực hiện dự án phải luôn luôn liên hệ, báo cáo kết quả thực hiên định kỳ với giáo viên phụ trách để được tư vân, hỗ trợ kịp thời

 Báo cáo kết quả, đánh giá dự án

20

- Hướng dẫn, hỗ trợ HS trình bày, tranh luận, bảo vệ kết quả nghiên cứu HS báo cáo kết quả quá trình ứng dụng STEM giải quyết vấn đề thực tiễn, có thể đề xuất một số vấn đề mới phát sinh, ý tưởng mới liên quan đến chủ đề

Đối với dự án theo giáo dục STEM thì sản phẩm không phải là mục tiêu quan trọng nhất GV cần chú ý rằng quá trình HS vận dụng các kiến thức liên để giải quyết vấn đề cũng là một bước hết sức quan trọng HS không chỉ nắm kiến thức lý thuyết trong chương trình mà còn biết vận dụng các kiến thức đó để giải quyết vấn

đề thực tiễn Và thậm chí các kiến thức đó không chỉ được vận dụng đơn lẻ trong nội môn, chúng còn được liên kết, xâu chuỗi với nhau ở nhiều môn học Đó là một trong những ý nghĩa tích cực mà dạy học theo giáo dục STEM đem lại cho HS

- Tổng kết, đánh giá theo tiêu chí đề ra, khen thưởng khi kết thúc buổi trình bày dự

án GV cần phải khẳng định thành quả tìm tòi nghiên cứu của từng nhóm Chỉ ra những

ưu, nhược điểm của từng nhóm trong việc lập kế hoạch tìm hiểu, nghiên cứu của nhóm, việc phân công, hợp tác thực hiện giữa các thành viên trong nhóm

- GV có thể cho HS tiếp tục mở rộng, nghiên cứu phát triển dự án

2.4 Tổ chức thực hiện một số dự án theo giáo dục STEM tích hợp liên môn toán-vật lí-địa lí

kế ra các dụng cụ đo phù hợp, dễ sử dụng

Địa lí: Bài 5,6, địa 10: Hệ

quả chuyển động của Trái Đất

Vật lí: Bài 11 Lực hấp dẫn Định luật vạn vật hấp dẫn

STEM tái

chế

HS chế tạo một số mô hình phục vụ học tập đơn giản từ các nguyên liệu tái chế, rác thải, trên cơ sở các kiến thức

đã được học và sự sáng tạo của cá nhân

Vật lí: Sự biến đổi năng lượng; phản xạ ánh sáng; bình thông nhau; đối lưu; mạch điện mắc nối tiếp,

bộ nguồn pin mắc nối tiếp…

Địa lí: Bài 41 Môi trường

và tài nguyên thiên nhiên; bài 42 môi trường và sự phát triển bền vững

Vật lí: Bài Các dạng cân bằng Cân bằng của vật có mặt chân đế; trọng lực; trọng lượng;

Địa lí: Xác định phương hướng

đo mưa đơn giản

Địa lí: Bài 13: Ngưng đọng hơi nước trong khí quyển Mưa

Vật lí: Bài 39 độ ẩm không khí

Địa lí: Bài 15 Phần I thủy quyển

Vật lí: Bài, Sự chuyển thể của các chất

kế mô hình tàu điện từ đơn giản GV

có thể tham khảo một số video như:

Vật lí: Dòng điện Fu-cô, định luật Len- xơ, lực từ,

từ trường Hiện tượng cảm ứng điện từ; mạch điện một chiều mắc nối tiếp, bộ nguồn pin mắc nối tiếp

Địa lí: Bài 5, 6 hệ quả chuyển động của Trái Đất

Vật lí: Bài, Cấu tạo của

Sử dụng kiến thức phần địa lí tự nhiên và vật lí có liên quan (xem phần 2.2.2.2)

2.4.2 Dự án đo chu vi trái đất

- Kiến thức: Vận dụng kiến thức toán học, vật lí, địa lí để đo chu vi Trái Đất

+ Toán học: Áp dụng kiến thức lượng giác (tính tan); hình học (góc so le trong; chu vi hình tròn) của lớp 9 và lớp 11 để tính được chu vi Trái Đất

+ Vật lí: Vận dụng cấu tạo của vũ trụ, lực hấp dẫn và các hệ quả của chuyển động Trái Đất quanh Mặt Trời để đo chu vi Trái Đất

+ Địa lí: Vận dụng các hệ quả của chuyển động Trái Đất quanh Mặt Trời để

đo chu vi Trái Đất: Hiện tượng Mặt Trời lên thiên đỉnh, cách tính ngày Mặt Trời lên thiên đỉnh, những nơi xảy ra hiện tượng này;

- Kĩ năng: Thông qua dự án, HS rèn luyện được các kĩ năng như:

+ Kĩ năng làm việc nhóm;

+ Kĩ năng đo đạc, tính toán;

+ Kĩ năng sử dụng một số chức năng của Google;

+ Kĩ năng báo cáo, trình bày poster;

- Thái độ: Tôn trọng các hiện tượng tự nhiên, có nhận thức đúng đắn các hiện tượng

tự nhiên; Say mê khám phá khoa học

- Năng lực hình thành:

+ Năng lực chung: Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, năng lực giao tiếp hợp tác

c Xác định đối tượng, hình thức, tên dự án, các yếu tố STEM liên quan

- Xác định đối tượng: HS lớp 10 trường THPT DTNT vì các kiến thức để đo chu vi

Trái Đất chủ yếu nằm trong chương trình lớp 10

- GV tổ chức dưới hình thức vừa trên lớp, vừa ngoài thực địa Tại trường PT DTNT THPT số 2 Nghệ An, trong tiết 8 ngoại khóa GV tổ chức giới thiệu dự án cho HS Đây là tiết học nằm trong phân phối chương trình môn địa lí 10 Như vậy giáo dục

23

STEM hoàn toàn có thể sắp xếp để dạy học được theo PPCT, trái ngược với quan điểm môn địa lí không thể học được theo giáo dục STEM hoặc nếu có thì cũng không thể thực hiện được trong chương trình chính khóa

- Xác định các yếu tố STEM liên quan

Các yếu tố

STEM

Khoa học (Science-S)

Công nghệ (Technology)

Kĩ thuật (Enginerring)

Toán học (Math)

Đo chu vi

Trái Đất

Địa lí- Vật lí: Hệ quả khi Trái Đất tự quay quanh mình và quay quanh Mặt Trời Giải thích được sự thay đổi của bóng vật thể ở các ngày trong năm

- Giấy Ao, thước

đo, cọc đứng thẳng, máy tính bỏ túi, bút màu

- Điện thoại cài phần mềm google map hoặc máy tính dung google Earth

Quy trình đo đạc để chọn lựa ra kết quả đo chính xác nhất, áp dụng vào công thức tính

-Toán: Sử dụng các công thức lượng giác

để tính toán

ra chu vi Trái Đất

d Thiết kế tiến trình chi tiết dự án

Bước 1: Nêu ý tưởng, xác định mục tiêu (đã làm phần trên); chia nhóm, giới thiệu

dự án và tiêu chí chấm điểm nhóm; phân công nhiệm vụ nhóm

- GV giới thiệu dự án tới HS thông qua các câu hỏi định hướng đã chuẩn bị sẵn

Trên cơ sở đó, GV gợi mở dần vấn đề cần giải quyết của dự án là đo chu vi Trái Đất

- GV chia mỗi nhóm khoảng 5-7 thành viên, với dự án này thì số lượng thành viên không cần quá nhiều Các nhóm tự thảo luận, phân công công việc với nhau trên cơ

sở các vấn đề phải giải quyết để hoàn thành dự án

- Các nhóm cùng với GV thống nhất tiêu chí đánh giá: Điểm khác biệt trong đánh giá ở đây là GV không áp đặt tiêu chí của mình với HS mà cùng thảo luận, thống nhất cách thức đánh giá; việc đánh giá bao gồm từ việc chuẩn bị trước khi đo, trong quá trình đo, và kết quả đo Có thể tham khảo một số tiêu chí đánh giá như sau:

+ Bao gồm đánh giá của GV, đánh giá của các nhóm, tự đánh giá lẫn nhau giữa các thành viên trong nhóm

+ GV và các nhóm khác đánh giá kết quả hoạt động nhóm qua một số tiêu chí như:

Cách đo

Dụng cụ đo

Trình bày poster

Hiệu quả công việc

- Chuẩn bị CSVC, thiết bị, tài liệu, kinh phí cần thiết:

Dự án “ đo chu vi Trái Đất” không cần sử dụng nhiều thiết bị đắt tiền mà chỉ tận dụng những vật liệu có sẵn ngay trong trường học như: Cọc đo (có sẵn ở phòng thí nghiệm), giấy Ao, bút màu, điện thoại (HS mượn của GV), thước đo Như vậy việc thực hiện dạy học theo giáo dục STEM không nhất thiết phải tốn nhiều chi phí như quan điểm của một số cá nhân Chính vì quan điểm sai lầm này đã làm cản trở việc dạy học theo giáo dục STEM áp dụng cho những đối tượng HS không có nhiều kinh phí học tập như HS dân tộc thiểu số

Bước 2: Tổ chức thực hiện dự án theo quy trình 5E

1.Gắn kết

(Engage)

- GV cho HS xem đoạn video

https://www.techsignin.com/ti ntuc/nguoi-hy-lap-da-tinh- duoc-chu-vi-trai-dat-vao- 2000-nam-truoc/ và giới thiệu

thí nghiệm đo chu vi Trái Đất

là một trong những thí nghiệm đẹp nhất của nhân loại

- GV sử dụng kĩ thuật 5W1H đặt câu hỏi:

+Who: Ai là người đầu tiên

thực hiện thí nghiệm?

+What: Họ thực hiện thí

- Các nhóm HS cùng theo dõi video và ghi chép các thông tin quan trọng thu thập được từ video Ngoài ra, HS có thể tìm kiếm thêm nhiều thông tin từ mạng internet như các bài báo, trang web khoa học, các video…

- Các nhóm HS trả lời câu hỏi theo yêu cầu đặt ra của GV :

+ Who: Eratosthenes (Hy Lạp)- quản

lý thư viện Alexandria

+ What: Đo chu vi Trái Đất

25

nghiệm gì?

+Where: Thực hiện ở đâu?

+When: Thực hiện khi nào?

+How: Thực hiện như thế

nào?

+Why: Vì sao lại thực hiện

như vậy?

+ Where: Tại thành phố Alexandria

- When: Vào giữa trưa ngày hạ chí

- How: Đo độ dài bóng cây gậy cắm

thẳng đứng trên mặt đất

- Why: Tính được góc giữa cây gậy và

bóng của nó Đây cũng là góc tạo bởi tâm Trái đất và vị trí của hai thành phố Alexandria và Syene Trong đó tại Syene thì Mặt Trời lên thiên đỉnh vào 22/6 Dựa vào phép toán, tính ra chu vi Trái Đất

2.Khảo sát

Explore

HĐ1: Thảo luận cách đo

GV hướng dẫn HS thảo luận cách đo GV gợi ý qua một số câu hỏi:

- Đo vào thời gian nào? Vì sao?

GV cho HS tiến hành đo vào ngày đặc biệt như: Xuân phân (21/3); hạ chí (22/6); thu phân (23/9); đông chí (22/12) Đo vào khoảng thời gian giữa trưa

- Đo ở địa điểm nào?

- Đo bằng cách nào? Vì sao lựa chọn đo như vậy?

HS tận dụng các dụng cụ sẵn

có để tiết kiệm chi phí

HĐ1: Thảo luận cách đo

Các nhóm thảo luận cách đo dựa vào các kiến thức đã học, tài liệu tham khảo

từ Internet…

- Nếu đo ở trường thì tốt nhất HS lựa chọn vào xuân phân 21/3 vì ngày hạ chí trời nắng nhưng HS nghỉ hè; ngày thu phân thời tiết Nghệ An hay có mưa bão; ngày đông chí ít khi có nắng nên khó đo được Đo vào giữa trưa, khoảng thời gian Mặt Trời lên thiên đỉnh

- HS chọn đo ở sân trường

- HS liệt kê các bước đo, giải thích vì

sao đo như thế.(tham khảo mục 2.4.2.3)

HĐ2: Chuẩn bị dụng cụ đo

- Các nhóm lựa chọn dụng cụ, lập báo cáo gửi GV Trên cơ sở phê duyệt của

GV, các nhóm chuẩn bị dụng cụ, tối thiểu cần có:

+ Thước đo + Cọc đo + Bút màu ghi kết quả, trang trí + Giấy Ao

+ Máy tính, điện thoại để xác định tọa

độ

+Theo dõi các tình huống phát sinh, hỗ trợ HS khi cần thiết

+ Đánh giá quá trình làm việc của từng HS, của các nhóm

+ Cắm cọc đo + Ghi lại kết quả đo 2 phút/ lần +Tổng hợp kết quả đo, lựa chọn kết quả

đo nhỏ nhất để tính toán, áp dụng vào công thức

3 Giải

thích

(Explain)

- GV phát phiếu học tập để các nhóm trả lời câu hỏi:

+ Vì sao bóng chiếc cọc thay đổi?

+ Vì sao lấy giá trị khi cọc ngắn nhất?

+ Vì sao nên đo vào các ngày đặc biệt kể trên?

+ Vì sao đo vào giữa trưa?

- Các nhóm thảo luận trả lời câu hỏi vào phiếu học tập

- Một số nhóm đại diện lên trình bày

- Các nhóm và thành viên còn lại đánh giá, bổ sung câu trả lời

+ Nếu không đo vào các ngày

kể trên, các ngày còn lại đo được không? Đo bằng cách nào ?

+ Nếu thay đổi dụng cụ đo, địa điểm đo thì có được không?

- Các nhóm HS trả lời câu hỏi

- Các nhóm vạch ra phương án đo nếu thay đổi thời gian/địa điểm/dụng

cụ đo

- Các nhóm (hoặc cá nhân từng HS) tiến hành lại việc đo dựa trên phương

- GV yêu cầu các nhóm giải thích vì sao có sai số trong khi

đo (nếu có) Có cách gì để hạn chế sai số? Vì sao kết quả đo của Eratosthenes còn sai số

- Các nhóm HS báo cáo cách tính, kết quả đo lên poster Nhóm còn lại lắng nghe , nhận xét và đặt câu hỏi

- Các nhóm phân tích nguyên nhân sai

số

- HS trả lời câu hỏi của GV và nhóm

27

nhiều? (chu vi của Trái Đất theo cách tính của Eratosthenes nằm trong khoảng từ 38.000 km đến 45.700 km còn thực tế chu vi Trái Đất là 40.075km theo đường xích đạo)?

- GV chấm điểm các nhóm

HS, tổng hợp, nhận xét lại kết quả cuối cùng

bạn

- HS chấm điểm cho các nhóm và cho các thành viên trong nhóm

- HS lắng nghe GV tổng kết và rút kinh nghiệm cho những lần đo sau

2.4.2.2 Thực hiện dự án

a Tại trường

Trên cơ sở kế hoạch chi tiết của dự án, GV tổ chức cho HS thực hiện tại sân trường khi có nắng Dựa vào điều kiện phù hợp, trước tiên GV bố trí đo vào các ngày đặc biệt như: Xuân phân (21/3); hạ chí (22/6); thu phân (23/9); đông chí (22/12) Ngoài

ra, HS có thể thực hiện vào các ngày bình thường trong điều kiện cho phép GV nên chú ý một số vấn đề khi tổ chức thực nghiệm như : Đảm bảo sức khỏe cho HS do thực nghiệm giữa trời nắng vào giữa trưa, đảm bảo dụng cụ đo an toàn đối với HS, GV cần có kế hoạch cụ thể và xin phép Ban giám hiệu để tiến hành…

b Tại nhà

GV có thể cho HS thực nghiệm tại nhà theo nhóm hoặc cá nhân Phương án

đo tại nhà được thực hiện khi không thể tổ chức ở trường Đối với đối tượng là HS DTNT thì việc đo tại nhà được tổ chức vào kì nghỉ (nghỉ hè, nghỉ lễ) hoặc khi nghỉ

để phòng tránh dịch bệnh COVID-19 như đợt vừa qua

HS đo tại Kim Sơn- Quế Phong HS đo tại Tân Lạc- Quỳ Châu

Tuy nhiên, khi tổ chức đo ở nhà GV cần có kế hoạch cụ thể và thông báo cho phụ huynh (nếu cần thiết) để việc đo được tiến hành hiệu quả GV nên sử dụng công nghệ thông tin để quản lý việc thực nghiệm của HS ở các bước như: Thông báo

28

ngày, giờ đo; theo dõi quá trình đo; ghi nhận kết quả đo của HS Ngược lại, HS cũng

sử dụng công nghệ để liên lạc với nhau nhằm chọn đúng thời điểm cùng đo đạc, tổng hợp kết quả đo của nhóm…GV có nhiều phần mềm để lựa chọn như zoom, zalo, messenger, teams…

Việc đo tại nhà đối với HS DTNT còn có một ý nghĩa nữa về mặt khoa học

Đó là việc các em sinh sống ở trên nhiều địa bàn cách xa nhau, tọa độ địa lí khác nhau, thì sẽ thu thập thêm nhiều số liệu đa dạng trong quá trình đo đạc Từ đó, giúp cho việc đánh giá kết quả đo sẽ chính xác và khách quan hơn

c Kết nối trong nước và quốc tế

GV hướng dẫn cho HS kết nối với các trường học trong nước và quốc tế nhằm

so sánh kết quả đo với nhau, hoặc cùng phối hợp với nhau để cho ra kết quả đo chính xác nhất Năm 2019, vào ngày xuân phân 21/3 trường PT DTNT THPT số 2

đã tổ chức đo chu vi Trái Đất cùng hơn 30 trường trong nước và quốc tế Dự án này

do cô Hoàng Hiền tổ chức ở Việt Nam, và hiện nay hang ngày vẫn có rất nhiều trường học tiến hành đo và cập nhật kết quả trong group của dự án

Việc đo ở nhiều nơi, nhiều thời điểm sẽ giúp đánh giá kết quả đo chính xác hơn Ngoài ra, các nơi có thể tiến hành giao lưu, trao đổi, chia sẻ kinh nghiệm đo đạc, làm dụng cụ đo sáng tạo…qua đó thúc đẩy sự sáng tạo và đam mê khoa học cho

GV và HS

2.4.2.3 Một số kiến thức bổ trợ

Phần đo chu vi Trái Đất có nhiều kiến thức tương đối khó Để giúp HS nắm được cách đo, GV cần bổ trợ thêm một số kiến thức liên quan như sau:

a Cách tìm vĩ độ Mặt Trời lên thiên đỉnh

 Hiện tượng Mặt Trời lên thiên đỉnh

Hiện tượng Mặt Trời ở đúng đỉnh đầu lúc 12 giờ trưa (tia sáng Mặt Trời chiếu vuông góc với tiếp tuyến ở bề mặt đất) gọi là Mặt Trời lên thiên đỉnh Hiện tượng này chỉ xảy ra ở khu vực nội chí tuyến (bao gồm cả 2 chí tuyến)

- Trong vùng ngoại chí tuyến, không có hiện tượng Mặt Trời lên thiên đỉnh

- Mặt Trời lên thiên đỉnh 1 lần ở 2 chí tuyến: Chí tuyến Bắc vào ngày 22/6, chí tuyến nam vào ngày 22/12

- Tại xích đạo Mặt Trời lên thiên đỉnh 2 lần, lần thứ nhất vào ngày 21/3, lần thứ hai vào ngày 23/9

- Mặt Trời lên thiên đỉnh lần lượt ở các địa điểm trong khu vực từ xích đạo đến chí tuyến bắc 2 lần:

+ Lần thứ nhất từ ngày 21/3 đến ngày 22/6

+ Lần thứ hai từ ngày 22/6 đến ngày 23/9

29

- Mặt Trời lên thiên đỉnh lần lượt ở các địa điểm trong khu vực từ xích đạo đến chí tuyến Nam 2 lần:

+ Lần thứ nhất từ ngày 22/12 đến ngày 21/3

+ Lần thứ hai từ ngày 23/9 đến ngày 22/12

- Thời gian Mặt Trời chuyển động biểu kiến trong 1 năm giữa bốn ngày đặc biệt: + Từ chí tuyến Nam (ngày 22/12) lên xích đạo (ngày 21/3) hết 89 ngày

+ Từ đến xích đạo (ngày 21/3) lên chí tuyến Bắc (ngày 22/6) hết 93 ngày + Từ chí tuyến Bắc (ngày 22/6) quay về xích đạo (ngày 23/9) hết 93 ngày + Từ đến xích đạo (ngày 23/9) xuống chí tuyến Nam (ngày 22/12) hết 90 ngày

 Bài toán minh họa

Tính ngày mặt trời lên thiên đỉnh ở vĩ tuyến 150 B Vĩ tuyến 150 B thuộc khu vực nội chí tuyến nên trong năm có 2 lần mặt trời lên thiên đỉnh Cách tính:

- Ngày 21/3 Mặt Trời lên thiên đỉnh tại xích đạo, ngày 22/6 lên thiên đỉnh tại chí tuyến Bắc Từ 21/3 đến 22/6 Mặt Trời di chuyển từ xích đạo lên chí tuyến Bắc mất 93 ngày và đi quãng đường 23027’ Như vậy để đi quãng đường 150

hết khoảng thời gian là 59 ngày

Vậy: + Mặt Trời lên thiên đỉnh ở vĩ tuyến 150 B lần thứ nhất vào ngày

Ngày 21/3 + 59 ngày = ngày 19/5

+ Tương tự, Mặt Trời lên thiên đỉnh ở vĩ tuyến 150 B lần thứ hai vào ngày: Ngày 23/9 – 59 ngày = ngày 3/7

- Ngoài hai ngày đó ra, không có ngày nào mặt trời lên thiên đỉnh nữa, vì trong khu vực nội chí tuyến, một năm chỉ có hai lần mặt trời lên thiên đỉnh

b Vì sao đo bóng cọc không phải chỉ vào lúc 12h trưa (theo giờ khu vực)

 Phân biệt các loại giờ

- Giờ địa phương

Giờ địa phương (giờ Mặt Trời) là giờ được xác định riêng cho mỗi địa phương nằm ở một kinh độ xác định Những nơi nằm trên cùng một kinh tuyến, giờ địa phương giá trị như nhau Những nơi khác kinh tuyến, giờ địa phương khác nhau

VD: Hà Nội có kinh độ 105°52'Đ, Hải Phòng có độ kinh 106°43'Đ, chênh lệch 106°43'Đ - 105°52'Đ = 51' Do cứ 15° trải qua 1 múi giờ =1h nên 51' tương ứng với

3 phút 24 giây Giờ địa phương Hải Phòng lớn hơn giờ địa phương Hà Nội là 3 phút

24 giây

Giờ địa phương chỉ có ý nghĩa trong quan trắc thiên văn, người ta không sử dụng trong cuộc sống do có nhiều bất tiện

30

- Giờ quốc tế (giờ GMT)

Để thống nhất giờ giao dịch cho các nước trên toàn thế giới, năm 1884, Hội

Đo lường Quốc tế đã nhất trí lấy giờ múi số 0 là giờ chung và được gọi là giờ GMT (Greenwich mean time - giờ trung bình ở Grinuych) Múi giờ 0 đi qua chính giữa kinh tuyến 0°

- Giờ khu vực (giờ múi)

Giờ khu vực là Trái Đất được chia thành 24 múi, giới hạn bởi 24 kinh tuyến nằm cách đều nhau (cách nhau 15° hay 1 h) Các địa phương nằm trong cùng một múi dùng thống nhất một giờ

Ví dụ: Khi cài giờ trên máy tính hoặc điện thoại, thường đặt mặc định là giờ khu vực - chẳng hạn giờ Hà Nội - Bangkok - Jakarta là GMT+7

 Giải thích vì sao đo bóng cọc không phải chỉ đo vào lúc 12h trưa (theo giờ

khu vực)

Do Trái Đất quay quanh Mặt Trời nên các địa điểm ở kinh tuyến khác nhau sẽ

có giờ khác nhau, các địa điểm cùng kinh tuyến thì mới có chung một giờ Do đó, khi đo bóng cọc, giả sử đo vào ngày thu phân, lúc đó Mặt Trời lên thiên đỉnh tại xích đạo, thì ở xích đạo vào 12h trưa (giờ địa phương, vào giữa trưa thiên văn) sẽ không

có bóng Còn ở các vị trí còn lại vẫn có bóng cọc, và bóng cọc lúc này sẽ ngắn nhất (theo giờ địa phương)

Tuy nhiên, thực tế là tại thời điểm 12h (giờ địa phương) lại có thể không trùng với giờ khu vực, có thể chậm hơn hay sớm hơn giờ khu vực (phụ thuộc vào kinh độ nơi đóng cọc) Vì vậy, muốn biết được chính xác thời điểm nào là 12 h giữa trưa thiên văn, ta phải đo cả thời gian trước và sau thời điểm 12h (theo giờ khu vực)

c Cách đo chu vi Trái Đất vào ngày xuân phân và thu phân

Đây là ngày đo đơn giản nhất do xích đạo vĩ độ 0, lúc đó khoảng cách vĩ độ giữa xích đạo và địa điểm đo chính bằng vĩ độ địa điểm đo Nếu cắm cọc ở xích đạo thì sẽ không có bóng vào giữa trưa thiên văn do lúc này, tia sáng Mặt Trời chiếu vuông góc với tiếp tuyến tại xích đạo

S: Độ dài bóng của cây cọc trên mặt đất vào giữa trưa thiên văn

31

P: Độ dài cây cọc

D: Khoảng cách từ vị trí đo đến xích đạo

a: Góc giữa tia sáng Mặt Trời với cọc và chính bằng vĩ độ địa điểm đo

Ta tính được: tan a = S/P

a  D

360°  C

Vậy: C = (360°XD) / C

d Cách đo chu vi Trái Đất vào ngày hạ chí 22/6 và đông chí 22/12

Thực hiện tương tự như cách đo vào ngày xuân phân và thu phân

Cần lưu ý lúc này vĩ độ tại nơi Mặt Trời lên thiên đỉnh là 23°27’B vào hạ chí và 23°27’N tại đông chí Vì vậy, D chính là khoảng cách giữa địa điểm đo tới chí tuyến

e Cách đo chu vi Trái Đất vào ngày bất kì

- Xác định vĩ độ nơi Mặt Trời lên thiên đỉnh ngày đó (xem lại mục a)

- Xác định được khoảng cách D giữa địa điểm đo với nơi Mặt Trời lên thiên đỉnh

- Sau khi xác định D, cách tính tương tự như các trường hợp trên

f Cách đo chu vi Trái Đất không cần tính ngày Mặt Trời lên thiên đỉnh

32

Giả sử A là địa điểm Mặt Trời lên thiên đỉnh Có thể không cần xác định A nếu ta tiến hành đo tại 2 địa điểm trên cùng một kinh tuyến với A là A1, A2

D1, D2 là khoảng cách từ A đến A1, A2

D là khoảng cách giữa A1, A2

a1, a2 là góc giữa cọc và tia sáng Mặt Trời tại 2 điểm A1, A2

Nếu A1, A2 cùng phía với A thì góc a = a1-a2

Nếu A nằm giữa A1, A2 thì a= a1+a2

Áp dụng công thức tương tự như các trường hợp trên

g Cách tính khoảng cách D giữa 2 địa điểm

 Cách 1: Sử dụng trang web có sẵn

Sử dụng trang web chỉ yêu cầu nhập tọa

độ 2 địa điểm,

HS không cần phải tính toán Một số

trang web tham khảo như:

Distance to Tropic of Cancer Caculator của EAA;

http://www.thienvanhoc.org/

 Cách 2: Sử dụng công cụ Google map

- Bước 1: Xác định tọa độ điểm đo

+ Vào Internet, chọn google map, nhấp vào chọn vị trí của bạn

- Bước 2: Tìm khoảng cách

+ Nhấp chuột phải/chọn đo khoảng cách

- Bước 3: Đánh tọa độ điểm còn lại vào ô tìm

- Khoảng cách giữa 2 điểm sẽ hiện ra trên bản đồ

Để đo khoảng cách chính xác nhất, thì 2 địa điểm đo phải cùng kinh độ

33

 Cách 3 Sử dụng bản đồ giấy

- Bước 1: Xác định vị trí 2 điểm cần đo trên bản đồ

Do mỗi bản đồ có tỉ lệ khác nhau nên khi đo trên bản đồ giấy bằng thước cm chúng ta còn phải quy đổi theo tỉ lệ bản đồ mới ra khoảng cách thực tế Trước tiên, chúng ta dùng bút đánh dấu hai điểm ở hai vị trí chúng ta cần biết khoảng cách

-Bước 2: Xác định khoảng cách:

Khi HS đã đo đạc xong và xác định được khoảng cách trên bản đồ, HS dựa vào tỉ lệ bản đồ (được chú thích là 1 đơn vị đo trên thước tương ứng với bao nhiêu trên thực tế) để tính

h Chọn dụng cụ đo

HS có thể chọn dụng cụ đo đơn

giản nhất là đóng cọc thẳng đứng Loại

cọc này đều có sẵn trong các dụng cụ thí

nghiệm của nhà trường THPT Để việc đo

chính xác hơn, có thể gắn chóp nhọn lên

cọc, lúc đó bóng cọc sẽ nhỏ và dễ đo

HS sử dụng dụng cụ chế tạo cọc

đơn giản, rẻ tiền, dễ kiếm GV để kích

thích sáng tạo của HS có thể tính thêm

điểm cho những nhóm có sáng tạo trong

dụng cụ đo ngoài 2 cách đơn giản nhất ở

trên

i Sai số khi đo Hình: Dùng Cọc thẳng đứng và dùng dây rọi đo

Kết quả đo có thể sai lệch hàng trăm thậm chí hàng nghìn km GV cho HS thảo luận những nguyên nhân làm sai lệch kết quả đo Có thể là:

- Dụng cụ đo chưa chuẩn: Ví dụ cọc chưa thẳng dẫn đến bóng cọc cũng không thẳng góc nên kết quả không chính xác

- Xác định không đúng thời điểm 12h giữa trưa thiên văn Khi xác định không đúng thời điểm, độ dài bóng cọc không phải là bóng ngắn nhất, góc anlpha sẽ tính sai và đương nhiên giá trị chu vi Trái Đất cũng không chính xác

- Xác định sai tọa độ địa điểm đo Nguyên nhân:

+ Nếu dùng google map: Không lấy tọa độ vị trí của cọc mà lấy tọa độ chung ở địa điểm đo Ví dụ đo tại trường A thì lấy luôn tọa độ đã có sẵn của trường A trên bản đồ + Nếu dùng bản đồ giấy: Đo khoảng cách trên bản đồ sai dẫn đến xác định tọa

độ sai

Trong dự án này, GV có thể lồng ghép vào bài các ngành công nghiệp năng lượng để HS đánh giá về cơ cấu sử dụng năng lượng trên thế giới hiện nay như thế nào Con người vẫn sử dụng nhiều các nguồn năng lượng hóa thạch nhưng nguồn năng lượng này sẽ cạn kiệt trong thời gian sắp tới, chưa kể hậu quả về ô nhiễm môi trường khi sử dụng chúng Chính vì vậy, chúng ta đang có xu hướng tìm những nguồn năng lượng khác thay thế với tiêu chí sạch, an toàn, và có thể vô tận như năng lượng Mặt Trời, thủy năng, gió…để thắp sáng hay chạy các động cơ…

GV lồng ghép vào bài môi trường và tài nguyên thiên nhiên; bài môi trường và

sự phát triển bền vững Qua hai bài trên, HS hiểu được các vấn đề bức thiết của môi trường hiện nay, từ đó có ý thức sử dụng tiết kiệm tài nguyên; sử dụng các vật liệu tái chế; giữ gìn môi trường sống… từ đó có thể tận dụng các nguyên vật liệu bỏ đi để tạo

ra các sản phẩm phục vụ học tập hay trong cuộc sống và thân thiện môi trường

b Xác định mục tiêu

- Kiến thức: Trình bày được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của Đèn lồng/ Kính vạn hoa/Kính Thiên văn/Bếp năng lượng Mặt trời/ Đồng hồ Mặt trời/ Xe ôtô mini chạy pin mặt trời/ Tầu thủy chạy pin mặt trời Vận dụng quá trình biến đổi năng lựơng từ quang năng sang nhiệt năng để chế tạo ra sản phẩm;… Trình bày được sơ đồ bản vẽ thiết kế phương án chế tạo; trình bày được vấn đề sử dụng năng lượng trên thế giới hiện nay; trình bày được vấn đề sử dụng các loại tài nguyên, vấn đề tiết kiệm, tái chế nguyên vật liệu

- Kỹ năng: Thông qua dự án, HS rèn luyện được các kĩ năng như:

+ Kĩ năng làm việc nhóm;

+ Kĩ năng thiết kế mô hình/sản phẩm

+ Kĩ năng đo đạc, tính toán;

+ Kĩ năng sử dụng phần mềm Google;

+ Kĩ năng báo cáo, lắng nghe, phản biện, bảo vệ chính kiến

- Thái độ: Tôn trọng các hiện tượng tự nhiên, có nhận thức đúng đắn các hiện tượng tự nhiên; Say mê khám phá khoa học Có ý thức cộng đồng, đồng cam khó

c Xác định đối tượng, hình thức, tên dự án, các yếu tố STEM liên quan

* Thời lượng thực hiện: 2 tuần

* Đối tượng và thời gian tổ chức

4 Xe ôtô mini chạy pin mặt trời khối 10 Học kì 1

5 Tầu thủy chạy pin mặt trời khối 10 Học kì 1

d Xác định các yếu tố STEM liên quan

TT Tên sản phẩm Khoa học

(S)

Công nghệ (T)

Kỹ thuật (E)

Toán học (M)

1 Đèn lồng sáng

tạo

-Vật lí: Hiện tượng phản xạ ánh sáng, gương phẳng, thấu kính; mạch điện;

dòng điện trong chất bán dẫn, pin năng lượng Mật trời; định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng,

…

- Địa lí: Vấn đề

sử dụng năng lượng; tài nguyên

và bảo vệ môi trường hiện nay trên thế giới (Bài 32; bài 41; bài 42 SGK địa lí 10)

Kìm bấm, kéo, dao rọc giấy, súng bắn keo, dây kẽm, giấy bạc, giấy kính, gương phẳng, pin mặt trời, thấu kính, võ lon coca, bóng đèn quả nhót,

…

Bản vẽ và quy trình thiết kế, chế tạo, lắp ráp các sản phẩm

nghiêng, hình hộp chữ nhật Tính toán khối lượng của vật để thiết kế sản phẩm phù hợp