Khóa luận Tổ chức dạy học chương các định luật bảo toàn - Vật lý 10 theo định hướng giáo dục STEM

101 trang thiennha21 16/04/2022 4680

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Khóa luận Tổ chức dạy học chương các định luật bảo toàn - Vật lý 10 theo định hướng giáo dục STEM", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

khoa_luan_to_chuc_day_hoc_chuong_cac_dinh_luat_bao_toan_vat.pdf

Nội dung text: Khóa luận Tổ chức dạy học chương các định luật bảo toàn - Vật lý 10 theo định hướng giáo dục STEM

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ HUỲNH THỊ MỸ DUYÊN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP TỔ CHỨC DẠY HỌC CHƯƠNG CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN - VẬT LÝ 10 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM Chuyên ngành: Sư Phạm Vật Lý TP. Hồ Chí Minh, năm 2019
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA VẬT LÝ TỔ CHỨC DẠY HỌC CHƯƠNG CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN - VẬT LÝ 10 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM Sinh viên thực hiện: Huỳnh Thị Mỹ Duyên Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Thanh Nga TP. Hồ Chí Minh, năm 2019
LỜI CẢM ƠN ời đầu tiên, em xin phép được trân trọng cảm ơn thầy cô trong khoa Vật Lý đã tận tình truyền thụ kiến thức, tạo điều kiện thuận lợi nhất L cho em được học tập và nghiên cứu. Với lòng biết ơn chân thành và sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn tới TS. Nguyễn Thanh Nga, giảng viên hướng dẫn em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này. Thầy không chỉ nhiệt tình hướng dẫn, dìu dắt mà còn luôn động viên em những lúc khó khăn trong quá trình nghiên cứu. Sự hiểu biết sâu sắc về khoa học cũng như kinh nghiệm của thầy là tiền đề để em đạt được kết quả này. Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban Giám hiệu trường trung học phổ thông Nguyễn Du, cô Phạm Thị Vi và thầy Tôn Ngọc Tâm đã tận tình chỉ bảo, chia sẻ kinh nghiệm, kiến thức và giúp đỡ rất nhiều em trong quá trình thực nghiệm đề tài tại trường. Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các em học sinh trường trung học phổ thông Nguyễn Du đã tham gia và tích cực hợp tác với chúng tôi trong suốt quá trình thực nghiệm đề tài tại trường. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc của mình tới Mẹ, bạn đồng học Trần Thanh Lan và bạn bè đã luôn quan tâm, ủng hộ, động viên, khích lệ, và giúp đỡ để tôi hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này. Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 04 năm 2019 Sinh viên Huỳnh Thị Mỹ Duyên
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nội dung CT Chương trình ĐHSP Đại học sư phạm GV Giáo viên HN Hà Nội HS Học sinh NXB Nhà xuất bản SGK Sách giáo khoa SP Sư phạm TB Trung bình THPT Trung học phổ thông ThS Thạc sĩ TNSP Thực nghiệm sư phạm TP HCM Thành phố Hồ Chí Minh TS Tiến sĩ
MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 1. Lý do chọn đề tài 1 2. Mục đích nghiên cứu 2 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2 3.1. Đối tượng nghiên cứu 2 3.2. Phạm vi nghiên cứu 2 4. Giả thuyết khoa học 2 5. Nhiệm vụ nghiên cứu 2 6. Phương pháp nghiên cứu 3 7. Những đóng góp của đề tài 3 8. Cấu trúc của đề tài 3 CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 4 1.1. Giáo dục STEM 4 1.1.1. Khái niệm 4 1.1.2. Các mức độ áp dụng giáo dục STEM 5 1.1.3. Mục tiêu giáo dục STEM 6 1.1.4. Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM 6 1.2. Tính tích cực của HS trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM 7 1.2.1. Định nghĩa tính tích cực 7 1.2.2. Biểu hiện tính tích cực của HS trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM 8 1.2.3. Biện pháp phát huy tính tích cực của HS trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM 9 1.3. Năng lực giải quyết vấn đề của HS theo định hướng giáo dục STEM 10 1.3.1. Khái niệm năng lực 10
1.3.2. Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề 10 1.3.3. Quy trình giải quyết vấn đề 11 1.3.4. Biểu hiện năng lực giải quyết vấn đề của HS trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM 12 1.4. Tiến trình dạy học các kiến thức vật lý theo định hướng giáo dục STEM 13 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 17 CHƯƠNG 2. TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN – VẬT LÝ 10 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 18 2.1. Phân tích nội dung kiến thức chương “Các định luật bảo toàn – Vật lý 10” 18 2.1.1. Mục tiêu dạy học theo chuẩn kiến thức, kỹ năng 18 2.1.2. Nội dung kiến thức 20 2.2. Xây dựng chủ đề Trạm phong điện mini 22 2.2.1. Mô tả chủ đề 22 2.2.2. Mục tiêu chủ đề 23 2.2.3. Thiết bị 24 2.2.4. Các yếu tố lĩnh vực STEM trong chủ đề 24 2.2.5. Tiến trình dạy học 25 2.3. Xây dựng chủ đề Máy bay động cơ dây thun 29 2.3.1. Mô tả chủ đề 29 2.3.2. Mục tiêu chủ đề 30 2.3.3. Thiết bị 30 2.3.4. Các yếu tố lĩnh vực STEM trong chủ đề 31 2.3.5. Tiến trình dạy học 32 2.4. Công cụ đánh giá dạy học theo định hướng giáo dục STEM 35 2.4.1. Tiêu chí đánh giá tính tích cực của HS trong dạy học theo định hướng STEM 35
2.4.2. Tiêu chí đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của HS trong dạy học theo định hướng STEM 38 2.4.3. Đánh giá mức độ nắm vững kiến thức 38 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 40 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 41 3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm 41 3.2. Đối tượng thực nghiệm sư phạm 41 3.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm 41 3.4. Những thuận lợi và khó khăn gặp phải khi tiến hành thực nghiệm sư phạm 41 3.4.1. Thuận lợi 41 3.4.2. Khó khăn 42 3.5. Kế hoạch thực nghiệm sư phạm 42 3.6. Phân tích diễn biến thực nghiệm sư phạm 42 3.6.1. Giai đoạn 1: Thông báo dự án thiết kế sản phẩm theo định hướng giáo dục STEM cho học sinh 42 3.6.2. Giai đoạn 2: Tổ chức tiến trình dạy học 42 3.6.3. Giai đoạn 3: Kiểm tra và đánh giá kết quả tiến trình dạy học 52 3.7. Đánh giá kết quả TNSP 52 3.7.1. Đánh giá tính tích cực 52 3.7.2. Đánh giá năng lực giải quyết vấn đề 55 3.7.3. Đánh giá định lượng 63 3.7.4. Đánh giá chung về việc tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM trong dạy học chương “Các định luật bảo toàn” 69 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 70 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 PHỤ LỤC 76
1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Theo Chỉ thị số 16/CT-TTg về việc tăng cường năng lực tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4, giáo dục Việt Nam hiện nay cần phải: “Thay đổi mạnh mẽ các chính sách, nội dung, phương pháp giáo dục và dạy nghề nhằm tạo ra nguồn nhân lực có khả năng tiếp nhận các xu thế công nghệ sản xuất mới, trong đó cần tập trung vào thúc đẩy đào tạo về khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học (STEM), ngoại ngữ, tin học trong chương trình giáo dục phổ thông” [17]. Giáo dục STEM tiếp tục được nhắc đến qua các văn bản như: chỉ thị số 3131/CT-BGDĐT, công văn số 4325/BGDĐT-GDTrH, chương trình giáo dục phổ thông tổng thể, chỉ thị số 2699/CT-BGDĐT [1-4], [6]. Như vậy, thông qua việc ban hành các văn bản trên, giáo dục STEM được chú trọng trong đổi mới giáo dục và đào tạo hiện nay. Giáo dục STEM là quan điểm dạy học định hướng phát triển năng lực cho HS thuộc các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học. Các kiến thức này được tổ chức dạy học tích hợp theo chủ đề nhằm giúp HS vận dụng kiến thức để giải quyết vấn đề thực tiễn [11]. Trong giáo dục tích hợp STEM, nội dung và phương pháp dạy học có sự liên kết giữa lý thuyết và thực hành, giữa tư duy và hành động. Phương pháp dạy học theo định hướng giáo dục STEM không chỉ giúp HS nhận ra được mối liên hệ giữa các kiến thức, tính thực tiễn và tính ứng dụng kiến thức trong việc giải quyết các vấn đề trong cuộc sống mà còn rèn luyện cho HS các kỹ năng cần thiết như kỹ năng làm việc nhóm, kỹ năng giải quyết vấn đề, tư duy phản biện và sáng tạo. Như vậy, giáo dục STEM không phải để biến HS thành nhà khoa học, kỹ sư mà là chuẩn bị cho công dân toàn cầu thế hệ mới [8]. Với những nghiên cứu trong nước thời gian gần đây cũng đã chứng tỏ tính hiệu quả của phương pháp dạy học theo định hướng giáo dục STEM. Cụ thể, trong nghiên cứu của Lê Xuân Quang (2017), tác giả chỉ ra rằng dạy học theo định hướng giáo dục STEM giúp tăng hứng thú và tích cực [11]. Tiếp theo, trong nghiên cứu của Lê Ngọc Tứ và cộng sự (2017) việc tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM là khả thi và phát triển tư duy khoa học cho HS. Các em rất hứng thú với các nhiệm vụ mang tính khoa học và có ý nghĩa thực tiễn [20]. Bên cạnh đó, hai tác giả Hoàng Phước Muội và Nguyễn Thanh Nga (2017) cũng chỉ ra tiến trình trên đảm bảo HS đạt được mục tiêu cơ bản về kiến thức
2 vật lý, phát huy được tính tích cực và năng lực sáng tạo cho HS [10]. Vật lý là một môn học thực nghiệm, quan hệ chặt chẽ với thực tiễn. Vật lý không chỉ là cơ sở của kỹ thuật và công nghệ mà các đại lượng, định luật của vật lý còn được hiểu một cách sâu sắc và cụ thể hơn thông qua toán học. Chương Các định luật bảo toàn – Vật lý 10 nghiên cứu về năng lượng và các đại lượng bảo toàn. Kiến thức mà HS được học trong chương gắn liền với những ứng dụng thực tiễn trong kỹ thuật và đời sống. Chính vì những lý do trên, chúng tôi chọn nghiên cứu đề tài: “Tổ chức dạy học chương Các định luật bảo toàn – Vật lý 10 theo định hướng giáo dục STEM”. 2. Mục đích nghiên cứu Tổ chức dạy học một số kiến thức chương Các định luật bảo toàn – Vật lý 10 theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát huy tính tích cực và bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề trong thực tiễn của HS. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3.1. Đối tượng nghiên cứu Hoạt động dạy học chương Các định luật bảo toàn – Vật lý 10 theo định hướng giáo dục STEM. 3.2. Phạm vi nghiên cứu Quá trình dạy và học chương Các định luật bảo toàn – Vật lý 10 trung học phổ thông tại Việt Nam. 4. Giả thuyết khoa học Nếu thiết kế và tổ chức dạy học một số kiến thức chương Các định luật bảo toàn – Vật lý 10 theo định hướng giáo dục STEM thì sẽ phát huy tính tích cực và bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề trong thực tiễn của HS. 5. Nhiệm vụ nghiên cứu - Tìm hiểu cơ sở lý luận và thực tiễn về dạy học theo định hướng giáo dục STEM. - Xây dựng tiến trình dạy học một số kiến thức chương Các định luật bảo toàn – Vật lý 10 theo định hướng giáo dục STEM. - Thực nghiệm sư phạm đề tài tại trường trung học phổ thông. - Đánh giá kết quả thực nghiệm.
3 6. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lý luận: nghiên cứu cơ sở lý luận về dạy học theo định hướng giáo dục STEM. - Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: điều tra thực trạng phát triển của dạy học theo định hướng giáo dục STEM ở Việt Nam. - Phương pháp thực nghiệm sư phạm: tiến hành dạy thực nghiệm ở trường phổ thông theo quy trình, phương pháp và tổ chức tiến trình dạy học đã đề xuất; phân tích kết quả thu được trong quá trình thực nghiệm sư phạm để rút ra kết luận về tính hợp lý của quy trình, tính hiệu quả và mức độ khả thi của đề tài. - Phương pháp thống kê toán học: sử dụng phương pháp thống kê toán học xử lý, trình bày kết quả thực nghiệm sư phạm để kiểm định giả thuyết khoa học và tính khả thi của đề tài. 7. Những đóng góp của đề tài - Về lý luận: hệ thống cơ sở lý luận về dạy học theo định hướng giáo dục STEM. - Về thực tiễn: xây dựng tiến trình và triển khai dạy học một số kiến thức chương Các định luật bảo toàn – Vật lý 10 theo định hướng giáo dục STEM. 8. Cấu trúc của đề tài Ngoài phần mở đầu, kết luận, kiến nghị, tài liệu tham khảo và phụ lục, cấu trúc của đề tài nghiên cứu gồm 3 chương: Chương 1. Cơ sở lý luận về dạy học theo định hướng giáo dục STEM Chương 2. Tổ chức dạy học một số kiến thức chương Các định luật bảo toàn – Vật lý 10 theo định hướng giáo dục STEM Chương 3. Thực nghiệm sư phạm
4 CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 1.1. Giáo dục STEM 1.1.1. Khái niệm STEM là một thuật ngữ viết tắt bằng tiếng Anh của bốn từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Mathematics (Toán học). Trong đó, mối quan hệ giữa 4 yếu tố này có thể hiểu qua chu trình STEM được thiết kế theo chương trình giảng dạy của KnowAtom (Hình 1) [33]. Nhìn vào chu trình, chúng ta có thể hình dung mối quan hệ này như sau: Science là quy trình sáng tạo ra kiến thức khoa học; Engineering là quy trình sử dụng kiến thức khoa học để thiết kế công nghệ mới nhằm giải quyết các vấn đề; Toán là công cụ được sử dụng để thu nhận kết quả và chia sẻ kết quả đó với những người khác [1]. Như vậy, yếu tố Khoa học trong thuật ngữ STEM không chỉ bao gồm các môn khoa học như Vật lý, Hóa học, Sinh học và Khoa học trái đất mà còn bao hàm một quy trình khoa học để phát minh ra kiến thức mới từ yêu cầu của thực tiễn công nghệ trong đời sống. Tương tự, yếu tố Kỹ thuật không chỉ là những kiến thức về kỹ thuật mà còn bao hàm cả quy trình kỹ thuật để chế tạo ra công nghệ mới từ kiến thức khoa học của nhân loại. Hiện nay thuật ngữ STEM được dùng trong hai ngữ cảnh khác nhau đó là ngữ cảnh giáo dục và ngữ cảnh nghề nghiệp [11]. Trong phạm vi đề tài, chúng tôi quan tâm đến ngữ cảnh giáo dục của thuật ngữ STEM. Hình 1.1. Chu trình STEM được thiết kế bởi chương trình dạy học của KnowAtom [33]
5 Giáo dục STEM là mô hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn, giúp HS áp dụng các kiến thức khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học vào giải quyết một số vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể [11]. Nếu xét dựa trên chu trình STEM được thiết kế bởi chương trình dạy học của KnowAtom, chúng ta còn có thể hiểu giáo dục STEM là một phương thức giáo dục nhằm trang bị cho HS những kiến thức khoa học gắn liền với ứng dụng của chúng trong thực tiễn, qua đó phát triển cho HS năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề cùng với những năng lực khác tương ứng, đáp ứng được yêu cầu của sự phát triển kinh tế – xã hội [1]. 1.1.2. Các mức độ áp dụng giáo dục STEM Có nhiều mức độ áp dụng giáo dục STEM, tuy nhiên, chúng tôi muốn bàn đến ba mức độ áp dụng giáo dục STEM trong giáo dục phổ thông như sau [1]: - Dạy học các môn khoa học theo phương thức giáo dục STEM: có thể hiểu đây là một hình thức tổ chức giáo dục STEM phần lớn diễn ra trong nhà trường. Trong đó, những bài học và hoạt động giáo dục STEM sẽ được triển khai ngay trong quá trình dạy học các môn học STEM và nội dung luôn bám sát chương trình của các môn học thành phần. Như vậy, hình thức này không phát sinh thêm thời gian học tập. - Tổ chức các hoạt động trải nghiệm STEM: có thể hiểu đây là một hình thức từ việc tổ chức cho HS khám phá các thí nghiệm, ứng dụng khoa học, kỹ thuật trong thực tiễn đời sống sẽ biết được ý nghĩa của khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học đối với đời sống con người. Qua hoạt động, không chỉ tăng hứng thú của HS đối với những môn học STEM mà còn tạo được sự quan tâm của xã hội tới giáo dục STEM. - Tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học, kỹ thuật: có thể hiểu đây là một hình thức được triển khai thông qua hoạt động nghiên cứu khoa học và tổ chức các cuộc thi sáng tạo khoa học kỹ thuật. Hoạt động này chỉ dành cho những HS có năng lực, sở thích và hứng thú với các hoạt động tìm tòi, khám phá khoa học, kỹ thuật giải quyết các vấn đề thực tiễn. Trong phạm vi đề tài, giáo dục STEM được áp dụng ở mức độ “dạy học các
6 môn khoa học theo phương thức giáo dục STEM” với môn học thành phần là môn Vật lý 10 (Cơ bản). 1.1.3. Mục tiêu giáo dục STEM Tùy thuộc vào bối cảnh từng quốc gia sẽ có những mục tiêu khác nhau về giáo dục STEM. Dưới góc độ giáo dục và vận dụng trong bối cảnh Việt Nam, mục tiêu giáo dục STEM bao gồm: phát triển năng lực đặc thù về STEM; phát triển năng lực cốt lõi; định hướng nghề nghiệp [11]. - Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học về STEM cho HS: có thể hiểu là phát triển những kiến thức, kỹ năng liên quan đến các môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. Không chỉ thế, HS còn phải vận dụng được các kiến thức, kỹ năng đó để giải quyết được vấn đề thực tiễn liên quan trong đời sống của chính các em và cộng đồng. - Phát triển năng lực cốt lõi cho HS: có thể hiểu là phát triển những kỹ năng phù hợp để đáp ứng yêu cầu thách thức trong cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4 như năng lực giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực giao tiếp, năng lực sáng tạo. - Định hướng nghề nghiệp cho HS: có thể hiểu là thông qua giáo dục STEM, HS trang bị được những kiến thức, kỹ năng nền cơ bản cho việc học tập ở các bậc học cao hơn cũng như cho nghề nghiệp tương lai của các em, góp phần đào tạo ra nguồn nhân lực chất lượng cao trong thời kỳ hội nhập, đặt biệt là thời kỳ hội nhập công nghệ 4.0. 1.1.4. Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM Đối với thực tiễn giáo dục Việt Nam hiện nay, việc đưa giáo dục STEM vào trường trung học mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp với định hướng đổi mới giáo dục phổ thông như đảm bảo giáo dục toàn diện; nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM; hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho HS; kết nối trường học với cộng đồng; hướng nghiệp, phân luồng [1]. - Đảm bảo giáo dục toàn diện: có thể hiểu là thông qua việc triển khai giáo dục STEM ở nhà trường, giúp cho các môn học như Toán, Khoa học, Công nghệ, Kỹ
7 thuật được quan tâm và đầu tư phát triển nhiều hơn. - Nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM: có thể hiểu là thông qua việc vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn trong các dự án học tập của giáo dục STEM, HS sẽ được tự bản thân trải nghiệm và nhận ra mối liên hệ mật thiết của những kiến thức được học với cuộc sống, từ đó sẽ nâng cao được hứng thú học tập của các em. - Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho HS: có thể hiểu là thông qua việc thực hiện các nhiệm vụ trong dự án học tập STEM, HS sẽ làm quen dần với hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học, từ đó góp phần đáng kể vào quá trình hình thành, phát triển phẩm chất và năng lực của các em. - Kết nối trường học với cộng đồng: có thể hiểu là thông qua việc khai thác các nguồn lực (nhân lực và vật lực) để đảm bảo việc triển khai hiệu quả giáo dục STEM, nhà trường sẽ thường kết nối với các cơ sở giáo dục nghề nghiệp, đại học tại địa phương. Từ đây, trường học không chỉ gắn kết được với cộng đồng tại địa phương nói riêng và cả nước nói chung mà còn hướng tới giải quyết các vấn đề có tính đặc thù ở địa phương sinh sống. - Hướng nghiệp, phân luồng: có thể hiểu là thông qua việc trải nghiệm trong các lĩnh vực STEM nhờ việc tổ chức tốt giáo dục STEM ở trường trung học, HS sẽ đánh giá được sự phù hợp, năng khiếu, sở thích của bản thân với những nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM. Cho nên, việc thực hiện tốt giáo dục STEM ở trường trung học cũng có thể nói là một trong những cách thức thu hút HS theo học, lựa chọn các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM, đây là những ngành nghề có nhu cầu cao về nguồn nhân lực trong cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư trên thế giới hiện nay. 1.2. Tính tích cực của HS trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM 1.2.1. Định nghĩa tính tích cực Khi đề cập đến tính tích cực, có nhiều cách hiểu khác nhau như: - Theo V.L.Lênin: “Tính tích cực được xác định như là tổng các dấu hiệu đặc trưng cho sức mạnh bên trong với thành tích đã thành hiện thực”.
8 - Theo từ điển Tiếng Việt (Hoàng Phê chủ biên, 1994), “Tích cực là có ý nghĩa, có tác dụng khẳng định, tác dụng thúc đẩy sự phát triển; tỏ ra chủ động, có những hoạt động nhằm tạo ra sự biến đổi theo hướng phát triển; hăng hái, tỏ ra nhiệt tình đối với nhiệm vụ, với công việc”. Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài, tính tích cực có thể được hiểu là thái độ tự giác, chủ động, sẵn sàng của người học, có khát vọng và mong muốn giải quyết các vấn đề trong học tập. 1.2.2. Biểu hiện tính tích cực của HS trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM Dấu hiệu của tính tích cực được G. I. Sukina nêu ra như sau: [9] - Khao khát, tự nguyện tham gia trả lời các câu hỏi của GV, bổ sung các câu trả lời của bạn, thích được phát biểu ý kiến của mình về vấn đề nêu ra. - Thường xuyên nêu thắc mắc, đòi hỏi giải thích cặn kẽ những vấn đề mà GV trình bày chưa đủ rõ. - Chủ động vận dụng linh hoạt những kiến thức, kỹ năng đã học để nhận thức những vấn đề mới. - Mong muốn được góp ý với thầy, với bạn những thông tin mới lấy từ những nguồn khác nhau, có khi vượt ra ngoài phạm vi bài học, môn học. - Ngoài những biểu hiện nói trên mà GV dễ nhận thấy, còn có những biểu hiện về mặt xúc cảm, khó nhận thấy hơn như thờ ơ hay hào hứng, phớt lờ hay ngạc nhiên, hoan hỉ hay buồn chán trước một nội dung nào đó của bài học hoặc tìm ra lời giải thích hay cho một bài tập khó. - Tập trung ý chí vào vấn đề đang học, kiên trì làm cho xong các nhiệm vụ học tập được giao, không nản chí trước tình huống khó khăn, thái độ phản ứng khi GV báo hết giờ như: tiếc rẻ, cố gắng làm cho xong. Dựa vào các dấu hiệu của tính tích cực trong hoạt động nhận thức của G.I. Sukina đưa ra, chúng tôi nêu ra một số biểu hiện tính tích cực trong hoạt động nhận thức của HS khi học theo định hướng giáo dục STEM như sau: [12] a) Khát khao tìm kiếm kiến thức mới liên quan đến các lĩnh vực khoa học,
9 công nghệ, kỹ thuật hay toán. b) Hào hứng khi gặp một tình huống mới liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật hay toán. HS bắt tay vào giải quyết vấn đề, lên kế hoạch thực hiện ngay. c) Tích cực tìm kiếm tài liệu từ nhiều nguồn, trao đổi thông tin, thảo luận với các HS khác, với GV và các chuyên gia về vấn đề liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật hay toán. d) Chủ động thành lập nhóm, diễn đàn trao đổi thông tin để thực hiện nhiệm vụ học tập được giao phó. e) Kiên trì giải quyết nhiệm vụ học tập được giao mặc dù gặp phải vấn đề khó, chủ động chia sẻ các giải pháp tìm được. f) Tự mở rộng bài học, mở rộng phạm vi kiến thức sang các lĩnh vực khác, thiết kế sơ đồ bài học để dễ nhớ và vận dụng. 1.2.3. Biện pháp phát huy tính tích cực của HS trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM - Để phát huy tính tích cực của HS trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM, GV cần tạo ra và duy trì hứng thú, động cơ học tập cho HS. Các biện pháp khả dĩ là: [12] - Tổ chức các nội dung dạy học gắn với thực tiễn, vận dụng kiến thức để giải quyết các vấn đề thực tiễn. - Đưa HS vào tiến trình tìm tòi nghiên cứu, giải quyết các nhiệm vụ có tính thực tiễn, vận dụng kiến thức vào các tình huống mới. - Phối hợp nhiều hình thức tổ chức học tập đa dạng và phong phú nhằm đáp ứng nhu cầu học tập như: cá nhân, nhóm, tập thể, tham quan, phòng thí nghiệm, tổ chức thảo luận, báo cáo. - Sử dụng các phương tiện dạy học hiện đại. - Môi trường học an toàn, thân thiện, có các suất học bổng xứng đáng, tạo mối liên hệ chặt chẽ giữa trường đại học và doanh nghiệp.
10 1.3. Năng lực giải quyết vấn đề của HS theo định hướng giáo dục STEM 1.3.1. Khái niệm năng lực Hiện nay, khái niệm năng lực có nhiều định nghĩa khác nhau, phản ánh các khía cạnh khác nhau của vấn đề này, đó là: - Theo Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế Thế giới (OECD) quan niệm năng lực là: “khả năng cá nhân đáp ứng các yêu cầu phức hợp và thực hiện thành công nhiệm vụ trong một bối cảnh cụ thể” [21]. - Còn theo F. E. Weinert, năng lực là “tổng hợp các khả năng và kỹ năng nhận thức sẵn có hoặc có thể học được ở cá nhân nhằm giải quyết những vấn đề nảy sinh trong cuộc sống. Năng lực cũng hàm chứa động cơ và ý chí để cá nhân hành động một cách có trách nhiệm, có sự phê phán để đi đến giải pháp” [23]. - Cách hiểu của Từ điển tiếng Việt, năng lực là: “phẩm chất tâm lý và sinh lý tạo cho con người khả năng hoàn thành một loại hoạt động nào đó với chất lượng cao” [13]. - Theo tài liệu Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể, năng lực được hiểu là “thuộc tính cá nhân được hình thành, phát triển nhờ tố chất sẵn có và quá trình học tập, rèn luyện, cho phép con người huy động tổng hợp các kiến thức, kỹ năng và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí, thực hiện thành công một loại hoạt động nhất định, đạt kết quả mong muốn trong những điều kiện cụ thể” [2]. - Cách hiểu của Lương Việt Thái: “Năng lực là tổng hợp những thuộc tính độc đáo của cá nhân phù hợp với những yêu cầu đặc trưng của một hoạt động nhất định, nhằm đảm bảo việc hoàn thành có kết quả tốt trong lĩnh vực hoạt động ấy” [16]. Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài, năng lực của HS được hiểu Là tập hợp các kiến thức và kỹ năng nhận thức phát triển nhờ tố chất sẵn có của mỗi HS nhằm giải quyết những vấn đề nảy sinh trong học tập và thực tiễn cuộc sống, giúp HS có thể giải quyết thành công vấn đề đó. 1.3.2. Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề Vấn đề là một hệ thống các mệnh đề và yêu cầu hành động được đặt trong ngữ cảnh mà HS chưa đủ kiến thức và kỹ năng để giải quyết. Có nhiều cách hiểu khác nhau về năng lực giải quyết vấn đề. Chúng tôi trình bày hai cách định nghĩa sau:
11 Theo định nghĩa trong đánh giá PISA (2003): “Năng lực giải quyết vấn đề là khả năng một cá nhân có khả năng sử dụng các quy trình nhận thức để đối mặt và giải quyết những vấn đề thật mang tính chất liên ngành trong khi giải pháp không phải luôn rõ ràng và những mảng kiến thức để giải quyết vấn đề không chỉ nằm riêng lẽ trong một lĩnh vực toán học, khoa học hay đọc hiểu” [22]. Theo Nguyễn Cảnh Toàn “Giải quyết vấn đề là hoạt động trí tuệ được coi là trình độ phức tạp và cao nhất về nhận thức, vì cần huy động tất cả các năng lực trí tuệ của cá nhân. Để giải quyết vấn đề, chủ thể phải huy động trí nhớ, tri giác, lý luận, khái niệm hóa, ngôn ngữ, đồng thời sử dụng cả cảm xúc, động cơ, niềm tin ở năng lực bản thân và khả năng kiểm soát được tình thế” [19]. Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài, năng lực giải quyết vấn đề của HS được hiểu là: HS có khả năng huy động hiệu quả các kiến thức, kỹ năng đã lĩnh hội để đề xuất giải pháp và thực hiện giải pháp nhằm mang lại hiệu quả giải quyết được vấn đề. 1.3.3. Quy trình giải quyết vấn đề Quy trình giải quyết vấn đề có thể được thực hiện qua ba bước: phân tích vấn đề, hình thành giải pháp, kiểm tra tính đúng đắn của giải pháp. Hình 1.2. Quy trình giải quyết vấn đề. Bước 1. phân tích vấn đề Tiến hành thu thập các dữ liệu, huy động kiến thức và kỹ năng để phân tích từng dữ liệu, xem xét mối quan hệ giữa các dữ liệu trong đó cần làm rõ ngữ cảnh xảy ra tình huống có vấn đề. Bước 2. Hình thành giải pháp.
12 Sau khi hiểu rõ được tình huống có vấn đề, tiến hành hình thành mục tiêu, đề xuất phương hướng, kế hoạch để hình thành giải pháp nhằm giải quyết được vấn đề. Giải pháp này có thể được thay đổi nếu cần và phụ thuộc vào mục tiêu đặt ra khi tiến hành giải quyết vấn đề. Bước 3. Kiểm tra tính đúng đắn của giải pháp Khi hoàn tất giải pháp thực hiện vấn đề cần nghiên cứu sâu hơn về giải pháp thông qua việc kiểm tra tính đúng đắn của giải pháp. Nếu giải pháp đặt ra và thực hiện giải quyết hiệu quả được vấn đề thì kết thúc quá trình, còn nếu giải pháp đặt ra và thực hiện giải quyết hiệu quả được vấn đề thì tiến hành thao tác phân tích lại vấn đề một lần nữa. 1.3.4. Biểu hiện năng lực giải quyết vấn đề của HS trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể mới [2] đã mô tả năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo bao gồm 6 năng lực thành phần với các biểu hiện của năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo. Bảng 1.1 : Bảng mô tả năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo [2] Năng lực hợp phần Biểu hiện Biết xác định và làm rõ thông tin, ý tưởng mới và phức tạp từ các nguồn thông tin khác nhau; biết Nhận ra ý tưởng mới phân tích các nguồn thông tin độc lập để thấy được khuynh hướng và độ tin cậy của ý tưởng mới. Phân tích được tình huống trong học tập, trong Phát hiện và làm rõ cuộc sống; phát hiện và nêu được tình huống có vấn vấn đề đề trong học tập, trong cuộc sống. Nêu được nhiều ý tưởng mới trong học tập và cuộc sống; suy nghĩ không theo lối mòn; tạo ra yếu Hình thành và triển khai tố mới dựa trên những ý tưởng khác nhau; hình ý tưởng mới thành và kết nối các ý tưởng; nghiên cứu để thay đổi giải pháp trước sự thay đổi của bối cảnh; đánh giá rủi ro và có dự phòng. Biết thu thập và làm rõ các thông tin có liên quan Đề xuất, lựa chọn giải đến vấn đề; biết đề xuất và phân tích được một số pháp giải pháp giải quyết vấn đề; lựa chọn được giải pháp phù hợp nhất. Lập được kế hoạch hoạt động có mục tiêu, nội Thiết kế và tổ chức dung, hình thức, phương tiện hoạt động phù hợp; hoạt động tập hợp và điều phối được nguồn lực (nhân lực, vật lực) cần thiết cho hoạt động, biết điều chỉnh kế
13 hoạch và việc thực hiện kế hoạch, cách thức và tiến trình giải quyết vấn đề cho phù hợp với hoàn cảnh để đạt hiệu quả cao; đánh giá được hiệu quả của giải pháp và hoạt động. Biết đặt nhiều câu hỏi có giá trị, không dễ dàng chấp nhận thông tin một chiều; không thành kiến Tư duy độc lập khi xem xét, đánh giá vấn đề; biết quan tâm tới các lập luận và minh chứng thuyết phục; sẵn sàng xem xét, đánh giá lại vấn đề. 1.4. Tiến trình dạy học các kiến thức vật lý theo định hướng giáo dục STEM Theo tài liệu tập huấn Xây dựng và thực hiện các chủ đề giáo dục STEM trong trường trung học của Bộ giáo dục và Đào tạo (2019) [1], tiến trình tổ chức dạy học các kiến thức vật lý theo định hướng giáo dục STEM được thể hiện như sơ đồ hình 1.3. Hình 1.3. Tiến trình tổ chức dạy học các kiến thức vật lý theo định hướng giáo dục STEM [1] Cụ thể, tiến trình tổ chức dạy học các kiến thức vật lý theo định hướng giáo dục STEM được tổ chức theo 5 hoạt động sau: Hoạt động 1: Xác định vấn đề Trong hoạt động này, GV giao cho HS nhiệm vụ học tập chứa đựng vấn đề, trong đó HS phải hoàn thành một sản phẩm học tập cụ thể với các tiêu chí đòi hỏi HS phải sử dụng kiến thức vật lý mới trong bài học để đề xuất, xây dựng giải pháp và thiết kế mô hình của sản phẩm cần hoàn thành. Tiêu chí của sản phẩm là yêu cầu hết sức quan trọng, bởi đó chính là "tính mới" của sản phẩm, kể cả sản phẩm đó là quen thuộc với HS; đồng thời, tiêu chí đó buộc HS phải nắm vững kiến thức vật lý mới thiết kế và giải thích được thiết kế cho sản phẩm cần làm.
14 - Mục đích: Xác định tiêu chí sản phẩm; phát hiện vấn đề/nhu cầu. - Nội dung: Tìm hiểu về hiện tượng, sản phẩm, công nghệ; đánh giá về hiện tượng, sản phẩm, công nghệ. - Dự kiến sản phẩm hoạt động của HS: Các mức độ hoàn thành nội dung (Ghi chép thông tin về hiện tượng, sản phẩm, công nghệ; đánh giá, đặt câu hỏi về hiện tượng, sản phẩm, công nghệ). - Kỹ thuật tổ chức hoạt động: GV giao nhiệm vụ (nội dung, phương tiện, cách thực hiện, yêu cầu sản phẩm phải hoàn thành); HS thực hiện nhiệm vụ (qua thực tế, tài liệu, video; cá nhân hoặc nhóm); Báo cáo, thảo luận (thời gian, địa điểm, cách thức); Phát hiện/phát biểu vấn đề (GV hỗ trợ). Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp Trong hoạt động này, HS thực hiện hoạt động học tích cực, tự lực dưới sự hướng dẫn của GV. Trong bài học, sẽ không còn các "tiết học" thông thường mà ở đó GV "giảng dạy" kiến thức vật lý mới cho HS. Thay vào đó, HS phải tự tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức để sử dụng vào việc đề xuất, thiết kế sản phẩm cần hoàn thành. Kết quả là, khi HS hoàn thành bản thiết kế thì đồng thời HS cũng đã học được kiến thức vật lý mới theo chương trình môn học tương ứng. - Mục đích: Hình thành kiến thức mới và đề xuất giải pháp. - Nội dung: Nghiên cứu nội dung sách giáo khoa, tài liệu, thí nghiệm để tiếp nhận, hình thành kiến thức mới và đề xuất giải pháp/thiết kế. - Dự kiến sản phẩm hoạt động của HS: Các mức độ hoàn thành nội dung (Xác định và ghi được thông tin, dữ liệu, giải thích, kiến thức mới, giải pháp/thiết kế). - Cách thức tổ chức hoạt động: GV giao nhiệm vụ (Nêu rõ yêu cầu đọc/nghe/nhìn/làm để xác định và ghi được thông tin, dữ liệu, giải thích, kiến thức mới); HS nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu, làm thí nghiệm (cá nhân, nhóm); Báo cáo, thảo luận; GV điều hành, “chốt” kiến thức mới + hỗ trợ HS đề xuất giải pháp/thiết kế mẫu thử nghiệm. Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp Trong hoạt động này, HS được tổ chức để trình bày, giải thích và bảo vệ bản thiết kế kèm theo thuyết minh có sử dụng kiến thức vật lý mới học và kiến thức vật lý đã có; đó là sự thể hiện cụ thể của giải pháp giải quyết vấn đề. Dưới sự trao đổi, góp ý
15 của các bạn và GV, HS tiếp tục hoàn thiện (có thể phải thay đổi để bảo đảm khả thi) bản thiết kế trước khi tiến hành chế tạo, thử nghiệm. - Mục đích: Lựa chọn giải pháp/bản thiết kế. - Nội dung: Trình bày, giải thích, bảo vệ giải pháp/thiết kế để lựa chọn và hoàn thiện. - Dự kiến sản phẩm hoạt động của HS: Giải pháp/bản thiết kế được lựa chọn/hoàn thiện. - Cách thức tổ chức hoạt động: GV giao nhiệm vụ (Nêu rõ yêu cầu HS trình bày, báo cáo, giải thích, bảo vệ giải pháp/thiết kế); HS báo cáo, thảo luận; GV điều hành, nhận xét, đánh giá + hỗ trợ HS lựa chọn giải pháp/thiết kế mẫu thử nghiệm. Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá Trong hoạt động này, HS tiến hành chế tạo mô hình theo bản thiết kế đã hoàn thiện sau bước 3; trong quá trình chế tạo đồng thời phải tiến hành thử nghiệm và đánh giá. Trong quá trình này, HS cũng có thể phải điều chỉnh thiết kế ban đầu để bảo đảm mô hình (mẫu) chế tạo là khả thi. - Mục đích: Chế tạo và thử nghiệm mẫu thiết kế. - Nội dung: Lựa chọn dụng cụ/thiết bị thí nghiệm; chế tạo mẫu theo thiết kế; thử nghiệm và điều chỉnh. - Dự kiến sản phẩm hoạt động của HS: Dụng cụ/thiết bị/mô hình/đồ vật đã chế tạo và thử nghiệm, đánh giá. - Cách thức tổ chức hoạt động: GV giao nhiệm vụ (lựa chọn dụng cụ/thiết bị thí nghiệm để chế tạp, lắp ráp ); HS thực hành chế tạo, lắp ráp và thử nghiệm; GV hỗ trợ HS trong quá trình thực hiện. Hoạt động 5: Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh Trong hoạt động này, HS được tổ chức để trình bày sản phẩm học tập đã hoàn thành; trao đổi, thảo luận, đánh giá để tiếp tục điều chỉnh, hoàn thiện. - Mục đích: Trình bày, chia sẻ, đánh giá sản phẩm nghiên cứu. - Nội dung: Trình bày và thảo luận. - Dự kiến sản phẩm hoạt động của HS: Dụng cụ/thiết bị/mô hình/đồ vật đã chế tạo được + Bài trình bày báo cáo.
16 - Cách thức tổ chức hoạt động: GV giao nhiệm vụ (mô tả rõ yêu cầu và sản phẩm trình bày); HS báo cáo, thảo luận (bài báo cáo, trình chiếu, video, dung cụ/thiết bị/mô hình/đồ vật đã chế tạo ) theo các hình thức phù hợp (trưng bày, triển lãm, sân khấu hóa); GV đánh giá, kết luận, cho điểm và định hướng tiếp tục hoàn thiện.
17 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 Trong chương I, chúng tôi trình bày về cơ sở lý luận của Dạy học theo định hướng giáo dục STEM; Cơ sở lý luận về tính tích cực và năng lực giải quyết vấn đề; Tiến trình tổ chức dạy học các kiến thức vật lý theo định hướng giáo dục STEM. Đầu tiên chúng tôi cung cấp những cái nhìn cơ bản nhất về dạy học theo định hướng giáo dục STEM, thông qua định nghĩa thuật ngữ STEM, khái niệm Giáo dục STEM, làm rõ mục tiêu, vai trò và ý nghĩa giáo dục STEM. Sau đó, chúng tôi trình bày các khái niệm tính tích cực, năng lực giải quyết vấn đề trong hoạt động nhận thức của HS theo định hướng giáo dục STEM. Cụ thể hơn, chúng tôi đã đưa ra một số biểu hiện của tính tích cực, biểu hiện của năng lực giải quyết vấn đề của HS. Cuối cùng, chúng tôi trình bày về tiến trình tổ chức dạy học các kiến thức vật lý theo định hướng giáo dục STEM. Sau khi nghiên cứu cơ sở lý luận, chúng tôi nhận thấy rằng, giáo dục STEM là một quan điểm dạy học tích cực, có mục tiêu cụ thể và khi ứng dụng nó vào dạy học ở trường phổ thông sẽ phát huy tính tích cực và năng lực giải quyết vấn đề của HS. Trong chương 2 của khóa luận, chúng tôi sẽ trình bày chi tiết hơn việc tổ chức dạy học một số kiến thức chương “Các định luật bảo toàn – Vật lý 10” theo định hướng giáo dục STEM.
18 CHƯƠNG 2. TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN – VẬT LÝ 10 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 2.1. Nội dung kiến thức chương “Các định luật bảo toàn – Vật lý 10” 2.1.1. Mục tiêu dạy học theo chuẩn kiến thức, kỹ năng Các đơn vị kiến thức chương “Các định luật bảo toàn” được thể hiện trong bảng 2.1. Bảng 2.1. Các đơn vị kiến thức chương “Các định luật bảo toàn” trong SGK Vật lý 10 cơ bản [7] Tên bài Nội dung Thời lượng Bài 23: Động lượng. Định Động lượng 2 tiết luật bảo toàn động lượng. Định luật bảo toàn động lượng Công Bài 24: Công và công suất. 2 tiết Công suất Bài 25: Động năng Động năng 1 tiết Thế năng trọng trường Bài 26: Thế năng 2 tiết Thế năng đàn hồi Cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường Bài 27: Cơ năng 1 tiết Cơ năng của vật chịu tác dụng của lực đàn hồi Cụ thể mục tiêu dạy học của từng đơn vị bài học như sau: Bài 23: Động lượng. Định luật bảo toàn động lượng a) Kiến thức − Viết được công thức tính động lượng và nêu được đơn vị đo động lượng. − Phát biểu được hệ thức của định luật bảo toàn động lượng đối với hệ hai vật. − Nêu được nguyên tắc chuyển động bằng phản lực. b) Kỹ năng
19 Vận dụng được định luật bảo toàn động lượng để giải bài toán hai vật va chạm mềm và chuyển động bằng phản lực. c) Thái độ − Hòa nhã, say mê học tập và trách nhiệm cá nhân. − Tích cực phát biểu xây dựng bài. Bài 24: Công. Công suất a) Kiến thức − Phát biểu được định nghĩa và viết được công thức tính công. − Phát biểu được định nghĩa và viết được công thức tính công suất. b) Kỹ năng − Vận dụng được công thức tính công, công suất để giải bài toán liên quan. c) Thái độ − Say mê học tập và trách nhiệm cá nhân. − Tích cực phát biểu và xây dựng bài. Bài 25: Động năng a) Kiến thức − Phát biểu được định nghĩa và viết được công thức tính động năng. − Nêu được đơn vị đo động năng. − Trình bày được định lý biến thiên động năng. b) Kỹ năng − Vận dụng được công thức tính động năng để tính động năng của một vật. − Vận dụng được công thức định lý biến thiên động năng để tính công của ngoại lực tác dụng lên vật. c) Thái độ − Say mê học tập. − Tích cực phát biểu và xây dựng bài. Bài 26: Thế năng a) Kiến thức − Phát biểu được định nghĩa thế năng trọng trường của một vật và viết được công thức tính thế năng này.
20 − Nêu được đơn vị đo thế năng. − Viết được công thức tính thế năng đàn hồi. b) Kỹ năng − Vận dụng được công thức tính thế năng để tính thế năng của một vật trong trọng trường và thế năng của vật chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi. c) Thái độ − Say mê học tập và trách nhiệm cá nhân. − Tích cực phát biểu và xây dựng bài. Bài 27: Cơ năng a) Kiến thức − Phát biểu được định nghĩa cơ năng và viết được công thức tính cơ năng. − Phát biểu được định luật bảo toàn cơ năng và viết được hệ thức của định luật này. b) Kỹ năng − Vận dụng được định luật bảo toàn cơ năng để giải được bài toán chuyển động của một vật. c) Thái độ − Say mê học tập và trách nhiệm cá nhân. − Tích cực phát biểu và xây dựng bài. 2.1.2. Nội dung kiến thức Trong phần này, chúng tôi sẽ phân tích những nội dung kiến thức cơ bản của chương theo thứ tự đơn vị bài học trong Sách Giáo Khoa Vật lý 10 cơ bản. Bài 24: Công. Công suất *Định nghĩa công: Khi lực không đổi tác dụng lên một vật và điểm đặt của lực đó chuyển dời một đoạn s theo hướng hợp với hướng của lực góc α thì công thực hiện của lực đó được tính theo công thức: A = F.s.cosα Trong đó: F là độ lớn của lực tác dụng lên vật (N); s là độ dời của điểm đặt (m); α = ( ) (độ);
21 A là công cơ học (J). + A > 0: công phát động, có ý nghĩa là công làm tăng vận tốc của vật. + A < 0: công cản, có ý nghĩa là công cản trở chuyển động của vật. *Định nghĩa công suất: Công suất là đại lượng đo bằng công sinh ra trong một đơn vị thời gian. Trong đó: A là công (J); t là khoảng thời gian cần thiết để thực hiện công ấy (s); P là công suất (W). Bài 25: Động năng *Định nghĩa: Động năng của một vật có khối lượng m đang chuyển động với vận tốc v là năng lượng mà vật đó có được khi đang chuyển động và được xác định bằng công thức: Trong đó: m là khối lượng của vật (kg); v là độ lớn vận tốc của vật (m/s); Wđ là động năng của vật (J). * Định lý biến thiên động năng: độ biến thiên động năng của một vật bằng công của ngoại lực tác dụng lên vật. A = Trong đó: là động năng lúc đầu (J); là động năng lúc sau (J); A là công của ngoại lực tác dụng lên vật (J). Bài 26: Thế năng * Thế năng trọng trường của một vật là dạng năng lượng tương tác giữa Trái Đất và vật; nó phụ thuộc vào vị trí của vật trong trọng trường. Khi một vật khối lượng m đặt ở độ cao z so với mặt đất (trong trọng trường của Trái Đất) thì thế năng trọng trường của vật được định nghĩa bằng công thức: Wt = mgz Trong đó: m là khối lượng của vật (kg);
22 g là gia tốc trọng trường (m/s2); z là độ cao của vật so với mốc thế năng (m); Wt là thế năng của vật (J). * Thế năng đàn hồi là dạng năng lượng của một vật chịu tác dụng của lực đàn hồi. W = đh Trong đó: k là độ cứng của lò xo (N/m); Δl là độ biến dạng của lò xo (m); Wđh là thế năng đàn hồi của lò xo (J). Bài 27: Cơ năng Cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường bằng tổng động năng và thế năng trọng trường của vật. W = + mgz Cơ năng của vật chuyển động dưới tác dụng của lực đàn hồi bằng tổng động năng và thế năng đàn hồi của vật. W = + Nếu không có tác dụng của lực không thế (như lực cản, lực ma sát, ) thì trong quá trình chuyển động, cơ năng của vật là một đại lượng bảo toàn. W1 = W2  Trường hợp cơ năng của vật chuyển động dưới tác dụng của trọng lực: + mg = + mg  Trường hợp cơ năng của vật chuyển động dưới tác dụng của lực đàn hồi: + = + 2.2. Xây dựng chủ đề Trạm phong điện mini 2.2.1. Mô tả chủ đề Theo báo cáo trong hội thảo “Thúc đẩy phát triển điện mặt trời áp mái” của Tập đoàn điện lực Việt Nam ngày 27/02/2019, hệ thống điện đang chịu nhiều áp lực về bảo đảm cung ứng điện, đặc biệt từ năm 2020 cả nước không có nguồn khai thác mới, các nguồn năng lượng sơ cấp như thủy điện vừa và lớn, than, dầu khí đều ngày càng cạn kiệt, dự báo đến năm 2023, hệ thống sẽ thiếu 5% điện so với nhu cầu cả nước thì việc phát triển các dự án năng lượng tái tạo theo Chiến lược phát triển năng lượng tái tạo của Việt Nam đến năm 2030 do Thủ tướng chính phủ ban hành, trong đó có năng lượng gió được xem là một trong những giải pháp góp phần giảm thải khí CO2 gây hiệu ứng nhà kính, đảm bảo an ninh năng lượng, phục vụ cho công cuộc
23 cách mạng 4.0 của toàn cầu [32],[18]. Thông qua chủ đề, HS được tìm hiểu nguyên nhân thiếu hụt điện, tác hại của các nguồn năng lượng sơ cấp cũng như ưu điểm và nhược điểm của nguồn năng lượng gió. Đồng thời HS cũng nghiên cứu và chế tạo trạm phong điện mini từ những nguyên vật liệu dễ kiếm. - Thời gian: 4 tuần. - Địa điểm tổ chức: Lớp học và sân trường. - Môn học phụ trách chính: Vật Lý (Lớp 10 Cơ Bản) Bài 24: Công và Công Suất. Bài 25: Động Năng. 2.2.2. Mục tiêu chủ đề Sau chủ đề, HS có khả năng  Kiến thức - Phát biểu được định nghĩa công. - Trình bày được công thức tính công. - Nêu được định nghĩa công suất. - Phát biểu được công thức tính công suất. - Nêu được định nghĩa động năng. - Trình bày được công thức tính động năng. - Phát biểu được định lý biến thiên động năng.  Kỹ năng - Áp dụng được các kiến thức về công, công suất và động năng để đề xuất được các cách vận hành sản phẩm. - Sử dụng được các dụng cụ gia công cơ bản (Tua-vít, kiềm, kéo, dao rọc giấy). - Phác thảo được bản vẽ sơ đồ bố trí trạm phong điện mini. - Thiết kế được trạm phong điện đơn giản từ vật liệu dễ tìm.  Thái độ - Nghiêm túc, tích cực tham gia các hoạt động học tập. - Tôn trọng và hợp tác trong quá trình thực hiện.  Về định hướng phát triển năng lực - Năng lực thực nghiệm, nghiên cứu khoa học.
24 - Năng lực giải quyết vấn đề. - Năng lực giao tiếp và hợp tác. 2.2.3. Thiết bị - Máy chiếu để trình chiếu khi hướng dẫn HS. - Phòng học, bàn ghế để cho các nhóm HS. - Phim: Nguyên lý của trạm phong điện. - Bút và sổ tay để ghi chú lại những vấn đề cần thiết trong quá trình dạy học. - Phiếu tiến trình dự án thiết kế. - Phiếu tiêu chí dự án thiết kế. - Phiếu kế hoạch thực hiện dự án thiết kế theo tuần. - Phiếu tổng kết kế hoạch thực hiện dự án thiết kế theo tuần. - Phiếu bản thiết kế. 2.2.4. Các yếu tố lĩnh vực STEM trong chủ đề Bảng 2.2. Các yếu tố lĩnh vực STEM trong chủ đề Trạm phong điện mini Thành tố Biểu hiện Các kiến thức về động năng, công, công suất, định luật bảo Khoa học toàn và chuyển hóa năng lượng, nguồn điện, dòng điện không (Science): đổi, mạch điện mắc nối tiếp, mạch điện mắc song song. - Vật liệu: bóng đèn led, turbine, dây điện, ống nước, công tắc 3 chiều, bộ tăng áp. Công nghệ - Thiết bị: kéo, kiềm, tu – vít, dao rọc giấy, kìm tuốt dây điện, (Technology): máy khoan mini, súng bắn keo, thước, bút, mỏ hàn chì. - Công nghệ lắp ráp mô hình Trạm phong điện mini. - Quy trình đo đạc kích thước sản phẩm trên giấy. - Quy trình chế tạo mô hình nhà từ thùng giấy carton đã qua sử dụng. Kỹ thuật - Quy trình nối cánh quạt vào turbine. (Engineering): - Quy trình nối turbine vào mạch khếch đại công suất. - Quy trình cố định trạm phong điện mini trên mô hình. - Quy trình lắp bộ mạch đèn led vào trong nhà.
25 - Đo đạc kích thước giấy carton làm ngôi nhà. Toán học (Math): - Đo đạc kích thước ống nhựa làm trục của trạm phong điện. 2.2.5. Tiến trình dạy học Hoạt Sản phẩm hoạt Thời Mục tiêu Nội dung động động của HS gian Sau hoạt động này, GV trình bày một số - Bảng tổng kết HS có khả năng: thông tin về nguy cơ nguyên lý hoạt động của trạm - Nêu được nguyên lý thiếu hụt điện tại Việt phong điện. hoạt động của trạm Nam, từ đó giới thiệu phong điện. - Bảng tiêu chí nhiệm vụ dự án là chế đánh giá trạm - Xác định được tạo trạm phong điện phong điện nhiệm vụ dự án là mini với các yêu cầu đề mini. chế tạo trạm phong ra. - Bảng ghi nhận điện mini với các nhiệm vụ, kế yêu cầu: HS quan sát đoạn hoạch dự án + Cách hoạt động phim ngắn về nguyên lý và phân công của trạm phong hoạt động của các việc. điện có vận dụng turbine gió, từ đó trình kiến thức về công 1. Xác suất và động năng. bày được nguyên lý định yêu hoạt động của trạm cầu chế + Chế tạo từ những phong điện. 45 tạo trạm vật liệu dễ kiếm. phút phong + Có đầy đủ thông GV thông báo, phân điện mini tin về thông số kỹ tích và thống nhất với thuật và số lượng HS các tiêu chí đánh giá của vật liệu. của trạm phong điện + Trạm phong điện mini. có khả năng cung cấp điện và làm GV hướng dẫn HS về sáng 1 bóng đèn tiến trình dự án và yêu led. cầu HS ghi nhận vào nhật kí học tập. - Liệt kê được các tiêu chí đánh giá - Bước 1. Nhận nhiệm sản phẩm. vụ. - Bước 2. Tìm hiểu kiến thức kỹ năng liên quan. - Bước 3. Lập bản phương án thiết kế và
26 báo cáo. - Bước 4. Chế tạo sản phẩm. - Bước 5. Báo cáo và đánh giá sản phẩm. GV giao nhiệm vụ cho nhóm HS tìm hiểu kiến thức và kỹ năng liên quan trước khi lập bản thiết kế sản phẩm: Chủ đề 1. Công và Công suất. Chủ đề 2. Động năng và Định lý biến thiên động năng. Sau hoạt động này, Trong 1 tuần, HS tìm - Bảng phân HS có khả năng: hiểu các chủ đề kiến công nhiệm vụ - Trình bày được định thức theo phân công. hoạt động 2. nghĩa và công thức Trong tiết học trên lớp, của công và công HS báo cáo theo nhóm. - Bài báo cáo. suất. GV và bạn học phản - Trình bày được định biện. - Bản ghi nhận ý nghĩa và công thức Sau đó, GV đặt các 2. kiến đóng góp của động năng và câu hỏi tìm tòi định của bạn học, Nghiên định lý biến thiên hướng HS vận dụng cứu kiến động năng. kiến thức nền để đề xuất GV và các câu thức - Giải thích được các cách vận hành sản hỏi, ý kiến công, những yếu tố ảnh phẩm. Ví dụ: phản biện công suất hưởng đến phong - Chủ đề 1: dùng tay tác nhóm bạn. và động 45 điện dựa trên công dụng lực lên rìa cánh năng. Đề phút thức động năng. quạt làm cánh quạt di xuất - Lựa chọn được chuyển một đoạn trong phương những kiến thức án thiết liên quan đến công thời gian ngắn và lặp kế trạm suất và động năng lại thao tác liên tục, phong có thể vận dụng thổi hơn từ miệng. điện mini được để thực hiện nhiệm vụ làm trạm - Chủ đề 2: dùng quạt, phong điện mini. máy sấy tóc, pin sạc dự phòng. Cuối tiết học, GV giao nhiệm vụ cho các nhóm về nhà thiết kế
27 bản vẽ kỹ thuật thể hiện phương án chế tạo trạm phong điện. Sau hoạt động này, Trong 1 tuần, HS làm - Bản thiết kế. HS có khả năng: việc nhóm để hoàn - Mô tả được bản thành bản thiết kế. - Bản ghi nhận ý thiết kế trạm phong Trong buổi lên lớp, kiến đóng góp điện mini. HS báo cáo phương án của bạn học và thiết kế. HS vận dụng các câu hỏi, ý các kiến thức và kỹ - Vận dụng được các kiến phản biện kiến thức liên quan năng liên quan để bảo 3. Trình vệ phương án thiết kế. của nhóm bạn. đến công suất và bày và GV và HS khác phản bảo vệ động năng để lý biện. Nhóm HS ghi phương giải, bảo vệ cơ sở nhận nhận xét, điều 45 án thiết khoa học và nguyên chỉnh và đề xuất phút kế trạm tắc hoạt động đã lựa phương án tối ưu để tiến phong chọn trong phương hành làm sản phẩm. điện mini án thiết kế trạm phong điện mini. - Lựa chọn phương án thiết kế tối ưu để thực hiện trạm phong điện mini. Sau hoạt động này, HS thi công trạm - Trạm phong điện HS có khả năng: phong điện mini theo mini. - Thi công được nhóm ngoài giờ học. 4. Chế trạm phong điện GV theo dõi, tư vấn, - Bản thiết kế tạo trạm mini dựa trên hỗ trợ HS. GV có thể sau điều chỉnh phong phương án thiết kế lập nhóm trên (nếu có). điện mini 1 tối ưu đã lựa chọn. Facebook, Zalo hoặc theo tuần - Thử nghiệm sản Microsoft Team và yêu phương phẩm và điều cầu HS cập nhật quá án thiết chỉnh. trình thi công sản phẩm. kế Từ đó, GV có thể đôn đốc, hỗ trợ và tư vấn khi cần thiết. 5. Trình Sau hoạt động này, Tùy thuộc vào tình Mô hình trạm bày sản HS có khả năng: hình, điều kiện lớp học, phong điện mini phẩm - Trình bày được GV có thể thay đổi cách hoàn chỉnh. 45 Trạm cách vận hành trạm tổ chức báo cáo sản phút phong phong điện mini. phẩm nhưng vẫn phải điện mini - Giải thích được sự đảm bảo theo 2 bước
28 thành công hoặc sau: thất bại của trạm - Bước 1. Báo cáo sản phong điện mini. phẩm - Đề xuất được các ý tưởng cải tiến trạm Nội dung báo cáo của phong điện mini. mỗi nhóm bao gồm: - Đề xuất được Tiến trình thi công hướng phát triển sản phẩm. của trạm phong điện mini trong Kết quả các lần thử tương lai. nghiệm. Phương án thiết kế cuối cùng. Cách sử dụng trạm phong điện mini. - Bước 2. Tổng kết, đánh giá dự án HS và GV nhận xét về sản phẩm trạm phong điện mini. GV tổng kết và đánh giá chung về dự án: • Kiến thức, kỹ năng liên quan đến công suất và động năng. • Quá trình thiết kế và thi công sản phẩm. • Kỹ năng làm việc nhóm. • Kỹ năng thuyết trình. • Kỹ năng giải quyết đề. • Tính tích cực và sáng tạo.
29 2.3. Xây dựng chủ đề Máy bay động cơ dây thun 2.3.1. Mô tả chủ đề Chiếc máy bay đầu tiên Việt Nam chế tạo đã cất cánh thành công năm 1980 [28]. Năm 2004, máy bay không người lái đầu tiên của Việt Nam được vận hành [28]. Ngày 20/07/2013, cựu sinh viên ĐH Bách Khoa Hoàng Ngọc Cát Tân tham gia chế tạo thành công máy bay A350XWB của hãng hàng không hàng đầu thế giới Airbus [26]. Sự kiện này đã tạo cảm hứng cho thiết bị bay của cựu sinh viên ĐH Bách Khoa Đinh Quốc Trí ra đời năm 2018 có thể chở được một người nặng 80kg, bay cao 10m trong suốt thời gian 15-20 phút [31]. Có thể thấy, ước mơ tự mình làm ra một chiếc máy bay của người Việt đang dần được hiện thực hóa. Hiện nay, thị trường hàng không Việt Nam có tốc độ tăng trưởng hành khách và du lịch hấp dẫn nhất khu vực. Theo dự báo của Hiệp hội vận tải hàng không thương mại quốc tế (IATA) Việt Nam sẽ đứng thứ 5 thế giới về tăng trưởng lượt khách hàng không trong giai đoạn 2015 – 2035 [29], [24]. Các linh kiện “made in Việt Nam” xuất hiện nhiều hơn trên máy bay của các hãng hàng không hàng đầu thế giới Boeing và Airbus [27], [25],[30]. Như vậy, thị trường hàng không Việt Nam nội địa lẫn quốc tế hiện nay diễn ra rất sôi động và nước ta đang tiến sâu vào quy trình chế tạo máy bay dân dụng, điều này tạo nhiều thuận lợi cho sự phát triển kinh tế, khoa học, công nghệ và kỹ thuật của nước nhà. Tuy nhiên, theo Cảnh báo về sự nguy hại của khí thải do máy bay bay ở độ cao hành trình gây ra, khi máy bay dân dụng hoạt động, sẽ thải các chất ô nhiễm ra do quá trình đốt cháy động cơ phản lực, khí này có khả năng gây ra khoảng 8.000 ca tử vong sớm mỗi năm trên toàn cầu [34]. Chính vì lý do đó cho nên nhân loại đang tiến hành nghiên cứu chế tạo các động cơ không sinh ra khí thải độc hại. Thông qua chủ đề, HS được tìm hiểu những phát minh về máy bay của người Việt, tình hình phát triển của ngành hàng không Việt Nam và sự nguy hiểm của khí sinh ra do quá trình đốt cháy động cơ phản lực. Đồng thời HS cũng nghiên cứu và chế tạo một máy bay động cơ dây thun từ những nguyên vật liệu dễ kiếm. ❖ Thời gian: 4 tuần. ❖ Địa điểm tổ chức: Lớp học và sân trường. ❖ Môn học phụ trách chính: Vật Lý (Lớp 10 Cơ Bản) Bài 26: Thế Năng. Bài 27: Cơ Năng.
30 2.3.2. Mục tiêu chủ đề Sau chủ đề, HS có khả năng:  Kiến thức - Phát biểu được định nghĩa thế năng trọng trường. - Trình bày được công thức tính thế năng trọng trường. - Phát biểu được định nghĩa thế năng đàn hồi. - Nêu được định nghĩa cơ năng. - Phát biểu được công thức tính cơ năng. - Phát biểu được định luật bảo toàn cơ năng. - Phát biểu được định lý biến thiên động năng.  Kỹ năng - Áp dụng được định nghĩa thế năng để giải thích được dạng năng lượng tích trữ trong máy bay động cơ dây thun. - Áp dụng định lý biến thiên cơ năng để biết được lý do vì sao máy bay trong thực tế khi máy bay động cơ dây thun bay được một thời gian lại rơi xuống - Sử dụng được các dụng cụ gia công cơ bản (kìm mũi nhọn, kìm mũi ngang, súng bắn keo, kéo). - Phác thảo được bản vẽ kỹ thuật máy bay động cơ dây thun. - Thiết kế được máy bay động cơ dây thun đơn giản từ vật liệu dễ tìm.  Thái độ – Nghiêm túc, tích cực tham gia các hoạt động học. – Tôn trọng và hợp tác trong quá trình thực hiện.  Về định hướng phát triển năng lực - Năng lực thực nghiệm, nghiên cứu khoa học. - Năng lực giải quyết vấn đề. - Năng lực giao tiếp và hợp tác. 2.3.3. Thiết bị - Máy chiếu để trình chiếu khi hướng dẫn HS.
31 - Phòng học, bàn ghế để cho các nhóm HS. - Phim: Nguyên lý hoạt động của động cơ phản lực - Bút và sổ tay để ghi chú lại những vấn đề cần thiết trong quá trình dạy học. - Phiếu tiến trình dự án thiết kế. - Phiếu tiêu chí dự án thiết kế. - Phiếu kế hoạch thực hiện dự án thiết kế theo tuần. - Phiếu tổng kết kế hoạch thực hiện dự án thiết kế theo tuần. - Phiếu bản thiết kế. 2.3.4. Các yếu tố lĩnh vực STEM trong chủ đề Bảng 2.3. Các yếu tố STEM trong chủ đề Máy bay động cơ dây thun Thành tố Biểu hiện Các kiến thức về động năng, thế năng, cơ năng, định luật bảo Khoa học (S): toàn và chuyển hóa năng lượng, định luật III Newton định luật bảo toàn động lượng, khí động học. - Vật liệu: Ống hút giấy, ruột bút mực, hộp xốp, tăm, cánh quạt máy bay, dây kẽm, hạt cườm nhỏ, kẹp ghim, thanh xiên que. Công nghệ (T): - Thiết bị hỗ trợ: Kìm mũi nhọn và mũi ngang, súng bắn keo, kéo. - Công nghệ lắp ráp máy bay động cơ dây thun. - Quy trình xen hai ống hút giấy để làm thân cánh; Kỹ thuật (E): - Quy trình cắt hộp xốp để làm cánh máy bay; - Quy trình thắt dây thun để làm động cơ. Đo đạc kích thước giấy ống hút giấy, hộp xốp, tăm, dây kẽm, Toán học (M): thanh xiên que để làm máy bay.
32 2.3.5. Tiến trình dạy học Sản phẩm Hoạt Thời Mục tiêu Nội dung hoạt động của động gian HS Sau hoạt GV trình bày một số thông - Bảng tiêu chí động này, HS tin về tình hình phát triển của đánh giá máy bay động cơ có khả năng: ngành hàng không Việt Nam dây thun. - Nêu được và những phát minh về máy - Bảng ghi nguyên lý bay của người Việt, từ đó giới nhận nhiệm hoạt động của thiệu nhiệm vụ dự án là chế vụ, kế hoạch máy bay động tạo máy bay động cơ dây thun dự án và cơ phản lực. với các yêu cầu đề ra. phân công việc. - Xác định HS quan sát đoạn phim được nhiệm ngắn về quy trình cất cánh vụ dự án là nhờ động cơ phản lực của chế tạo máy máy bay, từ đó trình bày được bay động cơ điều kiện để máy bay động cơ dây thun với dây thun có thể bay được: cần 1. Xác các yêu cầu: định yêu dự trữ năng lượng đủ lớn cho - Nguyên lý cầu chế máy bay. tạo máy hoạt động của 45 bay động máy bay động GV thông báo, phân tích và phút cơ dây cơ dây thun thống nhất với HS các tiêu chí thun có vận dụng đánh giá của máy bay động cơ kiến thức về dây thun. thế năng và GV hướng dẫn HS về tiến cơ năng. trình dự án và yêu cầu HS ghi - Chế tạo từ nhận vào nhật kí học tập: những vật liệu dễ kiếm. - Bước 1. Nhận nhiệm vụ. - Có đầy đủ - Bước 2. Tìm hiểu kiến thức, thông tin về kỹ năng liên quan. thông số kỹ - Bước 3. Lập bản phương án thuật và số thiết kế và báo cáo. lượng của vật liệu. - Bước 4. Chế tạo sản phẩm. - Máy bay động - Bước 5. Báo cáo và đánh cơ dây thun giá sản phẩm.
33 có khả năng GV giao nhiệm vụ cho bay được nhóm HS tìm hiểu kiến thức quãng đường liên quan trước khi lập bản trên 1 mét. thiết kế sản phẩm: - Liệt kê được Chủ đề 1. Thế năng. các tiêu chí đánh giá sản Chủ đề 2. Cơ năng. phẩm. Sau hoạt Trong 1 tuần, HS tìm hiểu - Bảng phân động này, HS các chủ đề kiến thức theo phân công nhiệm có khả năng: công. vụ hoạt động - Trình bày 2. được định Trong tiết học trên lớp, HS nghĩa và công báo cáo theo nhóm. GV và - Bài báo cáo. thức tính thế bạn học phản biện. Cuối tiết năng trọng học, GV giao nhiệm vụ cho - Bản ghi nhận trường và thế ý kiến đóng năng đàn hồi. nhóm về lên phương án thiết 2. - Trình bày kế máy bay động cơ dây thun góp của bạn Nghiên được định đơn giản. học, GV và cứu kiến nghĩa và công các câu hỏi, ý thức thế thức tính cơ kiến phản năng và năng trọng biện nhóm cơ năng. trường và cơ bạn. 45 Đề xuất năng đàn hồi. phút phương - Phát biểu được án thiết định luật bảo kế máy toàn cơ năng. bay động - Phát biểu được cơ dây định lý biến thun thiên cơ năng. Lựa chọn được những kiến thức liên quan đến thế năng và cơ năng có thể vận dụng được để vận hành được máy bay động cơ dây thun. 3. Sau hoạt động Trong 1 tuần, HS làm việc - Bản thiết kế. này, HS có khả nhóm để hoàn thành bản thiết 45 Trình năng: kế. - Bản ghi nhận phút bày và - Mô tả được Trong buổi lên lớp, HS báo ý kiến đóng
34 bảo vệ bản thiết kế cáo phương án thiết kế máy góp của bạn phương máy bay động bay động cơ dây thun. HS vận học và các án thiết cơ dây thun. dụng các kiến thức và kỹ năng câu hỏi, ý kế máy - Vận dụng các liên quan để bảo vệ phương án kiến phản bay động kiến thức liên thiết kế. cơ dây quan đến thế GV và HS khác phản biện. biện nhóm thun năng và cơ Nhóm HS ghi nhận nhận xét, bạn. năng để lý điều chỉnh và đề xuất phương giải, bảo vệ cơ án tối ưu để tiến hành làm máy sở khoa học và bay động cơ dây thun. nguyên tắc hoạt động đã lựa chọn trong phương án thiết kế máy bay động cơ dây thun. - Lựa chọn phương án thiết kế tối ưu để thực hiện máy bay động cơ dây thun. Sau hoạt HS thi công máy bay động - Máy bay động này, HS cơ dây thun theo nhóm ngoài 4. có khả năng: giờ học. GV theo dõi, tư vấn động cơ dây Chế tạo - Thi công hỗ trợ HS. thun. máy bay được máy bay GV có thể lập nhóm trên động cơ dây Facebook, Zalo hoặc Microsoft - Bản thiết kế động cơ 1 thun dựa trên Team và yêu cầu HS cập nhật sau điều dây thun tuần theo phương án quá trình thi công sản phẩm. chỉnh (nếu thiết kế tối ưu Từ đó, GV có thể đôn đốc, hỗ phương có). án thiết đã lựa chọn. trợ và tư vấn khi cần thiết. kế - Thử nghiệm sản phẩm và điều chỉnh. Sau hoạt Tùy thuộc vào tình hình, - Mô hình máy 5. điều kiện lớp học, GV có thể bay động cơ động này, HS thay đổi cách tổ chức báo cáo dây thun. Trình có khả năng: sản phẩm nhưng vẫn phải đảm bày sản bảo theo 2 bước sau: - Bản đề xuất 45 phẩm - Trình bày - Bước 1. Báo cáo sản phẩm cải tiến máy phút Máy bay được cách bay động cơ động cơ vận hành máy Nội dung báo cáo của mỗi dây thun nhóm: dây thun. bay động cơ Tiến trình thi công sản
35 dây thun. phẩm. - Giải thích Kết quả các lần thử nghiệm. được sự thành Phương án thiết kế cuối công hoặc cùng. thất bại của sản phẩm. Cách sử dụng máy bay động cơ dây thun. - Đề xuất được các ý tưởng - Bước 2. Tổng kết, đánh giá cải tiến máy dự án bay động cơ HS và GV nhận xét về sản dây thun. phẩm máy bay động cơ dây - Đề xuất được thun. hướng phát GV tổng kết và đánh giá triển của sản chung về dự án: phẩm trong • Kiến thức, kỹ năng liên quan tương lai. đến công suất và động năng. • Quá trình thiết kế và thi công sản phẩm. • Kỹ năng làm việc nhóm. • Kỹ năng thuyết trình. • Kỹ năng giải quyết đề. • Tính tích cực và sáng tạo. 2.4 Công cụ đánh giá dạy học theo định hướng giáo dục STEM 2.4.1 Tiêu chí đánh giá tính tích cực của HS trong dạy học theo định hướng STEM Căn cứ vào các đặc trưng của dạy học theo định hướng giáo dục STEM, tiến trình dạy học kiến thức Vật lý theo định hướng giáo dục STEM, và một số biểu hiện tính tích cực trong hoạt động nhận thức của HS, chúng tôi cụ thể hoá tính tích cực của HS thông qua các tiêu chí ở bảng 2.4. Đây là công cụ đánh giá của GV, đánh giá đồng đẳng (HS trong cùng nhóm đánh giá lẫn nhau), tự đánh giá của HS. Tuy nhiên để phù hợp với thực tế giảng dạy, GV có thể cân nhắc, lựa chọn và chỉnh sửa các tiêu chí sao cho phù hợp với đặc trưng của đối tượng HS, với phương
36 pháp dạy học mình lựa chọn. Bảng 2.4. Tiêu chí đánh giá tính tích cực của HS trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM [11] Các mức độ tích cực Rất Thường Thỉnh Tiêu chí thường Hiếm xuyên thoảng xuyên khi (2) (4) (3) (5) (1) Thắc mắc, tìm hiểu các kiến thức mới, tình huống mới; [tương ứng với biểu hiện (a)] (2) Đề xuất vấn đề và lập kế hoạch, tiến hành thực hiện kế hoạch, giải quyết một vấn đề cụ thể có liên quan đến nội dung kiến thức học; [tương ứng với biểu hình (b)] (3) Tìm hiểu từ nhiều nguồn kiến thức khác: bài báo, tạp chí, internet, bạn bè, chuyên gia ; [tương ứng với biểu hiện (c)] (4) Hợp tác, phối hợp với các thành viên trong nhóm và với các thành viên nhóm khác; [tương ứng với biểu hiện (c), (d)] (5) Chủ động trao đổi kiến thức, những vướng mắc, khó khăn với GV ; [tương ứng với biểu hiện (c)] (6) Làm sơ đồ, mô hình, làm bộc lộ cấu trúc bài học, giúp dễ nhớ và vận dụng; [tương ứng với biểu hiện (f)] (7) Tìm tòi, bổ sung kiến thức từ việc nghiên cứu lý thuyết và từ những bài học kinh nghiệm rút ra từ thực tiễn; [tương ứng với biểu hiện (f)] (8) Vận dụng kiến thức vào cuộc sống
37 và nghề nghiệp tương lai [tương ứng với biểu hiện (f)] (9) Mở rộng kiến thức sang nhiều lĩnh vực khác nhau, liên hệ kiến thức được học (mới) với kiến thức đã học (cũ) và với kiến thức các môn học khác; [tương ứng với biểu hiện (f)] (10) Phối hợp kiến thức của nhiều môn khác nhau (tính liên môn) để vận dụng giải quyết các vấn đề thực tiễn liên quan đến nghề nghiệp và cuộc sống; [tương ứng với biểu hiệu (f)] (11) Tham gia đầy đủ các buổi họp nhóm, thảo luận nhóm; [tương ứng với biểu hiện (b)] (12) Tích cực trong thảo luận nhóm, trao đổi với bạn cùng lớp, với chuyên gia; [tương ứng với biểu hiện (c)(d)] (13) Tôn trọng ý kiến người khác, biết tiếp thu một cách có chọn lọc, hoàn thiện bản thân; [tương ứng với biểu hiện (c)(d)] (14) Nghiêm túc thực hiện theo kế hoạch đã vạch ra, tôn trọng tập thể, đoàn kết với các thành viên; [tương ứng với biểu hiện (c)(d)(e)] (15) Tự chịu trách nhiệm với hành động bản thân; [tương ứng với biểu hiện (e),(f)]
38 2.4.2. Tiêu chí đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của HS trong dạy học theo định hướng STEM Chúng tôi sử dụng bảng các biểu hiện của năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo trong Chương Trình Giáo Dục Phổ Thông Tổng Thể do Bộ Giáo Dục và Đào Tạo ban hành để đánh giá năng lực giải quyết vấn đề. Bảng 2.5. Tiêu chí đánh năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo của HS đối với chủ đề [6] Năng lực hợp phần Biểu hiện Biết xác định và làm rõ thông tin, ý tưởng mới và phức tạp từ các nguồn thông tin khác nhau; biết phân tích các nguồn Nhận ra ý tưởng mới thông tin độc lập để thấy được khuynh hướng và độ tin cậy của ý tưởng mới. Phân tích được tình huống trong học tập, trong cuộc sống; Phát hiện và làm rõ vấn đề phát hiện và nêu được tình huống có vấn đề trong học tập, trong cuộc sống. Nêu được nhiều ý tưởng mới trong học tập và cuộc sống; suy nghĩ không theo lối mòn; tạo ra yếu tố mới dựa trên Hình thành và triển khai ý những ý tưởng khác nhau; hình thành và kết nối các ý tưởng; tưởng mới nghiên cứu để thay đổi giải pháp trước sự thay đổi của bối cảnh; đánh giá rủi ro và có dự phòng. Biết thu thập và làm rõ các thông tin có liên quan đến vấn Đề xuất, lựa chọn giải pháp đề; biết đề xuất và phân tích được một số giải pháp giải quyết vấn đề; lựa chọn được giải pháp phù hợp nhất. Lập được kế hoạch hoạt động có mục tiêu, nội dung, hình thức, phương tiện hoạt động phù hợp; tập hợp và điều phối được nguồn lực (nhân lực, vật lực) cần thiết cho hoạt động; Thiết kế và tổ chức hoạt biết điều chỉnh kế hoạch và việc thực hiện kế hoạch, cách động thức và tiến trình giải quyết vấn đề cho phù hợp với hoàn cảnh để đạt hiệu quả cao; đánh giá được hiệu quả của giải pháp và hoạt động. Biết đặt nhiều câu hỏi có giá trị, không dễ dàng chấp nhận thông tin một chiều; không thành kiến khi xem xét, đánh giá Tư duy độc lập vấn đề; biết quan tâm tới các lập luận và minh chứng thuyết phục; sẵn sàng xem xét, đánh giá lại vấn đề. 2.4.3. Đánh giá mức độ nắm vững kiến thức Để đánh giá mức độ nắm vững kiến thức khoa học, chúng tôi sử dụng công cụ là 2 bài kiểm tra bao gồm 20 câu trắc nghiệm khách quan 4 lựa chọn. HS sẽ làm bài kiểm tra
39 này trong thời gian 20 phút.
40 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 Trong chương này, chúng tôi đã tiến hành phân tích nội dung kiến thức chương “Các định luật bảo toàn” – Vật lý 10 (cơ bản). Căn cứ vào mục tiêu dạy học của chương và tiến trình tổ chức dạy học các kiến thức vật lý theo định hướng giáo dục STEM, chúng tôi nghiên cứu, lựa chọn kiến thức để tổ chức dạy học chương “Các định luật bảo toàn” theo định hướng giáo dục STEM thông qua 2 chủ đề “Trạm phong điện mini” và “Máy bay động cơ dây thun”. Để kiểm chứng giả thuyết khoa học và có cơ sở thực tiễn cho đề tài, chúng tôi đã tiến hành thực nghiệm sư phạm ở trường THPT với hình thức dạy học trong 4 tuần. Nội dung thực nghiệm được thể hiện ở chương 3.
41 CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm Chúng tôi tiến hành thực nghiệm sư phạm đề tài: “Tổ chức dạy học chương Các định luật bảo toàn – Vật lý 10 theo định hướng giáo dục STEM” nhằm: - Kiểm chứng giả thuyết khoa học đã đề ra trong khóa luận. - Đánh giá tính khả thi của tiến trình dạy học một số kiến thức chương “Các định luật bảo toàn” đã đề xuất. 3.2. Đối tượng thực nghiệm sư phạm Học sinh thuộc lớp 10A17 và 10A18 trường Trung Học Phổ Thông Nguyễn Du (quận 10), năm học 2018-2019. Lớp 10A17 gồm 04 học sinh (02 nữ - 02 nam), lớp 10A18 gồm 06 học sinh (06 nam). 3.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm - Chúng tôi xin phép Tổ vật lý, giáo viên bộ môn vật lý lớp 10A17 và 10A18 trong trường được thực nghiệm sư phạm đề tài thông qua hoạt động Hội Chợ STEM Nguyễn Du Lần Thứ 1 diễn ra tại trường. - Chúng tôi tổ chức dạy học như tiến trình đã đề ra trong 4 tuần. - Chúng tôi tổ chức các hoạt động 1, hoạt động 2, hoạt động 3 và hoạt động 4 trong tiến trình dạy học đã đề xuất trên lớp và câu lạc bộ STEM. - Chúng tôi sử dụng kết quả báo cáo sản phẩm của chủ đề do các nhóm học sinh thực hiện trong Hội Chợ STEM Nguyễn Du Lần Thứ 1 diễn ra tại trường ngày 02/04/2019 như buổi báo cáo hoạt động 5 trong tiến trình dạy học đã đề xuất. - Từ kết quả thực nghiệm, chúng tôi đánh giá những gì đã đạt được và những mặt còn hạn chế cần phải chỉnh sửa. 3.4. Những thuận lợi và khó khăn gặp phải khi tiến hành thực nghiệm sư phạm 3.4.1. Thuận lợi - Ban giám hiệu trường Trung Học Phổ Thông Nguyễn Du và tổ Vật lý rất ủng hộ, khuyến khích đổi mới phương pháp dạy học, tạo điều kiện cho các tiết học định hướng giáo dục STEM. - Tại thời điểm thực nghiệm, nhà trường có một phòng học STEM được trang bị đầy đủ các thiết bị, cơ sở vật chất để tổ chức dạy các tiết học theo định hướng giáo dục STEM.
42 - Học sinh nhóm thực nghiệm năng động, đoàn kết, tích cực, có năng khiếu thực hành. - Giáo viên bộ môn vật lý lớp 10A17 và 10A18 là giáo viên giỏi, có năng lực chuyên môn cao. Giáo viên rất nhiệt tình giúp đỡ, tạo nhiều điều kiện thuận lợi và luôn hỗ trợ chúng tôi trong quá trình thực nghiệm sư phạm. - Thời gian thực nghiệm sư phạm cùng lúc với Hội Chợ STEM Nguyễn Du Lần Thứ 1 được khởi động từ ngày 22/02/2019 đến ngày 02/04/2019. 3.4.2. Khó khăn - Do thời gian thực nghiệm đang trong giai đoạn học sinh ôn thi giữa kỳ và các em đã chọn tham gia thiết kế sản phẩm Hội Chợ STEM Nguyễn Du Lần Thứ 1 với môn học chính là các môn khác nên chỉ có một nhóm thực nghiệm cho mỗi đề tài. - Các học sinh tham gia thực nghiệm chỉ vừa được học môn vật lý theo định hướng giáo dục STEM 2 tiết trên lớp và chưa từng tham gia một dự án nghiên cứu khoa học riêng nào. - Học lực của các em ở mỗi nhóm đều khác nhau (trung bình, khá, giỏi). - Các em chưa thực hiện dự án nghiên cứu chung với nhau trước đây. 3.5. Kế hoạch thực nghiệm sư phạm - Từ 11/02/2019 đến 21/02/2019: Chuẩn bị tiến trình dạy học các chủ đề. - Từ 25/02/2019 đến 02/04/2019: Thực nghiệm sư phạm đề tài. - Từ 03/03/2019 đến 04/04/2019: Tiến hành kiểm tra, đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm. 3.6. Phân tích diễn biến thực nghiệm sư phạm 3.6.1. Giai đoạn 1: Thông báo dự án thiết kế sản phẩm theo định hướng giáo dục STEM cho học sinh Chúng tôi thông báo dự án thiết kế trạm phong điện mini và máy bay động cơ dây thun cho học sinh, thời gian đăng ký tham gia nhóm thiết kế là từ ngày 25/02/2019 đến ngày 09/03/2019, thời gian thực hiện thiết kế là từ ngày 11/03/2019 đến ngày 02/04/2019. 3.6.2. Giai đoạn 2: Tổ chức tiến trình dạy học Chúng tôi tiến hành thực nghiệm theo Tiến trình dạy học kiến thức vật lý theo định hướng giáo dục STEM như mục 2.2 và 2.3 – Chương 2.
43 3.6.2.1. Đối với chủ đề trạm phong điện mini ❖ Hoạt động 1. Xác định yêu cầu chế tạo(45 phút) Tổ chức nhóm nghiên cứu Sau khi hết thời gian đăng ký, chốt danh sách học sinh tham gia, yêu cầu nhóm hội ý thống nhất tên nhóm, bầu chọn nhóm trưởng, thư ký. Các em đều rất hào hứng tích cực suy nghĩ và bình chọn tên nhóm (A18 Bất Diệt Team), nhóm trưởng (Hoàng Minh), thư ký (Tuấn Đạt). Đặt vấn đề – giao nhiệm vụ học tập Chúng tôi đặt vấn đề dự án. Các học sinh của nhóm chăm chú theo dõi. Chúng tôi đặt câu hỏi (1): “Có thể thay thế phong điện lớn bằng các trạm phong điện tại nhà hay không?” và (2): “Nếu xây dựng trạm phong điện tại nhà thì sẽ có lợi ích gì?” cho HS. Và ghi lại một vài ý kiến của nhóm như sau: Đối với câu hỏi (1), các em đều thống nhất trả lời: “Có thể tạo nên 1 trạm phong điện tại nhà.” Đối với câu hỏi (2), một số lợi ích được các em nêu là: “Hoạt động độc lập lưới điện quốc gia”, “Tiết kiệm chi phí truyền tải điện”, “Không chiếm nhiều diện tích lắp đặt” , “Giảm tải nhu cầu sử dụng điện cho cả nước” , “Tạo việc làm cho người dân” , “Bảo vệ môi trường”. Chúng tôi giao nhiệm vụ: “Tiến hành thiết kế một trạm phong điện mini có thể thắp sáng 1 bóng đèn led”. Tất cả các HS của nhóm đều chú ý lắng nghe nhiệm vụ đề ra. Tìm hiểu sơ lược về nguyên lý hoạt động Chúng tôi cho HS quan sát một đoạn phim về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của turbine gió. Tất cả các em HS đều chú ý theo dõi và thích thú. Chúng tôi đặt một số câu hỏi định hướng HS liên hệ, tổ chức cho các nhóm thảo luận trong 5 phút và theo dõi quá trình làm việc của các nhóm. Trong 1 phút đầu, nhóm trưởng vẫn chưa ổn định được nhóm và một vài thành viên vẫn chưa chú ý nghe theo hiệu lệnh của nhóm trưởng. Nhưng sau 1 phút, nhóm dần tập trung hơn. Nhóm trưởng yêu cầu thư kí đọc lại từng câu hỏi. Ở mỗi câu, nhóm trưởng hỏi ý kiến các thành viên và yêu cầu thư kí ghi lại. Sau đó sẽ tiến hành phân tích đáp án được nhiều thành viên đề xuất nhất và đi đến thống nhất chung. Kết thúc thời gian họp nhóm, chúng tôi yêu cầu các thành viên quay về chỗ ngồi và mời đại diện nhóm lên báo cáo kết quả thảo luận. Đại diện nhóm là Đạt nhanh
44 chóng lên trước lớp trình bày báo cáo kết quả, các bạn còn lại chăm chú nghe. Đối với câu hỏi định hướng của GV các em đều trả lời đúng. Chúng tôi kết luận lại nguyên lý hoạt động của trạm phong điện và quan sát nhận thấy tất cả các em đều ghi chú lại vào sổ học tập cá nhân. Giao nhiệm vụ tìm kiến thức nền Chúng tôi thông báo các chủ đề kiến thức nền cần tìm hiểu và hướng dẫn cách hoàn thành nhiệm vụ. Các em rất tò mò, hứng thú và đều nhanh chóng ghi nhận. Thống nhất tiến trình dự án Vì HS đều chưa quen làm dự án, chúng tôi thông báo tiến trình sẵn do chúng tôi biên soạn và trao đổi với học sinh để phân phối thời gian phù hợp với công việc trong dự án. Trong lúc trao đổi, nhìn chung, các HS tích cực phát biểu, thảo luận sôi nổi, nghiêm túc. Thống nhất tiêu chí đánh giá Chúng tôi yêu cầu HS trao đổi để thống nhất các tiêu chí đánh giá sản phẩm, tỉ lệ điểm các tiêu chí và nhấn mạnh yếu tố công bằng khi đề xuất tiêu chí. Vì chưa quen lập một bảng tiêu chí đánh giá, nên HS thống nhất sử dụng bảng tiêu chí đánh giá mẫu của chúng tôi và thảo luận để thống nhất tỉ lệ điểm. Nhìn chung, các em hội ý sôi nổi, nghiêm túc, tích cực để thống nhất tỉ lệ điểm cho hoạt động “Trình bày phương án thiết kế”. Riêng hoạt động Báo cáo sản phẩm các em thống nhất sẽ sử dụng kết quả đánh giá của Hội Chợ STEM Nguyễn Du Lần Thứ 1. Tổng kết hoạt động Chúng tôi nhắc lại các công việc đã trao đổi trong hoạt động 1 và hướng dẫn thực hiện Kế hoạch thực hiện dự án tuần và phiếu Tổng kết hoạt động tuần. Chúng tôi yêu cầu nhóm trưởng cung cấp địa chỉ gmail và chuyển các phiếu dưới dạng file word đến nhóm và thống nhất lịch nộp các phiếu. Nhóm trưởng nhanh chóng cung cấp thông tin liên hệ và nhất trí lịch trình. ❖ Hoạt động 2. Nghiên cứu kiến thức nền. Đề xuất phương án thiết kế (45 phút) Chúng tôi cho HS trình bày các chủ đề kiến thức nền theo phân công. Sau khi đại diện nhóm trình bày, chúng tôi nhận xét, bổ sung, đặt câu hỏi định hướng để cho nhóm thuyết trình suy luận từ kiến thức nền. Tất cả thành viên nhóm đều nghiêm túc lắng nghe và ghi chú lại các thông tin các em tâm đắc. Chúng tôi giao nhiệm vụ tiếp theo cho nhóm: “Dựa trên kiến thức vừa tìm hiểu, lập bản thiết kế trạm phong điện mini từ những nguyên vật liệu đơn giản thỏa mãn
45 các tiêu chí đánh giá”. ❖ Hoạt động 3. Trình bày và bảo vệ phương án thiết kế (45 phút) Chúng tôi theo dõi tiến độ làm việc của nhóm qua trưởng nhóm (thông qua Facebook và Gmail). Chúng tôi chủ động trao đổi với nhóm, giải quyết những thắc mắc của các nhóm để hoàn thành bản thiết kế. Nhìn chung, nhóm làm việc nghiêm túc, biết hỗ trợ lẫn nhau và cố gắng hoàn thành nhiệm vụ. Trong buổi lên lớp, đại diện nhóm báo cáo phương án thiết kế. Các em nhanh chóng lên trước lớp trình bày, tất cả thành viên còn lại đều hứng thú và chú ý lắng nghe. Sau khi nhóm trình bày, chúng tôi đặt câu hỏi định hướng để nhóm vận dụng các kiến thức và kỹ năng liên quan phản biện. Trong quá trình trao đổi, nhóm trả lời được hầu hết các câu hỏi của chúng tôi, những câu hỏi chưa trả lời được các em ghi chú lại và nhờ chúng tôi định hướng điều chỉnh. Chúng tôi công bố điểm số theo thang điểm đã thống nhất, nhận xét phần trình bày, bản thiết kế của nhóm và đặt ra các câu hỏi định hướng và dẫn dắt các em tìm ra được phương án tối ưu để tiến hành làm sản phẩm. Chúng tôi giao nhiệm vụ kế tiếp cho các em: - Chỉnh sửa bản thiết kế theo góp ý của chúng tôi và nộp lại. - Thi công chế tạo trạm phong điện mini dựa trên bản thiết kế đã chỉnh sửa. Tất cả các em đều rất hào hứng và tích cực. Chúng tôi thông báo lịch trình báo cáo sản phẩm Trạm phong điện mini: - Hình thức: Báo cáo 2 lần + Lần 1: gửi báo cáo theo mẫu dưới dạng tập tin qua Gmail cho chúng tôi. + Lần 2: trình bày sản phẩm trong Hội chợ STEM Nguyễn Du Lần 1. ❖ Hoạt động 4. Chế tạo sản phẩm theo phương án thiết kế Sau khi đã góp ý chỉnh sửa, nhóm thảo luận và thống nhất lại các nguyên vật liệu đã sử dụng, nhóm tiến hành thi công được trạm phong điện mini dựa trên phương án thiết kế tối ưu đã lựa chọn ngoài giờ học, tiến hành thử nghiệm và điều chỉnh. Chúng tôi theo dõi, tư vấn hỗ trợ HS thông qua việc trao đổi với nhóm trên Facebook. Chúng tôi yêu cầu nhóm trưởng báo cáo các việc đã làm được và cần trợ giúp 1 ngày 1 lần. Từ đó, chúng tôi đôn đốc, hỗ trợ kịp thời và tư vấn ngay khi cần thiết. Nhìn chung, HS rất tích cực và nghiêm túc khi chế tạo. Đặt biệt, các em rất
46 sáng tạo khi đề xuất thêm vào pin sạc dự phòng và pin năng lượng mặt trời nhằm tăng nguồn năng lượng cung cấp điện. ❖ Hoạt động 5. Trình bày sản phẩm Chúng tôi tổ chức cho nhóm báo cáo sản phẩm hoàn chỉnh 02 lần. Lần 1 là gửi báo cáo hoàn chỉnh dưới dạng tập tin qua gmail cho chúng tôi. Chúng tôi nhận bài, góp ý chỉnh sửa trực tiếp trên bài và gửi về cho các em. Chúng tôi trao đổi với nhóm qua nhóm trò chuyện trên Facebook để góp ý chỉnh sửa bằng các câu hỏi định hướng. Báo cáo lần 2 diễn ra trong Hội chợ STEM Nguyễn Du Lần 1 vào ngày 02/04/2019. Nhóm rất hào hứng và có mặt đúng giờ. Các em tự tin khi thuyết trình và hợp tác với nhau khi trả lời các câu hỏi phản biện của giám khảo. Chúng tôi ghi nhận phần trình bày của nhóm gồm có các nội dung sau: - Tên sản phẩm dự thi. - Tên môn học liên quan. - Ý tưởng thiết kế. - Kiến thức lĩnh vực STEM trong chủ đề. - Tổng quan về bộ sản phẩm + Dụng cụ, vật liệu. + Nguyên lý hoạt động. + Vận hành và kết quả. + Ưu điểm và nhược điểm của bộ sản phẩm lắp ráp. + Hướng phát triển sản phẩm trong tương lai. Kết thúc Hội chợ STEM Nguyễn Du Lần 1, nhóm thiết kế sản phẩm Trạm phong điện mini đạt được giải nhất. Các em rất hạnh phúc và vui vẻ. Sau 2 lần báo cáo, chúng tôi tổng kết và đánh giá chung về dự án. Những vấn đề trao đổi với học sinh: + Kiến thức, kỹ năng liên quan. + Quá trình thiết kế và thi công sản phẩm. + Kỹ năng làm việc nhóm. + Kỹ năng thuyết trình.
47 + Kỹ năng giải quyết đề. + Tính tích cực và sáng tạo. Hình 3.1. Nhóm làm sáng đèn bằng Hình 3.2. Nhóm làm sáng đèn bằng điện phong điện năng đã tích trữ nhờ phong điện Hình 3.3. Nhóm báo cáo sản phẩm tại Hình 3.4. Nhóm đạt được giải Nhất tại hội hội chợ STEM Nguyễn Du lần 1 chợ STEM Nguyễn Du lần 1 3.6.2.2. Đối với chủ đề Máy bay động cơ dây thun ❖ Hoạt động 1. Xác định yêu cầu chế tạo (45 phút) Tổ chức nhóm nghiên cứu Sau khi hết thời gian đăng ký, chốt danh sách học sinh tham gia, yêu cầu nhóm hội ý thống nhất tên nhóm, bầu chọn nhóm trưởng, thư ký. Các em đều rất hứng thú, tích cực bình chọn tên nhóm (Boeing Team), nhóm trưởng (Khánh Toàn), thư ký (Thị Thủy). Đặt vấn đề – giao nhiệm vụ học tập Chúng tôi đặt vấn đề dự án. Các học sinh của hai nhóm chăm chú theo dõi.
48 Chúng tôi đặt câu hỏi (1): “Em nghĩ Việt Nam có thể chế tạo thành công máy bay dân dụng không?”, “Nếu chế tạo thành công thì sẽ có lợi ích gì?” và (2): “Em nghĩ có thể chế tạo một máy bay động cơ không sinh ra khí thải độc hại không?” cho HS và ghi lại một vài ý kiến của nhóm như sau: Đối với câu hỏi (1), các em trả lời: “ Dạ em rất hy vọng Việt Nam có thể chế tạo được, còn khi nào thì em không biết”, “Nếu chế tạo được máy bay dân dụng thì mình sẽ phát triển được trình độ khoa học kỹ thuật, đỡ tiền mua máy bay từ nước ngoài”. Đối với câu hỏi (2), các em đều thống nhất nêu là: “ Chúng em nghĩ là có thể”. Chúng tôi giao nhiệm vụ: Tiến hành thiết kế một máy bay động cơ dây thun. Tất cả các HS của nhóm đều chú ý lắng nghe nhiệm vụ đề ra. Tìm hiểu sơ lược về nguyên lý hoạt động Chúng tôi yêu cầu các nhóm thảo luận trong 5 phút để hoàn thành câu hỏi định hướng. Phần lớn các em đều tập trung và ghi chép cụ thể tất cả các câu hỏi của GV. Chúng tôi cho HS quan sát một đoạn phim quá trình cất cánh của máy bay. Tất cả các em HS đều chú ý theo dõi và thích thú. Chúng tôi tổ chức cho các nhóm thảo luận trong 5 phút và theo dõi quá trình làm việc của các nhóm. Nhìn chung, nhóm trưởng có khả năng lãnh đạo tốt, em nhanh chóng chia nhiệm vụ các thành viên, nhóm hoạt động nhóm sôi nổi, hiệu quả. Kết thúc thời gian họp nhóm, Chúng tôi yêu cầu các thành viên quay về chỗ ngồi và mời đại diện nhóm lên báo cáo kết quả thảo luận. Đại diện nhóm nhanh chóng lên trước lớp trình bày báo cáo kết quả, các bạn còn lại chăm chú nghe. Đối với câu hỏi đặt ra các em đều trả lời đúng. Chúng tôi kết luận lại vấn đề và giao nhiệm vụ về nhà. Giao nhiệm vụ tìm kiến thức nền Chúng tôi thông báo các chủ đề cần tìm hiểu và hướng dẫn cách hoàn thành nhiệm vụ. Các em rất tò mò, nhóm trưởng yêu cầu thư kí ghi chú lại. Thống nhất tiến trình dự án Vì HS đều chưa quen làm dự án, Chúng tôi thông báo tiến trình sẵn do chúng tôi biên soạn và trao đổi với học sinh để phân phối thời gian phù hợp với công việc trong dự án. Trong lúc trao đổi, nhìn chung, các HS tích cực phát biểu, thảo luận sôi nổi, nghiêm túc.
49 Thống nhất tiêu chí đánh giá Chúng tôi yêu cầu HS trao đổi để thống nhất các tiêu chí đánh giá sản phẩm, tỉ lệ điểm các tiêu chí và nhấn mạnh yếu tố công bằng khi đề xuất tiêu chí. Vì chưa quen lập một bảng tiêu chí đánh giá, nên HS thống nhất sử dụng bảng tiêu chí đánh giá mẫu của chúng tôi và thảo luận để thống nhất tỉ lệ điểm. Nhìn chung, các em hội ý nghiêm túc để thống nhất tỉ lệ điểm cho hoạt động “Trình bày phương án thiết kế”. Riêng hoạt động Báo cáo sản phẩm các em thống nhất sẽ sử dụng kết quả đánh giá của Hội Chợ STEM Nguyễn Du Lần Thứ 1. Tổng kết hoạt động Chúng tôi nhắc lại các công việc đã trao đổi trong hoạt động 1 và hướng dẫn thực hiện Kế hoạch thực hiện dự án tuần và phiếu Tổng kết hoạt động tuần. Chúng tôi yêu cầu nhóm trưởng cung cấp địa chỉ Gmail và chuyển các phiếu dưới dạng tập tin word đến nhóm và thống nhất lịch nộp các phiếu. Nhóm trưởng nhanh chóng cung cấp thông tin liên hệ và nhất trí lịch trình. ❖ Hoạt động 2. Nghiên cứu kiến thức nền. Đề xuất phương án thiết kế Chúng tôi cho HS trình bày các chủ đề kiến thức nền theo phân công. Sau khi đại diện nhóm trình bày, chúng tôi nhận xét, bổ sung, đặt câu hỏi định hướng để cho nhóm thuyết trình suy luận từ kiến thức nền như bộ câu hỏi chúng tôi đã biên soạn. Tất cả thành viên nhóm đều chú ý lắng nghe và ghi chú lại các thông tin cần thiết. Chúng tôi giao nhiệm vụ tiếp theo cho nhóm: “Dựa trên kiến thức vừa tìm hiểu, lập bản thiết kế máy bay động cơ dây thun từ những nguyên vật liệu đơn giản thỏa mãn các tiêu chí đánh giá”. ❖ Hoạt động 3. Trình bày và bảo vệ phương án thiết kế Chúng tôi theo dõi tiến độ làm việc của nhóm qua trưởng nhóm (thông qua Facebook và Gmail). Chúng tôi chủ động trao đổi với nhóm, giải quyết những thắc mắc của nhóm để hoàn thành bản thiết kế. Nhìn chung, nhóm làm việc nhiệt tình, biết hỗ trợ lẫn nhau và nỗ lực hoàn thành nhiệm vụ. Trong buổi lên lớp, đại diện nhóm báo cáo phương án thiết kế. Các em nhanh chóng lên trước lớp trình bày, tất cả thành viên còn lại đều hứng thú và chú ý lắng nghe. Sau khi nhóm trình bày, chúng tôi đặt câu hỏi định hướng để nhóm vận dụng các kiến thức và kỹ năng liên quan phản biện. Trong quá trình trao đổi, nhóm trả lời được hầu hết các câu hỏi của chúng tôi, những câu hỏi chưa trả lời được. Chúng tôi công bố điểm số theo thang điểm đã thống nhất, nhận xét phần trình bày, bản thiết
50 kế của nhóm và đặt ra các câu hỏi định hướng và dẫn dắt các em tìm ra được phương án tối ưu để tiến hành làm sản phẩm. Chúng tôi giao nhiệm vụ kế tiếp cho các em: - Chỉnh sửa bản thiết kế theo góp ý của chúng tôi và nộp lại. - Thi công chế tạo máy bay động cơ dây thun dựa trên bản thiết kế đã chỉnh sửa. Tất cả các em đều rất hào hứng. Chúng tôi thông báo lịch trình báo cáo sản phẩm máy bay động cơ dây thun: - Hình thức: Báo cáo 2 lần + Lần 1: gửi báo cáo theo mẫu dưới dạng tập tin qua gmail cho chúng tôi. + Lần 2: trình bày sản phẩm trong Hội chợ STEM Nguyễn Du Lần 1. ❖ Hoạt động 4. Chế tạo sản phẩm theo phương án thiết kế Sau khi đã góp ý chỉnh sửa, nhóm thảo luận và thống nhất lại các nguyên vật liệu đã sử dụng, nhóm tiến hành thi công máy bay động cơ dây thun dựa trên phương án thiết kế tối ưu đã lựa chọn ngoài giờ học, tiến hành thử nghiệm và điều chỉnh. Chúng tôi theo dõi, tư vấn hỗ trợ HS thông qua việc trao đổi với nhóm trên Facebook. Chúng tôi yêu cầu nhóm trưởng báo cáo các việc đã làm được và cần trợ giúp 1 ngày 1 lần. Từ đó, chúng tôi đôn đốc, hỗ trợ kịp thời và tư vấn ngay khi cần thiết. Nhìn chung, HS rất tích cực và nghiêm túc khi chế tạo. ❖ Hoạt động 5. Trình bày sản phẩm Chúng tôi tổ chức cho nhóm báo cáo sản phẩm hoàn chỉnh 02 lần. Lần 1 là gửi báo cáo hoàn chỉnh dưới dạng tập tin qua Gmail cho chúng tôi. Chúng tôi nhận bài, góp ý chỉnh sửa trực tiếp trên bài và gửi về cho các em. Chúng tôi trao đổi với nhóm qua nhóm trò chuyện trên Facebook để góp ý chỉnh sửa bằng các câu hỏi định hướng. Báo cáo lần 2 diễn ra trong Hội chợ STEM Nguyễn Du Lần 1 diễn ra vào ngày 02/04/2019. Nhóm rất thích thú và có mặt trước giờ quy định. Khi báo cáo, thời gian đầu chúng tôi nhận thấy các em khá run khi đứng trước đám đông, tuy nhiên sau đó các em đã bình tĩnh và thuyết trình tự tin hơn. Chúng tôi ghi nhận phần trình bày của nhóm gồm có các nội dung sau: - Tên sản phẩm dự thi. - Tên môn học liên quan.
51 - Ý tưởng thiết kế. - Kiến thức lĩnh vực STEM trong chủ đề. - Tổng quan về bộ sản phẩm + Dụng cụ, vật liệu. + Nguyên lý hoạt động. + Vận hành và kết quả. + Ưu điểm và nhược điểm của bộ sản phẩm lắp ráp. + Hướng phát triển sản phẩm trong tương lai. Kết thúc Hội chợ STEM Nguyễn Du Lần 1, nhóm thiết kế sản phẩm máy bay động cơ dây thun đạt được giải khuyến khích. Các em rất thích thú và phấn khởi. Kết thúc 2 lần báo cáo, chúng tôi tổng kết và đánh giá chung về dự án. Những vấn đề trao đổi với học sinh: + Kiến thức, kỹ năng liên quan. + Quá trình thiết kế và thi công sản phẩm. + Kỹ năng làm việc nhóm. + Kỹ năng thuyết trình. + Kỹ năng giải quyết đề. + Tính tích cực và sáng tạo. Hình 3.5. Nhóm báo cáo sản phẩm tại Hình 3.6. Nhóm đạt được giải khuyến hội chợ STEM Nguyễn Du lần 1 khích tại hội chợ STEM Nguyễn Du lần 1
52 3.6.3. Giai đoạn 3: Kiểm tra và đánh giá kết quả tiến trình dạy học Thực hiện bài kiểm tra: GV biên soạn đề kiểm tra gồm 20 câu, thời gian 20 phút dùng để kiểm tra các kiến thức Vật lý, Công nghệ, Kỹ thuật, vấn đề thực tiễn liên quan và việc ứng dụng kiến thức vật lý để giải thích một số vấn đề trong thực tiễn. 3.7. Đánh giá kết quả TNSP 3.7.1. Đánh giá tính tích cực Theo dõi diễn biến thực nghiệm sư phạm, chúng tôi nhận thấy các biểu hiện ở HS phù hợp với tiêu chí đánh giá tính tích cực của HS đã đưa ra ở Chương 2. Chúng tôi thể hiện nó ở bảng 3.1. Bảng 3.1 . Tiêu chí đánh giá tính tích cực và biểu hiện cụ thể của HS trong tiến trình dạy học Tiêu chí Biểu hiện cụ thể (1) Thắc mắc, tìm - Khi chúng tôi đặt vấn đề vào chủ đề, hoặc hệ thống lại kiến hiểu các kiến thức thức, HS hai nhóm đều rất chú ý theo dõi. mới, tình huống Ví dụ một tình huống trong hoạt động 1 của nhóm trạm mới; [tương ứng phong điện mini, khi chúng tôi từ các câu hỏi định hướng giới với biểu hiện (a)] thiệu về đại lượng vật lý mới “động năng”, các em nhanh chóng chủ động hỏi chúng tôi “Đại lượng này là gì?”. - Khi được yêu cầu thực hiện nhiệm vụ tìm hiểu các kiến thức liên quan, HS hai nhóm đều rất hào hứng và chủ động ghi chú lại vào sổ học tập cá nhân. - Khi trả lời các câu hỏi suy luận từ kiến thức nền, HS hai nhóm rất chú ý theo dõi và đặt câu hỏi trao đổi với chúng tôi để hiểu rõ được vấn đề. Hầu hết các câu hỏi, ý kiến phát biểu của các em đều đúng đa số, nếu bạn đại diện trả lời diễn đạt chưa đúng quan điểm chung của nhóm, các em chủ động xin được bổ sung câu trả lời của bạn. (3) Tìm hiểu từ Trong quá trình chế tạo sản phẩm, những khó khăn gặp phải các nhiều nguồn kiến nhóm trạm phong điện mini và máy bay động cơ dây thun chủ thức khác: bài báo, động tìm hiểu thông qua internet và hỏi ý kiến chúng tôi và tạp chí, internet, chuyên gia (giáo viên bộ môn vật lý của lớp). bạn bè, chuyên gia ; [tương ứng với biểu hiện (c)]
53 Hình 3.7. HS xin ý kiến giáo viên bộ môn vật lý của lớp về cách chế tạo trạm phong điện (4) Hợp tác, phối Trong các hoạt động nhóm, chúng tôi quan sát thấy HS hai hợp với các thành nhóm phối hợp tốt với nhau. Sau khi tiếp nhận nhiệm vụ và hiệu viên trong nhóm và lệnh bắt đầu thảo luận nhóm, thư ký sẽ đọc lại các câu hỏi và với các thành viên nhóm trưởng sẽ thường hỏi “Có bạn nào ứng cử làm nhiệm vụ nhóm khác; [tương gì không?”, hầu hết các lần thảo luận, các thành viên đều nhanh ứng với biểu hiện chóng chủ động ứng cử nhiệm vụ các em cảm thấy mình hoàn (c), (d)] thành tốt, nếu có hai HS cùng ứng cử một nhiệm vụ, chúng tôi thấy các em sẽ chủ động thương lượng với nhau. Khi làm xong nhiệm vụ của mình các em thường hỏi thăm và hỗ trợ các bạn gặp khó khăn, sau đó nhóm sẽ tiến hành thảo luận để thống nhất lại câu trả lời chung. Hình 3.8. Nhóm trạm phong điện mini đang phối hợp nhau thực hiện nhiệm vụ: thảo luận tìm vật liệu phù hợp cho sản phẩm (5) Chủ động trao HS thường chủ động liên hệ với giáo viên những khó khăn đổi kiến thức, trong tiến trình thực hiện qua các báo cáo hằng tuần và trao đổi những vướng mắc, trên group chat của Facebook. khó khăn với GV ; [tương ứng với biểu hiện (c)] (7) Tìm tòi, bổ - Khi tìm hiểu các chủ đề kiến thức nền, HS tra cứu thêm sung kiến thức từ thông tin từ đề cương môn vật lý 10 của trường để hoàn việc nghiên cứu lý thành nhiệm vụ. thuyết và từ những - Từ việc quan sát thực tiễn nhận thấy các trạm phong điện lớn bài học kinh thường đặt ở ven biển hoặc trên núi cao. Các em nghiên cứu
54 nghiệm rút ra từ lý thuyết về đại lượng động năng và biết được nguyên nhân thực tiễn; [tương là do động năng của gió tỉ lệ thuận với lũy thừa bậc hai của ứng với biểu hiện vận tốc gió vì thế vận tốc gió là một trong những yếu tố (f)] quyết định khi muốn sử dụng năng lượng gió. - Trong quá trình chế tạo, các gặp khó khăn trong việc lắp ráp mạch điện. Các em đã chủ động tìm hiểu cách mắc mạch qua Internet. - Trong quá trình chế tạo, các em đề xuất lắp thêm pin năng lượng mặt trời và đã chủ động tra cứu Internet bổ sung kiến thức hiện tượng quang điện từ việc tìm hiểu nguyên lý hoạt động của pin năng lượng mặt trời. (12) Tích cực trong Trong quá trình hoạt động nhóm, HS hai nhóm thường xuyên thảo luận nhóm, đặt những câu hỏi trao đổi thông tin với nhau. Khi phát hiện ý trao đổi với bạn tưởng về một vấn đề của bạn khác quan điểm của mình, các em cùng lớp, với sẽ chủ động nêu lên thắc mắc của bản thân. chuyên gia; [tương ứng với biểu hiện (c)(d)] Hình 3.9. HS nhóm máy bay động cơ dây thun thảo luận để tìm cách thay đổi vật liệu (14) Nghiêm túc HS nhóm trạm phong điện mini có mặt đúng giờ họp nhóm, sau thực hiện theo kế khi đã thảo luận cách chỉnh sửa mô hình, các em cùng nhau hoạch đã vạch ra, thực hiện phương án đã thống nhất. tôn trọng tập thể, đoàn kết với các thành viên; [tương ứng với biểu hiện (c)(d)(e)] Hình 3.10. HS thực hiện phương án đã thống nhất.
55 3.7.2. Đánh giá năng lực giải quyết vấn đề Theo dõi diễn biến thực nghiệm sư phạm, chúng tôi nhận thấy các biểu hiện ở HS phù hợp với tiêu chí đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của HS đã đưa ra ở Chương 2. Chúng tôi thể hiện nó ở bảng 3.2. Bảng 3.2 . Tiêu chí đánh giá năng lực giải quyết vấn đề và biểu hiện cụ thể của HS trong tiến trình dạy học Năng lực hợp phần Biểu hiện của HS Trong hoạt động 1, khi được giao nhiệm vụ tìm kiếm những ưu điểm của trạm phong điện mini, HS nhóm trạm phong điện mini truy cập Internet và chọn lọc từ nhiều thông tin khác nhau để biết những ưu điểm của phong điện như: hoạt động độc lập lưới điện quốc gia, tiết kiệm chi phí truyền tải điện, không Nhận ra ý tưởng mới chiếm nhiều diện tích lắp đặt, giảm tải nhu cầu sử dụng điện cho cả nước, tạo việc làm cho người dân, bảo vệ môi trường. Qua đây, sau khi tìm hiểu từ nhiều nguồn thông tin khác nhau, HS biết được những ưu điểm khi chế tạo được một trạm phong điện, từ đó tăng độ tin cậy của ý tưởng mới. Phân tích được tình huống trong học tập, trong cuộc sống; phát hiện và nêu được tình huống có vấn đề trong học tập, trong cuộc sống. Trong quá trình tìm hiểu kiến thức nền, GV đặt câu hỏi định hướng vận dụng kiến thức khoa học liên quan chủ đề để giải thích hoạt đề xuất giải pháp liên quan Phát hiện và làm rõ vấn đến sản phẩm. đề Đối với các câu hỏi liên quan đến thực tiễn như “Trong trường hợp gió thổi tốc mái nhà và gió thổi vào bức tường nhưng tường không di chuyển thì có sinh công cơ học không? Vì sao?”, HS nhóm trạm phong điện mini phát hiện được cả hai hiện tượng đều cùng là gió thổi vào nhưng điểm khác nhau giữa hai
56 hiện tượng là mái nhà có di chuyển (bị tốc) còn bức tường không di chuyển. Khi đó, HS suy luận để giải thích hiện tượng này trên kiến thức nền về Công (A=F.s.cosα) đã tìm hiểu. Suy luận tương tự, HS sẽ biết được khi gió đập vào cánh quạt, gió tác dụng lực Fgió lên cánh quạt và làm cánh quạt di chuyển một đoạn s nên sinh công cơ học trên turbine. Từ đây, các em nhóm trạm phong điện mini biết được một số cách thủ công để vận hành sản phẩm trạm phong điện mini như thổi hơi từ miệng, dùng quạt, máy sấy tốc, dùng tay tác dụng lực liên tục lên rìa ngoài cánh quạt trong một khoảng thời gian nhắn và lặp lại liên tục. Trong quá trình tìm kiếm nguyên vật liệu phù hợp để chế tạo trạm phong điện mini. Các thành viên trong nhóm tìm kiếm các thông tin khác nhau và có những ý tưởng thiết kế khác nhau. Khi thảo luận nhóm để thống nhất nguyên vật liệu sử dụng, các em nhóm trạm phong điện mini trao đổi ưu và nhược điểm của các vật liệu, đặt câu hỏi và góp ý lẫn nhau để kết nối các ý tưởng tối ưu nhất của từng thành viên, từ đó hình thành ý tưởng mới và chung của nhóm. (thiết kế 3 trạm phong điện và làm sáng 2 đèn led) Hình thành và triển khai ý tưởng mới Hình 3.11. Nhóm nhóm trạm phong điện mini thảo luận để thống nhất nguyên vật liệu cho sản phẩm. Đề xuất, lựa chọn giải - Trong quá trình chế tạo trạm phong điện, nhóm trạm phong điện mini đã không vận hành được sản phẩm,
57 pháp mặc dù đã lắp tất cả các chi tiết vào đúng bản thiết kế. Nhóm đã chủ động trao đổi với chúng tôi và GV để được hướng dẫn. Nhóm đọc lại sơ đồ mạch điện đã thống nhất trong bản thiết kế, quan sát lại tất cả các thiết bị đã lắp, phân tích nguyên nhân và nhờ sự gợi ý của chúng tôi và GV, nhóm đã phát hiện mắc lỗi trong quá trình lắp ráp. Nhóm mắc nối tiếp 3 cái motor dẫn đến phát điện dòng chưa cao làm đèn không sáng nên chưa đạt yêu cầu. Sau đó, GV định hướng giảm số lượng motor. Các em giảm số lượng còn 1 motor nhưng do mong muốn phát điện có công suất cao phải cần cánh quạt quay rất nhanh nên sản phẩm vẫn không hoạt động. Các em tiếp tục trao đổi với chúng tôi và đề xuất ý tưởng gắn thêm mạch khuếch đại công suất vào để dòng điện phát ra có công suất cao làm đèn sáng tốt, đạt yêu cầu. Hình 3.12. HS chụp hình ảnh sản phẩm đang chế tạo và liên hệ trao đổi với chúng tôi để giải quyết khó khăn. - Trong quá trình chế tạo máy bay động cơ dây thun, nhóm máy bay động cơ dây thun đã không vận hành được sản phẩm, mặc dù đã lắp tất cả các chi tiết vào đúng bản thiết kế. Nhóm đã chủ động trao đổi với chúng tôi để được hướng dẫn. Chúng tôi gợi ý các em xem lại các loại vật liệu sử dụng, quy trình cách lắp ráp có đảm bảo phù hợp tiêu chí đặt ra hay chưa. Các em nhanh chóng thảo luận và xác định nguyên nhân: + Phiên bản 1: do các em thiết kế phần thân quá ngắn và chưa xoắn nhiều vòng thun nên chưa dự trữ nhiều năng lượng. Do đó sản phẩm không hoạt động. + Phiên bản 2: Thân máy bay các em đã thiết kế dài
58 hơn và xoắn nhiều vòng thun để dự trữ được thế năng nhưng tổng khối lượng máy bay quá nặng nên máy bay không hoạt động. + Phiên bản 3: khi thay đổi các vật liệu và thiết kế máy bay dài hơn, xoắn dây thun nhiều hơn, sản phẩm đã bay được trên 5 mét trong lần đầu vận hành. Hình 3.13. Máy bay động cơ dây thun phiên bản 1 Hình 3.14. Máy bay động cơ dây thun phiên bản 2 Hình 3.15. Máy bay động cơ dây thun phiên bản 3
59 Trong quá trình chế tạo trạm phong điện và máy bay động cơ dây thun, nhóm trưởng nộp kế hoạch thực hiện theo từng hoạt động cho chúng tôi. Qua đây, chúng tôi nhận thấy biết tập hợp và điều phối được nguồn nhân lực (phân chia việc từng thành viên, đề xuất sự hỗ trợ của chuyên gia), biết tập hợp các vật lực Thiết kế và tổ chức hoạt (máy tính, internet). động Sau khi xem xét kế hoạch của nhóm, chúng tôi sẽ có những đề xuất chỉnh sửa, chúng tôi nhận thấy các em biết tự chỉnh sửa kế hoạch theo hướng dẫn của chúng tôi nhưng vẫn đảm bảo phù hợp với quỹ thời gian chung của nhóm và các nguồn lực các em đã chọn. Khi trao đổi với chúng tôi và giáo viên chuyên môn của lớp về những vấn đề khó khăn trong quá trình chế tạo, chúng tôi nhận thấy HS không dễ dàng chấp nhận thông tin một chiều, các em luôn chủ động đặt lại những câu hỏi nhằm giúp các em hiểu hơn về vấn đề, sau khi thuyết phục, các em sẵn sàng thay đổi quan điểm cá nhân và đánh giá lại vấn đề. Tư duy độc lập Hình 3.16. HS trao đổi với giáo viên bộ môn vật lý của lớp về phương án hiệu quả để cải tiến mô hình. Để đánh giá hiệu quả mức độ phát triển năng lực giải quyết vấn đề của HS, chúng tôi tiến hành đánh giá một số trường hợp của hai nhóm. Ví dụ đối với nhóm chế tạo máy bay động cơ dây thun, chúng tôi chọn đánh giá hai trường hợp
60 là học sinh Nguyễn Khánh Toàn và Đặng Uyên My. Chúng tôi theo dõi nhận thấy các biểu hiện ở các em phù hợp với tiêu chí đánh giá năng lực giải quyết vấn đề đã đề ra ở Chương 2 nhưng không giống nhau và được cụ thể như sau: Bảng 3.3. Nhận xét sự khác nhau về mức độ phát triển năng lực giải quyết vấn đề giữa hai trường hợp HS Số năng lực hợp phần của năng lực Học sinh Dự đoán nguyên nhân khác nhau giải quyết vấn đề đạt được Nguyễn  Khả năng tiếp thu vấn đề mỗi HS là 6 Khánh Toàn khác nhau.  Đặng Uyên Niềm hứng thú đối với vấn đề của My mỗi HS là khác nhau. 3  Bối cảnh, vai trò trong một tập thể (nhóm trưởng, thư ký, thành viên) khác nhau. Như vậy, tổ chức dạy học theo tiến trình dạy học đề xuất bồi dưỡng được năng lực giải quyết vấn đề cho HS nhưng không đồng đều giữa các thành viên. ❖ Khi hỏi độc lập HS nhóm thiết kế Trạm phong điện mini các câu hỏi như: Câu 1. Em thích nhất điều gì trong tiến trình thực hiện dự án? Chúng tôi ghi nhận lại các câu trả lời của các thành viên như sau: + Câu trả lời thứ nhất: “Trong tiến trình dự án em thích nhất khi vẽ sơ đồ mạch điện của hệ thống phong điện, điều này chứng minh kiến thức cấp 2 của em rất chắc!”. + Câu trả lời thứ hai: “Là khi cả nhóm quyết tâm làm dự án này. Mặc dù nhiều lúc muốn bỏ cuộc nhưng mọi người đều cố gắng thêm và đạt được thành công như mong muốn”. + Câu trả lời thứ ba: “Là khi nghiên cứu thành công cách hoạt động của sản phẩm”. + Câu trả lời thứ tư: “Trong tiến trình thực hiện dự án ,em thích nhất là tính
61 đoàn kết cùng nhau xây dựng dự án, góp ý để phát triển”. + Câu trả lời thứ năm: “Em thích nhất là khi nhóm em đã nghiên cứu thành công sản phẩm”. + Câu trả lời thứ sáu: “Có thể hoàn thành sau nhiều lần thất bại”. Qua trao đổi với học sinh, chúng tôi biết được trong quá trình thực hiện dự án, thời gian đầu các em gặp khó khăn nhiều trong việc gặp các vấn đề khó giải quyết. Các em vẫn theo các cách làm việc cũ của mình là tự tìm hiểu, nếu không tìm hiểu ra thì bỏ qua. Em cũng tâm sự nhờ quá trình theo dõi, thăm hỏi tiến trình thực hiện và trao đổi với chúng tôi qua các câu hỏi định hướng các em rèn luyện dần được kỹ năng giải quyết vấn đề, nếu sau khi tự suy nghĩ và tìm kiếm thông tin trên Internet không được, các em đã chủ động liên hệ với chúng tôi và giáo viên trong trường em để tìm ra giải pháp tối ưu cho vấn đề. Ngoài ra, nhờ nhiệm vụ vẽ sơ đồ mạch điện trong bản thiết kế dự án, em được kiểm nghiệm lại kiến thức cũ, em rất vui vì mình còn hiểu và vận dụng được tốt kiến thức. Câu 2. Em thấy dự án này giúp ích cho bản thân em như thế nào? Chúng tôi ghi nhận lại các câu trả lời của các thành viên như sau: + Câu trả lời thứ nhất: “Dự án này cho em thấy rằng lý thuyết và thực hành là hai chuyện khác nhau. Phải không cô!”. + Câu trả lời thứ hai: “Dự án này đã giúp em hiểu thêm về sự đoàn kết, thống nhất trong việc đi đến sự thành công. Cho con biết nhiều hơn về cách hoạt động sản phẩm của tụi con đã làm ra. Học được tính kiên trì và vượt khó”. + Câu trả lời thứ ba: “Giúp em biết được nhiều kiến thức, đồng thời tập cho em sự kiên trì, vượt qua những khó khăn”. + Câu trả lời thứ tư: “Giúp bản thân em mạnh dạn hơn trong việc thuyết trình”. + Câu trả lời thứ năm: “Dự án đã bổ sung cho em nhiều kiến thức bổ ích trong cuộc sống về phong điện. Ngoài ra còn giúp em có thêm tính kiên trì, không bỏ cuộc”. + Câu trả lời thứ sáu: “Rút ra kinh nghiệm từ những lỗi sai, nâng cao khả năng làm việc nhóm”. Qua trao đổi với học sinh, chúng tôi biết được nhờ những câu hỏi định hướng liên hệ từ kiến thức sang tình huống thực tiễn và đề xuất các cách vận hành, em biết được nguyên nhân các cách dựa trên kiến thức được học. Điều này làm các em rất thích. Đồng thời việc vượt qua những khó khăn trong quá trình thực hiện dự án giúp
62 em rất vui, hứng thú học tập các môn khoa học hơn. ❖ Khi hỏi độc lập HS nhóm thiết kế Máy bay động cơ dây thun các câu hỏi như: Câu 1. Em thích nhất điều gì trong tiến trình thực hiện dự án? Chúng tôi ghi nhận lại các câu trả lời của các thành viên như sau: + Câu trả lời thứ nhất: “Em thích nhất là sự đoàn kết, mỗi người một tay làm việc giúp dự án đúng tiến độ”. + Câu trả lời thứ hai: “Em thích nhất sự làm việc nhóm của các bạn, sự “động não” tích cực của mọi người và sự tương tác giữa mọi người với nhau”. + Câu trả lời thứ ba: “Trong tiến trình dự án em thích nhất là sự đoàn kết của nhóm”. + Câu trả lời thứ tư: “Em thích nhất là tinh thần đoàn kết của nhóm, dù ai cũng sẽ có công việc riêng, nhưng nhóm vẫn dành thời gian họp lại để hoàn thành sản phẩm cùng nhau”. Câu 2. Em thấy dự án này giúp ích cho bản thân em như thế nào? Chúng tôi ghi nhận lại các câu trả lời của các thành viên như sau: + Câu trả lời thứ nhất: “Dự án này giúp em tăng khả năng làm việc đoàn kết trong nhóm. Học tập các bạn khác về các sản phẩm thiết kế theo chủ đề STEM”. + Câu trả lời thứ hai: “Giúp em hiểu rõ hơn về bài học vật lý 10, quan trọng là giúp em mở mang kiến thức, được va chạm nhiều hơn về kiến thức khoa học, xã hội”. + Câu trả lời thứ ba: “Đối với dự án này giúp ích cho em trong việc làm việc nhóm cũng như sự tinh vi trong từng khâu giai đoạn lắp ráp”. + Câu trả lời thứ tư: “Dự án này cho em thấy sự quan trọng của làm việc nhóm, nâng cao khả năng làm việc nhóm cũng như cung cấp cho em những kiến thức mới và ôn tập kiến thức cũ về môn vật lý. Nhận xét: Kết quả khảo sát cho thấy, HS hứng thú với hoạt động thực hành thiết kế các sản phẩm. Hơn nữa, bài học có vấn đề xuất phát từ thực tiễn giúp HS hiểu hơn về kiến thức khoa học, ngược lại từ kiến thức khoa học giúp các em hiểu thêm về các vấn đề liên quan trong cuộc sống. Bên cạnh đó, HS còn cho rằng việc tổ chức dạy học như trên đã giúp HS thực tế hơn, biết được các kiến thức liên quan đến thực tiễn và còn tập cho HS thuyết trình, làm việc nhóm, giúp nhớ bài hơn và đoàn kết