Issuu

TỔ CHỨC DẠY HỌC VẬT LÍ THEO GIÁO DỤC STEM

vectorstock.com/10212086

Ths Nguyễn Thanh Tú eBook Collection

TỔ CHỨC DẠY HỌC CHƯƠNG “MẮT. CÁC DỤNG CỤ QUANG” - VẬT LÍ 11 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM WORD VERSION | 2021 EDITION ORDER NOW / CHUYỂN GIAO QUA EMAIL TAILIEUCHUANTHAMKHAO@GMAIL.COM

Tài liệu chuẩn tham khảo Phát triển kênh bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đơn vị tài trợ / phát hành / chia sẻ học thuật : Nguyen Thanh Tu Group Hỗ trợ trực tuyến Fb www.facebook.com/DayKemQuyNhon Mobi/Zalo 0905779594

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

NGUYỄN THỊ MỸ TRANG

TỔ CHỨC DẠY HỌC CHƢƠNG “MẮT. CÁC DỤNG CỤ QUANG” - VẬT LÍ 11 THEO ĐỊNH HƢỚNG GIÁO DỤC STEM

LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PPDH BỘ MÔN VẬT LÍ

ĐÀ NẴNG, NĂM 2020

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

NGUYỄN THỊ MỸ TRANG

TỔ CHỨC DẠY HỌC CHƢƠNG “MẮT. CÁC DỤNG CỤ QUANG” - VẬT LÍ 11 THEO ĐỊNH HƢỚNG GIÁO DỤC STEM

Ngành: Lý luận và PPDH Bộ môn Vật lí Mã số: 8.14.01.11 LUẬN VĂN THẠC SĨ

Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Thanh Nga.

ĐÀ NẴNG, NĂM 2020

V MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................... I LỜI CẢM ƠN ..............................................................................................................II DANH MỤC CÁC BẢNG....................................................................................... VIII DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ................................................................... IX DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT .......................................................................XII MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1 1. Lý do chọn đề tài .....................................................................................................1 2. Mục tiêu nghiên cứu................................................................................................3 3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu ..............................................................................3 4. Giả thuyết khoa học ................................................................................................3 5. Nhiệm vụ nghiên cứu ..............................................................................................3 6. Phương pháp nghiên cứu.........................................................................................3 7. Đóng góp của đề tài.................................................................................................4 8. Cấu trúc của luận văn ..............................................................................................4 CHƢƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƢỚNG GIÁO DỤC STEM TRONG TRƢỜNG PHỔ THÔNG. ...........................5 1.1. Cơ sở tâm lý học lứa tuổi của học sinh trung học phổ thông đối với giáo dục STEM ..................................................................................................................5 1.1.1 Đặc điểm tâm lý lứa tuổi học sinh trung học phổ thông ................................5 1.1.2. Đặc điểm nhận thức lứa tuổi học sinh trung học phổ thông .........................6 1.2. Hoạt động dạy học cho học sinh trung học phổ thông theo định hƣớng giáo dục STEM ..................................................................................................................7 1.2.1. Bản chất của quá trình dạy học Vật lý ..........................................................7 1.2.2. Mục tiêu của dạy học Vật lý ở trường phổ thông .........................................9 1.2.3. Đặc trưng của quá trình dạy học trong thời đại của cuộc Cách mạng công nghiệp 4.0 ..............................................................................................................12 1.3. Cơ sở lý thuyết về giáo dục STEM ..................................................................13 1.3.1. Khái niệm về giáo dục STEM .....................................................................13 1.3.2. Mục tiêu của giáo dục STEM .....................................................................15 1.3.3. Tiêu chí xây dựng chủ đề giáo dục STEM .................................................15 1.4. Dạy học dự án chủ để STEM phát triển năng lực sáng tạo ..........................16 1.4.1. Khái niệm về dạy học dự án........................................................................16 1.4.2. Đặc trưng của dạy học dự án ......................................................................16 1.4.3. Tầm quan trọng của dạy học dự án đối với học sinh ..................................17

VI 1.4.4. Tiến trình dạy học dự án chủ đề STEM phát triển năng lực sáng tạo của học sinh .................................................................................................................17 1.5. Phát triển năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học chủ đề STEM ....19 1.5.1. Khái niệm năng lực sáng tạo .......................................................................19 1.5.2. Biểu hiện của năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học chủ đề STEM ........ 20 1.5.3. Biện pháp phát triển năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học chủ đề STEM… ...............................................................................................................21 1.6. Công cụ đánh giá chủ đề giáo dục STEM theo định hƣớng phát triển năng lực sáng tạo của học sinh ........................................................................................21 1.6.1. Nguyên tắc đánh giá và yêu cầu đánh giá kết quả học tập .........................21 1.6.2. Tiêu chí đánh giá năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học theo định hướng STEM ........................................................................................................23 KẾT LUẬN CHƢƠNG 1 ...........................................................................................26 CHƢƠNG 2. THIẾT KẾ MỘT SỐ CHỦ ĐỀ GIÁO DỤC STEM NỘI DUNG KIẾN THỨC CHƢƠNG “MẮT. CÁC DỤNG CỤ QUANG” - VẬT LÝ 11 .........27 2.1. Phân tích nội dung kiến thức chƣơng “Mắt. Các dụng cụ quang” theo định hƣớng giáo dục STEM ............................................................................................27 2.1.1. Chuẩn kiến thức, kỹ năng của chương trình. ..............................................27 2.1.2. Nội dung kiến thức chương “Mắt. Các dụng cụ quang” .............................28 2.2. Thiết kế chủ đề giáo dục STEM nội dung kiến thức chƣơng “Mắt. Các dụng cụ quang” .......................................................................................................41 2.3. Tổ chức dạy học chủ đề giáo dục STEM ........................................................42 2.3.1. Tổ chức dạy học chủ đề: “Máy chiếu mini” ...............................................42 2.3.2. Tổ chức dạy học chủ đề: “Thiết kế, chế tạo kính thiên văn đơn giản” .......55 2.4. Xây dựng bộ công cụ đánh giá cho từng chủ đề ............................................69 2.4.1. Đánh giá chủ đề máy chiếu mini.................................................................69 2.4.2. Đánh giá chủ đề kính thiên văn...................................................................73 2.4.3. Phiếu lấy ý kiến học sinh sau khi tham gia lớp học STEM. .......................78 KẾT LUẬN CHƢƠNG 2 ...........................................................................................79 CHƢƠNG 3. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM ..............................................................80 3.1. Mục đích thực nghiệm sƣ phạm .....................................................................80 3.2. Đối tƣợng thực nghiệm sƣ phạm.....................................................................80 3.3. Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm...............................................................80 3.4. Những thuận lợi và khó khăn gặp phải khi tiến hành thực nghiệm sư phạm ..... 80 3.5. Kế hoạch thực nghiệm sƣ phạm ......................................................................81 3.6. Phân tích diễn biến thực nghiệm sƣ phạm .....................................................81

VII 3.6.1. Chủ đề “Máy chiếu mini” ...........................................................................81 3.6.2. Chủ đề “Thiết kế, chế tạo kính thiên văn đơn giản”. ..................................89 3.7. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm đối với mục tiêu giáo dục STEM .......... 96 3.7.1. Đánh giá định tính năng lực sáng tạo..........................................................96 3.7.2. Đánh giá định lượng..................................................................................103 3.7.3. Đánh giá về khảo sát ý kiến học sinh sau khi tham gia học tập chủ đề STEM. .................................................................................................................106 3.7.4. Đánh giá chung .........................................................................................107 KẾT LUẬN CHƢƠNG 3 .........................................................................................109 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................................110 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................112

VIII DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu

Tên bảng

Trang

bảng 1.1

Các hoạt động của giáo viên và học sinh trong tiến trình dạy học theo dự án.

1.2

Bảng mô tả tiêu chí và mức độ đánh giá năng lực sáng tạo.

2.1

Chuẩn kiến thức kĩ năng của chương “Mắt. Các dụng cụ quang”

2.2

Các chủ đề STEM có thể thực hiện.

2.3

Kế hoạch dự án chủ đề máy chiếu mini

2.4

Tiêu chí đánh giá bản thiết kế sản phẩm máy chiếu mini cho nhóm HS

2.5

Tiêu chí đánh giá sản phẩm máy chiếu mini cho nhóm HS

2.6

Kế hoạch dự án Thiết kế, chế tạo kính thiên văn đơn giản

2.7

Tiêu chí đánh giá quá trình hoạt động thực hiện dự án thiết kế, chế tạo kính thiên văn đơn giản.

2.8

Bảng mô tả tiêu chí và mức độ đánh giá NLST chủ đề 1.

2.9

Bảng mô tả tiêu chí và mức độ đánh giá NLST chủ đề 2

3.1

Tiêu chí đánh giá NLST và biểu hiện cụ thể của HS trong chủ đề 1

3.2

Tiêu chí đánh giá NLST và biểu hiện cụ thể của HS trong chủ đề 2.

100

3.3

Kết quả thu được về NLST của HS trong chủ đề 1.

103

3.4

Kết quả thu được về NLST của HS trong chủ đề 2.

104

3.5

Lượng hóa các mức độ đạt được của từng tiêu chí của NLST

104

3.6

Tiêu chí đánh giá các mức độ đạt được của NLST của HS.

105

3.7

Kết quả các mức độ học sinh đạt được qua hai chủ đề

105

IX DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Số hiệu

Tên hình

Trang

hình 1.1

Sơ đồ các phẩm chất và năng lực chung được quy định trong Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể.

1.2

Chu trình STEM

1.3

Sơ đồ mục tiêu giáo dục Stem

1.4

Sơ đồ tiêu chí của chủ đề Stem

1.5

Sơ đồ mô tả các đặc trưng của dạy học dự án.

1.6

Các giai đoạn dạy học theo dự án

1.7

Sơ đồ mô tả tiến trình dạy học dự các chủ đề STEM.

2.1

Sơ đồ mô tả nội dung kiến thức chương “Mắt. Các dụng cụ quang”

2.2

Đường truyền của tia sáng qua Lăng kính

2.3

Hiện tượng tán sắc ánh sáng trắng qua Lăng kính

2.4

Thấu kính và các yếu tố

2.5

Chùm sáng song song khúc xạ qua thấu.

2.6

Ảnh của một vật qua thấu kính.

2.7

Cấu tạo quang học của mắt

2.8

Kí hiệu quang học của mắt

2.9

Góc trông vật của mắt

2.10

Mắt cận

2.11

Mắt cận khi đeo kính phù hợp

2.12

Mắt viễn

2.13

Kính lúp

2.14

Sự tạo ảnh qua kính lúp

2.15

Ngắm chừng ở vô cực đối với kính lúp

2.16

Kính thiên văn

2.17

Sơ đồ tạo ảnh qua kính hiển vi

2.18

Kính thiên văn

2.19

Sự tạo ảnh qua kính thiên văn

2.20

Sự tạo ảnh qua kính thiên văn khi ngắm chừng ở vô cực

2.21

Kính thiên văn kiểu Hubble

X 2.22

Sơ đồ hình thành ý tưởng chủ đề STEM “Máy chiếu mini”.

2.23

Sơ đồ hình thành ý tưởng chủ đề STEM “Thiết kế, chế tạo kính thiên văn đơn giản”

3.1

Các vật liệu chế tạo máy chiếu của các nhóm.

3.2

Các em học sinh thảo luận về dự án.

3.3

HS hoàn thành phiếu học tập số 1, 2.

3.4

Các nhóm tiến hành thiết kế máy chiếu mini (1).

3.5

Các nhóm tiến hành thiết kế máy chiếu mini (2).

3.6

Bản thiết kế máy chiếu mini.

3.7

Các nhóm báo cáo thiết kế máy chiếu mini (2).

3.8

Hoạt động nhóm thực hiện mô hình thiết kế (1).

3.9

Hoạt động nhóm thực hiện mô hình thiết kế (2).

3.10

Hoạt động nhóm thực hiện mô hình thiết kế (3).

3.11

Hoạt động nhóm thực hiện mô hình thiết kế (4).

3.12

Sản phẩm các nhóm.

3.13

Dụng cụ thí nghiệm được trang bị cho mỗi nhóm HS

3.14

HS hoàn thành các phiếu học tập

3.15

HS thảo luận lập bản thiết kế

3.16

Các bản thiết kế của học sinh

3.17

HS báo cáo thiết kế của nhóm

3.18

HS tiến hành làm sản phẩm (1)

3.19

HS tiến hành làm sản phẩm (2)

3.20

HS tiến hành làm sản phẩm (3)

3.21

HS tiến hành làm sản phẩm (4)

3.22

Các nhóm tiến hành làm sản phẩm (5)

3.23

Sản phẩm các nhóm

3.24

Bản vẽ sơ đồ mô hình máy chiếu mini của một số nhóm

3.25

Thiết kế máy chiếu mini.

3.26

Thiết kế máy chiếu sáng tạo.

3.27

Máy chiếu mini

3.28

Vận dụng sáng tạo kiến thức trong thiết kế sản phẩm.

3.29

So sánh hai thiết kế khoảng cách d không thay đổi được từ bên ngoài (b) và d thay đổi được ở bên ngoài hộp hình (a).

3.30

Bản vẽ sơ đồ mô hình kính thiên văn của một số nhóm

100

3.31

Thay thế ống nhựa PVC bằng chai nhựa

101

XI 3.32

Kính thiên văn

101

3.33

So sánh hai thiết kế (a) và (b).

102

3.34

Biểu đồ các mức độ của NLST mà HS đạt được qua hai chủ đề.

105

3.35 3.36 3.37

Biểu đồ tròn thể hiện phần trăm các câu trả lời của HS với câu hỏi 1. Biểu đồ tròn thể hiện phần trăm các câu trả lời của học sinh với câu hỏi số 2. Biểu đồ tròn thể hiện phần trăm các câu trả lời của HS với câu hỏi 3.

106 106 107

XII DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Số thứ tự 1 2 3 4

Chữ viết tắt

Chữ viết đầy đủ

GV HS NLST NXB

Giáo viên Học sinh Năng lực sáng tạo Nhà xuất bản

1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Hiện nay thế giới đang bùng nổ cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư (cách mạng công nghiệp 4.0). Để đáp ứng xu thế phát triển và hội nhập của thế kỷ XXI, nhiều nước trên thế giới đã và đang quan tâm đến vấn đề đổi mới giáo dục phổ thông và giáo dục đại học. Việt Nam không thể đứng ngoài cuộc mà phải chủ động tiếp cận, đón đầu thời cơ để phát triển đất nước, phát triển giáo dục và đào tạo, nâng cao chất lượng nguồn nhân lực. Đảng và Nhà nước ta luôn dự liệu trước những thách thức trong hoạt động giáo dục cho thế hệ tương lai. Ngày 04-11-2013, Hội nghị lần thứ tám Ban Chấp hành Trung ương Đảng khoá XI đã thông qua Nghị quyết số 29-NQ/TW Về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo, đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa trong điều kiện kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế. Quan điểm chỉ đạo đổi mới giáo dục của Nghị quyết là: “Chuyển mạnh quá trình giáo dục từ chủ yếu trang bị kiến thức sang phát triển toàn diện năng lực và phẩm chất người học. Học đi đôi với hành; lý luận gắn với thực tiễn; giáo dục nhà trường kết hợp với giáo dục gia đình và giáo dục xã hội” [1]. Ngày 04-5-2017, Thủ tướng Chính phủ đã ban hành Chỉ thị số 16/CT-TTg về việc tăng cường năng lực tiếp cận Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư với nhiều giải pháp quan trọng. Trong đó, Thủ tướng yêu cầu thay đổi mạnh mẽ các chính sách, nội dung, phương pháp giáo dục nhằm tạo ra nguồn nhân lực có khả năng tiếp nhận các xu thế công nghệ sản xuất mới [19]. Ngày 05-5-2017, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã gửi Công văn số 1891/BGDĐTGDĐH tới tất cả các cơ sở giáo dục đại học để định hướng chỉ đạo về đào tạo nguồn nhân lực có khả năng thích ứng với cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư [8]. Từ năm 2018, đây sẽ là một trong các nội dung cơ bản để đánh giá, định hướng phát triển cho toàn ngành. Một trong những định hướng quan trọng cho giáo dục Việt Nam trong bối cảnh cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư đó là gắn việc dạy và học với thực tiễn. Giáo dục cần phải mô phỏng và chuẩn bị cho người học bước vào cuộc sống thực tiễn càng nhiều càng tốt, công nghệ đã làm cho khả năng tiếp cận kiến thức trở nên dễ dàng, kiến thức không còn mang ý nghĩa “bảo hiểm” cho tương lai của người học như trước đây. Một trong những cách tiếp cận phù hợp là tăng cường giáo dục STEM trong nhà trường. STEM là một cách tiếp cận mới trong dạy học, trong đó tích hợp Khoa học (Science), Công nghệ (Technology), Kỹ thuật (Engineering) và Toán học (Mathematics). Giáo dục STEM chú trọng tính thực hành, khơi dậy trí tò mò, niềm

2 đam mê khám phá khoa học của học sinh. Dạy học theo định hướng STEM là học thông qua thực hành (learning by doing), đặc biệt qua dạy học dự án, học qua trải nghiệm và qua các chủ đề tích hợp [15]. Theo đó, học sinh sẽ được trang bị kiến thức gắn liền với những ứng dụng thực tiễn; được trải nghiệm tìm tòi, khám phá công nghệ gắn với kiến thức được học trong chương trình giáo dục phổ thông; được khuyến khích sáng tạo khoa học, kỹ thuật nhằm cải thiện phát triển công nghệ mới. Đây là một cách tiếp cận liên môn nhằm trang bị cho người học những kiến thức, kỹ năng để người học có thể áp dụng để giải quyết vấn đề trong cuộc sống. Giáo dục STEM không phải để học sinh trở thành những nhà toán học, nhà khoa học, kỹ sư hay những kỹ thuật viên mà là xây dựng cho học sinh có kỹ năng, có thể được sử dụng để vận dụng và phát triển trong thế giới công nghệ hiện đại ngày nay. Với chủ trương khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện thành nếp tư duy sáng tạo cho người học, từng bước áp dụng các phương pháp tiên tiến và phương tiện hiện đại vào quá trình dạy học nhằm phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh, phù hợp với đặc điểm từng môn học, lớp học để đào tạo ra những con người có đủ tri thức, trí tuệ, năng lực và phẩm chất tốt nhằm đáp ứng nhu cầu đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa và hội nhập kinh tế quốc tế. Theo Chỉ thị số 16 của Thủ tướng Chính phủ mới đây có nêu rõ: Bộ Giáo dục và Đào tạo thúc đẩy triển khai giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông, nhằm tăng cường khả năng thích nghi với những yêu cầu của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư [18]. Điều đó cho thấy, giáo dục STEM đóng vai trò rất quan trọng trong cuộc cách mạng này. Vì vậy, dạy học theo định hướng giáo dục STEM là một hướng đi giúp trang bị cho học sinh hành trang tốt nhất để thích ứng và phát triển trong kỉ nguyên công nghệ 4.0. Tuy nhiên, ở Việt Nam, giáo dục STEM vẫn còn là khái niệm tương đối xa lạ với đại chúng. Trong vài năm trở lại đây, STEM xuất hiện ở Việt Nam và mới chỉ mang tính thử nghiệm mà chưa thực sự trở thành một hoạt động giáo dục chính thức và phổ biến. Do đó STEM và giáo dục STEM vẫn chưa được nghiên cứu một cách sâu sắc và nghiêm túc, cũng như ứng dụng vào thực tế. Các học sinh lâu nay được cho là học khá các môn tự nhiên, nhưng trên thực tế tư duy học tập chưa mang tính gắn kết chặt chẽ giữa học và hành, chưa tích hợp ngành này và ngành khác để tạo ra các sản phẩm thiết thực, cụ thể mà giáo dục STEM luôn hướng tới. Mối quan tâm và vấn đề trăn trở của mỗi người giáo viên là làm thế nào để có thể giáo dục học sinh phát triển một cách tốt nhất. Là một giáo viên giảng dạy môn Vật lý - một môn khoa học thực nghiệm, không thể tách rời thực tiễn cuộc sống, nó được hỗ trợ rất nhiều bằng công cụ Toán học, đặc biệt kiến thức Vật lý là cơ sở để phát triển Kỹ thuật - Công nghệ. Điều đó đã khiến tôi luôn boăn khoăn, suy nghĩ, tìm kiếm

3 phương pháp dạy học hợp lí để đảm bảo mục tiêu giáo dục thời đại, nhằm phát huy tính tích cực và phát triển tư duy sáng tạo của học sinh. Từ những trăn trở chung đó chúng tôi đã nghiên cứu và nhận thấy STEM là quan điểm dạy học định hướng cho các phương pháp giảng dạy giúp tạo hiệu quả cao nhất công tác dạy học Vật Lý. Đặc biệt là các kiến thức thuộc chương “Mắt. Các dụng cụ quang” rất phù hợp với mục tiêu giảng dạy theo định hướng giáo dục STEM. Với những lý do trên, chúng tôi lựa chọn đề tài: Tổ chức dạy học chương “Mắt. Các dụng cụ quang” - Vật Lý 11 theo định hướng STEM. 2. Mục tiêu nghiên cứu Tổ chức dạy học dự án chương “Mắt. Các dụng cụ quang”- Vật lý 11 theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực sáng tạo của học sinh. 3. Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: cơ sở lý luận và thực tiễn về giáo dục STEM, nội dung kiến thức chương “Mắt. Các dụng cụ quang” theo định hướng giáo dục STEM. - Phạm vi nghiên cứu: Hoạt động dạy và học một số kiến thức chương “Mắt. Các dụng cụ quang”- Vật lý 11 chương trình THPT. 4. Giả thuyết khoa học Nếu tổ chức dạy học chương “Mắt. Các dụng cụ quang”- Vật lý 11 theo định hướng giáo dục STEM thì sẽ phát triển năng lực sáng tạo của học sinh. 5. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu cơ sở lý luận về giáo dục STEM, dạy học định hướng phát triển năng lực học sinh THPT. - Phân tích nội dung kiến thức chương “Mắt. Các dụng cụ quang”- Vật lý 11(Cơ bản) theo định hướng STEM. - Xây dựng chủ đề giáo dục STEM nội dung kiến thức chương “Mắt. Các dụng cụ quang”- Vật lý 11 (Cơ bản). - Đề xuất tiến trình dạy học các chủ đề giáo dục STEM đã xây dựng. - Xây dựng bộ công cụ đánh giá năng lực của học sinh theo định hướng giáo dục STEM. - Thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá giả thuyết khoa học. 6. Phƣơng pháp nghiên cứu - Nhóm phương pháp nghiên cứu lý luận: bao gồm phương pháp phân tích, tổng hợp và khái quát hóa nhằm nghiên cứu những tài liệu thuộc phạm vi đề tài trong và ngoài nước về các vấn đề như khái niệm, cơ sở lý luận … - Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Là phương pháp điều tra, quan sát sư phạm nhằm sử dụng để điều tra thực trạng dạy học môn Vật Lý dưới góc độ STEM,

4 những hiểu biết của giáo viên về giáo dục STEM. Từ đó xây dựng và sử dụng các bảng kiểm tra quan sát năng lực của học sinh trong quá trình trải nghiệm học tập môn Vật lý theo định hướng giáo dục STEM. Xác định nhiệm vụ và xây dựng nội dung. - Thực nghiệm sư phạm: tiến hành thực nghiệm sư phạm trên đối tượng học sinh THPT nhằm đánh giá tính khả thi của tiến trình dạy học đã xây dựng. - Nhóm phương pháp thống kê toán học: Sử dụng các lý thuyết Toán học như thống kê xác suất, các phương tiện của logic, đại số … sử dụng máy tính điện tử với các kỹ thuật xử lý để xử lý và phân tích các mẫu điều tra và thực nghiệm. 7. Đóng góp của đề tài - Đề xuất tiến trình dạy học các chủ đề giáo dục STEM nội dung kiến thức chương “Mắt. Các dụng cụ quang”- Vật lý 11 THPT. - Kết quả nghiên cứu của luận văn làm tài liệu tham khảo, nghiên cứu về giáo dục STEM cho sinh viên sư phạm, giáo viên trường phổ thông. 8. Cấu trúc của luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận, kiến nghị, tài liệu tham khảo và mục lục thì nội dung của luận văn được cấu trúc thành 3 chương: Chương 1. Cơ sở lý luận và thực tiễn của dạy học theo định hướng giáo dục STEM trong trường phổ thông Chương 2. Thiết kế một số chủ đề giáo dục STEM nội dung kiến thức chương “Mắt. Các dụng cụ quang”- Vật lý 11 (Cơ bản) Chương 3. Thực nghiệm sư phạm

5 CHƢƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƢỚNG GIÁO DỤC STEM TRONG TRƢỜNG PHỔ THÔNG. 1.1. Cơ sở tâm lý học lứa tuổi của học sinh trung học phổ thông đối với giáo dục STEM Đối với lứa tuổi học sinh trung học phổ thông, việc giáo viên nắm bắt tâm lý lứa tuổi để lựa chọn phương pháp dạy học phù hợp là điều hết sức quan trọng và cần thiết. Bởi ở giai đoạn này, hoạt động học tập vẫn là chủ đạo nhưng tính chất, mức độ thì phức tạp và cao hơn hẳn so với lứa tuổi thiếu niên. Đòi hỏi ở các em sự tự giác, độc lập và vận dụng sáng tạo kiến thức. Công tác dạy học trong nhà trường, cụ thể là trong một lớp học, không chỉ mang tính chất cung cấp kiến thức và hoàn chỉnh tri thức mà còn có tác dụng hình thành thế giới quan và nhân sinh quan cho học sinh. 1.1.1 . Đặc điểm tâm lý lứa tuổi học sinh trung học phổ thông 1.1.1.1. Lứa tuổi trung học phổ thông Học sinh trung học phổ thông đang ở tuổi thanh niên là giai đoạn phát triển bắt đầu từ lúc dậy thì và kết thúc khi bước vào tuổi trưởng thành. Tuổi thanh niên thể hiện tính chất phức tạp và nhiều mặt của hiện tượng, nó được giới hạn ở hai mặt: sinh lý và tâm lý. Đây là vấn đề khó khăn và phức tạp, vì không phải lúc nào nhịp điệu và các giai đoạn của sự phát triển tâm sinh lý cũng trùng hợp với các thời kỳ trưởng thành về mặt xã hội. Có nghĩa là sự trưởng thành về mặt thể chất, nhân cách trí tuệ, năng lực lao động sẽ không trùng hợp với thời gian phát triển của lứa tuổi. Việc phát triển tâm lý của tuổi thanh niên không chỉ phụ thuộc vào giới hạn lứa tuổi, mà trước hết là phụ thuộc vào môi trường sống, cách giáo dục cũng như là do điều kiện xã hội, (vị trí của thanh niên trong xã hội; khối lượng tri thức, kỹ năng mà họ nắm được và một loạt nhân tố khác…) có ảnh hưởng đến sự phát triển lứa tuổi. 1.1.1.2. Những yếu tố ảnh hưởng đến lứa tuổi học sinh THPT * Đặc điểm về sự phát triển thể chất Ở lứa tuổi của thanh niên, với sự tăng trưởng về mặt cơ thể của các em học sinh có tính chất vừa phải, không nhanh và không có nhiều biến động. Sự phát triển về hệ thần kinh của các em trong giai đoạn này lại có những thay đổi quan trọng về cấu trúc bên trong của não và các chức năng của não. Số lượng dây thần kinh liên hợp giữa các vùng chức năng trên vỏ não tăng nhanh, liên kết các phần khác nhau của vỏ não. Chính điều này tạo điều kiện cần thiết cho hoạt động tiếp nhận, dẫn truyền, phân tích, tổng hợp, hệ thống hóa các kích thích lý học, hóa học, cơ học bên trong và bên ngoài cơ thể. Nó còn phối hợp điều hòa các hoạt động của cơ thể, đặc biệt là các hoạt động của cơ thể, nội tạng và nội tiết với các hoạt động riêng của hệ thần kinh. Yếu tố này tạo nên

6 điều kiện cần thiết cho quá trình tư duy và học tập các kiến thức khoa học của học sinh, bổ trợ cho sự phát triển các thao tác tư duy và các kỹ năng học tập. * Vị trí của các em trong gia đình, nhà trường và xã hội Các em đã có nhận thức trách nhiệm và có nhiều quyền lợi hơn, người lớn bắt đầu trao đổi với các em về những vấn đề quan trọng và các em đã có thể nói lên tiếng nói cá nhân một cách tự tin và có thể chịu trách nhiệm cho vấn đề đó. Như vậy có thể nói các em đã ý thức được quyền lợi, nghĩa vụ của mình và có xu hướng muốn tự khẳng định vị trí của bản thân. 1.1.2. Đặc điểm nhận thức lứa tuổi học sinh trung học phổ thông 1.1.2.1. Sự phát triển của tự ý thức Sự tự ý thức là một đặc điểm nổi bật trong sự phát triển nhân cách của học sinh THPT, nó có ý nghĩa to lớn đối với sự phát triển tâm lý của lứa tuổi này. Biểu hiện của sự tự ý thức là nhu cầu tìm hiểu và tự đánh giá những đặc điểm tâm lý của mình theo chuẩn mực đạo đức của xã hội, theo quan điểm về mục đích cuộc sống… Điều đó khiến các em quan tâm sâu sắc tới đời sống tâm lý, những phẩm chất nhân cách và năng lực riêng. Các em không chỉ nhận thức về cái tôi hiện tại của mình mà còn nhận thức về vị trí của mình trong xã hội tương lai. Các em không chỉ chú ý đến vẻ bên ngoài mà còn đặc biệt chú trọng tới phẩm chất bên trong. Các em có khuynh hướng phân tích và đánh giá bản thân mình một cách độc lập dù có thể có sai lầm khi đánh giá. Ý thức làm người lớn khiến các em có nhu cầu khẳng định mình, muốn thể hiện cá tính của mình một cách độc đáo, muốn người khác quan tâm, chú ý đến mình… Nhìn chung thanh niên mới lớn có thể tự đánh giá bản thân một cách sâu sắc nhưng đôi khi vẫn chưa đúng đắn nên các em vẫn cần sự giúp đỡ của người lớn. Một mặt, người lớn phải lắng nghe ý kiến của em các, mặt khác phải giúp các em hình thành được biểu tượng khách quan về nhân cách của mình nhằm giúp cho sự tự đánh giá của các em được đúng đắn hơn, tránh những lệch lạc, phiến diện trong tự đánh giá. Cần tổ chức hoạt động của tập thể cho các em có sự giúp đỡ, kiểm tra lẫn nhau để hoàn thiện nhân cách của bản thân. 1.1.2.2. Sự hình thành thế giới quan Sự hình thành thế giới quan là nét chủ yếu trong tâm lý thanh niên vì các em sắp bước vào cuộc sống xã hội, các em có nhu cầu tìm hiểu khám phá để có quan điểm về tự nhiên, xã hội, về các nguyên tắc và quy tắc ứng xử, những định hướng giá trị về con người. Các em quan tâm đến nhiều vấn đề như: thói quen đạo đức, cái xấu cái đẹp, cái thiện cái ác, quan hệ giữa cá nhân với tập thể, giữa cống hiến với hưởng thụ, giữa quyền lợi và nghĩa vụ trách nhiệm… Tuy nhiên vẫn có em chưa được giáo dục đầy đủ về thế giới quan, chịu ảnh hưởng của tư tưởng bảo thủ lạc hậu như: có thái độ coi

7 thường phụ nữ, coi khinh lao động chân tay, ý thức tổ chức kỉ luật kém, thích có cuộc sống xa hoa, hưởng thụ hoặc sống thụ động… Nhìn chung, ở tuổi này các em đã có ý thức xây dựng lý tưởng sống cho mình, biết xây dựng hình ảnh con người lý tưởng gần với thực tế sinh hoạt hàng ngày. Các em có thể hiểu sâu sắc và tinh tế những khái niệm, biết xử sự một cách đúng đắn trong những hoàn cảnh, điều kiện khác nhau nhưng có khi các em lại thiếu tin tưởng vào những hành vi đó. Vì vậy, giáo viên phải khéo léo, tế nhị khi phê phán những hình ảnh lý tưởng còn lệch lạc để giúp các em chọn cho mình một hình ảnh lý tưởng đúng đắn để phấn đấu vươn lên. 1.1.2.3. Đặc điểm giao tiếp - Trong khía cạnh giao tiếp, nhìn chung trong giai đoạn này phạm vi giao tiếp của các em được mở rộng và tính người lớn của các em được thừa nhận ngày càng nhiều, còn tính độc lập trong giao tiếp với người lớn ngày càng tăng. Các em tham gia nhiều nhóm xã hội và có nhiều vai trò khác nhau, từ đó nảy sinh nhiều cơ hội hình thành giá trị xã hội. Điều này vừa là cơ hội vừa là thách thức đối với giáo viên chúng ta trong quá trình định hướng cái tốt và tích cực cho các em. Bởi lẽ học sinh ở lứa tuổi này có xu hướng coi trọng quan hệ với những người cùng lứa tuổi hơn so với những người lớn hoặc nhỏ tuổi, đó là bởi sự tương đồng về suy nghĩ, cảm xúc và hành động. - Trong việc giao tiếp với thầy cô giáo ở giai đoạn này có sự khác biệt rõ rệt so với khi các em còn ở trường trung học cơ sở. Các em đóng vai trò chủ động, sáng tạo trong học tập. Đây là cơ hội thuận lợi cho việc phát triển tính người lớn trong các em. Các em có thể tự quản lý lớp, tự quản lý thời khóa biểu học tập, tìm kiếm tài liệu học tập bằng nhiều nguồn khác nhau; tham gia các hoạt động ngoại khóa, các hoạt động xã hội, hoạt động hướng nghiệp; thảo luận và góp ý về các khía cạnh của quá trình học tập như: nội dung chương trình, phương pháp và hình thức học tập, các điều kiện vật chất và thiết bị phục vụ cho việc học, đánh giá việc dạy học và những vấn đề khác liên quan đến học tập với tư cách là học sinh. Điều này rất thuận lợi đề học sinh rèn luyện và trưởng thành về nhận thức, kỹ năng… [13]. 1.2. Hoạt động dạy học cho học sinh trung học phổ thông theo định hƣớng giáo dục STEM 1.2.1. Bản chất của quá trình dạy học Vật lý Mục tiêu giáo dục trong thời đại mới là không chỉ dừng lại ở việc truyền thụ những kiến thức, kỹ năng có sẵn cho học sinh mà điều đặc biệt quan trọng là phải bồi dưỡng cho họ năng lực sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề, để từ đó có thể sáng tạo ra những tri thức mới, phương pháp mới, cách giải quyết vấn đề mới, góp phần làm giàu thêm nền kiến thức của nhân loại. Vì vậy việc dạy học nói chung và dạy học vật lý nói

8 riêng cần phải đổi mới mạnh mẽ về nội dung và phương pháp, nhất là đổi mới phương pháp dạy và học sao cho vai trò tự chủ của học sinh trong hoạt động xây dựng kiến thức ngày một nâng cao, để từ đó năng lực sáng tạo của họ được bộc lộ và ngày càng phát triển. Để đạt được điều đó, trong quá trình dạy học ở trường phổ thông cần phải tổ chức sao cho học sinh được tham gia vào quá trình hoạt động nhận thức phỏng theo hoạt động của các nhà khoa học, qua đó ngoài việc có thể giúp học sinh trang bị kiến thức cho mình, đồng thời còn cho họ được tập luyện hoạt động sáng tạo khoa học, rèn luyện năng lực giải quyết vấn đề để sau này họ đáp ứng được những đòi hỏi cao trong thời kỳ mới. Để đạt được mục tiêu giáo dục, chiến lược dạy học, phương pháp dạy học mới hiện nay được xây dựng trên tinh thần dạy học giải quyết vấn đề thông qua việc tổ chức cho học sinh hoạt động tự chủ chiếm lĩnh kiến thức. Việc học tập của học sinh có bản chất hoạt động, thông qua hoạt động của bản thân mà chiếm lĩnh kiến thức, hình thành và phát triển năng lực trí tuệ cũng như quan điểm đạo đức, thái độ. Như vậy, dạy học là dạy hoạt động. Trong quá trình dạy học, học sinh là chủ thể nhận thức, giáo viên có vai trò tổ chức, kiểm tra, định hướng hoạt động học tập của học sinh theo một chiến lược hợp lý sao cho học sinh tự chủ chiếm lĩnh, xây dựng tri thức. Quá trình dạy học các tri thức thuộc một môn khoa học cụ thể được hiểu là quá trình hoạt động của giáo viên và của học sinh trong sự tương tác thống nhất biện chứng của ba thành phần trong hệ dạy học bao gồm: Giáo viên, học sinh và tư liệu hoạt động dạy học. Quá trình dạy học Vật lý là chuỗi liên tiếp các hoạt động dạy, hoạt động học đan xen giữa người học và người dạy, họ tương tác với nhau trong khoảng không gian và thời gian nhất định, nhằm thực hiện nhiệm vụ dạy học. Mục tiêu nhằm làm cho học sinh nắm vững và có ý thức về các cơ sở của bộ môn Vật lý; có thói quen ứng dụng kiến thức vào đời sống; hướng tới sự phát triển tư duy sáng tạo của học sinh, nhằm giáo dục tư tưởng và giáo dục lao động cho học sinh. Quá trình dạy học Vật lý được đặc trưng bởi sự tương tác của các thành phần sau: - Nội dung dạy học: theo nội dung chương trình của Bộ giáo dục và đào tạo. - Hoạt động dạy: Hoạt động của giáo viên bao gồm hành động với tư liệu dạy học và sự trao đổi, định hướng trực tiếp với học sinh. Giáo viên là người tổ chức tư liệu hoạt động dạy học, cung cấp tư liệu nhằm tạo tình huống cho hoạt động của học sinh. Dựa trên tư liệu hoạt động dạy học, giáo viên có vai trò tổ chức, kiểm tra, định hướng hoạt động của học sinh với tư liệu học tập và định hướng sự trao đổi, tranh luận của học sinh với nhau.

9 - Hoạt động học: Hoạt động học của học sinh bao gồm các hành động với tư liệu dạy học, sự trao đổi, tranh luận với nhau và sự trao đổi với giáo viên. Hành động học của học sinh với tư liệu hoạt động dạy học là sự thích ứng của học sinh với tình huống học tập đồng thời là hành động chiếm lĩnh, xây dựng tri thức cho bản thân mình. Sự trao đổi, tranh luận giữa học sinh với nhau và giữa học sinh với giáo viên nhằm tranh thủ sự hỗ trợ xã hội từ phía giáo viên và tập thể học sinh trong quá trình chiếm lĩnh tri thức. Thông qua các hoạt động của học sinh với tư liệu học tập và sự trao đổi đó mà giáo viên thu được những thông tin liên hệ ngược cần thiết cho sự định hướng của giáo viên đối với học sinh - Các phương tiện kỹ thuật dạy học: Các loại sách giáo khoa, sách bài tập, các tài liệu giáo khoa tham khảo, dụng cụ thí nghiệm, thiết bị dạy học Vật lý, máy vi tính và phương tiện công nghệ thông tin… Tóm lại, theo quan điểm hiện đại thì dạy học là dạy giải quyết vấn đề, quá trình dạy - học bao gồm "một hệ thống các hành động có mục đích của giáo viên tổ chức hoạt động trí óc và tay chân của học sinh, đảm bảo cho học sinh chiếm lĩnh được nội dung dạy học, đạt được mục tiêu xác định". Trong quá trình dạy học, giáo viên tổ chức định hướng hành động chiếm lĩnh tri thức vật lý của học sinh phỏng theo tiến trình của chu trình sáng tạo khoa học. Như vậy, chúng ta có thể hình dung diễn biến của hoạt động dạy học như sau: - Giáo viên tổ chức tình huống (giao nhiệm vụ cho học sinh): học sinh hăng hái đảm nhận nhiệm vụ, gặp khó khăn, nảy sinh vấn đề cần tìm tòi giải quyết. Dưới sự chỉ đạo của giáo viên, vấn đề được diễn đạt chính xác hóa, phù hợp với mục tiêu dạy học và các nội dung cụ thể đã xác định. - Học sinh tự chủ tìm tòi giải quyết vấn đề đặt ra. Với sự theo dõi, định hướng, giúp đỡ của giáo viên, hoạt động học của học sinh diễn ra theo một tiến trình hợp lí, phù hợp với những đòi hỏi phương pháp luận. - Giáo viên chỉ đạo sự trao đổi, tranh luận của học sinh, bổ sung, tổng kết, khái quát hóa, thể chế hóa tri thức, kiểm tra kết quả học phù hợp với mục tiêu dạy học các nội dung cụ thể đã xác định. 1.2.2. Mục tiêu của dạy học Vật lý ở trường phổ thông Theo bộ Luật Giáo dục của nước Cộng hòa Xã hội Chủ nghĩa Việt Nam, mục 1 điều 27 chỉ rõ: “Mục tiêu của giáo dục phổ thông là giúp học sinh phát triển toàn diện về đạo đức, trí tuệ, thể chất, thẩm mĩ và các kỹ năng cơ bản, phát triển năng lực cá nhân, tính năng động và sáng tạo, hình thành nhân cách con người Việt Nam Xã hội chủ nghĩa, xây dựng tư cách và trách nhiệm công dân; Chuẩn bị cho học sinh tiếp tục học lên hoặc đi vào cuộc sống lao động, tham gia xây dựng và bảo vệ Tổ quốc”[17].

10 Đồng thời, trong nghị quyết hội nghị Trung ương 8 khóa XI có nêu mục tiêu tổng quát của việc đổi mới căn bản toàn diện giáo dục: “Tạo chuyển biến căn bản, mạnh mẽ về chất lượng, hiệu quả giáo dục, đào tạo; đáp ứng ngày càng tốt hơn công cuộc xây dựng, bảo vệ Tổ quốc và nhu cầu học tập của nhân dân. Giáo dục con người Việt Nam phát triển toàn diện và phát huy tốt nhất tiềm năng, khả năng sáng tạo của mỗi cá nhân; yêu gia đình, yêu Tổ quốc, yêu đồng bào; sống tốt và làm việc hiệu quả” [1]. Có thể nói mục tiêu giáo dục xuyên suốt vẫn là giáo dục toàn diện nhằm đào tạo những lao động mới có trí tuệ, có nhân cách, năng động và sáng tạo, chủ động thích ứng với nền kinh tế tri thức và sự phát triển của thời đại. Qua đó, mục tiêu cụ thể của dạy học Vật lý ở trường phổ thông có những điểm chính sau: a. Về kiến thức Đạt được hệ thống kiến thức Vật lý phổ thông, cơ bản và phù hợp với những quan điểm hiện đại như khái niệm về các sự vật hiện tượng; các đại lượng, định luật, nguyên lý Vật lý; thuyết Vật lý; ứng dụng phổ biến của Vật lý trong đời sống và trong sản xuất; các phương pháp chung của nhận thức khoa học… b. Về kỹ năng - Quan sát các hiện tượng và quá trình Vật lý trong tự nhiên, trong đời sống hàng ngày hoặc trong các thí nghiệm, biết điều tra, sưu tầm, tra cứu các tài liệu từ các nguồn khác nhau để thu thập thông tin cần thiết cho việc học tập môn Vật lý. - Sử dụng được các dụng cụ đo phổ biến của Vật lý, biết lắp ráp và tiến hành các thí nghiệm đơn giản. - Phân tích, tổng hợp và xử lý được các thông tin thu được để rút ra kết luận; đề ra các dự đoán đơn giản về các mối quan hệ, bản chất của hiện tượng hay quá trình Vật lý; đề xuất phương án thí nghiệm để kiểm tra dự đoán đã đề ra. - Vận dụng được những kiến thức Vật lý để mô tả, giải thích các hiện tượng và quá trình Vật lý, giải các bài tập Vật lý và giải quyết các vấn đề đơn giản trong đời sống và sản xuất ở mức độ phổ thông. - Sử dụng được các thuật ngữ Vật lý, các biểu, bảng, đồ thị để trình bày rõ ràng, chính xác những hiểu biết cũng như những kết quả thu được qua thu thập và xử lí thông tin. c. Về thái độ - Có hứng thú học Vật lý, yêu thích tìm tòi khoa học, trân trọng những đóng góp của Vật lý cho sự tiến bộ của xã hội và công lao của các nhà khoa học.

11 - Có thái độ khách quan, trung thực, tác phong tỉ mỉ, cẩn thận, chính xác và có tinh thần hợp tác trong việc học tập môn Vật lý cũng như trong việc áp dụng các hiểu biết đã có được. - Có ý thức vận dụng những hiểu biết Vật lý vào đời sống nhằm cải thiện điều kiện sống, học tập cũng như để bảo vệ môi trường sống tự nhiên. - Có thế giới quan, nhân sinh quan, tư duy khoa học và những phẩm chất, năng lực theo mục tiêu của giáo dục phổ thông. Theo chương trình giáo dục phổ thông môn vật lí Ban hành kèm theo Thông tư số 32/2018/TT-BGDĐT ngày 26 tháng 12 năm 2018 của Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo, mục tiêu cụ thể của dạy học Vật lý ở trường phổ thông có những điểm chính sau: - Góp phần cùng với các môn học và hoạt động giáo dục khác, giúp học sinh đạt được các phẩm chất và năng lực chung được quy định trong Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể.

Hình 1.1. Sơ đồ các phẩm chất và năng lực chung được quy định trong Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể. - Giúp học sinh đạt được năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí, với các biểu hiện sau: + Có được những kiến thức phổ thông cốt lõi về: các mô hình hệ vật lí; chất, năng lượng và sóng; lực và trường. + Có và vận dụng được một số kĩ năng tiến trình khoa học; bước đầu sử dụng được toán học làm ngôn ngữ và công cụ giải quyết vấn đề. + Vận dụng được một số tri thức vào thực tiễn, ứng xử được với thiên nhiên phù hợp với yêu cầu phát triển bền vững xã hội và bảo vệ môi trường.

12 + Nhận biết đúng được một số năng lực, sở trường của bản thân và lựa chọn được một số ngành nghề liên quan đến lĩnh vực mà môn học đề cập. Yêu cầu cụ thể như sau: Thông qua chương trình môn Vật lí, học sinh hình thành và phát triển được thế giới quan khoa học; rèn luyện được sự tự tin, trung thực, khách quan; cảm nhận được vẻ đẹp của thiên nhiên; yêu thiên nhiên, tự hào về thiên nhiên của quê hương, đất nước; tôn trọng các quy luật của thiên nhiên, trân trọng, giữ gìn và bảo vệ thiên nhiên, ứng xử với thiên nhiên phù hợp với yêu cầu phát triển bền vững; đồng thời hình thành và phát triển được các năng lực tự chủ và tự học, giao tiếp và hợp tác, giải quyết vấn đề và sáng tạo. Đặc biệt, học sinh hình thành và phát triển được năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên, cụ thể là năng lực vật lí, bao gồm các thành phần sau: a. Nhận thức kiến thức vật lí - Nhận thức được kiến thức phổ thông cốt lõi về: mô hình hệ vật lí; chất, năng lượng và sóng; lực và trường. - Nhận biết được một số ngành, nghề liên quan đến vật lí. b. Tìm tòi và khám phá thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí - Thực hiện được hoạt động tìm tòi, khám phá một số sự vật, hiện tượng đơn giản, gần gũi trong thế giới tự nhiên và đời sống theo tiến trình. - Thực hiện được việc phân tích, so sánh, rút ra những dấu hiệu chung và riêng của một số sự vật, hiện tượng đơn giản, gần gũi trong thế giới tự nhiên. - Sử dụng được các chứng cứ khoa học để kiểm tra các dự đoán, lí giải các chứng cứ, rút ra kết luận. c. Vận dụng kiến thức vật lí vào thực tiễn - Vận dụng được kiến thức vật lí để mô hình hoá các hệ vật lí đơn giản và sử dụng được toán học như một ngôn ngữ và công cụ để giải quyết vấn đề cụ thể. - Mô tả, dự đoán, giải thích hiện tượng, giải quyết vấn đề một cách khoa học; ứng xử thích hợp với công nghệ và thiên nhiên trong một số tình huống liên quan đến bản thân, gia đình, cộng đồng. 1.2.3. Đặc trưng của quá trình dạy học trong thời đại của cuộc Cách mạng công nghiệp 4.0 Ngày nay, thế giới đang trải qua những thay đổi lớn lao chưa từng có. Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư – còn được gọi là công nghiệp thế hệ 4.0 đã, đang và sẽ tiếp tục tạo ra những biến động mạnh mẽ, gây ảnh hưởng đến mọi mặt của cuộc sống con người trong thế kỷ 21. Cuộc cách mạng này sẽ ảnh hưởng sâu sắc đến nền kinh tế, xã hội toàn cầu, trong đó có nền giáo dục. Nó đặt ra những vấn đề cấp bách cho nền

13 giáo dục cần phải hành động, chuẩn bị hành trang cần thiết cho người học tự tin bước vào cuộc sống. Chúng ta cần định vị cụ thể cách thức, phương pháp của đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo. Theo đó, sự thay đổi về quan niệm, tư duy của quá trình dạy và học là một trong những yếu tố then chốt để tiến tới đổi mới căn bản và toàn diện nền giáo dục nói chung và đổi mới theo hướng giáo dục 4.0 nói riêng. - Đối với quá trình dạy: cần chuyển từ truyền thụ kiến thức sang hình thành phẩm chất và phát triển năng lực người học hay là tổ chức một nền giáo dục mở, thực học, thực nghiệm. Thay đổi phát triển giáo dục từ chủ yếu theo số lượng sang chú trọng cả số lượng, chất lượng và hiệu quả; từ chỉ chú trọng giáo dục nhân cách nói chung sang kết hợp giáo dục nhân cách với phát huy tốt nhất tiềm năng cá nhân; từ quan niệm cứ có kiến thức là có năng lực sang quan niệm kiến thức chỉ là yếu tố quan trọng của năng lực. - Đối với quá trình học: cần chuyển từ học thuộc, học nhớ nhiều sang hình thành năng lực vận dụng, thích nghi, giải quyết vấn đề, tư duy độc lập. Không chỉ học trong sách vở, qua tài liệu mà phải học qua nhiều hình thức khác như qua trò chơi, liên hệ tương tác, cung ứng đám đông, học bằng dự án. Đặc biệt, với học sinh phổ thông người lao động trong tương lai - cần thay đổi suy nghĩ học một lần cho cả đời bằng việc học tập suốt đời [19]. 1.3. Cơ sở lý thuyết về giáo dục STEM 1.3.1. Khái niệm về giáo dục STEM STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học), thường được sử dụng khi bàn đến các chính sách phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học của mỗi quốc gia. Sự phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học được mô tả bởi chu trình STEM (Hình 1.2), trong đó Science là quy trình sáng tạo ra kiến thức khoa học; Engineering là quy trình sử dụng kiến thức khoa học để thiết kế công nghệ mới nhằm giải quyết các vấn đề; Toán là công cụ được sử dụng để thu nhận kết quả và chia sẻ kết quả đó với những người khác.

(Kỹ sư: Giải quyết vấn đề)

Math

Knowledge

Scientists: answer questions

Technology

(Nhà khoa học: Trả lời câu hỏi)

Engineers: Solve problems

Science

Engineering the STEM cycle

Hình 1.2. Chu trình STEM Phỏng theo chu trình STEM, giáo dục STEM đặt học sinh trước những vấn đề thực tiễn ("công nghệ" hiện tại) cần giải quyết, đòi hỏi học sinh phải tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức khoa học và vận dụng kiến thức để thiết kế và thực hiện giải pháp giải quyết vấn đề ("công nghệ" mới). Như vậy, mỗi bài học STEM sẽ đề cập và giao cho học sinh giải quyết một vấn đề tương đối trọn vẹn, đòi hỏi học sinh phải huy động kiến thức đã có và tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức mới để sử dụng. Quá trình đó đòi hỏi học sinh phải thực hiện theo "Quy trình khoa học" (để chiếm lĩnh kiến thức mới) và "Quy trình kĩ thuật" để sử dụng kiến thức đó vào việc thiết kế và thực hiện giải pháp ("công nghệ" mới) để giải quyết vấn đề. Đây chính là sự tiếp cận liên môn trong giáo dục STEM, dù cho kiến thức mới mà học sinh cần phải học để sử dụng trong một bài học STEM cụ thể có thể chỉ thuộc một môn học[10]. Như vậy, giáo dục STEM là một phương thức giáo dục nhằm trang bị cho học sinh những kiến thức khoa học gắn liền với ứng dụng của chúng trong thực tiễn, qua đó phát triển cho học sinh năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề, phát triển tư duy, logic, tự chủ, sáng tạo cùng với những năng lực khác tương ứng của học sinh, đáp ứng được yêu cầu của sự phát triển kinh tế – xã hội.

15 1.3.2. Mục tiêu của giáo dục STEM

Mục tiêu giáo dục STEM

Phát triển năng lực đặc thù STEM

Định hướng nghề nghiệp

Phát triển năng lực cốt lõi

Hình 1.3. Sơ đồ mục tiêu giáo dục STEM - Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học về STEM cho học sinh: Chú trọng phát triển những kiến thức, kỹ năng liên quan đến các môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán. Hơn nữa, phải biết vận dụng phối hợp các kiến thức, kỹ năng để giải quyết các vấn đề thực tiễn. - Phát triển năng lực cốt lõi cho học sinh: Bên cạnh những hiểu biết về lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán học, giáo dục STEM trang bị cho học sinh những kỹ năng phù hợp để đáp ứng yêu cầu mang tính thách thức trong thế kỉ 21. - Định hướng nghề nghiệp cho học sinh: Giáo dục STEM tạo điều kiện cho học sinh có những kiến thức, kỹ năng nền tảng 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 cho xã hội, đặc biệt là đối với các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM [15]. 1.3.3. Tiêu chí xây dựng chủ đề giáo dục STEM Để xây dựng chủ đề giáo dục STEM cần dựa trên bốn tiêu chí cơ bản [15] - Hướng tới giải quyết các vấn đề trong thực tiễn, các tình huống xã hội, kinh tế, môi trường trong cộng đồng địa phương hay toàn cầu. - Hướng tới việc học sinh vận dụng các kiến thức trong lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề. - Định hướng thực hành kết hợp lý thuyết nhằm hình thành và phát triển năng lực cho học sinh. - Khuyến khích làm việc nhóm

Kiến thức thuộc lĩnh vực STEM

Định hướng hoạt động thực hành

Giải quyết vấn đề thực tiễn

Tiêu chí chủ đề STEM

Làm việc nhóm Hình1.4. Sơ đồ tiêu chí của chủ đề STEM 1.4. Dạy học dự án chủ để STEM phát triển năng lực sáng tạo 1.4.1. Khái niệm về dạy học dự án Dạy học theo dự án là một hình thức dạy học, trong đó học sinh dưới sự điều khiển và giúp đỡ của giáo viên, học sinh phải tự lực giải quyết một nhiệm vụ học tập mang tính phức hợp không chỉ về mặt lý thuyết mà đặc biệt về mặt thực hành, thông qua đó tạo ra các sản phẩm thực hành có thể giới thiệu, công bố được. 1.4.2. Đặc trưng của dạy học dự án Dạy học dự án có đặc trưng thể hiện trên sơ đồ hình 1.5.

Công nghệ hiện đại hỗ trợ Đánh giá đa dạng, thường xuyên

Vấn đề gắn với thực tiễn

Làm việc nhóm Tính liên môn

Tính tự lực

Đặc trưng của dạy học dự án Lý thuyết thực hành

Định hướng hứng thú Định hướng sản phẩm

Hình 1.5. Sơ đồ mô tả các đặc trưng của dạy học dự án.

17 Dạy học dự án hỗ trợ phát triển kỹ năng tư duy siêu nhận thức, phát triển năng lực hợp tác, tự giám sát, phân tích dữ liệu và đánh giá thông tin. 1.4.3. Tầm quan trọng của dạy học dự án đối với học sinh - Thiết lập mối liên hệ giữa nội dung học tập với cuộc sống ngoài học đường, hướng tới các vấn đề của thực tiễn nghề nghiệp. - Phát triển những kỹ năng phát hiện và giải quyết vấn đề thực tiễn. - Tạo cơ hội cho học sinh tự tìm hiểu chính mình, tự khẳng định mình. - Phát triển kỹ năng sống. - Phát triển kỹ năng tư duy bậc cao (phân tích, so sánh, tổng hợp, đánh giá, sáng tạo). - Tạo điều kiện cho nhiều phong cách, khả năng học tập khác nhau, tạo môi trường cho sự hỗ trợ, thúc đẩy lẫn nhau của học sinh vì sự phát triển toàn diện, nhiệm vụ học tập tới tất cả mọi học sinh. 1.4.4. Tiến trình dạy học dự án chủ đề STEM phát triển năng lực sáng tạo của học sinh 1.4.4.1. Tiến trình cơ bản dạy học dự án Các giai đoạn của dạy học dự án được chúng tôi mô tả trong sơ đồ hình 1.6 và các hoạt động của giáo viên và học sinh trong tiết học sử dụng phương pháp dạy học dự án ở Bảng 1.1.

Hình 1.6. Các giai đoạn dạy học theo dự án

18 Bảng 1.1. Các hoạt động của giáo viên và học sinh trong tiến trình dạy học theo dự án. Bƣớc

Hoạt động của Giáo viên

Hoạt động của học sinh

- Xây dựng bộ câu hỏi định hướng: xuất phát từ nội dung học và mục tiêu cần đạt được. - Thiết kế dự án: xác định lĩnh vực thực tiễn ứng dụng nội dung học, Chuẩn bị ai cần, ý tưởng và tên dự án. (Xây dựng ý tưởng, - Thiết kế các nhiệm vụ cho học lựa chọn chủ đề, sinh: làm thế nào để học sinh thực xây dựng kế hoạch hiện xong thì bộ câu hỏi được giải thực hiện dự án) quyết và các mục tiêu đồng thời cũng đạt được. - Chuẩn bị các tài liệu hỗ trợ giáo viên và học sinh cũng như các điều kiện thực hiện dự án trong thực tế.

- Làm việc nhóm để lựa chọn chủ đề dự án. - Xây dựng kế hoạch dự án: xác định những công việc cần làm, thời gian dự kiến, vật liệu, kinh phí, phương pháp tiến hành và phân công công việc trong nhóm. - Chuẩn bị các nguồn thông tin đáng tin cậy để chuẩn bị thực hiện dự án. - Cùng giáo viên thống nhất các tiêu chí đánh giá dự án.

- Theo dõi, hướng dẫn, đánh giá học sinh trong quá trình thực hiện dự án - Liên hệ các cơ sở, khách mời cần thiết cho học sinh. - Chuẩn bị cơ sở vật chất, tạo điều kiện thuận lợi cho các em thực hiện dự án. - Bước đầu thông qua sản phẩm cuối của các nhóm học sinh.

- Phân công nhiệm vụ các thành viên trong nhóm thực hiện dự án theo đúng kế hoạch. - Tiến hành thu thập, xử lý thông tin thu được. - Xây dựng sản phẩm hoặc bản báo cáo. - Liên hệ, tìm nguồn giúp đỡ khi cần. - Thường xuyên phản hồi, thông báo thông tin cho giáo viên và các nhóm khác.

- Chuẩn bị cơ sở vật chất cho buổi báo cáo dự án. - Theo dõi, đánh giá sản phẩm dự án của các nhóm.

- Chuẩn bị tiến hành giới thiệu sản phẩm. - Tiến hành giới thiệu sản phẩm. - Tự đánh giá sản phẩm dự án của nhóm. - Đánh giá sản phẩm dự án của các nhóm khác theo tiêu chí đã đưa ra.

Thực hiện dự án

Kết thúc dự án

19 1.4.4.2. Tiến trình dạy học dự án chủ đề STEM Tiến trình dạy học dự án chủ đề STEM phát triển năng lực sáng tạo của học sinh được tổ chức theo hướng phối kết hợp giữa các tiết dạy chính khóa và các tiết dạy ngoại khóa, vận dụng những kiến thức khoa học, kinh nghiệm mà học sinh đã tích lũy từ trước để thực hiện chủ đề STEM. Trong quá trình thực hiện chủ đề học sinh sẽ tích lũy được thêm nhiều kiến thức, kỹ năng mới. Tiến trình được mô tả bằng sơ đồ hình 1.7. Vấn đề thực tiễn

Xác định dự án

Xác định mục tiêu dự án Lên kế hoạch thực hiện dự án Triển khai kế hoạch

Trình bày kết quả

Đánh giá sản phẩm

Cải tiến, điều chỉnh

Sản phẩm hoàn thiện Kết luận

Hình 1.7. Sơ đồ mô tả tiến trình dạy học dự các chủ đề STEM. 1.5. Phát triển năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học chủ đề STEM 1.5.1. Khái niệm năng lực sáng tạo Trong dự thảo chương trình giáo dục phổ thông sau năm 2015 của Bộ Giáo dục và Đào tạo, coi sáng tạo là một trong những năng lực chung cần được hình thành và phát triển cho học sinh. Sáng tạo là một trong những năng lực quan trọng có ảnh hưởng rất lớn đến sự phát triển của toàn xã hội, là khả năng tạo ra cái mới có tính hữu dụng phục vụ cho đời sống của con người và những điều cốt yếu làm tiền đề cho sự

20 phát triền của nhân loại. Sáng tạo mang tính tinh thần của mỗi cá nhân và mỗi người lại có cách thức và con đường sáng tạo khác nhau. “Năng lực sáng tạo là khả năng tạo cái mới hoặc giải quyết một vấn đề một cách mới mẻ của con người” (Theo tác giả Huỳnh Văn Sơn (2009), Tâm lí học sáng tạo, Nxb Giáo dục Việt Nam, Hà Nội, tr.129). Năng lực sáng tạo là khả năng tạo ra những cái mới có giá trị dựa trên những phẩm chất độc đáo của cá nhân (tư duy, động cơ…). 1.5.2. Biểu hiện của năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học chủ đề STEM Lacne đã chỉ ra 7 đặc trưng của hoạt động sáng tạo chung cho mọi lĩnh vực khoa học như sau: - Có sự tự lực chuyển các tri thức và kỹ năng sang một tình huống mới gần hoặc xa, bên trong hay bên ngoài giữa các hệ thống kiến thức. - Nhìn thấy những vấn đề mới trong các điều kiện quen thuộc. - Nhìn thấy cấu trúc của đối tượng đang nghiên cứu. - Nhìn thấy chức năng mới của đối tượng quen biết. - Xây dựng phương án mới về nguyên tắc, khác với những phương pháp quen thuộc đã biết. - Nhìn thấy nhiều cách giải quyết có thể có, tiến hành giải quyết theo từng cách và lựa chọn cách tối ưu. - Tự lực kết hợp với các phương thức hoạt động đã biết, tạo thành cái mới. Dựa vào định nghĩa năng lực sáng tạo, kết hợp cùng các đặc trưng của hoạt động sáng của Lacne đưa ra, chúng tôi nêu ra một số biểu hiện có năng lực sáng tạo trong hoạt động nhận thức của học sinh khi học theo định hướng giáo dục STEM như sau [15] Tự lực phát hiện vấn đề mới, tình huống mới từ những tình huống quen liên quan đến các ngành nghề kỹ thuật. (a) Nghiên cứu tổng quan các giải pháp kỹ thuật có sẵn, sau đó đưa ra bình luận, lật đi lật lại vấn đề, trao đổi, chất vấn với các học sinh khác, với giáo viên, với chuyên gia, …Từ đó đề xuất các giải pháp kỹ thuật mới, tối ưu trên cơ sở kế thừa các giải pháp kỹ thuật đã có. (b) Tự đề xuất các giải pháp kỹ thuật phù hợp đem lại hiệu quả cao mà không tham khảo các giải pháp đã có. (c) Tự truyền tải tri thức và kỹ năng từ lĩnh vực quen biết sang tình huống mới, vận dụng kiến thức đã học trong điều kiện mới, hoàn cảnh mới.

21 (d) Nhìn thấy cấu trúc kỹ thuật, chức năng, bản chất của đối tượng kỹ thuật. Thực chất là bao quát nhanh chóng, đôi khi tức khắc, các bộ phận kỹ thuật, các yếu tố bản chất củ đối tượng kỹ thuật trong mối tương quan giữa chúng. (e) Đề xuất mô hình giả thuyết, đưa ra phương án thực nghiệm để kiềm tra giả thuyết hay hệ quả suy ra từ giả thuyết với hiệu quả cao nhất có thể được trong những điều kiện đã cho. (f) Tự thiết kế sơ đồ nguyên lí, bản vẽ kĩ thuật thề hiện cấu tạo, chức năng, của đối tượng kỹ thuật đang nghiên cứu. 1.5.3. Biện pháp phát triển năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học chủ đề STEM Căn cứ vào các biểu hiện của năng lực sáng tạo, có thể chỉ ra một số biện pháp để phát huy năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM: - Tổ chức hoạt động sáng tạo gắn liền với quá trình vận dụng kiến thức Vật lý để giải quyết các vấn đề thực tiễn liên quan đến ngành nghề kĩ thuật, sáng tạo ra những sản phẩm, công cụ mới, có ích cho xã hội. - Tổ chức hoạt động sáng tạo gắn liền với quá trình xây dựng kiến thức mới. - Luyện tập phỏng đoán, dự đoán, xây dựng giả thuyết. - Luyện tập đề xuất phương án thí nghiệm kiểm tra dự đoán. 1.6. Công cụ đánh giá chủ đề giáo dục STEM theo định hƣớng phát triển năng lực sáng tạo của học sinh Đánh giá là công việc quan trọng không thể thiếu trong quá trình dạy học. Đặc biệt, khi áp dụng một phương pháp dạy học mới nhằm một mục đích giáo dục cụ thể thì việc đánh giá chính xác, khách quan sẽ giúp giáo viên có những thông tin đáng tin cậy. Những thông tin này là căn cứ để nhận định tính hiệu quả của phương pháp đã sử dụng, cũng như đưa ra những điều chỉnh phù hợp về phương pháp, về hình thức tổ chức dạy học nhằm nâng cao chất lượng dạy và học. Trong dạy học định hướng STEM, đánh giá có vai trò hết sức quan trọng và là vấn đề cốt lõi đảm bảo sự thành công cho một chủ đề giáo dục STEM. 1.6.1. Nguyên tắc đánh giá và yêu cầu đánh giá kết quả học tập 1.6.1.1. Nguyên tắc đánh giá Đặc điểm của giáo dục STEM là định hướng sản phẩm, phương pháp giảng dạy là dạy học dựa trên dự án, học tập theo nhóm. Vì vậy việc đánh giá thường xuyên, đa dạng các hình thức và công cụ đánh giá là cần thiết. Giáo viên nên phối kết hợp đánh giá dựa trên các hoạt động trên lớp; đánh giá qua việc trình bày, báo cáo sản phẩm của người học xuyên suốt quá trình thực hiện dự án; kết hợp đánh giá của giáo viên với tự đánh giá và đánh giá lẫn nhau của học sinh.

22 - Đánh giá phải hướng tới sự phát triển phẩm chất và năng lực của học sinh thông qua mức độ đạt chuẩn kiến thức, kĩ năng, thái độ và các biểu hiện năng lực, phẩm chất của người học. - Đánh giá không quá đặt nặng thành tích mà cần chú ý đến tính phát triển, đánh giá gắn liền với thực tiễn. Tức là, thay vì đánh giá dựa vào việc tái hiện lại các kiến thức học từ sách vở thì cần phải đánh giá năng lực vận dụng và sáng tạo của người học đối với thực tiễn cuộc sống. - Đánh giá đưa ra phải phù hợp với năng lực vốn có của học sinh, chú trọng động viên khuyến khích sự hứng thú, tích cực và vượt khó trong học tập, rèn luyện của học sinh, giúp học sinh phát huy năng khiếu cá nhân. - Đánh giá phải đảm bảo kịp thời, khách quan, không tạo áp lực cho học sinh. 1.6.1.2. Yêu cầu đánh giá kết quả học tập Đánh giá kết quả học sinh, như đã nói ở trên, đánh giá là phải dựa trên tình hình cụ thể của đối tượng học sinh và điều kiện chủ đề mà đưa ra phương pháp đánh giá phù hợp. Việc đánh giá dựa trên những yêu cầu sau: - Đánh giá quá trình học tập của học sinh dựa trên biểu hiện của học sinh trong suốt quá trình học tập và thực hiện nhiệm vụ. Giáo viên thu thập được những thông tin phản hồi về nhận thức của người học, kết quả học tập qua từng giai đoạn, kết quả thực hiện từng nhiệm vụ học tập và từ đó đưa ra những tác động sư phạm cần thiết nhằm điều khiển hoạt động của người học để đạt kết quả tốt nhất. - Nội dung đánh giá chú trọng về đánh giá năng lực và phẩm chất. Đây là mục tiêu chính theo định hướng đổi mới giáo dục hiện nay. Theo đó, đánh giá năng lực là đánh giá khả năng thực hiện thành công hoạt động trong bối cảnh nhất định nhờ sự huy động tổng hợp các kiến thức, kỹ năng và các thuộc tính cá nhân khác của người học nhằm xem xét người học ở cách ứng xử, tính tích cực, hứng thú học tập; xem xét thái độ, hành vi ứng xử trong đạo đức, lối sống, ý thức pháp luật… - Đánh giá kết quả học tập cá nhân nhằm giúp giáo viên đối chiếu tới mục tiêu dạy học mà giáo viên đã xây dựng cũng như phương pháp dạy học được sử dụng. Kết quả này luôn có những tác động tới nhận thức, tư duy, tình cảm của người học. - Đánh giá kết quả học tập nhóm như đánh giá các kỹ năng giao tiếp, kỹ năng hợp tác, kỹ năng làm việc nhóm…của người học thông qua các hoạt động nhóm trong giáo dục STEM.

23 1.6.2. Tiêu chí đánh giá năng lực sáng tạo của học sinh 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 của năng lực sáng tạo trong hoạt động nhận thức của học sinh, chúng tôi cụ thể hóa tính sáng tạo của học sinh thông qua các tiêu chí ở bảng 1.2. Đây là công cụ đánh giá của giáo viên, của học sinh tự đánh giá và đánh giá chéo cho nhau. Bảng 1.2. Bảng mô tả tiêu chí và mức độ đánh giá năng lực sáng tạo. Mức độ Tiêu chí đánh giá

Mức 3

Mức 2

Mức 1

1. Tìm ra những vấn đề Phát hiện ra Phát hiện ra các Không phát hiện mới, tình huống mới những vấn đề vấn đề, tình huống ra được các vấn trong thực tiễn và đề mới, tình huống mới nhưng không đề, tình huống xuất phương án giải quyết đúng, hệ thống mới mang lại hiệu quả; [tương ứng với biểu

mới và đề xuất được phương án giải quyết đúng, hệ thống mới

đề xuất được mới. phương án giải quyết hiệu quả, sáng tạo.

hiện sáng tạo (a).

mang lại hiệu quả cao.

2. Thiết kế được sơ đồ, bản vẽ thể hiện nguyên lý cấu tạo và hoạt động, vận hành của hệ thống mới; [tương ứng với biểu hiện sáng tạo (e) và

Đưa ra được thiết kế hợp lý và phù hợp dựa trên sự từ tìm tòi khám phá mà không dựa vào bất cứ thiết kế nào

Đưa ra được thiết Không đưa ra kế hợp lý và phù được thiết kế của hợp nhưng dựa ý tưởng mới. trên những tìm hiểu, gợi ý có sẵn hoặc bắt chước

(g)].

có sẵn.

một hệ thống do người khác đã thực hiện rồi và cải tiến mới, khắc phục nhược điểm cũ.

3. Tìm ra các giải pháp Đưa ra được và Đưa ra nhưng Không đưa ra kháo sát, đo đạc mới, kiểm chứng rõ không thể kiểm được giải pháp đảm bảo tính hiệu quả ràng. chứng độ chính mới.

24 nhưng dễ thực hiện,

xác.

đảm bảo tính chính xác; [tương ứng với biểu hiện (b)] 4. Tìm ra các thiết bị, Sử dụng được các Nắm được các Không nắm rõ các vật liệu mới thay thế thiết bị thay thế thiết bị cần thiết thiết bị cần sử cho thiết bị, vật liệu cũ đảm bảo tính hiệu và cách chế tạo. dụng

cho

hệ

nhưng vẫn đảm bảo tính quả cao, tiết kiệm Biết sử dụng các thống, giáo viên hiệu quả cao và tiết và có tính thẩm vật liệu thay thế giao vật liệu gì sử kiệm; [tương ứng với mỹ.

nhưng chỉ có thể dụng vật liệu đó.

biểu hiện (b), (c), (d)].

chấp nhận sử dụng được mà tính hiệu quả chưa được đề cao.

5. Đề xuất giải pháp Đề xuất được giải thiết kế mới cho hệ pháp hiệu quả. thống kỹ thuật đã có, thay đổi một số chi tiết

Có đưa ra được Không đề xuất các giải pháp được giải pháp nhưng không hiệu quả.

thiết kế nhằm tăng hiệu quả cho hệ thống kỹ thuật; [tương ứng với biểu hiện (d)] 6. Tiến hành thực hiện giải pháp thi công, chế tạo nhằm mang lại lợi ích; [tương ứng với biểu

Tự tiến hành thi công nhanh, gọn, tiết kiệm và hiệu quả.

Tiến hành thi Không tiến hành công được nhưng thi công được. cần có sự chỉ dẫn ban đầu của giáo

hiện (c) và (d)].

viên.

7. Vận dụng kiến thức Vận dụng linh được học để giải quyết hoạt và hiệu quả. các vấn đề mới, tình huống mới trong thực tiễn liên quan đến ngành kỹ thuật;[tương ứng với biểu hiện (d)]

Vận dụng được Không vận dụng nhưng trong giới được vào thực hạn những tình tiễn. huống đơn giản và khá giống với bài học.

25 8. Kết hợp các thao tác Tư duy phán đoán Phán đoán được Không phán đoán tư duy (so sánh, phân tốt, giảm thiểu tối tình hình nhưng được các tình tích, đánh giá) và các đa nhưng sai sót không đưa ra huống có thể xảy phương pháp phán không cần thiết, được phương ra trong quá trình đoán, mô hình giải tránh lảng phí và hướng giải quyết tiến hành dẫn đến quyết; [tương ứng với xử lý được các hiệu quả. biểu hiện (f)]. tình huống phát sinh.

các trường hợp hư hỏng, phung phí nguyên liệu hay sản

phẩm

cuối

cùng không hoạt động như mong muốn. 9. Lập được nhiều phương án giải quyết cho một vấn đề thực tiễn và mang lại kết quả

Tự đưa ra được các phương án thực tiễn, sáng tạo, độc đáo, hiệu

tối ưu; [tương ứng với quả và đa dạng. biểu hiện (b) và (c)].

Đưa ra được 1 Chỉ thực hiện theo hoặc nhiều phương án có sẵn. phương án nhưng chỉ có một vài sự khác biệt nhỏ không đáng kể.

26  KẾT LUẬN CHƢƠNG 1  Trong chương I, chúng tôi trình bày về cơ sở lí luận về năng lực sáng tạo, quy trình thiết kế chủ đề giáo dục STEM và tiến trình tổ chức dạy học kiến thức Vật lý theo định hướng giáo dục STEM. Đầu tiên chúng tôi trình bày về đặc điểm tâm lý học lứa tuổi học sinh trung học phổ thông nói chung. Sau đó là mục tiêu của quá trình dạy học và đặc trưng của dạy học trong thời đại công nghiệp 4.0. Trong phần tiếp theo, 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 giáo dục STEM và quy trình dạy học theo định hướng giáo dục STEM. Sau đó, chúng tôi trình bày về dạy học dự án chủ đề STEM nhằm phát triển năng lực sáng tạo của học sinh. Cuối cùng, chúng tôi trình bày khái niệm năng lực sáng tạo trong hoạt động nhận thức của học sinh theo định hướng giáo dục STEM. Cụ thể hơn, chúng tôi đã đưa ra một số biểu hiện của năng lực sáng tạo của học sinh và các biện pháp để phát huy năng lực sáng tạo của học sinh. 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 sáng tạo của học sinh. Hơn nữa, việc tổ chức dạy học Vật lý theo định hướng giáo dục STEM đã có tiến trình cụ thể. Trong chương 2 của luận văn, chúng tôi sẽ trình bày chi tiết hơn việc tổ chức dạy học một số kiến thức chương “Mắt. Các dụng cụ quang” theo định hướng giáo dục STEM.

27 CHƢƠNG 2. THIẾT KẾ MỘT SỐ CHỦ ĐỀ GIÁO DỤC STEM NỘI DUNG KIẾN THỨC CHƢƠNG “MẮT. CÁC DỤNG CỤ QUANG” - VẬT LÝ 11 2.1. Phân tích nội dung kiến thức chƣơng “Mắt. Các dụng cụ quang” theo định hƣớng giáo dục STEM 2.1.1. Chuẩn kiến thức, kỹ năng của chương trình. Bảng 2.1. Chuẩn kiến thức kĩ năng của chương “Mắt. Các dụng cụ quang” Chủ đề a. Lăng kính

b. Thấu kính

Mức độ cần đạt

Ghi chú

Kiến thức - Mô tả được lăng kính là gì.

Không yêu cầu

- Mô tả được lăng kính có tác dụng làm lệch tia sáng truyền qua nó. - Nêu được thấu kính mỏng là gì. - Nêu được trục chính, quang tâm, tiêu điểm chính, tiêu điểm phụ, tiêu diện và tiêu cự của thấu kính mỏng là gì. - Phát biểu được định nghĩa độ tụ của thấu kính và nêu

dụng các công thức lăng kính để tính toán. Không yêu cầu học sinh tính toán với công

được đơn vị đo độ tụ.

thức:

học

sinh

sử

- Nêu được số phóng đại của ảnh tạo bởi thấu kính là gì. D=(n-1) (1/R1+1/R2) - Viết được các công thức về thấu kính. - Nêu được sự điều tiết của mắt khi nhìn vật ở điểm cực cận và điểm cực viễn của mắt. c. Mắt. Các tật của mắt. Hiện tượng lưu

- Nêu được đặc điểm của mắt cận, mắt viễn, mắt lão về mặt quang học và nêu cách khắc phục các tật này. - Nêu được góc trông và năng suất phân li là gì. - Nêu được sự lưu ảnh trên màng lưới là gì và nêu được ví dụ thực tế ứng dụng hiện tượng này.

- Mô tả được nguyên tắc cấu tạo và công dụng của kính lúp, kính hiển vi và kính thiên văn. - Nêu được số bội giác là gì. Viết được công thức tính số bội giác của kính lúp đối với các trường hợp ngắm chừng, của kính hiển vi và Chỉ đề cập đến d. Kính kính thiên văn lúp, kính kính thiên văn khi ngắm chừng ở vô cực. khúc xạ. Kĩ năng hiển vi, - Vận dụng được các công thức về lăng kính để tính kính thiên văn. được góc ló, góc lệch và góc lệch cực tiểu. ảnh trên màng lưới.

- Vận dụng công thức - Vẽ được đường truyền của một tia sáng bất kì qua thấu kính mỏng hội tụ, phân kì và hệ hai thấu kính đồng trục. - Dựng được ảnh của một vật thật tạo bởi thấu kính. - Vận dụng công thức thấu kính và công thức tính số phóng đại dài để giải các bài tập. - Giải được các bài tập về mắt cận và mắt lão.

Chỉ yêu cầu giải

- Dựng được ảnh của vật tạo bởi kính lúp, kính hiển vi bài tập về kính và kính thiên văn. hiển vi, kính - Giải được các bài tập về kính lúp, kính hiển vi và kính thiên văn khi thiên văn. ngắm chừng ở - Giải được các bài tập về hệ quang đồng trục gồm hai vô cực với thấu kính hoặc một thấu kính và một gương phẳng. người có mắt - Xác định tiêu cự của thấu kính phân kì bằng thí bình thường. nghiệm. 2.1.2. Nội dung kiến thức chương “Mắt. Các dụng cụ quang” MẮT. CÁC DỤNG CỤ QUANG

THẤU KÍNH MỎNG

LĂNG KÍNH

KÍNH LÚP

MẮT

KÍNH HIỂN VI

CÁC DỤNG CỤ QUANG

KÍNH THIÊN VĂN

Hình 2.1. Sơ đồ mô tả nội dung kiến thức chương “Mắt. Các dụng cụ quang” Trong chương “Mắt. Các dụng cụ quang” HS được nghiên cứu về đường đi của tia sáng và sự tạo ảnh của vật qua các dụng cụ quang học; cấu tạo và hoạt động của mắt, các tật của mắt và cách sửa tật.

29 2.1.2.1. Lăng kính a. Định nghĩa Lăng kính là một khối chất trong suốt (làm bằng thuỷ tinh, thạch anh, nước…) hình lăng trụ đứng, có tiết diện thẳng là một hình tam giác. b. Đường đi của tia sáng qua lăng kính + Trường hợp dùng ánh sáng đơn sắc chiếu vào lăng kính: Xét tia sáng SI chiếu tới mặt bên AB của lăng kính, sau khi khúc xạ tại hai điểm I, J sẽ cho tia ló JR bị lệch về phía đáy của lăng kính.

Hình 2.2: Đường truyền của tia sáng qua Lăng kính Như vậy, đối với ánh sáng đơn sắc, lăng kính có tác dụng làm lệch tia sáng về phía đáy lăng kính với một góc lệch D  (n  1) A . Giá trị của góc lệch phụ thuộc vào góc chiết quang A và chiết suất n của lăng kính. Góc lệch này cũng thay đổi theo góc tới i, khi đường đi của tia sáng đối xứng nhau qua tia phân giác của góc A thì góc lệch D đạt giá trị cực tiểu. + Trường hợp dùng ánh sáng trắng: Ánh sáng trắng là tập hợp của vô số ánh sáng đơn sắc có màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím, mà chiết suất của lăng kính đối với các ánh sáng đơn sắc khác nhau thì khác nhau. Chiết suất đối với tia đỏ thì nhỏ nhất và tia tím thì lớn nhất. Do đó ánh sáng trắng sau khi đi qua lăng kính không những bị lệch về phía đáy mà còn bị tách ra nhiều tia sáng có màu sắc khác nhau (tán sắc ánh sáng).

Hình 2.3: Hiện tượng tán sắc ánh sáng trắng qua Lăng kính

30 c. Các công thức lăng kính sin i  n.sin r

n sin r /  sin i /

r  r/  A

D  i  i/  A .

Nếu các góc là nhỏ thì ta có thể dùng các công thức gần đúng sau: i  nr A  r  r/

i /  nr / D  (n  1) A . (Các góc có đơn vị là radian).

d. Công dụng của lăng kính Lăng kính có nhiều công dụng trong khoa học và kĩ thuật như máy quang phổ, ống nhòm, máy ảnh... 2.1.2.2. Thấu kính a. Định nghĩa về thấu kính Thấu kính là một khối chất trong suốt (thủy tinh, nhựa...) giới hạn bởi hai mặt cong hoặc bởi một mặt cong và một mặt phẳng (các mặt cong thường là mặt cầu). Thấu kính mỏng là thấu kính có bề dày rất nhỏ so với hai bán kính của các mặt cầu b. Hình dạng và phân loại thấu kính - Theo hình dạng, thấu kính gồm 2 loại: + Thấu kính lồi (thấu kính rìa mỏng) + Thấu kính lõm (thấu kính có rìa dày) - Nếu xét theo tác dụng làm lệc tia sáng trong không khí, thấu kính chia thành: + Thấu kính phân kì (thấu kính lõm); + Thấu kính hội tụ (thấu kính lồi). c. Các yếu tố của thấu kính Các yếu tố và ký hiệu thấu kính được chỉ ra trên hình

Hình 2.4: Thấu kính và các yếu tố

31 Ở đây ta lưu ý: với một thấu kính thì chỉ có một trục chính, trong khi đó có vô số trục phụ; các tia sáng đi qua quang tâm (trùng với mỗi trục phụ) đều truyền thẳng; bề dày của thấu kính phụ thuộc vào 2 bán kính cong R1, R2 và đường kính khẩu độ  . d. Tiêu điểm. Tiêu diện. Tiêu cự - Chiếu một chùm sáng (đơn sắc) song song đến thấu kính.  Nếu chùm tia tới song song với trục chính thì chùm tia ló sẽ hội tụ và cắt nhau tại một điểm (đối với thấu kính hội tụ) hoặc phân kì và có đường kéo dài cắt nhau tại một điểm (thấu kính phân kì) thì điểm đó nằm trên trục chính của thấu kính và được gọi là tiêu điểm ảnh của thấu kính, ký hiệu F/.  Nếu chùm tia tới cũng là chùm sáng song song, nhưng phương tới không song song với trục chính thì chùm tia ló sẽ hội tụ (hoặc có điểm kéo dài cắt nhau) tại một điểm không nằm trên trục chính mà nằm trên một mặt phẳng vuông góc với trục chính và đi qua tiêu điểm ảnh, điểm này gọi là tiêu điểm ảnh phụ, ký hiệu F/n. Mặt phẳng chứa tất cả các tiêu điểm ảnh phụ được gọi là tiêu diện.

Hình 2.5: Chùm sáng song song khúc xạ qua thấu. - Mỗi thấu kính có hai tiêu điểm: tiêu điểm ảnh (chính) và tiêu điểm vật (chính) đối xứng với nhau qua quang tâm O. Sự tồn tại của tiêu điểm vật được suy ra từ tiêu điểm ảnh bằng cách vận dụng tính thuận nghịch của sự truyền ánh sáng. Do đó, vị trí hai tiêu điểm ảnh và vật trên cùng một trục tuỳ thuộc chiều truyền ánh sáng và đổi vai trò lẫn nhau khi đổi chiều truyền ánh sáng. - Khái niệm tiêu điểm ảnh trên mỗi trục có thể hiểu theo hai cách:  Đó là điểm giao nhau của chùm tia ló (hay đường kéo dài) khi chùm tia tới là chùm tia song song với trục tương ứng.  Đó cũng là vị trí ảnh của một vật điểm ở vô cực. - Đối với thấu kính phân kì thì tiêu điểm của thấu kính là điểm ảo. Do đó, nếu đặt vật tại vị trí F/ thì vai trò quang học của điểm này không thể hiện. - Tiêu cự là một trị số đại số được xác định: f  OF . (f > 0 nếu F/ thật và f < 0 nếu F/ ảo).

32 - Độ tụ: D = 1/f, đặc trưng cho khả năng hội tụ (hay phân kì) chùm sáng của thấu kính. Một thấu kính có độ tụ càng lớn thì tiêu cự càng nhỏ và khả năng hội tụ (phân kỳ) ánh sáng càng lớn. Khi tính trị số của độ tụ, f phải được dùng đơn vị là mét (m) và đơn vị của độ tụ là điốp. e. Đường đi của tia sáng qua thấu kính và ảnh của một vật tạo bởi thấu kính  Các tia đặc biệt: + Tia tới song song với trục chính, tia ló tương ứng (hoặc đường kéo dài) đi qua tiêu điểm ảnh chính F/. + Tia tới (hoặc đường kéo dài) đi qua tiêu điểm vật chính F, tia ló tương ứng song song với trục chính. + Tia tới qua quang tâm O thì truyền thẳng. Đối với một tia tới bất kỳ, ta có thể vẽ tia ló bằng cách vẽ trục phụ, tia ló của tia tới đó và trục phụ giao nhau tại một điểm trên tiêu diện. Ảnh của một vật qua thấu kính là tập hợp ảnh của tất cả các điểm trên vật, ảnh của một điểm là giao điểm của các tia ló (hoặc đường kéo dài của ti ló).

Hình 2.6: Ảnh của một vật qua thấu kính. - Đối với các thấu kính có bề dày tương đối lớn so với bán kính các mặt cong (không phải là thấu kính mỏng) thì tia ló sau khi đi qua thấu kính sẽ không thoả mản điều kiện tương điểm. - Ảnh của một vật thật qua thấu kính phân kì luôn là ảnh ảo, còn qua thấu kính hội tụ có thể cho ảnh thật hoặc ảo tuỳ vào khoảng cách từ vật đến thấu kính. f. Các công thức của thấu kính  Công thức về độ tụ:

D

 1 1 n 1  , với n là chiết suất tuyệt đối  (  1)   R R  f no 2  1

của chất làm thấu kính, n0 là chiết suất của môi trường chứa thấu kính. R1, R2 là bán kính của hai mặt cầu.

Nếu thấu kính đặt trong không khí thì D 

 1 1 1  , với những là  (n 1)   R R  f 2  1

chiết suất tỉ đối của chất làm thấu kính với môi trường chứa thấu kính.  Công thức liên hệ giữa vị trí vật và vị trí ảnh: 1 1 1   / trong đó d và d/ là các trị số xác định vị trí f d d

của vật và ảnh, có thể âm hoặc dương (vật, ảnh thật d, d/ > 0; vật, ảnh ảo d, d/ < 0).  Công thức tính độ phóng đại: k  

d/ . Độ phóng đại cho biết ảnh của một vật d

tạo bởi thấu kính lớn hơn (bé hơn) bao nhiêu lần so với vật. g. Ứng dụng của thấu kính Thấu kính có nhiều công dụng hữu ích trong đời sống và trong khoa học. Thấu kính được dùng làm: khắc phục các tật của mắt; dùng trong các quang cụ hỗ trợ cho mắt quan sát các vật từ vi mô đến vĩ mô, ở xa hay ở gần; dùng trong các máy quay phim, chụp hình; máy quang phổ…Vật liệu chế tạo thấu kính ngày càng hoàn thiện, với công nghệ chế tạo tinh vi, người ta đã chế tạo ra các dụng cụ quang cho ảnh có chất lượng cao. 2.1.2.3. Mắt a. Cấu tạo quang học của mắt Mắt là một hệ gồm nhiều môi trường trong suốt tiếp giáp nhau bằng các mặt cầu. Chiết suất của các môi trường này có giá trị trong khoảng 1,336 – 1,437. Mắt có các bộ phận được chỉ ra trong hình 2.7 * Thể thuỷ tinh: là khối chất đặc trong suốt (giống như thạch) có hình dạng thấu kính hội tụ. Thuỷ tinh thể có tác dụng hội tụ chùm ánh sáng chiếu vào mắt để tạo thành ảnh trên võng mạc

Hình 2.7: Cấu tạo quang học của mắt

34 * Võng mạc (màng lưới): lớp mỏng tại đó tập trung đầu các sợi dây thần kinh thị giác. Trên đó có chỗ rất nhỏ màu vàng là nơi cảm nhận ánh sáng nhạy nhất được gọi là điểm vàng. Võng mạc có tác dụng giống như một màn ảnh để hứng ảnh tạo bởi thấu kính. Trong Quang học, mắt được biểu diễn bằng sơ đồ thu gọn như hình 2.8. Trong đó, hệ quang học phức tạp của mắt được coi tương đương như một thấu kính hội tụ (gọi là thấu kính của mắt).

Hình 2.8: Kí hiệu quang học của mắt Trong các bộ phận cấu tạo nên mắt thì riêng nhãn cầu có thể xoay được. Động tác xoay nhãn cầu (liếc mắt) mục đích để tạo ảnh nằm đúng trên điểm vàng, giúp mắt có thể nhìn rõ các vật từ nhiều vị trí khác nhau. Ở võng mạc, có một vị trí tại đó các sợi dây thần kinh đi vào nhãn cầu. Vị trí này gọi là điểm mù. Khi ảnh rơi trúng vị trí này, mắt sé không nhìn thấy vật. Điểm mù có thể kiểm chứng bằng thực nghiệm. b. Sự điều tiết của mắt. Điểm cực viễn. Điểm cực cận * Sự điều tiết của mắt là hoạt động của mắt làm thay đổi tiêu cự của thấu kính mắt để cho ảnh của các vật ở cách mắt những khoảng khác nhau vẫn được tạo ra ở màng lưới. * Điểm cực viễn: là điểm xa nhất trên trục của mắt mà đặt vật tại đó mắt còn có thể nhìn rõ, ảnh của vật này còn nằm trên võng mạc. Đối với mắt không có tật, điểm cực viễn ở vô cực. Khi quan sát vật ở điểm cực viễn, mắt không phải điều tiết, do đó không bị mỏi. * Điểm cực cận: là điểm gần nhất trên trục của mắt mà đặt vật tại đó mắt còn nhìn rõ được, ảnh của vật này còn nằm trên võng mạc. Khi quan sát vật ở điểm cực cận thì mắt điều tiết tối đa, nếu quan sát lâu mắt dễ bị mỏi. Đối với mắt bình thường, điểm cực cận cách mắt khoảng từ 10 - 20cm Hình 2.9: Góc trông vật của mắt * Khoảng cách từ điểm cực viễn đến điểm cực cận gọi là khoảng nhìn rõ của mắt.

35 c. Góc trông và năng suất phân li của mắt Gọi  là góc trông một cánh hoa hồng. Góc trong một vật phụ thuộc vào kích thước của vật đó và khoảng cách từ vật đó đến mắt. Vật càng xa và càng nhỏ thì góc trông càng nhỏ. Năng suất phân li của mắt là góc trông nhỏ nhất giữa hai điểm trên vật mà mắt còn có thể phân biệt được hai điểm đó. Lúc đó, hai ảnh của hai vật trên nằm tại hai tế bào nhạy sáng cạnh nhau trên võng mạc. d. Các tật của mắt và cách khắc phục * Mắt cận: không nhìn được xa, nhìn gần hơn mắt thường; có điểm cực cận và cực viễn ở gần hơn so với mắt bình thường; khi không điều tiết tiêu điểm nằm trước võng mạc. Khắc phục: Khắc phục tật cận thị là làm thế nào để mắt cận nhìn xa rõ như mắt thường. Kính đeo sao cho vật ở xa cho ảnh nằm gần hơn và trong khoảng nhìn rõ của mắt Để khắc phục đeo kính phân kì có độ tụ thích hợp trước mắt hay gắn nó sát giác mạc hoặc phẫu thuật giác mạc làm giảm độ cong ngoài giác mạc.

Hình 2.10: Mắt cận

Hình 2.11: Mắt cận khi đeo kính phù hợp * Mắt viễn: Điểm cực cận ở xa hơn so với mắt bình thường (> 25cm), điểm cực viễn là điểm ảo nằm sau mắt, tiêu điểm nằm sau võng mạc. Không nhìn gần được, còn nhìn xa như mắt thường. Để sửa tật phải đeo kính hội tụ có độ tụ thích hợp trước mắt hay gắn nó sát giác mạc; Có thể phẫu thuật giác mạc làm tăng độ cong mặt ngoài giác mạc. Kính đeo sao cho vật ở gần cho ảnh nằm xa hơn và trong khoảng nhìn rõ của mắt.

Hình 2.12: Mắt viễn * Mắt lão: lúc về già, khả năng điều tiết của mắt giảm, vì cơ mắt yếu đi và thuỷ tinh thể trở nên cứng hơn. Hậu quả làm cho điểm cực cận dời xa mắt. - Đặc điểm: không nhìn gần được, nhìn xa như mắt thường. - Khắc phục: Khắc phục tật lão thị là làm thế nào để mắt lão nhìn gần rõ như mắt thường (giống như mắt viễn). Kính đeo sao cho vật ở gần cho ảnh nằm xa hơn và trong khoảng nhìn rõ của mắt. Để khắc phục phải đeo kính hội tụ có độ tụ thích hợp trước mắt hay gắn nó sát giác mạc hoặc phẫu thuật giác mạc làm tăng độ cong mặt ngoài giác mạc. Đối với người có mắt cận thị, lúc về già có thêm tật mắt lão, đo đó khi lớn tuổi phải đeo hai loại kính: kính phân kì để nhìn vật ở xa, kính hội tụ nhìn vật ở gần. Trong thực tế người ta có chế tạo “kính hai tròng” có phần trên phân kì và phần dưới hội tụ. e. Sự lưu ảnh của mắt Năm 1829, Platô – nhà vật lý người Bỉ phát hiện ra là cảm nhận do tác động của ánh sáng lên các tế bào màng lưới tiếp tục tồn tại khoảng 1/10 s sau khi chùm sáng tắt. Trong 1/10 s này ta vẫn còn thấy vật mặc dù ảnh của vật không còn được tạo ra ở võng mạc nữa. Đó là hiện tượng lưu ảnh của mắt. Nhờ hiện tượng này mà mắt nhìn thấy các ảnh trên màn ảnh chiếu phim, trên màn hình tivi...chuyển động. 2.1.2.4. Kính lúp a. Cấu tạo và công dụng + Kính lúp là dụng cụ quang bỗ trợ cho mắt để quan sát các vật nhỏ. + Kính lúp được cấu tạo bởi một thấu kính hội tụ (hoặc hệ ghép tương đương với thấu kính hội tụ) có tiêu cự nhỏ (cở cm). b. Sự tạo ảnh bởi kính lúp Hình 2.13: Kính lúp + Đặt vật trong khoảng từ quang tâm đến tiêu điểm vật của kính lúp. Khi đó kính sẽ cho một ảnh ảo cùng chiều và lớn hơn vật. + Để nhìn thấy ảnh thì phải điều chỉnh khoảng cách từ vật đến thấu kính để ảnh hiện ra trong

B’

giới hạn nhìn rỏ của mắt. Động tác quan sát ảnh ở một vị trí xác định gọi là ngắm chừng ở vị trí đó.

 A’

+ Khi cần quan sát trong một thời gian dài, ta nên thực hiện cách ngắm chừng ở cực

A O

d d

viễn để mắt không bị mõi. c. Số bội giác của kính lúp + Xét trường hợp ngắm chừng ở vô cực. Hình 2.14: Sự tạo ảnh qua kính lúp Khi đó vật AB phải đặt ở tiêu diện vật của kính lúp để ảnh của vật nằm ở vô cực. Ta có: tan =

AB AB và tan 0 = (góc trông f OC C

vật có giá trị lớn nhất 0 ứng với vật đặt tại điểm cực cận). Do đó G =

OC C tan  = tan  o f

Người ta thường

lấy khoảng cực cận OCC= 25cm. Khi sản xuất kính lúp người ta thường ghi giá trị G (ứng với khoảng cực cận

Hình 2.15: Ngắm chừng ở này trên kính (5x, 8x, 10x, …). vô cực đối với kính lúp Khi ngắm chừng ở vô cực, mắt không phải điều tiết và độ bội giác của kính không phụ thuộc vào vị trí đặt mắt (so với kính). + Khi ngắm chừng ở cực cận: Gc = |k| = |

d 'C | dC

2.1.2.5. Kính hiển vi a. Công dụng và cấu tạo của kính hiễn vi + Kính hiển vi là dụng cụ quang học bỗ trợ cho mắt để nhìn các vật rất nhỏ, bằng cách tạo ra ảnh có góc trông lớn. Số bội giác của kính hiển vi lớn hơn nhiều so với số bội giác của kính lúp. + Kính hiển vi gồm vật kính là thấu kính hội tụ có tiêu cự rất nhỏ (vài mm) và thị kính là thấu kính hội tụ có tiêu cự nhỏ (vài cm). Vật kính và thị kính đặt đồng trục, khoảng cách giữa chúng O1O2 = l không

Hình 2.16: Kính thiên văn đổi. Khoảng cách F1’F2 =  (gọi là độ dài quang học của kính) (H.6.2).

38 Ngoài ra còn có bộ phận tụ sáng để chiếu sáng vật cần quan sát. Đó thường là một gương cầu lỏm. Thị kính B /

A1 B1

Vật kính

Hình 2.17: Sơ đồ tạo ảnh qua kính hiển vi b. Sự tạo ảnh bởi kính hiễn vi Sơ đồ tạo ảnh: L L 1 2 A B AB  AB  1 1 d / d d d/ 2 2 1 2 1 2 A1B1 là ảnh thật lớn hơn nhiều so với vật AB. A2B2 là ảnh ảo lớn hơn nhiều so với ảnh trung gian A1B1. Mắt đặt sau thị kính để quan sát ảnh ảo A2B2. Điều chỉnh khoảng cách từ vật đến vật kính (d1) sao cho ảnh cuối cùng (A2B2) hiện ra trong giới hạn nhìn rỏ của mắt và góc trông ảnh phải lớn hơn hoặc bằng năng suất phân li của mắt. Nếu ảnh sau cùng A2B2 của vật quan sát được tạo ra ở vô cực thì ta có sự ngắm chừng ở vô cực. c. Số bội giác của kính hiễn vi

d1/ .d 2/ d1d 2

+ Khi ngắm chừng ở cực cận:

Gc 

+ Khi ngắm chừng ở vô cực:

tan  

 G 

AB A1B1 ; tan  0  OCc f2

tan  A B OC  1 1. c tan  0 AB f 2

G  k G2 

 .OCc f1 f 2

, với

 = O1O2 – f1 – f2 (khoảng cách từ tiêu điểm ảnh của

vật kính đến tiêu điểm vật của thị kính gọi là độ dài quanh học của kính hiển vi).

39 Dựa vào công thức tính G , có thể nhận thấy rằng, để tăng số bội giác của kính hiển vi lên bằng cách giảm tiêu cự của vật kính và thị kính. Nhưng không thể tăng lên mãi được vì nhiều lí do như không thoả mãn điều kiện tương điểm và khi tiêu cự nhỏ thì các kết quả của thấu kính mỏng không còn áp dụng được cho kính hiển vi. Kính hiển vi quang học dùng trong thực tế có số phóng đại cở vài trăm đến vài ngàn lần. 2.1.2.6. Kính thiên văn Ga-li-lê (Galileo Galilei) là người đầu tiên có ý tưởng dùng kính thiên văn do Lip pơ-si (Hans Lippershey) ở Hà Lan phát minh năm 1608 vào việc quan sát bầu trời. Chính ông đã tự chế tạo ra chiếc kính thiên văn có số bội giác khoảng 30 và hiện được lưu giữ tại Viện bảo tàng Flo-răng-xơ. Hình 2.18: Kính thiên a. Công dụng và cấu tạo của kính thiên văn + Kính thiên văn là dụng cụ quang bổ trợ cho mắt, có tác dụng tạo ảnh có góc trông lớn đối với các vật ở xa. + Kính thiên văn gồm: Vật kính là thấu kính hội tụ có tiêu cự dài (và dm đến vài m); Thị kính là thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn (vài cm); Vật kính và thị kính đặt đồng trục, khoảng cách giữa chúng thay đổi được. b. Sự tạo ảnh bởi kính thiên văn + Hướng trục của kính thiên văn đến vật AB ở rất xa cần quan sát để thu ảnh thật A1B1 trên tiêu diện ảnh của vật kính. Sau đó thay đổi khoảng cách giữa vật kính và thị kính để ảnh cuối cùng A2B2 qua thị kính là ảnh ảo, nằm trong giới hạn nhìn rỏ của mắt và góc trông ảnh phải lớn hơn năng suất phân li của mắt. Hình 2.19: Sự tạo ảnh qua kính thiên văn + Mắt đặt sau thị kính để quan sát ảnh ảo này. + Để có thể quan sát trong một thời gian dài mà không bị mỏi mắt, ta phải đưa ảnh cuối cùng ra vô cực: ngắm chừng ở vô cực. c. Số bội giác của kính thiên văn Khi ngắm chừng ở vô cực (H.7.3):

40 Ta có:

tan0 =

Do dó:

G =

A1 B1 AB ; tan = 1 1 f1 f2

f tan   1. tan  0 f2

F1/,F2 A1

O1 B1

Hình 2.20: Sự tạo ảnh qua kính thiên văn khi ngắm chừng ở vô cực

Hình 2.21: Kính thiên văn kiểu Hubble Số bội giác của kính thiên văn trong điều kiện này không phụ thuộc vị trí đặt mắt sau thị kính. Nghiên cứu ở trên áp dụng cho kính thiên văn khúc xạ (qua thấu kính). Chế tạo kính thiên văn khúc xạ lớn rất phức tạp và khó khăn. Việc chế tạo các thấu kính có bề mặt lớn đòi hỏi chất liệu thuỷ tinh phải tinh khiết, làm nguội phải thật chậm và cấu trúc cơ học phải thật vững chắc. Dù vậy, theo thời gian, thấu kính làm vật kính vẫn bị biến dạng. Vì những lí do trên mà về sau các kính thiên văn đều thuộc loại phản xạ. Loại kính này có nhiều ưu điểm như không có hiện tượng quang sai; hình dạng bề mặt phản xạ điều chỉnh được; giá đỡ vững chắc vì có thể đỡ toàn bộ mặt sau của gương (trong khi kính thiên văn khúc xạ chỉ đỡ được phần rìa của thấu kính).

41 2.2. Thiết kế chủ đề giáo dục STEM nội dung kiến thức chƣơng “Mắt. Các dụng cụ quang” Dựa vào kiến thức chương: “Mắt. Các dụng cụ quang”, chúng tôi đề xuất một số chủ đề STEM để tổ chức dạy học cho học sinh được thể hiện ở bảng 2.2. Bảng 2.2. Các chủ đề STEM có thể thực hiện. STT Tên chủ đề STEM Kính tiềm vọng tàu ngầm

Ứng dụng trong thực tiễn Kính tiềm vọng là một dụng cụ quang học ứng dụng hiện tượng phản xạ ánh sáng để nhìn qua

chướng ngại, để quan sát các vật trên mặt nước khi đi tàu ngầm. Máy chiếu mini là một thiết bị trình chiếu, nghe nhìn có khả năng lấy dữ liệu và thông tin từ smartphone và hoạt động nhờ bộ xử lý trung gian để phát ra màn chắn sáng có chất lượng gần

Máy chiếu mini

giống như bản cũ. Máy chiếu được sử dụng phổ thông bởi những lợi ích mà nó đem lại cho cuộc sống là vô cùng lớn, xu hướng gần đây là dùng máy chiếu mini để giải trí tại gia như: - Xem phim, xem tivi online trên màn hình cỡ lớn. - Nghe nhạc và hát Karaoke với kho dữ liệu khổng lồ và cập nhật thường xuyên. - Lướt Web, Facebook, Video Call thả ga với bạn bè, người thân. - Ứng dụng học tập và giải trí dành cho trẻ em.

Thiết kế, chế tạo kính hiển Kính hiển vi là một thiết bị dùng để quan sát vi dùng smartphone 3

các vật thể có kích thước nhỏ bé mà mắt thường không thể quan sát được bằng cách tạo ra các hình ảnh phóng đại của vật thể đó. Kính hiển vi dùng smartphone có thể giúp ta quan sát các vật nhỏ và có thể chụp lưu hình ảnh, quay video về hình ảnh của vật thể cần quan sát.

Kính lúp là dụng cụ quang bổ trợ cho mắt để Chế tạo kính lúp từ vật liệu quan sát các vật nhỏ. Chúng ta có thể mua kính tái chế. lúp sẵn có, tuy nhiên đôi lúc ở nhiều nơi cần sử

42 dụng kính mà không thể mua được chúng ta cũng có thể tự tạo ra một chiếc kính lúp đơn giản từ những vật liệu phế thải như chai nhựa, bóng đèn sợi đốt, một chiếc túi nilong…. Chiếc kính thiên văn khúc xạ dùng để quan sát những vật ở xa như để ngắm bầu trời, ngắm Thiết kế, chế tạo kính thiên những vì sao và những hiện tượng kỳ thú trên 5

văn đơn giản (kính viễn

Trái đất. Với những vật liệu đơn giản chúng ta

vọng)

có thể chế tạo một chiếc kính thiên văn phục vụ nhu cầu của mình, trong khi đó với những chiếc kính thiên văn bán trên thị trường thì giá rất đắt. Kính thực tế ảo là một loại kính giúp chúng ta quan sát các bộ phim ảnh 3D. Kính thực tế ảo hiện có trên thị trường đều hoạt động

theo nguyên lý 3D side by side (hay còn gọi là Kính thực tế ảo 3D side by VR) chia màn hình thành 2 khung hình, mỗi side khung hình đáp ứng hình ảnh cho mỗi mắt. Khi đeo kính thực tế ảo vào, hai khung hình sẽ được hội tụ qua hệ thống thấu kính giúp hình ảnh chập lại và tạo ra độ nổi khác nhau.

2.3. Tổ chức dạy học chủ đề giáo dục STEM 2.3.1. Tổ chức dạy học chủ đề: “Máy chiếu mini” 1. TÊN CHỦ ĐỀ: MÁY CHIẾU MINI (Số tiết: 03 – Lớp 11) 2. MÔ TẢ CHỦ ĐỀ Học sinh tìm hiểu và vận dụng kiến thức về thấu kính mỏng (Bài 29 - Vật lí 11) để thiết kế và chế tạo một chiếc máy chiếu mini với những tiêu chí cụ thể. Sau khi hoàn thành, học sinh sẽ được thử nghiệm để xem một đoạn video và tiến hành đánh giá chất lượng sản phẩm.

Kiến thức nền về sự tạo ảnh qua thấu kính mỏng và công thức thấu kính

Thiết kế, chế tạo máy chiếu mini đơn giản

Máy chiếu mini

Sử dụng hộp giấy carton và thấu kính mỏng

Giải pháp làm tăng độ rõ nét của hình ảnh chiếu và cho ảnh cùng chiều.

Hình 2.22. Sơ đồ hình thành ý tưởng chủ đề STEM “Máy chiếu mini”. 3. MỤC TIÊU a. Phẩm chất + Nghiêm túc, chủ động, tích cực tham gia các hoạt động học; + Yêu thích sự khám phá, tìm tòi và vận dụng các kiến thức học được vào giải quyết nhiệm vụ được giao; + Có tinh thần trách nhiệm, hòa đồng, giúp đỡ nhau trong nhóm, lớp; + Có ý thức tuân thủ các tiêu chuẩn kĩ thuật và giữ gìn vệ sinh chung khi thực nghiệm. b. Năng lực Nhận thức khoa học: + Nêu được đường truyền của các tia sáng đặc biệt qua thấu kính mỏng. + Trình bày được các trường hợp tạo ảnh và đặc điểm của ảnh qua thấu kính hội tụ và thấu kính phân kì. Vận dụng khoa học: + Vận dụng công thức thấu kính để tính toán các khoảng cách từ vật đến thấu kính và từ thấu kính đến màn quan sát cho phù hợp để hình ảnh thu được rõ nét nhất. + Thiết kế bản vẽ mô hình máy chiếu mini. + Thuyết minh về bản vẽ phương án thiết kế. + Chế tạo và lắp ráp được máy chiếu.

44 Sáng tạo: + Tự lực phát hiện vấn đề mới, tình huống mới từ những tình huống quen liên quan đến các ngành nghề kỹ thuật. + Tự đề xuất các giải pháp kỹ thuật phù hợp đem lại hiệu quả cao mà không tham khảo các giải pháp đã có. + Tự truyền tải tri thức và kỹ năng từ lĩnh vực quen biết sang tình huống mới, vận dụng kiến thức đã học trong điều kiện mới, hoàn cảnh mới. + Tự thiết kế sơ đồ nguyên lí, bản vẽ kĩ thuật thề hiện cấu tạo, chức năng, của đối tượng kỹ thuật đang nghiên cứu. 4. THIẾT BỊ + Bộ thí nghiệm quang hình: giá đỡ, vật, màn, các loại thấu kính … để làm thí nghiệm mở đầu. + Các thiết bị dạy học: giấy A0, mẫu bản kế hoạch, … + Nguyên vật liệu và dụng cụ để chế tạo và thử nghiệm “Máy chiếu mini”: • Kính lúp 1 cái; • Hộp giày 1 cái; • Bìa carton; • Súng bắn keo 1 cái; • Smartphone 1 cái; 5. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Hoạt động 1. XÁC ĐỊNH YÊU CẦU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÁY CHIẾU MINI (1 tiết) a. Mục đích của hoạt động - Nêu được nguyên lí hoạt động của máy chiếu. - Xác định được nhiệm vụ dự án là chế tạo máy chiếu mini với các yêu cầu: (1) Hoạt động của máy chiếu có vận dụng kiến thức về sự tạo ảnh của vật qua thấu kính và công thức thấu kính. (2) Chế tạo từ những vật liệu dễ kiếm. (3) Máy chiếu có khả năng phóng đại ảnh và hình ảnh có thể quan sát được. (4) Có thể sử dụng để giải trí: xem phim, nghe nhạc bằng smartphone. - Liệt kê được các tiêu chí đánh giá sản phẩm, từ đó định hướng thiết kế sản phẩm dự án. b. Nội dung hoạt động Vấn đề 1: GV giới thiệu cho học sinh quá trình sử dụng máy chiếu thực tế trong việc dạy học ở trên lớp, so sánh hình ảnh từ màn hình máy tính và hình ảnh trên màn

45 chiếu sau khi qua máy chiếu. Từ đó yêu cầu HS cho biết công dụng của máy chiếu trong quá trình đó là gì? Vấn đề 2: GV đặt câu hỏi: Xem phim trên điện thoại và xem phim màn ảnh rộng cái nào thích thú hơn? Vì sao? Chúng ta muốn xem phim màn ảnh rộng từ một chiếc điện thoại smartphone thì có được hay không và phải làm như thế nào? Bộ phận nào đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra ảnh đó? Từ đó giới thiệu nhiệm vụ dự án là chế tạo máy chiếu mini với các yêu cầu: (1) Hoạt động của máy chiếu có vận dụng kiến thức về sự tạo ảnh của vật qua thấu kính và công thức thấu kính. (2) Chế tạo từ những vật liệu dễ kiếm. (3) Máy chiếu có khả năng phóng đại ảnh và hình ảnh có thể quan sát được. (4) Có thể sử dụng để giải trí: xem phim, nghe nhạc bằng smartphone. GV giao nhiệm vụ cho HS thực hiện dự án thiết kế máy chiếu mini dựa trên kiến thức về thấu kính, sự tạo ảnh qua thấu kính và công thức thấu kính. - GV thông báo, phân tích và thống nhất với học sinh các tiêu chí đánh giá của máy chiếu mini. - GV hướng dẫn HS về tiến trình dự án và yêu cầu HS ghi nhận vào nhật kí học tập. ▪ Bước 1. Nhận nhiệm vụ ▪ Bước 2. Tìm hiểu kiến thức kĩ năng liên quan ▪ Bước 3. Lập bản phương án thiết kế và báo cáo. ▪ Bước 4. Làm sản phẩm ▪ Bước 5. Báo cáo và đánh giá sản phẩm - GV giao nhiệm vụ cho các nhóm tìm hiểu kiến thức và kĩ năng liên quan trước khi lập bản thiết kế sản phẩm. c. Sản phẩm học tập của học sinh - Mô tả và giải thích được một cách định tính về nguyên lí chế tạo máy chiếu mini; - Xác định được kiến thức cần sử dụng để thiết kế, chế tạo máy chiếu mini theo các tiêu chí đã cho. - Bảng mô tả nhiệm vụ của dự án và nhiệm vụ các thành viên; thời gian thực hiện dự án và các tiêu chí đánh giá sản phẩm của dự án. d. Cách thức tổ chức Tổ chức nhóm học tập GV tổ chức cho HS hoạt động theo nhóm dự án từ 5 - 6 HS. Mỗi nhóm bầu nhóm trưởng, thư kí

46 Đặt vấn đề – giao nhiệm vụ học tập Trong tiết dạy này giáo viên chuẩn bị sẳn máy tính, máy chiếu và màn hình để dạy cho HS. GV: Hãy cho biết máy chiếu được gắn vào hệ thống trên có công dụng gì? HS : Máy chiếu kết nối với máy tính để đưa hình ảnh từ máy tính lên màn chiếu và phóng to hình ảnh để dễ quan sát. GV: Vậy nguyên lí hoạt động của máy chiếu như thế nào? Hãy thiết kế và chế tạo một chiếc máy chiếu đơn giản, nhỏ gọn từ những vật liệu dễ tìm. HS: Các nhóm ghi nhận nhiệm vụ. Tìm hiểu sơ lƣợc về nguyên lí hoạt động của máy chiếu (1) Bộ phận chính làm phóng đại ảnh là gì? (2) Trình bày nguyên lí hoạt động của máy chiếu . GV cho đại diện mỗi nhóm học sinh lên quan sát trực tiếp cấu tạo của máy chiếu thực tế và yêu cầu HS truy cập internet để tự tìm hiểu về nguyên lí hoạt động của máy chiếu. Thống nhất tiến trình dự án GV đặt vấn đề: Để hoàn thành hiệu quả nhiệm vụ học tập này cần thực hiện theo tiến trình như thế nào? GV thông báo tiến trình và hướng dẫn HS, thống nhất cùng HS kế hoạch dự án (Bảng 2.3). Bảng 2.3: Kế hoạch dự án chủ đề máy chiếu mini Hoạt động chính Hoạt động 1: Giao nhiệm vụ dự án

Thời lƣợng Tiết 1

Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và chuẩn 1 tuần (HS tự học ở nhà theo bị bản thiết kế sản phẩm để báo cáo. nhóm). Hoạt động 3: Báo cáo phương án thiết kế.

Tiết 2

Hoạt động 4: Chế tạo, thử nghiệm sản phẩm

1 tuần (HS tự làm ở nhà theo nhóm).

Hoạt động 5: Triển lãm, giới thiệu sản phẩm.

Tiết 3

47 Thống nhất tiêu chí đánh giá – GV đặt vấn đề: Làm thế nào để đánh giá sản phẩm học tập là máy chiếu mini? GV nhấn mạnh cần phải có bản tiêu chí đánh giá để định hướng cũng như đánh giá công bằng. GV và HS thống nhất các tiêu chí đánh giá và tỉ lệ điểm. Tiêu chí sản phẩm rạp chiếu phim mini: 1. Học sinh chỉ sử dụng bộ phận chính là thấu kính mỏng, điện thoại, bìa cứng. 2. Hình ảnh trên màn chiếu rõ nét, ít nhất là gấp ba lần kích thước của màn hình điện thoại. 3. Có bảng chi tiết về giá thành của từng vật liệu dùng trong sản phẩm. 4. Giá thành tối đa 80.000đ. 5. Sản phẩm có hình thức đẹp, gọn gàng, bắt mắt. Tiêu chí đánh giá bản thiết kế sản phẩm Bản thiết kế phải có đủ 2 phần: Bản vẽ kỹ thuật và bản thiết kế mô phỏng. Bảng 2.4: Tiêu chí đánh giá bản thiết kế sản phẩm máy chiếu mini cho nhóm HS Điểm

Điểm đạt

tối đa

được

STT

Tiêu chí

Chỉ rõ nguyên lý hoạt động của sản phẩm

Bản thiết kế rõ ràng, khoa học, có liệt kê 3 các nguyên vật liệu đã sử dụng.

Trình bày khoa học, hấp dẫn

Hiệu quả làm việc nhóm.

Tổng điểm

Ghi chú

48 Tiêu chí đánh giá sản phẩm máy chiếu mini: Bảng 2.5: Tiêu chí đánh giá sản phẩm máy chiếu mini cho nhóm HS STT

1.5 điểm

2 điểm

2,5 điểm

Sản phẩm hoàn chỉnh, Sản phẩm hoàn chỉnh, các Sản phẩm hoàn chỉnh, các bộ phận được gắn kết bộ phận được gắn kết với các bộ phận được gắn với nhau nhưng chưa nhau chắc chắn. kết với nhau chắc chắn, hình thức đẹp

chắc chắn

Với khoảng cách 0,5m Với khoảng cách 0,5m Với khoảng cách 0,5m tính từ rạp chiếu phim tính từ rạp chiếu phim tính từ rạp chiếu phim 2

đến màn chiếu, Sản phẩm đến màn chiếu, Sản phẩm đến màn chiếu, Sản cho hình ảnh mờ. cho hình ảnh tương đối phẩm cho hình ảnh rõ rõ.

nét.

Sản phẩm cho ảnh trên Sản phẩm cho ảnh trên Sản phẩm cho ảnh trên màn chiếu rõ nét và có màn chiếu rõ nét và có màn chiếu rõ nét và có 3

kích thước tối đa 3 lần kích thước tối đa 4 lần kích thước ít nhất 4,5 màn hình điện thoại. màn hình điện thoại. lần màn hình điện thoại. Giá thành từ 70.000đ trở Giá thành trên 50.000đ Giá thành từ 50.000đ lên.

đến dưới 70.000đ.

trở xuống

Giao nhiệm vụ tìm kiến thức và kĩ năng nền - GV thông báo chủ đề kiến thức nền cần tìm hiểu. Chủ đề: Thấu kính mỏng - GV giao nhiệm vụ cho mỗi nhóm. + Hình thức trình bày: Báo cáo bằng miệng hoặc dùng bảng phụ hoặc PowerPoint + Thời gian báo cáo và trả lời câu hỏi cho mỗi nhóm: 6 phút + Sau khi nghe các nhóm báo cáo, có phần kiểm tra đánh giá. Hoạt động 2. NGHIÊN CỨU KIẾN THỨC TRỌNG TÂM VÀ XÂY DỰNG BẢN THIẾT KẾ (1 tuần ở nhà) a. Mục đích của hoạt động Học sinh hình thành kiến thức mới về thấu kính; đề xuất được giải pháp và xây dựng bản thiết kế máy chiếu mini. b. Nội dung hoạt động - Học sinh nghiên cứu sách giáo khoa và tài liệu tham khảo về các kiến thức trọng tâm sau:

49 • Định nghĩa và phân loại thấu kính (Bài 29 – Vật lý 11 Cơ bản); • Các đặc điểm quang học của thấu kính; • Sự tạo ảnh của thấu kính; • Các công thức thấu kính; - Học sinh thảo luận về cách thiết kế khả dĩ máy chiếu mini và đưa ra giải pháp có căn cứ. Gợi ý: • Bộ phận nào trong máy chiếu để nó có thể phóng to ảnh? • Điều kiện hình dạng, kích thước như thế nào để máy chiếu có thể cho hình ảnh rõ nét? • Các nguyên liệu, dụng cụ nào cần được sử dụng và sử dụng như thế nào? • Máy chiếu mini có thể kết hợp với thiết bị nào để có thể sử dụng tiện lợi và phổ biến? - Học sinh xây dựng phương án thiết kế máy chiếu mini và chuẩn bị cho buổi trình bày trước lớp (các hình thức: thuyết trình, poster, powerpoint...). Hoàn thành bản thiết kế (phụ lục đính kèm) và nộp cho giáo viên. - Yêu cầu: • Bản thiết kế chi tiết có kèm hình ảnh, mô tả rõ kích thước, hình dạng của máy chiếu mini và các nguyên vật liệu sử dụng… • Trình bày, giải thích và bảo vệ bản thiết kế theo các tiêu chí đề ra. c. Dự kiến sản phẩm - Bản ghi chép kiến thức mới về quá trình tạo ảnh qua thấu kính và công thức thấu kính. - Học sinh đề xuất và lựa chọn giải pháp có căn cứ, xây dựng được bản thiết kế máy chiếu mini đảm bảo các tiêu chí. d. Cách thức tổ chức - Giáo viên giao nhiệm vụ cho học sinh: • Nghiên cứu kiến thức trọng tâm: Bài 29:Thấu kính mỏng SGK vật lí 11 ban cơ bản; • Xây dựng bản thiết kế máy chiếu mini theo yêu cầu; • Lập kế hoạch trình bày và bảo vệ bản thiết kế. - Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm: • Tự đọc và nghiên cứu sách giáo khoa, các tài liệu tham khảo, tìm kiếm thông tin trên Internet…hoàn thành phiếu học tập 1và 2. • Đề xuất và thảo luận các ý tưởng ban đầu, thống nhất một phương án thiết kế tốt nhất; • Xây dựng và hoàn thiện bản thiết kế máy chiếu mini;

50 • Lựa chọn hình thức và chuẩn bị nội dung báo cáo. - Giáo viên trao đổi, hỗ trợ học sinh khi cần thiết. Hoạt động 3. TRÌNH BÀY BẢN THIẾT KẾ (1 tiết) a. Mục đích của hoạt động Học sinh hoàn thiện được bản thiết kế máy chiếu mini của nhóm mình. b. Nội dung hoạt động - Học sinh trình bày, giải thích và bảo vệ bản thiết kế theo các tiêu chí đề ra. - Thảo luận, đặt câu hỏi và phản biện các ý kiến về bản thiết kế; ghi lại các nhận xét, góp ý; tiếp thu và điều chỉnh bản thiết kế nếu cần. - Phân công công việc, lên kế hoạch chế tạo và thử nghiệm máy chiếu mini. c. Dự kiến sản phẩm - Bản thiết kế sản phẩm máy chiếu mini gồm sơ đồ nguyên lí, sơ đồ mô phỏng đảm bảo tiêu chí đưa ra. - Bài báo cáo thuyết trình về mẫu thiết kế của nhóm. - Hoàn thành phiếu học tập 3 d. Cách thức tổ chức - Giáo viên đưa ra yêu cầu về: • Nội dung cần trình bày: Nội dung cơ bản đã yêu cầu tìm hiểu về thấu kính, bản thiết kế máy chiếu mini. • Thời lượng báo cáo: mỗi nhóm 7 phút. • Cách thức trình bày bản thiết kế và thảo luận: báo cáo miệng hoặc bảng phụ hoặc powerpoint. - Học sinh báo cáo, thảo luận. - Giáo viên điều hành, nhận xét, góp ý và hỗ trợ học sinh. Hoạt động 4. CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM MÁY CHIẾU MINI (1tuần ở nhà) a. Mục đích của hoạt động - Học sinh dựa vào bản thiết kế đã lựa chọn để chế tạo một cái máy chiếu mini đảm bảo yêu cầu đặt ra. - Học sinh thử nghiệm, đánh giá sản phẩm và điều chỉnh nếu cần. b. Nội dung hoạt động - Học sinh sử dụng các nguyên vật liệu và dụng cụ cho trước (hộp giấy, bìa carton, kính lúp, băng dính, giấy màu, sơn, kéo, dao rọc giấy, thước kẻ, bút) để tiến hành chế tạo máy chiếu mini theo bản thiết kế.

51 - Trong quá trình chế tạo các nhóm đồng thời thử nghiệm và điều chỉnh bằng việc dùng máy chiếu để xem một đoạn video, quan sát chất lượng hình ảnh, độ phóng đại hình ảnh để đánh giá và điều chỉnh nếu cần. c. Dự kiến sản phẩm Mỗi nhóm có một sản phầm là một cái máy chiếu mini đã được hoàn thiện và thử nghiệm. d. Cách thức tổ chức - Giáo viên giao nhiệm vụ: • Sử dụng các nguyên vật liệu và dụng cụ cho trước để chế tạo máy chiếu mini theo bản thiết kế; • Thử nghiệm, điều chỉnh và hoàn thiện sản phẩm. - Học sinh tiến hành chế tạo, thử nghiệm và hoàn thiện sản phầm theo nhóm. - Giáo viên theo dõi, quan sát, hỗ trợ học sinh nếu cần. Hoạt động 5. TRÌNH BÀY SẢN PHẨM MÁY CHIẾU MINI (1 tiết) a. Mục đích của hoạt động Các nhóm học sinh giới thiệu máy chiếu mini trước lớp, chia sẻ về kết quả thử nghiệm, thảo luận và định hướng cải tiến sản phầm. b. Nội dung hoạt động - Các nhóm trình diễn sản phẩm trước lớp. - Đánh giá sản phẩm dựa trên các tiêu chí đã đề ra: • Hoạt động của máy chiếu có vận dụng kiến thức về sự tạo ảnh của vật qua thấu kính và công thức thấu kính. • Chế tạo từ những vật liệu dễ kiếm. • Máy chiếu có khả năng phóng đại ảnh và hình ảnh có thể quan sát được. • Có thể sử dụng để giải trí: xem phim, nghe nhạc bằng smartphone, - Chia sẻ, thảo luận để tiếp tục điều chỉnh, hoàn thiện sản phẩm. - Các nhóm tự đánh giá kết quả nhóm mình và tiếp thu các góp ý, nhận xét từ giáo viên và các nhóm khác; - Sau khi chia sẻ và thảo luận, đề xuất các phương án điều chỉnh sản phẩm; - Chia sẻ các khó khăn, các kiến thức và kinh nghiệm rút ra qua quá trình thực hiện nhiệm vụ thiết kế và chế tạo máy chiếu mini. c. Dự kiến sản phẩm Máy chiếu mini đã chế tạo được và nội dung trình bày báo cáo của các nhóm. d. Cách thức tổ chức - Giáo viên giao nhiệm vụ: các nhóm trình diễn sản phầm trước lớp và tiến hành thảo luận, chia sẻ.

52 - Học sinh trình diễn sử dụng máy chiếu để xem một đoạn video. - Các nhóm chia sẻ về kết quả, đề xuất các phương án điều chỉnh, các kiến thức và kinh nghiệm rút ra trong quá trình thực hiện nhiệm vụ thiết kế và chế tạo máy chiếu mini. - Giáo viên đánh giá, kết luận và tổng kết. 6. TÀI LIỆU HƢỚNG DẪN STEM

TÀI LIỆU HƢỚNG DẪN LẮP RÁP MÁY CHIẾU MINI

Cấu tạo cơ bản của máy chiếu gồm 3 bộ phận chính:  Bộ phận phát nguồn sáng và LCD hiển thị hình ảnh (điện thoại sẽ sử dụng vừa để phát nguồn sáng vừa hiển thị hình ảnh)  Bộ phận thấu kính: Phóng đại hình ảnh (Sử dụng kính lúp để phóng đại màn hình LCD)  Vỏ máy chiếu: là một hộp kín không cho ánh sáng lọt ra ngoài. I. Kiến thức cơ bản: 1. Sự tạo ảnh của thấu kính: Thấu kính hội tụ: 2f

F’

f Nếu vật nằm trong khoảng tiêu cự f của thấu kính hội tụ thì sẽ cho ảnh ảo, cùng chiều, lớn hơn vật.

53 Nếu vật nằm trong khoảng từ f đến 2f thì cho ảnh thật, ngược chiều, lớn hơn vật. Nếu vật nằm tại vị trí 2f sẽ cho ảnh thật, ngược chiều, bằng vật. Nếu vật nằm ngoài 2f thì sẽ cho ảnh thật, ngược chiều, bé hơn vật. Thấu kính hội tụ vừa cho ảnh thật, vừa cho ảnh ảo. Chỉ ảnh thật mới hứng được lên màn. Thấu kính phân kì luôn luôn cho ảnh ảo, cùng chiều, bé hơn vật. Công thức về vị trí ảnh của thấu kính:

d: khoảng cách từ vật đến thấu kính (thật dương, ảo âm) d’: khoảng cách từ ảnh đến thấu kính (thật dương, ảo âm). II. Hƣớng dẫn lắp ráp máy chiếu mini: 1. Vật liệu: Vật liệu

Số lượng

Kính lúp

1 cái

Hộp giày hoặc hộp giấy cứng

1 cái

Bìa carton hoặc đất nặn hoặc kẹp giấy

1 miếng hoặc 1 cái

Súng bắn keo

1 cái

Bút chì, thước kẻ

1 cái

Dao dọc giấy

1 cái

Điện thoại Smart phone

1 chiếc

54 2. Gia công: Bước 1: Làm đế đặt smartphone. Dùng đất nặn hoặc kẹp giấy hoặc cắt miếng bìa carton thành hình như sau:

 Bước 2: Đặt smartphone lên chiếc đế đã cắt ở bước 1. Đặt kính lúp lên một

 Bước 3: Dùng dao rọc giấy rọc theo đường vừa vẽ.

mặt bên nhỏ của hộp rồi dùng bút vẽ vòng tròn theo viền kính lúp sao cho vòng tròn ngang tầm với smartphone.

Lắp ráp: Bước 1: Dùng súng bắn keo dán thấu kính vào lỗ vừa rọc.  Bước 2: Đặt smartphone đang chiếu phim vào phần đế bằng bìa carton đã cắt khi nãy. Điều chỉnh đế xa hoặc gần kính để cho ảnh rõ.

55  Bước 3: Đậy nắp hộp lại. Tắt đèn, chiếu lên tường hoặc màn màu trắng và thưởng thức.

2.3.2. Tổ chức dạy học chủ đề: “Thiết kế, chế tạo kính thiên văn đơn giản” 1. Tên chủ đề: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KÍNH THIÊN VĂN ĐƠN GIẢN (Số tiết: 03 tiết – Lớp 11) 2. Mô tả chủ đề: Học sinh tìm hiểu và vận dụng kiến thức về kính thiên văn (Bài 34 - Vật lí 11 cơ bản) để thiết kế và chế tạo một cái kính thiên văn đơn giản với những tiêu chí cụ thể. Sau khi hoàn thành, học sinh sẽ được thử nghiệm để quan sát một số vật ở xa, các thiên thể và tiến hành đánh giá chất lượng sản phẩm. Cấu tạo, công dụng, số bội giác và quá trình tạo ảnh của kính thiên văn.

Sử dụng kính thiên văn

Thiết kế, chế tạo kính thiên văn đơn giản

Thiết kế, chế tạo kính thiên văn.

Có thể tự làm tại nhà với các vật liệu rẻ tiền : ống nhựa PVC, keo dính,...

Hình 2.23. Sơ đồ hình thành ý tưởng chủ đề STEM “Thiết kế, chế tạo kính thiên văn đơn giản” 3. Mục tiêu: Sau khi hoàn thành chủ đề này, học sinh có khả năng: a. Phẩm chất + Nghiêm túc, chủ động, tích cực tham gia các hoạt động học;

56 + Yêu thích sự khám phá, tìm tòi và vận dụng các kiến thức học được vào giải quyết nhiệm vụ được giao; + Có tinh thần trách nhiệm, hòa đồng, giúp đỡ nhau trong nhóm, lớp; + Có ý thức tuân thủ các tiêu chuẩn kĩ thuật và giữ gìn vệ sinh chung khi thực nghiệm. b. Năng lực Nhận thức khoa học: + Trình bày được cấu tạo, công dụng của kính thiên văn. + Vẽ được quá trình tạo ảnh qua kính thiên văn. + Vận dụng được công thức tính số bội giác của kính thiên văn. + Mô tả được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của kính thiên văn. Vận dụng khoa học: + Vận dụng được các kiến thức trong chủ đề và kiến thức đã biết, thiết kế và chế tạo được kính thiên văn. + Xây dựng và thực hiện được phương án thiết kế kính thiên văn. + Tự tin giới thiệu thiết kế với lớp học. + Phân công các thành viên tìm kiếm vật liệu, thiết kế và thực hiện chế tạo. + Chế tạo và lắp ráp được kính thiên văn. + Vận hành, thử nghiệm, cải tiến sản phẩm. + Làm việc nhóm, thuyết trình, lắng nghe, phản biện bảo vệ chính kiến. Sáng tạo: + Tự lực phát hiện vấn đề mới, tình huống mới từ những tình huống quen liên quan đến các ngành nghề kỹ thuật. + Tự đề xuất các giải pháp kỹ thuật phù hợp đem lại hiệu quả cao mà không tham khảo các giải pháp đã có. + Tự truyền tải tri thức và kỹ năng từ lĩnh vực quen biết sang tình huống mới, vận dụng kiến thức đã học trong điều kiện mới, hoàn cảnh mới. + Tự thiết kế sơ đồ nguyên lí, bản vẽ kĩ thuật thề hiện cấu tạo, chức năng, của đối tượng kỹ thuật đang nghiên cứu. 4. Thiết bị: GV sẽ hướng dẫn HS sử dụng một số thiết bị khi học chủ đề: + Tròng kính viễn 1 Diop làm vật kính: giá 15 – 20 nghìn, có bán ở các tiệm kính mắt. + Kính lúp tiêu cự 2.5cm: giá 33-35 nghìn + Một ống PVC phi 60mm khoảng 1m + Một đầu nối thẳng phi 60mm + Một ống PVC phi 34mm khoảng 30cm

57 + Một đầu chuyển bậc 60-42 + Hai đai sắt + Băng dính xốp, băng dính 2 mặt và các loại băng dính khác + Một vỏ lon bia hay nước ngọt + Một tripod 5. Tiến trình dạy học: Hoạt động 1: XÁC ĐỊNH YÊU CẦU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO KÍNH THIÊN VĂN ĐƠN GIẢN (1 tiết) a. Mục đích của hoạt động - Nêu được nguyên lí hoạt động của kính thiên văn đơn giản; - Xác định được nhiệm vụ dự án là thiết kế, chế tạo kính thiên văn đơn giản với các yêu cầu: (1) Hoạt động của kính thiên văn có vận dụng kiến thức về sự tạo ảnh của vật qua hệ thấu kính và công thức tính số phóng đại của kính. (2) Chế tạo từ những vật liệu dễ kiếm, rẽ tiền. (3) Kính thiên văn đơn giản có khả năng quan sát được những vật ở xa, có số bội giác lớn. - Liệt kê được các tiêu chí đánh giá sản phẩm, từ đó định hướng thiết kế sản phẩm dự án. b. Nội dung hoạt động GV cho học sinh xem một vài video về quá trình sử dụng kính thiên văn để nghiên cứu về các hành tinh. Từ đó giới thiệu nhiệm vụ dự án là thiết kế, chế tạo kính thiên văn đơn giản với các yêu cầu: (1) Hoạt động của kính thiên văn có vận dụng kiến thức về sự tạo ảnh của vật qua hệ thấu kính và công thức tính số phóng đại của kính. (2) Chế tạo từ những vật liệu dễ kiếm, rẽ tiền. (3) Kính thiên văn đơn giản có khả năng quan sát được những vật ở xa, có số bội giác lớn. - GV giao nhiệm vụ cho HS thực hiện dự án Thiết kế, chế tạo kính thiên văn đơn giản dựa trên kiến thức về sự tạo ảnh qua hệ thấu kính và công thức tính số bội giác của kính thiên văn - GV thông báo, phân tích và thống nhất với học sinh các tiêu chí đánh giá của kính thiên văn đơn giản. - GV hướng dẫn HS về tiến trình dự án và yêu cầu HS ghi nhận vào nhật kí học tập.  Bước 1. Nhận nhiệm vụ  Bước 2. Tìm hiểu kiến thức kĩ năng liên quan  Bước 3. Lập bản phương án thiết kế và báo cáo.

58  Bước 4. Làm sản phẩm  Bước 5. Báo cáo và đánh giá sản phẩm - GV giao nhiệm vụ cho các nhóm tìm hiểu kiến thức và kĩ năng liên quan trước khi lập bản thiết kế sản phẩm. c. Sản phẩm học tập của học sinh – Bảng tổng kết nguyên lí hoạt động của kính thiên văn đơn giản; – Bảng tiêu chí đánh giá sản phẩm cho kính thiên văn đơn giản; – Bản ghi nhận nhiệm vụ, kế hoạch dự án và phân công công việc. d. Cách thức tổ chức Tổ chức nhóm học tập GV tổ chức cho HS hoạt động theo nhóm dự án từ 5 - 6 HS. Mỗi nhóm bầu nhóm trưởng, thư kí. Đặt vấn đề – giao nhiệm vụ học tập GV chiếu cho HS xem 2 đoạn video khác nhau dùng kính thiên văn để quan sát, nghiên cứu các thiên thể. GV: Kính thiên văn có công dụng gì? HS: Để quan sát các vật ở rất xa. GV: Vậy nguyên lí hoạt động của kính thiên văn như thế nào? Hãy thiết kế và chế tạo một chiếc kính thiên văn đơn giản từ những vật liệu đơn giản dễ tìm. HS: Các nhóm ghi nhận nhiệm vụ. Tìm hiểu sơ lƣợc về nguyên lí hoạt động của kính thiên văn Nguyên lí hoạt động chính của kính thiên văn quang học dựa vào hiện tượng nào? Hiện tượng đó xảy ra như thế nào? GV yêu cầu HS truy cập internet để tự tìm hiểu về nguyên lí hoạt động của kính thiên văn quang học. Thống nhất tiến trình dự án GV đặt vấn đề: Để hoàn thành hiệu quả nhiệm vụ học tập này cần thực hiện theo tiến trình như thế nào? GV thông báo tiến trình và hướng dẫn HS, thống nhất cùng HS kế hoạch dự án. Bảng 2.6: Kế hoạch dự án Thiết kế, chế tạo kính thiên văn đơn giản Hoạt động chính Thời lƣợng Hoạt động 1: Giao nhiệm vụ dự án Tiết 1 Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và 1 tuần (HS tự học ở nhà theo nhóm). chuẩn bị bản thiết kế sản phẩm để báo cáo. Hoạt động 3: Báo cáo phương án thiết kế.

Tiết 2

Hoạt động 4: Chế tạo, thử nghiệm sản phẩm

1 tuần (HS tự làm ở nhà theo nhóm).

Hoạt động 5: Triển lãm, giới thiệu sản phẩm.

Tiết 3

59 Thống nhất tiêu chí đánh giá – GV đặt vấn đề: Làm thế nào để đánh giá sản phẩm học tập là một kính thiên văn đơn giản? GV nhấn mạnh cần phải có bản tiêu chí đánh giá để định hướng cũng như đánh giá công bằng. GV và HS thống nhất các tiêu chí đánh giá và tỉ lệ điểm Bảng 2.7 Bảng 2.7. Tiêu chí đánh giá quá trình hoạt động thực hiện dự án thiết kế, chế tạo kính thiên văn đơn giản. TT Tiêu chí Điểm Bài báo cáo kiến thức (15) 1

Đầy đủ nội dung cơ bản về kính thiên văn

Bài trình chiếu có màu sắc hài hòa, bố cục hợp lí, trình bày khoa học.

Bản phƣơng án thiết kế (30) 3

Đầy đủ nội dung theo yêu cầu: bản vẽ, cơ sở khoa học, nguyên lí hoạt động, thông số kĩ thuật (loại vật liệu, chiều dài của ống…)

Poster chiếu có màu sắc hài hòa, bố cục hợp lí hoặc hình vẽ đúng, đẹp.

Kính thiên văn đơn giản (30) 5

Kính có nguyên lí hoạt động dựa trên sự tạo ảnh của vật qua hệ thấu kính

Kính được thiết kế từ nguyên vật liệu dễ kiếm.

Kính sử dụng đơn giản, tiện lợi

Kính có các thông số kĩ thuật cơ bản: kích thước, số bội giác,… phù hợp.

Kính có hình thức đẹp.

Bài báo cáo sản phẩm có màu sắc hài hòa, bố cục hợp lí.

Kĩ năng thuyết trình (15) 11

Trình bày thuyết phục.

Trả lời được câu hỏi phản biện.

Tham gia đóng góp ý kiến, đặt câu hỏi phản biện cho nhóm báo cáo.

Kĩ năng làm việc nhóm (10) 14

Kế hoạch có tiến trình và phân công nhiệm vụ rõ ràng và hợp lí.

Mỗi thành viên tham gia đóng góp ý tưởng, hợp tác hiệu quả để hoàn thành dự án.

Tổng số điểm: 100 điểm

60 Giao nhiệm vụ tìm kiếm kiến thức và kĩ năng nền - GV thông báo chủ đề kiến thức nền cần tìm hiểu. Chủ đề 1: Hệ thấu kính Chủ đề 2: Kính thiên văn - GV giao nhiệm vụ cho mỗi nhóm. Phát phiếu học tập 1 + Hình thức trình bày: Báo cáo bằng miệng hoặc dùng bảng phụ hoặc PowerPoint + Thời gian báo cáo và trả lời câu hỏi cho mỗi nhóm: 6 phút + Sau khi nghe các nhóm báo cáo, có phần kiểm tra đánh giá. Hoạt động 2: NGHIÊN CỨU KIẾN THỨC NỀN VÀ XÂY DỰNG BẢN THIẾT KẾ KÍNH THIÊN VĂN ĐƠN GIẢN (1 tuần ở nhà) A. Mục đích: Sau hoạt động này, HS có khả năng: 1. Trình bày được công dụng và cấu tạo của kính thiên văn; 2. Trình bày được quá trình tạo ảnh qua hệ thấu kính cũng như qua kính thiên văn; 3. Vận dụng công thức tính số bội giác của kính thiên văn để tính được số bội giác trong một số trường hợp. 4. Chỉ ra được những kiến thức và thông tin cần thiết để thiết kế kính thiên văn theo yêu cầu. 5. Xây dựng được bản thiết kế kính thiên văn đơn giản theo yêu cầu. B. Nội dung: - Trong 1 tuần, HS tìm hiểu các chủ đề kiến thức. Chủ đề 1: Hệ thấu kính Chủ đề 2: Kính hiển vi - HS xây dựng bản thiết kế kính thiên văn đơn giản theo yêu cầu. - HS chuẩn bị nội dung báo cáo về kiến thức nền và bản thiết kế đã thực hiện vào tiết học tiếp theo trên lớp (hình thức HS báo cáo theo nhóm. GV và bạn học phản biện). C. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh: - Bài báo cáo của phiếu học tập 1. - Bản ghi nhận ý kiến đóng góp của bạn học và các câu hỏi, ý kiến nhận xét của nhóm bạn. - Đưa ra phương án thiết kế cho kính thiên văn. - Hoàn thành phiếu học tập 2.

61 D. Phƣơng thức tổ chức hoạt động: - Các thành viên trong nhóm đọc bài 30, 34 trong sách giáo khoa Vật lí lớp 11 cơ bản để tìm hiểu về sự tạo ảnh của vật qua hệ thấu kính và kính thiên văn. - HS các nhóm tìm hiểu thêm trên internet về mô hình thiết kế kính thiên văn để lựa chọn một bản thiết kế phù hợp cho nhóm mình. - HS làm việc nhóm: ● Chia sẻ với các thành viên khác trong nhóm về kiến thức đã tìm hiểu được. Ghi tóm tắt lại các kiến thức vào vở cá nhân. ● Vẽ bản vẽ thiết kế sản phẩm kính thiên văn. Trình bày bản thiết kế trên giấy A0 hoặc bài trình chiếu Powerpoint. ● Chuẩn bị bài trình bày là bản thiết kế, giải thích nguyên lí hoạt động của kính. - GV đôn đốc các nhóm thực hiện nhiệm vụ và hỗ trợ nếu cần. Hoạt động 3: TRÌNH BÀY VÀ BẢO VỆ PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ KÍNH THIÊN VĂN ĐƠN GIẢN (Tiết 2) A. Mục đích: Sau hoạt động này, HS có khả năng: 1. Mô tả được bản thiết kế kính thiên văn đơn giản; 2. Vận dụng sơ đồ quá trình tạo ảnh của vật qua hệ thấu kính để lí giải và bảo vệ cơ sở khoa học và nguyên tắc hoạt động đã lựa chọn trong phương án thiết kế kính thiên văn đơn giản; 3. Lựa chọn phương án thiết kế tối ưu để thi công sản phẩm. B. Nội dung: - GV tổ chức cho HS từng nhóm trình bày phương án thiết kế kính thiên văn đơn giản; - GV tổ chức hoạt động thảo luận cho từng thiết kế: các nhóm khác và GV nêu câu hỏi làm rõ, phản biện và góp ý cho bản thiết kế; nhóm trình bày trả lời câu hỏi, lập luận, bảo vệ quan điểm hoặc ghi nhận ý kiến góp ý phù hợp để hoàn thiện bản thiết kế; - GV chuẩn hoá các kiến thức liên quan cho HS; yêu cầu HS ghi lại các kiến thức vào vở và chỉnh sửa phương án thiết kế (nếu có). C. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh: - Bản thiết kế. - Bản ghi nhận ý kiến đóng góp, các câu hỏi của giáo viên và nhóm bạn. D. Phƣơng thức tổ chức hoạt động: Mở đầu – Tổ chức báo cáo - GV thông báo tiến trình của buổi báo cáo.

62 + Thời gian báo cáo của mỗi nhóm: 3 phút + Thời gian đặt câu hỏi và trao đổi: 3 phút + Trong khi nhóm bạn báo cáo, mỗi HS ghi chú về ý kiến nhận xét và đặt câu hỏi tương ứng. - GV thông báo về các tiêu chí đánh giá cho bản thiết kế. * GV có thể hướng dẫn HS sử dụng bảng tiêu chí đánh giá để đánh giá nhóm khác Báo cáo - Nhóm HS báo cáo, ghi nhận và trả lời câu hỏi phản biện. - GV nhận xét. - GV sử dụng phiếu đánh giá để đánh giá phần trình bày của HS. Tổng kết và dặn dò - GV đánh giá về phần báo cáo của các nhóm dựa trên các tiêu chí + Nội dung; + Hình thức bài báo cáo; + Kĩ năng thuyết trình (trình bày và trả lời câu hỏi). - GV yêu cầu HS tổng hợp các góp ý của GV và các nhóm, điều chỉnh bản thiết kế và lựa chọn phương án thiết kế tối ưu. - GV thông báo nhiệm vụ hoạt động học tập kế tiếp: thi công và báo cáo sản phẩm. Hoạt động 4: CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM KÍNH THIÊN VĂN ĐƠN GIẢN (HS làm việc ở nhà hoặc trên phòng thí nghiệm - 1 tuần) A. Mục đích: Sau hoạt động này, HS có khả năng: 1. Chế tạo được kính thiên văn đơn giản dựa trên phương án thiết kế tối ưu đã lựa chọn; 2. Thử nghiệm sản phẩm và điều chỉnh; B. Nội dung: Học sinh làm việc theo nhóm trong thời gian 1 tuần để chế tạo kính thiên văn đơn giản, trao đổi với giáo viên khi gặp khó khăn. C. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh: - Kính thiên văn đơn giản - Bản thiết kế sau điều chỉnh (nếu có). - Bài báo cáo quá trình và kinh nghiệm chế tạo kính thiên văn đơn giản tự chế.

63 D. Phƣơng thức tổ chức hoạt động: Bước 1. HS tìm kiếm, chuẩn bị các vật liệu dự kiến; Bước 2. HS lắp đặt các thành phần của kính theo bản thiết kế; Bước 3. HS thử nghiệm hoạt động của kính, so sánh với các tiêu chí đánh giá sản phẩm (Phiếu đánh giá số 1). HS điều chỉnh lại thiết kế, ghi lại nội dung điều chỉnh và giải thích lý do (nếu cần phải điều chỉnh); Bước 4. HS hoàn thiện bảng ghi danh mục các vật liệu và tính giá thành chế tạo sản phẩm; Bước 5. HS hoàn thiện sản phẩm; chuẩn bị bài giới thiệu sản phẩm. GV đôn đốc, hỗ trợ các nhóm trong quá trình hoàn thiện các sản phẩm. Hoạt động 5: TRÌNH BÀY SẢN PHẨM “KÍNH THIÊN VĂN ĐƠN GIẢN” VÀ THẢO LUẬN (Tiết 3 – 45 phút) A. Mục đích: HS giới thiệu được về sản phẩm kính thiên văn đơn giản đáp ứng được các tiêu chí đánh giá sản phẩm đã đặt ra; biết thuyết trình, sử dụng sản phẩm, đưa ra ý kiến nhận xét, phản biện, giải thích được bằng các kiến thức liên quan; Có ý thức về cải tiến, phát triển sản phẩm. B. Nội dung: - Các nhóm trưng bày sản phẩm trước lớp; - Các nhóm lần lượt báo cáo sản phẩm và trả lời các câu hỏi của GV và các nhóm bạn. - Các nhóm tiến hành sử dụng được sản phẩm theo yêu cầu. - Đề xuất phương án cải tiến sản phẩm. C. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh: - Bản đề xuất cải tiến kính thiên văn đơn giản tự chế. - Hồ sơ học tập hoàn chỉnh của dự án “Thiết kế, chế tạo kính thiên văn đơn giản”. D. Phƣơng thức tổ chức hoạt động: GV tổ chức buổi báo cáo sản phẩm kính thiên văn đơn giản tự chế theo 3 bước: 1. Báo cáo Nội dung báo cáo của mỗi nhóm - Tiến trình chế tạo sản phẩm – Kết quả các lần thử nghiệm – Phương án thiết kế cuối cùng - Cách sử dụng kính thiên văn đơn giản tự chế.

64 2. Thử nghiệm sản phẩm – HS dùng kính thiên văn đơn giản tự chế để quan sát các vật rất xa mà mắt thường không nhìn rõ được. – GV

và HS ghi nhận vào phiếu đánh giá kính thiên văn đơn giản tự chế cho các

nhóm. 3. Tổng kết, đánh giá dự án trong lớp – HS và GV nhận xét về sản phẩm kính thiên văn đơn giản. - Khuyến khích các nhóm nêu câu hỏi cho nhóm khác. – GV

tổng kết và đánh giá chung về dự án.

+ Kiến thức, kĩ năng liên quan đến kính thiên văn. + Quá trình thiết kế và chế tạo sản phẩm + Kĩ năng làm việc nhóm + Kĩ năng trình bày, thuyết phục …. - GV nhận xét và công bố kết quả chấm sản phẩm theo tiêu chí của Phiếu đánh giá - GV yêu cầu HS thực hiện nhiệm vụ cuối dự án: Hoàn thành hồ sơ dự án. GV có thể nêu câu hỏi lấy thông tin phản hồi: + Các em đã học được những kiến thức và kỹ năng nào trong quá trình triển khai dự án này? + Điều gì làm em ấn tượng nhất/nhớ nhất khi triển khai dự án này? 6. Tài liệu hƣớng dẫn Stem: Tài liệu hƣớng dẫn chế tạo và lắp ráp một kính thiên văn khúc xạ đơn giản

I. Nguyên lý hoạt động của kính thiên văn khúc xạ: 1. Cấu tạo và nguyên lý: a. Cấu tạo: Gồm 1 thấu kính hội tụ có tiêu cự dài (vật kính-thấu kính hướng về phía vật quan sát) và 1 thấu kính hội tụ có tiêu cự ngắn (thị kính - nơi đặt mắt vào). Hai kính được lắp đồng trục ở hai đầu của một ống hình trụ. Khoảng cách giữa chúng có thể thay đồi được.

b. Nguyên lí: Vật kính O1 có tác dụng tạo một ảnh thật ngược chiều của vật. Tiêu cự f1 của vật kính càng lớn thì kích thước của ảnh thật càng lớn. Tuy nhiên khi nhìn trực tiếp ảnh thật này bằng mắt ta sẽ thấy ảnh rất nhoè (vì mắt không điều tiết được) và ảnh “bị giới hạn” bên trong vật kính. Để có thể quan sát ảnh thật này một cách rõ nét ta sẽ sử dụng thị kính O2 như một kính lúp để “đẩy” ảnh này ra xa vô cực cho mắt có thể nhìn rõ, đồng thời khi đặt sát mắt vào thị kính ta sẽ thấy ảnh “đầy tầm mắt” chứ không bị bó hẹp. Tiêu cự f2 của thị kính càng ngắn thì mắt càng có thể đặt gần sát ảnh thật ở trên mà vẫn nhìn rõ. =>Tóm lại, f1 càng lớn (ảnh thật của vật càng lớn) và f2 càng ngắn (mắt càng đặt sát ảnh thật) thì độ bội giác (phóng to) của kính thiên văn càng lớn.

2. Một số công thức đơn giản cần biết: - Công thức tính độ bội giác G của kính thiên văn:

- Chiều dài l của kính = khoảng cách giữa vật kính và thị kính:

Đây là chiều dài của kính lúc bạn ngắm trăng hay các vật thể ở rất xa (vô cực). Nếu bạn dùng kính thiên văn để quan sát ở gần (khoảng cách d< 100 m) thì chiều dài của kính lúc này là:

66 Ngoài ra bạn cần biết: -Thấu kính được bán ngoài tiệm kính mắt thường được cho thông số dưới dạng độ tụ D (“độ” hay điốp-dp). Công thức quy đổi giữa độ tụ và tiêu cự là:

-Thị kính và kính lúp thường được cho thông số dưới dạng độ bộ giác G ( VD: 5x). Công thức quy đổi giữa độ bội giác của kính lúp và tiêu cự là:

II. Nguyên vật liệu Vật liệu Mắt kính viễn +1dp D=65mm Kính lúp có tiêu cự ngắn (độ phóng đại lớn) Đoạn ống PVC Φ60 dài Đầu nối thẳng Φ60 Đoạn ống PVC Φ34 (hoặc Φ48-42-34-27-21 tùy theo đường kính thị kính). Đầu nối chuyển bậc 60- 42 (lớn hơn đoạn ống 30cm một bậc). Hai đai sắt Φ60 Băng dính xốp, băng dính 2 mặt và các loại băng dính khác tripod máy ảnh (để làm chân đế-mount cho KTV) vỏ lon bia hay nước ngọt

Số lượng

Giá tiền

1 cái 1 cái 1m 1 cái

20k 30k

30cm

50k

1 cái 2 cái

12k 5k

1 cái 1 cái

67 III. Lắp ráp: Nguyên lý thực hiện rất đơn giản: chỉ cần làm cho vật kính và thị kính nằm trên cùng một trục và có khoảng cách nhìn rõ theo lý thuyết giữa hai thấu kính là f1 + f2. Để tinh chỉnh tìm khoảng nhìn rõ và do có thể không biết chính xác được tiêu cự của các thấu kính nên cần làm khoảng cách giữa hai thấu kính thay đổi được trong khoảng f1 + f2 . Bước 1: Lắp ráp vật kính - Cắt vỏ lon bia tầm 3-4 cm. - Sau đó quấn thêm băng dính, giấy bìa vào ống nối phi 60mm sao cho khít vừa lon bia. - Đặt mắt kính viễn lên ống nối thẳng rồi lắp vỏ lon bia vào để giữ chặt vật kính. Đề phòng vật kính bị roi khi đang sử dụng, lon bia phải chặt khít.

Bước 2: Lắp ráp bộ phận lấy nét-Focuser: - Trước tiên dùng băng dính xốp để ướm thử xem cần bao nhiêu lớp để chèn vào ống phi 34 mm và đầu nối chuyển bậc.

68 - Sau đó dùng thêm băng dính xốp, giấy bìa… cắt ra rồi dán lại với nhau để hoàn chỉnh miếng đệm. Dán thêm băng dính trơn hoặc băng dính xanh nếu cần để có đủ ma sát giúp ống phi 34mm có thể tịnh tiến dễ dàng.

- Dán miếng đệm vào bên trong lòng phần phi 42mm của đầu nối chuyển bậc. - Lắp ống phi 34mm vào.

- Cuối cùng lắp thị kính vào ống phi 34mm, dùng băng dính xốp để chèn nếu cần. Bước 3: Lắp ráp thân kính: - Bạn hãy lắp Focuser và vật kính vào ống phi 60mm, rồi đo chiều dài tối đa và tối thiểu của toàn bộ kính. - Để gắn kính thiên văn với tripod dùng miếng đệm có ren. Cưa đôi đoạn ống nhựa PVC phi 60mm vừa cắt theo chiều dọc rồi khoan lỗ D=6mm ở giữa. Lỗ này để gắn kính và tripod. - Gắn kính thiên văn và tripod lại. - Đặt thân kính lên miếng đệm rồi dùng 2 đai sắt siết chặt miếng đệm với thân kính. Chú ý tính toán vị trí của miếng đệm so với thân kính sao cho cân bằng.

PL1 PHỤ LỤC PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1 CHỦ ĐỀ MÁY CHIẾU MINI Họ và tên……………………………nhóm……………………lớp……….. Em hãy hoàn thành các câu hỏi sau: Câu 1: Thấu kính mỏng có……….loại, đó là:………………………………………….. Làm sao để phân biệt hai loại thấu kính này? ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Câu 2: Công thức tính tiêu cự của thấu kính: ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Câu 3: Công thức tính độ tụ của thấu kính: ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Câu 4: Công thức thấu kính (Mối liên hệ giữa f, d, d’): ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Câu 5: Vẽ ảnh của vật AB đặt vuông góc với thấu kính hội tụ trong các trường hợp: AB đặt trong tiêu điểm, tại tiêu điểm vật, ngoài tiêu điểm. ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………….. Câu 6: Vẽ ảnh của vật AB đặt vuông góc với thấu kính phân kỳ trong các trường hợp: AB đặt trong tiêu điểm, tại tiêu điểm ảnh, ngoài tiêu điểm. ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………

PL2 ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2 CHỦ ĐỀ MÁY CHIẾU MINI Họ và tên…………………………………………….nhóm………………….. Câu 1. Cho thấu kính hội tụ tiêu cự 20cm. Vật thật đặt trên trục chính, cách thấu kính 30cm. Tìm vị trí của ảnh và độ phóng đại ảnh. ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Câu 2. Cho thấu kính phân kỳ tiêu cự -20cm. Vật đặt trên trục chính, cách thấu kính 30cm. Tìm vị trí của ảnh và độ phóng đại ảnh. ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Câu 3. Xác định loại thấu kính, tiêu điểm và vị trí đặt thấu kính. S

S’ Câu 4. Một vật sáng đặt trên trục chính, trước thầu kính và cách quang tâm 20 cm. Thấu kính cho ảnh ảo lớn gấp 2 lần vật. Thấu kính đã cho là loại gì? Xác định tiêu cự của thấu kính đó. ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………

PL3 ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Câu 5. Một vật sáng đặt trên trục chính, trước thầu kính và cách quang tâm 20 cm. Thấu kính cho ảnh thật lớn gấp 2 lần vật. Thấu kính đã cho là loại gì? Xác định tiêu cự của thấu kính đó. ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… PHIẾU HỌC TẬP SỐ 3 CHỦ ĐỀ MÁY CHIẾU MINI Tên nguyên vật liệu

Vai trò (dùng làm gì?)

Hình vẽ sơ đồ thiết kế Sơ đồ tạo ảnh:

Sơ đồ mô hình:

PL4

PHIẾU CÂU HỎI ĐÁNH GIÁ BÁO CÁO BẢN THIẾT KẾ SẢN PHẨM MÁY CHIẾU MINI 1. Các em sử dụng loại thấu kính gì? 2. Tại sao sử dụng thấu kính hội tụ mà không sử dụng thấu kính phân kỳ? 3. Thấu kính các em dùng có tiêu cự bao nhiêu? 4. Cơ sở nào để em xác định tiêu cự của thấu kính? 5. Dự kiến hình ảnh thu được gấp bao nhiêu lần hình ảnh gốc? 6. Hình ảnh thu được có chiều như thế nào so với hình ảnh ở điện thoại? 7. Muốn hình ảnh nhìn được (thuận chiều người xem) thì phải chú ý bố trí vật liệu thế nào? 8. Dựa vào kiến thức gì để em xác định được vị trí đặt vật, đặt thấu kính? 9. Các nguyên vật liệu cần dùng? Bản tổng hợp giá thành sản phẩm. 10. Em cảm thấy khó khăn nhất ở phần nào? *Dự đoán những khó khăn học sinh có thể gặp phải : - Không tính toán được vị trí đặt vật và thấu kính cũng như thấu kính và màn quan sát dẫn đến hình ảnh quan sát không rõ nét. - Trong quá trình chế tạo không đảm bảo buồng tối dẫn đến hình ảnh mờ. - Sử dụng loại thấu kính có độ phóng đại nhỏ dẫn đến hình ảnh thu được nhỏ. - Hình ảnh quan sát ngược chiều. PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1 CHỦ ĐỀ KÍNH THIÊN VĂN Họ và tên……………………………nhóm……………………lớp……….. Câu 1: Trong thực tế đời sống để quan sát những vật ở xa mà mắt thường không nhìn thấy được thì người ta sử dụng dụng cụ quang học nào? ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………

PL5 Câu 2: Nêu công dụng và cấu tạo của dụng cụ quang học trên? ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Câu 3: Quá trình tạo ảnh qua kính thiên văn xảy ra như thế nào? Để quan sát các vật ở rất xa một cách rõ nét thì nên đặt vật hay kính như thế nào cho phù hợp? ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………….. Câu 4: Viết công thức tính số bội giác của kính trong trường hợp trên? ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Câu 5: Vẽ ảnh của vật tạo bởi kính thiên văn khi ngắm chừng ở vô cực và ở cực cận. ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Câu 6: Một kính thiên văn dùng trong nhà trường có tiêu cự f1 = 1m, thị kính là một thấu kính hội tụ có tiêu cự f2 = 4cm. Tính khoảng cách giữa hai kính và số bội giác của kính thiên văn khi ngắm chừng ở vô cực.

PL6 ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2 CHỦ ĐỀ KÍNH THIÊN VĂN BẢN THIẾT KẾ KÍNH THIÊN VĂN ĐƠN GIẢN Nhóm:…………………………………….. Hình ảnh bản thiết kế:

Mô tả thiết kế và giải thích: .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................

PL7 Các nguyên vật liệu và dụng cụ sử dụng: ST T

Tên nguyên vật liệu, dụng cụ

Số lƣợng dự kiến

Quy trình thực hiện dự kiến: Các bƣớc

Nội dung

Thời gian dự kiến

PL8 PHIẾU CÂU HỎI ĐÁNH GIÁ BÁO CÁO BẢN THIẾT KẾ SẢN PHẨM KÍNH THIÊN VĂN 1. Các em sử dụng mấy thấu kính và loại thấu kính gì để chế tạo kính thiên văn? 2. Các các thấu em sử dụng giống hay khác nhau ở những điểm nào? 3. Các thấu kính các em dùng có tiêu cự bao nhiêu? 4. Cơ sở nào để em xác định tiêu cự của thấu kính? 5. Dự kiến kính thiên văn em chế tạo có số bội giác bao nhiêu? Dựa vào đâu các em có thể xác định được số bội giác của kính? 6. Hình ảnh nhìn qua kính có chiều như thế nào so với hình ảnh thật? 7. Tại sao phải thay đổi khoảng cách giữa vật kính và thị kính khi quan sát? 8. Các nguyên vật liệu cần dùng? Bản tổng hợp giá thành sản phẩm như thế nào? 9. Có thể thay thế vật liệu trên bằng các vật liệu khác được hay không? Đó là những vật liệu nào? 10. Em cảm thấy khó khăn nhất ở phần nào? Bản tổng hợp đánh giá bản thiết kế sản phẩm (Dành cho GV) Lớp:…………………. Bản thiết kế phải có đủ 2 phần: Bản vẽ kỹ thuật và bản thiết kế mô phỏng (+ bản liệt kê các nguyên vật liệu, giá thành) Điểm tối đa

STT

Tiêu chí

Chỉ rõ nguyên lý hoạt 4 động của sản phẩm Bản thiết kế rõ ràng,

khoa học, có liệt kê 3 các nguyên vật liệu đã sử dụng.

Trình bày khoa học, 2 hấp dẫn

Hiệu quả làm việc 1 nhóm.

Tổng điểm

Điểm đạt được Nhóm 1

Nhóm 2

Nhóm 3

Nhóm 4

Ghi chú

PL9 Bản tổng hợp đánh giá bản thiết kế sản phẩm (Dành cho HS) Nhóm đánh giá:…………………………………………………..Lớp:…….....

STT

Điểm tối đa

Tiêu chí

Chỉ rõ nguyên lý hoạt

động của sản phẩm Bản thiết kế rõ ràng, khoa học, có liệt kê

các nguyên vật liệu đã sử dụng.

Ghi chú

Nhóm

….

Trình bày khoa học, 2 hấp dẫn

Hiệu quả làm việc 1 nhóm.

Tổng điểm

Điểm đạt được

Góp ý của nhóm em dành cho bản thiết kế của nhóm bạn

PHIẾU ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM (dành cho học sinh) Nhóm đánh giá:…………………………………… Tiêu chí đánh giá sản phẩm STT

Tiêu chí

Điểm tối Điểm đạt được đa Nhóm…

Hình thức sản phẩm đẹp, chắc chắn, gọn 2 gàng, dễ sử dụng

Lớp:………….

Nhóm….. Nhóm…

Nhóm

PL10 Sản phẩm cho hình

ảnh rõ nét Trình bày hấp dẫn,

trả lời câu hỏi tốt Hoạt động nhóm tốt

3 3 2

Tổng điểm

Nhóm em có góp ý gì cho nhóm bạn?

Điểm cụ thể các nhóm: Tiêu chí

Điểm đạt được Nhóm …..

1 2 3 4 Tổng

Ghi chú

Nhóm…

Nhóm….

Nhóm…….

Nhóm…… .

69 2.4. Xây dựng bộ công cụ đánh giá cho từng chủ đề 2.4.1. Đánh giá chủ đề máy chiếu mini Đánh giá năng lực sáng tạo của học sinh trong chủ đề máy chiếu mini thông qua bảng 2.8 Bảng 2.8. Bảng mô tả tiêu chí và mức độ đánh giá NLST chủ đề 1. Mức độ

Tiêu chí đánh giá Mức 3

Mức 2

Mức 1

1. Tìm ra những vấn đề Phát hiện ra vấn Phát hiện ra vấn Không phát hiện mới, tình huống mới đề là trong thực tế đề là trong thực tế ra được các vấn trong thực tiễn và đề cuộc sống người cuộc sống người đề, tình huống xuất phương án giải ta có thể phóng to ta có thể phóng to mới là máy chiếu quyết đúng, hệ thống những hình ảnh, những hình ảnh, có tác dụng tạo ra mới mang lại hiệu quả; những đoạn video những đoạn video hình ảnh lớn hơn [tương ứng với biểu …nhờ dùng các hiện sáng tạo (a). máy chiếu và đề xuất được phương án dùng thấu kính

…nhờ dùng các máy chiếu nhưng không đề xuất được phương án

hình ảnh ban đầu mà chỉ nghe theo sự hướng dẫn của giáo viên.

mỏng để chế tạo giải quyết hiệu một máy chiếu quả, sáng tạo là mini đơn giản có dùng thấu kính thể dùng khi cần mỏng (bộ phận thiết như xem chính phóng to phim tại nhà ảnh). chẳng hạn. 2. Thiết kế được sơ đồ, Đưa ra được thiết Đưa ra được thiết Không bản vẽ thể hiện nguyên lý cấu tạo và hoạt động, vận hành của hệ thống mới; [tương ứng với biểu hiện sáng tạo (e) và (g)].

kế hợp lý và phù hợp gồm sơ đồ nguyên lí hoạt động và sơ đồ mô hình của máy chiếu mini, bản thiết kế rõ ràng, khoa học, có liệt kê các nguyên vật

đưa

được thiết kế về nguyên lí hoạt động và cấu tạo của máy chiếu mini.

70 liệu đã sử dụng. liệu đã sử dụng dựa trên sự tự tìm nhưng dựa trên tòi khám phá mà những tìm hiểu, không dựa vào bất gợi ý có sẵn hoặc cứ thiết kế nào có bắt chước một hệ thống do người khác đã thực hiện rồi và cải tiến

sẵn.

mới, khắc phục nhược điểm cũ. 3. Tìm ra các giải pháp kháo sát, đo đạc mới, đảm bảo tính hiệu quả nhưng dễ thực hiện, đảm bảo tính chính xác; [tương ứng với biểu

Đưa ra được các giải pháp khảo sát, đo đạt mới như sử dụng loại thấu kính hội tụ hay phân kì có độ

hiện (b)]

tụ bao nhiêu, sử tụ bao nhiêu, sử dụng hộp giấy có dụng hộp giấy có

Không đưa ra được giải pháp tính toán, đo đạc xác định các khoảng cách d, d’, f cho phù hợp.

kích thước như kích thước như thế nào, có thể thế nào, có thể chiếu lên màng chiếu lên màng ảnh như thế nào, ở cách thấu kính của máy chiếu bao xa… và kiểm chứng rõ ràng các

ảnh như thế nào, ở cách thấu kính của máy chiếu bao xa…nhưng không kiểm chứng được.

vấn đề trên bằng cách dùng các công thức D = và

1 f

1 1 1 = + '. f d d

4. Tìm ra các thiết bị, Sử dụng được các Nắm được các Không nắm rõ các vật liệu mới thay thế thiết bị thay thế thiết bị cần thiết là thiết bị cần sử cho thiết bị, vật liệu cũ ngoài các thiết bị phải có thấu kính dụng cho hệ

71 nhưng vẫn đảm bảo tính đã có trong hướng hội tụ và hộp làm thống, giáo viên hiệu quả cao và tiết dẫn đảm bảo tính vỏ máy chiếu và giao vật liệu gì sử kiệm; [tương ứng với hiệu quả cao, tiết cách chế tạo máy dụng vật liệu đó. biểu hiện (b), (c), (d)].

kiệm và có tính chiếu mini. Biết thẩm mỹ. Ví dụ sử dụng các vật như có thể thay liệu thay thế thế một thấu kính nhưng chỉ có thể bằng hệ thấu kính chấp nhận sử hoặc có thể tự làm dụng

được

mà

giá đở điện thoại tính hiệu quả chưa theo các kiểu khác được đề cao. nhau. 5. Đề xuất giải pháp thiết kế mới cho hệ thống kỹ thuật đã có, thay đổi một số chi tiết

Đề xuất được giải pháp thiết kế mới cho máy chiếu mini hoạt động

Có đưa ra được các giải pháp thiết kế mới cho máy chiếu mini nhưng

Không đề xuất được giải pháp thiết kế mới cho máy chiếu mini.

thiết kế nhằm tăng hiệu hiệu quả hơn, tiện không hiệu quả. quả cho hệ thống kỹ lợi hơn. Ví dụ như thuật; [tương ứng với làm thế nào để có biểu hiện (d)] thể dễ dàng thay đổi khoảng cách từ điện thoại đến thấu kính. 6. Tiến hành thực hiện Tự tiến hành thi Tiến hành thi Không tiến hành giải pháp thi công, chế công nhanh, gọn, công được nhưng thi công được tạo nhằm mang lại lợi tiết kiệm và hiệu cần có sự chỉ dẫn hoặc các bộ phận ích; [tương ứng với biểu quả. Sản phẩm hiện (c) và (d)]. hoàn chỉnh, các bộ phận được gắn kết với nhau chắc chắn, hình thức đẹp. Với khoảng cách 0,5m tính từ rạp chiếu phim đến

ban đầu của giáo viên. Sản phẩm hoàn chỉnh, các bộ phận được gắn kết với nhau chắc chắn. Với khoảng cách 0,5m tính từ rạp chiếu phim đến

được gắn kết với nhau nhưng chưa chắc chắn.

Với khoảng cách 0,5m tính từ rạp chiếu phim đến màn chiếu, Sản

72 màn chiếu, Sản màn chiếu, Sản phẩm phẩm cho ảnh rõ nét.

cho

hình

hình phẩm cho hình ảnh mờ. ảnh tương đối rõ. Sản phẩm cho ảnh

Sản phẩm cho ảnh Sản phẩm cho ảnh trên màn chiếu rõ trên màn chiếu rõ trên màn chiếu rõ nét và có kích nét và có kích nét và có kích thước tối đa nhỏ thước ít nhất 4,5 thước tối đa 4 lần hơn 3 lần màn lần màn hình điện màn hình điện hình điện thoại. thoại. 7. Vận dụng kiến thức Vận được học để giải quyết các vấn đề mới, tình huống mới trong thực tiễn liên quan đến ngành kỹ thuật;[tương ứng với biểu hiện (d)]

thoại. dụng

linh Vận dụng được Không vận dụng

hoạt và hiệu quả. Học sinh có thể chế tạo máy chiếu mini với nhiều loại thấu kính hội tụ có độ tụ khác

nhưng trong giới hạn những tình huống đơn giản và khá giống với bài học. Học sinh có thể

được vào thực tiễn. Không tự chế tạo được một máy chiếu mini để sử dụng.

nhau, kích thước chế tạo máy chiếu máy khác nhau và mini với một loại có thể xem ở các thấu kính hội tụ vị trí khác nhau có độ tụ nhất định, hoặc số phóng đại có thể xem ở một ảnh khác nhau. vị trí hoặc số Học sinh có thể phóng đại ảnh vận dụng kiến không đổi. thức đã học về sự tạo ảnh của vật qua thấu kính có thể chế tao được kính lúp, ống nhòm… 8. Kết hợp các thao tác tư duy (so sánh, phân tích, đánh giá) và các phương pháp phán đoán, mô hình giải

Tư duy phán đoán tốt, giảm thiểu tối đa những sai sót không cần thiết, tránh lảng phí và

Phán đoán được tình hình nhưng không đưa ra được phương hướng giải quyết

Không phán đoán được các tình huống có thể xảy ra trong quá trình tiến hành dẫn đến

73 quyết; [tương ứng với xử lý được các hiệu quả. Ví dụ các trường hợp hư biểu hiện (f)].

tình huống phát như có thể phán hỏng, phung phí sinh. Ví dụ như có đoán và giải thích nguyên liệu hay thể phán đoán và được tại sao hình sản phẩm cuối giải thích được tại ảnh sau khi chiếu cùng không hoạt sao hình ảnh sau mờ, ngược chiều động như mong khi chiếu mờ, nhưng không đưa muốn, ví dụ như ngược chiều và ra cách khắc phục máy chiếu không

9. Lập được nhiều phương án giải quyết cho một vấn đề thực tiễn và mang lại kết quả

đưa ra cách khắc được.

thể cho hình ảnh

phục.

phóng đại và độ rõ nét theo yêu cầu.

Tự đưa ra được các phương án thực tiễn, sáng tạo, độc đáo, hiệu

Đưa ra được một Chỉ thực hiện theo hoặc nhiều phương án có sẵn. phương án nhưng chỉ có một vài sự

tối ưu; [tương ứng với quả và đa dạng. khác biệt nhỏ biểu hiện (b) và (c)]. Vận dụng sự tạo không đáng kể so ảnh của vật qua với máy thấu kính có thể mini. lập được phương

chiếu

án để quan sát các vật nhỏ, các vật ở xa bằng thấu kính. Học sinh có thể thiết kế, chế tạo được kính kính 3D…

lúp,

2.4.2. Đánh giá chủ đề kính thiên văn Đánh giá năng lực sáng tạo của học sinh trong chủ đề kính thiên văn thông qua bảng 2.9

74 Bảng 2.9. Bảng mô tả tiêu chí và mức độ đánh giá NLST chủ đề 2. Tiêu chí đánh giá

Mức độ Mức 3

Mức 2

Mức 1

1. Tìm ra những vấn đề Phát hiện ra vấn Phát hiện ra vấn Không phát hiện mới, tình huống mới đề mới, tình đề mới, tình ra được các vấn trong thực tiễn và đề huống mới là có huống mới là có đề, tình huống xuất phương án giải thể quan sát rõ các thể quan sát rõ các mới là khi dùng quyết đúng, hệ thống thiên thể hay các thiên thể hay các kính thiên văn có mới mang lại hiệu quả; vật ở xa nhờ sử vật ở xa nhờ sử thể quan sát rõ các [tương ứng với biểu dụng các dụng cụ dụng các dụng cụ vật ở xa. Chỉ chấp hiện sáng tạo (a). quang học như quang học như nhận vấn đề giáo ống nhòm, kính thiên văn. Từ đó đề xuất được phương án thiết kế, chế tạo kính thiên văn từ các

ống nhòm, kính viên đưa ra. thiên văn. Nhưng không đề xuất được phương án thiết kế.

vật dụng đơn giản. 2. Thiết kế được sơ đồ, Đưa ra được thiết Đưa ra được thiết Không đưa ra bản vẽ thể hiện nguyên kế hợp lý và phù kế hợp lý và phù được bản thiết kế lý cấu tạo và hoạt động, hợp về sơ đồ hợp về sơ đồ sơ đồ nguyên lí vận hành của hệ thống mới; [tương ứng với biểu hiện sáng tạo (e) và (g)].

tạo ảnh và sơ đồ cấu tạo minh họa kính thiên văn ngay cả khi sử dụng tài liệu

nguyên lí của quá trình tạo ảnh và sơ đồ cấu tạo minh họa của kính thiên văn dựa trên sự tự

nguyên lí của quá trình tạo ảnh và sơ đồ cấu tạo minh họa của kính thiên văn nhưng dựa

tìm tòi khám phá mà không dựa vào bất cứ thiết kế nào có sẵn, không cần đến tài liệu hướng dẫn STEM.

trên những tìm hướng dẫn STEM. hiểu, gợi ý có sẵn hoặc bắt chước một hệ thống do người khác đã thực hiện rồi và cải tiến mới, khắc phục nhược điểm cũ, tham khảo tài

75 liệu hướng dẫn STEM. 3. Tìm ra các giải pháp Đưa ra được vấn Đưa ra được vấn Không

đưa

kháo sát, đo đạc mới, đề quan trọng cần đề quan trọng cần được giải pháp đảm bảo tính hiệu quả thiết khi thiết kế, thiết khi thiết kế, mới, chỉ trông chờ nhưng dễ thực hiện, chế tạo kính thiên chế tạo kính thiên vào sự hướng dẫn đảm bảo tính chính xác; văn là phải tính văn là phải tính của giáo viên. [tương ứng với biểu toán lựa chọn các toán lựa chọn các hiện (b)]

thấu kính hội tụ có thấu kính hội tụ tiêu cự phù hợp và có tiêu cự phù hợp khoảng cách giữa vật kính, thị kính có thể thay đổi, phù hợp với các tiêu cự trên để có thể quan sát được.

và khoảng cách giữa vật kính, thị kính có thể thay đổi, phù hợp với các tiêu cự trên để có thể quan sát

Vấn đề quan trọng được. Vấn đề nữa là vật kính và quan trọng nữa là thị kính phải được vật kính và thị ghép đồng trục. kính phải được Dùng các công ghép đồng trục thức tính tiêu cự nhưng không thể của thị kính và vật kiểm chứng được. kính, tính khoảng cách từ vật kính đến thị kính để kiểm ràng. 4. Tìm ra các thiết bị, vật liệu mới thay thế cho thiết bị, vật liệu cũ nhưng vẫn đảm bảo tính hiệu quả cao và tiết kiệm; [tương ứng với biểu hiện (b), (c), (d)].

chứng

rõ

Sử dụng được các thiết bị thay thế để chế tạo kính hiển vi mà không cần theo tài liệu hướng dẫn STEM giáo viên đã đưa

Nắm được các thiết bị cần thiết để chế tạo được kính hiển vi và cách chế tạo kính là phải sử dụng hai thấu kính hội

Không nắm rõ các thiết bị cần sử dụng cho hệ thống, giáo viên giao vật liệu gì sử dụng vật liệu đó.

76 ra, đảm bảo tính tụ (vật kính có hiệu quả cao, hình tiêu cự dài và thị ảnh quan sát rõ kính có tiêu cự nét, tiết kiệm và ngắn). Biết sử có tính thẩm mỹ. dụng các vật liệu thay thế khác nhưng chỉ có thể chấp nhận sử dụng

được

mà

tính hiệu quả chưa được đề cao, hình ảnh chưa rõ nét. 5. Đề xuất giải pháp thiết kế mới cho hệ thống kỹ thuật đã có, thay đổi một số chi tiết

Đề xuất được giải pháp để tăng hiệu quả của kính thiên văn. Ví dụ làm thế

Có đưa ra được các giải pháp cho kính thiên văn nhưng chưa hiệu

thiết kế nhằm tăng hiệu nào để kính cho quả. quả cho hệ thống kỹ hình ảnh rõ nét

Không đề xuất được giải pháp nào để tăng hiệu quả cho kính thiên văn khi sử dụng.

thuật; [tương ứng với hơn, biện pháp biểu hiện (d)] giữ cho vật kính và thị kính luôn đồng trục khi thay đổi khoảng cách giữa chúng… 6. Tiến hành thực hiện Tự tiến hành thi Tiến hành thi công Không tiến hành giải pháp thi công, chế công nhanh, gọn, được nhưng cần thi công được, tạo nhằm mang lại lợi tiết kiệm và hiệu ích; [tương ứng với biểu quả. Sản phẩm hiện (c) và (d)]. kính thiên văn có thể quan sát được các vật ở xa rõ nét.

7. Vận dụng kiến thức Vận

dụng

có sự chỉ dẫn ban đầu của giáo viên trong một số tình huống. Sản phẩm kính thiên văn có thể quan sát được các vật ở xa tương đối rõ nét.

không chế tạo được kính thiên văn hay chế tạo được kính nhưng không quan sát được.

linh Vận dụng được Không vận dụng

77 được học để giải quyết hoạt và hiệu quả nhưng trong giới được

vào

thực

các vấn đề mới, tình những kiến thức hạn những tình tiễn. huống mới trong thực đã học để có thể huống đơn giản và tiễn liên quan đến ngành chế tạo kính thiên khá giống với bài kỹ thuật;[tương ứng với văn có thể ngắm học. Ví dụ có thể biểu hiện (d)]

chừng ở bất cứ vị thay thế ống nước trí nào mà không bằng các vật dụng nhất thiết phải khác và tiến hành ngắm chừng ở vô tương tự như bài cực, có thể thiết học. kế một ống nhòm để sử dụng khi cần thiết …

8. Kết hợp các thao tác Tư duy phán đoán Phán đoán được Không phán đoán tư duy (so sánh, phân tốt, giảm thiểu tối tình hình, ví dụ có được các tình tích, đánh giá) và các đa những sai sót thể thấy được hiện huống có thể xảy phương pháp phán không cần thiết, tượng khi dùng ra trong quá trình đoán, mô hình giải tránh lảng phí và kính thiên văn tiến hành dẫn đến quyết; [tương ứng với xử lý được các mới chế tạo quan các trường hợp hư biểu hiện (f)]. tình huống phát sát Mặt Trời thì hỏng, phung phí sinh. Ví dụ có thể thường thấy nhiều nguyên liệu hay giải thích được hiện tượng khi dùng kính thiên văn mới chế tạo quan sát Mặt Trời

màu sắc khác nhau, không thể nhìn rõ được, nhưng không biết nguyên nhân và

sản phẩm cuối cùng không hoạt động như mong muốn. Ví dụ như khi chế tạo mà

thì thường thấy nhiều màu sắc khác nhau, không thể nhìn rõ được, từ đó đưa ra được biện pháp khắc phục.

không đưa ra được phương hướng giải quyết hiệu quả.

không chú ý nếu hai kính bị lệch trục thì hình ảnh qua kính sẽ không rõ nét được.

9. Lập được nhiều Tự đưa ra được Đưa ra được một Chỉ thực hiện theo phương án giải quyết các phương án hoặc một số phương án có sẵn.

78 cho một vấn đề thực thiết kế, chế tạo phương án chế tạo tiễn và mang lại kết quả các thiết bị dùng thiết bị để quan tối ưu; [tương ứng với để quan sát các sát các vật ở xa biểu hiện (b) và (c)].

vật ở xa phù hợp nhưng chỉ có một thực tiễn, sáng vài sự khác biệt tạo, độc đáo, hiệu nhỏ không đáng quả và đa dạng. kể. Tương tự như việc chế tạo kính thiên văn, học sinh có thể tự thiết kế, chế tạo một thiết bị dùng để quan sát các vật rất nhỏ đó là kính hiển vi.

2.4.3. Phiếu lấy ý kiến học sinh sau khi tham gia lớp học STEM. PHIẾU LẤY Ý KIẾN 1. Em thích nhất hoạt động nào trong các chủ đề STEM được học vừa qua? A.Sinh hoạt nhóm, trao đổi – thảo luận. B.Tiến hành thực hiện mô hình thiết kế. C.Trình diễn sản phẩm. D.Cả 03 giai đoạn. 2.Em thấy các bài học chủ đề STEM nhƣ vậy có ích ở những điểm nào? A. Biết cách làm những vật dụng thường ngày giúp ích cho cuộc sống. B. Giúp em rèn luyện kỹ năng làm việc nhóm. C. Giúp em nâng cao khả năng tư duy sáng tạo. D. Ý kiến khác: ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… 3.Theo em có nên thƣờng xuyên tổ chức các buổi học chủ đề STEM nhƣ thế này hay không? A. Thường xuyên. B. Thỉnh thoảng. C. Không nên vì mất thời gian. -----------HẾT----------

 KẾT LUẬN CHƢƠNG 2  Trong chương này, chúng tôi đã tiến hành phân tích nội dung kiến thức chương “Mắt. Các dụng cụ quang” – Vật lý 11 (cơ bản). Căn cứ vào mục tiêu dạy học của chương và quy trình thiết kế một chủ đề giáo dục STEM, chúng tôi nghiên cứu, lựa chọn kiến thức để xây dựng nội dung các chủ để “Máy chiếu mini”; và “Thiết kế, chế tạo kính thiên văn đơn giản” nhằm tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM. Để kiểm chứng giả thuyết khoa học và có cơ sở thực tiễn cho đề tài, chúng tôi đã tiến thành thực nghiệm sư phạm ở trường THPT Nguyễn Công Phương với hình thức dạy học trong 3 tiết học đối với mỗi chủ đề. Nội dung thực nghiệm được thể hiện ở chương 3.

80 CHƢƠNG 3. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 3.1. Mục đích thực nghiệm sƣ phạm Chúng tôi tiến hành thực nghiệm sư phạm: Tổ chức dạy học chương “Mắt. Các dụng cụ quang” – Vật lý 11 theo định hướng giáo dục STEM nhằm: - Kiểm chứng giả thuyết khoa học đã đề ra trong luận văn. - Đánh giá tính khả thi của tiến trình dạy học một số kiến thức chương “Mắt. Các dụng cụ quang” đã đề xuất. Từ đó, dựa trên kết quả thực nghiệm để có những điều chỉnh cho phù hợp hơn nữa về mặt phương pháp cũng như cách thức tổ chức dạy học để phát triển năng lực sáng tạo của học sinh. 3.2. Đối tƣợng thực nghiệm sƣ phạm Hoạt động thực nghiệm sư phạm được tiến hành trên đối tượng 36 học sinh(29 nữ -7 nam) lớp 11B5 – trường THPT Nguyễn Công Phương - Nghĩa Hành - Quảng Ngãi, năm học 2018-2019. Trong đó chúng tôi tập trung theo dõi và đánh giá sự phát triển năng lực sáng tạo của 06 học sinh trong lớp gồm: - Võ Thị Ánh Duyên - Nguyễn Trần Đại - Nguyễn Trần Khánh Ly - Lê Hoàng Nhiên - Trần Văn Sáng - Điệp Như Thắm 3.3. Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm - Xin phép Ban giám hiệu nhà trường, tổ Vật lý trong trường được thực nghiệm sư phạm. - Trực tiếp đứng lớp để thực nghiệm giáo án 03 tiết/chủ đề. - Giáo viên tổ chức dạy học như tiến trình trong giáo án đã đề ra. - Đánh giá tiến trình tiết học dựa trên những tiêu chuẩn đánh giá đã đề ra. - 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 sƣ phạm Thuận lợi - Ban giám hiệu trường THPT Nguyễn Công Phương và tổ Vật lý rất ủng hộ, khuyến khích giáo viên đổi mới phương pháp dạy học nhằm nâng cao chất lượng dạy và học.

81 - Tại thời điểm thực nghiệm, nhà trường chỉ có phòng chuyên môn với số lượng thiết bị tương đối đủ chuẩn để thực hiện các bài thực hành cơ bản. - Học sinh lớp thực nghiệm năng động, đoàn kết, tích cực, có năng khiếu thực hành. - Bản thân giáo viên có năng lực chuyên môn, chịu khó tìm tòi trong công việc. Khó khăn - Lớp học tương đối đông dẫn đến việc phân chia số lượng các em học sinh cho mỗi nhóm khá đông. - Vì là học sinh lớp chọn văn nên không có sự đồng đều về năng lực học tập và tư duy, có một số cá thể năng lực học tập còn yếu và thụ động. - Các em học sinh chưa bao giờ được tiếp xúc với phương pháp dạy học định hướng giáo dục STEM. - Bản thân giáo viên cũng là lần đầu tiên tiếp xúc, nghiên cứu và thực hiện việc dạy học định hướng giáo dục STEM. 3.5. Kế hoạch thực nghiệm sƣ phạm - Từ 01/04/2019 đến 15/04/2019: Chuẩn bị giáo án, tài liệu học tập và các dụng cụ cần thiết hỗ trợ cho các dự án. - Từ 16/04/2019 đến 24/04/2019: Thực nghiệm sư phạm trong 03 tiết chủ đề máy chiếu mini. - Từ ngày 25/04/2019 đến ngày 10/05/2019: Thực nghiệm sư phạm trong 03 tiết chủ đề kính thiên văn. - Ngày 11/05/2019: Giáo viên tổ chức cho học sinh lấy ý kiến đánh giá. 3.6. Phân tích diễn biến thực nghiệm sƣ phạm 3.6.1. Chủ đề “Máy chiếu mini”  Giai đoạn 1: Chuẩn bị * Chuấn bị đồ dùng, dụng cụ dạy học - HS tự chuẩn bị dụng cụ theo thiết kế.

Hình 3.1. Các vật liệu chế tạo máy chiếu của các nhóm. - Ngoài ra, để phục vụ cho việc báo cáo thuyết trình của HS, GV cung cấp cho mỗi nhóm: Bút màu, giấy roki, thước kẻ,…

82 * Chuẩn bị tài liệu dạy học GV chuẩn bị các mẫu phiếu học tập và tài liệu hướng dẫn. * Chuẩn bị thiết bị dạy học - GV trước khi lên lớp sẽ chuẩn bị phòng học, bàn ghế, máy chiếu,… để dạy học. - Chuẩn bị dồ dùng cho phần giới thiệu đặt vấn đề xác định mục tiêu chủ đề gồm một máy chiếu, máy tính và màn chiếu (dụng cụ dạy học).  Giai đoạn 2: Tổ chức thực hiện dự án. Chúng tôi tiến hành thực nghiệm theo tiến trình các giai đoạn dạy học dự án chủ đề Stem như sơ đồ hình 1.5 - Chương 1 và kế hoạch tổ chức dạy học các chủ đề Stem ở mục 2.3- Chương 2.  Hoạt động 1 : Xác định yêu cầu thiết kế và chế tạo máy chiếu mini GV đưa ra vấn đề 1 về hệ thống gồm máy tính, máy chiếu và màn chiếu đang dùng để dạy là một trường hợp thực tế nên học sinh lắng nghe và trả lời một cách dễ dàng. HS trả lời được công dụng của máy chiếu trong trường hợp này là phóng to hình ảnh thu được từ máy tính. GV đặt câu hỏi vấn đề 2: Xem phim trên điện thoại và xem phim màn ảnh rộng cái nào thích thú hơn? Vì sao? Chúng ta muốn xem phim màn ảnh rộng từ một chiếc điện thoại smartphone thì có được hay không? Nếu được thì phải làm như thế nào? Bộ phận nào đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ảnh đó? HS thích thú với câu hỏi này và có nhiều ý kiến khác nhau, tuy nhiên đa số học sinh chưa định hình được phải làm như thế nào và phải dùng bộ phận nào. GV đưa ra nhiệm vụ cho HS là chế tạo một máy chiếu mini để có thể xem phim, ca nhạc…từ điện thoại smartphone với hình ảnh lớn. Học sinh rất tò mò về vấn đề giáo viên đưa ra và chăm chú lắng nghe. Vì vậy GV nêu các yêu cầu về việc chế tạo máy chiếu mini, HS đã lắng nghe và ghi vào vở những yêu cầu đó. GV giao nhiệm vụ cho HS thực hiện phiếu học tập số 1, 2. HS ghi nhận nhiệm vụ vào vở. - GV cùng HS thống nhất các tiêu chí đánh giá của máy chiếu mini. - GV hướng dẫn HS về tiến trình dự án và HS ghi nhận vào vở. - GV chia lớp thành 4 nhóm (các nhóm bầu nhóm trưởng, thư kí) và giao nhiệm vụ cho các nhóm tìm hiểu kiến thức và kĩ năng liên quan trước khi lập bản thiết kế sản phẩm. HS hăng hái nhận nhiệm vụ được giao.

Hình 3.2. Các em học sinh thảo luận về dự án.  Hoạt động 2 : Nghiên cứu kiến thức trọng tâm và xây dựng bản thiết kế * Hoạt động nhóm để phân chia công tác tìm hiểu và đƣa ra phƣơng án thống nhất. - Chúng tôi theo dõi các nhóm làm việc. Bắt đầu, nhóm phân công các bạn làm nhiệm vụ theo từng công việc cụ thể: + Tổ trưởng sẽ tự giác đứng ra làm trưởng nhóm và phân công nhiệm vụ cũng như làm công tác tổng hợp ý kiến. + Cả nhóm cùng tìm hiểu, nghiên cứu lý thuyết cơ bản về thấu kính, sự tạo ảnh qua thấu kính và công thức thấu kính. + 2 bạn hoàn thành các phiếu học tập1, 2. + 2 đến 3 bạn tìm hiểu về nguyên lí làm việc của máy chiếu để thiết kế máy chiếu mini. + 2 đến 3 bạn làm nhiệm vụ tìm hiểu về sử dụng các vật liệu cho sẵn làm thiết kế máy chiếu mini. + Những bạn còn lại sẽ dùng công thức về thấu kính tính toán để lựa chọn thấu kính và hộp giấy cho phù hợp. + Tất cả sau đó phối hợp với nhau thiết kế mô hình máy chiếu mini.

Hình 3.3. HS hoàn thành phiếu học tập số 1, 2.

Hình 3.4. Các nhóm tiến hành thiết kế máy chiếu mini (1).

Hình 3.5. Các nhóm tiến hành thiết kế máy chiếu mini (2). * Nhận xét hoạt động của các nhóm: + Các nhóm đa số tìm hiểu kỹ kiến thức cơ bản và hoàn thành các phiếu học tập theo yêu cầu. + Các nhóm rất sôi nổi bàn luận thiết kế, một số bạn nam đặc biệt hăng say trao đổi thiết kế máy chiếu. + Các nhóm đa số đưa ra được bản thiết kế máy chiếu mini. Tuy nhiên vẫn còn có một số cá nhân khá thụ động và chưa tham gia trao đổi nhiệt tình. + Đa số các nhóm có cùng mẫu thiết kế giống nhau.  Hoạt động 3 : Trình bày bản thiết kế máy chiếu mini  Giáo viên tổ chức cho các nhóm báo cáo bản thiết kế theo hình thức đại diện nhóm báo cáo, sau đó các nhóm khác sẽ nhận xét, bổ sung và đặt câu hỏi cho nhóm thuyết trình. Vì giới hạn về thời gian nên các nhóm chỉ kịp báo cáo nhanh và có một vài ý kiến đóng góp, nhận xét.

Hình 3.6. Bản thiết kế máy chiếu mini.

Hình 3.7. Các nhóm báo cáo thiết kế máy chiếu mini (2).  Nhìn chung, các nhóm báo cáo khá tập trung và khẳng định được phải sử dụng thấu kính hội tụ làm bộ phận chính trong việc phóng đại ảnh qua máy chiếu.  Một số ý kiến tranh luận của các em được chúng tôi ghi nhận lại : - Ý kiến em Đại: Tại sao không sử dụng thấu kính phân kì? Có thể thay thấu kính hội tụ bằng thấu kính phân kì được hay không? - Ý kiến em Ly: Bạn nghĩ như thế nào nếu sử dụng hai thấu kính hội tụ ghép sát vào nhau? - Ý kiến em Nữ: Tại sao bạn dùng hộp giấy carton, nếu thay hộp giấy đó bằng một hộp kính trong suốt có được hay không?  Hoạt động 4 : Chế tạo và thử nghiệm - Các nhóm sau khi được nhận xét và góp ý về bản thiết kế đã tiến hành họp nhóm tại nhà để thực hiện các mô hình. - Đa phần các em đều tích cực tham gia làm việc, khi có thắc mắc đã hỏi giáo viên để nhận được hướng dẫn. - Giáo viên nhận được rất nhiều hình ảnh các em sinh hoạt nhóm sôi nổi và hăng say.

Hình 3.8. Hoạt động nhóm thực hiện mô hình thiết kế (1).

Hình 3.9. Hoạt động nhóm thực hiện mô hình thiết kế (2).

Hình 3.10. Hoạt động nhóm thực hiện mô hình thiết kế (3).

Hình 3.11. Hoạt động nhóm thực hiện mô hình thiết kế (4).  Hoạt động 5: Trình bày sản phẩm - Giáo viên giao nhiệm vụ: các nhóm trình diễn sản phầm trước lớp và tiến hành thảo luận, chia sẻ. - Học sinh trình diễn sử dụng máy chiếu để xem một đoạn video, đa số hình ảnh có sự phóng đại tuy nhiên hình ảnh thu được rất mờ vì phòng học cửa kính nên không đủ độ tối để quan sát hình ảnh máy chiếu. - Nhóm 2 không điều chỉnh được chiều của ảnh, xem ảnh ngược chiều. - Nhóm 4 hộp giấy có khe hở nên ánh sáng lọt ra ngoài, làm hình ảnh quan sát không rõ. - Nhóm 1 hình ảnh rõ nét nhất và cho ảnh cùng chiều. - Nhóm 3 hình thức đẹp, đảm bảo tiêu chí đánh giá. - Các nhóm chia sẻ về kết quả, đề xuất các phương án điều chỉnh, các kiến thức và kinh nghiệm rút ra trong quá trình thực hiện nhiệm vụ thiết kế và chế tạo máy chiếu mini. - Giáo viên đánh giá, kết luận và tổng kết.

Hình 3.12. Sản phẩm các nhóm.

89  Nhận xét, đánh giá - GV tổ chức cho HS nhận xét, phản biện, trong quá trình đó, phát hiện vấn đề. Nhìn chung, các nhóm 1, 2 và 3 có cùng kết quả thí nghiệm. Các HS tích cực đặt câu hỏi phân tích vấn đề có tính sáng tạo. - Chúng tôi ghi lại một số câu hỏi tiêu biểu của các nhóm: + Nhóm 2: “Tại sao bạn dùng thấu kính hội tụ mà không dùng thấu kính phân kì?” + Nhóm 3: “Hình ảnh quan sát sau máy chiếu ngược chiều với hình ảnh ban đầu từ điện thoại. Vậy làm thế nào để có thể xem được hình ảnh thuận chiều?” + Nhóm 4: “Tại sao bạn dùng hộp carton để làm máy chiếu mà không dùng hộp kính trong suốt cho đẹp?”  Đối với câu hỏi của nhóm 2, nhóm 1 trả lời: “ vì thấu kính phân kì luôn cho ảnh ảo nhỏ hơn vật nên không thể dùng để phóng đại ảnh”.  Đối với câu hỏi của nhóm 3, nhóm 1 trả lời: “Để xem được ảnh thuận chiều thì ta có thể đặt ngược điện thoại hoặc dùng hai thấu kính ghép đồng trục với nhau”.  Đối với câu hỏi của nhóm 4, nhóm 1 trả lời: “Dùng hộp carton để chắn chùm sáng phát tán ra ngoài. Nếu dùng hộp kính trong suốt thì sẽ không chiếu được hình ảnh.  Kết luận - GV kết luận lại nội dung kiến thức Vật lý trọng tâm của bài học: + Các loại thấu kính, sự tạo ảnh của vật qua thấu kính. + Công thức thấu kính. - GV giúp HS sử dụng kiến thức Vật lý đã dạy để ứng dụng vào thực tế đời sống như tự làm một chiếc kính lúp, một thấu kính mỏng từ một túi nilon hay một chai nhựa… - Các biểu hiện sáng tạo mà chúng tôi quan sát được khi các em làm việc: + Sáng tạo trong việc dùng các vật liệu để gắn thấu kính hội tụ vào. + Sáng tạo trong việc làm các giá đỡ điện thoại. + Sáng tạo trong việc tự đặt ngược điện thoại để xem được hình ảnh thuận chiều.  Giai đoạn 3: Kết luận - Giáo viên nhận xét và hệ thống lại kiến thức về thấu kính. - Giáo viên kết luận lại nội dung của bài học : + Sự tạo ảnh của vật qua thấu kính mỏng. + Công thức thấu kính. 3.6.2. Chủ đề “Thiết kế, chế tạo kính thiên văn đơn giản”.  Giai đoạn 1: Chuẩn bị

90 *Chuấn bị đồ dùng, dụng cụ dạy học - GV chuẩn bị 4 bộ dụng cụ dạy học để phát cho mỗi nhóm.

Hình 3.13. Dụng cụ thí nghiệm được trang bị cho mỗi nhóm HS Ngoài ra, để phục vụ cho việc báo cáo thuyết trình của HS, GV cung cấp cho mỗi nhóm: Bút màu, giấy roki, thước kẻ… * Chuẩn bị tài liệu dạy học GV chuẩn bị các mẫu phiếu học tập và tài liệu hướng dẫn. * Chuẩn bị thiết bị dạy học GV trước khi lên lớp sẽ chuẩn bị phòng học, bàn ghế, máy chiếu…để dạy học.  Giai đoạn 2: Tổ chức dạy học trên lớp Chúng tôi tiến hành thực nghiệm theo tiến trình dạy học kiến thức vật lý định hướng giáo dục STEM như sơ đồ hình 1.5 - Chương 1 và giáo án ở mục 2.3.2 Chương 2.  Xác định vấn đề - GV giới thiệu giới thiệu việc sử dụng “kính thiên văn” để quan sát các hành tinh thông qua video. Các HS của lớp chăm chú theo dõi clip. - GV đặt vấn đề và giao nhiệm vụ: “Để có thể quan sát được các thiên thể mà không phải mua những chiếc kính thiên văn đắt tiền, Chúng ta hãy cùng tìm hiểu và chế tạo một chiếc kính thiên văn đơn giản phục vụ cho bản thân khi cần thiết.  Tìm hiểu kiến thức kĩ năng liên quan - GV phát phiếu học tập 1 và 2 cho các nhóm học sinh, phát cho mỗi nhóm 1 tờ giấy Ao và yêu cầu các nhóm hoàn thành theo yêu cầu. - Hầu hết các HS của lớp đều chú ý lắng nghe yêu cầu của GV và hoàn thành các phiếu học tập 1,2. Các nhóm sẽ tìm hiểu lý thuyết về kính thiên văn và nêu nguyên lí hoạt động của kính thiên văn.”

Hình 3.14. HS hoàn thành các phiếu học tập  Lập bản phƣơng án thiết kế và báo cáo Học sinh chăm chú, tích cực tìm hiểu và lập bản thiết kế

Hình 3.15. HS thảo luận lập bản thiết kế

Hình 3.16. Các bản thiết kế của học sinh

Hình 3.17. HS báo cáo thiết kế của nhóm  Làm sản phẩm - GV bàn giao các thiết bị, dụng cụ thí nghiệm cho các nhóm HS. Các em rất tò mò, hứng thú và đều nhanh chóng lên nhận các bộ dụng cụ từ GV. - Đa số học sinh tham gia nhiệt tình, hăng say trong việc chế tạo sản phẩm.

Hình 3.18. HS tiến hành làm sản phẩm (1)

Hình 3.19. HS tiến hành làm sản phẩm (2)

Hình 3.20. HS tiến hành làm sản phẩm (3)

Hình 3.21. HS tiến hành làm sản phẩm (4)

Hình 3.22. Các nhóm tiến hành làm sản phẩm (5)

94  Trình bày sản phẩm - Giáo viên giao nhiệm vụ: các nhóm trình diễn sản phầm trước lớp và tiến hành thảo luận, chia sẻ.

Hình 3.23. Sản phẩm các nhóm - Học sinh trình diễn kính thiên văn do nhóm mình thiết kế đa số hình ảnh có sự phóng đại tuy nhiên hình ảnh thu được rất mờ và độ phóng đại nhỏ vì loại thấu kính dùng làm kính thiên văn là loại thấu kính bình thường, không có bộ lọc sắc… - Nhóm 1 đảm bảo yêu cầu - Nhóm 4 hình thức đẹp. - Nhóm 2 hình ảnh quá mờ, khó quan sát, thị kính và vật kính ghéo chưa chặt nên có lúc không đồng trục - Nhóm 3 đảm bảo tiêu chí đánh giá. - Các nhóm chia sẻ về kết quả, đề xuất các phương án điều chỉnh, các kiến thức và kinh nghiệm rút ra trong quá trình thực hiện nhiệm vụ thiết kế và chế tạo kính thiên văn. - Giáo viên đánh giá, kết luận và tổng kết.  Nhận xét, đánh giá - Về làm việc với tài liệu hướng dẫn STEM Chúng tôi theo dõi quá trình làm việc của các nhóm. Khi các nhóm bắt đầu làm việc với tài liệu stem, chỉ nhóm 1,3,4 bầu nhóm trưởng và nhóm trưởng phân công nhiệm vụ cho các thành viên khác. Còn nhóm 2 vẫn loay hoay với các thiết bị và không tập trung vào nhiệm vụ học tập GV phân công. Nhóm HS được nhóm trưởng phân công nhiệm vụ nghiên cứu tài liệu hướng dẫn đã: + Phối hợp cùng các bạn chịu trách nhiệm tiến hành kiểm tra các bộ dụng cụ nhận được từ GV về: số lượng các thiết bị, tình trạng chất lượng của các thiết bị, tìm hiểu quy trình thực hiện thí nghiệm. + Phối hợp với nhóm nhận nhiệm vụ hoàn thành phiếu học tập, điền đầy đủ các nội dung kiến thức trong phiếu học tập.

95 + Phối hợp với nhóm nhận nhiệm vụ hoàn thành sơ đồ hình ảnh bản thiết kế vẽ lên giấy roki. - Về hoạt động của các nhóm + Các nhóm rất sôi nổi và hăng say bàn luận, trao đổi về thiết kế. + Các em vận dụng rất hợp lý và sáng tạo quá trình tạo ảnh của vật qua hệ thấu kính để chế tạo kính thiên văn. + Chỉ có duy nhất một nhóm chưa thực hiện tốt nhiệm vụ được giao. + Đa phần các em hoạt động tích cực và đóng góp nhiều ý kiến cho nhóm. - Các câu hỏi đặt ra Nhóm 1: Tại sao ảnh nhìn được rất mờ? Nhóm 2: Vì sao phải chế tạo kính để khoảng cách từ vật kính đến thị kính thay đổi được? Nhóm 4: Tại sao nhìn cảnh vật rất rõ nhưng nhìn thiên văn lại rất mờ? - Các câu trả lời của nhóm 3 + Trả lời nhóm 1: Bạn cần xem lại: * Sự đồng trục của thị kính và vật kính. * Tinh chỉnh khoảng cách từ vật kính đến thị kính để tìm khoảng nhìn rõ. * Đặt mắt hợp lý: khoảng nhìn cho ảnh đầy và rõ nhất là khi bạn đặt mắt cách thị kính bằng tiêu cự của nó. Do đó cần di chuyển khoảng cách mắt với thị kính để tìm khoảng rõ. * Yếu tố khách quan: chất lượng thị kính và vật kính. + Trả lời nhóm 4: * Bạn nên điều chỉnh khoảng cách từ vật kính đến thị kính từ gần tiến đến bằng f1+f2 khi nhìn vật xa vô cùng như trăng sao. Ngoài ra cần có 1 chân đế vững chãi để tinh chỉnh được khoảng các rõ nhất từ vật kính đến thị kính khi ngắm các thiên thể. * Bạn cần che bớt rìa vật kính khi quan sát thiên thể để giảm quang sai. + Nhóm 1 trả lời câu hỏi nhóm 2: Khi quan sát các vật trên mặt đất thì khoảng cách khác với quan sát các thiên thể do vậy bạn cần làm ống thị kính thay đổi khoảng cách được với vật kính để tinh chỉnh khoảng nhìn rõ khi cần thiết.  Kết luận GV kết luận lại nội dung kiến thức Vật lý trọng tâm của bài học: + Công dụng và cấu tạo của kính thiên văn. + Sự tạo ảnh qua kính thiên văn + Công thức tính số bội giác của kính thiên văn. - Các biểu hiện sáng tạo mà chúng tôi quan sát được khi các em làm việc: + Sáng tạo trong việc vẽ sơ đồ thiết kế.

96 + Sáng tạo trong việc làm cho vật kính và thị kính đồng trục khi di chuyển khoảng cách giữa chúng. + Sáng tạo trong việc sơn đen ống kính để tạo được ánh sáng tốt truyền trong ống kính  Giai đoạn 3: Kết luận - Giáo viên nhận xét và hệ thống lại kiến thức về kính thiên văn. - Giáo viên kết luận lại nội dung của bài học: + Công dụng và cấu tạo của kính thiên văn. + Sự tạo ảnh qua kính thiên văn + Công thức tính số bội giác của kính thiên văn. 3.7. Đánh giá kết quả thực nghiệm sƣ phạm đối với mục tiêu giáo dục STEM 3.7.1. Đánh giá định tính năng lực sáng tạo 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 sáng tạo của HS đã đưa ra ở mục 2.4 - Chương 2. Chúng tôi thể hiện nó ở bảng 3.1 và bảng 3.2 Bảng 3.1. Tiêu chí đánh giá NLST và biểu hiện cụ thể của HS trong chủ đề 1 Tiêu chí đánh giá Tìm ra những vấn đề mới, tình huống mới trong thực tiễn và đề xuất phương án giải quyết đúng, hệ thống mới mang lại hiệu quả; [tương ứng với biểu hiện sáng tạo (a)]. Thiết kế được sơ đồ, bản vẽ thể hiện nguyên lý cấu tạo và hoạt động, vận hành của hệ thống mới; [tương ứng với biểu hiện sáng tạo (e) và (g)].

Biểu hiện cụ thể HS phát hiện ra vấn đề là trong thực tế cuộc sống người ta có thể phóng to những hình ảnh, những đoạn video …nhờ dùng các máy chiếu nhưng không đề xuất được phương án giải quyết hiệu quả, sáng tạo là dùng thấu kính mỏng (bộ phận chính phóng to ảnh). HS vẽ được sơ đồ bố trí thiết bị và cấu tạo của máy chiếu dưới sự trợ giúp của giáo viên. HS có thể tự trình bày lại nội dung bài học và kết quả của việc hoạt động nhóm theo ngôn ngữ riêng (thể hiện qua các hình thức báo cáo, thuyết trình,…)

Hình 3.24. Bản vẽ sơ đồ mô hình máy chiếu mini của một số nhóm Tìm ra các giải pháp khảo HS không tự đưa ra được giải pháp tính toán, đo đạc sát, đo đạc mới, đảm bảo xác định các khoảng cách d, d’, f cho phù hợp mà tính hiệu quả nhưng dễ thực giáo viên phải hướng dẫn tính. hiện, đảm bảo tính chính xác; [tương ứng với biểu hiện (b)] -Tìm ra các thiết bị, vật liệu Nắm được các thiết bị cần thiết là phải có thấu kính mới thay thế cho thiết bị, vật hội tụ và hộp làm vỏ máy chiếu và cách chế tạo máy liệu cũ nhưng vẫn đảm bảo chiếu mini. Biết sử dụng các vật liệu thay thế nhưng tính hiệu quả cao và tiết chỉ có thể chấp nhận sử dụng được mà tính hiệu quả kiệm; [tương ứng với biểu chưa được đề cao. hiện (b), (c), (d)]. -Đề xuất giải pháp thiết kế mới cho hệ thống kỹ thuật đã có, thay đổi một số chi tiết thiết kế nhằm tăng hiệu quả cho hệ thống kỹ thuật; [tương ứng với biểu hiện (d)]

- Học sinh phát hiện ra việc gắn trực tiếp thấu kính vào lỗ trống của hộp giấy khó khăn và dễ bị rơi ra nên đã dùng chai nhựa cắt ra và đặt vào lỗ tròn ấy dễ hơn.

Hình 3.25. Thiết kế máy chiếu mini. - Học sinh phát hiện ra để tập trung ánh sáng rọi qua

98 thấu kính cho hình ảnh rõ nét hơn nên đã sơn đen hết hộp giấy. Đề xuất được giải pháp thiết kế mới cho máy chiếu mini hoạt động hiệu quả hơn, tiện lợi hơn. Ví dụ như làm thế nào để có thể dễ dàng thay đổi khoảng cách từ điện thoại đến thấu kính.

Tiến hành thực hiện giải pháp thi công, chế tạo…nhằm mang lại lợi ích; [tương ứng với biểu hiện (c) và (d)].

Vận dụng kiến thức được học để giải quyết các vấn đề mới, tình huống mới trong thực tiễn liên quan đến ngành kỹ thuật;[tương ứng với biểu hiện (d)]

Hình 3.26. Thiết kế máy chiếu sáng tạo. Tiến hành thi công được nhưng cần có sự chỉ dẫn ban đầu của giáo viên. Sản phẩm hoàn chỉnh, các bộ phận được gắn kết với nhau chắc chắn. Các em chế tạo được máy chiếu mini có thể xem phim tại nhà.

Hình 3.27. Máy chiếu mini Trong quá trình học, các em đã vận dụng được công thức thấu kính: khi tiêu cự thấu kính không đổi, nếu thay đổi khoảng cách từ vật đến kính d thì khoảng cách từ ảnh đến kính d’ cũng thay đổi theo. Vì vậy các em đã chế tạo được máy chiếu mini có thể thay đổi khoảng cách d dễ dàng để có thể chiếu ảnh lên các vị trí khác nhau. Nhờ các bánh xe và sợi dây giúp ta dễ dàng thay đổi

99 vị trí d mà không cần mở nắp hộp ra để di chuyển.

Hình 3.28. Vận dụng sáng tạo kiến thức trong thiết kế sản phẩm. Kết hợp các thao tác tư duy Trong thiết kế máy chiếu các em đã nhận thấy sự bất (so sánh, phân tích, đánh tiện khi phải thay đổi khoảng cách từ vật đến kính hay giá) và các phương pháp từ kính đến màng ảnh nên đã có sự thay đổi cải tiến. phán đoán, mô hình giải quyết; [tương ứng với biểu hiện (f)].

(a) (b) Hình 3.29. So sánh hai thiết kế khoảng cách d không thay đổi được từ bên ngoài (b) và d thay đổi được ở bên ngoài hộp hình (a). Điều này chứng tỏ năng lực sáng tạo và tư duy kỹ thuật khá tốt của các em. Lập được nhiều phương án Chỉ thực hiện theo phương án có sẵn, tức là chỉ chế

100 giải quyết cho một vấn đề tạo được sản phẩm khi có tài liệu hướng dẫn STEM. thực tiễn và mang lại kết quả tối ưu; [tương ứng với biểu hiện (b) và (c)]. Bảng 3.2. Tiêu chí đánh giá NLST và biểu hiện cụ thể của HS trong chủ đề 2. Tiêu chí đánh giá

Biểu hiện cụ thể

Tìm ra những vấn đề mới, Phát hiện ra vấn đề mới, tình huống mới là có thể tình huống mới trong thực quan sát rõ các thiên thể hay các vật ở xa nhờ sử tiễn và đề xuất phương án dụng các dụng cụ quang học như ống nhòm, kính giải quyết đúng, hệ thống thiên văn. Nhưng không đề xuất được phương án mới mang lại hiệu quả; thiết kế. [tương ứng với biểu hiện sáng tạo (a)]. Thiết kế được sơ đồ, bản vẽ HS vẽ được sơ đồ bố trí thiết bị và cấu tạo của kính thể hiện nguyên lý cấu tạo thiên văn. HS có thể tự hoàn thành các phiếu học và hoạt động, vận hành của tập, trình bày lại nội dung bài học và kết quả của hệ thống mới; [tương ứng việc hoạt động nhóm (thể hiện qua các hình thức báo với biểu hiện sáng tạo (e) và cáo, thuyết trình,…) (g)].

Hình 3.30. Bản vẽ sơ đồ mô hình kính thiên văn của một số nhóm Đưa ra được vấn đề quan trọng cần thiết khi thiết kế, chế tạo kính thiên văn là phải tính toán lựa chọn các thấu kính hội tụ có tiêu cự phù hợp và khoảng cách giữa vật kính, thị kính có thể thay đổi, phù hợp với các tiêu cự trên để có thể quan sát được. Vấn đề quan trọng nữa là vật kính và thị kính phải được ghép đồng trục nhưng không thể kiểm chứng được. Tìm ra các thiết bị, vật liệu Sử dụng được các thiết bị thay thế để chế tạo kính mới thay thế cho thiết bị, vật hiển vi mà không cần theo tài liệu hướng dẫn STEM giáo viên đã đưa ra, đảm bảo tính hiệu quả cao, hình liệu cũ nhưng vẫn đảm bảo ảnh quan sát rõ nét, tiết kiệm và có tính thẩm mỹ. Tìm ra các giải pháp khảo sát, đo đạc mới, đảm bảo tính hiệu quả nhưng dễ thực hiện, đảm bảo tính chính xác; [tương ứng với biểu hiện (b)]

101 tính hiệu quả cao và tiết Khi được hỏi có thể dùng những vật dụng nào để kiệm; [tương ứng với biểu thay thế cho ống nước khi chế tạo kính thiên văn thì học sinh trả lời được có thể dùng chai nhựa hoặc các hiện (b), (c), (d)]. ống giấy… Đề xuất giải pháp thiết kế Khi chế tạo kính thiên văn các em cho ý kiến có thể mới cho hệ thống kỹ thuật dụng giấy bìa cứng cuộn tròn hoặc dùng hai chai đã có, thay đổi một số chi nhựa đựng nước 1,5l sơn đen để thay thế cho ống tiết thiết kế nhằm tăng hiệu nhựa PVC, khi đó giá tiền của sản phẩm sẽ được tiết quả cho hệ thống kỹ thuật; kiệm hơn. [tương ứng với biểu hiện (d)]

Hình 3.31. Thay thế ống nhựa PVC bằng chai nhựa. Các em còn biết đề nghị làm chân cho kính thiên văn từ ống nhựa PVC thay thế cho tripo máy ảnh. Tiến hành thực hiện giải Các em chế tạo được kính thiên văn đơn giản để pháp thi công, chế quan sát các vật ở xa hoặc các thiên thể trong phạm tạo…nhằm mang lại lợi ích; vi nhất định. [tương ứng với biểu hiện (c) và (d)].

Hình 3.32. Kính thiên văn Vận dụng kiến thức được học để giải quyết các vấn đề mới, tình huống mới trong thực tiễn liên quan đến ngành kỹ thuật;[tương ứng với biểu hiện (d)]

Vận dụng được nhưng trong giới hạn những tình huống đơn giản và khá giống với bài học. Ví dụ có thể thay thế ống nước bằng các vật dụng khác và tiến hành tương tự như bài học.

Kết hợp các thao tác tư duy HS có thể phán đoán hiện tượng khi dùng kính thiên

102 (so sánh, phân tích, đánh văn mới chế tạo được quan sát Mặt Trời thì thường giá) và các phương pháp thấy nhiều màu sắc khác nhau, không thể nhìn rõ phán đoán, mô hình giải được, từ đó đưa ra được biện pháp khắc phục là quyết; [tương ứng với biểu dùng tờ bìa khoát lỗ tròn nhỏ dán vào vật kính để hiện (f)]. giảm bớt hiện tượng tán sắc ánh sáng. Hay HS tiến hành sơn đen cả bên trong và bên ngoài ống kính để ánh sáng truyền qua ống kính tốt hơn.

(a) (b) Hình 3.33. So sánh hai thiết kế (a) và (b). Điều này chứng tỏ năng lực sáng tạo và tư duy kỹ thuật khá tốt của các em. Lập được nhiều phương án Khi được hỏi có thể dùng các nguyên vật liệu nào giải quyết cho một vấn đề thực tiễn và mang lại kết quả tối ưu; [tương ứng với biểu hiện (b) và (c)].

khác để chế tạo kính thiên văn, các em đã đưa ra được các phương án khác như dùng ống giấy hay chai nhựa để làm kính. HS đưa ra được một số phương án chế tạo thiết bị để quan sát các vật ở xa nhưng chỉ có một vài sự khác biệt nhỏ không đáng kể.

* Các yếu tố khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học sinh đạt được trong chủ đề Chủ đề Máy chiếu mini

Khoa học (S) Kiến thức về thấu kính, hiện tượng tạo ảnh của vật qua thấu kính, các quá trình tạo ảnh của vật qua thấu kính.

Công nghệ (T) Từ hộp giấy, keo, thấu kính … chế tạo ra một máy chiếu.

Kỹ thuật (E) Bản vẽ thiết kế máy chiếu, mô hình máy chiếu, sản phẩm máy chiếu.

Toán học (M) Vận dụng công thức thấu kính tính toán chọn được tiêu cự thấu kính, chiều dài hộp để xác định vị trí đặt vật, vị trí đặt màn quan sát để thu được ảnh rõ nét.

103 Thiết kế, chế tạo kính thiên văn đơn giản.

Cấu tạo của kính thiên văn, hiện tượng tạo ảnh qua hệ thấu kính, số bội giác của kính.

Từ các ống nhựa PVC, các thấu kính, keo dán … chế tạo ra một kính thiên văn.

Bản vẽ thiết kế kính thiên văn, sản phẩm kính thiên văn.

Tính toán khoảng cách từ vật kính đến thị kính để lựa chọn các thấu kính phù hợp và độ dài các ống cho phù hợp. Tính được số bội giác của kính.

3.7.2. Đánh giá định lượng Sau khi học xong 02 chủ đề, chúng tôi tiến hành đánh giá năng lực HS của lớp theo bảng 2.8 và bảng 2.9 - Chương 2 với kết quả cụ thể của 6 học sinh mà chúng tôi tập trung theo dõi như bảng 3.3 và bảng 3.4 Bảng 3.3. Kết quả thu được về NLST của HS trong chủ đề 1. Tên HS

Mức độ biểu hiện 1. Ánh M3 Duyên M2 M1 2.Trần M3 Đại M2 M1 3.Khánh M3 Ly M2 M1 4.Hoàng M3 Nhiên M2 M1 5.Văn M3 Sáng M2 M1 6.Như M3 Thắm M2 M1

Các tiêu chí Tiêu Tiêu Tiêu Tiêu Tiêu Tiêu Tiêu Tiêu Tiêu chí 1 chí 2 chí 3 chí 4 chí 5 chí 6 chí 7 chí 8 chí 9  



 



  

 



  

 



 



 



  



 



104 Bảng 3.4. Kết quả thu được về NLST của HS trong chủ đề 2. Tên HS

Mức độ biểu hiện 1.Ánh M3 Duyên M2 M1 2.Trần M3 Đại M2 M1 3.Khánh M3 Ly M2 M1 4.Hoàng M3 Nhiên M2 M1 5.Văn M3 Sáng M2 M1 6.Như M3 Thắm M2 M1

Các tiêu chí Tiêu Tiêu Tiêu Tiêu Tiêu Tiêu Tiêu Tiêu Tiêu chí 1 chí 2 chí 3 chí 4 chí 5 chí 6 chí 7 chí 8 chí 9 

  



 



 



 



 



 



 



 



 



 



Để đánh giá năng lực sáng tạo của học sinh sau khi dạy thực nghiệm, chúng tôi tiến hành lượng hóa các mức độ đạt được của từng tiêu chí theo thang điểm đề xuất ở Bảng 3.5. Bảng 3.5. Lượng hóa các mức độ đạt được của từng tiêu chí của NLST Tiêu chí 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Các mức độ đạt đƣợc M3 M2 M1 (3đ) (2đ) (1đ)

Điểm tối đa của mỗi tiêu chí 3 3 3 3 3 3 3 3 3

Điểm tối đa của năng lực sáng tạo.

105 Để thuận tiện cho việc so sánh sự phát triển năng lực sáng tạo qua các chủ đề, chúng tôi quy đổi điểm số thành các mức độ (4 mức độ: Tốt, Khá, Trung bình, Yếu) tính theo phần trăm tổng số điểm mà học sinh đạt được như Bảng 3.6. Bảng 3.6. Tiêu chí đánh giá các mức độ đạt được của NLST của HS. Điều kiện(% trên tổng số điểm) Mức độ đạt đƣợc Dưới 50% Yếu Từ 50% đến dưới 65% Trung bình Từ 65% đến dưới 80% Khá Từ 80% trở lên Tốt Sau khi nhận xét, đánh giá và tính toán theo các tiêu chí trên thì kết quả các mức độ học sinh đạt được qua hai chủ đề thể hiện ở Bảng 3.7. Bảng 3.7. Kết quả các mức độ học sinh đạt được qua hai chủ đề Họ tên học sinh 1. Võ Thị Ánh Duyên 2. Nguyễn Trần Đại 3. Nguyễn Trần Khánh Ly 4. Lê Hoàng Nhiên 5. Trần Văn Sáng 6. Điệp Như Thắm

% điểm số học sinh đạt đƣợc

Các chủ đề Chủ đề 1 Chủ đề 2 Chủ đề 1 Chủ đề 2 Chủ đề 1 Chủ đề 2 Chủ đề 1 Chủ đề 2 Chủ đề 1 Chủ đề 2 Chủ đề 1 Chủ đề 2

Điểm đạt đƣợc 12/27 11/27 19/27 22/27 15/27 17/27 17/27 18/27 18/27 21/27 13/27 14/27

81.48 70.37 62.96

66.67 62.96

Khá 51.85 48.15

44.44 40.74

Mức độ đạt đƣợc Yếu Yếu Khá Tốt Trung bình Trung bình Trung bình Khá Khá Khá Yếu Trung bình Tốt

66.67

55.55

44,44% 40,74% 70,37% 81,48% 55,55% 62,96% 62,96% 66,67% 66,67% 77,78% 48,15% 51,85%

77.78

80 70

% đạt đƣợc

TB Yếu

40 30 20

chủ đề 1 chủ đề 2

10 0 A. Duyên

T. Đại

Khánh Ly

H.Nhiên

V.Sáng

N. Thắm

Hình 3.34. Biểu đồ các mức độ của NLST mà HS đạt được qua hai chủ đề.

106  Nhận xét :  Đa số học sinh đều tích lũy được năng lực sáng tạo ở mức trung bình trở lên và có sự phát triển năng lực sáng tạo giữa hai chủ đề, chủ đề sau cao hơn chủ đề trước.  Mức độ biểu hiện các năng lực sáng tạo khá tốt và có một vài cá nhân vượt trội.  Tuy nhiên trong số đó cũng có số ít học sinh yếu năng lực sáng tạo ở chủ đề 2 thấp hơn chủ đề 1 bởi vì ở chủ đề 2 khó hơn so với chủ đề 1, chủ đề 2 cần có khả năng tư duy cao hơn. 3.7.3. Đánh giá về khảo sát ý kiến học sinh sau khi tham gia học tập chủ đề STEM. Câu 1: “Em thích nhất hoạt động nào trong các chủ đề STEM được học vừa qua”? Câu trả lời của học sinh được thể hiện bằng biểu đồ sau: 5.55% 11.11% Sinh hoạt nhóm, trao đổi - thảo luận. Tiến hành thực hiện mô hình thiết kế. Trình diễn sản phẩm.

27.78%

Cả 03 giai đoạn. 55.56%

Hình 3.35. Biểu đồ tròn thể hiện phần trăm các câu trả lời của HS với câu hỏi 1. Câu 2: “Em thấy các bài học chủ đề STEM như vậy có ích ở những điểm nào?”. Câu trả lời của học sinh được thể hiện bằng biểu đồ sau: Biết cách làm những vật dụng thường ngày giúp ích cho cuộc sống

2.78%

33.33% 47.22%

Giúp em rèn luyện kỹ năng làm việc nhóm. Giúp em nâng cao khả năng tư duy sáng tạo.

16.67%

Ý kiến khác

Hình 3.36. Biểu đồ tròn thể hiện phần trăm các câu trả lời của học sinh với câu hỏi 2.

107 + Câu 3: “Theo em có nên thường xuyên tổ chức các buổi học chủ đề STEM như thế này hay không?”. Câu trả lời của học sinh được thể hiện bằng biểu đồ sau: 5.55%

Thường xuyên

16.67%

Thỉnh thoảng. 77.78%

Hình 3.37. Biểu đồ tròn thể hiện phần trăm các câu trả lời của HS với câu hỏi 3. Nhận xét: Kết quả câu hỏi 3 cho thấy, phần lớn học sinh hứng thú với hoạt động được đưa ra trong ba chủ đề STEM. Hơn nữa, bài học có vấn đề xuất phát từ thực tiễn phục vụ nhu cầu của cuộc sống con người. Bên cạnh đó, HS còn cho rằng việc tổ chức dạy học như trên đã giúp HS sáng tạo, 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. 3.7.4. Đánh giá chung Thực tế giảng dạy cho thấy, học sinh được tham gia nhiều hoạt động trong giờ học. Đó là điều kiện thuận lợi để có thể phát triển một số năng lực sau đây: + Làm việc với tài liệu: Đọc và tìm kiếm các thông tin cần thiết trong sách giáo khoa, tài liệu được cung cấp, tài liệu mạng… + Thực hành: Các nhóm thực hiện xây dựng các mô hình, hệ thống sau khi đã thiết kế được bản vẽ ban đầu. + Giao tiếp : Học sinh tự tin báo cáo kết quả thảo luận nhóm và báo cáo sản phẩm của nhóm trước lớp dù lời lẽ chưa trôi chảy. + Làm việc nhóm : Các em có sự phối hợp ăn ý khi làm việc nhóm cũng như khi báo cáo, lập luận rõ ràng và thuyết phục trước các ý kiến đóng góp của các nhóm đối với sản phẩm của nhóm. Có sự phân công công việc rõ ràng, có trách nhiệm hoàn thành công việc cá nhân và hỗ trợ bạn bè hoàn thành công việc nhóm. Bên cạnh đó, học sinh còn phát triển được những kỹ năng cơ bản sau: Kỹ năng gia công cơ bản; Kỹ năng thuyết trình, phản biện; Tư duy kỹ thuật được hình thành và phát triển. Tiến trình trên là khả thi để tổ chức dạy học chương “Mắt. Các dụng cụ quang” trong thời lượng 3 tiết học chính khóa và 02 tiết ngoại khóa ở trường trung học phổ

108 thông. Thực tế giảng dạy cho thấy, dạy học chương “Mắt. Các dụng cụ quang” theo định hướng giáo dục STEM đã phát triển năng lực sáng tạo của học sinh. Tuy nhiên, với sự hạn chế về thời gian học chính khóa hiện nay cùng với lượng kiến thức quá lớn phải tiếp thu, việc tổ chức dạy học theo chủ đề STEM rất hạn chế, đa số các em phải làm việc nhóm ngoài giờ để hoàn thành nhiệm vụ. Vì vậy việc giảm tải nội dung chương trình và tăng các giờ thực hành, ngoại khóa là rất thuận lợi để phát triển dạy học theo định hướng giáo dục STEM.

109  KẾT LUẬN CHƢƠNG 3  Sau đợt thực nghiệm sư phạm, thông qua việc tổ chức, theo dõi và phân tích diễn biến và kết quả thực nghiệm, chúng tôi có những nhận xét sau: - Việc tổ chức dạy học một số kiến thức chương “Mắt. Các dụng cụ quang” theo định hướng giáo dục STEM dưới hình thức dạy học chính khóa kết hợp ngoại khóa đã đạt được mục tiêu dạy học đề ra. Học sinh đã phát triển được năng lực sáng tạo của mình trong quá trình học tập. - Tuy chỉ trong thời lượng các tiết học, giáo viên tổ chức cho học sinh làm việc nhóm trải nghiệm với các thiết bị thí nghiệm, sản phẩm, tài liệu hướng dẫn, nhưng những kiến thức nền tảng vẫn đảm bảo truyển tải được đến học sinh một cách sinh động giúp các em hiểu sâu bản chất và nắm vững kiến thức hơn. - Rèn luyện một số kỹ năng cần thiết trong cuộc sống như kỹ năng làm việc nhóm, thu thập và xử lí thông tin, thuyết trình, phản biện… - Tiến trình dạy học góp phần tạo được hứng thú học Vật lý của học sinh nhờ vận dụng các kiến thức hàn lâm vào thực tiễn, trực quan sinh động hơn. Giáo viên không những dạy kiến thức khoa học mà còn giúp học sinh có được những kỹ năng tự thiết kế, sáng tạo cho mình những vật dụng hữu ích trong cuộc sống thường ngày. - Các phân tích thực nghiệm trên đã khẳng định tính khả thi của việc tổ chức dạy học chương “Mắt. Các dụng cụ quang” theo định hướng giáo dục STEM trong việc đổi mới phương pháp dạy học ở trường phổ thông. Tuy nhiên, chúng tôi nhận thấy một số hạn chế, khó khăn đối với phương án dạy học đã soạn thảo: - Dạy học theo định hướng giáo dục STEM tốn nhiều thời gian hơn dạy học truyền thống, nên khó đảm bảo yêu cầu về mặt thời gian quy định cho môn học. - Thực nghiệm tiến hành trên phạm vi hẹp, có tính đặc thù đối tượng, nên cũng chưa thể khẳng định tính hiệu quả với toàn bộ đối tượng học sinh THPT. - Nếu tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM thì phải thay đổi kiểm tra đánh giá sao cho phù hợp với mục tiêu dạy học đã đề ra. - Để việc tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM đạt hiệu quả tốt nhất và mở rộng cho nhiều đơn vị kiến thức hơn nữa cần phải có các phương tiện dạy học hiện đại (máy chiếu, máy vi tính); phòng học được trang bị đầy đủ các dụng cụ kỹ thuật; Sự đòi hỏi cao ở người học (sử dụng được Power Point, cách khai thác các tài liệu,… Sự đòi hỏi cao ở người dạy từ khâu chuẩn bị ý tưởng, giáo án, chuẩn bị dụng cụ - thiết bị - tài liệu dạy học, nên cũng tạo thách thức cho cả trường học, người dạy và người học

110 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Kết luận Từ kết quả thu được của luận văn, đối chiếu với nhiệm vụ đã đặt ra, chúng tôi đã giải quyết được những vấn đề lí luận và thực tiễn sau: - Phân tích và làm rõ cơ sở lí luận về dạy học tích cực, giáo dục STEM và tiến trình dạy học kiến thức Vật lý theo định hướng giáo dục STEM. Trong đó, chúng tôi nhấn mạnh học sinh giữ vai trò trung tâm của hoạt động dạy học, tự phát hiện và giải quyết vấn đề, nhờ đó họ rèn huyện năng lực giải quyết vấn đề, phát triển năng lực sáng tạo và các kỹ năng cần thiết. - Dựa trên cơ sở lí luận và thực tiễn, chúng tôi đã đề xuất xây dựng nội dung và tổ chức dạy học một số kiến thức chương “Mắt. Các dụng cụ quang học” Vật lý 11 theo định hướng giáo dục STEM, nhằm tích cực hóa hoạt động học tập của HS, phát triển năng lực sáng tạo của HS, hướng tới những mục tiêu xác định. - Kết quả thực nghiệm cho thấy nội dung chủ đề dạy học một số kiến thức chương “Mắt. Các dụng cụ quang” – Vật lý 11 là phù hợp với đối tượng học sinh. Hình thức tổ chức và phương pháp hướng dẫn là có tính khả thi. Học sinh phát triển được năng lực sáng tạo trong học tập. Tuy đề tài đã thu được những kết quả nhất định song do thời gian thực hiện đề tài chưa nhiều, điều kiện và cơ sở vật chất ở trường chưa đáp ứng được yêu cầu,…sự hiểu biết có hạn của tác giả nên đề tài không tránh khỏi những hạn chế như: - Chưa tổ chức được cho nhiều lớp học sinh tham gia các tiết học định hướng STEM. - Chưa mở rộng được cho nhiều chương kiến thức đa dạng. - Sản phẩm mà các em thiết kế và chế tạo có tính thẩm mĩ chưa cao. 2. Kiến nghị - Cải tiến công tác kiểm tra đánh giá học sinh. Hiện nay, việc kiểm tra đánh giá chỉ chú trọng vào kiến thức còn về kĩ năng, thái độ và đặc biệt là năng lực chưa được chú trọng đúng mức. - Dạy học phải được đổi mới toàn diện, tăng tính thực tiễn từ nội dung kiến thức, đến các bài tập liên quan. - Ban giám hiệu nhà trường cần xác định vai trò của dạy học định hướng STEM trong việc góp phần đạt được đầy đủ các mục tiêu của môn học. Từ đó quan tâm khuyến khích, tạo điều kiện để giáo viên tổ chức các tiết học theo định hướng giáo dục STEM như: tăng cường đầu tư cơ sở vật chất, giảm tải kiến thức, tăng các tiết học ngoại khóa và thực hành..

111 - Tổ chức các khóa bồi dưỡng cho giáo viên về vai trò cũng như cách tổ chức các hoạt động dạy học theo định hướng giáo dục STEM. Chúng tôi hy vọng rằng đề tài sẽ góp phần vào việc đổi mới phương pháp dạy học ở trường phổ thông. Những kết quả đạt được của đề tài có thể là tài liệu tham khảo bổ ích cho giáo viên và sinh viên ngành sư phạm khi tham gia giảng dạy các chủ đề kiến thức chương “Mắt. Các dụng cụ quang” Vật lý 11 thêm sinh động và đạt hiệu quả cao hơn.

112 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ban chấp hành Trung ương Đảng. Nghị quyết số 29-NQ/TW(2013) Về việc đổi mới căn bản toàn diện giáo dục. [2] Bộ GD & ĐT (tháng 12 năm 2014). “Tài liệu hội thảo xây dựng chương trình giáo dục phổ thông theo định hướng phát triển năng lực học sinh”. Hà Nội – Lưu hành nội bộ. [3] Bộ Giáo dục và đào tạo (2014). “Hướng dẫn dạy học và kiểm tra đánh giá theo định hướng phát triển năng lực học sinh cấp trung học phổ thông môn Vật Lý”. Vụ giáo dục trung học. [4] Bộ giáo dục và Đào tạo. (6/2014). “Tài liệu tập huấn giáo viên Dạy học, kiểm tra đánh giá theo định hướng phát triển năng lực”. Vụ Giáo dục Trung học [5] Bộ giáo dục và Đào tạo (5/2015). “Dự thảo chương trình giáo dục phổ thông tổng thể trong chương trình giáo dục phổ thông mới”. [6] Bộ Giáo dục và Đào tạo (2010). “Hướng dẫn thực hiện chuẩn kiến thức, kỹ năng môn Vật lý lớp 11. Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam. [7] Bộ Giáo dục và Đào tạo (2010). Sách giáo khoa “Vật lý 11”. Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam. [8] Bộ giáo dục và Đào tạo. (2017). Công văn số 1891/BGDĐT-GDĐH Về việc đào tạo nguồn nhân lực có khả năng thích ứng với cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư. [9] Bộ giáo dục và Đào tạo. (2018). Thông tư 32/2018/TT-BGDĐT “Ban hành chương trình giáo dục phổ thông” [10] Bộ giáo dục và Đào tạo (2019). Tài liệu tập huấn “Xây dựng và thực hiện các chủ đề giáo dục STEM trong trường trung học”.Chương trình phát triển giáo dục giai đoạn 2 - Vụ Giáo dục Trung học. [11] Đỗ Văn Thông (2001).“Tâm lý học lứa tuổi và tâm lý học Sư phạm”. Đại học An Giang. [12] Huỳnh Văn Sơn (2009). Tâm lí học sáng tạo. Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam, Hà Nội. [13] Lý Minh Tiên và Nguyễn Thị Tứ (2012).“Giáo trình tâm lý học lứa tuổi và tâm lý học sư phạm”. Đại học Sư phạm - Thành phố Hồ Chí Minh. [14] Nguyễn Văn Khải (chủ biên), Nguyễn Duy Chiến, Nguyễn Thị Mai (2010) “Giáo trình lý luận dạy học Vật lý ở trường phổ thông”. Nhà xuất bản Giáo dục. [15] Nguyễn Thanh Nga (chủ biên), Phùng Việt Hải, Nguyễn Quang Linh, Hoàng Phước Muội (2017). “Thiết kế và tổ chức chủ đề STEM cho học sinh trung học

113 cơ sở và trung học phổ thông”. NXB Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh. [16] Nguyễn Thanh Nga (chủ biên), Phùng Việt Hải, Nguyễn Quang Linh, Hoàng Phước Muội, Nguyễn Anh Dũng, Ngô Trọng Tuệ (2018). “Dạy học chủ đề STEM cho học sinh trung học cơ sở và trung học phổ thông”. NXB Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí Minh. [17] Quốc hội nước CHXHCN Việt Nam (2005). “Luật Giáo dục”. Nhà xuất bản Chính trị Quốc gia. Hà Nội. [18] Thủ tướng chính phủ (2017) Nguyễn Xuân Phúc, Chỉ thị số 16/CT-TTg về việc tăng cường năng lực tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư, Chính phủ nước CHXHCN Việt Nam. [19] Web http://etep.moet.gov.vn/tintuc/chitiet?Id=199, Bài viết “Cách mạng 4.0 và vai trò giáo viên trong thực hiện chương trình mới”. [20] Web http://tusach.thuvienkhoahoc.com/wiki , Bài viết “Chương trình giáo dục định hướng phát triển năng lực”. [21] Web https://tusach.thuvienkhoahoc.com/wiki, Bài viết “Phương pháp dạy học theo dự án”.

DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ