THIẾT KẾ CHẾ TẠO CÁC THÍ NGHIỆM ĐƠN GIẢN TRONG DẠY HỌC KHTN LỚP 6 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM

DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM

vectorstock.com/38310230

Ths Nguyễn Thanh Tú eBook Collection

THIẾT KẾ CHẾ TẠO CÁC THÍ NGHIỆM ĐƠN GIẢN ĐỂ SỬ DỤNG TRONG DẠY HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN LỚP 6 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 THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ––––––––––––––––––––––

NGUYỄN ANH TUẤN

THIẾT KẾ CHẾ TẠO CÁC THÍ NGHIỆM ĐƠN GIẢN ĐỂ SỬ DỤNG TRONG DẠY HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN LỚP 6 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

THÁI NGUYÊN - 2020

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM ––––––––––––––––––––––

NGUYỄN ANH TUẤN

THIẾT KẾ CHẾ TẠO CÁC THÍ NGHIỆM ĐƠN GIẢN ĐỂ SỬ DỤNG TRONG DẠY HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN LỚP 6 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM Ngành: Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lí Mã số: 8140111

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Thị Thu Hà

THÁI NGUYÊN - 2020

LỜI CAM ĐOAN Tôi cam kết luận văn này là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nghiên cứu và những kết luận của luận văn này chưa được công bố trong bất kì một công trình nghiên cứu nào.

Thái Nguyên, tháng 6 năm 2020 Tác giả

Nguyễn Anh Tuấn

i

LỜI CẢM ƠN Để có được luận văn này, cho phép tôi được bày tỏ sự biết ơn của mình đến: - Ban giám hiệu, Phòng sau đại học, quý thầy (cô) là giảng viên khoa Vật lý trường Đại học Sư phạm Thái Nguyên, quý thầy (cô) là giảng viên của các trường đại học liên kết đào tạo đã truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm, hướng dẫn cách tiếp cận và nghiên cứu đề tài.

- TS. Nguyễn Thị Thu Hà với kinh nghiệm, sự nhiệt tình và trách nhiệm cao Cô đã hướng dẫn, hỗ trợ, góp ý và chính sửa cho luận văn của tôi trong quá trình nghiên cứu đề tài và viết luận văn.

- Ban giám hiệu trường phổ thông dân tộc nội trú THCS Đồng Hỷ cùng các thầy cô trong tổ bộ môn Khoa học tự nhiên của trường phổ thông dân tộc nội trú THCS Đồng Hỷ, các thầy (cô) đang công tác tại một số trường THCS trên địa bàn Thành phố Thái Nguyên và các em học sinh đã nhiệt tình giúp đỡ và ủng hộ tôi trong quá trình thực hiện đề tài.

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cám ơn của mình đến gia đình, bạn bè đã luôn sát cánh, giúp đỡ, động viên tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn tốt nghiệp này.

Thái Nguyên, tháng 06 năm 2020 Tác giả

Nguyễn Anh Tuấn

ii

MỤC LỤC Lời cam đoan ........................................................................................................ i Lời cảm ơn ........................................................................................................... ii Mục lục ............................................................................................................... iii Danh mục các chữ viết tắt .................................................................................. vi Danh mục các bảng............................................................................................ vii Danh mục các hình ........................................................................................... viii MỞ ĐẦU ............................................................................................................. 1 1. Lí do chọn đề tài .............................................................................................. 1 2. Mục đích nghiên cứu ....................................................................................... 2 3. Khách thể và đối tượng nghiên cứu ................................................................. 2 4. Nhiệm vụ nghiên cứu ...................................................................................... 2 5. Giả thuyết khoa học ......................................................................................... 3 6. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 3 7. Đóng góp của đề tài ......................................................................................... 4 8. Cấu trúc của đề tài ........................................................................................... 4 PHẦN NỘI DUNG............................................................................................. 5 Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN ............................................ 5 1.1. Lịch sử nghiên cứu về giáo dục STEM ........................................................ 5 1.1.1. Giáo dục STEM trên thế giới .................................................................... 5 1.1.2. Nghiên cứu về giáo dục STEM ở trong nước............................................ 7 1.2. Giáo dục STEM .......................................................................................... 11 1.2.1. Khái niệm về giáo dục STEM ................................................................. 11 1.2.2. Giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông mới ................ 12 1.2.3. Thí nghiệm trong dạy học theo định hướng GD STEM.......................... 29 1.3. Năng lực giải quyết vấn đề của học sinh .................................................... 31 1.3.1. Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề ..................................................... 31

iii

1.3.2. Biểu hiện của năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong học tập .... 32 1.3.3. Cấu trúc của năng lực giải quyết vấn đề.................................................. 32 1.3.4. Các biện pháp sử dụng thí nghiệm trong dạy học nội dung vật lí môn KHTN theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của HS .......................................................................................... 34 1.4. Tìm hiểu thực tế dạy học STEM tại trường PT dân tộc nội trú THCS Đồng Hỷ............................................................................................................. 36 1.4.1. Mục đích điều tra ..................................................................................... 36 1.4.2. Phương pháp điều tra ............................................................................... 37 1.4.3. Đối tượng điều tra .................................................................................... 37 1.4.4. Kết quả điều tra........................................................................................ 37 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 .................................................................................. 41 Chương 2: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC NỘI DUNG VẬT LÍ MÔN KHOA HỌC TỰ NHIÊN 6 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM ................................. 42 2.1. Phân tích nội dung thí nghiệm vật lí trong chương trình Khoa học tự nhiên 6 theo định hướng giáo dục STEM.......................................................... 42 2.1.1. Mục tiêu môn vật lí lớp 6 ........................................................................ 42 2.1.2. Cấu trúc nội dung Vật lí trong chương trình Khoa học tự nhiên 6 ......... 45 2.2. Xây dựng thí nghiệm .................................................................................. 45 2.2.1. Nguyên tắc chế tạo thí nghiệm ................................................................ 45 2.2.2. Quy trình chế tạo thí nghiệm ................................................................... 46 2.3. Sử dụng thí nghiệm trong dạy học bài “đòn bẩy và ròng rọc” theo định hướng giáo dục STEM ....................................................................................... 54 2.3.1. Mục tiêu chủ đề ....................................................................................... 54 2.3.2. Kiến thức về STEM trong chủ đề ............................................................ 54 2.3.3. Kế hoạch dạy học .................................................................................... 55 2.3.4. Chuẩn bị các điều kiện tổ chức dạy học .................................................. 55

iv

2.4. Đánh giá năng lực GQVĐ của học sinh trong quá trình dạy học ............... 72 2.4.1. Các tiêu chí và phiếu để giáo viên đánh giá nhóm học sinh ................... 72 2.4.2. Các tiêu chí và phiếu để học sinh tự đánh giá và đánh giá đồng đẳng.... 74 2.4.3. Đề kiểm tra năng lực giải quyết vấn đề ................................................... 75 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 .................................................................................. 77 Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ...................................................... 78 3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm ................................................................. 78 3.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm................................................................. 78 3.3. Kế hoạch thực nghiệm sư phạm ................................................................. 79 3.4. Tiến hành thực nghiệm sư phạm ................................................................ 79 3.4.1. Công tác chuẩn bị .................................................................................... 79 4.4.2. Tổ chức dạy học bài “Đòn bẩy” .............................................................. 79 4.4.3. Tổ chức dạy học bài “Ròng rọc” ............................................................. 81 3.5. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm ..................................................... 82 3.5.1. Đánh giá định tính ................................................................................... 82 3.5.2. Đánh giá định lượng ................................................................................ 83 3.5.3. Đánh giá chung về thực nghiệm sư phạm ............................................... 88 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 .................................................................................. 89 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................................... 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................... 92 PHỤ LỤC

v

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt

Nội dung

GQVĐ

Giải quyết vấn đề

GV

Giáo viên

HĐ

Hoạt động

HS

Học sinh

THCS

Trung học cơ sở

vi

DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Bảng mô tả biểu hiệu năng lực giải quyết vấn đề ............................. 32 Bảng 2.1. Bảng kế hoạch dạy học chủ đề “đòn bẩy và ròng rọc” theo định hướng GD STEM............................................................................. 55 Bảng 2.2. Các tiêu chí và mức độ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề............ 73 Bảng 2.3. Các tiêu chí và mức độ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề............ 74 Bảng 3.1. Bảng điểm đánh giá nhóm học sinh của giáo viên ........................... 83 Bảng 3.2. Bảng điểm tổng hợp đánh giá năng lực GQVĐ của học sinh........... 84

vii

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1. Quy trình thiết kế bài học STEM..................................................... 13 Hình 1.2. Sơ đồ tiến trình tổ chức dạy học Vật lý theo định hướng GD STEM .... 16 Hình 1.3. Cấu trúc năng lực GQVĐ ................................................................ 33 Hình 1.4. Sơ đồ quy trình sử dụng TN trong tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM ..................................................................... 36 Hình 2.1. Sơ đồ quy trình chế tạo thí nghiệm.................................................. 47 Hình 2.2. Phương án chế tạo thí nghiệm đòn bẩy ........................................... 48 Hình 2.3. Lắp ráp thành bộ đòn bẩy ................................................................ 49 Hình 2.4. Tiến hành thí nghiệm tác dụng của đòn bẩy .................................... 50 Hình 2.5. Thí nghiệm tác dụng của đòn bẩy làm thay đổi hướng của lực....... 50 Hình 2.6. Thí nghiệm đòn bẩy được lợi về lực................................................ 50 Hình 2.7. Phương án chế tạo thí nghiệm ròng rọc tĩnh (a) và ròng rọc động (b) .. 51 Hình 2.8. Lắp ráp 2 bộ ròng rọc động và tĩnh ................................................. 52 Hình 2.9. Thí nghiệm về tác dụng của ròng rọc .............................................. 52 Hình 2.10. Thí nghiệm tác dụng của ròng rọc tĩnh làm thay đổi hướng của lực .... 53 Hình 2.11. Thí nghiệm tác dụng của ròng rọc động lực kéo vật nhỏ hơn trọng lượng của vật .......................................................................... 53 Hình 2.12. Một số hình ảnh về sản phẩm cối giã gạo đơn giảm ....................... 67 Hình 2.13. Một số hình ảnh về sản phẩm máy cần cẩu đơn giản ...................... 72 Hình 3.1. Tỉ lệ nam và nữ trong lớp TN ........................................................... 75 Hình 3.2. Trung bình điểm đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của nhóm HS nam và nữ .................................................................................. 76 Hình 3.3. Điểm trung bình bài kiểm tra và điểm trung bình phiếu đánh giá .... 76 Hình 3.4. Điểm trung bình học tập với điểm đánh giá năng lực GQVĐ .......... 77 Hình 3.5. Điểm trung bình đánh giá năng lực GQVĐ của các nhóm ............... 77

viii

MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Chương trình giáo dục phổ thông mới để được vận dụng trong dạy học một cách hiệu quả và có thể phát huy hết năng lực và tư duy của người học thì chúng ta cần phải nâng cao chất lượng và phương pháp giáo dục hơn nữa. Và chương trình giáo dục mới đang hướng học sinh từ tiếp cận, lĩnh hội những kiến thức cơ bản sang phát triển năng lực của người học. Muốn thực hiện được điều đó thay vì dạy học theo “lối truyền thụ một chiều” sang dạy “cách học, cách vận dụng kiến thức, rèn luyện kỹ năng, hình thành năng lực và phẩm chất của người học, đồng thời phải chuyển cách đánh giá kết quả giáo dục từ nặng về kiểm tra trí nhớ sang kiểm tra, đánh giá năng lực vận dụng kiến thức tổng hợp để giải quyết vấn đề thực tiễn, nhằm hình thành và phát triển năng lực GQVĐ”.

Một trong những cách học phát huy được vai trò chủ động, tích cực, sáng tạo và vận dụng tổng hợp các kiến thức của các môn học để giải quyết vấn đề thực tiễn là dạy học theo định hướng 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. Thuật ngữ này lần đầu tiên được giới thiệu bởi Quỹ Khoa học Mỹ vào năm 2001.

Với những tiếp cận khác nhau, giáo dục STEM sẽ được hiểu và triển khai theo những cách khác nhau. Các nhà lãnh đạo và quản lý đề xuất các chính sách để thúc đẩy giáo dục STEM, quan tâm đến việc chuẩn bị nguồn nhân lực đáp ứng yêu cầu của sự phát triển khoa học, công nghệ. Người làm chương trình quán triệt giáo dục STEM theo cách quan tâm tới nâng cao vai trò, vị trí, sự phối hợp giữa các môn học có liên quan trong chương trình. Giáo viên thực hiện giáo dục STEM thông qua hoạt động dạy học để kết nối kiến thức học

1

đường với thế giới thực, giải quyết các vấn đề thực tiễn, để nâng cao hứng thú, để hình thành và phát triển năng lực và phẩm chất cho học sinh.

Dạy học theo định hướng giáo dục STEM giúp học sinh có được các kỹ năng, năng lực, kỹ thuật, hiểu được quy trình từ đó có khả năng sản xuất ra đối tượng. Học sinh được trang bị khả năng phân tích, tổng hợp, kết hợp để biết cách làm thế nào cân bằng các yếu tố liên quan như khoa học, nghệ thuật, công nghệ, kỹ thuật nhằm có được một giải pháp tốt nhất trong thiết kế và xây dựng quy trình.

Ngoài ra, học sinh còn có khả năng nhận ra nhu cầu và phản ứng của xã hội trong những vấn đề liên quan đến kỹ thuật và nghề nghiệp trong tương lai.

Xuất phát từ những lí do trên, tôi chọn đề tài “Thiết kế chế tạo các thí nghiệm đơn giản để sử dụng trong dạy học Khoa học tự nhiên lớp 6 theo định hướng giáo dục STEM”.

2. Mục đích nghiên cứu Thiết kế, chế tạo một số thí nghiệm đơn giản vận dụng trong dạy học một số nội dung Vật lí môn Khoa học tự nhiên lớp 6 theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh.

3. Khách thể và đối tượng nghiên cứu - Khách thể: Học sinh trường phổ thông dân tộc nội trú THCS Đồng Hỷ - Đối tượng nghiên cứu: + Nội dung Vật lí trong chương trình Khoa học tự nhiên 6 + Năng lực giải quyết vấn đề của học sinh + Các hoạt động chế tạo và sử dụng thí nghiệm trong dạy học nội dung Vật lí môn khoa học tự nhiên 6 theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh.

4. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan về đề tài nghiên cứu.

- Nghiên cứu một số vấn đề lý luận cơ bản về: + Dạy học theo định hướng giáo dục STEM

2

+ Năng lực giải quyết vấn đề của học sinh + Thiết kế và chế tạo thí nghiệm + Nghiên cứu đánh giá thực trạng việc sử dụng thí nghiệm trong trường trung học cơ sở. + Nghiên cứu chương trình khoa học tự nhiên và nội dung Vật lí trong chương trình Khoa học tự nhiên 6 (Chương trình Giáo dục phổ thông 2018) - Phân tích nội dung Vật lí trong chương trình Khoa học tự nhiên 6, từ đó lựa chọn nội dung kiến thức và nghiên cứu thiết kế, chế tạo thí nghiệm đơn giản - Sử dụng thí nghiệm đã chế tạo trong dạy học một số chủ đề trong chương trình Khoa học tự nhiên 6 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh - Tiến hành thực nghiệm sư phạm: Tổ chức hoạt động dạy nội dung kiến thức có liên quan đến thí nghiệm từ đó đối chứng với phương pháp truyền thống, thực hiện phân tích định tính, định lượng các kết quả thực nghiệm, từ đó rút ra các sửa đổi, bổ sung cần thiết.

5. Giả thuyết khoa học Nếu thiết kế, chế tạo được một số thí nghiệm đơn giản và sử dụng chúng vào trong dạy học nội dung Vật lí môn Khoa học tự nhiên 6 theo định hướng giáo dục STEM một cách hợp lí sẽ góp phần phát triển năng lực giải quyết vấn đề của HS. 6. Phương pháp nghiên cứu Luận văn sử dụng một số phương pháp nghiên cứu sau: - Nhóm phương pháp nghiên cứu lý luận: Tìm kiếm nội dung, đọc tài liệu, nghiên cứu, phân tích các tài liệu về STEM, tổng hợp các quan điểm, lý luận liên quan đến vấn đề nghiên cứu.

- Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Quan sát, điều tra - khảo sát bằng phiếu hỏi, tổng kết kinh nghiệm.

- Nhóm phương pháp thực nghiệm: Tổ chức cho các lớp học sinh học tập nội dung kiến thức theo phương pháp truyền thống và theo phương pháp dạy học theo định hướng giáo dục STEM, so sánh kết quả.

3

7. Đóng góp của đề tài - Góp phần làm rõ hơn cơ sở lí luận về tổ chức hoạt động dạy học theo định hướng giáo dục STEM cho HS ở trường THCS. - Thiết kế và chế tạo được các thí nghiệm đơn giản để sử dụng trong dạy học nội dung Vật lí môn Khoa học tự nhiên lớp 6 theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của HS. - Tổ chức một số hoạt động dạy học nội dung Vật lí theo định hướng giáo dục STEM tại trường THCS 8. Cấu trúc của đề tài Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, cấu trúc luận văn gồm 3 chương: Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn Chương 2: Thiết kế, chế tạo và sử dụng thí nghiệm trong dạy học nội dung Vật lí môn Khoa học tự nhiên 6 theo định hướng giáo dục STEM Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

4

PHẦN NỘI DUNG Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1.1. Lịch sử nghiên cứu về giáo dục STEM 1.1.1. Giáo dục STEM trên thế giới Trong những năm gần đây các nghiên cứu về STEM được nhiều các nhà giáo dục trên thế giới nghiên cứu và tiếp tục phát triển. Theo thống kê của Josh Brown - Trường đại học Illinois giai đoạn 2007 - 2010 tại Mỹ có 60 bài báo khoa học liên quan trực tiếp đến giáo dục STEM được xuất bản từ 8 tạp chí nổi tiếng trong lĩnh vực giáo dục của Mỹ, điều này cho thấy cơ sở khoa học cho việc nghiên cứu về giáo dục STEM [17]. Theo cơ sở dữ liệu ISI trong những năm 1992-2013 thì số lượng các bài báo nghiên cứu về vấn đề STEM phát triển mạnh tăng từ 15 bài báo trong năm 2008 đến năm 2013 đã có con số gần 100 bài báo có chất lượng về STEM. Trong các bài báo trên thì Mỹ là quốc gia có số nghien cứu nhiều nhất( 52%), tiếp theo là Anh có 9,35%, Hà Lan, Úc cùng chiếm (14,6%) còn lại các quốc gia khác như Tây Ban Nha, Thổ Nhĩ Kỳ, Canada, Đài Loan… Các nghiên cứu tập trung vào các lĩnh vực chủ yếu như: Giáo dục học, tâm lí học, kĩ thuật,….

Tổng thống Mỹ Barack Obama trong buổi nói chuyện và phát biểu tại Hội chợ Khoa học Nhà Trắng, tổ chức lần thứ ba vào tháng 4 năm 2013 như sau: “Một trong những điều mà tôi tập trung khi làm Tổng thống là làm thế nào chúng ta tạo ra một phương pháp tiếp cận toàn diện cho khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học (STEM)... Chúng ta cần phải ưu tiên đào tạo đội ngũ giáo viên mới trong các lĩnh vực STEM để đảm bảo rằng tất cả chúng ta là một quốc gia ngày càng dành cho các giáo viên sự tôn trọng cao hơn mà họ xứng đáng”.

Giáo sư Steven Chu, người đoạt giải Nobel Vật lý, phát biểu tại đại học SUSTech, ngày 16 tháng 10 năm 2016: “Giáo dục STEM là một loại hình giáo dục hướng dẫn bạn học cách tự học”, giáo sư Chu đã chỉ ra lợi thế của giáo dục

5

STEM: “Tự học là rất quan trọng trong quá trình phát triển cá nhân. Học STEM cho phép mọi người tự trang bị cho mình khả năng suy nghĩ hợp lý, khả năng rà soát và tìm kiếm xác nhận như học toán học và có kiến thức sâu rộng.

Nó mang đến cho bạn sự tự tin để đi đầu trong lĩnh vực mà chúng ta đang làm, thậm chí nhảy vào một lĩnh vực mới mà chúng ta chưa bao giờ đặt chân vào trước đây. Bạn sẽ không bao giờ nói rằng bạn không thể chỉ vì thiếu kiến thức đầy đủ, đó là điểm quan trọng nhất của giáo dục STEM” [20].

Tháng 11/2016, Giáo sư Dan Shechtman, người đoạt giải Nobel về nghiên cứu hóa học và khoa học vật liệu cho biết: “Israel phải làm nhiều hơn nữa để thúc đẩy nghiên cứu khoa học để đảm bảo giữ được công nghệ của mình. Chính phủ phải khuyến khích các nghiên cứu khoa học và kỹ thuật ở độ tuổi trẻ”. Shechtman trả lời trong một cuộc phỏng vấn qua điện thoại rằng: “Tất cả trẻ em đều phải học chương trình cốt lõi và chính phủ phải nâng cao trình độ của một số giáo viên” [20].

Tháng 9/2013, Thủ tướng Malaysia ông Datuk Seri Najib Razak phát biểu: “Malaysia dự kiến 60% trẻ em và thanh thiếu niên tham gia chương trình giáo dục về khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học (STEM) vì sự nghiệp cho một tương lai tốt đẹp hơn của đất nước”. Najib cho biết: “Trẻ em và thanh thiếu niên có thể bị cuốn hút bởi khoa học thông qua một phương pháp giảng dạy và học tập thú vị hơn. Đó là hãy cho họ tham gia vào các dự án thực tế và cung cấp cho họ một số dự án đầy thách thức, để tìm giải pháp so với cách tiếp cận từ trên xuống mà ông cảm thấy khá là nhàm chán” [20].

Tờ TAME của Mỹ cho biết: “Từ năm 2004 đến năm 2014, việc làm liên quan đến khoa học và kỹ thuật tăng 26%, gấp hai lần so với tốc độ tăng trưởng trung bình của các ngành nghề khác. Trong khi đó, việc làm STEM có tốc độ tăng trưởng gấp 4 lần so với tốc độ tăng trưởng trung bình của các ngành khác nếu tính từ năm 1950 đến 2007. Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì nhu cầu việc làm liên quan đến STEM ngày càng lớn, đòi hỏi ngành giáo dục cũng

6

phải có những thay đổi để đáp ứng nhu cầu của xã hội. Giáo dục STEM có thể tạo ra những con người đáp ứng được nhu cầu công việc của thế kỷ mới, có tác động lớn đến sự thay đổi nền kinh tế đổi mới”. [20] Trong một bài phát biểu trước thượng nghị viện Mỹ, Bill Gates đã từng nói: “Chúng ta không thể duy trì được nền kinh tế dẫn đầu toàn cầu trừ khi chúng ta xây dựng được lực lượng lao động có kiến thức và kỹ năng để sáng tạo”. Bill Gates đặc biệt nhấn mạnh đến vai trò của giáo dục trong việc xây dựng lực lượng lao động này. Ông nói tiếp: “Chúng ta cũng không thể duy trì được một nền kinh tế sáng tạo trừ khi chúng ta có những công dân được đào tạo tốt về toán học, khoa học và kỹ thuật” [20].

Hiện tại, giáo dục STEM đã và đang được triển khai tại hầu hết các nước có nền giáo dục tiên tiến trên thế giới, đặc biệt là các nước công nghiệp phát triển như Mỹ, Úc, Phần Lan, Canada, Nhật Bản, Hàn Quốc… Như vậy, có thể thấy rằng giáo dục STEM trên thế giới đã trở thành trào lưu và đang phát triển mạnh mẽ tại nhiều nước trên thế giới. Thậm chí tại Canada người lao động nhập cư có các kỹ năng STEM sẽ được hưởng các phúc lợi xã hội tốt hơn so với người dân lao động bản xứ. Chính phủ Canada đánh giá cao những người nhập cư có các kỹ năng STEM, họ cho rằng đây là nguồn lao động chính cho họ và rằng người nhập cư có kỹ năng STEM sẽ thúc đẩy các ngành nghề kinh tế của đất nước này phát triển, đặc biệt làm tăng khả năng giao thương quốc tế [22].

1.1.2. Nghiên cứu về giáo dục STEM ở trong nước Nhận thấy tiềm năng và những lợi ích thiết thực của giáo dục STEM, đặc biệt là giáo dục STEM tạo ra một sân chơi sáng tạo cho các em học sinh, nhằm giúp các em có cơ hội được tham gia các hoạt động có tính khoa học, hiện đại và nâng cao; công ty cổ phần DTT Eduspec đã lần đầu tên giới thiệu chương trình Giáo dục STEM vào Việt Nam từ năm 2011 tại hai thành phố lớn là Hà Nội và Thành phố Hồ Chí Minh, sau đó là Đà Nẵng vào năm 2013 và Cần Thơ năm 2016. Đến nay, đã có hàng chục ngàn học sinh tại các thành phố này theo

7

học và đã tham dự nhiều cuộc thi Robothon Quốc tế, Khoa học máy tính, Internet vạn vật trong suốt những năm qua [22].

Ngày 01/12/2015, công ty DTT Eduspec chính thức ra mắt chuỗi trung tâm “Học viện STEM” đáp ứng nhu cầu của các bạn học sinh đam mê STEM tại các cơ sở trên toàn quốc, với địa chỉ website là “hocvienstem.com”. Một địa chỉ cũng khá nổi tiếng nữa là “Học viện Khám phá” [22].

Năm 2015, Bộ Khoa học và Công nghệ Việt Nam và Liên minh STEM tổ chức ngày hội STEM lần đầu tiên, tiếp theo đó là nhiều sự kiện tương tự trên toàn quốc, nổi bật là “Ngày hội STEM” quốc gia đã được tổ chức liên tục hàng [20].

Năm học 2015 - 2016, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã khuyến khích nội dung STEM trong chương trình giáo dục đào tạo. Dự án thí điểm “Áp dụng phương pháp giáo dục STEM của Vương quốc Anh vào bối cảnh Việt Nam 20162017” được triển khai từ tháng 01 năm 2016. Tháng 02 vừa qua, Hội đồng Anh kết hợp với Bộ Giáo dục và Đào tạo tổ chức giai đoạn 4 của dự án, rà soát và đánh giá phương pháp giáo dục theo định hướng STEM (khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán) tại 15 trường trung học cơ sở và THPT thuộc địa bàn Hà Nội, Hải Dương, Hải Phòng, Nam Định và Quảng Ninh [19].

Sở Giáo dục và Đào tạo Thành phố Hồ Chí Minh, Hà Nội, Cần Thơ, Đà Nẵng đều đã có chỉ đạo các cơ sở giáo dục trên địa bàn tiếp tục quán triệt tinh thần giáo dục tích hợp khoa học - công nghệ - kỹ thuật - toán trong việc thực hiện chương trình giáo dục phổ thông ở những môn học liên quan [19].

Từ năm 2015, các tỉnh thành như Nam Định, Hải Phòng, Nghệ An, Hải Dương, Đồng Tháp, Lào Cai, Quảng Ninh, Bắc Ninh,… đã và đang triển khai nhiều hoạt động về giáo dục STEM [19].

Nhiều trường học trong cả nước đã tổ chức đào tạo STEM với hàng ngàn lượt giáo viên và hàng trăm ngàn lượt học sinh từ các khóa ngắn hạn đến dài hạn và đưa vào chương trình chính khóa. Cụ thể, tại Thành phố Hồ Chí Minh đã có khoảng 100 trường dạy các môn Robotics, Khoa học máy tính…; tại Hà Nội

8

có gần 200 trường triển khai các môn Robotics, Khoa học máy tính, Khoa học dữ liệu, Internet vạn vật…; tại Đà Nẵng có hơn 20 trường triển khai các môn Robotics, Khoa học máy tính… Ông Nguyễn Khắc Thành Hiệu trưởng trường đại học FPT nói: “Trường tiểu học FPT cũng đã có kế hoạch triển khai giáo dục STEM vào chương trình chính khóa bắt buộc từ năm học 2017 - 2018, với sự kết hợp cùng Trung tâm American STEM” [22].

Báo trithuc.vn cho biết: “Ở Việt Nam các trung tâm giáo dục ngoại khoá đã sớm áp dụng các chương trình đào tạo STEM cho học sinh nhiều lứa tuổi.

Trên môi trường mạng, mạng xã hội chuyên về giáo dục STEM (stem.vn) đã chính thức được hòa mạng cùng Hệ tri thức Việt số hóa ngày 01/01/2018 vừa qua. Mạng xã hội stem.vn được xây dựng nhằm hỗ trợ các thành viên của cộng đồng STEM Việt Nam, những người quan tâm tới giáo dục STEM tại Việt Nam trao đổi, chia sẻ tài liệu học, khóa học, tăng cường các trải nghiệm, thông tin hoạt động về giáo dục STEM - một chủ đề mới phục vụ cách mạng công nghiệp 4.0” [23].

Chỉ thị 16/CT-TTg ngày 04/5/2017 đã chỉ rõ: “Tăng cường năng lực tiếp cận cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư (còn gọi là cách mạng công nghiệp 4.0) nhằm chủ động nắm bắt cơ hội, đưa ra các giải pháp thiết thực tận dụng tối đa các lợi thế, đồng thời giảm thiểu những tác động tiêu cực của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 đối với Việt Nam” [21]. Thủ tướng Chính phủ Nguyễn Xuân Phúc đã nói: “Tất cả các bộ, ngành, địa phương triển khai đồng bộ nhiều giải pháp để thay đổi mạnh mẽ các chính sách, nội dung, phương pháp giáo dục và dạy nghề nhằm tạo ra nguồn nhân lực có khả năng tiếp nhận các xu thế công nghệ sản xuất mới, trong đó cần tập trung vào thúc đẩy đào tạo về STEM bên cạnh ngoại ngữ, tin học trong chương trình giáo dục phổ thông” [19].

Thủ tướng Chính phủ Nguyễn Xuân Phúc cũng đã giao trách nhiệm cho Bộ Giáo dục và Đào tạo thúc đẩy triển khai giáo dục STEM trong chương trình

9

giáo dục phổ thông; tổ chức thí điểm tại một số trường phổ thông ngay từ năm học 2017 - 2018. Theo Thủ tướng, việc đưa giáo dục STEM vào áp dụng ở các bậc học, các trường học sẽ gặp một số khó khăn trở ngại, ông nói: Tất nhiên việc đưa STEM vào chương trình giáo dục phổ thông cũng sẽ gặp một số khó khăn như được nêu ra trong các hội thảo giáo dục, ví dụ như quy định thi cử, đánh giá chất lượng cũng cần thay đổi phù hợp để điều kiện cơ sở vật chất ở các trường, vùng nông thôn, vùng sâu vùng xa và trình độ giáo viên về giáo dục STEM [19].

Một số công trình nghiên cứu về giáo dục STEM Nguyễn Thanh Nga, Phùng Việt Hải, Nguyễn Quang Linh, Đỗ Hương Trà… trong các tài liệu [11], [12], đã trình bày khá đầy đủ các vấn đề về STEM như so sánh, phân biệt giữa giáo dục STEM với các phương pháp giáo dục khác nêu được ưu điểm và hạn chế của từng loại đồng thời đưa ra được các đề xuất để phát triển năng lực của học sinh thong qua hoạt động giáo dục STEM Trong luận án nghiên cứu của Lê Xuân Quang (2017) về “Dạy học môn Công nghệ phổ thông theo định hướng GD STEM”. Kết quả nghiên cứu cho thấy: Phần lớn học sinh cảm thấy thoải mái, tự giác trong học tập, phát triển năng lực hợp tác, năng lực giải quết vấn đề và sáng tạo của học sinh trong quá trình tham gia xây dựng nội dung bài học, phù hợp với định hướng của BGD&ĐT trong công văn số 5555/BGDĐT - GDTrH ngày 8/10/2014 về các tiêu chí đánh giá bài học đang được thực hiện trong cả nước hiện nay [13].

Trong luận văn tốt nghiệp của Lê Thanh Trúc (2017) về “Tổ chức dạy học một số kiến thức chương cơ sở của nhiệt động lực học - Vật lý 10 theo định hướng GD STEM”. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng: Học sinh đã phát huy được tính tích cực và năng lực sáng tạo, phát triển năng lực giải quyết vấn đề và 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… góp phần tạo được hứng thú học Vật lý của HS nhờ vận dụng các kiến thức hàn lâm vào thực tiễn, trực

10

quan sinh động hơn. Các phân tích thực nghiệm trên đã khẳng định tính khả thi của việc tổ chức dạy học chương “Cơ sở của nhiệt động lực học - Vật lý 10” theo định hướng GD STEM trong việc đổi mới phương pháp dạy học ở trường phổ thông [16].

1.2. Giáo dục STEM 1.2.1. Khái niệm về giáo dục STEM STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Maths (Toán học) [18].

Science (Khoa học): Là nội dung phần kiến thức thuộc lĩnh vực trong khoa học tự nhiên của các môn Vật lý, Hóa học, Sinh học và Khoa học trái đất nhằm giúp HS tìm hiểu nội dung kiến thức về thế giới xung quanh chúng ta và có thể vận dụng kiến thức đó vào giải thích các hiện tượng riễn ra trong cuộc sống hàng ngày.

Technology (Công nghệ): Là nội dung phần kiến thức về Công nghệ nhằm giúp HS phát triển khả năng sử dụng, quan lý và đánh giá Công nghệ đồng thời áp dụng các Công nghệ tiên tiến vào quá trình học tập, các quy trình sản xuất để phục vụ cho cuộc sống có chất lượng tốt hơn.

Engineering (Kỹ thuật): Là môn học thông qua các hoạt động học tích hợp các kiến thức khoa học, toán học…. vào xây dựng kỹ thật giúp học sinh hiểu biết sự phát triển của khoa học đồng thời giúp học sinh vận dụng các kiến thức vào trong xây dựng quy trình sản xuất nhằm phục vụ cuộc sống.

Maths (Toán học): Là nội dung kiến thức về tính toán thông qua hoạt động tính toán, trình bày ý tưởng và nêu ra các giải pháp để giải quyết các vấn đề đặt ra giúp HS phát triển khả năng phân tích, biện luận và truyền đạt ý tưởng.

STEM là một cách dạy học trang bị cho người học những kiến thức môn học trong lĩnh vực STEM và những kỹ năng cần thiết theo cách tiếp cận liên môn và người học có thể áp dụng kiến thức để giải quyết vấn đề trong cuộc sống thực tiễn. Thay vì giảng dạy bốn môn học như các đối tượng tách biệt và

11

rời rạc, STEM kết hợp chúng thành một mô hình học tập gắn kết dựa trên các ứng dụng thực tế [12].

GD STEM là giải pháp góp phần tăng hiệu quả dạy học, phát triển năng lực giải quyết vấn đề của HS, phát triển tư duy, logic, tự chủ, sáng tạo của HS đặc biệt trong lĩnh vực khoa học kỹ thuật, giúp HS có thể hiểu rõ được ý nghĩa thực tiễn của các kiến thức Vật lý được học.

GD STEM gồm có 3 cách hiểu chính như sau: - Quan tâm đến các môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học:

Là một chương trình dạy học từ bậc tiểu học đến bậc sau đại học để cung cấp hỗ trợ, tăng cường năng lực của người học [11].

- Tích hợp của bốn lĩnh vực STEM: “Là phương pháp tiếp cận liên môn

những kiến thức Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học vào bối cảnh thực tế nhằm tạo nên một kết nối giữa nhà trường, cộng đồng và các doanh nghiệp” [11].

- Tích hợp từ hai lĩnh vực STEM trở lên: “GD STEM là một cách dạy

học tiếp cận, nghiên cứu khám phá trong giảng dạy và học tập giữa hai môn học STEM trở lên, hoặc giữa một chủ đề STEM và một hoặc nhiều môn học khác trong nhà trường” [11].

1.2.2. Giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông mới 1.2.2.1. Mục tiêu giáo dục STEM Trong luận văn tôi trình bày mục tiêu giáo dục STEM theo nghĩa chung nhất. Mục tiêu giáo dục STEM bao gồm 3 phần chính như sau [11]: - Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học về STEM cho HS: + Nội dung kiến thức, kỹ năng liên quan đến các môn học trong lĩnh vực STEM. + Vận dụng phối hợp các kiến thức, kỹ năng đó để giải quyết các vấn đề thực tiễn.

12

- Phát triển năng lực cốt lõi cho HS: Giáo dục STEM trang bị cho HS những kỹ năng phù hợp đáp ứng nhu cầu lao động trong thời đại mới trong thế kỉ 21. Bên cạnh những hiểu biết về các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán học, học sinh sẽ được phát triển tư duy phê phán, khả năng hợp tác để thành công.

- Định hướng nghề nghiệp cho HS: giáo dục STEM trang bị cho HS những kiến thức, kỹ năng mang tính nền tảng cho việc học tập ở các bậc học cao hơn, 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. 1.2.2.2. Thiết kế bài học STEM a. Quy trình thiết kế bài học STEM Từ thực tiễn chúng tôi dạy học ở THCS và việc nghiên cứu các tài liệu chúng tôi đưa ra quy trình thiết kế bài học theo định hướng giáo dục STEM. Trong các tác giả Nguyễn Thanh Nga, đã trình bày quy trình thiết kế chủ đề GD STEM cho HS trung học dựa trên mục tiêu GD STEM và các tiêu chí của một bài học STEM được thực hiện như hình 1.1[12].

Vấn đề thực tiễn

Ý tưởng chủ đề STEM

Xác định kiến thức STEM cần giải quyết

Xác định mục tiêu chủ đề STEM

Xây dựng bộ câu hỏi định hướng chủ đề STEM

Hình 1.1. Quy trình thiết kế bài học STEM Vấn đề thực tiễn: Dựa trên các tình huống có vấn đề trong thực tiễn các em quan sát được cần giải quyết. Các tình huống phải xuất phát từ nhu cầu tìm hiểu của học sinh nó thôi thúc HS tìm hiểu và thực hiện để đáp ứng nhu cầu của mình. Hoạt động đó cũng là yêu cầu của định hướng nghề nghiệp, đòi hỏi học 13

sinh giải quyết nhằm trải nghiệm một số nhiệm vụ của nghề nghiệp nào đó trong thực tế. Ý tưởng bài học STEM: Là bài toán mở được hình thành có tính chất kỹ thuật nhằm giải quyết vấn đề thực tiễn mà học sinh gặp phải.

Xác định kiến thức STEM cần giải quyết: Là các kiến thức liên quan đến Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán học… mà HS sẽ được học trong chủ đề này.

Xác định mục tiêu bài học STEM: Là các kiến thức, kỹ năng, thái độ học sinh sẽ đạt được sau khi thực hiện chủ đề.

Xây dựng bộ câu hỏi định hướng bài học STEM: Là các câu hỏi mà dựa vào đó học sinh có thể đề xuất các giải pháp nhằm đạt được mục tiêu của chủ đề, các câu hỏi định hướng được xây dựng theo các cấp độ để phù hợp với phát triển tư duy, năng lực sáng tạo. Nếu trong thời gian ngắn để hoàm thành bài học thì giáo viên cần định hướng thường xuyên cho học sinh qua câu hỏi định hướng hoạt động học tập. b. Các bước soạn thảo nội dung bài học STEM Bước 1: Xây dựng nội dung tích hợp STEM theo một chủ đề nào đó Dựa vào nội dung bài học, nội dung các kiến thức trọng tâm mà GV, nhóm GV đưa ra một số kiến thức về toán, lí, công nghệ. Có liên quan đến chủ đề bài học và các nội dung của chủ đề STEM. Bước 2: Kết nối chủ đề với một vấn đề trong thực tiễn Dựa vào nội dung bài học GV tìm hiểu một vấn đề trong thực tiễn gần sát nhất với nội dung bài học để đưa ra tình huống có vấn đề nhằm kích thích cho hoạt động học tập của học sinh.

Bước 3: Xác định rõ các vấn đề STEM mà học sinh cần giải quyết Vấn đề STEM chính là các yêu cầu về sản phẩm và các kỹ năng cần đạt Bước 4: Các tiêu chí đánh giá sản phẩm Gíao viên đưa ra các tiêu chí cần đạt qua các mức độ của sản phẩm như: thời gian hoàn thành, độ bền, đẹp, có hoạt động hay không, hoạt động có ổn 14

định không…. Để thực nghiệm và kiểm tra kết quả đạt được của từng đối tượng tham gia học tập.

Bước 5: Lập kế hoạch học tập: Giáo viên cần trao đổi bàn bạc để xây dựng kế hoạch cho một bài học cụ thể với các bước tìm hiểu kiến thức để học sinh thực hiện từ đó giúp HS thực hiện các quy trình thực nghiệm để điều chỉnh đưa ra quy trình đúng. Trong quá trình xây dựng cần tạo ra các vấn đề HS không tự giải quyết ngay được để từ đó kích thích sự hứng thú đi tìm các hướng mới nhằm phát triển tư duy học sinh.

Bước 6: Thu hút học sinh làm việc nhóm GV cần xây dựng quá trình học tập của một đơn vị kiến thức mà cần có sự trợ giúp của các thành viên trong nhóm cùng hoạt động để các thành viên trong nhóm cùng nhau thực hiện.

Bước 7: Khuyến thích các nhóm đưa ra ý tưởng mới qua câu hỏi “Làm thế nào để giải quyết vấn đề này?”

GV cần xây dựng vấn đề sao cho có nhiều con đường có thể thực hiện được từ các con đường đó HS sẽ đưa ra các ý tưởng để hoàn thành nội dung bài học. Việc đưa ra nhiều ý tưởng giúp HS rèn luyện tư duy logic.

Bước 8: Hướng dẫn các nhóm chọn ý tưởng tốt nhất Dựa vào các ý tưởng mà dự đoán HS có thể đưa ra GV đưa ra định hướng để giúp HS lựa chọn trong các ý tưởng của mình ý tưởng nào phù hợp, hiệu quả nhất để thực hiện chế tạo sản phẩm theo ý tưởng mà HS, nhóm HS đã đưa ra.

Bước 9: Thử nghiệm và đánh giá Sau khi HS thực hiện xong sản phẩm GV hướng dẫn HS thử nghiệm sản phẩm của mình theo các tiêu chí đã đề ra để đánh giá sản phẩm của mình cũng như sản phẩm của các bạn khác trong lớp.

Bước 10: Trao đổi giữa các nhóm để lựa chọn kết quả tốt nhất Các nhóm cho tiến hành thử nghiệm như nhau sau đó cho các nhóm khác quan sát đánh giá theo các tiêu chí của GV đưa ra rồi trao đổi nhận xét và lựa chọn phương án tối ưu nhất.

15

1.2.2.2. Tổ chức thực hiện bài học STEM Theo tài liệu tập huấn “Xây dựng và thực hiện các chủ đề Giáo dục Stem trong trương trung học” của BGD&ĐT năm 2019 tiến trình tổ chức dạy học kiến thức Vật lý theo định hướng GD STEM như sơ đồ [5].

(1) Xác định vấn đề

(2) Nghiên cứu kiến thức nền

(3) Đề xuất các giải pháp

(4) Lựa chọn giải pháp

(5) Thiết kế mô hình

(6) Thử nghiệm, đánh giá

(7) Chia sẻ và thảo luận (8) Điều chỉnh thiết kế

] Hình 1.2. Sơ đồ tiến trình tổ chức dạy học Vật lý theo định hướng GD STEM Bước 1. Xác định vấn đề: Thường là tình huống có vấn đề mang tính kỹ thuật được sử dụng trong cuộc sống hằng ngày đồng gắn chặt với hoạt động thiết kế, chế tạo sản phẩm kỹ thuật và thu hút HS vào quá trình học tập.

- Mục đích: Xác định tiêu chí sản phẩm; phát hiện vấn đề/nhu cầu.

16

– Nội dung: Tìm hiểu về hiện tượng, sản phẩm, công nghệ; đánh giá về hiện tượng, sản phẩm, công nghệ...

– Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh: Các mức độ hoàn thành nội dung – Kỹ thuật tổ chức hoạt động: Giáo viên giao nhiệm vụ (nội dung, phương tiện, cách thực hiện, yêu cầu sản phẩm phải hoàn thành); Học sinh thực hiện nhiệm vụ Bước 2. Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp: Các kiến thức như Toán, Lí , Hóa, Công nghệ, ... có liên quan đến vấn đề – Mục đích: Hình thành kiến thức mới và đề xuất giải pháp.

– Nội dung: Nghiên cứu nội dung sách giáo khoa, tài liệu, thí nghiệm để tiếp nhận, hình thành kiến thức mới và đề xuất giải pháp/thiết kế.

– Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh: Các mức độ hoàn thành nội dung – Cách thức tổ chức hoạt động: + Giáo viên giao nhiệm vụ: Nêu rõ yêu cầu đọc/nghe/nhìn/làm để xác định và ghi được thông tin, dữ liệu, giải thích, kiến thức mới. Điều hành “chốt” kiến thức mới + hỗ trợ HS đề xuất giải pháp/thiết kế mẫu thử nghiệm trong khi HS báo cáo. + Học sinh: Nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu, làm thí nghiệm (cá nhân, nhóm). Báo cáo, thảo luận.

Bước 3. Lựa chọn giải pháp: HS dưới sự chỉ đạo của tổ trưởng phân công lắp ráp sảm phẩm theo tài liệu hướng dẫn hoặc thiết kế sản phẩm của tổ đã sáng tạo ra. Nếu một số chi tiết phức tạp mất nhiều thời gian thì Gv có thể chuển bị trước ở nhà hoặc giao nhiệm vụ về nhà trước cho HS. – Mục đích: Lựa chọn giải pháp/bản thiết kế.

– Nội dung: Trình bày, giải thích, bảo vệ giải pháp/thiết kế để lựa chọn và hoàn thiện.

17

– Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh: Giải pháp/bản thiết kế được lựa chọn/hoàn thiện.

– Cách thức tổ chức hoạt động: + Giáo viên giao nhiệm vụ (Nêu rõ yêu cầu HS trình bày, báo cáo, giải thích, bảo vệ giải pháp/thiết kế). Điều hành, nhận xét, đánh giá + hỗ trợ HS lựa chọn giải pháp/thiết kế mẫu thử nghiệm. + Học sinh báo cáo, thảo luận; Bước 4. Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá: Trong hoạt động này, học sinh tiến hành chế tạo mẫu theo bản thiết kế đã hoàn thiện sau bước 3; trong quá trình chế tạo đồng thời phải tiến hành thử nghiệm và đánh giá. Trong quá trình này, học sinh cũng có thể phải điều chỉnh thiết kế ban đầu để bảo đảm mẫu chế tạo là khả thi.

– Mục đích: Chế tạo và thử nghiệm mẫu thiết kế.

– Nội dung: Lựa chọn dụng cụ/thiết bị thí nghiệm; chế tạo mẫu theo thiết kế; thử nghiệm và điều chỉnh.

– Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh: Dụng cụ/thiết bị/mô hình/đồ vật...đã chế tạo và thử nghiệm, đánh giá.

– Cách thức tổ chức hoạt động: + Giáo viên giao nhiệm vụ (lựa chọn dụng cụ/thiết bị thí nghiệm để chế tạp, lắp ráp...). Hỗ trợ học sinh trong quá trình thực hiện.

Học sinh thực hành chế tạo, lắp ráp và thử nghiệm Bước 5. Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh: Trong hoạt động này, học sinh được tổ chức để trình bày sản phẩm học tập đã hoàn thành; trao đổi, thảo luận, đánh giá để tiếp tục điều chỉnh, hoàn thiện.

– Mục đích: Trình bày, chia sẻ, đánh giá sản phẩm nghiên cứu.

– Nội dung: Trình bày và thảo luận.

– Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh: Dụng cụ/thiết bị/mô hình/đồ vật...

– Cách thức tổ chức hoạt động: 18

+ Giáo viên Giao nhiệm vụ (mô tả rõ yêu cầu và sản phẩm trình bày). Đánh giá, kết luận, cho điểm và định hướng tiếp tục hoàn thiện. + Học sinh: Báo cáo, thảo luận (bài báo cáo, trình chiếu, video, dung cụ/thiết bị/mô hình/đồ vật đã chế tạo...) theo các hình thức phù hợp (trưng bày, triển lãm, sân khấu hóa).

1.2.2.3. Tiêu chí xây dựng bài học STEM Để thực hiện việc tổ chức thực hiện bài học STEM trên thì mỗi bài học STEM cần được xây dựng qua các tiêu chí sau: Tiêu chí 1: Chủ đề bài học STEM tập trung vào các vấn đề thực tiễn Khi lựa chọn các chủ đề, bài học có nội dung kiến thức có thể vận dụng vào chế tạo ra sản phẩm gắn liền với thực tiễn để học sinh có thể thiết kế chế tạo và phát triển năng lực sáng tạo, phát triển tư duy và năng lực giải quyết vấn đề Tiêu chí 2: Cấu trúc bài học STEM theo quy trình thiết kế kĩ thuật Theo quy trình thiết kế kĩ thuật theo sơ các bước liên tiếp: xác định vấn đề - nghiên cứu kiến thức nền - đề xuất nhiều ý tưởng cho các giải pháp - lựa chọn giải pháp tối ưu - phát triển và chế tạo một mô hình (nguyên mẫu) - thử nghiệm và đánh giá - hoàn thiện thiết kế.

Tiêu chí 3: Phương pháp dạy học bài học STEM đưa học sinh vào hoạt động tìm tòi và khám phá Trong các bài học STEM, hoạt động học của học sinh được thực hiện theo hướng mở có "khuôn khổ" về các điều kiện mà học sinh được sử dụng (chẳng hạn các vật liệu khả dụng). Hoạt động học của học sinh là hoạt động được chuyển giao và hợp tác; các quyết định về giải pháp giải quyết vấn đề là của chính học sinh. Học sinh thực hiện các hoạt động trao đổi thông tin để chia sẻ ý tưởng và tái thiết kế nguyên mẫu của mình nếu cần. Học sinh tự điều chỉnh các ý tưởng của mình và thiết kế hoạt động khám phá của bản thân.

19

Tiêu chí 4: Hình thức tổ chức bài học STEM lôi cuốn học sinh vào hoạt động nhóm kiến tạo Trong tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM cho mỗi cá nhân đơn lẻ là việc làm rất khó khăn vì nó huy động nhiều trí tuệ và nhiều công sức nên GV tổ chức theo nhóm là tất yếu. Qua làm việc nhóm và bảng đánh giá đồng đẳng giữa các thành viên trong nhóm giúp cho mỗi cá nhân nhận được điểm mạnh, điểm yếu để có thể hoàn thiện bản thân.

Tiêu chí 5: Nội dung bài học STEM áp dụng chủ yếu từ nội dung khoa học và toán mà học sinh đã và đang học Trong các bài học STEM, giáo viên cần kết nối và tích hợp một cách có mục đích nội dung từ các chương trình khoa học, công nghệ và toán. Lập kế hoạch để hợp tác với các giáo viên toán, công nghệ và khoa học khác để hiểu rõ nội hàm của việc làm thế nào để các mục tiêu khoa học có thể tích hợp trong một bài học đã cho. Từ đó, học sinh dần thấy rằng khoa học, công nghệ và toán không phải là các môn học độc lập, mà chúng liên kết với nhau để giải quyết các vần đề. Điều đó có liên quan đến việc học toán, công nghệ và khoa học của học sinh.

Tiêu chí 6: Tiến trình bài học STEM tính đến có nhiều đáp án đúng và coi sự thất bại như là một phần cần thiết trong học tập Một câu hỏi nghiên cứu đặt ra, có thể đề xuất nhiều giả thuyết khoa học; một vấn đề cần giải quyết, có thể đề xuất nhiều phương án, và lựa chọn phương án tối ưu. Trong các giả thuyết khoa học, chỉ có một giả thuyết đúng. Ngược lại, các phương án giải quyết vấn đề đều khả thi, chỉ khác nhau ở mức độ tối ưu khi giải quyết vấn đề. Tiêu chí này cho thấy vai trò quan trọng của năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo trong dạy học STEM.[7] 1.2.2.4. Tiêu chí đánh giá bài học STEM Mỗi bài học STEM được thực hiện ở nhiều tiết học nên một hoạt động học có thể được thực hiện ở trong và ngoài lớp học. Các tiêu chí đánh giá tiến trình dạy học đã được nêu rõ trong Công văn số 5555/BGDĐT–GDTrH ngày 08/10/2014.[5]

20

Bảng 1.1. Tiêu chí đánh giá bài học STEM Nội

Tiêu chí Mức độ phù hợp của chuỗi hoạt động học với mục tiêu, nội dung và phương pháp dạy học được sử dụng Mức độ rõ ràng của mục tiêu, nội dung, kĩ thuật tổ chức và sản phẩm cần đạt được của mỗi nhiệm vụ học tập.

Mức độ phù hợp của thiết bị dạy học và học liệu được sử dụng để tổ chức các hoạt động học của học sinh.

Mức độ hợp lí của phương án kiểm tra, đánh giá trong quá trình tổ chức hoạt động học của học sinh.

Mức độ sinh động, hấp dẫn học sinh của phương pháp và hình thức chuyển giao nhiệm vụ học tập.

Khả năng theo dõi, quan sát, phát hiện kịp thời những khó khăn của học sinh.

Mức độ phù hợp, hiệu quả của các biện pháp hỗ trợ và khuyến khích học sinh hợp tác, giúp đỡ nhau khi thực hiện nhiệm vụ học tập. học sinh

2. Tổ chức hoạt động học cho 1. Kế hoạch và tài liệu dạy học

dung

Mức độ hiệu quả hoạt động của giáo viên trong việc tổng hợp, phân tích, đánh giá kết quả hoạt động và quá trình thảo luận của học sinh.

3. Hoạt động của học sinh

Khả năng tiếp nhận và sẵn sàng thực hiện nhiệm vụ học tập của tất cả học sinh trong lớp.

Mức độ tích cực, chủ động, sáng tạo, hợp tác của học sinh trong việc thực hiện các nhiệm vụ học tập.

Mức độ tham gia tích cực của học sinh trong trình bày, trao đổi, thảo luận về kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập.

Mức độ đúng đắn, chính xác, phù hợp của các kết quả thực hiện nhiệm vụ học tập của học sinh.

21

Bảng 1.2a. Tiêu chí đánh giá bài học STEM theo 3 mức độ trong nội dung “Kế hoạch và tài liệu dạy học” Tiêu chí Mức phù

Mức độ Mức 01

độ Tình

Mức 02

Mức 03

huống/câu Tình

huống/câu Tình

huống/câu

hợp hỏi/nhiệm vụ mở hỏi/nhiệm vụ mở đầu hỏi/nhiệm vụ mở đầu

của chuỗi đầu

nhằm

huy chỉ có thể được giải gần gũi với kinh nghiệm

hoạt động động kiến thức/kĩ quyết một phần hoặc sống của học sinh và chỉ học

với năng đã có của phỏng đoán được kết có thể được giải quyết

mục tiêu, học sinh để chuẩn quả nhưng chưa lí giải một phần hoặc phỏng nội dung bị

học

kiến được đầy đủ bằng kiến đoán

được

kết

quả

và

thức/kĩ năng mới thức/kĩ năng đã có của nhưng chưa lí giải được

phương

nhưng chưa tạo học sinh; tạo được mâu đầy

đủ

bằng

kiến

pháp dạy được mâu thuẫn thuẫn nhận thức.

thức/kĩ năng cũ; đặt ra

học được nhận thức để đặt

được vấn đề/câu hỏi

sử dụng

chính của bài học.

ra vấn đề/câu hỏi chính của bài học.

Kiến

thức

mới Kiến thức mới được thể Kiến thức mới được thể

được trình bày rõ hiện

trong

ràng, tường minh chữ/kênh bằng

kênh hiện

hình/kênh chữ/kênh

bằng

kênh hình/kênh

kênh tiếng; có câu hỏi/lệnh tiếng gắn với vấn đề cần

chữ/kênh

cụ thể cho học sinh hoạt giải quyết; tiếp nối với

hình/kênh

tiếng; động để tiếp thu kiến vấn đề/câu hỏi chính

có câu hỏi/lệnh cụ thức mới và giải quyết của bài học để học sinh thể cho học sinh được

đầy

đủ

tình tiếp thu và giải quyết

hoạt động để tiếp huống/câu hỏi/nhiệm vụ được vấn đề/câu hỏi thu kiến thức mới. mở đầu.

22

chính của bài học.

Có câu hỏi/bài tập Hệ thống câu hỏi/bài Hệ thống câu hỏi/bài vận dụng trực tiếp tập được lựa chọn thành tập được lựa chọn thành những kiến thức hệ

thống;

mỗi

câu hệ thống, gắn với tình

mới học nhưng hỏi/bài tập có mục đích huống thực tiễn; mỗi chưa nêu rõ lí do, cụ thể, nhằm rèn luyện câu hỏi/bài tập có mục mục đích của mỗi các kiến thức/kĩ năng cụ đích cụ thể, nhằm rèn câu hỏi/bài tập.

thể.

luyện các kiến thức/kĩ năng cụ thể.

Có yêu cầu học Nêu rõ yêu cầu và mô tả Hướng dẫn để học sinh sinh liên hệ thực rõ

sản

phẩm

vận tự xác định vấn đề, nội

tế/bổ sung thông dụng/mở rộng mà học dung, hình thức thể hiện tin

liên

quan sinh phải thực hiện.

nhưng chưa mô tả

của

sản

phẩm

vận

dụng/mở rộng.

rõ sản phẩm vận dụng/mở rộng mà học sinh phải thực hiện.

Mức rõ

độ Mục tiêu của mỗi Mục tiêu và sản phẩm Mục tiêu, phương thức ràng hoạt động học và học tập mà học sinh hoạt động và sản phẩm

của mục sản phẩm học tập phải hoàn thành trong học tập mà học sinh tiêu,

nội mà học sinh phải mỗi hoạt động học được phải hoàn thành trong

dung,

kĩ hoàn thành trong mô tả rõ ràng; phương mỗi hoạt động được mô

thuật

tổ mỗi hoạt động đó thức hoạt động học tả rõ ràng; phương thức

chức

và được mô tả rõ được tổ chức cho học hoạt động học được tổ

sản phẩm ràng nhưng chưa sinh được trình bày rõ chức cho học sinh thể cần

đạt nêu

rõ

phương ràng, cụ thể, thể hiện hiện được sự phù hợp

được của thức hoạt động được sự phù hợp với với sản phẩm học tập và mỗi

của

học sản phẩm học tập cần đối tượng học sinh.

23

nhiệm vụ sinh/nhóm học tập.

học hoàn thành.

sinh nhằm hoàn thành sản phẩm học tập đó.

Mức phù

độ Thiết bị dạy học Thiết bị dạy học và học

hợp và học liệu thể liệu thể hiện được sự liệu thể hiện được sự

của thiết hiện được sự phù bị

phù hợp với sản phẩm phù hợp với sản phẩm

dạy hợp với sản phẩm học tập mà học sinh học tập mà học sinh

học học

Thiết bị dạy học và học

và học tập mà học phải hoàn thành; cách phải hoàn thành; cách liệu sinh

phải

hoàn thức mà học sinh hành thức mà học sinh hành

được

sử thành nhưng chưa động (đọc/ viết/ nghe/ động (đọc/viết/nghe /

dụng

để mô tả rõ cách nhìn/ thực hành) với nhìn/ thực hành) với

tổ

chức thức mà học sinh thiết bị dạy học và học thiết bị dạy học và học

các

hoạt hành

động

với liệu đó được mô tả cụ liệu đó được mô tả cụ

động học thiết bị dạy học và thể, rõ ràng.

thể, rõ ràng, phù hợp

của

với kĩ thuật học tích cực

học học liệu đó.

được sử dụng.

sinh.

Mức

độ Phươngthức đánh Phương án kiểm tra, Phương án kiểm tra,

hợp lí của giá sản phẩm học đánh giá quá trình hoạt đánh giá quá trình hoạt phương án

tập mà học sinh động học và sản phẩm động học và sản phẩm

kiểm phải hoàn thành học tập của học sinh học tập của học sinh

tra, đánh trong

mỗi

hoạt được mô tả rõ, trong đó được mô tả rõ, trong đó

giá trong động học được thể hiện rõ các tiêu chí thể hiện rõ các tiêu chí quá trình mô tả nhưng chưa cần đạt của các sản cần đạt của các sản tổ

chức có

phương

án phẩm học tập trong các

phẩm học tập trung gian

hoạt động kiểm tra trong quá hoạt động học

và sản phẩm học tập

học

cuối cùng của các hoạt

của trình hoạt động

học sinh.

động học.

học của học sinh.

24

Bảng 1.2b. Tiêu chí đánh giá bài học STEM theo 3 mức độ trong nội dung “Tổ chức hoạt động học cho học sinh” Tiêu chí

Mức độ Mức 01

Mức 02

Mức 03

Mức độ sinh Câu hỏi/lệnh rõ ràng Câu hỏi/lệnh rõ ràng Câu hỏi/lệnh rõ ràng động,

hấp về mục tiêu, sản về mục tiêu, sản về

dẫn học sinh phẩm học tập phải phẩm

học

mục

tiêu,

sản

tập, phẩm học tập, phương

của phương hoàn thành, đảm bảo phương thức hoạt thức hoạt động gắn pháp và hình cho phần lớn học động gắn với thiết bị với thiết bị dạy học và thức chuyển sinh nhận thức đúng dạy học và học liệu học giao

liệu

được

sử

nhiệm nhiệm vụ phải thực được sử dụng; đảm dụng; đảm bảo cho

vụ học tập.

hiện.

bảo cho hầu hết học 100% học sinh nhận sinh nhận thức đúng thức đúng nhiệm vụ nhiệm vụ và hăng và hăng hái thực hiện. hái thực hiện.

Khả

năng Theo dõi, bao quát Quan sát được cụ thể Quan sát được một

theo

dõi, được quá trình hoạt quá trình hoạt động cách chi tiết quá trình

quan

sát, động của các nhóm trong từng nhóm học thực hiện nhiệm vụ

phát hiện kịp học sinh; phát hiện sinh; chủ động phát đến từng học sinh; thời

những được những nhóm hiện được khó khăn chủ động phát hiện

khó

khăn học sinh yêu cầu cụ thể mà nhóm học được khó khăn cụ thể

của học sinh. được giúp đỡ hoặc sinh gặp phải trong và nguyên nhân mà có biểu hiện đang quá trình thực hiện từng học sinh đang gặp khó khăn.

nhiệm vụ.

gặp phải trong quá trìnhthực hiện nhiệm vụ.

Mức độ phù Đưa ra được những Chỉ ra cho học sinh Chỉ ra cho học sinh hợp,

hiệu gợi ý, hướng dẫn cụ những sai lầm có thể những sai lầm có thể

25

quả của các thể

cho

học đã mắc phải dẫn đến đã mắc phải dẫn đến

biện pháp hỗ sinh/nhóm học sinh khó khăn; đưa ra khó khăn; đưa ra trợ

và vượt qua khó khăn được

khuyến khích

những

định được

những

định

khái

quát;

và hoàn thành được hướng khái quát để hướng

học nhiệm vụ học tập nhóm học sinh tiếp khuyến khích được

sinh hợp tác, được giao.

tục hoạt động và học sinh hợp tác, hỗ

giúp đỡ nhau

hoàn thành nhiệm vụ trợ lẫn nhau để hoàn

khi thực hiện

học tập được giao.

nhiệm

vụ

thành nhiệm vụ học tập được giao.

học tập.

Mức độ hiệu Có câu hỏi định Lựa chọn được một Lựa chọn được một quả động

hoạt hướng để học sinh số sản phẩm học tập số của tích cực tham gia của học sinh/nhóm sản phẩm học tập điển

giáo

viên nhận xét, đánh giá, học sinh để tổ chức hình

trong

việc bổ sung, hoàn thiện cho học sinh nhận sinh/nhóm học sinh

tổng

hợp, sản phẩm học tập lẫn xét, đánh giá, bổ để tổ chức cho học

phân

tích, nhau

trong

của

học

nhóm sung, hoàn thiện lẫn sinh nhận xét, đánh

đánh giá kết hoặc toàn lớp; nhận nhau; câu hỏi định giá, bổ sung, hoàn quả

hoạt xét, đánh giá về sản hướng của giáo viên thiện lẫn nhau; câu

động và quá phẩm học tập được giúp hầu hết học hỏi định hướng của trình

thảo đông đảo học sinh sinh tích cực tham giáo viên giúp hầu hết

luận của học tiếp thu, ghi nhận.

gia thảo luận; nhận học sinh tích cực

sinh.

xét, đánh giá về sản tham gia thảo luận, tự phẩm học tập được đánh giá và hoàn đông đảo học sinh thiện được sản phẩm tiếp thu, ghi nhận.

học tập của mình và của bạn.

26

Bảng 1.2c. Tiêu chí đánh giá bài học STEM theo 3 mức độ trong nội dung “Hoạt động của học sinh” Tiêu chí Khả

Mức độ Mức 01

Mức 02

Mức 03

năng Nhiều học sinh tiếp Hầu hết học sinh tiếp Tất cả học sinh tiếp

tiếp nhận và nhận đúng nhiệm vụ nhận đúng và sẵn nhận đúng và hăng sẵn

sàng và sẵn sàng bắt tay sàng thực hiện nhiệm hái, tự tinn trong

thực

hiện vào thực hiện nhiệm vụ, tuy nhiên còn một việc

nhiệm

thực

hiện

vụ vụ được giao, tuy vài học sinh bộc lộ nhiệm vụ học tập

học tập của nhiên vẫn còn một số thái độ chưa tự tin được giao. tất cả học học sinh bộc lộ chưa trongn việc thực hiện sinh

trong hiểu rõ nhiệm vụ học nhiệm vụ học tập

lớp.

tập được giao.

được giao.

Mức độ tích Nhiều học sinh tỏ ra Hầu hết học sinh tỏ ra Tất cả học sinh tích cực,

chủ tích cực, chủ động tích cực, chủ động, cực, chủ động, hợp

động,

sáng hợp tác với nhau để hợp tác với nhau để tác với nhau để

tạo, hợp tác thực hiện các nhiệm thực hiện các nhiệm thực hiện nhiệm vụ của học sinh vụ học tập; tuy nhiên, vụ học tập; còn một học tập; nhiều học trong

việc một số học sinh có vài học sinh lúng túng sinh/nhóm

thực

hiện biểu hiện dựa dẫm, hoặc chưa thực sự sáng tạo trong cách

các

nhiệm chờ đợi, ỷ lại.

vụ học tập.

Mức

tỏ

ra

tham gia vào hoạt thức thực hiện động nhóm.

nhiệm vụ.

độ Nhiều học sinh hăng Hầu hết học sinh hăng Tất cả học sinh tích

tham gia tích hái, tự tin trình bày, hái, tự tin trình bày, cực, hăng hái, tự cực của học trao đổi ý kiến/quan trao đổi ý kiến/quan tin trong việc trình sinh

trong điểm của cá nhân; tuy điểm của cá nhân; đa bày, trao đổi ý quan

điểm

trình

bày, nhiên, nhiều nhóm số các nhóm thảo luận kiến,

trao

đổi, thảo luận chưa sôi sôi nổi, tự nhiên; đa của cá nhân; các

27

thảo luận về nổi, tự nhiên, vai trò số nhóm trưởng đã nhóm thảo luận sôi kết quả thực của hiện

nhóm

trưởng biết cách điều hành nổi, tự nhiên; các

nhiệm chưa thật nổi bật; vẫn thảo

vụ học tập.

luận

nhóm; nhóm trưởng đều tỏ

còn một số học sinh nhưng vẫn còn một ra biết cách điều không trình bày được vài học sinh không hành và khái quát quan điểm của mình tích cực trong quá nội dung trao đổi, hoặc tỏ ra không hợp trình làm việc nhóm thảo luận của nhóm tác trong quá trình để thực hiện nhiệm vụ để thực hiện nhiệm làm việc nhóm để học tập.

vụ học tập.

thực hiện nhiệm vụ học tập.

Mức

độ Nhiều học sinh trả lời Đa số học sinh trả lời Tất cả học sinh đều

đúng

đắn, câu hỏi/làm bài tập câu hỏi/làm bài tập trả lời câu hỏi/làm

chính

xác, đúng với yêu cầu của đúng với yêu cầu của bài tập đúng với

phù hợp của giáo viên về thời gian, giáo viên về thời gian, yêu cầu của giáo các kết quả nội dung và cách thức nội dung và cách thức viên về thời gian, thực

hiện trình bày; tuy nhiên, trình bày; song vẫn nội dung và cách

nhiệm

vụ vẫn còn một số học còn một vài học sinh thức

trình

học tập của sinh chưa hoặc không trình bày/diễn đạt kết nhiều học sinh.

câu

bày; trả

hoàn thành hết nhiệm quả chưa rõ ràng do lời/đáp án mà học vụ, kết quả thực hiện chưa nắm vững yêu sinh đưa ra thể hiện nhiệm vụ còn chưa cầu.

sự sáng tạo trong

chính xác, phù hợp

suy nghĩ và cách

với yêu cầu.

thể hiện.

28

1.2.3. Thí nghiệm trong dạy học theo định hướng GD STEM 1.2.3.1. Khái niệm, phân loại thí nghiệm a. Khái niệm Theo Tô Văn Bình (2002), Thí nghiệm Vật lí ở trường phổ thông, Đại học Sư phạm Thái Nguyên thì khái niệm Thí nghiệm vật lí được hiểu theo các quan điểm sau: Trong vật lí học, thí nghiệm vừa là nguồn kiến thức và là một phương pháp nghiên cứu. Thí nghiệm Vật lí trong trường phổ thông (còn gọi là thí nghiệm giáo khoa hay thí nghiệm học tập) là sự phản ánh phương pháp nghiên cứu khoa học trong việc nghiên cứu các hiện tượng vật lí, vì vậy chúng mang những yếu tố cơ bản của thí nghiệm khoa học vật lí. thí nghiệm vật lí học tập được hiểu là sự tái tạo nhờ các dụng cụ đặc biệt, các hiện tượng vật lí trên lớp học, trong những điều ki ện thuận tiện nhất để nghiên cứu chúng. Vì vậy, thí nghiệm vật lí đồng thời là nguồn kiến thức, PPDH và là một dạng trực quan [3] Theo Nguyễn Đức Thâm và cộng sự, thí nghiệm vật lí được hiểu là sự tác động có chủ định, có hệ thống của con người vào các đối tượng của hiện thực khách quan. Thông qua sự phân tích các điều kiện mà trong đó đã diễn ra sự tác động và các kết quả của sự tác động, ta có thể thu nhận tri thức mới [14].

Còn theo Phạm Hữu Tòng thì thí nghiệm là một phương pháp dạy học vật lí. Đó là cách thức, là biện pháp tổ chức các hoạt động dạy học của người GV thể hiện qua sự cộng tác giữa thầy và trò trong quá trình giảng dạy và học tập nhằm đạt được hiệu quả cao nhất trong việc truyền thụ, lĩnh hội tri thức vật lí và rèn luyện kĩ năng kĩ xảo thực hành [15]. b. Phân loại thí nghiệm: - Thí nghiệm biểu diễn của giáo viên: là loại thí nghiệm do giáo viên tiến hành, học sinh là người quan sát. Thông qua thí nghiệm GV tái hiện lại các hiện tượng Vật lí giúp HS quan sát trực quan các hiện tượng cần nghiên cứu. Thí nghiệm biểu diễn được sử dụng gồm: 29

+ Thí nghiệm mở đầu: Loại thí nghiệm này được tiến hành vào đầu giờ học phần lí thuyết nó tạo ra tình huống có vấn đề làm nảy sinh mâu thuẫn giữa cái đã biết và cái chưa biết gây kích thích tính tò mò tạo gây hứng thú học tập cho học sinh. + Thí nghiệm nghiên cứu hiện tượng, quá trình Vật lí: Là loại thí nghiệm được dùng để hình thành kiến thức mới, nhằm đưa ra mối quan hệ bản chất giữa các hiện tượng Vật lí. Với thí nghiệm này nên dùng trong trường hợp thí nghiệm minh họa còn trong trường hợp dùng khi thí nghiệm nghiên cứu khảo sát khó thực hiện do phức tạp, mất nhiều thời gian. + Thí nghiệm củng cố: Được thực hiện ở cuối tiết học, có thể giúp nâng cao kiến thức cho học sinh, giúp học sinh ghi nhớ bài giảng, rèn luyện kỹ năng cho học sinh qua đó giáo viên kiểm tra được mức độ nhận thức, tiếp thu bài giảng của học sinh.

- Thí nghiệm thực tập Vật lí: là loại thí nghiệm do chính học sinh thực hiện ở mức độ độc lập, tích cực khác nhau dưới sự hướng dẫn, chỉ đạo của giáo viên. Thí nghiệm thực tập về Vật lí gồm các loại sau: +Thí nghiệm trực diện: Là loại thí nghiệm mà dưới sự hướng dẫn của giáo viên trong quá trình nghiên cứu tài liệu mới, mỗi học sinh tiến hành những quan điểm ngắn, những thí nghiệm mà trên cơ sở đó rút ra kết luận hoặc minh hoạ lý thuyết. + Thí nghiệm thực hành Vật lí: Là loại thí nghiệm được tiến hành sau khi học xong một chương, một phần của chương trình. + Thí nghiệm và quan sát Vật lí ở nhà: Là thí nghiệm tiến hành ngoài lớp học không có sự giám sát của giáo viên mà hoàn toàn do HS tự lực, có tính độc lập sáng tạo đặc trưng của riêng từng HS

30

1.2.3.2. Vai trò, nguyên tắc sử dụng thí nghiệm trong dạy học theo định hướng GD STEM a. Vai trò sử dụng thí nghiệm trong dạy học theo định hướng GD STEM - Đảm bảo giáo dục toàn diện: Thí nghiệm trong giáo dục STEM giúp học sinh phát triển tư duy, kĩ năng thao tác thực hành, kĩ năng đánh giá sản phẩm theo tiêu chí cho trước.

- Tạo hứng thú học tập cho hoc sinh: Các thí nghiệm được xây dựng dựa trên nhu cầu học tập và gắn liền với đời sống, học sinh tự trải nghiệm chính vì vậy nó nâng cao hứng thú học tập cho học sinh - Kết nối trường học với cộng đồng: Trong giáo dục STEM các thí nghiệm được xây dựng thông qua hoạt động thực tiễn gắn với môi trường với cộng đồng xung quanh. b. Nguyên tắc sử dụng thí nghiệm trong dạy học theo định hướng GD STEM - Các thí nghiệm phải đảm bảo tính khoa học, phù hợp với bản chất vật lí của sự vật, hiện tượng trong tự nhiên.

- Các thí nghiệm phải phù hợp với nội dung chương trình SGK và mục tiêu đề ra.

- Các thí nghiệm phải phù hợp với nhận thức và tâm lí của học sinh.

- Tạo điều kiện phát huy tính chủ động của HS trong thực hành thí nghiệm đặc biệt là thí nghiệm mà học sinh có thể tự tạo theo yêu cầu của GV. 1.3. Năng lực giải quyết vấn đề của học sinh 1.3.1. Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề Năng lực giải quyết vấn đề của HS là khả năng cá nhân sử dụng hiệu quả các quá trình nhận thức, hành động và thái độ, động cơ, cảm xúc để phân tích, đề xuất các biện pháp, lựa chọn giải pháp và thực hiện giải quyết những tình huống, những vấn đề học tập và những vấn đề trong thực tiễn mà ở đó không có sẵn quy trình, thủ tục, giải pháp thông thường, đồng thời đánh giá giải pháp giải quyết vấn đề để điều chỉnh và vận dụng linh hoạt trong hoàn cảnh, nhiệm vụ mới.[7] 31

1.3.2. Biểu hiện của năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong học tập Chương trình giáo dục tổng thể trong chương trình giáo dục phổ thông mới đã mô tả năng lực GQVĐ bao gồm 5 năng lực thành phần với các biểu hiện của năng lực GQVĐ được mô tả trong bảng 1.1 như sau:[7] Bảng 1.1. Bảng mô tả biểu hiệu năng lực giải quyết vấn đề Năng lực Biểu hiện của năng lực thành phần Phát hiện và phát Phân tích được tình huống trong học tập, trong cuộc biểu được vấn đề sống; phát hiện và nêu được tình huống có vấn đề trong học tập, trong cuộc sống. Đề xuất được, lựa Thu thập và làm rõ các thông tin có liên quan đến vấn đề chọn được giải pháp từ đó đề xuất và lựa chọn được giải pháp phù hợp nhất.

Thực hiện và đánh Thực hiện và đánh giá giải pháp giải quyết vấn đề; suy giá giải pháp giải ngẫm về cách thức và tiến trình giải quyết vấn đề để điều quyết vấn đề chỉnh và vận dụng trong bối cảnh mới.

Nhận ra ý tưởng Xác định và làm rõ thông tin, ý tưởng mới và phức tạp mới từ các nguồn thông tin khác nhau; phân tích các nguồn thông tin độc lập để thấy được khuynh hướng và độ tin cậy của ý tưởng mới.

Hình thành và triển Nêu được nhiều ý tưởng mới trong học tập và cuộc sống; khai ý tưởng mới suy nghĩ không theo lối mòn; tạo ra yếu tố mới dựa trên những ý tưởng khác nhau; hình thành và kết nối các ý tưởng; nghiên cứu để thay đổi giải pháp trước sự thay đổi của bối cảnh; đánh giá rủi ro và có dự phòng.

1.3.3. Cấu trúc của năng lực giải quyết vấn đề Cấu trúc năng lực GQVĐ được dự kiến phát triển ở HS gồm 4 thành tố: + Tìm hiểu vấn đề + Thiết lập không gian vấn đề + Lập kế hoạch và thực hiện giải pháp + Đánh giá và phản ánh giải pháp.

Mỗi thành tố bao gồm một số hành vi của cá nhân khi làm việc độc lập hoặc hợp tác nhóm trong quá trình giải quyết vấn đề. Theo [6], cấu trúc năng lực giải quyết vấn đề được mô tả bằng sơ đồ như sau (hình 1.3):

32

Hình 1.3. Cấu trúc năng lực GQVĐ Theo sơ đồ trên thì các thành tố của năng lực này cụ thể là: * Tìm hiểu vấn đề: Nhận biết vấn đề nghiên cứu, xác định, giải thích các thông tin tìm hiểu được đồng thời chia sẻ thông tin. * Thiết lập không gian vấn đề: Lựa chọn, sắp xếp, tích hợp thông tin phù hợp với kiến thức đã học, xác định thông tin trung gian qua số liệu, hình dạng được xác định trên đồ thị, biểu bảng, mô tả... xác định cách thức, quy trình chiến lược giải quyết, thống nhất cách hành động. * Lập kế hoạch và thực hiện giải pháp: - Lập kế hoạch: Tiến trình thực hiện kế hoạch + Thu thập dữ liệu. + Thảo luận, xin ý kiến. + Giải quyết các mục tiêu. + Xem xét lại các giải pháp. + Thời điểm giải quyết từng mục tiêu. + Phân bố các nguồn lực, nhân lực, kinh phí, phương tiện - Thực hiện kế hoạch: + Thực hiện và trình bày giải pháp.

33

+ Điều chỉnh kế hoạch để phù hợp với thực tiễn và không gian vấn đề khi có sự thay đổi. + Tổ chức và duy trì hiệu quả hoạt động nhóm khi thực hiện giải pháp. * Đánh giá và phản ánh giải pháp: Đánh giá giải pháp đã thực hiện; phản ánh, suy ngẫm về giải pháp đã thực hiện; đánh giá, xác nhận những kiến thức và kinh nghiệm thu nhận được; đề xuất giải quyết cho những vấn đề tương tự.

Từ các thành tố của năng lực giải quyết vấn đề được dự kiến phát triển ở HS phổ thông, chúng tôi nhận thấy có những nét tương đồng với tiến trình của dạy học theo định hướng STEM, do vậy chúng tôi sử dụng cấu trúc này của năng lực giải quyết vấn đề vào việc đề xuất tổ chức hoạt động học tập cho học sinh và xây dựng công cụ đánh giá sự phát triển năng lực giải quyết vấn đề thông qua dạy học bài “Đòn bẩy” và bài “Dòng dọc” theo định hướng giáo dục STEM. 1.3.4. Các biện pháp sử dụng thí nghiệm trong dạy học nội dung vật lí môn KHTN theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của HS Trong quá trình dạy học có thể sử dụng thí nghiệm trong: xuất hiện vấn đề nghiên cứu, sử dụng trong giải quyết vấn đề và sử dụng trong củng cố, vận dụng kiến thức. Đặc biệt trong giai đoạn định hướng, đề xuất vấn đề nghiên cứu và GQVĐ thì thí nghiệm tự tạo tỏ ra rất có hiệu quả trong việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề. * Sử dụng thí nghiệm trong giai đoạn đề xuất vấn đề Thí nghiệm là phương tiện rất hiệu quả kích thích hứng thú học tập của HS đặc biệt trong giai đoạn mở đầu bài học nó tạo ra sự ngạc nhiên bất ngờ, gây ra mâu thuẫn trong nhận thức của HS từ đó GV có thể gợi ý vấn đề cần nghiên cứu. Trong giai đoạn này GV có thể làm thí nghiệm hoặc hướng dẫn HS lên làm thí nghiệm. Việc tiến hành thí nghiệm có thể qua các bước.

- Giới thiệu các dụng cụ thí nghiệm, công dụng của từng dụng cụ và cách lắp đặt thí nghiệm - Nêu các bước tiến hành thí nghiệm qua sơ đồ thí nghiệm

34

- Dựa vào vốn kiến thức, kinh nghiệm đã có của HS, GV yêu cầu HS nêu dự đoán hiện tượng trước khi tiến hành thí nghiệm.

- Tiến hành thí nghiệm cho HS quan sát hiện tượng - Từ kết quả thí nghiệm GV gợi ý và hướng dẫn HS nêu vấn đề cần nghiên cứu. * Sử dụng thí nghiệm tự tạo trong giai đoạn giải quyết vấn đề Trong giai đoạn này GV định hướng, hướng dẫn HS giải quyết vấn đề thông qua mối liên hệ giữa kiến thức đã biết và vấn đề cần giải quyết cùng với kinh nghiệm đã có từ trước của HS để tìm ra hướng giải quyết vấn đề thông qua hai con đường là con đường diễn dịch và con đường quy nạp.

- Với con đường diễn dịch dùng để hình thành kiến thức mới cho HS thông qua thu tập và xử lí các số liệu GV hướng dẫn HS hình thành kiến thức mới - Với con đường quy nạp dùng để kiểm chứng kết quả thu được. Ban đầu GV hướng dẫn tìm con đường kiến thức mới thông qua suy luận logic ra kiến thức mới sau đó dùng thí nghiệm để kiểm chứng lại kết quả thu được * Sử dụng thí nghiệm tự tạo trong giai đoạn củng cố, vận dụng kiến thức Thí nghiệm không chỉ dùng trong tạo tình huống có vấn đề, trong quá trình giải quyết vấn đề mà nó còn được dùng trong giai đoạn củng cố, vận dụng kiến thức vào thực tiễn. Thong qua thí nghiệm HS tích cực tham gia xây dựng kiến thức và vận dụng kiến thức vào cuộc sống đồng thời phát triển tư duy logic tư duy sáng tạo cho HS. Trong giai đoạn củng cố và vận dụng kiến thức mới vào giải thích hiện tượng thì thí nghiệm có thể được sử dụng như sau - GV trực tiếp tiến hành thí nghiệm cho HS quan sát và yêu cầu HS dựa vào kiến thức đã học để giải thích hiện tượng.

- GV hướng dẫn để cho HS tiến hành thí nghiệm và yêu cầu HS dựa vào kiến thức đã học để giải thích hiện tượng.

- GV hướng dẫn và giao về nhà yêu cầu HS tự đề xuất lựa chọn phương án thí nghiệm và gia công, chế tạo dụng cụ thí nghiệm để minh họa lại kiến thức đã thu nhận.

35

Trong quá trình dạy học Vật lí chúng tôi đã tóm tắt việc sử dụng thí nghiệm vào dạy môn Vật lí theo định hướng giáo dục STEM theo sơ đồ sau [1]: Đề xuất vấn đề

Tổ chức hoạt động nhận thức cho HS thông qua thí nghiệm

Sử dụng thí nghiệm tạo tình huống có vấn đề

Tiến hành thí nghiệm

Con đường quy nạp

Thu thập và xử lí số liệu

Giải quyết vấn đề

Kết luận

Từ suy luận đưa ra kiến thức mới

Con đường diễn dịch

Củng cố vận dụng

Dùng thí nghiệm để kiểm chứng

GV tiến hành thí nghiệm HS quan sát giải thích hiện tượng HS tiến hành thí nghiệm, quan sát và giải thích hiện tượng HS tự tạo thí nghiệm để kiểm chứng lại kiến thức

Hình 1.4. Sơ đồ quy trình sử dụng TN trong tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM 1.4. Tìm hiểu thực tế dạy học STEM tại trường PT dân tộc nội trú THCS Đồng Hỷ 1.4.1. Mục đích điều tra Một trong những căn cứ để soạn thảo tiến trình dạy học theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của HS là tìm hiểu các khó khăn học tập của học sinh và giảng dạy của giáo viên trong quá trình học tập. Vì vậy chúng tôi điều tra thực tế dạy và học của giáo viên và học sinh về dạy học tích hợp STEM nhằm:

36

- Tìm hiểu thực trạng dạy và học môn Vật lí trong khoa học tự nhiên ở THCS của giáo viên và học sinh; - Tìm hiểu sự hiểu biết và vận dụng vào giảng dạy của GV về giáo dục STEM; - Sự cần thiết của giáo dục STEM trong dạy học môn Vật lí ở trường THCS; - Những khó khăn của giáo viên và học sinh khi áp dụng dạy và học theo định hướng giáo dục STEM vào môn Vật lí trong khoa học tự nhiên ở THCS; - Tìm hiểu hứng thú của học sinh khi giáo viên áp dụng phương pháp dạy học theo định hướng giáp dục STEM. 1.4.2. Phương pháp điều tra Để điều tra được hiệu quả và chất lượng chúng tôi đã tiến hành + Điều tra GV: Trao đổi trực tiếp, lắng nghe ý kiến về phương pháp day học môn Vật lí, phiếu điều tra. + Điều tra HS: Trao đổi trực tiếp, phiếu điều tra tìm hiểu tâm tư nguyện vọng của học sinh về học tập theo định hướng giáo dục STEM. 1.4.3. Đối tượng điều tra Chúng tôi sử dụng phiếu điều tra về tình hình dạy và học theo định hướng giáo dục STEM của GV trường THCS Hóa Trung, THCS Quang Sơn, trường Phổ Thông dân tộc nội trú THCS Đồng Hỷ với 10 GV dạy môn Vật lí và HS trường Phổ Thông dân tộc nội trú THCS Đồng Hỷ với 66 HS khối 6 lớp 6B, 6C có lực học đồng đều như nhau.

1.4.4. Kết quả điều tra Qua việc điều tra GV và HS trên thông qua phiếu điều tra tình hình dạy và học được kết quả sau: * Đối với GV - Với câu hỏi “Thầy (cô) có tự tìm hiểu hoặc được tập huấn về giáo dục STEM không?”

Số GV

Không

có

10

8

2

37

Kết quả thu được cho thấy GV (chiếm 80 %) được phỏng vấn cho biết chưa được tìm hiểu hoặc chưa được tập huấn về giáo dục STEM; 2/10 GV (chiếm 20%) được phỏng vấn cho biết có tìm hiểu về giáo dục STEM. Kết quả này chứng tỏ giáo dục STEM ở THCS chưa được chú trọng và chưa được quan tâm.

- Với câu hỏi “Thầy (cô) có tự làm thí nghiệm trong dạy học không?”

Số GV

Không

có

10

9

1

Kết quả này chứng tỏ GV dạy học ở THCS chưa được chú trọng vào chế tạo các bộ thí nghiệm vào dạy học.

- Với câu hỏi “Theo thầy cô, có cần tổ chức hoạt động giáo dục STEM trong dạy học ở trường THCS?” Số GV

Không cần

Bình thường

Cần

Rất cần

10

1

2

6

1

Kết quả này cho thấy sau khi giáo viên hiểu về giáo dục STEM thì họ thấy sự cần thiết của việc áp dụng STEM vào dạy học ở trường phổ thông để phát huy năng lực giải quyết vấn đề của học sinh - Với câu hỏi “Thầy (cô) đã vận dụng dạy học theo định hướng giáo dục STEM chưa?”

Số GV

Chưa bao giờ

Thỉnh thoảng

Thường xuyên

sử dụng 10

9

Rất thường xuyên

1

0

0

Kết quả thu được cho thấy có rất ít GV dạy học sinh theo định hướng giáo dục STEM. Kết quả này cũng phản ánh các giáo viên được phỏng vấn chưa được tiếp cận nhiều với giáo dục STEM

38

- Với câu hỏi “Theo thầy (cô) việc vận dụng giáo dục STEM trong dạy học gặp khó khăn gì?”

Kết quả thu được như sau: Câu hỏi

GV lựa chọn

Không đủ thời gian thực hiện

8

Không đủ phương tiện dạy học

6

Học sinh sẽ rất hứng thú

10

Mất nhiều thời gian thiết kế

9

Trình độ HS chưa phù hợp

3

* Đối với HS - Với câu hỏi “Các thầy (cô) chế tạo và sử dụng thí nghiệm/ứng dụng kĩ thuật trong dạy học ở mức độ nào?

Số HS

Không bao giờ

Thường xuyên

Thỉnh thoảng

66

0

6

Rất thường xuyên

40

20

- Với câu hỏi số 2: “Em có thích các giờ học có sử dụng thí nghiệm/ứng dụng kĩ thuật không?”

Số HS

Không

Bình thường

Thích

Rất thích

66

0

12

20

34

Kết quả này cho thấy: HS rất hào hứng khi được học các giờ có thí nghiệm/ứng dụng kỹ thuật.

- Với câu hỏi số 3: “Em có thích học lý thuyết gắn liền với việc trải nghiệm không?”

Số HS

Bình thường

Thích

Rất thích

66

15

30

21

Kết quả này cho thấy: Các em thích được trải nghiệm thực tế và muốn tự tay thực hiện thí nghiệm để tìm hiểu kiến thức hay chế tạo một sản phẩm.

39

- Với câu hỏi số 4: “Em có muốn áp dụng lý thuyết đã học để chế tạo ra sản phẩm gắn với thực tiễn không?”

Số HS

Không muốn

Bình thường

Muốn

Rất muốn

66

0

12

20

34

Kết quả này cho thấy: Các em rất mong sau khi học lý thuyết được áp dụng vào thực tiễn.

- Với câu hỏi số 5: “Em có nguyện vọng gì trong các giờ học môn Vật lí?”

Số HS

Giữ nguyên

Tăng cường

Rất muốn tăng cường

66

14

25

27

Kết quả này cho thấy: Các em mong muốn được ứng dụng lý thuyết vào thực và các thầy cô tăng cường sử dụng thiết bị thí nghiệm vào tìm hiểu kiến thức mới. Căn cứ vào kết quả điều tra đã thôi thúc tôi nghiên cứu và thực hiện đề tài “Thiết kế chế tạo các thí nghiệm đơn giản để sử dụng trong dạy học khoa học tự nhiên lớp 6 theo định hướng giáo dục STEM”.

40

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 Trong chương 1 của luận văn này, chúng tôi đã trình bày: Các nghiên cứu trong và ngoài nước về giáo dục STEM; Những cơ sở lí luận về giáo dục STEM; Quy trình thiết kế một chủ đề dạy học theo định hướng giáo dục STEM; Các hoạt động của tiến trình dạy học theo định hướng giáo dục STEM; Mục tiêu của giáo dục STEM là phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh.

Chúng tôi đã điều tra, phỏng vấn GV và HS ở một số trường các THSC trong tỉnh Thái Nguyên về giáo dục STEM và việc vận dụng STEM vào giảng dạy của GV. Qua đó, thấy được hiểu biết của các GV, HS về giáo dục STEM và sự cần thiết của phương pháp “dạy học theo định hướng giáo dục STEM” cho các môn học nói chung và môn Vật lí nói riêng.

Kết quả nghiên cứu ở chương này sẽ làm cơ sở để chúng tôi thiết kế các hoạt động dạy học và thiết kế phiếu đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh ở chương 2.

41

Chương 2 THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC NỘI DUNG VẬT LÍ MÔN KHOA HỌC TỰ NHIÊN 6 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 2.1. Phân tích nội dung thí nghiệm vật lí trong chương trình Khoa học tự nhiên 6 theo định hướng giáo dục STEM 2.1.1. Mục tiêu môn vật lí lớp 6 Theo chương trình Khoa học tự nhiên 6 do Bộ Giáo dục và Đào tạo ban hành năm 2018, sau khi học xong nội dung Vật lí thuộc môn Khoa học tự nhiên lớp 6, HS phải đạt được những yêu cầu : Yêu cầu cần đạt

Nội dung 1. Các phép đo - Đo chiều dài, khối lượng và thời gian - Thang nhiệt độ Celsius, đo nhiệt độ

- Lấy được ví dụ chứng tỏ giác quan của chúng ta có thể cảm nhận sai một số hiện tượng.

- Nêu được cách đo, đơn vị đo và dụng cụ thường dùng để đo khối lượng, chiều dài, thời gian.

- Dùng thước, cân, đồng hồ để chỉ ra một số thao tác sai khi đo và nêu được cách khắc phục một số thao tác sai đó.

- Đo được chiều dài, khối lượng, thời gian bằng thước, cân, đồng hồ (thực hiện đúng thao tác, không yêu cầu tìm sai số).

Phát biểu được: Nhiệt độ là số đo độ “nóng”, “lạnh” của vật.

- Nêu được cách xác định nhiệt độ trong thang nhiệt độ Celsius.

- Nêu được sự nở vì nhiệt của chất lỏng được dùng làm cơ sở để đo nhiệt độ.

- Hiểu được tầm quan trọng của việc ước lượng trước khi đo; ước lượng được khối lượng, chiều dài, thời gian, nhiệt độ trong một số trường hợp đơn giản.

- Đo được nhiệt độ bằng nhiệt kế (thực hiện đúng thao tác, không yêu cầu tìm sai số).

42

2. Lực – Lực và tác dụng của lực – Lực tiếp xúc và lực không tiếp xúc – Ma sát – Khối lượng và trọng lượng – Biến dạng của lò xo

– Lấy được ví dụ để chứng tỏ lực là sự đẩy hoặc sự kéo.

– Biểu diễn được một lực bằng một mũi tên có điểm đặt tại vật chịu tác dụng lực, có độ lớn và theo hướng của sự kéo hoặc đẩy.

– Lấy được ví dụ về tác dụng của lực làm: thay đổi tốc độ, thay đổi hướng chuyển động, biến dạng vật.

– Đo được lực bằng lực kế lò xo, đơn vị là niu tơn (Newton, kí hiệu N) (không yêu cầu giải thích nguyên lí đo).

– Nêu được: Lực tiếp xúc xuất hiện khi vật (hoặc đối tượng) gây ra lực có sự tiếp xúc với vật (hoặc đối tượng) chịu tác dụng của lực; lấy được ví dụ về lực tiếp xúc.

– Nêu được: Lực không tiếp xúc xuất hiện khi vật (hoặc đối tượng) gây ra lực không có sự tiếp xúc với vật (hoặc đối tượng) chịu tác dụng của lực; lấy được ví dụ về lực không tiếp xúc.

– Nêu được: Lực ma sát là lực tiếp xúc xuất hiện ở bề mặt tiếp xúc giữa hai vật; khái niệm về lực ma sát trượt; khái niệm về lực ma sát nghỉ.

– Sử dụng tranh, ảnh (hình vẽ, học liệu điện tử) để nêu được: Sự tương tác giữa bề mặt của hai vật tạo ra lực ma sát giữa chúng.

– Nêu được tác dụng cản trở và tác dụng thúc đẩy chuyển động của lực ma sát.

– Lấy được ví dụ về một số ảnh hưởng của lực ma sát trong an toàn giao thông đường bộ.

– Thực hiện được thí nghiệm chứng tỏ vật chịu tác dụng của lực cản khi chuyển động trong nước (hoặc không khí).

– Nêu được các khái niệm: khối lượng (số đo lượng chất của một vật), lực hấp dẫn (lực hút giữa các vật có khối lượng), trọng lượng của vật (độ lớn lực hút của Trái Đất tác dụng lên vật).

– Thực hiện thí nghiệm chứng minh được độ giãn của lò xo treo thẳng đứng tỉ lệ với khối lượng của vật treo.

43

3. Năng lượng – Khái niệm về năng lượng – Một số dạng năng lượng – Sự chuyển hoá năng lượng – Năng lượng hao phí – Năng lượng tái tạo – Tiết kiệm năng lượng

4. Trái Đất và bầu trời – Chuyển động nhìn thấy của Mặt Trời – Chuyển động nhìn thấy của Mặt Trăng – Hệ Mặt Trời – Ngân Hà

– Từ tranh ảnh (hình vẽ, hoặc học liệu điện tử) hiện tượng trong khoa học hoặc thực tế, lấy được ví dụ để chứng tỏ năng lượng đặc trưng cho khả năng tác dụng lực.

– Phân loại được năng lượng theo tiêu chí.

– Nêu được: Vật liệu giải phóng năng lượng, tạo ra nhiệt và ánh sáng khi bị đốt cháy gọi là nhiên liệu.

– Nêu được sự truyền năng lượng trong một số trường hợp đơn giản trong thực tiễn.

– Lấy ví dụ chứng tỏ được: Năng lượng có thể chuyển từ dạng này sang dạng khác, từ vật này sang vật khác.

– Nêu được định luật bảo toàn năng lượng và lấy được ví dụ minh hoạ.

– Nêu được: Năng lượng hao phí luôn xuất hiện khi năng lượng được chuyển từ dạng này sang dạng khác, từ vật này sang vật khác.

– Lấy được ví dụ về một số loại năng lượng tái tạo thông dụng.

– Đề xuất được biện pháp để tiết kiệm năng lượng trong các hoạt động hằng ngày.

– Giải thích được một cách định tính và sơ lược: từ Trái Đất thấy Mặt Trời mọc và lặn hằng ngày.

– Nêu được Mặt Trời và sao là các thiên thể phát sáng; Mặt Trăng, các hành tinh và sao chổi phản xạ ánh sáng Mặt Trời.

– Thiết kế mô hình thực tế (hoặc vẽ hình) để giải thích được một số hình dạng nhìn thấy của Mặt Trăng trong Tuần Trăng.

– Mô tả được sơ lược cấu trúc của hệ Mặt Trời, nêu được các hành tinh cách Mặt Trời các khoảng cách khác nhau và có chu kì quay khác nhau.

– Sử dụng tranh ảnh (hình vẽ hoặc học liệu điện tử) chỉ ra được hệ Mặt Trời là một phần nhỏ của Ngân Hà.

44

2.1.2. Cấu trúc nội dung Vật lí trong chương trình Khoa học tự nhiên 6 Nội dung Vật lí trong chương trình Khoa học tự nhiên 6 bao gồm những mạch kiến thức sau: Các phép đo

- Đo chiều dài, khối lượng và thời gian - Thang nhiệt độ Celsius, đo nhiệt độ - Lực và tác dụng của lực - Lực tiếp xúc và lực không tiếp xúc

Lực và chuyển động - Ma sát Năng lượng

- Khối lượng và trọng lượng

và sự biến

- Biến dạng của lò xo

đổi

- Khái niệm về năng lượng - Một số dạng năng lượng Năng lượng và cuộc sống

- Sự chuyển hoá năng lượng - Năng lượng hao phí - Năng lượng tái tạo - Tiết kiệm năng lượng - Chuyển động nhìn thấy của Mặt Trời

Trái đất và bầu trời

Trái Đất và bầu trời

- Chuyển động nhìn thấy của Mặt Trăng - Hệ Mặt Trời - Ngân Hà

2.2. Xây dựng thí nghiệm 2.2.1. Nguyên tắc chế tạo thí nghiệm Giáo dục STEM giúp người học rèn luyện các kỹ năng sử dụng kiến thức tổng hợp từ đó đưa ra các giải pháp giải quyết các tình huống thực tế. Qua giáo dục STEM giúp HS khả năng nghiên cứu, sáng tạo, phát triển kĩ năng giao tiếp, hoạt động nhóm và ứng dụng các kiến thức vào cuộc sống. Để đạt được các yêu cầu trên, khi làm các thí nghiệm trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM cần đảm bảo các nguyên tắc sau: 45

Nguyên tắc 1: Xây dựng nội dung phải huy động kiến thức tổng hợp của các môn học thuộc lĩnh vực STEM Nguyên tắc này nhằm rèn luyện kĩ năng STEM và vận dụng các kiến thức tổng hợp, các kinh nghiệm sẵn có của người học vào giải quyết vấn đề thực tiễn của người học. Trong quá trình sử dụng các kiến thức để giải quết các vấn đề không chỉ vận dụng kiến thức cũ mà còn có thể lĩnh hội các kiến thức mới có liên quan.

Nguyên tắc 2: Nội dung giáo dục STEM phải đảm bảo tính vừa sức đối với người học Trong quá trình xây dựng nội dung học tập GV cần đưa ra các mâu thuẫn trong nhận thức được nâng cao dần đề HS có nhu cầu giải quyết các mâu thuẫn trên.

Tính vừa sức cần phù hợp với từng lứa tuổi vì ở các lứa tuổi khác nhau thì nhu cầu học tập, phát triển trí tuệ, hứng thú cảu HS cũng khác nhau Nguyên tắc 3: Nội dung giáo dục STEM phải có ý nghĩa thực tiễn và phù hợp với cuộc sống và trải nghiệm của HS Nguyên tắc này đòi hỏi trong quá trình xây dựng nội dung giáo dục STEM cần tinh giản những kiến thức mang tính hàn lâm, tăng cường kiến thức thực tiễn, tạo điều kiện để người học được trải nghiệm. Để thực hiện nguyên tắc này cần phải: - Khi xây dựng chủ đề, kế hoạch dạy học cần lựa chọn những nội dung và những tri cơ bản thuộc lĩnh vực STEM, phù hợp với những điều kiện, với hoàn cảnh thực tiễn và trải nghiệm của HS. - Về nội dung dạy học phải làm cho người học nắm vững tri thức lí thuyết, thấy rõ nguồn gốc của những tri thức đó và vai trò của tri thức khoa học đối với thực tiễn.

2.2.2. Quy trình chế tạo thí nghiệm 2.2.2.1. Quy trình chế tạo thí nghiệm trong dạy học vật lí theo định hướng giáo dục STEM Để sử dụng các thí nghiệm tự chế tạo trong dạy học đạt kết quả cao thì việc xây dựng các thí nghiệm cần theo một quy trình nhất định và được điều

46

chỉnh theo mục tiêu giáo dục. Qua nghiên cứu chúng tôi thấy quy trình chế tạo thí nghiệm có thể qua các bước sau: Xác định mục tiêu dạy học

Nghiên cứu nội dung bài học

Tìm hiểu thực trạng cơ sở vật chất, thiết

Đề xuất, lựa chọn phương án thí nghiệm

Chuẩn bị các vật liệu, dụng cụ và linh kiện cần thiết

Gia công, chế tạo dụng cụ thí nghiệm

Lắp ráp thí nghiệm

Tiến hành thí nghiệm

Hoàn thiện thí nghiệm

Hình 2.1. Sơ đồ quy trình chế tạo thí nghiệm

47

2.2.2.2. Vận dụng vào chế tạo thí nghiệm đòn bẩy và ròng rọc a. Chế tạo đòn bẩy.

Bước 1: Xác định mục tiêu dạy học - Nêu được tác dụng của đòn bẩy là giảm lực kéo hoặc đẩy vật và đổi hướng của lực và tác dụng này trong các ví dụ thực tế.

- Sử dụng đòn bẩy phù hợp trong những trường hợp thực tế cụ thể và chỉ rõ lợi ích của nó.

Bước 2: Nghiên cứu nội dung bài học - Qua nghiên cứu những nội dung kiến thức đòn bẩy, chúng tôi nhận thấy rằng những nội dung kiến thức sau có thể xây dựng thí nghiệm để dạy học. + Đòn bẩy có tác dụng đổi hướng của lực + Lực kéo và đẩy phụ thuộc vào chiều dài đòn bẩy Bước 3: Tìm hiểu thực trạng cơ sở vật chất, thiết bị Thí nghiệm đòn bẩy được trang bị trong trường học tuy nhiên để nâng cao tính trực quan, gắn kết giữa kiến thức và nhu cầu thực tế thì và phát huy tính sáng tạo ta dùng thí nghiệm tự chế tạo.

Bước 4: Đề xuất, lựa chọn phương án thí nghiệm Đề xuất phương án chế tạo thí nghiệm đòn bẩy như hình vẽ

Hình 2.2. Phương án chế tạo thí nghiệm đòn bẩy

48

Bước 5: Chuẩn bị các vật liệu, dụng cụ và linh kiện cần thiết - 01 thanh gỗ mỏng dài 40cm - 01 giá đỡ cao 50cm - 01 khoan tay hoặc khoan máy - 01 lực kế - 01 ốc vít Bước 6: Gia công, chế tạo dụng cụ thí nghiệm - Gia công thanh đòn kích thước (40cm x 2cm) trên thanh gỗ có khoan 5 lỗ, một lỗ để bắt ốc vào giá đỡ - Gia công giá đỡ + Trục giá đỡ cao 50cm trên trục có đục 1 lỗ để bắt ốc vào thanh đòn. + Đế giá đỡ Bước 7: Lắp ráp thí nghiệm Lắp các dụng cụ trên thành bộ đòn bẩy như hình vẽ

Hình 2.3. Lắp ráp thành bộ đòn bẩy Bước 8: Tiến hành thí nghiệm Bố trí thí nghiệm như hình vẽ

49

Hình 2.4. Tiến hành thí nghiệm tác dụng của đòn bẩy Bước 9: Hoàn thiện thí nghiệm + Thí nghiệm tác dụng của đòn bẩy làm thay đổi hướng của lực - Bố trí thí nghiệm như hình vẽ

Hình 2.5. Thí nghiệm tác dụng của đòn bẩy làm thay đổi hướng của lực - Kết quả thí nghiệm Khi muốn nhấc vật lên ta dùng lực kéo thanh đòn xuống nên lực tác dụng lên vật thay đổi hướng của lực + Thí nghiệm đòn bẩy được lợi về lực - Bố trí thí nghiệm như hình vẽ

Hình 2.6. Thí nghiệm đòn bẩy được lợi về lực 50

- Kết quả thí nghiệm Thay đổi khoảng cách

Trọng lượng của vật

Lực đo được

OO1 = OO2

P = 2N

2N

OO1 > OO2

P = 2N

3N

OO1 < OO2

P = 2N

1,5N

b. Chế tạo ròng rọc Bước 1: Xác định mục tiêu dạy học - Nêu được tác dụng của ròng rọc là giảm lực kéo vật và đổi hướng của lực.

- Nêu được tác dụng này trong các ví dụ thực tế.

Bước 2: Nghiên cứu nội dung bài học - Qua nghiên cứu những nội dung kiến thức dòng dọc, chúng tôi nhận thấy rằng những nội dung kiến thức sau có thể xây dựng thí nghiệm để dạy học. + Ròng rọc tĩnh có tác dụng đổi hướng của lực nhưng không thay đổi độ lớn của lực + Ròng rọc động làm thay đổi lực kéo vào vật Bước 3: Tìm hiểu thực trạng cơ sở vật chất, thiết bị Thí nghiệm ròng rọc được trang bị trong trường học tuy nhiên để nâng cao tính trực quan, gắn kết giữa kiến thức và nhu cầu thực tế thì và phát huy tính sáng tạo ta dùng thí nghiệm tự chế tạo.

Bước 4: Đề xuất, lựa chọn phương án thí nghiệm Đề xuất phương án chế tạo thí nghiệm ròng rọc như hình vẽ

Hình 2.7. Phương án chế tạo thí nghiệm ròng rọc động (bên trái) ròng rọc tĩnh (bên phải) 51

Bước 5: Chuẩn bị các vật liệu, dụng cụ và linh kiện cần thiết - Bánh xe - Dây kim loại - Dây gai mềm - Lực kế - Vật nặng - Giá đỡ Bước 6: Gia công, chế tạo dụng cụ thí nghiệm - Gia công ròng rọc tĩnh - Gia công ròng rọc động Bước 7: Lắp ráp thí nghiệm Lắp các dụng cụ trên thành 2 bộ ròng rọc động và tĩnh như hình vẽ

Hình 2.8. Lắp ráp 2 bộ ròng rọc động và tĩnh Bước 8: Tiến hành thí nghiệm Bố trí thí nghiệm như hình vẽ

Hình 2.9. Thí nghiệm về tác dụng của ròng rọc 52

Bước 9: Hoàn thiện thí nghiệm + Thí nghiệm tác dụng của ròng rọc làm thay đổi hướng của lực - Bố trí thí nghiệm như hình vẽ

Hình 2.10. Thí nghiệm tác dụng của ròng rọc tĩnh làm thay đổi hướng của lực - Kết quả thí nghiệm Loại ròng rọc

Trọng lượng của vật

Hướng kéo vật

Lực kéo vật

Ròng rọc tĩnh

2N

Phương hẳng đứng

2N

Ròng rọc tĩnh

2N

Phương nghiêng

2N

Ròng rọc tĩnh

2N

Phương ngang

2N

+ Thí nghiệm lực kéo vật nhỏ hơn trọng lượng của vật - Bố trí thí nghiệm như hình vẽ

Hình 2.11. Thí nghiệm tác dụng của ròng rọc động lực kéo vật nhỏ hơn trọng lượng của vật

53

- Kết quả thí nghiệm Loại ròng rọc

Trọng lượng của vật

Hướng kéo vật

Lực kéo vật

Ròng rọc động

2N

Phương hẳng đứng

1N

Ròng rọc động

2N

Phương nghiêng

1N

Ròng rọc động

2N

Phương ngang

1N

* Nhận xét: - Thí nghiệm dễ thực hiện, dễ quan sát nên đảm bảo tính trực quan trong dạy học, - HS có thể đưa ra nhiều phương án và dự đoán kết quả thí nghiệm nhằm phát triển tư duy sáng tạo khi nghiên cứu hiện tượng vật lí.

2.3. Sử dụng thí nghiệm trong dạy học bài “đòn bẩy và ròng rọc” theo định hướng giáo dục STEM 2.3.1. Mục tiêu chủ đề 2.3.1.1. Về kiến thức - Nêu được tác dụng của ròng rọc là giảm lực kéo vật và đổi hướng của lực.

- Xác định được vị trí điểm tựa, vị trí đặt lực trong đòn bẩy - Nêu được tác dụng của đòn bẩy là giảm lực kéo hoặc đẩy vật và đổi hướng của lực.

- Nêu được tác dụng của đòn bẩy và ròng rọc trong các ví dụ thực tế.

2.3.1.2. Về kĩ năng - Sử dụng đòn bẩy, ròng rọc phù hợp trong những trường hợp thực tế cụ thể và chỉ rõ lợi ích của nó.

- Chế tạo thành công đòn bẩy và ròng rọc đơn giản 2.3.1.3. Năng lực - Năng lực tự học: Nghiên cứu tài liệu, tìm hiểu thông tin liên quan đến chủ đề bài học qua các kênh thông tin.

- Năng lực hợp tác, trao đổi giữa các thành viên trong nhóm.

- Năng lực giải quyết vấn đề: Đề xuất được các phương án thiết kế và chế tạo thành công ròng rọc, đòn bẩy đơn giản.

2.3.2. Kiến thức về STEM trong chủ đề - Khoa học (S): Sử dụng đòn bẩy và ròng rọc giảm lực kéo tác dụng lên vật

54

- Công nghệ (T): Tạo ra công cụ hỗ trợ nâng các vật có trọng lượng lớn hơn lực kéo - Kỹ thuật (E): Thiết kế và chế tạo ròng rọc và đòn bẩy đơn giản.

- Toán học (M): Tính toán kích thước các bộ phận, chiều dài dây …….

2.3.3. Kế hoạch dạy học Trong dạy học chủ để “đòn bẩy và ròng rọc”, tác giả thiết kế dạy học trong 2 tiết.

Bảng 2.1. Bảng kế hoạch dạy học chủ đề “đòn bẩy và ròng rọc” theo định hướng GD STEM Chủ đề giáo án Các máy đơn giản

Buổi học

Nội dung

Tiết 1

Đòn bẩy

Tiết 2

Ròng rọc

2.3.4. Chuẩn bị các điều kiện tổ chức dạy học 2.3.4.1. Chuẩn bị của giáo viên a. Kế hoạch dạy học (Giáo án) b. Bộ câu hỏi định hướng cho chủ đề * Bài đòn bẩy Nội dung Mở đầu I. Tìm hiểu cấu tạo của đòn bẩy II. Đòn bẩy giúp con người làm việc rễ ràng như thế nào

Câu hỏi - Một số người muốn nâng một cống bê tông bằng cần vọt. Liệu làm như thế có dễ dàng hơn hay không ?

- Các vật được gọi là đòn bẩy cần 3 yếu tố nào?

- Có thể dùng đòn bẩy mà thiếu một trong ba yếu tố đó được không?

- Điền các vị trí O, O1, O2 vào các hình vẽ - Các điểm O, O1, O2 trong hình vẽ 15.4 trong tài liệu học tập là gì?

- Khoảng cách OO1, OO2 là gì?

- Vấn đề cần nghiên cứu bài học này là gì?

- Hãy cho biết độ lớn của lực kéo khi khoảng cách từ điểm tựa tới điểm tác dụng lực của tọng lực lớn hơn/ nhỏ /hơn/ bằng khoảng cách từ điểm tựa tới điểm tác dụng lực kéo?

- Hãy so sánh lực kéo và trọng lực trong các trường hợp làm thí nghiệm?

- Nêu phương án để thiết kế cối giã gạo tự động đơn giản

III. Thiết kế cối giã gạo vùng cao IV. Báo cáo 1. Trong quá trình chế tạo cối giã gạo, em gặp những thuận lợi và sản phẩm khó khăn gì?

2. Việc tự chế tạo cối giã gạo đã mang lại cho em những điều bổ ích gì?

55

* Bài ròng rọc Nội dung

Câu hỏi

Mở đầu

- Một số người muốn nâng một cống bê tông bằng ròng rọc. Liệu làm như thế có dễ dàng hơn hay không ?

I. Tìm hiểu về - Ròng rọc được cấu tạo bởi yếu tố nào?

- Như thế nào được gọi là ròng rọc cố định?

ròng rọc

- Như thế nào được gọi là ròng rọc động?

II. Ròng rọc giúp - Hãy so sánh lực kéo và trọng lực trong các trường hợp con người làm làm thí nghiệm? việc rễ ràng như - Ròng rọc động có tác dụng thay đổi yếu tố nào của lực thế nào

kéo?

- Ròng rọc cố định có tác dụng thay đổi yếu tố nào của lực kéo?

III. Thiết kế một - Nêu phương án để thiết kế cần cẩu nâng hàng đơn giản cần

cẩu

nâng

hàng đơn giản IV. Báo cáo sản

1. Trong quá trình chế tạo cần cẩu nâng hàng, em gặp

phẩm

những thuận lợi và khó khăn gì?

2. Việc tự chế tạo cần cẩu nâng hàng đã mang lại cho em những điều bổ ích gì?

b. Phiếu học tập * Bài đòn bẩy PHIẾU HỌC TẬP Các em tìm hiểu sách giáo khoa, các tài liệu, mạng internet...để thực hiện các nhiệm vụ sau: 1. Nêu cấu tạo đòn bẩy. * Đòn bẩy được cấu tạo từ gồm ba yếu tố nào? ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………

56

* Khi đòn bẩy thiếu một trong ba yếu tố trên - Thiếu điểm tựa ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………

-Thiếu lực F2 ………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………

- Thiếu F1( bỏ vật ra) ………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………

2. Tìm hiểu thí nghiệm.

- Điểm O là: ………………………………………………………………….

- Điểm O1 là: ………………………………………………………………….

- Điểm O2 là: ………………………………………………………………….

- Khoảng cách OO1 là: ………………………………………………….

- Khoảng cách OO2là: ………………………………………………….

- Vấn đề cần nghiên cứu bài học này là gì? …………………………………………………………………………………

3. Tiến hành thí nghiệm - Điền giá trị thu được vào bảng sau Thay đổi khoảng cách

Trọng lượng của vật

Lực đo được

OO1 = OO2

P = 2N

……..N

OO1 > OO2

P = 2N

……..N

OO1 < OO2

P = 2N

………N

- Nhận xét về kết quả thu được:…………………………………………… ………………………………………………………………………………

4. Nêu những ưu điểm của đòn bẩy …………………………………………………………………………………

5. Thiết kế cối giã gạo đơn giản. …………………………………………………………………………………

6. Dự kiến nguyên vật liệu chế tạo cối giã gạo đơn giản …………………………………………………………………………………

57

* Bài ròng rọc PHIẾU HỌC TẬP Các em tìm hiểu trong tài liệu học tập, mạng internet...để thực hiện các nhiệm vụ sau: 1. Nêu cấu tạo ròng rọc.

- Ròng rọc được cấu tạo từ những yếu tố nào? ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………

- Ròng rọc cố định là ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………

- Ròng rọc động là ………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………

2. Tìm hiểu thí nghiệm.

- Em quan sát và liệt kê các bộ phận của thí nghiệm:………………………… …………………………………………………………………………………

3. Tiến hành thí nghiệm.

- Điền giá trị thu được vào bảng sau + Thí nghiệm ròng rọc tĩnh có tác dụng thay đổi phương của lực Loại ròng rọc

Trọng lượng của vật

Hướng kéo vật

Lực kéo vật

Ròng rọc tĩnh

2N

Phương hẳng đứng

…….N

Ròng rọc tĩnh

2N

Phương nghiêng

……..N

Ròng rọc tĩnh

2N

Phương ngang

……..N

58

+ Thí nghiệm với ròng rọc động lực kéo vật nhỏ hơn trọng lượng của vật Loại ròng rọc

Trọng lượng của vật

Hướng kéo vật

Lực kéo vật

Ròng rọc động

2N

Phương hẳng đứng

……..N

Ròng rọc động

2N

Phương nghiêng

…….N

Ròng rọc động

2N

Phương ngang

…….N

- Nhận xét về kết quả thu được: + Với ròng rọc cố định…………………………………………… + Với ròng rọc động………………………………………………

4. Nêu những ưu điểm của ròng rọc …………………………………………………………………………………

5. Thiết kế cần cẩu đơn giản. …………………………………………………………………………………

6. Dự kiến nguyên vật liệu chế tạo cần cẩu đơn giản ………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………

2.3.4.2. Chuẩn bị của hoc sinh * Bài đòn bẩy - Nghiên cứu trước bài học ở nhà, tìm hiểu thông tin về đòn bẩy thông qua tài liệu học tập.

- Nguyên vật liệu để chế tạo cối giã gạo: bìa cát tông, que kem, dây dẫn điện, kìm, tua vít, keo nến, băng dính… * Bài ròng rọc - Nghiên cứu trước bài học ở nhà, tìm hiểu thông tin về ròng rọc.

59

- Nguyên vật liệu để chế tạo cần cẩu đơn giản: bìa cát tông, dây dẫn điện, kìm, tua vít, keo nến, băng dính, que kem, dây gai, nắp chai…

2.3.4.3. Chuỗi hoạt động * Bài đòn bẩy

Hoạt động

Nội dung hoạt động

GV đưa HS vào tình huống có vấn đề thông qua - video về máy giã gạo: https://www.youtube.com/watch?v=uI74RfYsLKI - GV dùng búa đinh nhổ chiếc đinh ra khỏi tấm 1. Khởi động gỗ.

Qua quá trình xem video, thí nghiệm, HS phát hiện được vấn đề của bài học: Cấu tạo, tác dụng của đòn bẩy.

Thời gian dự kiến

5 phút

- Tìm hiểu về cấu tạo đòn bẩy.

5 phút

- Tìm hiểu tác dụng của đòn bẩy.

10 phút

2. Hình thành kiến thức mới

3. Hình thành - Ý tưởng thiết kế cối giã gạo đơn giản ý tưởng - Dự kiến nguyên vật liệu để chế tạo cối giã gạo STEM đơn giản

5 phút

4. Giải quyết vấn đề

Chế tạo máy cối giã gạo

10 phút

Học sinh báo cáo sản phẩm

5phút

- Học sinh ôn lại bài bằng hệ thống câu hỏi - Giao nhiệm vụ về nhà cho học sinh

5 phút

5. Báo cáo sản phẩm 6. Luyện tập, mở rộng

60

* Bài ròng rọc Thời Hoạt động

Nội dung hoạt động

gian dự kiến

GV đưa HS vào tình huống có vấn đề thông qua - Video về ròng rọc: 1. Khởi động

- Thí nghiệm kéo vật bằng ròng rọc - Qua quá trình xem video, quan sát thí nghiệm,

5 phút

HS phát hiện được vấn đề của bài học: Cấu tạo, tác dụng của ròng rọc.

2. Hình thành

- Tìm hiểu về cấu tạo ròng rọc.

5 phút

kiến thức mới

- Tìm hiểu tác dụng của ròng rọc.

10 phút

3. Hình thành ý tưởng STEM 4. Giải quyết vấn đề 5. Báo cáo sản phẩm 6. Luyện tập, mở rộng

- Ý tưởng thiết kế cần cẩu đơn giản - Dự kiến nguyên vật liệu để chế tạo cần cẩu

5 phút

đơn giản Chế tạo cần cẩu

10 phút

Học sinh báo cáo sản phẩm

5 phút

- Giao nhiệm vụ về nhà cho học sinh

5 phút

61

2.3.4.4. Tổ chức các hoạt động TIẾT 1: ĐÒN BẨY Hoạt động 1: Khởi động (thời gian 5 phút) Mục tiêu - Học sinh nhận ra được tình huống thực tiễn có liên quan đến kiến thức về đòn bẩy và ứng dụng của đòn bẩy trong đời sống.

- Phát triển năng lực quan sát và phát hiện vấn đề.

HĐ của GV

Nội dung cần đạt được HS nắm được

HĐ của HS

Video khám phá cối rã Quan sát gạo của dân tộc.

sơ lược về cối

https://www.youtube.com/

rã gạo: Cấu tạo,

watch?v=uI74RfYsLKI

tác dụng của

- Thí nghiệm nhổ đinh của

đòn bẩy và ứng

GVhttps://www.youtube.c

dụng của nó

om/watch?v=4YooFN4Qz

trong đời sống.

Ek Hoạt động 2: Hình thành kiến thức mới (thời gian 15 phút) Mục tiêu: - Học sinh tìm hiểu và nêu được về cấu tạo, tác dụng của đòn bẩy.

- Học sinh nhận diện được các điển O, O1, O2 của đòn bẩy - Phát triển năng lực tự học, năng lực làm việc cá nhân và hợp tác nhóm.

Yêu cầu học sinh trình bày về cấu - Thực hiện nhiệm vụ

Nội dung cần đạt được I. Tìm hiểu cấu

tạo của đòn bẩy

+ Đọc thông tin từ tài

tạo

liệu học tập, tìm hiểu,

bẩy

HĐ của GV

HĐ của HS

- Yêu cầu học sinh thảo luận và nêu cấu tạo đòn bẩy.

62

của

đòn

- Thanh cứng

đưa ra nhận xét, bổ sung phần + Nhận xét.

với điểm tựa tạo

trình bày của nhóm.

thành đòn bẩy. đòn

Mỗi

bẩy

- Có thể dùng đòn bẩy mà thiếu

đều có:

một trong ba yếu tố trên có được

+ Điểm tựa là

không?

O.

+ Làm thí nghiệm bỏ điểm tựa O Quan sát GV làm TN +

Điểm

tác

ra thanh vẫn quay quanh điểm tựa và suy ghĩ

dụng của lực F1

mới.

là O1.

+ Không tác dụng F2 thanh không

+

quay.

dụng của lực F2

+ Bỏ vật ra thiếu lực F1 thì thanh

là O2.

Điểm

tác

vẫn quay khi đó trọng lượng của gậy đóng vai trò F1.

- Nhận xét và kết luận Yêu cầu HS đọc và trả lời câu hỏi - Thực hiện nhiệm vụ

II.

+ Trong hình 15.4 trong tài liệu

giúp con người

học tập các điểm O, O1, O2 là gì?

làm

+ Khoảng cách OO1 và OO2 là gì?

dàng như thế

+ Vấn đề đặt ra cần nghiên cứu là

- Trả lời câu hỏi.

Đòn

việc

bẩy

dễ

nào?

1/ Đặt vấn đề:

gì?

So sánh lực kéo - Chốt lại vấn đề nghiên cứu: - Muốn F2 < F1 thì OO1 và OO2

F2 và trọng lực - Trả lời câu hỏi

phải thỏa mãn điều kiện gì?

F1 của vật khi thay

đổi

khoảng OO1, OO2

63

các cách

- Tổ chức cho HS làm việc theo nhóm.

2/ Thí nghiệm: (Hình 15.4)

- Làm thí nghiệm - Giới thiệu dụng cụ và hướng dẫn HS làm thí nghiệm + Hướng dẫn HS đọc tài liệu học tập để tìm hiểu cách làm thí nghiệm + Gọi đại diện các nhóm lên trình bày, các HS khác theo dõi và bổ

nhóm theo các bước: + Thay đổi khoảng cách OO1 và OO2 (OO2 > OO1 ; OO2 = OO1; OO2 < OO1) + Đo trọng lượng của vật. + Ghi kết quả vào bảng 15.1

sung + Yêu cầu HS làm thí nghiệm đo C2 và ghi kết quả vào bảng số liệu.

- Thảo luận ghi kết quả vào bảng của nhóm mình.

- Nêu lại kết luận, tóm tắt bằng kí hiệu.

3/ Kết luận: Muốn

lực

nâng nhỏ hơn trọng lượng của vật thì phải làm cho

- Tổ chức cho HS rút ra kết luận

khoảng

cách từ điểm tựa

+ Hãy cho biết độ lớn của lực kéo

tới

khi khoảng cách từ điểm tựa tới

dụng

điểm tác dụng của lực OO1 lớn

điểm

tác

của

lực

nâng lớn hơn

hơn (/ nhỏ hon / bằng) khoảng 64

cách từ điểm tựa đến điểm tác

khoảng cách từ

dụng của lực kéo OO2 ?

điểm

+ Hãy so sánh lực kéo với trọng

điểm tác dụng

lực trong từng trường hợp?

của trọng lượng

tựa

tới

vật.

(OO2 > OO1 thì F2 < F1) Hoạt động 3: Hình thành ý tưởng STEM (thời gian 5 phút) Mục tiêu: - Học sinh đề xuất được các phương án thiết kế cối giã gạo đơn giản và lựa chon được một phương án khả thi.

- Phát triển năng lực tổng hợp, năng lực tư duy logic, năng lực sáng tạo.

Hoạt động của Hoạt động của GV Nội dung cần đạt được HS Yêu cầu học sinh đưa ra ý III. Ứng dụng vào đời tưởng thiết kế cối giã gạo Thảo luận và nêu sống đơn giản ra các ý tưởng 1. Ý tưởng thiết kế cối giã thiết kế cối giã gạo Yêu cầu học sinh dự kiến gạo đơn giản - Lấy que kem làm thanh nguyên vật liệu để chế tạo đòn thành công cối giã gạo - Lấy nắp chai nhựa làm lực Yêu cầu học sinh cối giã tác dụng F2 gạo đơn giản và báo cáo sản - Lấy thanh gỗ làm đầu chày phẩm.

- Lấy que tăm làm trục quay 2. Chuẩn bị nguyên vật liệu - Nắp chai, que tăm, que kem, - Dao dọc giấy, kéo, keo nến, mũi khoan nhỏ……

65

Hoạt động 4: Chế tạo cối giã gạo (10p) Mục tiêu: - Học sinh chế tạo thành công cối giã gạo - Phát triển năng lực giải quyết vấn đề, năng lực kĩ thuật.

Hoạt động của GV

Hoạt động của

Nội dung cần đạt được

HS

- Quan sát hỗ trợ các nhóm - Phân công các - Làm ra được cối giã gạo đơn chế tạo cối giã gạo

thành

viên giản

trong nhóm làm việc - Tổ chức chế tạo cối giã gạo đơn giản Hoạt động 5: Báo cáo sản phẩm (thời gian 5p) Mục tiêu: - Học sinh báo cáo được sản phẩm về: Bản thiết kế, lựa chọn nguyên liệu, quy trình chế tạo, vận hành sản phẩm và những bài học kinh nghiệm.

- Phát triển năng lực giải quyết vấn đề, năng lực thuyết trình.

Hoạt động của GV

Hoạt động của

Nội dung cần đạt được

HS

Yêu cầu học sinh giới thiệu Đại diện mỗi - Trình bày được bản thiết kế và báo cáo sản phẩm theo nhóm báo cáo - Trình bày được việc lựa chọn những nội dung đã thống sản phẩm

nguyên vật liệu

nhất

- Trình bày được quy trình chế

Nhận xét, đánh giá về sản Các nhóm khác tạo phẩm và phần báo cáo của đóng các nhóm

góp

ý - Vận hành được sản phẩm

kiến, đặt câu - Nêu ra được những thuận lợi

Việc chế tạo cối giã gạo đã hỏi cho nhóm và khó khăn khi chế tạo sản đem lại cho em những điều báo cáo.

phẩm (bài học kinh nghiệm).

bổ ích gì?

66

Hình ảnh dự kiến sản phẩm

Hình 2.12. Một số hình ảnh về sản phẩm cối giã gạo đơn giảm Hoạt động 6: Vận dụng và giao nhiệm vụ về nhà (thời gian 5p) Mục tiêu: - Học sinh nhớ lại các kiến thức đã tìm hiểu; - Phát triển năng lực ghi nhớ; - Giao nhiệm vụ về nhà cho học sinh. * Hoàn thành các câu hỏi: Trả lời C4, C5, C6 * Giao nhiệm vụ về nhà Tìm hiểu ứng dụng của các loại đòn bẩy vào đời sống Làm các bài tập trong tài liệu học tập

67

TIẾT 2 : RÒNG RỌC Hoạt động 1: Khởi động (thời gian 5 phút) Mục tiêu - Học sinh nhận ra được vấn đề ròng rọc và ứng dụng nó trong đời sống.

- Phát triển năng lực quan sát và phát hiện vấn đề.

HĐ của HS

HĐ của GV Video cần cẩu

Quan sát

- Thí nghiệm kéo vật qua ròng rọ chttps://www.youtube.com/watch?v=4YooFN4QzEk

Nội dung cần đạt được HS nắm được sơ lược về cần cẩu: Cấu tạo, tác dụng của ròng rọc và ứng dụng của nó trong đời sống.

Hoạt động 2: Hình thành kiến thức mới (thời gian 15 phút)

Mục tiêu: - Học sinh tìm hiểu và nêu được về cấu tạo, tác dụng của ròng rọc.

- Học sinh nhận diện được ròng rọc động và ròng rọc cố định - Phát triển năng lực tự học, năng lực làm việc cá nhân và hợp tác nhóm.

HĐ của GV

HĐ của HS

Yêu cầu học sinh trình bày về - Thực hiện nhiệm vụ cấu tạo của ròng rọc

+ Đọc thông tin tài

Nội dung cần đạt được I. Tìm hiểu về ròng rọc

- Theo em như thế nào gọi là liệu học tập, tìm hiểu, - Ròng rọc gồm nêu cấu tạo ròng rọc.

+ Một bánh xe có

+ Nhận xét.

rãnh + Quay quanh trục + Có móc treo

68

ròng rọc cố định, như thế nào gọi là ròng rọc động?

- Có 2 loại ròng rọc + Ròng rọc động

- Trả lời câu hỏi

+ Ròng rọc cố định là + Ròng rọc cố định ròng rọc gắn yên một chỗ + Ròng rọc động là ròng rọc chuyển động cùng với vật II. Ròng rọc giúp con người làm việc dễ dàng như thế

* Tổ chức cho HS làm thí nghiệm

- Nhận dụng cụ Thí nào?

- Tổ chức cho HS làm việc theo nghiệm nhóm

-

Thực

1. hiện

thí (Hình

Thí

nghiệm:

16.3;

16.4;

nghiệm và ghi kết quả 16.5) vào bảng 16.1

Kết quả thí nghiệm vào bảng 16.1

- Đại diện nhóm trình - Giới thiệu dụng cụ thí nghiệm, bày kết quả và trả lời cách nắp thí nghiệm và các C3 bước tiến hành thí nghiệm

2. nhận xét:

- Yêu cầu HS làm thí nghiệm

- Dùng ròng rọc cố định thì chiều lực -Làm việc các nhân khác trả lời C4

nhau

nhưng

cường độ lực như

- Trả lời câu hỏi theo nhau yêu cầu của GV

69

- Dùng ròng rọc

* Tổ chức cho HS trình bày

động thì chiều lực

kết quả thí nghiệm

giống nhau nhưng

- Yêu cầu HS trình bày kết quả

lực kéo khác nhau

thí nghiệm

3. Kết luận

- Dựa vào kết quả thí nghiệm

- Ròng rọc cố định

trả lời C3

làm đổi hướng của

- Cho HS nhận xét lẫn nhau

lực kéo so với khi kéo trực tiếp

* Tổ chức cho HS thảo luận để

- Ròng rọc động thì

rút ra kết luận

lực kéo vật lên nhỏ

- Yêu cầu HS làm việc cá nhân

hơn trọng lượng của

để trả lời câu C4

vật.

Hoạt động 3: Hình thành ý tưởng STEM (thời gian 5 phút) Mục tiêu: - Học sinh đề xuất được các phương án thiết kế cần cẩu đơn giản và lựa chọn được một phương án khả thi.

- Phát triển năng lực tổng hợp, năng lực tư duy logic, năng lực sáng tạo.

Hoạt động Hoạt động của GV Nội dung cần đạt được của HS Yêu cầu học sinh đưa ra ý III. Ứng dụng vào đời sống tưởng thiết kế cần cẩu Thảo luận và 1. Ý tưởng thiết kế hệ thống đơn giản nêu ra các ý đánh chuông đơn giản tưởng thiết kế - Lấy que kem làm thanh trụ Yêu cầu học sinh dự kiến cần cẩu đơn - Lấy nắp chai nhựa làm bánh xe nguyên vật liệu để chế giản ròng rọc tạo thành công cần cẩu - Lấy dây gai làm dây kéo đơn giản - Lấy que tăm làm trục quay 2. Chuẩn bị nguyên vật liệu - Nắp chai, que tăm, que kem, - Dao dọc giấy, kéo, keo nến, mũi khoan nhỏ……

70

Hoạt động 4: Chế tạo cần cẩu đơn giản (10p) Mục tiêu: - Học sinh chế tạo thành công cần cẩu đơn giản.

- Phát triển năng lực giải quyết vấn đề, năng lực kĩ thuật.

Hoạt động của GV

Hoạt động của HS

Nội dung cần đạt được

- Quan sát hỗ trợ các nhóm - Phân công các - Làm ra được cần cẩu đơn chế tạo cần cẩu.

thành viên trong giản nhóm làm việc - Tổ chức chế tạo cần cẩu đơn giản

Hoạt động 5: Báo cáo sản phẩm (thời gian 5p) Mục tiêu: - Học sinh báo cáo được sản phẩm về: Bản thiết kế, lựa chọn nguyên liệu, quy trình chế tạo, vận hành sản phẩm và những bài học kinh nghiệm.

- Phát triển năng lực giải quyết vấn đề, năng lực thuyết trình.

Hoạt động của GV

Nội dung cần

Hoạt động của HS

đạt được

- Yêu cầu học sinh giới - Đại diện mỗi nhóm - Trình bày được bản thiệu và báo cáo sản phẩm báo cáo sản phẩm

thiết kế

theo những nội dung đã

- Trình bày được việc

thống nhất

- Các nhóm khác đóng lựa chọn nguyên vật

- Nhận xét, đánh giá về sản góp ý kiến, đặt câu hỏi liệu phẩm và phần báo cáo của cho nhóm báo cáo.

- Trình bày được quy

các nhóm

trình chế tạo

- Việc chế tạo cần cẩu đã

- Vận hành được sản

đem lại cho em những điều

phẩm

bổ ích gì?

- Nêu ra được những thuận lợi và khó khăn khi chế tạo sản phẩm (bài học kinh nghiệm).

71

Hình ảnh dự kiến sản phẩm

Hình 2.13. Một số hình ảnh về sản phẩm máy cần cẩu đơn giản Hoạt động 6: Vận dụng và giao nhiệm vụ về nhà (thời gian 5p) Mục tiêu: - Học sinh nhớ lại các kiến thức đã tìm hiểu; - Phát triển năng lực ghi nhớ; - Giao nhiệm vụ về nhà cho học sinh. * Hoàn thành các câu hỏi: Trả lời C5, C6, C7 * Giao nhiệm vụ về nhà Tìm hiểu ứng dụng của các loại ròng rọc vào đời sống Làm các bài tập trong tài liệu học tập 2.4. Đánh giá năng lực GQVĐ của học sinh trong quá trình dạy học 2.4.1. Các tiêu chí và phiếu để giáo viên đánh giá nhóm học sinh Dựa theo quan điểm đã trình bày ở mục 1.3.2 và mục 1.3.3, kết hợp với việc xin ý kiến của các giáo viên đang trực tiếp giảng dạy ở một số trường THCS Tỉnh Thái Nguyên tôi đưa ra tiêu chí để giáo viên đánh giá năng lực giải

72

quyết vấn đề của HS trong quá trình học tập môn Vật lí theo định hướng giáo dục STEM. Bảng 2.2. Các tiêu chí và mức độ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề Tiêu chí 1.

Đề

xuất

Mức độ 1

Mức độ 2

Mức độ 3

(0 điểm)

(1 điểm)

(2 điểm)

Chưa đề xuất

Đề

xuất

được

Đề

xuất

được

được phương được phương án

phương phù hợp, phương án phù hợp,

án thiết kế

nhưng chưa giải giải thích rõ lý do. thích rõ

2. Chọn được

Không

chọn

được

Chọn

Chọn được phương

phương án tối được phương án phương án tối ưu án tối ưu và giải ưu

nào

nhưng chưa giải thích rõ lý do tối ưu thích rõ lý do tối của phương án được ưu của phương án chọn. được chọn.

3.

Đề

được

xuất

Đề

xuất

nguyên được nguyên vật nguyên

vật liệu 4.

Không đề xuất

Chế

tạo

vật

được

Đề

xuất

được

liệu nguyên vật liệu đầy

liệu

nhưng chưa đầy đủ đủ

Chưa chế tạo

Chế tạo được sản

Chế tạo được sản

thành công sản được sản phẩm phẩm nhưng chưa phẩm hoàn thiện phẩm của chủ hoặc chỉ được hoàn thiện đề

một phần nhỏ của sản phẩm

5.

Báo

sản phẩm

cáo

Không báo cáo

Báo cáo sản phẩm

Báo cáo sản phẩm

được sản phẩm

nhưng chưa trọn trọn vẹn và trả lời vẹn và chưa trả lời được được

đầy

73

thắc

đủ mắc của nhóm khác.

những thắc mắc của nhóm khác.

những

* Phiếu đánh giá nhóm học sinh của giáo viên Nhóm HS được đánh giá: ………………………………

TT 1 2 3 4 5

Tiêu chí Đề xuất được phương án thiết kế Chọn được phương án tối ưu Đề xuất được nguyên vật liệu Chế tạo được sản phẩm Báo cáo sản phẩm Tổng điểm

Điểm tối đa 2 2 2 2 2

Điểm đánh giá

2.4.2. Các tiêu chí và phiếu để học sinh tự đánh giá và đánh giá đồng đẳng Dựa theo quan điểm đã trình bày ở mục 1.3.2 và mục 1.3.3, kết hợp với việc xin ý kiến của các giáo viên đang trực tiếp giảng dạy ở một số trường THCS trong tỉnh Thái Nguyên, tôi đưa ra tiêu chí để học sinh có căn cứ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của các bạn trong nhóm và tự đánh giá trong quá trình học tập môn Vật lí theo định hướng giáo dục STEM. Bảng 2.3. Các tiêu chí và mức độ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề Mức độ 1 Mức độ 2 (0 điểm) (1 điểm) 1. Đóng góp ý kiến Không đưa ra được Đưa ra được khi thực hiện ý kiến nào hoặc đưa ý kiến đúng nhiệm vụ nhóm ra được ý kiến nhưng chưa đúng 2. Thái độ tham Không tham gia hoặc Có tham gia gia công việc nhóm thờ ơ với công việc nhưng chưa thật nhiệt tình và trách nhiệm 3. Mức độ hoàn Không hoàn thành Hoàn thành thành nhiệm vụ nhiệm vụ được giao phần lớn được giao nhiệm vụ được giao 4. Sáng tạo trong Không có sáng tạo Có sự sáng công việc trong công việc tạo trong công việc 5. Giúp đỡ các bạn Hầu như không giúp Có sự giúp đỡ trong nhóm đỡ bạn trong nhóm Tiêu chí

74

Mức độ 3 (2 điểm) Đưa ra được nhiều ý kiến đúng Tham gia nhiệt tình, có trách nhiệm cao Hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao Rất sáng tạo trong công việc Giúp đỡ các bạn trong nhóm rất nhiệt tình

* Phiếu tự đánh giá và đánh giá đồng đẳng của học sinh Tên HS đánh giá: …………………………………, nhóm………

TT

Họ tên HS

1

Nguyễn Văn A

2

Nguyễn Văn B

3

Nguyễn Văn C

4

……

Tiêu

Tiêu

Tiêu

Tiêu

Tiêu

chí 1

chí 2

chí 3

chí 4

chí 5

Tổng

2.4.3. Đề kiểm tra năng lực giải quyết vấn đề Để kiểm tra năng lực giải quyết vấn đề của HS chúng tôi cho làm bài kiểm tra sau 2 tiết học trong thời gian 45p * Nội dung đề kiểm tra ĐỀ KIỂM TRA - THỜI GIAN 45 PHÚT Câu 1 (2 điểm). Nêu cấu và tác dụng của từng loại ròng rọc?

Câu 2 (2 điểm). Em có nhận xét gì nếu bỏ một trong ba yếu tố của đòn bẩy O, F1, F2.

Câu 3 (6 điểm). Một bộ tộc sống trong rừng để cảnh báo các thành viên trong bộ tộc khi có thú dữ đến làng thì già làng cho đặt chiếc chuông trên cao và dùng sợi dây ở dưới để kéo chuông. Em hãy thiết kế giúp bộ tộc trên một hệ thống đánh chuông đơn giản có dùng đến đòn bẩy và ròng rọc.

75

* Hướng dẫn chấm TT

Nội dung câu trả lười

Câu 1 * Cấu tạo ròng rọc - Ròng rọc gồm + Một bánh xe có rãnh + Trục quay + Có móc treo

Điểm tối đa 1 điểm

* Tác dụng của từng loại ròng rọc - Ròng rọc cố định là ròng rọc được gắn yên một chỗ có tác dụng làm đổi hướng của lực kéo so với khi kéo trực tiếp - Ròng rọc động là ròng rọc chuyển động cùng với vật có tác dụng lực để kéo vật lên nhỏ hơn trọng lượng của vật.

Câu 2 - Bỏ điểm tựa O ra thì thanh vẫn quay quanh điểm tựa mới.

- Không tác dụng F2 thanh không quay.

- Bỏ vật ra thiếu lực F1 thì thanh vẫn quay khi đó trọng lượng của gậy đóng vai trò F1.

Câu 3 Hãy thiết kế hệ thống đánh chuông đặt trên cao đơn giản. a. Đề xuất được phương án: - Dùng ròng rọc cố định để thay đổi chiều tác dụng lực - Dùng đòn bẩy để đánh chuông.

- Dùng dây để kéo đòn bẩy vắt qua ròng dọc ...........................................................................................

0,5 điểm 0,5 điểm 0,75 điểm 0,5 điểm 0,75 điểm

2 điểm

b. Chọn được phương án tối ưu và vẽ sơ đồ thiết kế ………………………………………………………… …………………………………………………………

2 điểm

c. Đề xuất nguyên vật liệu - Một ròng rọc cố định - Một đòn bẩy - Một chiếc chuông - Một sợi dây

2 điểm

76

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 Trong chương này chúng tôi đã tiến hành - Phân tích nội dung vê kiến thức, kĩ năng chương trình vật lí 6 - Phân tích cấu trúc nội dung chương trình vật lí 6 - Xây dựng bộ thí nghiệm đòn bẩy và ròng rọc để phục vụ trong giảng dạy - Xây dựng tiến trình dạy học bài đòn bẩy và ròng rọc theo định hướng STEM theo 6 bước như: 1. Vấn đề thực tiễn; 2. Hình thành ý tưởng; 3. Kiến thức lĩnh vực STEM; 4. Mục tiêu chủ đề; 5. Bộ câu hỏi định hướng; 6. Kế hoạch dạy học.

Chúng tôi đưa ra mục tiêu kiến thức STEM cho bài học, chuẩn bị nội dung giáo án với các hoạt động (1) Khởi động; (2) Hình thành kiến thức mới; (3) Hình thành ý tưởng STEM; (4) Giải quyết vấn đề; (5) Báo cáo sản phẩm; (6) Luyện tập, mở rộng.

Chúng tôi xây dựng bảng đánh giá năng lực giải quyết vấn đề và đề kiểm tra HS thông qua 5 tiêu chí là: (1) Đề xuất được phương án thiết kế; (2) Chọn được phương án tối ưu; (3) Đề xuất được nguyên vật liệu; (4) Chế tạo thành công sản phẩm của chủ đề; (5) Báo cáo sản phẩm; và 3 mức độ là từ thấp đến cao tùy theo từng nội dung.

Ngoài ra chúng tôi còn xây dựng 2 giáo án để sử dụng trong quá trình thực nghiệm và kiểm tra giả thuyết khoa học. Kết quả thực nghiệm được trình bày trong chương 3

77

Chương 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm Dựa vào cơ sở lí luận được trình bày trong chương 1 và tiến trình dạy học được xây dựng trong chương 2 chúng tôi tiến hành thực nghiệm nhằm mục đích: - Kiểm tra và đánh giá tính đúng đắn của giả thuyết khoa học.

- Đánh giá sự phù hợp của mô hình giáo dục STEM trong giảng dạy một số nội dung Vật lí cho học sinh lớp 6 - Đánh giá tính khả thi và hiệu quả của việc áp dụng mô hình giáo dục STEM vào giảng dạy nội dung Vật lí cho học sinh lớp 6 nhằm phát huy năng lực giải quyết vấn đề của HS 3.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm - Liên hệ, xin phép ban giám hiệu trường Phổ thông dân tộc nội trú THCS Đồng Hỷ tỉnh Thái Nguyên để tiến hành giảng dạy tại lớp 6B - Liên hệ với giáo viên chủ nhiệm, giáo viên bộ môn Vật lí - Toán để nắm bắt tình hình học tập của HS trong lớp và nhờ các thầy cô tư vấn, giúp đỡ để tiến hành thực thực nghiệm được thuận lợi.

- Gặp gỡ HS để trao đổi và đánh giá tình hình HS trước khi thực nghiệm.

- Tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM đã được trình bày theo tiến trình dạy học bài “ Ròng rọc” và bài “Đòn bẩy” - Thông qua phiếu đánh giá để đánh giá năng lực giải quyết vấn đề và phiếu tự đánh giá, bài kiểm tra, phiếu đánh giá đồng đẳng sau khi học hết bài học.

- Thu thập số liệu, xử lí, phân tích số liệu để rút ra tính đúng đắn của giả thuyết trong đề tài

78

3.3. Kế hoạch thực nghiệm sư phạm TT công việc

Thời gian thực hiện

Nội dung công việc

1

Từ ngày 08/10/2019 Gặp Ban giám hiệu và tổ đến ngày 13/10/2019 chuyên môn

2

Từ ngày 13/10/2019 Xây dựng kế hoạch giảng dạy đến ngày 10/12/2019

3

Từ ngày 10/12/2019 Dạy thực nghiệm đến ngày 16/12/2019

4

Từ ngày 16/12/2019 Lấy kết quả, xử lý kết quả và đến ngày 15 /02/2020 kết luận

Ghi chú

3.4. Tiến hành thực nghiệm sư phạm 3.4.1. Công tác chuẩn bị Để các tiết học riễn ra theo kế hoạch và đạt kết quả cao nhất chúng tôi đã thực hiện một số công việc sau: + Trao đổi nội dung kiến thức phần ròng rọc và đòng bẩy, phương pháp, hình thức tổ chức dạy học với giáo viên chủ nhiệm và GV bộ môn vật lí trực tiếp giảng dạy lớp 6B + Thống nhất hình thức kiểm, tra đánh năng lực giải quyết vấn đề giá theo cấu trúc định hướng STEM thông qua bài kiểm tra sau khi thực nghiệm. + Cho HS làm bài kiểm tra 45 phút sau khi thực nghiệm đánh giá năng lực giải quyết vấn đề. + Chuẩn bị cơ sở vật chất, các thí nghiệm… để tiết học đạt kết quả cao nhất. + Các phiếu học tập, phiếu đánh giá, đề kiểm tra đánh giá năng lực giải quyết vấn đề.

4.4.2. Tổ chức dạy học bài “Đòn bẩy” * Hoạt động 1: Khởi động - GV chiếu Video khám phá cối giã gạo của dân tộc cho HS quan sát

79

- GV đưa ra tình huống có vấn đề Làm thế nào để nhổ chiếc đinh ra khỏi tấm gỗ? + HS đưa ra ý kiến + GV thực hiện lấy xà cầy, búa để nhổ đinh - GV đặt vấn đề vào bài mới * Hoạt động 2: Hình thành kiến thức mới - Tìm hiểu cấu tạo đòn bẩy: GV tổ chức cho HS tìm hiểu ba yếu tố của đòn bẩy - Tìm hiểu tác dụng của đòn bẩy. + Cho HS làm thí nghiệm để đưa ra kết luận “Muốn lực nâng nhỏ hơn trọng lượng của vật thì phải làm cho khoảng cách từ điểm tựa tới điểm tác dụng của lực nâng lớn hơn khoảng cách từ điểm tựa tới điểm tác dụng của trọng lượng vật”. * Hoạt động 3: Hình thành ý tưởng STEM - GV chiếu lại Video cối giã gạo rồi cho HS thảo luận và nêu ra các ý tưởng thiết kế cối giã gạo đơn giản * Hoạt động 4: Chế tạo cối giã gạo - GV tổ chức cho HS chế tạo cối giã gạo đơn giản - HS + Phân công các thành viên trong nhóm làm việc + Tổ chức chế tạo cối giã gạo đơn giản * Hoạt động 5: Báo cáo sản phẩm - Đại diện mỗi nhóm báo cáo sản phẩm - Các nhóm khác đóng góp ý kiến, đặt câu hỏi cho nhóm báo cáo.

- GV nhận xét cho ý kiến kết luận * Hoạt động 6: Vận dụng và giao nhiệm vụ về nhà - GN giao nhiệm vụ cho HS + Tìm hiểu ứng dụng của các loại đòn bẩy vào đời sống

80

+ Làm các bài tập trong tài liệu học tập 4.4.3. Tổ chức dạy học bài “Ròng rọc” * Hoạt động 1: Khởi động - GV chiếu Video khám phá cần cẩu cho HS quan sát - GV đưa ra tình huống có vấn đề làm thế nào để nhấc một vật nặng hơn lực kéo? + HS đưa ra ý kiến + GV thực hiện lấy ròng rọc động để nhấc vật nặng hơn lực kéo qua vật - GV đặt vấn đề vào bài mới * Hoạt động 2: Hình thành kiến thức mới - Tìm hiểu cấu tạo ròng rọc: GV tổ chức cho HS tìm hiểu hai loại ròng rọc - Tìm hiểu tác dụng của ròng rọc. + Cho HS làm thí nghiệm để đưa ra kết luận “Ròng rọc cố định làm đổi hướng của lực kéo so với khi kéo trực tiếp. Ròng rọc động thì lực kéo vật lên nhỏ hơn trọng lượng của vật”. * Hoạt động 3: Hình thành ý tưởng STEM - GV chiếu lại Video cần cẩu rồi cho HS thảo luận và nêu ra các ý tưởng thiết kế cần cẩu đơn giản * Hoạt động 4: Chế tạo cần cẩu - GV tổ chức cho HS chế tạo cần cẩu đơn giản - HS + Phân công các thành viên trong nhóm làm việc + Tổ chức chế tạo cần cẩu đơn giản * Hoạt động 5: Báo cáo sản phẩm - Đại diện mỗi nhóm báo cáo sản phẩm - Các nhóm khác đóng góp ý kiến, đặt câu hỏi cho nhóm báo cáo.

- GV nhận xét cho ý kiến kết luận

81

* Hoạt động 6: Vận dụng và giao nhiệm vụ về nhà - GN giao nhiệm vụ cho HS + Tìm hiểu ứng dụng của các loại ròng rọc vào đời sống + Làm các bài tập trong tài liệu học tập 3.5. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 3.5.1. Đánh giá định tính Dựa vào quan sát HS thực hiện nhiệm vụ và trao đổi với GV dự giờ thực nghiệm chúng tôi thu được một số kết quả sau đây.

Cô Nguyễn Thị Thanh Hoa có nhận xét “Các thầy cô ít khi tự tạo ra thí nghiệm để cho HS làm thực hành trong giờ dạy. Đối với phương pháp dạy học theo định hướng GD STEM là một phương pháp giáo dục khá mới mẻ với các giáo viên, nhưng mang lại hiệu quả rất tốt HS tích cực, hòa hứng và chủ động chiếm lĩnh kiến thức đặc biệt áp dụng kiến thức đi vào thực tiễn hoặc giải thích một số hiện tượng trong thực tiễn”.

Thầy Cù Hải Anh có nhận xét “trong giờ dạy phần xây dựng kiến thức thì GV có vẻ nhàn hơn nhưng lại vất vả khi chế tạo ra thiết bị thí nghiệm để phục vụ trong giảng dạy và tốn nhiều thời gian cho việc chuẩn bị bài mới nên chỉ có GV rất tâm huyết mới dạy kiểu này” Em Lưu Duy Hoàn nói “tiết dạy của thầy rất hấp dẫn chúng em thấy kiến thức Vật lí nó gần gũi với cuộc sống” Em Hà Thế Hải nhận thấy “Trong giờ học em được làm thí nghiệm, được thảo luận đưa ra ý kiến và lần đầu tiên em làm được sản phẩm sau khi học môn Vật lí” Qua các nhận xét của GV và HS chúng tôi thấy một số thuận lợi và khó khăn trong việc dạy học theo định hướng giáo dục STEM như sau - Mặt thuận lợi: Đa số HS nhận thấy hào hứng, tự giác tham gia các hoạt động nhóm, tự tìm hiểu kiến thức đặc biết thích tạo ra sản phẩm của mình sau khi học xong thiết học. Các GV dự giờ đều cho rằng đây là phương pháp hay giúp học sinh phát triển một số năng lực trong đó có năng lực giải quyết vấn đề.

82

- Một số khó khăn: GV mất nhiều thời gian chuẩn bị và chế tạo đồ dùng thí nghiệm, mất nhiều thời gian trong việc đánh giá HS. Kĩ năng chế tạo thí nghiệm của nhiều GV và kĩ năng chế tạo sản phẩm của HS còn hạn chế.

3.5.2. Đánh giá định lượng Thông qua các phiếu đánh giá của HS và GV kết hợp với bài kiểm tra sau khi học xong chủ đề chúng tôi đã tổng hợp kết quả sau: * Kết quả phiếu đánh giá năng lực giải quyết vấn đề do GV dự giờ đánh giá trong bảng 3.1 Bảng 3.1. Bảng điểm đánh giá nhóm học sinh của giáo viên

Nhóm 1

Tiêu chí 1 1,3

Nhóm 2

1,1

1,3

1,2

1,3

1,1

6,0

Nhóm 3

0,9

1,1

1,0

1,2

1,1

5,3

Nhóm 4

1,6

1,5

1,2

1,4

1,5

7,2

Nhóm 5

1,2

1,5

1,3

1,7

1,6

7,3

TT

Tiêu chí Tiêu chí 2 3 1,4 1,5

Tiêu chí 4 1,1

Tiêu chí Tổng điểm 5 1,2 6,5

* Kết quả HS tự đánh giá và đánh giá đồng đẳng được tổng hợp tại cột a, b trong bảng 3.2 * Kết quả bài kiểm tra đã được tổng hợp tại cột (d) trong bảng 3.2.

Sau khi có điểm đánh giá của GV, điểm tự đánh giá của mỗi học sinh, điểm đánh giá đồng đẳng của mỗi học sinh do các bạn trong tổ đánh giá và điểm của bài kiểm tra sau khi học xong 2 bài đòn bẩy và ròng rọc, chúng tôi đã tổng hợp và tính điểm trung bình với cách tính như sau [9]: e = kết quả thu được được thể hiện ở bảng 3.2.

83

a  2.b  3.c  2.d , 8

Bảng 3.2. Bảng điểm tổng hợp đánh giá năng lực GQVĐ của học sinh

TT

Họ tên học sinh

Điểm kết quả học tập (*)

Điểm tự đánh giá (a)

Điểm đồng đẳng (**) (b)

Điể Bảng m kiểm bài GV kiểm (c) tra (d)

Điểm trung bình (e)

1

Lâm Thị Vân Anh

7

7

7.1

6

7

6.7

2

Nguyễn Thị Hoài Anh

7

6

4.4

6

7

5.9

3

Tạ Tuấn Anh

7

6

7

6

7

6.5

4

Hoàng Mai Diễm

8

5

4.1

6

8

5.9

5

Ngô Thế Diện

7

6

7

6

9

7

6

Triệu Thị Dung

7

7

7.3

6

8

7

7

Mai Hải Đăng

7

4

6.4

6

6

5.9

8

Hoàng Thị Giang

7

5

6.4

7.2

7

6.7

9

Hà Thế Hải

8

6

7.3

7.2

8

7.3

10

Ngọc Văn Hạ

7

6

7

7.2

6

6.7

11

Triệu Thu Hậu

7

5

5.7

7.2

5

6

12

Lưu Duy Hoàn

7

4

5.3

7.2

4

5.5

13

Nguyễn Văn Hoàng

9

4

6

7.2

4

5.7

14

Trần Quang Huy

7

7

6

7.2

8

7.1

15

Hoàng T.Minh Huyền

7

7

4.4

6.5

7

6.2

16

Lưu Khánh Hưng

7

6

6.6

6.5

8

6.8

17

Trần Minh Khánh

7

7

6.4

6.5

8

6.9

18

Vương Thị Lành

7

4

6

6.5

5

5.7

19

Nguyễn Tùng Lân

7

6

5.6

6.5

7

6.3

20

Đinh Khánh Ly

8

6

4.1

6.5

7

6

21

Lê Nguyệt Minh

8

5

6.6

6.5

5

6

22

Nguyễn T. Minh Nguyệt

7

5

7

5.3

6

5.9

23

Ma Quỳnh Như

7

6

5.6

5.3

5

5.4

24

Ngô Thế Quyền

7

6

7.3

5.3

7

6.3

84

TT

Họ tên học sinh

Điểm kết quả học tập (*)

Điểm tự đánh giá (a)

Điểm đồng đẳng (**) (b)

Điể Bảng m kiểm bài GV kiểm (c) tra (d)

Điểm trung bình (e)

25

Nông Thị Sinh

7

5

7

5.3

7

6.1

26

Nguyễn T. Long Thành

8

7

4.7

5.3

6

5.5

27

Hoàng Thị Thu

8

5

5

5.3

5

5.1

28

Trần Anh Thư

7

7

7

5.3

8

6.6

29

Trần Thị Minh Thư

7

4

4.2

7.3

4

5.3

30

Lý Ngọc Phương Trang

7

7

5.6

7.3

7

6.8

31

Mạ Văn Trí

7

4

6.6

7.3

7

6.6

32

Lương Tài Tung

7

8

7.3

7.3

8

7.6

33

Hoàng Quách Tương

7

8

6

7.3

8

7.2

34

Phạm Quốc Việt

7

4

5.3

7.3

4

5.6

35

Đặng Hữu Vui

7

5

7.3

7.3

7

6.9

7.2

5.7

6.1

6.5

6.6

6.3

Điểm trung bình

(*) Điểm trung bình bài kiểm tra 1 tiết (**) Điểm trung bình đánh giá đồng đẳng - Phân tích kết quả bảng thực nghiệm 3.2 + So sánh điểm đánh giá năng lực của HS nam với HS nữ.

Tỉ lệ HS nam và nữ trong lớp theo hình 3.1 Thông qua bảng 3.2 chúng tôi đã tính điểm trung bình đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của từng nhóm học sinh nữ và nhóm học sinh nam có kết quả lần lượt là 6,5 và 6 (hình 3.2). Kết

85

quả này cho ta thấy năng lực giải quyết vấn đề của các học sinh nữ thường không tốt bằng năng lực giải quyết vấn đề của các học sinh nam. Điều này cũng phù hợp với thực tế học sinh nam thường mạnh về mảng kỹ thuật, thiết kế thi công các công trình...còn học sinh nữ thường mạnh trong các công việc cần sự tỉ mỉ và khéo tay... + So sánh kết quả trung bình của bài kiểm tra với kết quả trung bình phiếu đánh giá Kết quả trung bình phiếu đánh giá được tính theo công thức  a  2b  3c  . 

6



Kết quả trung bình của bài kiểm tra sau khi dạy xong chủ đề về đòn bẩy và ròng rọc cho kết quả là 6,6; kết quả trung bình của các phiếu đánh giá học sinh là 6,2. Kết quả này phần nào cho thấy năng lực giải quyết vấn đề của học sinh được phát triển hơn sau khi học chủ đề theo định hướng giáo dục STEM (hình 3.3). + So sánh điểm đánh giá năng lực GQVĐ với kết quả học tập môn Vật lí. Để so sánh điểm đánh giá năng lực GQVĐ với điểm trung bình học tập, chúng tôi đã lấy kết quả học tập bài kiểm tra 1 tiết gần nhất trong học kì I năm học 2019-2020 của học sinh lớp thực nghiệm. Điểm đánh giá năng lực 86

GQVĐ trung bình là 6,3 thấp hơn khá nhiều so với điểm kết quả học tập bài kiểm tra 1 tiết học kì I là 7.2 (hình 3.4).

Kết quả này cho thấy khi kiểm tra đánh giá học sinh ít quan tâm đến năng lực giải quyết vấn đề của học sinh mà chỉ chú tâm vào kiểm tra đánh giá kiến thức học thuộc hoặc áp dụng tính toán thông thường. + So sánh kết quả đánh giá năng lực của các nhóm trong lớp Điểm đánh giá năng lực trung bình của các nhóm thể hiện ở hình 3.5.

Kết quả trên cho thấy điểm trung bình đánh giá năng lực GQVĐ của các nhóm có sự khác nhau. Sự chênh lệch nhiều nhất xảy ra ở nhóm 4 và nhóm 5 (chênh lệch 0,7 điểm), điều này cho thấy học sinh nhóm nhóm 5 tập chung nhiều em có năng lực GQVĐ tốt hơn hẳn nhóm 3. Còn nhón 1, nhóm 2, nhóm 5 chênh nhau 0,1 điểm nên có sự đồng đều về HS có năng lực GQVĐ. Để phát triển đồng đều năng lực giải quyết vấn ở các nhóm trong quá trình chia nhóm GV cần phân bố HS sao cho trong các nhóm có tỷ lệ nam, nữ tương đối đồng đều và số lượng HS giỏi, khá, trung bình, yếu tương đối đồng đều.

87

3.5.3. Đánh giá chung về thực nghiệm sư phạm Qua kết quả đánh giá định tính, định lượng chúng tôi nhận thấy dạy học theo định hướng giáo dục STEM đem lại hiệu quả cao trong giáo dục ở cấp THCS. + HS tích cực tham gia học nhóm, chủ động tham gia vào các hoạt động GV đưa ra. Trong giờ học HS sôi nổi không căng thẳng vừa học vừa vui chơi. + HS biết tìm ra vấn đề và làm thí nghiệm thành công, biết vẽ sơ đồ và tạo thành công sản phẩm mà GV yêu cầu.

Kết quả này cho thấy tính đúng đắn của giả thuyết khoa học đã trình bày trong luận văn phù hợp với phát triển năng lực giải quyết vấn đề của HS.

88

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 Trong chương này chúng tôi đã thực hiện được các nhiệm vụ sau - Tổ chức dạy học chủ đề “ đòn bẩy” và “ròng rọc” với thời lượng 2 tiết học - Qua trao đổi với GV và HS lớp thực nghiệm chúng tôi thấy: + Đa số HS tích cực, chủ động tham gia hạt động nhóm và bộc lộ được năng lực giải quyết vấn đề của từng học sinh. Nếu áp dụng phương pháp dạy học này hợp lí sẽ giúp hình thành và phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh. + Tiến trình dạy học hợp lí tạo hứng thú, lôi cuốn HS vào xây dựng bài và thực hiện nhiệm vụ GV đưa ra.

- Qua kết quả thực nghiệm sư phạm, một lần nữa khẳng định: Việc thiết kế và tổ chức dạy học có sử dụng thí nghiệm do GV tự tạo theo định hướng GD STEM bồi dưỡng được năng lực giải quyết vấn đề cho HS.

89

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Kết luận Sau khi thực hiện đề tài nghiên cứu chúng tôi đã hoàn thành các nhiệm vụ sau: - Tổng hợp được cơ sở lí luận về giáo dục STEM mục tiêu, vai trò và quy trình thiết kế chủ đề giáo dục STEM, các khái niệm và biểu hiện của năng lực giải quyết vấn đề của HS. - Điều tra đánh giá thực trạng dạy và học theo định hướng giáo dục STEM ở một số GV và HS trong một số trường THCS trong TP Thái Nguyên.

- Xác định các tiêu chí, mức độ biểu hiện của năng lực giải quyết vấn đề và bộ công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của HS - Thiết kế được 02 chủ đề dạy học theo định hướng giáo dục STEM và tiến hành thực nghiệm sư phạm tại lớp 6A trường Phổ thông nội trú THCS Đồng Hỷ đồng thời xử lí kết quả thu được.

Qua kết quả thực nghiệm sư phạm, chúng tôi nhận thấy tiến trình dạy học theo định hướng giáo dục STEM sẽ giúp hình thành phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh.

2. Khuyến nghị Qua đề thực hiện nghiên cứu đề tài chúng tôi có một số khuyến nghị sau: - Khuyến khích mở rộng các đề tài nghiên cứu tương tự để thiết kế, tổ chức các dạy học theo chủ đề STEM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của HS. - Cần thay đổi hình thức đánh giá nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh.

- Bộ GD&ĐT và Phòng GD&ĐT cần mở nhiều lớp tập huấn cho GV về giáo dục STEM giúp GV có kinh nghiệm tổ chức các hoạt động dạy học - Nhà trường tạo điều kiện cho GV thời gian, kinh phí để nghiên cứu chế tạo các bộ thí nghiệm và xây dựng tiến trình dạy học đạt kết quả cao nhất.

90

Với thời gian nghiên cứu có hạn và kinh nghiệm chưa nhiều nên bản luận văn này còn nhiều thiếu sót. Chúng tôi kính mong quý thầy cô, đồng nghiệp đóng góp ý kiến để luận văn này hoàn chỉnh và vận dụng vào dạy học ở các trường THCS. Xin chân thành cảm ơn!

91

TÀI LIỆU THAM KHẢO I. Tài liệu tiếng Việt: 1. Nguyễn Hoàng Anh “Xây dựng và sử dụng thí nghiệm tự tạo theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học phần cơ học vật lí lớp 12 nâng cao”.

2. Nguyễn Văn Biên, Tưởng Duy Hải (chủ biên), Giáo dục STEM trong nhà trường phổ thông, NXB Giáo dục Việt Nam. 3. Tô Văn Bình (2002), Thí nghiệm Vật lí ở trường phổ thông, Đại học Sư phạm Thái Nguyên.

4. Tô Văn Bình (2010), Phương tiện dạy học và thí nghiệm vật lí trong trường phổ thông, Đại học Sư Phạm Thái Nguyên.

5. Bộ giáo dục và Đào tạo : Tài liệu tập huấn, “Xây dựng và thực hiện các chủ đề Giáo dục Stem trong trường trung học” Tài liệu lưu hành nội bộ, HN, tháng 2019 6. Bộ Giáo dục và Đào tạo (2014), Dạy học và Kiểm tra, đánh giá kết quả học tập theo định hướng phát triển năng lực học sinh, NXB Giáo Dục, Hà Nội.

7. Bộ Giáo dục và Đào tạo (2015), Tài liệu hội thảo Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể trong Chương trình giáo dục phổ thông mới, Tài liệu lưu hành nội bộ, HN, tháng 3-2015.

8. Bộ giáo dục và đào tạo, Sách giáo khoa vật lí 6.

9. Hà Mạnh Đạc, “Tổ chức hoạt động dạy học một số kiến thức về nguồn điện xoay chiều theo định hướng giáo dục STEM cho học sinh THPT”.

10.Hoàng Phước Muội, Nguyễn Thanh Nga (2017), “Tổ chức dạy học một số kiến thức chương động lực học chất điểm vật lý 10 theo định hướng GD STEM”, Kỷ yếu Hội thảo nghiên cứu khoa học GD STEM trong chương trình giáo dục phổ thông mới, NXB Đại học Sư Phạm, TP HCM. 11. Nguyễn Thanh Nga (Chủ biên), Phùng Việt Hải, Nguyễn Quang Linh, Hoàng Phước Muội (2017), Thiết kế và tổ chức chủ đề GD STEM cho

92

học sinh trung học cơ sở và trung học phổ thông, NXB Đại học Sư Phạm, TP HCM. 12.Nguyễn Thanh Nga (Chủ biên), Phùng Việt Hải, Nguyễn Quang Linh, Hoàng Phước Muội (2018), Thiết kế và tổ chức chủ đề STEM cho học sinh trung học cơ sở và trung học phổ thông, NXB Đại học Sư Phạm, TP HCM. 13.Lê Xuân Quang (2017), Dạy học môn Công nghệ phổ thông theo định hướng GD STEM, Luận án nghiên cứu Tiễn sĩ Khoa học Giáo dục, Trường ĐHSP Hà Nội.

14. Nguyễn Đức Thâm (chủ biên) - Nguyễn Ngọc Hưng - Phạm Xuân Quế (2002), Phương pháp dạy học vật lí ở trường phổ thông, NXB Đại học Sư Phạm.

15.Phạm Hữu Tòng (1999), Hình thành vận dụng các phương pháp nhận thức khoa học trong dạy học Vật lí (Sách bồi dưỡng thường xuyên chu kỳ 19972000 cho giáo viên THPT), Bộ Giáo dục và Đào tạo, NXB Giáo dục.

16.Lê Thanh Trúc (2017), Tổ chức dạy học một số kiến thức chương cơ sở của nhiệt động lực học - vật lý 10 theo định hướng GD STEM, Luận văn tốt nghiệp đại học.

II. Tài liệu tiếng Anh: 17.Brown J. (2012), "The current status of STEM education research".

18.Sanders M. (2009), "STEM, STEM Education, STEMmania", Technology Teacher, 68(4), pp. 20-26.

III. Tài liệu webside: 19.Bộ Giáo dục và Đào tạo (2018), Tài liệu hội thảo định hướng GD STEM trong trường trung học, http://ptdtntdakrlap.daknong.edu.vn/tai-lieu-hoithao-dinh-

huong-giao-duc-stem-trong-truong-trung-hoc.html,

ngày

30/11/2018.

20.http://dantri.com.vn/giao-duc-khuyen-hoc/tung-bung-ngay-hoi-cong-nghekhoahoc-danh-cho-hoc-sinh-1432439880.htm.

93

21.https://thuvienphapluat.vn/van-ban/dau-tu/Chi-thi-16-CT-TTg-tang-cuongnang-luc-tiep-can-cuoc-Cach-mang-cong-nghiep-lan-thu-4-2017348297.aspx 22.Journal of STEM Education: Innovations and Research, 13(5), pp. 7-11. http://stttt.bacninh.gov.vn/documents/57420/75834/%C4%90%E1%BB%81 +%C3%A1n+gi%C3%A1o+d%E1%BB%A5c+STEM+v3/2e6352e0-59064b4c-b3c5-75389a21a43e.

23.Trithuc.vn

94

PHỤ LỤC Phụ lục 1: Phiếu phỏng vấn giáo viên PHIẾU PHỎNG VẤN GIÁO VIÊN THCS (Phiếu này phục vụ nghiên cứu khoa học, không có mục đích đánh giá giáo viên, rất mong thầy (cô) hợp tác và giúp đỡ) Họ và tên (có thể không ghi): ……………………………………… Đơn vị công tác: ……………………………………………………

Chuyên môn giảng dạy:……………………………………………

Xin thầy (cô) cho biết một số ý kiến về việc tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM Câu 1. Thầy cô có tự tìm hiểu hoặc được tập huấn về giáo dục STEM không?

Có  Không  Câu 2. Thầy (cô) có chế tạo thí nghiệm trong giảng dạy ?

Có  Không  Câu 3. Theo thầy cô, có cần tổ chức hoạt động giáo dục STEM trong dạy học ở trường phổ thông không?

Không cần  Bình thường  Cần  Rất cần  Câu 4. Thầy (cô) đã vận dụng dạy học theo định hướng giáo dục STEM chưa?

Chưa bao giờ sử dụng  Thỉnh thoảng  Thường xuyên  Rất thường xuyên  Câu 5. Theo thầy (cô) việc vận dụng giáo dục STEM trong dạy học gặp khó khăn gì?(có thể chọn nhiều phương án)  Không đủ thời gian  Không đủ phương tiện  Học sinh không hứng thú học Mất nhiều thời gian thiết kế hoạt động   Trình độ của học sinh chưa phù hợp Các ý kiến khác: …………………………………………………………………………………

Xin chân thành cảm ơn thầy (cô )!

PL1

Phụ lục 2: Phiếu phỏng vấn học sinh PHIẾU PHỎNG VẤN HỌC SINH

(Phiếu này phục vụ nghiên cứu khoa học, không có mục đích đánh giá học sinh, rất mong em cộng tác và trả lời trung thực) Họ và tên (có thể không ghi): ………………………………....…….

Lớp:…………Trường:……………..…………………………… …..

Câu 1. Các thầy (cô) sử dụng thí nghiệm/ứng dụng kĩ thuật trong dạy học ở mức độ nào?

Không bao giờ sử dụng  Hiếm khi  Rất thường xuyên  Thường xuyên  Câu 2. Em có thích giờ học có sử dụng thí nghiệm/ứng dụng kĩ thuật không?

Không  Bình thường  Thích  Rất thích  Câu 3. Em có thích học lý thuyết gắn liền với việc trải nghiệm không?

Không  Bình thường  Thích  Rất thích  Câu 4. Em có muốn áp dụng lý thuyết đã học để chế tạo ra sản phẩm gắn với thực tiến không?

Không  Bình thường  Muốn  Rất muốn  Câu 5. Em có nguyện vọng gì trong các giờ học môn vật lí?

Cứ giữ như hiện nay  Tăng việc sử dụng thí nghiệm/ứng dụng kĩ thuật  Tăng việc sử dụng thí nghiệm/ứng dụng kĩ thuật /trải nghiệm  Các ý kiến khác: …………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………

Xin chân thành cảm ơn các em!

PL2

Phụ lục 3: Tiêu chí và bảng điểm quan sát của giáo viên

PL3

Phụ lục 4: Tiêu chí và phiếu tự đánh giá và đánh giá đồng đẳng

PL4

Phụ lục 5: Một số hình ảnh chế tạo cối giã gạo đơn giản

PL5

Phụ lục 6: Một số hình ảnh chế tạo cần cẩu đơn giản

PL6

Phụ lục 7: Một số hình ảnh thực nghiệm

PL7