NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
DẠY HỌC VẬT LÝ THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Ở TRƯỜNG THPT 4 1.1 Giáo dục STEM
STEM là viết tắt của Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học, với mục tiêu trang bị cho người học kiến thức và kỹ năng cần thiết trong các lĩnh vực này Giáo dục STEM giúp thu hẹp khoảng cách giữa lý thuyết và thực tiễn, tạo ra những cá nhân có khả năng làm việc ngay lập tức trong môi trường sáng tạo và không lặp lại Trong bối cảnh nghề nghiệp, STEM bao gồm các lĩnh vực như Công nghệ thông tin, Y sinh, Kỹ thuật, và Điện tử - Truyền thông.
Hình1.1.Cáclĩnhvực trong giáo dục STEM(theo https://www.Shutterstock.com)
Một số khái niệm liên quan
+ STEM mở: Bao gồm nhiều hơn 4 lĩnh vực (Toán, Công nghệ, Kĩ thuật và Khoa học) như Nghệ thuật, Nhân văn, Robot,…
+ STEM đóng: Bao gồm 4 lĩnh vực (Toán, Công nghệ, Kĩ thuật và Khoa học)
+ STEM khuyết: Bao gồm ít hơn 4 lĩnh vực (Toán, Công nghệ, Kĩ thuật và Khoa học)
+ STEAM: là hướng tiếp cận giáo dục sử dụng mô hình STEM kết hợp với nghệ thuật, nhân văn (Art)
+ STEM và sáng tạo KHKT: STEM là cơ sở giúp học sinh phát triển thành các dự án sáng tạo KHKT
+ Môn học STEM: Là các môn học có nội hàm kiến thức thuộc mô hình giáo dục STEM
Giáo dục STEM, dựa trên chu trình STEM, giúp học sinh giải quyết các vấn đề thực tiễn bằng cách tìm tòi và chiếm lĩnh kiến thức khoa học Mỗi bài học STEM yêu cầu học sinh huy động kiến thức hiện có và khám phá kiến thức mới để thiết kế giải pháp cho vấn đề cụ thể Quá trình này bao gồm việc thực hiện "Quy trình khoa học" để nắm bắt kiến thức mới và "Quy trình kỹ thuật" để áp dụng kiến thức vào việc phát triển công nghệ mới Điều này thể hiện sự tiếp cận liên môn trong giáo dục STEM, mặc dù kiến thức mới có thể chỉ thuộc một môn học nhất định.
Giáo dục STEM là phương pháp giáo dục giúp học sinh nắm vững kiến thức khoa học và ứng dụng thực tiễn, từ đó phát triển khả năng phát hiện và giải quyết vấn đề, cùng với các năng lực khác phù hợp với yêu cầu phát triển kinh tế - xã hội Các mức độ áp dụng giáo dục STEM trong giáo dục phổ thông được phân loại rõ ràng.
Dạy học theo phương thức giáo dục STEM là hình thức tổ chức giáo dục chủ yếu trong trường học, nơi các bài học và hoạt động STEM được tích hợp vào quá trình giảng dạy Phương pháp này không chỉ giúp học sinh tiếp cận kiến thức một cách thực tiễn mà còn khuyến khích sự sáng tạo và tư duy phản biện.
Các môn học STEM theo tiếp cận liên môn bao gồm 6 lĩnh vực chính, với các chủ đề và bài học được thiết kế phù hợp với chương trình của các môn học thành phần Hình thức giáo dục STEM này không làm tăng thời gian học tập của học sinh Đồng thời, việc tổ chức các hoạt động trải nghiệm STEM cũng đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao kỹ năng và kiến thức cho người học.
Trong hoạt động trải nghiệm STEM, học sinh khám phá ứng dụng của khoa học, kỹ thuật trong đời sống, từ đó nhận thức được tầm quan trọng của STEM đối với con người và tăng cường hứng thú học tập Điều này cũng góp phần thu hút sự quan tâm của xã hội đến giáo dục STEM Để tổ chức các hoạt động trải nghiệm STEM thành công, cần có sự hợp tác giữa trường trung học, cơ sở giáo dục nghề nghiệp, đại học và doanh nghiệp.
Các trường trung học có thể phát triển giáo dục STEM thông qua việc thành lập câu lạc bộ STEM Tham gia câu lạc bộ, học sinh có cơ hội nâng cao kiến thức, thực hiện các dự án nghiên cứu và khám phá các ngành nghề trong lĩnh vực STEM Hoạt động này không chỉ phù hợp với sở thích mà còn phát huy năng khiếu của học sinh, đồng thời tổ chức các hoạt động nghiên cứu khoa học và kỹ thuật.
Giáo dục STEM được thực hiện thông qua nghiên cứu khoa học và tổ chức các cuộc thi sáng tạo kỹ thuật, nhằm thu hút học sinh có năng lực và đam mê trong việc khám phá khoa học Hoạt động này không nhằm vào số đông mà tập trung vào những học sinh có hứng thú trong việc giải quyết các vấn đề thực tiễn.
Tổ chức hiệu quả các hoạt động câu lạc bộ STEM là nền tảng cho sự phát triển của sáng tạo khoa học kỹ thuật và thực hiện các dự án nghiên cứu trong cuộc thi khoa học kỹ thuật cho học sinh trung học Tham gia câu lạc bộ STEM không chỉ giúp học sinh khám phá năng lực và sở thích của bản thân mà còn định hướng giá trị nghề nghiệp trong lĩnh vực STEM.
1.1.3 Sự ra đời của giáo dục STEM
Vào những năm 90 của thế kỷ XX, sự thiếu hụt nghiêm trọng nguồn nhân lực chất lượng cao trong các lĩnh vực khoa học, công nghệ và kỹ thuật đã dấy lên mối lo ngại lớn.
Chính phủ Mỹ đã triển khai nhiều chính sách nhằm thu hút nguồn nhân lực chất lượng cao cho các ngành khoa học, kỹ thuật, công nghệ và toán học Một trong những chính sách nổi bật là cấp Visa làm việc cho sinh viên nước ngoài tốt nghiệp trong các lĩnh vực này Ban đầu, Quỹ Khoa học Quốc gia Mỹ (NSF) sử dụng từ viết tắt SMET để chỉ các lĩnh vực khoa học, toán học, kỹ thuật và công nghệ Tuy nhiên, do sự tương đồng trong phát âm với từ "smut," thuật ngữ STEM đã được giới thiệu để thay thế SMET.
STEM, một thuật ngữ tiếng Anh, không chỉ đơn thuần là viết tắt của Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học, mà còn liên quan đến tế bào gốc (stem cell) Điều thú vị là cho đến năm 2003, khái niệm STEM vẫn còn khá xa lạ với nhiều người Mỹ.
Mỹ đang tiến hành cải cách giáo dục với mục tiêu khôi phục vị thế toàn cầu, trong đó phát triển giáo dục STEM (Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học) đóng vai trò quan trọng Việc hiểu rõ về giáo dục STEM không chỉ giúp nâng cao năng lực cạnh tranh của quốc gia mà còn chuẩn bị cho thế hệ trẻ những kỹ năng cần thiết trong thế giới công nghệ hiện đại.
Giáo dục STEM tại Việt Nam
Giáo dục STEM đã xuất hiện tại Việt Nam từ năm 2010, chủ yếu tập trung vào các thành phố lớn với hai lĩnh vực chính là robot và lập trình Qua thời gian, STEM đã trở thành chủ đề nghiên cứu và phương pháp giáo dục được nhiều nhà khoa học quan tâm, đồng thời trở thành từ khóa tìm kiếm hàng đầu trong ngành giáo dục Tuy nhiên, việc áp dụng STEM trong các trường học vẫn chưa được phổ biến rộng rãi.
Khác với các quốc gia phát triển như Mỹ, giáo dục STEM ở Việt Nam không xuất phát từ nghiên cứu khoa học giáo dục hay chính sách nguồn nhân lực, mà bắt nguồn từ các cuộc thi Robot dành cho học sinh từ tiểu học đến trung học do các công ty công nghệ trong nước phối hợp với tổ chức nước ngoài tổ chức, như cuộc thi Robotics Make X.
TỔ CHỨC DẠY HỌC CHƯƠNG
“ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT ĐIỂM” THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH
2.1 Thực trạng việc dạy học chương “Động lực học chất điểm” theo định hướng giáo dục STEM
2.1.1 Thực trạng việc dạy học chương “Động lực học chất điểm” Vật Lý
Tôi đã tiến hành khảo sát thực trạng dạy học Vật lý tại các trường trung học phổ thông trên địa bàn huyện Tương Dương, cụ thể là THPT Tương Dương 1 và THPT Tương Dương 2 Điều tra này nhằm tìm hiểu ý kiến của giáo viên dạy Vật lý cũng như các môn học khác để đánh giá chất lượng giảng dạy trong giai đoạn hiện nay Nội dung chi tiết của phiếu điều tra được trình bày trong phụ lục 2.
Bảng 2.1 Điều tra phương pháp và kỹ thuật dạy học
Phương pháp và Kỹ thuật dạy học
Số người lấy ý kiến 20 Thường
Kĩ thuật khăn trải bàn 3 (15%) 10 (50%) 5 (25%) 2 (10%)
Bên cạnh đó trong giai đoạn sắp tới để triển khai các phương pháp dạy học tích cực có những thuận lợi và khó khăn sau:
Giáo viên có chuyên môn vững vàng và nhiệt huyết với công việc, trong khi học sinh tuân thủ tốt nội quy trường học và được trang bị đầy đủ sách giáo khoa Cơ sở vật chất và thiết bị dạy học được đầu tư hiện đại, với trường lớp khang trang, thoáng mát, tạo điều kiện thuận lợi cho việc học tập, sinh hoạt và vui chơi giải trí.
Khó khăn Đối với giáo viên
Nhiều giáo viên vẫn duy trì phương pháp dạy học truyền thống, dẫn đến việc truyền thụ kiến thức một chiều và thiếu sự đổi mới trong phương pháp dạy học Một số giáo viên có ý thức cải tiến nhưng chỉ thực hiện đối phó trong các buổi thao giảng hay kiểm tra Nhiều giáo viên không đầu tư nghiêm túc vào tiết dạy, thường sao chép giáo án từ người khác hoặc tải trên mạng và chỉ điều chỉnh chút ít, dẫn đến việc thiếu chuẩn bị về phương tiện và đồ dùng dạy học Kết quả là giờ học trở nên nhàm chán, thiếu hấp dẫn và không tạo được hứng thú cho học sinh.
Một số học sinh hiện nay vẫn có ý thức tự học thấp và năng lực tiếp thu bài hạn chế, dẫn đến khó khăn trong việc hiểu và trả lời câu hỏi của giáo viên Ngoài ra, vẫn tồn tại tình trạng thiếu tôn trọng giáo viên và thái độ không tích cực khi được nhắc nhở Phương pháp học tập của học sinh chưa phù hợp với đặc thù môn học, thể hiện sự thụ động và chỉ tái hiện máy móc nội dung giảng dạy mà không có sự sáng tạo hay tìm tòi.
Quá trình dạy học Vật lý được đặc trưng bởi sự tương tác của các thành phần sau: Nội dung dạy học
Giáo viên thiết kế các hoạt động nhằm kích thích động lực học tập của học sinh, tổ chức quá trình dạy học thông qua thí nghiệm Vật lý và sử dụng các phương tiện kỹ thuật hỗ trợ Đồng thời, giáo viên hướng dẫn hoạt động tự lực của học sinh và thực hiện kiểm tra, đánh giá kết quả học tập, cũng như đánh giá kiến thức và kỹ năng của học sinh.
Hoạt động học: Đây là các hoạt động học tập của học sinh, bao gồm các hoạt động thể lực và trí tuệ của họ
Các phương tiện kỹ thuật dạy học bao gồm sách giáo khoa, sách bài tập, tài liệu tham khảo, dụng cụ thí nghiệm, thiết bị dạy học Vật lý, máy vi tính và các phương tiện công nghệ thông tin Những tài nguyên này đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao chất lượng giáo dục và hỗ trợ quá trình học tập hiệu quả.
2.1.2 Thực trạng việc tổ chức dạy học chương “Động lực học chất điểm” ở một số trường trên địa bàn huyện Tương Dương theo định hướng giáo dục STEM a Mục đích tìm hiểu
- Thực trạng hoàn thành được các mục tiêu giáo dục đề ra
- Tìm hiểu PPDH tổ chức DH ở chương “Động lực học chất điểm” đã được GV triển khai
Nội dung đánh giá được phân loại thành 4 cấp độ, từ cấp độ 1 đến cấp độ 4, theo thứ tự tăng dần Kết quả đánh giá được thể hiện dưới dạng phần trăm, phản ánh mức độ lựa chọn của giáo viên (GV) so với tổng số 20 GV tham gia đánh giá.
- Thời gian: tháng 03 năm 2022 b Kết quả
Dựa trên khảo sát tại một số trường phổ thông và trao đổi trực tiếp với giáo viên giảng dạy môn vật lý cùng các môn học khác, chúng tôi đã thu thập thông tin từ phiếu điều tra ở một số trường THPT tại Nghệ An, như THPT Tương Dương 1 và THPT Tương Dương 2 Kết quả khảo sát cho thấy những thông tin quan trọng về tình hình giảng dạy và học tập tại các trường này.
Bảng 2.2 Kết quả điều tra năng lực dạy học
1 Năng lực giải quyết vấn đề 14
7 Sử dụng truyền thông và
PHIẾU XIN Ý KIẾN GIÁO VIÊN SỐ 2
Mối quan tâm về STEM hiện nay của GV môn Vật lý
Mức độ quan tâm Ý kiến
2 Mới chỉ nghe nói đến 3(15%)
Mối quan tâm về STEM hiện nay của GV môn Vật lý
Bảng 2.3 Bảng kết quả điều tra về mối quan tâm STEM đối với giáo viên
1 Đảm bảo giáo dục toàn diện 3 13 64 20
2 Nâng cao tính tự học, tự nghiên cứu của HS 7 15 71 7
3 Say mê đối với nghiên cứu khoa học 0 12 34 54
4 Phát triển năng lực sáng tạo 17 31 44 8
5 Phát triển năng lực giải quyết vấn đề 12 27 43 18
6 Nâng cao các kĩ năng thực nghiệm, chế tạo 0 5 52 43
7 Phát triển kĩ năng hoạt động nhóm 7 38 24 31
8 Phát triển năng lực ngôn ngữ 2 25 67 6
9 Phát triển kĩ năng tư duy phản biện 3 9 57 31
10 Tính hiệu quả kết nối với cộng đồng 6 15 42 37
12 Thích ứng với cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 0 0 31 69
Kết quả đánh giá mức độ hoàn thành các mục tiêu giáo dục cho thấy rằng phương pháp dạy học hiện tại còn nhiều bất cập và chưa hiệu quả trong việc nâng cao kiến thức, kỹ năng cho học sinh Đặc biệt, việc đảm bảo giáo dục toàn diện cho học sinh chưa đạt được hiệu quả mong muốn, dẫn đến kết quả điều tra thấp trong việc phát triển kỹ năng tư duy phản biện, năng lực thực nghiệm, khả năng chế tạo và tính tự học của học sinh.
Việc đào tạo đội ngũ lao động hiện nay chưa đạt yêu cầu, do giáo dục chưa định hướng nghề nghiệp hiệu quả và chưa thích ứng kịp thời với cuộc cách mạng công nghiệp 4.0.
2.2 Xây dựng và tổ chức dạy học chương “Động lực học chất điểm” theo định hướng giáo dục STEM
2.2.1 Chủ đề : “ Thiết kế và chế tạo cầu chịu tải”
1 Hình thành ý tưởng chủ đề
Hình 2.2 Sơ đồ hình thành ý tưởng chủ đề STEM “Thiết kế và chế tạo cầu chịu tải”
2 Kiến thức STEM trong chủ đề
Bảng 2.4 Các kiến thức STEM được thể hiện trong chủ đề
Tổng hợp và phân tích lực Có thể tự làm
Thiết kế và chế tạo cầu chịu tải
Vật liệu gì Quy trình thiết kế, chế tạo
Thiết kế và chế tạo cầu chịu tải
Tổng hợp lực, phân tích lực, trọng lực, lực ma sát, phản lực pháp tuyến, vận tốc, gia tốc pháp tuyến
Laptop, phần mềm thiết kế cầu, vật liệu áo đường, búa, keo dán, que kem, dây văng công nghệ cầu hiện đại
Bản vẽ thiết kế cầu cong, cầu dây văng, quy trình thiết kế và mô hình lắp ráp mô hình cầu
Khi tính toán để xây dựng cầu cong, cần lưu ý rằng áp lực tác động của xe lên cầu sẽ nhỏ hơn trọng lượng thực tế của xe Đồng thời, việc đo đạc và lựa chọn vật liệu phải phù hợp với bản vẽ thiết kế để đảm bảo tính an toàn và hiệu quả của công trình.
3 Mục tiêu của chủ đề a Kiên thức
- Vận dụng kiến thức về lực, áp lực, áp suất trong thiết kế cầu
- Vận dụng kiến thức về đa giác một cách sáng tạo để giải quyết vấn đề b Kỹ năng
- Thiết kế được cầu bằng que kem và đất nặn
- Sử dụng các dạng hình học trong thiết kế cầu
- Tự nhận xét, đánh giá được quá trình làm việc cá nhân và nhóm
- Đánh giá, phân tích ưu điểm, nhược điểm trong thiết kế của các nhóm; đối chiếu với cầu, lan can chịu tải trong thực tiễn c Thái độ
- Hòa nhã, có tinh thần trách nhiệm
- Nhiêt tình, năng động trong quá trình gia công, lắp ráp cầu
- Ý thức gìn giữ sức khỏe, bảo vệ môi trường sống
36 d Bộ câu hỏi định hướng
+ Trọng lực có phương, chiều như thế nào”
+ Áp suất phụ thuộc vào các yếu tố nào?
+ Chiếc cầu chịu tác dụng của các lực nào? Phương, chiều của các lực này? + Chiếc cầu có hình dạng như thế nào?
+ Các hình đa giác chúng ta đã học là gì?
Các câu hỏi này có thể áp dụng cho toàn bộ lớp trước khi giao nhiệm vụ hoặc trong quá trình nhận xét, đánh giá kết quả, từ đó làm cơ sở cho việc đánh giá tổng thể.
4.Hình thành các nhiệm vụ của học sinh và hướng dẫn của giáo viên
Bảng 2.5 Mô tả các nhiệm vụ học tập được hình thành chủ đề “Thiết kế và chế tạo cầu chịu tải”
- Hướng dẫn học sinh đọc tài liệu
- Giải đáp những thắc mắc về đặc điểm lực và áp lực
- Hướng dẫn học sinh thảo luận và thiết kế phương án và chế tạo cầu chịu tải
- Chuẩn bị những câu hỏi về lực và áp lực
- Thảo luận về phương án chế tạo và vật liệu dự tính sẽ sử dụng
-Yêu cầu học sinh tìm vật liệu, xốp, giấy màu, que kem và tiến hành thiết kế sơ đồ
- Báo cáo những khó khăn và đề xuất hỗ trợ
- Báo cáo chi phí vật liệu
- Đưa ra tiêu chí đánh giá cho chủ đề
-Hương dẫn học sinh tiến hành chủ đề -Tiến hành thực hiện chủ đề
- Đánh giá sản phẩm chủ đề
- Tuyên dương các nhóm có sản phẩm chủ đề tốt
- Trình bày sản phẩm chủ đề
- Lắng nghe ý kiến nhận xét của giáo viên hướng dẫn và tiếp nhận ý kiến
2.2.2 Tổ chức dạy học chủ đề giáo dục STEM
2.2.2.1 Tổ chức dạy học chủ đề “Thiết kế và chế tạo cầu chịu tải” theo dự án
1 Tên chủ đề: “THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO CẦU CHỊU TẢI ”
Trong lĩnh vực giao thông, xây dựng và kỹ thuật, nhiều vị trí yêu cầu xây dựng cầu để xe cộ có thể lưu thông hoặc thiết kế các dầm chịu tải cho hệ thống thiết bị và nhà máy.
3 Mục tiêu a Kiến thức, Kĩ năng:
– Vận dụng được các kiến thức về tổng hợp lực và phân tích lực để chế tạo được cầu chịu tải theo yêu cầu, tiêu chí cụ thể;
– Vận dụng kiến thức một cách sáng tạo để giải quyết các vấn đề tương tự
– Tính toán, vẽ được bản thiết kế cầu đảm bảo các tiêu chí đề ra;
– Lập kế hoạch cá nhân/nhóm để chế tạo và thử nghiệm dựa trên bản thiết kế;
– Trình bày, bảo vệ được bản thiết kế và sản phẩm của mình, phản biện được các ý kiến thảo luận;
– Tự nhận xét, đánh giá được quá trình làm việc cá nhân và nhóm b Phát triển phẩm chất:
– Nghiêm túc, chủ động, tích cực tham gia các hoạt động học;
– Yêu thích sự khám phá, tìm tòi và vận dụng các kiến thức học được vào giải quyết nhiệm vụ được giao;
– Có tinh thần trách nhiệm, hòa đồng, giúp đỡ nhau trong nhóm, lớp;
– Có ý thức tuân thủ các tiêu chuẩn kĩ thuật và giữ gìn vệ sinh chung khi thực nghiệm c Định hướng phát triển năng lực:
– Tìm hiểu khoa học, cụ thể về các ứng dụng;
– Giải quyết được nhiệm vụ thiết kế và chế tạo cầu chịu TẢI một cách sáng tạo;
– Hợp tác với các thành viên trong nhóm để thống nhất bản thiết kế và phân công thực hiện;
– Tự nghiên cứu kiến thức, lên kế hoạch thiết kế, chế tạo, thử nghiệm và đánh giá
– Các thiết bị dạy học: giấy A0, mẫu bản kế hoạch, …
– Nguyên vật liệu và dụng cụ để chế tạo và thử nghiệm “ Cầu chịu tải”:
• Các miếng xốp, giấy màu;
• Băng dính, keo, que tăm nhọn;
• Các bao vật liệu có khối lượng xác định (300 gam, 200 gam, 100 gam, 50 gam)
Hoạt động 1 XÁC ĐỊNH YÊU CẦU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO CẦU CHỊU
Học sinh cần phân tích và hiểu rõ yêu cầu về việc "Thiết kế và chế tạo cầu chịu tải" bằng que kem, với tải trọng tối đa là 2 kg Các tiêu chí này sẽ giúp học sinh phát triển kỹ năng tư duy sáng tạo và khả năng làm việc nhóm trong quá trình thực hiện dự án.
Có tính ổn định cao
– Học sinh hiểu rõ yêu cầu vận dụng kiến thức về trọng lực để thiết kế và
39 thuyết minh thiết kế trước khi sử dụng nguyên vật liệu, dụng cụ cho trước để chế tạo và thử nghiệm
– Tìm hiểu về một số phương tiện giao thông để xác định kiến thức về trọng lực được ứng dụng trong chế tạo cầu
– Xác định nhiệm vụ chế tạo cầu với các tiêu chí:
• Tải trọng của cầu: 2kg;
• Có tính ổn định cao;
C Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh
– Mô tả và giải thích được một cách định tính về nguyên lí chế tạo cầu;
– Xác định được kiến thức cần sử dụng để thiết kế, chế tạo cầu theo các tiêu chí đã cho
D Cách thức tổ chức hoạt động
– Giáo viên giao cho học sinh tìm hiểu về một số cầu (mô tả, xem hình ảnh, video…) với yêu cầu: mô tả đặc điểm, hình dạng của cầu;
– Học sinh ghi lời mô tả và giải thích vào vở cá nhân; trao đổi với bạn (nhóm đôi hoặc 4 học sinh); trình bày và thảo luận chung
THỰC NGHIỆM SƯ PHAM
3.1.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm
Nghiên cứu tiến hành TNSP nhằm mục đích:
- Kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết khoa học đã đề ra trong luận án
Đánh giá tính khả thi và hiệu quả của các đề xuất dạy học chương "Động lực học chất điểm" trong chương trình Vật lý 10 THPT theo định hướng giáo dục STEM, nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh và nâng cao hứng thú học tập Phân tích kết quả một cách khách quan và khoa học thông qua các phương pháp định tính và định lượng sẽ giúp xác định những lợi ích của phương pháp dạy học này.
3.1.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm
Với mục đích TNSP như trên, nghiên cứu đã xác định những nhiệm vụ TNSP sau:
- Chọn đối tượng và địa bàn để tổ chức TNSP
Lựa chọn nội dung và phương pháp TNSP là bước quan trọng trong việc thiết kế kế hoạch bài dạy, bao gồm việc xác định phương tiện dạy học, cách thức tiến hành bài lên lớp và phương pháp kiểm tra đánh giá hiệu quả.
- Lập kế hoạch và tiến hành TNSP theo kế hoạch
- Giáo viên tổ chức dạy học như tiến trình trong giáo án đã đề ra
- Đánh giá tiến trình tiết học dựa trên những tiêu chuẩn đánh giá đã đề ra
- Từ kết quả thực nghiệm, chúng tôi đánh giá những gì đã đạt được và những mặt còn hạn chế cần phải chỉnh sửa
Rút ra kinh nghiệm từ các hoạt động đã thực hiện, tiến hành xử lý và phân tích kết quả thực nghiệm, đồng thời đánh giá các tiêu chí theo mục tiêu nghiên cứu Qua đó, đưa ra nhận xét và kết luận về tính hiệu quả cũng như khả thi của đề tài nghiên cứu.
3.2 Đối tượng và phương pháp TNSP
Học sinh lớp 10 - trường THPT Tương Dương 1 – Tương Dương - Nghệ An, năm học 2021-2022
Lớp 10 gồm 35 học sinh (19 nữ -16 nam)
- Đối tượng học sinh trong lớp khá đồng đều
- Phần lớn học sinh là đối tượng có học lực khá và trung bình nhưng chăm ngoan, ý thức tốt và tích cực trong các hoạt động
- Lên kế hoạch cụ thể và báo cáo Ban giám hiệu nhà trường, tổ Vật lý trong trường được thực nghiệm sư phạm
- Trực tiếp đứng lớp để thực nghiệm giáo án 01 buổi ngoại khóa 2 tiết học
+ “Thiết kế và chế tạo mô cầu chịu tải”
- Tiến hành tổ chức dạy học STEM chương “Động lực học chất điểm” Vật lý
10 THPT theo các tiến trình dạy học đã thiết kế
Theo dõi và ghi lại quá trình tổ chức dạy học STEM là rất quan trọng, giúp đánh giá tính khả thi của phương pháp giảng dạy Việc phân tích diễn biến thực nghiệm sư phạm sẽ cung cấp cái nhìn sâu sắc về hiệu quả của tiến trình dạy học và những điều chỉnh cần thiết để nâng cao chất lượng giáo dục STEM.
- Đánh giá hiệu quả của tổ chức hoạt động dạy học STEM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của HS thông qua công cụ đánh giá
3.3 Nôi dung thực nghiệm sư phạm
3.3.1 Phân tích diễn biến thực nghiệm sư phạm
3.3.1.1 Chủ đề “Thiết kế và chế tạo mô cầu chịu tải”
Giai đoạn 1: Chuẩn bị đồ dùng, dụng cụ cần thiết
– Các thiết bị dạy học: giấy A0, mẫu bản kế hoạch, …
– Nguyên vật liệu và dụng cụ để chế tạo và thử nghiệm “Cầu chịu tải”:
• Các miếng xốp, giấy màu;
• Băng dính, keo, que kem;
• Các bao vật liệu có khối lượng xác định (300 gam, 200 gam, 100 gam, 50 gam)
Giai đoạn 2: Tổ chức dạy học tại lớp
Hoạt động 1: Cung cấp nội dung kiến thức về Lực và Áp lực
Giáo viên yêu cầu học sinh nghiên cứu về cầu, bao gồm việc mô tả đặc điểm và hình dạng của cầu, cũng như tìm kiếm hình ảnh và video liên quan Học sinh cần giải thích lý do tại sao tàu có thể nổi trên mặt nước, từ đó hiểu rõ hơn về nguyên lý sức nổi và cấu trúc của cầu.
– Học sinh ghi lời mô tả và giải thích vào vở cá nhân; trao đổi với bạn (nhóm đôi hoặc 4 học sinh); trình bày và thảo luận chung
Giáo viên hướng dẫn học sinh xác định kiến thức cần thiết và giao nhiệm vụ tìm hiểu trong sách giáo khoa Học sinh sẽ áp dụng kiến thức này để giải thích và thực hiện tính toán thông qua việc thiết kế và chế tạo cầu theo các tiêu chí đã được đề ra.
Hoạt động 2: Thiết kế và chế tạo mô hình cầu chịu tải
Xác định yêu cầu thiết kế và chế taọ cầu chịu tải
Học sinh cần phân tích và hiểu rõ yêu cầu "Thiết kế và chế tạo cầu chịu tải" bằng que kem mà giáo viên cung cấp Cầu phải đáp ứng tiêu chí chịu tải trọng tối đa là 2 kg.
Có tính ổn định cao; Có biện pháp giảm lực khi chịu tải
Học sinh cần nắm vững yêu cầu áp dụng kiến thức để thực hiện thiết kế và thuyết minh cho sản phẩm của mình Trước khi bắt tay vào chế tạo và thử nghiệm, việc hiểu rõ cách sử dụng nguyên vật liệu và dụng cụ là rất quan trọng.
– Tìm hiểu về một số cầu để xác định kiến thức về trọng lực được ứng dụng trong chế tạo cầu
– Xác định nhiệm vụ chế tạo cầu bằng que kem với các tiêu chí:
• Tải trọng của cầu: 2kg;
• Có tính ổn định cao;
• Có biện pháp giảm lực khi chịu tải
Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh
– Mô tả và giải thích được một cách định tính về nguyên lí chế tạo cầu;
– Xác định được kiến thức cần sử dụng để thiết kế, chế tạo cầu theo các tiêu
Cung cấp các câu hỏi định hướng:
• Điều kiện nào để cầu chịu được 2 kg vật liệu?
• Những hình dạng, kích thước nào của cầu có thể giúp tăng mức vững vàng và giảm lực khi chịu tải?
• Các nguyên liệu, dụng cụ nào cần được sử dụng và sử dụng như thế nào?
Học sinh cần xây dựng phương án thiết kế cầu và chuẩn bị cho buổi trình bày trước lớp bằng các hình thức như thuyết trình, poster hoặc PowerPoint Sau khi hoàn thành bản thiết kế, học sinh phải nộp tài liệu này cho giáo viên theo mẫu đính kèm.
• Bản thiết kế chi tiết có kèm hình ảnh, mô tả rõ kích thước, hình dạng của cầu và các nguyên vật liệu sử dụng…
• Trình bày, giải thích và bảo vệ bản thiết kế theo các tiêu chí đề ra Chứng minh tải trọng của cầu bằng tính toán cụ thể
Hoạt động nhóm để phân chia công tác tìm hiểu và đưa ra phương án thống nhất
- Chúng tôi theo dõi các nhóm làm việc Bắt đầu, nhóm phân công các bạn làm nhiệm vụ theo từng công việc cụ thể :
+ Tổ trưởng sẽ tự giác đứng ra làm trưởng nhóm và phân công nhiệm vụ cũng như làm công tác tổng hợp ý kiến
+ Phân công 5 bạn làm nhiệm vụ tìm hiểu về sử dụng các vật liệu được giới thiệu để chế tạo cầu chịu tải theo hướng dẫn
+ Những bạn còn lại sẽ tìm hiểu thiết kế
+ Tất cả sau đó phối hợp với nhau tạo mô hình hoàn chỉnh
Tổ chức cho các nhóm báo cáo kết quả, nhận xét, đánh giá
– Giáo viên giao nhiệm vụ: các nhóm trình diễn sản phẩm trước lớp và tiến hành thảo luận, chia sẻ
– Học sinh trình diễn, thử nghiệm để đánh giá khả năng chịu tải, mức vững
52 vàng khi có chấn động và độ linh hoạt khi chịu tải
Các nhóm đã chia sẻ kết quả, đề xuất các phương án điều chỉnh, đồng thời trình bày những kiến thức và kinh nghiệm rút ra trong quá trình thiết kế và chế tạo mô hình cầu.
– Giáo viên đánh giá, kết luận và tổng kết
3.4 Kết quả TNSP Đánh giá kết quả thực hiện dự án của HS nhằm kiểm tra giả thuyết của đề tài chúng tôi vừa đánh giá định tính vừa đánh giá định lượng
Dựa vào quá trình quan sát và theo dõi học sinh trong quá trình học tập cùng với kết quả từ các hoạt động dự án, có thể tiến hành đánh giá định tính một cách hiệu quả.
Trong các sản phẩm dự án, các em không chỉ trình bày cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của thiết bị mà còn cung cấp nhiều thông tin bổ ích, thể hiện khả năng tìm tòi và hiểu biết sâu sắc về các thiết bị nghiên cứu.
Khả năng chế tạo mô hình của học sinh, mặc dù chưa hoàn thiện, vẫn thể hiện sự sáng tạo và niềm đam mê nghiên cứu khoa học Qua đó, các em cũng rèn luyện được đức tính cẩn thận và tỉ mỉ trong quá trình thực hiện.
- Khả năng liên hệ thực tiễn, vận dụng lí thuyết vào thực tiễn được cơ bản;
Sau khi hoàn thành chủ đề giảng dạy, tôi tiến hành đánh giá năng lực của lớp thông qua phiếu đánh giá (tham khảo phụ lục chương 1) Mỗi học sinh sẽ được đánh giá dựa trên hai bảng: một bảng đánh giá từ giáo viên và một bảng tự đánh giá từ các nhóm.
- Phổ điểm được thể hiện bởi bảng phân bố sau:
+ Tổng số phiếu đánh giá thực hiện : 70
+ Điểm tối đa mỗi phiếu là 10
Hình 3.1 Biểu đồ thể hiện mức điểm học sinh đạt được qua bảng tiêu chí đánh giá chung
• Đa số học sinh đều tích lũy được ở mức trung bình từ 6,5 đến 8,0
• Mức độ biểu hiện các năng lực sáng tạo và tích cực khá đồng đều và có một số cá nhân vượt trội
Khảo sát qua một số câu hỏi
