THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN DẠY HỌC CHỦ ĐỀ STEM VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC VẬT LÍ CỦA HỌC SINH

DẠY HỌC CHỦ ĐỀ STEM VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN

vectorstock.com/24597468

Ths Nguyễn Thanh Tú eBook Collection

XÂY DỰNG NỘI DUNG, THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN DẠY HỌC CHỦ ĐỀ STEM VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC VẬT LÍ CỦA HỌC SINH (NGUYỄN THÙY LINH) WORD VERSION | 2022 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

OF

NGUYỄN THÙY LINH

FI

CI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

AL

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

ƠN

NGUYỄN MINH NGUYỆT

XÂY DỰNG CHỦ ĐỀ STEM VỀ “ĐỘNG CƠ ĐIỆN”

NH

NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC VẬT LÍ CỦA HỌC SINH

Y

LUẬN XÂY DỰNG CHỦ ĐỀVĂN STEMTHẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC “THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐÈN VÀ CÒI CHO XE ĐẠP” TRONG DẠY HỌC

M

QU

CHƯƠNG “DÒNG ĐIỆN KHÔNG ĐỔI - VẬT LÝ 11

DẠ Y

KÈ

ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

HÀ NỘI - 2021

HÀ NỘI, 2020

AL

FI

OF

NGUYỄN THÙY LINH

CI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

ƠN

XÂY DỰNG CHỦ ĐỀ STEM VỀ “ĐỘNG CƠ ĐIỆN”

NH

NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC VẬT LÍ CỦA HỌC SINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

QU

Y

Chuyên ngành: Lí luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lí Mã số: 8 14 01 11

DẠ Y

KÈ

M

Người hướng dẫn khoa học: TS. Ngô Diệu Nga

TS. Ngô Diệu Nga

HÀ NỘI - 2021

XÂY DỰNG CHỦ ĐỀ STEM VỀ “ĐỘNG CƠ ĐIỆN”

AL

LỜI CAM ĐOAN

CI

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nghiên cứu được nêu trong luận văn này là trung thực và chưa từng được ai công

bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác. Nội dung luận văn có tham khảo và

FI

sử dụng các tài liệu, thông tin được đăng tải trên các tác phẩm, tạp chí và trang web

OF

được trình bày trong danh mục tài liệu tham khảo của luận văn.

Hà Nam, tháng 10 năm 2021

ƠN

Tác giả

DẠ Y

KÈ

M

QU

Y

NH

Nguyễn Thuỳ Linh

AL

LỜI CẢM ƠN

CI

Được sự đồng ý của nhà trường cùng với sự giúp đỡ của giáo viên hướng dẫn, tác giả đã hoàn thành luận văn này.

Tác giả xin đặc biệt gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS.Ngô Diệu Nga, người đã

FI

luôn tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và động viên tác giả trong suốt quá trình nghiên cứu

OF

và hoàn thành luận văn.

Tác giả cũng xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, Phòng Đào tạo - phòng sau đại học, Ban chủ nhiệm khoa, quý thầy, cô giáo khoa Vật lí - trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 cùng quý thầy, cô giáo trực tiếp giảng dạy, giúp đỡ tác giả trong suốt quá

ƠN

trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn.

Đồng thời, tác giả xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, quý thầy, cô giáo bộ môn Vật lí trường THPT Nguyễn Khuyến, Bình Lục, Hà Nam đã nhiệt tình giúp đỡ

NH

và tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả trong quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài.

Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình, bạn bè đã luôn giúp đỡ,

DẠ Y

KÈ

M

QU

Y

động viên tác giả hoàn thành luận văn này.

Hà Nam, tháng 10 năm 2021 Tác giả

Nguyễn Thuỳ Linh

Viết tắt

Viết đầy đủ

1

GV

Giáo viên

2

PPDH

Phương pháp dạy học

3

GQVĐ

Giải quyết vấn đề

4

HS

Học sinh

5

KTDH

Kĩ thuật dạy học

6

NL

7

NLVL

8

PP

9

SGK

10

THPT

11

YCCĐ

OF

FI

CI

STT

Năng lực

Năng lực vật lí

ƠN

Phương pháp

Sách giáo khoa

Trung học phổ thông

NH

Yêu cầu cần đạt

Y QU M KÈ DẠ Y

AL

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

AL

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1. 1. Biểu hiện của năng lực vật lí ...................................................................18

CI

Bảng 1. 2. Đánh giá năng lực nhận thức vật lí của học sinh .....................................23 Bảng 1. 3. Đánh giá năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ của học sinh .25 Bảng 1. 4. Đánh giá năng lực vận dụng kiến thức vật lí của học sinh ......................27

FI

Bảng 1. 5. Kết quả khảo sát về vai trò và thực trạng phát triển năng lực vật lí của

OF

học sinh và việc triển khai giáo dục STEM trong giảng dạy của giáo viên ..............30 Bảng 1. 6. Kết quả điều tra học sinh về sự hứng thú với môn học Vật lí và nhận thức về vai trò của năng lực vật lí .....................................................................................34

ƠN

Bảng 2. 1. Nội dung kiến thức STEM trong chủ đề..................................................50 Bảng 2. 2. Kế hoạch thực hiện chủ đề.......................................................................50 Bảng 2. 3. Yêu cầu cần đạt của chủ đề Động cơ điện ...............................................51

NH

Bảng 2. 4. Mô tả các hoạt động trong dạy học chủ đề ..............................................54 Bảng 3. 1. Đánh giá năng lực nhận thức vật lí của học sinh .....................................86

Y

Bảng 3. 2. Đánh giá năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí của học sinh ............................................................................................................................87

DẠ Y

KÈ

M

QU

Bảng 3. 3. Đánh giá năng lực vận dụng kiến thức vật lí của học sinh ......................88

AL

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ

CI

Hình 2. 1. Roto động cơ điện một chiều ...................................................................41 Hình 2. 2. Dây quấn xếp............................................................................................41

FI

Hình 2. 3. Dây quấn xếp 4 phần tử, hai lớp ..............................................................42 Hình 2. 4. Dây quấn xếp hai cực từ ...........................................................................42

OF

Hình 2. 5. Dây quấn sóng ..........................................................................................43 Hình 2. 6. Cấu tạo động cơ điện một chiều ...............................................................43 Hình 2. 7. Nguyên lý hoạt động của động cơ điện một chiều ...................................44 Hình 2. 8. Động cơ xoay chiều 3 pha ........................................................................45

ƠN

Hình 2. 9. Nguyên lí hoạt động của động cơ điện xoay chiều ..................................46 Hình 2. 10. Cấu tạo động cơ điện xoay chiều ...........................................................47 Hình 2. 11. Tác dụng của lực từ lên khung dây ........................................................49

NH

Hình 2. 12. Quy tắc bàn tay trái ................................................................................57 Hình 2. 13. Chiều tác dụng của lực từ lên khung dây ...............................................58

Y

Hình 3. 1. Học sinh nghiên cứu tài liệu.....................................................................65

QU

Hình 3. 2. Kết quả thí nghiệm kiểm chứng sự phụ thuộc của lực từ nhóm 2 ..........67 Hình 3. 3. Kết quả thí nghiệm kiểm chứng sự phụ thuộc của lực từ nhóm 3 ...........68 Hình 3. 4. Học sinh trình bày về cấu tạo cuả động cơ điện ......................................70 Hình 3. 5. Phương án thiết kế động cơ điện của nhóm 1 ..........................................71

M

Hình 3. 6. Phương án thiết kế động cơ điện của nhóm 4 ..........................................71 Hình 3. 7. HS nhóm 2 đang quấn khung dây sử dụng trong quá trình chế tạo sản

KÈ

phẩm ..........................................................................................................................72 Hình 3. 8. HS nhóm 3 đang thử nghiệm các bộ phận sử dụng khi chế tạo sản phẩm ...................................................................................................................................73

DẠ Y

Hình 3. 9. Sản phẩm nhóm 1 .....................................................................................74

AL

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1

CI

1. Lý do chọn đề tài .....................................................................................................1 2. Mục đích nghiên cứu: ..............................................................................................3

FI

3. Giả thuyết khoa học ................................................................................................3

OF

4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ..........................................................................3 4.1. Đối tượng nghiên cứu ......................................................................................3 4.2. Phạm vi nghiên cứu .........................................................................................3

ƠN

5. Vấn đề nghiên cứu...................................................................................................4 6. Nhiệm vụ nghiên cứu ..............................................................................................4 7. Phương pháp nghiên cứu của đề tài ........................................................................4

NH

7.1. Phương pháp nghiên cứu lý luận .....................................................................4 7.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn ..................................................................4

Y

7.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm ................................................................4

QU

7.4. Phương pháp thống kê toán học ......................................................................5 8. Đóng góp của đề tài.................................................................................................5 9. Cấu trúc của luận văn ..............................................................................................5

M

CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI .............................6 1.1. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu .....................................................................6

KÈ

1.2. Giáo dục STEM trong dạy học ........................................................................6 1.2.1. Khái niệm giáo dục STEM .......................................................................6

DẠ Y

1.2.3. Xây dựng chủ đề giáo dục STEM ..........................................................10 1.2.4 Quy trình dạy học chủ đề giáo dục STEM ..............................................11

1.3. Bồi dưỡng năng lực vật lí của học sinh trong dạy học vật lí .........................15 1.3.1. Khái niệm năng lực.................................................................................15

AL

1.3.2. Năng lực vật lí ........................................................................................18 1.3.3. Dạy học theo định hướng bồi dưỡng năng lực vật lí của học sinh .........21

CI

1.4. Thiết kế bộ công cụ đánh giá về sự phát triển năng lực vật lí của học sinh ..22 1.4.1 Cơ sở để thiết kế bộ công cụ đánh giá năng lực vật lí .............................22

FI

1.4.2 Thiết kế các công cụ đánh giá năng lực vật lí .........................................23

OF

1.5. Thực trạng dạy học theo hướng bồi dưỡng năng lực của học sinh ở một số trường THPT thuộc huyện Bình Lục, tỉnh Hà Nam. ............................................29 1.5.1. Mục đích điều tra ....................................................................................29

ƠN

1.5.2. Nội dung, phương pháp, đối tượng điều tra ..........................................30 1.5.2.1. Nội dung, phương pháp điều tra......................................................30 1.5.2.2. Đối tượng điều tra ...........................................................................30

NH

1.5.3. Kết quả điều tra ......................................................................................30 1.5.4. Đề xuất giải pháp ....................................................................................38

Y

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1..........................................................................................39 CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG NỘI DUNG, THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN DẠY HỌC

QU

CHỦ ĐỀ STEM VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC VẬT LÍ CỦA HỌC SINH .......................................................................................................40 2.1. Ý nghĩa của việc nghiên cứu chủ đề ..............................................................40

M

2.2. Phân tích nội dung kiến thức khoa học về Động cơ điện ..............................40

KÈ

2.2.1. Động cơ điện một chiều..........................................................................40 2.2.1.1. Khái niệm ........................................................................................40 2.2.1.2. Cấu tạo và phân loại động cơ điện 1 chiều .....................................40

DẠ Y

2.2.2. Động cơ điện xoay chiều ........................................................................44 2.2.2.1. Khái niệm ........................................................................................44 2.2.2.2. Nguyên lý hoạt động ......................................................................46

AL

2.3. Xây dựng nội dung chủ đề Động cơ điện ......................................................49 2.4. Thiết kế phương án dạy học chủ đề STEM về Động cơ điện .......................51

CI

2.4.1. Yêu cầu cần đạt của chủ đề ....................................................................51 2.4.2. Chi tiết các môn học tích hợp trong chủ đề ...........................................52

FI

2.4.3. Mục tiêu dạy học chủ đề STEM .............................................................52

OF

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2..........................................................................................62 CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM .............................................................63 3.1. Mục đích của thực nghiệm sự phạm ..............................................................63

ƠN

3.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm .............................................................63 3.3. Đối tượng thực nghiệm sư phạm ...................................................................63

NH

3.4. Phương pháp thực nghiệm sư phạm ..............................................................63 3.5. Kết quả thực nghiệm sư phạm .......................................................................64 3.5.1. Mô tả quá trình thực nghiệm sư phạm ....................................................64

Y

3.5.2. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm .....................................................74

QU

3.5.2.1. Đánh giá sản phẩm ..........................................................................74 3.5.2.2. Đánh giá năng lực vật lí của học sinh trong quá trình học tập ........84 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3..........................................................................................90

M

PHỤ LỤC ..................................................................................................................95 PHỤ LỤC 1 ..........................................................................................................95

KÈ

PHỤ LỤC 2 ..........................................................................................................98 PHỤ LỤC 3 ........................................................................................................101

DẠ Y

PHỤ LỤC 4. CÁC PHIẾU HỌC TẬP ...............................................................106 PHỤ LỤC 5. CÁC PHIẾU ĐÁNH GIÁ .............................................................109

1

AL

MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài

CI

Thế giới đã bước vào cuộc cách mạng 4.0 mà nội dung là dựa trên nền tảng công

nghệ số và tích hợp tất cả các công nghệ thông minh. Những yếu tố cốt lõi của kỹ thuật số trong cách mạng công nghiệp 4.0 sẽ là: Trí tuệ nhân tạo (AI), Vạn vật kết nối

FI

- Internet of Things (IoT) và Dữ liệu lớn (Big Data). Cuộc cách mạng này tác động

OF

mạnh đến nền giáo dục thế giới nói chung, trong đó có Việt Nam, đòi hỏi sự thay đổi một cách toàn diện về mục tiêu, nội dung, phương pháp và đặc biệt là công nghệ trong dạy học. Nói riêng về vai trò của nhà giáo, sẽ thay đổi mạnh từ vai trò người truyền thụ kiến thức là chính, sang vai trò người “huấn luyện viên” hoặc là “cố vấn học tập”

ƠN

- người giữ vai trò thiên về hướng dẫn cách thức, phương pháp cho người học tự phát hiện và giải quyết vấn đề. Việc dạy học trong thời đại 4.0 đòi hỏi giáo viên phải cung cấp nhiều kỹ năng phù hợp cho học sinh hơn như: vận dụng kiến thức vào thực tiễn,

NH

phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn dựa trên kiến thức khoa học, có phong cách học tập sáng tạo, chủ động…

Nghị quyết số 29-NQ/TW của Ban Chấp hành Trung ương Đảng cộng sản Việt

Y

Nam khóa XI về đổi mới căn bản, toàn diện trong giáo dục và đào tạo của nước ta trong giai đoạn hiện nay đã ghi “Phát triển giáo dục và đào tạo là nâng cao dân trí,

QU

đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài. Chuyển mạnh quá trình giáo dục từ chủ yếu trang bị kiến thức sang phát triển toàn diện năng lực và phẩm chất người học. Học đi đôi với hành; lý luận gắn với thực tiễn; giáo dục nhà trường kết hợp với giáo dục gia

M

đình và giáo dục xã hội”. “Đối với giáo dục phổ thông, tập trung phát triển trí tuệ, thể chất, hình thành phẩm chất, năng lực công dân, phát hiện và bồi dưỡng năng khiếu,

KÈ

định hướng nghề nghiệp cho học sinh. Nâng cao chất lượng giáo dục toàn diện, chú trọng giáo dục lý tưởng, truyền thống, đạo đức, lối sống, ngoại ngữ, tin học, năng lực và kỹ năng thực hành, vận dụng kiến thức vào thực tiễn. Phát triển khả năng sáng tạo,

DẠ Y

tự học, khuyến khích học tập suốt đời”. “Tăng cường năng lực, nâng cao chất lượng và hiệu quả nghiên cứu khoa học, chuyển giao công nghệ của các cơ sở giáo dục đại học. Gắn kết chặt chẽ giữa đào tạo và nghiên cứu, giữa các cơ sở đào tạo với các cơ sở sản xuất, kinh doanh. Ưu tiên đầu tư phát triển khoa học cơ bản, khoa học mũi

2

AL

nhọn, phòng thí nghiệm trọng điểm, phòng thí nghiệm chuyên ngành, trung tâm công

nghệ cao, cơ sở sản xuất thử nghiệm hiện đại trong một số cơ sở giáo dục đại học. Có

CI

chính sách khuyến khích học sinh, sinh viên nghiên cứu khoa học.”

Chỉ thị số 16/CT-TTg ngày 04/5/2017 của Thủ tướng chính phủ về tăng cường năng lực tiếp cận cuộc cánh mạng công nghiệp lần thứ tư đã nêu rõ vai trò của Bộ

FI

Giáo dục và Đào tạo: “Thúc đẩy triển khai giáo dục về khoa học, công nghệ, kĩ thuật

OF

và toán học (STEM) trong chương trình giáo dục phổ thông; tổ chức thí điểm tại một số trường phổ thông ngay từ đầu năm học 2017 - 2018”.

Gần đây nhất, Nghị quyết số 52-NQ/TW ngày 27/9/2019 của Bộ Chính trị về một số chủ trương, chính sách chủ động tham gia cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư

ƠN

cũng nhấn mạnh đến việc phải đổi mới mạnh mẽ giáo dục của tất cả các cấp học tạo nguồn nhân lực cho cuộc cách mạng 4.0.

Thực tế hoạt động dạy và học cho thấy, các nội dung cũng như phương pháp dạy

NH

học mà giáo viên sử dụng hiện nay chưa thực sự tập trung vào yêu cầu tổ chức cho học sinh hoạt động, học sinh chưa được làm chủ thể của hoạt động, giáo viên chưa quan tâm nhiều đến việc rèn luyện cho học sinh năng lực giải quyết vấn đề khi đứng

Y

trước một nhiệm vụ hay một tình huống mới. Do đó học sinh thường chủ yếu chú ý đến việc tiếp thu, tái hiện lại kiến thức mà giáo viên dạy trên lớp hoặc những kiến

QU

thức có trong sách giáo khoa. Nếu chúng ta đổi mới phương pháp, cách thức dạy học nhằm tạo cơ hội để học sinh được bồi dưỡng và phát triển kỹ năng vận dụng kiến thức đã được học vào giải quyết những tình huống khác nhau trong học tập và thực tiễn,

M

sẽ tác động vào tình cảm của học sinh, đem lại niềm vui và hứng thú học tập cho học sinh, thì chắc chắn chất lượng giáo dục sẽ ngày càng được nâng cao.

KÈ

STEM là một phương thức giáo dục mới, trong đó, các kiến thức và kỹ năng trong

các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán học sẽ được học sinh chiếm lĩnh và vận dụng thông qua giải quyết một vấn đề gắn với thực tiễn.

DẠ Y

Ngoài những kỹ năng về khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học, giáo dục

STEM còn cung cấp cho học sinh những kỹ năng cần thiết giúp học sinh phát triển tốt trong thế kỷ 21 như: kỹ năng giải quyết vấn đề, tư duy phản biện, kỹ năng cộng tác, kỹ năng giao tiếp…Kỹ năng giải quyết vấn đề là kỹ năng rất cần cho học sinh

3

AL

trong thế kỷ 21, thế kỷ mà số lượng các công việc có tính chất sáng tạo và không lặp

đi lặp lại tăng mạnh, đòi hỏi người lao động phải chủ động trang bị năng lực giải

CI

quyết vấn đề.

Vật lí học là môn khoa học tự nhiên mà nội dung của nó gắn với sự tương tác, biến đổi của tự nhiên và các hoạt động của con người. Nền tảng của vật lí là toán học,

FI

vật lí là môn khoa học tự nhiên có tính công nghệ và kỹ thuật rất cao. Do đó, trong

OF

dạy học bộ môn vật lí, luôn có nhiều cơ hội tổ chức cho học sinh “Học qua hành”, học tập mang tính trải nghiệm tích hợp các yếu tố STEM.

Động cơ điện là một trong những dụng cụ ứng dụng của vật lí được nghiên cứu trong chương trình vật lí phổ thông gắn với đời sống, sản xuất , có thể mang lại cho

ƠN

học sinh những trải nghiệm thực tế có ý nghĩa.

Từ những lí do trên tôi chọn nghiên cứu đề tài: Xây dựng chủ đề STEM về 2. Mục đích nghiên cứu:

NH

“Động cơ điện” nhằm bồi dưỡng năng lực vật lí của học sinh.

Nghiên cứu xây dựng nội dung và tổ chức dạy học chủ đề STEM về Động cơ điện nhằm bồi dưỡng năng lực vật lí của học sinh.

Y

3. Giả thuyết khoa học

QU

Nếu xây dựng được nội dung và tổ chức dạy học chủ đề STEM về Động cơ điện phù hợp với việc triển khai ở trường THPT và đáp ứng được yêu cầu của dạy học phát triển năng lực thì sẽ góp phần bồi dưỡng năng lực vật lí của học sinh.

4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

M

4.1. Đối tượng nghiên cứu

KÈ

- Các phương án dạy học chủ đề STEM theo định hướng bồi dưỡng năng lực của học sinh.

- Các nội dung kiến thức về Động cơ điện.

4.2. Phạm vi nghiên cứu

DẠ Y

- Xây dựng nội dung và tổ chức dạy học chủ đề STEM về Động cơ điện ở Trung

học phổ thông nhằm bồi dưỡng năng lực vật lí của học sinh.

- Mẫu khảo sát: học sinh khối 11 trường THPT Nguyễn Khuyến- Tiêu Động,

4

AL

Bình Lục, Hà Nam. 5. Vấn đề nghiên cứu

CI

Vận dụng cách xây dựng chủ đề dạy học và các phương pháp dạy học phát triển năng

lực cho người học vào dạy học chủ đề STEM về Động cơ điện như thế nào để bồi dưỡng được năng lựcvật lí của học sinh

FI

6. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu lý luận về dạy học chủ đề STEM.

OF

Để đạt được mục đích đề ra, đề tài có những nhiệm vụ nghiên cứu cơ bản sau: - Nghiên cứu cơ sở lí luận của phương pháp dạy học theo định hướng bồi dưỡng năng lực của học sinh

ƠN

- Nghiên cứu thực trạng của dạy học STEM ở Việt Nam và thế giới hiện nay.

- Nghiên cứu các kiến thức khoa học liên quan đến Động cơ điện.

- Xây dựng nội dung và thiết kế phương án dạy học chủ đề STEM về Động cơ

NH

điện

- Tiến hành Thực nghiệm sư phạm ở một số trường THPT để kiểm chứng giả thuyết khoa học của đề tài và rút ra các kết luận cần thiết.

Y

7. Phương pháp nghiên cứu của đề tài 7.1. Phương pháp nghiên cứu lý luận

QU

- Nghiên cứu các tài liệu về các quan điểm, sự định hướng việc dạy và học tích cực cũng như đổi mới phương pháp dạy học, về lí luận dạy học nói chung và lí luận dạy học môn Vật lí nói riêng.

M

- Nghiên cứu nội dung, chương trình SGK, sách giáo viên, sách bài tập và các tài liệu khác liên quan.

KÈ

7.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn - Tìm hiểu việc dạy (thông qua phiếu điều tra, dự giờ, trao đổi với GV) và việc học

(thông qua trao đổi, phân tích các sản phẩm học tập của học sinh) nhằm đánh giá sơ

DẠ Y

bộ thực trạng dạy học nội dung kiến thức về Động cơ điện theo định hướng bồi dưỡng năng lực của học sinh.

7.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm

5

AL

- Tiến hành thực nghiệm sư phạm tại trường THPT với tiến trình dạy học đã soạn

thảo. Tổ chức hoạt động dạy và học, ghi chép, chụp ảnh, rút kinh nghiệm giờ dạy,

CI

phân tích diễn biến quá trình thực nghiệm.

- Phân tích kết quả thu được trong quá trình thực nghiệm sư phạm, đối chiếu với mục đích nghiên cứu và rút ra kết luận của đề tài.

FI

7.4. Phương pháp thống kê toán học

OF

- Tổng hợp, phân tích và xử lí các số liệu thống kê thu được từ phiếu điều tra và các kết quả thực nghiệm sư phạm.

8. Đóng góp của đề tài hướng bồi dưỡng năng lực của học sinh.

ƠN

- Trình bày có hệ thống và bổ sung những lý luận về dạy học STEM theo định - Xây dựng nội dung, thiết kế phương án dạy học chủ đề STEM về Động cơ điện 9. Cấu trúc của luận văn

NH

ở THPT

Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo, luận văn có cấu trúc 3 chương: Chương 1.Cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài

Y

Chương 2. Xây dựng nội dung, thiết kế phương án dạy học chủ đề STEM về Động cơ điện nhằm bồi dưỡng năng lực vật lí của học sinh

DẠ Y

KÈ

M

QU

Chương 3. Thực nghiệm sư phạm

6

AL

CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu

CI

Giáo dục STEM vừa mang nghĩa thúc đẩy giáo dục các lĩnh vực khoa học,

công nghệ, kỹ thuật và toán học, vừa thể hiện phương pháp tiếp cận liên môn, phát triển năng lực và phẩm chất người học.

FI

Hiện nay ở Việt Nam đang thúc đẩy triển khai giáo dục STEM trong chương

OF

trình giáo dục phổ thông để học sinh hướng đến các hoạt động thực hành và vận dụng kiến thức để tạo ra sản phẩm hoặc giải quyết các vấn đề của thực tế cuộc sống.

Trong dự thảo chương trình giáo dục phổ thông tổng thể, giáo dục STEM đã được chú trọng thông qua các biểu hiện: Chương trình giáo dục phổ thông mới có đầy

ƠN

đủ các môn học STEM. Đó là các môn Toán học; Khoa học tự nhiên; Công nghệ; Tin học. Các chủ đề STEM trong chương trình môn học tích hợp ở giai đoạn giáo dục cơ bản như các môn Tự nhiên và Xã hội, Khoa học, Tin học và Công nghệ (ở tiểu học),

NH

môn Khoa học tự nhiên (ở trung học cơ sở); Định hướng đổi mới phương pháp giáo dục nêu trong chương trình giáo dục phổ thông tổng thể phù hợp với giáo dục STEM ở cấp độ dạy học tích hợp theo chủ đề liên môn, vận dụng kiến thức liên môn giải

Y

quyết các vấn đề thực tiễn.Ngoài ra, các chuyên đề dạy học về giáo dục STEM ở lớp 11, 12 dự kiến là các hoạt động trải nghiệm dưới hình thức câu lạc bộ nghiên cứu

QU

khoa học, trong đó có các hoạt động nghiên cứu STEM; Tính mở của chương trình cho phép một số nội dung giáo dục STEM có thể được xây dựng thông qua chương trình địa phương, kế hoạch giáo dục nhà trường; qua những chương trình, hoạt động

M

STEM được triển khai, tổ chức thông qua hoạt động xã hội hóa giáo dục.

1.2. Giáo dục STEM trong dạy học

KÈ

1.2.1. Khái niệm giáo dục STEM STEM là gì?

- STEM là viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ),

DẠ Y

Engineering (Kỹ thuật) và Math (Toán học). Giáo dục STEM về bản chất được hiểu là trang bị cho người học những kiến thức và kỹ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học.

- Những kiến thức và kỹ năng của các lĩnh vực này phải được tích hợp, lồng ghép

7

AL

và bổ trợ cho nhau giúp học sinh không chỉ hiểu biết về nguyên lý mà còn áp dụng để thực hành và tạo ra được những sản phẩm trong cuộc sống hằng ngày. Trong đó:

CI

+ Rèn kỹ năng khoa học, học sinh được trang bị kiến thức về các khái niệm, các nguyên lý, các định luật và các cơ sở lý thuyết khoa học. Mục tiêu quan trọng nhất là dụng kiến thức để giải quyết các vấn đề trong thực tế.

FI

học sinh có khả năng liên kết các kiến thức khoa học để thực hành và có tư duy để sử

OF

+ Rèn kỹ năng công nghệ, học sinh có khả năng sử dụng, hiểu biết, truy cập được công nghệ, từ những vật dụng đơn giản đến những hệ thống phức tạp. + Rèn kỹ năng kỹ thuật, học sinh được trang bị kỹ năng sản xuất, hiểu được quy trình để làm ra đối tượng. Nó đòi hỏi học sinh phải có khả năng tổng hợp và kết hợp

ƠN

các yếu tố liên quan (như khoa học, nghệ thuật, công nghệ, kỹ thuật) để tìm được giải pháp tốt nhất trong thiết kế và xây dựng quy trình.

+ Và cuối cùng, kỹ năng toán học là khả năng nhìn nhận và biết được vai trò của

NH

toán học ở mọi khía cạnh tồn tại trên thế giới. Học sinh có kỹ năng toán học sẽ có khả năng thể hiện các ý tưởng một cách chính xác, có khả năng áp dụng các khái niệm và kỹ năng toán học vào các lĩnh vực khoa học, kỹ thuật và công nghệ.

Y

Giáo dục STEM là gì? [4]

- Tổ chức uy tín trong lĩnh giáo dục khoa học trên thế giới là Hiệp hội các giáo

QU

viên dạy khoa học quốc gia Mỹ (National Science Teachers Association - NSTA) thành lập năm 1944 đã đề xuất ra khái niệm giáo dục STEM (STEM education) với cách định nghĩa ban đầu như sau: "Giáo dục STEM là cách tiếp cận liên ngành trong

M

quá trình học, trong đó các khái niệm học thuật mang tính nguyên tắc được lồng ghép với các bài học trong thế giới thực, ở đó các học sinh áp dụng các kiến thức trong

KÈ

khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán vào trong các bối cảnh cụ thể giúp kết nối giữa trường học, cộng đồng, nơi làm việc và các tổ chức toàn cầu, để từ đó phát triển các năng lực trong lĩnh vực STEM và cùng với đó có thể cạnh tranh trong nền kinh kế

DẠ Y

mới"

Giáo dục STEM là một chương trình giảng dạy dựa trên ý tưởng trang bị cho

người học những kiến thức, kĩ năng liên quan đến (các lĩnh vực) khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học – theo cách tiếp cận liên môn (interdisciplinary) và người học

8

AL

có thể áp dụng để giải quyết vấn đề trong cuộc sống hàng ngày. Thay vì dạy bốn môn học như các đối tượng tách biệt và rời rạc, STEM kết hợp chúng thành một mô hình

CI

học tập gắn kết dựa trên các ứng dụng thực tế.

- Giáo dục STEM không hướng đến mục tiêu đào tạo để học sinh trở thành những nhà toán học, nhà khoa học, kỹ sư hay những kỹ thuật viên mà chủ yếu là trang bị

FI

cho học sinh kiến thức, kỹ năng để làm việc và phát triển trong thế giới công nghệ

OF

hiện đại ngày nay, đáp ứng sự phát triển kinh tế, xã hội của quốc gia và có thể tác động tích cực đến sự thay đổi của nền kinh tế tri thức trong bối cảnh toàn cầu hóa.

- Tác giả Nguyễn Thành Hải, Nghiên cứu sinh tiến sỹ ngành Giáo dục Khoa học, Viện Nghiên cứu Giáo dục STEM của Đại học Missouri (Mỹ) đã có bài viết rút ra 3

ƠN

đặc điểm quan trọng khi nói về giáo dục STEM như sau: [20] + Thứ nhất đó là cách tiếp cận "liên ngành" khác với "đa ngành". Mặc dù cũng là có nhiều ngành, nhiều lĩnh vực nhưng "liên ngành" thể hiện sự kết nối và bổ trợ

NH

lẫn nhau trong các ngành. Do vậy, nếu một chương trình học có nhiều môn, nhiều giáo viên dạy các môn khác nhau mà không có sự kết nối và bổ trợ lẫn nhau thì chưa được gọi là giáo dục STEM.

Y

+ Thứ hai là sự lồng ghép với các bài học trong thế giới thực, thể hiện tính thực tiễn và tính ứng dụng kiến thức trong việc giải quyết các vấn đề thực tế. Do vậy, các

QU

chương trình giáo dục STEM cần phải hướng đến các hoạt động thực hành và vận dụng kiến thức để tạo ra sản phẩm hoặc giải quyết các vấn đề của thực tế. + Thứ ba là sự kết nối từ trường học, cộng đồng đến các tổ chức toàn cầu; đó là

M

kỷ nguyên của thế giới phẳng, cách mạng công nghiệp 4.0 nơi mà tự động hóa và điều khiển từ xa thông qua các thiết bị điện tử di động lên ngôi, thông qua đường

KÈ

truyền Internet. Do vậy, quá trình giáo dục STEM không chỉ hướng đến vấn đề cụ thể của địa phương mà phải đặt trong mối liên hệ với bối cảnh kinh tế toàn cầu và các xu hướng chung của thế giới.

DẠ Y

- Các mức độ áp dụng giáo dục STEM trong giáo dục như sau: [4] + Dạy học các môn học theo phương pháp giáo dục STEM.Đây là hình thức tổ

chức giáo dục STEM chủ yếu trong nhà trường. Theo cách này, các bài học, hoạt động giáo dục STEM được triển khai ngay trong quá trình dạy học các môn học

9

AL

STEM theo tiếp cận liên môn. Các chủ đề, bài học, hoạt động STEM bám sát chương trình của các môn học thành phần. Hình thức giáo dục STEM này không làm phát

CI

sinh thêm thời gian học tập.

+ Tổ chức các hoạt động trải nghiệm trong chương trình giáo dục STEM.Trong hoạt động trải nghiệm STEM, học sinh được khám phá các ứng dụng khoa học, kỹ

FI

thuật trong thực tiễn đời sống. Qua đó, nhận biết được ý nghĩa của khoa học, công

OF

nghệ, kỹ thuật và toán học đối với đời sống con người, nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM. Để tổ chức thành công các hoạt động trải nghiệm STEM, cần có sự tham gia, hợp tác của các bên liên quan như trường trung học, cơ sở giáo dục nghề nghiệp, các trường đại học, doanh nghiệp. Theo cách này, sẽ kết hợp được thực tiễn

ƠN

phổ thông với ưu thế về cơ sở vật chất của giáo dục đại học và giáo dục nghề nghiệp.

Dựa vào hoạt động theo sở thích, năng khiếu của học sinh, các trường trung học có thể triển khai giáo dục STEM thông qua hình thức câu lạc bộ.

NH

+ Tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học, kĩ thuật. Giáo dục STEM có thể được triển khai thông qua hoạt động nghiên cứu khoa học và tổ chức các cuộc thi sáng tạo khoa học kỹ thuật. Hoạt động này không mang tính đại trà mà dành cho những học

Y

sinh có năng lực, sở thích và hứng thú với các hoạt động tìm tòi, khám phá khoa học, kỹ thuật giải quyết các vấn đề thực tiễn.

QU

- Những điểm mạnh của giáo dục STEM có thể kể đến: + Giáo dục STEM là phương thức giáo dục tích hợp theo cách tiếp cận liên môn (interdisciplinary) và thông qua thực hành, ứng dụng. Qua đó, học sinh vừa học được

M

kiến thức khoa học, vừa học được cách vận dụng kiến thức đó vào thực tiễn. + Giáo dục STEM đề cao việc hình thành và phát triển năng lực giải quyết vấn

KÈ

đề của học sinh. Trong mỗi bài học theo chủ đề STEM, học sinh được đặt trước một tình huống có vấn đề thực tiễn cần giải quyết và để giải quyết vấn đề đó, học sinh phải tìm tòi, nghiên cứu những kiến thức thuộc các môn học có liên quan đến vấn đề

DẠ Y

(qua sách giáo khoa, học liệu, thiết bị thí nghiệm, thiết bị công nghệ) và sử dụng chúng để giải quyết vấn đề đặt ra. + Giáo dục STEM đề cao một phong cách học tập mới cho người học, đó là

phong cách học tập sáng tạo.

10

AL

1.2.2. Mục tiêu của giáo dục STEM

- Việc đưa giáo dục STEM vào trường phổ thông mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp

CI

với định hướng đổi mới giáo dục phổ thông với mục tiêu: [4]

+ Xây dựng những năng lực nhận thức STEM cho thế hệ công dân tương lai.

Mục tiêu chính không phải tạo ra các học sinh giỏi khoa học và Toán, mà chính là

FI

hướng đến một sự nhận thức và hiểu biết trong lĩnh vực STEM.

OF

+ Nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM: Các dự án học tập trong giáo dục STEM luôn hướng tới việc vận dụng các kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn, ở đó học sinh được hoạt động, được trải nghiệm và từ đó thấy được ý nghĩa của tri thức đối với cuộc sống, nhờ đó nâng cao hứng thú học tập của học

ƠN

sinh.

+ Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho học sinh: Khi triển khai các dự án học tập STEM, học sinh được hợp tác với nhau, chủ động, tự lực thực hiện các

NH

nhiệm vụ học tập, được làm quen với hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học.

Các hoạt động đó góp phần tích cực vào hình thành các năng lực của học sinh như: năng lực tự chủ và tự học, năng lực hợp tác, năng lực giải quyết vấn đề, năng lực

Y

ngôn ngữ, năng lực tính toán, ... Đồng thời cũng bồi dưỡng các phẩm chất tốt của học sinh.

QU

+ Chuẩn bị những năng lực cần thiết cho nguồn lực lao động trong thế kỷ 21.

Mục tiêu này chủ yếu được lồng ghép trong các chương trình cả giáo dục chính quy và không chính quy, từ bậc phổ thông cho đến các chương trình đại học.

M

- Tập trung nghiên cứu, phát triển và đổi mới trong lĩnh vực giáo dục ngành nghề STEM. Mục tiêu này chủ yếu tập trung vào các ngành học từ bậc cao đẳng trở lên,

KÈ

liên quan tới khoa học, công nghệ, kỹ thuật và Toán. Gần đây ngành y tế (medicine) cũng được xếp vào các ngành nghề ưu tiên, gọi thành các lĩnh vực STEMM (khoa học, công nghệ, kỹ thuật, toán học và y học).

DẠ Y

1.2.3. Xây dựng chủ đề giáo dục STEM Một chủ đề giáo dục STEM cần được xây dựng theo các tiêu chí sau: [5] - Chủ đề bài học STEM tập trung vào các vấn đề thực tiễn. Các vấn đề thực tiễn

xã hội, kinh tế, môi trường được đặt ra cho học sinh và yêu cầu tìm cách giải quyết.

11

AL

- Cấu trúc bài học STEM theo quy trình thiết kế kỹ thuật. Quy trình thiết kế kỹ thuật cung cấp một tiến trình linh hoạt đưa học sinh từ việc xác định một vấn đề hoặc

CI

một yêu cầu cần thiết kế đến sáng tạo và phát triển một giải pháp, nhờ đó mà học sinh học được và vận dụng được kiến thức mới trong chương trình giáo dục.

- Phương pháp dạy học bài học STEM đưa học sinh vào hoạt động tìm tòi và khám

FI

phá, định hướng hoạt động, trải nghiệm và sản phẩm. Trong các bài học STEM, học

OF

sinh được hoạt động theo hướng mở có “khuôn khổ” về các điều kiện được sử dụng.

Từ hoạt động chuyển giao và hợp tác, học sinh tự lực giải quyết vấn đề, chia sẻ ý tưởng, có thể điều chỉnh các ý tưởng cũng như các thiết kế của mình.

- Hình thức tổ chức bài học STEM là học sinh hoạt động nhóm. Làm việc nhóm

ƠN

trong thực hiện các hoạt động của bài học STEM là cơ sở để phát triển năng lực giao tiếp và hợp tác của học sinh.

- Nội dung bài học STEM áp dụng chủ yếu từ nội dung khoa học và toán học mà

NH

học sinh đã và đang học. Trong các bài học STEM, giáo viên cần kết nối và tích hợp nội dung từ các chương trình khoa học, công nghệ, tin học và toán học một cách có mục đích.

Y

- Tiến trình bài học STEM tính đến có nhiều phương án đúng và coi sự thất bại như một phần cần thiết trong học tập. Một câu hỏi nghiên cứu có thể đề xuất nhiều

QU

giả thuyết khoa học, trong đó chỉ có một giả thuyết đúng. Một vấn đề cần giải quyết có thể đề xuất nhiều phương án, các phương án đều khả thi, chỉ khác nhau ở mức độ tối ưu của phương án trong việc giải quyết vấn đề.

M

1.2.4 Quy trình dạy học chủ đề giáo dục STEM Dạy học các kiến thức vật lí theo định hướng STEM ở trường phổ thông có

KÈ

thể được thực hiện theo hai hướng: Hướng thứ nhất, hoạt động STEM được lồng ghép vào trong bài học vật lí chính khóa dựa trên các vấn đề được đặt ra trong thực tiễn, kết hợp với chuẩn kiến thức, kĩ năng của môn vật lí phổ thông. Hướng thứ hai, gắn

DẠ Y

việc dạy học vật lí với các chủ đề STEM, ở đó học sinh vận dụng các kiến thức vật lí, các hiểu biết về công nghệ, kĩ thuật, toán học để tạo ra sản phẩm có ích cho cuộc sống.

Quy trình dạy học chủ đề giáo dục STEM gồm 5 bước:

12

AL

Bước 1: Xác định vấn đề thực tiễn

Căn cứ vào nội dung kiến thức trong chương trình môn học và các hiện tượng,

CI

quá trình gắn với các kiến thức đó trong tự nhiên, xã hội; quy trình hoặc thiết bị công

nghệ ứng dụng kiến thức đó trong thực tiễn mà giáo viên lựa chọn chủ đề của bài học. Đặt học sinh vào các tình huống có vấn đề từ đó sẽ thôi thúc hứng thú của học sinh

FI

và tự bản thân các em sẽ tìm ra cách để giải quyết vấn đề đó.

OF

Bước 2: Lựa chọn nội dung dạy học

Từ các tình huống có vấn đề gắn với thực tiễn trên, giáo viên gợi ý để học sinh hình thành ý tưởng của chủ đề bài học. Khi đã có ý tưởng rồi, tùy vào tình hình thực tế và đối tượng học sinh để lựa chọn chủ đề phù hợp. Bước này có tầm quan trọng

ƠN

trong việc tạo ra hứng thú học tập của học sinh trong quá trình giải quyết vấn đề.

Bước 3: Xác định vấn đề cần giải quyết

Xác định vấn đề cần giải quyết để giao cho học sinh thực hiện sao cho khi giải

NH

quyết vấn đề đó, học sinh phải học được những kiến thức, kĩ năng cần dạy trong chương trình môn học đã được lựa chọn hoặc vận dụng những kiến thức, kỹ năng đã biết để xây dựng bài học. Qua đó năng lực vật lý của các em được phát huy.

Y

Bước 4: Xây dựng tiêu chí của thiết bị/ giải pháp giải quyết vấn đề Sau khi đã xác định vấn đề cần giải quyết hay sản phẩm cần chế tạo, cần xác

QU

định rõ tiêu chí của giải pháp hay sản phẩm đó. Những tiêu chí này là căn cứ quan trọng để đề xuất giả thuyết khoa học, giải pháp giải quyết vấn đề, hay thiết kế mẫu sản phẩm.

M

Bước 5 Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học.

Tiến trình bài học STEM tuân theo quy trình dạy học, nhưng các bước trong

KÈ

quy trình có thể không cần thực hiện một cách tuần tự mà thực hiện song song, tương hỗ lẫn nhau. Hoạt động nghiên cứu kiến thức nền có thể được tổ chức thực hiện đồng thời với việc đề xuất giải pháp; hoạt động chế tạo mẫu có thể được thực hiện đồng

DẠ Y

thời với việc thử nghiệm và đánh giá. Trong đó, bước này vừa là mục tiêu vừa là điều kiện để thực hiện bước kia.

13

AL

Mỗi bài học STEM có thể được tổ chức theo 5 hoạt động. Trong đó, hoạt động 4 và 5 được tổ chức thực hiện một cách linh hoạt ở trong và ngoài lớp học theo nội

CI

dung và phạm vi kiến thức của từng bài học.

Mỗi hoạt động phải được mô tả rõ mục đích, nội dung, dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh và cách thức tổ chức hoạt động.

FI

Nội dung hoạt động có thể được biên soạn thành các mục chứa đựng các thông

OF

tin như là nguyên liệu, kèm theo các lệnh hoặc yêu cầu hoạt động để học sinh tìm hiểu, gia công trí tuệ để giải quyết vấn đề đặt ra trong hoạt động, cách thức tổ chức hoạt động thể hiện phương pháp dạy học, mô tả cách thức tổ chức từng mục của nội Hoạt động 1: Xác định vấn đề

ƠN

dung hoạt động để học sinh đạt được mục đích tương ứng.

Giáo viên giao cho học sinh nhiệm vụ học tập chứa đựng vấn đề. Trong đó, học sinh phải hoàn thành một sản phẩm học tập hoặc giải quyết một vấn đề cụ thể với các

NH

tiêu chí đòi hỏi học sinh phải sử dụng kiến thức mới trong bài học để đề xuất, xây dựng giải pháp. Tiêu chí của sản phẩm là yêu cầu hết sức quan trọng, buộc học sinh phải nắm vững kiến thức mới thiết kế, giải thích được thiết kế cho sản phẩm cần làm.

Y

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

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

QU

tượng, sản phẩm, công nghệ...

- Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh: Các mức độ hoàn thành nội dung (bài ghi chép thông tin về hiện tượng, sản phẩm, công nghệ; đánh giá, đặt câu hỏi về

M

hiện tượng, sản phẩm, công nghệ).

- Cách thức tổ chức hoạt động: Giáo viên giao nhiệm vụ (nội dung, phương tiện,

KÈ

cách thực hiện, yêu cầu sản phẩm phải hoàn thành); học sinh thực hiện nhiệm vụ (qua thực tế, tài liệu, video; cá nhân hoặc nhóm); báo cáo, thảo luận (thời gian, địa điểm, cách thức); phát hiện/ phát biểu vấn đề (giáo viên hỗ trợ).

DẠ Y

Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp Tổ chức cho học sinh thực hiện hoạt động học tích cực, tăng cường mức độ tự

lực tuỳ thuộc từng đối tượng học sinh dưới sự hướng dẫn một cách linh hoạt của giáo viên. Khuyến khích học sinh hoạt động tự tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức để sử dụng

14

AL

vào việc đề xuất, thiết kế sản phẩm. Kết quả, khi học sinh hoàn thành bản thiết kế thì học sinh đã học được kiến thức mới theo chương trình môn học tương ứng.

CI

- 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.

FI

- Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh: Các mức độ hoàn thành nội dung

OF

(xác định và ghi được thông tin, dữ liệu, giải thích, kiến thức mới, giải pháp/thiết kế).

- Cách thức tổ chức hoạt động: Giáo viên giao nhiệm vụ (nêu rõ yêu cầu đọc/ nghe/ nhìn/ làm để xác định và ghi rõ thông tin, dữ liệu, giải thích, kiến thức mới); học sinh nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu, làm thí nghiệm (cá nhân, nhóm); báo giải pháp/ thiết kế mẫu thử nghiệm.

Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp

ƠN

cáo, thảo luận; giáo viên điều hành, “chốt” kiến thức mới và hỗ trợ học sinh đề xuất

NH

Tổ chức cho học sinh trình bày, giải thích và bảo vệ bản thiết kế kèm theo thuyết minh (sử dụng kiến thức mới học và kiến thức đã có); giáo viên tổ chức góp ý, chú trọng việc chỉnh sửa và xác thực các thuyết minh của học sinh để học sinh nắm vững

Y

kiến thức mới và tiếp tục hoàn thiện (có thể phải thay đổi để bảo đảm khả thi) bản thiết kế trước khi tiến hành chế tạo, thử nghiệm.

QU

- Mục đích: Lựa chọn giải pháp/bản thiết kế.

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

M

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

KÈ

- Cách thức tổ chức hoạt động: Giáo viên giao nhiệm vụ (nêu rõ yêu cầu học

sinh trình bày, báo cáo giải thích, bảo vệ giải pháp/bản thiết kế); học sinh báo cáo, thảo luận; giáo viên điều hành, nhận xét, đánh giá và hỗ trợ học sinh lựa chọn giải

DẠ Y

pháp/ thiết kế mẫu thử nghiệm.

Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá

15

AL

Tổ chức cho học sinh tiến hành chế tạo mẫu theo bản thiết kế, kết hợp tiến hành thử nghiệm trong quá trình chế tạo. Hướng dẫn học sinh đánh giá mẫu và điều chỉnh - Mục đích: Chế tạo và thử nghiệm mẫu thiết kế.

CI

thiết kế ban đầu để bảo đảm mẫu chế tạo là khả thi.

- Nội dung: Lựa chọn dụng cụ/ thiết bị thí nghiệm; chế tạo mẫu theo thiết kế;

FI

thử nghiệm và điều chỉnh.

OF

- 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 tạo, lắp ráp...); học sinh thực hành chế tạo, lắp ráp và thử nghiệm;

ƠN

giáo viên hỗ trợ học sinh trong quá trình thực hiện.

Hoạt động 5: Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh

Tổ chức cho học sinh trình bày sản phẩm học tập đã hoàn thành; trao đổi, thảo

NH

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.

Y

- Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh: Dụng cụ/ thiết bị/ mô hình/ đồ vật... đã chế tạo được và bài trình bày báo cáo.

QU

- Cách thức tổ chức hoạt động: Giáo viên giao nhiệm vụ (mô tả rõ yêu cầu và sản phẩm trình bày); học sinh báo cáo, thảo luận (bài báo cáo, trình chiếu, video, dụng cụ/ thiết bị/ mô hình/ đồ vật... đã chế tạo) theo các hình thức phù hợp (trình bày, triển

M

lãm,…); giáo viên đánh giá, kết luận, cho điểm và định hướng tiếp tục hoàn thiện.

1.3. Bồi dưỡng năng lực vật lí của học sinh trong dạy học vật lí

KÈ

1.3.1. Khái niệm năng lực Năng lực là gì?

Năng lực con người là đối tượng nghiên cứu của nhiểu khoa học như triết học, tâm

DẠ Y

lý học, xã hội học, sinh lý học, lý luận dạy học. Cho đến nay vẫn chưa có định nghĩa thống nhất về khái niệm năng lực.Thuật ngữ "năng lực" theo tiếng Anh, "competency" có nghĩa là năng lực hay khả năng.

- Một số nhà khoa học nêu những quan niệm khác nhau về năng lực.

16

AL

+ Năng lực là tập hợp toàn bộ các kỹ năng, kiến thức, khả năng, hành vi của một người có thể đáp ứng đối với một công việc nhất định nào đó, để có thể hoàn thành

CI

một công việc hiệu quả hơn so với người khác.

+ Năng lực được tạo nên từ tư chất tự nhiên và do luyện tập, làm việc mà có. + Năng lực là “khả năng, điều kiện chủ quan hoặc tự nhiên sẵn có để thực hiện

FI

một hoạt động nào đó” như năng lực tư duy, năng lực tài chính hoặc là “phẩm chất

OF

tâm sinh lý và trình độ chuyên môn tạo cho con người khả năng hoàn thành một loại hoạt động nào đó với chất lượng cao” như năng lực chuyên môn, năng lực lãnh đạo. + Năng lực là tổ hợp các thuộc tính độc đáo của cá nhân phù hợp với những yêu cầu của một hoạt động nhất định, đảm bảo cho hoạt động đó có kết quả tốt. Năng lực

ƠN

vừa là tiền đề, vừa là kết quả của hoạt động. Năng lực vừa là điều kiện cho hoạt động đạt kết quả nhưng đồng thời năng lực cũng phát triển ngay trong chính hoạt động ấy.

- Theo Từ điển năng lực của Đại học Harvard thì năng lực, theo thuật ngữ chung

NH

nhất, là “những thứ” mà một người phải chứng minh có hiệu quả trong việc làm, vai trò, chức năng, công việc, hoặc nhiệm vụ. Định nghĩa này ám chỉ trực tiếp về tác nghiệp/ hành nghề khi diễn giải “những thứ” này bao gồm hành vi phù hợp với việc

Y

làm, động cơ và kiến thức hoặc kỹ năng kỹ thuật. Năng lực được xác định thông qua các nghiên cứu về việc làm và vai trò công việc.

QU

- Các ngành dịch vụ khu vực ASEAN hiện nay đã và đang xây dựng tiêu chuẩn năng lực chung (ASEAN Common Competency Standards - ACCS) với định nghĩa năng lực cho từng lĩnh vực bao gồm 3 loại năng lực theo phân công lao động: năng

M

lực cốt lõi, năng lực chung và năng lực chức năng hay chuyên môn. Biểu hiện của các loại năng lực này đều thông qua kiến thức, kỹ năng và thái độ/ hành vi.

KÈ

- Về mặt thực hiện, kỹ năng phản ánh năng lực làm, tri thức phản ánh năng lực

nghĩ và thái độ phản ánh năng lực cảm nhận. Năng lực là “tổ hợp những hành động vật chất và tinh thần tương ứng với dạng hoạt động nhất định dựa vào những thuộc

DẠ Y

tính cá nhân (sinh học, tâm lý và giá trị xã hội) được thực hiện tự giác và dẫn đến kết quả phù hợp với trình độ thực tế của hoạt động”. Trong định nghĩa này, tác giả đã đưa yếu tố quan trọng làm rõ những thuộc tính cá nhân - đó là sinh học, tâm lý và giá trị xã hội. Như vậy, ngoài bộ ba then chốt kiến thức- kỹ năng- thái độ, năng lực còn

17

AL

phải phụ thuộc vào một số yếu tố chủ quan khác như thể chất - sinh lý và yếu tố khách quan như bối cảnh và điều kiện làm việc.

CI

- Trong những năm gần đây, các nhà tâm lý học, giáo dục học, xã hội học ở Việt Nam đã và đang tiếp tục nghiên cứu, phát triển các quan niệm tiến bộ về năng lực.

+ Bùi Văn Huệ (2000) cho rằng: “Năng lực là tổ hợp những thuộc tính độc đáo

FI

của cá nhân phù hợp với những yêu cầu đặc trưng của một hoạt động nhất định nhằm

OF

đảm bảo cho hoạt động đó đạt kết quả tốt”.

+ Phạm Minh Hạc (2002) quan niệm: “Năng lực là các đặc điểm tâm lý ở người, tạo điều kiện quy định tốc độ, chiều sâu, cường độ của việc lĩnh hội tri thức, kỹ năng, kỹ xảo”.

ƠN

+ Theo Bernd Meiner - Nguyễn Văn Cường, năng lực được định nghĩa: “Năng lực là khả năng thực hiện có trách nhiệm và hiệu quả các hành động, giải quyết các nhiệm vụ, vấn đề trong các tình huống thay đổi thuộc các tính lĩnh vực nghề nghiệp,

NH

xã hội hay cá nhân trên cơ sở hiểu biết, kĩ năng, kĩ xảo và kinh nghiệm cũng như sẵn sàng hành động”.

+ Theo Từ điển Tiếng Việt năng lực là “khả năng, điều kiện chủ quan hoặc tự

Y

nhiên sẵn có để thực hiện một hoạt động nào đó”,

QU

+ Chương trình giáo dục phổ thông - Chương trình tổng thể của Việt Nam [1] nêu:

+ Năng lực là thuộc tính cá nhân được hình thành, phát triển nhờ tố chất sẵn có và quá trình học tập, rèn luyện, cho phép con người huy động tổng hợp các kiến thức,

M

kĩ năng và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí,... thực hiện thành công một loại hoạt động nhất định, đạt kết quả mong muốn trong những điều kiện

KÈ

cụ thể.

+ Khái niệm năng lực được dùng trong các văn bản chương trình giáo dục phổ

thông thường được sử dụng với ý nghĩa “Là một khả năng hành động hiệu quả bằng

DẠ Y

sự cố gắng dựa trên nhiều nguồn lực. Những khả năng này được sử dụng một cách phù hợp, bao gồm tất cả những gì học được từ nhà trường cũng như những kinh nghiệm của học sinh, những kĩ năng, thái độ và sự hứng thú, ngoài ra còn có những

18

AL

nguồn bên ngoài chẳng hạn như bạn cùng lớp, thầy cô giáo, các chuyên gia hoặc các nguồn thông tin khác”.

CI

Tóm lại, có thể thấy dù cách phát biểu câu chữ có khác nhau nhưng các cách phát

biểu trên đều khẳng đinh: nói đến năng lực là phải nói đến khả năng thực hiện, là phải biết làm, chứ không chỉ biết và hiểu. Hành động (làm) hay thực hiện ở đây phải gắn

FI

với ý thức và thái độ, phải có kiến thức, kĩ năng chứ không phải làm một cách máy

OF

móc, mù quáng.

Phân loại năng lực

Phân loại năng lực là một vấn đề phức tạp. Kết quả phụ thuộc vào cách phân loại và tiêu chí phân loại. Nhìn vào chương trình thiết kế theo năng lực của các nước, có

ƠN

thể thấy có hai loại năng lực chính là năng lực chung và năng lực chuyên biệt.

- Năng lực chung là năng lực cơ bản, thiết yếu để con người có thể sống và làm việc bình thường trong xã hội và được hình thành, phát triển thông qua tất cả các

NH

môn học. Năng lực chung bao gồm: năng lực tự chủ và tự học, năng lực giao tiếp và hợp tác, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo.

- Năng lực chuyên biệt được hình thành và phát triển chủ yếu thông qua một số

Y

môn học nhất định. Năng lực chuyên biệt bao gồm: năng lực ngôn ngữ, năng lực tính toán, năng lực khoa học, năng lực công nghệ, năng lực tin học, năng lực thẩm mĩ,

QU

năng lực thể chất.

Năng lực chuyên môn và năng lực chung có mối quan hệ qua lại lẫn nhau, năng lực chung là cơ sở hỗ trợ để đạt năng lực chuyên môn, năng lực chuyên môn ở một

M

điều kiện thuận lợi nhất định lại tác động tới sự hình thành phát triển năng lực chung.

1.3.2. Năng lực vật lí

KÈ

Năng lực vật lí được cấu thành bởi ba năng lực thành phần sau: [1] - Năng lực nhận thức vật lí - Năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí

DẠ Y

- Năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng vào thực tiễn.

Những biểu hiện của năng lực vật lí được trình bày cụ thể trong bảng 1.1 Bảng 1. 1. Biểu hiện của năng lực vật lí

19 Biểu hiện

AL

Thành phần năng lực

- Nhận thức được kiến thức, kĩ năng phổ thông cốt lõi về:

vật lí

mô hình hệ vật lí; năng lượng và sóng; lực và trường và

CI

Năng lực nhận thức

FI

nhận biết được một số ngành, nghề liên quan đến vật lí; biểu hiện cụ thể:

OF

- Nhận biết và nêu được các đối tượng, khái niệm, hiện tượng, quy luật, quá trình vật lí.

- Trình bày được các hiện tượng, quá trình vật lí; đặc điểm, vai trò của các hiện tượng, quá trình vật lí bằng các hình

ƠN

thức biểu đạt: nói, viết, đo, tính, vẽ, lập sơ đồ, biểu đồ.

- Tìm được từ khoá, sử dụng được thuật ngữ khoa học, kết nối được thông tin theo logic có ý nghĩa, lập được dàn ý

NH

khi đọc và trình bày các văn bản khoa học.

- So sánh, lựa chọn, phân loại, phân tích được các hiện tượng, quá trình vật lí theo các tiêu chí khác nhau.

Y

- Giải thích được mối quan hệ giữa các sự vật, hiện tượng.

QU

- Nhận ra điểm sai và chỉnh sửa được nhận thức hoặc lời giải thích; đưa ra được những nhận định phê phán có liên quan đến chủ đề thảo luận.

M

- Nhận ra được một số ngành nghề phù hợp với thiên hướng của bản thân.

- Tìm hiểu được một số hiện tượng, quá trình vật lí đơn

thế giới tự nhiên

giản, gần gũi trong đời sống và trong thế giới tự nhiên theo

dưới góc độ vật lí

tiến trình; sử dụng được các chứng cứ khoa học để kiểm

DẠ Y

KÈ

Năng lực tìm hiểu

tra các dự đoán, lí giải các chứng cứ, rút ra các kết luận; biểu hiện cụ thể: + Đề xuất vấn đề liên quan đến vật lí: Nhận ra và đặt được câu hỏi; phân tích được bối cảnh để đề xuất được vấn đề

20

AL

nhờ kết nối tri thức, kinh nghiệm đã có và dùng ngôn ngữ để biểu đạt vấn đề đã đề xuất.

CI

+ Đưa ra phán đoán và xây dựng giả thuyết: Phân tích vấn

đề để nêu được phán đoán; xây dựng và phát biểu được

FI

giả thuyết.

+ Lập kế hoạch thực hiện: Xây dựng được khung logic nội

OF

dung tìm hiểu; lựa chọn được phương pháp thích hợp; lập được kế hoạch và triển khai tìm hiểu.

+ Thực hiện kế hoạch: Thu thập, lưu giữ được dữ liệu từ kết quả thực nghiệm, điều tra; đánh giá được kết quả dựa

ƠN

trên phân tích, xử lí các dữ liệu bằng các tham số thống kê đơn giản; so sánh được kết quả với giả thuyết; giải thích, rút ra được kết luận và điều chỉnh khi cần thiết.

NH

+ Viết, trình bày báo cáo và thảo luận: Sử dụng ngôn ngữ, hình vẽ, sơ đồ, biểu bảng để biểu đạt được quá trình và kết quả nghiên cứu; viết được báo cáo sau quá trình tìm hiểu;

Y

hợp tác được với bạn bằng thái độ tích cực và tôn trọng

QU

quan điểm, ý kiến do người khác đưa ra để tiếp thu tích cực và giải trình, phản biện, bảo vệ được kết quả tìm hiểu một cách thuyết phục.

KÈ

M

+ Ra quyết định và đề xuất ý kiến, giải pháp: Đưa ra được quyết định xử lí cho vấn đề đã tìm hiểu; đề xuất được ý kiến khuyến nghị vận dụng kết quả nghiên cứu, hoặc vấn đề nghiên cứu tiếp.

- Vận dụng được kiến thức, kĩ năng đã học trong một số

kiến thức, kĩ năng

trường hợp đơn giản, bước đầu sử dụng toán học như một

vào thực tiễn

ngôn ngữ và công cụ để giải quyết được vấn đề; cụ thể:

DẠ Y

Năng lực vận dụng

+ Giải thích, chứng minh được một vấn đề thực tiễn. + Đánh giá, phản biện được ảnh hưởng của vấn đề thực tiễn.

21

AL

+ Thiết kế được mô hình, lập được kế hoạch, đề xuất và thực hiện được một số phương pháp hay biện pháp mới.

CI

+ Nêu được giải pháp và thực hiện được một số giải pháp để bảo vệ thiên nhiên, thích ứng với biến đổi khí hậu; có

FI

hành vi, thái độ hợp lí nhằm phát triển bền vững.

OF

1.3.3. Dạy học theo định hướng bồi dưỡng năng lực vật lí của học sinh Môn Vật lí góp phần đắc lực vào việc hình thành, phát triển thế giới quan khoa học cho HS, tạo cơ hội để HS cảm nhận được vẻ đẹp của thiên nhiên qua hệ thống các quy luật vật lí, đồng thời GD HS trách nhiệm công dân trong việc tôn trọng các

ƠN

quy luật của thiên nhiên, biết trân trọng, giữ gìn, bảo vệ và ứng xử với thiên nhiên phù hợp với yêu cầu phát triển bền vững. Trong hoạt động thực hành, thí nghiệm, tìm hiểu khoa học, cùng với cơ hội tiếp thu kiến thức, rèn luyện kĩ năng, HS cũng được

NH

rèn luyện và phát triển nhiều đức tính như cẩn thận, chăm chỉ, trung thực, trách nhiệm, ...Ở chủ đề này phát triển năng lực vật lí của học sinh sẽ gồm 3 thành phần chính: PTNL nhận thức vật lý, PTNL tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí và PTNL

Y

vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học. Cụ thể:

QU

- Để phát triển NL nhận thức vật lí, GV cần tạo cho HS cơ hội huy động những hiểu biết, kinh nghiệm sẵn có để tham gia hình thành kiến thức, kĩ năng mới. Chú ý tổ chức các hoạt động, trong đó HS có thể diễn đạt hoặc mô tả bằng cách riêng, phân tích, giải thích so sánh, hệ thống hoá, áp dụng trực tiếp kiến thức, kĩ năng đã được

M

học để giải quyết thành công tình huống, vấn đề trong học tập; qua đó, kết nối được kiến thức, kĩ năng mới với vốn kiến thức, kĩ năng đã có.

KÈ

- Để phát triển NL tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí, GV cần vận

dụng một số PPDH có ưu thế như: PP trực quan (đặc biệt là thực hành, thí nghiệm,...), PPDH GQVĐ, PPDH dựa trên dự án,... tạo điều kiện để HS đưa ra câu hỏi, xác định

DẠ Y

vấn đề cần tìm hiểu, tự tìm các bằng chứng để phân tích thông tin, kiểm tra các dự đoán, giả thuyết qua việc tiến hành thí nghiệm, hoặc tìm kiếm, thu thập thông tin qua sách, mạng Internet,...; đồng thời chú trọng các bài tập đòi hỏi tư duy phản biện, sáng

22

AL

tạo (bài tập mở, có nhiều cách giải,...), các bài tập có nội dung gắn với thực tiễn thể hiện bản chất vật lí, giảm các bài tập tính toán,...

CI

- Để phát triển NL vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học, GV cần chú ý tạo cơ hội cho HS tương tác tích cực thông qua quá trình phát hiện, đề xuất ý tưởng, GQVĐ bằng cách: đưa ra phán đoán và xây dựng giả thuyết; lập kế hoạch thực hiện; tìm kiếm

FI

thông tin qua tài liệu in và tài liệu đa phương tiện; thu thập, lưu trữ dữ liệu từ các thí

OF

nghiệm trong phòng thực hành hoặc quan sát ở thiên nhiên; phân tích, xử lí, đánh giá các dữ liệu dựa trên các tham số thống kê đơn giản; so sánh kết quả với giả thuyết, giải thích, rút ra được kết luận; viết, trình bày báo cáo và thảo luận; vận dụng kiến thức, kĩ năng vật lí để đưa ra những phản hồi hợp lí hoặc giải quyết thành công trình

ƠN

huống, vấn đề mới trong học tập, trong cuộc sống.

1.4. Thiết kế bộ công cụ đánh giá về sự phát triển năng lực vật lí của học sinh 1.4.1 Cơ sở để thiết kế bộ công cụ đánh giá năng lực vật lí

NH

Trong cuốn “Giáo dục STEM trong nhà trường phổ thông” [9], PGS. TS Nguyễn Văn Biên, TS Tưởng Duy Hải cùng nhiều tác giả khác đã đưa ra nguyên tắc đánh giá năng lực trong giáo dục STEM là cần phải bám sát nguyên tắc đánh giá năng lực

Y

chung, đó là:

- Đánh giá bám sát mục tiêu phát triển năng lực.

QU

- Đánh giá quá trình kết hợp với đánh giá kết quả.

- Hỗ trợ nhiều cách để ghi lại những suy nghĩ, vấn đề thực tiễn và sản phẩm của học sinh, bao gồm các bài viết, hình ảnh hoặc video.

M

- Tạo điều kiện cho việc thảo luận và cộng tác giữa các học sinh.

- Sử dụng các kết quả tự đánh giá và đánh giá đồng đẳng.

KÈ

Công cụ được sử dụng trong đánh giá cần thỏa mãn các tiêu chí sau: - Tương thích với công cụ đa phương tiện và mô phỏng.

Để thiết kế bộ công cụ đánh giá năng lực vật lí của học sinh, chúng tôi dựa vào

DẠ Y

nội hàm và cấu trức của khái niệm năng lực vật lí. Theo Chương trình giáo dục phổ thông môn Vật lí trong giai đoạn sau 2018, năng lực vật lí gồm ba thành phần: [1] - Nhận thức vật lí:

23

AL

+ Nhận thức được kiến thức phổ thông cốt lõi về: mô hình hệ vật lí,cchất, năng lượng và sóng, lực và trường.

CI

+ Nhận biết được một số ngành nghề liên quan đến vật lí - Tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí

+ Thực hiện được hoạt động tìm hiểu một số sự vật hiện tượng đơn giản, gần

FI

gũi trong đời sống và trong thế giới tự nhiên theo tiến trình xây dựng kiến thức

OF

+ Sử dụng được các chứng cứ khoa học để kiểm tra các dự đoán, lí giải các chứng cứ, rút ra các kết luận

- Vận dụng kiến thức kĩ năng đã học: Vận dụng được kiến thức kĩ năng đã học trong một số trường hợp đơn giản, bước đầu sử dụng toán học như một ngôn ngữ và

ƠN

công cụ để giải quyết được vấn đề.

1.4.2 Thiết kế các công cụ đánh giá năng lực vật lí

Để đánh giá mức độ đạt được của năng lực vật lí của học sinh, cần phải xây

NH

dựng bảng hệ thống các tiêu chí đánh giá có mô tả chi tiết, cụ thể các chỉ số hành vi mà cả GV và HS đều có thể quan sát được, thực hiện được. Căn cứ vào cấu trúc năng lực vật lí đề xuất ở trên, chúng tôi xây dựng bảng tiêu chí đánh giá năng lực vật lí

Y

(bảng 1.2)

QU

Bảng 1. 2. Đánh giá năng lực nhận thức vật lí của học sinh Năng lực

Chỉ số

thành tố

hành vi

Các mức độ Mức 1

Mức 2

Mức 3

Nêu được một Nêu được đầy Phát hiện được

1.1.Nhận

thức kiến

thức về hiện số dấu hiệu của đủ các đặc điểm dấu hiệu chung

thức cốt lõi

tượng vật lí

M

1.Nhận

KÈ

của vật lí

DẠ Y

phổ thông

một hiện tượng của một hiện bản chất vật lí

tượng vật lí

của

một lớp hiện tượng, gọi tên được hiện tượng vật lí đó.

24

AL

Nêu được định Nêu được định Chỉ ra được con

1.2.Nhận

thức về các nghĩa của mỗi nghĩa và các đặc đường

hình

điểm của mỗi thành và nêu

lí

đại lượng vật lí

CI

đại lượng vật đại lượng vật lí

được

đầy đủ

FI

định nghĩa, các đặc điểm của

Phát

1.3.Nhận

biểu

OF

từng đại lượng vật lí

và Phát biểu, viết Chỉ ra được con

thức về các viết được biểu được biểu thức đường xây dựng

ƠN

định luật vật thức của mỗi và ứng dụng của và nêu được đầy định luật vật lí

lí

mỗi định luật đủ nội hàm, ứng

NH

vật lí

dụng của mỗi định luật vật lí

Nêu được một Nêu được đầy Nêu được đầy

1.4.Nhận

thức về các số luận điểm đủ

thuyết vật lí

QU

vật lí

M

1.5.Nhận

KÈ

luận

của thuyết vật lí và vận dụng để giải thích một số hiện tượng

số

kiến kiến thức vật lí thức vật lí để đề

dụng kỹ thuật thức vật lí được để

DẠ Y

các

Nhận ra được Vận dụng được Vận dụng kiến

thức về ứng một của vật lí

luận đủ

của mỗi thuyết điểm của mỗi điểm, hệ quả

Y

thuyết vật lí

các

giải

thích xuất nguyên tắc

ứng dụng ở các nguyên tắc cấu cấu tạo, hoạt thiết bị kỹ thuật tạo, hoạt động động của một trong cuộc sống các thiết bị kỹ thiết bị nhằm thuật sống

ở

cuộc đáp ứng một

25 cầu

của

AL

nhu

cuộc sống.

CI

2.Nhận biết Có ý thức Nêu được sự Chỉ ra được sự Phân tích được

nhìn nhận về liên quan giữa liên quan của sự liên quan của

liên quan

mối liên hệ kiến thức vật lí kiến thức vật lí kiến thức vật lí

giữa kiến

giữa

thức vật lí

thức đã học ngành nghề một ngành

với một số

với

một

các cách

ngành nghề ngành nghề

vài với

một

số với

một

nghề ngành

OF

kiến với

FI

được sự

số nghề

chung tương đối chi tương đối chi tiết

chung

tiết

Năng lực

Chỉ số

thành tố

hành vi

ƠN

Bảng 1. 3. Đánh giá năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ của học sinh Các mức độ

Mức 1

Mức 2

Mức 3

Liệt kê được

Mô tả một số

Diễn đạt được

đặc điểm các

một số đặc tính

đặc tính quan

đầy đủ các đặc

đối tượng, sự của công cụ

sát được thành

tính của hiện

kiện, hoặc

các mệnh đề có

tượng quan sát

nghĩa

bằng các cách

NH

1.1.Mô tả

Y

quan sát được bằng các khái

QU

quá trình tự 1.Quan sát,

nhiên quan

mô tả thế

sát được

giới tự

niệm rời rạc

khác nhau như ngôn ngữ, hình ảnh, bảng biểu..

1.2.Sử dụng

Sử dụng mô

Sử dụng mô

Tạo lập được

góc độ vật

các mô hình

hình để diễn tả

hình để diễn tả

mô hình phù

để diễn tả thế thế giới tự

sự liên kết giữa

hợp diễn tả mối

giới tự nhiên

nhiên riêng lẻ

các đối tượng

quan hệ giữa

quan sát được

tự nhiên quan

các hiện tượng

sát được.

quan sát để rút

KÈ

M

nhiên dưới

DẠ Y

lí

ra hệ quả

26 Đặt được các

Đặt được câu

Đặt được câu

hỏi trước

câu hỏi riêng lẻ

hỏi có chủ đích

hỏi, phân tích

một hiện

một cách hình

một cách riêng

câu hỏi thành

tượng tự

thức về hiện

lẻ trước hiện

nhiên

tượng tự nhiên

tượng tự nhiên

CI

AL

2.1.Đặt câu

câu hỏi bộ

FI

phận, rút ra

được vấn đề

2.Tìm tòi

Đưa ra dự đoán

Đưa ra được

Đưa ra câu trả

dự đoán để trả cho câu hỏi bộ

câu trả lời dự

lời dự đoán có

lời câu hỏi về phận, chưa có

đoán có căn cứ

căn cứ chính

hiện tượng tự căn cứ rõ ràng

tương đối đầy

xác, cách diễn

nhiên

đủ

đạt ngắn gọn,

ƠN

2.2. Đề xuất

OF

cần tìm hiểu

khám phá

khoa học.

2.3.Đề xuất

Đề xuất được

Đề xuất được

Đề xuất nhiều

của thế giới

phương án

phương án TN

phương án TN

phương án TN

tự nhiên

TN để kiểm

đơn giản với

đơn giản với

về mối quan hệ

dưới góc độ

tra dự đoán

các phép đo

các phép đo

đa biến, chỉ rõ

gián tiếp

đại lượng cần

Y

NH

các quy luật

vật lí

QU

trực tiếp

lượng cần thay đổi

Đọc số liệu trực Thu thập số liệu Thu thập số liệu

hành được

tiếp từ dụng cụ

từ các dụng cụ

từ TN về mối

TN theo

đo trong TN

đo trong TN có

quan hệ nhiều

phương án

đơn giản

mối quan hệ

biến, đòi hỏi

nhân quả

tốc độ tiến hành

KÈ

M

2.4. Tiến

đã đề ra

DẠ Y

giữ nguyên, đại

và độ chính xác cao

27 So sánh được

Phân tích kết

Phân tích kết

tích được kết

kết quả giữa

quả rút ra kết

quả, sử dụng

quả thí

các lần TN để

luận về mối

toán học, rút ra

nghiệm

rút ra kết luận

quan hệ giữa

CI

mối quan hệ giữa các đại

FI

các đại lượng

AL

2.5. Phân

lượng.

Mô tả sai số và

Nêu được sự phụ Khái quát hóa

quát hóa

nguyên nhân

thuộc có tính

được quy luật.

được quy

sai số trong

quy luật. Chỉ ra

Tính được sai

luật và giới

phương án TN

được sai số và

số và nguyên

hạn áp dụng

đơn giản

nguyên nhân sai nhân sai số của

ƠN

của quy luật

OF

2.6. Khái

số ở TN và đề ra TN có mối phục

biến và đề ra phương án khắc phục

Y

NH

phương án khắc quan hệ nhiều

QU

Bảng 1. 4. Đánh giá năng lực vận dụng kiến thức vật lí của học sinh Năng lực

Chỉ số

thành tố

hành vi

Các mức độ Mức 1

Mức 2

Mức 3

1.1. Nêu được Phát biểu vấn đề Nêu được câu Nêu được câu

M

vấn đề thực cần giải thích hỏi trúng với hỏi trúng với

KÈ

tiễn cần giải bằng câu hỏi vấn đề cần giải vấn đề cần giải thích

chưa trúng.

thích, còn rườm thích ngắn gọn, rà.

khoa học

1.2. Tìm kiếm Tìm được nguồn Tìm được nguồn Đã biết tìm tài liệu thu thập

được nguồn tài

thích hiện thức vật lí liên thập kiến thức

kiến thức VL

liệu để thu thập

tượng thực quan đến hiện VL liên quan

liên quan đến

kiến thức VL

DẠ Y

1.Giải

được

kiến tài liệu để thu

28

nhiên,

kĩ thích

cần giải thích

hiện tượng cần

liên quan đến

giải thích đầy

hiện tượng cần

thuật) một

nhưng chưa đầy đủ, chọn lọc

cách

có

đủ

căn

cứ

AL

(tự tượng cần giải đến hiện tượng

giải thích đầy

thông tin còn

đủ, chọn lọc thông tin chính

FI

chưa chính xác

CI

tiễn

khoa học

xác

OF

1.3.Tổng hợp, Liệt kê đầy đủ Biết cách tổng Biết tổng hợp sâu chuỗi các các kiến thức để hợp các kiến kiến thức để kiến thức VL giải

thích, thức

để giải thích, chứng

minh thích,

giải giải thích,

chứng chứng minh

tượng hiện tượng thực minh

thực tiễn

tiễn

ƠN

hiện

để

hiện hiện tượng thực

tượng thực tiễn

ra

logic, khoa học

cách Đưa ra được Đưa ra một số

NH

Đưa ra được Đưa

tiễn một cách

các cách thực thực hiện một cách thực hiện cách thực hiện hiện nhiệm vụ số nhiệm vụ đơn nhiệm vụ phức nhiệm vụ phức

Y

giản, áp dụng tạp, cần áp dụng tạp, cần áp dụng

QU

một vài kiến phối hợp kiến phối hợp kiến thức đã biết

thức và biết lựa chọn phương án tối ưu.

Thực 2.1. Lập kế Biết cách lập kế Biết cách lập kế Biết cách lập kế

M

2.

thức đã biết

hiện được hoạch

thực hoạch,

tuy hoạch,

tuy hoạch khoa học,

KÈ

các nhiệm hiện nhiệm vụ nhiên kế hoạch nhiên kế hoạch khả thi khi thực vụ

trong

còn

chưa

rõ còn chưa khoa hiện

tiễn

ràng, khó thực học

nhờ

vận

hiện.

DẠ Y

thực

dụng kiến 2.2.Thực hiện Thực hiện được Thực hiện được Thực hiện được nhiệm vụ

nhiệm vụ theo nhiệm vụ theo nhiệm vụ theo

29 kế

hoạch

đã kế

hoạch

đã kế hoạch, biết

đã học

được chỉnh sửa, được chỉnh sửa, cách giải quyết

AL

thức vật lí

CI

tuy nhiên chưa đã biết cách nhờ khó khăn phát biết cách giải hỗ trợ khi cần sinh.

Tự

thành

FI

quyết khó khăn giải quyết khó hoàn

lực

khăn phát sinh.

phát sinh.

nhiệm vụ

kết quả

OF

2.3. Báo cáo Báo cáo chưa rõ Báo cáo rõ ràng, Báo cáo mạch chưa khoa học

ràng

lạc, khoa học

3.

Đánh 3.1. Vận dụng Vận dụng kiến Vận dụng kiến Vận dụng kiến

giá,

phản kiến thức đã thức đã học, nêu thức vật lí đã thức vật lí đã

một số vấn ảnh

ƠN

biện được học, nêu được được ảnh hưởng học nêu được học phân tích hưởng của vấn đề thực một vài

đề

thực của vấn đề tiễn

tiễn

nhờ thực tiễn

có

ảnh được ảnh hưởng

sự hưởng của vấn của vấn đề thực tiễn một cách

GV

khoa học

NH

hướng dẫn của đề thực tiễn

vận dụng

kiến thức 3.2. Lập luận Chưa biết cách Biết cách lập Lập luận logic, học

việc vệ ý kiến cá kiến

QU

trong

Y

vật lí đã bảo vệ ý kiến lập luận để bảo luận bảo vệ ý khoa học để bảo đánh giá ảnh nhân

chưa

hưởng

thuyết

của

vấn đề thực

nhưng vệ ý kiến cá có

sức nhân và thuyết phục phục

người nghe

được

người nghe

M

tiễn

KÈ

1.5. Thực trạng dạy học theo hướng bồi dưỡng năng lực của học sinh ở một số trường THPT thuộc huyện Bình Lục, tỉnh Hà Nam. 1.5.1. Mục đích điều tra

DẠ Y

Điều tra, đánh giá việc phát triển năng lực vật lí của học sinh trong quá trình

dạy học môn vật lí để biết thực trạng dạy học vật lí trong nhà trường đã chú ý đến việc bồi dưỡng và phát triển năng lực vật lí của học sinh như thế nào, cũng như biết được nhận thức của giáo viên và học sinh về vai trò của việc phát triển năng lực giải

30

AL

quyết vấn đề cho học sinh trung học phổ thông.

Điều tra việc xây dựng các chủ đề STEM trong dạy học nói chung và dạy học

CI

môn vật lí nói riêng để biết được việc đưa giáo dục STEM vào dạy học ở trường trung học phổ thông thuộc địa bàn huyện Bình Lục, tỉnh Hà Nam diễn ra như thế nào.

Căn cứ vào quá trình điều tra từ đó làm căn cứ cho việc nghiên cứu của đề tài.

FI

1.5.2. Nội dung, phương pháp, đối tượng điều tra

OF

1.5.2.1. Nội dung, phương pháp điều tra

- Sử dụng phiếu điều tra đối với các giáo viên dạy Vật lí về việc áp dụng các phương pháp dạy học tích cực vào việc bồi dưỡng năng lực vật lí của học sinh (Phụ lục số 1,2)

ƠN

- Sử dụng phiếu điều tra đối với các học sinh để tìm hiểu về việc học vật lí ở trường phổ thông 1.5.2.2. Đối tượng điều tra

NH

Chúng tôi tiến hành điều tra với hai đối tượng là giáo viên dạy vật lí và học sinh.

Lấy ý kiến của 20 giáo viên vật lí thuộc ba trường THPT Nguyễn Khuyến –

Y

Bình Lục, Trường THPT C Phủ Lý – Phủ Lý và trường THPT C Thanh Liêm – Thanh Liêm thuộc địa bàn tỉnh Hà Nam về vai trò của năng lực vật lí và thực trạng

QU

phát triển năng lực vật lí của học sinh; về giáo dục STEM. Điều tra việc học vật lí của học sinh, nhận thức của học sinh về vai trò của phát triển năng lực vật lí, chúng tôi lấy ý kiến của 80 học sinh lớp 11A2, 11A3

M

trường THPT Nguyễn Khuyến- Bình Lục và 85 học sinh lớp 11A1, 11A4 trường THPT C Phủ Lý- Phủ Lý- Hà Nam

KÈ

1.5.3. Kết quả điều tra * Kết quả điều tra đối với giáo viên Bảng 1. 5. Kết quả khảo sát về vai trò và thực trạng phát triển năng lực vật lí của

DẠ Y

học sinh và việc triển khai giáo dục STEM trong giảng dạy của giáo viên Phương án trả lời

% lựa chọn

31

AL

I. PHẦN MỘT: Khảo sát về vai trò và thực trạng phát triển năng lực vật lí của học sinh trong quá trình giảng dạy của giáo viên

CI

Câu 1: Thầy (cô) có quan niệm như thế nào về phát triển năng lực vật lí cho học sinh?

100

FI

A. Rất cần thiết B. Cần thiết

OF

C. Bình thường D. Không cần thiết

0 0 0

ƠN

Câu 2: Ý nghĩa của việc phát triển năng lực vật lí của học sinh trong dạy học vật lí là:

A. Giúp học sinh hiểu bài và ghi nhớ kiến thức lâu

thức

NH

B. Giúp học sinh mở rộng kiến thức, biết vận dụng kiến

0 30 25

D. Cả ba phương án trên

45

Y

C. Rèn thói quen phát hiện vấn đề và tự giải quyết vấn đề

QU

Câu 3: Thầy (cô) cho nhận xét về năng lực vật lí của đa số học sinh hiện nay: A. Rất yếu

M

B. Bình thường

50 45 5

D. Rất tốt

0

KÈ

C. Tốt

Câu 4: Thầy (cô) cho biết đã sử dụng biện pháp nào để rèn luyện năng lực vật lí cho học sinh?

40

B. Đổi mới phương pháp dạy học

30

DẠ Y

A. Thiết kế logic bài học hợp lí

32

C. Sử dụng các câu hỏi giúp học sinh phát hiện vấn đề

AL

10

D. Kiểm tra đánh giá và động viên kịp thời những hoạt

5

CI

động sáng tạo của học sinh E. Tăng cường thực hành, thí nghiệm

15

FI

II. PHẦN HAI: Việc triển khai giáo dục STEM trong quá trình giảng dạy của giáo viên

OF

Câu 1: Thầy (cô) đã từng tìm hiểu, nghiên cứu hay giảng dạy “giáo dục STEM” chưa?

A. Lần đầu nghe

0 80

C. Đã thực hiện giảng dạy một vài chủ đề

20

D. Đã thực hiện giảng dạy nhiều chủ đề

0

NH

ƠN

B. Đã tìm hiểu nhưng chưa áp dụng

Câu 2: Quan điểm của thầy (cô) về giáo dục STEM là: A. Quan điểm dạy học tích hợp của bốn lĩnh vực Khoa học,

Y

Công nghệ, Kỹ thuật và Toán

QU

B. Quan tâm đến các môn khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán

C. Quan điểm dạy học tích hợp từ hai lĩnh vực về Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán trở lên

M

D. Viết tắt của các từ Khoa học (S), Công nghệ (T), Kỹ

KÈ

thuật (E) và Toán (M)

80

0

15

5

Câu 3: Theo thầy (cô) thì mục tiêu của giáo dục STEM là: A. Bồi dưỡng và phát triển năng lực đặc thù các môn học thuộc về STEM (khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán)

10

DẠ Y

cho học sinh B. Bồi dưỡng và phát triển các năng lực cốt lõi, các kỹ năng cần thiết để đáp ứng yêu cầu đổi mới của thời 4.0

80

33

C. Định hướng nghề nghiệp cho học sinh

AL

5

D. Đào tạo học sinh thành những nhà khoa học, kỹ sư cơ Câu 4: Khi được học theo các chủ đề giáo dục STEM, học

FI

sinh thường:

5

CI

khí, kỹ sư công nghệ…

A. Rất hứng thú

OF

B. Hứng thú C. Bình thường

ƠN

D. Không hứng thú

10 85 5 0

Câu 5: Theo thầy (cô) khi tổ chức dạy học theo các chủ đề giáo dục STEM trong dạy học bộ môn vật lí sẽ:

0

B. Tạo hứng thú học tập cho học sinh

10

C. Lấy học sinh làm trung tâm

20

NH

A. Giúp giáo viên nâng cao trình độ

70

QU

cho học sinh

Y

D. Tăng cường khả năng phát hiện và giải quyết vấn đề Câu 6: Khi dạy học theo định hướng giáo dục STEM thì thầy (cô) gặp phải những khó khăn gì?

A. Cơ sở vật chất, phương tiện dạy học STEM chưa đáp

M

ứng được nhu cầu dạy học

KÈ

B. Chưa có nhiều tài liệu về giáo dục STEM ở Việt Nam

20 5

C. GV mất nhiều thời gian chuẩn bị

10

D. Cả ba phương án trên

65

DẠ Y

Từ kết quả điều tra cho thấy:

- 100% giáo viên đều đồng quan điểm rằng việc phát triển năng lực vật lí cho

học sinh là rất cần thiết.

34

AL

- 100% giáo viên cho rằng bồi dưỡng và phát triển năng lực vật lí giúp học sinh hiểu bài và ghi nhớ kiến thức được lâu hơn, kiến thức được mở rộng và tăng cường

CI

khả năng vận dụng kiến thức đó vào thực tiễn, đồng thời được rèn luyện thói quen phát hiện và tự giải quyết vấn đề gặp phải.

- Đa số giáo viên nhận xét thấy năng lực vật lí của học sinh hiện nay đều rất yếu

FI

hoặc chỉ ở mức bình thường, chỉ một giáo viên cho rằng năng lực vật lí của học sinh

OF

hiện nay tốt (5%).

- Giáo viên rất quan tâm đến việc hình thành và phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh, đặc biệt là khâu thiết kế bài học với logic hợp lí và đổi mới phương pháp dạy học để thu hút sự hứng thú của học sinh.

ƠN

- Hiện nay nhiều giáo viên đã tìm hiểu về STEM tuy nhiên chưa áp dụng vào giảng dạy (80%), chỉ có 20% giáo viên đã áp dụng một vài chủ đề STEM trong quá trình giảng dạy của mình.

NH

- 100% giáo viên đã hiểu đúng về khái niệm giáo dục STEM. Và 80% giáo viên nhận định mục tiêu của giáo dục STEM là bồi dưỡng và phát triển các năng lực cốt lõi, các kỹ năng cần thiết để đáp ứng yêu cầu đổi mới của thời kỳ cách mạng công

Y

nghiệp lần thứ tư.

- 85% giáo viên cho rằng học sinh hứng thú với giáo dục STEM.

QU

- Đa số giáo viên cho rằng giáo dục STEM đặt học sinh là chủ thể và giúp phát trển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh.

- Giáo viên đều nhận thấy để triển khai giáo dục STEM thì còn nhiều khó khăn:

M

Cơ sở vật chất và phương tiện dạy học chưa đáp ứng được nhu cầu dạy học, giáo viên phải đầu tư nhiều thời gian để chuẩn bị và chưa có nhiều tài liệu về giáo dục STEM

KÈ

được phổ biến tại Việt Nam. * Kết quả điều tra đối với học sinh

DẠ Y

Bảng 1. 6. Kết quả điều tra học sinh về sự hứng thú với môn học Vật lí và nhận thức về vai trò của năng lực vật lí Phương án trả lời

Câu 1: Em có yêu thích môn vật lí không?

% lựa chọn

35

A. Rất thích

AL

4.2

B. Thích

12.1

C. Bình thường

CI

65.5 18.2

FI

D. Không thích Câu 2: Môn vật lí là môn học:

23.6

B. Có ý nghĩa đối với cuộc sống

61.8

ƠN

C. Không quan trọng lắm đối với cuộc sống

OF

A. Môn khoa học tự nhiên gắn liền với thực tiễn cuộc sống

D. Không liên quan gì đến thực tiễn

14.6 0

Câu 3: Em có thái độ như thế nào khi phát hiện các vấn đề mâu

NH

thuẫn với những điều đã biết, đã học trong câu hỏi, bài tập mà

A. Rất hứng thú, phải tìm hiểu bằng mọi cách

15.8

B. Hứng thú, muốn tìm hiểu

44.8

Y

giáo viên giao cho?

28.5

QU

C. Thấy lạ nhưng không có hứng thú tìm hiểu D. Không quan tâm

10.9

Câu 4: Em thấy có cần thiết phải hình thành và phát triển năng

M

lực vật lí không?

30.3

B. Cần thiết

48.5

C. Bình thường

20.0

D. Không cần thiết

1.2

DẠ Y

KÈ

A. Rất cần thiết

Câu 5: Em đã nghe và biết về giáo dục STEM. Theo em trong học tập môn vật lí thì các chủ đề STEM có nghĩa là:

36

AL

A. Giáo viên giao cho học sinh nhiệm vụ tìm hiểu nguyên

78.8

lí cấu tạo/nguyên tắc hoạt động/quy trình chế tạo một sản B. Học sinh tự tìm tòi, nghiên cứu vấn đề vật lí mà mình

FI

quan tâm

CI

phẩm nào đó để thực hiện

OF

C. HS tham quan các công trình liên quan đến môn vật lí

D. HS tiến hành làm các thí nghiệm vật lí theo hướng dẫn

3.0 3.6

14.6

Câu 6: Thầy (cô) của các em có tổ chức hoạt động học tập theo

ƠN

chủ đề giáo dục STEM trong dạy học bộ môn vật lí không?

A. Thường xuyên B. Thỉnh thoảng

NH

C. Chưa bao giờ

0 80 20

Câu 7: Các em có hứng thú khi tham gia học tập theo chủ đề

B. Thích

QU

A. Rất thích

Y

STEM trong học tập vật lí không?

18.2 68.5

C. Bình thường

8.5

D. Không hứng thú

4.8

M

Câu 8: Theo em, nghĩa của học tập theo chủ đề giáo dục STEM

DẠ Y

KÈ

trong dạy học bộ môn vật lí?

A. Phát triển nhiều năng lực cho học sinh

79.4

B. Phát triển khả năng quan sát, thực hành cho học sinh.

8.5

C. Vận dụng các kiến thức vật lí và nhiều môn học khác vào bồi dưỡng kiến thức cho học sinh, gắn kiến thức sách vở vào thực tiễn

12.1

37

D. Cả 3 phương án trên Câu 9: Thuận lợi và khó khăn mà em gặp phải khi học tập vật lí

CI

theo các chủ đề giáo dục STEM? Thuận lợi:

FI

A. Phát huy hết khả năng sáng tạo, năng động của học sinh

từ đó cảm thấy môn vật lí bổ ích và thú vị

OF

B. Thấy được mối liên hệ giữa kiến thức vật lí với thực tiễn C. Dễ nhớ kiến thức, giải thích được nhiều vấn đề gặp phải trong thực tiễn

ƠN

D. Cả 3 phương án trên

A. Cần đầu tư thời gian

NH

Khó khăn:

AL

0

15.2 13.3

6.1 65.4

12.1 15.2

C. Nhiều khác biệt so với cách học truyền thống

20.6

D. Cả 3 phương án trên

52.1

QU

Y

B. Nguồn tài liệu tham khảo ít

Từ kết quả điều tra cho thấy: - Học sinh thích môn vật lí rất ít (12,1%), đa số học sinh thấy môn vật lí cũng

M

bình thường như tất cả các môn học khác (65,5%), bên cạnh đó cũng có những học sinh không thích môn vật lí (18,2%).

KÈ

- Hầu hết học sinh thấy được ý nghĩa của môn vật lí với đời sống (85,4%) - Nhiều học sinh có hứng thú và muốn tìm hiểu khi phát hiện vấn đề mới

(60,6%). Tuy nhiên cũng có một số không nhỏ học sinh phát hiện ra vấn đề mới nhưng

DẠ Y

không có hứng thú muốn tìm hiểu (28,5%).

- Nhiều học sinh có ý thức học tập tốt và thấy cần được bồi dưỡng và phát triển

năng lực vật lí (rất cần thiết: 30,3%, cần thiết: 48,5%).

- Đa số học sinh cho rằng việc học tập các chủ đề STEM trong môn vật lí là học

38

AL

sinh phải tìm hiểu nguyên lí cấu tạo/nguyên tắc hoạt động/quy trình chế tạo một sản phẩm nào đó để thực hiện (78,8%).

CI

- Việc học tập các chủ đề STEM của học sinh ở trường còn chưa được triển khai thường xuyên.

FI

- Đa số học sinh đều có hứng thú với các chủ đề STEM trong học tập vật lí (rất thích: 18,2%, thích: 68,5%).

OF

- 79,4% học sinh cho rằng học tập theo các chủ đề STEM giúp phát triển nhiều năng lực cho học sinh.

- Hầu hết học sinh nhận thấy được thuận lợi cũng như khó khăn của việc triển khai giáo dục STEM hiện nay trong quá trình học tập của các em với môn vật lí.

ƠN

1.5.4. Đề xuất giải pháp

Chúng tôi thấy rằng vai trò của năng lực vật lí là rất cần thiết, giáo viên cũng rất quan tâm bồi dưỡng và phát triển năng lực vật lí cho học sinh. Tuy nhiên thực

NH

trạng năng lực vật lí của học sinh hiện nay còn rất hạn chế. Giáo viên quan tâm đến đổi mới phương pháp dạy học, thiết kế logic dạy học sao cho hợp lí, tuy nhiên nhiều giáo viên còn ngại chưa muốn áp dụng giáo dục STEM vào dạy học mặc dù đều nắm

Y

được khái niệm, mục tiêu của giáo dục STEM. Do đó chúng tôi đã nghiên cứu và xây dựng đề tài: “Xây dựng chủ đề stem về động cơ điện nhằm bồi dưỡng năng lực

QU

vật lí của học sinh THPT” và mong rằng sẽ góp phần bồi dưỡng và phát triển năng lực vật lí của học sinh khi đề tài được triển khai. Đồng thời đề tài cũng là một tài liệu

DẠ Y

KÈ

M

cho một số giáo viên tham khảo khi triển khai giảng dạy các chủ đề STEM.

39

AL

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Ở chương 1, chúng tôi đã trình bày một cách tổng quan về cơ sở lí luận và thực

CI

tiễn của dạy học STEM theo hướng phát triển năng lực vật lí của học sinh trung học phổ thông.

Nghiên cứu trên đã cho thấy:

FI

Hiện nay, giáo dục STEM đang trở thành xu hướng tất yếu của nền giáo dục thế

OF

giới đã được đưa vào vận dụng ở nhiều quốc gia và ngày càng phát triển hơn. Giáo dục STEM đã thu được kết quả mong muốn là nhằm phát triển khả năng vận dụng các kiến thức khoa học vào thực tiễn đời sống.

Giáo dục STEM tạo nhiều cơ hội cho việc phát triển năng lực vật lí.

ƠN

Nhưng đối với Việt Nam, giáo dục STEM mới bước đầu trong quá trình dạy học ở một số ít trường phổ thông, và việc nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn của giáo dục

DẠ Y

KÈ

M

QU

Y

NH

STEM để vận dụng vào thực tiễn còn chưa được quan tâm thích đáng.

40

AL

CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG NỘI DUNG, THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN DẠY HỌC CHỦ ĐỀ STEM VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC

CI

VẬT LÍ CỦA HỌC SINH 2.1. Ý nghĩa của việc nghiên cứu chủ đề

Chương trình giáo dục định hướng bồi dưỡng năng lực học sinh đã và đang trở

FI

thành xu hướng giáo dục của nhiều nước trên thế giới và là mục tiêu giáo dục trong

OF

giai đoạn hiện nay ở Việt Nam.

Việt Nam đang thúc đẩy triển khai giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông để học sinh hướng đến các hoạt động thực hành và vận dụng kiến thức để tạo ra sản phẩm hoặc giải quyết các vấn đề của thực tế cuộc sống

ƠN

Động cơ điện ngày nay được ứng dụng trong hầu tết các máy móc sản xuất và cuộc sống thường ngày. Khi xây dựng chủ đề STEM về động cơ điện, học sinh sẽ được tiếp xúc, tìm hiểu nghiên cứu các ứng dụng từ kiến thúc vật lí vào đời sống.

2.2.1. Động cơ điện một chiều 2.2.1.1. Khái niệm

NH

2.2. Phân tích nội dung kiến thức khoa học về Động cơ điện

Y

Động cơ một chiều DC (DC là từ viết tắt của Direct Current Motors) là động cơ được điều khiển bằng dòng có hướng xác định hay nói cách khác thì đây là loại động

QU

cơ chạy bằng nguồn điện áp DC - điện áp 1 chiều.

2.2.1.2. Cấu tạo và phân loại động cơ điện 1 chiều - Cấu tạo của động cơ điện 1 chiều thường gồm những bộ phận chính như sau:

M

+ Stator: còn gọi là phần cảm, gồm lõi thép bằng thép đút, vừa là mạch từ vừa là vỏ máy. Các cực từ chính có dây quấn kích từ. Stato động cơ điện một chiều đóng

KÈ

vai trò đơn giản là nam châm vĩnh cửu hay nam châm điện. + Rotor: Roto của động cơ điện1 chiều là phần ứng do cuộn dây phần ứng đặt

trên rãnh roto. Roto gồm lõi thép và dây quấn phần ứng. Lõi thép hình trụ

DẠ Y

làm bằng các lá thép kỹ thuật điện dày 0,5 mm, phủ sơn cách điện ghép lại. Các lá thép được dập có lỗ thông gió và rãnh để đặt dây quấn phần ứng.

OF

FI

CI

AL

41

Hình 2. 1. Roto động cơ điện một chiều

ƠN

- Ở động cơ điện 1 chiều có hai loại dây cuốn là dây cuốn xếp và dây cuốn sóng.

Mỗi dây cuốn được tạo thanh từ nhiều cuộn mắc nối tiếp, mỗi cuộn lại được tạo nên từ nhiều vòng. Mỗi vòng gồm hai thanh dẫn nối với nhau bởi phần đầu nối.

NH

+ Dây cuốn xếp: Mỗi phần từ của dây cuốn có nhiều vòng dây, hai đầu với hai phiến góp, hai thanh dẫn tác dụng của phần tử dây cuốn đặt trong rãnh dưới hai cực

KÈ

M

QU

Y

khác tên.

Hình 2. 2. Dây quấn xếp

Hình 2.3 là mỗi phần tử chỉ có một vòng, các phần tử được nối thành một vòng khép

DẠ Y

kín.

OF

FI

CI

AL

42

Hình 2. 3. Dây quấn xếp 4 phần tử, hai lớp

ƠN

Ở dây cuốn xếp đơn số nhánh song song bằng số cực từ (hoặc chổi than). Dây

QU

Y

NH

cuốn trên có hai cực từ và có hai nhanh song song, được minh họa như hình dưới.

Hình 2. 4. Dây quấn xếp hai cực từ

+ Dây cuốn sóng

Hình 2.5 vẽ hai phần tử dây quấn kiểu sóng. Các phần tử được nối thành

M

mạchvòng kín. Ở dây cuốn sóng đơn chỉ có hai mạch nhánh song song, thường ở máy

DẠ Y

KÈ

có công suất nhỏ.

OF

Hình 2. 5. Dây quấn sóng

FI

CI

AL

43

+ Chổi than (brushes): (Chổi điện) làm bằng than graphit. Các chổi tì sát chặt lên cổ góp nhờ lò xo và giá chổi điện gắn trên nắp máy.

ƠN

+ Cổ góp (commutator): làm nhiệm vụ tiếp xúc và chia nhỏ nguồn điện cho các cuộn dây trên rotor. Số lượng các điểm tiếp xúc sẽ tương ứng với số cuộn dây trên

KÈ

M

QU

Y

NH

rotor.

Hình 2. 6. Cấu tạo động cơ điện một chiều

2.2.1.3. Nguyên lý hoạt động động cơ 1 chiều Khi cho điện áp một chiều U vào hai chổi điện A và B trong dây quấn phần ứng có

DẠ Y

dòng điện Iư. Các thanh dẫn ab, cd có dòng điện nằm trong từ trường của stato, sẽ chịu lực Fdt tác dụng làm cho roto quay.

44

AL

Khi phần ứng quay được nửa vòng, vị trí các thanh dẫn ab, cd đổi chỗ nhau, do đó phiến góp đổi chiều dòng điện, giữ cho chiều lực tác dụng không đổi, đảm bảo động

ƠN

OF

FI

CI

cơ có chiều quay không đổi.

Hình 2. 7. Nguyên lý hoạt động của động cơ điện một chiều Khi động cơ quay, các thanh dẫn cắt từ trường, sẽ cảm ứng sức điện động Eư.

NH

Chiều sức điện động xác định theo quy tắc bàn tay phải. Ở động cơ chiều sức điện động Eư ngược chiều với dòng điện Iư nên Eư còn được gọi là sức phản điện.

Phương trình điện áp sẽ là: U = Eu + Ru I u

Y

Với nguyên lý hoạt động cơ bản như trên thì ta đã hiểu động cơ 1 chiều hoạt động

QU

theo nguyên lý cảm ứng điện từ (điện từ trường). Dựa vào nguyên lý hoạt động người ta phân loại động cơ một chiều có các loại như sau : + Động cơ một chiều kích từ song song (cuộn dây kích từ nối song song với phần ứng)

KÈ

riêng lẻ)

M

+ Động cơ 1 chiều kích từ độc lập (phần ứng và phần kích từ đến từ 2 nguồn + Động cơ điện 1 chiều kích từ hỗn hợp ( cấu tạo có 2 cuộn dây kích từ, 1 cuộn

nối song song với phần ứng, 1 cuộn nối tiếp với phần ứng) + Thiết bị động cơ điện 1 chiều kích từ nối tiếp ( cuộn kích từ được mắc nối tiếp

DẠ Y

với phần ứng) 2.2.2. Động cơ điện xoay chiều 2.2.2.1. Khái niệm

45

AL

Động cơ điện xoay chiều là động cơ điện hoạt động với dòng điện xoay chiều.

Động cơ điện xoay chiều được sản xuất với nhiều kiểu và công suất khác nhau. Theo

CI

sơ đồ nối điện có thể phân ra làm 2 loại: động cơ 3 pha và 1 pha, và nếu theo tốc độ có động cơ đồng bộ và động cơ không đồng bộ. Động cơ điện xoay chiều 3 pha:

FI

Từ trường quay được tạo ra bằng cách cho dòng điện ba pha chạy vào ba nam

OF

châm điện đặt lệch nhau trên một vòng tròn. Cách bố trí các cuộn dây tương tự như trong máy phát điện ba pha, nhưng trong động cơ điện người ta đưa dòng điện từ ngoài vào các cuộn dây 1, 2, 3. Khi mắc động cơ vào mạng điện ba pha, từ trường quay do stato gây ra làm cho rôto quay trên trục. Chuyển động quay của rôto được

ƠN

trục máy truyền ra ngoài và được sử dụng để vận hành các máy công cụ hoặc các cơ

M

QU

Y

NH

cấu chuyển động khác.

Hình 2. 8. Động cơ xoay chiều 3 pha

KÈ

Động cơ điện xoay chiều 1 pha: Dựa theo nguyên tắc của động cơ không đồng

bộ ba pha, người ta chế tạo được những động cơ không đồng bộ một pha. Stato của loại động cơ này gồm hai cuộn dây đặt lệch nhau một góc, một dây nối thẳng với

DẠ Y

mạng điện, dây kia nối với mạng điện qua một tụ điện. Cách mắc như vậy làm cho hai dòng điện trong hai cuộn dây lệch pha nhau và tạo ra từ trường quay. Động cơ không đồng bộ một pha chỉ đạt được công suất nhỏ, nó chủ yếu được dùng trong các dụng cụ gia đình như quạt điện, máy hút bụi, máy bơm nước…

46

AL

2.2.2.2. Nguyên lý hoạt động

Hai loại động cơ AC chính là động cơ cảm ứng điện từ và động cơ đồng

CI

bộ. Động cơ cảm ứng điện từ (hoặc động cơ không đồng bộ) luôn phụ thuộc vào sự

khác biệt nhỏ về tốc độ giữa từ trường quay stator và tốc độ trục rotor được gọi là sự trượt tạo ra dòng điện cảm ứng trong cuộn dây rotor. Kết quả là, động cơ cảm ứng

FI

điện từ không thể tạo ra mô-men xoắn bằng với tốc độ đồng bộ khi hiện tượng cảm

OF

ứng (hoặc trượt) không liên quan hoặc ngừng tồn tại. Ngược lại, động cơ đồng bộ không phụ thuộc vào cảm ứng điện từ - trượt trong hoạt động và sử dụng nam châm vĩnh cửu, các cực từ lồi hoặc cuộn dây rôto độc lập. Động cơ đồng bộ tạo ra mô-men xoắn danh định bằng chính xác với tốc độ đồng bộ. Hệ thống động cơ đồng

ƠN

bộ nguồn đôi rô-to dây quấn không chổi than có một cuộn dây rôto độc lập được kích thích không phụ thuộc vào nguyên tắc cảm ứng - trượt của dòng điện. Động cơ đồng bộ nguồn đôi rô-to dây quấn không chổi than là động cơ đồng bộ có thể hoạt động

NH

bằng chính xác tần số nguồn cấp hay bằng bội số của tần số cung cấp.

Các loại động cơ khác bao gồm động cơ dòng điện xoáy, máy móc chuyển mạch

DẠ Y

KÈ

M

QU

Y

cơ học AC và DC, trong đó tốc độ phụ thuộc vào kết nối cuộn dây và điện áp.

Hình 2. 9. Nguyên lí hoạt động của động cơ điện xoay chiều

2.2.2.3. Cấu tạo Về phần cấu tạo, động cơ điện xoay chiều gồm có hai phần chính: stator và

rotor. Stato gồm các cuộn dây của ba pha điện quấn trên các lõi sắt bố trí trên một

47

AL

vành tròn để tạo ra từ trường quay. ... Khi mắc động cơ vào mạng điện xoay chiều, từ

KÈ

M

QU

Y

NH

ƠN

OF

FI

CI

trường quay do stato gây ra làm cho rôto quay trên trục.

Hình 2. 10. Cấu tạo động cơ điện xoay chiều

DẠ Y

2.2.3. Nội dung kiến thức vật lí áp dụng ở Động cơ điện - Khái niệm Từ trường

+ Xung quanh một nam châm hay một dòng điện tồn tại một từ trường.

48

AL

+ Từ trường là một dạng vật chất, mà biểu hiện cụ thể là sự xuất hiện lực từ tác

dụng lên một nam châm hay một dòng điện đặt trong khoảng không gian có từ trường.

CI

- Đường sức từ

+ Tại một điểm trong không gian có từ trường, hướng của từ trường là hướng Nam - Bắc của kim nam châm nhỏ nằm cân bằng tại điểm đó.

FI

+ Đường sức từ là những đường vẽ ở trong không gian có từ trường, sao cho

OF

tiếp tuyến tại mỗi điểm có phương trùng với phương của từ trường tại điểm đó. + Các tính chất của đường sức từ.

* Qua mỗi điểm trong không gian có từ trường chỉ vẽ được một đường sức từ. * Các đường sức từ là những đường cong khép kín hoặc vô hạn ở hai đầu. tay phải, quy tắc vào Nam ra Bắc).

ƠN

* Chiều của các đường sức từ tuân theo những quy tắc xác định (quy tắc nắm * Quy ước vẽ các đường sức từ sao cho chổ nào từ trường mạnh thì các đường

NH

sức từ mau và chổ nào từ trường yếu thì các đường sức từ thưa.

- Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện. Cảm ứng từ + Lực từ 𝐹⃗ tác dụng lên phần tử dòng điện đặt trong từ trường đều, tại đó cảm

Y

⃗​⃗: ứng từ là 𝐵

QU

* Có điểm đặt tại trung điểm của l; ⃗​⃗ * Có phương vuông góc với 𝑙⃗ và 𝐵 * Có chiều tuân theo qui tắc bàn tay trái; * Có độ lớn: F = BIl sin  với α là góc tạo bới hướng của vecto cảm ứng từ

M

và hướng của dòng điện.

KÈ

+ Tại mỗi điểm trong không gian có từ trường xác định một véc tơ cảm ứng ⃗​⃗, đặc trưng cho từ trường tại đó về phương diện tác dụng lực. Cảm ứng từ 𝐵 ⃗​⃗ từ 𝐵 * Có hướng trùng với hướng của từ trường;

DẠ Y

* Có độ lớn bằng B =

F , với F là độ lớn của lực từ tác dụng lên phần tử Il sin 

dòng điện có độ dài l, cường độ I, α là góc hợp bởi hướng của từ trường tại điểm đó và dây dẫn.

Cảm ứng từ của dòng điện thẳng, dài

B = 2.10 −7

I r

I R

CI

Cảm ứng từ tại tâm của khung dây điện tròn B = 2.10 −7 N

AL

49

Cảm ứng từ trong lòng ống dây điện hình trụ dài B = 4nI

FI

* Đơn vị cảm ứng từ là tesla (T).

- Mômen ngẫu lực từ

OF

- Nguyên lý chồng chất từ trường: BM = B1 + B2 + ... + Bn

+ Momen ngẫu lực từ tác dụng lên khung dây N vòng là: M = N.B.I.S.sinθ * N là số vòng dây luôn không đổi.

ƠN

* B là từ trường đều và cũng không đổi trong quá trình khung quay. * I là cường độ dòng điện chạy trong khung và được giữ cố định nên cũng không đổi.

NH

* S là diện tích khung dây và diện tích này cũng không đổi khi khung quay. * θ là góc hợp bởi giữa vecto cảm ứng từ và vecto pháp tuyến của mặt phẳng

M

QU

Y

khung dây (µ). Hình vẽ dưới đây mô tả θ = 900 và θ= 00

KÈ

θ = 900

θ= 00 Hình 2. 11. Tác dụng của lực từ lên khung dây

2.3. Xây dựng nội dung chủ đề Động cơ điện Khi thực hiện nhiệm vụ của chủ đề, học sinh không chỉ có cơ hội vận dụng

DẠ Y

những kiến thức của môn vật lí mà còn có cơ hội vận dụng các kiến thức của các môn học liên quan khác thuộc lĩnh vực STEM, nhờ đó mà kiến thức của các em được khắc sâu đồng thời biết cách vận dụng các kiến thức đó vào thực tiễn. Để thực hiện được nhiệm vụ của chủ đề thì học sinh cần huy động các kiến thức

của các môn học STEM, bao gồm: Bảng 2. 1. Nội dung kiến thức STEM trong chủ đề

STEM

1

Khoa học

- Kiến thức về từ trường

(S)

+ Khái niệm Từ trường

FI

Nội dung kiến thức

STT

CI

Chủ đề: Động cơ điện

AL

50

OF

+ Đường sức từ

+ Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện. Cảm ứng từ

+ Nguyên lý chồng chất từ trường

ƠN

+ Momen ngẫu lực từ

- Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của động cơ 1 chiều - An toàn về điện.

- Biết cuốn khung dây, lắp ráp động cơ

NH

Công nghệ

2

- Biết cách dùng máy đo điện đa năng, kéo, súng bắn keo,

(T)

tua-vit,...

- Vẽ được sơ đồ cấu tạo sao cho động cơ điện có thể quay,

Y

Kĩ thuật

3

thay đổi tốc độ quay.

QU

(E)

- Quy trình kĩ thuật thiết kế, chế tạo, thử nghiệm, điều chỉnh

- Quy trình sử dụng sản phẩm khi hoàn thành.

Toán

- Đo đạc các kích thước của các chi tiết để chế tạo sản

(M)

phẩm theo bản vẽ.

DẠ Y

KÈ

M

4

Tiết

- Tính công suất và hiệu suất của động cơ điện - Tính toán mua sắm thiết bị sao cho tiết kiệm.

Bảng 2. 2. Kế hoạch thực hiện chủ đề Nội dung thực hiện

51

dẫn mang dòng điện, đặc điểm của lực từ, cảm ứng từ Thiết kế phương án chế tạo động cơ điện 1 chiều Trình bày, cải tiến động cơ điện 1 chiều

FI

4

CI

Tìm hiểu về động cơ điện

3

AL

Tìm hiểu về từ trường, đường sức từ, lực từ tác dụng lên đoạn dây

1,2

OF

Thực hiện chủ đề trong 15 ngày trong đó có 3 tiết trên lớp

2.4. Thiết kế phương án dạy học chủ đề STEM về Động cơ điện 2.4.1. Yêu cầu cần đạt của chủ đề

Bảng 2. 3. Yêu cầu cần đạt của chủ đề Động cơ điện Động cơ điện

ƠN

Tên chủ đề Vấn đề

- Cần có những động cơ phục vụ sản xuất và sinh hoạt của con

thực tiễn

người

NH

- Có thể biến đổi điện năng thành cơ năng - Nhận thức được kiến thức, kĩ năng phổ thông cốt lõi về: từ

chung/sản

trường và lực từ trường tác dụng lên dây dẫn đặt trong nó.

phẩm của

- Ôn tập một số kiến thức: lực, mô men lực, bảo toàn và chuyển

chủ đề

hóa năng lượng

QU

Y

Nhiệm vụ

- Xác định được vấn đề cần tìm hiểu, tìm các bằng chứng để phân tích thông tin, kiểm tra các dự đoán, giả thuyết qua việc tiến hành các thí nghiệm, tìm kiếm, thu thập thông tin qua sách, mạng

M

Internet,…” thiết kế, chế tạo được động cơ điện một chiều.

Tiêu chí

Động cơ điện một chiều phải đảm bảo các tiêu chí sau:

của sản

- Được bố trí hợp lí, thuận tiện, gọn và đẹp

phẩm

- Dễ lắp đặt, dễ dàng thay thế linh kiện

DẠ Y

KÈ

- Vận dụng những kiến thức thuộc môn công nghệ, vật lí, toán để

- Độ bền cao, tốc độ quay thay đổi được - Tiết kiệm chi phí, tiết kiệm điện

52

AL

- An toàn cho người sử dụng.

Môn học

CI

2.4.2. Chi tiết các môn học tích hợp trong chủ đề Nội dung

FI

Từ trường - Lực điện từ Nam châm vĩnh cửu

Tác dụng từ của dòng điện - từ trường Lực điện từ Động cơ điện một chiều

Vật lí 11

ƠN

Từ trường

OF

Vật lí 9

Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện.

Momen lực từ

Công nghệ 10

An toàn điện: Nguyên nhân gây tai nạn điện; biện pháp an

NH

Công nghệ 8

toàn điện

Thiết kế kĩ thuật

Mạng xã hội và một số kênh trao đổi thông tin thông dụng

Y

Tin học 7

trên Internet

QU

Phần mềm trình chiếu cơ bản

2.4.3. Mục tiêu dạy học chủ đề STEM

M

1. Kiến thức:

- Nêu được khái niệm từ trường và đường sức từ

KÈ

-Xác định được độ lớn và hướng của lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang

dòng điện đặt trong từ trường.

- Xác định được momen lực từ

DẠ Y

- Nêu được định nghĩa, biểu thức, đơn vị của cảm ứng từ - Nêu được đơn vị cơ bản và dẫn xuất để đo các đại lượng từ.

- Nêu được nguyên tắc cấu tạo của động cơ điện

53

AL

- Thảo luận để thiết kế phương án, lựa chọn phương án, thực hiện phương án, chế tạo động cơ điện một chiều.

- Tính toán thiết kế, vẽ được mô hình hệ thống - Tra cứu thông tin nhờ việc sử dụng công nghệ thông tin

FI

3. Phẩm chất

CI

2. Kĩ năng

OF

- Có tinh thần trách nhiệm hoà đồng, giúp đỡ nhau trong nhóm, lớp - Yêu thích môn học, thích khám phá tìm tòi và vận dụng các kiến thức học được vào giải quyết vấn đề thực tiễn cuộc sống 4. Định hướng phát triển năng lực - Bồi dưỡng năng lực vật lí:

ƠN

- Có ý thức tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật.

dây và động cơ một chiều

NH

+ Năng lực nghiên cứu khoa học và thực nghiệm về lực từ tác dụng lên khung + Năng lực thiết kế được mô hình, lập được kế hoạch chế tạo được động cơ điện một chiều.

Y

- Năng lực giao tiếp và hợp tác nhóm để thống nhất bản thiết kế và phân công thực hiện từng phần nhiệm vụ cụ thể tạo ra sản phẩm động cơ điện 1 chiều.

QU

2.4.4. Thiết bị

DẠ Y

KÈ

M

- Dụng cụ thí nghiệm ( hình 2.12)

Hình 2. 12. Bộ thí nghiệm về lực từ và cảm ứng điện từ

- Pin 9V, dây đồng, nam châm, que…

- Súng bắn keo, băng dính, tua vít…

54

AL

2.4.5. Tổ chức dạy học

Dạy học các kiến thức vật lí theo định hướng STEM ở trường phổ thông có thể

CI

được thực hiện theo hai hướng. Trong nghiên cứu, chúng tôi lựa chọn hướng thứ hai, gắn việc dạy học vật lí với các chủ đề STEM, ở đó học sinh vận dụng các kiến thức vật lí, các hiểu biết về công nghệ, kĩ thuật, toán học để tạo ra sản phẩm có ích cho

FI

cuộc sống. Các hoạt động dạy học trong chủ đề được mô tả ở bảng 2.4

Hoạt động

OF

Bảng 2. 4. Mô tả các hoạt động trong dạy học chủ đề Thời gian,

Mô tả hoạt động

địa điểm + 2 tiết

kiến thức mới

Sử dụng các phương pháp dạy học tích cực để

ƠN

1.Xây dựng

+ học ở lớp tổ chức các hoạt động học giúp học sinh tự lực chiếm lĩnh kiến thức. + 1 tuần

thông tin tìm

+ ở nhà

hiểu về động

- HS tìm hiểu về:

NH

2.Thu thập

+ Các lý thuyết liên quan đến cách biến đổi điện năng thành cơ năng đã học và tra cứu trên

cơ điện.

Internet

+ Cấu tạo nguyên lý hoạt động của động cơ điện

thiết kế động cơ điện.

QU

phương án

Y

Đề xuất

- HS làm việc nhóm để đưa ra phương án thiết kế động cơ điện hợp với các tiêu chí đặt ra, đồng thời liệt kê các nguyên vật liệu và chi phí cần sử dụng.

+ 1 tiết

- HS báo cáo phương án thiết kế của nhóm

giải pháp:

+ học ở lớp

- GV hướng dẫn thảo luận các phương án mà các

KÈ

M

3. Lựa chọn

nhóm đã thiết kế.

bảo vệ phương

- Các nhóm chỉnh sửa bổ sung phương án thiết

án thiết kế

kế và

DẠ Y

Trình bày và

động cơ điện

lên kế hoạch chế tạo (phân công mua sắm nguyên vật liệu, thời gian, địa điểm làm việc nhóm…)

55 + 1 tuần

- Các nhóm chế tạo động cơ điện một chiều

động cơ điện

+ ở nhà

theo phương án và kế hoạch đã định.

AL

4. Chế tạo

- Khi gặp khó khăn có thể nhờ sự tư vấn giúp

án thiết kế, thử

đỡ của GV hoặc các chuyên gia về lĩnh vực cần

nghiệm, đánh

giúp.

FI

CI

theo phương

giá, hoàn thiện

OF

sản phẩm 5.Báo cáo sản

+ 1 tiết

phẩm, thảo

+ học ở lớp - GV hướng dẫn thảo luận, đánh giá các sản

- Các nhóm báo cáo sản phẩm tại lớp. phẩm các nhóm đã chế tạo.

chỉnh.

- GV tổng kết đánh giá.

ƠN

luận và điều

- Các nhóm cải tiến sản phẩm và rút ra những

NH

điều đã học được qua chủ đề.

Hoạt động 1. Xây dựng kiến thức mới

1.Tìm hiểu khái niệm từ trường và đường sức từ

Y

Tương tác điện và tương tác từ đều là tương tác xa. Môi trường truyền tương

QU

tác điện là điện trường. Vậy môi trường truyền tương tác từ có đặc điểm gì? Để tìm hiểu vấn đề này, chúng tôi sử dụng phương pháp suy luận tương tự. Cụ thể: - Nêu câu hỏi “Tương tác từ và tương tác điện có điểm gì giống nhau, có điểm gì khác nhau?”

M

- Hướng dẫn thảo luận, xác định ý kiến đúng.

- Thể chế hóa kiến thức: thông báo khái niệm từ trường “Từ trường là một dạng

KÈ

vật chất tồn tại trong không gian xung quanh điện tích chuyển động và tác dụng lực lên một dòng điện hay một nam châm đặt trong đó.”

- Nêu tiếp lần lượt các câu hỏi

DẠ Y

+ Ta có thể nhìn thấy từ trường không? Làm thế nào để phát hiện sự tồn tại của

từ trường trong một khoảng không gian nào đó? + Có cách nào để mô tả hoặc quan sát được hình ảnh của từ trường không?

56

đường sức điện, vậy có thể mô tả từ trường bằng các đường sức từ.

AL

- HS suy luận tương tự từ điện trường: mô tả hình ảnh điện trường bằng các

CI

- Hướng dẫn thảo luận lần lượt từng câu hỏi. Xác nhận ý kiến đúng.

- Đề nghị mỗi học sinh đọc SGK Vật lí 11 trang 121, 122 trả lời các câu hỏi: + Đường sức từ là gì?

FI

+ Đường sức từ có những đặc điểm nào?

- Thể chế hóa kiến thức về đường sức từ

OF

- Hướng dẫn thảo luận, xác định ý kiến đúng.

2. Tìm hiểu về lực từ tác dụng lên dây dẫn khi có dòng điện chạy qua đặt trong từ trường. Cảm ứng từ

ƠN

- Đề nghị học sinh đọc mục 1 bài 20 Vật lí 11 để trả lời câu hỏi + Từ trường đều là gì? Nêu một vài cách tạo từ trường đều? + Nêu đặc điểm của đường sức từ ở từ trường đều?

NH

- Hướng dẫn thảo luận. Xác nhận ý kiến đúng. Thể chế hóa kiến thức về từ trường đều và đặc điểm đường sức từ trường đều. HS ghi nhận.

- Nêu lần lượt các câu hỏi

Y

+ Khi nào thì một đoạn dây dẫn mang dòng điện chịu tác dụng lực của từ trường?

QU

+ Lực mà từ trường đều tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt cắt các đường sức từ có phương, chiều phụ thuộc vào những yếu tố nào và phụ thuộc thế nào?

M

+ Để kiểm chứng câu trả lời vừa nêu, cần tiến hành thí nghiệm với những dụng cụ nào? Cách bố trí thế nào? Quan sát, ghi nhận kết quả thí nghiệm thế nào?

KÈ

- HS dựa vào kiến thức học ở lớp 9 để trả lời.

- Hướng dẫn thảo luận. Xác nhận ý kiến đúng.

- Đề nghị các nhóm nhận dụng cụ và Phiếu học tập số 1- Phụ lục 4 hỗ trợ hoạt

DẠ Y

động nhóm.

- Quan sát hoạt động của các nhóm, hỗ trợ kịp thời nhóm gặp khó khăn, điều

chỉnh hoạt động của nhóm đi chệch hướng - Tổ chức báo cáo kết quả

57

AL

- Xác nhận ý kiến đúng

- Thể chế hóa kiến thức về phương, chiều lực điện từ. Thông báo quy tắc bàn

OF

FI

CI

tay trái

Hình 2. 13. quy tắc bàn tay trái

ƠN

- Hướng dẫn thảo luận, xác nhận ý kiến đúng lần lượt các câu hỏi + Lực mà từ trường đều tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt cắt các đường sức từ có độ lớn phụ thuộc vào những yếu tố nào và phụ thuộc thế nào?

NH

+ Để kiểm chứng câu trả lời vừa nêu, cần tiến hành thí nghiệm với những dụng cụ nào? Cách bố trí thế nào? Quan sát, ghi nhận kết quả thí nghiệm thế nào?

- Tổ chức lớp thành 6 nhóm, 2 nhóm thực hiện TN tìm hiểu sự phụ thuộc của F vào cường độ dòng điện (I), 2 nhóm thực hiện TN tìm hiểu sự phụ thuộc của F vào

Y

phần chiều dài dây nằm trong từ trường (l), 2 nhóm thực hiện TN tìm hiểu sự phụ

QU

thuộc của F vào góc tạo bởi dây dẫn và đường sức từ (α) .

- Đề nghị các nhóm nhận dụng cụ và Phiếu học tập số 2, 3, 4- Phụ lục 4 hỗ trợ hoạt động nhóm, sau đó thực hiện thí nghiệm.

M

- Quan sát hoạt động của các nhóm, hỗ trợ kịp thời nhóm gặp khó khăn, điều chỉnh hoạt động của nhóm đi chệch hướng.

KÈ

- Tổ chức báo cáo kết quả. Xác nhận ý kiến đúng - Thể chế hóa kiến thức về độ lớn của lực điện từ.

DẠ Y

- Đề nghị HS nhận xét về thương số

F của một từ trường đều từ kết quả TN. I .l

- Nhận xét câu trả lời của HS, xác nhận ý kiến đúng và phân tích thương số

F I .l

58

AL

không thay đổi với một từ trường đều và đặc trưng cho từ trường về phương diện tác dụng lực.

F và gọi B là Cảm ứng từ.

I .l

CI

- Thông báo: Đặt B=

FI

- Đề nghị HS nêu định nghĩa Cảm ứng từ và tìm các đặc điểm của cảm ứng từ - Xác nhận ý kiến đúng. Thể chế hóa kiến thức về Cảm ứng từ. B =

F Il sin α

- Thể chế hóa kiến thức F = IlBsinα 3. Tìm hiểu về momen ngẫu lực từ

OF

- Nêu câu hỏi: viết công thức tính độ lớn của lực từ.Xác nhận ý kiến đúng

ƠN

- Nêu câu hỏi:Có một khung dây dẫn hình chữ nhật ABCD mang dòng điện có cường độ I, đặt trong từ trường đều B và có thể quay quanh trục OO / +Xác định lực từ tác dụng lên mỗi cạnh của khung dây dẫn

NH

+ Các lực này gây tác dụng gì cho khung? Tại sao?

Xét bài toán trong hai trường hợp

a) Đường sức từ nằm trong mặt phẳng khung b) Đường sức từ vuông góc với mặt phẳng khung

KÈ

M

QU

Y

- Hướng dẫn thảo luận lần lượt từng câu hỏi. Xác nhận ý kiến đúng

DẠ Y

Hình 2. 14. Chiều tác dụng của lực từ lên khung dây

a) Khung dây chịu tác dụng của một ngẫu lực. Ngẫu lực này làm cho khung

dây quay về vị trí cân bằng bền

59

AL

b) Khung dây chịu tác dụng của các cặp lực cân bằng.Các lực này không làm quay khung

CI

- Phân tích trường hợp a, hai lực tác dụng lên hai cạnh AD và BC tạo thành ngẫu lực và gây momen làm quay khung.

- Đề nghị HS nêu công thức tính momen lực và biến đổi để tìm được biểu thức

FI

của momen lực từ lực từ. M = N.B.I.S.sinθ. Học sinh ghi nhận.

OF

- Hướng dẫn thảo luận, xác nhận ý kiến đúng. Thể chế hóa kiến thức về momen Hoạt động 2: Thu thập thông tin, nội dung kiến thức, tìm hiểu về động cơ điện, đề xuất phương án thiết kế động cơ điện.

ƠN

- Cuối tiết học trước, giao nhiệm vụ về nhà cho học sinh: + Tìm hiểu các kiến thức liên quan đến động cơ điện * Các lý thuyết liên quan đến cách biến đổi điện năng thành cơ năng đã học và

NH

tra cứu trên Internet

* Khái niệm, cấu tạo, nguyên lý của các loại động cơ điện. + Các phần cần có của một bản vẽ chi tiết.

Y

+ Lên kế hoạch nhóm và đưa ra bản thiết kế của động cơ điện - Mô tả cho học sinh những yêu cầu khi báo cáo

QU

+ Yêu cầu của báo cáo về sơ đồ thiết kế sản phẩm. + Yêu cầu khi thuyết trình. + Những yêu cầu của sản phẩm.

M

- Học sinh làm việc nhóm ở nhà để tìm hiểu chủ đề được giao. Hoàn thành các phiếu học tập, bản thiết kế động cơ điện phù hợp với các tiêu chí đặt ra, đồng thời liệt

KÈ

kê các nguyên vật liệu, linh kiện và chi phí cần sử dụng.

3. Lựa chọn giải pháp: Trình bày và bảo vệ phương án thiết kế động cơ điện - Thông báo cách thực hiện việc báo cáo sản phẩm của nhóm:

DẠ Y

+ Thời gian báo cáo của mỗi nhóm: 3 phút; + Thời gian đặt câu hỏi và trao đổi: 3 phút; + Trong khi nhóm bạn báo cáo, mỗi học sinh ghi chú về ý kiến nhận xét và đặt

câu hỏi tương ứng.

60

AL

- Thông báo về các tiêu chí đánh giá cho bản thiết kế. Giáo viên có thể hướng dẫn học sinh sử dụng bảng tiêu chí đánh giá để nhận xét và trao đổi với nhóm bạn:

+ Hình thức bài báo cáo + Kĩ năng thuyết trình (trình bày và trả lời câu hỏi).

OF

- Hướng dẫn thực hiện buổi báo cáo.

FI

động cơ điện.

CI

+ Tính chính xác, tính khoa học, tính mỹ thuật và tính khả thi của bản thiết kế

- Yêu cầu các nhóm tổng hợp các góp ý của giáo viên và nhóm bạn, điều chỉnh bản thiết kế và lựa chọn phương án thiết kế tối ưu.

lục 5.

ƠN

- Giáo viên đánh giá sản phẩm hoạt động của nhóm theo phiếu đánh giá số 2- Phụ - Thông báo nhiệm vụ hoạt động học tập kế tiếp: Thi công và báo cáo sản phẩm.

Nội dung báo cáo của mỗi nhóm gồm:

NH

+ Tiến trình thi công sản phẩm; + Kết quả các lần thử nghiệm;

+ Phương án thiết kế cuối cùng;

Y

+ Cách sử dụng động cơ điện.

sản phẩm

QU

4. Chế tạo động cơ điện theo phương án thiết kế, thử nghiệm, đánh giá, hoàn thiện - Học sinh làm việc nhóm ở nhà: mua sắm nguyên vật liệu và tiến hành chế tạo động cơ điện một chiều.

M

- Giáo viên hỗ trợ trong phòng thực hành ở trường và yêu cầu các nhóm cập nhật quá trình thi công sản phẩm. Từ đó, giáo viên đôn đốc, hỗ trợ và tư vấn khi cần thiết.

KÈ

5. Báo cáo sản phẩm, thảo luận và điều chỉnh.

- Thông báo cách thực hiện buổi báo cáo như khi báo cáo bản thiết kế động cơ

điện một chiều

DẠ Y

- Hướng dẫn thực hiện buổi báo cáo.

- Yêu cầu các nhóm tổng hợp các góp ý của giáo viên và nhóm bạn để điều chỉnh

cải tiến động cơ điện nhóm đã chế tạo.

- Đánh giá sản phẩm hoạt động của nhóm theo phiếu đánh giá.

61

AL

- Tổng kết và đánh giá chung về chủ đề:

+ Việc xây dựng, tìm hiểu, ôn tập kiến thức, kĩ năng liên quan đến Động cơ điện

CI

+ Quá trình thiết kế và thi công sản phẩm; + Kĩ năng làm việc nhóm; + Kĩ năng trình bày, thuyết phục.

OF

giá số 3- Phụ lục 5 và hoàn thành hồ sơ chủ đề- Phụ lục 3

FI

- Đề nghị các nhóm đánh giá kết quả thực hiện chủ đề của nhóm theo phiếu đánh - Giáo viên đánh giá năng lực hoạt động nhóm của mỗi cá nhân theo phiếu đánh

DẠ Y

KÈ

M

QU

Y

NH

ƠN

giá số 4 – Phụ lục 5.

62

AL

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2

Ở chương này, chúng tôi đã đề xuất được tiến trình xây dựng một chủ đề STEM

CI

theo hướng bồi dưỡng và phát triển năng lực vật lí của học sinh. Trong quá trình xây dựng chủ đề, chúng tôi cũng đã phân tích nội dung kiến thức thuộc chủ đề “từ trường” thuộc chương trình Vật lí 12- 2018 và xây dựng chủ đề “động cơ điện” nhằm bồi

FI

dưỡng năng lực vật lí của học sinh. Trong chủ đề này, chúng tôi đã xây dựng tiến

OF

trình dạy học với các phiếu học tập chỉ dẫn, hướng dẫn cách chế tạo sản phẩm một cách chi tiết, đồng thời xây dựng Rubic đánh giá năng lực vật lí một cách chi tiết cũng như xây dựng tài liệu hướng dẫn cho học sinh.

Để kiểm chứng giả thuyết khoa học đồng thời có cơ sở thực tiễn cho đề tài,

ƠN

chúng tôi đã tiến hành thực nghiệm sư phạm tại trường THPT Nguyễn Khuyến, Bình

DẠ Y

KÈ

M

QU

Y

NH

Lục, Hà Nam. Nội dung thực nghiệm sư phạm được thể hiện ở chương 3.

63

AL

CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 3.1. Mục đích của thực nghiệm sự phạm

CI

- Thực nghiệm sư phạm được chúng tôi tiến hành nhằm đánh giá tính đúng đắn

của giả thuyết khoa học của đề tài đã được xây dựng, cụ thể là: Nếu tổ chức được dạy cầu của dạy học phát triển năng lực vật lí của học sinh.

FI

học theo chủ đề STEM “Động cơ điện” phù hợp với thực tiễn và đáp ứng được yêu

OF

- Qua thực nghiệm sư phạm, chúng tôi đánh giá tính khả thi của đề tài, tính ứng dụng của đề tài trong cuộc sống. Đồng thời, từ thực nghiệm sư phạm chúng tôi đánh giá tính hiệu quả của phương pháp tổ chức dạy học theo chủ đề STEM thông qua quá trình bồi dưỡng và phát triển năng lực vật lí của học sinh, cũng như khả năng sáng

ƠN

tạo của các em khi thiết kế sản phẩm học tập: Động cơ điện. Từ đó xây dựng kế hoạch áp dụng rộng rãi phương pháp tổ chức dạy học theo chủ đề STEM ở trường THPT. 3.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm

NH

Để đạt được mục đích của đề tài đã được xây dựng thì quá trình thực nghiệm sư phạm cần thực hiện các nhiệm vụ sau:

- Chọn đối tượng thực nghiệm sư phạm.

Y

- Xây dựng kế hoạch thực nghiệm sư phạm hợp lí: Kế hoạch giảng dạy; giáo án; phương pháp tổ chức dạy học; kiểm tra, đánh giá.

QU

- Tiến hành thực nghiệm sư phạm theo đúng kế hoạch đã xây dựng.

- Xây dựng bảng các tiêu chí đánh giá.

- Tiến hành đánh giá học sinh, đánh giá sản phẩm của tiến trình giáo dục theo

M

bảng tiêu trí đã xây dựng.

3.3. Đối tượng thực nghiệm sư phạm

KÈ

Học sinh lớp 11A2 trường THPT Nguyễn Khuyến- Bình Lục- Hà Nam

3.4. Phương pháp thực nghiệm sư phạm - Tổ chức dạy học theo chủ đề giáo dục STEM “Động cơ điện” đối với đối tượng

DẠ Y

là 24 học sinh lớp 11A2 trường THPT Nguyễn Khuyến- Bình Lục- Hà Nam. - Tiến hành quay video, chụp ảnh và ghi chép lại tiến trình tổ chức hoạt động

dạy và học nhằm phân tích và đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm nhằm bồi dưỡng và phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh.

64

AL

3.5. Kết quả thực nghiệm sư phạm 3.5.1. Mô tả quá trình thực nghiệm sư phạm

CI

3.5.1.1 Hoạt động 1. Xây dựng kiến thức mới

Ở hoạt động này GV tổ chức các hoạt động học để học sinh tự chủ tìm hiểu về từ trường, đường sức từ, lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện, đặc điểm

FI

của lực từ, cảm ứng từ. + Thời gian: Tiết 2,3 sáng ngày 25/02/2020.

OF

- Thời gian, địa điểm, thành phần

+ Địa điểm: Phòng học bộ môn Vật lí trường THPT Nguyễn Khuyến, huyện Bình Lục, tỉnh Hà Nam.

ƠN

+ Thành phần: 24 học sinh lớp 11A2 trường THPT Nguyễn Khuyến, huyện Bình Lục, tỉnh Hà Nam. - Diễn biến:

NH

+ Hoạt động tìm hiểu khái niệm từ trường và đường sức từ: GV nêu vấn đề “Môi trường truyền tương tác điện là điện trường. Vậy môi trường truyền tương tác từ có đặc điểm gì?”, sau đó sử dụng phương pháp suy luận tương tự để HS sinh dựa vào

Y

kiến thức Điện trường đã học suy luận và tự chủ tìm ra khái niệm từ trường, đường sức từ và các đặc điểm của đường sức từ.

QU

+ Hoạt động tìm hiểu về lực từ tác dụng lên dây dẫn khi có dòng điện chạy qua đặt trong từ trường. Cảm ứng từ: * Đề nghị học sinh đọc mục 1 bài 20 Vật lí 11 để tìm hiểu về Từ trường đều,

DẠ Y

KÈ

M

nêu một vài cách tạo từ trường đều và đặc điểm của đường sức từ ở từ trường đều.

OF

FI

CI

AL

65

Hình 3. 1. Học sinh nghiên cứu tài liệu

ƠN

* Nêu lần lượt các câu hỏi: “Khi nào thì một đọan dây dẫn mang dòng điện chịu tác dụng lực của từ trường? Lực mà từ trường đều tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt cắt các đường sức từ có phương, chiều phụ thuộc vào những yếu

NH

tố nào và phụ thuộc thế nào? Để kiểm chứng câu trả lời vừa nêu, cần tiến hành thí nghiệm với những dụng cụ nào? Cách bố trí thế nào? Quan sát, ghi nhận kết quả thí nghiệm thế nào?”.

Y

Học sinh dựa vào kiến thức học ở lớp 9 trả lời được: “Khi một đoạn dây dẫn mang

QU

dòng điện đặt cắt các đường sức từ sẽ chịu tác dụng lực của từ trường. Phương chiều

DẠ Y

KÈ

M

của lực này xác định bằng quy tắc bàn tay trái”.

* Hướng dẫn thảo luận, xác nhận dự đoán của học sinh: lực từ trường tác dụng

lên đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt cắt các đường sức từ phụ thuộc vào I,l, góc hợp bởi dây dẫn và đường sức từ ( α) và nhận ra muốn kiểm tra dự đoán đồng thời biết sự phụ thuộc đó thế nào thì cấn làm thí nghiệm.

66

AL

* Đề nghị học sinh đề xuất dụng cụ, cách bố trí, các bước tiến hành thí nghiệm và chỉ rõ cần đo đại lượng nào, bằng dụng cụ đo nào, cách đo ra sao. Sau đó hướng

CI

dẫn thảo luận để tìm ra phương án khả thi.

* GV chia 24 học sinh thành 6 nhóm, mỗi nhóm 4 học sinh. 2 nhóm thực hiện TN tìm hiểu sự phụ thuộc của F vào cường độ dòng điện (I), 2 nhóm thực hiện TN

FI

tìm hiểu sự phụ thuộc của F vào phần chiều dài dây nằm trong từ trường (l), 2 nhóm

OF

thực hiện TN tìm hiểu sự phụ thuộc của F vào góc tạo bởi dây dẫn và đường sức từ (α). Hướng dẫn các nhóm thực hiện nhiệm vụ hoàn thành phiếu học tập số 2,3,4- Phụ lục 4. Giao dụng cụ thí nghiệm cho mỗi nhóm. Các nhóm nhận dụng cụ TN; lắp đặt và tiến hành TN.

ƠN

* Quan sát hoạt động của các nhóm, hỗ trợ kịp thời nhóm gặp khó khăn, điều chỉnh hoạt động của nhóm đi chệch hướng

DẠ Y

KÈ

M

QU

Y

NH

* Tổ chức báo cáo kết quả

M

QU

Y

NH

ƠN

OF

FI

CI

AL

67

DẠ Y

KÈ

Hình 3. 2. Kết quả thí nghiệm kiểm chứng sự phụ thuộc của lực từ nhóm 2

M

QU

Y

NH

ƠN

OF

FI

CI

AL

68

KÈ

Hình 3. 3. Kết quả thí nghiệm kiểm chứng sự phụ thuộc của lực từ nhóm 3

DẠ Y

Xác nhận ý kiến đúng. Thể chế hóa kiến thức về độ lớn của lực điện từ . * Thông báo: Đặt B =

F và gọi B là Cảm ứng từ.

I .l

* Đề nghị HS nêu định nghĩa Cảm ứng từ và tìm các đặc điểm của cảm ứng từ

69

F và Il sin α

AL

* Xác nhận ý kiến đúng. Thể chế hóa kiến thức về Cảm ứng từ. B = thông báo đơn vị cảm ứng từ.

CI

+ Hoạt động tìm hiểu về mômen ngẫu lực từ:

* GV nêu câu hỏi: Có một khung dây dẫn hình chữ nhật ABCD mang dòng

FI

điện có cường độ I, đặt trong từ trường đều B và có thể quay quanh trục OO / +Xác định lực từ tức dụng lên mỗi cạnh của khung dây dẫn

OF

+ Các lực này gây tác dụng gì cho khung? Tại sao?

Xét bài toán trong hai trường hợp

Học sinh vận dụng kiến thức vừa học xác định được lực từ tức dụng lên mỗi cạnh

ƠN

của khung dây dẫn. Chỉ một vài em nêu được tác dụng làm quay khung ở trường

QU

Y

NH

hợp (a). Tuy nhiên chưa giải thích được lí do.

M

* GV phân tích trường hợp a, hai lực tác dụng lên hai cạnh AD và BC tạo thành ngẫu lực và gây mômen làm quay khung. Đề nghị HS nêu công thức tính

KÈ

mômen lực và biến đổi để tìm được biểu thức của mômen lực từ. Hướng dẫn thảo luận, xác nhận ý kiến đúng. Thể chế hóa kiến thức về mômen lực từ. M = N.B.I.S.sinθ.

Học sinh ghi nhận.

DẠ Y

- Cuối tiết học GV giao nhiệm vụ cho các nhóm: Thiết kế động cơ điện một chiều

đơn giản: + GV đưa ra các tiêu chí đánh giá sản phẩm cụ thể mà các nhóm cần chế tạo

thông qua phiếu đánh giá số 2- Phụ lục 5

70

AL

+ GV hướng dẫn các nhóm: Phân công nhóm trưởng chịu tranh nhiệm chung

của cả nhóm, giao nhiệm vụ cho từng thành viên; thư ký ghi chép chi tiết, cụ thể hoạt

CI

động của nhóm từng buổi.

+ GV hướng dẫn học sinh tìm hiểu kiến thức nền, lập bản vẽ kĩ thuật, lập kế hoạch hoạt động của nhóm cho từng buổi làm việc, xác định các vật liệu chế tạo. GV

FI

hướng dẫn, giao nhiệm vụ cho các nhóm trong thời gian một tuần ở nhà.

OF

3.5.1.2. Hoạt động 2. Thiết kế, chế tạo động cơ điện một chiều đơn giản

Chia lớp thành 4 nhóm, mỗi nhóm có 6 học sinh thực hiện các nhiệm vụ theo những giai đoạn sau:

- Giai đoạn 1. Thu thập thông tin tìm hiểu về động cơ điện. Đề xuất phương án

ƠN

thiết kế động cơ điện: Trong 1 tuần, các nhóm làm việc ở nhà tìm hiểu về: + Các lý thuyết liên quan đến cách biến đổi điện năng thành cơ năng đã học và tra cứu trên Internet

NH

+ Cấu tạo nguyên lý hoạt động của động cơ điện

Sau đó, đưa ra phương án thiết kế động cơ điện hợp với các tiêu chí đặt ra, đồng thời

DẠ Y

KÈ

M

QU

Y

liệt kê các nguyên vật liệu và chi phí cần sử dụng.

Hình 3. 4. Học sinh trình bày về cấu tạo cuả động cơ điện

- Giai đoạn 2. Lựa chọn giải pháp: Trình bày và bảo vệ phương án thiết kế động

cơ điện. Thực hiện 1 tiết (Tiết 2, sáng ngày 04/03/2020) trên lớp 11A2 trường THPT

71

AL

Nguyễn Khuyến, Bình Lục, Hà Nam: Sử dụng kĩ thuật phòng tranh để các nhóm báo

cáo các phương án thiết kế của nhóm. GV hướng dẫn thảo luận các phương án mà

CI

các nhóm đã thiết kế. Các nhóm chỉnh sửa bổ sung phương án thiết kế và lên kế hoạch

NH

ƠN

OF

FI

chế tạo (phân công mua sắm nguyên vật liệu, thời gian, địa điểm làm việc nhóm…)

Hình 3. 5. Phương án thiết kế động cơ điện của nhóm 1

DẠ Y

KÈ

M

QU

Y

- Nhận xét nhóm 1: Thiếu bộ phận công tắc điểu chỉnh động cơ.

Hình 3. 6. Phương án thiết kế động cơ điện của nhóm 4

- Nhận xét nhóm 4: động cơ quay không ổn định, tiếp xúc kém, nam châm tạo ra

từ trường yếu (không phải từ trường đều)

72

AL

Cuối tiết học, giáo viên giao nhiệm vụ cho các nhóm trong thời gian 1 tuần ở nhà: + Mỗi nhóm tiến hành chế tạo tối thiểu một động cơ điện .

CI

+ Hoàn thiện bài thuyết trình bằng trình chiếu powerpoint về sản phẩm của nhóm.

+ Tiết sau trưng bày và giới thiệu sản phẩm trước cả lớp. Bài thuyết trình và sản

FI

phẩm được đánh giá theo phiếu đánh giá số 2- Phụ lục 5 việc hoạt động nhóm được đánh giá theo phiếu đánh giá số 4- Phụ lục 5.

OF

đánh giá theo phiếu đánh giá số 3 - Phụ lục 5 và việc hoạt động của mỗi cá nhân được - Giai đoạn 3. Chế tạo động cơ điện theo phương án thiết kế, thử nghiệm, đánh theo phương án và kế hoạch đã định.

ƠN

giá, hoàn thiện sản phẩm. Trong một tuần các nhóm chế tạo động cơ điện một chiều + Khi thiết kế động cơ điện một chiều các em đã gặp những khó khăn sau: * Chế tạo theo sơ đồ thiết kế nhưng động cơ không quay. Nguyên nhân chủ

NH

yếu là do: Dòng điện qua khung dây nhỏ; khung dây quấn số vòng ít (hoặc quá nhiều); các điểm tiếp xúc kém; trục quay các nhóm thường lấy là gỗ gây ma sát lớn; khoảng cách giữa 2 nam châm xa dẫn đến từ trường yếu; chổi than tì mạnh vào

Y

trục quay giữ trục quay của động cơ không quay được.

DẠ Y

KÈ

M

QU

* Quay vài vòng thì dừng lại

Hình 3. 7. HS nhóm 2 đang quấn khung dây sử dụng trong quá trình chế tạo sản phẩm

OF

FI

CI

AL

73

Hình 3. 8. HS nhóm 3 đang thử nghiệm các bộ phận sử dụng khi chế tạo sản phẩm

ƠN

- Giai đoạn 4. Báo cáo sản phẩm, thảo luận và điều chỉnh.

+ Thời gian, địa điểm: Tiết 2, sáng ngày 21/5/2020.Địa điểm: Phòng học lớp 11A2 trường THPT Nguyễn Khuyến, Bình Lục, Hà Nam.

NH

+ Diễn biến

* Các nhóm trưng bày sản phẩm của nhóm mình. * Từng nhóm báo cáo về tiến trình làm việc của nhóm, giới thiệu về sản phẩm hoàn thiệu bằng powerpoint: Báo cáo về toàn bộ quá trình thiết kế, lựa chọn nguyên

Y

vật liệu, thi công và lắp đặt sản phẩm; Giới thiệu cấu tạo, nguyên lí hoạt động động

QU

cơ điện của nhóm mình; Trả lời câu hỏi của giáo viên và học sinh các nhóm khác.

Học sinh các nhóm khác quan sát, lắng nghe sự trình bày của nhóm đang thuyết trình, đặt câu hỏi, đánh giá theo mẫu phiếu đánh giá. * Giáo viên đặt câu hỏi, nhận xét, đánh giá kết quả hoạt động của nhóm và của

DẠ Y

KÈ

M

mỗi học sinh theo phiếu đánh giá số 3 và 4- Phụ lục 5

ƠN

OF

FI

CI

AL

74

NH

Hình 3. 9. Sản phẩm nhóm 1 * Giáo viên và học sinh các nhóm khác cùng vận hành sản phẩm để kiểm tra. * Các nhóm hoàn thiện hồ sơ học tập của nhóm mình. * GV tổng kết, rút kinh nghiệm và gợi mở về kiến thức mở rộng liên quan để

Y

nâng cấp, hoàn thiện sản phẩm để sản phẩm có thể ứng dụng rộng rãi trong thực tiễn.

QU

* Giáo viên đánh giá việc hoạt động của từng nhóm, từng cá nhân theo phiếu đánh giá số 3, 4- Phụ lục 5.

3.5.2. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 3.5.2.1. Đánh giá sản phẩm

M

Thông qua các báo cáo và hồ sơ học tập của mỗi nhóm, đánh giá các sản phẩm

KÈ

STEM của học sinh theo phiếu đánh giá số 2- Phụ lục 5. * Đánh giá định tính - Nhóm đã chủ động tìm hiểu nhiều thông tin, kiến thức bổ ích liên quan đến chủ

đề giáo dục STEM do giáo viên cung cấp. Điều này phản ánh sự hiểu biết và khả

DẠ Y

năng nghiên cứu của học sinh.

75

AL

- Mặc dù sản phẩm chưa đạt hiệu quả thẩm mỹ cao, đa số học sinh thao tác thi

công chưa thành thạo nhưng các em đã thể hiện được tính kiên nhẫn, tính cẩn thận và

CI

óc quan sát, sáng tạo, khắc phục khó khăn của học sinh.

- Sản phẩm cho thấy khả năng liên hệ và vận dụng vào thực tiễn của học sinh rất tốt.

FI

* Đánh giá định lượng

OF

- Đánh giá toàn diện các hoạt động giáo dục của 6 nhóm dựa vào phiếu đánh giá số 4- Phụ lục 5: Bảng đánh giá kết quả thực hiện cả chủ đề.

- Kết quả điểm của các nhóm như sau: + Nhóm 1: 86/100 điểm - Đạt loại giỏi.

ƠN

+ Nhóm 2: 80/100 điểm - Đạt loại giỏi. + Nhóm 3: 73/100 điểm - Đạt loại khá. + Nhóm 4: 79/100 điểm - Đạt loại khá.

NH

Bảng 3.1. Phiếu đánh giá kết quả thực hiện chủ đề của nhóm 1 Bảng đánh giá kết quả thực hiện cả chủ đề Tên nhóm: Nhóm 1

QU

Y

Điểm đạt được

M

Các yêu cầu

KÈ

Nội dung

Thực hiện đúng các nhiệm vụ được đề ra

DẠ Y

Khai thác thông tin chính xác, phong phú, đa dạng

Điểm

Tự

tối đa

đánh giá

Nhóm Nhóm Nhóm

Giáo

2

3

4

viên

Đánh

Đánh

Đánh

đánh

giá

giá

giá

giá

Thuyết trình 20

17

18

18

19

18

5

5

5

5

5

5

5

4

4

5

5

5

chính xác Hình thức

10

8

9

8

9

10

9

8

8

9

5

4

4

5

5

5

18

Slide rõ ràng, sáng tạo,

dung của chủ đề STEM.

đề, ngày tháng, lời cảm ơn, nguồn dẫn…)

20

Chuẩn thời gian quy định Nội dung logic, mạch lạc

NH

Trình bày

3

4

5

5

5

19

18

18

17

ƠN

Slide đầu, cuối thể hiện đúng với mẫu bài giảng (tên chủ

9

3

OF

kèm theo đúng với nội

FI

không mắc lỗi hiệu ứng, lỗi chính tả. Hình ảnh, video

8

CI

Kiến thức logic chặt chẽ,

AL

76

5

5

5

5

5

5

10

9

10

9

9

8

5

4

4

4

4

4

50

45

45

44

46

44

Y

Trả lời được câu hỏi của

QU

giáo viên và của nhóm khác đưa ra

M

Tổng điểm

Nội dung

KÈ

Mô hình được lắp ráp đầy đủ, chính xác

Sản phẩm hoạt động tốt, ổn

DẠ Y

định Hình thức

Sản phẩm 20

20

17

17

18

17

10

10

9

8

9

9

10

10

8

9

9

8

10

9

8

8

8

7

Trình bày Chuẩn thời gian quy định Logic, mạch lạc và thuyết phục Hiểu rõ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của sản phẩm

4

4

4

5

5

4

4

4

20

19

17

18

4

4

4

4

4

4

4

Trình bày hợp lý, gắn với sống Trả lời được câu hỏi của

17

18

4

4

4

3

4

4

4

4

3

3

3

3

4

3

4

4

3

3

3

3

3

50

48

42

43

43

42

100

93

87

87

89

86

đưa ra

QU

Tổng điểm

4

3

Y

giáo viên và của nhóm khác

4

NH

ứng dụng thực tiễn cuộc

4

CI

kiệm

4

FI

Gọn nhẹ, dễ sử dụng và tiết

5

OF

có tính thẩm mỹ

ƠN

Đảm bảo khoa học, an toàn,

AL

77

Tổng điểm kết quả

Bảng 3.2. Phiếu đánh giá kết quả thực hiện chủ đề của nhóm 2

M

Bảng đánh giá kết quả thực hiện cả chủ đề

KÈ

Tên nhóm: Nhóm 2

DẠ Y

Các yêu cầu

Điểm đạt được Điểm

Tự

tối đa

đánh giá

Thuyết trình

Nhóm Nhóm Nhóm

Giáo

1

3

4

viên

Đánh

Đánh

Đánh

đánh

giá

giá

giá

giá

78

Khai thác thông tin chính xác, phong phú, đa dạng

17

17

18

5

5

5

5

5

5

5

4

4

4

10

8

8

10

10

4

8

9

9

9

4

4

4

4

5

5

5

5

5

20

17

18

17

18

16

Chuẩn thời gian quy định

5

5

5

5

5

5

Nội dung logic, mạch lạc

10

8

9

9

9

8

5

4

4

3

4

3

Tổng điểm

50

44

44

43

44

43

17

17

18

15

Hình thức

không mắc lỗi hiệu ứng, lỗi chính tả. Hình ảnh, video

5

dung của chủ đề STEM. Slide đầu, cuối thể hiện đúng với mẫu bài giảng (tên chủ nguồn dẫn…)

QU

Trình bày

5

Y

đề, ngày tháng, lời cảm ơn,

5

NH

kèm theo đúng với nội

9

ƠN

Slide rõ ràng, sáng tạo,

OF

8

chính xác

8

5

M

Kiến thức logic chặt chẽ,

17

AL

vụ được đề ra

17

CI

Thực hiện đúng các nhiệm

20

FI

Nội dung

Trả lời được câu hỏi của

KÈ

giáo viên và của nhóm khác

DẠ Y

đưa ra

Sản phẩm Nội dung

20

18

Đảm bảo khoa học, an toàn, có tính thẩm mỹ Gọn nhẹ, dễ sử dụng và tiết kiệm Trình bày Chuẩn thời gian quy định Logic, mạch lạc và thuyết phục

10

9

8

9

9

10

8

8

8

5

4

4

5

4

4

20

17

4 4

8

7

8

4

6

4

3

4

4

3

17

17

18

16

4

4

4

4

4

4

3

4

4

3

4

3

4

3

3

3

4

3

3

3

4

3

4

3

3

3

3

3

50

43

42

42

44

37

100

93

87

87

89

80

lý hoạt động của sản phẩm Trình bày hợp lý, gắn với

QU

ứng dụng thực tiễn cuộc sống

9

Y

Hiểu rõ cấu tạo và nguyên

8

CI

Hình thức

9

FI

định

9

OF

Sản phẩm hoạt động tốt, ổn

10

ƠN

đủ, chính xác

NH

Mô hình được lắp ráp đầy

AL

79

Trả lời được câu hỏi của đưa ra

M

giáo viên và của nhóm khác

KÈ

Tổng điểm

Tổng điểm kết quả

DẠ Y

Bảng 3.3. Phiếu đánh giá kết quả thực hiện chủ đề của nhóm 3 Bảng đánh giá kết quả thực hiện cả chủ đề Tên nhóm: Nhóm 3

Điểm đạt được

tối đa

đánh giá

Nhóm Nhóm Nhóm 1

2

Đánh

Đánh

giá

giá

Thuyết trình

vụ được đề ra Khai thác thông tin chính xác, phong phú, đa dạng Kiến thức logic chặt chẽ,

5

5

5

Hình thức

5

Đánh

đánh

giá

giá

17

18

16

5

5

4

4

4

5

4

9

9

8

8

8

9

8

8

9

9

5

4

4

3

3

4

5

5

5

5

5

5

20

17

18

17

17

14

5

5

5

5

5

5

10

8

9

8

8

6

10 10

Slide rõ ràng, sáng tạo,

18

viên

4

NH

chính xác

18

OF

Thực hiện đúng các nhiệm

20

ƠN

Nội dung

4

Giáo

CI

Tự

FI

Các yêu cầu

Điểm

AL

80

Y

không mắc lỗi hiệu ứng, lỗi

QU

chính tả. Hình ảnh, video kèm theo đúng với nội

dung của chủ đề STEM.

Slide đầu, cuối thể hiện đúng

M

với mẫu bài giảng (tên chủ

KÈ

đề, ngày tháng, lời cảm ơn, nguồn dẫn…)

Trình bày

DẠ Y

Chuẩn thời gian quy định Nội dung logic, mạch lạc

Trả lời được câu hỏi của giáo viên và của nhóm khác

5

4

4

4

50

44

44

42

4

Sản phẩm

đủ, chính xác Sản phẩm hoạt động tốt, ổn định

10

8

10

8

10

15

15

13

16

8

8

7

7

7

8

8

6

8

8

8

8

6

4

4

4

4

3

5

4

4

4

4

3

20

17

16

16

16

15

4

4

4

3

3

4

4

4

3

3

4

3

M

Hình thức

16

39

OF

Mô hình được lắp ráp đầy

20

ƠN

Nội dung

44

FI

Tổng điểm

3

CI

đưa ra

AL

81

4

3

3

3

3

3

ứng dụng thực tiễn cuộc

4

3

3

4

3

3

4

3

3

3

3

2

có tính thẩm mỹ Gọn nhẹ, dễ sử dụng và tiết

Trình bày

Y

kiệm

QU

Chuẩn thời gian quy định

Logic, mạch lạc và thuyết phục

5

NH

Đảm bảo khoa học, an toàn,

Hiểu rõ cấu tạo và nguyên

lý hoạt động của sản phẩm

KÈ

Trình bày hợp lý, gắn với sống

DẠ Y

Trả lời được câu hỏi của giáo viên và của nhóm khác đưa ra

82

50

41

39

40

39

34

Tổng điểm kết quả

100

85

83

82

83

73

CI

AL

Tổng điểm

Bảng 3.4. Phiếu đánh giá kết quả thực hiện chủ đề của nhóm 4

Tên nhóm: Nhóm 4

FI

Bảng đánh giá kết quả thực hiện cả chủ đề

Tự

tối đa

đánh

Nhóm Nhóm Nhóm

giá

Giáo

1

2

3

viên

Đánh

Đánh

Đánh

đánh

giá

giá

giá

giá

ƠN

Các yêu cầu

Điểm

OF

Điểm đạt được

20

17

17

18

17

16

5

5

5

5

5

5

Y

Nội dung

5

4

4

5

5

4

10

8

8

8

7

7

10

9

9

8

8

9

5

4

4

3

3

4

5

5

5

5

5

5

Thực hiện đúng các nhiệm vụ được đề ra Khai thác thông tin chính

QU

xác, phong phú, đa dạng

Kiến thức logic chặt chẽ, chính xác

NH

Thuyết trình

M

Hình thức

Slide rõ ràng, sáng tạo,

KÈ

không mắc lỗi hiệu ứng, lỗi chính tả. Hình ảnh, video kèm theo đúng với nội

DẠ Y

dung của chủ đề STEM. Slide đầu, cuối thể hiện đúng với mẫu bài giảng (tên chủ

83

AL

đề, ngày tháng, lời cảm ơn, nguồn dẫn…)

16

16

15

Chuẩn thời gian quy định

5

5

5

5

Nội dung logic, mạch lạc

10

8

8

7

5

3

50

42

5

5

8

8

3

3

4

3

42

41

42

41

đưa ra Tổng điểm

16

ƠN

giáo viên và của nhóm khác

OF

Trả lời được câu hỏi của

17

CI

20

FI

Trình bày

Nội dung

20

16

16

16

14

10

9

8

8

8

7

10

8

8

8

8

7

10

9

8

8

8

7

5

4

4

4

4

4

5

5

4

4

4

3

M

Mô hình được lắp ráp đầy

17

NH

Sản phẩm

20

19

17

18

17

17

Chuẩn thời gian quy định

4

4

4

4

4

4

4

4

3

4

4

4

4

4

4

3

3

3

đủ, chính xác Sản phẩm hoạt động tốt, ổn

QU

Hình thức

Y

định

Đảm bảo khoa học, an toàn, có tính thẩm mỹ

Gọn nhẹ, dễ sử dụng và tiết kiệm

KÈ

Trình bày

Logic, mạch lạc và thuyết

DẠ Y

phục

Hiểu rõ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của sản phẩm

Trình bày hợp lý, gắn với ứng dụng thực tiễn cuộc

4

4

3

4

4

3

3

3

Tổng điểm

50

45

41

Tổng điểm kết quả

100

93

3

giáo viên và của nhóm khác

42

OF

đưa ra

87

3

FI

Trả lời được câu hỏi của

3

CI

sống

AL

84

87

3

41

38

89

79

ƠN

3.5.2.2. Đánh giá năng lực vật lí của học sinh trong quá trình học tập * Đánh giá định tính

- Một số học sinh có thái độ học tập nghiêm túc, vận dụng tốt kiến thức đã học

NH

để giải quyết các vấn đề gặp phải trong quá trình nghiên cứu, chế tạo sản phẩm rất khoa học. Một số học sinh năng lực vật lí còn hạn chế nên việc hoàn thành nhiệm vụ được giao trong nhóm còn rất chậm, một số học sinh ban đầu chưa hoàn thành được nhiệm vụ được giao. Tuy nhiên, năng lực vật lí của học sinh trong và sau khi hoàn

Y

thành nhiệm vụ học tập đã được cải thiện ở một mức độ nhất định.

QU

- Một số học sinh thể hiện tốt kĩ năng diễn đạt, một số học sinh còn hạn chế về kĩ năng thuyết trình, lúc đầu còn ngại ngần, không muốn nói nhưng kĩ năng nói của các em đã được cải thiện trong quá trình học tập.

M

- Qua quan sát, đánh giá có thể thấy được khả năng nổi trội của từng học sinh: một số học sinh có kỹ năng diễn thuyết tốt, một số học sinh có kỹ năng thực hành tốt,

KÈ

một số học sinh có khả năng điều khiển hoạt động nhóm tốt...

- Qua quá trình thực nghiệm sư phạm chúng tôi thấy năng lực vật lí của các em

ngay từ ban đầu đã được thể hiện ở một mức độ nhất định và đều được phát triển lên

DẠ Y

tùy vào cá nhân từng học sinh. Như vậy chứng tỏ năng lực vật lí của học sinh đã phần nào được bồi dưỡng và phát triển qua chủ đề giáo dục STEM: “Động cơ điện”. * Đánh giá định lượng

85

AL

Bản thân tôi là giáo viên bộ môn vật lí của lớp 11A2 nên tôi cũng nắm bắt được

lực học đối với môn vật lí nói riêng và năng lực học tập nói chung của mỗi học sinh

CI

trong lớp. Kết hợp với việc căn cứ vào kết quả học tập cùng với trao đổi với các giáo viên bộ môn khác của lớp để hiểu rõ hơn về ý thức và năng lực học tập của các học sinh trong lớp 11A2, chúng tôi chọn ngẫu nhiên 04 học sinh trong 04 nhóm có lực

FI

học, hoàn cảnh khác nhau để tiến hành quan sát, thu thập và xử lý thông tin, nhận xét

OF

về kết quả khảo sát năng lực vật lí:

+ Đỗ Trần Minh Vũ (Nam): Học lực giỏi, lớp trưởng, trưởng nhóm 1. + Ngô Minh Ánh (nữ): Học lực giỏi, trưởng nhóm 2

+ Nguyễn Thế Mạnh (Nam): Học lực khá, thư kí nhóm 3.

ƠN

+ Mai Thu Cúc (nữ): Học lực trung bình, thành viên nhóm 4.

Trên cơ sở tiêu chí đánh giá về năng lực vật lí của học sinh đã nêu ở chương 1, chúng tôi đánh giá định lượng năng lực vật lí của 4 học sinh khi thực hiện chủ đề giáo

DẠ Y

KÈ

M

QU

Y

NH

dục STEM “Động cơ điện” như sau:

86

Minh Vũ

Thế Mạnh

Năng lực thành

Chỉ số

phần

hành vi

Nhận thức kiến

1.1

✓

1.2

✓

✓

1.3

✓

✓

thức cốt lõi của

M1

M2

vật lí phổ thông ✓

1.4

Nhận biết sự liên

✓

2.1

✓

D

K

M È

Q

M2

M3

M1

✓

Y U

thức VL với một số ngành nghề

M1

✓

1.5

quan giữa kiến

Y Ạ

M3

I F F

Minh Ánh

H N

N Ơ

M2

M3

M1

O ✓

✓

✓

Thu Cúc M2

✓

✓

✓

✓

✓

✓

✓

✓

L A

I C

Bảng 3. 1. Đánh giá năng lực nhận thức vật lí của học sinh

✓ ✓ ✓

M3

87

L A

Bảng 3. 2. Đánh giá năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí của học sinh Năng lực thành phần Quan sát, mô tả thế giới tự nhiên dưới góc độ VL Tìm tòi khám phá các quy luật

Chỉ số

Minh Vũ

vi

M1

M2

✓

1.2

M2

✓

Y U ✓

✓

✓

2.6

M È

Q

N Ơ

✓

H N ✓

✓

M1

M2

I F F

✓

I C

M3

M1

Thu Cúc M2

✓

✓

✓

2.3

M3 ✓

✓

2.2

2.5

D

M1

✓

2.1

K

M3 ✓

1.1

2.4

Y Ạ

Minh Ánh

hành

thế giới tự nhiên dưới góc độ VL

Thế Mạnh

✓

O

✓

✓ ✓

✓

✓

✓

✓

✓

✓ ✓

✓

✓

✓

✓ ✓

M3

88

L A

Bảng 3. 3. Đánh giá năng lực vận dụng kiến thức vật lí của học sinh Chỉ số

Năng lực thành

Minh Vũ

Thế Mạnh

vi

Giải thích hiện

M1

1.1

tượng thực tiễn một

M2

M3

✓ ✓

học

1.3

✓

Thực hiện được các

2.1

✓

2.2

✓

nhiệm vụ trong thực tiễn nhờ vận dụng kiến thức VL đã học

2.3

Đánh giá, phản biện được một số vấn đề

3.1

thực tiễn nhờ vận dụng kiến thức VL đã học

D

Y Ạ

M È

3.2

K

Q ✓

M3

✓

M1

N Ơ

✓

H N ✓ ✓

Y U

✓ ✓

M2 ✓

1.2

cách có căn cứ khoa

M1

M2

O

M3

M2

✓

✓

✓

✓

✓

✓

✓

✓ ✓

✓ ✓

✓

M1

✓

✓

✓

Thu Cúc

I F F

hành

phần

I C

Minh Ánh

✓ ✓

✓

✓

M3

89

AL

Nhận xét về việc bồi dưỡng năng lực vật lí ở 4 học sinh được chọn thực nghiệm:

- Học sinh Đỗ Trần Minh Vũ có khả năng điều khiển hoạt động nhóm tốt, có ý

CI

thức học tập tốt, nhạy bén trong phát hiện vấn đề và tìm cách giải quyết vấn đề đạt

hiệu quả cao. Vận dụng kiến thức vào thực tiễn để lập kế hoạch hoạt động để giải quyết vấn đề nhanh nhạy và hiệu quả.

FI

- Học sinh Nguyễn Thế Mạnh hoàn thành tốt nhiệm vụ làm thư kí trong nhóm,

OF

có ý thức học tập tốt, đã phát hiện được vấn đề và tìm cách giải quyết được vấn đề gặp phải. Em Mạnh có khả năng gắn kiến thức bài học vào thực tiễn. Ban đầu em Mạnh còn rụt rè trong làm việc nhóm. Tuy nhiên càng về sau em càng hòa đồng hơn, chủ động tìm tòi, trao đổi để giải quyết các vấn đề gặp phải trong quá trình tiến hành

ƠN

thiết kế, chế tạo sản phẩm và đã hoàn thành tốt nhiệm vụ của mình.

- Học sinh Mai Thu Cúc đã hiểu được STEM là gì và nắm bắt được vấn đề. Học sinh Cúc có học lực trung bình và có biểu hiện sợ môn vật lí. Tuy nhiên, qua quá trình thành nhiệm vụ được giao.

NH

tham gia học tập, em có hứng thú với môn học, chủ động tìm hiểu thông tin để hoàn - Học sinh Ngô Minh Ánh có khả năng điều khiển hoạt động nhóm tốt, có ý thức

Y

học tập tốt, nhạy bén trong phát hiện vấn đề và tìm cách giải quyết vấn đề hiệu quả.

Tuy nhiên, khi gắn kiến thức vào thực tiễn để lập kế hoạch hoạt động để giải quyết

DẠ Y

KÈ

M

QU

vấn đề còn lúng túng.

90

AL

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3

Qua thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi của đề tài nghiên cứu, chúng

CI

tôi thấy rằng:

Dạy học STEM rất được học sinh hưởng ứng, khơi dậy được hứng thú học tập môn vật lí của học sinh giúp các em yêu môn học hơn. Học STEM tạo ra không gian

FI

rộng hơn, tạo sự hứng thú, hấp dẫn học sinh tìm tòi, khám phá kiến thức và thế giới

OF

xung quanh từ đó giúp học sinh không còn lúng túng khi vận dụng các kiến thức đã học vào thực tiễn cuộc sống.

Qua dạy học STEM, học sinh được tham gia vào hoạt động chế tạo sản phẩm dưỡng năng lực vật lí của mình.

ƠN

giáo dục giúp học sinh được sáng tạo, đặc biệt thể hiện được cũng như được bồi Dạy học STEM giúp học sinh hình thành và vận dụng tốt kiến thức liên môn, kết hợp nhiều môn học: Vật lí, Toán học, Công nghệ, Kỹ thuật,... vào giải quyết vấn

NH

đề mà các em gặp phải trong quá trình hoàn thành nhiệm vụ học tập, từ đó giúp tư duy khoa học của các em nhạy bén hơn. Tuy nhiện, khó khăn của dạy học STEM là cần nhiều thời gian và đòi hỏi cơ sở vật chất phải được trang bị tốt hơn so với dạy

Y

học truyền thống.

Qua quá trình thực nghiệm sư phạm tổ chức dạy học theo định hướng STEM về

QU

“Động cơ điện” chương trình vật lí 11 (Chương trình vật lí 11 theo chương trình vật lí - 2018) ở trường THPT Nguyễn Khuyến, Bình Lục, Hà Nam hình thức tổ chức và phương pháp dạy học như đã dự kiến, đặc biệt là qua kết quả mà HS biểu hiện qua

M

các hoạt động thực nghiệm, chế tạo sản phẩm, chúng tôi nhận thấy việc tổ chức dạy học STEM theo hình thức hướng dẫn HS thiết kế, chế tạo là có hiệu quả. Nội dung

KÈ

của dạy học STEM đã khắc phục được những nhược điểm trong dạy học truyền thống.

HS được tự thiết kế, chế tạo các sản phẩm. Qua đó, HS được rèn luyện các kĩ năng tổng hợp thông tin, khả năng ngôn ngữ và phát triển tư duy… góp phần nâng cao chất

DẠ Y

lượng giáo dục.

91

AL

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 1. Kết luận

CI

Thông qua quá trình nghiên cứu luận văn thực hiện mục đích và phạm vi nghiên cứu, chúng tôi đã đạt được những kết quả sau:

Vận dụng thành công cơ sở lý luận về đổi mới phương pháp dạy và học thông

FI

qua xây dựng chủ đề STEM “Động cơ điện” trong dạy học Vật lí 11, qua đó chúng

OF

tôi phát hiện ra được những khó khăn và hạn chế khi tổ chức dạy học STEM ở cấp Trung học phổ thông, cũng như ưu điểm của dạy học STEM so với dạy học truyền thống. Từ đó, chúng tôi đề xuất quy trình tổ chức dạy học STEM chủ đề “Động cơ điện” cho học sinh lớp 11 để giảm thiểu hạn chế của phương pháp dạy học truyền

ƠN

thống.

Qua các hoạt động học tập, chúng tôi đã hướng dẫn HS thiết kế và chế tạo thành công sản phẩm “Động cơ điện” vận dụng kiến thức về dòng điện, từ trường, lực từ,

NH

cảm ứng từ, từ những linh kiện điện, điện tử đơn giản, rẻ tiền, dễ kiếm, có thể tái chế để phục vụ trong dạy học, đồng thời bổ sung mẫu vật, dụng cụ, vật liệu cho phòng thực hành vật lí của nhà trường.

Y

Chúng tôi đã xây dựng được cách thức tổ chức dạy học STEM là hướng dẫn học sinh thiết kế, thi công chế tạo “Động cơ điện” và tổ chức cho học sinh báo cáo, giới

QU

thiệu sản phẩm của nhóm mình. Qua nhận xét, đánh giá của giáo viên, học sinh vận dụng các kiến thức đã học vào thực tiễn và đồng thời khắc phục những khó khăn, đề ra những phương án ứng dụng thiết thực và khoa học hơn.

M

Kết quả của quá trình thực nghiệm sư phạm cho thấy việc tổ chức dạy học STEM khi dạy học chủ đề “Động cơ điện” ở lớp 11, cấp THPT là khả thi và đạt được những

KÈ

mục tiêu đã đề ra. Tuy nhiên, do thời gian thực hiện đề tài còn hạn chế, ảnh hưởng tiêu cực của dịch bệnh COVID-19 đối với giáo dục nói riêng và kinh tế xã hội nói chung, tài liệu về dạy học STEM còn ít, cơ sở vật chất và kinh phí ở trường THPT

DẠ Y

chưa đáp ứng được yêu cầu... nên đề tài còn gặp những khó khăn như: Phương án thiết kế sản phẩm chưa đa dạng, sản phẩm học sinh làm ra có tính thẩm mỹ và tính chính xác chưa cao, chưa có thời gian và điều kiện thực hiện đề tài với nhiều đối tượng.

92

AL

2. Khuyến nghị

Để phát huy triệt để vai trò của việc tổ chức dạy học STEM khi dạy học chủ đề

CI

“Động cơ điện” nói riêng và dạy học chương trình Vật lí THPT nói chung, chúng tôi đề xuất thực hiện những nghiên cứu tiếp theo:

Giáo viên tổ chức thực nghiệm sư phạm với nhiều đối tượng học sinh ở nhiều

FI

lớp, nhiều cấp học khác nhau để có thể đánh giá một cách khách quan và tổng quát.

OF

Giáo viên kết hợp với phụ huynh tạo điều kiện cho học sinh có nhiều thời gian tập trung nghiên cứu về các thí nghiệm, nghiên cứu về ứng dụng thực tiễn của môn vật lí để cùng chế tạo ra những sản phẩm, thiết bị thí nghiệm phục vụ học tập bền, rẻ, đẹp và chính xác hơn.

ƠN

Điều cơ bản là giáo viên phải vận dụng quy trình tổ chức dạy học STEM về nhiều chủ đề với nhiều nội dung khác nhau trong chương trình để tạo hứng thú cho học sinh khi học bộ môn vật lí, nhằm tăng cường bồi dưỡng, phát triển năng lực vật

DẠ Y

KÈ

M

QU

Y

NH

lí cũng như các năng lực khác của học sinh.

93

AL

TÀI LIỆU THAM KHẢO

CI

Bộ giáo dục và đào tạo (2018), Chương trình giáo dục phổ thông môn vật lí

1.

năm 2018- Tháng 12 năm 2018.

FI

Bộ giáo dục và đào tạo (2017), Hội thảo giáo dục STEM trong trường phổ

2.

thông Việt Nam. trong trường trung học (lưu hành nội bộ).

OF

Bộ giáo dục và đào tạo (2018), Tài liệu hội thảo, Định hướng giáo dục STEM

3.

Bộ giáo dục và đào tạo (2019), Tài liệu tập huấn, Xây dựng và thực hiện các

4.

chủ đề giáo dục STEM trong trường trung học (lưu hành nội bộ).

Bộ giáo dục và đào tạo (2019), Tập huấn cán bộ quản lý, giáo viên về xây

ƠN

5.

dựng chủ đề giáo dục STEM trong giáo dục trung học (lưu hành nội bộ).

Chỉ thị số 16/CT-TTgcủa Thủ tướng Chính phủ (04/5/2017), Về việc tăng

6.

NH

cường năng lực tiếp cận cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ 4.

Nghị quyết số 29-NQ/TW (04/11/2013), Nghị quyết hội nghị Trung ương 8

7.

khóa XI về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo.

Nghị quyết số 52-NQ/TW của Bộ Chính trị (27/9/2019), Vềmột số chủ trương,

Y

8.

chính sách chủ động tham gia cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư.

QU

Nguyễn Văn Biên, Tưởng Duy Hải (đồng chủ biên), Trần Minh Đức, Nguyễn

9.

Văn Hạnh, Chu Cẩm Thơ, Nguyễn Anh Thuấn, Đoàn Văn Thược, Trần Bá Trình

Nam. 10.

M

(2019), Giáo dục STEM trong nhà trường phổ thông, nhà xuất bản Giáo Dục Việt Ngô Diệu Nga (2015), bài giảng Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh

KÈ

trong dạy học vật lí phổ thông, Đại học sư phạm Hà Nội.

11.

Nguyễn Thanh Nga (chủ biên), Phùng Việt Hải, Nguyễn Quang Linh, Hoàng

Phước Muội, Thiết kế và tổ chức chủ đề giáo dục STEM cho học sinh trung học cơ

DẠ Y

sở và trung học phổ thông, Trường đại học sư phạm thành phố Hồ Chí Minh.

12.

Dương Xuân Quý (2018), bài giảng chuyên đề Phương pháp nghiên cứu khoa

học dạy học Vật lí, Đại học sư phạm Hà Nội.

94

AL

Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Xuân Quế (2002), Phương

13.

pháp dạy học vật lí ở trường THPT, nhà xuất bản ĐHSP Hà Nội.

CI

Đỗ Hương Trà (chủ biên), Nguyễn Văn Biên, Tưởng Duy Hải, Phạm Xuân

14.

Quế, Dương Xuân Quý (2019), Dạy học phát triển năng lực môn vật lí trung học phổ

FI

thông, Nhà xuất bản Đại Học Sư Phạm.

15.

https://dayhocvatli.wordpress.com/2018/03/24/sach-stem-thiet-ke-va-to-

OF

chuc-chu-de-giao-duc-stem-cho-hoc-sinh-trung-hoc-co-so-va-trung-hoc-pho-thong.

Wikipedia, “wikipedia”,[trực tuyến]. Avialable:

16.

https://vi.wikipedia.org/wiki/Ng%C3%A0nh_STEM

Đỗ VănTuấn, “vtc.vn”, 25 5 2014. [Online]. Available: http://vtc.vn/nha-

17.

ƠN

khoa-hoc-viet-noi-ve-su-than-ky-cua-giao-duc-stem-d158066.html. [Accessed 20 4 2018].

https://tusach.thuvienkhoahoc.com/wiki/Xác_định_các_năng_lực_chung_cốt

18.

Nguyễn Thành Hải, “Từ giáo dục STEM đến Giáo dục STEAm: Những gợi

19. ý

NH

_lõi_và_chuyên_biệt_của_môn_Vật_lí_cấp_THPT cho

đổi

mới

giáo

dục

Việt

Nam,”

15

7

2016.

[Online].

Y

Available:http://sinhvienusa.org/2016/07/17ms05-bai-du-thi-htnm4-giao-ducsteam/#ftn1.

Nguyễn Thành Hải, “Giáo dục STEM su hướng của giáo dục thế giới.”14 7

QU

20.

2017. [trực tuyến]. Available:http://tuoitre.vn/giao-duc-stem-su-huong-cua-giaoduc-the-gioi-1351766.htm.

Đỗ Đức Thái, “Việt Nam học được gì từ giáo dục STEM?,” 27 7 2017.

M

21.

[Online]. Available: http://dantri.com.vn/giao-duc-khuyen-hoc/viet-nam-hoc-duoc-

DẠ Y

KÈ

gi-tu-giao-duc-stem-20170727085028452.htm.

95

AL

PHỤ LỤC PHỤ LỤC 1

CI

PHIẾU KHẢO SÁT VỀ VAI TRÒ VÀ THỰC TRẠNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬT LÍ CỦA HỌC SINH VÀ VIỆC TRIỂN KHAI GIÁO DỤC STEM TRONG GIẢNG DẠY CỦA GIÁO VIÊN

FI

Kính chào quý thầy (cô)!

OF

Nhóm nghiên cứu của trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 chúng tôi sau khi nghiên cứu và thiết kế phiếu khảo sát này xin được gửi tới quý thầy (cô). Chúng tôi rất mong được sự hợp tác và giúp đỡ của quý thầy (cô) nhằm thu thập thông tin về vai trò của năng lực vật lí và thực trạng phát triển năng lực vật lí của học sinh cùng

ƠN

với việc triển khai giáo dục STEM vào giảng dạy của quý thầy (cô) hiện nay như thế nào, có khó khăn, thuận lợi gì. Rất mong quý thầy (cô) hợp tác thực hiện khảo sát để chúng tôi hoàn thiện tốt đề tài.

NH

Thông tin quý thầy (cô) cung cấp chỉ được dùng cho mục đích nghiên cứu trên mà không nhằm mục đích gì khác.

Chân thành cảm ơn sự hợp tác của quý thầy (cô)!

Y

Họ và tên:………………………………………………………............. Đơn vị công tác:………………………………………………………...

QU

Số năm công tác:.……………………………………………………….

Xin thầy (cô) vui lòng cho ý kiến của mình về một số vấn đề sau bằng việc khoanh tròn trước câu trả lời mà thầy (cô) thấy phù hợp.

M

I. PHẦN MỘT: KHẢO SÁT VỀ VAI TRÒ VÀ THỰC TRẠNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬT LÍ CỦA HỌC SINH TRONG QUÁ TRÌNH GIẢNG DẠY CỦA

KÈ

GIÁO VIÊN

Câu 1: Thầy (cô) có quan niệm như thế nào về phát triển năng lực vật lí cho học sinh?

A. Rất cần thiết

DẠ Y

B. Cần thiết C. Bình thường D. Không cần thiết

Câu 2: Ý nghĩa của việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy

học vật lí là: A. Giúp học sinh hiểu bài và ghi nhớ kiến thức lâu C. Rèn thói quen phát hiện vấn đề và tự giải quyết vấn đề D. Cả ba phương án trên

CI

B. Giúp học sinh mở rộng kiến thức, biết vận dụng kiến thức

AL

96

FI

Câu 3: Thầy (cô) cho nhận xét về năng lực giải quyết vấn đề của đa số HS hiện nay?

OF

A. Rất yếu B. Bình thường C. Tốt D. Rất tốt vấn đề cho học sinh?

A. Thiết kế logic bài học hợp lí

NH

B. Đổi mới phương pháp dạy học

ƠN

Câu 4: Thầy (cô) cho biết đã sử dụng biện pháp nào để rèn luyện năng lực giải quyết

C. Sử dụng các câu hỏi giúp học sinh phát hiện vấn đề D. Kiểm tra đánh giá và động viên kịp thời những hoạt động sáng tạo của HS

Y

E. Tăng cường thực hành, thí nghiệm

QU

II. PHẦN HAI: VIỆC TRIỂN KHAI GIÁO DỤC STEM TRONG QUÁ TRÌNH GIẢNG DẠY CỦA GIÁO VIÊN Câu 1: Thầy (cô) đã từng tìm hiểu, nghiên cứu hay giảng dạy “giáo dục STEM” chưa?

M

A. Lần đầu nghe B. Đã tìm hiểu nhưng chưa áp dụng

KÈ

C. Đã thực hiện giảng dạy một vài chủ đề D. Đã thực hiện giảng dạy nhiều chủ đề

Câu 2: Quan điểm của thầy (cô) về giáo dục STEM là:

DẠ Y

A. Quan điểm dạy học tích hợp của bốn lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán

B. Quan tâm đến các môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán C. Quan điểm dạy học tích hợp từ hai lĩnh vực về Khoa học, Công nghệ, Kỹ

97

AL

thuật và Toán trở lên

D. Viết tắt của các từ Khoa học (S), Công nghệ (T), Kỹ thuật (E) và Toán (M)

CI

Câu 3: Theo thầy (cô) thì mục tiêu của giáo dục STEM là:

A. Bồi dưỡng và phát triển năng lực đặc thù các môn học thuộc về STEM (Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán) cho học sinh

FI

B. Bồi dưỡng và phát triển các năng lực cốt lõi, các kỹ năng cần thiết để đáp C. Định hướng nghề nghiệp cho học sinh

OF

ứng yêu cầu đổi mới của thời 4.0

D. Đào tạo học sinh thành những nhà khoa học, kỹ sư cơ khí, kỹ sư công nghệ Câu 4: Khi được học theo các chủ đề giáo dục STEM, học sinh thường:

ƠN

A. Rất hứng thú B. Hứng thú C. Bình thường

NH

D. Không hứng thú

Câu 5: Theo thầy (cô) khi tổ chức dạy học theo các chủ đề giáo dục STEM trong dạy học bộ môn vật lí sẽ:

Y

A. Giúp giáo viên nâng cao trình độ

QU

B. Tạo hứng thú học tập cho học sinh C. Lấy học sinh làm trung tâm D. Tăng cường khả năng phát hiện và giải quyết vấn đề cho học sinh Câu 6: Khi dạy học theo định hướng giáo dục STEM thì thầy (cô) gặp phải những

M

khó khăn gì?

A. Cơ sở vật chất, phương tiện dạy học STEM chưa đáp ứng được nhu cầu dạy

KÈ

học

B. Chưa có nhiều tài liệu về giáo dục STEM ở Việt Nam C. Giáo viên mất nhiều thời gian chuẩn bị

DẠ Y

D. Cả ba phương án trên Xin chân thành cảm ơn quý thầy (cô)!

98

AL

PHỤ LỤC 2

PHIẾU ĐIỀU TRA HỌC SINH VỀ SỰ HỨNG THÚ VỚI MÔN HỌC VẬT LÍ

CI

VÀ NHẬN THỨC VỀ VAI TRÒ CỦA NĂNG LỰC VẬT LÍ

Em vui lòng cho ý kiến của mình về một số vấn đề sau bằng việc khoanh tròn trước câu trả lời mà em thấy phù hợp.

FI

Câu 1: Em có yêu thích môn vật lí không?

OF

A. Rất thích B. Thích C. Bình thường Câu 2: Môn vật lí là môn học:

ƠN

D. Không thích

A. Môn khoa học tự nhiên gắn liền với thực tiễn cuộc sống

NH

B. Có ý nghĩa đối với cuộc sống

C. Không quan trọng lắm đối với cuộc sống D. Không liên quan gì đến thực tiễn

Câu 3: Em có thái độ như thế nào khi phát hiện các vấn đề mâu thuẫn với những điều

Y

đã biết, đã học trong câu hỏi, bài tập mà giáo viên giao cho?

QU

A. Rất hứng thú, phải tìm hiểu bằng mọi cách B. Hứng thú, muốn tìm hiểu C. Thấy lạ nhưng không có hứng thú tìm hiểu D. Không quan tâm

M

Câu 4: Em đã nghe và biết về năng lực vật lí chưa? Nếu đã biết thì em thấy có cần

KÈ

thiết phải hình thành và phát triển năng lực vật lí của học sinh không?

A. Em đã biết và thấy rất cần thiết B. Em đã biết và thấy cần thiết

DẠ Y

C. Em chưa biết D. Em đã biết và thấy không cần thiết

Câu 5: Em đã nghe và biết về giáo dục STEM. Theo em trong học tập môn vật lí thì các chủ đề STEM có nghĩa là:

99

hoạt động/quy trình chế tạo một sản phẩm nào đó để thực hiện

AL

A. Giáo viên giao cho học sinh nhiệm vụ tìm hiểu nguyên lí cấu tạo/nguyên tắc

CI

B. Học sinh tự tìm tòi, nghiên cứu vấn đề vật lí mà mình quan tâm C. Học sinh tham quan các công trình liên quan đến môn vật lí

FI

D. Học sinh tiến hành làm các thí nghiệm vật lí theo hướng dẫn

Câu 6: Thầy (cô) của các em có tổ chức hoạt động học tập theo chủ đề giáo dục

OF

STEM trong dạy học bộ môn vật lí không?

A. Thường xuyên B. Thỉnh thoảng

ƠN

C. Chưa bao giờ

Câu 7: Các em có hứng thú khi tham gia học tập theo chủ đề STEM trong học tập vật lí không?

NH

A. Rất thích B. Thích C. Bình thường D. Không hứng thú

QU

môn vật lí?

Y

Câu 8: Theo em, nghĩa của học tập theo chủ đề giáo dục STEM trong dạy học bộ

A. Phát triển nhiều năng lực cho học sinh B. Phát triển khả năng quan sát, thực hành cho học sinh

M

C. Vận dụng các kiến thức vật lí và nhiều môn học khác vào bồi dưỡng kiến thức cho học sinh, gắn kiến thức sách vở vào thực tiễn

KÈ

D. Cả 3 phương án trên

Câu 9: Thuận lợi và khó khăn mà em gặp phải khi học tập vật lí theo các chủ đề giáo dục STEM:

DẠ Y

Thuận lợi:

A. Phát huy hết khả năng sáng tạo, năng động của học sinh B. Thấy được mối liên hệ giữa kiến thức vật lí với thực tiễn từ đó cảm thấy môn vật lí bổ ích và thú vị

100

AL

C. Dễ nhớ kiến thức, giải thích được nhiều vấn đề gặp phải trong thực tiễn D. Cả 3 phương án trên A. Cần đầu tư thời gian B. Nguồn tài liệu tham khảo ít C. Nhiều khác biệt so với cách học truyền thống

DẠ Y

KÈ

M

QU

Y

NH

ƠN

OF

D. Cả 3 phương án trên

FI

CI

Khó khăn:

PHỤ LỤC 3

AL

101

TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN HỌC SINH TRONG VIỆC THIẾT KẾ

CI

ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU ĐƠN GIẢN I. Vật liệu và dụng cụ chế tạo 1. Vật liệu

FI

- Pin 9V; 1 cánh quạt mô hình

OF

- 1 trục quay, miếng nhôm - 1 số viên nam châm - 1 cuộn dây đồng 0.2mm - 0.5m dây điện 0,5mm.

ƠN

- 1 công tắc - Giá đỡ 2. Dụng cụ

NH

- Băng dính - 1 tua vít - 1 súng bắn keo.

Y

- 1 kéo.

1. Cấu tạo

QU

II. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của động cơ điện - Nguồn điện: pin 9V ( hoặc sạc dự phòng, …)

DẠ Y

KÈ

M

- Sơ đồ cấu tạo:

102

AL

2. Hoạt động

Động cơ điện gồm 2 khung dây xếp đan xen ( có thể dùng 1 khung dây hoặc 3,

CI

4 khung dây). Dòng điện từ pin qua chổi than tiếp xúc với cổ góp và đi qua khung dây. Khung dây có dòng điện đi qua dưới tác dụng của từ trường, lực từ làm quay

FI

khung dây. Trục quay của khung dây làm động cơ quay. Điều khiển động cơ bằng cách tắt bật công tắt.

Bước 1: Vẽ sơ bộ bản thiết kế và vẽ sơ đồ lắp ráp

OF

III. Các bước thiết kế, chế tạo

Bước 2: Lựa chọn linh kiện, vật liệu và dụng cụ chế tạo, ưu tiên các linh kiện và vật liệu tái chế, để tìm và tiết kiệm chi phí.

ƠN

Hầu hết các vật liệu có thể tận dụng từ các vật dụng không sử dụng nữa.

Bước 3: Hoàn thiện các bộ phận của sản phẩm giáo dục: động cơ điện Bước 4: Lắp đặt hệ thống động cơ điện theo sơ đồ đã thiết kế. Kiểm tra tính an

NH

toàn của hệ thống tại các mối nối trên mạch điện.

Bước 5: Thử nghiệm sản phẩm, điều chỉnh tới khi thấy hệ thống động cơ điện quay ổn định, đảm bảo tính thẩm mỹ và an toàn.

QU

1. Kế hoạch hoạt động

Y

IV. Hồ sơ học tập Pha hoạt động Hoạt động 1.

Thời gian Tiết 1+2: 90 phút tại phòng học bộ

ứng từ

M

Tìm hiểu kiến thức mới về lực từ, cảm môn.

Hoạt động 2.

1 tuần tìm hiểu mở rộng tại nhà.

KÈ

Nghiên cứu kiến thức nền về động cơ điện và đề xuất giải pháp.

Hoạt động 3.

DẠ Y

Lựa chọn giải pháp: Trình bày và bảo vệ phương án thiết kế động cơ điện

Tiết 3: 45 phút tại lớp học.

103

1 tuần (học sinh làm việc nhóm tại

Chế tạo động cơ điện theo phương án

nhà).

AL

Hoạt động 4.

CI

thiết kế, thử nghiệm, đánh giá, hoàn thiện sản phẩm.

Hoạt động 5.

FI

Tiết 4: 45 phút tại lớp học.

Báo cáo sản phẩm, chia sẻ, thảo luận

OF

và điều chỉnh.

2. Tiêu chí đánh giá sản phẩm Tiêu chí

Điểm tối đa

ƠN

STT

Có đầy đủ các bộ phận của động cơ điện: Chổi 1

than, cổ góp, rotor, sator, nguồn, nam châm tạo ra

2

NH

từ trường

2

Dễ dàng thay thế linh kiện

2

3

Nhỏ gọn, dễ lắp đặt

1

Tiết kiệm chi phí (50000đ trở xuống), tiết kiệm

QU

Y

4 5 6

1

Thay đổi tốc độ động cơ

2

Có tính thẩm mỹ

1

KÈ

3. Nhật kí học tập SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HÀ NAM

TRƯỜNG THPT NGUYỄN KHUYẾN- BÌNH LỤC

DẠ Y

1

An toàn cho người sử dụng

M

7

điện

****** NHẬT KÍ HỌC TẬP THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU

AL

104

Tên nhóm:...................................................

CI

Lớp:.............................................................

A. TỔ CHỨC NHÓM A.1. Tên nhóm:

STT

Họ và tên

Vai trò

OF

A.2. Danh sách thành viên và phân công nhiệm vụ

FI

Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Thuỳ Linh

Nhóm trưởng

2

Thư kí

ƠN

1

Nhiệm vụ

3

Thành viên

4

NH

5

Y

6

STT

QU

B. KẾ HOẠCH THỰC HIỆN

Hoạt động

KÈ

2

M

1

3

DẠ Y

4

Sản phẩm dự kiến

Thời gian

DẠ Y

M

KÈ Y

QU ƠN

NH

CI

FI

OF

5

..

AL

105

106

AL

PHỤ LỤC 4. CÁC PHIẾU HỌC TẬP Phiếu học tập số 1.

CI

1. Một đoạn dây AB mang dòng điện đặt trong từ trường đều sẽ chịu tác dụng của lực từ. Lực từ F tác dụng lên dây AB có phương như thế nào? Có chiều phụ thuộc vào những yếu tố nào?

FI

2. Chiều của lực từ F có mối liên hệ như thế nào với chiều dòng điện và chiều đường

OF

sức từ?

3. Đề xuất phương án thí nghiệm kiểm tra dự đoán về phương, chiều của lực từ tác dụng lên dây dẫn mang dòng điện.

Thực hiện thí nghiệm:

Y

NH

ƠN

4. Bố trí thí nghiệm như hình:

QU

+ Cho dòng điện vào dây dẫn AB, quan sát , ghi nhận hướng chuyển động của AB. + Đổi chiều dòng điện, quan sát , ghi nhận hướng chuyển động của AB. + Đổi chiều từ trường, quan sát , ghi nhận hướng chuyển động của AB.

DẠ Y

KÈ

M

Nêu nhận xét từ kết quả thí nghiệm

107

AL

Phiếu học tập số 2.

- Tiến hành thí nghiệm khảo sát sự phụ thuộc của lực từ vào cường độ dòng điện

CI

đặt trong từ trường, giữ nguyên góc α và chiều dài đoạn dây dẫn AB nằm trong từ trường, chọn l = 4 cm). lực từ tác dụng lên AB vào bảng số liệu thí nghiệm.

Lần TN

I

F

(A)

(N)

ƠN

1 2 3

NH

4

KÈ

M

QU

Y

-Nhận xét mối liên hệ giữa F và I

DẠ Y

OF

 = 90o , l = 4cm

FI

- Thay đổi cường độ dòng điện qua đoạn dây dẫn, ghi lại độ lớn tương ứng của

F/I

108

AL

Phiếu học tập số 3.

- Tiến hành thí nghiệm khảo sát sự phụ thuộc của lực từ vào chiều dài dây dẫn

CI

mang dòng điện đặt trong từ trường, giữ nguyên góc α và cường độ dòng điện

- Thay đổi chiều dài của đoạn dây AB, mỗi lần thay đổi ghi lại độ lớn của lực từ

Lần TN

l

F

(cm)

(N)

1

3 4

NH

-Nhận xét mối liên hệ giữa F và l

ƠN

2

F/l

OF

 = 90o , I = 2 A

FI

tác dụng lên AB vào bảng số liệu thí nghiệm.

Phiếu học tập số 4.

- Tiến hành thí nghiệm 3. Khảo sát sự phụ thuộc của lực từ vào góc lệch, giữ nguyên cường độ dòng điện I = 2 A và chiều dài l = 2 cm của đoạn dây AB.

QU

bảng số liệu thí nghiệm.

Y

-Thay đổi góc α, mỗi lần thay đổi ghi lại độ lớn của lực từ tác dụng lên AB vào

Lần

KÈ

M

TN

I = 2 A, l = 2cm  (o)

1 2 3 4

DẠ Y

-Nhận xét mối liên hệ giữa F và l

F (N)

F / sin 

109

AL

PHỤ LỤC 5. CÁC PHIẾU ĐÁNH GIÁ

CI

Phiếu đánh giá số 1 ĐÁNH GIÁ SƠ ĐỒ THIẾT KẾ CỦA SẢN PHẨM

STT

Điểm

Tiêu chí

1

Sơ đồ rõ ràng, đúng nguyên lý

3

2

Trình bày rõ ràng, đúng nguyên lý

3

hoạt động của động cơ điện Giải thích rõ ràng đặc điểm, vị trí

Ghi chú

ƠN

3

Điểm

OF

tối đa

FI

Tên nhóm:

2

lắp đặt, vai trò của từng thiết bị trong mô hình động cơ điện

Báo cáo hấp dẫn, rõ ràng, đầy đủ và sinh động

2

10

QU

Y

Tổng điểm

NH

4

Phiếu đánh giá số 2

ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM

Tiêu chí

KÈ

STT

M

Tên nhóm:

1

Có đầy đủ các bộ phận của động cơ

Điểm tối đa 3

điện: Chổi than, cổ góp, rotor, sator, nguồn, nam châm tạo ra từ trường.

Dễ dàng thay thế linh kiện.

2

3

Nhỏ gọn, dễ lắp đặt.

1

DẠ Y

2

Điểm

Ghi chú

110 Tiết kiệm chi phí (50000đ trở

1

AL

4

An toàn cho người sử dụng

1

6

Thay đổi tốc độ động cơ

1

7

Có tính thẩm mỹ

1

Tổng điểm

FI

5

CI

xuống), tiết kiệm điện

OF

10

Phiếu đánh giá số 3

Tên nhóm: Các yêu cầu

Điểm

Điểm đạt được

Tự

Nhóm. Nhóm Nhóm.

đánh

. ..

giá

Đánh

NH

tối đa

ƠN

BẢNG ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HIỆN CẢ CHỦ ĐỀ

QU

Nội dung

Y

Thuyết trình

Thực hiện đúng các nhiệm vụ

Khai thác thông tin chính

20 5

5

M

xác, đa dạng

KÈ

Kiến thức chặt chẽ, chính

10

xác

Hình thức

10

Các slide rõ ràng, sáng tạo,

5

DẠ Y

liên kết chặt chẽ, không mắc lỗi hiệu ứng, lỗi chính tả. Hình ảnh, video kèm

giá

...

. ..

Đánh Đánh giá

giá

GV đánh giá

111

AL

theo đúng với nội dung của chủ đề giáo dục 5

CI

Slide đầu, cuối thể hiện đúng với mẫu bài giảng (tên chủ

FI

đề, ngày tháng, lời cảm ơn, nguồn dẫn…)

20

Chuẩn thời gian quy định

5

Nội dung logic, mạch lạc và

10

OF

Trình bày

Trả lời được câu hỏi của

5

giáo viên và của nhóm khác đưa ra

NH

Tổng điểm

ƠN

thuyết phục

50

Sản phẩm

Nội dung

20 10

Y

Mô hình được lắp ráp đầy

QU

đủ, chính xác các bộ phận

Sản phẩm hoạt động tốt, ổn Hình thức

10

M

định

10

Đảm bảo khoa học, an toàn

5

Gọn nhẹ, tiện dụng, dễ sử

5

KÈ

điện, có tính thẩm mỹ

20

Chuẩn thời gian quy định

4

Logic, mạch lạc và thuyết

4

dụng và tiết kiệm

DẠ Y

Trình bày

phục

112 Hiểu rõ cấu tạo và nguyên

AL

4

lý hoạt động của sản phẩm Trình bày hợp lý, gắn với

CI

4

ứng dụng thực tiễn cuộc Trả lời được câu hỏi của

FI

sống 4

OF

giáo viên và của nhóm khác đưa ra Tổng điểm

50

Tổng điểm thực hiện chủ

100

ƠN

đề

Điểm của mỗi nhóm bằng trung bình cộng điểm tự đánh giá, các nhóm khác đánh giá và của giáo viên đánh giá kết quả thực hiện chủ đề của nhóm đó.

NH

Xếp loại nhóm:

+ Loại giỏi: Tổng điểm từ 80 điểm trở lên + Loại khá: Tổng điểm từ 65 điểm đến dưới 80 điểm

Y

+ Loại trung bình: Tổng điểm từ 50 điểm đến dưới 65 điểm

QU

+ Loại yếu: Tổng điểm dưới 50 điểm

Phiếu đánh giá số 4

M

BẢNG ĐÁNH GIÁ HOẠT ĐỘNG NHÓM CỦA MỖI CÁ NHÂN

KÈ

Tiêu chí

DẠ Y

Họ và tên

Sự

Đưa

Tạo

Đóng

Hoàn

Tổng

nhiệt

ra ý

môi

góp

thành

điểm

tình

kiến, ý

trường

vào sự

nhiệm

(100)

(20)

tưởng

thân

đoàn

vụ (20)

mới

thiện

kết

(20)

(20)

(20)

DẠ Y

M

KÈ Y

QU ƠN

NH

CI

FI

OF

AL

113