Luận Văn Thạc Sĩ Về Tổ Chức Dạy Học Các Định Luật Bảo Toàn Vật Lý 10 Theo Định Hướng STEM

Luận văn thạc sĩ luật học phân tích tổ chức dạy học chương các định luật bảo toàn vật lý 10 theo định hướng giáo dục stem, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải pháp

• Tác giả: Huỳnh Thị Mỹ Duyên
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thanh Nga
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Sư Phạm Vật Lý
• Đề tài: Tổ Chức Dạy Học Các Định Luật Bảo Toàn - Vật Lý 10 Theo Định Hướng STEM
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
• MỞ ĐẦU
• 0.1. Lý do chọn đề tài
• 0.2. Mục đích nghiên cứu
• 0.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 0.3.1. Đối tượng nghiên cứu
• 0.3.2. Phạm vi nghiên cứu
• 0.4. Giả thuyết khoa học
• 0.5. Nhiệm vụ nghiên cứu
• 0.6. Phương pháp nghiên cứu
• 0.7. Những đóng góp của đề tài
• 0.8. Cấu trúc của đề tài
• 1. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM
• 1.1. Giáo dục STEM
• 1.1.1. Khái niệm STEM
• 1.1.2. Giáo dục STEM là mô hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn
• 1.2. Các mức độ áp dụng giáo dục STEM
• 1.3. Mục tiêu giáo dục STEM
• 1.4. Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM
• 1.5. Tính tích cực của HS trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM
• 1.5.1. Định nghĩa tính tích cực
• 1.5.2. Biểu hiện tính tích cực của HS trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM
• 2. CHƯƠNG 2: TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN – VẬT LÝ 10 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM
• 2.1. Phân tích nội dung kiến thức chương “Các định luật bảo toàn – Vật lý 10”
• 2.2. Mục tiêu dạy học theo chuẩn kiến thức, kỹ năng
• 2.3. Nội dung kiến thức
• 2.4. Xây dựng chủ đề Trạm phong điện mini
• 2.4.1. Mô tả chủ đề
• 2.4.2. Mục tiêu chủ đề
• 2.4.3. Các yếu tố lĩnh vực STEM trong chủ đề
• 2.4.4. Tiến trình dạy học
• 2.5. Xây dựng chủ đề Máy bay động cơ dây thun
• 2.5.1. Mô tả chủ đề
• 2.5.2. Mục tiêu chủ đề
• 2.5.3. Các yếu tố lĩnh vực STEM trong chủ đề
• 2.5.4. Tiến trình dạy học
• 2.6. Công cụ đánh giá dạy học theo định hướng giáo dục STEM
• 2.7. Tiêu chí đánh giá tính tích cực của HS trong dạy học theo định hướng STEM
• 2.8. Tiêu chí đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của HS trong dạy học theo định hướng STEM
• 2.9. Đánh giá mức độ nắm vững kiến thức
• 3. CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
• 3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm
• 3.2. Đối tượng thực nghiệm sư phạm
• 3.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm
• 3.4. Những thuận lợi và khó khăn gặp phải khi tiến hành thực nghiệm sư phạm
• 3.5. Kế hoạch thực nghiệm sư phạm
• 3.6. Phân tích diễn biến thực nghiệm sư phạm
• 3.6.1. Giai đoạn 1: Thông báo dự án thiết kế sản phẩm theo định hướng giáo dục STEM cho học sinh
• 3.6.2. Giai đoạn 2: Tổ chức tiến trình dạy học
• 3.6.3. Giai đoạn 3: Kiểm tra và đánh giá kết quả tiến trình dạy học
• 3.7. Đánh giá kết quả TNSP
• 3.7.1. Đánh giá tính tích cực
• 3.7.2. Đánh giá năng lực giải quyết vấn đề
• 3.7.3. Đánh giá định lượng
• 3.8. Đánh giá chung về việc tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM trong dạy học chương “Các định luật bảo toàn”
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Cơ sở lý luận về dạy học theo định hướng giáo dục STEM

Giáo dục STEM là một mô hình giáo dục hiện đại, tích hợp các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. Mô hình này không chỉ giúp học sinh (HS) phát triển kiến thức mà còn rèn luyện kỹ năng giải quyết vấn đề thực tiễn. Theo định hướng giáo dục STEM, việc dạy học không chỉ dừng lại ở lý thuyết mà còn kết hợp với thực hành, giúp HS nhận thức rõ hơn về mối liên hệ giữa kiến thức và ứng dụng trong cuộc sống. Việc áp dụng giáo dục STEM trong dạy học Vật lý 10, đặc biệt là chương Các định luật bảo toàn, sẽ giúp HS phát huy tính tích cực và năng lực giải quyết vấn đề. Điều này phù hợp với yêu cầu đổi mới giáo dục hiện nay, nhằm tạo ra nguồn nhân lực chất lượng cao cho xã hội.

1.1. Giáo dục STEM

STEM là viết tắt của Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. Mô hình giáo dục này giúp HS áp dụng kiến thức vào thực tiễn, phát triển năng lực giải quyết vấn đề. Giáo dục STEM không chỉ là việc học các môn học riêng lẻ mà còn là sự kết hợp giữa lý thuyết và thực hành. Việc tổ chức dạy học theo định hướng STEM sẽ giúp HS nhận thức rõ hơn về vai trò của các lĩnh vực này trong cuộc sống hàng ngày. Điều này không chỉ nâng cao hứng thú học tập mà còn giúp HS phát triển tư duy phản biện và khả năng sáng tạo.

1.2. Tính tích cực của HS trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM

Tính tích cực của HS trong dạy học STEM được thể hiện qua sự chủ động, tự giác trong việc học tập. HS không chỉ tham gia vào các hoạt động học tập mà còn tích cực tìm kiếm kiến thức mới, trao đổi thông tin và hợp tác với bạn bè. Những biểu hiện này không chỉ giúp HS phát triển kỹ năng mà còn tạo ra môi trường học tập tích cực. Việc phát huy tính tích cực của HS trong dạy học STEM là rất quan trọng, vì nó không chỉ giúp HS nắm vững kiến thức mà còn rèn luyện các kỹ năng cần thiết cho tương lai.

II. Tổ chức dạy học chương Các định luật bảo toàn Vật lý 10 theo định hướng giáo dục STEM

Chương Các định luật bảo toàn trong Vật lý 10 là một trong những nội dung quan trọng, giúp HS hiểu rõ về các khái niệm như năng lượng và các đại lượng bảo toàn. Việc tổ chức dạy học theo định hướng STEM cho chương này không chỉ giúp HS nắm vững kiến thức mà còn phát triển kỹ năng thực hành thông qua các hoạt động trải nghiệm. Các chủ đề như Trạm phong điện mini hay Máy bay động cơ dây thun sẽ giúp HS áp dụng lý thuyết vào thực tiễn, từ đó nâng cao khả năng giải quyết vấn đề. Việc xây dựng các chủ đề này cần chú ý đến các yếu tố STEM để đảm bảo tính liên kết và ứng dụng thực tiễn.

2.1. Phân tích nội dung kiến thức chương Các định luật bảo toàn

Nội dung chương Các định luật bảo toàn bao gồm các khái niệm cơ bản về năng lượng và các định luật bảo toàn. Việc phân tích nội dung này cần chú trọng đến mối liên hệ giữa lý thuyết và thực tiễn. HS cần hiểu rõ không chỉ về các định luật mà còn về ứng dụng của chúng trong đời sống hàng ngày. Việc tổ chức dạy học cần tạo ra môi trường học tập tích cực, khuyến khích HS tham gia vào các hoạt động thực hành, từ đó giúp các em phát triển tư duy phản biện và khả năng sáng tạo.

2.2. Tiến trình dạy học theo định hướng giáo dục STEM

Tiến trình dạy học theo định hướng giáo dục STEM cần được thiết kế một cách hợp lý, bao gồm các bước từ giới thiệu kiến thức mới đến thực hành và đánh giá. Việc tổ chức các hoạt động trải nghiệm sẽ giúp HS áp dụng kiến thức vào thực tiễn, từ đó nâng cao khả năng giải quyết vấn đề. Các hoạt động này cần được thiết kế sao cho phù hợp với đặc điểm của từng nhóm HS, nhằm phát huy tối đa tính tích cực và năng lực của các em trong quá trình học tập.

III. Thực nghiệm sư phạm

Thực nghiệm sư phạm là một phần quan trọng trong việc đánh giá hiệu quả của việc tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM. Qua thực nghiệm, có thể thu thập dữ liệu về mức độ hứng thú, tính tích cực và năng lực giải quyết vấn đề của HS. Việc phân tích kết quả thực nghiệm sẽ giúp xác định tính khả thi và hiệu quả của các phương pháp dạy học đã áp dụng. Điều này không chỉ giúp cải thiện chất lượng dạy học mà còn cung cấp thông tin quý giá cho việc điều chỉnh chương trình giảng dạy trong tương lai.

3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm

Mục đích của thực nghiệm sư phạm là đánh giá hiệu quả của việc tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM. Qua thực nghiệm, có thể xác định được mức độ hứng thú và tính tích cực của HS trong quá trình học tập. Điều này sẽ giúp giáo viên có cái nhìn rõ hơn về hiệu quả của các phương pháp dạy học đã áp dụng, từ đó có thể điều chỉnh và cải thiện chất lượng dạy học.

3.2. Đánh giá kết quả thực nghiệm

Đánh giá kết quả thực nghiệm cần được thực hiện một cách khoa học và khách quan. Các tiêu chí đánh giá cần được xác định rõ ràng, bao gồm mức độ hứng thú, tính tích cực và năng lực giải quyết vấn đề của HS. Việc phân tích kết quả sẽ giúp xác định được những điểm mạnh và điểm yếu trong quá trình dạy học, từ đó đưa ra các giải pháp cải thiện phù hợp. Điều này không chỉ giúp nâng cao chất lượng dạy học mà còn góp phần phát triển năng lực cho HS trong tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 1. Giáo dục STEM 1. Khái niệm STEM là một thuật ngữ viết tắt bằng tiếng Anh của bốn từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Mathematics (Toán học).

Trong đó, mối quan hệ giữa 4 yếu tố này có thể hiểu qua chu trình STEM được thiết kế theo chương trình giảng dạy của KnowAtom (Hình 1) [33]. Nhìn vào chu trình, chúng ta có thể hình dung mối quan hệ này như sau: Science là quy trình sáng tạo ra kiến thức khoa học; Engineering là quy trình sử dụng kiến thức khoa học để thiết kế công nghệ mới nhằm giải quyết các vấn đề; Toán là công cụ được sử dụng để thu nhận kết quả và chia sẻ kết quả đó với những người khác [1]. Như vậy, yếu tố Khoa học trong thuật ngữ STEM không chỉ bao gồm các môn khoa học như Vật lý, Hóa học, Sinh học và Khoa học trái đất mà còn bao hàm một quy trình khoa học để phát minh ra kiến thức mới từ yêu cầu của thực tiễn công nghệ trong đời sống. Tương tự, yếu tố Kỹ thuật không chỉ là những kiến thức về kỹ thuật mà còn bao hàm cả quy trình kỹ thuật để chế tạo ra công nghệ mới từ kiến thức khoa học của nhân loại.

Hiện nay thuật ngữ STEM được dùng trong hai ngữ cảnh khác nhau đó là ngữ cảnh giáo dục và ngữ cảnh nghề nghiệp [11]. Trong phạm vi đề tài, chúng tôi quan tâm đến ngữ cảnh giáo dục của thuật ngữ STEM. Chu trình STEM được thiết kế bởi chương trình dạy học của KnowAtom [33] Luan van 5 Giáo dục STEM là mô hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn, giúp HS áp dụng các kiến thức khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học vào giải quyết một số vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể [11]. Nếu xét dựa trên chu trình STEM được thiết kế bởi chương trình dạy học của KnowAtom, chúng ta còn có thể hiểu giáo dục STEM là một phương thức giáo dục nhằm trang bị cho HS những kiến thức khoa học gắn liền với ứng dụng của chúng trong thực tiễn, qua đó phát triển cho HS năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề cùng với những năng lực khác tương ứng, đáp ứng được yêu cầu của sự phát triển kinh tế – xã hội [1].

Các mức độ áp dụng giáo dục STEM Có nhiều mức độ áp dụng giáo dục STEM, tuy nhiên, chúng tôi muốn bàn đến ba mức độ áp dụng giáo dục STEM trong giáo dục phổ thông như sau [1]: - Dạy học các môn khoa học theo phương thức giáo dục STEM: có thể hiểu đây là một hình thức tổ chức giáo dục STEM phần lớn diễn ra trong nhà trường. Trong đó, những bài học và hoạt động giáo dục STEM sẽ được triển khai ngay trong quá trình dạy học các môn học STEM và nội dung luôn bám sát chương trình của các môn học thành phần. Như vậy, hình thức này không phát sinh thêm thời gian học tập. - Tổ chức các hoạt động trải nghiệm STEM: có thể hiểu đây là một hình thức từ việc tổ chức cho HS khám phá các thí nghiệm, ứng dụng khoa học, kỹ thuật trong thực tiễn đời sống sẽ biết được ý nghĩa của khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học đối với đời sống con người.

Qua hoạt động, không chỉ tăng hứng thú của HS đối với những môn học STEM mà còn tạo được sự quan tâm của xã hội tới giáo dục STEM. - Tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học, kỹ thuật: có thể hiểu đây là một hình thức được triển khai thông qua hoạt động nghiên cứu khoa học và tổ chức các cuộc thi sáng tạo khoa học kỹ thuật. Hoạt động này chỉ dành cho những HS có năng lực, sở thích và hứng thú với các hoạt động tìm tòi, khám phá khoa học, kỹ thuật giải quyết các vấn đề thực tiễn. Trong phạm vi đề tài, giáo dục STEM được áp dụng ở mức độ “dạy học các Luan van 6 môn khoa học theo phương thức giáo dục STEM” với môn học thành phần là môn Vật lý 10 (Cơ bản).

Mục tiêu giáo dục STEM Tùy thuộc vào bối cảnh từng quốc gia sẽ có những mục tiêu khác nhau về giáo dục STEM. Dưới góc độ giáo dục và vận dụng trong bối cảnh Việt Nam, mục tiêu giáo dục STEM bao gồm: phát triển năng lực đặc thù về STEM; phát triển năng lực cốt lõi; định hướng nghề nghiệp [11]. - Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học về STEM cho HS: có thể hiểu là phát triển những kiến thức, kỹ năng liên quan đến các môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. Không chỉ thế, HS còn phải vận dụng được các kiến thức, kỹ năng đó để giải quyết được vấn đề thực tiễn liên quan trong đời sống của chính các em và cộng đồng.

- Phát triển năng lực cốt lõi cho HS: có thể hiểu là phát triển những kỹ năng phù hợp để đáp ứng yêu cầu thách thức trong cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4 như năng lực giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực giao tiếp, năng lực sáng tạo. - Định hướng nghề nghiệp cho HS: có thể hiểu là thông qua giáo dục STEM, HS trang bị được những kiến thức, kỹ năng nền cơ bản cho việc học tập ở các bậc học cao hơn cũng như cho nghề nghiệp tương lai của các em, góp phần đào tạo ra nguồn nhân lực chất lượng cao trong thời kỳ hội nhập, đặt biệt là thời kỳ hội nhập công nghệ 4. Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM Đối với thực tiễn giáo dục Việt Nam hiện nay, việc đưa giáo dục STEM vào trường trung học mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp với định hướng đổi mới giáo dục phổ thông như đảm bảo giáo dục toàn diện; nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM; hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho HS; kết nối trường học với cộng đồng; hướng nghiệp, phân luồng [1]. - Đảm bảo giáo dục toàn diện: có thể hiểu là thông qua việc triển khai giáo dục STEM ở nhà trường, giúp cho các môn học như Toán, Khoa học, Công nghệ, Kỹ Luan van 7 thuật được quan tâm và đầu tư phát triển nhiều hơn.

- Nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM: có thể hiểu là thông qua việc vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn trong các dự án học tập của giáo dục STEM, HS sẽ được tự bản thân trải nghiệm và nhận ra mối liên hệ mật thiết của những kiến thức được học với cuộc sống, từ đó sẽ nâng cao được hứng thú học tập của các em. - Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho HS: có thể hiểu là thông qua việc thực hiện các nhiệm vụ trong dự án học tập STEM, HS sẽ làm quen dần với hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học, từ đó góp phần đáng kể vào quá trình hình thành, phát triển phẩm chất và năng lực của các em. - Kết nối trường học với cộng đồng: có thể hiểu là thông qua việc khai thác các nguồn lực (nhân lực và vật lực) để đảm bảo việc triển khai hiệu quả giáo dục STEM, nhà trường sẽ thường kết nối với các cơ sở giáo dục nghề nghiệp, đại học tại địa phương. Từ đây, trường học không chỉ gắn kết được với cộng đồng tại địa phương nói riêng và cả nước nói chung mà còn hướng tới giải quyết các vấn đề có tính đặc thù ở địa phương sinh sống.

- Hướng nghiệp, phân luồng: có thể hiểu là thông qua việc trải nghiệm trong các lĩnh vực STEM nhờ việc tổ chức tốt giáo dục STEM ở trường trung học, HS sẽ đánh giá được sự phù hợp, năng khiếu, sở thích của bản thân với những nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM. Cho nên, việc thực hiện tốt giáo dục STEM ở trường trung học cũng có thể nói là một trong những cách thức thu hút HS theo học, lựa chọn các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM, đây là những ngành nghề có nhu cầu cao về nguồn nhân lực trong cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư trên thế giới hiện nay. Tính tích cực của HS trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM 1. Định nghĩa tính tích cực Khi đề cập đến tính tích cực, có nhiều cách hiểu khác nhau như: - Theo V.Lênin: “Tính tích cực được xác định như là tổng các dấu hiệu đặc trưng cho sức mạnh bên trong với thành tích đã thành hiện thực”.

Luan van 8 - Theo từ điển Tiếng Việt (Hoàng Phê chủ biên, 1994), “Tích cực là có ý nghĩa, có tác dụng khẳng định, tác dụng thúc đẩy sự phát triển; tỏ ra chủ động, có những hoạt động nhằm tạo ra sự biến đổi theo hướng phát triển; hăng hái, tỏ ra nhiệt tình đối với nhiệm vụ, với công việc”. Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài, tính tích cực có thể được hiểu là thái độ tự giác, chủ động, sẵn sàng của người học, có khát vọng và mong muốn giải quyết các vấn đề trong học tập. Biểu hiện tính tích cực của HS trong dạy học theo định hướng giáo dục STEM Dấu hiệu của tính tích cực được G. Sukina nêu ra như sau: [9] - Khao khát, tự nguyện tham gia trả lời các câu hỏi của GV, bổ sung các câu trả lời của bạn, thích được phát biểu ý kiến của mình về vấn đề nêu ra.

- Thường xuyên nêu thắc mắc, đòi hỏi giải thích cặn kẽ những vấn đề mà GV trình bày chưa đủ rõ. - Chủ động vận dụng linh hoạt những kiến thức, kỹ năng đã học để nhận thức những vấn đề mới. - Mong muốn được góp ý với thầy, với bạn những thông tin mới lấy từ những nguồn khác nhau, có khi vượt ra ngoài phạm vi bài học, môn học. - Ngoài những biểu hiện nói trên mà GV dễ nhận thấy, còn có những biểu hiện về mặt xúc cảm, khó nhận thấy hơn như thờ ơ hay hào hứng, phớt lờ hay ngạc nhiên, hoan hỉ hay buồn chán trước một nội dung nào đó của bài học hoặc tìm ra lời giải thích hay cho một bài tập khó.

- Tập trung ý chí vào vấn đề đang học, kiên trì làm cho xong các nhiệm vụ học tập được giao, không nản chí trước tình huống khó khăn, thái độ phản ứng khi GV báo hết giờ như: tiếc rẻ, cố gắng làm cho xong. Dựa vào các dấu hiệu của tính tích cực trong hoạt động nhận thức của G.