Luận văn thạc sĩ sử dụng bài tập theo quan điểm giáo dục stem trong dạy học chương chuyển động quay của vật rắn vật lý lớp 12 nước chdcnd lào

Luận văn thạc sĩ giáo dục nghiên cứu sử dụng bài tập theo quan điểm giáo dục stem trong dạy học chương chuyển động quay của vật rắn vật, khảo sát thực trạng, phân tích nguyên

• Tác giả: Dao Oudone Venmixay
• Người hướng dẫn: TS. Cao Tiến Khoa
• Trường học: Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lý
• Đề tài: Sử Dụng Bài Tập Theo Quan Điểm Giáo Dục STEM Trong Dạy Học Chương “Chuyển Động Quay Của Vật Rắn” Vật Lý Lớp 12
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ khoa học giáo dục
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Thái Nguyên

Tóm tắt

I. Giáo Dục STEM Vật Lý 12 Chuyển Động Quay Vật Rắn

Giáo dục STEM đang ngày càng khẳng định vai trò quan trọng trong việc đổi mới phương pháp dạy và học, đặc biệt trong lĩnh vực Vật lý 12. Chương "Chuyển động quay của vật rắn" là một chủ đề lý thú nhưng cũng đầy thách thức đối với học sinh. Việc áp dụng phương pháp STEM vào giảng dạy chương này không chỉ giúp học sinh nắm vững kiến thức mà còn phát triển các kỹ năng STEM cần thiết cho tương lai. Bài viết này sẽ đi sâu vào cách thức ứng dụng giáo dục STEM để nâng cao hiệu quả dạy và học chương "Chuyển động quay".

1.1. Tổng Quan Về Giáo Dục STEM Trong Dạy Học Vật Lý

Giáo dục STEM là một phương pháp tiếp cận liên môn, tích hợp Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học để giải quyết các vấn đề thực tiễn. Trong dạy học Vật lý, STEM giúp học sinh hiểu rõ hơn về bản chất của các hiện tượng tự nhiên và ứng dụng chúng vào cuộc sống. Phương pháp STEM khuyến khích học sinh tư duy sáng tạo, làm việc nhóm và phát triển các kỹ năng STEM quan trọng. Việc tích hợp STEM vào chương trình Vật lý 12 giúp học sinh tiếp cận kiến thức một cách chủ động và hứng thú hơn.

1.2. Tại Sao Nên Ứng Dụng STEM Vào Chuyển Động Quay Vật Rắn

Chương "Chuyển động quay của vật rắn" trong Vật lý 12 thường gây khó khăn cho học sinh do tính trừu tượng và phức tạp của các khái niệm như moment quán tính, momen lực, và định luật bảo toàn momen động lượng. Ứng dụng STEM giúp học sinh hình dung rõ hơn về các khái niệm này thông qua các mô hình STEM, thực hành Vật lý, và dự án STEM thực tế. Bằng cách này, học sinh không chỉ học thuộc công thức mà còn hiểu sâu sắc bản chất vật lý của chuyển động quay.

II. Thách Thức Giải Pháp Dạy Chuyển Động Quay Với STEM

Việc ứng dụng STEM vào dạy chuyển động quay không phải lúc nào cũng dễ dàng. Một trong những thách thức lớn nhất là làm thế nào để thiết kế các bài giảng và hoạt động STEM phù hợp với trình độ và khả năng của học sinh. Bên cạnh đó, việc chuẩn bị các mô hình STEM và thiết bị thực hành Vật lý cũng đòi hỏi sự đầu tư về thời gian và nguồn lực. Tuy nhiên, với sự sáng tạo và nỗ lực, giáo viên hoàn toàn có thể vượt qua những khó khăn này và mang lại những trải nghiệm học tập STEM thú vị và bổ ích cho học sinh.

2.1. Vấn Đề Thường Gặp Khi Dạy Chuyển Động Quay Vật Rắn

Học sinh thường gặp khó khăn trong việc phân biệt giữa chuyển động quay và chuyển động thẳng, cũng như trong việc áp dụng các công thức liên quan đến moment quán tính và momen lực. Nhiều em cũng gặp khó khăn trong việc hình dung các hiện tượng vật lý như định luật bảo toàn momen động lượng trong các tình huống thực tế. Điều này dẫn đến việc học sinh học thuộc lòng công thức mà không hiểu rõ bản chất, gây khó khăn trong việc giải bài tập Vật lý 12.

2.2. Giải Pháp STEM Mô Hình Hóa và Thực Nghiệm Vật Lý

Để giải quyết các vấn đề trên, giáo viên có thể sử dụng các mô hình STEM đơn giản như con quay, bánh xe, hoặc các thiết bị thực hành Vật lý tự chế để minh họa chuyển động quay. Các thí nghiệm Vật lý đơn giản như đo tốc độ góc và gia tốc góc của một vật quay cũng giúp học sinh hiểu rõ hơn về các khái niệm này. Ngoài ra, việc sử dụng các phần mềm mô phỏng Vật lý cũng là một cách hiệu quả để giúp học sinh hình dung chuyển động quay trong không gian ba chiều.

2.3. Thiết Kế Bài Giảng STEM Vật Lý 12 Hiệu Quả

Để thiết kế một bài giảng STEM Vật lý 12 hiệu quả, giáo viên cần xác định rõ mục tiêu học tập, lựa chọn các hoạt động STEM phù hợp, và chuẩn bị đầy đủ các mô hình STEM và thiết bị thực hành Vật lý. Bài giảng nên bắt đầu bằng một vấn đề thực tế liên quan đến chuyển động quay, sau đó hướng dẫn học sinh sử dụng kiến thức Vật lý, Toán học, Kỹ thuật, và Công nghệ để giải quyết vấn đề đó. Cuối cùng, học sinh nên được khuyến khích chia sẻ kết quả và đánh giá quá trình học tập của mình.

III. Phương Pháp STEM Dự Án Thực Tế Về Chuyển Động Quay

Một trong những cách hiệu quả nhất để ứng dụng STEM vào dạy chuyển động quay là thông qua các dự án STEM thực tế. Các dự án STEM này không chỉ giúp học sinh củng cố kiến thức mà còn phát triển các kỹ năng STEM quan trọng như tư duy sáng tạo, giải quyết vấn đề, làm việc nhóm, và giao tiếp. Dưới đây là một số gợi ý về các dự án STEM liên quan đến chuyển động quay mà giáo viên có thể tham khảo.

3.1. Dự Án 1 Chế Tạo Mô Hình Cánh Tay Robot Đơn Giản

Học sinh có thể được yêu cầu chế tạo một mô hình STEM cánh tay robot đơn giản sử dụng các vật liệu tái chế như bìa carton, ống hút, và dây chun. Cánh tay robot này có thể được thiết kế để thực hiện các nhiệm vụ đơn giản như gắp đồ vật hoặc di chuyển chúng từ vị trí này sang vị trí khác. Chuyển động quay của các khớp trên cánh tay robot có thể được điều khiển bằng tay hoặc bằng các động cơ nhỏ. Dự án này giúp học sinh hiểu rõ hơn về ứng dụng của chuyển động quay trong kỹ thuật và công nghệ.

3.2. Dự Án 2 Thiết Kế Hệ Thống Truyền Động Cho Xe Đồ Chơi

Học sinh có thể được yêu cầu thiết kế một hệ thống truyền động cho xe đồ chơi sử dụng các bánh răng và trục quay. Hệ thống truyền động này có thể được thiết kế để tăng hoặc giảm tốc độ góc của bánh xe, hoặc để thay đổi hướng chuyển động quay. Dự án này giúp học sinh hiểu rõ hơn về các khái niệm như momen lực, moment quán tính, và hiệu suất của hệ thống truyền động.

3.3. Dự Án 3 Xây Dựng Mô Hình Tháp Gió Mini

Học sinh có thể xây dựng một mô hình STEM tháp gió mini để tạo ra điện năng. Dự án này giúp học sinh hiểu rõ hơn về cách chuyển động quay của cánh quạt gió được chuyển đổi thành điện năng thông qua một máy phát điện. Học sinh cũng có thể tìm hiểu về các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của tháp gió, chẳng hạn như hình dạng và kích thước của cánh quạt, tốc độ gió, và vị trí đặt tháp.

IV. Đánh Giá Hiệu Quả Ứng Dụng STEM Trong Vật Lý 12

Để đánh giá hiệu quả của việc ứng dụng STEM vào dạy Vật lý 12, giáo viên có thể sử dụng nhiều phương pháp khác nhau, chẳng hạn như quan sát, phỏng vấn, và kiểm tra. Quan sát giúp giáo viên đánh giá mức độ tham gia và hợp tác của học sinh trong các hoạt động STEM. Phỏng vấn giúp giáo viên hiểu rõ hơn về suy nghĩ và cảm nhận của học sinh về phương pháp học tập STEM. Kiểm tra giúp giáo viên đánh giá mức độ nắm vững kiến thức và kỹ năng của học sinh.

4.1. Phương Pháp Đánh Giá Định Tính Trong STEM

Đánh giá định tính tập trung vào việc thu thập thông tin về quá trình học tập và phát triển của học sinh thông qua các hoạt động như quan sát, phỏng vấn, và đánh giá sản phẩm. Giáo viên có thể quan sát cách học sinh làm việc nhóm, giải quyết vấn đề, và trình bày ý tưởng. Giáo viên cũng có thể phỏng vấn học sinh để hiểu rõ hơn về những khó khăn và thách thức mà họ gặp phải trong quá trình học tập.

4.2. Phương Pháp Đánh Giá Định Lượng Trong STEM

Đánh giá định lượng tập trung vào việc đo lường kết quả học tập của học sinh thông qua các bài kiểm tra, bài tập, và dự án. Giáo viên có thể sử dụng các bài kiểm tra trắc nghiệm hoặc tự luận để đánh giá mức độ nắm vững kiến thức của học sinh. Giáo viên cũng có thể sử dụng các bài tập thực hành hoặc dự án để đánh giá khả năng vận dụng kiến thức và kỹ năng của học sinh vào giải quyết các vấn đề thực tế.

V. Kết Luận STEM Tương Lai Của Dạy Học Vật Lý 12

Ứng dụng STEM trong dạy Vật lý 12, đặc biệt là chương "Chuyển động quay của vật rắn", mang lại nhiều lợi ích cho cả giáo viên và học sinh. Phương pháp STEM giúp học sinh học tập một cách chủ động, sáng tạo, và hứng thú hơn. Đồng thời, STEM cũng giúp học sinh phát triển các kỹ năng STEM quan trọng cần thiết cho tương lai. Với sự phát triển không ngừng của khoa học và công nghệ, giáo dục STEM sẽ ngày càng trở nên quan trọng hơn trong việc đào tạo nguồn nhân lực chất lượng cao cho đất nước.

5.1. Lợi Ích Của Giáo Dục STEM Trong Dạy Học Vật Lý

Giáo dục STEM không chỉ giúp học sinh nắm vững kiến thức Vật lý mà còn phát triển các kỹ năng STEM quan trọng như tư duy phản biện, giải quyết vấn đề, làm việc nhóm, và giao tiếp. STEM cũng giúp học sinh hiểu rõ hơn về ứng dụng của Vật lý trong cuộc sống và trong các lĩnh vực kỹ thuật và công nghệ.

5.2. Hướng Phát Triển Giáo Dục STEM Trong Tương Lai

Trong tương lai, giáo dục STEM sẽ tiếp tục phát triển và mở rộng sang các lĩnh vực khác nhau. Các trường học và tổ chức giáo dục sẽ cần đầu tư nhiều hơn vào việc đào tạo giáo viên STEM, phát triển chương trình STEM, và cung cấp các thiết bị và tài liệu STEM cần thiết. Đồng thời, cần có sự hợp tác chặt chẽ giữa các trường học, doanh nghiệp, và cộng đồng để tạo ra một môi trường STEM phong phú và đa dạng cho học sinh.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN DẠY HỌC 1. Cơ sở lý luận các phương pháp dạy học phát triển năng lực học sinh 1. Phương pháp dạy học 1. Khái niệm Theo nhóm tác giả Nguyễn Văn Khải, Nguyễn Duy Chiến và Phạm Thị Mai, phương pháp dạy học [3]: là một hệ thống các hoạt động có định hướng của giáo viên nhằm tổ chức hoạt động nhận thức và hoạt động thực hành của học sinh, đảm bảo cho học sinh nắm vững nội dung trí dục và đạt được các mục tiêu dạy học đã đặt ra.

Nói cách khác, các phương pháp dạy học là các cách thức hoạt động có tổ chức và tác động lẫn nhau của người giáo viên và của học sinh nhằm đạt được các mục tiêu dạy học đã đặt ra. Theo tài liệu bài giảng lý luận dạy học trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật của tác giả Nguyễn Văn Tuấn, gồm nhưng khái niệm sau [19, tr. Phương pháp:  Phương pháp là hình thức vận động bên trong của nội dung  Phương pháp là cách thức, con đường để đạt tới mục tiêu nhất định, giải quyết những nhiệm vụ nhất định phương pháp bao giờ cũng được xây dựng trên cơ sở của đối tượng nhất định. Xuất phát từ mục tiêu để tìm ra phương pháp hành động phương pháp có một số đặc điểm cơ bản: Tính mục tiêu là dấu hiệu cơ bản của phương pháp mục tiêu nào phương pháp nấy phương pháp giúp con người thực hiện được mục tiêu của mình: nhân tực thế giới và cải thế giới và qua đó tự cải tạo mình.

Phương pháp dạy học: Trong quá trình dạy học, phương pháp dạy học là một nhân tooa cơ bản quan trọng .cùng với nội dung mà người học có thể chiếm lĩnh tri thức, kĩ năng kĩ xảo theo những phương pháp khác nhau và kết quả đạt được cũng không giống nnhau. Sau đây là một số định nghĩa về phương pháp: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn  Bách khoa toàn thư của Liên xô năm 1965: phương pháp dạy học là cách thức làm việc của giáo viên và học sinh nắm vững kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo, hình thành thế giowsiquan, phát triển năng lực nhận thức.  Phương pháp dạy học theo theo Nguyễn Ngọc Quang [11]: “cách thực làm việc của thầy và trò dưới sự chi đạo của thầy nhằm làm cho trò nắm vững kiên thức kĩ năng, kỹ xảo một cách tự giác, tích cực tự lực, phát triển những năng lực nhận thức và năng lực hàng động hình thành thế giới quan duy vật khhoa học”. PPDH được hiểu là cách thức, là con đường hoạt động chung giữa GV và HS, trong những điều kiện dạy học xác định, nhằm đạt tới mục đích dạy học [18].

Như vậy phương pháp dạy học còn có ý nghĩa rộng hơn là những phương pháp dạy trong lớp học mà còn lá những hình thức tổ chức giờ học của thầy. Ở một số nước XHCN (trước đây) cũng như TBCN và một số tác trong nước sư dụng các khái niệm phương pháp dạy học như những khái niệm đông nghĩa. Phân loại phương pháp dạy học Phương pháp dạy học gồm hai loại, như sau [20]: PPDH truyền thống là những cách thức dạy học quen thuộc được truyền từ lâu đời và được bảo tồn, duy trì qua nhiều thế hệ. Về cơ bản, phương pháp dạy học này lấy hoạt động của người thầy là trung tâm.

Theo Frire - nhà xã hội học, nhà giáo dục học nổi tiếng người Braxin đã gọi PPDH này là "Hệ thống ban phát kiến thức", là quá trình chuyển tải thông tin từ đầu thầy sang đầu trò. Thực hiện lối dạy này, giáo viên là người thuyết trình, diễn giảng, là "kho tri thức" sống, học sinh là người nghe, nhớ, ghi chép và suy nghĩ theo. Với PPDH truyền thống, giáo viên là chủ thể, là tâm điểm, học sinh là khách thể, là quỹ đạo. Giáo án dạy theo phương pháp này được thiết kế kiểu đường thẳng theo hướng từ trên xuống.

Do đặc điểm hàn lâm của kiến thức nên nội dung bài dạy theo phương pháp truyền thống có tính hệ thống, tính logic cao. Song do quá đề cao người dạy nên nhược điểm của PPDH truyền thống là học sinh thụ động tiếp Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn thu kiến thức, giờ dạy dễ đơn điệu, buồn tẻ, kiến thức thiên về lý luận, ít chú ý đến Kĩ năng thực hành của người học; do đó Kĩ năng hành dụng vào đời sống thực tế bị hạn chế. PPDH hiện đại xuất hiện ở các nước phương Tây (ở Mỹ, ở Pháp.) từ đầu thế kỷ XX và được phát triển mạnh từ nửa sau của thế kỷ, có ảnh hưởng sâu rộng tới các nước trên thế giới, trong đó có Việt Nam. Đó là cách thức dạy học theo lối phát huy tính tích cực, chủ động của học sinh.

Vì thế thường gọi PP này là PPDH tích cực; ở đó, giáo viên là người giữ vài trò hướng dẫn, gợi ý, tổ chức, giúp cho người học tự tìm kiếm, khám phá những tri thức mới theo kiểu tranh luận, hội thảo theo nhóm. Người thầy có vai trò là trọng tài, cố vấn điều khiển tiến trình giờ dạy. PPDH này rất đáng chú ý đến đối tượng học sinh, coi trọng việc nâng cao quyền năng cho người học. Giáo viên là người nêu tình huống, kích thích hứng thú, suy nghĩ và phân xử các ý kiến đối lập của học sinh; từ đó hệ thống hoá các vấn đề, tổng kết bài giảng, khắc sâu những tri thức cần nắm vững.

Giáo án dạy học theo phương pháp tích cực được thiết kế kiểu chiều ngang theo hai hướng song hành giữa hoạt động dạy của thầy và học của trò. Ưu điểm của PPDH tích cực rất chú trọng Kĩ năng thực hành, vận dụng giải quyết các vấn đề thực tiễn, coi trọng rèn luyện và tự học. Đặc điểm của dạy học theo phương pháp này là giảm bớt thuyết trình, diễn giải; tăng cường dẫn dắt, điều khiển, tổ chức, xử lý tình huống song nếu không tập trung cao, học sinh sẽ không hệ thống và logic. Yêu cầu của PPDH tích cực cần có các phương tiện dạy học, học sinh chuẩn bị bài kỹ ở nhà trước khi đến lớp và phải mạnh dạn, tự tin bộc lộ ý kiến, quan điểm.

Giáo viên phải chuẩn bị kỹ bài giảng, thiết kế giờ dạy, lường trước các tình huống để chủ động tổ chức giờ dạy có sự phối hợp nhịp nhàng giữa hoạt động của thầy và hoạt động của trò. Một số phương pháp dạy học tích cực (phương pháp dạy học hiện đại) 1. Phương pháp dạy học nhóm a. Bản chất Dạy học nhóm còn được gọi bằng những tên khác nhau như: Dạy học hợp tác, Dạy học theo nhóm nhỏ, trong đó HS của một lớp học được chia thành các nhóm nhỏ, trong khoảng thời gian giới hạn, mỗi nhóm tự lực hoàn thành các Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn nhiệm vụ học tập trên cơ sở phân công và hợp tác làm việc.

Kết quả làm việc của nhóm sau đó được trình bày và đánh giá trước toàn lớp. Dạy học nhóm nếu được tổ chức tốt sẽ phát huy được tính tích cực, tính trách nhiệm; phát triển năng lực cộng tác làm việc và năng lực giao tiếp của HS. Quy trình thực hiện Tiến trình dạy học nhóm có thể được chia thành 3 giai đoạn cơ bản:  Làm việc toàn lớp : Nhập đề và giao nhiệm vụ  Giới thiệu chủ đề  Xác định nhiệm vụ các nhóm  Thành lập nhóm  Làm việc nhóm  Chuẩn bị chỗ làm việc  Lập kế hoạch làm việc  Thoả thuận quy tắc làm việc  Tiến hành giải quyết các nhiệm vụ  Chuẩn bị báo cáo kết quả.  Làm việc toàn lớp: Trình bày kết quả, đánh giá  Các nhóm trình bày kết quả  Đánh giá kết quả.

Một số lưu ý Có rất nhiều cách để thành lập nhóm theo các tiêu chí khác nhau, không nên áp dụng một tiêu chí duy nhất trong cả năm học. Số lượng HS/1 nhóm nên từ 4- 6 HS.  Nhiệm vụ của các nhóm có thể giống nhau, hoặc mỗi nhóm nhận một nhiệm vụ khác nhau, là các phần trong một chủ đề chung.  Dạy học nhóm thường được áp dụng để đi sâu, luyện tập, củng cố một chủ đề đã học hoặc cũng có thể tìm hiểu một chủ đề mới.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn  Các câu hỏi kiểm tra dùng cho việc chuẩn bị dạy học nhóm:  Chủ đề có hợp với dạy học nhóm không?  Các nhóm làm việc với nhiệm vụ giống hay khác nhau?  HS đã có đủ kiến thức điều kiện cho công việc nhóm chưa?  Cần trình bày nhiệm vụ làm việc nhóm như thế nào?  Cần chia nhóm theo tiêu chí nào?  Cần tổ chức phòng làm việc, kê bàn ghế như thế nào? 1. Phương pháp nghiên cứu trường hợp điển hình a. Bản chất Nghiên cứu trường hợp điển hình là phương pháp sử dụng một câu chuyện có thật hoặc chuyện được viết dựa trên những trường hợp thường xảy ra trong cuộc sống thực tiễn để minh chứng cho một vấn đề hay một số vấn đề. Đôi khi nghiên cứu trường hợp điển hình có thể được thực hiện trên video hay một băng catset mà không phải trên văn bản viết.

Quy trình thực hiện Các bước nghiên cứu trường hợp điển hình có thể là:  HS đọc (hoặc xem, hoặc nghe) về trường hợp điển hình  Suy nghĩ về nó (có thể viết một vài suy nghĩ trước khi thảo luận điều đó với người khác).  Thảo luận về trường hợp điển hình theo các câu hỏi hướng dẫn của GV. Một số lưu ý  Vì trường hợp điển hình được nêu lên nhằm phản ánh tính đa dạng của cuộc sống thực, nên nó phải tương đối phức tạp, với các tuyến nhân vật và những tình huống khác nhau chứ không phải là một câu chuyện đơn giản.  Trường hợp điển hình có thể dài hay ngắn, tuỳ từng nội dung vấn đề song phải phù hợp với chủ đề bài học, phù hợp với trình độ HS và thời lượng cho phép.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn  Tùy từng trường hợp, có thể tổ chức cho cả lớp cùng nghiên cứu một trường hợp điển hình hoặc phân công mỗi nhóm nghiên cứu một trường hợp khác nhau. Phương pháp giải quyết vấn đề a.