Vận Dụng Quy Trình 6E Trong Dạy Học Vật Lý THCS Theo Định Hướng STEM Qua Chủ Đề Chậu Cây Thông Minh

LỜI CẢM ƠN

1. MỞ ĐẦU

1.1. Lý do chọn đề tài

1.2. Mục tiêu nghiên cứu

1.3. Đối tượng nghiên cứu

1.4. Nội dung nghiên cứu và các vấn đề cần giải quyết

1.5. Cấu trúc khoá luận

2. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG STEM CHỦ ĐỀ ROBOTICS VÀ QUY TRÌNH DẠY HỌC 6E

2.1. Giáo dục STEM

2.1.1. Khái niệm STEM và giáo dục STEM

2.1.2. Các cách tiếp cận dạy học tích hợp STEM

2.2. STEM Robotics

2.2.1. Giới thiệu về STEM Robotics

2.2.2. Lợi ích của việc áp dụng Robotics vào dạy học STEM

2.3. Quy trình dạy học 6E

2.3.1. Giới thiệu

2.3.2. Các giai đoạn theo quy trình dạy học 6E

2.4. Năng lực giải quyết vấn đề

2.4.1. Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề

2.4.2. Khung năng lực giải quyết vấn đề

2.5. Kết luận chương 1

3. CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH NỘI DUNG VÀ THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC CHỦ ĐỀ CHẬU CÂY THÔNG MINH

3.1. Mô tả chủ đề

3.2. Phân tích nội dung chủ đề trong chương trình phổ thông hiện hành

3.3. Tài liệu hỗ trợ dạy học chủ đề Chậu cây thông minh

3.3.1. Thông tin độ ẩm cho một số cây trồng

3.3.2. Công thức tính độ ẩm của đất

3.3.3. Sơ đồ tư duy thiết kế hệ thống tưới nước tự động

3.3.4. Cảm biến độ ẩm

3.3.5. Giá trị độ ẩm tương ứng với tín hiệu hiệu điện thế đầu ra AO

3.3.6. Nguyên tắc hoạt động của máy bơm

3.3.7. Cách cấp nguồn cho máy bơm

3.3.8. Sử dụng nguồn 12V

3.3.9. Sử dụng nguồn 9V

3.3.10. Sử dụng nguồn 4

3.4. Thông tin chung

3.5. Nội dung lập trình cho chủ đề

3.6. Lập trình với mBlock

3.7. Sơ đồ kết nối các bộ phận của hệ thống tưới tự động

3.8. Bảng mạch đồng

3.9. Hệ thống tưới nước tự động

3.9.1. Bộ dụng cụ hệ thống tưới nước tự động

3.9.2. Dụng cụ khác

3.9.3. Quy trình lắp đặt và vận hành

3.10. Kế hoạch bài dạy

3.11. Định hướng thiết kế bài dạy

3.12. Kế hoạch tổng thể

3.13. Tiến trình dạy học

3.13.1. Giáo án buổi 1 - Độ ẩm của đất và cây trồng

3.13.2. Giáo án buổi 2 - Máy bơm, Rơle và Arduino

3.13.3. Giáo án buổi 3 - Người kỹ sư nhí

3.14. Kết luận chương 2

4. CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM

4.1. Mục tiêu, đối tượng, thời gian và phương pháp thực nghiệm sư phạm

4.1.1. Đối tượng và thời gian

4.1.2. Phương pháp thực nghiệm sư phạm

4.2. Kế hoạch thực nghiệm sư phạm

4.3. Diễn biến và phân tích diễn biến quá trình thực nghiệm

4.3.1. Diễn biến quá trình thực nghiệm

4.3.1.1. Diễn biến buổi 1

4.3.1.2. Diễn biến buổi 2

4.3.1.3. Diễn biến buổi 3

4.3.2. Phân tích diễn biến quá trình thực nghiệm

4.3.2.1. Phân tích buổi 1

4.3.2.2. Phân tích buổi 2

4.3.2.3. Phân tích buổi 3

4.4. Đánh giá kết quả thực nghiệm

4.4.1. Ý kiến của HS

4.4.2. Ý kiến của GV

4.5. Kết luận chương 3

KẾT LUẬN CHUNG

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Quy trình 6E

Quy trình 6E là một mô hình dạy học được phát triển từ quy trình 5E, nhằm tăng cường yếu tố kỹ thuật trong giáo dục STEM. Mô hình này bao gồm sáu giai đoạn: Engage (Gây hứng thú), Explore (Khám phá), Explain (Giải thích), Engineer (Kỹ thuật hóa), Enrich (Làm phong phú), và Evaluate (Đánh giá). Quy trình 6E giúp học sinh (HS) phát triển kỹ năng giải quyết vấn đề, tư duy phản biện và khả năng sáng tạo thông qua các hoạt động thực hành và thiết kế kỹ thuật.

1.1. Giai đoạn Engage

Giai đoạn Engage nhằm thu hút sự chú ý của HS và kích thích sự tò mò. HS được giới thiệu về chủ đề Chậu cây thông minh thông qua các câu hỏi gợi mở và tài liệu liên quan. GV đóng vai trò hướng dẫn, giúp HS kết nối kiến thức cũ với kiến thức mới, đồng thời đánh giá mức độ hiểu biết ban đầu của HS.

1.2. Giai đoạn Explore

Trong giai đoạn Explore, HS được trải nghiệm trực tiếp với các hiện tượng và tài liệu liên quan đến chủ đề. HS tham gia vào các hoạt động nhóm, thảo luận và đưa ra giả thuyết. GV cung cấp tài liệu và hướng dẫn HS phân tích dữ liệu, từ đó hình thành các khái niệm ban đầu về hệ thống tưới tự động.

II. Dạy học Vật lý THCS

Dạy học Vật lý THCS theo định hướng STEM thông qua chủ đề Chậu cây thông minh giúp HS áp dụng kiến thức liên môn vào thực tiễn. Chủ đề này liên quan đến các môn học như Vật lý, Công nghệ, Sinh học và Tin học, tạo cơ hội cho HS phát triển năng lực giải quyết vấn đề và kỹ năng làm việc nhóm.

2.1. Phân tích nội dung chủ đề

Chủ đề Chậu cây thông minh được phân tích dựa trên chương trình phổ thông hiện hành. HS được học về các thiết bị như cảm biến độ ẩm, máy bơm và Arduino, đồng thời hiểu được nguyên lý hoạt động của hệ thống tưới tự động. GV sử dụng các tài liệu hỗ trợ như sơ đồ tư duy, công thức tính toán và video minh họa để giúp HS nắm bắt kiến thức một cách trực quan.

2.2. Thiết kế tiến trình dạy học

Tiến trình dạy học được thiết kế theo Quy trình 6E, bao gồm các hoạt động như thí nghiệm, lập trình và lắp ráp hệ thống tưới tự động. HS được hướng dẫn từng bước để hoàn thành dự án, từ việc lắp đặt các thiết bị đến lập trình điều khiển. GV đóng vai trò hỗ trợ, đảm bảo HS hiểu rõ các khái niệm và nguyên lý kỹ thuật.

III. Định hướng STEM

Định hướng STEM trong dạy học Vật lý THCS thông qua chủ đề Chậu cây thông minh giúp HS phát triển các kỹ năng cần thiết cho thế kỷ 21. HS được học cách tích hợp kiến thức từ các môn học khác nhau để giải quyết các vấn đề thực tiễn, đồng thời rèn luyện tư duy sáng tạo và kỹ năng hợp tác.

3.1. Giáo dục STEM và Robotics

Giáo dục STEM kết hợp với Robotics tạo cơ hội cho HS tiếp cận với công nghệ hiện đại. HS được học về lập trình, điện tử và cơ khí thông qua việc thiết kế và lắp ráp hệ thống tưới tự động. Các hoạt động này giúp HS hiểu được sự giao thoa giữa khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học, đồng thời phát triển kỹ năng thiết kế kỹ thuật.

3.2. Ứng dụng STEM trong thực tiễn

Chủ đề Chậu cây thông minh là một ví dụ điển hình về ứng dụng STEM trong thực tiễn. HS được học cách sử dụng các thiết bị công nghệ để giải quyết vấn đề cụ thể, từ đó hiểu được tầm quan trọng của STEM trong cuộc sống hàng ngày. GV khuyến khích HS áp dụng kiến thức đã học vào các dự án thực tế, giúp HS phát triển năng lực sáng tạo và khả năng thích ứng với công nghệ mới.

Luận Văn Thạc Sĩ: Vận Dụng Quy Trình 6E Trong Dạy Học Vật Lý THCS Theo Định Hướng STEM Thông Qua Chủ Đề Chậu Cây Thông Minh