Tổ chức dạy học chương “mắt. các dụng cụ quang” - vật lý 11 theo định hướng giáo dục stem.

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

NGUYỄN THỊ MỸ TRANG

TỔ CHỨC DẠY HỌC CHƢƠNG “MẮT. CÁC

DỤNG CỤ QUANG” - VẬT LÍ 11

THEO ĐỊNH HƢỚNG GIÁO DỤC STEM

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PPDH BỘ MÔN VẬT LÍ

ĐÀ NẴNG, NĂM 2020

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM

NGUYỄN THỊ MỸ TRANG

TỔ CHỨC DẠY HỌC CHƢƠNG “MẮT. CÁC

DỤNG CỤ QUANG” - VẬT LÍ 11

THEO ĐỊNH HƢỚNG GIÁO DỤC STEM

Ngành: Lý luận và PPDH Bộ môn Vật lí

Mã số: 8.14.01.11

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Người hướng dẫn khoa học:

TS. Nguyễn Thanh Nga.

ĐÀ NẴNG, NĂM 2020

V

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ..........................................................................................................I

LỜI CẢM ƠN ..............................................................................................................II

DANH MỤC CÁC BẢNG.......................................................................................VIII

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ...................................................................IX

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT.......................................................................XII

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

1. Lý do chọn đề tài.....................................................................................................1

2. Mục tiêu nghiên cứu................................................................................................3

3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu ..............................................................................3

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

5. Nhiệm vụ nghiên cứu ..............................................................................................3

6. Phương pháp nghiên cứu.........................................................................................3

7. Đóng góp của đề tài.................................................................................................4

8. Cấu trúc của luận văn..............................................................................................4

CHƢƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA DẠY HỌC THEO ĐỊNH

HƢỚNG GIÁO DỤC STEM TRONG TRƢỜNG PHỔ THÔNG............................5

1.1. Cơ sở tâm lý học lứa tuổi của học sinh trung học phổ thông đối với giáo

dục STEM ..................................................................................................................5

1.1.1 Đặc điểm tâm lý lứa tuổi học sinh trung học phổ thông................................5

1.1.2. Đặc điểm nhận thức lứa tuổi học sinh trung học phổ thông .........................6

1.2. Hoạt động dạy học cho học sinh trung học phổ thông theo định hƣớng giáo

dục STEM ..................................................................................................................7

1.2.1. Bản chất của quá trình dạy học Vật lý ..........................................................7

1.2.2. Mục tiêu của dạy học Vật lý ở trường phổ thông .........................................9

1.2.3. Đặc trưng của quá trình dạy học trong thời đại của cuộc Cách mạng công

nghiệp 4.0..............................................................................................................12

1.3. Cơ sở lý thuyết về giáo dục STEM..................................................................13

1.3.1. Khái niệm về giáo dục STEM.....................................................................13

1.3.2. Mục tiêu của giáo dục STEM .....................................................................15

1.3.3. Tiêu chí xây dựng chủ đề giáo dục STEM .................................................15

1.4. Dạy học dự án chủ để STEM phát triển năng lực sáng tạo..........................16

1.4.1. Khái niệm về dạy học dự án........................................................................16

1.4.2. Đặc trưng của dạy học dự án ......................................................................16

1.4.3. Tầm quan trọng của dạy học dự án đối với học sinh ..................................17

VI

1.4.4. Tiến trình dạy học dự án chủ đề STEM phát triển năng lực sáng tạo của

học sinh .................................................................................................................17

1.5. Phát triển năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học chủ đề STEM ....19

1.5.1. Khái niệm năng lực sáng tạo.......................................................................19

1.5.2.Biểu hiện của năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học chủ đề STEM ........20

1.5.3. Biện pháp phát triển năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học chủ đề

STEM… ...............................................................................................................21

1.6. Công cụ đánh giá chủ đề giáo dục STEM theo định hƣớng phát triển năng

lực sáng tạo của học sinh ........................................................................................21

1.6.1. Nguyên tắc đánh giá và yêu cầu đánh giá kết quả học tập .........................21

1.6.2. Tiêu chí đánh giá năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học theo định

hướng STEM ........................................................................................................23

KẾT LUẬN CHƢƠNG 1 ...........................................................................................26

CHƢƠNG 2. THIẾT KẾ MỘT SỐ CHỦ ĐỀ GIÁO DỤC STEM NỘI DUNG

KIẾN THỨC CHƢƠNG “MẮT. CÁC DỤNG CỤ QUANG” - VẬT LÝ 11.........27

2.1. Phân tích nội dung kiến thức chƣơng “Mắt. Các dụng cụ quang” theo định

hƣớng giáo dục STEM............................................................................................27

2.1.1. Chuẩn kiến thức, kỹ năng của chương trình. ..............................................27

2.1.2. Nội dung kiến thức chương “Mắt. Các dụng cụ quang”.............................28

2.2. Thiết kế chủ đề giáo dục STEM nội dung kiến thức chƣơng “Mắt. Các

dụng cụ quang” .......................................................................................................41

2.3. Tổ chức dạy học chủ đề giáo dục STEM........................................................42

2.3.1. Tổ chức dạy học chủ đề: “Máy chiếu mini” ...............................................42

2.3.2. Tổ chức dạy học chủ đề: “Thiết kế, chế tạo kính thiên văn đơn giản”.......55

2.4. Xây dựng bộ công cụ đánh giá cho từng chủ đề ............................................69

2.4.1. Đánh giá chủ đề máy chiếu mini.................................................................69

2.4.2. Đánh giá chủ đề kính thiên văn...................................................................73

2.4.3. Phiếu lấy ý kiến học sinh sau khi tham gia lớp học STEM. .......................78

KẾT LUẬN CHƢƠNG 2 ...........................................................................................79

CHƢƠNG 3. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM ..............................................................80

3.1. Mục đích thực nghiệm sƣ phạm .....................................................................80

3.2. Đối tƣợng thực nghiệm sƣ phạm.....................................................................80

3.3. Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm...............................................................80

3.4. Những thuận lợi và khó khăn gặp phải khi tiến hành thực nghiệm sư phạm .....80

3.5. Kế hoạch thực nghiệm sƣ phạm......................................................................81

3.6. Phân tích diễn biến thực nghiệm sƣ phạm.....................................................81

VII

3.6.1. Chủ đề “Máy chiếu mini” ...........................................................................81

3.6.2. Chủ đề “Thiết kế, chế tạo kính thiên văn đơn giản”...................................89

3.7. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm đối với mục tiêu giáo dục STEM..........96

3.7.1. Đánh giá định tính năng lực sáng tạo..........................................................96

3.7.2. Đánh giá định lượng..................................................................................103

3.7.3. Đánh giá về khảo sát ý kiến học sinh sau khi tham gia học tập chủ đề

STEM..................................................................................................................106

3.7.4. Đánh giá chung .........................................................................................107

KẾT LUẬN CHƢƠNG 3 .........................................................................................109

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...................................................................................110

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................112

VIII

DANH MỤC CÁC BẢNG

Số

hiệu

bảng

Tên bảng Trang

1.1

Các hoạt động của giáo viên và học sinh trong tiến trình dạy học

theo dự án.

18

1.2 Bảng mô tả tiêu chí và mức độ đánh giá năng lực sáng tạo. 23

2.1 Chuẩn kiến thức kĩ năng của chương “Mắt. Các dụng cụ quang” 27

2.2 Các chủ đề STEM có thể thực hiện. 41

2.3 Kế hoạch dự án chủ đề máy chiếu mini 46

2.4

Tiêu chí đánh giá bản thiết kế sản phẩm máy chiếu mini cho

nhóm HS

47

2.5 Tiêu chí đánh giá sản phẩm máy chiếu mini cho nhóm HS 48

2.6 Kế hoạch dự án Thiết kế, chế tạo kính thiên văn đơn giản 58

2.7

Tiêu chí đánh giá quá trình hoạt động thực hiện dự án thiết kế,

chế tạo kính thiên văn đơn giản.

59

2.8 Bảng mô tả tiêu chí và mức độ đánh giá NLST chủ đề 1. 69

2.9 Bảng mô tả tiêu chí và mức độ đánh giá NLST chủ đề 2 74

3.1

Tiêu chí đánh giá NLST và biểu hiện cụ thể của HS trong chủ

đề 1 96

3.2

Tiêu chí đánh giá NLST và biểu hiện cụ thể của HS trong chủ

đề 2. 100

3.3 Kết quả thu được về NLST của HS trong chủ đề 1. 103

3.4 Kết quả thu được về NLST của HS trong chủ đề 2. 104

3.5 Lượng hóa các mức độ đạt được của từng tiêu chí của NLST 104

3.6 Tiêu chí đánh giá các mức độ đạt được của NLST của HS. 105

3.7 Kết quả các mức độ học sinh đạt được qua hai chủ đề 105

IX

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Số

hiệu

hình

Tên hình Trang

1.1

Sơ đồ các phẩm chất và năng lực chung được quy định trong

Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể.

11

1.2 Chu trình STEM 14

1.3 Sơ đồ mục tiêu giáo dục Stem 15

1.4 Sơ đồ tiêu chí của chủ đề Stem 16

1.5 Sơ đồ mô tả các đặc trưng của dạy học dự án. 16

1.6 Các giai đoạn dạy học theo dự án 17

1.7 Sơ đồ mô tả tiến trình dạy học dự các chủ đề STEM. 19

2.1

Sơ đồ mô tả nội dung kiến thức chương “Mắt. Các dụng cụ

quang”

28

2.2 Đường truyền của tia sáng qua Lăng kính 29

2.3 Hiện tượng tán sắc ánh sáng trắng qua Lăng kính 29

2.4 Thấu kính và các yếu tố 30

2.5 Chùm sáng song song khúc xạ qua thấu. 31

2.6 Ảnh của một vật qua thấu kính. 32

2.7 Cấu tạo quang học của mắt 33

2.8 Kí hiệu quang học của mắt 34

2.9 Góc trông vật của mắt 34

2.10 Mắt cận 35

2.11 Mắt cận khi đeo kính phù hợp 35

2.12 Mắt viễn 36

2.13 Kính lúp 36

2.14 Sự tạo ảnh qua kính lúp 37

2.15 Ngắm chừng ở vô cực đối với kính lúp 37

2.16 Kính thiên văn 37

2.17 Sơ đồ tạo ảnh qua kính hiển vi 38

2.18 Kính thiên văn 39

2.19 Sự tạo ảnh qua kính thiên văn 39

2.20 Sự tạo ảnh qua kính thiên văn khi ngắm chừng ở vô cực 40

2.21 Kính thiên văn kiểu Hubble 40

X

2.22 Sơ đồ hình thành ý tưởng chủ đề STEM “Máy chiếu mini”. 43

2.23

Sơ đồ hình thành ý tưởng chủ đề STEM “Thiết kế, chế tạo kính

thiên văn đơn giản”

55

3.1 Các vật liệu chế tạo máy chiếu của các nhóm. 81

3.2 Các em học sinh thảo luận về dự án. 83

3.3 HS hoàn thành phiếu học tập số 1, 2. 84

3.4 Các nhóm tiến hành thiết kế máy chiếu mini (1). 84

3.5 Các nhóm tiến hành thiết kế máy chiếu mini (2). 85

3.6 Bản thiết kế máy chiếu mini. 85

3.7 Các nhóm báo cáo thiết kế máy chiếu mini (2). 86

3.8 Hoạt động nhóm thực hiện mô hình thiết kế (1). 86

3.9 Hoạt động nhóm thực hiện mô hình thiết kế (2). 87

3.10 Hoạt động nhóm thực hiện mô hình thiết kế (3). 87

3.11 Hoạt động nhóm thực hiện mô hình thiết kế (4). 88

3.12 Sản phẩm các nhóm. 88

3.13 Dụng cụ thí nghiệm được trang bị cho mỗi nhóm HS 90

3.14 HS hoàn thành các phiếu học tập 91

3.15 HS thảo luận lập bản thiết kế 91

3.16 Các bản thiết kế của học sinh 91

3.17 HS báo cáo thiết kế của nhóm 92

3.18 HS tiến hành làm sản phẩm (1) 92

3.19 HS tiến hành làm sản phẩm (2) 92

3.20 HS tiến hành làm sản phẩm (3) 93

3.21 HS tiến hành làm sản phẩm (4) 93

3.22 Các nhóm tiến hành làm sản phẩm (5) 93

3.23 Sản phẩm các nhóm 94

3.24 Bản vẽ sơ đồ mô hình máy chiếu mini của một số nhóm 97

3.25 Thiết kế máy chiếu mini. 97

3.26 Thiết kế máy chiếu sáng tạo. 98

3.27 Máy chiếu mini 98

3.28 Vận dụng sáng tạo kiến thức trong thiết kế sản phẩm. 99

3.29

So sánh hai thiết kế khoảng cách d không thay đổi được từ bên

ngoài (b) và d thay đổi được ở bên ngoài hộp hình (a).

99

3.30 Bản vẽ sơ đồ mô hình kính thiên văn của một số nhóm 100

3.31 Thay thế ống nhựa PVC bằng chai nhựa 101

XI

3.32 Kính thiên văn 101

3.33 So sánh hai thiết kế (a) và (b). 102

3.34 Biểu đồ các mức độ của NLST mà HS đạt được qua hai chủ đề. 105

3.35

Biểu đồ tròn thể hiện phần trăm các câu trả lời của HS với câu

hỏi 1.

106

3.36

Biểu đồ tròn thể hiện phần trăm các câu trả lời của học sinh với

câu hỏi số 2.

106

3.37

Biểu đồ tròn thể hiện phần trăm các câu trả lời của HS với câu

hỏi 3.

107

XII

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Số thứ

tự

Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ

1 GV Giáo viên

2 HS Học sinh

3 NLST Năng lực sáng tạo

4 NXB Nhà xuất bản