Sáng kiến kinh nghiệm Thiết kế bài dạy theo định hướng giáo dục STEM trong chương trình Vật lý lớp 11

 SỞ GD&ĐT QUẢNG TRỊ
 TRƯỜNG THPT LÊ LỢI
 ***********
 Đề tài nghiên cứu khoa học sư phạm ứng dụng
 “THIẾT KẾ BÀI DẠY THEO ĐỊNH HƯỚNG 
GIÁO DỤC STEM TRONG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ LỚP 11”
 Lĩnh vực/ Môn: Vật lý
 Tên tác giả: Lê Thị Hồng Cẩn
 GV môn: Vật lý
 Tổ: Vật lý - CNCN
 Năm học: 2021-2022
 Thời gian nghiên cứu, thực hiện: từ 01/10/2021 đến 28/02/2022 3.4. Kết luận chương 3 ........................................................................................25
3.4.1. Khả năng ứng dụng, triển khai kết quả sáng kiến .....................................25
3.4.2. Lợi ích, hiệu quả kinh tế- xã hội................................................................26
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ .....................................................................26
1. Điều kiện áp dụng giải pháp............................................................................26
2. Đề xuất, khuyến nghị.......................................................................................27
TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................28 2
 - Thiết kế một số bài dạy theo định hướng giáo dục STEM trong chương 
trình Vật lý lớp 11.
 - Thực nghiệm sư phạm để kiểm tra giả thuyết và tính khả thi của đề tài.
 5. Đối tượng nghiên cứu
 - Kiến thức chương trình sách giáo khoa Vật lý lớp 11 hiện hành.
 - Tài liệu về giáo dục STEM.
 6. Phạm vi nghiên cứu
 Đề tài chỉ tập trung nghiên cứu và thiết kế một số bài dạy theo định hướng 
giáo dục STEM trong chương trình Vật lý lớp 11; tiến hành thực nghiệm sư 
phạm tại trường THPT Lê Lợi, Quảng Trị.
 7. Phương pháp nghiên cứu đề tài
 - Phương pháp hồi cứu tài liệu:
 + Phân tích các tài liệu hiện hành về giáo dục STEM.
 + Phân tích chương trình Vật lý lớp 11 hiện hành.
 - Phương pháp thực tiễn.
 - Phương pháp thực nghiệm sư phạm.
 - Phương pháp thống kê toán học.
 8. Cấu trúc của đề tài
 MỞ ĐẦU
 NỘI DUNG
 Chương 1. Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc dạy học theo định hướng 
giáo dục STEM.
 Chương 2. Thiết kế bài dạy theo định hướng giáo dục STEM trong chương 
trình Vật lý lớp 11.
 Chương 3. Thực nghiệm sư phạm.
 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ
 TÀI LIỆU THAM KHẢO
 PHỤ LỤC 4
 Xác định vấn đề
 Nghiên cứu kiến thức nền
 Toán Lý Hóa Sinh Tin CN
 (Nội dung dạy học theo chương trình được sắp xếp lại phù hợp)
 Đề xuất các giải pháp/bản thiết kế
 Lựa chọn giải pháp/bản thiết kế
 Chế tạo mô hình (nguyên mẫu)
 Thử nghiệm và đánh giá
 Chia sẻ và thảo luận
 Điều chỉnh thiết kế
 Hình 2: Tiến trình bài học STEM
 1.2.2. Tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM và nghiên cứu khoa học
 Trên cơ sở các bài học STEM cho tất cả học sinh nêu trên, trong quá trình 
thực hiện sẽ có một số học sinh có sở trường, hứng thú (là những học sinh có vai 
trò chủ chốt của nhóm trong việc chế tạo, thử nghiệm mẫu) cần được khuyến 
khích và tạo điều kiện để tiếp tục mở rộng, đi sâu. Nhà trường cần có những 
hình thức tổ chức phù hợp tạo môi trường để các học sinh này được phát huy 
năng lực, sở trường của mình; cũng từ đó phát hiện và hướng dẫn những học 
sinh say mê nghiên cứu thực hiện các dự án khoa học, kĩ thuật để tham gia 
"Cuộc thi khoa học kĩ thuật dành cho học sinh trung học". Đây là mức độ cao 
của giáo dục STEM trong giáo dục phổ thông.
 1.3. Thực trạng việc dạy học theo định hướng giáo dục STEM trong 
trường THPT Lê Lợi
 Tại trường THPT Lê Lợi, dạy học theo định hướng giáo dục STEM đã 
được nhà trường chú trọng tổ chức từ ba năm học trở lại đây( 2019-2020, 2020-
2021 và 2021-2022). Hai năm đầu chủ yếu nhà trường khuyến khích các tổ 
chuyên môn tổ chức dạy học STEM, đến năm nay mỗi tổ được yêu cầu bắt buộc 
phải thực hiện 01 chủ đề STEM trên một năm học. Nhà trường cũng chú trọng 
khuyến khích học sinh tham gia thi khoa học kỹ thuật cấp trường và cấp tỉnh. 
Đầu năm học 2021-2022, nhà trường đã ban hành công văn Số: 405/KH-THPT 
về KẾ HOẠCH Triển khai giáo dục STEM, hoạt động NCKH và thi KHKT cấp 
tỉnh học sinh trung học năm học 2021 – 2022, đây là văn bản pháp lý quan trọng 6
 2.2. Quy trình thiết kế bài dạy theo định hướng giáo dục STEM
 Bước 1: Lựa chọn chủ đề bài học
 Bước 2: Xác định vấn đề cần giải quyết
 Bước 3: Xây dựng tiêu chí của thiết bị/giải pháp giải quyết vấn 
 đề
 Bước 4: Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học.
 Bước 1: Lựa chọn chủ đề bài học
 Căn cứ vào nội dung kiến thức trong chương trình môn học và các hiện 
tượng, quá trình gắn với các kiến thức đó trong tự nhiên; quy trình hoặc thiết bị 
công nghệ có sử dụng của kiến thức đó trong thực tiễn... để lựa chọn chủ đề của 
bài học. 
 Bước 2: Xác định vấn đề cần giải quyết
 Sau khi chọn chủ đề của bài học, cần xác định vấn đề cần giải quyết để giao 
cho học sinh thực hiện sao cho khi giải 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 
(đối với STEM kiến tạo) hoặc vận dụng những kiến thức, kỹ năng đã biết (đối 
với STEM vận dụng) để xây dựng bài học
 Bước 3: Xây dựng tiêu chí của thiết bị/giải pháp giải quyết vấn đề
 Sau khi đã xác định vấn đề cần giải quyết/sản phẩm cần chế tạo, cần xác 
định rõ tiêu chí của giải pháp/sản phẩm. Những tiêu chí này là căn cứ quan trọng 
để đề xuất giả thuyết khoa học/giải pháp giải quyết vấn đề/thiết kế mẫu sản 
phẩm. 
 Bước 4: Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học.
 Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học được thiết kế theo các phương pháp 
và kĩ thuật dạy học tích cực với 5 hoạt động học sau đây. Mỗi hoạt động học 
được thiết kế rõ ràng về mục đích, nội dung và sản phẩm học tập mà học sinh, 
phải hoàn thành. Các hoạt động học đó có thể được tổ chức cả ở trong và ngoài 
lớp học ở trường, ở nhà và cộng đồng. 
 Hoạt động 1: Xác định vấn đề
 Trong hoạt động này, 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 cụ thể với 
các tiêu chí đòi hỏi học sinh phải sử dụng kiến thức mới trong bài học để đề 
xuất, xây dựng giải pháp và thiết kế nguyên mẫu của sản phẩm cần hoàn thành. 
Tiêu chí của sản phẩm là yêu cầu hết sức quan trọng, bởi đó chính là "tính mới" 
của sản phẩm, kể cả sản phẩm đó là quen thuộc với học sinh; đồng thời, tiêu chí 
đó buộc học sinh phải nắm vững kiến thức mới thiết kế và giải thích được thiết 
kế cho sản phẩm cần làm.
 – 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 
tượng, sản phẩm, công nghệ... 8
hoàn thiện sau bước 3; trong quá trình chế tạo đồng thời phải tiến hành thử 
nghiệm và đánh giá. Trong quá trình này, học sinh cũng có thể phải điều chỉnh 
thiết kế ban đầu để bảo đảm mẫu chế tạo là khả thi.
 – Mục đích: Chế tạo và thử nghiệm mẫu thiết kế.
 - Nội dung: Lựa chọn dụng cụ/thiết bị thí nghiệm, chế tạo mẫu theo thiết 
kế, | thử nghiệm và điều chỉnh.
 - 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; Giáo viên hỗ trợ học sinh trong quá trình thực hiện.
 Hoạt động 5: Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh
 Trong hoạt động này, học sinh được tổ chức để trình bày sản phẩm học tập 
đã hoàn thành; trao đổi, thảo 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.
 - Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh: Dụng cụ/thiết bị/mô hình/đồ 
vật... đã chế tạo được + Bài trình bày báo cáo.
 - 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 
(trưng bày, triển lãm, sân khấu hóa); Giáo viên đánh giá, kết luận, cho điểm và 
định hướng tiếp tục hoàn thiện.
 2.3. Thiết kế một số bài dạy theo định hướng giáo dục STEM trong 
chương trình Vật lý lớp 11 hiện hành
 2.3.1. Thiết kế và lắp ghép mô hình mạch điện cầu thang
 2.3.1.1. Mô tả chủ đề
 Học sinh tìm hiểu và vận dụng kiến thức khái niệm toàn mạch, định 
luật Ôm cho toàn mạch, vật dẫn điện và cách điện trong chương trình vật lý và 
kiến thức nghề lớp 9 và 11 để thiết kế và chế tạo ra những mạch điện cầu thang 
với những tiêu chí cụ thể. Sau khi hoàn thành, học sinh sẽ được thử nghiệm mô 
hình của mình và tiến hành đánh giá chất lượng sản phẩm.
 2.3.1.2. Mục tiêu
 a. Kiến thức
 Vật lí Kĩ thuật/ công nghệ Toán học
Định luật Ôm cho toàn - Học sinh làm quen với - Tính toán xác định 
mạch và cách lắp ghép nguồn điện 1 chiều, đèn hiệu điện thế phù 
mạch điện. led, điện trở... hợp.
 - Thiết kế, lắp đặt thiết bị - vẽ được bản thiết 
 đẹp bền. kế khoa học
 b. Kĩ năng
 - Tính toán, vẽ được bản thiết kế mô hình mạch điện cầu thang đảm bảo các 
tiêu chí đề ra. 10
 Phiếu ánh giá sản phẩm mô hình mạch điện cầu thang
 Tiêu chí Điểm tối đa
Vẽ được bản thiết kế mạch điện cầu 10 điểm
thang 
Lắp được mạch điện 20 điểm
Trình bày được nguyên lý hoạt động 20 điểm
của mạch điện
Mô hình mạch điện đẹp, chi phí thấp 20 điểm
Mạch điện hoạt động ổn định: đèn led 30 điểm
sáng ổn định; đóng và ngắt được ở đầu 
và cuối cầu thang.
Tổng 100 điểm
 c. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh
 - Mô tả và giải thích được một cách định tính về nguyên lí chế tạo mô hình mạch 
điện cầu thang.
 - Xác định được kiến thức cần sử dụng để thiết kế, chế tạo mô hình theo 
các tiêu chí đã cho.
 d. Cách thức tổ chức hoạt động
 - Giáo viên chia nhóm học sinh và yêu cầu các nhóm tìm hiểu trước về 
mạch điện cầu thang
 → Học sinh trình bày theo nhóm về đặc điểm và công dụng của mạch điện 
cầu thang, sơ đồ mạch điện cầu thang cơ bản, giải thích nguyên tắc hoạt động 
của mạch điện cầu thang.
 → Các nhóm trao đổi, đóng góp ý kiến.
 - Giáo viên dẫn dắt để học sinh biết được các kiến thức cần sử dụng: định 
luật Ôm cho toàn mạch; tính toán các thông số của mạch điện để lắp cầu chì, 
điện trở,... đảm bảo mạch điện hoạt động tốt.
 Hoạt động 2. NGIÊN CỨU KIẾN THỨC TRỌNG TÂM
 VÀ XÂY DỰNG BẢN THIẾT KẾ
 a. Mục đích
 - Học sinh hình thành kiến thức mới về định luật Ôm đối với toàn mạch.
 - Học sinh xây dựng được bản thiết kế mạch điện cầu thang phù hợp với 
tiêu chí đề ra.
 b. Nội dung
 - Học sinh nghiên cứu sách giáo khoa và tài liệu tham khảo về các kiến 
thức trọng tâm sau:
+ Định luật Ôm cho toàn mạch (Vật lý 11);
+ Hiện tượng đoản mạch, cách bảo vệ mạch điện để tránh đoản mạch (Vật lý 
11);
+ Mạch điện cầu thang (Nghề điện 9, 11). 12
 - Nội dung trình bày theo bản đánh giá bản báo cáo: Nêu các ưu điểm của 
mạch điện cầu thang; trình bày bản thiết kế của nhóm, cách thức hoạt động, giải 
thích các thiết bị dự định sử dụng trong mạch,....
 - Thời lượng báo cáo tối đa 5 phút, trả lời thắc mắc, tư vấn 3 phút.
 Học sinh báo cáo và thảo luận, ghi nhận góp ý chỉnh sửa nếu cần.
 Giáo viên điều hành, nhận xét, góp ý và hỗ trợ học sinh.
 Một bản thiết kế sơ đồ mạch điện, phân công nhiệm vụ của học sinh.
 Hoạt động 4. CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM
 MÔ HÌNH MẠCH ĐIỆN CẦU THANG (1 tuần)
 a. Mục đích
 - Học sinh dựa vào bản thiết kế đã lựa chọn để chế tạo mô hình mạch điện 
cầu thang theo yêu cầu đặt ra.
 - Học sinh thử nghiệm, đánh giá sản phẩm và điều chỉnh nếu cần.
 b. Nội dung
 Học sinh sử dụng các nguyên vật liệu và dụng cụ chuẩn bị trước (đèn led, 
cầu chì, pin vuông 9V, dây nối pin vuông 9V, công tắc 3 chấu, điện trở, dây 
điện, gỗ ép hoặc bìa cát tông, keo nến, băng dính).
 Trong quá trình chế tạo các nhóm đồng thời thử nghiệm và điều chỉnh sao 
cho kết quả thu được cao nhất.
 c. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh
 Mỗi nhóm có một sản phẩm đã hoàn thiện và được thử nghiệm.
 d. Cách tổ chức hoạt động
- Giáo viên giao nhiệm vụ:
+ Các nhóm học sinh sử dụng các nguyên liệu đã chuẩn bị để chế tạo mô hình 
mạch điện cầu thang.
+ Thử nghiệm, điều chỉnh và hoàn thiện sản phẩm.
+ Nhóm trưởng báo cáo tiến độ sau mỗi 3 ngày.
- Học sinh tiến hành chế tạo, thử nghiệm và hoàn thành sản phẩm theo nhóm.
- Giáo viên tư vấn hỗ trợ học sinh nếu cần.
 Hoạt động 5. TRÌNH BÀY SẢN PHẨM 
 a. Mục đích
 Các nhóm học sinh giới thiệu mô hình của nhóm trước lớp, chia sẻ về kết 
quả thử nghiệm, thảo luận và định hướng cải tiến sản phẩm.