Sáng kiến kinh nghiệm Xây dựng và thực hiện một số chủ đề STEM chủ đề Trái đất và bầu trời – Chuyên đề Vật lý 10

 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN 
 TRƢỜNG THPT NGUYỄN TRƢỜNG TỘ - VINH 
 SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 
 ĐỀ TÀI: 
 XÂY DỰNG VÀ THỰC HIỆN MỘT SỐ CHỦ ĐỀ STEM 
CHỦ ĐỀ TRÁI ĐẤT VÀ BẦU TRỜI – CHUYÊN ĐỀ VẬT LÝ 10 
 LĨNH VỰC: VẬT LÝ 
 Tác giả: 1. Trần Thị Minh Nguyệt 
 2. Đặng Thúy Quỳnh 
 3. Nguyễn Thị Thúy Hải 
 Năm thực hiện: 2022 - 2023 
 Số điện thoại: 0984947176 
 3.2. Đối tượng, phương pháp thực nghiệm sư phạm ........................................ 37 
3.3. Diễn biến và kết quả thực nghiệm sư phạm ............................................... 37 
KẾT LUẬN .................................................................................................... ..43 
1. Ý nghĩa của đề tài....43 
2. Hướng mở rộng của đề tài...44 
3. Một số kiến nghị và đề xuất45 
TÀI LIỆU THAM KHẢO nền tảng để học Vật lý là Toán học nên rất thuận lợi trong việc triển khai dạy học 
theo phương thức STEM bằng các hình thức tăng cường các hoạt động nghiên 
cứu, trải nghiệm sáng tạo, câu lạc bộ.... Qua đó giúp HS hiểu được các ứng dụng 
khoa học kỹ thuật, chế tạo các sản phẩm áp dụng vào đời sống thực tiễn, đồng 
thời giúp HS không những hiểu sâu sắc các kiến thức Vật lí, từ đó tạo động lực, 
lòng đam mê, yêu thích bộ môn. Nói tóm lại, dạy học Vật lý theo phương thức 
STEM là một hướng giáo dục phù hợp giúp HS phát triển đầy đủ các năng lực 
đặc thù và năng lực cốt lõi theo mục tiêu của chương trình GDPT mới. 
 Chương trình Vật lý 10 hiện nay có điểm mới là đưa nội dung chuyên đề 
vào chương trình dạy học. Qua quá trình nghiên cứu và giảng dạy chuyên đề Vật 
lí 10, chúng tôi nhận thấy có thể khai thác, thiết kế và thực hiện được nhiều chủ 
đề dạy học STEM ở một số chủ đề, đặc biệt là chuyên đề “Trái đất và bầu trời”. 
Trong thực tiễn, các chủ đề về Mặt trăng – Trái đất – Mặt trời, các chòm sao, 
hành tinh..... vừa quen thuộc mà lại rất nhiều điều thú vị cần khám phá nên khai 
thác các chủ đề dạy học STEM chủ đề này sẽ kích thích được sự hứng thú, tích 
cực của HS trong quá trình dạy học. Với những lí do trên nhằm nâng cao hiệu 
quả và chất lượng dạy học, đã nghiên cứu đề tài “XÂY DỰNG VÀ THỰC 
HIỆN MỘT SỐ CHỦ ĐỀ DẠY HỌC STEM CHỦ ĐỀ “TRÁI ĐẤT VÀ BẦU 
TRỜI” – SÁCH CHUYÊN ĐỀ VẬT LÝ 10” 
2. Mục tiêu, nhiệm vụ của đề tài 
 - Nghiên cứu chương trình sách giáo khoa hiện hành, sách giáo viên và các 
tài liệu tham khảo có liên quan đến chương trình chuyên đề Vật lý lớp 10. 
 - Tìm hiểu thực tế dạy và học chuyên đề Vật lý 10, đặc biệt là nội dung 
kiến thức chủ đề “Trái đất và bầu trời”. 
 - Soạn thảo tiến trình dạy học theo phương pháp dạy học trải nghiệm 
STEM, đáp ứng yêu cầu phát huy tính tích cực, tự lực và sáng tạo của HS, tạo 
niềm say mê hứng thú cho HS 
 - Tiến hành thực nghiệm sư phạm theo tiến trình đã soạn thảo để đánh giá 
hiệu quả của nó đối với việc lĩnh hội kiến thức mới và việc phát huy tính tích 
cực, tự lực và sáng tạo của HS trong quá trình học tập, có niềm hứng thú vui 
thích với môn học, từ đó bổ sung sửa đổi tiến trình dạy học đã soạn thảo cho phù 
hợp cũng như vận dụng linh hoạt mô hình này vào thực tiễn dạy học một số bài 
khác thuộc chương trình Vật lý THPT. 
3. Đối tƣợng nghiên cứu 
 - Nội dung kiến thức chủ đề “Trái đất và bầu trời” - chuyên đề Vật lý lớp 
10 
 - Hoạt động dạy và học chương trình chuyên đề Vật lý lớp 10 
4. Phạm vi nghiên cứu 
 2 
 1.1. Khái niệm về giáo dục STEM 
 - STEM là viết tắt của từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), 
Engineering (Kĩ thuật), Mathematics (Vật lý học). Giáo dục STEM về bản chất 
được hiểu trang bị cho người học những kiến thức và kĩ năng cần thiết liên quan 
đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và Vật lý học. Các kiến thức và kĩ 
năng này phải được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau, giúp HS không chỉ 
hiểu về nguyên lí mà còn có thể thực hành và tạo ra các sản phẩm trong cuộc 
sống hằng ngày. 
 - Đối với giáo dục STEM, các kiến thức khoa học, Vật lý học, công nghệ và 
kĩ thuật không chỉ được dạy học theo hướng trang bị kiến thức thông thường mà 
được vận dụng nhằm giải quyết các tình huống thực tiễn trong cuộc sống. Việc 
làm này đem lại hai tác dụng lớn. Một là giúp cho trải nghiệm học tập của HS trở 
nên thú vị hơn, tạo động lực thúc đẩy các em hứng thú với việc học tập và nghiên 
cứu khoa học, công nghệ ngay từ nhỏ. Hai là gắn kết nhà trường với địa phương, 
cộng đồng cũng như các tổ chức thông qua những vấn đề mang tính toàn cầu (ô 
nhiễm không khí, hiệu ứng nhà kính). Sự gắn kết đa dạng các thành phần giáo 
dục, tạo thành một hệ sinh thái giáo dục, sẽ là một trong những chìa khóa giúp 
nuôi dưỡng và đào tạo những thế hệ công dân toàn cầu có kiến thức và kỹ năng, 
đặc biệt là tư duy sáng tạo trong thời đại mới. 
 - Như vậy giáo dục STEM là một phạm trù rộng và liên quan đến nhiều lĩnh 
vực với hai đặc điểm nổi bật là tính tích hợp liên môn và hoạt động thực hành 
gắn với lí thuyết. Với giáo dục STEM, HS có thể học để lập trình điều khiển, chế 
tạo robot nhưng cũng có thể đơn giản là chế tạo ra những sản phẩm phục vụ đời 
sống. Qua đó cho thấy việc dạy và học STEM không nhất thiết cần điều kiện cơ 
sở vật chất, công nghệ hiện đại mà hoàn toàn tùy thuộc vào ý tưởng triển khai bài 
dạy của GV. 
1.2. Chủ đề dạy học STEM trong trƣờng THPT 
 - Chủ đề STEM là chủ đề dạy học được thiết kế dựa trên vấn đề thực tiễn 
kết hợp với chuẩn kiến thức, kỹ năng của các môn khoa học trong chương trình 
THPT. Trong quá trình dạy học, GV tổ chức cho HS làm việc nhóm, sử dụng 
công nghệ truyền thống và hiện đại, công cụ toán học để tạo ra những sản phẩm 
có tính ứng dụng thực tiễn, phát triển kỹ năng và tư duy HS. 
 - Chủ đề STEM cần đảm bảo các tiêu chí: giải quyết vấn đề thực tiễn, kiến 
thức trong chủ đề thuộc lĩnh vực STEM, định hướng hoạt động thực hành, làm 
việc nhóm. 
 - Dựa vào phạm vi kiến thức để giải quyết vấn đề STEM, người ta chia 
chủ đề STEM thành hai loại: 
 Chủ đề STEM cơ bản được xây dựng trên cơ sở kiến thức thuộc phạm vi 
các môn khoa học, công nghệ, kỹ thuật và Vật lý trong chương trình giáo dục 
THPT. Các sản phẩm chủ đề STEM này thường đơn giản, bám sát nội dung sách 
 4 
 Trong hoạt động này, GV giao cho HS nhiệm vụ học tập chứa đựng vấn đề, 
trong đó HS phải hoàn thành một sản phẩm học tập cụ thể với các tiêu chí đòi 
hỏi HS 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 HS; đồng thời, tiêu chí đó buộc HS phải nắm vững 
kiến thức mới thiết kế và giải thích được thiết kế cho sản phẩm cần làm. 
 - Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp 
 Trong hoạt động này, HS thực hiện hoạt động học tích cực, tự lực dưới sự 
hướng dẫn của GV. HS phải tự tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức để sử dụng vào việc 
đề xuất, thiết kế sản phẩm cần hoàn thành. Kết quả là, khi HS hoàn thành bản 
thiết kế thì đồng thời cũng đã học được kiến thức mới theo chương trình môn 
học tương ứng. 
 - Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp 
 Trong hoạt động này, HS được tổ chức để trình bày, giải thích và bảo vệ 
bản thiết kế kèm theo thuyết minh (sử dụng kiến thức mới học và kiến thức đã 
có); đó là sự thể hiện cụ thể của giải pháp giải quyết vấn đề. Dưới sự trao đổi, 
góp ý của các bạn, GV và HS tiếp tục hoàn thiện (có thể phải thay đổi để bảo 
đảm khả thi) bản thiết kế trước khi tiến hành chế tạo, thử nghiệm. 
 - Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá 
 HS tiến hành chế tạo mẫu theo bản thiết kế đã hoàn thiện; trong quá trình 
chế tạo đồng thời phải tiến hành thử nghiệm và đánh giá. Trong quá trình này, HS 
cũng có thể phải điều chỉnh thiết kế ban đầu để bảo đảm mẫu chế tạo là khả thi và 
tối ưu (theo nhận thức của HS). 
 - Hoạt động 5: Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh 
 Trong hoạt động này, HS 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. 
2. CƠ SỞ THỰC TIỄN CỦA DẠY HỌC VẬT LÝ THEO ĐỊNH HƢỚNG 
STEM Ở TRƢỜNG THPT NGUYỄN TRƢỜNG TỘ - VINH 
2.1. Thực trạng tổ chức dạy học môn Vật lý theo định hướng STEM ở trường 
THPT Nguyễn Trường Tộ -Vinh 
 Thông qua trao đổi trực tiếp với GV, nghiên cứu giáo án, dự giờ, và sau 
một thời gian dạy chương trình chuyên đề Vật lý lớp 10 hiện hành, chúng tôi 
nhận thấy: 
 - Việc tổ chức, định hướng hoạt học tập của HS chưa được thể hiện trong 
giáo án. GV vẫn là người thông báo, giảng giải, thậm chí có kiến thức đưa ra chỉ 
đơn thuần là thông báo. Vai trò tổ chức, định hướng của GV thể hiện trên giáo án 
chưa thực sự rõ ràng, ít có sự tương tác giữa GV và HS. Việc xác định mục tiêu 
 6 
 2.2. Nguyên nhân và khó khăn của thực trạng dạy học Vật lý ở trường THPT 
theo định hướng STEM 
 - Nhiều HS rất thiếu tự tin khi trả lời, khi làm bài, không tự tin vào kiến 
thức mà mình đã có, không biết kiến thức đó là đúng hay sai, nhớ chính xác hay 
chưa. 
 - Đa số HS rất thụ động, các em chưa tích cực suy nghĩ, còn ngại hoạt 
động, chỉ ngồi nghe giảng, chờ thầy cô đọc chép, hiếm khi đặt câu hỏi với GV về 
vấn đề đã học. Do đó kiến thức của các em lĩnh hội được không chắc chắn. Sau 
khi học xong một thời gian ngắn hầu như các em không nhớ hết các kiến thức đã 
học trong bài. 
 - HS ít có khả năng vận dụng sáng tạo kiến thức đã học, không liên hệ 
được kiến thức đã học vào việc giải thích các hiện tượng trong thực tế. 
 - HS gặp nhiều khó khăn trong việc tiếp cận chương trình mới. Dẫn đến 
gặp nhiều khó khăn trong quá trình học, không còn hứng thú với môn học. Điều 
này làm cho việc dạy học theo hướng phát huy năng lực của HS càng trở nên khó 
khăn 
 Ở trên chúng tôi đã phân tích những khó khăn, hạn chế trong quá trình 
dạy và học của GV và HS. Vậy thì, làm thế nào HS có hứng thú, niềm yêu thích 
với môn học? Tổ chức được tiết học nhẹ nhàng, vui vẻ, học mà chơi – chơi mà 
học, giảm tính chất căng thẳng của giờ học, đồng thời tạo cơ hội rèn luyện kỹ 
năng học tập hợp tác làm việc theo nhóm cho HS? 
II. XÂY DỰNG MỘT SỐ CHỦ ĐỀ DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƢỚNG 
STEM CHỦ ĐỀ TRÁI ĐẤT VÀ BẦU TRỜI – CHUYÊN ĐỀ VẬT LÝ 10 
1. PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM NỘI DUNG CÁC CHỦ ĐỀ CỦA SÁCH 
CHUYÊN ĐỀ VẬT LÝ LỚP 10 DƢỚI GÓC ĐỘ STEM 
 Sách chuyên đề Vật lý 10 trong bộ sách Kết nối tri thức được viết theo 
Chương trình môn Vật lý trong Chương trình Giáo dục phổ thông năm 2018 
nhằm góp phần hình thành và phát triển các phẩm chất chủ yếu, năng lực chung 
và năng lực khoa học cho HS lớp 10. 
 Sách chuyên đề Vật lý 10 được biên soạn theo định hướng kết nối tri thức 
với cuộc sống, trong đó đảm bảo tính cơ bản, sáng tạo và thực tiễn. Do đó, cách 
tiếp cận luôn xuất phát từ thực tiễn đến trừu tượng, thông qua quan sát, trải 
nghiệm một số ví dụ cụ thể để HS rút ra quy luật. Các kiến thức được giới thiệu 
một cách trực quan, đi vào bản chất trước khi đi sâu vào kĩ thuật hay năng lực 
tính toán. 
 Về cấu trúc và nội dung, sách có một số điểm đổi mới căn bản khi thiết kế 
các nội dung theo chủ đề thay vì tiết học. Cách tiếp cận này sẽ giúp GV linh hoạt 
hơn trong giảng dạy tu theo thực tế của lớp học. 
 8 
 thấy từ trái đất 
 Với các chủ đề STEM cơ bản được xây dựng trên cơ sở kiến thức thuộc 
phạm vi các chuyên đề Vật lý, kết hợp kiến thức Toán học, Công nghệ . Các sản 
phẩm chủ đề STEM này thường đơn giản, bám sát nội dung sách chuyên đề và 
được xây dựng trên cơ sở các nội dung thực hành trong chương trình GDPT. 
 Tùy theo mục đích xây dựng chủ đề, GV có thể sử dụng chủ đề STEM cơ 
bản để xây dựng kiến thức mới, điều này có nghĩa là HS muốn hoàn thành nhiệm 
vụ học tập thì phải tự chiếm lĩnh các kiến thức có liên quan. Hoặc có thể sử dụng 
các chủ đề STEM cơ bản để vận dụng, rèn luyện các kiến thức, kĩ năng sau một 
chủ đề hoặc một chương học. Sau khi giải quyết vấn đề học tập, HS sẽ có những 
kiến thức sâu sắc hơn, nhớ được lâu hơn và áp dụng được nhiều hơn vào thực 
tiễn cuộc sống. 
2. THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC MỘT SỐ CHỦ ĐỀ CÓ SỬ DỤNG 
PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC STEM 
 Trong 5 chủ đề mà chúng tôi đã đề xuất để dạy học một số chủ đề thuộc 
chương trình sách chuyên đề Vật lý 10 hiện hành theo phương thức STEM như 
đã giới thiệu trên đây, trong quá trình tổ chức dạy học, chúng tôi đã tổ chức cho 
HS thực hiện thông qua nhiều hình thức như lồng ghép dạy học chủ đề STEM 
vào một số tiết học trên lớp, dạy học dự án, các hoạt động trải nghiệm như: hoạt 
động ngoại khóa, giao nhiệm vụ về nhà cho HS dưới sự hướng dẫn của GV. 
Trong SKKN này chúng tôi lựa chọn giới thiệu và xin được trình bày cụ thể quá 
trình tổ chức dạy học 2 chủ đề STEM với các hình thức dạy học như đã nói trên 
như sau. 
2.1. Thiết kế tiến trình dạy học có sử dụng phƣơng pháp dạy học STEM – 
Chủ đề: BẢN ĐỒ SAO QUAY 
 CHỦ ĐỀ: BẢN ĐỒ SAO QUAY 
 Môn học: Chuyên đề Vật lí Lớp 10 
I. MỤC TIÊU 
1. Kiến thức: Sau khi thực hiện bài học này, học sinh sẽ biết được các kiến thức 
về chòm sao, bao gồm: 
+ Học sinh nhận biết được hình dạng, đặc điểm và nguồn gốc của một số chòm 
sao. 
+ Học sinh hiểu được cơ sở lý luận của việc xác định phương hướng thông qua 
các chòm sao. 
2. Năng lực: 
+ Biết cách xác định phương hướng bằng các chòm sao. 
 10 
 Thiết lập tọa độ và in bầu trời sao ở nơi mình ở 
+ Bìa cứng (40 cm x 40 cm); 
+ Dụng cụ chế tạo: súng bắn keo, thanh keo, bút màu, kéo, keo hai mặt, đinh 
ghim, bút chì, thước .... 
III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC 
Hoạt động 1 (Mở đầu): Tạo tình huống có vấn đề 
a) Mục tiêu: 
- Học sinh xác định được nhiệm vụ học tập của bài Xác định phương hướng. 
- Xác định nhiệm vụ thiết kế, chế tạo bản đồ sao quay. 
b) Nội dung: 
* Học sinh được yêu cầu lắng nghe và trả lời câu hỏi: 
+ Thời cổ đại, khi khoa học kỹ thuật chưa phát triển, con người có thể xác định 
phương hướng bằng cách nào ? 
+ Trên bầu trời có vô số vì sao, vậy làm thế nào để xác định được vị trí của các 
chòm sao? 
- Học sinh thảo luận và bày tỏ ý kiến, ghi nhận nhiệm vụ thiết kế và chế tạo bản 
đồ sao quay 
c) Sản phẩm: 
- Ý kiến của các nhóm, câu trả lời của học sinh. 
d) Tổ chức thực hiện: 
 HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH 
* Chuyển giao nhiệm vụ 
Ngày nay, có rất nhiều thiết bị hiện đại Tiếp nhận nhiệm vụ, 
giúp chúng ta dễ dàng xác định phương 
hướng và vị trí. 
+ Vậy khi chưa có những phương thức 
hiện đại đó, con người có những cách 
nào để xác định phương hướng một 
cách chính xác. 
+ Trên bầu trời có vô số vì sao, vậy 
làm thế nào để xác định được vị trí của 
các chòm sao? 
* Thực hiện nhiệm vụ 
 12