Sáng kiến kinh nghiệm Hình thành và phát triển năng lực giải quyết vấn đề, sáng tạo cho HS thông qua một số bài dạy STEM trong chương “Động lực học” và “Năng lượng” Vật lí 10 bộ sách Kết nối tri thức

 SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN
 TRƯỜNG THPT NGHI LỘC 4
 SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
 Đề tài
 HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC 
GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ, SÁNG TẠO CHO HỌC SINH THÔNG 
 QUA MỘT SỐ BÀI DẠY STEM TRONG CHƯƠNG “ĐỘNG 
 LỰC HỌC” VÀ “NĂNG LƯỢNG” VẬT LÍ 10
 Lĩnh vực: Vật lí
 Tác giả: Nguyễn Đình Việt - Số điện thoại: 0941.171.050
 Bùi Quốc Dũng - Số điện thoại: 0969.096.682
 Đơn vị: Trường THPT Nghi Lộc 4.
 ..Năm học: 2022 – 2023. MỤC LỤC
Phần 1: ĐẶT VẪN ĐỀ ............................................................................................2
 1. Lí do chọn đề tài ................................................................................................2
 2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu......................................................................3
 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu......................................................................4
 4. Giả thuyết khoa học ...........................................................................................4
 5. Phương pháp nghiên cứu....................................................................................4
 6. Những đóng góp của đề tài ................................................................................5
Phần 2: NỘI DUNG ................................................................................................6
 Chương 1. Cơ sở lí luận và thực tiễn về giáo dục STEM ở trường trung học phổ 
 thông theo chương trình giáo dục phổ thông 2018. ...............................................6
 1. Khái quát chung về giáo dục STEM...............................................................6
 1.1. Thuật ngữ STEM?...................................................................................6
 1.2. Giáo dục STEM ......................................................................................6
 1.3. Giáo dục STEM môn Vật lí THPT trong Chương trình giáo dục phổ 
 thông 2018.......................................................................................................6
 2. Cơ sở thiết kế, tổ chức các hoạt động giáo dục STEM ..................................7
 2.1. Quy trình thiết kế kĩ thuật ........................................................................7
 2.2. Phương pháp khoa học.............................................................................7
 3. Hình thức tổ chức dạy học STEM ..................................................................8
 3.1. Khái quát về bài dạy STEM.....................................................................8
 3.2. Bài dạy STEM khoa học ..........................................................................8
 3.3. Bài dạy STEM kĩ thuật.............................................................................8
 Chương 2. Xây dựng và thực hiện bài dạy STEM...............................................10
 1. Tìm hiểu thực trạng việc DH STEM ở bộ môn Vật lí trong trường THPT..10
 1.1 Mục đích tìm hiểu ..................................................................................10
 1.2. Kết quả ...................................................................................................10
 1.3. Phân tích kết quả thu được.....................................................................11
 2. Xây dựng và thực hiện bài dạy STEM .........................................................11
 2.1. Quy trình xây dựng bài dạy STEM........................................................11
 2.1.1. Lựa chọn nội dung DH ....................................................................11
 2.1.2. Xác định vấn đề cần giải quyết........................................................11
 2.1.3. Xây dựng tiêu chí sản phẩm, giải pháp giải quyết vấn đề ..............12
 2.1.4. Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động DH........................................12 Phần 1: ĐẶT VẪN ĐỀ
 1. Lí do chọn đề tài 
 Hội nghị lần thứ 8, Ban Chấp hành Trung ương khóa XI đã ban hành nghị 
quyết số 29-NQ/TW ngày 04/11/2013 “về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và 
đào tạo, đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa trong điều kiện kinh tế thị 
trường định hướng xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế”. Đổi mới căn bản nền 
giáo dục đầu tiên chúng ta cần phải đổi mới phương pháp DH và hình thức tổ chức 
giáo dục theo hướng tiếp cận năng lực HS. 
 Thực trạng dạy và học vật lí ở trường phổ thông đang gặp nhiều khó khăn và 
bất cập. Việc dạy và học đang còn quá nặng về nội dung và điểm số, hay nói cách 
khác dạy để thi, học để thi chứ không phải chú trọng đến việc HS làm được cái gì 
trong và sau khi học. Trong giờ Vật lí, lượng thời gian để GV và HS liên hệ thực 
tế, mở rộng, thực hiện các thí nghiệm, nâng cao kiến thức là rất hạn chế do lượng 
kiến thức tương đối nhiều. Do đó, để hoàn thành tốt các yêu cầu trên là rất khó 
khăn. 
 DH vật lí ở trường trung học phổ thông đã trang bị cho HS các hệ thống kiến 
thức, giáo dục kĩ thuật tổng hợp, giáo dục thế giới quan, nhân cách và đặc biệt là 
phát triển và bồi dưỡng tư duy khoa học. Đây là một trong những nhiệm vụ quan 
trọng trong DH vật lí. Bên cạnh đó, môn Vật lí đã cung cấp các kiến thức khoa học 
làm cơ sở cho nhiều ngành kĩ thuật, từ đó góp phần thực hiện nhiệm vụ giáo dục kĩ 
thuật tổng hợp. 
 Năm đầu tiên thực hiện chương trình giáo dục phổ thông 2018, sự thay đổi về 
phương pháp giáo dục từ chương trình 2006. Thực trạng ở các trường THPT còn 
gặp rất nhiều khó khăn, về phía GV vừa tiếp cận chương trình mới, về phía HS là 
thế hệ học chương trình giáo dục 2006 ở trường THCS nên khi bước vào THPT và 
học theo chương trình mới thì phương pháp học tập nghiên cứu đang còn mới lạ và 
bắt đầu hình thành phương pháp mới. Bên cạnh đó các bộ thí nghiệm Vật lí ở các 
trường THPT theo chương trình cũ cũng không còn phù hợp nữa, cộng với thời 
hạn sử dụng cũng đã hết nên để thực hiện được các thí nghiệm sẵn có ở trường phổ 
thông là vấn đề rất khó thực hiện. Còn các bộ thí nghiệm theo chương trình mới thì 
vẫn chưa được tiếp nhận, vì vậy để thực hiện được nhiệm vụ giáo dục theo chương 
trình giáo dực phổ thông 2018 chúng tôi đã bắt tay vào thiết kế, xây dựng và thực 
hiện một số bài dạy giáo dục STEM Vật lí nhằm phát huy năng lực và phẩm chất 
của HS trong giai đoạn mới. 
 Giáo dục STEM đưa ra cho HS những vấn đề thực tiễn trong cuộc sống hàng 
ngày cần được giải quyết, đòi hỏi người thực hiện phải tìm hiểu thực tiễn, thu nhận - Phạm vi nghiên cứu:
Chương Động lực học. Năng lượng, công, công suất - Vật lí 10 chương trình giáo 
dục phổ thông 2018, thực hiện ở khối lớp 10, Trường THPT Nghi Lộc 4, huyện 
Nghi Lộc, tỉnh Nghệ An.
 4. Giả thuyết khoa học
 - Nếu HS thiết kế, chế tạo và thực hiện thành công bộ thí nghiệm về lực ma sát 
thì sẽ kiểm chứng được các đặc điểm độ lớn của lực ma sát về sự chính xác khoa 
học mà đáng lẽ GV phải dạy cho HS.
 - Nếu HS thiết kế, chế tạo và vận hành được sản phẩm về Chiếc cân đòn, Chiếc 
xe tự hành thì việc áp dụng kiến thức khoa học vào thực tiễn sáng chế xem như đã 
thành công bước đầu của nghiên cứu khoa học.
 5. Phương pháp nghiên cứu
 - Phương pháp nghiên cứu lý luận: Thu thập cơ sở lý luận, thông tin, số liệu 
để kết luận cho nghiên cứu. 
 - Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Thu thập các thông tin thực tiễn để đúc 
kết, xây dựng cơ sở thực tiễn cho bài, bao gồm:
 + Phương pháp điều tra.
 + Phương pháp nghiên cứu các sản phẩm hoạt động
 + Phương pháp thực nghiệm.
 - Phương pháp thống kê: Để phục vụ cho quá trình phân tích, nghiên cứu, thu 
thập và xử lí số liệu.
 6. Những đóng góp của đề tài 
 - Thiết kế được các kế hoạch bài dạy STEM gồm: Một bài STEM khoa học và 
hai bài STEM kĩ thuật cụ thể:
 + Bài STEM khoa học Lực ma sát, hướng dẫn HS thiết kế, chế tạo và thực 
hiện được bộ thí nghiệm kiểm chứng các đặc điểm của lực ma sát trượt. 
 + Bài STEM kĩ thuật 1: “Chiếc cân đòn”, hướng dẫn HS vận dụng kiến thức 
về mô men lực và cân bằng của vật rắn để thiết kế, sử dụng các vật liệu tái chế, có 
sẵn để chế tạo được chiếc cân đòn và cân được trọng lượng của các vật như đồ 
dùng học tập hay các vật nhỏ ở phòng thí nghiệm.
 + Bài STEM kĩ thuật 2: “Chiếc xe tự hành” hướng dẫn HS vận dụng kiến thức 
về sự chuyển hóa giữa thế năng và động năng, định luật bảo toàn cơ năng, bảo toàn Phần 2: NỘI DUNG
 Chương 1. Cơ sở lí luận và thực tiễn về giáo dục STEM ở trường trung học 
 phổ thông theo chương trình giáo dục phổ thông 2018.
 1. Khái quát chung về giáo dục STEM 
 1.1. Thuật ngữ STEM? 
 STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công 
nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học), thường được sử dụng 
khi nói đến các chính sách phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán 
học của mỗi quốc gia. Cụ thể, Science là quy trình sáng tạo ra kiến thức khoa học; 
Engineering là quy trình sử dụng kiến thức khoa học để thiết kế công nghệ mới 
nhằm giải quyết các vấn đề đặt ra; Toán là công cụ được sử dụng để thu nhận đánh 
giá các kết quả thu được và chia sẻ kết quả đó với những người khác. 
 1.2. Giáo dục STEM 
 Giáo dục STEM yêu cầu HS cần phải giải quyết các vẫn đề thực tiễn, đòi hỏi 
người học cần phải tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức khoa học và vận dụng các kiến 
thức đó để thiết kế và thực hiện giải pháp giải quyết vấn đề thực tiễn đã đặt ra. Như 
vậy, trong các bài học STEM sẽ được đề cập tới các vấn đề thực tiễn cần giải quyết 
từ đó yêu cầu HS có thể tự tìm hiểu nhiệm vụ hoặc GV sẽ giao cho HS giải quyết 
các vấn đề đó. Người học cần phải huy động kiến thức đã có và tìm tòi, chiếm lĩnh 
kiến thức mới để sử dụng. Quá trình đó đòi hỏi người học cần phải thực hiện theo 
“Quy trình khoa học” và “Quy trình kĩ thuật” để sử dụng kiến thức đó vào việc giải 
quyết vấn đề đã đặt ra. 
 Như vậy, chúng ta có thể mô tả giáo dục STEM trong chương trình giáo dục 
phổ thông như sau: Giáo dục STEM là mô hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận 
liên môn, giúp HS áp dụng các kiến thức khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học 
vào giải quyết một số vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể. 
 1.3. Giáo dục STEM môn Vật lí THPT trong Chương trình giáo dục phổ 
thông 2018.
 a. Mục tiêu
 Giáo dục vật lí ở cấp THPT tiếp tục phát triển, ở mức cao hơn, các năng lực vật 
lí mà HS đã tích lũy được sau khi kết thúc trung học cơ sở; tạo cơ hội phát triển ý 
thức, trách nhiệm sống và cách ứng xử khoa học. Đồng thời qua học tập môn vật lí 
có nhiều cơ hội rèn luyện ý thức lao động, an toàn lao động, tác phong khoa học 
cẩn thận, chu đáo, nghiêm túc cho HS. Kết thúc trung học phổ thông, HS có hiểu 
biết đại cương và định hướng nghề nghiệp liên quan đến môn vật lí. 2.2. Phương pháp khoa học
 Đây là một phương pháp nghiên cứu trong đó những vấn đề khoa học, những 
số liệu liên quan được thu thập nhằm xây dựng những giả thuyết và những giả 
thuyết này được thực nghiệm kiểm chứng. 
 3. Hình thức tổ chức dạy học STEM
 3.1. Khái quát về bài dạy STEM
 Bài dạy STEM là quá trình DH dưới sự tổ chức của GV, HS chủ động thực 
hiện các hoạt động học tập trong một không gian, thời gian cụ thể để giải quyết các 
vấn đề thực tiễn trên cơ sở vận dụng kiến thức, kĩ năng trong các lĩnh vực STEM, 
góp phần hình thành phát triển phẩm chất và năng lực cho HS. 
 Đây là hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu trong nhà trường. Theo 
cách này, các bài dạy STEM được triển khai ngay trong quá trình DH các môn học 
thuộc lĩnh vực STEM theo tiếp cận nội môn hoặc liên môn. 
 Căn cứ vào cơ sở lý thuyết áp dụng, bài dạy STEM có thể được chia làm hai 
loại gồm: bài dạy STEM khoa học và bài dạy STEM kĩ thuật. 
 3.2. Bài dạy STEM khoa học
 Là bài dạy STEM được thiết kế dựa trên quy trình khoa học, hướng tới tìm 
tòi, khám phá bản chất, quy luật của sự vật hiện tượng trong thế giới tự nhiên, 
được sử dụng chủ yếu trong các môn vật lí, hóa học, sinh học và được sử dụng chủ 
yếu trong hoạt động hình thành kiến thức mới của bài học.
 Bài dạy STEM khoa học bao gồm 5 hoạt động chính, phản ánh được những 
bước chính trong quy trình khoa học. Đó là các hoạt động: (1) Xác định vấn đề 
khoa học, đề xuất giả thuyết khoa học; (2) Thiết kế thực nghiệm kiểm chứng; (3) 
Lựa chọn phương án thực nghiệm; (4) Tổ chức thực nghiệm, thảo luận kết quả; (5) 
Bảo cáo, đánh giá và điều chỉnh.
 Bài dạy STEM kiểu này chú trọng hoạt động khám phá, tìm hiểu tự nhiên 
thông qua thực nghiệm khoa học, một trong những năng lực thành phần quan trọng 
của năng lực khoa học trong Chương trình giáo dục phổ thông 2018.
 Trọng tâm của bài dạy STEM khoa học là HS phải thiết kế và thực hiện được 
các thí nghiệm để phát hiện bản chất, quy luật, mối quan hệ của sự vật hiện tượng 
đề cập trong bài học. Từ đó, tự các em rút ra các kết luận có tính khoa học mà lẽ ra, 
GV giảng dạy cho HS.
 3.3. Bài dạy STEM kĩ thuật
 Là bài dạy STEM được thiết dựa trên quy trình thiết kế kĩ thuật, hướng tới 
phát hiện, đề xuất giải pháp giải quyết vấn đề trong thực tiễn trên cơ sở vận dụng 
các nguyên lí khoa học, toán và các công nghệ hiện có. Bài dạy STEM kĩ thuật 
được sử dụng trong các môn học của lĩnh vực STEM, là sự kết hợp giữa tìm tòi