- Trang Chủ
- Khoa học xã hội
- Khóa luận tốt nghiệp: Vận dụng quy trình 6E trong dạy học Vật lý trung học cơ sở theo định hướng STEM thông qua chủ đề năng lượng gió
Xem mẫu
- BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA VẬT LÝ
KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP
VẬN DỤNG QUY TRÌNH 6E
TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ TRUNG HỌC CƠ SỞ
THEO ĐỊNH HƯỚNG STEM
THÔNG QUA CHỦ ĐỀ NĂNG LƯỢNG GIÓ
Giảng viên hướng dẫn: Th.S Lê Hải Mỹ Ngân
Sinh viên thực hiện: Tạ Thị Mỹ Hạnh
MSSV: 41.01.102.027
Thành phố Hồ Chí Minh, 2019
- Tạ Thị Mỹ Hạnh Khoá luận tốt nghiệp
LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc đến Cô Lê Hải Mỹ Ngân, người đã
luôn tận tình hướng dẫn, động viên và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên
cứu và hoàn thành khoá luận.
Tôi xin chân thành cảm ơn Trường, Phòng đào tạo, các thầy cô trong Khoa Vật lý
trường Đại học Sư phạm TP Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện cho tôi thực hiện khoá
luận này.
Tôi xin chân thành cảm ơn Quý Thầy Cô đã tham gia khảo sát và đóng góp ý kiến
cho tôi, giúp tôi hoàn thiện hơn đề tài của mình.
Qua đây tôi cũng xin bày tỏ lòng cảm ơn đến gia đình, người thân và bạn bè đã
giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện khoá luận này.
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2019
Sinh viên
Tạ Thị Mỹ Hạnh
i
- Tạ Thị Mỹ Hạnh Khoá luận tốt nghiệp
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ......................................................................................................... i
MỤC LỤC ............................................................................................................. ii
Danh mục các chữ viết tắt..................................................................................... iv
Danh mục các bảng .................................................................................................v
Danh mục các hình ............................................................................................... vi
MỞ ĐẦU ................................................................................................................1
1. Lý do chọn đề tài…………………………………………………………..1
2. Mục đích nghiên cứu………………………………………………………2
3. Nhiệm vụ nghiên cứu………………………………………………………2
4. Đối tượng nghiên cứu……………………………………………………...2
5. Nội dung nghiên cứu và các vấn đề cần giải quyết………………………..2
6. Cấu trúc khóa luận…………………………………………………………2
CHƯƠNG 1 - CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG STEM,
QUY TRÌNH DẠY HỌC 6E VÀ QUY TRÌNH THIẾT KẾ KỸ THUẬT ............4
Giáo dục STEM .......................................................................................4
1.1.1. STEM và giáo dục STEM.................................................................4
1.1.2. Vai trò của giáo dục STEM trong dạy học .......................................4
1.1.3. Các hướng tiếp cận giáo dục tích hợp STEM ...................................5
Quy trình dạy học 6E ...............................................................................6
1.2.1. Giới thiệu ..........................................................................................6
1.2.2. Các giai đoạn theo quy trình dạy học 6E [8] ....................................7
Quy trình thiết kế kỹ thuật (Engineering design process) .....................11
1.3.1. Giới thiệu ........................................................................................11
1.3.2. Các bước trong quy trình thiết kế kĩ thuật ......................................11
Kết luận chương 1 .................................................................................................14
CHƯƠNG 2 - PHÂN TÍCH NỘI DUNG VÀ THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC
CHỦ ĐỀ NĂNG LƯỢNG GIÓ ............................................................................15
ii
- Tạ Thị Mỹ Hạnh Khoá luận tốt nghiệp
Tổng hợp các chủ đề STEM liên quan đến năng lượng gió ..................15
Tổng hợp kiến thức liên quan đến chủ đề năng lượng gió trong chương
trình phổ thông hiện hành ............................................................................18
Phân tích kiến thức trong các nhiệm vụ học tập thuộc chủ đề Năng lượng
gió của HS ....................................................................................................35
Kế hoạch dạy học chủ đề “Thiết kế và khảo sát công suất của hệ thống
cánh quạt gió” ..............................................................................................46
2.4.1. Mô tả chủ đề ...................................................................................46
2.4.2. Tài liệu hỗ trợ .................................................................................47
2.4.3. Kế hoạch bài dạy ............................................................................68
Kết luận chương 2 .................................................................................................82
CHƯƠNG 3 - THAM KHẢO Ý KIẾN CHUYÊN GIA ....................................833
Mục tiêu, đối tượng và hình thức khảo sát ..........................................833
Nội dung khảo sát ................................................................................833
Kết quả khảo sát...................................................................................833
Kết luận chương 3 ...............................................................................................866
Kết luận ...............................................................................................................877
Tài liệu tham khảo ..............................................................................................888
Phụ lục ................................................................................................................899
iii
- Tạ Thị Mỹ Hạnh Khoá luận tốt nghiệp
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu Chú thích
GV Giáo viên
HS Học sinh
BSCS Biological Sciences Curriculum Study
NGSS Next Generation Science Standards
iv
- Tạ Thị Mỹ Hạnh Khoá luận tốt nghiệp
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Bảng quy ước màu quốc tế ...................................................................56
Bảng 2.2. Công suất tiêu thụ của đoạn mạch ........................................................58
v
- Tạ Thị Mỹ Hạnh Khoá luận tốt nghiệp
DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1. Bộ sản phẩm hệ thống cánh quạt gió ....................................................47
Hình 2.2. Nguyên lý làm việc của máy phát điện một chiều ................................49
Hình 2.3. Đồng hồ đo điện đa năng (VOM) .........................................................50
Hình 2.4. Dụng cụ cần có để khảo sát sự chuyển hóa cơ năng thành điện năng của
động cơ điện một chiều .............................................................................................52
Hình 2.5. Dụng cụ cần có để tính công suất tiêu thụ của đoạn mạch ...................56
Hình 2.6. Hình minh họa điện trở 4 vòng màu .....................................................56
Hình 2.7. Ví dụ cách đọc giá trị điện trở 4 vòng màu ..........................................57
Hình 2.8. Sơ đồ mạch điện sử dụng VOM để tính công suất tiêu thụ của đoạn mạch
...................................................................................................................................57
Hình 2.9. Dụng cụ cần có để kết nối với Arduino Nano ......................................58
Hình 2.10. Sơ đồ mạch điện kết nối với Arduino .................................................59
Hình 2.11. Đoạn chương trình trên phần mềm Arduino .......................................60
Hình 2.12. Đoạn chương trình trên phần mềm Arduino (tiếp theo) .....................60
Hình 2.13. Dụng cụ cần có để chế tạo hệ thống cối xay gió ................................63
vi
- Tạ Thị Mỹ Hạnh Khóa luận tốt nghiệp
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Ngày 04/05/2017, Thủ tướng Chính phủ đã ra chỉ thị 16/CT-TTg về việc Tăng
cường năng lực tiếp cận cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư. Chỉ thị đã chỉ rõ vai
trò của cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư đối với sự phát triển của đất nước,
nhất là khi Việt Nam đang trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa và hội nhập
quốc tế. Trong đó Bộ Giáo dục và Đào tạo có vai trò “thúc đẩy triển khai giáo dục
về khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học (STEM) trong chương trình giáo dục
phổ thông; tổ chức thí điểm tại một số trường phổ thông ngay từ năm học 2017 -
2018”; “nâng cao năng lực nghiên cứu, giảng dạy trong các cơ sở giáo dục đại học”;
“tăng cường giáo dục những kỹ năng, kiến thức cơ bản, tư duy sáng tạo, khả năng
thích nghi với những yêu cầu của cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ 4.” [8]
Trong giai đoạn hiện nay, dạy học theo định hướng STEM ngày càng được quan
tâm và phát triển mạnh mẽ. Trong đó phải nói đến là không ít các sách tham khảo về
giáo dục STEM ở cả Việt Nam và thế giới.
✓ TS. Nguyễn Thanh Nga chủ biên ba quyển sách về dạy học chủ đề STEM gồm
Thiết kế và tổ chức chủ đề giáo dục STEM cho học sinh THCS và THPT
(quyển 1 và quyển 2), Dạy học chủ đề STEM cho học sinh THCS và THPT
(quyển 3 – giáo án dạy STEM); [4]
✓ TS. Nguyễn Thị Nga (chủ biên), Hướng dẫn dạy học theo định hướng giáo dục
STEM ở bậc tiểu học, Nhà xuất bản Đại học Sư phạm Tp.HCM;
✓ Cuốn sách Robotics trong giáo dục STEM - Robotics in STEM Education,
Redesigning the Learning Experience, Myint Swe Khine. [7]
Ngoài ra, dạy học theo định hướng STEM cũng được trình bày và trao đổi qua
nhiều bài báo khoa học cả trong nước và quốc tế. Dạy học theo định hướng STEM đã
và đang rất được quan tâm để phát triển trong chương trình phổ thông mới ở nước ta
hiện nay. Bản chất của dạy học theo định hướng STEM là giải quyết vấn đề thực tiễn
trong đó người học sẽ tìm hiểu và vận dụng kiến thức liên môn. Một số chủ đề thực
tiễn có thể đề cập như sự thay đổi khí hậu (Climate change), năng lượng tái tạo
(renewable Energy), công nghệ robot (Robotics) và công nghệ Nano (Nanotech). Một
trong số những nguồn năng lượng tái tạo đang được quan tâm là năng lượng gió. Chủ
đề về Năng lượng gió cũng liên quan đến nhiều nội dung trong chương trình giảng
1
- Tạ Thị Mỹ Hạnh Khóa luận tốt nghiệp
dạy ở phổ thông hiện nay. Do đó xây dựng chủ đề này theo định hướng dạy học
STEM trong chương trình phổ thông chính là mục đích của đề tài khóa luận.
2. Mục đích nghiên cứu
Vận dụng quy trình 6E trong dạy học Vật lí THCS theo định hướng STEM chủ đề
Năng lượng gió.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Tìm hiểu hệ thống lý thuyết về mô hình dạy học 6E kết hợp dạy học theo định
hướng STEM và quy trình thiết kế kỹ thuật.
- Phân tích và xây dựng nội dung chủ đề Năng lượng gió trong chương trình
THCS và THPT.
- Thiết kế tổ chức dạy học chủ đề STEM về Năng lượng gió theo quy trình dạy
học 6E.
✓ Xây dựng một hệ thống các công cụ dạy học: thí nghiệm, video, tranh ảnh,
phiếu học tập, tài liệu tham khảo.
✓ Thiết kế tiến trình dạy học để tổ chức các hoạt động.
- Tham khảo ý kiến chuyên gia về chủ đề đã xây dựng.
4. Đối tượng nghiên cứu
- Kiến thức liên quan đến chủ đề Năng lượng gió.
- Cơ sở lí luận và thực tiễn về dạy học theo định hướng giáo dục STEM, quy
trình 6E và quy trình thiết kế kĩ thuật.
5. Nội dung nghiên cứu và các vấn đề cần giải quyết
- Tìm hiểu cơ sở lí luận và thực tiễn về dạy học theo định hướng giáo dục STEM,
quy trình 6E và quy trình thiết kế kỹ thuật.
- Xây dựng tiến trình dạy học và các công cụ dạy học hỗ trợ chủ đề Năng lượng
gió theo quy trình 6E kết hợp định hướng giáo dục STEM.
- Tham khảo ý kiến đánh giá của chuyên gia về chủ đề, tiến trình dạy học và các
công cụ hỗ trợ đã xây dựng.
6. Cấu trúc khoá luận
Ngoài phần mở đầu, kết luận, danh mục các tài liệu tham khảo và phụ lục, đề tài
gồm 3 chương:
Chương 1: Cơ sở lý luận về dạy học theo định hướng stem, quy trình dạy học 6E
và quy trình thiết kế kỹ thuật
2
- Tạ Thị Mỹ Hạnh Khóa luận tốt nghiệp
Chương 2: Phân tích nội dung và thiết kế tiến trình dạy học chủ đề Năng lượng gió
Chương 3: Tham khảo ý kiến chuyên gia
3
- Tạ Thị Mỹ Hạnh Khóa luận tốt nghiệp
CHƯƠNG 1 - CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG
STEM, QUY TRÌNH DẠY HỌC 6E VÀ QUY TRÌNH THIẾT KẾ KỸ
THUẬT
Giáo dục STEM
1.1.1. STEM và giáo dục STEM
STEM là quan điểm dạy học dựa trên cơ sở giải quyết một vấn đề học tập có liên
quan thực tiễn trong đó học sinh phải tìm hiểu hoặc phối hợp kiến thức của bốn phân
môn khoa học (Science), công nghệ (Technology), kỹ thuật (Engineering) và toán
học (Mathematics), thay vì học bốn môn học riêng biệt và rời rạc.
Mục đích của giáo dục STEM không phải là để đào tạo ra các nhà khoa học, mà là
để khơi gợi hứng thú học tập cho học sinh (HS), giúp các em thấy được mối liên hệ
giữa các môn học, các lĩnh vực và tầm quan trọng của khoa học, kĩ thuật đối với sự
phát triển của xã hội, từ đó phát triển tư duy và năng lực khoa học của HS. Tác giả
Nguyễn Thanh Hải, nghiên cứu sinh tiến sĩ ngành Giáo dục Khoa học, Viện Nghiên
cứu Giáo dục STEM của Đại học Missouri (Mỹ) đã có bài viết rút ra ba đặc điểm
quan trọng khi nói về giáo dục STEM, đó là cách tiếp cận liên ngành (khác với đa
ngành, liên ngành tức là các lĩnh vực, các môn học phải có sự gắn kết với nhau), lồng
ghép các vấn đề thực tiễn vào bài học (phá bỏ khoảng cách giữa việc học lý thuyết và
ứng dụng, thực hành) và kết nối từ trường học, cộng đồng đến các tổ chức toàn cầu
(ứng với cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, không chỉ hướng đến các vấn đề của riêng
địa phương mà còn đặt trong bối cảnh toàn cầu và các xu hướng chung của thế giới,
ví dụ như biến đổi khí hậu, năng lượng tái tạo, …). [6] Gần đây, yếu tố Art – nghệ
thuật được đề cập nhiều trong giáo dục STEM và được mọi người biết đến với thuật
ngữ STEAM. Việc tích hợp các hoạt động nghệ thuật giúp làm cho nội dung bài dạy
trở nên sinh động hơn, đem đến các kết quả thành công và thú vị hơn cho cả giáo viên
(GV) và HS, đồng thời giúp rèn luyện tư duy sáng tạo cho HS. [3]
1.1.2. Vai trò của giáo dục STEM trong dạy học
STEM đã và đang được quan tâm ở nhiều nước trên thế giới, nhiền nghiên cứu về
dạy học theo định hướng STEM đã cho thấy được được hiệu quả của phương thức
học tập này trong việc phát triển các kĩ năng của thế kỉ 21 cho HS: làm việc nhóm,
đặt câu hỏi, giải quyết vấn đề và tư duy phản biện.
Theo Viện hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ, trong thế kỉ 21, những đổi mới
khoa học và công nghệ ngày càng trở nên quan trọng khi chúng ta đối mặt với những
4
- Tạ Thị Mỹ Hạnh Khóa luận tốt nghiệp
lợi ích và thách thức của việc toàn cầu hóa và nền kinh tế dựa trên tri thức. Để thành
công trong xã hội mới với nền công nghệ cao này, HS cần phát triển những năng lực
STEM đến mức vượt xa những gì được xem là chấp nhận được trong quá khứ. Năm
2009, tổng thống Obama công bố sáng kiến giáo dục, trong đó đẩy mạnh đầu tư phát
triển giáo dục STEM nhằm thúc đẩy và truyền cảm hứng cho HS. Giáo dục STEM
định hướng cho HS tự học, chủ động tìm hiểu kiến thức để giải quyết các vấn đề thực
tiễn.
Ở Việt Nam, trong chỉ thị 16/CT-TTg ngày 4/5/2017 về việc tăng cường năng lực
tiếp cận cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư, Thủ tướng Chính phủ đã chỉ đạo
các bộ, ngành, địa phương triển khai đồng bộ nhiều giải pháp để chủ động nắm bắt
cơ hội, đưa ra các giải pháp thiết thực tận dụng tối đa các lợi thế, đồng thời giảm thiểu
những tác động tiêu cực của cuộc cách mạng 4.0 đối với Việt Nam. Thủ tướng Chính
phủ cũng đã giao trách nhiệm cho Bộ Giáo dục và Đào tạo “thúc đẩy triển khai giáo
dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông, tổ chức thí điểm tại một số trường
phổ thông ngay từ năm học 2017 – 2018” [8]. Đặc biệt, trong chương trình giáo dục
phổ thông tổng thể mới đã ghi rõ “Giáo dục khoa học tự nhiên giúp học sinh dần hình
thành và phát triển năng lực khoa học tự nhiên qua quan sát và thực nghiệm, vận dụng
tổng hợp kiến thức, kĩ năng để giải quyết các vấn đề trong cuộc sống, đồng thời cùng
với các môn Toán, Vật lí, Hóa học, Sinh học, Công nghệ, Tin học thực hiện giáo dục
STEM, một trong những xu hướng giáo dục được coi trọng ở nhiều quốc gia trên thế
giới và được quan tâm thích đáng trong đổi mới giáo dục phổ thông của Việt Nam.”
[2]
Tóm lại, giáo dục STEM hiện nay đang là một vấn đề rất được quan tâm đưa vào
trường học. Giáo dục STEM đưa vào trường học dưới một trong ba hình thức: tích
hợp đa ngành, tích hợp liên ngành hoặc tích hợp xuyên ngành .
1.1.3. Các hướng tiếp cận giáo dục tích hợp STEM
- Tích hợp đa ngành hay tích hợp theo chủ đề là cách tiếp cận kết nối các ngành
riêng lẻ bằng cách tổ chức nội dung giảng dạy xoay quanh một chủ đề chung.
Cách tiếp cận này giúp HS học tập một cách có hệ thống và cho HS thấy rằng
một chủ đề có thể được học theo những cách khác nhau thông qua những môn
học khác nhau. Các chủ đề được xây dựng dựa trên các chuẩn của các môn
học và sự hứng thú của HS. Nhược điểm của cách tiếp cận này đó là các nội
5
- Tạ Thị Mỹ Hạnh Khóa luận tốt nghiệp
dung chỉ xoay quanh mục tiêu của các môn học mà không tiếp cận được các
nội dung khác sâu hơn.
- Tích hợp liên ngành: GV tổ chức nội dung giảng dạy xoay quanh các nội dung
học tập chung của các môn học. Mục tiêu học tập từ hai môn học trở lên được
kết hợp với nhau để hình thành một mục tiêu kĩ năng hoặc kiến thức. Cách tiếp
cận này giúp HS lĩnh hội kiến thức ở mức sâu hơn. Tích hợp liên ngành không
khác hoàn toàn với tích hợp đa ngành mà cả ba cách tiếp cận này khác nhau ở
mức độ tích hợp. Trong tích hợp liên ngành, các môn học vẫn là riêng biệt
nhưng nó ít đặc thù hơn so với tích hợp đa ngành.
- Tích hợp xuyên ngành: HS vận dụng kiến thức và kỹ năng từ hai hay nhiều
môn học khi tham gia vào các dự án hoặc giải quyết các vấn đề thực tiễn trong
cuộc sống. Những dự án hoặc vấn đề phải liên quan đến HS. GV tổ chức các
nội dung giảng dạy xoay quanh những câu hỏi hoặc mối quan tâm của HS. GV
phải lắng nghe những ý kiến và quan sát những sở thích của HS để giúp HS
học tập một cách chủ động nhất.
Quy trình dạy học 6E
1.2.1. Giới thiệu
Quy trình dạy học (hay mô hình học tập) 6E của DESIGNTM - ITEEA được
xây dựng dựa trên nền tảng của mô hình 5E của Biological Sciences Curriculum
Study (BSCS). 5E là chữ viết tắt của 5 từ bắt đầu bằng chữ E trong tiếng Anh: Engage
- gắn kết, Explore - khảo sát, Explain - giải thích, Enrich - mở rộng và Evaluate -
đánh giá. Được phát triển bởi BSCS, mô hình 5E là một quy trình học dựa trên quan
điểm học tập qua thực hành. Mô hình 5E cung cấp một trình tự hướng dẫn GV sao
cho đặt HS ở trung tâm của việ học, khuyến khích HS khám phá, tự xây dựng sự hiểu
biết về các khái niệm khoa học và liên hệ những hiểu biết này tới những khái niệm
khác . Các tiêu chuẩn mới về khoa học Next Generation Science Standards – NGSS
[5] được công bố vào tháng 4 năm 2013 đã hiện thực hóa việc tiếp cận tích hợp STEM
bằng cách thừa nhận rằng công nghệ - kỹ thuật đem đến cho HS cơ hội để phát triển
những hiểu biết sâu hơn về khoa học. Do đó, dựa trên mô hình học tập 5E của BSCS,
ITEEA đề xuất sửa đổi và đưa ra mô hình học tập 6E, bổ sung 1 chữ E đó là Engineer
– thực hành kĩ thuật. Đây là mô hình học tập lấy HS làm trung tâm, thúc đẩy hai phần
T và E của STEM bởi vì nó có thể xâu chuỗi, dẫn dắt các nội dung kiến thức theo
một trình tự logic để đạt được một mục tiêu cụ thể. Trong mô hình này, đầu tiên HS
6
- Tạ Thị Mỹ Hạnh Khóa luận tốt nghiệp
được tạo hứng thú với một khái niệm hoặc một vấn đề và sau đó làm việc trong suốt
năm giai đoạn (hay pha) còn lại đó là Engage – kết nối, tạo hứng thú, Explore – tìm
tòi, khám phá, Explain – giải thích, Enrich – Mở rộng và Evaluate – Đánh giá.
1.2.2. Các giai đoạn theo quy trình dạy học 6E [1]
Engage – Kết nối, tạo hứng thú
Mục đích của giai đoạn Engage là để khơi gợi sự quan tâm của HS, dẫn dắt HS
tham gia vào bài học, đồng thời đánh giá trước những hiểu biết đã có của HS về chủ
đề. Trong giai đoạn này, HS lần đầu tiên tiếp cận và xác định nhiệm vụ/vấn đề cần
giải quyết. Trong suốt giai đoạn Engage, HS tạo sự kết nối giữa kiến thức cũ và kiến
thức mới, xây dựng kiến thức nền cho những hoạt động sắp tới. Mục đích là để khơi
gợi sự tò mò của học sinh và khuyến khích các em tự đặt câu câu hỏi cho chính mình.
❖ Hoạt động của HS:
• Làm quen với các khái niệm.
• Kiểm tra sự hiểu biết của bản thân.
• Làm rõ các ý tưởng lớn và kết nối với những hiểu biết lâu dài.
• Xác định những gì đã biết, cần biết và muốn biết.
• Góp phần xác định và xây dựng mục tiêu bài học.
• Nghiên cứu.
• Tương tác với các vật liệu và thiết bị, …
• Xác định những giá trị con người có liên quan đến ý tưởng lớn và
những hiểu biết lâu dài.
• Làm hồ sơ thiết kế.
❖ Hoạt động của GV:
• Đặt câu hỏi.
• Thu thập tài liệu.
• Nghiên cứu và trình bày những khái niệm chính.
• Liên hệ việc học với những kiến thức và hoạt động trước đó của HS.
• Mô tả quy trình thiết kế cho HS.
• Giới thiệu các giá trị con người quan trọng như thế nào.
• Giám sát để đảm bảo an toàn cho HS.
• Khuyến khích và bước đầu hướng dẫn HS làm hồ sơ thiết kế.
• Đánh giá sự hiểu biết của HS đối với cách triển khai chủ đề.
Explore – Tìm tòi, khám phá
7
- Tạ Thị Mỹ Hạnh Khóa luận tốt nghiệp
Mục đích của giai đoạn Explore là mang đến cho HS cơ hội tìm hiểu để xây dựng
sự hiểu biết của bản thân về chủ đề đang hướng đến. Trong giai đoạn này, HS trực
tiếp tìm hiểu các hiện tượng cũng như nghiên cứu tài liệu. Bên cạnh đó, quá trình làm
việc nhóm giúp HS rèn luyện kĩ năng chia sẻ và giao tiếp.
❖ Hoạt động của HS:
• Hình thành khái quát về các khái niệm chính.
• Tham gia thảo luận nhóm và lớp.
• Tham gia vào các hoạt động mẫu (phân tích dự đoán).
• So sánh dữ liệu nhóm với các tiêu chí và ràng buộc.
• Tạo các mục và phát triển các câu hỏi bổ sung trong hồ sơ thiết kế.
❖ Hoạt động của GV:
• Giới thiệu các khái niệm mẫu (phân tích dự đoán).
• Nhắc lại quy trình thiết kế.
• Khuyến khích HS tham gia thảo luận.
• Sử dụng câu hỏi Socratic - tìm cách hiểu của HS, sau đó tìm hiểu
thêm thông qua việc đặt câu hỏi bổ sung.
• Tạo điều kiện cho quá trình làm việc nhóm của HS.
• Khuyến khích HS thực hiện hồ sơ thiết kế.
Explain – Giải thích
Mục đích của giai đoạn Explain là mang đến cho HS cơ hội để giải thích và chắt
lọc những gì đã học được cho đến nay và xác định ý nghĩa của chúng. Đây là giai
đoạn mà người học bắt đầu truyền đạt những gì mà họ đã học được. HS trao đổi với
nhau và trao đổi với GV. Thông qua giai đoạn này, HS rèn luyện khả năng diễn đạt
và ngôn ngữ của mình.
❖ Hoạt động của HS:
• Áp dụng các khái niệm, nguyên tắc và lý thuyết liên quan đến chủ
đề.
• Sử dụng mô hình hóa để đưa ra giải pháp cho vấn đề.
• Sử dụng quy trình thiết kế để hình thành các giải thích.
• Tạo các mục và giải thích các khái niệm trong hồ sơ thiết kế.
❖ Hoạt động của GV:
• Giới thiệu khái niệm của chủ đề và mối liên hệ giữa chúng.
• Nhắc lại quy trình thiết kế.
8
- Tạ Thị Mỹ Hạnh Khóa luận tốt nghiệp
• Sử dụng câu hỏi Socratic - tìm cách hiểu của HS, sau đó tìm hiểu
thêm thông qua việc đặt câu hỏi bổ sung.
• Dẫn dắt các cuộc thảo luận trên lớp.
• Chỉnh sửa những quan niệm sai lầm của HS.
• Cung cấp các nguồn tài liệu thích hợp.
• Đặt các câu hỏi để mở rộng chủ đề.
• Khuyến khích HS thực hiện hồ sơ thiết kế.
Engineer – Thực hành kĩ thuật
Mục đích của giai đoạn Engineer là mang đến cho HS cơ hội để phát triển những
hiểu biết sâu hơn về chủ đề bằng cách áp dụng những kiến thức, kĩ năng và thái độ
của mình. Đây là giai đoạn mà HS vận dụng những gì đã tìm hiểu được để đưa ra các
giải pháp của mình. HS đưa ra những giải pháp sáng tạo nhờ sử dụng bảng thiết kế,
hệ thống thông tin, mô hình, các nguồn tài nguyên và các giá trị con người để làm cơ
sở cho việc phát triển, xây dựng, cải tiến, đánh giá và thiết kế lại.
❖ Hoạt động của HS:
• Áp dụng các khái niệm, nguyên tắc và lý thuyết liên quan để đưa ra
giải pháp của mình.
• Phát triển những giải pháp khả thi để giải quyết vấn đề.
• Sáng tạo trong việc thiết kế và xây dựng các giải pháp.
• Sử dụng Quy trình thiết kế để kiểm tra và thiết kế lại các giải pháp
theo các tiêu chí và ràng buộc.
• Xác định các vấn đề và sử dụng mô hình hóa để dự đoán các giải
pháp.
• Đặt câu hỏi “sẽ như thế nào nếu” cho các nội dung khác nhau.
• Đảm bảo chất lượng của các giải pháp thiết kế.
• Tạo các mục và giải thích các thiết kế trong hồ sơ thiết kế.
❖ Hoạt động của GV:
• Giới thiệu các khái niệm về việc thiết kế và tài liệu mô tả.
• Nhắc lại quy trình thiết kế
• Tạo điều kiện cho HS thiết kế.
• Chỉ ra kiến thức liên quan đến các lỗi thiết kế.
• Cung cấp cho sinh viên các nguồn tài liệu để áp dụng các giải pháp
kỹ thuật.
9
- Tạ Thị Mỹ Hạnh Khóa luận tốt nghiệp
• Hướng dẫn học sinh áp dụng các phương pháp kiểm tra đánh giá chất
lượng.
• Khuyến khích HS ghi chép hồ sơ thiết kế.
Enrich – Mở rộng
Mục đích của giai đoạn Enrich là tạo cơ hội cho HS khám phá sâu hơn về những
gì mà họ đã được học và chuyển từ khái niệm sang những vấn đề phức tạp hơn. Đây
là giai đoạn định hướng người học tới những tình huống mới và ứng dụng mới.
❖ Hoạt động của HS:
• Hiểu quy trình thiết kế và áp dụng cho các tình huống mới.
• Mở rộng các khái niệm đã biết cho các bối cảnh và ứng dụng khác
nhau.
• Tiến hành nghiên cứu thích hợp.
• Ghi nhận dữ liệu vào sổ ghi chép.
❖ Hoạt động của GV:
• Cung cấp cho HS các tài liệu để xác định các ứng dụng mới của các
khái niệm đã biết.
• Đặt câu hỏi để mở rộng vấn đề cho HS.
• Hướng dẫn HS thảo luận hiệu quả thông qua các mục của hồ sơ thiết
kế.
Evaluate – Đánh giá
Mục đích của giai đoạn Evaluate là để cho HS và GV xác định việc học và dạy đã
diễn ra như thế nào. Evaluate, chữ “E” cuối cùng, là một quá trình đánh giá không
ngừng, liên tục trong suốt quá trình hướng dẫn. Một số công cụ hỗ trợ trong quá trình
đánh giá là các phiếu tự đánh giá, sự quan sát của GV, các cuộc phỏng vấn HS, hồ sơ
học tập và các sản phẩm học tập theo chủ đề hay theo dự án.
❖ Hoạt động của HS:
• Thể hiện sự hiểu biết về các khái niệm và áp dụng chúng.
• Tự đánh giá xem bản thân đã học được những gì cần học và muốn
học mà mình đã đề ra trong giai đoạn Engage hay chưa.
• Hoàn thành các bảng đánh giá đã được thiết lập (rubrics).
• Sử dụng hồ sơ thiết kế minh chứng cho tiến trình hướng tới các mục
tiêu học tập được xác định ngay từ đầu.
❖ Hoạt động của GV:
10
- Tạ Thị Mỹ Hạnh Khóa luận tốt nghiệp
• Sử dụng các công cụ đánh giá trước để xác định nhu cầu, mong muốn
và thiếu sót của học sinh.
• Tạo điều kiện và thu hút học sinh hiểu về các khái niệm trong suốt
quá trình học tập.
• Đảm bảo rằng việc học của học sinh dựa trên các chuẩn.
• Sử dụng nhiều công cụ đánh giá quá trình trong mỗi giai đoạn.
• Giải thích phiếu tự đánh giá và các công cụ đánh giá khác.
• Cung cấp thông tin phản hồi về việc đánh giá HS.
• Đánh giá sự hiệu quả của chương trình dạy.
Quy trình thiết kế kỹ thuật (Engineering design process)
1.3.1. Giới thiệu
Quy trình thiết kế kỹ thuật là một loạt các bước mà các kỹ sư tuân theo để đưa ra
giải pháp cho một vấn đề. Nhiều giải pháp liên quan đến việc thiết kế một sản phẩm
đáp ứng các tiêu chí nhất định và/hoặc hoàn thành một nhiệm vụ nhất định. Quy trình
này khác với các bước của Phương pháp khoa học quen thuộc. Phương pháp khoa
học phù hợp với những dự án liên quan đến việc quan sát và thực hiện các thí nghiệm.
Quy trình thiết kế kỹ thuật phù hợp với các dự án liên quan đến thiết kế, xây dựng và
thử nghiệm một cái gì đó. Trong thực tế, các kỹ sư không phải lúc nào cũng tuân theo
các bước quy trình thiết kế kỹ thuật theo thứ tự, từng bước một nhưng nhìn chung, họ
thường thiết kế một cái gì đó, kiểm tra nó, tìm ra một vấn đề và sau đó quay lại bước
trước đó để thực hiện sửa đổi hoặc thay đổi thiết kế. Quá trình này gọi là vòng lặp.
Các bước cụ thể của quy trình thiết kế kĩ thuật được trình bày trong phần dưới đây.
1.3.2. Các bước trong quy trình thiết kế kĩ thuật
Xác định vấn đề cần giải quyết
Đây là bước đầu tiên để bắt đầu một quá trình thiết kế kĩ thuật. Ở bước này, các
kĩ sư tiến hành “điều tra” thực tế để đưa ra một số dẫn chứng và kết luận, thường
sử dụng các câu hỏi sau:
✓ Vấn đề hay nhu cầu là gì?
✓ Ai có vấn đề hoặc cần?
✓ Tại sao nó cần được giải quyết?
Tóm lại, các kĩ sư đưa ra kết luận dạng [Ai] cần [cái gì] bởi vì [tại sao].
Nghiên cứu kiến thức nền
11
- Tạ Thị Mỹ Hạnh Khóa luận tốt nghiệp
Ở bước này, các kỹ sư sẽ nghiên cứu cơ bản về vấn đề mà họ đang giải quyết.
Việc học hỏi kinh nghiệm của những người khác giúp họ tìm hiểu về các giải
pháp hiện có cho các vấn đề tương tự và tránh những sai lầm đã xảy ra trong
quá khứ. Vì vậy, đối với một dự án thiết kế kỹ thuật, các kĩ sư thường nghiên
cứu nền tảng trong hai lĩnh vực chính:
o Người dùng hoặc khách hàng
o Giải pháp hiện có
Xác định các tiêu chí và ràng buộc
Một thiết kế thành công phải đáp ứng được các yêu cầu hoặc ràng buộc thiết
kế, là những đặc điểm quan trọng của thiết kế, bao gồm cả yêu cầu về kinh phí
và vật liệu. Một trong những cách tốt nhất để xác định các yêu cầu thiết kế đó
là phân tích ví dụ cụ thể về một sản phẩm tương tự, hiện có, lưu ý từng tính
năng chính của nó. Để hoàn thành bước yêu cầu của quy trình thiết kế, các kĩ
sư sẽ viết tóm tắt thiết kế; một tài liệu chứa tất cả các thông tin chính để giải
quyết vấn đề của họ.
Công não để tìm giải pháp khả thi
Luôn có nhiều giải pháp tốt để giải quyết các vấn đề thiết kế. Tập trung vào
từng giải pháp trước khi xem xét các lựa chọn thay thế, gần như chắc chắn rằng
bạn đang xem xét một giải pháp tốt hơn. Các nhà thiết kế giỏi cố gắng tạo ra
càng nhiều giải pháp càng tốt.
Lựa chọn giải pháp tốt nhất
Ở bước này, các kĩ sư đánh giá mức độ đáp ứng yêu cầu và ràng buộc thiết kế
của từng giải pháp. Một số giải pháp có thể đáp ứng nhiều yêu cầu hơn những
giải pháp khác. Loại bỏ các giải pháp không đáp ứng yêu cầu.
Phát triển giải pháp
Phát triển liên quan đến việc tinh chỉnh và cải tiến một giải pháp, và nó tiếp tục
trong suốt quá trình thiết kế, thường là ngay cả sau khi hoàn thành sản phẩm
và giao nó cho người sử dụng.
Xây dựng nguyên mẫu
Nguyên mẫu là một phiên bản hoạt động của một giải pháp. Thường các nguyên
mẫu được làm bằng các vật liệu khác với phiên bản cuối cùng. Nguyên mẫu là
một bước quan trọng trong việc phát triển một giải pháp cuối cùng, cho phép
người thiết kế kiểm tra cách giải pháp sẽ hoạt động.
Thử nghiệm và thiết kế lại
12
- Tạ Thị Mỹ Hạnh Khóa luận tốt nghiệp
Quá trình thiết kế bao gồm nhiều lần lặp lại và thiết kế lại giải pháp cuối cùng.
Các kĩ sư có thể sẽ kiểm tra giải pháp của mình, tìm ra các vấn đề mới, thay
đổi và thử nghiệm các giải pháp mới trước khi đưa ra một thiết kế cuối cùng.
Trao đổi kết quả
Để hoàn thành dự án, các kĩ sư sẽ truyền đạt kết quả của họ cho người khác
trong báo cáo cuối cùng và/hoặc bảng hiển thị. Các kĩ sư chuyên nghiệp luôn
làm như vậy, ghi chép kỹ lưỡng các giải pháp của họ để có thể sản xuất và hỗ
trợ về sau.
13
nguon tai.lieu . vn
