Dạy học tích hợp chủ đề năng lượng gió và sử dụng năng lượng gió nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trung học cơ sở

JOURNAL OF SCIENCE OF HNUE<br /> Educational Sci., 2016, Vol. 61, No. 8B, pp. 100-107<br /> This paper is available online at http://stdb.hnue.edu.vn<br /> <br /> DOI: 10.18173/2354-1075.2016-0164<br /> <br /> DẠY HỌC TÍCH HỢP CHỦ ĐỀ “NĂNG LƯỢNG GIÓ VÀ SỬ DỤNG NĂNG<br /> LƯỢNG GIÓ” NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ<br /> CỦA HỌC SINH TRUNG HỌC CƠ SỞ<br /> Nguyễn Mai Hùng<br /> Khoa Sư phạm Trung học, Trường Đại học Hạ Long<br /> Tóm tắt. Bài báo mô tả quá trình xây dựng và tổ chức dạy học tích hợp chủ đề “Năng lượng<br /> gió và sử dụng năng lượng gió” có thể phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh.<br /> Kết quả thực nghiệm cho thấy việc tổ chức dạy học chủ đề tích hợp là khả thi và góp phần<br /> phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn của học sinh.<br /> Từ khóa: Dạy học tích hợp, năng lượng gió, chủ đề, năng lực, giải quyết vấn đề.<br /> <br /> 1.<br /> <br /> Mở đầu<br /> <br /> Hiện nay các cơ sở giáo dục ở các tỉnh trong cả nước đang thực hiện đổi mới đồng bộ<br /> phương pháp dạy học và kiểm tra, đánh giá ở các trường phổ thông theo định hướng phát triển<br /> năng lực của học sinh trên tinh thần Nghị quyết 29 - NQ/TƯ về đổi mới căn bản, toàn diện giáo<br /> dục và đào tạo. Theo dự thảo Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể của Bộ Giáo dục – Đào<br /> tạo tháng 7 năm 2015, hệ thống các môn học ở trường phổ thông được thiết kế theo định hướng<br /> bảo đảm cân đối nội dung các lĩnh vực giáo dục, phù hợp với từng cấp học, lớp học; thống nhất<br /> giữa các lớp học trước với các lớp học sau; tích hợp mạnh ở các lớp học dưới, phân hoá dần ở các<br /> lớp học trên; tương thích với các môn học của nhiều nước trên thế giới. Tên của từng môn học được<br /> gọi dựa theo các môn học trong chương trình hiện hành, có điều chỉnh để phản ánh tốt nhất nội<br /> dung, tính chất, ý nghĩa giáo dục của môn học trong từng cấp học, do đó tên một môn học có thể<br /> thay đổi ở từng cấp học. Chẳng hạn trong lĩnh vực giáo dục khoa học (khoa học tự nhiên và khoa<br /> học xã hội) chỉ có 1 môn học Cuộc sống quanh ta (các lớp 1,2,3); tách thành 2 môn học Tìm hiểu<br /> Xã hội và Tìm hiểu Tự nhiên (các lớp 4, 5); tương ứng với 2 môn học Khoa học Xã hội và Khoa<br /> học Tự nhiên (trung học cơ sở) [1].<br /> Để tiếp cận với chương trình giáo dục phổ thông mới, trong thời gian qua một số giáo viên<br /> ở các trường phổ thông đã thí điểm áp dụng dạy học tích hợp (DHTH) với các chủ đề tự xây dựng<br /> nhằm phát triển một số năng lực của học sinh [2].<br /> Khi tổ chức dạy học một chủ đề tích hợp có thể hình thành và phát triển một số năng lực<br /> của học sinh. Trong bài báo này chúng tôi muốn trao đổi về DHTH nhằm phát triển năng lực giải<br /> quyết vấn đề của học sinh.<br /> Ngày nhận bài: 15/6/2016. Ngày nhận đăng: 18/9/216.<br /> Liên hệ: Nguyễn Mai Hùng, e-mail: nguyenmaihung@daihochalong.edu.vn<br /> <br /> 100<br /> <br /> Dạy học tích hợp chủ đề “Năng lượng gió và sử dụng năng lượng gió” nhằm phát triển...<br /> <br /> 2.<br /> 2.1.<br /> <br /> Nội dung nghiên cứu<br /> Dạy học tích hợp và tình hình dạy học tích hợp ở Việt Nam hiện nay<br /> <br /> Có nhiều quan điểm về DHTH đã được đưa ra trong các nghiên cứu gần đây, trong bài báo<br /> chúng tôi sử dụng quan điểm như sau:<br /> Dạy học tích hợp là định hướng dạy học để học sinh phát triển khả năng huy động tổng hợp<br /> kiến thức, kĩ năng,... thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau để giải quyết có hiệu quả các vấn đề trong<br /> học tập và trong cuộc sống, được thực hiện ngay trong quá trình lĩnh hội tri thức và rèn luyện kĩ<br /> năng; phát triển được những năng lực cần thiết, nhất là năng lực giải quyết vấn đề [3].<br /> Dạy học tích hợp đòi hỏi việc học tập trong nhà trường phải được gắn với các tình huống<br /> của cuộc sống mà sau này học sinh có thể đối mặt vì thế nó trở nên có ý nghĩa đối với học sinh.<br /> Các tình huống gắn với cuộc sống kích thích học sinh huy động các kiến thức đã có từ các môn<br /> học, tìm kiếm thêm thông tin để giải thích vấn đề, có thể làm thí nghiệm hoặc xây dựng mô hình<br /> để giải quyết vấn đề đặt ra. Thông qua các hoạt động học tập của chủ đề tích hợp học sinh có điều<br /> kiện hình thành và phát triển những phương pháp, kĩ năng như phân tích, tổng hợp thông tin, đề<br /> xuất các giải pháp, đánh giá giải pháp... từ đó hình thành và phát triển năng lực của học sinh.<br /> DHTH không nặng về đánh giá kiến thức học sinh lĩnh hội được mà quan tâm đến việc học<br /> sinh có năng lực sử dụng kiến thức trong các tình huống cần giải quyết nhất là những tình huống<br /> thực trong cuộc sống [3].<br /> Ở Việt Nam hiện nay quan điểm dạy học tích hợp theo chủ đề đã được áp dụng ở cấp học<br /> mầm non và một số môn học ở cấp tiểu học. Ở cấp THCS và THPT việc áp dụng DHTH diễn ra<br /> chủ yếu là lồng ghép nội dung cần tích hợp vào các bài học. Gần đây đã có một số giáo viên tự tìm<br /> hiểu kiến thức của các môn học khác có thể tích hợp được với môn của mình để xây dựng chủ đề<br /> DHTH, tổ chức dạy theo chủ đề nhằm mục tiêu phát triển năng lực của học sinh [2].<br /> <br /> 2.2.<br /> <br /> Dạy học tích hợp nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh<br /> <br /> Năng lực giải quyết vấn đề là khả năng cá nhân sử dụng hiệu quả các quá trình nhận thức,<br /> hành động và thái độ, động cơ, xúc cảm để giải quyết những tình huống vấn đề mà ở đó không có<br /> sẵn quy trình, thủ tục, giải pháp thông thường.<br /> Số lượng cũng như tên các<br /> thành tố của năng lực giải quyết<br /> vấn đề có phần khác biệt giữa<br /> các chuyên gia, tổ chức giáo dục,<br /> tùy thuộc vào cách tiếp cận năng<br /> lực. Chúng tôi sử dụng quan điểm<br /> năng lực giải quyết vấn đề bao<br /> gồm các thành tố cơ bản là: Khám<br /> phá và hiểu vấn đề, Trình bày và<br /> phát biểu vấn đề, Đề xuất giải<br /> pháp và thực hiện giải pháp giải<br /> quyết vấn đề, Đánh giá giải pháp<br /> Hình 1.<br /> và Điều chỉnh giải pháp.<br /> Với quan điểm về DHTH và năng lực giải quyết vấn đề như trên, chúng tôi xây dựng chủ đề<br /> DHTH “Năng lượng gió và sử dụng năng lượng gió” cho học sinh trung học cơ sở (THCS) nhằm<br /> phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh theo quy trình 7 bước [4].<br /> Chủ đề gồm 6 nội dung được mô tả theo sơ đồ hình 1.<br /> 101<br /> <br /> Nguyễn Mai Hùng<br /> <br /> Nội dung của chủ đề tích hợp liên quan đến kiến thức của môn Địa lí ở các lớp 6, 7, 8, phần<br /> gió, khí hậu, thời tiết. Chủ đề có liên quan kiến thức bức xạ nhiệt và đối lưu, công, cơ năng, hiện<br /> tượng cảm ứng điện từ và phần năng lượng ở môn Vật lí các lớp 8, 9. Môn Sinh học có liên quan<br /> kiến thức sinh thái môi trường ở lớp 9.<br /> Các vấn đề học sinh cần giải quyết khi học chủ đề là:<br /> Nguồn gốc của gió là gì? Năng lượng gió là gì? Làm thế nào để đo năng lượng gió?<br /> Năng lượng gió sử dụng trong giao thông, Sử dụng trong nông nghiệp và trong sản xuất<br /> điện như thế nào? Tiềm năng và tương lai sử dụng năng lượng gió ở Việt Nam thế nào?<br /> Để giải quyết được các vấn đề trên chúng tôi xây dựng 8 nhiệm vụ học tập (hoạt động) của<br /> học sinh cụ thể là:<br /> Hoạt động 1: Tìm hiểu nguồn gốc của gió chính trên trái đất,<br /> Hoạt động 2: Giải thích sự tạo gió trong tự nhiên,<br /> Hoạt động 3: Mô tả sức mạnh của gió,<br /> Hoạt động 4: Chế tạo dụng cụ đo tốc độ của gió,<br /> Hoạt động 5: Chế tạo mô hình thuyền buồm có thể đi ngược chiều gió,<br /> Hoạt động 6: Chế tạo mô hình bơm nước bằng sức gió,<br /> Hoạt động 7: Chế tạo mô hình điện gió,<br /> Hoạt động 8: Đánh giá tiềm năng gió ở Việt Nam, đánh giá việc sử dụng năng lượng gió tại<br /> Việt Nam hiện tại và tương lai.<br /> Để học sinh giải quyết được vấn đề nguồn gốc của gió là gì, chúng tôi xây dựng hoạt động<br /> 1 và hoạt động 2. Khi học Địa lí lớp 6 học sinh đã biết gió là sự chuyển động của không khí từ nơi<br /> khí áp cao đến nơi có khí áp thấp nhưng không giải thích được tại sao lại có sự chênh lệch khí áp<br /> nên không giải thích được nguồn gốc của gió trong tự nhiên. Khi học về đối lưu khí ở vật lí lớp<br /> 8 học sinh biết dòng đối lưu sinh ra do có sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai vùng không khí nhưng<br /> không biết dùng để giải thích nguồn gốc của gió. Chúng tôi xây dựng tình huống học tập để học<br /> sinh tổng hợp các kiến thức của hai môn giải thích được nguồn gốc của gió trong tự nhiên. Qua<br /> hoạt động học tập này thì học sinh đã vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết vấn đề của cuộc<br /> sống nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh.<br /> Hoạt động 1 làm nảy sinh vấn đề từ tình huống thực tế, học sinh quan sát hình ảnh của các<br /> loại gió trên trái đất và hoàn lưu khí quyển trên trái đất. Từ hình ảnh quan sát học sinh xác định<br /> vấn đề cần giải quyết và phát biểu vấn đề cần giải quyết.<br /> Hoạt động 2 là quá trình giải quyết và kết luận vấn đề từ đó giải quyết những vấn đề liên<br /> quan. Ở hoạt động này học sinh đưa ra giả thuyết về sự tạo thành gió trong khí quyển, làm mô hình<br /> tạo gió từ các vật liệu dễ kiếm để chứng minh cho giả thuyết đã đưa ra và kết luận vấn đề, từ đó<br /> giải thích được sự tạo thành gió trên trái đất.<br /> Hoạt động 3, hoạt động 4 nhằm giải quyết vấn đề Năng lượng gió là gì? Làm thế nào để đo<br /> năng lượng gió. Ở hoạt động 3 học sinh được quan sát video về thang gió Beaufort từ cấp 1 đến<br /> cấp 12 tương ứng với tác động lên cây, nhà, nước biển, từ đó thấy được sức mạnh của gió. Vấn<br /> đề được đặt ra là đo sức mạnh của gió như thế nào. Học sinh sẽ chỉ ra được sức mạnh của gió là<br /> động năng của khối không khí từ đó đưa ra phương án đo năng lượng gió thông qua đo tốc độ gió.<br /> Hoạt động 4 học sinh chế tạo dụng cụ đo tốc độ gió từ những vật dụng dễ tìm kiếm để kiểm tra giả<br /> thuyết đã đưa ra.<br /> Hoạt động 5 giải quyết vấn đề Năng lượng gió sử dụng trong giao thông như thế nào?<br /> Từ kiến thức thực tế học sinh thấy ngay con người đã sử dụng năng lượng gió để đẩy thuyền<br /> 102<br /> <br /> Dạy học tích hợp chủ đề “Năng lượng gió và sử dụng năng lượng gió” nhằm phát triển...<br /> <br /> di chuyển, chúng tôi xây dựng tình huống làm thế nào để thuyền buồm di chuyển ngược chiều gió<br /> là tình huống có vấn đề cho học sinh. Học sinh tìm hiểu về cấu tạo của thuyền buồm từ đó đưa<br /> ra giả thuyết về cách di chuyển ngược chiều gió của thuyền buồm. Học sinh chế tạo thuyền buồm<br /> từ các vật liệu dễ tìm để kiểm tra giả thuyết đã đưa ra, giải thích được hiện cách thuyền buồm di<br /> chuyển ngược gió trong thực tế.<br /> Hoạt động 6 giải quyết vấn đề Năng lượng gió sử dụng trong nông nghiệp như thế nào?<br /> Trong nông nghiệp năng lượng gió được sử dụng để xay thóc, để bơm nước, chúng tôi xây<br /> dựng tình huống bơm nước bằng sức gió để phục vụ trong sản xuất nông nghiệp. Thông tin về một<br /> nông dân được cấp bằng sáng chế về máy bơm nước bằng sức gió sẽ kích thích học sinh tìm hiểu<br /> và đưa ra vấn để làm máy bơm nước bằng sức gió như thế nào. Học sinh tìm hiểu và đưa ra giả<br /> thuyết về hoạt động của máy bơm nước bằng sức gió sau đó làm mô hình để kiểm tra giả thuyết<br /> đã đưa ra. Trong hoạt động này học sinh sẽ thấy được sự chuyển hóa năng lượng qua từng bộ phận<br /> của máy bơm nước.<br /> Hoạt động 7 giải quyết vấn đề sản xuất điện từ gió như thế nào?<br /> Sản xuất điện từ gió hiện nay đang được phát triển ở Việt Nam. Chúng tôi xây dựng tình<br /> huống là thông tin về nhà máy điện gió ở Bạc Liêu để học sinh đưa ra vấn đề sản xuất điện từ gió<br /> như thế nào. Để giải quyết vấn đề này học sinh phải huy động kiến thức về chuyển hóa năng lượng,<br /> kiến thức về hiện tượng cảm ứng điện từ để đưa ra giả thuyết về hoạt động của máy điện gió. Học<br /> sinh làm mô hình máy phát điện bằng sức gió từ các vật tìm kiếm được để kiểm tra giả thuyết đã<br /> đưa ra.<br /> Hoạt động 8 đánh giá tiềm năng và tương lai sử dụng năng lượng gió ở Việt Nam. Trong<br /> hoạt động này học sinh trình bày bài báo cáo về tiềm năng gió và việc sử dụng năng lượng gió ở<br /> Việt Nam. Học sinh sẽ huy động kiến thức về gió, khí hậu Việt Nam ở môn địa lí, kiến thức về<br /> môi trường ở môn sinh học, tìm hiểu thông tin thực tế để đánh giá việc sử dụng năng lượng gió<br /> có nên phát triển ở Việt Nam. Qua hoạt động nay học sinh biết những vùng miền ở Việt Nam có<br /> thể khai thác tiềm năng gió, giải thích được việc người ta đặt nhà máy điện gió tập trung ở một số<br /> vùng miền của Việt Nam.<br /> Chúng tôi xây dựng các hoạt động theo tiến trình dạy học giải quyết vấn đề, ví dụ<br /> Tiến trình cụ thể giải quyết vấn đề nguồn gốc của gió như sau:<br /> 1. Làm nảy sinh vấn đề từ tình huống thực tế: Tìm hiểu về nguồn gốc của gió trên trái đất.<br /> ↓<br /> 2. Phát biểu vấn đề cần giải quyết: Gió trên trái đất có nguồn gốc như thế nào?<br /> ↓<br /> 3. Giải quyết vấn đề:<br /> - Đề xuất giả thuyết: Khi không khí bị chiếu nóng giãn nở bốc lên cao sẽ tạo ra vùng có khí<br /> áp thấp, không khí ở vùng lạnh hơn có khí áp cao. Sự chuyển động của không khí từ nơi áp<br /> cao đến nơi áp thấp tạo ra gió.<br /> - Thiết kế thí nghiệm kiểm tra giả thuyết<br /> + Dụng cụ: mô hình tạo gió gồm các chai nhựa, đèn dây tóc, que hương...<br /> + Tiến hành: lắp các chai nhựa để khí có chu trình tuần hoàn kín.<br /> Chiếu sáng vào 1 chai nhựa làm nóng không khí trong chai, quan sát chiều chuyển động của<br /> khói do que hương tạo ra.<br /> + Kết quả khói chuyển động theo chiều xác định, đúng với giả thuyết.<br /> ↓<br /> 103<br /> <br /> Nguyễn Mai Hùng<br /> <br /> 4. Kết luận:<br /> Do sự chiếu sảng không đồng đều của mặt trời tạo ra sự chênh lệch khí áp giữa các vùng<br /> trên trái đất. Không khí chuyển động từ vùng khí áp cao sang vùng khí áp thấp tạo thành<br /> gió.<br /> ↓<br /> 5. Vận dụng kiến thức mới để giải quyết những nhiệm vụ đặt ra tiếp theo: Giải thích sự tạo<br /> thành gió Tín phong, Tây ôn đới, Đông cực.<br /> Để đánh giá năng lực của học sinh chúng tôi thông qua phiếu học tập, quan sát, và rubic.<br /> Ví dụ rubic đánh giá năng lực giải quyết vấn đề nguồn gốc của gió<br /> Thành tố<br /> <br /> 1. Khám<br /> phá và<br /> hiểu vấn<br /> đề<br /> <br /> Mức 1 (M1)<br /> Lựa chọn được<br /> cẩu hỏi (vấn<br /> đề) trong đoạn<br /> thông tin cho<br /> trước, chỉ ra<br /> được nhiệm vụ<br /> cần giải quyết.<br /> -HS trả lời câu<br /> hỏi 1,2 phiếu<br /> HT1.<br /> <br /> Mức 2 (M2)<br /> Phát hiện được<br /> vấn đề trong<br /> tình huống xác<br /> định,<br /> nhưng<br /> vấn đề chưa<br /> được phát biểu<br /> rõ ràng.<br /> - HS trả lời<br /> câu 1,2,3 phiếu<br /> HT1.<br /> <br /> Mức 3 (M3)<br /> <br /> Mức 5 (M5)<br /> <br /> Đề xuất các<br /> bước để giải<br /> quyết vấn đề<br /> mới (thực tiễn).<br /> - HS Hoàn<br /> thành tốt phiếu<br /> học tập 2 –<br /> 3.1M4<br /> <br /> Đề xuất được<br /> nhiều<br /> giải<br /> pháp<br /> khác<br /> nhau,<br /> lựa<br /> chọn ra giải<br /> pháp tối ưu<br /> (khả thi) để<br /> giải quyết một<br /> vấn đề mới.<br /> <br /> Tự đặt ra vấn đề<br /> trọng một tình<br /> huống mới.<br /> - HS đặt VĐ<br /> trong<br /> tình<br /> huống mới<br /> <br /> 2. Trình<br /> bày, phát<br /> biểu vấn<br /> đề<br /> <br /> Sử dụng được<br /> ít nhất một<br /> phương<br /> thức<br /> (văn bản, hình<br /> vẽ, biểu bảng)<br /> để diễn đạt lại<br /> vấn đề.<br /> - HS tra lời câu<br /> 4 phiếu HT 1Phát biểu được<br /> bằng 1 cách.<br /> <br /> Sử dụng được ít<br /> nhất 2 cách diễn<br /> đạt lại vấn đề.<br /> - HS trả lời câu<br /> 4 phiếu HT1<br /> Phát biểu ít<br /> nhất 2 cách.<br /> <br /> Diễn đạt bằng ít<br /> nhất 2 cách vấn<br /> đề và các nhiệm<br /> vụ bộ phận của<br /> vấn đề.<br /> - HS trả lời câu<br /> 4 phiếu HT1<br /> Phát biểu ít<br /> nhất 2 cách,<br /> và có diễn giải<br /> nhiệm vụ vấn<br /> đề.<br /> <br /> 3.<br /> Đề<br /> xuất giải<br /> pháp<br /> và thực<br /> hiện giải<br /> pháp<br /> giải<br /> quyết<br /> vấn đề<br /> 3.1. Đề<br /> xuất giải<br /> pháp:<br /> <br /> Nhận ra được<br /> các bước thực<br /> hiện giải quyết<br /> vấn đề theo văn<br /> bản có sẵn.<br /> - HS nêu cách<br /> thức giải quyết<br /> VĐ nguồn gốc<br /> gió khi GV<br /> hướng dẫn cách<br /> thức chung –<br /> 3.1 M1.<br /> <br /> Lặp lại các<br /> bước theo một<br /> quy trình giải<br /> quyết vấn đề<br /> đã biết để giải<br /> quyết một vấn<br /> đề tương tự.<br /> - HS hoàn<br /> thành<br /> phiếu<br /> HT2 khi có<br /> phiếu trợ giúp<br /> 2.1 – 3.1M2.<br /> <br /> Đề xuất các<br /> bước để giải<br /> quyết vấn đề đặt<br /> ra (giả định).<br /> - HS nêu được<br /> cách thức giải<br /> quyết vấn đề<br /> khi GV hỏi –<br /> 3.1M3.<br /> <br /> 104<br /> <br /> Mức 4 (M4)<br /> <br />