GIÁO DỤC STEM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ LỚP 11 THPT TRẦN NHÂN TÔNG, NAM ĐỊNH

GIÁO DỤC STEM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ

vectorstock.com/10212086

Ths Nguyễn Thanh Tú eBook Collection

GIÁO DỤC STEM TRONG DẠY HỌC VẬT LÍ LỚP 11 THPT TRẦN NHÂN TÔNG, NAM ĐỊNH (TỤ ĐIỆN TRONG MẠCH ĐIỆN TỬ, MÔ HÌNH HỆ THỐNG CẦU TRỤC, MÁY PHÁT ĐIỆN) WORD VERSION | 2021 EDITION ORDER NOW / CHUYỂN GIAO QUA EMAIL TAILIEUCHUANTHAMKHAO@GMAIL.COM

Tài liệu chuẩn tham khảo Phát triển kênh bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đơn vị tài trợ / phát hành / chia sẻ học thuật : Nguyen Thanh Tu Group Hỗ trợ trực tuyến Fb www.facebook.com/DayKemQuyNhon Mobi/Zalo 0905779594

2

Trang 2 3 4

IC IA L

4 4 5 5 5 6 15

15 16

D

ẠY

Ơ

H

N

KÈ

17 18 19 20 21 22 23

Y

14

U

13

Q

12

M

11

N

O

4 5 6 7 8 9 10

MỤC LỤC DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Chương I. ĐIỀU KIỆN HOÀN CẢNH TẠO RA SÁNG KIẾN, CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI I. ĐIỀU KIỆN TẠO RA SÁNG KIẾN 1. Mô tả giải pháp trước khi tạo ra sáng kiến 2. Mô tả giải pháp sau khi có sáng kiến 2.1. Cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài 2.1.1. Tổng quan lịch sử nghiên cứu về giáo dục Stem 2.1.2. Một số khái niệm cơ bản của đề tài 2.1.3.Thực trạng của giáo dục STEM trong dạy học Vật Lí 11 ở Trường Trung Học Phổ Thông nói chung và Trường Trung Học Phổ Thông Trần Nhân Tông, Nam Định nói riêng 2.2. Phát triển năng lực trong dạy học môn Vật lí lớp 11 dựa trên mô hình giáo dục STEM. 2.2.1. Cơ sở của phát triển năng lực trong dạy học môn Vật lí lớp 11 dựa theo mô hình giáo dục STEM. 2.2.2. Vận dụng dạy học môn vật lí lớp 11dựa theo mô hình giáo dục STEM. 2.2.3. Hình thức tổ chức và phương pháp dạy học môn Vật lí lớp 11 nhằm phát triển năng lực dựa theo mô hình giáo dục STEM. 2.2.4. Thiết bị, phương tiện vật chất cho dạy học STEM môn Vật Lí 11.

Chương II. MỘT SỐ NỘI DUNG DẠY HỌC STEM MÔN VẬT LÍ 11 Ở TRƯỜNG THPT TRẦN NHÂN TÔNG, NAM ĐỊNH. Bài học STEM: TỤ ĐIỆN TRONG MẠCH ĐIỆN TỬ Dự án STEM: MÔ HÌNH HỆ THỐNG CẦU TRỤC…………

Chủ đề STEM: MÁY PHÁT ĐIỆN……………………………

TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM TRONG NỘI DUNG …………

KẾT LUẬN III. HIỆU QUẢ DO SÁNG KIẾN MANG LẠI IV. CAM KẾT KHÔNG SAO CHÉP HOẶC VI PHẠM BẢN QUYỀN TÀI LIỆU THAM KHẢO

FF

STT 1 2 3

MỤC LỤC Nội dung

24

16 16 20 22 24 27 27 49 99 136 159 159 159 160

3

D

ẠY

IC IA L

FF

O

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

TT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Chữ cái viết tắt/ Kí hiệu Cụm từ đầy đủ HS Học sinh GV Giáo viên THPT Trung học phổ thông THCS Trung học cơ sở PPDH Phương pháp dạy học NL Năng lực DH Dạy học KHKT Khoa học kĩ thuật BGV Bàn giáo viên CRV Cửa ra vào CNTT Công nghệ thông tin DHDA Dạy học dự án

4

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

BÁO CÁO SÁNG KIẾN CHƯƠNG I: ĐIỀU KIỆN HOÀN CẢNH TẠO RA SÁNG KIẾN, CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI. I. ĐIỀU KIỆN TẠO RA SÁNG KIẾN Hiện nay chúng ta đang bước vào cuộc cách mạng Công nghiệp 4.0, với dự báo sẽ làm thay đổi toàn bộ cấu trúc xã hội, trong đó có giáo dục. Giáo dục truyền thống tập trung vào nội dung kiến thức đã không còn phù hợp, dạy học theo tiếp cận năng lực đang là xu hướng chung của cả thế giới. Nhằm theo kịp các hệ thống giáo dục tiên tiến cũng như tiến tới đạt chuẩn quốc tế trong giáo dục, hệ thống giáo dục Việt Nam cũng đang từng bước thay đổi từ giáo dục đánh giá theo hướng tiếp cận nội dung sang đánh giá theo hướng tiếp cận năng lực . Tuy nhiên để triển khai thành công cần có những nghiên cứu cụ thể về vấn đề này. Do đó, nghiên cứu này sẽ tập trung phân tích về mô hình giáo dục STEM. Giáo dục STEM tạo ra những con người có thể đáp ứng được nhu cầu công việc của thế kỉ 21, đáp ứng sự phát triển kinh tế, xã hội quốc gia và có thể tác động tích cực đến sự thay đổi của nền kinh tế tri thức trong bối cảnh toàn cầu hoá. Với mong muốn nuôi dưỡng hứng thú học tập, tạo sự tự giác trong học tập và quan trọng hơn là gieo vào lòng học sinh sự tự tin, niềm tin, đam mê vật lí thì trong dạy học môn Vật Lí lớp 11 đối với các trường THPT nói chung và đặc biệt đối với trường THPT Trần Nhân Tông, Nam Định nói riêng sẽ giúp các em trong trường có hứng thú học hơn, chủ yếu trang bị cho học sinh trường kiến thức kỹ năng để làm việc và phát triển trong thế giới công nghệ hiện đại ngày nay.

II. MÔ TẢ GIẢI PHÁP 1. Mô tả giải pháp trước khi tạo ra sáng kiến Hiện nay toàn ngành giáo dục đang tiến hành đổi mới một cách căn bản toàn diện theo hướng phát triển năng lực. Vì vậy đổi mới quá trình dạy học môn Vật lí bậc THPT theo tiếp cận năng lực là rất cần thiết, phù hợp với xu hướng hiện nay của toàn ngành giáo dục nước nhà.

Giáo dục STEM bắt nguồn từ nước Mỹ cách đây gần hai thập kỉ, đây được coi như một cuộc cải cách giáo dục mang tính đột phá của Mỹ với mục tiêu xác lập vững chắc vị thế của quốc gia đứng đầu thế giới về kinh tế, khoa học và công nghệ với nguồn lao động chất lượng thuộc các lĩnh vực STEM. Bên cạnh đó tiếp tục làm gia tăng tầm ảnh hưởng của Mỹ với thế giới thông qua những phát minh, sáng chế. Cho đến nay đã có rất nhiều quốc gia theo đuổi chương trình giáo dục STEM bởi họ nhận thấy đó là hướng đi đúng và mang tính tất yếu trong bối cảnh cạnh tranh kinh tế giữa các quốc gia trên thế giới.

STEM là viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học). Những học sinh học cách tiếp cận giáo dục STEM đều có những ưu thế nổi bật như: kiến thức khoa học , kỹ thuật công nghệ và toán học chắc chắn; khả năng sáng tạo tư duy logic; hiệu suất học tập và làm việc vượt trội; có cơ hội phát triển kỹ năng mềm hơn trong khi không hề gây cảm giác

5

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

nặng nề , quá tải trong học tập đối với học sinh. Đối với THPT việc theo đuổi STEM còn ảnh hưởng tích cực tới khả năng chọn nghề nghiệp trong tương lai .

Giáo dục STEM xuất hiện ở Việt Nam trong vài năm trở lại đây và Bộ GDDT đang trong quá trình triển khai xây dựng nội dung, phương pháp, hình thức tổ chức và quản lí hoạt động dạy học, kiểm tra đánh giá theo hướng giáo dục STEM trong chương trình giáo dục trung học phù hợp với điều kiện thực tiễn để triển khai trong thời gian tới. Hiện chưa có công trình nào bàn về cơ sở lí luận của giáo dục STEM và vận dụng nó vào dạy học bộ môn. Bên cạnh đó, môn Vật lí có nhiều điểm tương đồng với giáo dục STEM bởi nền tảng để học vật lí là toán học, mà môn vật lí là môn khoa học có tính công nghệ và kỹ thuật rất cao, có liên quan rất nhiều đến thực nghiệm và thực tiễn. Nội hàm môn Vật Lí đã có yếu tố tích hợp, do đó việc nghiên cứu về giáo dục STEM nói chung và phát triển năng lực trong dạy học môn Vật Lí dựa theo định hướng giáo dục STEM nói riêng là hoàn toàn có cơ sở và phù hợp với định hướng đổi mới căn bản giáo dục ở Việt Nam. Vật lí 11 hội tụ toàn bộ những vấn đề chính của giáo dục STEM và việc ứng dụng của việc dạy học đó phải phù hợp với từng đối tượng học sinh trong trường THPT Với các lí do trên chúng tôi chọn đề tài: “Giáo dục STEM trong dạy học vật lí lớp 11 trường Trung Học Phổ Thông Trần Nhân Tông, Nam Định” 2. Mô tả giải pháp sau khi có sáng kiến 2.1. Cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài 2.1.1. Tổng quan lịch sử nghiên cứu về giáo dục STEM Một trong những xu hướng nghiên cứu về đổi mới giáo dục hiện nay đang được rất nhiều nhà khoa học quan tâm là giáo dục STEM. Với mục đích nghiên cứu về xu hướng giáo dục STEM, Yuan-Chung Yu và cộng sự đã tập hợp và phân tích các tài liệu về giáo dục STEM trong cơ sở dữ liệu ISI giai đoạn từ 1992 - 2013 cho thấy từ năm 2008 cho tới nay xu hướng nghiên cứu về giáo dục STEM phát triển rất mạnh, cụ thể năm 2008 có khoảng 15 bài báo thì đến năm 2013 số lượng đã tăng lên gần 100 bài báo. Cũng trong giai đoạn này Mỹ là quốc gia có nhiều nghiên cứu về giáo dục STEM nhất với 200 công trình (52%), tiếp theo đó là Anh với 36 công trình (9,35%); Hà Lan, Úc mỗi quốc gia có 16 nghiên cứu (4,16%); các quốc gia Tây Ban Nha, Ixaren, Thổ Nhĩ Kỳ, Canada, Đức, Đài Loan tổng cộng có 67 công trình; các quốc gia còn lại trên thế giới có 50 công trình. Nghiên cứu cũng chỉ ra 5 lĩnh vực liên quan đến giáo dục STEM bao gồm: Giáo dục học, Tâm lí học, Kĩ thuật, Dịch vụ khoa học chăm sóc sức khỏe và Khoa học máy tính.

Vật lí học là một trong những môn khoa học lâu đời nhất với mục đích tìm hiểu sự vận động của vũ trụ. Vật lí học cũng góp phần quan trọng qua sự tiến bộ của các công nghệ mới đạt được như tivi, internet, các máy móc dân dụng hay vũ khí hạt nhân …Như vậy môn Vật lí liên quan rất nhiều đến thực nghiệm và thực tiễn. Giáo dục Việt Nam trước chú trọng vào toán học mà chưa phát triển vật lí học. Thực tế hiện nay cho thấy trong giáo dục không có vật lí thì HS chỉ được trang bị những kĩ năng về lí thuyết,

6

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

khái niệm, nguyên lí, công thức, định luật mà không được trang bị kiến thức để áp dụng vào thực tiễn. Vì vậy, vai trò và việc kết hợp vật lí trong STEM hiện nay như thế nào cũng là một hướng nghiên cứu được nhiều tác giả quan tâm. Mục tiêu giáo dục trong thời đại mới có thể được khuyến kích để đáp ứng các nhu cầu của GV môn Vật lí trong tương lai. Làm thế nào để giáo dục Vật lí THPT thể hiện được vai trò mang tính “dẫn dắt” trong giáo dục STEM. Ở Việt Nam, khác với các nước phát triển trên thế giới giáo dục STEM du học vào Việt Nam không phải bắt nguồn từ các nghiên cứu khoa học giáo dục hay từ chính sách vĩ mô về nguồn nhân lực mà bắt nguồn từ cuộc thi Robot dành cho học sinh từ cấp tiểu học đến THPT do các công ty công nghệ tại Việt Nam triển khai cùng với các tổ chức nước ngoài. Từ đó đến nay giáo dục STEM đã bắt đầu lan toả với nhiều hình thức khác nhau, nhiều cách thực hiện khác nhau, nhiều tổ chức hỗ trợ khác nhau. Giáo dục STEM diễn ra dưới các hình thức như ngày hội STEM, câu lạc bộ STEM. Từ năm 2012, Bộ Giáo dục và Đào tạo hàng năm đã tổ chức cuộc thi “Vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các tình huống thực tiễn dành cho HS trung học” và cuộc thi “Dạy học theo chủ đề tích hợp dành cho GV trung học”. Đặc biệt, cuộc thi “Sáng tạo Khoa học Kĩ thuật” do Bộ Giáo dục và Đào tạo tổ chức dành cho HS phổ thông đã trở thành điểm sáng tích cực trong giáo dục định hướng năng lực. Về cơ bản, đây là một hình thức của giáo dục STEM. Các cuộc thi này là ví dụ cho mục tiêu giáo dục nhằm phát triển năng lực cho HS hình thành những kĩ năng học tập và lao động trong thế kỉ 21 của Bộ Giáo dục và Đào tạo và đó cũng là mục tiêu mà giáo dục STEM hướng tới.

Hiện nay, Bộ Giáo dục và Đào tạo đang triển khai chương trình thí điểm về giáo dục STEM cho 14 trường THCS và THPT tại các tỉnh thành như Hà Nội, Hải Dương, Hải Phòng, Quảng Ninh và Nam Định. Đây là những bước đi quan trọng nhằm phát triển một chương trình giáo dục theo định hướng STEM mang tầm quốc gia. Từ những tìm hiểu tổng quan kết quả nghiên cứu trên có thể kết luận rằng giáo dục STEM là mô hình giáo dục giúp học sinh phát triển năng lực một cách chắc chắn và hiệu quả.

Tuy vậy để áp dụng thành công mô hình này vào quá trình dạy học trong trường THPT cần có những nghiên cứu cụ thể và có hệ thống. Đề tài “Giáo dục STEM trong dạy học vật lí lớp 11 trường THPT Trần Nhân Tông, Nam Định” được chúng tôi lựa chọn.

2.1.2. Một số khái niệm cơ bản của đề tài.

2.1.2.1. STEM là gì?

STEM là viết tắt của các từ Science (khoa học), Technology (công nghệ), Engineering (kỹ thuật) và Math (toán học). Giáo dục STEM về bản chất được hiểu là trang bị cho người học những kiến thức và kỹ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học. Các kiến thức và kỹ năng này (gọi là kỹ năng STEM) phải được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau giúp học sinh không chỉ hiểu biết về nguyên lý mà còn có thể áp dụng để thực hành và tạo ra được những sản phẩm trong cuộc sống hằng ngày.

7

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

Science (Khoa học): Gồm các kiến thức về Vật lý, Hóa học, Sinh học và Khoa học trái đất nhằm giúp HS hiểu về thế giới tự nhiên và vận dụng kiến thức đó để giải quyết các vấn đề khoa học trong cuộc sống hàng ngày.

Technology (Công nghệ): phát triển khả năng sử dụng, quản lý, hiểu và đánh giá công nghệ của học sinh, tạo cơ hội để học sinh hiểu về cộng nghệ được phát triển như thế nào, ảnh hưởng của cộng nghệ mới tới cuộc sống.

Engineering (Kỹ thuật): phát triển sự hiểu biết ở HS và cách công nghệ đang phát triển thông qua qúa trình thiết kế kỹ thuật, tạo cơ hội để tích hợp kiến thức của nhiều môn học, giúp cho những khái niệm liên quan trở nên dễ hiểu. Kỹ thuật cũng cung cấp cho HS những kỹ năng để vận dụng sáng tạo cơ sở Khoa học và Toán học trong quá trình thiết kế các đối tượng, các hệ thống hay xây dựng các quy trình sản xuất.

Maths (Toán): là môn học nhằm phát triển ở HS khả năng phân tích, biện luận và truyền đạt ý tưởng một cách hiệu quả thông qua việc tính toán, giải thích các giải pháp giải quyết các vấn đề về toán học trong các tình huống đặt ra.

Thuật ngữ STEM được dùng trong hai ngữ cảnh khác nhau đó là ngữ cảnh giáo dục và ngữ cảnh nghề nghiệp.

- Đối với ngữ cảnh giáo dục, STEM nhấn mạnh đến sự quan tâm của nền giáo dục đối với các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Quan tâm đến việc tích hợp các môn học trên gắn với thực tiễn để nâng cao năng lực cho người học. Giáo dục STEM có thể được hiểu và diễn giải ở nhiều cấp độ như: chính sách STEM, chương trình STEM, nhà trường STEM, môn học STEM, bài học STEM hay hoạt động STEM. - Đối với ngữ cảnh nghề nghiệp, STEM được hiểu là nghề nghiệp thuộc các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học 2.1.2.2: Giáo dục STEM Hiện nay, giáo dục STEM được nhiều tổ chức, nhà giáo dục quan tâm nghiên cứu. Do đó, khái niệm về giáo dục STEM cũng được định nghĩa dựa trên các cách hiểu khác nhau. Có ba cách hiểu chính về giáo dục STEM hiện nay là: - Giáo dục STEM được hiểu theo nghĩa là quan tâm đến các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Đây cũng là quan niệm về giáo dục STEM của Bộ giáo dục Mỹ “Giáo dục STEM là một chương trình nhằm cung cấp hỗ trợ, tăng cường, giáo dục Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học (STEM) ở tiểu học và trung học cho đến bậc sau đại học” . Đây là nghĩa rộng khi nói về giáo dục STEM. - Giáo dục STEM được hiểu theo nghĩa là tích hợp (liên ngành) của 4 lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học , tác giả Tsupros định nghĩa “Giáo dục STEM là một phương pháp học tập tiếp cận liên ngành, ở đó những kiến thức hàn lâm được kết hợp chặt chẽ với các bài học thực tế thông qua việc HS được áp dụng những kiến thức Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học vào trong những bối cảnh cụ thể tạo nên một kết nối giữa nhà trường, cộng đồng và các doanh nghiệp cho phép người

8

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

học phát triển những kĩ năng STEM và tăng khả năng cạnh tranh trong nền kinh tế mới”.

- Giáo dục STEM được hiểu theo nghĩa là tích hợp (liên ngành) từ 2 lĩnh vực về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học trở lên. Theo quan niệm này, tác giả Sanders định nghĩa “Giáo dục STEM là phương pháp tiếp cận, khám phá trong giảng dạy và học tập giữa hai hay nhiều hơn các môn học STEM, hoặc giữa một chủ đề STEM và một hoặc nhiều môn học khác trong nhà trường” .

- Bên cạnh đó, giáo dục STEM cũng được quan niệm STEM như là chương trình đào tạo dựa trên ý tưởng giảng dạy cho HS bốn lĩnh vực cụ thể - Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học - trong một liên ngành và phương pháp tiếp cận ứng dụng.

Thay vì dạy bốn lĩnh vực này theo những môn học tách biệt và rời rạc, STEM tổng hợp chúng thành một mô hình học tập liền mạch dựa trên các ứng dụng thực tế. Như vậy chúng ta có thể hiểu giáo dục Stem như sau: “Giáo dục Stem là một quan điểm dạy học tích hợp liên ngành từ Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học gắn liền với thực tiễn nhằm phát triển năng lực người học”. a, Mục tiêu của phát triển năng lực trong giáo dục STEM Từ những khái niệm và đặc điểm của giáo dục Stem và dạy học phát triển năng lực kĩ thuật trong dạy học môn Vật lí, mục tiêu phát triển năng lực trong giáo dục Stem như sau: - Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học thuộc về STEM cho HS: Đó là những kiến thức, kĩ năng liên quan đến các môn học Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Trong đó HS biết liên kết các kiến thức Khoa học, Toán học để giải quyết các vấn đề thực tiễn trong môn Vật lí - Phát triển các năng lực cốt lõi cho HS: Giáo dục STEM nhằm chuẩn bị cho HS những cơ hội cũng như thách thức trong nền kinh tế cạnh tranh toàn cầu của thế kỉ 21.

Bên cạnh những hiểu biết về các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật, Toán học, HS sẽ được phát triển tư duy phê phán, khả năng hợp tác để thành công…

- Định hướng nghề nghiệp cho HS: Giáo dục STEM sẽ tạo cho HS có những kiến thức, kĩ năng mang tính nền tảng cho việc học tập ở các bậc học cao hơn cũng như cho nghề nghiệp trong tương lai của HS. Từ đó, góp phần xây dựng lực lượng lao động có năng lực, phẩm chất tốt đặc biệt là lao động trong lĩnh vực STEM nhằm đáp ứng mục tiêu xây dựng và phát triển đất nước. b, Các kỹ năng của giáo dục STEM Những kỹ năng STEM là tích hợp của 4 kỹ năng: - Kỹ năng khoa học: Học sinh được trang bị những kiến thức về các khái niệm, các nguyên lý, các định luật và các cơ sở lý thuyết của giáo dục khoa học. Mục tiêu quan trọng nhất là thông qua giáo dục khoa học, học sinh có khả năng liên kết các kiến thức này để thực hành và có tư duy để sử dụng kiến thức vào thực tiễn để giải quyết các vấn đề trong thực tế

9

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

- Kỹ năng công nghệ: Học sinh có khả năng sử dụng, quản lý, hiểu biết, và truy cập được công nghệ từ những vật dụng đơn giản như cái bút, chiếc quạt đến những hệ thống phức tạp như mạng internet, máy móc.

- Kỹ năng kỹ thuật: Học sinh được trang bị kỹ năng sản xuất ra đối tượng và hiểu được quy trình để làm ra nó. Vấn đề này đòi hỏi học sinh phải có khả năng phân tích, tổng hợp và kết hợp để biết cách làm thế nào để cân bằng các yếu tố liên quan (như khoa học, nghệ thuật, công nghệ, kỹ thuật) để có được một giải pháp tốt nhất trong thiết kế và xây dựng quy trình. Ngoài ra học sinh còn có khả năng nhìn nhận ra nhu cầu và phản ứng của xã hội trong những vấn đề liên quan đến kỹ thuật.

- Kỹ năng toán học: Là khả năng nhìn nhận và nắm bắt được vai trò của toán học trong mọi khía cạnh tồn tại trên thế giới. Học sinh có kỹ năng toán học sẽ có khả năng thể hiện các ý tưởng một cách chính xác, có khả năng áp dụng các khái niệm và kĩ năng toán học vào cuộc sống hằng ngày c, Mối quan hệ giữa các lĩnh vực trong giáo dục STEM Trong giáo dục truyền thống bốn lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật, Toán học. Bốn lĩnh vực này được xây dựng một cách độc lập, ít có liên hệ lẫn nhau. Dạy học theo các lĩnh vực này giữ một vai trò quan trọng là cung cấp kiến thức cơ bản thuộc các lĩnh vực trên. Tuy nhiên trong thực tiễn cuộc sống thì các lĩnh vực này lại không tồn tại một cách độc lập như vậy mà là những vấn đề mang tính phức hợp. Sự tách rời này sẽ dẫn tới một khoảng cách giữa lí thuyết học trong nhà trường và thực tiễn cuộc sống. Học sinh đào tạo theo mô hình truyền thống sẽ cần một khoảng thời gian để thích nghi, để hiểu làm thế nào để từ những kiên thức đã học trong nhà trường vận dụng vào thực tế. Hơn nữa, tư duy liên kết các sự vật, hiện tượng với các ứng dụng và kĩ thuật cũng rất hạn chế bởi trong chính quá trình giảng dạy định hướng nội dung, HS không có điều kiện để thấy được những biểu hiện thực tiễn của kiến thức trong cuộc sống…

Mối quan hệ giữa các yếu tố trong mô hình giáo dục STEM được David D. Thornburg thể hiện trong sơ đồ sau Toán học (M)

D

ẠY

Công nghệ (T)

Khoa học (S)

Kĩ thuật (E)

Sáng chế

Cải tạo thế giới

Phát minh phát hiện

Khám phá, giải thích thế giới

10

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

Sơ đồ : Mối quan hệ giữa khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học Trong giáo dục, dạy học Khoa học là bao gồm cả việc dạy về phương pháp khoa học là một quá trình xây dựng giả thuyết và xác minh. Dạy học Công nghệ và Kĩ thuật là dạy về sự linh hoạt, sáng tạo và đổi mới. Tuy nhiên những thuộc tính này rất khó để lượng hóa trong dạy học, nhưng những điều này lại rất cần thiết trong dạy học Công nghệ, Kĩ thuật. Quá trình sáng tạo có thể được nuôi dưỡng trong HS nhưng phải cần thời gian và HS cần được đặt trong môi trường và không gian đặc thù để kích thích sự sáng tạo. Do vậy, tiếp cận giáo dục STEM phải là tiếp cận mang tính liên ngành để tạo ra sự kết hợp hài hòa giữa các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học nhằm mang đến cho HS những trải nghiệm thực tế thực sự có ý nghĩa. Phát triển năng lực kĩ thuật dựa trên mô hình giáo dục Stem là một biên pháp hiệu quả đã và đang được nhiều nước áp dụng. d , Phân loại giáo dục STEM và con đường giáo dục STEM Phân loại STEM là cần thiết bởi đó là một trong những cơ sở cho việc lựa chọn các hình thức tổ chức giáo dục STEM, phương pháp giáo dục STEM hay xây dựng các chủ đề giáo dục STEM đảm bảo phù hợp với mục tiêu, điều kiện, bối cảnh triển khai STEM khác nhau.

- Phân loại dựa trên khía cạnh các lĩnh vực STEM tham gia giải quyết vấn đề ta có: + STEM đầy đủ: là loại hình STEM yêu cầu người học cần vận dụng kiến thức của cả bốn lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề. + STEM khuyết: là loại hình STEM mà người học không phải vận dụng kiến thức cả bốn lĩnh vực STEM để giải quyết vấn đề.

- Phân loại dựa trên khía cạnh phạm vi kiến thức để giải quyết vấn đề STEM ta có: + STEM cơ bản: là loại hình STEM được xây dựng trên cơ sở kiến thức thuộc phạm vi các môn học Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học trong chương trình giáo dục phổ thông. Các sản phẩm STEM này thường đơn giản, chủ đề giáo dục STEM bám sát nội dung sách giáo khoa và thường được xây dựng trên cơ sở các nội dung thực hành, thí nghiệm trong chương trình giáo dục phổ thông. + STEM mở rộng: là loại hình STEM có những kiến thức nằm ngoài chương trình và sách giáo khoa. Những kiến thức đó người học phải tự tìm hiểu và nghiên cứu. Sản phẩm STEM của loại hình này có độ phức tạp cao hơn. Các 33 chủ đề thường được xây dựng trên cơ sở các nội dung mang tính bổ sung, mở rộng chương trình giáo dục phổ thông.

- Phân loại dựa vào mục đích dạy học ta có: + STEM dạy kiến thức mới: là STEM được xây dựng trên cơ sở kết nối kiến thức của nhiều môn học khác nhau mà HS chưa được học (hoặc được học một phần). HS sẽ vừa giải quyết được vấn đề và vừa lĩnh hội được tri thức mới. + STEM vận dụng: là STEM được xây dựng trên cơ sở những kiến thức HS đã được học. STEM dạng này sẽ bồi dưỡng cho HS năng lực vận dụng lí thuyết vào thực tế. Kiến thức lí thuyết được củng cố và khắc sâu.

11

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

e, Quy trình giáo dục STEM Giáo dục Stem là một mô hình giáo dục mới, đang được các nhà khoa học trên thế giới cũng như ở nước ta nghiên cứu, hứa hẹn đây sẽ là mô hình giáo dục giúp phát triển năng lực người học một cách hiệu quả. Tuy vậy hầu hết các quốc gia trên thế giới không có môn học mang tên STEM cụ thể trong chương trình giáo dục phổ thông.

Giáo dục STEM thường được lồng ghép qua các hình thức như sinh hoạt câu lạc bộ khoa học, hoạt động ngoài giờ lên lớp hay được giảng dạy thông qua các môn Khoa học tự nhiên, Toán học và Vật lí học. Dưới đây nêu một vài con đường cụ thể áp dụng giáo dục Stem trong trường học mà chủ yếu là qua môn Công nghệ.

- Giáo dục STEM thông qua hoạt động ngoài giờ lên lớp: Trên thế giới, các hoạt động giáo dục nhằm phát triển năng lực, sự sáng tạo, phẩm chất và kĩ năng, giáo dục sự nhân văn… được rất nhiều quốc gia quan tâm đặc biệt là các quốc gia tiếp cận chương trình giáo dục phổ thông theo hướng phát triển năng lực.

Một số quốc gia gọi đó là hoạt động giáo dục ngoài trời, hoạt động ngoài giờ lên lớp hay hoạt động trải nghiệm... Các hoạt động này thường được xây dựng dựa trên các chủ đề rất đa dạng, một trong số đó liên quan đến khám phá thế giới tự nhiên, khoa học trái đất, tìm hiểu ứng dụng của Vật lí trong thực tiễn đời sống… Tuy tên gọi, nội dung khác nhau nhưng nhìn chung các hoạt động trên đều hướng tới việc cung cấp cho HS các tình huống, bối cảnh đa dạng và phong phú đòi hỏi sự phát triển, vận dụng nhiều tri thức kĩ năng, cho phép HS tư duy sáng tạo và giải quyết vấn đề theo các cách khác nhau nhằm đạt được kết quả tốt hơn; cung cấp cho HS cơ hội sáng tạo, dám nghĩ, dám làm. Bên cạnh đó tại nhiều quốc gia, giáo dục không chỉ phó mặc cho nhà trường mà còn có sự tham gia của các cá nhân, tổ chức nhằm thúc đẩy sự chung tay góp sức của toàn xã hội trong việc chia sẻ sứ mệnh giáo dục. Đây là những điều kiện thuận lợi để giáo dục STEM cho học sinh.

- Giáo dục STEM thông qua dạy học các môn thuộc về lĩnh vực STEM Hiện nay việc dạy học dựa trên mô hình giáo dục Stem thông qua các môn khoa học tự nhiên, công nghệ và kĩ thuật, vật lí học khá phổ biến trên thế giới. Ở nước Anh trong đó nội dung học tập của môn học được thiết kế thành các chủ đề STEM và được giảng dạy theo các cách khác nhau. + Giáo dục STEM qua một môn học duy nhất

Chủ đề STEM được dạy trong một môn học duy nhất

12

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

Đây là mô hình ở dạng đơn giản nhất, tuỳ theo quy mô của chủ đề mà có thể được thiết kế để dạy trong một tiết hoặc nhiều tiết trong đó GV sẽ phân chia thời gian để HS tham gia các hoạt động: thiết lập vấn đề; tìm kiếm các giải pháp hay cách thức để giải quyết vấn đề; thu thập thông tin, bằng chứng và cuối cùng là tổng kết, rút ra các kiến thức. + Giáo dục STEM qua nhiều môn học Chủ đề STEM dạng này bao trùm nhiều hơn một môn học. Về bản chất, các môn học sử dụng chung một vấn đề, một bối cảnh. Các GV dạy mỗi môn học khác nhau sẽ dạy chủ đề STEM như cách dạy chủ đề STEM trong một môn học duy nhất nhưng theo góc độ riêng của môn mình. + Giáo dục STEM qua nhiều môn học phối hợp Chủ đề STEM dạng này khá phức tạp, nó có sự liên kết kiến thức giữa các môn rất chặt chẽ. Các môn học vẫn tiếp cận chủ đề theo góc độ kiến thức chuyên môn riêng của mình. Nhưng những nội dung được giải quyết trong môn học trước sẽ là tiền đề nối tiếp để dạy ở môn học sau. Các môn học phải được phối hợp với nhau để dạy những nội dung có tính chất gối nhau. Như trên đã đề cập, mô hình này đòi hỏi sự phối hợp chặt chẽ giữa các môn học đảm bảo cho những gì học sinh được học ở môn này sẽ là tiền đề, điều kiện về kiến thức, kĩ năng để các em có thể học được ở môn tiếp theo.

Thứ hai nó đòi hỏi sự phối hợp nhịp nhàng giữa các giáo viên phụ trách các môn học, bất kì một sự thay đổi nào về kiến thức, về thời gian… cũng làm hưởng đến mô hình.

-Vật lí học là một trong những môn khoa học lâu đời nhất với mục đích tìm hiểu sự vận động của vũ trụ. Vật lí học cũng góp phần quan trọng qua sự tiến bộ các công nghệ mới đạt được do những phát triển lí thuyết trong Vật lí. Nền tảng để học vật lí là toán học mà môn Vật lí là môn khoa học có tính khoa học và kỹ thuật rất cao, có liên quan rất nhiều đến thực nghiệm và thực tiễn hay có thể lấy Vật lí làm trung tâm. Đặc biệt trong giáo trình Vật lí 11 có rất nhiều bài ứng dụng được stem trong dạy học. Nên việc chọn đề tài: Giáo dục Stem trong dạy học Vật Lí 11 ở trường THPT Trần Nhân Tông - Nam Định là rất cần thiết.

Các quy trình giáo dục STEM * Quy trình 5E được Rodger W Bybee và cs xây dựng dựa trên mô hình SCIS của J. Myron Atkin và Robert Karplus (1962) - một mô hình dùng để cải tiến chương trình dạy học môn Khoa học ở HS bậc tiểu học. Kể từ năm 1980, Quy trình 5E đã được dùng để thiết kế các tài liệu giảng dạy. Quy trình hướng dẫn 5E đóng một vai trò quan trọng quá trình phát triển chương trình và xây dựng tài liệu giáo trình cho các lớp học khoa học. Ngày nay, một số tác giả đã rất quan tâm đến quy trình 5E và coi nó là một quy trình phù hợp để giáo dục STEM. Quy trình 5E gồm có 5 giai đoạn trong một chuỗi quá trình dạy học là: Engagement (Đặt vấn đề), Exploration (khám phá), Explanation (giải thích), Elaboration/Extension (mở rộng) và Evaluation (đánh giá).

13 Đặt vấn đề (Engagement)

Giải thích (Explanation)

O

FF

Mở rộng (Elaboration)

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

Đặt vấn đề: Mục tiêu là để tạo sự chú ý và quan tâm của học sinh, học sinh được đặt vào những tình huống cụ thể mang tính thách thức, gợi nhu cầu học sinh cần phải giải quyết.

Khám phá: Đây là giai đoạn học sinh trải nghiệm, khám phá thu thập thông tin, dữ liệu, quan sát mô hình, thí nghiệm, điều tra… để giải thích các hiện tượng và phát triển khả năng nhận thức của bản thân. Giáo viên là người chỉ dẫn và khởi đầu cho hoạt động. Cung cấp cho học sinh những kiến thức nền cần thiết; những dụng cụ, nguyên vật liệu phục vụ hoạt động trải nghiệm của học sinh và điều chỉnh những nhận thức sai lầm mà học sinh có thể gặp phải trong quá trình khám phá. Đây là giai đoạn học sinh suy nghĩ, lập kế hoạch và tổ chức những thông tin dữ liệu thu thập được. Giai đoạn này học sinh có thể thực hiện các thí nghiệm, tiến hành nghiên cứu, thiết kế các quy trình, thiết kế mẫu… Lựa chọn và áp dụng các phương pháp tiếp cận có hệ thống thích hợp để trả lời câu hỏi mang tính phức hợp, để điều tra các vấn đề mang tính thời sự và phát triển các giải pháp cho những thách thức và các vấn đề trong thế giới thực.

Giải thích: Học sinh phân tích và diễn giải các dữ liệu. Trao đổi những kiến thức và các giải pháp mang tính khả thi. Sử dụng công nghệ thích hợp để phân tích và thông tin liên lạc.

Mở rộng: Giai đoạn này học sinh có cơ hội được mở rộng và củng cố những hiểu biết của mình về các khái niệm, kiến thức. Học sinh tinh chỉnh các giải pháp, các quy trình. Sửa đổi quy trình thử nghiệm để tìm hiểu thêm. Xác định và phân tích các kết nối đến nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM. Đánh giá: Đánh giá được tiến hành thông qua việc học sinh trình bày giải pháp của họ nhằm giải quyết các vấn đề được đặt ra ban đầu. Giáo viên sẽ đánh giá kiến thức, kĩ năng, xem xét những minh chứng.

Ta thấy quy trình này được xậy dựng dựa trên thuyết kiến tạo, giúp học sinh tự xây dựng kiến thức của mình thông qua những trải nghiệm và ý tưởng mới.

ẠY D

IC IA L

Đánh giá Hình 4: Quy trình 5E trong g Khám phá (Evaluation) (Exploration)

14

* Quy trình tiếp cận nghiên cứu khoa học: Cách tiếp cận này học sinh sẽ được học theo các nhà khoa học, khám phá hay trả lời các câu hỏi khoa học. Quy trình này được xây dựng như sau Đặt câu hỏi nghiên cứu

IC IA L

Đề xuất giả thuyết Trải nghiệm

FF

Quan sát và ghi chép

O

Phân tích

Ơ

N

Chia sẻ kết quả

N

H

Quy trình dạy học STEM theo phương pháp nghiên cứu khoa học * Dạy học STEM theo tiếp cận lí thuyết thiết kế kĩ thuật: Điểm nổi bật của giáo dục Stem là nhấn mạnh yếu tố kĩ thuật, vì vậy các nhà giáo dục đã vận dụng quy trình thiết kế kĩ thuật trong giáo dục Stem.

U

Y

Xác định vấn đề Xác định các giải pháp

KÈ

M

Q

Chia sẻ

Lựa chọn giải pháp

Đánh giá Thực hiện

D

ẠY

Quy trình dạy học STEM theo phương pháp nghiên cứu khoa học Với tiếp cận nghiên cứu khoa học thì điểm xuất phát là dựa trên giả thuyết khoa học và tìm các minh chứng cho giả thuyết ấy. Ở cách tiếp cận lí thuyết thiết kế kĩ thuật là dựa trên các vấn đề cần giải quyết và tìm cách giải quyết vấn đề. Thực tế là dựa trên quy trình thiết kế kĩ thuật để giải quyết vấn đề.

2.1.3. Thực trạng của giáo dục STEM trong dạy học vật lí 11 ở trường THPT nói chung và trường THPT Trần Nhân Tông nói riêng 2.1.3.1. Chương trình môn Vật lí 11

15

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

Trong chương trình giáo dục ở Việt Nam môn Vật lí là môn học được xây dựng với các tiêu chí sau: + Về mục tiêu tổng quát: Môn Vật lí giúp học sinh đạt được các phẩm chất chủ yếu và các năng lực chung của chương trình giáo dục phổ thông. Đồng thời môn Vật lí giúp học sinh có những kiến thức kỹ năng phổ thông cốt lõi về vật lí; vận dụng được một số những kĩ năng tiến hành khoa học; vận dụng một số kiến thức kĩ năng trong thực tiễn, nhận biết đúng được một số năng lực, sở trường của bản thân và lựa chọn một số ngành nghề liên quan đến lĩnh vực mà môn học đề cập. Đặc biệt mục tiêu định hướng nghề nghiệp được thể hiện rất rõ trong chương trình Vật lí. Trong mỗi chủ đề học sinh đều tìm hiểu được một số ngành nghề liên quan đến nội dung mà chủ đề đề cập. Chương trình đã mô tả một cách rõ ràng cấu trúc của thành phần năng lực vận dụng kiến thức, kỹ năng trong thực tiễn tạo điều kiện thuận lợi cho giáo viên giúp học sinh hình thành và định hướng được nghề nghiệp sẽ lựa chọn. Đặc biệt trong chương trình Vật lí 11 thể hiện rõ những yếu tố trên. + Về nội dung môn Vật lí 11: giúp hình thành và phát triển năng lực, chú trọng phát triển năng lực thực hành, thí nghiệm và ứng dụng thực tiễn định hướng dạy học tích cực một cách cụ thể. + Về kết cấu chương trình: chương trình Vật lí lớp 11: Môn Vật lí 11 được chia làm 7 chương Chương I: Điện tích. Điện trường.

Chương II: Dòng điện không đổi.

Chương III: Dòng điện trong các môi trường.

Chương IV: Từ trường.

Chương V: Cảm ứng điện từ.

Chương VI: Khúc xạ ánh sáng.

Chương VII: Mắt và các dụng cụ quang.

Từ những đặc điểm trên của môn Vật lí 11 chúng ta có thể thấy có nhiều điểm tương đồng với giáo dục STEM. Trong môn Vật lí đòi hỏi học sinh phải có tố chất về toán học, kỹ thuật, công nghệ thì mới học tốt môn Vật lí. Vì vậy đây là cơ sở cho việc tổ chức dạy học Vật lí 11 theo mô hình giáo dục STEM.

D

ẠY

2.1.3.2: Quá trình dạy học Vật lí 11 ở THPT nói chung và trường THPT Trần Nhân Tông nói riêng Vật lí là một trong những môn học khó trong trường phổ thông, nếu không có bài giảng và phương pháp phù hợp dễ làm cho học sinh thụ động tiếp thu. Đã có hiện tượng một số bộ phận học sinh không muốn học vật lí, ngày càng lạnh nhạt với giá trị thực tiễn của vật lí. Nguyên nhân do chương trình hiện nay còn nặng nề về mặt kiến thức. Trong một tiết học với nội dung kiến thức tương đối nhiều giáo viên cố gắng truyền tải kiến thức cho học sinh nên thời gian để liên hệ với thực tế hoặc mở rộng, thực hiện thí nghiệm nâng cao kiến thức còn hạn chế. Hơn nữa cơ sở vật chất ở nhiều

16

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

trường còn hạn chế nên việc thí nghiệm cũng gặp nhiều khó khăn, học sinh ít có điều kiện tiếp xúc với thí nghiệm để hiểu hơn các hiện tượng thực tiễn. Từ những lí do trên hiện nay giảng dạy Vật lí bậc phổ thông đang đổi mới, với mục tiêu là phát triển năng lực người học. Bộ giáo dục đã nhiều lần tổ chức tập huấn về tổ chức dạy học kiểm tra, đánh giá kết quả học tập theo định hướng phát triển năng lực. Bộ cũng đã chọn một số nội dung chủ đạo mang tính cốt lõi của đổi mới là dạy học theo chủ đề tích hợp liên môn, dạy học dự án...Những thay đổi này bước đầu đã cho những kết quả khả quan.

Học sinh học tập đã hứng thú hơn, chất lượng và hiệu quả học tập của các em đã tốt hơn. Tuy vậy nếu xét ở mức độ chắc chắn, vững vàng, có thể vận dụng ngày kiến thức vào thực tiễn thì vẫn còn nhiều khó khăn. Đối với trường THPT Trần Nhân Tông, Nam Định do trường mới thành lập, kết quả đầu vào của học sinh còn thấp chúng tôi đã có gắng thay đổi để có thể khơi ngợi niềm đam mê đối với môn Vật lí cho các em.

Chúng tôi trước khi lên lớp đã cố gắng nghiên cữu kỹ bài giảng, xác định được trọng tâm kiến thức, tìm hiểu, tham khảo các vấn đề thực tế liên quan phù hợp với từng đối tượng học sinh…đôi lúc quan tâm đến tính cách sở thích của đối tượng tiếp thu, hình thành giáo án theo hướng phát huy tính tích cực chủ động của học sinh, phải mang tính hợp lý và hài hoà, đôi khi có khôi hài nhưng sâu sắc vừa đảm nhiệm được mục đích của môn Vật lí. Thứ 2 đối với chương trình vật lí 11 nhiều kiến thức thực tiễn chúng tôi phải tích cực đổi mới cách ra đề kiểm tra đánh giá học sinh theo định hướng đề có lồng ghép kiến thức thực tế làm cho học sinh phải thay đổi phương pháp học cho phù hợp trong điều kiện hiện nay khi khoa học kỹ thuật của nhân loại phát triển như vũ bão.

2.2. Phát triển năng lực trong dạy học môn Vật lí 11 dựa vào mô hình giáo dục STEM. 2.2.1. Cơ sở của phát triển năng lực trong dạy học môn Vật lí 11 dựa theo mô hình giáo dục STEM. 2.2.1.1. Cơ sở khoa học của phát triển năng lực trong dạy học Vật lí 11 dựa theo mô hình giáo dục STEM. Mô hình dạy học theo định hướng STEM là dựa trên sự kết nối kiến thức của các lĩnh vực chuyên môn: Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học, cũng như gắn với các tình huống thực tiễn. Những kiến thức Toán học, Khoa học tự nhiên, Công nghệ, Kĩ thuật là cơ sở của Vật lí. Mặt khác, thông qua Vật lí, các kiến thức Khoa học tự nhiên và Toán học được hiểu một cách sâu sắc và cụ thể hơn. Bên cạnh đó, giáo dục STEM còn giúp người học có khả năng vận dụng các kiến thức liên môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học để giải quyết các tình huống phức hợp trong cuộc sống và nghề nghiệp là nền tảng để phát triển môn Vật Lí. Trong dạy học theo định hướng STEM, nội dung và phương pháp dạy học không giới hạn ở dạy học lí thuyết mà có sự liên kết giữa lí thuyết và thực hành, giữa tư duy và hành động thông qua những quy trình kĩ thuật. Mô hình dạy học môn Vật lí 11 theo định hướng giáo dục SEM được xây dựng dựa trên các cơ sở khoa học sau đây:

17

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

- Dạy học định hướng phát triển năng lực: Giáo dục STEM là 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 Toán học. Các kiến thức và kĩ năng này phải được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau giúp học sinh không chỉ hiểu biết về nguyên lí mà còn có thể thực hành và tạo ra được những sản phẩm trong cuộc sống hằng ngày. Do vậy dạy học theo định hướng phát triển năng lực là một trong các cơ sở khoa học của giáo dục STEM được thể hiện ở các nội dung cơ bản sau: + Hệ thống mục tiêu được mô tả tường minh rõ ràng về hệ thống các năng lực: Khác với dạy học định hướng nội dung, dạy học định hướng năng lực tập trung vào kết quả học tập của học sinh tức là quan tâm tới “đầu ra”. Đây là cơ sở cho việc lựa chọn nội dung, phương pháp, hình thức tổ chức và kiểm tra đánh giá nhằm đảm bảo kết quả đầu ra như mong muốn. Do vậy, trong dạy học định hướng năng lực kết quả học tập hay là mục tiêu thường được mô tả thông qua hệ thống các năng lực một cách chi tiết, rõ ràng có thể quan sát và đánh giá được. Đặc điểm này của dạy học định hướng năng lực là cơ sở khoa học quan trọng trong việc xây dựng mục tiêu giáo dục STEM và bài kiểm tra đánh giá các năng lực của HS thông qua bài học STEM. + Dạy học dựa trên định hướng hành động: Tư tưởng của dạy học dựa trên định hướng hành động là: người học sẽ học tốt nhất khi được trực tiếp tham gia vào hoạt động học tập trải nghiệm; kiến thức phải được khám phá bởi chính các cá nhân nếu nó có ý nghĩa quan trọng với họ hoặc tạo ra sự khác biệt trong hành vi của họ và người học sẽ có quyết tâm cao khi họ được tự do thiết lập các mục tiêu học tập của mình và có thể chủ động theo đuổi nó trong một khuôn khổ nhất định . Dạy học theo dự án là một hình thức điển hình của dạy học định hướng hành động, trong đó HS tự lực thực hiện trong nhóm một nhiệm vụ học tập phức hợp, gắn với các vấn đề thực tiễn, kết hợp lí thuyết và thực hành, có tạo ra các sản phẩm có thể công bố. Trong dạy học theo dự án, có thể vận dụng nhiều lí thuyết và quan điểm dạy học hiện đại như lí thuyết kiến tạo, dạy học định hướng HS, dạy học hợp tác, dạy học tích hợp, dạy học khám phá, sáng tạo, dạy học theo tình huống và dạy học định hướng hành động. Do vậy, vận dụng dạy học định hướng hành động có ý nghĩa quan trọng trong việc xây dựng nguyên lí giáo dục kết hợp lí thuyết với thực tiễn, tư duy và hành động, nhà trường và xã hội của giáo dục STEM. Đây là cơ sở trong việc lựa chọn PPDH trong giáo dục STEM. + Tư tưởng dạy học tích hợp liên môn và định hướng vận dụng vào giải quyết các vấn đề thực tiễn: Dạy học tích hợp liên môn là dạy học những nội dung kiến thức liên quan đến hai hay nhiều môn học. “Tích hợp” là nói đến phương pháp và mục tiêu của hoạt động dạy học còn “liên môn” là đề cập tới nội dung dạy học. Các chủ đề liên môn, tích hợp có tính thực tiễn nên sinh động, hấp dẫn, có ưu thế trong việc tạo ra động cơ, hứng thú học tập cho học sinh. Dạy học tích hợp liên môn không chỉ chú ý tích cực hoá học sinh về hoạt động trí tuệ mà còn chú ý rèn luyện năng lực giải quyết vấn đề gắn với những tình huống của cuộc sống và nghề nghiệp, đồng thời gắn hoạt

18

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

động trí tuệ với hoạt động thực hành, thực tiễn. Tăng cường việc học tập trong nhóm, đổi mới quan hệ giáo viên – học sinh theo hướng cộng tác. Đặc điểm này của dạy học định hướng năng lực là cơ sở để xây dựng các chủ đề giáo dục STEM gắn với thực tiễn cuộc sống. + Đánh giá trong dạy học định hướng năng lực là đánh giá quá trình. Về bản chất, đánh giá năng lực là đánh giá khả năng vận dụng kiến thức, kĩ năng thực hiện nhiệm vụ của HS và việc đánh giá này là đánh giá cả quá trình vì sự tiến bộ của học sinh. Đánh giá quá trình là những phản hồi cần thiết cho cả giáo viên và học sinh về những hiểu biết hiện tại và phát triển kĩ năng nhằm xác định những bước tiếp theo. Đánh giá quá trình được xem là một phương thức tạo động lực học tập cho người học hiệu quả và có tác động ngay tức thì đến quá trình học. Đánh giá trong dạy học định hướng năng lực sẽ là cơ sở để xây dựng nội dung đánh giá trong quy trình giáo dục STEM. - Dạy học tích hợp: Nội hàm của khái niệm giáo dục STEM đã xác định giáo dục STEM là giáo dục liên ngành và thể hiện đó là dạy học tích hợp. + Nội dung được xây dựng trên cơ sở kết nối kiến thức giữa các môn học với nhau và với thực tiễn cuộc sống. Thực hiện môn học tích hợp, các quá trình học tập không bị cô lập với cuộc sống hàng ngày, các kiến thức gắn với kinh nghiệm sống của học sinh và được liên hệ với các tình huống cụ thể, có ý nghĩa đối với học sinh. Khi đó học sinh được dạy sử dụng kiến thức trong những tình huống cụ thể và việc giảng dạy kiến thức không chỉ là lí thuyết mà còn phục vụ thiết thực cuộc sống con người, để làm người lao động, công dân tốt… Mặt khác, các kiến thức sẽ không lạc hậu do thường xuyên cập nhật với cuộc sống. Đây là cơ sở để xây dựng các ngữ cảnh trong giáo dục STEM. + Dạy học tích hợp nhằm phát triển năng lực cho học sinh. Dạy học tích hợp là một trong những quan điểm giáo dục nhằm nâng cao năng lực của người học. Dạy học tích hợp là định hướng về nội dung và phương pháp dạy học, trong đó giáo viên tổ chức, hướng dẫn để học sinh biết huy động tổng hợp kiến thức, kĩ năng thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau nhằm giải quyết các nhiệm vụ học tập; thông qua đó hình thành những kiến thức, kĩ năng mới; phát triển được những năng lực cần thiết, nhất là năng lực giải quyết vấn đề trong học tập và trong thực tiễn cuộc sống. Đặc điểm này là cơ sở cho việc xây dựng các hoạt động trong giáo dục STEM. + Dạy học tích hợp biểu hiện cách tiếp cận lấy người học làm trung tâm. Dạy học lấy người học là trung tâm đòi hỏi người học là chủ thể của hoạt động học, họ phải tự học, tự nghiên cứu để tìm ra kiến thức bằng hành động của chính mình, người học không chỉ được đặt trước những kiến thức có sẵn ở trong bài giảng của GV mà phải tự đặt mình vào tình huống có vấn đề của thực tiễn, cụ thể và sinh động của nghề nghiệp rồi từ đó tự mình tìm ra cái chưa biết, cái cần khám phá học để hành, hành để học, tức là tự tìm kiếm kiến thức cho bản thân. Trong dạy học lấy người học làm trung tâm đòi hỏi người học tự thể hiện mình, phát triển năng lực làm việc nhóm, hợp tác với nhóm, với lớp. Sự làm việc theo nhóm này sẽ đưa ra cách thức giải quyết đầy tính sáng tạo,

19

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

kích thích các thành viên trong nhóm hăng hái tham gia vào giải quyết vấn đề. Đặc điểm này là căn cứ để xác định các loại hình giáo dục STEM, là căn cứ để xây dựng các hoạt động trong giáo dục STEM. 2.2.1.2. Bản chất dạy học Vật lí 11 dựa theo mô hình giáo dục STEM - Là một cách tiếp cận liên ngành trong dạy học môn Vật lí nhằm tạo cơ hội cho học sinh kết nối những kiến thức được học trong môn Vật lí với các kiến thức cơ sở của các môn học thuộc lĩnh vực STEM với những vấn đề trong thực tiễn cuộc sống. Giúp học sinh có thể đưa ra các giải pháp sáng tạo khi có cơ hội áp dụng những kiến thức được học, giúp học sinh có những suy nghĩ rộng hơn về những tình huống hay vấn đề nhất định, qua đó giúp các em phát triển năng lực một cách toàn diện và chắc chắn.

- Là một cách tiếp cận nhấn mạnh quá trình thiết kế với mục tiêu phát triển các giải pháp, giải quyết vấn đề và tư duy.

- Tạo môi trường khuyến khích sự khám phá, sáng tạo vào giải quyết vấn đề thực tiễn nhằm phát triển năng lực học sinh.

2.2.1.3. Đặc điểm dạy học Vật lí 11 dựa theo mô hình giáo dục STEM Dạy học theo định hướng phát triển năng lực, dạy học tích hợp liên môn là cơ sở khoa học của dạy học môn Vật lí theo định hướng giáo dục STEM. Do vậy, các đặc điểm của dạy học môn Vật lí theo định hướng giáo dục STEM cũng mang những nét bản chất của dạy học tích hợp và dạy học định hướng năng lực.

- Tính tích hợp: Nội dung học tập môn Vật lí 11 mang tính tích hợp kiến thức thuộc các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật, Toán học trên cơ sở tiếp cận thực tiễn cuộc sống. Đặc biệt là ứng dụng rất nhiều kiến thức trong toán học - Tính thiết kế: Dạy học môn Vật lí 11 theo định hướng giáo dục STEM là hoạt động định hướng thực hành và định hướng sản phẩm trong việc tổ chức hoạt động dạy học, được chi phối bởi những sản phẩm đã được thỏa thuận giữa giáo viên và học sinh hoàn toàn phù hợp với định hướng dạy học phát triển năng lực người học.

- Tính toàn diện: Giáo dục STEM nói chung nhằm hướng tới mọi đối tượng HS không phụ thuộc giới tính, dân tộc, vùng miền bởi mục tiêu của giáo dục STEM là đảm bảo cho tất cả các công dân có năng lực về STEM, tăng cường sự đóng góp của cộng đồng cho các thành tựu về kinh tế, khoa học, kĩ thuật…Bên cạnh đó những vấn đề trong thực tiễn cuộc sống luôn đem đến cho con người những cảm xúc nhất định.

Dạy học môn Vật lí theo định hướng giáo dục STEM tạo môi trường giả lập, chứa đựng nhiều phong cách học tập khác nhau đem đến cho học sinh những cơ hội trải nghiệm hành động và trải nghiệm cảm xúc. Dạy học môn Vật lí 11 theo định hướng giáo dục STEM là nhấn mạnh việc học tập trong những điều kiện phức hợp nhưng vẫn đảm bảo việc nắm vững những kiến thức cơ bản, rèn luyện những kĩ năng cơ bản qua đó giúp người học phát triển toàn diện về năng lực và phẩm chất.

2.2.2. Vận dụng dạy học môn Vật lí 11 dựa theo mô hình giáo dục STEM 2.2.2.1. Phân tích mục tiêu môn Vật lí 11 - Mục tiêu của môn Vật lí 11

20

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

+ Kiến thức: Hiểu rõ và nắm vững các kiến thức cơ bản trong chương trình, sách giáo khoa để từ đó có thể phát triển năng lực nhận thức của học sinh ở mức cao hơn. . + Kỹ năng: Học sinh vận dụng được các kiến thức đã học để trả lời câu hỏi, giải bài tập, làm thực hành; có kỹ năng tính toán, vẽ hình, dựng biểu đồ,…

Kiến thức, kỹ năng dựa trên cơ sở phát triển năng lực, trí tuệ học sinh các mức độ, từ đơn giản đến phức tạp, bao gồm các mức độ khác nhau về nhận thức. Mức độ cần đạt về nhận thức được xác định theo 6 mức độ: nhận biết, thông hiểu, vận dụng, phân tích, đánh giá và sáng tạo hay có thể chia chung: nhận biết, thông hiểu, vận dụng thấp, vận dụng cao….. + Thái độ: Có thói quen làm việc theo kế hoạch, yêu thích môn vật lý, tích cực thảo luận nhóm, yêu thích khoa học và có tác phong của nhà khoa học, thái độ hợp tác thảo luận nhóm, tích cực hoạt động tư duy phát biểu ý kiến xây dựng bài, tìm hiểu thực tế - Cấu trúc nội dung môn Vật lí 11 Môn Vật lí lớp 11: Môn Vật lí 11: chia làm 7 chương: Chương 1: Điện tích, điện trường. Chương II: Dòng điện không đổi; Chương III: Dòng điện trong các môi trường. Chương IV: Từ trường. Chương IV: Cảm ứng điện từ. Chương VI: Khúc xạ ánh sáng. Chương VII: Mắt và các dụng cụ quang học.

- Đặc điểm môn Vật lí 11: Tính tích hợp: Vật lí 11 là môn học thuộc nhóm khoa học tự nhiên, được lựa chọn theo nguyện vọng của học sinh. ở giai đoạn định hướng nghề nghiệp môn Vật Lí giúp học sinh tiếp tục phát triển nhân phẩm, năng lực đã được định hình trong giai đoạn giáo dục cơ bản, củng cố phẩm chất kỹ năng cốt lõi tạo điều kiện để học sinh bước đầu nhận biết đúng năng lực, sở trường của bản thân có thái độ tích cực đối với môn học.

Tính hướng nghiệp: giúp học sinh nhận biết đúng năng lực, sở trường của bản thân và lựa chọn được một số ngành nghề liên quan đến lĩnh vực mà môn học đề cập.

Phát triển năng lực học sinh thông qua thực hành: Bên cạnh việc sử dụng mô hình vật lí và toán học, chương trình còn chú trọng đáng kể đến việc hình thành năng lực tìm tòi khám phá các thuộc tính của đối tượng vật lí thông qua các nội dung thí nghiệm, thực hành dưới các góc độ khác nhau. Chương trình coi trọng việc rèn luyện cho học sinh kỹ năng vận dụng tri thức vật lí vào việc tìm hiểu và giải quyết ở mức độ nhất định một số vấn đề của thực tiễn đáp ứng đòi hỏi của cuộc sống; vừa đảm bảo phát triển năng lực trên nền tảng những năng lực chung và năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên đáp ứng được yêu cầu định hướng một số ngành nghề cụ thể.

2.2.2.2. Một số hình thức tổ chức dạy học STEM môn Vật lí 11 - Lồng ghép bộ phận: Ở mức độ này, giáo viên sẽ dạy một phần kiến thức của bài học theo định hướng giáo dục STEM. Các hoạt động STEM ở mức độ này thường được thiết kế đơn giản, không quá phức tạp về nội dung, cách thức triển khai và điều kiện cơ sở vật chất. Chủ đề STEM mức độ này quan tâm nhiều đến trải nghiệm của học sinh trong quá trình giải quyết vấn đề.

21

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

- Lồng ghép toàn phần: Ở mức độ này, giáo viên sẽ dạy toàn bộ kiến thức của bài học thông qua một chủ đề STEM. Về bản chất là giáo viên sử dụng chủ đề STEM như là xuất phát điểm cho quá trình nhận thức của học sinh. Học sinh sẽ thông qua trải nghiệm với chủ đề STEM để rút ra kiến thức của bài học.

- Dạy học STEM trên cơ sở phối hợp nhiều bài: Theo cách này chủ đề STEM sẽ được xây dựng trên cơ sở kiến thức của nhiều bài học và được dạy xuyên suốt qua nhiều tiết học. Chủ đề STEM sẽ được thiết kế dưới dạng một dự án STEM. Với cách này thì việc dạy học thường được diễn ra hai giai đoạn là giai đoạn học tập “trực tiếp” và giai đoạn học tập “gián tiếp”. Giai đoạn học tập “trực tiếp” là người học được cung cấp về những kiến thức có liên quan và phục vụ cho thực hiện dự án sau này. Điều này đảm bảo rằng các khái niệm cơ bản, các ý tưởng mà học sinh sẽ phải thực hiện đã được giáo viên cung cấp đầy đủ ở các lĩnh vực khác nhau. Sang giai đoạn học “gián tiếp” học sinh sẽ được làm việc theo nhóm cùng nhau khám phá, thiết kế, xây dựng, triển khai dự án học tập của mình trên cơ sở những khái niệm, kiến thức thu nhận được từ giai đoạn học “trực tiếp” và hiểu biết của bản thân từ cuộc sống thực tiễn. Học sinh được khuyến khích sự chia sẻ những hiểu biết của mình, khả năng của mình ở những lĩnh vực riêng biệt để cùng nhau tổng hợp lại thành kiến thức chung.

-Tổ chức thành một cuộc thi trong phạm vi của nhóm hoặc lớp.

-Tổ chức thành một cuộc thi trong phạm vi rộng cấp trường, cấp cụm hoặc huyện, quận, cấp thành phố.

2.2.2.3. Thiết kế các chủ đề học tập môn Vật lí 11 theo định hướng phát triển năng lực trong dạy học STEM Dựa trên quy trình giáo dục Stem của các nhà khoa học đã trình bày ở chương 1 và từ thực tế nội dung chương trình sách giáo khoa môn Vật lí 11 và điều kiện dạy môn Vật lí 11 ở trường THPT Trần Nhân Tông tác giả đề xuất quy trình các bước như sau: 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 có sử dụng của kiến thức đó trong thực tiễn... để lựa chọn chủ đề của bài học. Nhóm giáo viên Vật lí đã thống nhất lựa chọn một số bài học, chủ đề giáo dục STEM trong môn Vật lí 11 như sau: TT Tên bài học/ chủ đề Ghi chú 1 Mô hình máy hút bụi tĩnh điện.

2 Tụ điện trong mạch điện tử.

3 Chế tạo bộ nguồn điện một chiều từ củ quả.

4 Thiết kế, chế tạo bình mạ điện mini.

5 Hệ thống cầu trục sử dụng nam châm điện.

6 Máy phát điện xoay chiều mi ni sử dụng tay quay.

7 Kính hiển vi – Kính thiên văn.

22

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

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 dung) để xây dựng bài học. Theo những ví dụ nêu trên, nhiệm vụ giao cho học sinh thực hiện trong các bài học có thể là: Thiết kế, chế tạo một ống nhòm đơn giản khi học về hiện tựợng phản xạ và khúc xạ ánh sáng; Chế tạo máy phát điện khi học về cảm ứng điện từ; chế tạo năm châm điện khi học về từ trường,...

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. Đối với các ví dụ nêu trên, tiêu chí có thể là: Chế tạo ống nhòm/kính thiên văn từ thấu kính hội tụ, phân kì; quan sát đựợc vật ở xa với độ bội giác trong khoảng nào đó...

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 3 loại hoạt động học đã nêu ở trên. 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). Cần thiết kế bài học điện tử trên mạng để hướng dẫn, hỗ trợ hoạt động học của học sinh bên ngoài lớp học.

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

2.2.3. Hình thức tổ chức và phương pháp dạy học môn Vật lí 11 nhằm phát triển năng lực dựa theo mô hình giáo dục STEM Khi thiết kế mỗi hoạt động học để tổ chức cho học sinh thực hiện cần đảm bảo các tiêu chí sau: - Mục tiêu: mô tả rõ yêu cầu cần đạtvà sản phẩm học tập mà học sinh phải hoàn thành khi thực hiện hoạt động.

- Nội dung: mô tả rõ nội dung và cách thức thực hiện hoạt động (học sinh phải làm gì? làm như thế nào? làm ra sản phẩm gì?).

- Sản phẩm: mô tả dự kiến sản phẩm mà học sinh có thể hoàn thành; những khó khăn, sai lầm học sinh có thể mắc phải.

- Đánh giá: phương án đánh giá các sản phẩm dự kiến của học sinh (tập trung làm rõ nguyên nhân khó khăn, sai lầm, chưa hoàn thiện của sản phẩm); chỉnh sửa, hoàn thiện sản phẩm để học sinh ghi nhận, sử dụng. Với những tiêu chí trên, cần tổ chức hoạt động học của học sinh trong các bài học STEM như sau: Hoạt động 1: Tìm hiểu thực tiễn, phát hiện vấn đề a) Chuyển giao nhiệm vụ

23

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

- Nhiệm vụ ban đầu giao cho học sinh có thể là yêu cầu tìm hiểu cấu tạo và giải thích nguyên tắc hoạt động của một thiết bị; tìm hiểu và giải thích về một quy trình sản xuất... với ý đồ làm xuất hiện vấn đề cần nghiên cứu để "cải tiến" thiết bị hoặc quy trình đó.

- Trong trường hợp cần thiết, quá trình chuyển giao nhiệm vụ cho bao gồm việc giới thiệu về các kiến thức khoa học có liên quan và được sử dụng trong tình huống, quy trình hay thiết bị mà học sinh phải tìm hiểu - Nhiệm vụ ban đầu giao cho học sinh phải đảm bảo tính vừa sức để lôi cuốn được học sinh tham gia thực hiện; tránh những nhiệm vụ quá dễ hoặc quá khó, không tạo được hứng thú đối với học sinh. Ví dụ: Nghiên cứu về cấu tạo và giải thích nguyên lí hoạt động của một chiếc ống nhòm thông dụng (sau khi tìm hiểu và giải thích, học sinh sẽ học được kiến thức mới về thấu kính và sự tạo ảnh qua thấu kính; cấu tạo và cách quan sát ảnh qua ống nhòm; độ phóng đại, độ bội giác...), từ đó có thể đặt ra yêu cầu chế tạo một chiếc ống nhòm khác "ưu việt" hơn. Tiến hành một thí nghiệm về hiện tượng điện phân (xác định khối lượng kim loại bám vào điện cực, điện năng tiêu thụ...); giải thích cơ chế hóa học; đề xuất và thử nghiệm phương án mạ điện hiệu quả.

Thiết kế mạch điều khiển động cơ tự động đóng/ngắt theo mục đích sử dụng (khi học về dòng điện không đổi). b) Học sinh hoạt động tìm tòi, nghiên cứu, học sinh thực hiện hoạt động tìm hiểu về quy trình/thiết bị được để thu thập thông tin, xác định vấn đề cần giải quyết và kiến thức có liên quan cần sử dụng để giải quyết vấn đề. c) Báo cáo và thảo luận Căn cứ vào kết quả hoạt động tìm tòi, nghiên cứu của học sinh, giáo viên tổ chức cho các nhóm học sinh báo cáo, thảo luận, xác định vấn đề cần giải quyết. d) Nhận xét, đánh giá trên cơ sở các sản phẩm của cá nhân và nhóm học sinh, giáo viên đánh giá, nhận xét, giúp học sinh nêu đƣợc các câu hỏi/vấn đề cần tiếp tục giải quyết, xác định đƣợc các tiêu chí cho giải pháp (sản phẩm khoa học hoặc sản phẩm kĩ thuật) cần thực hiện để giải quyết vấn đề đặt ra. Từ đó định hướng cho hoạt động tiếp theo của học sinh.

Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền (tổ chức dạy học các kiến thức có liên quan theo chương trình giáo dục phổ thông; sử dụng thời gian phân phối của chương trình cho nội dung tương ứng) a) Hình thành kiến thức mới: Học sinh được hướng dẫn hoạt động học kiến thức mới có liên quan, bao gồm hoạt động nghiên cứu tài liệu khoa học (sách giáo khoa), làm bài tập, thí nghiệm, thực hành để nắm vững kiến thức. b) Giải thích về quy trình/thiết bị đã tìm hiểu. Vận dụng kiến thức mới vừa học và các kiến thức đã biết từ trước, học sinh cố gắng giải thích về quy trình/thiết bị được tìm hiểu. Qua đó xác định được những vấn đề cần tiếp tục hoàn thiện theo yêu cầu của nhiệm vụ học tập.

24

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

c) Báo cáo và thảo luận Giáo viên tổ chức cho các nhóm học sinh trình bày về kiến thức mới đã tìm hiểu và vận dụng chúng để giải thích những kết quả đã tìm tòi, khám phá được trong hoạt động. d) Nhận xét, đánh giá Căn cứ vào kết quả báo cáo và thảo luận của các nhóm học sinh, giáo viên nhận xét, đánh giá, "chốt" kiến thức, kĩ năng để học sinh ghi nhận và sử dụng; làm rõ hơn vấn đề cần giải quyết; xác định rõ tiêu chí của sản phẩm ứng dụng mà học sinh phải hoàn thành trong Hoạt động 3: Giải quyết vấn đề a) Đề xuất giả thuyết/giải pháp giải quyết vấn đề Căn cứ vào tiêu chí của sản phẩm (hoàn thiện quy trình hoặc chế tạo thiết bị), học sinh đề xuất giả thuyết hoặc giải pháp giải quyết vấn đề (bao gồm thiết kế phương án thí nghiệm). Khuyến khích học sinh thảo luận theo nhóm để đề xuất các ý tưởng khác nhau, sau đó thống nhất lựa chọn giải pháp khả thi nhất. b) Thử nghiệm giải pháp Học sinh lựa chọn dụng cụ thí nghiệm và tiến hành thí nghiệm theo phƣơng án đã thiết kế/chế tạo thiết bị theo mẫu thử nghiệm đã thiết kế; phân tích số liệu thí nghiệm/thử nghiệm; rút ra kết luận/phân tích kết quả thử nghiệm. c) Báo cáo và thảo luận Giáo viên tổ chức cho các nhóm học sinh báo cáo kết quả và thảo luận. d) Nhận xét, đánh giá Trên cơ sở sản phẩm học tập của học sinh, giáo viên nhận xét, đánh giá; học sinh ghi nhận các kết quả và tiếp tục chỉnh sửa, bổ sung, hoàn thiện sản phẩm

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

2.2.4. Thiết bị, phương tiện vật chất cho dạy học STEM môn vật lí 11 ở trường THPT Trần Nhân Tông, Nam Định.

Dựa trên quan điểm hệ thống, giáo dục STEM cũng có đầy đủ 6 yếu tố là: mục tiêu, nội dung, phương pháp, phương tiện (cơ sở vật chất), hình thức tổ chức và kiểm tra đánh giá. Đặc biệt là một hoạt động được triển khai trên hình thức trải nghiệm và định hướng sản phẩm. Do vậy, cơ sở vật chất phục vụ giáo dục STEM càng trở nên quan trọng và có tính đặc thù, góp phần quan trọng quyết định chất lượng của hoạt động giáo dục STEM. Hệ thống cơ sở vật chất trong giáo dục STEM ở đây được hiểu là: phòng học STEM, tài liệu học tập, phương tiện trực quan, các thiết bị thí nghiệm và lao động sản xuất.

- Vai trò của hệ thống cơ sở vật chất trong giáo dục STEM bao gồm: + Tạo điều kiện để HS kết hợp lí thuyết với thực hành, nhà trường với đời sống, kích thích hứng thú học tập của HS đối với các môn học thuộc lĩnh vực STEM, giúp HS nắm kiến thức nhanh chóng, bền vững và sáng tạo. + Tạo điều kiện để HS học tập, rèn luyện kĩ năng. Qua đó phát triển năng lực cá nhân, tìm hiểu, lựa chọn nghề nghiệp tương lai. + Tạo ra những điều kiện thuận lợi để sinh hoạt nhóm chuyên môn, tổ chức HS tham gia nghiên cứu khoa học.

25

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

+ Tạo ra những điều kiện thuận lợi cho việc giáo dục tinh thần yêu lao động, thói quen tổ chức khoa học nơi làm việc.

- Thiết kế phòng học STEM Phòng học STEM là phòng học được trang bị hệ thống thiết bị dạy học, thí nghiệm, chế tạo thuộc lĩnh vực STEM và hệ thống các thiết bị nghe nhìn được lắp đặt phù hợp để giáo viên và học sinh sử dụng thuận lợi trong quá trình tổ chức các hoạt động giáo dục STEM trong môi trường giáo dục phổ thông.

Phòng học sẽ có các khu vực thiết kế, thí nghiệm, chế tạo, thử nghiệm.. Những lưu ý khi thiết kế phòng học STEM: + Thiết kế không gian phòng học STEM phải lưu ý đến yếu tố kết nối để thuận lợi cho các hoạt động thiết kế, lập kế hoạch và chế tạo. Tăng cường sự tương tác giữa giáo viên với học sinh, giữa học sinh với học sinh. Tạo không gian khuyến khích sự “giao tiếp” và “liên kết” giữa các môn học thuộc lĩnh vực STEM. Cần tập trung vào việc tận dụng và tăng cường các không gian phi lớp học, cung cấp một giải pháp nội thất thúc đẩy sự tương tác. Trung tâm của phòng học STEM được thiết lập là nơi để trao đổi, thảo luận, tương tác... + Không gian học tập được thiết kế nhằm thúc đẩy nhu cầu thao tác vật chất của học sinh, cung cấp cơ hội để thử nghiệm và chế tạo. Nội thất phòng học được thiết lập tạo cơ hội cho việc chuyển đổi công năng giảng dạy, hội thảo, seminar và thực hành một cách linh hoạt. Việc thiết kế không gian cần tính tới sự phát triển và kết nối các hạng mục công nghệ hỗ trợ trong tương lai. + Xây dựng cơ sở vật chất hỗ trợ việc giảng dạy các kiến thức thuộc lĩnh vực STEM một cách linh hoạt thông qua các công cụ trực tiếp, gián tiếp, từ màn hình trình chiếu đến các mô hình, sơ đồ, biểu đồ, tranh ảnh... Tận dụng các thiết kế xây dựng cơ sở vật chất cho phòng học STEM như là một cơ hội để học sinh có thể trực quan đến các yếu tố về kĩ thuật và các nguyên tắc phát triển bền vững. Có thể thể hiện trực quan các kết cấu của phòng học, sơ đồ hệ thống điện, giải pháp sử dụng điện năng, vật liệu thiết kế... Phòng học STEM được sắp đặt vừa đảm bảo các yếu tố bền vững vừa tạo điều kiện để lồng ghép không gian vào việc học tập và thực tiễn cuộc sống của học sinh. Đối với trường THPT Trần Nhân Tông thì nhà trường đã chú trọng đầu tư các trang thiết bị đầy đủ đảm bảo cơ sở vật chất cho việc dạy và học đối với học sinh trường tốt hơn.

Kết luận chương 1 Trong chương này đã trình bày tổng quan cơ sở lí luận và thực tiễn về phát triển năng lực dựa trên mô hình giáo dục STEM. Đầu tiên là tổng quan về phát triển năng lực dựa trên mô hình STEM. Sau đó là cơ sở lí thuyết về năng lực, giáo dục STEM, phát triển năng lực trong dạy học môn Vật lí 11 dựa vào mô hình giáo dục STEM. Đây chính là những cơ sở khoa học cho việc dạy học Vật lí 11 dựa trên mô hình giáo dục STEM mà chúng tôi sẽ trình bày ở chương 2.

26

Tác dụng của tụ điện trong một số mạch điện tử, đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện.

FF

Mạch điện tử giúp cuộc sống, công việc của con người hiệu quả và tiện lợi hơn, như: máy vi tính, amly,… Trong mạch điện tử, một linh kiện không thể thiếu mà chúng ta sẽ tìm hiểu là tụ điện. Tuy nhiên đối với các em học sinh khái niệm về tụ điện, cũng như vai trò, tác dụng của tụ điện còn khá mới mẻ và lạ lẫm.

Qua nghiên cứu bài học này các em học sinh có thể tìm hiểu cấu tạo, công dụng của tụ điện, thiết kế mạch điện khảo sát tác dụng của tụ điện. Đọc và hiểu được ý nghĩa của số ghi trên tụ điện, tìm hiểu một số tụ diện và tác dụng của tụ điện trong mạch điện tử.

6 học sinh/nhóm

Y U

Q

Sử dụng an toàn các dụng cụ thí nghiệm.

Lớp học hoặc phòng thí nghiệm Vật lí.

Máy chiếu, máy tính

D

ẠY

KÈ

M

Tổ chức HĐ nhóm Lưu ý an toàn Không gian, cơ sở vật chất cần thiết Các nội dung kiến thức liên quan

N

H

Ơ

N

O

Vấn đề cần tập trung Bối cảnh thực tế

IC IA L

Chương II: MỘT SỐ NỘI DUNG DẠY HỌC STEM Ở TRƯỜNG THPT TRẦN NHÂN TÔNG, NAM ĐỊNH A. BÀI HỌC STEM TỤ ĐIỆN TRONG MẠCH ĐIỆN TỬ I. Mô tả bài học Lứa tuổi Lớp 11 – Cơ bản học sinh Số tiết 01

Học sinh phải tìm hiểu các kiến thức mới và các kiến thức đã học trong các bài: + Bài 6 - Vật lí 11 + Bài 21 – Vật lí 7 Khoa học (S): + Tác dụng tụ điện. + Điện dung của tụ điện + Cách nạp điện cho tụ điện.

Công nghệ (T): Sử dụng phần mềm powpoint, word…

27

Kĩ thuật (E): Sơ đồ mạch điện, cấu tạo tụ điện, phân loại tụ.

Toán học (M): Thu thập số liệu, xử lý số liệu.

FF

IC IA L

II. Yêu cầu cần đạt – Thực hiện được thí nghiệm mô tả tác dụng của tụ điện trong các mạch điện tử.

– Nhận biết được một số loại tụ điện trong thực tế.

– Đọc được sơ đồ mạch điện có: cuộn dây, đèn led, điện trở và tụ điện.

– Đọc được các thông số của tụ điện về: hiệu điện thế định mức, điện dung của tụ điện.

– Quan sát và phân tích được tác dụng của tụ điện trong bộ nguồn máy biến áp.

– Làm việc nhóm hiệu quả: có phân công nhiệm vụ, hoàn thành nhiệm vụ nhóm.

– Nghiêm túc, tuân thủ các quy tắc an toàn trong thực hành.

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

III. Mục tiêu dạy học 1. Năng lực Vật lí  Nhận thức kiến thức vật lí – Trình bày được định nghĩa tụ điện, cấu tạo của tụ điện, tác dụng của tụ điện.

– Nêu rõ ý nghĩa, biểu thức, đơn vị của điện dung của tụ điện.

– Trình bày được các thông số của tụ điện như: hiệu điện thế định mức, điện dung, điện tích.

– Viết được biểu thức tính năng lượng điện trường của tụ điện và giải thích được ý nghĩa các đại lượng trong biểu thức.

– Nêu được công dụng của một số thiết bị, linh kiện điện tử như: test board, điện trở, bóng đèn led, tụ điện,…  Tìm tòi và khám phá thế giới tự nhiên dưới góc độ vật lí  Phát hiện được vấn đề, đặt ra câu hỏi “Tụ điện có tác dụng gì trong các mạch điện tử? Đại lượng nào đặc trưng cho tác dụng đó? Đại lượng đó được xác định như thế nào? “  Đưa ra dự đoán mối qua hệ giữa điện dung, điện tích tụ điện và hiệu điện thế giữa hai bản tụ.  Tiến hành được thí nghiệm mô tả tác dụng của tụ điện trong các mạch điện tử.  Trình bày được kết quả làm việc nhóm trên phiếu học tập, trình bày được kết quả trước lớp.  Vận dụng kiến thức, kỹ năng đã học  Giải các một số bài tập đơn giản về tụ điện  Giải thích tác dụng của tụ điện trong mạch điện của máy biến thế nguồn công suất nhỏ sử dụng trong phòng thí nghiệm.  Có thể tự chế tạo được một tụ điện đơn giảm, có điện dung nhỏ.

2. Năng lực tự học

28

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

Hệ thống được kiến thức nền thông qua phiếu hướng dẫn bằng hình thức như poster, powpoint...

Thực hiện được thí nghiệm thông qua việc đọc trước phiếu hướng dẫn tiến trình làm thí nghiệm ở nhà.

3. Năng lực giao tiếp và hợp tác: Biết cách làm việc nhóm để thực hiện được các nhiệm vụ học tập ở lớp và ở nhà do GV giao thông qua phiếu học tập.

4. Phẩm chất  Khách quan, trung thực và rèn luyện được tác phong tỉ mĩ, cẩn thận trong quá trình quan sát, thu thập và xử lí số liệu thí nghiệm.  Có tinh thần hợp tác, trách nhiệm trong hoạt động nhóm.

5. Chuẩn bị 5.1. Chuẩn bị của giáo viên 5.1.1. Phương tiện dạy học  6 bộ thí nghiệm mô tả tác dụng của tụ điện.  6 bộ nguồn máy biến áp công suất nhỏ và tua vít.  Tài liệu chủ đề “Tụ điện”.

5.1.2. Phương pháp dạy học Làm việc nhóm, thực hành Kĩ thuật sơ đồ tư duy, trạm.

5.2. Chuẩn bị của học sinh  Sưu tầm một số tụ điện cũ trong các mạch điện tử, một số mạch điện cũ có tụ điện.  Tìm hiểu an toàn trong sử dụng các thiết bị.  Một bộ màu, bút chì, tẩy và giấy A4.

D

ẠY

KÈ

M

V. Tổ chức các hoạt động dạy học 5.1. Xác định chuỗi các hoạt động dạy học và mạch phát triển nội dung 5.1.1. Hướng dẫn chung về tiết học Từ vấn đề đặt ra ở cần tìm hiểu tại sao tụ điện có vai trò quan trong trong các mạch điện tử. Học sinh xác định nhiệm vụ cần tìm hiểu các nội dung kiến thức lý thuyết có liên quan từ đó giúp giải thích vai trò của tụ điện trong các mạch điện tử.

Giáo viên giao nhiệm vụ cho các nhóm học sinh làm việc ở nhà tự hệ thống kiến thức tụ điện dựa vào phiếu hướng dẫn của giáo viên và tự tìm hiểu trên internet, sách tham khảo …; trình bày theo các hình thưc như sơ đồ tự duy, poster, powopoint…; tự thiết kế mạch điện mô tả tác dụng của tụ điện theo phiếu hướng dẫn.

Trên lớp tiết tiếp theo GV tổ chức HS báo cáo sản phẩm sản phẩm của các nhóm đã chuẩn bị, tổ chức chia sẻ, thảo luận, trao đổi, hoàn thiện sản phẩm; tổ chức cho học sinh thực hiện thí nghiệm khảo sát tác dụng của tụ điện, thực hành phân tích mạch điện của máy biến thế nguồn.

5.1.2 Xác định chuỗi các hoạt động dạy học và mạch phát triển nội dung

29

Phương pháp, kỹ thuật tổ chức (cách thức tổ chức)

U

KÈ

M

4. Vận dụng, tìm tòi mở rộng

Hoạt động 3. Bài tập trắc nghiệm về tụ điện.

(5 phút) Hoạt động 4. Giải thích tác dụng của tụ điện trong mạch điện máy biến Làm việc cá nhân + nhóm thế nguồn.

(5 phút) Hoạt động 5. Củng cố, Kỹ thuật bản đồ tư duy nhận xét về bài học/chủ đề (5 phút)

Q

3. Luyện tập

Y

N

H

Hoạt động 2.2. Thực 2. Hình hành thí nghiệm mô tả tác thành kiến thức dụng của tụ điện.

(5 phút) Hoạt động 2.3. Phân tích mạch điện máy biến thế nguồn. ( 10 phút)

IC IA L

Hoạt động 2.1. Tìm hiểu các kiến thức về tụ điện (12 phút)

- Các nhóm trưng bày sản Các sản phẩm phẩm tại vị trí quy định. học sinh đã chuẩn bị Phiếu tiêu chí Thuyết trình, đàm thoại đánh giá Dạy học theo Trạm - Hai nhóm báo cáo, các nhóm khác nhận xét, đánh giá, bổ xung.

- GV xác nhận kiến thức mới - Các nhóm tổ chức thực hiện Phiếu học tập thí nghiệm, trả lời câu hỏi trong phiếu học tập.

Hoạt động nhóm - Các nhóm nhận dụng cụ học Phiếu học tập tập, quan sát mạch điện của máy biến thế và ghi kết quả vào phiếu học tập.

Hoạt động nhóm Làm việc cá nhân + nhóm Bài làm của qua phiếu học tập 3 học sinh

FF

Hoạt động 1. Khởi động (3 phút)

O

1. Khởi động

Căn cứ đánh giá

N

Nội dung hoạt động (thời gian)

Ơ

Hoạt động

D

ẠY

5. Củng cố, nhận xét, giao NV về nhà

5.2. Tổ chức các hoạt động dạy học cụ thể 1. Hoạt động 1. Khởi động  Mục tiêu hoạt động:

- Bài làm (viết/nói) của học sinh;

Hình ảnh sơ đồ tư duy của nhóm

30

Kiểm tra sự chuẩn bị nhiệm vụ của học sinh đã được giao thực hiện ở nhà.  Thiết bị:. + Bản báo báo cáo của học sinh (poster, powpoint, tranh, ảnh, hình vẽ….) + Các tụ điện và mạch điện tử có tụ điện sưu tầm được.  Cách thức tổ chức: Hoạt động của học sinh

IC IA L

Hoạt động của giáo viên

Ổn định lớp, tổ lớp thành 6 nhóm học sinh theo Học sinh di chuyển về vị trí các cơ cấu nhóm sẵn có của lớp. nhóm theo yêu cầu của GV.

O

FF

Mạch điện tử Tự vấn: tụ điện là gì? Có chức năng gì?

Quan sát, thảo luận về bộ sưu tập này.

Các nhóm trưng bày sản phẩm tại vị trí quy định.

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

Đặt vấn đề: Đưa ra mạch điện tử để học sinh quan sát. Đây là gì?

Mạch điện tử giúp cuộc sống, công việc của con người hiệu quả và tiện lợi hơn, như: máy vi tính, amly,… Trong mạch điện tử, một linh kiện không thể thiếu mà chúng ta sẽ tìm hiểu là tụ điện. Đưa ra bộ sưu tập tụ điện.

GV Bài học hôm nay, với chủ đề “TỤ ĐIỆN”.

Chúng ta cùng tìm hiểu tụ điện là gì? Công dụng? Các đại lượng vật lý liên quan đến tụ điện,…

Gv yêu cầu các ngóm đã chuẩn bị sản phẩm ở nhà lên trưng bày sản phẩm tại gian trương bày theo sơ đồ

BGV

BẢNG

CRV

N1

N4

N2

N5

N3

N6

KÈ

M

*Dự kiến sản phẩm: - Các gian trưng bày sản phẩm của học sinh theo các góc *Đánh giá hoạt động: Nhân xét tác phong và sự chuẩn bị của các nhóm.

2. Hoạt động 2. Hình thành kiến thức mới Hoạt động 2.1. Tìm hiểu các kiến thức về tụ điện  Mục tiêu hoạt động: - Nêu được tụ điện là gì? Nhận biết được một số loại tụ điên trong thực tế.

- Phát biểu được định nghĩa điện dung của tụ điện, viết công thức điện dung, đơn vị điện dung.  Nội dung: GV hướng dẫn mỗi nhóm cử đại diện thuyết trình về sản phẩm của nhóm, các thành viên khác của nhóm di chuyển theo sơ đồ đến các nhóm khác, nghe thuyết trình và phản biện.

ẠY D

VỊ TRÍ TRƯNG BÀY

31

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

Giáo viên tổng kết kiến thức trọng tâm cần nhớ.  Thiết bị: Bộ sưu tập tụ điện, mạch điện tử có tụ điện, máy tính, máy chiếu, poster.  Cách thức tổ chức: Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Yêu cầu mỗi nhóm cử 1 đại diện thuyết - HS thực hiện theo hướng dẫn của trình sản phẩm của nhóm. giáo viên.

- Các thành viên còn lại di chuyển theo sơ đồ đến các gian trưng bày của nhóm khác CRV BẢNG BGV nghe thuyết trình, trao đổi ý kiến.

- Yêu cầu HS di chuyển theo đúng sơ đồ, Sơ đồ di chuyển không gây mất trật tự trong lớp.

N1 N2 N3 N1 N1 N4 N5 N6 N4 + Thời gian HS dừng lại ở mỗi trạm tối đa N3 là 5 phút, ghi chép nội dung quan trọng vào N2 phiếu đánh giá. + HS nghe thuyết trình, phản biện ý kiến và cho điểm vào phiếu đánh giá.

- Giáo viên nhận xét hoạt động của các nhóm và hệ thống kiến thức cơ bản.

- Thuyết trình poster và giới thiệu các bộ sưu tập tụ điện và mạch điện tử.

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

 Sản phẩm mong đợi: Phiếu học tập và đánh giá của mỗi học sinh + Ghi chép đầy đủ các kiến thức trọng tâm. + Đánh giá cho điểm phần thuyết trình. + Các ý kiến phản biện.  Đánh giá: - GV theo dõi cá nhân và các nhóm học sinh, quan sát các nhóm hoạt động để phát hiện khó khăn của HS trong quá trình học tập, ghi vào sổ theo dõi những trường hợp cần lưu ý (nếu cần).

- GV có thể tổ chức cho HS đánh giá lẫn nhau thông qua các tiêu chí trong quá trình báo cáo kết quả hoạt động (thời gian thực hiện, số lượng ý kiến, mức độ hoàn thành, ghi chép).

- Căn cứ vào sản phẩm học tập và thái độ học tập, GV đánh giá được sự tiến bộ của HS, đánh giá được khả năng vận dụng giải quyết tình huống vào thực tiễn.

Hoạt động 2.2. Thực hành thí nghiệm mô tả tác dụng của tụ điện.  Mục tiêu hoạt động: - Khảo sát tác dụng tích điện và phóng điện của tụ điện trong mạch điện.

32

IC IA L

 Nội dung: - Tổ chức cho các nhóm lắp ráp mạch điện theo sơ đồ đã chuẩn bị ở nhà theo hướng dẫn của giáo viên.

- Đống ngắt khóa K trong trường hợp mạch không có tụ điện và có tụ điện, quan sát bóng đèn LED ghi kết quả vào phiếu học tập.  Thiết bị : Mỗi nhận được bộ thí nghiệm gồm các dụng cụ: + Đèn LED 3 v. + Nguồn điện 9 V. + Điện trở 100

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

+ Dây nối + Tụ điện loại 1000 µF – 35 V + Tấm bìa.  Cách thức tổ chức: Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Phát thiết bị, vật liệu và phiếu học tập cho - Nhóm trưởng cử thành viên kiểm tra các nhóm. và nhận thiết bị, vật liệu.

- Yêu cầu các nhóm lắp ráp các linh kiện theo sơ đồ mạch điện.

- Lắp ráp các linh kiện theo sơ đồ.

- Tiến hành thí nghiệm đóng ngắt khóa K - Tiến hành các bước làm thí nghiệm và trong trường hợp mạch có tụ điện và mạch ghi kết quả vào phiếu học tập. không có tụ điện.

- Quan sát, theo dõi, đôn đốc và hỗ trợ các nhóm học sinh thực hiện nhiệm vụ.

- Yêu cầu các nhóm trả lời câu hỏi phiếu - Trả lời các câu hỏi phiếu học tập 1. học tập 1.

- GV kết luận và yêu cầu các nhóm nộp lại - Các nhóm nộp lại sản phẩm. sản phẩm để kiểm tra, đánh giá.  Sản phẩm mong đợi: - Phiếu học tập của nhóm học sinh ghi nhận xét và kết luận về tác dụng về tụ điện trong mạch điện.

- Sản phẩm các mạch điện của các nhóm đã làm.  Đánh giá: - GV theo dõi cá nhân và các nhóm học sinh, quan sát các nhóm hoạt động để phát hiện khó khăn của HS trong quá trình học tập, ghi vào sổ theo dõi những trường hợp cần lưu ý (nếu cần).

- GV có thể tổ chức cho HS đánh giá lẫn nhau thông qua các tiêu chí trong quá trình báo cáo kết quả hoạt động (thời gian thực hiện, số lượng ý kiến, mức độ hoàn thành, ghi chép).

33

FF

IC IA L

- Căn cứ vào sản phẩm học tập và thái độ học tập, GV đánh giá được sự tiến bộ của HS, đánh giá được khả năng vận dụng giải quyết tình huống vào thực tiễn.

Hoạt động 2.3. Phân tích mạch điện máy biến thế nguồn.  Mục tiêu hoạt động: - Biết được cấu tạo của biến thế nguồn trong thực tế.

- Quan sát và phân tích được tác dụng của tụ điện trong bộ nguồn máy biến áp.

- Đọc được số ghi trên tụ điện trong mạch điện, xác định điện tích cực đại của tụ điện.  Nội dung: - GV tổ chức cho các nhóm quan sát cấu tạo mạch điện của máy biến thế nguồn, ghi lại các linh kiên trong mạch.

- Đọc số ghi trên tụ điện, tính điện tích cực đại tụ điện có thể tích được.

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

 Thiết bị : - Máy biến thế nguồn 3 V -12 V. - Tua vit điện.  Cách thức tổ chức: Hoạt động của giáo viên Hoạt động của học sinh - Phát thiết bị, vật liệu và phiếu học tập cho - Nhóm trưởng cử thành viên kiểm tra các nhóm. và nhận thiết bị, vật liệu.

- GV nhắc nhở HS chú ý án toàn khi thực hành.

- Thực hiện các bước theo hướng dẫn - Yêu cầu học sinh tháo vỏ của máy biến của GV. áp.

- Quan sát mạch điện của máy biến thế ghi vào phiếu học tập 2.

- Đại diện các nhóm báo cáo sản phẩm - Quan sát, theo dõi, đôn đốc và hỗ trợ các học tập. nhóm học sinh thực hiện nhiệm vụ.

- Nhóm thuyết minh cần làm rõ: kết - Tổ chức cho các nhóm báo cáo kết quả. quả thí nghiệm, các đại lượng vật lý - Nhận xét nhóm báo cáo và nhận xét chung liên quan đến tụ điện,… toàn lớp.

- Các nhóm còn lại lắng nghe và ghi - Yêu cầu các nhóm trả về nguyên trạng nhận, tham gia phản biện, thảo luận. các thiết bị, vật liệu,…

- Hoàn trả đầy thiết bị đã nhận.  Sản phẩm mong đợi: - Phiếu học tập của nhóm học sinh trả lời đầy đủ các câu hỏi.  Đánh giá: - GV theo dõi cá nhân và các nhóm học sinh, quan sát các nhóm hoạt động để phát hiện khó khăn của HS trong quá trình học tập, ghi vào sổ theo dõi những trường hợp cần lưu ý (nếu cần).

34

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

- GV có thể tổ chức cho HS đánh giá lẫn nhau thông qua các tiêu chí trong quá trình báo cáo kết quả hoạt động (thời gian thực hiện, số lượng ý kiến, mức độ hoàn thành, ghi chép).

- Căn cứ vào sản phẩm học tập và thái độ học tập, GV đánh giá được sự tiến bộ của HS, đánh giá được khả năng vận dụng giải quyết tình huống vào thực tiễn.

Hoạt động 3. Luyên tập.  Mục tiêu: Luyện tập các nội dung:  Cấu tạo của tụ điện, cách tích điện cho tụ.  Viết được biểu thức tính năng lượng điện trường của tụ điện và giải thích được ý nghĩa các đại lượng trong biểu thức.  Làm một số bài tập đơn giản về tụ điện.  Nội dung:  GV chiếu bài tập trắc nghiệm lên máy chiếu (Tivi).  Học sinh làm việc cá nhân trả lời câu hỏi.

Tổ chức hoạt động:  GV chiếu và đọc câu hỏi trên màn hình yêu cầu cá nhân trả lời câu hỏi trong thời gian 1 phút.  Cá nhân suy nghĩ và trả lời câu hỏi.

Sản phẩm mong đợi: - Bài giải của học sinh. Đánh giá: Căn cứ vào kết quả trả lời của học sinh đánh hiệu quả các hoạt động đã tổ chức.

PHIẾU HỌC TẬP Câu 1. Phát biểu nào sau đây là không đúng?

A. Tụ điện là một hệ hai vật dẫn đặt gần nhau nhưng không tiếp xúc với nhau. Mỗi vật đó gọi là một bản tụ.

B. Tụ điện phẳng là tụ điện có hai bản tụ là hai tấm kim loại có kích thước lớn đặt đối diện với nhau.

C. Điện dung của tụ điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện và được đo bằng thương số giữa điện tích của tụ và hiệu điện thế giữa hai bản tụ.

D. Hiệu điện thế giới hạn là hiệu điện thế lớn nhất đặt vào hai bản tụ điện mà lớp điện môi của tụ điện đã bị đánh thủng.

Câu 2. Một tụ điện có điện dung 500 (pF) được mắc vào hiệu điện thế 100 (V). Điện tích của tụ điện là: A. q = 5.104 (μC). B. q = 5.104 (nC). C. q = 5.10-2 (μC). D. q = 5.10-4 (C).

Câu 3. Một tụ điện có điện dung 2µF được tích điện ở hiệu điện thế U. Biết điện tích của tụ là 2,5.10-4C. Hiệu điện thế U là: A. 125V B.50V C.250V D.500V Câu 4. Một tụ điện có điện dung 2µF được tích điện ở hiệu điện thế 12V. Năng

35

lượng điện trường dự trữ trong tụ điện là: A.144J B.1.44.10-4J C.1,2.10-5J D.12J Câu 5. Trên vỏ một tụ điện có ghi 50µF-100V. Điện tích lớn nhất mà tụ đú tích được là: A.5.10-4C B.5.10-3C C.5000C D.2C

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

Hoạt động 4. Vận dụng, tìm tòi mở rộng Mục tiêu: Tìm tòi và giải thích kiến thức trong thực tế Nội dung: Tìm hiểu để giải thích : - Tụ điện có tác dụng gì trong mạch điện của máy biến áp?

- Vì sao khi ghép hai tụ điện nối tiếp với nhau thì điện tích của hai tụ lại bằng nhau?

Tổ chức hoạt động: - GV đặt vấn đề chuyển giao nhiệm vụ để thực hiện nhiệm vụ ở nhà.

- HS ghi nhiệm vụ chuyển giao của GV vào vở. Sau đó về nhà tìm hiểu để thực hiện về nhiệm vụ này.

- HS báo cáo kết quả và thảo luận về nhiệm vụ được giao trong tiết tiếp theo.

Sản phẩm mong đợi: - Bài giải của học sinh. Đánh giá: Căn cứ vào sản phẩm học tập và thái độ học tập, GV đánh giá được sự tiến bộ của HS, đánh giá được khả năng vận dụng giải quyết tình huống vào thực tiễn Hoạt động 5. Củng cố, nhận xét về bài học/chủ đề  Mục tiêu: - Hệ thống kiến thức.

- Giao nhiệm vụ về nhà cho HS  Nội dung: - Giáo viên sử dụng sơ đồ tư duy để hệ thống kiến thức trọng tâm của bài học.

- Giao nhiệm vụ về nhà: + Thực hiện nhiệm vụ hoạt động 4. + Làm các bài tập 5,6,7,8 SGK, ôn lại các kiến thức trọng tâm.  Tổ chức hoạt động: - GV chiếu sơ đồ tư duy, yêu cầu học sinh tự tóm tắt lại các kiến thức trọng tâm.

- Giáo viên giao nhiệm vụ về nhà, HS ghi nhiệm vụ về nhà vào vở  Sản phẩm mong đợi: - Vở ghi của học sinh về các nội dung trọng tâm cần chú ý. Đánh giá: - Giáo viên nhận xét, đánh giá toàn bộ các hoạt động của HS trong tiết học.

- Căn cứ vào các phiếu học tập, các hoạt động của các nhóm cho điểm tích lũy tất cả HS trong lớp.

36

O

FF

IC IA L

TRƯỜNG THPT TRẦN NHÂN TÔNG

N

HỒ SƠ HỌC TẬP CỦA NHÓM

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

NHÓM SỐ:…..……

Năm học 2019 -2020

37

BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ CHO THÀNH VIÊN CỦA NHÓM Tên nhóm:…………………..Lớp …….

Trưởng nhóm

2

Thư ký

3

Thành viên

4

Thành viên

5

Thành viên

6

Thành viên

N

1

Nhiệm vụ Phụ trách chung, phân công nhiệm vụ cho thành viên nhóm, báo cáo sản phẩm, tổ chức thảo luận, đôn đốc thực hiện nhiệm vụ, trao đổi với GV. Ghi chép biên bản thảo luận, lưu trữ hồ sơ học tập, trao đổi GV. Nghiên cứu kiến thức tụ điện, phụ trách chuẩn bị powpoint, poster…, Nghiên cứu kiến thức tụ điện, phụ trách sưu tầm tụ điện và mạch điện tử có tụ điện.

Nghiên cứu kiến thức tụ điện, phụ trách vẽ sơ đồ mạch điện.

Nghiên cứu kiến thức tụ điện, phụ trách lắp ráp mạch điện.

IC IA L

Vai trò

FF

Họ và tên

O

TT

Ơ

PHIẾU ĐÁNH GIÁ BÀI THUYẾT TRÌNH VÀ GHI CHÉP CỦA HS

H

Họ và tên học sinh đánh giá:……………………….Nhóm được đánh giá:……….

N

1. Tiêu chí đánh giá

TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ

ĐIỂM TỐI ĐA

U

Y

TT

Sưu tầm được ít nhất 3 loại tụ điện và một mạch điện tử có tụ điện.

20

2

Trình bày đầy đủ về tụ điện: điện dung, cấu tạo,…

40

3

Thuyết minh phong cách, ấn tượng, tự tin, rõ ràng

20

4

Sơ đồ tóm tắt kiến thức về tụ điện có bố cục hợp lý, có tính nghệ thuật và truyền thông cao, đầy đủ nội dung

20

Tổng điểm

100

ẠY

KÈ

M

Q

1

…

ĐIỂM ĐẠT ĐƯỢC

D

2. Sổ ghi chép ( HS nghe thuyết trình và ghi nhanh nội dung chính) ………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………

3. Các ý kiến phản biện ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………….

38

PHIẾU HỌC TẬP 1 Thí nghiệm mô tả tác dụng của tụ điện 1. Vẽ sơ đồ mạch điện mô tả tác dụng của tụ điện (Dụng cụ thí nghiệm gồm : Nguồn điện, đèn ned, điện trở, tụ điện, khóa K) đã thực hiện ở nhà.

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

Gợi ý: - Vẽ hai sơ đồ: 1 sơ đồ có tụ và một sơ đồ không có tụ điện (nếu sử dụng 01 sơ đồ dùng 02 khóa K).

- Điện trở và đèn ned mắc nối tiếp, tụ điện mắc song song với điện trở và đèn ned.

Y

Thí nghiệm 1 với mạch điện có tụ điện

Thí nghiệm 2 với mạch điện không có tụ điện

ẠY

KÈ

M

Q

U

2. Dụng cụ thí nghiệm

D

Tụ điện 1000 µF, 25 V

Điện trở R = 100 Ω

Bóng đèn led 3 V

3. Hãy tiến hành thí nghiệm và trả lời các câu hỏi sau(5 phút): <?> Trong mạch điện sơ đồ 1 (có tụ điện), khi ngắt nguồn điện thì đèn led như thế nào? ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... <?> Trong mạch điện sơ đồ 2 (không có tụ điện), khi ngắt nguồn điện thì

39

Biến thế nguồn

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

đèn led như thế nào? ....................................................................................................................... ....................................................................................................................... <?> Qua hai thí nghiệm trên, bạn rút ra kết luận gì về tác dụng của tụ điện? ....................................................................................................................... .......................................................................................................................

PHIẾU HỌC TẬP 2(10 phút) <?> Hãy quan sát biến thế nguồn (bên trong và bên ngoài) và cho biết một số thông tin về linh kiện bên trong nó.

Mạch điện của biến thế nguồn

U

Y

Bảng 1. Ghi tên các linh kiện có trong mạch điện máy biến thế nguồn.

STT Tên linh kiện Số lượng

KÈ

M

Q

1 2 3 4 5 Bảng 2. Điền các thông tin về tụ điện

D

ẠY

ST T

Tụ điện

1

Tụ điện 1

2

Tụ điện 2

3

Tụ điện 3

Loại tụ điện

Điện dung

Hiệu điện thế tới hạn

Số lượng

Vai trò của tụ điện trong mạch điện tử: Tích trữ năng lượng điện, lọc điện áp. <?> Hãy tính điện tích cực đại được tích trong một tụ điện có trong biến thế nguồn?

Gợi ý: đọc các thông số Uđm và điện dung C của tụ điện, điện tích cực đại Qmax = C.Uđm...........................................................................................

40

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

MỘT SỐ HÌNH ẢNH SẢN PHẨM CỦA HỌC SINH

D

ẠY M

KÈ Y

U

Q H

N Ơ N

IC IA L

FF

O

41

42

TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THỰC HIỆN NHIỆM VỤ Ở NHÀ

TỤ ĐIỆN Họ và tên:......................................................Nhóm:……..Lớp:……Ngày:…………

FF

<?> Nhiệm vụ nhóm: Sơ đồ hóa kiến thức về tụ điện: Tụ điện là gì? Phân loại tụ điện? Cấu tạo của tụ điện? Tụ điện phẳng, Tác dụng của tụ điện? Các thông số của tụ điện (quan trọng, chú ý các đại lượng vật lý liên quan đến tụ điện, đơn vị của đại lượng vật lý)? Vị trí, vai trò của tụ điện trong mạch điện tử? Cách tích điện cho tụ điện? Năng lượng điện trường của tụ điện.

IC IA L

NHIỆM VỤ 1

O

Sơ đồ kiến thức về tụ điện được thực hiện trên khổ giấy A4.

Tiêu chí đánh giá học sinh trong bài học“TỤ ĐIỆN”

N

TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ

TT

ĐIỂM TỐI ĐA

Sưu tầm được ít nhất 3 loại tụ điện và một mạch điện tử có tụ điện.

20

2

Trình bày đầy đủ về tụ điện: điện dung, cấu tạo,…

30

3

Thuyết minh phong cách, ấn tượng, tự tin, rõ ràng

10

4

Sơ đồ tóm tắt kiến thức về tụ điện có bố cục hợp lý, có tính nghệ thuật và truyền thông cao, đầy đủ nội dung

20

H

N

Y

U

20

Tổng điểm

100 CÁC THÔNG TIN VỀ TỤ ĐIỆN

KÈ

M

…

Vẽ được 02 sơ đồ mạch điện

Q

5

Ơ

1

Tụ điện là gì?

ẠY

1. Tụ điện 1.1.

D

Tụ điện là một hệ hai vật dẫn đặt gần nhau và ngăn cách bằng một lớp cách điện.

Ký hiệu của tụ điện trong mạch điện

1.2. Cấu tạo tụ điện

FF

IC IA L

43

Y

N

H

Ơ

N

O

1.3. Phân loại tụ điện

TỤ ĐIỆN GỐM

KÈ

M

Q

U

TỤ ĐIỆN HÓA HỌC

D

ẠY

TỤ ĐIỆN GIẤY

TỤ ĐIỆN XOAY

1.2. Cách tích điện cho tụ điện - Nối hai bản của tụ điện với một nguồn điện, bản nối với cực dương tích điện dương, bản nối cực âm tích điện âm.

45

1.5. Tác dụng của tụ điện

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

Board mạch

D

ẠY

Tác dụng của tụ điện được biết đến nhiều nhất là khả năng lưu trữ năng lượng điện, lưu trữ điện tích hiệu quả. Nó được so sánh với khả năng lưu trữ như ắc qui. Tuy nhiên, ưu điểm lớn của tụ điện là lưu trữ mà không làm tiêu hao năng lượng điện.

Ngoài ra, công dụng tụ điện còn cho phép điện áp xoay chiều đi qua, giúp tụ điện có thể dẫn điện như một điện trở đa năng. Đặc biệt khi tần số điện xoay chiều (điện dung của tụ càng lớn) thì dung kháng càng nhỏ. Hỗ trợ đắc lực cho việc điện áp được lưu thông qua tụ điện.

Hơn nữa, do nguyên lý hoạt động của tụ điện là khả năng nạp xả thông minh, ngăn điện áp 1 chiều. Cho điện áp xoay chiều lưu thông giúp truyền tí hiệu giữa các tầng khuyếch đại có chênh lệch điện thế.

Tụ điện còn có vai trò lọc điện áp xoay chiều thành điện áp 1 chiều bằng phẳng bằng cách loại bỏ pha âm.

46

O

FF

IC IA L

1.6. Tụ điện phẳng Vậy còn tụ điện phẳng là gì? Đúng với tên gọi, tụ điện phẳng là loại tụ điện gồm hai tấm kim loại phẳng, cách điện và được đặt song song với nhau. Hai bản kim loại này ngăn cách nhau bằng một lớp điện môi. Các bản tụ của tụ điện phẳng thường có kích thước lớn hơn nhiều so với khoảng cách giữa chúng. Và đặc biệt, trong tụ điện phẳng, điện trường sẽ là điện trường đều. a, Điện dung của tụ điện phẳng Điện dung của tụ điện phẳng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ điện đó. Đây là một đại lượng vô hướng và được đo bằng tỉ số giữa điện tích Q mà tụ tích được với hiệu điện thế của tụ.

Từ đó, ta có thể dễ dàng suy ra công thức điện dung C của tụ điện phẳng như sau:

Ơ

C: là điện dung tụ điện phẳng (F)

N

Trong đó:

H

ε: Là giá trị hằng số của lớp cách điện.

N

d: là chiều dày của lớp cách điện trong tụ điện.

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

S: là diện tích các bản cực của tụ điện phẳng.

b, Năng lượng của tụ điện phẳng Năng lượng của tụ điện phẳng được ký hiệu là W. Khi tụ điện phẳng được tích điện, hai bản tụ sẽ tích điện trái dấu nhau và tạo thành một điện từ trường trong bản tụ. Điện từ trường này sẽ có chiều hướng từ dương sang âm. Điện trường được tạo thành này có thể sinh ra năng lượng. Vì thế nó được gọi là năng lượng của tụ điện phẳng. Để tính năng lượng của tụ điện phẳng, ta áp dụng công thức:

47

c, Các cách ghép nối tụ điện phẳng Trong một mạch có thể có một hoặc nhiều tụ điện phẳng. Các tụ này sẽ được ghép nối với nhau thông qua 2 cách. Đó là ghép nối tiếp và ghép song song.

Khi ghép nối tiếp, ta có: U=U1=U2=U3 (hiệu điện thế của mạch không đổi) Q=Q1+Q2+Q3 (điện tích trong mạch bằng tổng các điện tích tích được) C=C1+C2+C3 (điện dung của tụ điện bằng tổng các điện dung).

Khi ghép song song: 

IC IA L

 

U=U1+U2+U3 (hiệu điện thế của mạch bằng tổng các hiệu điện thế)  Q=Q1=Q2=Q3(điện tích tích được trong mạch không đổi)  C=C1+C2+C3 Đây là những công thức quan trọng và cần áp dụng rất nhiều trong quá trình làm bài tập về tụ điện phẳng.

N

H

Ơ

N

O

FF



D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

d, Ý nghĩa và ứng dụng của tụ điện phẳng Sau khi đã hiểu tụ điện phẳng là gì, chúng ta hãy cùng tìm hiểu xem chúng có ý nghĩa và ứng dụng thế nào nhé. e, Ý nghĩa giá trị điện áp của tụ điện phẳng Các loại tụ điện phẳng nói riêng và tụ điện nói chung đều có ghi giá trị điện áp ghi trên thân tụ. Giá trị này có ý nghĩa: Bất kể tụ điện nào cũng sẽ ghi trị số của điện áp ngay sau giá trị điện dung.Điều này cho biết đây chính là giá trị điện áp lớn nhất mà tụ điện đó có thể chịu được. Nếu quá giá trị này điện áp này tụ điện sẽ bị nổ.

Khi ta lắp tụ điện phẳng vào trong một mạch điện có hiệu điện thế là U thì ta phải lắp loại tụ điện có giá trị điện áp cao nhất và cao gấp khoảng 1,4 lần.

Ví dụ: với loại mạch 12V, ta phải lắp tụ 16V. Với mạch 24V ta sẽ phải lắp tụ 35V, và tương tự như vậy. Qua đó giúp đảm bảo sự ổn định của mạch điện. f, Ứng dụng của tụ điện phẳng Tụ điện phẳng được sử dụng rất nhiều trong kỹ thuật điện và điện tử. Đặc biệt là trong các thiết bị điện tử. Có thể thấy, tụ điện là một linh kiện điện tử không thể thiếu đươc. Mỗi mạch điện tụ điện phẳng đều có một công dụng nhất định. Trong đó, các công dụng nổi bật như truyền dẫn tín hiệu, lọc điện nguồn, tạo dao động…

48

2. CÁC THÔNG SỐ CỦA TỤ ĐIỆN Hiệu điện thế định mức (Uđm)

IC IA L

Điện dung của tụ điện (C)

3. Điện dung (C) của tụ điện là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích điện của tụ

Ơ

N

O

FF

điện ở một hiệu điện thế nhất định. Nó được xác định bằng thương số của tụ điện và hiệu điện thế giữa hai bản của nó.

Trong đó: C = Q/U  C: điện dung, có đơn vị là fara;  Q: điện lượng, có đơn vị là coulomb, là độ lớn điện tích được tích tụ ở vật thể;  U: điện áp, có đơn vị là voltage, là điện áp ở vật thể khi tích điện. Đơn vị điện dung (C) có đơn vị là Fara (F). Fara là điện dung của một tụ điện mà nếu đặt giữa hai bản của nó hiệu điện thế 1 V thì nó tích được điện tích 1 C.

H

<?> Hãy quan sát tụ điện hình trên ghi nhận các thông số của tụ điện đó.

- Hiệu điện thế định mức: Uđm =… ........................... V

N

- Điện dung của tụ điện đó: C = ……………………. F

Y

- Điện tích cực đại được tích trong tụ điện này là: Qmax =Uđm C =…………(C)

U

- Năng lượng điện trường của tụ điện :

nghiệm mô tả tác dụng của tụ điện

Q

NHIỆM VỤ 2. Thí

……………(J)

D

ẠY

KÈ

M

1. Vẽ sơ đồ mạch điện mô tả tác dụng của tụ điện (Dụng cụ thí nghiệm gồm: Nguồn điện, đèn ned, điện trở, tụ điện).

Gợi ý: Vẽ hai sơ đồ: - 1 sơ đồ có tụ và một sơ đồ không có tụ điện.

- Điện trở và đèn ned mắc nối tiếp, tụ điện mắc song song với điện trở và đèn ned.

TN1. MẠCH ĐIỆN CÓ TỤ ĐIỆN

TN2. MẠCH ĐIỆN KHÔNG CÓ TỤ ĐIỆN

49

O

FF

IC IA L

2. Dụng cụ thí nghiệm

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

B. DỰ ÁN STEM MÔ HÌNH HỆ THỐNG CẦU TRỤC SỬ DỤNG NAM CHÂM ĐIỆN CHẾ TẠO TỪ CÁC VẬT LIỆU PHẾ THẢI (Số tiết: 04 – Lớp 11) I. Mô tả chủ đề Nam châm điện được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và tiêu dùng. Có thể kể đến là động cơ điện, xe bán tải điện, micro, bộ cảm biến, loa phóng thanh, ống sóng đi du lịch, đồ trang sức,… Nam châm điện còn được sử dụng rộng rãi trong các dụng cụ đồng hồ, cảm biến, thiết bị lò vi sóng, thiết bị điều khiển tự động, hàng không, vũ trụ, công nghệ quân sự, vv,…

Nam châm điện ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong đời sống, sản xuất cũng như trong các lĩnh vực nghiên cứu. Điều này cho thấy vai trò không thể thiếu của nam châm điện nói riêng, nam châm nói chung đối với cuộc sống con người.

Sở dĩ nam châm điện được ứng dụng rộng rãi như vậy do có nhiều ưu điểm hơn nam châm vĩnh cửu như: dễ chế tạo, dễ dàng thay đổi từ tính, giá thành rẻ..

Một trong các ứng dụng của nam châm điện sử dụng trong hệ thống cầu trục để di chuyển các vật bằng sắt, thép trong các nhà xưởng, kho, bãi.

Theo đó, HS phải tìm hiểu và chiếm lĩnh các kiến thức mới: – Từ trường ( Bài 19 - Vật lí 11); – Lực từ – Cảm ứng từ ( Bài 20-Vật lí 11); – Từ trường của dòng điện trong dây dẫn có hình dạng đặc biệt ( Bài 21-Vật lí 11). Đồng thời, HS phải vận dụng các kiến thức cũ của các bài học: – Cấu tạo và hoạt động của nam châm điện ( Bài 25 – Vật lí 9); – Ứng dụng của nam châm điện ( Bài 26 – Vật lí 9); – Lực từ ( Bài 27 – Vật lí 9);

50

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

– Bình thông nhau – Máy nén thủy lực ( Bài 8 – Vật lí lớp 8); – Thiết kế và bản vẽ kĩ thuật (Bài 8 – Công nghệ lớp 11); – Thống kê (Tần số, trung bình cộng – chương 5 –Toán học lớp 10).

II Mục tiêu: Sau khi hoàn thành chủ đề này, học sinh có khả năng: 1. Kiến thức, kĩ năng - Nêu được biểu thức xác định lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường, cảm ứng từ, biểu thức cảm ứng từ do dòng điện trong các dây dẫn có hình dạng đặc biệt; - Mô tả được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của nam châm điện; - Áp dụng kiến thức toán thống kê, ghi chép xác định cường độ dòng điện và khối lượng của vật trong quá trình làm thí nghiệm nghiên cứu; - Vận dụng được các kiến thức trong chủ đề và kiến thức đã biết, thiết kế và chế tạo được hệ thống cầu trục sử dụng nam châm điện chế tạo từ các vật liệu phế thải.

- Vẽ được bản thiết kế hệ thống cầu trục sử dụng nam châm điện chế tạo từ các vật liệu phế thải ; - Chế tạo được hệ thống cầu trục sử dụng nam châm điện chế tạo từ các vật liệu phế thải theo bản thiết kế; - Trình bày, bảo vệ được ý kiến của mình và phản biện ý kiến của người khác; - Tra cứu được thông tin nhờ việc sử dụng công nghệ thông tin; - Hợp tác trong nhóm để cùng thực hiện nhiệm vụ học tập.

2. Phát triển phẩm chất: - Có tinh thần trách nhiệm, hòa đồng, giúp đỡ nhau trong nhóm, lớp; - Yêu thích môn học, thích khám phá, tìm tòi và vận dụng các kiến thức học được vào giải quyết các vấn đề thực tiễn cuộc sống; - Có ý thức bảo vệ môi trường; - Có ý thức tuân thủ các tiêu chuẩn kĩ thuật.

3. Định hướng phát triển năng lực: – Năng lực thực nghiệm, nghiên cứu kiến thức về nam châm điện; – Năng lực giải quyết vấn đề chế tạo được mô hình hệ thống cầu trục sử dụng nam châm điện chế tạo từ các vật liệu phế thải; – Năng lực giao tiếp và hợp tác nhóm để thống nhất bản thiết kế và phân công thực hiện từng phần nhiệm vụ cụ thể.

III. Thiết bị: GV sẽ hướng dẫn HS sử dụng một số thiết bị sau khi học chủ đề: - Đồng hồ đo điện đa năng hiện số, nguồn điện một chiều, dao, kéo, cưa… ; - Một số nguyên vật liệu : Máy biến áp công suất nhỏ, dây dẫn điện, ống kim tiêm, ống nhựa…

IV. Tiến trình dạy học:

51

N

O

FF

IC IA L

Hoạt động 1: XÁC ĐỊNH ĐƯỢC YÊU CẦU MÔ HÌNH HỆ THỐNG CẦU TRỤC SỬ DỤNG NAM CHÂM ĐIỆN CHẾ TẠO TỪ CÁC VẬT LIỆU PHẾ THẢI (Tiết 1 – 45 phút) 1. Mục đích: Học sinh trình bày được các ứng dụng của nam châm điện trong trong đời sống, sản xuất. Nêu được các ưu điểm của nam châm điện so với nam châm vĩnh cửu và nam châm đất hiếm.

Học sinh phân tích và hiểu rõ yêu cầu “Thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống cầu trục sử dụng nam châm điện chế tạo từ các vật liệu phế thải” theo các tiêu chí: sử dụng vật liệu phế thải, nam châm và giá đỡ nâng được khối thép có khối lượng tối thiểu 0,1 kg, hình thức đẹp, giá đỡ chắc chắn, điều khiển giá treo dịch chuyển trong khoảng tối thiểu 8 cm, điều khiển giá nâng dịch chuyển tối thiểu 4 cm.

2. Nội dung - GV mở đầu bằng nhu cầu cần di chuyển các tấm thép nặng trong một phân xưởng sản xuất, đặt vấn đề cần giải quyết làm thế nào để di chuyển được các tấm

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

thép nặng một cách đơn giản và hiệu quả?

– GV giới thiệu nhiệm vụ dự án là thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống cầu trục sử dụng nam chậm điện từ các vật liệu phế thải.

– GV tổ chức hoạt động cho HS tìm hiểu và tự đề xuất các thông số phù hợp với yêu cầu đặt ra của sản phẩm: Mô hình hệ thống cầu trục sử dụng nam châm điện từ vật liệu phế thải.

– GV và HS thống nhất các tiêu chí của sản phẩm dự án: (1) Vật liệu tận dụng từ các vật liệu cũ; (2) Hệ thống nâng được vật bằng kim loại có khối lượng tối thiểu 0,1 kg; (3) Giá treo dịch chuyển theo phương ngang đoạn đường tối thiểu 8 cm; giá nâng dịch chuyển vật lên cao tối thiểu 4 cm; (4) Hệ thống có hình thức đẹp, an toàn,vận hành ổn định, thuận tiện cho việc tháo lắp, sửa chữa.

– GV hướng dẫn học sinh về tiến trình thực hiện dự án và yêu cầu học sinh ghi nhận vào nhật ký học tập.  Bước 1: Nhận nhiệm vụ.  Bước 2: Tìm hiểu kiến thức kĩ năng liên quan.  Bước 3: Lập bảng phương án thiết kế và báo cáo.  Bước 4: Chế tạo sản phẩm.  Bước 5: Báo cáo và đánh giá sản phẩm.

– GV dẫn dắt: Để thực hiện được dự án trên cần tìm hiểu về một số nội dung về kiến thức và kĩ năng môn học. GV phân công nhiệm vụ cho các nhóm tìm hiểu kiến thức và kĩ năng liên quan trước khi lập bảng thiết kế sản phẩm.

52

FF

IC IA L

3. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh Kết thúc hoạt động, HS cần đạt được các sản phẩm sau:  Phiếu mô tả các ứng dụng và ưu điểm của nam châm điện sử dụng trong sản xuất và đời sống.  Bảng tiêu chí đánh giá bản thiết kế sản phẩm và bảng tiêu chí đánh giá sản phẩm.  Bảng phân công nhiệm vụ của nhóm của các thành viên trong nhóm.

4. Cách thức tổ chức hoạt động: Giáo viên nêu câu hỏi đặt vấn đề: Trong các xưởng sản xuất cán thép, để di chuyển các thanh thép hay tấm thép người ta thường làm cách nào?

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

Tổ chức nhóm học tập GV tổ chức cho HS hoạt động theo nhóm dự án mỗi nhóm tối đa 6 HS. Mỗi nhóm bầu nhóm trưởng, thư kí. Đặt vấn đề – giao nhiệm vụ học tập Bước 1. Đặt vấn đề, chuyển giao nhiệm vụ Trong các phân xưởng sản xuất hoặc kho chứa thép để di chuyển các thanh thép hoặc tấm thép nặng người ta thường dùng cách nào? Tại sao?

D

ẠY

KÈ

M

Tìm hiểu các cách di chuyển thanh thép hoặc tấm thép nặng, nguyên lý hoạt động của nam châm điện, các ưu điểm và ứng dụng của nam châm điện.

Vấn đề cần tìm hiểu: (1) Liệt kê các cách di chuyển tấm thép hoặc thanh thép nặng.

(2) Trình bày nguyên lí hoạt động của nam châm điện.

(3) Trình bày được các ưu điểm và ứng dụng của nam châm điện.

GV tổng kết bổ sung, chỉ ra được: Để di chuyển các tấm thép, thanh thép nặng ta thường sử dụng cần trục, dùng nam châm điện để hút chặt các thanh thép này.

Bước 2. HS làm thí nghiệm khám phá kiến thức. Đặt vấn đề giới thiệu thí nghiệm: Tại sao nam châm điện có thể hút được các tấm thép nặng? Lực hút nam châm phụ thuộc vào các yếu tố nào? Để trả lời câu hỏi này các em làm việc theo nhóm chế tạo một nam châm điện đơn giản, thực hiện thí nghiệm từ đó rút ra kết luận lực hút của nam châm điện phụ thuộc yếu tố nào?

GV chia HS thành các nhóm mỗi nhóm 6 học sinh (Dành thời gian cho các nhóm bầu nhóm trưởng, thư kí).

53

Ơ

N

O

FF

IC IA L

– GV nêu mục đích và hướng dẫn tiến hành thí nghiệm.

Mục đích: Tiến hành chế tạo nam châm điện đơn giản, thực hiện thí nghiệm khảo sát lực hút của nam châm phụ thuộc vào yếu tố nào?

GV phát nguyên liệu và phiếu hướng dẫn làm thí nghiệm cho các nhóm để các nhóm tự tiến hành thí nghiệm: Nguyên vật liệu: Mỗi nhóm HS sẽ tự chuẩn bị các vật liệu sau pin 9 V, dây đồng, đinh, một số mảnh kim loại nặng nhẹ khác nhau, băng dính cách điện.

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

- GV phát cho mỗi nhóm một đồng hồ đo điện đa năng hiện số và bộ nguồn dải điện áp từ 3 V -12 V, lực kế.

Phiếu hướng dẫn làm thí nghiệm: – Bọc cách điện cho đinh thép làm lõi, ban đầu quấn 200 vòng dây đồng lên lõi thép của nam châm; – Nối hai đầu của cuộn dây với nguồn điện một chiều.

TN1 - Thay đổi hiệu điện thế đặt vào hai đầu của nam châm điện; - Đo cường độ dòng điện do nguồn một chiều cung cấp ứng với các thang 3 V; 6 V; 9 V, 12 V; - Đo khối lượng mảnh thép tối đa mà nam châm hút được ứng với mỗi giá trị cường độ dòng điện.

54

Hiệu điện thế(V)

1

3

2

6

3

9

4

12

Cường độ dòng điện(A)

Khối lượng (g)

FF

IC IA L

STT

1

9

2

9

3

9

Khối lượng (g)

N

300

Y

400

U

500

KÈ

M

Q

Lực hút của nam châm có phụ thuộc và số vòng dây quấn hay không? Nếu phụ thuộc thì phụ thuộc như thế nào? ……………………………………………………………………………………….

TN3. Cho lõi nam châm tiếp xúc với các mảnh thép với diện tích tiếp xúc khác nhau.

Lực hút của nam châm phụ thuộc vào diện tích mặt tiếp xúc như thế nào? ………………………………………………………………………………………… * Yêu cầu - Thời gian chế tạo nam châm và thực hiện TN là 15 phút - HS làm thí nghiệm theo nhóm, GV có thể hỗ trợ nếu cần.

- Đại diện HS các nhóm trình bày kết quả thí nghiệm và kết luận. * GV nhận xét, chốt kiến thức: Lực hút của nam châm phụ thuộc vào cường độ dòng điện chạy qua nam châm, số vòng dây quấn, diện tích bề mặt tiếp xúc của lõi nam châm với vật.

Bước 3. Thống nhất tiến trình dự án GV đặt vấn đề: Để hoàn thành hiệu quả nhiệm vụ học tập này cần thực hiện theo

ẠY D

Số vòng dây

Ơ

Hiệu điện thế(V)

H

STT

N

O

Lực hút của nam châm điện phụ thuộc như thế nào vào dòng điện chạy qua nam châm? ………………………………………………………………………………………..

TN2. Lần lượt tăng thêm 100, 200,300 vòng dây quấn, cấp cho nam châm hiệu điện thế 9 V. Đo khối lượng mảnh thép tối đa mà nam châm hút được.

55

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

tiến trình như thế nào? GV cùng HS thống nhất kế hoạch dự án.

– Đối với HS 11A1 đã có kinh nghiệm thực hiện dự án, GV yêu cầu HS tự đề xuất các công việc và phân phối thời gian trong dự án.

TT Nội dung Thời gian Ghi chú 1 Giao và tiếp nhận nhiệm vụ 1 tiết Kế hoạch dự án, phân nhóm, của dự án bầu nhóm trưởng, thực hiện nhiệm vụ ban đầu.

2 Tìm hiểu kiến thức, kĩ năng 1 tuần HS làm việc theo nhóm, trao liên quan đổi với giáo viên khi gặp khó khăn.

3 Báo cáo kiến thức, kĩ năng 1 tiết HS báo cáo tại lớp, sử liên quan dụng poster, powpoint, word…

4 Lập phương án thiết kế 1 tuần HS làm việc theo nhóm, trao đổi với giáo viên khi gặp khó khăn.

5 Trình bày phương án thiết 1 tiết HS báo cáo tại lớp, sử kế dụng poster, powpoint, word…

6 Chế tạo sản phẩm theo 1 tuần HS làm việc theo nhóm, trao phương án thiết kế đổi với giáo viên khi gặp khó khăn.

7 Báo cáo sản phẩm 1 tiết HS báo cáo tại lớp Bước 4. Thống nhất tiêu chí đánh giá + GV đặt vấn đề: Làm thế nào để đánh gia được mô hình hệ thống cần trục sử dụng nam châm điện chế tạo từ các vật liệu phế thải? GV nhấn mạnh cần phải có bản tiêu chí đánh giá để định hướng cũng như đánh giá công bằng. + Các nhóm đề xuất tiêu chí đánh giá + GV và HS thống nhất các tiêu chí đánh giá và tỉ lệ điểm Phiếu đánh giá số 1: Đánh giá sản phẩm mô hình hệ thống cần trục sử dụng nam châm điện chế tạo từ vật liệu phế thải.

STT

Tiêu chí

Điểm tối đa

1

Mô hình được chế tạo từ các vật liệu đã sử dụng.

10

2

Mô hình nâng và di chuyển được vật năng tối thiểu 0,1 kg.

30

3

Giá treo có thể nâng vật lên được tối thiểu 4 cm.

20

56

Giá treo có thể di chuyển trên thanh ngang tối thiểu 6 cm.

20

5

Hình thức đẹp, chắc chắn, an toàn.

10

6

Hệ thống hoạt động ổn định

10

7

Tổng điểm

100

IC IA L

4

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

Bước 5. Giao nhiệm vụ tìm kiến thức và kĩ năng nền – GV thông báo các chủ đề kiến thức nền cần tìm hiểu.

Chủ đề 1. Cấu tạo, hoạt động, ưu điểm, ứng dụng của nam châm điện.

Chủ đề 2. Tìm hiểu về từ trường.

Chủ đề 3. Tìm hiểu về lực từ, cảm ứng từ..

Chủ đề 4. Tìm hiểu về từ trường của dòng điện trong các dây dẫn có hình dạng đặc biết.

– GV giao nhiệm vụ cho mỗi nhóm. + Chủ đề 1( nhóm 1), chủ đề 2( nhóm 2), chủ đề 3 ( nhóm 3,4), chủ đề 4 ( nhóm 5,6) + Hình thức trình bày: Powerpoint hoặc poster + Thời gian báo cáo và trả lời câu hỏi cho mỗi nhóm: 6 phút + Sau khi nghe các nhóm báo cáo, có phần kiểm tra đánh giá. Thống nhất têu chí đánh giá bản thuyết trình của các nhóm.

Bảng tiêu chí đánh giá hoạt động báo cáo kiến thức nền TT Tiêu chí Điểm 20 1 Đầy đủ nội dung cơ bản về chủ đề được báo cáo.

20 2 Kiến thức chính xác, khoa học.

Hình thức 20 3 Bài trình chiếu có bố cục hợp lí, sáng tạo, độc đáo.

10 4 Bài trình chiếu có màu sắc hài hòa.

Kĩ năng thuyết trình 10 5 Trình bày thuyết phục.

10 6 Trả lời được câu hỏi phản biện.

10 7 Tham gia đóng góp ý kiến, đặt câu hỏi phản biện c o nhóm báo cáo.

Tổng điểm 100 Ghi chú: Mỗi nhóm có thời gian thuyết trình tối đa là 4 phút, vượt quá 4 phút trừ 10 điểm. * Lưu ý: GV có thể sử dụng hệ thống câu hỏi định hướng trong mỗi chủ đề để gợi ý HS nghiên cứu các vấn đề trọng tâm hoặc sử dụng hệ thống câu hỏi này để trao đổi trong buổi báo cáo kiến thức.

57

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

Hoạt động 2. NGHIÊN CỨU KIẾN THỨC NỀN VÀ ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẦU TRỤC SỬ DỤNG NAM CHÂM ĐIỆN TỪ CÁC VẬT LIỆU PHẾ THẢI. (Báo cáo: 45 phút) 1. Mục đích: Học sinh thông qua nghiên cứu kiến thức từ SGK, mạng internet, tài liệu tham khảo và hệ thống câu hỏi định hướng của GV. Các nhóm HS hoàn thành sản phẩm ở nhà và trình bày báo cáo trên lớp, sau khi báo cáo học sinh tự học được các nội dung sau: 1. Khái niệm từ trường, cách phát hiện từ trường, vật gây ra từ trường, cách xác định phương chiều của từ trường tại một điểm, tương tác từ; - Phát biểu được định nghĩa và nêu ra được 4 tính chất của đường sức từ, cách xác định chiều của đường sức từ tại một điểm do dòng điện thẳng, tròn gây ra, trong ống dây gây ra.

2. Biểu thức, đặc điểm của lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện dặt trong từ trường. Phát biểu được định nghĩa cảm ứng từ, đơn vị cảm ứng từ.

3. Phát biểu được cách xác định phương chiều và viết được công thức tính cảm ứng từ của: - Dòng điện trong dây dẫn thẳng dài.

- Dòng điện chạy trong dây dẫn uốn thành vòng tròn.

- Dòng điện chạy trong ống dây hình trụ.

4. Trình bày được cấu tạo, nguyên tắc hoạt động, ưu điểm, các ứng dụng của nam châm điện trong đời sống và sản xuất.

5. Lựa chọn các kiến thức có liên quan để thực hiện nhiệm vụ thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống cầu trục.

2. Nội dung: Các nhóm học sinh hoàn thiện bản báo cáo trong vòng 01 tuần, giáo viên tổ chức các nhóm báo cáo sản phẩm học tập trong 1 tiết học.

Giáo viên tổ chức các nhóm phản biện các nội dung báo cáo và tổng kết kiến thức trọng tâm cần nhớ.

Giáo viên tổ chức cho HS lên phương án thiết kế mô hình cầu trục sử dụng nam châm điện chế tạo từ các vật liệu phế thải. GV giao nhiệm vụ hoàn thiện bản thiết kế, các nhóm báo cáo bản thiết kế hoàn chỉnh trong tiết học sau.

3. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh:  Bản báo cáo của học sinh: powpoint, poster, word…  Bản ghi nhận ý kiến đóng góp của bạn học và các câu hỏi, ý kiến phản biện nhóm bạn.  Bản ghi chép cá nhân của học sinh về các kiến thức có liên quan 4. Cách thức tổ chức hoạt động:

58

O

FF

IC IA L

Mở đầu – Tổ chức báo cáo – GV thông báo tiến trình của buổi báo cáo. + Thời gian báo cáo của mỗi nhóm: 3 phút + Thời gian đặt câu hỏi và trao đổi: 3 phút + Trong khi nhóm bạn báo cáo, mỗi HS ghi chú vào nhật kí học tập cá nhân và đặt câu hỏi tương ứng.

Báo cáo – Các nhóm HS trình bày chủ đề được phân công.

– GV sử dụng các câu hỏi định hướng để trao đổi về mặt nội dung.

– Các nhóm tự đánh giá chéo kết quả của nhau Việc sử dụng phiếu đánh giá để đánh giá phần trình bày của HS.

N

Thống kê điểm cho các nhóm =

U

Y

N

H

Ơ

Tổng kết và giao nhiệm vụ  GV đánh giá về phần báo cáo của các nhóm dựa trên các tiêu chí đã thống nhất.  GV đặt vấn đề: Có thể vận dụng những kiến thức nào từ những chủ đề này trong việc thực hiện sản phẩm?  Các nhóm học sinh thảo luận và thống nhất các kiến thức có liên quan. + Cấu tạo nam châm: Lõi sắt và cuộn dây. + Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện: F = BIlsin .

Q

+ Cảm ứng từ tại tâm do dòng điện trong cuộn dây gây ra : B = 2.10-7N

D

ẠY

KÈ

M

+ Độ lớn lực từ phụ thuộc cường độ dòng điện, số vòng dây cuốn, diện tích tiếp xúc. + Nguyên tăc bình thông nhau.  GV giao nhiệm vụ cho hoạt động kế tiếp.

▪ Nhiệm vụ học tập: Dựa trên kiến thức vừa tìm hiểu, phác thảo phương án bản thiết kế mô hình hệ thống cầu trục sử dụng nam châm điện được chế tạo từ các vật liệu phế thải.

▪ Yêu cầu sản phẩm học tập: Poster bản thiết kế sản phẩm bao gồm các nội dung: – Cấu tạo (hình vẽ) – Nguyên vật liệu dự kiến (có định lượng) – Nguyên lí hoạt động Yêu cầu: Phác thảo phương án thiết kế trên giấy A4.

Phiếu hướng dẫn lập phương án thiết kế 1. Mỗi thành viên vẽ ít nhất 1 ý tưởng thiết kế sản phẩm. Cập nhật vào nhật kí cá

59

N

Điểm tối đa

Điểm đánh giá

Có chú thích đầy đủ các bộ phận của thiết bị 10 Có liệt kê rõ danh mục các nguyên vật liệu cần sử dụng, ghi 10 chú nguồn gốc vật liệu.

Có đầy đủ các thông số kĩ thuật (loại vật liệu, độ dài, độ 10 3 dày…)

Trình bày được nguyên tắc hoạt động của máy ném thủy lực. 10 4 Trình bày được nguyên tắc hoạt động của nam châm điện.

15 5 Hình thức bản thiết kế Hình vẽ và chú thích rõ ràng, dễ quan sát, đúng nguyên lí.

15 1 Poster, powpoint, bản word… có màu sắc hài hòa, bố cục 10 2 hợp lí.

Kĩ năng thuyết trình Trình bày rõ ràng, ngắn gọn, thuyết phục.

10 5 Trả lời được câu hỏi phản biện.

10 6 Tổng điểm 100 Yêu cầu về thời gian: Mỗi nhóm có 3 phút thuyết trình, 3 phút trả lời phản biện.

Giao nhiệm vụ về nhà: Trong 1 tuần, HS làm việc nhóm để hoàn thành bản thiết kế.

- Các nhóm về nhà tiếp tục hoàn thiện và lựa chọn bản thiết kế sản phẩm tốt nhất, tiết sau các nhóm trình bày và bảo vệ phương án thiết kế của nhóm mình. * Lưu ý: GV có thể lựa chọn linh hoạt hình thức bản thiết kế: poster, powerpoint, Word..

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

1 2

D

O

Bản tiêu chí đánh giá thiết kế

STT

FF

IC IA L

nhân.

2. Các thành viên thảo luận tất cả các ý tưởng của các thành viên và lựa chọn 1 ý tưởng tốt nhất. Vẽ vào nhật kí học tập của nhóm.

3. Vẽ phác hoạ thiết kế của sản phẩm. Ghi rõ – Chú thích từng bộ phận của sản phẩm; – Liệt kê các nguyên vật liệu ứng với từng bộ phận; – Dự kiến về kích thước, hình dáng hoặc các thông số kĩ thuật khác liên quan đến vật liệu dự định sử dụng để thiết kế cho từng sản phẩm; – Vận dụng các kiến thức nền đã nghiên cứu để giải thích nguyên tắc hoạt động của nam châm điện, máy nén thủy lực. * Sản phẩm của học sinh  Thống nhất các tiêu chí đánh giá thiết kế và báo cáo phương án thiết kế.

60

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

Hoạt động 3. TRÌNH BÀY VÀ BẢO VỆ PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ MÔ HÌNH CẦU TRỤC SỬ DỤNG NAM CHÂM ĐIỆN CHẾ TẠO TỪ CÁC VẬT LIỆU PHẾ THẢI. (Báo cáo: 45 phút) 1. Mục đích: 1. Mô tả được bản thiết kế mô hình hệ thống cầu trục sử dụng nam châm điện; 2. Vận dụng các kiến thức nền liên quan giải thích nguyên tắc hoạt động của nam châm điện, nguyên tắc hoạt động của máy nén thủy lực.

3. Giải thích tại sao lựa chọn các loại vật liệu trong bản thiết kế.

4. HS thực hành được kỹ năng thiết kế và thuyết trình, phản biện; hình thành ý thức về cải tiến, phát triển bản thiết kế sản phẩm.

2. Nội dung: – GV tổ chức cho HS từng nhóm trình bày phương án thiết sản phẩm; – GV tổ chức hoạt động thảo luận cho từng thiết kế: các nhóm khác và GV nêu câu hỏi làm rõ, phản biện và góp ý cho bản thiết kế; nhóm trình bày trả lời câu hỏi, lập luận, bảo vệ quan điểm hoặc ghi nhận ý kiến góp ý phù hợp để hoàn thiện bản thiết kế; – GV chuẩn hoá các kiến thức liên quan cho HS; yêu cầu HS ghi lại các kiến thức vào vở và chỉnh sửa phương án thiết kế (nếu có).

3. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh:  Bản thiết kế mô hình hệ thống cần trục sử dụng nam châm điện chế tạo từ vật liệu phế thải.  Bản ghi nhận ý kiến đóng góp của bạn học và các câu hỏi, ý kiến phản biện nhóm bạn.

4. Cách thức tổ chức hoạt động: 4.1.Mở đầu – Tổ chức báo cáo – GV thông báo tiến trình của buổi báo cáo. + Thời gian báo cáo của mỗi nhóm: 3 phút + Thời gian đặt câu hỏi và trao đổi: 3 phút + Trong khi nhóm bạn báo cáo, mỗi HS ghi chú về ý kiến nhận xét và đặt câu hỏi tương ứng.

- GV lưu ý về các tiêu chí đánh giá cho bản thiết kế đã được thống nhất tiết trước.

- Các nhóm sử dụng bảng tiêu chí đánh giá để đánh giá nhóm báo cáo.

- Điểm của từng nhóm là điểm TB cộng điểm của GV và các nhóm đánh giá.

4.2. Báo cáo – Nhóm HS báo cáo, ghi nhận và trả lời câu hỏi phản biện.

– GV nhận xét.

– GV sử dụng phiếu đánh giá để đánh giá phần trình bày của HS. 4.3.Tổng kết và dặn dò

61

N

O

FF

IC IA L

– GV đánh giá về phần báo cáo của các nhóm dựa trên các tiêu chí + Nội dung + Hình thức bài báo cáo + Kĩ năng thuyết trình (trình bày và trả lời câu hỏi) – GV yêu cầu HS tổng hợp các góp ý của GV và các nhóm, điều chỉnh bản thiết kế và lựa chọn phương án thiết kế tối ưu.

– GV giao nhiệm vụ cho các nhóm về nhà triển khai chế tạo sản phẩm theo bản thiết kế; ghi lại các điều chỉnh (nếu có) của bản thiết kế sau khi đã hoàn thành sản phẩm và ghi giải thích; gợi ý các nhóm tham khảo thêm các tài liệu phục vụ cho việc chế tạo thử nghiệm sản phẩm (SGK, internet...) và tham khảo thêm ý kiến tư vấn của GV bộ môn (nếu thấy cần thiết).

– Giáo viên lưu ý HS chế tạo sản phẩm bám sát vào các tiêu chí đánh giá ở phiếu đánh giá đã được thống nhất. * Kết quả hoạt động: Các sản phẩn của nhóm học sinh đã thực hiện theo phụ lục

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

Hoạt động 4. NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM (HS tự làm ở nhà 1 tuần) 1. Mục đích:  Thực hành, chế tạo mô hình cầu trục sử dụng nam châm điện từ các vật liệu phế thải căn cứ vào bản thiết kế đã hoàn thiện.  Vận hành, thử nghiệm và điều chỉnh sản phẩm (nếu có).

2. Nội dung: Các nhóm học sinh thực hành chế tạo mô hình trong thời gian 01 tuần, nhóm trưởng thường xuyên báo báo tiến độ, tham khảo ý kiến GV hướng dẫn nếu cần thiết.

3. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh: – Mô hình cần trục sử dụng nam châm điện chế tạo từ vật liệu phế thải hoàn thiện.

– Bản thiết kế sau điều chỉnh (nếu có).

– Bài báo cáo quá trình và kinh nghiệm thi công mô hình.

4. Cách thức tổ chức hoạt động: Các nhóm học sinh tổ chức chế tạo sản phẩm: - Chuẩn bị đầy đủ vật liệu theo bản thiết kế.

- Gia công vật liệu, chế tạo từng bộ phận của sản phẩm theo bản thiết kế.

- Lắp ráp các bộ phận theo bản thiết kế.

- Vận hành, thử nghiệm sản phẩm theo tiêu chí đánh giá đã thống nhất.

- Điều chỉnh thiết kế (nếu có), ghi rõ lý do điều chỉnh.

- Hoàn thiện bảng các danh mục vật liệu đã sử dụng, tính giá thành các vật liệu.

- Chuẩn bị bản thuyết trình, báo cáo sản phẩm tiết sau.

Hướng dẫn chế tạo và thử nghiệm sản phẩm

62

STT

IC IA L

 Chế tạo: Dựa trên bản thiết kế đã điều chỉnh sau buổi bảo việc thiết kế, nhóm học sinh chế tạo sản phẩm theo đúng phương án đã lựa chọn.  Thử nghiệm lần 1 Quan sát, ghi nhận đầy đủ các tiến trình và kết quả. Đánh giá mức độ hoạt động của sản phẩm so với tiêu chí đã đặt ra ban đầu Đạt

Tiêu chí Mô hình được chế tạo từ các vật liệu đã sử dụng.

2

Mô hình nâng và di chuyển được vật năng tối thiểu 0,1 kg.

3

Giá treo có thể nâng vật lên được tối thiểu 4 cm.

4

Giá treo có thể di chuyển trên thanh ngang tối thiểu 8 cm.

5

Hình thức đẹp, chắc chắn, an toàn.

6

Hệ thống hoạt động ổn định

N

H

Ơ

N

O

FF

1

Không đạt

KÈ

M

Q

U

Y

 Phần nào trong thiết kế hoạt động tốt?  Phần nào trong thiết kế hoạt động không tốt?  Có thể làm gì để cải tiến thiết kế của mình? Phác hoạ và ghi rõ cách cải tiến.  Có thể suy nghĩ về cách gia công, vật liệu, cách lắp đặt….

Các lần thử nghiệm lần sau Các cải tiến đã thực hiện là gì? (lưu lại ảnh sản phẩm cải tiến) Đánh giá mức độ hoạt động của sản phẩm so với tiêu chí đã đặt ra ban đầu

D

ẠY

STT

Tiêu chí

1

Mô hình được chế tạo từ các vật liệu đã sử dụng.

2

Mô hình nâng và di chuyển được vật năng tối thiểu 0,1 kg.

3

Giá treo có thể nâng vật lên được tối thiểu 4 cm.

4

Giá treo có thể di chuyển trên thanh ngang tối thiểu 6 cm.

5

Hình thức đẹp, chắc chắn, an toàn.

Đạt

Không đạt

63

6

Hệ thống hoạt động ổn định

  

IC IA L

Phần nào trong thiết kế hoạt động tốt?

Phần nào trong thiết kế hoạt động không tốt?

Có thể làm gì để cải tiến thiết kế của mình?

Thực hiện điều chỉnh sản phẩm đến phiên bản tốt nhất trong điều kiện thời gian và nguồn lực, đề xuất hướng phát triển tiếp theo của sản phẩm.

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

Hoạt động 5. TRÌNH BÀY SẢN PHẨM MÔ HÌNH CẦU TRỤC SỬ DỤNG NAM CHÂM ĐIỆN CHẾ TẠO TỪ VẬT LIỆU PHẾ THẢI VÀ THẢO LUẬN 1. Mục đích:  Các nhóm học sinh giới thiệu và vận hành được mô hình hệ thống cầu trục sử dụng nam châm điện, đáp ứng được các tiêu chí đánh giá sản phẩm đặt ra; biết thuyết trình, giới thiệu được sản phẩm, đưa ra ý kiến nhận xét, phản biện, giải thích được bằng các kiến thức liên quan;  Giải thích được sự thành công hoặc thất bại của sản phẩm; có ý thức về cải tiến, phát triển sản phẩm;  Rèn luyện được thói quen giữ gìn vệ sinh, an toàn trong lắp đặt và thu hồi sản phẩm; hình thành ý thức về cải tiến, phát triển sản phẩm;  HS tự học các kiến thức nền sau khi đã hoàn thiện sản phẩm, nắm được quy trình thực hiện dự án.

2. Nội dung: Các nhóm trưng bày sản phẩm trước lớp.

Các nhóm HS giới thiệu và vận hành sản phẩm của nhóm trong thời gian 5 phút.

Các nhóm đề xuất các giải pháp cải tiến và phát triển sản phẩm.

GV và HS đặt câu hỏi phản biện.

4. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh: – Mô hình sản phẩm của dự án.

– Bản báo cáo kết quả dự án.

– Bản đề xuất các cải tiến và phát triển sản phẩm của dự án (nếu có).

5. Cách thức tổ chức hoạt động: Phương pháp, hình thức tổ chức: Thuyết trình, phát vấn, hoạt động nhóm, trạm.

5.1. Báo cáo trong lớp.

Nội dung báo cáo của mỗi nhóm. + Tiến trình chế tạo sản phẩm. + Kết quả các lần thử nghiệm.

64

6. Kế hoạch đánh gía dự án

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

+ Phương án thiết kế cuối cùng. + Cách vận hành của hệ thống cầu trục sử dụng nam châm điện.

5.2. Thử nghiệm sản phẩm tại lớp học. + Các nhóm cho HS tham quan sản phẩm và giới thiệu sản phẩm. + HS vận hành sản phẩm. + GV và học sinh quan sát, đo đạc khoảng cách dịch chuyển của giá treo. + Đánh giá hình thức và độ ổn định của sản phẩm khi vận hành. + GV và HS ghi nhận vào phiếu đánh giá sản phẩm.

5.3. Tổng kết, đánh giá dự án trong lớp.

– HS và GV nhận xét về sản phẩm.

– GV nhận xét và đánh giá chung về dự án. + Kiến thức, kĩ năng liên quan đến dự án. + Quá trình thiết kế và chế tạo sản phẩm. + Kĩ năng làm việc nhóm. + Kĩ năng trình bày, thuyết phục. + Giải quyết vấn đề khi trải nghiệm.

– GV yêu cầu HS thực hiện nhiệm vụ cuối dự án: Hoàn thành hồ sơ dự án, thống kê điểm của các nhóm, lưu lại hồ sơ dự án.

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

Lịch trình đánh giá Trước khi bắt đầu DA Học sinh thực hiện DA và hoàn tất công việc 1. Phiếu điều tra người học 1. Phiếu câu hỏi định (Phụ lục 1) hướng nghiên cứu kiến 2. Bảng phân công nhiệm thức nền( Phụ lục 4) vụ (Phụ lục 2) 2. Kế hoạch nghiên cứu 3. Hợp đồng học tập (Phụ lục 5) (Phụ lục 3) 3. Bảng tiêu chí đánh giá thuyết trình (Phụ lục 6) 4. Phiếu đánh giá sản phẩm học tập ( Phụ lục 7)

Sau khi hoàn tất DA (Hồ sơ học tập) 1. Các phiếu đánh giá cá nhân.

2. Mô hình sản phẩm.

3. Ghi chép cá nhân.

4. Bản báo cáo của nhóm.

5. Bản đánh giá hoạt động theo nhóm.

Tổng hợp đánh giá Trước khi bắt đầu bài học, giáo viên cung cấp và thảo luận với học sinh về hệ thống mục tiêu cần đạt, những nội dung dạy học chính.

Học sinh sẽ được kiểm tra đánh giá thường xuyên vào sau bài học. Trước khi bắt tay vào dự án, học sinh sẽ nhận được phiếu điều tra, phân công nhiện vụ, hợp đồng học

65

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

tập để tự xác định nhu cầu, sở thích của bản thân, đăng ký nhiệm vụ, thời gian làm việc với giáo viên, mục tiêu học tập cần đạt.

Trong quá trình thực hiện dự án học sinh luôn dựa vào các tiêu chí đánh giá để thực hiện các nhiệm vụ về nội dung và kỹ năng hoạt động nhằm đạt mục tiêu dạy học (Kế hoạch hoạt động, phiếu làm việc nhóm, phiếu ghi chép, phiếu đánh giá sản phẩm).

Khi trình bày dự án: giáo viên làm việc với cả lớp, từng nhóm trình bày sản phẩm, các nhóm chia sẻ, đánh giá nhận xét lẫn nhau (Phiếu đánh giá cho từng loại sản phẩm, kỹ năng thực hiện).

Sau khi hoàn thành dự án: hoàn thành phiếu học tập, ghi chép cá nhân và báo cáo tổng kết…

Công cụ đánh giá: - Xây dựng mẫu phiếu đánh giá làm việc nhóm.

- Xây dựng mẫu phiếu đánh giá việc trình bày kết quả.

- Xây dựng các mẫu phiếu đánh giá bài viết.

- Xây dựng các bài tập tích hợp.

Người đánh giá: - Giáo viên và học sinh Thời điểm đánh giá: - Kết thúc bài dạy Minh chứng đánh giá: - Bài viết của học sinh bằng bản word, Powerpoint, các ấn phẩm thông tin tuyên truyền.

- Biên bản làm việc nhóm.

66

FF

HỒ SƠ HỌC TẬP CỦA NHÓM

IC IA L

TRƯỜNG THPT TRẦN NHÂN TÔNG

N

H

Ơ

N

O

NHÓM SỐ: 01

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

Chủ đề: MÔ HÌNH CẦU TRỤC SỬ DỤNG NAM CHÂM ĐIỆN CHẾ TẠO TỪ VẬT LIỆU PHẾ THẢI

Năm học 2019 -2020

67

Phụ lục 1

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

PHIẾU ĐIỀU TRA NHU CẦU CỦA HỌC SINH Họ và tên: Trần Minh Chiến Lớp: 11 A1 Trường: THPT Trần Nhân Tông Hãy trả lời câu hỏi dưới đây bằng cách đánh dấu X vào ô trống trong bảng có câu trả lời phù hợp với em.

1. Em quan tâm (hoặc có hứng thú) đến nội dung nào?

Nội dung Có Không Nam châm điện, các ưu điểm của nam châm điện. x Hệ thống cầu trục sử dụng nam châm điện. x Từ trường x Lực từ - Cảm ứng từ x Từ trường của dòng điện trong các dây dẫn có hình dang đặc biệt. x Bình thông nhau – Máy nén thủy lực x 2. Em muốn thực hiện nhiệm vụ học tập nào trong dự án?

Nhiệm vụ Có Không Nghiên cứ các kiến thức và kĩ năng có liên quan đến dự án x Đề xuất phương án thiết kế và thiết kế mô hình sản phẩm. x Chuẩn bị vật liệu và các dụng cụ hỗ trợ x Chế tạo mô hình sản phẩm. x Viết báo cáo và thuyết trình sản phẩm học tập. x Đóng vai học sinh nghe và phản biện cho người thuyết trình x Tổ chức thảo luận, trao đổi thông tin. x

68

Phụ lục 2

Ghi chép biên bản thảo luận, lưu trữ hồ sơ học tập, trao đổi GV.

Thư ký

Trần Khánh Chi

O

2

FF IC IA L

BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ CHO THÀNH VIÊN CỦA NHÓM Tên nhóm: 1 Lớp : 11A1 TT Họ và tên Vai trò Nhiệm vụ Phụ trách chung, phân công nhiệm vụ cho Trần Minh thành viên nhóm, báo cáo sản phẩm, tổ chức 1 Chiến Trưởng nhóm thảo luận, đôn đốc thực hiện nhiệm vụ, trao đổi với GV, chế tạo sản phẩm.

N

Thành viên

Phạm Văn Diện

Ơ

3

Nghiên cứu kiến thức nền, phụ trách chuẩn bị powpoint, poster…báo cáo HĐ2, đề xuất phương án thiết kế sản phẩm.

Thành viên

D

ẠY

KÈ

M

Trần Tuấn Anh 6

H

Nghiên cứu kiến thức nền, phụ trách chuẩn bị powpoint, poster…báo cáo HĐ3, chuẩn bị vật liệu, đề xuất phương án thiết kế.

Nghiên cứu kiến thức nền, phụ trách chuẩn bị powpoint, poster…báo cáo HĐ5, quay phim, chụp ảnh, lưu lại hình ảnh hoạt động của nhóm.

N Y

Lưu Đức Tùng

Q

5

Thành viên

U

4

Nguyễn Thị Diệu

Thành viên

Nghiên cứu kiến thức nền, phụ trách đề xuất và hoàn thiện phương án thiết kế, chế tạo và thử nghiệm sản phẩm.

Thư kí

69

Phụ lục 3

HỢP ĐỒNG HỌC TẬP

FF IC IA L

Dự án: “ MÔ HÌNH HỆ THỐNG CẦU TRỤC SỬ DỤNG NAM CHÂM ĐIỆN CHẾ TẠO TỪ VẬT LIỆU PHẾ THẢI” 1. Nhóm: 01 Lớp: 11A1 Trường: THPT Trần Nhân Tông 2. Thông tin thành viên Nguyễn Văn Nam

Họ và tên giáo viên: Họ và tên học sinh:

Chức vụ

Trưởng nhóm

2. Trần Khánh Chi

Thư ký

O

1. Trần Minh Chiến 3. Phạm Văn Diện

N

Thành viên Thành viên

Ơ

4. Nguyễn Thị Diệu 5. Lưu Đức Tùng

Thành viên

N

H

6. Trần Tuấn Anh

Thành viên

Y

- Tìm hiểu các nguồn tài liệu từ các nguồn khác nhau để hoàn thành nội dung dự án.

- Thực hiện các nhiệm vụ được giao theo đúng yêu cầu và tiến độ.

KÈ

M

Học sinh đạt được mục tiêu bằng cách:

Q

U

Mục tiêu:

- Nghiên cứu hệ thống kiến thức nền có liên quan đến sản phẩm; - Xây dựng được quy trình thực hiện dự KHKT; - Chế tạo thành công mô hình sản phẩm của dự án.

Trách nhiệm của giáo viên:

- Giáo viên hướng dẫn lập kế hoạch nhóm, kế hoạch làm việc của cả lớp trong thời gian thực hiện dự án; - Giáo viên theo dõi, đôn đốc học sinh, định kỳ kiểm tra tiến độ

D

ẠY

Trách nhiệm của học sinh:

- Xác định đề tài nghiên cứu theo các phiếu định hướng nội dung và sự chỉ dẫn của giáo viên; - Báo cáo các kế hoạch làm việc theo đúng tiến độ. Hợp tác cùng các bạn thực hiện dự án; - Hoàn thành các sản phảm theo yêu cầu. Sau đó báo cáo trước lớp;

70

thực hiện, giải đáp các thắc mắc cho học sinh.

Đánh giá mức độ hoàn thành:

- Căn cứ vào các phiếu tự đánh giá và đánh giá của nhóm, các bản hướng dẫn để đánh giá.

N

O

FF IC IA L

Sản phẩm học tập:

- Các bản báo cáo của từng hoạt động; - Các nhóm thuyết trình nộp sản phẩm: + Dưới dạng file (Word, poster, powpoint…); - Mô hình sản phẩm hoàn c ỉnh.

N

H

Ơ

Các lần gặp 2. Tiết 2: Các nhóm báo cáo kiến mặt trong quá 1. Tiết 1: Giới thiệu dự án, nhận thức nền, đề xuất phương án thiết nhiệm vụ học tập. trình làm kế. việc:

Q

U

Y

3. Tiết 3: Giới thiệu sản phẩm 4. Sau tiết 3 một tuần các nhóm và hoàn thiện hồ sơ học tập của nhóm. thảo luận

Chữ kí của giáo viên

KÈ

M

Chữ kí của học sinh( Nhóm trưởng)

D

ẠY

Hoàng Minh Chiến

Nguyễn Văn Nam

71

Phụ lục 4

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF IC IA L

PHIẾU ĐỊNH HƯỚNG HỆ THỐNG CÂU HỎI NGHIÊN CỨU KIẾN THỨC NỀN Câu 1. Thế nào là từ trường? Nêu cách phát hiện từ trường ? Vật nào có Chủ đề 1 thể gây ra từ trường?

Câu 2. Làm thế nào có thể xác định được hướng của từ trường tại một điểm?

Câu 3. Thề nào gọi là tương tác từ? Lực từ ?

Câu 4. Thế nào là đường sức từ trường? Nêu các tính chất của đường sức từ trường.

Câu 5. Nêu cách xác định chiều của từ trường do dòng điện thẳng, dòng điện tròn, trong ống dây hình trụ?

Câu 1. Trình bày thí nghiệm cách xác định độ lớn của lực từ tác dubgj lên Chủ đề 2 một đoạn dây dẫn mang dòng điện dặt trong từ trường?

Câu 2. Viết biểu thức lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường? Nêu các đặc điểm của véc tơ lực này?

Câu 2. Thế náo là cảm ứng từ? Đơn vị cảm ứng từ là gì?

Câu 1. Nêu cách xác định phương chiều của vectơ cảm ứng từ và viết Chủ đề 3 công thức tại một điểm do dòng điện trong:  Tại M cách dây dẫn thẳng dài dài mang dòng điện r.  Tại tâm dòng điện chạy trong dây dẫn uốn thành vòng tròn.  Trong lòng ống dây hình trụ có dòng điện chạy qua.

Câu1. Nam châm điện được cấu tạo gồm mấy bộ phận, là bộ phận nào?

Chủ đề 4 Câu 2. Tại sao nam châm điện có thể hút được vật bằng sắt?

Câu 3. Tại sao nam châm điện sử dụng phổ biến trong sản xuất và đời sống?

Trong các kiến thức các em đã trình bày kiến thức nào cần sử dụng để Câu hỏi thiết kế và chế tạo mô hình cần trục? bổ sung Chú ý : Chia sẻ với các thành viên trong nhóm về kiến thức tìm hiểu được.

72

Phụ lục 5

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF IC IA L

BẢN KẾ HOẠCH NGHIÊN CỨU 1. Tên dự án : “ Mô hình cầu trục sử dụng nam châm điện chế tạo từ vật liệu phế thái”.

2. Nhóm 1 – Lớp 11A1 – trường THPT Trần Nhân Tông 3. Lĩnh vực : Vật lí – Kĩ thuật 4. Nội dung công việc: - Nghiên cứu kiến thức nền có liên qua đến nam châm điện và hệ thống cầu trục sử dụng nam châm điện.

- Thiết kế mô hình sản phẩm cầu trục sử dụng nam châm điện.

- Chuẩn bị vật liệu và các dụng cụ hỗ trợ.

- Chế tạo mô hình cầu trục sử dụng nam châm điện.

- Chuẩn bị các bản báo cáo.

3. Bảng phân công cụ thể STT Hoạt động Nội dụng Thời Sản phẩm dự kiến Người phụ công việc gian trách 1 Hoạt động - Nhận nhiệm Từ - Bản phân công 1. Xác định vụ dự án. ….đến nhiệm vụ Chiến yêu cầu của - Triển khai ….

- Bản kế hoạch mô hình cầu thực hiện dự - Các loại biểu mẫu Chi trục án. có liên quan Diện, Diệu, - Hệ thống các kiến Tùng, Tuấn - Nhận hố sơ thức có liên quan Anh dự án.

- Bản báo cáo Diện - Nghiên cứu kiến thức nền, chuẩn bị báo cáo.

- Chuẩn bị báo báo 2 Hoạt động - Báo cáo sản Từ - Bản báo cáo.

Diện 2. Nghiên phẩm. ….đến - Sổ ghi chép Chiến, Chi cứu kiến - Nhận nhiệm ….

- Các phiếu HT Diện, Diệu, thức nền và vụ và tổ chức phương án thiết kế T.Anh đề xuất giải thực hiện NV - Danh mục vật liệu Diệu

73

tiếp theo. và các vật liệu - Đề xuất - Bản báo cáo Diệu phương án thiết kế.

- Chuẩn bị vật liệu - Chuẩn bị báo cáo 3 Hoạt động - Báo cáo sản Từ - Bản báo cáo.

Diệu 3. Trình bày phẩm. ….đến - Phiếu ghi chép Các thành và thảo luận - Trả lời câu ….

- Sổ ghi chép viên phương án hỏi phản biện.

Chiến thiết kế - Nhận nhiệm vụ mới, triển - Mô hình sản phẩm khai thực T.Anh hiện.

- Chế tạo sản phẩm 4 Hoạt động - Chế tạo sản Từ - Mô hình sản phẩm.

T.Anh 4. Chế tạo phẩm. ….đến - Phiếu thử nghiệm và thử - Thử nghiệm …. sản phẩm. nghiệm sản sản phẩm - Bản báo cáo Tùng phẩm.

- Chuẩn bị báo cáo 5 Hoạt động - Báo cáo sản Từ -Bản báo cáo.

Tùng 5. Trình bày phẩm ….đến -Phiếu ghi chép Các thành và thảo luận - Trả lời câu ….

- Hồ sơ HT nhóm, các viên hỏi phản biện. hình ảnh HĐ.

Chi, Diệu - Hoàn thiện hồ sơ học tập nhóm.

4. Hình thức trình bày kết quả của dự án Hình thức trình bày Powpoint Áp phích Video/ Hoạt hình x kết quả của dự án Poster Tranh vẽ Bài thơ/ Bài hát (Đánh dấu vào ô Word Mô hình Thảo luận tương ứng) Kịch Kể chuyện Phỏng vấn

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF IC IA L

pháp

74

N

O

FF IC IA L

5. Kết quả làm việc - Các thành viên trong nhóm đều thống nhất với bản kế hoạch và cam kết thực hiện nhiệm vụ theo đúng thời gian quy định.

6. Thái độ tinh thần làm việc - Các thành viên trong nhóm đề tích cực tham gia hoạt động, có thái độ hợp tác, chia sẻ, 7. Đánh giá chung - Nhóm đã hoàn thành tốt các nhiệm vụ được giao, chế tạo và thử nghiệm thành công mô hình cầu trục.

8. Ý kiến đề xuất: Không Thư kí Nhóm trưởng

Trần Minh Chiến

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

Trần Khánh Chi

75

Phụ lục 6

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF IC IA L

BẢNG TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ THUYẾT TRÌNH VÀ GHI CHÉP CỦA HS Họ và tên : ………………………….Nhóm :………………….

1. Tiêu chí đánh giá báo cáo TT Tiêu chí Điểm Điểm được tối đa đánh giá 30 1 Đầy đủ nội dung cơ bản về chủ đề được báo cáo.

20 2 Kiến thức chính xác, khoa học.

Hình thức 20 3 Bài trình chiếu có bố cục hợp lí, sáng tạo, độc đáo.

10 4 Bài trình chiếu có màu sắc hài hòa.

Kĩ năng thuyết trình 10 5 Trình bày thuyết phục.

10 6 Trả lời được câu hỏi phản biện.

Tổng điểm 100 2. Ghi chép các nội dung trọng tâm ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………

3. Câu hỏi phản biện cho nhóm báo cáo ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………

4. Trả lời phản biện của nhóm báo cáo ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………

76

Phụ lục 7

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF IC IA L

BẢNG TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ BẢN THIẾT KẾ VÀ GHI CHÉP CỦA HS Họ và tên : ………………………….Nhóm :……………… ….

1. Tiêu chí đánh giá báo cáo STT Bản tiêu chí đánh giá thiết kế Điểm tối Điểm đa đánh giá Có chú thích đầy đủ các bộ phận của thiết bị 10 1 Có liệt kê rõ danh mục các nguyên vật liệu cần sử dụng, ghi 10 2 chú nguồn gốc vật liệu.

Có đầy đủ các thông số kĩ thuật (loại vật liệu, độ dài, độ 10 3 dày…)

Trình bày được nguyên tắc hoạt động của máy ném thủy 10 4 lực.

Trình bày được nguyên tắc hoạt động của nam châm điện.

15 5 Hình thức bản thiết kế Hình vẽ và chú thích rõ ràng, dễ quan sát, đúng nguyên lí.

15 1 Poster, powpoint, bản word… có màu sắc hài hòa, bố cục 10 2 hợp lí.

Kĩ năng thuyết trình Trình bày rõ ràng, ngắn gọn, thuyết phục.

10 5 Trả lời được câu hỏi phản biện.

10 6 Tổng điểm 100 2. Hình vẽ bản thiết kế ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………

3. Câu hỏi phản biện cho nhóm báo cáo ……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………

4. Trả lời phản biện của nhóm báo cáo ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………

77

Phụ lục 8

Điểm đánh giá

FF IC IA L

BẢNG TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM VÀ GHI CHÉP CỦA HS Họ và tên : ………………………….Nhóm :……………… ….

1. Tiêu chí đánh giá báo cáo TT Tiêu chí đánh giá Điểm tối đa

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

1 Mô hình được chế tạo từ các vật liệu đã sử dụng.

10 2 Mô hình nâng và di chuyển được vật năng tối thiểu 0,1 kg.

10 3 Giá treo có thể nâng vật lên được tối thiểu 4 cm.

10 4 Giá treo có thể di chuyển trên thanh ngang tối thiểu 8 cm.

10 5 Hình thức đẹp, chắc chắn, an toàn.

10 6 Hệ thống hoạt động ổn định.

10 Bài báo cáo 6 Nêu được tiến trình chế tạo, thử nghiệm, đánh giá sản 10 phẩm.

7 Giải thích được nguyên lí hoạt động của sản phẩm 10 Kĩ năng thuyết trình 9 Trình bày thuyết phục.

10 10 Trả lời được câu hỏi phản biện.

10 Tổng điểm 100 2. Hình ảnh mô hình ( nếu có) ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………

3. Câu hỏi phản biện cho nhóm báo cáo ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………

4. Trả lời phản biện của nhóm báo cáo ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………

78

Phụ lục 9

BẢNG ĐÁNH GIÁ LÀM VIỆC THEO NHÓM

Một phần

Không

H

Ơ

N

O

FF IC IA L

Nhóm : 01 Họ và tên HS được đánh giá:……………………………..

TT Nội dung Có 1 Hoàn thành nhiệm vụ đúng thời gian quy định 2 Tích cực tổ chức thực hiện nhiệm vụ 3 Kiểm tra lại nhiệm vụ 4 Yêu cầu giúp đỡ khi cần thiết 5 Học tập độc lập 6 Phối hợp tốt với các bạn khác 7 Chú tâm thực hiện nhiệm vụ 8 Hoàn thành dự án học tập

Phụ lục 10

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

HỆ THỐNG TÀI LIỆU THAM KHẢO NGHIÊN CỨU KIẾN THỨC NỀN NAM CHÂM ĐIỆN LÀ GÌ?

1. Nam châm điện Từ xa xưa, người Hy Lạp cổ đại đã tìm ra được một loại đá kì lạ có khả năng hút sắt.

Sau đó khoảng 300 năm người Trung Quốc đã chế tạo ra được những cái la bàn đầu tiên dựa vào đặc tính của loại đá này. Người ta gọi đó là nam châm.

Cấu tạo của nam châm gồm hai cực Nam, Bắc. Hai cực của nam châm với những đường từ chạy từ hai cực tạo ra từ trường. Trong phạm vi từ trường, nam châm có thể hút những vật có cảm ứng từ cao như sắt hoặc niken. Đặc tính này của nam châm có tính ứng dụng rất lớn vào việc chế xuất thiết bị, dụng cụ ứng dụng cho cuộc sống. Tuy nhiên, từ trường trong nam châm tự nhiên khá yếu. Từ trường trong nam châm vĩnh cửu có tính cố định gây ra rất nhiều hạn chế trong sản xuất.

Chính vì vậy, nam châm điện ra đời, đáp ứng những biến thiên về từ trường cần có.

Nam châm điện thực chất là một dụng cụ tạo ra từ trường. Bằng cách sử dụng lõi sắt khuếch đại, dây dẫn và dòng điện, chúng tạo ra được từ trường riêng và có những đặc tính giống như nam châm vĩnh cửu. Nhưng khác với nam châm vĩnh cửu, cảm ứng từ của nam châm điện có thể thay đổi được bằng cách thay đổi dòng điện chạy ra cuộn dây. ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO CỦA NAM CHÂM ĐIỆN Cấu tạo dựa trên 3 yếu tố chính đó là: cuộn dây, lõi sắt và dòng điện.

Trong đó: Cuộn dây đóng vai trò như vật dẫn tạo từ trường

79

Ơ

CÁCH TẠO RA MỘT NAM CHÂM ĐIỆN

N

O

FF IC IA L

Lõi sắt đóng vai trò tích tụ và khuếch đại từ trường Dòng điện chạy qua cuộn dây, kết hợp với các vòng xoắn cuộn dây tạo ra từ trường. Chỉ khi có dòng điện đi qua, nam châm điện mới có từ tính.

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Có hai loại nam châm điện được ứng dụng phổ biến hiện nay, đó là loại nam châm điện một chiều và nam châm điện xoay chiều.Nam châm điện một chiều được cấu tạo từ cuộn dây điện có nguồn cấp một chiều. Điện từ được sinh ra từ loại nam châm này có cường độ, không bị phụ thuộc bởi mạch từ. Khi vận hành êm, không gây ra tiếng động.

Nam châm điện xoay chiều thường được ứng dụng trong nhà máy, xí nghiệp để nâng đỡ vật có khối lượng lớn. Khi vận hành, loại nam châm này thường tạo ra độ rung lớn do đó cần thiết kế hệ thống chống rung đi kèm. Để tạo ra nam châm điện vô cùng đơn giản. Bạn có thể thực hiện ngay tại nhà cùng các vật liệu dễ kiếm.

2. Ứng dụng nam châm điện Một trong những loại nam châm có mặt nhiều trong đời sống cũng như khu công nghiệp hiện nay có thể kể đến nam châm điện.

Nam châm điện có hệ số nhiệt độ tốt nhất trong bất kỳ loại nam châm vật liệu nào nên được xem là sự lựa chọn tốt nhất trong các ứng dụng nhiệt độ. Ưu điểm chính của một nam châm điện là từ trường có thể được thay đổi nhanh chóng trong một phạm vi rộng của các giá trị bằng cách kiểm soát sức mạnh của dòng điện.

Tuy nhiên, cần có một nguồn cung cấp năng lượng điện ổn định là điều cần thiết, nhất là để duy trì các lĩnh vực phẫu thuật.

Nam châm điện trong một số ứng dụng hàng ngày: Thẻ tín dụng, thẻ ghi nợ và máy rút tiền tự động: trên các thẻ này đều có thẻ từ bên dưới, dải từ này được làm từ nam châm điện.

80

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF IC IA L

Các màn hình ti vi và máy tính: màn hình TV và máy tính có một ống tia âm cực sử dụng một nam châm điện để hướng dẫn điện tử để màn hình. Động cơ điện và máy phát điện: động cơ điện một số dựa vào sự kết hợp của một nam châm điện và một nam châm vĩnh cửu trong khi máy phát điện thì ngược lại: chuyển đổi năng lượng cơ học thành điện năng bằng cách di chuyển một dẫn thông qua một từ trường.

Y học: Bệnh viện sử dụng hình ảnh cộng hưởng từ để tại chỗ các vấn đề trong bộ phận cơ thể của bệnh nhân mà không cần phẫu thuật xâm lấn.

Nam châm điện còn được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và tiêu dùng dưới dạng các ứng dụng mà nam châm vĩnh cửu. Có thể kể đến là động cơ điện, xe bán tải điện, micro, bộ cảm biến, loa phóng thanh, ống sóng đi du lịch, đồ trang sức,… Nam châm điện còn được sử dụng rộng rãi trong các dụng cụ đồng hồ, cảm biến, thiết bị lò vi sóng, thiết bị điều khiển tự động, hàng không, vũ trụ, công nghệ quân sự, vv,…

Nam châm điện ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong đời sống, sản xuất cũng như trong các lĩnh vực nghiên cứu. Điều này cho thấy vai trò không thể thiếu của nam châm điện nói riêng, nam châm nói chung đối với cuộc sống con người.

D

ẠY

KÈ

M

3. Ưu điểm của nam châm điện Nam châm điện đây là loại nam châm trong đó từ trường được sản xuất bởi một dòng điện. Từ trường biến mất khi dòng điện được tắt. Thường bao gồm một số lượng lớn các dây gần nhau tạo ra từ trường. Các lượt dây thường được quấn quanh một lõi từ tính được làm từ một loại vật liệu sắt từ hoặc ferrimagnetic như sắt; cốt lõi từ tính tập trung từ thông và làm cho nam châm mạnh mẽ hơn. Ưu điểm chính của một nam châm điện trên một nam châm vĩnh cửu là từ trường có thể nhanh chóng thay đổi bằng cách kiểm soát dòng điện trong cuộn dây. Tuy nhiên, không giống như một nam châm vĩnh cửu, thì nó đòi hỏi một nguồn cung cấp liên tục của năng lượng điện để duy trì từ trường.

Sức mạnh của một nam châm điện phụ thuộc vào dòng điện chảy qua dây của nó.

Nếu bạn treo nam châm lên một viên pin, dòng điện sẽ được giới hạn bởi các tổng điện trở trên mạch. Hầu hết các nam châm điện có điện trở nhỏ.

81

Ơ

N

O

FF IC IA L

Bạn có thể làm cho nó mạnh hơn bằng cách thêm pin, nhưng bạn sẽ phụ thuộc vào điện trở tương đối của hai thành phần. Kết nối các pin trong series sẽ làm tăng điện áp .

Sức mạnh của nam châm trong trường hợp này là tỷ lệ thuận với điện áp của pin.

TỪ TRƯỜNG 1. Nam châm - Loại vật liệu có thể hút được sắt vụn gọi là nam châm.

Q

U

Y

N

H

- Mỗi nam châm có hai cực: Cực Bắc (kí hiệu là N) và cực Nam (kí hiệu là S).

- Các cực cùng tên của nam châm đẩy nhau, các cực khác tên hút nhau. Lực tương tác giữa các nam châm gọi là lực từ và các nam châm có từ tính.

D

ẠY

KÈ

M

- Các loại nam châm:

82

N

H

Ơ

N

O

FF IC IA L

2. Từ tính của dây dẫn có dòng điện

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

- Giữa nam châm với nam châm, giữa nam châm với dòng điện, giữa dòng điện với dòng điện có sự tương tác từ.

- Dòng điện và nam châm có từ tính.

3. Từ trường a) Định nghĩa Từ trường là một dạng vật chất tồn tại trong không gian mà biểu hiện cụ thể là sự xuất hiện của lực từ tác dụng lên một dòng điện hay một nam châm đặt trong đó. b) Hướng của từ trường - Từ trường định hướng cho các nam châm nhỏ.

- Quy ước: Hướng của từ trường tại một điểm là hướng Nam – Bắc của kim nam châm nhỏ nằm cân bằng tại điểm đó.

4. Đường sức từ a) Định nghĩa Đường sức từ là những đường vẽ ở trong không gian có từ trường sao cho tiếp tuyến tại mỗi điểm có phương trùng với phương của từ trường tại điểm đó.

Quy ước chiều của đường sức từ tại mỗi điểm là chiều của từ trường tại điểm đó.

FF IC IA L

83

N

H

Ơ

N

O

b) Các ví dụ về đường sức từ - Dòng điện thẳng rất dài + Có đường sức từ là những đường tròn nằm trong những mặt phẳng vuông góc với dòng điện và có tâm nằm trên dòng điện.

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

+ Chiều đường sức từ được xác định theo quy tắc nắm tay phải: Để bàn tay phải sao cho ngón cái nằm dọc theo dây dẫn và chỉ theo chiều dòng điện, khi đó các ngón kia khum lại cho ta chiều của các đường sức từ.

- Dòng điện tròn + Quy ước mặt Nam của dòng điện tròn là mặt khi nhìn vào đó ta thấy dòng điện chạy theo chiều kim đồng hồ còn mặt Bắc thì ngược lại. + Các đường sức từ của dòng điện tròn có chiều đi vào mặt Nam và đi ra mặt Bắc của dòng điện tròn ấy.

FF IC IA L

84

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

c) Các tính chất của đường sức từ - Qua mỗi điểm trong không gian chỉ vẽ được một đường sức.

- Các đường sức từ là những đường cong khép kín hoặc vô hạn ở hai đầu.

- Chiều của đường sức từ tuân theo những quy tắc xác định (quy tắc nắm tay phải, quy tắc vào Nam ra Bắc).

- Quy ước vẽ các đường sức mau (dày) ở chỗ có từ trường mạnh, thưa ở chỗ có từ trường yếu.

5. Từ trường Trái Đất - Tại một vị trí đặt la bàn, kim nam châm luôn chịu tác dụng của từ trường Trái Đất và chỉ hướng Nam – Bắc địa lý.

D

ẠY

KÈ

- Tại một vị trí xác định trên Trái Đất xét trong một khoảng thời gian dài thì từ trường Trái Đất thay đổi, chỉ có thành phần địa từ trường trung bình được gọi là không đổi.

LỰC TỪ - CẢM ỨNG TỪ 1. Lực từ

a) Từ trường đều - Từ trường đều là từ trường mà đặc tính của nó giống nhau tại mọi điểm; các đường sức từ là những đường thẳng song song, cùng chiều và cách đều nhau.

85

FF IC IA L

- Từ trường đều có thể được tạo thành giữa hai cực của một nam châm hình chữ U. b) Lực từ do từ trường đều tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện

Y

N

H

Ơ

N

O

Lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường đều có phương vuông góc với các đường sức từ và vuông góc với đoạn dây dẫn, có độ lớn phụ thuộc vào từ trường và cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn.

2. Cảm ứng từ a) Cảm ứng từ Cảm ứng từ tại một điểm trong từ trường là đại lượng đặc trưng cho độ mạnh yếu của từ trường và được đo bằng thương số giữa lực từ tác dụng lên một đoạn dây dẫn mang dòng điện đặt vuông góc với đường cảm ứng từ tại điểm đó và tích của cường độ dòng điện và chiều dài đoạn dây dẫn đó.

M

Q

U

b) Đơn vị cảm ứng từ Trong hệ SI, đơn vị cảm ứng từ là tesla (T)

D

ẠY

KÈ

c) Vectơ cảm ứng từ Vec tơ cảm ứng từ B→tại một điểm: + Có hướng trùng với hướng của từ trường tại điểm đó. + Có độ lớn là d) Biểu thức tổng quát của lực từ Lực từ tác dụng lên đoạn dây dẫn l mang dòng điện I đặt trong từ trường đều, tại đó có cảm ứng từ là + Có điểm đặt tại trung điểm của dây dẫn . + Có phương vuông góc với mặp phẳng chưa l và + Có chiều tuân theo quy tắc bàn tay trái

FF IC IA L

86

+ Có độ lớn là F = IlBsinα với α là góc tạo bởi ( ; )

H

Ơ

N

O

TỪ TRƯỜNG CỦA DÒNG ĐIÊN TRONG CÁC DÂY DẪN CÓ HÌNH DẠNG ĐẶC BIỆT 1. Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn thẳng dài

Q

U

Y

N

- Đường sức từ là những đường tròn nằm trong những mặt phẳng vuông góc với dòng điện và có tâm nằm trên dây dẫn.

- Chiều đường sức từ được xác định theo quy tắc nắm tay phải 1.

- Độ lớn cảm ứng từ tại điểm M cách dây dẫn một khoảng r:

D

ẠY

KÈ

M

Quy tắc nắm tay phải 1: Tay phải nắm lấy vòng dây sao cho ngón cái choãi ra là chiều dòng điện, khi đó các ngón tay trỏ chỉ hướng theo chiều của đường sức từ.

2. Từ trường của dòng điện chạy trong dây dẫn uốn thành vòng tròn

FF IC IA L

87

Ơ

N

O

- Đường sức từ đi qua tâm O của vòng tròn là đường thẳng vô hạn ở hai đầu, còn các đường khác là những đường cong có chiều dài đi vào mặt Nam và đi ra mặt Bắc của dòng điện tròn đó.

- Chiều đường sức từ được xác định theo quy tắc nắm tay phải 2.

- Độ lớn cảm ứng từ tại tâm O của vòng dây bán kính R:

N

H

Nếu khung dây tròn tạo bởi N vòng dây sít nhau thì:

M

Q

U

Y

Quy tắc nắm tay phải 2: Tay phải nắm lấy vòng dây sao cho các ngón tay trỏ hướng theo chiều dòng điện, khi đó ngón cái choãi ra là chiều của đường sức từ.

D

ẠY

KÈ

3. Từ trường của dòng điện chạy trong ống dây dẫn hình trụ

- Trong ống dây, các đường sức từ là những đường thẳng song song cùng chiều và cách đều nhau.

- Chiều của đường sức từ được xác định theo quy tắc nắm tay phải 2.

FF IC IA L

88

- Độ lớn cảm ứng từ trong lòng ống dây:

N

H

Ơ

N

O

Trong đó: N là tổng số vòng dây. l là độ dài hình trụ n là số vòng dây quấn trên một đơn vị độ dài của lõi 4. Từ trường của nhiều dòng điện Nguyên lí chồng chất: Vectơ cảm ứng từ tại một điểm do nhiều dòng điện gây ra bằng tổng các vectơ cảm ứng từ do từng dòng điện gây ra tại điểm ấy.

KÈ

M

Q

U

Y

ÁP SUẤT CHẤT LỎNG – BÌNH THÔNG NHAU 1. Sự tồn tại của áp suất chất lỏng Do có trọng lượng mà chất lỏng gây áp suất theo mọi phương lên đáy bình, thành bình và các vật ở trong lòng nó.

D

ẠY

Ví dụ: Người thợ lặn khi lặn dưới đáy biển sâu phải mặc bộ áo lặn có thể chịu được áp suất cao do phần nước biển phía trên ép xuống.

FF IC IA L

89

U

Y

N

H

Ơ

N

O

2. Công thức tính áp suất chất lỏng - Công thức: p = d.h Trong đó: h là chiều cao của cột chất lỏng (m) d là trọng lượng riêng của chất lỏng (N/m3) p là áp suất đáy cột chất lỏng (N/m2 hay Pa) (Trọng lượng riêng bằng khối lượng riêng nhân với 10).

- Trong một chất lỏng đứng yên, áp suất tại những điểm trên cùng một mặt phẳng nằm ngang (có cùng độ cao h) có độ lớn như nhau.

D

ẠY

KÈ

M

Q

Lưu ý: Nếu bình chứa hai chất lỏng không hòa tan thì áp suất tại một điểm ở đáy bình được tính bằng công thức: p = d1.h1 + d2.h2 Trong đó: h1 và h2 là độ cao của cột chất lỏng thứ nhất và thứ hai. d1 và d2 là trọng lượng riêng của cột chất lỏng thứ nhất và thứ hai.

3. Bình thông nhau - Bình thông nhau là bình gồm hai hoặc nhiều nhánh có hình dạng bất kì, phần miệng thông với không khí, phần đáy được nối thông với nhau.

90

FF IC IA L

- Trong bình thông nhau chứa cùng một chất lỏng đứng yên, các mặt thoáng của chất lỏng ở các nhánh khác nhau đều cùng ở một độ cao (không phụ thuộc vào hình dạng của các nhánh).

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

Lưu ý: Một trong những ứng dụng cơ bản của bình thông nhau và sự truyền áp suất trong chất lỏng là máy thủy lực.

Khi tác dụng một lực f lên pittong nhỏ có diện tích s, lực này gây áp suất lên chất lỏng. Áp suất này được chất lỏng truyền đi nguyên vẹn theo mọi hướng tới pittong lớn có diện tích S và gây ra lực nâng F lên pittong này:

91

Phụ lục 11

MỘT SỐ SẢN PHẨM HỌC TẬP CỦA HỌC SINH

FF IC IA L

Nhóm độc thân vui tính

Từ trường

O

ĐƯỚNG SỨC TỪ

N

Nam châm, hoặc dòng điện sinh ra từ trường.

Ơ

Tồn tại trong không gian, xung quanh nam châm hoặc dòng điện.

Y

Tác dụng lực từ lên nam châm hoặc dòng điện đặt trong nó.

N

H

Qua mỗi điểm trong không gian chỉ vẽ được một đường sức.

TÍNH CHẤT TỪ TRƯỜNG

Các đường sức từ là những đường cong khép kín hoặc vô hạn ở hai Hướng của từ trường tại một điểm đầu.

Chiều của đường là hướng S-N của kim NC. sức từ tuân theo những quy tắc xác Quy ước vẽ các định quy tắc nắm CÁCH XÁC ĐỊNH CHIỀU TỪ TRƯỜNG đường sức mau (dày) tay phải.

DÒNG ĐIỆN TRÒN

ở chỗ có từ trường mạnh, thưa ở chỗ có từ trường yếu.

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Lực tương tác giữa NC với NC, NC với DĐ, DĐ với DĐ là lực từ.

DÒNG ĐIỆN THẲNG

DÒNG ĐIỆN ỐNG DÂY

92 NHÓM SAO MAI

NAM CHÂM ĐIỆN

FF IC IA L

SAMSUNG

O

 Cho dòng điện chạy qua cuộn dây sinh ra từ trường.  Lõi sắt từ bị nhiễm từ trường, trở thành một nam châm.  Lõi thép có tác dụng làm tăng từ tính của của dòng điện chạy qua cuộn dây.

CẤU TẠO

H

Ơ

N

NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG

Q

U

Y

N

NAM CHÂM ĐIỆN

M

CÁC ƯU ĐIỂM

D

ẠY

KÈ

 Dễ dàng thay đổi từ trường của nam châm điện.  Dễ chế tạo, giá thành rẻ.  Chịu được nhiệt độ cao.  Có thể tăng từ tính của nam châm bằng cách tăng I, tăng số vòng dây, lõi thép có kích thước thích hợp…

MỘT SỐ ỨNG DỤNG

93

BẢN THIẾT KẾ MÔ HÌNH

FF IC IA L

I. CẤU TẠO HỆ THỐNG Lõi sắt từ

Cuộn dây đồng

1. Nam châm điện

O

2. Sơ đồ mạch điện

Ơ

N

3. Hệ thống thủy lực

H

(1)

MÓC TREO

KÈ

M

Q

U

Y

N

4. Hệ thống giá đỡ

(2)

ẠY

GIÁ ĐỠ

II. NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG

D

1. Nam châm điện : Cho dòng điện chạy qua cuộn dây của nam châm điện, cuộn dây sinh ra từ trường làm cho lõi sắt bị nhiễm từ trở thành một nam châm. Lõi sắt hút được các tấm thép.

2. Hệ thống thủy lực : Dùng lực nén pittong (1) gây lên một áp suất trong chất lỏng, áp suất này được truyền đến pittong(2), gây lên lực làm pittong(2) chuyển động.

3. Mạch điện : Đóng khóa K tạo thành mạch điện kín, nguồn điện cấp điện cho nam châm điện.

94

TÊN VẬT LIỆU

KÍCH THƯỚC

GHI CHÚ

Máy biến áp công 01 chiếc suất nhỏ.

Dây đồng 0.2 mm

Máy hạ áp lấy ở thiết bị điện tử cũ.

2

Nguồn điện một chiều

01chiếc

3V; 9V; 12V

Sử dụng pin điện thoại, ác quy, pin…

3

Dây dẫn điện

0,5 m

4

Công tắc

01

5

Ống nhựa

1m

Phi 21

6

Ống kim tiêm

06 chiếc

Loại trung bình Đã qua sử dụng

7

Bánh xe

O

1

N

H

Ơ

Lõi 0.5 mm

Y

U

Q M KÈ ẠY D

SỐ LƯỢNG

N

STT

FF IC IA L

III. CHUẨN BỊ VẬT LIỆU

02 chiếc

Loại nhỏ

Dây đã qua sử dụng Công tắc đèn cũ Đã sử dụng

Đồ chơi trẻ em

95

CHẾ TẠO MÔ HÌNH 1. Chế tạo nam châm điện

FF IC IA L

- Tháo máy biến áp công suất nhỏ để lấy dây cuốn và lõi thép.

- Sử dụng a khung cuốn cuộn dây máy biến áp làm khung cuốn cuộn dây của nam châm, cuốn 500 vòng dây vào khung cuốn.

- Lõi máy biến áp bỏ lá thép phần chữ I, lấy phần còn lại làm lõi nam châm điện.

- Lồng lõi của nam châm vào khung cuốn cuộn dây.

Q

2. Hệ thống thủy lực

U

Y

N

H

Ơ

N

O

- Sử dụng 1/3 vỏ lon bia làm vỏ bọc nam châm, gắn cố định nam châm với vỏ bọc, dùi 3 lỗ, buộc dây để treo nam châm.

D

ẠY

KÈ

M

 Giá nâng : Bơm nước vào 2 ống kim tiêm, nối hai ống kim tiêm bằng dây truyền tạo thành bình thông nhau, sao cho pittong trong mỗi ống có thể dịch chuyển tối thiểu 4 cm.  Giá trượt : Bơm nước vào 2 ống kim tiêm, nối hai ống kim tiêm bằng dây truyền tạo thành bình thông nhau, sao cho pittong trong mỗi ống có thể dịch chuyển tối thiểu 6 cm.

96

CHẾ TẠO MÔ HÌNH

FF IC IA L

3. Hệ thống giá đỡ - Cắt 04 ống nhựa

chiều dài 30 cm làm chân giá.

- Cắt 02 ống nhựa

chiều dài 20 cm làm thanh ngang.

- Cắt 02 ống nhựa

chiều dài 30 cm làm thanh dọc, trên thanh dọc sẻ rãnh để trượt bánh xe.

- Dùng T21, góc 21 để nối giữa chân, thanh dọc và thanh ngang.

Y

N

H

Ơ

N

O

- Dùng ống nhựa 20 cm làm thanh treo nam châm.

U

4. Lắp ghép các bộ phận

M

Q

- Dùng dây treo nam châm điện vào đầu cần của pittong ống kim tiêm giá nâng, đầu xilanh treo vào máng trượt trên thanh giá đỡ nằm ngang.

KÈ

- Gắn đầu cần pittong với máng trượt, cố định xilanh ống kim tiêm trên thanh ngang.

D

ẠY

- Đấu hệ thống cấp điện và công tắc của nam châm điện.

97

1.

BÁO CÁO KẾT QUẢ DỰ ÁN

Tiếp nhận vấn đề cần giải quyết.

Nghiên cứu kiến thức nền.

Đề xuất phương án thiết kế mô hình

FF IC IA L

TIẾN TRÌNH CHẾ TẠO SẢN PHẨM ĐẠT

Chuẩn bị vật liệu theo yêu cầu

Hoàn thiện sản phẩm

Chế tạo và thử nghiệm

O

KHÔNG ĐẠT

Ơ

LẦN 1

N

KẾT QUẢ CÁC LẦN THỬ NGHIỆM

Đạt

H

Tiêu chí

N

Mô hình được chế tạo từ các vật liệu đã sử dụng.

X

Y

Mô hình nâng và di chuyển được vật nặng tối thiểu 0,1 kg.

U

Giá treo có thể nâng vật lên được tối thiểu 4 cm.

Không đạt

X X X

Hình thức đẹp, chắc chắn, an toàn.

X

M

Q

Giá treo có thể di chuyển trên thanh ngang tối thiểu 6 cm.

Hệ thống hoạt động ổn định

KÈ

X

ẠY

ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ HOẠT ĐỘNG CỦA SẢN PHẨM

D

1. Bộ phận hoạt động tốt - Giá treo nâng vật, giá đỡ chắc chắn.

2. Bộ phận hoạt động chưa tốt - Giá treo chỉ trượt trên thanh ngang được 6 cm. Hình thức chưa đẹp - Nam châm chưa hút được miếng sắt có khối lượng tối thiểu 0,1 kg.

3. Cách khắc phục - Thiết kế hệ thống dây dẫn điện và dây dẫn nước gọn, xếp theo hình gợn sóng.

- Bơm thêm nước vào ống kim tiêm để đảm bảo khoảng dịch chuyển tối thiểu của pittong là 6 cm.

- Tăng số vòng dây cuốn của nam châm điện, sử dụng nguồn điện 12 V.

98

FF IC IA L

KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM LẦN 2 Đạt

Tiêu chí Mô hình được chế tạo từ các vật liệu đã sử dụng.

X X

Giá treo có thể nâng vật lên được tối thiểu 4 cm.

X

O

Mô hình nâng và di chuyển được vật năng tối thiểu 0,1 kg.

Giá treo có thể di chuyển trên thanh ngang tối thiểu 6 cm.

X X

H

Ơ

Hệ thống hoạt động ổn định

X

N

Hình thức đẹp, chắc chắn, an toàn.

Không đạt

Y

N

CÁCH VẬN HÀNH MÔ HÌNH SẢN PHẨM

U

B1. Điều chỉnh bơm thủy lực để giá treo trượt trên thanh ngang, đưa nam châm đến vị trí vật cần nâng.

Q

B2. Cấp điện cho nam châm điện, nam châm hút chặt miếng sắt.

M

B3. Điều chỉnh máy bơm thủy lực để đưa miếng thép lên cao.

KÈ

B4. Điều chỉnh máy bơm thủy lực để đưa miếng thép đến vị trí theo yêu cầu.

ẠY

HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA SẢN PHẨM

D

 Sử dụng vật liệu khác như sắt, inoc làm giá đỡ đảm bảo độ bền, đẹp.  Nâng cao năng lực gia công vật liệu.

 Thay giá treo thủy lực bằng balăng xích.  Thiết kế thêm hệ thống giúp giá treo có thể trượt theo cả hai phương dọc và ngang trên giá đỡ.

99

C. CHỦ ĐỀ STEM I. Giới thiệu về chủ đề dạy học MÁY PHÁT ĐIỆN MINI SỬ DỤNG TAY QUAY ĐƠN GIẢN Vật lí 11 – Cơ bản Kĩ thật CN, Tin, Toán

FF IC IA L

Tên chủ đề Lĩnh vực Cấp/Lớp Các môn tích hợp Thời gian dự kiển Mô tả chủ đề

04 tiết

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

Điện năng là năng lượng của dòng điện (Công của dòng điện). Điện năng là nguồn động lực cho nhiều loại máy và thiết bị hoạt động… trong sản xuất và đời sống xã hội. Nhờ có điện năng, quá trình sản xuất được tự động hóa và cuộc sống của con người có đầy đủ tiện nghi, văn minh, hiện đại hơn. Để tạo ra điện năng người ta thường sử dụng máy phát điện. Máy phát điện đầu tiên được sáng chế vào năm 1831 là đĩa Faraday, do nhà khoa học người Anh Michael Faraday phát minh. Máy phát điện là một thiết bị biến đổi cơ năng thành điện năng thông thường bằng cách sử dụng nguyên lý cảm ứng điện từ. Nguồn cơ năng trong thiết bị khá đa dạng từ sơ cấp đến nhiều những dạng cơ năng khác như: tua bin hơi, tua bin nước,... Phổ biến nhất hiện nay đó là sử dụng động cơ đốt trong.

Máy phát điện là thiết bị gần gũi, được sử dụng rộng rãi trong cung cấp điện năng cho sản xuất và đời sống của con người. Tuy nhiên nhiều người trong chúng ta chưa biết được cấu tạo, nguyên tắc hoạt động của máy phát điện.

Qua nghiên cứu chủ đề này chúng ta sẽ tìm hiểu cách tạo ra dòng điện, nguyên tắc hoạt động, cấu tạo của máy phát điện, vai trò của máy phát điện trong cuộc sống.

Vì vậy, trong chủ đề này học sinh phải tìm hiểu các kiến thức mới :  Từ thông – Cảm ứng điện từ (Bài 23. Vật lí 11 – Cơ bản)  Suất điện động cảm ứng ( Bài 24. Vật lí 11 – Cơ bản) Đồng thời, HS phải vận dụng các kiến thức cũ của các bài học:

D

ẠY

 Bài 31,32,33,34 - Vật lí 9  Thiết kế và bản vẽ kĩ thuật (Bài 8 – Công nghệ lớp 11);  Thống kê (Tần số, trung bình cộng – chương 5 –Toán học lớp 10).  Từ trường – Cảm ứng từ ( Vật lí 11)

II. Mục tiêu Sau khi hoàn thành chủ đề này, học sinh có khả năng: 1. Kiến thức, kĩ năng

100

- Viết được biểu thức từ thông, đơn vị từ thông.

- Trình bày được hiện tượng cảm ứng điện từ trong mạch điện kín.

FF IC IA L

- Phát biểu được định luật Len xơ về cách xác định chiều dòng điện cảm ứng, vận dụng xác định chiều dòng điện cảm ứng.

- Phát biểu được định nghĩa và nêu được một số tính chất của dòng điện Fucô.

- Viết được công thức tính suất điện động cảm ứng.

- Nêu được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều.

- Trình bày được vai trò của máy phát điện trong đời sống và sản xuất.

O

- Vận dụng được các kiến thức trong chủ đề để chế tạo được máy phát điện mini.

N

- Thiết kế được bản vẽ máy phát điện mini sử dụng tay quay.

Ơ

- Chế tạo được máy phát điện mini sử dụng tay quay.

- Biết cách thu thập, xử lí các thông tin, viết và trình bày báo cáo về một vấn đề khoa học.

H

- Biết tổ chức hoạt động nhóm: lên kế hoạch, phân công nhiệm vụ, tiến hành giải quyết vấn

N

đề.

Y

- Phát triển kĩ năng phân tích số liệu; sử dụng CNTT nhằm hỗ trợ việc học tập.

U

- Nâng cao năng lực tự học, tự nghiên cứu, cũng như năng lực giải quyết các vấn đề phát sinh trong học tập và đời sống.

Q

- Rèn luyện kỹ năng sống:

M

+ Tư duy: Tìm kiếm và xử lí thông tin.

KÈ

+ Nghiên cứu khoa học

+ Kĩ năng giao tiếp: làm việc tập thể, ngoại giao để tìm kiếm thông tin, kĩ năng trình bày, diễn thuyết trước tập thể từ đó rèn tính tự tin, bản lĩnh hoạt động độc lập cho học sinh.

ẠY

- Trình bày, bảo vệ được ý kiến của mình và phản biện ý kiến của người khác; - Hợp tác trong nhóm để cùng thực hiện nhiệm vụ học tập.

D

2. Phát triển phẩm chất: - Có tinh thần trách nhiệm và thái độ học tập tích cực.

- Có niềm tin vào khoa học, ham học hỏi, hứng thú tìm hiểu và giải thích các hiện tượng vật lý trong đời sống.

101

- Có thái độ phê phán những hành động xấu đi ngược lại lợi ích của cộng đồng.

- Tăng thêm tình yêu quê hương đất nước, ý thức học tập để xây dựng vào bảo vệ quê

FF IC IA L

hương.

3. Định hướng phát triển năng lực:

H

Ơ

N

O

Thông qua việc thực hiện các nhiệm vụ của chủ đề học sinh có cơ hội phát triển năng lực: - Năng lực tự học: tự tìm kiếm thông tin trong SGK và các nguồn, xử lý thông tin theo yêu cầu; - Năng lực giải quyết vấn đề: lập kế hoạch và tiến hành thực hiện để giải quyết vấn đề; - Năng lực sáng tạo: từ các kiến thức đã học, kết hợp tư duy trừu tượng hóa và nhu cầu thực tiễn đề xuất ý tưởng, giải pháp; - Năng lực giao tiếp: HS phải có khả năng giao tiếp tốt để thực hiện mục đích tuyên truyền; - Năng lực hợp tác: HS tiến hành thực hiện nhiệm vụ theo nhóm; - Năng lực sử dụng CNTT và truyền thông: Bài thuyết trình thường trình bày dưới dạng Powerpoint, word; tìm kiếm tài liệu thường thông qua internet; - Năng lực sử dụng ngôn ngữ: HS rèn luyện việc sử dụng ngôn ngữ khoa học để trình bày một vấn đề khoa học.

N

4. Thiết bị:

Y

- Bộ thí nghiệm lực từ - Cảm ứng điện từ;

U

- Đồng hồ đo điện đa năng hiện số, điện kế G;

Q

- Một số dụng cụ hỗ trợ : dao, kéo, cưa, dùi...

M

- Một số nguyên vật liệu : dây đồng, khuôn cuốn, nam châm thẳng, đĩa CD, dây cao su, mảnh gỗ, thanh nhôm, đèn LED.

KÈ

5. Tiến trình dạy học:

5.1. Hướng dẫn chung về chủ đề dạy học

D

ẠY

Bắt nguồn từ thực tế cuộc sống, cho thấy vai trò rất quan trọng của điện năng. Một trong những thiết bị quan trọng tạo ra điện năng là máy phát điện. Máy phát điện là một trong những thiết bị không thể thiếu trong đời sống và sản xuất. Từ đây đặt ra vấn đề cần học sinh cần xác định nhiệm vụ tìm hiểu cấu tạo, nguyên tắc hoạt động và thực hành chế tạo một máy phát điện đơn giản.

Học sinh nghiên cứu các kiến thức đã biết có liên qua đến máy phát điện trong chương trình THCS, dưới sự hướng dẫn của giáo viên học sinh tự tìm hiểu, hệ thống các

102

kiến thức mới như : Từ thông, cảm ứng điện từ, định luật Len xơ chiều dòng điện cảm ứng, suất điện động cảm ứng…

FF IC IA L

Các tiết trên lớp giáo viên tổ chức học sinh chiểm lĩnh kiến thức nền, thảo luận phương án thiết kế một máy phát điện mini, báo cáo sản phẩm; tổ chức kiểm tra, đánh giá chuyên đề dạy học.

Giáo viên hướng dẫn HS tự chế tạo máy phát điện ở nhà, tổ chức trình bày, giới thiệu sản phẩm và thảo luận trên lớp.

5.2. Xác định chuỗi các hoạt động dạy học và mạch phát triển nội dung Phương pháp, kỹ thuật tổ chức (cách thức tổ chức)

Căn cứ đánh giá

O

Hoạt động

Nội dung hoạt động (thời gian)

- Phiếu học tập.

Dạy học theo Trạm - Thực hiện thí nghiệm.

- Báo cáo sản phẩm hoạt động

Y

N

Thuyết trình, đàm thoại

(40 phút) - Căn cứ vào tài liệu được cung hệ thống kiến thức theo sơ đồ tư duy.

- Báo cáo kết quả hoạt động.

nhóm.

KÈ

M

Q

cứu kiến thức nền.

Hoạt động 1.2.

Nghiên cứu kiến thức nền.

U

1. Nghiên

H

Ơ

N

- Tìm hiểu vốn kiến thức và Phiếu học tập.

Hoạt động 1.1. kinh nghiệm đã có và nhu Khởi động cầu của học sinh về chủ đề.

(5 phút) - Kỹ thuật KWL

D

ẠY

2. Xác định yêu cầu sản phẩm Thiết kế sản phẩm.

Vở ghi chép Hoạt động 2.1.

Thuyết trình, đàm thoại Xác định yêu cầu - GV thông báo về yêu cầu thiết kế sản phẩm. thiết kế sản phẩm.

(10 phút) - Các nhóm tổ chức thảo Hoạt động 2.2. luận đề xuất phương án Thực hành thiết thiết kế, hoàn thiện phương kế sản phẩm. án thiết kế (35 phút) - Báo cáo phương án thiết

- Phiếu phương án thiết kế.

- Báo cáo sản phẩm học tâp.

- bảng tiêu chí

103

kế

đánh giá.

Hoạt động nhóm

- Các nhóm trưng bày và Hoạt động 4. giới thiệu sản phẩm.

Trình bày và thảo - Thảo luận, đánh giá sản luận sản phẩm phẩm. ( 45 phút) Hoạt động nhóm

- Bản thuyết trình sản phẩm.

- Phiếu ghi chép thảo luận.

Ơ

4. Trình bày và thảo luận.

FF IC IA L

và thử nghiệm.

O

cứu chế tạo

N

3. Nghiên

- Sản phẩm mô Hoạt động 3. hình máy phát điện Nghiên cứu chế Hoạt động nhóm mini. tạo và thử - Các nhóm chế tạo và thử - Phiếu đánh giá nghiệm. nghiệm sản phẩm ở nhà. kết quả thử ( Một tuần) nghiệm.

- Làm một số bài tập cơ - Vở ghi và bài làm

N

H

của HS. Hoạt động 5.1. bản.

Vận dụng (15 - Giải thích nguyên nhân phút) làm nóng máy điện khi hoạt động

U

Q

Hoạt động 5.2.

Củng cố, nhận xét, đánh giá về bài học/chủ đề, giao nhiệm vụ về nhà (30 phút)

ẠY

KÈ

M

tòi mở rộng ,củng cố, nhận xét, giao NV về nhà

Y

5. Vận dụng, tìm

Làm việc cá nhân + nhóm Kỹ thuật bản đồ tư duy, Hình ảnh sơ đồ tư duy của nhóm. thuyết trình.

- Sử dụng sơ đồ tư duy - Bài kiểm tra. củng cố kiến thức nền.

- Phiếu học tập.

- Hệ thống câu hỏi kiểm tra - Vở ghi đánh giá.

- Giao nhiệm vụ hoàn thành phiếu học tập, làm bài tập về nhà.

D

5.3. Tổ chức các hoạt động dạy học cụ thể

104

Hoạt động 1: NGHIÊN CỨU KIẾN THỨC NỀN XÁC ĐỊNH YÊU CẦU THIẾT KẾ MÁY PHÁT ĐIỆN MINI DÙNG TAY QUAY

FF IC IA L

1. Mục tiêu hoạt động - Viết được biểu thức từ thông, đơn vị từ thông.

- Trình bày được hiện tượng cảm ứng điện từ trong mạch điện kín.

- Phát biểu được định luật Len xơ về cách xác định chiều dòng điện cảm ứng, vận dụng xác định chiều dòng điện cảm ứng.

- Hoàn thành bản bảo cáo các kiến thức cơ bản.

Ơ

2. Nội dung

N

- Viết được công thức tính suất điện động cảm ứng.

O

- Phát biểu được định nghĩa và nêu được một số tính chất của dòng điện Fucô.

N

H

Giáo cho học sinh xem một số hình ảnh máy phát điện thực tế, nêu lên vai trò quan trọng của máy phát điện trọng cuộc sống, từ đó đặt vấn đề cần nghiên cứu chủ đề

Y

“ Máy phát điện mini sử dụng tay quay đơn giản” và đưa ra mục tiêu của chủ đề.

Q

U

Sau khi giới thiệu chủ đề giáo viên phát phiếu học tập KWL cho học sinh thực hiện, từ phiếu học tập KWL giáo viên khai thác được vốn kiến thức, kinh nghiệm đã có của học sinh và khuyến khích học sinh đưa ra những mong muốn hiểu biết về nội dung

M

chủ đề trước trước khi bước vào học bài học mới.

KÈ

Để giúp học sinh tự chiếm lĩnh kiến thức mới, giáo viên tổ chức các nhóm học sinh học tập theo góc. Hệ thống kiến thức thu thập được theo sơ đồ tự duy, poster…

ẠY

3. Thiết bị

D

- Máy tính, máy chiếu - Cuộn dây, nam châm, điện kế G, đồng hồ đo điện đa năng.

- Bút mầu, giấy A3 4. Cách thức tổ chức:

105

Hoạt động HS

Hoạt động 1.1. Khởi động Ổn định lớp, tổ lớp thành 4 nhóm học sinh theo cơ cấu nhóm sẵn có của lớp.

Cho học sinh quan sát hình ảnh một số máy phát điện trong thực tế. ĐVĐ điện năng là dạng năng lượng rất quan trong trong cuộc sống và sản xuất. Để tạo ra điện năng có nhiều cách, phổ biến nhất là sử dụng máy phát điện.Tại sao máy phát điện được sử dụng phổ biến tạo ra điện năng? Máy phát điện có cấu tạo và nguyên lí hoạt động như thế nào? Trong chuyên đề này chúng ta cùng tìm hiểu.

- Giáo viên phát phiếu học tập KWL cho nhóm, chiếu một bảng lên máy chiếu.

- Yêu cầu các nhóm thảo luận nêu ra các từ/cụm từ liên quan đến chủ đề bài học, điền thông tin vào cột K, W. Sau đó, các nhóm cử đại diện lên báo cáo.

- GV chốt lại những điều học sinh muốn biết và đã biết.

Học sinh di chuyển về vị trí các nhóm theo yêu cầu của GV.

N

O

-Nghe và ghi nhớ

FF IC IA L

Hoạt động GV

H

Ơ

-Đại diện các nhóm nhận phiếu học tập.

Q

U

Y

N

-Tổ chức thảo luận và điền thông tin vào cột K,W - Đại diện nhóm báo cáo sản phẩm.

- Các nhóm khác phản biện, bổ xung ý kiến.

- Ghi bổ xung kiến thức váo phiếu HT.

M

Hoạt động 1.2. Nghiên cứu kiến thức nền.

KÈ

 Đặt vấn đề – giao nhiệm vụ học tập Để thực hiện chủ đề này, với nhiệm vụ “ Thiết kế và chế tạo máy phát điện mini sử dụng tay quay” chúng ta cần tìm hiểu những kiến thức có liên quan. Ngoài các kiến thức đã biết ở THCS, các em cần phải nghiên cứu và chiếm lĩnh một số nội dung kiến thức mới.

ẠY

 Xây dựng hệ thống kiến thức nền

D

 Vấn cần tìm hiểu  Từ thông – Hiện tượng cảm ứng điện từ.  Định luật Le xơ về chiều dòng điện cảm ứng.  Dòng điện Fuco.

106

 Suất điện động cảm ứng.

FF IC IA L

 Tổ chức hoạt động theo kĩ thuật mảnh ghép, trạm.

Giáo viên giới thiệu kĩ thuật mảnh ghép Vòng 1: Hình thành nhóm chuyên sâu

- Lớp chia thành 6 nhóm (6 HS), mỗi nhóm nghiên cứu sâu một nội dung cụ thể như sau:  Từ thông(N1)

O

 Hiện tượng cảm ứng điện từ (N2).

N

 Định luật Len xơ về chiều dòng điện cảm ứng (N3).

Ơ

 Dòng điện Fuco (N4).

H

 Một số công dụng của dòng điện Fuco(N5).

N

 Suất điện động cảm ứng (N6).

Q

U

Y

+ Trong một nhóm chia 3 cặp (2HS), các cặp thực hiện nhiệm vụ được giao, tìm hiểu, thảo luận, đảm bảo mỗi thành viên trong nhóm nắm chắc nội dung để trình bày trong nhóm ghép. + Các nhóm thực hiện nhiệm vụ tối đa trong 10 phút.

M

Vòng 2. Hình thành nhóm mảnh ghép

KÈ

 Hình thành 6 nhóm mới (6HS) gồm mỗi nhóm chuyên sâu đóng góp một thành viên.

D

ẠY

 Các thành viên của nhóm chuyên sâu lần lượt trình bày nội dung đã được tìm hiểu ở vòng 1.  Khi mọi thành viên trong nhóm mới đều hiểu được tất cả nội dung ở vòng 1 thì nhiệm vụ mới sẽ được giao cho các nhóm để giải quyết, các thành viên trong nhóm ghi lại được đầy đủ các kiến thức trọng tâm của bài học.  Mỗi thành viên thành viên trình bày tối đa 5 phút.

FF IC IA L

107

Giáo viên tổ chức báo cáo và thảo luận.

Giáo viên chốt lại các kiến thức trọng tâm của chủ đề.

O

GV giao nhiệm vụ về nhà:

N

- Tìm hiểu cấu tạo, nguyên tắc hoạt động của máy phát điện.

Ơ

- Vai trò của của điện năng và máy phát điện trong cuộc sống.

H

- Có thể vận dụng những kiến thức nào của chủ đề này để thiết kế, chế tạo máy phát điện?

N

( Yêu cầu trình bày trên giấy A4 dạng poster hoặc sơ đồ tư duy tiết sau báo cáo)

U

Q

- Phiếu học tập KWL

Y

5. Dự kiến sản phẩm:

- Phiếu học tập ghi chép đầy đủ các nội dung kiến thức của chủ đề.

KÈ

M

6. Đánh giá hoạt động - Theo dõi quá quá trình hoạt động của học sinh, nhóm học sinh đánh giá kĩ năng, thái độ, phẩm chất của học sinh.

- Căn cứ vào sản phẩm hoạt động đánh giá mức độ hoàn thành nhiệm vụ của nhóm, cá

D

ẠY

nhân học sinh. GV đánh giá được sự tiến bộ của HS, đánh giá được khả năng vận dụng giải quyết tình huống vào thực tiễn.

1. Mục đích

Hoạt động 2. XÁC ĐỊNH YÊU CẦU CỦA MÁY PHÁT ĐIỆN VÀ THIẾT KẾ SẢN PHẨM ( 1 tiết – 45 phút)

108

- Học sinh phân tích và hiểu rõ yêu câu “ Thiết kế và chế tạo một máy phát điện mini sử dụng tay quay” theo tiêu chí sau :

FF IC IA L

+ Máy phát điện sử dụng tay quay làm quay nam châm. + Máy thắp sáng bóng đèn LED 3 V. + Vật liệu dễ kiếm, tận dụng từ các vật liệu phế thải. + Hình thức đẹp, chắc chắn, hoạt động ổn định.

- Trình bày được cấu tạo, giải thích được nguyên tăc hoạt động của máy phát điện.

O

- Lựa chọn các kiến thức có liên quan để thực hiện nhiệm vụ thiết kế và chế tạo máy

N

phát điện mini sử dụng tay quay.

Ơ

- Đề xuất được các phương án thiết kế và lựa chọn được bản thiết kế tốt nhất.

H

2. Nội dung

N

- Giáo viên tổ chức cho học sinh trình bày về cấu tạo máy phát điện, nguyên tắc hoạt động của máy phát điện. Các kiến thức có liên quan để thực hiện nhiệm vụ thiết kế và chế

U

Y

tạo máy phát điện mini sử dụng tay quay.

Q

- Tổ chức cho học sinh thảo luận nhóm đề xuất phương án thiết kế, hoàn thiện bản dự thảo phương án thiết kế; tổ chức các nhóm thảo luận, phản biện, bảo vệ quan điểm

M

hoặc ghi nhận ý kiến góp ý phù hợp để hoàn thiện bản thiết kế;

KÈ

- GV chuẩn hoá các kiến thức liên quan cho HS; yêu cầu HS ghi lại các kiến thức vào vở và chỉnh sửa phương án thiết kế (nếu có).

ẠY

3. Thiết bị

- Giấy A4, hộp mầu, bút chì.

D

- Máy chiếu, máy tính.

109

4. Cách thức tổ chức: Hoạt động 2.1. Xác định yêu cầu sản phẩm.

FF IC IA L

Tổ chức hoạt động cá nhân báo cáo sản phẩm học tập được giao thực hiện ở nhà từ tiết trước 1. Mở đầu – Tổ chức báo cáo – GV thông báo tiến trình của buổi báo cáo. + Thời gian báo cáo của mỗi nhóm: 3 phút

O

+ Thời gian đặt câu hỏi và trao đổi: 2 phút

N

+ Trong khi cá nhân báo cáo, mỗi HS ghi chú về ý kiến nhận xét và đặt câu hỏi tương ứng.

Ơ

– GV nhận xét, chốt lại kiến thức trọng tâm.

N

H

2. Xác định yêu cầu sản phẩm - Tổ chức cho học sinh đề xuất các phương án đánh giá sản phẩm.

- GV và học sinh thống nhất tiêu chí đánh giá sản phẩm

Y

Bảng tiêu chí đánh giá sản phẩm máy phát điện mini dùng tay quay Tiêu chí

U

STT

Chế tạo từ vật liệu dễ tìm, thân thiện môi trường.

2

Phát sáng bóng đèn LED 3 V

M

Sử dụng tay quay để làm quay lam châm.

KÈ

3

Q

1

20 20 20

Hoạt động dựa trên nguyên tắc dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ tạo ra dòng điện xoay chiều.

20

5

Hình thức đẹp, chắc chắn, an toàn.

10

6

Hệ thống hoạt động ổn định

10

7

Tổng điểm

100

ẠY

4

D

Điểm tối đa

GV giao nhiệm vụ tiếp theo các nhóm thiết kế sản phẩm máy phát điện mini sử dụng tay quay.

110

Hoạt động 2.2. Thực hành thiết kế sản phẩm.

Phương án thiết kế sản phẩm GV chia lớp thành 4 nhóm học tập, chuyển giao nhiệm vụ học tập cho các nhóm

FF IC IA L

▪ Nhiệm vụ học tập: Dựa trên kiến thức vừa tìm hiểu, phác thảo phương án bản thiết kế máy phát điện sử dụng tay quay.

▪ Yêu cầu sản phẩm học tập: Poster bản thiết kế sản phẩm bao gồm các nội dung: – Cấu tạo (hình vẽ) – Nguyên lí hoạt động Yêu cầu : Phác thảo phương án thiết kế trên giấy A4.

N

Phiếu hướng dẫn lập phương án thiết kế

O

– Nguyên vật liệu dự kiến (có định lượng)

Ơ

1. Mỗi thành viên vẽ ít nhất 1 ý tưởng thiết kế sản phẩm. Cập nhật vào nhật kí cá nhân.

N

H

2. Các thành viên thảo luận tất cả các ý tưởng của các thành viên và lựa chọn 1 ý tưởng tốt nhất. Vẽ vào nhật kí học tập của nhóm.

3. Vẽ phác hoạ thiết kế của sản phẩm. Ghi rõ

Y

– Chú thích từng bộ phận của sản phẩm;

U

– Liệt kê các nguyên vật liệu ứng với từng bộ phận;

Q

– Dự kiến về kích thước, hình dáng hoặc các thông số kĩ thuật khác liên quan đến vật liệu dự định sử dụng để thiết kế cho từng sản phẩm;

KÈ

M

– Vận dụng các kiến thức nền đã nghiên cứu để giải thích nguyên tắc hoạt động của máy phát điện mini sử dụng tay quay.

4. GV và HS thống nhất tiêu chí đánh giá bản thiết kế sản phẩm Bản tiêu chí đánh giá thiết kế

Điểm tối đa

1

Có chú thích đầy đủ các bộ phận của thiết bị

10

2

Có liệt kê rõ danh mục các nguyên vật liệu cần sử dụng, ghi chú nguồn gốc vật liệu.

15

3

Có đầy đủ các thông số kĩ thuật (loại vật liệu, độ dài, độ dày…)

15

4

Trình bày được nguyên tắc hoạt động của máy phát điện

20

D

ẠY

STT

Điểm đánh giá

111

mini.

Hình thức bản thiết kế 1

Hình vẽ và chú thích rõ ràng, dễ quan sát, đúng nguyên lí.

2

Poster, powpoint, bản word… có màu sắc hài hòa, bố cục 10 hợp lí.

FF IC IA L

Kĩ năng thuyết trình 5

Trình bày rõ ràng, ngắn gọn, thuyết phục.

6

Trả lời được câu hỏi phản biện.

10 10

O

Tổng điểm Tổ chức báo cáo bản thiết kế

100

Ơ

N

+ Thời gian báo cáo của mỗi nhóm: 4 phút + Thời gian đặt câu hỏi và trao đổi: 3 phút

10

N

H

+ Trong khi nhóm bạn báo cáo, mỗi HS ghi chú về ý kiến nhận xét và đặt câu hỏi tương ứng.

– GV lưu ý về các tiêu chí đánh giá cho bản thiết kế đã được thống nhất.

Y

– Các nhóm sử dụng bảng tiêu chí đánh giá để đánh giá nhóm báo cáo.

U

– Điểm của từng nhóm là điểm TB cộng điểm của GV và các nhóm đánh giá.

Q

– GV yêu cầu HS tổng hợp các góp ý của GV và các nhóm, điều chỉnh bản thiết kế và lựa chọn phương án thiết kế tối ưu.

KÈ

M

– GV giao nhiệm vụ cho các nhóm về nhà triển khai chế tạo sản phẩm theo bản thiết kế; ghi lại các điều chỉnh (nếu có) của bản thiết kế sau khi đã hoàn thành sản phẩm và ghi giải thích;

ẠY

– Giáo viên lưu ý HS chế tạo sản phẩm bám sát vào các tiêu chí đánh giá ở phiếu đánh giá đã được thống nhất.

5. Dự kiến sản phẩm

D

- Bản cáo cá nhân đầy đủ các nội dung kiến thức cần tìm hiểu.

- Bản thiết kế sản phẩm đã hoàn chỉnh.

- Bản tiêu chí đánh giá thiết kế sản phẩm của các nhóm.

112

6. Đánh giá

FF IC IA L

- Giáo viên quan sát, ghi chép các hoạt động của cá nhân, nhóm và căn cứ vào sản phẩm học tập của cá nhân, nhóm đánh giá được sự tiến bộ, ý thức, thái độ học sinh trong hoạt động học tập.

Hoạt động 4. NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM (HS tự làm ở nhà 1 tuần)

1. Mục đích

O

– Học sinh dựa vào bản thiết kế đã lựa chọn để chế tạo máy phát điện mini đảm bảo các tiêu chí đặt ra; – Học sinh thử nghiệm, đánh giá sản phẩm và điều chỉnh (nếu có).

N

2. Nội dung

Ơ

– Mỗi nhóm học sinh làm việc ở nhà trong thời gian 01 tuần, sử dụng nguyên vật liệu và các dụng cụ đã chuẩn bị chế tạo một máy phát điện mini sử dụng tay quay;

N

H

– Sau khi các nhóm chế tạo xong sản phẩm thử nghiệm, quan sát, đánh giá và điều chỉnh nếu cần theo tiêu chí đã thống nhất.

Y

3. Thiết bị

U

- Các nguyên vật liệu và dụng cụ hỗ trợ như trong bản thiết kế.

M

Q

4. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh – Mỗi nhóm có một sản phẩm là một chiếc máy phát điện mi ni sử dụng tay quay đã được hoàn thiện và thử nghiệm; – Bản báo cáo sản phẩm của nhóm.

KÈ

5. Cách thức tổ chức hoạt động – Giáo viên giao nhiệm vụ:

ẠY

 Sử dụng nguyên vật liệu đã chuẩn bị để chế tạo sản phẩm theo thiết kế.  Thử nghiệm, điều chỉnh và hoàn thiện sản phẩm.  Hoàn thành bản báo cáo sản phẩm để báo cáo trong tiết sau.

D

– Học sinh tiến hành chế tạo, thử nghiệm và hoàn thiện sản phầm theo nhóm; – Trong thời gian chế tạo sản phẩm có thể tham khảo ý kiến giáo viên, mạng internet, youtube nếu cần.

113

Hoạt động 5. TRÌNH BÀY SẢN PHẨM VÀ THẢO LUẬN MÁY PHÁT ĐIỆN MINI SỬ DỤNG TAY QUAY

(1 tiết – 45 phút)

H

Ơ

N

O

FF IC IA L

1. Mục đích  Các nhóm học sinh giới thiệu và vận hành sản phẩm trước lớp;  Các nhóm chia sẻ về kết quả thử nghiệm, thảo luận và định hướng cải tiến sản phầm;  Giải thích được sự thành công hoặc thất bại của sản phẩm; có ý thức về cải tiến, phát triển sản phẩm;  Rèn luyện được thói quen giữ gìn vệ sinh, an toàn trong lắp đặt và thu hồi sản phẩm; hình thành ý thức về cải tiến, phát triển sản phẩm; 2. Nội dung – Các nhóm trưng bày sản phẩm sản phẩm trước lớp; – Các nhóm báo cáo thuyết trình về sản phẩm của nhóm; – Chia sẻ, thảo luận để tiếp tục điều chỉnh, hoàn thiện sản phẩm;

N

 Các nhóm tự đánh giá kết quả nhóm mình và tiếp thu các góp ý, nhận xét từ giáo viên và các nhóm khác;

Y

 Sau khi chia sẻ và thảo luận, đề xuất các phương án điều chỉnh sản phẩm;

Q

3. Thiết bị

U

 Chia sẻ các khó khăn, các kiến thức và kinh nghiệm rút ra qua quá trình thực hiện nhiệm vụ thiết kế và chế tạo thuyền.

M

- Máy phát điện mini.

KÈ

- Máy tính, máy chiếu.

4. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh - Máy phát điện mini sử dụng tay quay đã hoàn chỉnh.

ẠY

- Bản báo cáo quy trình chế tạo của mỗi nhóm.

5. Cách thức tổ chức hoạt động

D

Phương pháp, hình thức tổ chức: Thuyết trình, phát vấn, hoạt động nhóm, trạm.

1. Báo cáo trong lớp.

Nội dung báo cáo của mỗi nhóm. + Tiến trình chế tạo sản phẩm.

114

+ Kết quả các lần thử nghiệm. + Phương án thiết kế cuối cùng.

2. Thử nghiệm sản phẩm tại lớp học.

FF IC IA L

+ Cách vận hành của hệ thống cầu trục sử dụng nam châm điện. + Các nhóm cho HS tham quan sản phẩm và giới thiệu sản phẩm. + HS vận hành sản phẩm.

+ GV và học sinh quan sát, đo đạc khoảng cách dịch chuyển của giá treo. + Đánh giá hình thức và độ ổn định của sản phẩm khi vận hành.

O

+ GV và HS ghi nhận vào phiếu đánh giá sản phẩm.

N

6. Đánh giá

N

H

Ơ

– Căn cứ vào phiếu đánh giá tham gia hoạt động nhóm, GV đánh giá quá trình hoạt động của cá nhân trong nhóm.

– Căn cứ vào sản phẩm và bản báo cáo của các nhóm đánh giá quá trình làm việc của nhóm.

Hoạt động 5. Vận dụng, tìm tòi mở rộng ,củng cố, nhận xét, giao NV về nhà

U

Y

1. Mục tiêu

Q

- Vận dụng kiến thức đã học làm một số bài tập;

M

- Giải thích được hiện tượng có liên qua trong kĩ thuật;

KÈ

- Hệ thống kiến thức cơ bản và quy trình thực hiện dự án STEM; - Tổng kết, đánh giá quá trình thực hiện dự án;

ẠY

- Giao nhiệm vụ về nhà.

2. Nội dung

D

- Tổ chức cho các nhóm học sinh làm bài tập trong phiếu học tập; - Sử dụng sơ đồ để hệ thống hóa kiến thức và quy trình thực hiện chủ đề dạy học STEM; - Giao nhiệm vụ về nhà.

3. Tổ chức hoạt động

115

Hoạt động 5.1. Vận dụng – Mở rộng

A. tỉ lệ nghịch với số đường sức qua một đơn vị diện tích S.

O

B. tỉ lệ với độ lớn chu vi của diện tích S.

FF IC IA L

I. TRẮC NGHIỆM Câu 1(NB). Từ thông qua một diện tích S không phụ thuộc yếu tố nào sau đây?

A. độ lớn cảm ứng từ; B. diện tích đang xét; C. góc tạo bởi pháp tuyến và véc tơ cảm ứng từ; D. nhiệt độ môi trường.

Câu 2(TH): Giá trị tuyệt đối của từ thông qua diện tích S đặt vuông góc với cảm ứng từ B

Ơ

D. tỉ lệ với số đường sức qua diện tích S.

N

C. là giá trị của cảm ứng từ B tại nơi đặt điện tích S.

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Câu3 (NB). Ứng dụng nào sau đây không phải liên quan đến dòng Foucault?

A. phanh điện từ; B. nấu chảy kim loại bằng cách để nó trong từ trường biến thiên; C. lõi máy biến thế được ghép từ các lá thép mỏng cách điện với nhau; D. đèn hình TV. Câu 4(TH): Hình vẽ nào sau đây xác định đúng chiều dòng điện cảm ứng khi cho nam châm dịch chuyển lại gần hoặc ra xa vòng dây kín:

D

Câu 5(NB). Suất điện động cảm ứng là suất điện động A. sinh ra dòng điện cảm ứng trong mạch kín.

B. sinh ra dòng điện trong mạch kín.

C. được sinh bởi nguồn điện hóa học.

D. được sinh bởi dòng điện cảm ứng.

Câu 6: Một hình vuông cạnh 5 cm đặt trong từ trường đều có cảm ứng từ B = 8.10 -4 T. Từ thông qua hình vuông đó bằng 10-6 Wb. Góc hợp bởi véc - tơ cảm ứng từ với mặt

116

phẳng của hình vuông đó là A. 30°.

B. 45°.

C. 60°.

D. 0°.

A. 10-3V

B. 2.10-3V

C. 3.10-3V

FF IC IA L

Câu 7(VD): Một khung dây phẳng diện tích 20cm2 gồm 100 vòng đặt trong từ trường đều B = 2.10-4T, véc tơ cảm ứng từ hợp với mặt phẳng khung một góc 30°. Người ta giảm đều từ trường đến không trong khoảng thời gian 0,01s. Tính suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung trong thời gian từ trường biến đổi: D. 4.10-3V

Ơ

N

O

Câu 8(VD): Một khung dây cứng phẳng diện tích 25 cm2 gồm 10 vòng dây, đặt trong từ trường đều, mặt phẳng khung vuông góc với các đường cảm ứng từ. Cảm ứng từ biến thiên theo thời gian như đồ thị hình vẽ. Tính suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung kể từ t = 0 đến t = 0,4 (s): B. 1,2.10-4V

D. 1,5.10-4V

Y

N

C. 1,3.10-4V

H

A. 10-4V

B. 30V

C. 3V

D. 0,3V

KÈ

A. 300V

M

Q

U

Câu 9(VD): Một vòng dây đặt trong từ trường đều B = 0,3 T. Mặt phẳng vòng dây vuông góc với đường sức từ. Tính suất điện động cảm ứng xuất hiện trong vòng dây nếu đường kính vòng dây giảm từ 100 cm xuống 60 cm trong 0,5 (s):

ẠY

Câu 10(VD): Một hình vuông cạnh 5cm được đặt trong từ trường đều B = 0,01 T. Đường sức từ vuông góc với mặt phẳng khung. Quay khung trong 10-3 s để mặt phẳng khung dây song song với đường sức từ. Suất điện động trung bình xuất hiện trong khung là: B. 250 mV

C. 2,5 mV

D. 2,5 V

D

A. 25 mV

Câu 11(VD): Một khung dây phẳng có diện tích 12 cm2 đặt trong từ trường đều cảm ứng từ B = 5.10-2 T, mặt phẳng khung dây hợp với đường cảm ứng từ một góc 30°. Tính độ lớn từ thông qua khung?

A. 2.10-5Wb

B. 3.10-5Wb

C. 4 .10-5Wb

D. 5.10-5Wb

117

A. 0,2 T

B. 0,02T

D. 2.10-3T

C. 2T

FF IC IA L

Câu 12(VD): Một khung dây có diện tích 5cm2 gồm 50 vòng dây. Đặt khung dây trong từ trường đều có cảm ứng từ B và quay khung theo mọi hướng. Từ thông qua khung có giá trị cực đại là 5.10-3 Wb. Cảm ứng từ B có giá trị nào ?

Câu 13(VD): Một vòng dây phẳng có diện tích 80cm2 đặt trong từ trường đều B = 0,3.103 T véc tơ cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng vòng dây. Đột ngột véc tơ cảm ứng từ đổi hướng trong 10-3 s. Trong thời gian đó suất điện động cảm ứng xuất hiện trong khung là: B. 0,48V

C. 4,8.10-3V

D. 0,24V

O

A. 4,8.10-2V

B. 0,2π (s).

D. chưa đủ dữ kiện để xác định.

H

C. 4 (s).

N

A. 0,2 (s).

Ơ

N

Câu 14(VD): Một khung dây hình tròn bán kính 20 cm nằm toàn bộ trong một từ trường đều mà các đường sức từ vuông với mặt phẳng vòng dây. Trong thời gian t cảm ứng từ tăng từ 0,1 T đến 1,1 T thì trong khung dây có một suất điện động không đổi với độ lớn là 0,2 V. Thời gian t đó là

U

Y

Câu 15(VD): Một khung dây dẫn điện trở 2 Ω hình vuông cạnh 20 cm nằm trong từ trường đều các cạnh vuông góc với đường sức. Khi cảm ứng từ giảm đều từ 1 T về 0 trong thời gian 0,1 (s) thì cường độ dòng điện trong dây dẫn là

D

ẠY

KÈ

M

Q

A. 0,2 A. B. 2 A. C. 2 mA. D. 20 mA. II. TỰ LUẬN Bài 1(TH): Xác định chiều dòng điện cảm ứng trong khung dây kín ABCD, biết rằng cảm ứng từ B đang giảm dần.

Bài 2(VD): Cho một ống dây quấn trên lỏi thép có dòng điện chạy qua đặt gần một khung dây kín ABCD như hình vẽ. Cường độ dòng điện trong ống dây có thể thay đổi được nhờ biến trở có có con chạy R. Xác định chiều của dòng điện cảm ứng xuất hiện trong khung dây trong các trường hợp:

118

a) Dịch chuyển con chạy về phía N. b) Dịch chuyển con chạy về phía M.

FF IC IA L

Bài 3(VD): Cuộn dây có N = 100 vòng, diện tích mỗi vòng S = 300cm2 có trục song song với B→của từ trường đều, B = 0,2 T. Quay đều cuộn dây để sau Δt = 0,5s, trục của nó vuông góc với B→ . Tính suất điện động cảm ứng trung bình trong cuộn dây.

O

Bài 4(VD): Một ống dây hình trụ dài gồm N = 1000 vòng dây, diện tích mỗi vòng dây S = 100 cm2. Ống dây có R = 16 Ω, hai đầu nối đoản mạch và được đặt trong từ trường đều: vectơ cảm ứng từ B→song song với trục của hình trụ và độ lớn tăng đều 0,04 T/s.

Tính công suất tỏa nhiệt trong ống dây.

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

Bài 5(VD): Một khung dây cứng, phẳng diện tích 25 cm2, gồm 10 vòng dây. Khung dây được đặt trong từ trường đều. Khung dây nằm trong mặt phẳng như hình vẽ. Cảm ứng từ biến thiên theo thời gian theo đồ thị

M

a) Tính độ biến thiên của từ thông qua khung dây kể từ lúc t = 0 đến t = 0,4s.

KÈ

b) Xác định giá trị của suất điện động cảm ứng trong khung. c) Tìm chiều của dòng điện cảm ứng trong khung.

ẠY

Câu 6(VD). Tại sao lõi máy biến áp lại được chế

D

tạo từ các lá thép mỏng ghép cách điện với nhau?

Câu 7 (VD). Giải thích nguyên tắc hoạt động của bếp từ ?

Hoạt động 5.2. Củng cố - Nhận xét * Củng cố

119

O

- HS trình bày quy trình thực hiện chủ đề dạy học STEM

FF IC IA L

- Sử dụng sơ đồ tư duy để hệ thống kiến thức

Ơ

N

 Bước 1: Nhận nhiệm vụ học tập.

H

 Bước 2: Tìm hiểu kiến thức kĩ năng liên quan.

Y

N

 Bước 3: Lập bảng phương án thiết kế và báo cáo.

Q

U

 Bước 4: Chế tạo sản phẩm.  Bước 5: Báo cáo và đánh giá sản phẩm.

M

* Nhận xét, đánh giá

KÈ

– Tổ chức kiểm tra đánh gia học sinh thực hiện xong chủ đề – HS và GV nhận xét về sản phẩm của chủ đề.

– GV nhận xét và đánh giá chung về chủ đề.

ẠY

+ Kiến thức, kĩ năng liên quan đến chủ đề.

D

+ Quá trình thiết kế và chế tạo sản phẩm. + Kĩ năng làm việc nhóm. + Kĩ năng trình bày, thuyết phục.

+ Giải quyết vấn đề khi trải nghiệm. *Giao nhiệm vụ về nhà

120

- Giáo viên giao nhiệm vụ về nhà, HS ghi nhiệm vụ về nhà vào vở.

FF IC IA L

4. Sản phẩm mong đợi: - Vở ghi của học sinh về các nội dung trọng tâm cần chú ý.

5. Đánh giá: - Giáo viên nhận xét, đánh giá toàn bộ các hoạt động của HS trong chủ đề.

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

- Căn cứ vào các phiếu học tập, các hoạt động của các nhóm cho điểm tích lũy tất cả HS trong lớp.

121

PHIẾU HỌC TẬP 01 1. Viết công thức định nghĩa từ thông, nêu ý nghĩa của các đại lượng trong công thức?

FF IC IA L

……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………

2. Đơn vị từ thông

……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………….……..

O

3. Biện luận giá trị đại số của từ thông theo góc

N

……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………

Q

U

Y

N

H

Ơ

……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………….……… ……………………………..

M

4. Có mấy cách làm thay đổi (biến thiên) từ thông, là những cách nào ?

KÈ

……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………

D

ẠY

5. Từ thông có mối quan hệ như thế nào với số đường sức từ xuyên qua diện tích S của mạch kín? ……………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………….…….…. ……………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………….…….….

122

PHIẾU HỌC TẬP 02 Bảng chỉ dẫn:

* Từ thông: IIIIIOO

FF IC IA L

I. Tìm hiểu nhanh các thông tin về từ thông

Công thức Φ = NBS.cosα Trong đó: Φ: từ thông qua mạch kín S: diện tích của mạch (m2)

O

B: cảm ứng từ gửi qua mạch (T) α=( là pháp tuyến của mạch kín

N

N: số vòng dây của mạch kín.

Ơ

- Ý nghĩa của từ thông: Đại lượng diễn tả số lượng đường sức từ xuyên qua một vòng dây kín (C) ( diện tích S).

- Đơn vị: Vê-be (Wb).

H

II. Hiện tượng cảm ứng điện từ

M

Q

U

Y

N

Thực hiện các thí nghiệm, trả lời câu hỏi 1. Thí nghiệm 1 - Dụng cụ thí nghiệm: Cuộn dây, nam châm thẳng, điện kế G. - Thí nghiệm: + Nối hai đầu cuộn dây với điện kế G, kim G chỉ số 0. + Cho nam châm chuyển động lại gần cuộn dây, quan sát kim điện kế G. + Cho nam châm chuyển động ra xa cuộn dây, quan sát kim điện kế G. - Kết quả: NC chuyển động lại gần cuộn dây

NC chuyển động ra xa cuộn dây

NC đứng yên

ẠY

KÈ

Trong cuộn dây có xuất hiện dòng điện hay không?

Từ thông gửi qua cuộn dây biến thiên không?

D

2. Thí nghiệm 2: Dụng cụ như thí nghiệm 1 - Thí nghiệm: Cho cuộn dây chuyển động lại gần hoặc ra xa nam châm - Kết quả: Cuộn dây chuyển động lại gần NC Trong cuộn dây có xuất hiện dòng điện hay không?

Từ thông gửi qua cuộn dây biến thiên không?

Cuộn dây chuyển động ra xa NC

Cuộn dây đứng yên

123

3. Thí nghiệm 3: Dụng cụ như TN1

NC chuyển động quay

NC đứng yên

FF IC IA L

- Thí nghiệm: Cho nam châm quay xung quanh một trục cố định

H

Ơ

N

O

Trong cuộn dây có xuất hiện dòng điện hay không?

Từ thông gửi qua cuộn dây biến thiên không?

4. Thí nghiệm 4 - Dụng cụ : Cuộn dây, điện kế G, nam châm điện, bộ nguồn, biến trở, khóa K. - Sơ đồ thí nghiệm (HV) - Thí nghiệm: + Đóng khóa K, quan sát kim điện kế G + Ngắt khóa K, quan sát kim điện kế G + Dịch chuyển con chạy của biến trở, quan sát kim điện kế G. - Kết quả: Khi đóng, Khi dòng điện Khi dịch chuyển con chạy ngắt khóa K qua NC ổn định biến trở

Y

N

Trong cuộn dây có xuất hiện dòng điện hay không?

U

Từ thông gửi qua cuộn dây biến thiên không?

Q

5. Kết luận: Trong các thí nghiệm trên

D

ẠY

KÈ

M

 Dòng điện chỉ xuất hiện trong cuộn dây ( mạch kín (C)) mỗi khi từ thông gửi qua mạch kín(C) ……………….dòng điện này được gọi là………………………Hiện tượng xuất hiện dòng điện trong mạch kín gọi là………………………………………………..  Hiện tượng ……………………………………chỉ xảy ra trong thời gian………………….. ……………………………………………………………………………………………………………………… ………………………..

124

PHIẾU HỌC TẬP 3 BẢNG CHỈ DẪN I. Tìm hiểu nhanh thông tin về từ thông – Cảm ứng điện từ

FF IC IA L

1. Từ thông:

Công thức Φ = NBS.cosα Trong đó: Φ: từ thông qua mạch kín

S: diê ̣n tích của ma ̣ch (m2)

B: cảm ứng từ gửi qua ma ̣ch (T) α =(𝑛; 𝐵 ) là pháp tuyến của mạch kín N: số vòng dây của ma ̣ch kiń .

O

- Ý nghĩa của từ thông: Đại lượng diễn tả số lượng đường sức từ xuyên qua một vòng dây kín (C) - Đơn vị: Vê-be (Wb).

Ơ

N

2. Hiện tượng cảm ứng điện từ:

H

 Mỗi khi từ thông qua mạch kín biến thiên trong mạch xuất hiện dòng điện cảm ứng. Hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng trong mạch kín gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ.

N

 Hiện tượng cảm ứng điện từ chỉ xuất hiện trong thời gian từ thông biến thiên.

Y

II. Cách xác định chiều dòng điện cảm ứng

U

Trong thí nghiệm 1 (HV) đưa nam châm lại gần (Ha) hoặc

Q

ra xa (Hb) mạch kín (C) trong mạch xuất hiện dòng điện

M

cảm ứng. Căn cứ vào chiều quay của kim điện kế G, ta xác

KÈ

định được chiều của dòng điện cảm ứng (HV).

Gọi

từ trường của NC(từ trường ban đầu),

từ trường

D

ẠY

do dòng điện cảm ứng sinh ra. gửi qua mạch kín tăng hay giảm?

cùng chiều hay ngược chiều với ?

NC chuyển động lại gần NC chuyển động ra xa Kết luận: Dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường mà nó sinh ra chống lại sự ……………………………………………….sinh ra nó. * TH từ thông qua mạch kín biến thiên do chuyển động Cho NC rơi tự do theo phương thẳng đi qua một vòng dây (HV) Kết luận: Khi từ thông qua mạch kín biến thiện do kết quả của một CĐ nào đó thì từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại CĐ nói trên.

125

FF IC IA L

PHIẾU HỌC TẬP 04 BẢNG CHỈ DẪN I. Tìm hiểu nhanh các thông tin 1. Từ thông:

Công thức Φ = NBS.cosα Trong đó: Φ: từ thông qua mạch kín

S: diê ̣n tích của ma ̣ch (m2)

B: cảm ứng từ gửi qua ma ̣ch (T) α =(𝑛; 𝐵 ) là pháp tuyến của mạch kín

O

N: số vòng dây của ma ̣ch kiń .

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

- Ý nghĩa của từ thông: Đại lượng diễn tả số lượng đường sức từ xuyên qua một vòng dây kín (C) ( diện tích S).

- Đơn vị: Vê-be (Wb).

2. Hiện tượng cảm ứng điện từ:  Mỗi khi từ thông qua mạch kín biến thiên trong mạch xuất hiện dòng điện cảm ứng. Hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng trong mạch kín gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ.  Hiện tượng cảm ứng điện từ chỉ xuất hiện trong thời gian từ thông biến thiên.

3. Cách xác định chiều dòng điện cảm ứng a, Định luật Len xơ chiều dòng điện cảm ứng Dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường mà nó sinh ra chống lại sự biến thiên từ thông ban đầu sinh ra nó. b, TH từ thông qua mạch kín biến thiên do chuyển động Khi từ thông qua mạch kín biến thiện do kết quả của một CĐ nào đó thì từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại CĐ nói trên.

II. Dòng điện Fuco 1. Định nghĩa: Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong khối vật dẫn đứng yên trong từ trường biến thiên hoặc chuyển động trong từ trường gọi là dòng điện Fuco.

2. Thí nghiệm Thí nghiệm 1. Dụng cụ thí nghiệm (HV)

NC điện

(c)

(b)

(a)

126

Thí nghiệm 1. Bộ dụng cụ thí nghiệm hình trên

FF IC IA L

 Tiến hành thí nghiệm: - Nối dây cấp điện chon am châm điện (Ha);

- Treo hai tấm nhôm (một tấm có sẻ rãnh) vào giữa hai cực của các nam châm điện tạo thành con lắc (Hb);

 Ban đầu chưa cấp điện cho nam châm điện, đồng thời kéo lệch hai con ra khỏi vị trí cân bằng những góc bằng nhau, thả đồng thời để hai con lắc dao động.

O

Hãy so sánh thời gian dao động của hai con lắc đến khi dừng lại? Giải thích tại sao?

N

……………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………

Ơ

 Cấp điện cho nam châm điện, thực hiện thí nghiệm như trên

H

Hãy so sánh thời gian dao động của hai con lắc đến khi dừng lại? Giải thích tại sao?

U

Y

N

……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………

Q

Thí nghiệm 2. Tiến hành thí nghiệm sau  Dụng cụ: Vỏ lon bia có thể quay tự do xung

M

quanh trục quay cố định; nam châm vĩnh cửu.

KÈ

 Tiến hành thí nghiệm:

+ Cho vỏ bia quay xung quanh trục, sau đó đưa nam châm lại gần vỏ bia.

D

ẠY

 Nhận xét gì về chuyển động quay của vỏ lon bia khi đưa nam châm lại gần? Giải thích kết quả thí nghiệm?

……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………

127

PHIẾU HỌC TẬP 05

I. Tìm hiểu nhanh các thông tin 1. Hiện tượng cảm ứng điện từ:  Mỗi khi từ thông qua mạch kín biến thiên trong mạch xuất hiện dòng điện cảm ứng. Hiện tượng

FF IC IA L

BẢNG CHỈ DẪN

O

xuất hiện dòng điện cảm ứng trong mạch kín gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ.

Ơ

2. Cách xác định chiều dòng điện cảm ứng

N

 Hiện tượng cảm ứng điện từ chỉ xuất hiện trong thời gian từ thông biến thiên.

H

a, Định luật Len xơ chiều dòng điện cảm ứng

N

Dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường mà nó sinh ra chống lại sự biến thiên từ thông ban đầu sinh ra nó.

Y

b, TH từ thông qua mạch kín biến thiên do chuyển động

Q

U

Khi từ thông qua mạch kín biến thiện do kết quả của một CĐ nào đó thì từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại CĐ nói trên.

M

3. Dòng điện Fuco

KÈ

Định nghĩa: Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong khối vật dẫn đứng yên trong từ trường biến thiên hoặc chuyển động trong từ trường gọi là dòng điện Fuco.

D

ẠY

II. Hãy trình bày các ưu điểm và hạn chế của dòng điện Fuco trong kĩ thuật và đời sống( nghiên cứu tài liệu) ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………

128

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 06 BẢNG CHỈ DẪN

FF IC IA L

I. Tìm hiểu nhanh các thông tin 1. Từ thông:

Công thức Φ = NBS.cosα Trong đó: Φ: từ thông qua mạch kín

S: diê ̣n tích của ma ̣ch (m2)

B: cảm ứng từ gửi qua ma ̣ch (T) α =(𝑛; 𝐵 ) là pháp tuyến của mạch kín

O

N: số vòng dây của ma ̣ch kiń .

Ơ

N

- Ý nghĩa của từ thông: Đại lượng diễn tả số lượng đường sức từ xuyên qua một vòng dây kín (C) ( diện tích S).

- Đơn vị: Vê-be (Wb).

H

2. Hiện tượng cảm ứng điện từ:

Y

N

 Mỗi khi từ thông qua mạch kín biến thiên trong mạch xuất hiện dòng điện cảm ứng. Hiện tượng xuất hiện dòng điện cảm ứng trong mạch kín gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ.

U

 Hiện tượng cảm ứng điện từ chỉ xuất hiện trong thời gian từ thông biến thiên.

Q

3. Cách xác định chiều dòng điện cảm ứng a, Định luật Len xơ chiều dòng điện cảm ứng

KÈ

M

Dòng điện cảm ứng có chiều sao cho từ trường mà nó sinh ra chống lại sự biến thiên từ thông ban đầu sinh ra nó. b, TH từ thông qua mạch kín biến thiên do chuyển động

ẠY

Khi từ thông qua mạch kín biến thiện do kết quả của một CĐ nào đó thì từ trường cảm ứng có tác dụng chống lại CĐ nói trên.

D

II. Suất điện động cảm ứng 1. Suất điện động cảm ứng là gì? ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………….

2. Viết biểu thức suất điện động cảm ứng trong mạch kín (giải thích rõ các đại lượng). ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………

129

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF IC IA L

 Độ lớn suất điện động cảm ứng : …………………………………………………………  Tốc độ biến thiên từ thông là gì?………………………………………………………….  Độ lớn suất điện động cảm ứng tỉ lệ ntn với tốc độ biến thiên từ thông? ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………

Giả sử mạch kín có điện trở R, cường độ dòng điện cảm ứng trong mạch kín xác định ntn? ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………….

Chiều dòng điện cảm ứng phụ thuộc vào sự tăng hay giảm của ………………qua mạch kín.

4. Quan hệ định luật Len – xơ và suất điện động cảm ứng Xét mạch kín (C), chọn chiều (+) ngược chiều kim đồng hồ Nếu Φ tăng thì có giá trị……….: Dòng điện cảm ứng có chiều………………….so với chiều (+) của mạch kín (C).

Nếu Φ giảm thì có giá trị……….: Dòng điện cảm ứng có chiều………………….so với chiều (+) của mạch kín (C).

5. Sự chuyển hóa năng lượng trong hiện tượng cảm ứng điện từ Thả rơi một nam châm đi qua một ống dây (HV) Khi nam châm chuyển động có dạng năng lượng gì? …………………………………………………………………… Ống dây xảy ra hiện tượng cảm ứng điện từ, xuất hiện dòng điện cảm ứng. Khi đó trong ống dây có năng lượng gì ? ……………………………………………………………………. ……………………………………………………………………..

Nêu kết luận về chuyển hóa năng lượng trong hiện tượng cảm ứng điện từ? ………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………...

Từ kết luận trên cho biết tác dụng chuyển hóa năng lượng của máy phát điện và động cơ điện khi hoạt động? ……………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………...

MÁY PHÁT ĐIỆN

ĐỘNG CƠ ĐIỆN

130

PHIẾU HỌC TẬP KWL Nhóm :………………………………………. ……………

FF IC IA L

Lớp: ………………………………………………………….

Ghi lại những gì em biết về “Hiện tượng cảm ứng điện từ, điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng;cách tạo ra dòng điện xoay chiều; cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy phát điện,vai trò của máy phát điện... ”. Sau đó viết ra những câu hỏi ngắn cho những điều em Những điều em Thắc mắc (W)

…………………………….…

………………………………………

……………………………………

…………………………….…

……………………….……………

………………………..…………..

…………………………….…

………………………………………

……………………………………

…………………………….…

……………………….……………

…………………………….

Ơ

………………………..…………..

………………………………………

……………………………………

…………………………….

……………………….……………

………………………..…………..

…………………………….

………………………………………

……………………………………

…………………………….

……………………….……………

………………………..…………..

…………………………….

………………………………………

……………………………………

……………………….……………

………………………..…………..

……………………………………….

……………………………………

…………………………….

……………………….………………

………………………..…………..

…………………………….

……………………………………….

……………………………………..

…………………………….

……………………….………………

………………………..…………..

…………………………….

……………………………………

…………………………………….

…………………………….

………………………………………

………………………..…………..

…………………………….

……………………….……………

……………………………………

…………………………….

……………………………………….

………………………..…………..

…………………………….

……………………….………………

……………………………………

…………………………….

……………………………………….

………………………..…………..

…………………………….

……………………….………………

…………………………………….

N

H

N

U

Q

…………………………….

D

ẠY

KÈ

M

…………………………….

Những điều em Hiểu được sau bài học (L)

O

Những điều em Biết (K)

Y

muốn biết. Khi hoàn thành bài học, hãy ghi lại những gì em đã học được.

131

PHIẾU ĐÁNH GIÁ THAM GIA LÀM VIỆC NHÓM

Học sinh được đánh giá: ……………………….. .........….......................

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

N Ơ H

Y

N

Em đặt ra các mục tiêu rõ Em xác định các nhiệm vụ Em vạch ra các phương pháp Em gợi ý các ý tưởng và phương hướng mới Em tình nguyện giải quyết những nhiệm vụ khó.

Em đặt ra các câu hỏi Em tìm kiếm các sự kiện Em yêu cầu phải làm rõ Em tìm và chia sẻ các nguồn tài nguyên Em đóng góp các thông tin và các quan điểm Em đáp lại các ý kiến khác một cách nhiệt tình Em mời tất cả mọi người tham gia Em khiến các bạn có cảm giác tốt về những gì các bạn đã đóng góp cho nhóm Em tóm tắt lại những điểm chính của cuộc thảo luận Em đơn giản hóa các ý kiến phức tạp Em xem xét vấn đề dưới nhiều quan điểm khác nhau Em giữ cuộc thảo luận đúng tiến độ và nội dung Em giúp nhóm tạo một thời gian biểu và đăt thứ tự các ưu tiên.

Em giúp nhóm điều khiển phân chia các

Thỉnh thoảng

Không bao giờ

O

Luôn luôn

Tiêu chí

FF IC IA L

Nhóm đánh giá: ………………………………………...............................

Ghi chú

132CỦA HỌC SINH SẢN PHẨM HỌC TẬP

I. CẤU TẠO HỆ THỐNG

c

b

1. Các cuộn dây

4 cm

h

 0v  0v 48v  6v

KHUÔNaCUỐN

DÂY ĐỒNG N

O

S

2. Nam châm thẳng

10 cm

N

H

Ơ

N

2cm

3. Hệ thống truyền chuyển động

FF IC IA L

BẢN THIẾT KẾ MÔ HÌNH

4 cm

Q

U

Y

12 cm

BÁNH XE TRUYỀN ĐỘNG 2

DÂY CU ROA

TAY QUAY

M

BÁNH XE TRUYỀN ĐỘNG 1

D

ẠY

KÈ

4. Hệ thống giá đỡ

GIÁ TREO CÁC CUỘN DÂY

BỆ ĐỠ

20 cm

30 cm

30 cm

10 cm 21 cm

GIÁ ĐỠ BÁNH XE TRUYỀN ĐỘNG 2

GIÁ ĐỠ BÁNH XE TRUYỀN ĐỘNG 1

133

II. NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG 1. Nguyên tắc tạo ra dòng điện xoay chiều

FF IC IA L

- Khi nam châm quay xung quanh trục cố định, từ thông gửi qua các cuộn dây biến thiên, trong cuộn dây suất hiện dòng điện cảm ứng.

- Nam châm quay ½ vòng từ trường đổi chiều, dẫn đến dòng điện trong cuộn dây cũng đổi chiều.

- Nối hai đầu cuộn dây với bóng đèn LED làm bóng đèn sáng lên.

2. Hệ thống truyền động

O

- Dùng tay quay làm bánh xe 1 chuyển động tròn, dây cu roa truyền chuyển động đến bánh xe 2, làm bánh xe hai chuyển động.

Ơ

N

- Bánh xe 2 gắn cố định với nam châm, khi bánh xe 2 chuyển động quay thì nam châm cũng quay theo.

N

H

- Do R1 = 3R2 khi bánh xe 1 quay được 1 vòng thì bánh xe 2 quay được 3 vòng.

U

Y

III. CHUẨN BỊ VẬT LIỆU Tên vật liệu

Q

STT

Kích thước

20 m

2

Nam châm thẳng

1 chiếc

Mua

Đĩa CD

4 chiếc

Đĩa cũ đã bỏ đi

4

Ống nhựa

4m

Φ 21 mm

5

Miếng gỗ

01 miếng

30cmx20cm Gỗ ép

6

Dây cao su

20 cm

7

Thanh nhôm

20 cm

KÈ

M

Dây đồng

ẠY

Φ0.5 mm

Ghi chú

1

3

D

Số lượng

Sử dụng dây cũ

Mua

Dây nịt tóc trẻ em Φ 3mm

Móc phơi quần áo

134

CHẾ TẠO SẢN PHẨM 1. Chế tạo các cuộn dây

FF IC IA L

- Cuốn 03 cuộn dây, mỗi cuộn dây 500 vòng.

- Sử dụng các lá thép mỏng ghép cách điện làm lõi, lồng cuộn dây vào lõi thép.

O

2. Chế tạo hệ thống truyền chuyển động - Cắt một miếng gỗ hình tròn có đường kính 10 cm, dày 0,5 cm.

Ơ

- Sử dụng ròng rọc nhỏ làm bánh xe truyền lực 02.

N

- Dùng 02 đĩa CD dán vào hai mặt của tấm gỗ tạo thành bánh xe truyền lực 01.

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

- Dùng thanh nhôm bẻ góc tạo thành tay quay.

3. Chế tạo giá đỡ

ẠY

- Cắt miếng gỗ hình chữ nhất có kích thước 30cm x 20 cm làm bệ đỡ.

D

- Sử dụng miếng gỗ mỏng có chiều dài 15 cm làm giá đỡ bánh xe truyền động.

- Sử dụng đĩa nhựa có đường kính 30 cm làm giá đỡ các cuộn dây

135

FF IC IA L

CHẾ TẠO SẢN PHẨM

Ơ

N

O

3. Chế tạo giá đỡ

N

H

4. Lắp ghép các bộ phận

- Lắp giá đỡ vào bệ đỡ, ghép bánh xe truyền động lên giá đỡ.

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

- Lắp 3 cuộn dây lệch nhau góc 1200 trên đĩa nhựa

136

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF IC IA L

D. TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM TRONG NỘI DUNG KÍNH HIỂN VI – KÍNH THIÊN VĂN 1.

Phân tích nội dung “ kính hiển vi – kính thiên văn” dưới góc độ STEM 1.1. Mục tiêu nội dung kính hiển vi – kính thiên văn. a.

Kiến thức -Nắm được công dụng, cấu tạo của kính hiển vi.

-Nắm được sơ đồ tạo ảnh của vật qua kính hiển vi.

-Viết được công thức xác định hệ số bội giác.

-Học sinh nắm được công dụng, cấu tạo của kính thiên văn.

-Học sinh nắm được công thức xác định số bội giác của kính thiên văn.

-Học sinh vẽ được sơ đồ tạo ảnh qua kính hiển vi và kính thiên văn. b.

Kỹ năng -Vẽ được sơ đồ cấu tạo của kính hiển vi và kính thiên văn.

-Vẽ được sơ đồ tạo ảnh qua kính.

-Vận dụng giải được các bài toán cơ bản về kính hiển vi và kính thiên văn.

-Biết cách sử dụng kính hiển vi để quan sát các vật nhỏ. c.

Thái độ -Có thói quen làm việc theo quy trình, kiên trì, cẩn thận, yêu vật lí.

-Nghiêm chỉnh tuân thủ các quy định khi sử dụng các thiết bị thí nghiệm.

-Có ý thức tự tìm tòi nghiên cứu, khám phá kiến thức mới. d. Định hướng hình thành và phát triển năng lực.

-Năng lực tự học -Năng lực giải quyết vấn đề.

-Năng lực sử dụng môn vật lí.

-Năng lực giao tiếp.

-Năng lực nghiên cứu thực nghiệm.

1.2. Cấu trúc kiến thức nội dung “kính hiển vi – kính thiên văn” Nội dung kiến thức của bài kính hiển vi và kính thiên văn đều là hệ quang học đồng trục.

Nội dung kiến thức được mô tả bằng bảng dưới đây.

Kiến Kính hiển vị Kính thiên văn thức Công Là dụng cụ bổ trợ cho mắt trong Là dụng cụ quang học bổ trợ dụng việc quan sát các vật nhỏ. cho mắt trong việc quan sát các vật ở rất xa.

Cấu Là hệ hai thấu kính hội tụ đồng Là hệ hai thấu kính hội tụ đồng tạo trục (các thấu kính có tiêu cự nhỏ). trục.

137

(các thấu kính có tiêu cự lớn, tiêu cự của vật kính có thể lên tới vài chục mét).

Khoảng cách 2 kính có thể thay đổi được.

ảnh ảo > vật

Ơ

L2

A2B2

H

A1B1

AB

L1

ảnh ảo >> vật

A1B1 ảnh thật F1’

N

L1

AB

L2

A2B2 ảnh ảo

KÈ

Số bội giác

M

Q

U

Y

Sơ đồ tạo ảnh

N

O

FF IC IA L

Khoảng cách 2 kính không đổi.

=

=

=

D

ẠY

1.3. Thực trạng dạy học nội dung kính hiển vi, kính thiên văn tại trường THPT trên địa bàn huyện Nghĩa Hưng. a. Mục tiêu điều tra Tìm hiểu dạy học phần nội dung “kính hiển vi – kính thiên văn” ở một số trường trên địa bàn huyện Nghĩa Hưng, đối chiếu với mục tiêu dạy học các kiến thức này để phát hiện ra những điểm còn hạn chế cả về phương pháp và phương tiện dạy học, phát hiện những hạn chế của cả giáo viên và học sinh khi dạy nội dung kiến thức này từ đó đưa ra được các giải

138

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF IC IA L

pháp khắc phục khó khăn khi tổ chức dạy học theo định hướng giáo dục STEM nhằm nâng cao chất lượng giáo dục với học sinh THPT. b. Phương pháp điều tra.

- Điều tra giáo viên (trao đổi chuyên môn, sinh hoạt chuyên đề theo cụm, qua giáo án của giáo viên).

- Điều tra học sinh (thông qua phiếu điều tra, trao đổi trực tiếp).

- Tham quan phòng thí nghiệm vật lí, phòng kho các dụng cụ thí nghiệm phục vụ cho dạy học nội dung kiến thức “kính hiển vi-kính thiên văn”. c. Đối tượng điều tra.

- Giáo viên vật lí và học sinh của các trường THPT Trần Nhân Tông, Nghĩa Hưng B. - Phòng thực hành của các trường THPT nói trên. d. Kết quả điều tra.

Qua điều tra các trường THPT trên địa bàn tôi nhận thấy: Đối với giáo viên - Giáo viên đã quan tâm tới việc phát triển năng lực học sinh. Tuy nhiên các năng lực về giải quyết vấn đề sáng tạo, hợp tác, năng lực công nghệ chưa được quan tâm nhiều.

- Giáo viên đã vận dụng nhiều phương pháp và kĩ thuật dạy học tích cực khác nhau, tuy nhiên phương pháp thuyết trình và đàm thoại vẫn là phổ biến. Phương pháp dạy học giải quyết vấn đề đã được nhiều giáo viên áp dụng nhưng chưa thường xuyên. Điều đó cũng cho thấy việc dạy học theo hướng phát triển năng lực học sinh cũng còn gặp nhiều khó khăn.

- Giáo viên đã rất quan tâm tới việc hướng dẫn học sinh vận dụng các kiến thức dể giải quyết các vấn đề trong thực tiễn, định hướng hứng thú người học. Tuy nhiên thông qua việc tổ chức dạy học trên lớp, việc tổ chức học sinh tạo ra sản phẩm hay định hướng sản phẩm trong qua trình hướng dẫn học sinh vận dụng kiến thức giải quyết vấn đề chưa được nhiều giáo viên quan tâm hay thực hiện. Điều đó cũng cho thấy học sinh chưa có nhiều cơ hội được học tập trải nghiệm. Các hoạt động định hướng hứng thú, vận dung kiến thức vào thực tiễn mới chỉ dừng lại ở mức độ lí thuyết.

- Giáo viên Vật lí quan tâm đến việc kết nối kiến thức từ các môn Toán, Công nghệ, Hóa, Sinh, Tin trong dạy học. Điều này chứng tỏ các giáo viên đã quan tâm tới việc dạy học tích hợp và lựa chọn môn học thuộc lĩnh vực STEM trong nội dung dạy học tích hợp của mình.

- Cơ sở vật chất nhiều trường khá đầy đủ về thiết bị như máy chiếu, hầu hết các GV đã sử dụng máy chiếu và máy tính trong quá trình giảng dạy. Tuy nhiên các thiết bị thí nghiệm đã hư hỏng nhiều, do vậy việc GV thực hiện thí nghiệm hoặc cho HS thực hiện thí nghiệm đồng loạt còn rất nhiều khó khăn

139

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF IC IA L

- Hầu hết giáo viên không làm thí nghiệm vì sợ mất nhiều thời gian, không để học sinh tham gia thiết kế và trực tiếp làm thí nghiệm. Do vậy không phát huy được năng lực giải quyết vấn đề của HS. Việc sử dụng các phương tiện dạy học hiện đại chưa thường xuyên, chưa hiệu quả, chỉ khi có tiết dự giờ thì mới sử dụng phần mềm hỗ trợ dạy học.

- Giáo viên chưa thực sự quan tâm nhiều đến DH theo tiếp cận năng lực của HS, chưa thực hiện đánh giá các NL của HS trong quá trình DH, chỉ dạy kiến thức, kĩ năng để HS vận dụng giải toán, đáp ứng thi, kiểm tra. Những kĩ năng của việc tự học chưa được chú ý đúng mức và chưa áp dụng kiến thức vào thực tế cuộc sống hàng ngày.

- Hầu hết giáo viên chưa biết nhiều về STEM cũng như chưa bao giờ tổ chức ngày hội STEM cho học sinh, do đó không nắm được phương pháp tổ chức thế nào cho hiệu quả.

Tuy nhiên chỉ có một vài GV có biết sơ qua về STEM thông qua hướng dẫn HS thi KHKT. Đối với học sinh: - Đa số học sinh còn lĩnh hội kiến thức một cách thụ động, kĩ năng đọc phân tích và giải quyết tình huống của học sinh rất kém nên khả năng giải quyết vấn đề của học sinh trong giờ học chưa cao.

- Kĩ năng: HS ít có cơ hội thực hiện thí nghiệm nên khả năng liên hệ những kiến thức vật lý được học với thực tế cuộc sống còn ít.

- Đa số HS quen thói thừa nhận học thuộc định nghĩa, công thức rồi áp dụng vào bài toán cơ bản, không đi sâu tìm hiểu, khám phá kiến thức vận dụng vào thực tế cuộc sống.

Hầu hết các em đều trông chờ vào sự hướng dẫn của giáo viên. Do đó khả năng diễn đạt của học sinh rất kém, các em thường lúng túng khi diễn đạt ý tưởng của mình về một vấn đề nào đó.

1.4. Nguyên nhân của thực trạng nói trên và một số giải pháp a. Nguyên nhân - Lãnh đạo nhà trường cũng như các GV bộ môn chưa chú trọng đến giáo dục STEM, vì đây chưa phải là nội dung bắt buộc và không có nội dung trong các kì thi nên các GV chưa có sự đầu tư cho hoạt động này mà chủ yếu chỉ tập trung vào các kiến thức giờ chính khóa.

- Kinh phí dành cho hoạt động giáo dục STEM còn ít hoặc không có. Để tổ chức được một hoạt động trải nghiệm về STEM cần nhiều thời gian chuẩn bị, có sự đầu tư cả về vật chất và trí tuệ.

- Trang thiết bị kĩ thuật, đồ dùng còn thiếu, không đáp ứng được yêu cầu tổ chức hoạt động trải nghiệm về STEM. Nhiều thiết bị nhà trường được đầu tư không đồng bộ và bị hư hỏng nhiều không còn sử dụng đươc.

- GV chưa có kinh nghiệm và kĩ năng tổ chức hoạt động trải nghiệm. b. Một số giải pháp cho thực trạng nói trên

140

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF IC IA L

- Qua nghiên cứu tình hình hoạt động trải nghiệm, cơ sở vật chất, tình hình GV và HS của một số trường trên địa bàn huyện Nghĩa Hưng tôi đề xuất một số giải pháp sau: - Nhà trường cần có kế hoạch chi tiết cho việc tổ chức hoạt động trải nghiệm ngay từ đầu năm học và phân bổ kinh phí cho hoạt động này.

- Các buổi trải nghiệm tổ chức theo hướng đơn giản hóa, không nên quá cầu kì về qui mô, GV cố tận dụng các phương tiện dạy học có sẵn và trong điều kiện có thể chế tạo các dụng cụ, thiết bị phục vụ cho buổi trải nghiệm.

- Cần phối hợp các tổ chức trong và ngoài trường như Đoàn thanh niên, Công đoàn, Hội phu huynh ... trong tổ chức hoạt động trải nghiệm.

- Trong chương trình phổ thông nên có một số dự án trải nghiệm bắt buộc với nội dung thiết thực (Thiên văn học, vật lí hiện đại, ứng dụng của vật lí...).

- Cần bồi dưỡng kĩ năng tổ chức hoạt động trải nghiệm cho GV phổ thông trong các đợt bồi dưỡng thường xuyên, tổ chức chuyên đề phương pháp giảng dạy vật lí vể tổ chức hoạt động trải nghiệm.

Trên đây là một số giải pháp cho việc tổ chức hoạt động trải nghiệm Vật lí. Còn nhiều khó khăn cho hoạt động này, song cần có sự nỗ lực của thầy và trò thì việc tổ chức những buổi trải nghiệm Vật lí bổ ích và lí thú là hoàn toàn có thể làm được.

2. Đặc điểm của nội dung “kính hiển vi – kính thiên văn” vật lí lớp 11 Đội tượng nghiên cứu là các kiến thức cơ bản về kính hiển hiển vi và kính thiên văn và các ứng dụng của chúng trong đời sống kĩ thuật… Vì vậy nó mang đầy đủ các đặc điểm đặc trưng của môn Vật lý nói chung đó là: tính đa chức năng, đa phương án, tính tiêu chuẩn hoá và tính kinh tế.

Tính đa chức năng, đa phương án Tính đa chức năng của đối tượng nghiên cứu có nghĩa là một sản phẩm kĩ thuật có thể thực hiện được một số chức năng khác nhau. Tính đa phương án của đối tượng nghiên cứu có nghĩa là một sản phẩm kĩ thuật có thể được tạo nên từ nhiều phương pháp, qui trình, cách thức khác nhau. Đặc điểm này phù hợp với bài toán thiết kế. Khai thác đặc điểm này trong dạy nội dung “kính hiển vi – kính thiên văn” theo định hướng STEM, GV giúp HS thấy rõ phạm vi ứng dụng của đối tượng, cách khai thác chức năng của đối tượng; đưa ra hoặc hướng dẫn HS đề xuất các giải pháp kĩ thuật và lựa chọn giải pháp hợp lí, tối ưu.

Tính tiêu chuẩn hoá Tính tiêu chuẩn hoá có nghĩa là các sản phẩm kĩ thuật và quá trình biểu diễn, sản xuất ra chúng phải tuân theo những qui ước, qui định nghiêm ngặt đã được thống nhất từ trước. Đây chính là cơ sở của việc thống nhất để chuyển giao công nghệ, hợp tác sản xuất… nhằm đảm bảo kinh tế trong sản xuất công nghiệp. Đặc biệt trong thời đại ngày nay,

141

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF IC IA L

khi khoa học phát triển mạnh và mang tính toàn cầu, quá trình phân công, hợp tác trong sản xuất đã được phát triển với qui mô rộng lớn thì tính tiêu chuẩn hoá càng được coi trọng. Đặc điểm này rất phù hợp khi giáo dục tác phong công nghiệp cho HS trong quá trình tổ chức dạy học nội dung “kính hiển vi – kính thiên văn” theo định hướng giáo dục STEM. Tính kinh tế Tính kinh tế có nghĩa là trong quá trình nghiên cứu chế tạo, sản xuất, vận hành, bảo dưỡng… các sản phẩm kĩ thuật phải luôn chú trọng tới hiệu quả kinh tế. Sản xuất kĩ thuật phải chú trọng năng suất, hiệu quả và chất lượng. Chính vì vậy, tính kinh tế luôn được quan tâm, nhất là khi sản xuất mang tính cạnh tranh cao. Đặc điểm này là phù hợp với bài toán thiết kế trong giáo dục STEM. Đó là việc lựa chọn các biện pháp nhằm nâng cao hiệu quả kinh tế trong lao động kĩ thuật như thực hiện đúng qui trình, lựa chọn phương án thích hợp hoặc tối ưu dưới góc độ đảm bảo hiệu quả kinh tế nhất.

Tính thực tiễn Nội dung “kính hiển vi – kính thiên văn” mang nhiều tính kĩ thuật, thực tiễn và gần gũi với đời sống. Đặc điểm này là cơ sở thuận lợi cho việc xây dựng các chủ đề giáo dục STEM vừa đảm bảo phù hợp với mục tiêu.

Tính tích hợp Tính tích hợp thể hiện ở nội dung phần “kính hiển vi – kính thiên văn” Vật lý 11 có liên quan kiến thức của các môn học khác, nhiều lĩnh vực học tập khác. Đây là đặc điểm thuận lợi cho việc tổ chức dạy học phần này theo định hướng giáo dục STEM, tạo điều kiện cho việc thiết kế chế tạo ống nhòm, cũng như các ứng dụng kỹ thuật của “kính hiển vi – kính thiên văn”.

3. Mối quan hệ giữa mục tiêu, chương trình, nội dung “kính hiển vi – kính thiên văn” với mục tiêu, nội dung giáo dục STEM Đối chiếu mục tiêu phần “kính hiển vi – kính thiên văn” với mục tiêu của giáo dục STEM cho thấy có nhiều điểm tương đồng, cả hai đều hướng tới định hướng HS vận dụng những kiến thức đã học vào thực tế. Về nội dung, phần “kính hiển vi – kính thiên văn” nhìn ở góc độ STEM cho thấy: Khi học tập phần “kính hiển vi – kính thiên văn”, HS được trang bị những kiến thức về dụng cụ quang học, cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của các dụng cụ quang học ấy.

HS được vận dụng những hiểu biết về công dụng, ứng dụng của kính hiển vi và kính thiên văn được được sử dụng trong các lĩnh vực nào trong đời sống, kĩ thuật.

142

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF IC IA L

HS được trang bị kiến thức và kĩ năng, cách thức sử dụng, cách dựng hình, vẽ ảnh, vẽ sơ đồ tạo ảnh, biết cách chế tạo ống nhòm. Đây là nội dung thuộc về Kĩ thuật.

Biết vận dụng tính toán xác định vị trí ảnh, vị trí vật, xác định hệ số bội giác. Đó là nội dung toán học.

Tính tích hợp Tính tích hợp thể hiện ở nội dung “kính hiển vi – kính thiên văn” hàm chứa những phần kiến thức của nhiều môn học khác nhau, nhiều lĩnh vực học tập khác nhau nhưng nó lại là một chỉnh thể thống nhất. Nội dung môn học có liên quan nhiều đến kiến thức các môn học khác như: Toán học, Vật lí, Công nghệ …

4. Xây dựng nội dung dạy phần “kính hiển vi – kính thiên văn” theo hướng giáo dục STEM. Giáo dục STEM nhằm mục đích giúp người học liên kết những kĩ năng có liên quan tới việc sử dụng những kĩ năng đó trong thế giới thực thông qua việc cung cấp những ngữ cảnh có ý nghĩa. Các đối tượng STEM có quan hệ chặt chẽ với nhau và sự tích hợp của các đối tượng này có thể giúp người học phát triển những kiến thức, khái niệm, kĩ năng có liên quan. Nhưng để lĩnh hội được kiến thức, hình thành được các năng lực thì người học buộc phải giải quyết các vấn đề do GV đưa ra. Giáo dục STEM nhấn mạnh vào khả năng nghiên cứu, vận dụng kiến thức tổng hợp và đưa ra các giải pháp trong các tình huống thực tế. Dạy học phần “kính hiển vi – kính thiên văn” theo định hướng giáo dục STEM không những chú trọng rèn luyện những kĩ năng lao động nghề nghiệp cơ bản mà còn nhấn mạnh khả năng nghiên cứu, sáng tạo và ứng dụng kiến thức vào thực tiễn cuộc sống đồng thời phát triển kĩ năng giao tiếp, hợp tác. Để đạt được mục tiêu trên, khi lựa chọn và xây dựng nội dung dạy học phần “kính thiên văn – kính hiển vi” theo định hướng giáo dục STEM cần đảm bảo các nguyên tắc sau: 4.1 Xây dựng nội dung phải huy động kiến thức tổng hợp của các môn học thuộc lĩnh vực STEM Chủ đề giáo dục STEM được xây dựng trên cơ sở mối quan hệ vốn có, tự nhiên giữa mục tiêu, nội dung của môn học (thuộc lĩnh vực STEM) tránh sự khiên cưỡng, gò ép. Đây có thể coi là nguyên tắc số một bởi không có nội dung liên quan đến các lĩnh vực STEM thì không thể gọi là giáo dục STEM. Nguyên tắc này nhằm đảm bảo mục tiêu rèn luyện kĩ năng STEM và vận dụng kiến thức tổng hợp vào giải quyết các vấn đề thực tiễn của người học. Khi học tập nội dung phần “Kính hiển vi – kính thiên văn” theo định hướng giáo dục STEM, HS không chỉ có cơ hội vận dụng kiến thức môn Vật lý mà còn có cơ hội vận dụng kiến thức các môn học liên quan khác thuộc lĩnh vực STEM giúp kiến thức lí thuyết được củng cố và khắc sâu, các yếu tố thực tiễn được nhận biết đầy đủ.

4.2.

Nội dung giáo dục STEM phải đảm bảo tính vừa sức đối với người học

143

FF IC IA L

Nguyên tắc này đòi hỏi trong quá trình xây dựng nội dung học tập GV phải tạo ra những thách thức nâng cao mức độ khó khăn trong học tập, tạo nên những mâu thuẫn trong nhận thức của HS và gợi nhu cầu giải quyết những mâu thuẫn, những thách thức đó.

Tính vừa sức ở đây không có nghĩa là sức HS đến đâu thì dạy đến đó, mà phải đề ra những khó khăn sao cho dưới sự hướng dẫn của người GV, người học bằng sự nỗ lực của mình và hợp tác với bạn học có thể giải quyết được vấn đề.

4.3.

Nội dung giáo dục STEM phải có ý nghĩa thực tiễn và phù hợp với cuộc sống và trải nghiệm của HS

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

Nguyên tắc này đòi hỏi trong quá trình xây dựng nội dung giáo dục STEM cần tinh giản những kiến thức mang tính hàn lâm, tăng cường kiến thức thực tiễn, tạo điều kiện để người học được trải nghiệm, khám phá tri thức. Cần nắm vững hệ thống tri thức thuộc lĩnh vực STEM và biểu hiện của nó trong cuộc sống hàng ngày. Để thực hiện nguyên tắc này cần phải: - Khi xây dựng chủ đề, kế hoạch dạy học cần lựa chọn những nội dung và những tri thức cơ bản thuộc lĩnh vực STEM, phù hợp với những điều kiện, với hoàn cảnh thực tiễn và trải nghiệm của HS. - Về nội dung dạy học phải làm cho người học nắm vững tri thức lí thuyết, thấy rõ nguồn gốc của những tri thức đó và vai trò của tri thức khoa học đối với thực tiễn.

Bảng 1. Nội dung cho chủ đề giáo dục STEM Chủ đề 1: Thu thập thông tin, tài liệu để tìm hiểu cấu tạo và công dụng của kính hiển vi và kính thiên văn, xây dựng công thức tính số bội giác.

Vật lí 11 Công nghệ/ kĩ thuật Toán học Nghiên cứu công dụng Sử dụng công nghệ TT Biết vận dụng kiến thức và cấu tạo của kính hiển để tìm kiếm thu thập để giải các bài toán cụ vi và kính thiên văn. thông tin cho nội dung thể như xác định số bội Tìm hiểu sự tạo ảnh qua kiến thức cần nghiên giác, vị trí ảnh, vật với kính hiển vi và kính cứu. thấu kính hiển vị. thiên văn.

Vẽ hình và dựng ảnh Xây dựng công thức xác của vật qua kính. định số bội giác của Tăng cường khả năng sử kính hiển vi và kính dụng thiết bị kĩ thuật. thiên văn.

Chủ đề 2: Trải nghiệm sử dụng kính hiển vi để quan sát các vật nhỏ. Chế tạo ống nhòm bằng các thấu kính mỏng có sẵn trong phòng thí nghiệm.

144

Toán học Biết tính toán xử lí số liệu chính xác để xây dựng bản vẽ kĩ thuật cho chính xác.

FF IC IA L

Công nghệ/kĩ thuật Biết cách lập sơ đồ hình vẽ kĩ thuật với các số liệu cụ thể để chế tạo ống nhòm.

O

Vật lí Nắm đước nguyên lí tạo ảnh qua kính để từ đó biết cách điều chỉnh kính hiển vi để quan sát vật.

Biết được cấu tạo của kính hiển vi dựa trên cơ sơ đó để chế tạo ống nhòm.

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

5. Đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh - Đánh giá định tính: Thông qua quan sát, ghi chép của GV trong quá trình tổ chức các hoạt động dạy học trải nghiệm.

- Đánh giá định lượng: Việc đánh giá được thực hiện thông qua các phiếu đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của HS và các sản phẩm của HS sau khi tham gia các hoạt động trải nghiệm.

Bảng 2. Tiêu chí đánh giá năng lực giải quyết vấn đề trong hoạt động dạy học trong chủ đề 1: Thu thập thông tin, tài liệu để tìm hiểu cấu tạo và công dụng của kính hiển vi và kính thiên văn, xây dựng công thức tính số bội giác.

Năng lực Tiêu chí đánh Mức độ thành phần giá Mức 1 Mức 2 Mức 3 Phát hiện và Phân tích được Chưa biết cách Phân tích được Phân tích được làm rõ vấn đề. cấu tạo, công phân tích, vẽ sơ cách tạo ảnh quá trình tạo dụng của kính đồ tạo ảnh qua qua kính. ảnh, vẽ được hiển vi và kính kính hiển vi và chi tiết sơ đồ thiên văn. Phân kính thiên văn. tạo ảnh và dựng tích được quá được qua kính. trình tạo ảnh qua kính.

Phát hiện và Chưa phát hiện Chưa phát hiện Phát hiện và nêu được các và chưa nêu đầy đủ vấn đề, nêu đầy đủ tình tình huống có được tình huống nêu vấn đề chưa huống có vấn đề vấn đề. có vấn đề. rõ ràng một cách logic.

145

Đề xuất các giải Chưa đưa ra pháp vẽ sơ đồ được giải pháp tạo ảnh và dựng nào. ảnh qua kính.

Đưa ra được quy trinh dựng ảnh nhưng vẫn chưa thực sự logic.

Biết thiết kế sơ đồ tạo ảnh và quy trình dựng ảnh nhưng làm chưa tốt quy trình giải quyết vấn đề Nêu được ưu, nhược điểm của các phương án thiết kế nhưng chưa rõ ràng, chưa có ý tưởng cải tiến.

U

ẠY

KÈ

M

Q

Nhận ra ưu, nhược điểm của các phương án thiết kế.

O

N

Ơ

Chưa thiết kế được sơ đồ tạo ảnh và quy trình dựng ảnh qua kính.

N

Thiết kế sơ đồ tạo ảnh và xây dựng quy trình dựng ảnh qua kính.

Chưa nêu được các ưu, nhược điểm của các phương án đề ra.

Xác định được đầy đủ các thông tin liên quan trực tiếp tới kính hiển vi và kính thiên văn và chứng minh được các thông tin đó. Đưa ra được quy trình dựng ảnh qua kính một cách logic và hợp lí nhất.

Biết xây dựng sơ đồ tạo ảnh, biết cách dựng ảnh theo phương án đã đề ra.

FF IC IA L

Xác định được một số thông tin liên quan đến kính hiển vi và kính thiên văn.

Y

Thực hiện và đánh giá giải pháp giải quyết vấn đề.

Chưa biết xác định và chưa hiểu các thông tin liên quan đến kính hiển vi và kính thiên văn

H

Đề xuất lựa Biết tìm hiểu chọn giải pháp các thông tin liên quan tới kính hiển vi, kính thiên văn

Nếu được các ưu nhược điểm của các phương án thiết kế sơ đồ tạo ảnh, quy trình dựng ảnh và có ý tưởng cải tiến.

D

Bảng 3: Tiêu chí đánh giá năng lực giải quyết vấn đề trong hoạt động dạy học nội dung “Kính hiển vi – kính thiên văn”.

Bảng 3: Năng lực Tiêu chi đánh Mức độ thành phần giá Mức 1 Mức 2 Mức 2

146

Chưa phát hiện được và chưa nêu được nhu cầu của việc chế tạo kính hiển vi, kính thiên văn.

Chưa nêu được các thông tin liên quan tới kính hiển vi và kính thiên văn,

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

Đề xuất lựa Trình bày được chọn giải các thông tin liên qua đến cấu pháp tạo và hoạt động của kính hiển vi và kính thiên văn Đề xuất giải Chưa đưa ra được Đưa ra được pháp chế tạo đề xuất nào. quy trình chế ống nhòm. tạo ống nhòm bằng các dụng cụ sẵn có trong phòng thí nghiệm.

Thực hiện và Chế tạo ống Chưa chế tạo Chế tạo được đánh giá giải nhòm theo được ống nhòm nhưng còn lúng pháp giải phương án đã đề theo phương án túng, thiếu quyết vấn đề. xuất. đã thiết kế. chính xác.

Nhận ra ưu Chưa nêu được Nêu được vài nhược điểm của ưu, nhược điểm ưu. nhược điểm phương án. của phương án của phương án thiết kế. thiết kế.

D

Biết phấn cấu tạo và động của hiển vi và thiên văn cách đầy đủ.

tích hoạt kính kính một

FF IC IA L

Phát hiện được nhu cầu cần thiết của kính hiển vi và kính thiên văn.

Biết phân tích cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của kính hiển vi và kính thiên văn nhưng chưa đầy đủ.

Phát hiện chưa đầy đủ, chưa rõ ràng về nhu cầu sử dụng kính hiển vi và kính thiên văn.

Nêu được các thông tin có liên quan nhưng chưa đầy đủ,

Phát hiện một cách đầy đủ, rõ ràng về nhu cầu

O

Chưa biết phân tích cấu tạo và hoạt động của kính hiển vi và kính thiên văn.

N

Phát hiện và Phân tích được làm rõ vấn đề cấu tạo và cách tạo ảnh qua kính.

Nêu được đầy đủ các thông tin liên quan đến cấu tạo và hoạt động của kính hiển vi và kính thiên văn. Đưa ra được quy trình chế tạo ống nhòm bằng các thiết bị sẵn có trong phòng thí nghiệm một cách rã ràng và logic.

Chế tạo được ống nhòm theo phương án đã dề xuất.

Nêu được chính xác ưu, nhược điểm của phương án thiết kế.

147

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF IC IA L

6. Đề xuất dạy học dự án nội dung bài “ kính hiển vi - kính thiên văn”.

Bước 1: Xây dựng ý tưởng dự án, quyết định chủ đề Mục đích của bước này là học sinh phải đề xuất ý tưởng thiết lập sơ đổ tạo ảnh, xây dựng quy trình dựng ảnh của một vật qua kính hiển vi và kính thiên văn. Đưa ra quy trình về chế tạo ống nhòm bằng dụng cụ sẵn có trong phòng thí nghiệm. Để đạt được mục đích nêu trên thì: * Về phía giáo viên: GV phải nắm vững, hiểu rõ cấu tạo và hoạt động của kính hiển vi và kính thiên văn và những ứng dụng của nó trong thực tiễn, phục vụ hữu ích cho đời sống con người cũng như trong kĩ thuật công nghiệp.

GV xác định nội dung phần kính hiển vi - kính thiên văn có nhiều ứng dụng của nó trong thực tiễn để giới thiệu, triển khai thành dự án và suy nghĩ về ý tưởng dự án: thiết kế các sơ đồ tạo ảnh, quy trình dựng ảnh và chế tạo ống nhòm.

GV sử dụng CNTT như máy chiếu, máy tính... để chiếu một số hình ảnh về kính hiển vi và kính thiên văn. * Về phía học sinh: HS quan sát hình ảnh trên máy chiếu mà GV đưa ra, thảo luận để thống nhất ý tưởng dự án.

Nếu không đạt được thỏa thuận, có thể dùng đến biện pháp bỏ phiếu sao cho dân chủ nhất, HS có thể bỏ phiếu kín cho 1,2 hoặc 3 lựa chọn.

Cuối cùng xác định mục tiêu của các dự án. Để phát triển năng lực giải quyết vấn đề của HS trong bước này GV cho HS hoạt động theo hình thức nhóm (mỗi nhóm 5 đến 10 HS) để thảo luận và hỗ trợ nhau. Các phương tiện hỗ trợ cho bước này có thể dùng như máy chiếu, hòm thư, phiếu…Dưới sự hướng dẫn của GV, các em sẽ tư duy, nhận thức được những vấn đề liên quan đến kiến thức của phần “Kính hiển vi – kính thiên văn”. Sau khi tiến hành cho học sinh xây dựng ý tưởng dự án, học sinh đưa ra được dự án về (Thiết kế quy trình dựng ảnh qua kính, chế tạo ống nhòm…), và lựa chọn hai dự án tốt nhất. Cụ thể về hai dự án thành phần như sau: Dự án 1: Tìm hiểu cấu tạo hoạt động của kính hiển vi và kính thiên văn, xây dựng, thiết kế sơ đồ tạo ảnh, quy trình dựng ảnh qua kính hiển vi – kính thiên văn. a. Mục tiêu dự án: * Về kiến thức: - Nắm được cấu tạo của kính hiển vi và kính thiên văn.

- Nắm được quá trình tạo ảnh qua kính hiển vi và kính thiên văn.

- Xây dựng được công thức xác định số bội giác của kính. * Về kỹ năng

148

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF IC IA L

- Vẽ được ảnh của một vật qua kính hiển vi và kính thiên văn.

- Giải được các bài toán liên qua đến kính hiển vi và kính thiên văn.

- Phát triển năng lực giải quyết vấn đề.

- Phát triển kĩ năng trình bày trước đám đông, kĩ năng hoạt động nhóm, kĩ năng thiết kế bài thuyết trình bằng Powerpoint. * Thái độ Tích cực trong quá trình thực hiện cũng như trình bày sản phẩm dự án; Say mê tìm tòi, nghiên cứu khoa học; Tích cực trong hoạt động nhóm, trong quá trình thảo luận đóng góp ý kiến; Có ý thức tập thể, trách nhiệm cao; Công bằng, khách quan trong đánh giá và tự đánh giá. b. Bộ câu hỏi định hướng Câu hỏi khái quát: Kính hiển vị và kính thiên văn có vai tro như thế nào đối với đời sống và sàn xuất của con người.

Câu hỏi bài học: Kính hiển vi và kính thiên văn được sử dụng trong các lĩnh vực nào trong đời sống, sản xuất.

Câu hỏi nội dung: Từ cách dựng ảnh qua thấu kính các em hãy dựng ảnh của một vật qua kính hiển vi và kính thiên văn ( ảnh qua kính L1 coi là vật đối với kính L2).

Từ công thức tổng quát xác định số bội giác (đã học ở kính lúp) các em hãy xây dựng công thức xác định số bội giác của kính hiển vi và kính thiên văn khi ngắm chừng ở vô cực. a. Nguồn tài liệu hỗ trợ Trong quá trình thực hiện dự án, GV cần giới thiệu cho HS nguồn tài liệu hỗ trợ, giúp HS tìm kiếm, thu thập thông tin cần thiết cho dự án. Nguồn tài liệu bao gồm: Nguồn tài liệu hỗ trợ về kiến thức - SGK vật lí lớp 11; - Một số website: http://thuvienvatly.com; http://www.vatlysupham.com; http://www.vatlyvietnam.org; http://www.khoahocvui.com Nguồn công nghệ trong lớp học Máy vi tính có kết nối Internet; Máy vi tính cài sẵn phần mềm Microsoft Word, Microsoft Powerpoint Máy chiếu.

149

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF IC IA L

Dự án 2: Chế tạo ống nhòm a. Mục tiêu dự án * Về kiến thức - Nêu được công dụng của ống nhòm ( tương tự như kính thiên văn).

- Trình bày được cấu tạo và nguyên lí hoạt động của ống nhòm ( giống kính thiên văn).

- Vận dụng kiến thức của nội dung kính thiên văn để chế tạo ống nhòm.

- Nêu được ứng dụng của ống nhòm. * Về kĩ năng - Kĩ năng đọc SGK, lập đề cương khoa học; - Kĩ năng thu thập và xử lí thông tin, cụ thể là kĩ năng phân tích, đánh giá, tổng hợp thông tin… từ nhiều nguồn khác nhau để giải quyết nhiệm vụ đặt ra; - Kĩ năng sơ đồ hóa kiến thức; - Phát triển năng lực giải quyết các vấn đề; - Kĩ năng chế tạo thiết bị, máy móc; - Kĩ năng liên hệ, vận dụng kiến thức vào thực tiễn; - Phát triển kĩ năng trình bày trước đám đông, kĩ năng hoạt động nhóm, kĩ năng thiết kế bài thuyết trình bằng Powerpoint, * Về thái độ - Tích cực trong quá trình thực hiện cũng như trình bày sản phẩm dự án; - Say mê tìm tòi, nghiên cứu khoa học; - Tích cực trong hoạt động nhóm, trong quá trình thảo luận đóng góp ý kiến; - Có ý thức tập thể, trách nhiệm cao; - Công bằng, khách quan trong đánh giá và tự đánh giá. * Câu hỏi khái quát: Ống nhòm có tác dụng như thế nào trong việc bổ trợ quan sát cho mắt? * Câu hỏi bài học: ống nhòm được sử dụng trong các lĩnh vực nào? * Câu hỏi nội dung: - Thế nào là ống nhòm?

- Trình bày cấu tạo và nguyên lí hoạt động của ổng nhòm?

- Nguyên liệu để chế tạo ống nhòm có gây tác động xấu đến con người và môi trường không?

Bước 2. Xây dựng kế hoạch thực hiện dự án Mục đích của bước này là học sinh xây dựng được đề cương cũng như kế hoạch cho việc thực hiện hai dự án thành phần đã nêu. Để đạt được mục đích nêu trên thì: * Về phía giáo viên:

150

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF IC IA L

Tổ chức lớp hoạt động theo nhóm, phân lớp thành 4 nhóm dựa trên sự đồng đều về tỉ lệ nam, nữ, học lực, khả năng ứng dụng công nghệ thông tin và địa bàn phân bố của HS trong mỗi nhóm, tạo điều kiện tốt nhất cho HS tổ chức dự án. Yêu cầu mỗi nhóm đặt tên và phân vai cho từng thành viên trong nhóm gồm: trưởng nhóm, thư kí, kĩ thuật viên, báo cáo viên, thiết kế viên,…

Sau khi phân chia HS thành 4 nhóm nhỏ, GV tiến hành cho các nhóm thảo luận. Sử dụng bộ câu hỏi định hướng để triển khai bài tập cho HS trong từng dự án.

Cung cấp các tài liệu (các trang web, sách báo, phần mềm tin học...) liên quan đến việc thiết kế, chế tạo và sử dụng ống nhòm.

Hướng dẫn HS cách thức để xây dựng kế hoạch thực hiện dự án. * Về phía học sinh: Mỗi nhóm đề cử: trưởng nhóm, thư kí, kĩ thuật viên, báo cáo viên, thiết kế viên,…

Các nhóm ghi lại số điện thoại của giáo viên để liên lạc khi gặp khó khăn cần trao đổi với giáo viên.

Các nhóm “Xây dựng kế hoạch thực hiện dự án”: Đối với dự án 1: Tìm hiểu cấu tạo hoạt động của kính hiển vi và kính thiên văn, xây dựng, thiết kế sơ đồ tạo ảnh, quy trình dựng ảnh qua kính hiển vi – kính thiên văn.

Thứ Công việc Thời Thành viên tự gian 1 Tìm hiểu cấu tạo và công dụng của kính hiển vi 1 tuần 1…………. và kính thiên văn.

2…………..

Nêu được công dụng của kính hiển vi và kính 3…………. thiên văn. ………..

Nêu được cấu tạo và hoạt động của kính hiển vi và kính thiên văn.

2 Lập sơ đồ tạo ảnh và xây dựng quy trinh (các 1 tuần 1…………. bước) dạng ảnh của một vật qua kính hiển vi và 2………….. kính thiên văn.

3………….

- Lập được sơ đồ tạo ảnh. ………..

- Xây dựng được quy trình dựng ảnh của một vật qua kính hiển vi và kính thiên văn và dựng được ảnh của chúng 3 Thiết lập công thức xác định hệ số bội giác của 1 tuần 1…………. kính hiển vi và kính thiên văn.

2…………..

- Dựa vào công thức tổng quát xác 3………….

151

4

………..

FF IC IA L

định hệ số bội giác và dựa vào hình vẽ sự tạo ảnh qua kính hiển vi và kính thiên văn, học sinh xây dựng được công thức xác định hệ số bội giác của kính khi nghắm chừng ở vô cực.

Làm bài báo cáo kết quả hoạt động và giới thiệu sản phẩm của nhóm

1………….

2………….. ………..

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

Đối với dự án 2: Chế tạo ống nhòm bằng các dụng cụ sẵn có trong phòng thí nghiệm.

Thứ tự Công việc Thời gian Tên thành viên 1 Nghiên cứu kiến thức về cấu tạo ống nhòm, kính 1 tuần 1…………… thiên văn.

2……………

Nghiên cứu về nguyên lí hoạt động của ống ………. nhòm, sự tạo ảnh bởi ống nhòm.

Tìm hiểu và đưa ra cách thiết kế chế tạo ống nhòm.

2 Thu thập thông tin tìm kiếm nguyên liệu và chế 1 tuần 1…………… tạo một ống nhòm.

2……………

Nêu được các ứng dụng của ống nhòm trong đời ………. sống.

3 Làm báo cáo kết quả hoạt động, giới thiệu sản 1 tuần 1…………… phẩm của nhóm bằng bài trình diễn đa phương 2…………… tiện. ……….

Trong bài này, giáo viên sẽ tác động để học sinh phát trể năng lực giải quyết vấn đề bằng cách tổ chức lớp học theo nhóm để các em có thể thảo luận và hỗ trợ nhau.

Cho học sinh sử dụng phiếu học tập, tranh ảnh, máy tính… để các nhóm lập kế hoạch thực hiện nhiệm vụ học tập của nhóm.

Bước 3: Thực hiện dự án Mục đích của bước này là học sinh làm việc theo kế hoạch nêu trên để tạo ra sản phẩm. Để đạt được mục đích nêu trên thì: * Về phía giáo viên - Hướng dẫn học sinh thực hiện sáu giai đoạn để thiết kế một số mạch điện và chế tạo ống nhòm.

152

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF IC IA L

- GV tác động các biện pháp để phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho HS như quan sát, theo dõi, đôn đốc, nhắc nhở các nhóm, có hình thức tuyên dương cũng như phê bình các nhóm kịp thời, giúp các nhóm hoàn thành đúng tiến độ dự án.

- Trong quá trình thực hiện, GV sẽ tổ chức cho HS một buổi thảo luận. Trình bày bản báo cáo bước đầu về sản phẩm là bài trình diễn đa phương tiện để các nhóm cùng trao đổi, góp ý lẫn nhau và từ đó có thể khắc phục những sai lầm, thiếu sót trong quá trình thực hiện dự án.

- Cuối cùng GV cung cấp cho HS các tiêu chí đánh giá sản phẩm dự án khi thực hiện dự án để khi thực hiện dự án HS tạo ra sản phẩm đúng với các tiêu chí này. * Về phía học sinh: Các thành viên thực hiện công việc theo kế hoạch và nhiệm vụ đã đề ra cho nhóm và cá nhân để tạo ra sản phẩm dự án theo sáu giai đoạn sau: Giai đoạn 1: Xác định rõ những đại lượng, quá trình Vật lý sẽ phải sử dụng * Đối với dự án 1: GV hướng dẫn HS tìm hiểu về thấu kính, kính lúp.

- Biểu thức tức thời của cường độ dòng điện và hiệu điện thế. Từ đó nhận xét về độ lệch pha giữa chúng. Xác định vị trí ảnh, vật qua thấu kính.

- Biểu thức xác định hệ số bội giác tổng quát. * Đối với dự án 2: GV hướng dẫn HS tìm hiểu về các dụng cụ quang học bổ trợ cho mắt. + Khái niêm, công dụng của kính hiển vi và kính thiên văn. + Cấu tạo và nguyên lí hoạt động của kính hiển vi và kính thiên văn. + Ứng dụng của kính hiển vi và kính thiên văn trong kĩ thuật và đời sống của con người.

Giai đoạn 2: Đưa ra nhiệm vụ thiết kế có chức năng xác định.

HS thảo luận nhóm đưa ra nhiệm vụ thiết kế lập sơ đồ tạo ảnh và quy trình dựng ảnh qua kính hiển vi và kính thiên văn, lập kế hoạch chế tạo ống nhòm.

Giai đoạn 3: Đưa ra phương án thiết kế sản phẩm thiết bị. Đối với dự án 1: HS cùng nhau thảo luận - Đưa ra phương án lập sơ đồ tạo ảnh và phương án để dựng ảnh của một vật qua kính hiển vi và kính thiên văn.

- Đưa ra phương án thực hiện nhiêm vụ và lựa chọn phương án tối ưu. Đối với dự án 2: HS cùng nhau thảo luận: Đưa ra phương án thiết kế ống nhòm và cấu tạo ống nhòm và nguyên lí hoạt động của chúng. + Thiết kế thân ống nhòm.

153

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF IC IA L

+ Thiết kế vật kính và thị kính của ống nhòm. + Thiết kế bộ điều chỉnh.

Giai đoạn 4: Đưa ra mô hình tương ứng với phương án thiết kế. * Đối với dự án 1: - Các nhóm đưa ra mô hình vật chất tương ứng với phương án thiết kế đã chọn cho mô hình vận hành để sơ bộ kiểm tra tính hợp lí của phương án thiết kế. Tìm những sai sót (nếu có) làm cơ sở hoàn thiện cho mô hình. * Đối với dự án 2: - Các nhóm HS đưa ra mô hình ống nhòm tương ứng với phương án thiết kế đã chọn và cho mô hình vận hành để sơ bộ kiểm tra tính hợp lí của phương án thiết kế. Tìm những sai sót (nếu có) làm cơ sở hoàn thiện cho mô hình.

Giai đoạn 5: Dựa trên mẫu thiết kế lắp ráp, sử dụng thiết bị thật.

D

Giai đoạn 6: Bổ sung, hoàn thiện mô hình về phương diện kỹ thuật.

- Dưới sự góp ý và nhận xét của GV, các nhóm HS bổ sung, hoàn thiện các mạch điện và MPĐMP về phương diện kĩ thuật sao cho phù hợp với thực tiễn.

- Các nhóm làm bài báo cáo để giới thiệu về sản phẩm của dự án.

Trong giai đoạn này, các nhóm HS tự lực thực hiện nhiệm vụ đuợc giao theo kế hoạch đã xây dựng; lập kế hoạch làm việc; lập kế hoạch thời gian; thỏa thuận về quy tắc làm việc

154

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF IC IA L

giữa các thành viên trong nhóm. Các nhóm sẽ làm việc theo nhóm ở nhà, tự trao đổi và thảo luận, các thành viên thực hiện công việc theo kế hoạch và nhiệm vụ đã đề ra cho nhóm và cá nhân để hoàn thành dự án.

Bước 4. Giới thiệu sản phẩm dự án Mục đích của bước này là HS giới thiệu và công bố sản phẩm. Để đạt được mục đích nêu trên thì: * Về phía giáo viên: GV kết hợp với tổ bộ môn tổ chức buổi trải nghiệm và GV trong tổ đóng vai trò là giám khảo, theo dõi các nhóm tiến hành và trình bày sản phẩm. *Về phía học sinh: Từng nhóm tiến hành hoàn thiện sản phẩm và công bố sản phẩm thông qua bài thuyết trình, thư kí nhóm phải ghi chép những ý kiến nhận xét, đánh giá của nhóm theo các tiêu chí trong thang điểm.

Bài báo cáo phải nêu được các điểm chính: Với dự án 1: Tìm hiểu cấu tạo hoạt động của kính hiển vi và kính thiên văn, xây dựng, thiết kế sơ đồ tạo ảnh, quy trình dựng ảnh qua kính hiển vi – kính thiên văn.

- Vẽ được sơ đồ tảo ảnh và dựng được ảnh qua kính, xây dựng được công thức xác định số bội giác của kính.

- Sử dụng phần mềm hoặc để thực hiện nhiệm vụ.

- Xác định được số bội giác của kính.

Với dự án 2: Chế tạo ống nhòm - Chỉ ra được cấu tạo của ống nhòm.

- Chỉ ra được cấu tạo và hoạt động của ống nhòm.

- Các ứng dụng của ống nhòm.

Bước 5. Đánh giá việc thực hiện dự án Mục đích của bước này là GV và HS đánh giá kết quả của việc thực hiện hai dự án từ đó rút ra kinh nghiệm. Để đạt được mục đích nêu trên thì: Về phía giáo viên Nhiệm vụ của GV trong giai đoạn này sẽ bao gồm những nhiệm vụ cụ thể sau: Tóm tắt lại một cách cơ bản kiến thức về kính hiển vi, kính thiên văn, ống nhòm, khẳng định khảo sát kính thiên văn, kính hiển vi, chế tạo ống nhòm là một dự án STEM. Nhận xét, đánh giá, cho điểm từng nhóm một cách chính xác và công bằng; - Giải đáp những ý kiến HS về những nhận xét, đánh giá của các nhóm, của GV hoặc trình bày những thắc mắc về kiến thức vừa học; - Tổng kết điểm của các nhóm, khen thưởng các nhóm, cá nhân hoàn thành tốt dự án đồng thời phê bình các nhóm và cá nhân chưa hoàn thành dự án hoặc nhiệm vụ được giao;

155

Tổng kết dự án và tổng kết buổi học: Qua DHDA tìm hiểu cấu tạo và hoạt động của kính hiển vi và kính thiên văn học sinh nắm được cấu tạo, nguyên lí hoạt động, dựng được ảnh qua kính và biết cách sử dụng kính hiển vi.

Qua DHDA chế tạo ống nhòm các em biết được nguyên tắc hoạt động của ống nhòm, ứng dụng của ống nhòm và nó được chế tạo theo con đường nào...

Về phía học sinh - Sau khi báo cáo sản phẩm dự án, HS vừa tiếp tục hoạt động theo nhóm, vừa hoạt động cá nhân tức là các em cùng nhóm mình nhận xét, đánh giá các nhóm khác theo bảng đánh giá và bản thân tự rút ra bài học và kinh nghiệm cho chính mình.

Lịch làm việc cụ thể Thời điểm Tên công việc Buổi 1: - Giáo viên nêu mục đích, yêu cầu của hoạt động học và thực Thời gian hiện.

60 phút + Phần thứ nhất tìm hiểu về kiến thức trọng tâm của kính hiển vi và kính thiên văn. + Phần thứ 2 là thiết lập sơ đồ tạo ảnh và cách tạo dựng ảnh qua kính hiển vi và kính thiên văn. Thiết kế chế tạo ống nhòm.

- Giới thiệu với học sinh về hình thức tổ chức dự án dạy học.

- Chia nhóm và hướng dẫn cách làm việc của các nhóm.

- Giao nhiệm vụ cho các nhóm, đặt vấn đề yêu cầu hoc sinh thảo luận hướng nghiên cứu.

- Hướng dẫn học sinh xây dựng kế hoạch của dự án.

Sau khi giao nhiệm vụ cho các nhóm, giáo viên yêu cầu các em về nhà suy nghĩ và thực hiện (thời gian 1 tuần). Giáo viên lên lịch trao đổi thảo luận các nhóm.

Buổi 2: Giáo - Học sinh trình bày đề cương: Bài trình diễn đa phương tiện viên hướng dẫn của các nhóm. Các nhóm thảo luận, đánh giá và rút ra kính từng nhóm thảo nghiệm. luận. trình bày - Nếu nhóm nào chưa nghĩ ra phương án hoặc phương án đề cương. không khả thi thì giáo viên giúp đỡ theo các mức độ khác nhau, Thời gian 60 yêu cầu học sinh từ cao xuống thấp bằng cách giao các nhiệm vụ phút cụ thể hơn để các nhóm tiếp tục suy nghĩ và tìm cách giải quyết.

- Giáo viên là người tổ chức, điều khiển học sinh trong nhóm thảo luận để tìm cách giải quyết vấn đề giáo viên nêu ra. Qua đó các em thiết kế được các phương án chế tạo sản phẩm, xác định

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF IC IA L

-

156

FF IC IA L

O

- Học sinh trình bày: Trình bày đa phương diện sản phẩm của các nhóm.

- Các nhóm thảo luận và góp ý.

- Giáo viên đánh giá, nhận xét, củng cố và tổng kết.

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

Buổi 3: Các nhóm thực hiện nhiệm vụ Buổi 4: Trình bày sản phẩm và đánh giá

được các vật liệu cần thiết để chế tạo thiết bị.

- Kết thức buổi làm việc các nhóm phải xác định được nhiệm vụ của nhóm mình và phân công việc cho từng thành viên trong nhóm.

Cho học sinh thảo luận và kiểm tra lại các dụng cụ đã được phân công và cách thực hiện nhiệm vụ.

157

N

O

FF IC IA L

HỈNH ẢNH QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO ỐNG NHÒM

DỤNG CỤ CHẾ TẠO SẢN PHẨM

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

VẬT KÍNH

ỐNG KÍNH

THỊ KÍNH

N

O

FF IC IA L

158

Ơ

SẢN PHẨM HOÀN CHỈNH

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Đánh giá Sau khi nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn về dạy học STEM theo hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề cũng như nghiên cứu chương trình Vật lý 11 nội dung “kính hiển vi – kính thiên văn” tôi đã đề xuất tiến trình dạy học STEM một số nội dung “kính hiển vi – kính thiên văn”. Cụ thể kết quả thể hiện trong chương này là: - Phân tích phần “kính hiển vi – kính thiên văn” Vật lý 11 dưới góc độ STEM - Đặc điểm phần “kính hiển vi – kính thiên văn” Vật lý 11.

- Mối quan hệ giữa mục tiêu, chương trình, nội dung phần “kính hiển vi – kính thiên văn” Vật lý 11 với mục tiêu, nội dung giáo dục STEM. - Xây dựng nội dung học tập phần “kính hiển vi – kính thiên văn” Vật lý 11 theo định hướng giáo dục STEM. - Đánh giá năng lực giải quyết vấn đề cho HS - Đề xuất tiến trình dạy học dự án một số kiến thức phần “kính hiển vi – kính thiên văn” Vật lý 11.

D

Kết luận chương 2 Từ việc phân tích mục tiêu phát triển năng lực kĩ thuật và nội dung chương trình môn Vật lí 11 chúng tôi thấy hoàn toàn phù hợp với mục tiêu của giáo dục Stem. Bản thân môn Vật lí 11 đã mang tính tích hợp, định hướng hành động. Vì vậy đây là cơ sở cho việc đề xuất phát triển năng lực dạy học STEM trong môn Vật lí 11 trường chúng tôi nói riêng và các trường bạn nói chung. Trên cơ sở lí thuyết đã nghiên cứu ở chương 1 và phân tích cụ

159

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF IC IA L

thể nội dung chương trình và đặc điểm Vật lí 11 chúng tôi đã đề xuất một quy trình thiết kế bài dạy môn Vật lí nhằm phát triển năng lực kĩ thuật dựa theo mô hình giáo dục STEM và đưa ra ví dụ minh họa cách làm này.

KẾT LUẬN Đề tài nghiên cứu của tác giả đã thực hiện đúng mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu đặt ra, đề tài đã thực hiện được các nhiệm vụ sau: - Nghiên cứu tổng quan các công trình về phát triển năng lực kĩ thuật dựa theo mô hình giáo dục STEM. Nghiên cứu này cho thấy đã có một số công trình nghiên cứu về giáo dục STEM ở trong nước cũng như trên thế giới nhưng chưa thấy có nghiên cứu cụ thể nào về dạy học Vật lí 11 dựa theo mô hình giáo dục STEM. - Làm rõ cơ sở lí luận về một số khái niệm cơ bản như: STEM, giáo dục STEM… - Bước đầu phân tích làm rõ cơ sở lí luận về giáo dục STEM, nội hàm của giáo dục STEM là sự tích hợp giữa các lĩnh vực khoa học, kĩ thuật, công nghệ, toán học gắn với thực tiễn.

Vật lí 11 rất phù hợp với giáo dục STEM. - Đề tài cũng đã phân tích rõ đặc điểm của môn Vật lí 11 bậc THPT và quả trình dạy học Vật lí 11 ở trường THPT nói chung và đối với trường THPT Trần Nhân Tông nói riêng.

Mối quan hệ, sự tương đồng dạy học Vật lí 11 với giáo dục STEM. - Từ cơ sở lí thuyết và thực tiễn tác giả đã đề xuất một quy trình thiết kế bài dạy Vật lí 11 theo mô hình giáo dục STEM một cách có hệ thống.

- Tiến hành kiểm nghiệm và đánh giá kết quả nghiên cứu bước đầu cho thấy tính khả thi của đề tài.

III. HIỆU QUẢ CỦA SÁNG KIẾN MANG LẠI 1. Đã làm rõ một số khái niệm về năng lực phát triển, mô hình giáo dục STEM 2. Sáng kiến đã mang lại một cái nhìn tổng quan về dạy học Vật lí 11 dựa trên mô hình giáo dục STEM ở trường THPT Trần Nhân Tông.

3. Kết quả sáng kiến mang lại trong năm 2020 trong cuộc thi STKHKT và Ngày hội STEM học sinh khối 11 trường THPT Trần Nhân Tông tham gia dự thi 02 dự án STEM được công nhận xuất sắc, xếp thứ 3 và thứ 18 trên 73 dự án của cả tỉnh Nam Định.

IV. CAM KẾT KHÔNG SAO CHÉP HOẶC VI PHẠM BẢN QUYỀN Chúng tôi cam kết không sao chép hoặc vi phạm bản quyền của ai, đây là công trình nghiên cứu của riêng chúng tôi. Nếu sai chúng tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm.

160

FF IC IA L

TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Lương Duyên Bình (Tổng chủ biên), ( 2007) Sách giáo khoa vật lí 11, NXB Giáo dục Việt Nam. 2. Đỗ Thị Bích Liên – Phạm Thị Ngọc Thắng, ( 2007), Sách giáo viên vật lí 11, NXB Giáo dục Việt Nam. 3. Nguyễn Lăng Bình ( Chủ biên), (2017), Một số phương pháp và kĩ thuật dạy học tích cực, NXB ĐH Sư phạm Hà Nội.

4. Bộ Giáo dục và Đào tạo,(2018), Định hướng giáo dục STEM trong trường trung học phổ thông.

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

N

H

Ơ

CƠ QUAN ĐƠN VỊ ÁP DỤNG SÁNG KIẾN (xác nhận) ............................................................................. .............................................................

(Ký tên, đóng dấu)

O

5. Bộ Giáo dục và Đào tạo, (2019), Tài liệu tập huấn “ Xây dựng và thực hiện các chủ đề giáo dục STEM trong trường trung học phổ thông”.

TÁC GIẢ SÁNG KIẾN (Ký tên) Nguyễn Văn Nam Đinh Công Tiến Vũ Thị Hồng Thắm