DẠY HỌC CHỦ ĐỀ TÍCH HỢP STEM “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

vectorstock.com/10212086

Ths Nguyễn Thanh Tú eBook Collection

TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ TÍCH HỢP STEM “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ THỰC TIỄN CHO HỌC SINH Ở TRƯỜNG THPT 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

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM –––––––––––––––––––––

NGUYỄN ĐỨC HUỲNH

TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ TÍCH HỢP STEM “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ THỰC TIỄN CHO HỌC SINH Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG Ngành: Lí luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lí Mã số: 8.14.01.11

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn: PGS.TS NGUYỄN VĂN BIÊN

THÁI NGUYÊN - 2019 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận văn này là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi. Số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này hoàn toàn trung thực và chưa từng được công bố, sử dụng trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào.

Thái Nguyên, tháng 4 năm 2019 Tác giả

Nguyễn Đức Huỳnh

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới PGS.TS Nguyễn Văn Biên đã tận tình hướng dẫn và chỉ bảo tôi trong suốt thời gian học tập và quá trình làm luận văn.

Tôi xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên, Khoa Vật lí và Phòng Đào tạo (Sau đại học) của trường đã tạo mọi điều kiện cho tôi hoàn thành luận văn này.

Tôi xin chân thành cảm ơn tới các thầy giáo, cô giáo thuộc tổ bộ môn Phương pháp giảng dạy khoa Vật lí Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu làm luận văn.

Tôi chân thành cảm ơn các thầy cô giáo giảng dạy bộ môn Vật lí của các trường THPT Sông Công của tỉnh Thái Nguyên đã tạo điều kiện cho tôi thực nghiệm sư phạm và hoàn thành luận văn này.

Luận văn này được hoàn thành tại Trường Đại học Sư Phạm - Đại học Thái Nguyên.

Thái Nguyên, tháng 4 năm 2019 Tác giả

Nguyễn Đức Huỳnh

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

MỤC LỤC Lời cam đoan .................................................................................................................. i Lời cảm ơn .....................................................................................................................ii Mục lục ........................................................................................................................ iii Danh mục các kí hiệu viết tắt ....................................................................................... iv Danh mục các bảng ........................................................................................................ v Danh mục các hình ....................................................................................................... vi MỞ ĐẦU .......................................................................................................................1 1. Lý do chọn đề tài .......................................................................................................1 2. Mục đích nghiên cứu của đề tài .................................................................................2 3. Giả thuyết khoa học của đề tài ...................................................................................2 4. Đối tượng nghiên cứu của đề tài ................................................................................2 5. Phạm vi nghiên cứu của đề tài ...................................................................................2 6. Nhiệm vụ nghiên cứu .................................................................................................2 7. Phương pháp nghiên cứu ...........................................................................................2 8.Đóng góp của đề tài ....................................................................................................3 9. Cấu trúc của luận văn.................................................................................................3 Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ DẠY HỌC TÍCH HỢP STEM NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC TIỄN CỦA HỌC SINH THPT ............................................................................................................... 4 1.1. Dạy học theo định hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn cho học sinh ..........................................................................................................................4 1.1.1. Năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn là gì? .........................................................4 1.1.2. Các cấp độ của năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn ...........................................5 1.1.3. Cấu trúc của năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn ...............................................5 1.1.4. Quá trình hình thành và phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn .............8 1.1.5. Kiểm tra, đánh giá sự phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn ................9 1.2. Dạy học tích hợp STEM .......................................................................................13 1.2.1. Tích hợp STEM là gì ? ......................................................................................13 1.2.2. Tại sao giáo dục STEM lại quan trọng? ............................................................ 14 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

1.2.3. Tại sao phải dạy học tích hợp STEM? ............................................................... 15 1.2.4. Thực trạng của dạy học tích hợp STEM trong thế kỉ 21 ...................................15 1.2.5. Quy trình xây dựng và tổ chức dạy học STEM .................................................16 1.3. Tìm hiểu thực tế dạy học tích hợp STEM và thực trạng dạy học STEM tại trường THPT Sông Công ............................................................................................. 21 1.3.1. Mục đích điều tra ............................................................................................... 21 1.3.2. Phương pháp điều tra .........................................................................................21 1.3.3. Kết quả điều tra ..................................................................................................21 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 ............................................................................................ 25 Chương 2: XÂY DỰNG HOẠT ĐỘNG CHỦ ĐỀ TÍCH HỢP STEM “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ THỰC TIỄN CHO HỌC SINH Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG ...................................................................................................26 2.1. Mục tiêu ................................................................................................................26 2.1.1. Kiến thức............................................................................................................26 2.1.2. Năng lực .............................................................................................................28 2.2. Xác định các nội dung trọng tâm trong chủ đề .....................................................29 2.2.1. Kiến thức nền tảng của chủ đề ...........................................................................29 2.3. Xây dựng các hoạt động .......................................................................................30 2.3.1. Giới thiệu cấu trúc chủ đề ..................................................................................30 2.3.2. Bảng tổng hợp các hoạt động được xây dựng trong chủ đề .............................. 31 2.3.3. Xây dựng các hoạt động ....................................................................................34 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 ............................................................................................ 55 Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM .................................................................55 3.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm .....................................................................56 3.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm ...........................................................................56 3.3. Đối tượng thực nghiệm sư phạm ..........................................................................57 3.4. Phương pháp thực nghiệm sư phạm .....................................................................57 3.5. Thời gian thực nghiệm .......................................................................................... 57 3.6. Các bước tiến hành ............................................................................................... 57 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

3.7. Kết quả thực nghiệm ............................................................................................. 59 3.7.1. Lớp 10A2 ...........................................................................................................59 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 ............................................................................................ 77 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................................79 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................80 PHỤ LỤC

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT Viết tắt

STT

Viết đầy đủ

1

GQVĐ

Giải quyết vấn đề

2

GQVĐTT

Giải quyết vấn đề thực tiễn

3

GV

Giáo viên

4

HS

Học sinh

5

NL

Năng lực

6

NLGQVĐTT

Năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn

7

NV

Nhiệm vụ

8

THCS

Trung học cơ sở

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Cấu trúc năng lực GQVĐTT .........................................................................5 Bảng 1.2. Các mức độ của năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn ...................................5 Bảng 1.3. Hợp phần và thành tố năng lực giải quyết vấn đề .........................................6 Bảng 1.4. Thành tố năng lực, chỉ số hành vi và tiêu chí chất lượng của năng lực GQVĐTT ....................................................................................................6 Bảng 1.5. Mức độ tham gia các hoạt động của HS trong giờ học Vật lí .....................21 Bảng 1.6. Mức độ sử dụng các PPDH truyền thống và dạy học theo định hướng tích hợp STEM của các GV ......................................................................22 Bảng 3.1. Kế hoạch giảng dạy chi tiết tại lớp 10A1 ....................................................58

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 3.1. Một số hình ảnh học sinh hoạt động nhóm khi tham gia vào hoạt động học tập.......................................................................................................60 Hình 3.2. Hình ảnh của một số phiếu học tập .............................................................. 62 Hình 3.2a và 3.2b. Hình ảnh chế tạo tên lửa nước của các nhóm học sinh .................62 Hình 3.2c và 3.2d. Hình ảnh chế tạo cọn nước của các nhóm học sinh ......................63 Hình 3.2e và 3.2f. Hình ảnh chế tạo mô hình đường đua và xe của các nhóm học sinh .....................................................................................................63 Hình 3.2g và 3.2h. Hình ảnh chế tạo mô hình đường đua và xe của các nhóm học sinh .....................................................................................................63 Hình 3.3a. Một số sản phẩm tên lửa nước của học sinh sau khi hoạt động dự án 1 ....64 Hình 3.3b. Một số sản phẩm chế tạo cọn nước sau khi thực hiện dự án 2 ..................64 Hình 3.3c. Sản phẩm mô hình đường đua sau khi thực hiện xong dự án 3 .................65 Hình 3.3 d. Mô hình cọn nước gắn hệ thống phát điện tự chế. ...................................66 Hình 3.3 e. Hệ thống phát điện được làm bằng dây đồng cuốn quanh một ống giấy và thiết kế cho nam châm quay phía trong. ..............................................66 Hình 3.3f. Hoạt động của hệ thống phát điện tự chế làm sáng đèn ............................ 66 Hình 3.3.g. Hình ảnh điện áp đo được trên hệ thống phát điện khi cho nước chạy qua ....66

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Thế kỉ XXI, với sự bùng nổ mạnh mẽ của công nghệ và khoa học, xã hội đứng trước một thách thức lớn về nhiều mặt đặc biệt là giáo dục. Mục tiêu của giáo dục không chỉ là truyền thụ kiến thức một cách đơn thuần truyền thống mà cao hơn cả là mục tiêu bồi dưỡng phát triển năng lực đặt vấn đề, giải quyết vấn đề, tìm kiếm thông tin, thu thập, xử lí số liệu, năng lực hợp tác, năng lực sáng tạo,…để khám phá những tri thức mới, phương pháp mới, vấn đề mới, cách giải quyết mới.

Trước tình hình đó, nghị quyết Hội nghị Trung ương 8 khóa XI về đổi mới căn bản toàn diện giáo dục và đào tạo xác định mục tiêu cụ thể đối với giáo dục phổ thông: “tập trung phát triển trí tuệ, thể chất, hình thành phẩm chất, năng lực công dân, phát hiện và bồi dưỡng năng khiếu, định hướng nghề nghiệp cho học sinh. Nâng cao chất lượng giáo dục toàn diện, chú trọng giáo dục lý tưởng, truyền thống, đạo đức, lối sống, ngoại ngữ, tin học, năng lực và kỹ năng thực hành, vận dụng kiến thức vào thực tiễn.

Phát triển khả năng sáng tạo, tự học, khuyến khích học tập suốt đời”. Để đạt được mục tiêu đó, giáo dục cần có những điều chỉnh cả về nội dung chương trình cũng như phương pháp tổ chức dạy học, điều này được thể hiện rõ rệt ngay trong dự thảo “Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể” (tháng 7 năm 2015), cụ thể “nội dung giáo dục phổ thông bảo đảm tinh giản, hiện đại, thiết thực, thực hành, vận dụng kiến thức vào thực tiễn, phù hợp với đặc điểm tâm - sinh lý lứa tuổi học sinh” và “tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy và học theo định hướng phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của học sinh; tập trung dạy cách học và rèn luyện năng lực tự học, tạo cơ sở để học tập suốt đời, tự cập nhật và đổi mới tri thức, kỹ năng, phát triển năng lực; khắc phục lối truyền thụ áp đặt một chiều, ghi nhớ máy móc; vận dụng các phương pháp, kỹ thuật dạy học một cách linh hoạt, sáng tạo” Chương trình giáo dục phổ thông hiện hành thiếu liên kết trong hệ thống các môn học, còn có sự rời rạc, độc lập, chưa gắn kết như bản chất vốn có của chúng. Do đó, hiện nay có rất nhiều đề tài nghiên cứu về tổ chức dạy học tích hợp. Không chỉ riêng Việt Nam, các nước khác cũng có những điều chỉnh về giáo dục trong xu thế phát triển kinh tế toàn cầu, ví dụ như Mỹ. “Giáo dục STEM” đã trở thành chủ đề quan trọng trong các cuộc thảo luận và các sự kiện lên kế hoạch ở nước Mĩ những năm gần đây.

Việc giúp cho mọi người hiểu STEM được dạy như thế nào và có sự khác biệt gì so với các môn học thông thường là vô cùng quan trọng. “Bản chất của giáo dục STEM là thông qua việc tích hợp các môn học để trang bị cho người học khả năng vận dụng tổng hợp những kiến thức và kĩ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

công nghệ, kĩ thuật và toán học vào giải quyết các tình huống và yêu cầu của thực tiễn”.

Về cơ bản, chương trình giáo dục phổ thông chưa thực sự có giáo dục STEM theo đúng nghĩa do nhiều nguyên nhân như chương trình GDPT đã được xây dựng cách đây tương đối lâu, nhu cầu thị trường lao động STEM ở Việt Nam chưa cao và đội ngũ chuyên gia giàu kinh nghiệm xây dựng và phát triển chương trình dạy học tích hợp theo mục tiêu phát triển năng lực chưa nhiều.

Tuy nhiên, trước bối cảnh mới có nhiều tài liệu nghiên cứu về lý luận về dạy học STEM đây là một xu hướng giáo dục mới nên giáo dục STEM cần được nghiên cứu và vận dụng tại Việt Nam.Và để hiểu được sâu sắc hơn quan điểm dạy học STEM chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: Tổ chức dạy học chủ đề tích hợp STEM “Các định luật bảo toàn ” nhằm phát triển năng lực GQVĐ thực tiễn cho học sinh ở trường trung học phổ thông.

2. Mục đích nghiên cứu của đề tài Xây dựng nội dung và tổ chức dạy học chủ đề tích hợp STEM “Các định luật bào toàn” nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn cho học sinh ở trường THPT. 3. Giả thuyết khoa học của đề tài Nếu xây dựng nội dung chủ đề tích hợp STEM “Các định luật bảo toàn” và sử dụng các phương pháp và hình thức tổ chức dạy học hiện đại tổ chức dạy học chủ đề tích hợp “Các định luật bảo toàn” thì sẽ phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn của học sinh THPT. 4. Đối tượng nghiên cứu của đề tài Các nội dung kiến thức cơ bản trong chương “Các định luật bào toàn”ở chương trình vật lý lớp 10 THPT. Cơ sở lí luận và thực tiễn dạy học tích hợp STEM. Cơ sở dạy học phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn của học sinh Các phương pháp dạy học hiện đại.

Hoạt động dạy học các kiến thức trong chương “Các định luật bảo toàn”.

5. Phạm vi nghiên cứu của đề tài Hoạt động dạy và học chủ đề tích hợp STEM “Các định luật bào toàn”ở trường THPT. Tổ chức thực nghiệm sư phạm tại trường THPT Sông Công Thái Nguyên.

6. Nhiệm vụ nghiên cứu Để đạt được mục đích nghiên cứu ở trên, chúng tôi đề ra các nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể như sau: Nghiên cứu lí luận dạy học theo định hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn cho học sinh.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Nghiên cứu cơ sở lí luận của dạy học tích hợp STEM. Nghiên cứu chương trình sách giáo khoa hiện hành, sách giáo viên và các tài liệu tham khảo có liên quan đến chủ đề “Các định luật bảo toàn”.

Nghiên cứu thực tiễn, phân thích những khó khăn, sai lầm thường mắc phải của học sinh khi học phần này.

Vận dụng lí luận về dạy học chủ đề tích hợp STEM để tổ chức dạy học chương “Các định luật bảo toàn ” theo hướng phát huy tính tích cực, tự lực, sáng tạo của học sinh.

Tiến hành thực nghiệm sư phạm với tiến trình dạy học đã soạn thảo để đánh giá tính khả thi của tiến trình dạy học đã xây dựng cũng như tính khả thi của PPTCDH dạy học chủ đề tích hợp STEM, qua đó kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết khoa học. Từ đó sửa đổi, bổ sung, hoàn thiện để có thể vận dụng linh hoạt mô hình này vào thực tiễn dạy học một số chủ đề khác thuộc chương trình Vật lí trung học phổ thông.

7. Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu lý luận của dạy học GQVĐTT. - Nghiên cứu lý luận về dạy học, dạy học tích hợp - Nghiên cứu tài liệu, sách giáo khoa về một số môn học phổ thông - Phương pháp điều tra, quan sát thực tiễn - Điều tra thực trạng dạy học tích hợp ở nước ta hiện nay -Phương pháp thực nghiệm sư phạm - Tiến hành dạy thực nghiệm ở trường THPT theo quy trình, phương pháp và hình thức tổ chức đã đề xuất.

- Phân tích kết quả thu được trong quá trình thực nghiệm sư phạm từ việc so sánh kết quả kiểm tra trước và sau tác động, từ đó rút ra kết luận của đề tài.

8.Đóng góp của đề tài Trình bày có hệ thống về cơ sở lí luận dạy học tích hợp STEM. Xây dựng được các hoạt động của chủ đề tích hợp STEM về “Các định luật bảo toàn ứng dụng trong thực tế đời sống” ở trường THPT. 9. Cấu trúc của luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, cấu trúc luận văn gồm 3 chương: Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn về dạy học tích hợp STEM nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn của học sinh THPT Chương 2: Xây dựng hoạt động chủ đề tích hợp STEM “Các đinh luật bảo toàn” Chương 3: Thực nghiệm sư phạm.

Chương 1 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ DẠY HỌC TÍCH HỢP STEM NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC TIỄN CỦA HỌC SINH THPT 1.1. Dạy học theo định hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn cho học sinh 1.1.1. Năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn là gì?

Ta cần hiểu Năng lực là “khả năng, điều kiện chủ quan hoặc tự nhiên sẵn có để thực hiện một hoạt động nào đó” như năng lực tư duy, năng lực tài chính hoặc là “phẩm chất tâm sinh lý và trình độ chuyên môn tạo cho con người khả năng hoàn thành một loại hoạt động nào đó với chất lượng cao” như năng lực chuyên môn, năng lực lãnh đạo.

Vậy để hiểu năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn là gì trước tiên ta cần tìm hiểu quan niệm về năng lực GQVĐ: có rất nhiều quan niệm khác nhau về năng lực GQVĐ.

Trong đó theo quan niệm của PISA về năng lực GQVĐ. PISA 2003 mô tả năng lực GQVĐ như sau: “Năng lực GQVĐ là năng lực của một cá nhân sử dụng các quá trình nhận thức để giải quyết một tình huống thực, phức hợp mà chưa xác định được rõ ràng phương hướng giải quyết” [7].

Trong dự thảo PISA 2015 nói về năng lực GQVĐ đã nhắc đến khía cạnh hợp tác trong việc GQVĐ - nội dung bổ sung nổi bật so với các miêu tả trước. “Năng lực hợp tác GQVĐ là năng lực của một cá nhân giải quyết có hiệu quả trong một quá trình mà có sự tham gia của hai hay nhiều cá thể cố gắng để giải quyết vấn đề bằng cách chia sẻ sự hiểu biết và nỗ lực cần thiết để đi đến một giải pháp và kết hợp những kiến thức, kĩ năng và nỗ lực để thực hiện được giải pháp của họ” [7].

“Trong nhiều nghiên cứu về GQVĐ, khung lí thuyết của Polya (1973) thường được sử dụng như nền tảng. Polya đưa ra 4 quy trình theo trình tự nối tiếp trong việc GQVĐ: hiểu vấn đề, lên kế hoạch, thực hiện kế hoạch và ra soát, kiểm tra. Theo quan điểm Polya, một người GQVĐ cần tự làm quen hoàn toàn với vấn đề trước khi đưa ra một kế hoạch hay một chiến lược để giải quyết vấn đề đó, người GQVĐ cũng cần phải thực hiện các bước hành động, thực hiện một cách chính xác kế hoạch hành động. Việc nhìn lại quá trình và xem xét kĩ lưỡng cũng là công việc rất quan trọng, nếu có thể, đưa ra các phương pháp thay thế, để hiểu rõ hơn được vấn đề sau khi xử lí” [8].

Như vậy, có thể hiểu năng lực về GQVĐ là khả năng cá nhân sử dụng có hiệu quả các kiến thức, kĩ năng cùng với thái độ sẵn sàng tham gia để giải quyết một vấn đề cụ thể mà chưa tìm hiểu được rõ ràng phương pháp giải quyết ngay lập tức để từ đó đưa ra phương pháp phán đoán để tìm ra phương án giải quyết.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

“Vấn đề mà người học được đặt vào để giải quyết có thể đặt trong bối cảnh thực hoặc giả định. Trong trường hợp bối cảnh thực, vấn đề cần giải quyết có thể gọi là vấn đề thực tiễn. Khái niệm năng lực GQVĐTT có thể hiểu là khả năng cá nhân sử dụng có hiệu quả các kiến thức, kĩ năng cùng với thái độ sẵn sàng tham gia để giải quyết một vấn đề trong bối cảnh thực tiễn cụ thể mà chưa tìm được rõ ràng phương pháp giải quyết ngay lập tức để trở thành công dân có tinh thần xây dựng và tự duy phê phán.

Năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn bao gồm: Bảng 1.1. Cấu trúc năng lực GQVĐTT Hợp phần NL GQVĐTT Tìm hiểu vấn đề Năng lực GQVĐTT

Đề xuất giải pháp và thực hiện Đánh giá và điều chỉnh

Thành tố NL GQVĐTT Khám phá và hiểu vấn đề Trình bày, phát biểu vấn đề Đề xuất giải pháp Thực hiện giải pháp Đánh giá và điều chỉnh giải pháp Nguồn: [2]

1.1.2. Các cấp độ của năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn Có rất nhiều cách để phân chia các cấp độ của năng lực. Tuy nhiên khi căn cứ vào cơ sở kiến thức khoa học cần vận dụng có thể xác định các mức độ sau: HS cần vận dụng một kiến thức khoa học để GQVĐ.

HS cần vận dụng một vài kiến thức khoa học để GQVĐ.

Căn cứ theo mức độ quen thuộc hay sáng tạo: Có thể HS phải GQVĐ trong các tình huống mà: Các vấn đề và giải pháp mong muốn được rõ ràng và hiển nhiên.

Các vấn đề và giải pháp mong muốn ít rõ ràng, đòi hỏi các tiếp cận sáng tạo, đạt kết quả cao.

“Theo mức độ tham gia của HS trong GQVĐ [3]: Bảng 1.2. Các mức độ của năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn Mức độ

Khám phá vấn đề

1 2 3 4

GV GV GV và HS HS

Người thực hiện các nội dung công việc Lập kế Trình bày Thực hiện Đánh giá và hoạch vấn đề kế hoạch điều chỉnh GQVĐ GV GV GV GV GV GV GV và HS GV và HS GV và HS HS HS GV và HS HS HS HS GV và HS Nguồn: [2]

1.1.3. Cấu trúc của năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn Như đã trình bày, mô hình cầu trúc năng lực có thể xây dựng theo các đơn vị Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

của năng lực. Mỗi năng lực gồm có các hợp phần, mỗi hợp phần lại gồm các thành tố năng lực. Từng thành tố năng lực có các chỉ số hành vi gắn với tiêu chí chất lượng tương ứng. “Để xác định các năng lực hợp phần, năng lực thành tố và chỉ số hành vi, trước hết cần căn cứ vào bối cảnh và các nội dung của vấn đề cần giải quyết.

Xuất phát từ bối cảnh thực tiễn, khái niệm NL GQVĐTT, ta có thể xác định các hợp phần của năng lực GQVĐTT như sau: (1) Tìm hiểu vấn đề; (2) Đề xuất giải pháp và thực hiện; (3) Đánh giá và điều chỉnh.

Bảng 1.3. Hợp phần và thành tố năng lực giải quyết vấn đề Hợp phần NL GQVĐTT Năng lực GQVĐTT

Tìm hiểu vấn đề Đề xuất giải pháp và thực hiện Đánh giá và điều chỉnh

Thành tố NL GQVĐTT Khám phá và hiểu vấn đề trong thực tiễn Trình bày, phát biểu vấn đề dưới dạng bài toán khoa học có thể giải quyết được Đề xuất giải pháp Thực hiện giải pháp Đánh giá và điều chỉnh giải pháp Nguồn: [2]

Ví dụ: Vấn đề thực tiễn đặt ra cho học sinh: “Các định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng được vận dụng trong thực tế như thế nào ?” thì khả năng tìm hiểu và nhận biết của học sinh thể hiện ở chỗ: Tìm hiểu các ứng dụng của định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng trong thực tiễn đời sống? Với những ứng dụng đó tìm hiểu thêm cấu tạo cũng như các nguyên tắc hoạt động của các sản phẩm đó. Từ đó hình thành cho học sinh khả năng tư duy và chế tạo được các mô hình mô phỏng các ứng dụng đó để đưa vào giờ học sẽ phát huy được khả năng tự học và tự tư duy của học sinh ?

Từ đó, HS cần lập kế hoạch tìm hiểu các sản phẩm có ứng dụng của định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng, đặc điểm cấu tạo của chúng. Tìm hiểu ứng dụng của các sản phẩm đó với trong thực tế đời sống. Sau đó, HS thực hiện giải pháp đó bằng cách tìm kiếm thông tin trên internet, sách, báo, hỏi ý kiến chuyên gia, điều tra thị trường. Trong quá trình thực hiện hoặc sau quá trình thực hiện cần đánh giá hiệu quả các công việc đã làm và đưa ra những điều chỉnh tương ứng.

“Mỗi thành tố năng lực được miêu tả bằng các chỉ số hành vi Tương ứng với tiêu chí chất lượng. Chỉ số hành vi và tiêu chí chất lượng của NL GQVĐTT được trình bày ở bảng dưới đây [3]: Bảng 1.4. Thành tố năng lực, chỉ số hành vi và tiêu chí chất lượng của năng lực GQVĐTT Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Thành tố

Chỉ số hành vi

năng lực

Tiêu chí chất lượng M1: Lựa chọn được câu hỏi (vấn đề)trong đoạn

- Nhận dạng tình Khám phá và hiểu

vấn

đề

trong thực tiễn

huống.

- Phát biểu vấn đề.

- Xác định, giải thích thông tin về tình huống

thông tin cho trước (tĩnh, bối cảnh thực) và chỉ ra được nhiệm vụ cần giải quyết.

M2: Phát biểu được vấn đề trong tình huống xác định,nhưng vấn đề chưa được phát biểu rõ ràng (chưa ở dạng tình huống có vấn đề hoặc dạng câu hỏi) M3: Tự đặt ra vấn đề trong một tình huống mới ( thực, mở, tình huống mới)

Trình bày,phát biểu vấn đề dưới dạng bài toán khoa học có thể giải quyết được

- Sử dụng được các cách khác nhau để diễn đạt vấn đề.

- Nhận ra được các nhiệm vụ bộ phận của vấn đề

cùng, mục tiêu từng giải

quyết, chỉ ra chiến Đề xuất giải

lược giải quyết vấn

Pháp

đề, các bước cần thực hiện, các kiến thức cần huy động.

Thực hiện giải pháp

Thực hiện

thức (văn bản, hình vẽ, biểu bảng, lời nói) để diễn đạt lại vấn đề.

M2: Sử dụng kết hợp được ít nhất 2 phương thức để diễn đạt lại vấn đề M3: Diễn đạt bằng ít nhất 2 phương thức để trình bày vấn đề và các nhiệm vụ bộ phận của vấn đề

- Chỉ ra đích cuối giai đoạn để

M1: Sử dụng được ít nhất một phương

M1: Nhận ra được các bước thực hiện giải quyết vấn đề theo văn bản có sẵn.

M2: Lặp lại các bước theo một quy trình giải quyết vấn đề đã biết để giải quyết một vấn đề tương tự M3: Đề xuất các bước để giải quyết vấn đề mới (thực tiễn) M4: Đề xuất được nhiều giải pháp khác nhau, lựa chọn ra giải pháp tối ưu (khả thi) để giải quyết một vấn đề mới

được M1: Thực hiện được giải pháp để giải quyết vấn

giải pháp theo các đề mà chỉ cần(huy động 1 kiến thức cụ thể hoặc bước đã đề ra: huy tiến hành một phép đo cụ thể, tìm kiếm đánh giá 1

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Thành tố năng lực

Chỉ số hành vi động

Tiêu chí chất lượng

nguồn lực ( thông tin cụ thể)

tìm kiếm thông tin, M2: Thực hiện được giải pháp để giải quyết vấn kiến thức đã biết) đề trong đó huy động ít nhất 2 kiến thức, 2 phép đo, tìm kiếm thông tin đơn giản …

M3: Thực hiện được giải pháp để giải quyết vấn đề trong đó cần sử dụng thêm kiến thức mới, các thông tin không đơn trị cần có sự phân tích.

M4: Thực hiện giải pháp một chuỗi vấn đề liên tiếp, trong đó có những vấn đề nảy sinh từ trong chính quá trình thực hiện giải quyết vấn đề ban đầu M1: So sánh kết quả cuối cùng thu được với đáp án của giáo viên và rút ra kết luận (đúng hay sai) khi giải quyết những vấn đề cụ thể và không có định hướng điều chỉnh, đánh giá.

- Đánh giá giải pháp M2: Đánh giá được kết quả cuối cùng và chỉ ra Đánh giá và - Điều chỉnh giải được nguyên nhân dẫn đến những kết quả thu điều chỉnh giải được. pháp pháp - Rút ra kết luận M3: Đánh giá được từng giai đoạn và điều chỉnh được từng giải pháp để hướng tới kết quả cuối cùng.

M4: Đánh giá được giải pháp, kết quả cuối cùng, đề ra giải pháp tối ưu hơn để nâng cao kết quả giải quyết vấn đề.

Nguồn: [2] 1.1.4. Quá trình hình thành và phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn “Năng lực của HS là khả năng làm chủ những hê thống kiến thức, kĩ năng, thái độ,… phù hợp với lứa tuổi và vận hành (kết nối) chúng một cách hợp lí vào thực hiện thành công nhiệm vụ học tập, giải quyết hiệu quả những vấn đề đặt ra cho chính các em trong cuộc sống hàng ngày” [5].

Một trong những dấu hiệu quan trọng cần lưu ý về năng lực HS là “năng lực được hình thành, phát triển trong quá trình thực hiện các nhiệm vụ học tập trong lớp học và ở ngoài lớp học”.

Quá trình hình thành năng lực có thể mô hình hóa bằng sơ đồ bậc thang, gồm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

các bước tăng tiến hình thành năng lực như sau:

Học sinh cũng phải trải qua quá tình tiếp nhận thông tin, xử lý thông tin từ đó biến thành kiến thức của cá nhân. Sau quá trình vận dụng kiến thức nhiều lần, sẽ hình thành khả năng sử dụng kiến thức để giải quyết vấn đề.

Từ việc có khả năng sử dụng kiến thức để giải quyết vấn đề, kết hợp với thái độ tích cực, học sinh sẽ tiến hành hành động giải quyết vấn đề. Sau khi sử dụng hết các quá trình trên, học sinh đã phát triển được năng lực giải quyết vấn đề.

Quá trình hình thành và phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn của học sinh thông qua các bước: Phát hiện và trình bày được vấn đề khoa học dưới dạng khoa học trong vấn đề thực tiễn. Đề ra các giải pháp GQVĐ.

Thực hiện các giải pháp theo kế hoạch đã đề ra.

Trình bày kết quả, đánh giá và điều chỉnh.

1.1.5. Kiểm tra, đánh giá sự phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn 1.1.5.1. Mục tiêu kiểm tra, đánh giá theo định hướng phát triển năng lực “Kiểm tra, đánh giá là một phần không thể thiếu trong quá trình dạy học để HS tiến bộ. Để đạt được mục tiêu đó, kiểm tra, đánh giá cần cung cấp những thông tin phản hồi giúp HS biết mình đang ở mức độ nào, tiến bộ đến đâu, còn thiếu sót hay điều chỉnh những mảng kiến thức, kĩ năng nào. Tuy nhiên, để HS có thể tiến bộ nhờ kết quả kiểm tra, đánh giá thì cần đánh giá làm sao để HS không sợ hãi, không vì thế mà mất đi sự nỗ lực của bản thân. Đánh giá năng lực giúp cho HS xác định được vị trí của mình, so sánh phát hiện Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

mình đang ở vị trí nào, đã có những thay đổi nào. Cần nhận thức được đánh giá là một quá trình học tập, diễn ra trong suốt quá trình dạy và học. Không chỉ GV là người đánh gái HS mà HS còn biết cách đánh giá lẫn nhau và tự đánh giá chính bản thân mình Với cách hiểu đánh giá như trên, có thể giúp hình thành năng lực của HS. Có nhiều phân tích về mục tiêu kiểm tra, đánh giá theo năng lực. Nhưng tựa chung lại, ta có thể nhìn nhận được các vấn đề về mục tiêu trên như sau: Đưa ra nhận định về năng lực mỗi HS, nhóm HS và tập thể lớp, tạo cơ hội cho HS phát triển kĩ năng tự đánh giá. Từ đó, HS nhận ra sự tiến bộ chính bản thân mình sau một quá trình để tạo động cơ học tập.

Thông qua quá trình kiểm tra, đánh giá, GV có cơ sở thực tiễn để nhận ra điểm mạnh, yếu của mình. Từ đó, hoàn thiện hoạt động dạy, cải thiện, nâng cao chất lượng dạy học.

Tóm lại, đánh giá không những hoàn thiện quá trình học của trò mà còn thúc đẩy chất lượng dạy học của thầy. Tuy nhiên khi thực hiện đánh giá năng lực, ta cần chú ý tới một số đặc điểm đánh giá năng lực: Đánh giá năng lực không dùng để xếp loại HS. Thang đo sử dụng trong đánh giá năng lực không giống đánh giá kiến thức, kĩ năng mà được quy chuẩn về các mức theo quy định chương trình, độ tuổi. Như vậy, đánh giá năng lực không dùng để so sánh các HS với nhau mà để đánh giá sự tiến bộ của từng HS cụ thể. Đánh giá năng lực thông qua việc thực hiện nhiệm vụ. Năng lực chỉ được bộc lộ thông qua việc thực hiện các nhiệm vụ. Tuy nhiên để thực hiện một hoạt động nào đó có kết quả thì bao giờ cũng có một quá trình bao gồm từ nhận thức với sự tác động của tình cảm để lựa chọn cách hành động sau đó tiến hành hành động để có kết quả.

Bên cạnh đó, việc thực hiện trong một bối cảnh cụ thể, các cá nhân sẽ có sự tác động hợp lí tùy vào kinh nghiệm và khả năng riêng.

Năng lực hình thành và phát triển qua một quá trình. Năng lực được bộc lộ thông qua quá trình thực hiện một nhiệm vụ cụ thể. Không phải tất cả các năng lực đều là bẩm sinh. Có những năng lực được hình thành thông qua các nhiệm vụ. Mặt khác, các nhiệm vụ gắn với thực tế đời sống thì HS không thể giải quyết chỉ bằng giá quá trình khi đánh giá năng lực.

Vậy kiến thức của một lĩnh vực mà cần vận dụng kiến thức tổng hợp đã học. Vì vậy, cần chú trọng đánh đánh giá năng lực HS là công khai hóa nhận định về năng lực HS , nhóm HS, tập thể lớp, phát triển kĩ năng tự đánh giá, giúp HS nhận ra sự tiến bộ của mình. Đồng thời, giúp GV điều chỉnh, nâng cao chất lượng dạy học phù hợp thực tiễn. Cần chú trọng đánh giá quá trình khi đánh giá năng lực” [1].

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

1.1.5.2. Đánh giá năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn Ngoài những đặc điểm chung của đánh giá năng lực đã được nói đến ở trên, đánh giá NL GQVĐTT có những đặc điểm cụ thể sau.

Trước tiên, ta nói về khái niệm năng lực GQVĐ: “Năng lực GQVĐ là khả năng của cá nhân tham gia vào quá trình nhận thức để hiểu và giải quyết được các tình huống có vấn đề mà cách thức giải quyết chưa được tìm ra rõ ràng ngay lập tức. Năng lực GQVĐ còn bao gồm thái độ sẵn sàng giải quyết tình huống có vấn đề để trở thành một công dân có tinh thần xây dựng và tư duy phê phán” (PISA 2012).

- Là “khả năng của cá nhân tham gia vào quá trình nhận thức”.

Quá trình này xảy ra bên trong hệ thống nhận thức của cá nhân và được suy ra gián tiếp từ những thay đổi trong hành vi. Tư duy sáng tạo và tư duy phê phán là thành phần quan trọng của năng lực GQVĐ (Mayer 1992). Quá trình giải quyết vấn đề đòi hỏi có tư duy sáng tạo để tìm ra các giải pháp cho vấn đề mới, sau đó cần tư duy phê phán để cùng tư duy sáng tạo để đánh giá các giải pháp. Đánh gián NL GQVĐ cần chú trọng tới cả hai thành phần này.

- Để hiểu và giải quyết được các tình huống có vấn đề. Để giải quyết được vấn đề, việc tìm và hiểu được vấn đề là việc cần làm trước.

Nghĩa là HS cần nhận ra sự tồn tại của tình huống có vấn đề. Đối với GQVĐTT thì tình huống có vấn đề ở đây là những tình huống xuất phát từ thực tiễn. HS cần xác định và trình bày được vấn đề của thực tiễn dưới dạng bài toán khoa học, lập kế hoạch và thực hiện giải pháp. Các vấn đề thực tiễn thường không có có giải pháp duy nhất. Quá trình giải quyết tình huống có vấn đề cần được đánh giá liên tục.

Thông thường, tình huống có vấn đề có thể thay đổi qua quá trình giải quyết do HS Tương tác và tìm ra hoặc do chính bản chất năng động nội tại của vấn đề mà cách thức giải quyết chưa được tìm ra rõ ràng ngay lập tức.

Vấn đề đối với người này nhưng chưa hẳn là vấn đề đối với người khác. Vấn đề mà HS nhận thức được trong tình huống chưa giải quyết được ngay lập tức do HS chưa có đủ thông tin hoặc bị rào cản nào đó. HS khi GQVĐ cần chủ động khám phá và hiểu được vấn đề và đưa ra một chiến lược mới hoặc vận dụng kiến thức đã học trong bối cảnh mới. Đánh giá NL GQVĐTT ở đây là đánh giá cách đạt được mục tiêu khi phương án chưa rõ ràng còn bao gồm thái độ sẵn sàng giải quyết tình huống có vấn đề.

Mục tiêu cá nhân là yếu tố khá quan trọng trong việc chi phối quá trình GQVĐ của người học. Việc GQVĐ phụ thuộc nhiều vào bối cảnh vấn đề, các nguồn lực hỗ trợ và môi trường nội tại bản thân cá nhân. Do đó, rất khó đo lường các thông số về tình cảm, tuy nhiên không phải không thể làm được.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

1.1.5.3. Một số hình thức, phương pháp và công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn Hình thức kiểm tra, đánh giá theo định hướng năng lực Đánh giá kết quả và đánh giá quá trình: Đánh giá kết quả thường được sử dụng khi kết thúc chủ đề học tập để HS biết được khả năng của mình. Đánh giá quá trình được sử dụng trong suốt quá trình tham gia hoạt động để GV có những điều chỉnh dạy, HS có những điều chỉnh trong hoạt động thực hiện nhiệm vụ. Đánh giá theo tiêu chí: Người học được đánh giá dựa trên các tiêu chí đã định rõ về thành tích thay vì được xếp hạng trên cơ sở thu được. Khi đánh giá theo tiêu chí, chất lượng thành tích không phụ thuộc vào năng lực cao hay thấp của người khác mà phụ thuộc vào chính mức độ năng lực của người được đánh giá so với các tiêu chí. Do đó, đánh giá theo tiêu chí dùng để xác lập mức độ năng lực cá nhân. Đánh giá theo chuẩn: Khác với đánh giá theo tiêu chí, đánh giá theo chuẩn là hình thức đánh giá đưa ra những nhận xét vè mức độ cao, thấp trong năng lực của cá nhân so với người khác, thường tạo nên mối quan hệ căng thẳng giữa các HS. Đánh giá đồng đẳng: Là loại hình đánh giá trong đó HS tham gia vào việc đánh giá sản phẩm công việc các bạn học.

Ngoài ra, còn các hình thức đánh giá: Đánh giá qua thực tiễn, tự suy ngẫm và tự đánh giá.

Một số phương pháp kiểm tra, đánh giá theo định hướng năng lực.

Kiểm tra thích ứng; đánh giá hành vi theo thang định sẵn; đánh giá trực tuyến Ghi lại quy trình thực hiện nhiệm vụ; ghi lại giai thoại; đánh giá trung tâm; bảng kiểm hành vi; Kỹ thuật phân tích trường hợp điển hình; bài thi, kiểm tra trên giấy bút Phỏng vấn; ghi nhật ký; quan sát; ghi âm/ ghi hình; hồ sơ học tập Dự án; ghi âm hoặc ghi hình Bảng hỏi; mẫu đánh giá; hồ sơ theo dõi; bài kiểm tra, mô phỏng thực tế.

Một số công cụ kiểm tra, đánh giá theo định hướng năng lực Xây dựng phiếu hướng dẫn đánh giá theo tiêu chí (Rubric): Bảng thang điểm chi tiết mô tả đầy đủ các tiêu chí mà người học cần đạt được.

Hồ sơ học tập: Bộ sưu tầm có hệ thống các hoạt động học tập của HS trong thời gian liên tục để GV và HS đánh giá được sự phát triển và trưởng thành của HS. Một số công cụ khác: Ghi chép ngắn, thẻ kiểm tra, tập san, bài thuyết trình đa phương tiện…

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

“Chúng ta có thể tóm tắt quy trình đánh giá năng lực như sau[Error! Reference s ource not found.]: GV lựa chọn chỉ số hành vi cần đánh giá của năng lực. Để đánh giá chỉ số hành vi đó cần công cụ đánh giá hành vi. GV chỉ đánh giá được khi nhận được thông tin từ HS. Công cụ đánh giá hành vi sẽ quyết định công cụ thông tin của HS. Khi đã có được thông tin từ phía HS, GV sẽ sử dụng các công cụ đánh giá như rubric, bảng kiểm,… gọi là công cụ đánh giá năng lực để đưa ra kết luận. Để thu nhận được thông tin từ HS, GV cần giao các nhiệm vụ để HS thực hiện như phiếu học tập, bài tập, phỏng vấn, bài thí nghiệm,…” [Error! Reference source n ot found.].

1.2. Dạy học tích hợp STEM 1.2.1. Tích hợp STEM là gì ?

Tích hợp STEM như một loại chương trình giảng dạy hội nhập toàn cầu; một cách tiếp cận ngoại khóa tích hợp khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học. Tích hợp STEM cung cấp cho học sinh một trong những điều tốt nhất cơ hội trải nghiệm các kiến thức đã học trong một tình huống thực tế, thay vì phải học lý thuyết đơn thuần và sau đó phải đồng hóa chúng. Trong khi vẫn cần tiếp tục xác định rõ ràng một khung lý thuyết cho tích hợp STEM, cũng như hiểu về ngoại khóa và lớp học thực hành các mục Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

tiêu với một hướng dẫn STEM hiệu quả đã được thảo luận mạnh mẽ. Bằng cách sử dụng các tiêu chuẩn kiểm định kỹ thuật, Sander (2009) lập luận rằng trọng tâm của giáo dục STEM nên áp dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật vào thiết kế và tiến hành tạo ra một sản, phân tích và giải thích dữ liệu, và giao tiếp và hợp tác với đa ngành .

Theo Morrison (2006) đã cung cấp các tiêu chí cho một hướng dẫn STEM hiệu quả sẽ như thế nào trong một lớp học. Cô đề nghị trong một lớp học tích hợp STEM, học sinh sẽ có thể thực hiện như 1) người giải quyết vấn đề, 2) người đổi mới, 3) người phát minh, 4) người suy nghĩ logic và cũng có thể hiểu và phát triển các kỹ năng cho cần thiết 5) tự lực và 6) hiểu biết công nghệ. Một phân tích về chương trình STEM khác nhau và thiết kế chương trình giảng dạy đưa ra ý kiến mà nhiều nhà nghiên cứu và nhà giáo dục đã đồng ý về hai trọng tâm chính của tích hợp STEM: (1) giải quyết vấn đề thông qua việc phát triển các giải pháp và (2) yêu cầu . Do đó, dạy STEM tích hợp không chỉ cần tập trung vào kiến thức nội dung nhưng cũng cần bao gồm các kỹ năng giải quyết vấn đề mà hướng dẫn dựa trên yêu cầu.

1.2.2. Tại sao giáo dục STEM lại quan trọng?

Theo Bộ Thương mại Mỹ, nghề STEM đang tăng trưởng 17%, trong khi các ngành nghề khác đang tăng trưởng 9,8%. Những người có bằng STEM có thu nhập cao hơn ngay cả trong nghề nghiệp không phải STEM. Các nhân viên khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học đóng một vai trò quan trọng trong sự tăng trưởng bền vững và ổn định của nền kinh tế Mỹ và là một thành phần quan trọng giúp Mỹ giành chiến thắng trong tương lai. Giáo dục STEM tạo ra những nhà tư tưởng phê phán, tăng hiểu biết về khoa học và cho phép các thế hệ sáng tạo tiếp theo. Sự đổi mới dẫn đến các sản phẩm và quy trình mới duy trì nền kinh tế của chúng ta. Sự đổi mới và kiến thức khoa học này phụ thuộc vào nền tảng kiến thức vững chắc trong các lĩnh vực STEM. Rõ ràng là hầu hết các công việc trong tương lai sẽ đòi hỏi một sự hiểu biết cơ bản về toán học và khoa học. Giống như Mỹ, Việt nam muốn phát triển nền kinh tế chúng ta cũng cần tạo ra các thế hệ các nhà khoa học công nghệ,kĩ thuật và toán học có năng lực giúp chúng ta có thể chủ động trong các vấn đề của đời sống hiện đại. Vì vậy giáo dục STEM đóng vai trò vô cùng quan trọng trong quá trình duy trì phát triển nền kinh tế của đất nước trong thời đại công nghệ 4.0.

Vậy hiểu STEM là gì?

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

STEM là viết tắt của khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học. STEM rất quan trọng vì nó tràn ngập mọi phần trong cuộc sống của chúng ta. Khoa học ở khắp mọi nơi trên thế giới xung quanh chúng ta. Công nghệ liên tục mở rộng vào mọi khía cạnh của cuộc sống của chúng ta. Kỹ thuật là thiết kế cơ bản của đường và cầu, nhưng cũng giải quyết những thách thức của việc thay đổi thời tiết toàn cầu và thay đổi thân thiện với môi trường đối với nhà của chúng ta. Toán học là trong mọi nghề nghiệp, mọi hoạt động chúng ta làm trong cuộc sống. Bằng cách cho học sinh tiếp xúc với STEM và cho họ cơ hội khám phá các khái niệm liên quan đến STEM, họ sẽ phát triển niềm đam mê với nó và hy vọng theo đuổi công việc trong lĩnh vực STEM. Một chương trình giảng dạy dựa trên STEM có các tình huống thực tế để giúp học sinh học tập. Các chương trình dạy học tích hợp STEM trong nhiều lớp học để cung cấp cơ hội để xem các khái niệm liên quan đến cuộc sống như thế nào để hy vọng khơi dậy niềm đam mê cho sự nghiệp tương lai trong lĩnh vực STEM. Các hoạt động STEM cung cấp các bài học thực hành và tư duy cho học sinh. Làm cho toán học và khoa học vừa vui vừa thú vị giúp học sinh làm được nhiều việc hơn là chỉ học.Một đặc điểm quan trọng của giáo dục STEM là nhấn mạnh việc học tập trong những điều kiện phức hợp nhưng vẫn đảm bảo nắm chắc kiến thức cơ bản, rèn luyện những kĩ năng cơ bản.

1.2.3. Tại sao phải dạy học tích hợp STEM? Trong thế kỷ 21, những đổi mới khoa học và công nghệ ngày càng trở nên quan trọng khi chúng ta đối mặt với những lợi ích và thách thức của cả toàn cầu hóa và nền kinh tế dựa trên tri thức. Để thành công trong xã hội thông tin trên cơ sở và đánh giá cao công nghệ mới này,học sinh cần phải phát triển khả năng của mình trong STEM đến mức nhiều xa hơn những gì được coi là chấp nhận được trong quá khứ.

1.2.4. Thực trạng của dạy học tích hợp STEM trong thế kỉ 21 Chúng ta đang trong quá trình chuyển đổi từ cuộc cách mạng kỹ thuật số, hay thời đại thông tin, sang thời đại tổng hợp. Thời đại tổng hợp: Từ khoa học nhận thức đến công nghệ hội tụ. Chúng tôi lập luận rằng việc dạy và học trong thời đại tổng hợp nhắm vào các lĩnh vực chuyên môn mới: đánh giá và áp dụng thông tin dường như khác biệt, tạo điều kiện cho sự xuất hiện nhanh chóng của kiến thức mới và công nghệ tinh vi, chuẩn bị cho sự nghiệp liên ngành và hợp nhất các ngành truyền thống để đáp ứng tốt hơn nhu cầu của công dân trong thế kỷ 21.Thời đại tổng hợp đang trở thành chuẩn mực mới để giải quyết những thách thức lớn mà chúng ta đang phải đối mặt trong tài nguyên, giao thông, nước sạch và biến đổi khí hậu. Kỳ vọng đang tăng lên cho tất cả người học để có thể tổng hợp lượng lớn thông tin có sẵn bằng cách lọc và áp dụng các ý tưởng để phát triển sự hiểu biết và có giải pháp mới. Dạy học sinh tích hợp Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

STEM là rất quan trọng trong việc chuẩn bị chúng cho thời đại tổng hợp. Một phần của sự chuẩn bị là thu hút học sinh vào các cơ hội học tập tích hợp STEM, đòi hỏi họ phải áp dụng và tổng hợp từ nhiều ngành STEM. 1.2.5. Quy trình xây dựng và tổ chức dạy học STEM 1.2.5.1. Các đặc trưng của một bài học STEM Các nhà khoa học và nhà nghiên cứu trên khắp thế giới đã cố gắng trong nhiều năm và nhiều năm để quyết định mô hình giáo dục nào mà chương trình giảng dạy cần phát triển để cải thiện chương trình giảng dạy. Người ta không thể đơn giản dựa vào hệ thống học vẹt và không thực tế hiện có để tạo ra các chuyên gia đẳng cấp thế giới. Hệ thống giáo dục là một trở ngại lớn và là sự hỗn loạn trong sự phát triển của quốc gia, để làm cho nó trở nên đơn giản hơn, người ta cần có kế hoạch và xây dựng dựa trên khuyết điểm của mình và biến nó thành thuận lợi. Nền tảng càng mạnh thì bạn càng đi xa trong sự nghiệp. Suy nghĩ của cha mẹ là giáo dục con kiếm tiền và sống một cuộc sống an toàn mà không có bất kỳ cuộc phiêu lưu và rủi ro nào. Đó là lý do tại sao Việt Nam chúng ta cũng như nhiều nước tụt lại so với các quốc gia khác về kỹ năng và phát triển. Trong bối cảnh hiện nay mọi người đang dần nhận thức được toàn nội dung và nhận ra tầm quan trọng của Giáo dục STEM. Về hình thức, các bài dạy STEM có 5 đặc điểm sau: Thứ nhất: ứng dụng ý tưởng Các bài học STEM tập trung vào các vấn đề và vấn đề thực tiễn, điều này tạo ra sự quan tâm trong học sinh để nói và trình bày được các vấn đề trong thực tiễn. Học sinh sẽ học các kỹ năng quan trọng như cởi mở, mong muốn học hỏi và biết áp dụng những điều chúng được dạy vào thực tế.

Thứ hai: Quy trình thiết kế kĩ thuật Các bài học STEM được phân kênh theo quy trình thiết kế kỹ thuật, nghĩa là phát triển cách tiếp cận của kỹ sư đối với một vấn đề và cách giải quyết trong giới hạn thời gian và tài nguyên được cung cấp. Điều này dạy cho học sinh chuẩn bị tinh thần về lĩnh vực kỹ thuật và chúng có thể vươn lên trong lĩnh vực này.

Thứ 3: Giải quyết được ý tưởng mới Các bài học STEM thúc đẩy các yêu cầu mở và giúp học sinh kết nối suy nghĩ của họ với giáo viên của họ. Như nhà khoa học nói rằng một người hỏi rất nhiều sẽ nhận được rất nhiều, vì vậy những đứa trẻ khám phá lĩnh vực của chúng, kiến thức của chúng liên quan đến những điều chúng nhìn thấy, quan sát và suy nghĩ. Những nghi ngờ được xóa ngay tại chỗ và sức mạnh quan sát tăng lên khi học sinh được thực hành ý tưởng đó trước.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Thứ tư, Giảng dạy các kĩ năng khác khi tham gia học tập STEM Thông qua các hoạt động STEM và tiếp cận với các tình huống thực tiễn trên cơ sở thông qua các hoạt động nhóm học sinh học sẽ học được phương pháp hoạt động nhóm là gì và làm thế nào để trở thành một nhóm đoàn kết có thể vượt qua những khó khăn và vấn đề mà học sinh không thể làm. Ngoài ra trên thực tế trong các ngành công nghiệp của thế kỉ 21 đòi hỏi trong qua trình làm việc các hoạt động nhóm sẽ được thực hiện nhiều hơn là hoạt động của một cá nhân. Vì các hoạt động nhóm sẽ kích thích phát triển quá trình đưa ra ý tưởng từ đó các nhóm sẽ thảo luận và cùng nhau đi đến một kết luận chung thống nhất trên cơ sở mỗi cá nhân tập chung vào sự sáng tạo của mình sau đó tập hợp các ý tưởng đó lại để khám phá ra một phát minh mới. Đây là một trong những đặc điểm chính của bài học STEM. Thứ năm: Phải có sự tương tác giữa toán học và các môn khoa học trong qua trình dạy học STEM. Bài học STEM thúc đẩy các khái niệm toán học và khoa học một cách nghiêm ngặt ngay từ đầu. Giúp cho học sinh tiếp cận toán học và khoa học một cách dễ dàng thông qua việc tìm hiểu tất cả các nội dung mà giáo viên đưa ra trong các chủ đề STEM. Bài học STEM thúc đẩy sự thất bại của học sinh như là một phần của việc học tập. Trong khi thực hiện một hoạt động STEM, một học sinh có thể thất bại nhiều lần, nhưng chúng vẫn tiếp tục thực hiện cho đến khi chúng thành công. Điều này làm cho một học sinh kiên nhẫn, tò mò và thành thạo các khái niệm.

Thông qua các bài học STEM giúp học sinh rèn luyện kỹ năng và làm cho chúng sẵn sàng đương đầu với những khó khăn trong tương lai. Nguyên tắc liên quan là sự cống hiến quan trọng hơn lợi ích. Học sinh có thể làm điều kỳ diệu nếu chúng biết trực giác của chúng là gì và chúng muốn làm gì với cuộc sống của chúng.

1.2.5.2. Các bước soạn thảo nội dung bài học STEM Từ các đặc trưng của một bài học STEM đã trình bày ở trên để xây dựng được một bài học STEM có thể thực hiện theo các bước [2] như sau: Bước 1: Xây dựng các nội dung tích hợp STEM theo một chủ đề nào đó.

Trên cơ sở của chủ đề đã xây dựng các GV liên quan có thể cùng nhau bàn bạc để đưa ra một số kiến thức về toán và khoa học liên quan tới chủ đề từ đó tìm những điểm chung trong chương trình giảng dạy để có thể liên kết với nhau hoặc từ chủ đề đã xây dựng phân tích và tìm các kiến thức liên quan tới các nội dung của chủ đề STEM. Bước 2: Giáo viên kết nối chủ đề đã xây dựng với một vấn đề trong thực tiễn Ví dụ như muốn HS tìm hiểu về các dạng năng lượng tồn tại trong tự nhiên gồm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

những loại năng lượng nào, tính chất, đặc điểm ra sao? và quá trình biến đổi năng lượng được diễn ra như thế nào trong thực tế thì giáo viên có thể dẫn dắt học sinh đưa ra được một số dạng năng lượng cụ thể có trong thực tế và đưa ra được mô hình chuyển đổi năng lượng mà học sinh nhìn thấy trên thực tế ví dụ như năng lượng nước là dạng năng lượng rất gần gũi với học sinh đó chính là cơ năng và quá trình biến đổi là như thế nào? thì có thể đặt HS vào vấn đề tìm hiểu về “nhà máy thủy điện và quá trình phát điện nhờ dòng nước làm quay tua bin nước”. Khi đó HS sẽ trả lời được tại sao nước chảy lại sinh được ra điện? Khai thác điện từ nước sẽ phải lảm như thế nào? Làm thế nào để khai thác năng lượng nước hiệu quả? Việc liên kết với vấn đề thực tiễn giúp HS rút ngắn được khoảng cách lí thuyết đơn thuần và thực tiễn. Hơn nữa, bản thân các vấn đề thực tiễn được đưa ra sẽ đem lại sự hấp dẫn tò mò tìm hiểu của học sinh từ đó sẽ kích thích cho các hoạt động học tập của học sinh.

Bước 3: Xác định rõ ràng các vấn đề STEM mà học sinh sẽ giải quyết Đây chính là yêu cầu về các sản phẩm HS cần phải làm và các kĩ năng mà các em cần đạt được. Vấn đề STEM được nói đến ở đây chính là yêu cầu về sản phẩm học sinh cần thực hiện để có quá trình thử nghiệm đúng sai và đưa ra kết luận cuối cùng.

Bước 4: Giáo viên đưa ra được các tiêu chí để đánh giá sản phẩm như thế nào được coi là đạt được kết quả.

Sau khi đặt vấn đề, GV cần đặt ra các tiêu chuẩn cho sản phẩm. Ví dụ với sản phẩm tên lửa nước khi tạo ra thì cần các tiêu chuẩn như về các mặt trọng lượng nhẹ, dễ làm, được chế tạo từ các vật liệu tận dụng dễ làm,dễ kiếm, có tầm bay cao, bay xa là lớn nhất hay như sản phẩm cọn nước phát điện học sinh cần hiểu rõ được quy trình chế tạo sản phẩm cần thiết bị, dụng cụ gì, chế tạo ra sao và đưa ra được cách chế tạo bộ phận phát điện hiệu quả nhất…..? Hiểu được nguyên tắc hoạt động của sản phẩm đó và các kết quả tạo ra từ các sản phẩm đó sẽ phụ thuộc vào các yếu tố bên trong như thế nào: Ví dụ học sinh cần định tính và thực nghiệm xem để tên lửa nước bay cao thì cần lượng nước và áp suất khí bơm vào bên trong là như thế nào? Hay với cọn nước thì điện thế 2 đầu máy phát điện tạo ra có phụ thuộc gì vào áp suất nước hay thế năng của nước hay cụ thể là chiều cao của cột nước, hay như sản phẩm mô hình đường đua xe thì quá trình lắp ráp như thế nào và các bước tiến hành thu thập số liệu ra sao từ đó đưa ra được mối quan hệ giữa thế năng và động năng của xe mô hình và đưa sự ảnh hưởng….? Qua đó tiến hành thực nghiệm kiểm tra các kết quả thu được.

Bước 5: Sử dụng quy trình thiết kế kỹ thuật để lập kế hoạch học tập có nghĩa là GV cần một khoảng thời gian để bàn bạc và cùng nhau xây dựng kế hoạch cho một bài học cụ thể tức là xây dựng các bước học tập để học sinh thực hiện, sau đó cần hướng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

dẫn học sinh thực hiện quy trình thử - sai - điều chỉnh để đưa ra quy trình đúng, giống như các bước GV đã trải qua để có thể tạo ra được các sản phẩm. Khi xây dựng các bước trong quá trình học tập thì việc HS có thể gặp phải các vấn đề mà các em không thể giải quyết được và từ đó kích thích sự hứng thú đi tìm giải pháp mới cũng là một phần của kế hoạch học tập. Tuy nhiên, cũng tùy vào mục tiêu bài học và các bước thực hiện GV có thể thay đổi các tiến trình dạy học để giúp học sinh có thể hoàn thiện bài học một cách tốt nhất.

Ví dụ khi yêu cầu cần chế tạo tên lửa nước và cọn nước phát điện cũng như chế tạo ra mô hình đường đua, GV cần tiến hành các bước hướng dẫn học sinh chế tạo và tiến hành thử nghiệm kết quả thu được từ các sản phẩm, trong quá trình thử, HS sẽ nhận ra những thông số cần thiết để sản phẩm đạt hiệu quả tốt nhất. Giả sử muốn tên lửa bay cao thì cần lượng nước lớn và ấp suất khí bơm vào lớn từ đó đưa ra kết luận là muôn tên lửa bay cao thì chế tạo ra tên lửa lớn và tạo ra áp suất khí đưa vào lớn hay hiệu điện thế thu được từ còn nước là lớn thì cần tạo ra áp lực nước lớn làm tua bin quay nhanh điện áp thu được là lớn tuy nhiên khi tua bin quay nhanh thì chưa chắc đã thấy điện áp thu được là lớn. Vì thế, GV cần tiến hành trước, nhận ra những sai lầm có thể để đưa các công việc đó và kế hoạch dạy học. Tất cả đều là quá trình thử - sai - điểu chỉnh. GV không chỉ dạy cho HS kiến thức mà cao hơn là cách tư duy.

Bước 6: Giúp học sinh xác định thử thách cần giải quyết trong quá trình học tập.

Trong bước này, GV cần thực hiện quá trình học tập một cách hấp dẫn và thu hút học sinh. Từ đó HS rất hứng thú trong quá trình thực hiện các nhiệm vụ học tập.

Khi đó HS sẽ nhận ra vấn đề trong tình huống đưa ra và có mong muốn giải quyết vấn đề đó. GV có thể xây dựng các hoạt động học tập hấp dẫn để dẫn dắt tình huống có vấn đề như sử dụng video clip,các mô hình hay tranh ảnh… Ví dụ để đặt ra vấn đề chế tạo và thử nghiệm tên lửa nước và còn nước bằng cách cho HS đã được xem 1 video clip về các chuyển động của tên lửa, cách tạo ra máy phát điện từ nước hay là một đường đua mô phỏng được quá trình chuyển hóa động năng thành thế năng của ô tô đồ chơi trên đó. Từ đó sẽ kích ứng được hứng thú học sinh chế tạo ra các mô hình kiểm chứng.

Bước 7: Thu hút học sinh trong một nhóm cùng nhau nghiên cứu các nội dung liên quan đến các vấn đề thực tiễn cần giải quyết. GV hoàn toàn có thể dạy HS tất cả những nội dung STEM liên quan đến chủ đề. Tuy nhiên, đó không phải là cách hay, HS cần có những trải nghiệm nghiên cứu thực sự. Đến vấn đề này, cần thông tin nào để giải quyết, kiến thức nào. Điều đó, làm cho HS tự bị cuốn hút và công việc học tập.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Ví dụ, GV có thể dạy từng nội dung trong chương các định luật bảo toàn cho học sinh sau đó dẫn dắt học sinh vào vấn đề thực tiễn cần nghiên cứu như chuyển động bằng phản lực,qua trình chuyển hóa và bảo toàn năng lượng từ đó sẽ giúp học sinh hình thành tư duy và đưa ra được phương pháp hoạt động nhóm hiệu quả.

Bước 8: Khuyến khích các nhóm phát triển ý tưởng của mình cho câu hỏi “Làm thế nào để giải quyết vấn đề?”

Hãy để học sinh tạo ra nhiều ý tưởng để giải quyết vấn đề của họ. Một điều họ cần học là thường có nhiều giải pháp cho các vấn đề - không phải là một câu trả lời đúng. Tuy nhiên khi đưa ra được các ý tưởng khác nhau, HS cần xác định rõ các mục tiêu đưa như việc tạo ra các sản phẩm dựa trên các kiến thức cơ sở nào, chế tạo ra sao, cần các vật liệu dụng cụ nào và làm thế nào để sản phẩm tạo ra hoạt động hiệu quả nhất,…Việc đưa ra nhiều ý tưởng thiết kế sẽ giúp HS rèn luyện được tư duy logic trong các bài học STEM và cũng không có câu trả lời nào là đúng duy nhất. Ví dụ để tạo ra tên lửa nước để tên lửa bay cao học sinh có thể đưa ra phương án tạo ra tên lửa nhiều tầng hay chế tạo gòn nước có đường kính lớn và nhẹ cho kết nối với động cơ khi vòng quay của gòn nước nhỏ thì vòng quay động cơ lớn… hay với mô hình đường đua thì có thể tạo ra các vòng lặp để thấy rằng khi thế năng đủ lớn thì ô tô có thể vượt qua vòng lặp còn nếu không thì sẽ bị rơi.., HS có thể đưa ra nhiều phương án.

Bước 9: Hướng dẫn các nhóm chọn một ý tưởng tốt nhất để kiểm tra và sau đó tạo ra sản phẩm thử nghiệm đầu tiên.

Trong các ý tưởng đã đưa ra, GV sẽ định hướng để định hướng HS biết cách lựa chọn một ý tưởng phù hợp và hiệu quả nhất để thục hiện chế tạo sản phẩm theo ý tưởng HS đưa ra.

Bước 10: Tạo điều kiện cho quá trình thử nghiệm và đánh giá mẫu sản phẩm do học sinh tạo ra trên cơ sở thực hiện theo ý tưởng đã đưa ra và cải tiến sản phẩm đó.

Các nhóm nên kiểm tra các các của họ và thu thập dữ liệu về mức độ làm việc của sản phẩm đó. Điều này có thể liên quan đến một thử nghiệm hoặc nhiều thử nghiệm, tùy thuộc vào loại dữ liệu họ sẽ thu thập. Sau đó, các nhóm nên phân tích dữ liệu thu được của sản phẩm và quyết định các sản phẩm đó của họ có đáp ứng các tiêu chí và mục tiêu mà các nhóm đã đưa ra. Như khi chế tạo mô hình tên lửa nước, cọn nước và mô hình đường đua GV cùng HS tiến hành thử nghiệm từ đó cần cải tiến các sản phẩm để đạt hiệu quả tốt nhất.

Bước 11: Tiến hành trao đổi giữa các nhóm để đưa ra kết quả tốt nhất Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Các nhóm tiến hành các bước thực hiện như nhau nhưng kết quả có thể khác nhau hoặc các nhóm thực hiện theo các phương án khác nhau nhưng lại cùng đạt được kết quả. Khi đó việc đưa ra kết quả các nhóm và sau đó các thành viên trong nhóm trao đổi và đưa ra phương án tối ưu nhất. Ví dụ các nhóm cùng chế tạo tên lửa nước, cọn nước hay mô hình đường đua sau khi thu thập kết quả thì các nhóm cần được đưa ra trao đổi, phân tích và đi đến kết luận sản xuất sản phẩm hoạt động với hiệu quả tốt nhất.

Bước 12: Thiết kế lại nếu có thời gian.

Khi các nhóm có thời gian học hỏi và trao đổi lẫn nhau, họ có thể thiết kế lại cá sản phẩm của mình và cải thiện chúng để chúng đạt hiệu quả tốt nhất.

Với 12 bước thực hiện như trên, GV có thể sử dụng để xây dựng một bài học nội dung tích hợp STEM hiệu quả. Tùy vào các kiểu tổ chức dạy học khác nhau thì nội dung được thực hiện trong các bước lại được vận dụng một cách khác nhau” [2].

1.3. Tìm hiểu thực tế dạy học tích hợp STEM và thực trạng dạy học STEM tại trường THPT Sông Công 1.3.1. Mục đích điều tra Một trong những căn cứ để soạn thảo tiến trình dạy học nhằm phát năng lực GQVĐTT của HS là những khó khăn của HS trong quá trình học tập. Vì vậy, chúng tôi đã tiến hành tìm hiểu thực tế dạy học tích hợp STEM tại trường THPT, chúng tôi thu được một số thông tin: - Thực tiễn về việc áp dụng theo định hướng dạy học tích hợp STEM ở trường THPT - Những khó khăn chủ yếu và sai lầm phổ biến của học sinh khi học chương các định luật bảo toàn.

- Tình hình dạy họctheo định hướng tích hợp STEM ở trường THPT Sông Công.

1.3.2. Phương pháp điều tra Để đạt được mục đích trên chúng tôi đã tiến hành: + Điều tra GV: trao đổi trực tiếp, tham khảo tình hình dạy học, phiếu điều tra. + Điều tra học HS: Thông qua trao đổi trực tiếp,các phiếu điều tra.

1.3.3. Kết quả điều tra Với mục đích và phương án đã đề ra, chúng tôi tiến hành điều tra trên 16 giáo viên giảng dạy toán và các môn KHTN cùng với 100 học sinh ở Trường THPT Sông Công. Qua điều tra chúng tôi thu được một số kết quả sau: Qua khảo sát với học sinh: Đưa ra khảo sát trong bảng 1.5 cho 100 học sinh Bảng 1.5. Mức độ tham gia các hoạt động của HS trong giờ học Vật lí Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Mức độ Các hoạt động HS tham gia vào hoạt động nhóm HS vận dụng kiến thức chương “các định luật bảo toàn” để giải thích các hiện tượng trong thực tế HS được giao làm nhiệm vụ tạo ra sản phẩm thực tế sau các bài học HS biết đến dạy học theo định hướng tích hợp STEM

Thường xuyên SL % 23 23

Đôi Khi SL % 52 52

SL 25

% 25

56

56

34

34

10

10

0

0

10

10

90

90

0

0

0

0

100

100

Không

Qua khảo sát đối với giáo viên : Đưa ra khảo sát theo bảng 1.4 cho 16 giáo viên trong tổ vật lý thể dục Bảng 1.6. Mức độ sử dụng các PPDH truyền thống và dạy học theo định hướng tích hợp STEM của các GV Phương pháp dạy học Truyền thống (thuyết trình, đàm thoại, luyện tập) Dạy học theo định hướng tích hợp STEM

Thường xuyên SL %

Đôi Khi SL %

Không dùng SL %

16

100%

0

0%

0

0%

0

0

0

0

16

100%

Qua kết quả điều tra, chúng tôi thu được kết quả thực tiễn việc áp dụng dạy theo định hướng tích hợp STEM, và quá trình dạy học chương “Các định luật bảo toàn” ở trường THPT, những khó khăn chủ yếu và những sai lầm phổ biến của HS khi học phần “Các định luật bảo toàn” cụ thể như sau: 1.3.3.1. Thực tiễn về việc áp dụng dạy học theo định hướng tích hợp STEM Khi được hỏi về dạy học theo định hướng tích hợp STEM, thì phần lớn các GV, HS tỏ ra lạ lẫm với định hướng dạy học này. Đa số các GV chưa bao giờ tổ chức và thiết kế bài học theo định hướng tích hợp STEM, và các thầy cô chưa bao giờ áp dụng định hướng dạy học STEM vào các nội dung bài học dù là có một vài thầy cô cũng đã cho các em học sinh tiến hành tạo ra sản phẩm thực tế nhưng các thầy cô chưa hiểu về dạy học theo định hướng tích hợp STEM là như thế nào. Về phía HS kết quả điều tra cho thấy: hầu hết HS chưa được tiếp cận với định hướng dạy học này.

1.3.3.2. Tình hình dạy và học phần “Các định luật bảo toàn”  Tình hình dạy - Phương pháp chủ yếu mà các GV vẫn hay dùng là phương pháp truyền thụ, thông báo. Việc tiến hành bài dạy hầu như vẫn được GV diễn đạt bằng lời: Mô tả, giải Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

thích hiện tượng nhấn mạnh cho HS những kiến thức cơ bản, nội dung quan trọng. Cuối cùng là bắt HS áp dụng các công thức để giải bài tập - Nhiều GV vẫn có mong muốn phát huy tính tích cực hoạt động của HS trong giờ học bằng việc đặt ra các câu hỏi cho học sinh suy nghĩ giải quyết nhưng thông thường đó là những câu hỏi vụn vặt chỉ đòi hỏi HS những tái hiện thông thường không có nhiều tác dụng trong việc phát triển tư duy, không có tác dụng kích thích nhu cầu, hứng thú học tập của HS. - Hầu hết các GV chưa tổ chức được các hoạt động học tập giúp HS tự học, tích cực chiếm lĩnh kiến thức mới ngay cả những kiến thức không khó. Các thí nghiệm thường được mô tả mà không được tiến hành, khi được hỏi tại sao lại không đưa các thí nghiệm vào bài thì được các GV trả lời: + Giáo viên ngại, không có thói quen chuẩn bị, tốn thời gian. + Thí nghiệm ở một số trường nghèo nàn, không đồng bộ do đó việc đưa vào sử dụng hiệu quả không cao. + Thời gian học theo lớp theo từng môn chưa thể áp dụng cho việc dạy học theo chủ đề. Tình hình học.

- Đa số HS còn thụ động trong việc tiếp thu kiến thức mới: Lười suy nghĩ, lười hoạt động chỉ ngồi nghe thầy cô giáo giảng đợi thầy cô giáo đọc rồi chép, rất hiếm khi HS đặt câu hỏi với giáo viên về vấn đề đã học ngay cả những vấn đề mà HS chưa hiểu rõ.

- Nhiều HS thiếu tự tin khi trả lời câu hỏi, không tự tin với kiến thức mình đã có, thậm chí không biết kiến thức đó là đúng hay sai, là chính xác hay không chính xác.

- HS ít có khả năng vận dụng sáng tạo kiến thức đã học, mà chỉ biết áp dụng một cách máy móc vào các tình huống quen thuộc đã biết.

1.3.3.3. Những khó khăn chủ yếu và những sai lầm phổ biến của HS khi học phần “Các định luật bảo toàn” Qua trao đổi trực tiếp với HS, đối chiếu với những nhận xét thu được chúng tôi nhận thấy khi học phần này, khó khăn chủ yếu của HS là: - Một số HS chưa hiểu rõ được các đại lượng trong chương.

- vì vậy nhiều học sinh phân tích hiện tượng để xác định các đại lượng nào thay đổi từ đó lựa chọn kiến thức cần áp dụng.

- Việc tiếp cận phương pháp học tập mới còn lúng túng, chưa phát huy được năng lực.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

- Đa số HS quên kiến thức toán học nên: + Việc biến đổi toán học rất yếu. + Không biết mối quan hệ giữa các đại lượng mà khi được bảo toàn hay mối quan hệ giữa các đại lượng vật lý bằng các phương trình toán học đơn thuần ví dụ như mối quan hệ của tầm bay cao và tầm bay xa của tên lửa nước....

1.3.3.4. Nguyên nhân dẫn đến những khó khăn của HS - Về chương trình: Đây là phần kiến mới mang tính trừu tượng đối với cả GV và HS vì vậy việc đưa ra cách tiếp cận mới là khó cho cả GV và học sinh.

- Về phía giáo viên: + GV chỉ chú ý đến việc thông báo, giảng giải những kiến thức sao cho chính xác, rõ ràng, đầy đủ nên đôi khi đã quên đi việc tổ chức, định hướng hoạt động thế nào để HS phát huy năng lực GQVĐTT. + Một số GV chưa đưa ra cho học sinh thấy được các ứng dụng quan trọng của các định luật bả toàn trong thực tế. + Phần lớn các GV chưa cho học sinh chế tạo và nghiên cứu các sản phẩm gắn với phần kiến thức các em đã học để các em biết cách vận dụng các kiến thức đó vào thực tế.

- Về phía học sinh: + HS không hình dung được quá trình vận dụng các kiên thức từ các môn toán, Khoa học, Công nghệ, kĩ thuật vào thực tế nên việc tạo ra các sản phẩm của các em chỉ làm đơn giản không có khả năng nghiên cứu. + HS quên kiến thức toán học. + HS chưa có kĩ năng làm thử nghiệm và xử lí kết quả thử nghiệm để đưa ra kết luận cuối cùng cho sản phẩm tạo ra.

1.3.3.5. Đề xuất những biện pháp khắc phục khó khăn sai lầm của HS Trên cơ sở đã biết những nguyên nhân dẫn tới những sai lầm của HS chúng tôi tìm cách khắc phục ở 3 mặt: - Về việc tổ chức dạy học: Từng bước tìm hiểu và xây dựng các hoạt động dạy học theo định hướng tích hợp STEM để hạn chế tối đa việc thông báo kiến thức, tăng cường phát huy năng lực của HS, và kích thích sự hứng thú học tập của HS, phù hợp với trình độ, khả năng của HS nhằm giúp các em phát triển năng lực GQVĐTT. - Về phía học sinh: Trên cơ sở đã xác định rõ trình độ kiến thức xuất phát cần có của HS, chúng tôi nhắc học sinh ôn tập, bổ sung và củng cố các kiến thức đó trước khi học bài mới.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

- Về phía giáo viên: Để khắc phục những khó khăn mà GV gặp phải, chúng tôi đã đưa ra định hướng dạy học tích hợp STEM để từ đó GV bước đầu biết cách tiếp cận định hướng dạy học mới. Sau đó trên cở sở các kiến thức, kĩ năng cần đạt được xây dựng các hoạt động học tập theo từng bước, từng phần từ đó nhằm để phát triển năng lực GQVĐTT cho học sinh.

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 Dạy học tích hợp STEM là một định hướng dạy học mới khi giáo viên thực hiện tốt các bước trong quá trình lên lớp sẽ giúp cho học sinh có thể phát triển toàn diện các kĩ năng và năng lực. Các nội dung dạy học tích hợp thường gắn với các tình huống thực tiễn, khi đó để có thể đưa ra giải pháp để giải quyết vấn đề đặt ra đòi hỏi học sinh phải vận dụng toàn bộ các kiến thức, kĩ năng , phương pháp các em có được một cách linh hoạt và từ đó phát huy tính sáng tạo và phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn của học sinh.

Qua dạy học STEM từ các vấn đề thực tiễn giúp cho học sinh hiểu rõ hơn các kiến thức mà các em đã được học qua kiến thức của các môn khoa học từ đó giúp các em tiếp cận được với các sản phẩm thực tế . Từ đó các em có cái nhìn khái quát hơn các kiến thức đã học và có thể tiếp cận gần hơn với thực tế. Cũng bởi xuất phát từ thực tiễn nên với định hướng thực hành, định hướng sản phẩm đã rút ngắn khoảng cách giữ lí thuyết hàn lâm và thực tế. Áp dụng các cơ sở luận và thực tiễn được trình bày ở CHƯƠNG 1, CHƯƠNG 2 sẽ xây dựng các hoạt động của chủ đề tích hợp STEM “Các định luật bảo toàn” nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn của học sinh ở trường THPT.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Chương 2 XÂY DỰNG HOẠT ĐỘNG CHỦ ĐỀ TÍCH HỢP STEM “CÁC ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN” NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ THỰC TIỄN CHO HỌC SINH Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 2.1. Mục tiêu 2.1.1. Kiến thức Đưa ra được khái niệm năng lượng, các định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng, các ứng dụng của các định luật bào toàn trong thực tế. Trình bày được một số ứng dụng của quá trình chuyển hóa năng lượng trong các thiết bị trong thực tế đời sống.

Trình bày được khái niệm và ứng dụng của định luật bảo toàn động lượng, quy tắc chuyển động bằng phản lực. Tiến hành được thí nghiệm với một số mô hình chuyển động bằng phản lực đơn giản.

Giải thích được một số hiện tượng liên quan đến các vật chuyển động theo quy tắc phản lực, các quá trình chuyển hóa năng lượng từ thế năng thành động năng, cơ năng thành điện năng…..

Bố trí, tiến hành và giải thích được thí nghiệm mô phỏng chuyển động bằng phản lực bằng cách chế tạo ra tên lửa nước.

Bố trí, tiến hành và giải thích được thí nghiệm mô phỏng bảo toàn và chuyển hóa năng lượng bằng cách chế tạo ra cọn nước và mô hình đường đua. Đưa ra được các kiến thức vật lý để xây dựng được phương trình cũng như tính toán được làm sao để tên lửa nước có thể bay cao nhất, bay xa nhất và tính toán trên phương diện lý thuyết sau đó kiểm chứng lại bằng thực nghiệm. Cụ thể là phân tích được các chuyển động: như chuyển động ném xiên, chuyển động ném ngang, chuyển động ném từ trên xuống,chuyển động ném từ dưới lên…….

Chế tạo được và nhận ra được quá trình chuyển hóa năng lượng trong mô hình cọn nước phát điện và hiểu được quá trình biến đổi cơ năng thành điện năng trong mô hình. Đồng thời, có những phân tích sơ bộ ban đầu về quá trình chuyển hóa năng lượng trong nhà máy điện thực tế.

Tiến hành chế tạo mô hình nhà máy thủy điện đơn giản và chứng minh năng lượng điện tạo ra phụ thuộc vào thế năng của nước trong hồ thủy điện qua đó các em hình dung ra mô hình nhà máy thủy điện đơn giản.

Biết cách sử dụng các đồng hồ đa năng hiện số để đo được sự thay đổi của điện áp sinh ra khi có sự thay đổi chiểu cao của lượng nước hay tốc độ của dòng nước kéo theo sự thay đổi của dòng điện sinh ra trong mô hình.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Học sinh chế tạo được một đường đường đua chuyển động đề xuất ra quá trình chuyển hóa năng lượng được bắt đầu từ sự phụ chiều cao, chiều dài theo dõi và các vòng lặp của đường đua. Sau đó, thêm các cổng quang điện để đo dữ liệu thời gian khi các xe bắt đầu chuyển động và khi kết thúc chuyển động của xe cũng như khi chúng giảm tốc độ đường đua.

Từ đó khám phá ra các khái niệm về năng lượng, động lượng và quá trình chuyển hóa năng lượng. Những chiếc xe được trang bị các cảm biến được làm từ các kẹp giấy dùng làm công tắc. Nó có thể đo tốc độ, cho phép tính toán động năng chính xác. Sau đó có thể thêm khối lượng vào ô tô mô hình để kiểm tra tác động của va chạm trong một vụ va chạm.Từ đó có thể kết nối công cụ để theo dõi cảm biến cho phép vào sổ làm việc Excel thông qua một vi điều khiển. Học sinh sử dụng đồ họa trên Excel Workbook để hình dung tốc độ của mẫu xe và mối quan hệ của thế năng và động năng.

Sau đó, thu thập dữ liệu lực va chạm kỹ thuật số liên quan đến khối lượng của chiếc xe đó.

Mục tiêu của chủ đề không chỉ gồm những kiến thức cơ bản về năng lượng, quá trình chuyển hóa và biến đổi năng lượng, mà còn giúp cho HS học nắm được các kiến thức về S, T, E, M khi tìm hiểu về quá trình biến thiên và chuyển hóa năng lượng.

Ví dụ về một số kiến thức được học sau khi học xong chủ đề: 2.1.1.1 Kiến thức về toán học - Biết cách tính toán các đại lượng thông qua các phương trình vật lý.

- Biết thiết lập mối quan hệ giữa các đại lượng vật lý như mối quan hệ giữa động năng và vận tốc là phương trình bậc 2, Mối quan hệ giữa thế năng và độ cao là hàm bậc nhất, hay mối quan hệ giữa tầm bay xa và tầm bay cao là phương trình bậc 2 từ đó suy ra chuyển động của tên lửa nước có quỹ đạo là 1parabol.Từ đó biết cách khảo sát phương trình bậc hai để tìm giá trị ymax thông qua tầm bay xa xmax.trong chuyển động ném xiên của tên lửa nước.

- Biết cách biến đổi qua lại giữa các phương trình vật lý để tìm ra các đại lượng cần tìm thông qua lý thuyết và kiểm chứng lại qua thực nghiệm.

2.1.1.2. Kiến thức về khoa học công nghệ - Nắm được nguyên tắc chuyển động bằng phản lực của động cơ phản lực trong thực tế.

- Biết cách chế tạo ra tên lửa nước hoạt động theo nguyên tắc chuyển động bằng phản lực từ đó biết cách thử nghiệm đo đạc tính toán tầm bay cao xa bay cao của tên lửa.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

- Hiểu quá trình chuyển hóa năng lượng và nguyên tắc hoạt động trong các nhà máy thủy điện.

- Nắm được quá trình bảo toàn và chuyển hóa năng lượng trong thực tế đời sống và kĩ thuật.

- Biết cách chế tạo được cọn nước hoạt động theo quá trình biến đổi năng lượng từ động năng của dòng nước chuyển thành cơ năng của cọn nước và từ cơ năng cọn nước chuyển thành điện năng phát điện.

- Biết cách sử dụng đồng hồ đa năng hiện số để đo được điện áp tạo ra bởi hệ thống phát điện gắn vào cọn nước để chứng minh được khi tốc độ dòng nước càng lớn thì điện áp tạo ra càng lớn.

- Biết được cách đo đạc nghiên cứu để chế tạo và lắp ráp thành công các sản phẩm trong chủ đề.

- Biết cách nạp code và sử dụng mạch Adriuno hoặc mạch Micro bit trong quá trình khảo sát chuyển động của mô hình ô tô đồ chơi để học sinh thấy được quá trình biến đổi năng lượng giữa cơ năng và thế năng của xe ô tô đồ chơi từ đó biết cách khảo sát từ thực nghiệm và từ đó khảo sát được chuyển động của mô hình xe đồ chơi.

Biết cách lắp ráp mạch điện hoàn chỉnh Sau khi học xong chủ đề sẽ đạt được các năng lực của một nhà nghiên cứu, một kĩ sư điện, một kĩ sư thiết kế, một kĩ sư công nghệ và là một nhà bác học……

2.1.2. Năng lực Học sinh phát huy được năng lực của thế kỉ 21: Đặc biệt trong quá trình tổ chức dạy học tích hợp STEM thì việc phát triển năng lực GQVĐTT của HS là vô cùng quan trọng vì giáo dục STEM gắn liền lý thuyết đơn thuần với thực tiễn, lôi cuốn và thu hút học sinh tham gia vào vấn đề. Vì vậy phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn được thể hiện cụ thể qua các chỉ số hành vi của các hợp phần khám phá và hiểu vấn đề trong thực tiễn, trình bày, phát biểu vấn đề dưới dạng bài toán khoa học có thể giải quyết được, đề xuất giải pháp, thực hiện giải pháp, đánh giá và điều chỉnh giải pháp.

Thông qua một số nhiệm vụ GV đặt ra, HS vừa đạt được mục tiêu kiến thức, kĩ năng vừa có thể phát triển năng lực.

Với mục tiêu của chủ đề là: Nêu được khái niệm động lượng, định luật bảo toàn động lượng, các dạng năng lượng khác nhau và định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng, trình bày được một số ứng dụng của định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng trong thực tế. GV có thể xây dựng và tổ chức dạy học với các nhiệm vụ đặt ra là: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

NV1:Xây dựng bài thuyết trình “Động lượng và định luật bảo toàn động lượng, Tìm hiểu cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của động cơ phản lực? giới thiệu với định nghĩa về động lượng và khái niệm các loại va chạm”. Xuất phát từ ý tưởng: Chuyển động bằng phản lực là một trong các chuyển động quan trọng trong các động cơ đòi hỏi cần có vận tốc cao như các động cơ phản lực trong tên lửa, máy bay hay các ô tô tốc độ cao. Hãy xây dựng mô hình chuyển động của tên lửa nước và đưa ra các thử nghiệm và từ đó đưa ra các kết luận tăng hiệu quả hoạt động của tên lửa nước.

NV2: Hãy tìm hiểu các dạng năng trên thực tế, cho biết các quá trình chuyển hóa giữa các năng lượng đó cho ví dụ? Hãy vẽ mô hình hóa một nhà máy phát điện và hãy chỉ ra các dạng năng lượng có trong mô hình sau đó cho biết quá trình chuyển hóa năng lượng và nguyên tắc hoạt động của nhà máy thủy điện. Từ đó, đưa ra ý tưởng xây dựng một cọn nước có gắn các hệ thống phát điện đưa vào mô hình thử nghiệm rồi rút ra kết luận về quá trình bảo toàn và chuyển hóa năng lượng NV3: Hãy cho biết mối quan hệ giữa động năng và thế năng của một vật khi cơ năng của vật được bảo toàn. Hãy vẽ một mô hình đường đua gồm một điểm cao nhất, một điểm thấp nhất và một điểm đặc biệt có thể là vòng đua lặp hoặc một đồi cao. Hãy chỉ ra các đặc điểm của mô hình xe ô tô khi di chuyển tới các điểm đó. Trên cơ sở đó tiến hành lắp ráp một đường đua rồi khảo sát thí nghiệm đó trên mô hình thực nghiệm.

Khi đó, chỉ số hành vi lập kế hoạch và thực hiện kế hoạch sẽ được phát triển, nghĩa là giúp học sinh phát triển năng lực giải quyết vấn đề.

2.2. Xác định các nội dung trọng tâm trong chủ đề 2.2.1. Kiến thức nền tảng của chủ đề 2.2.1.1.Tìm hiểu các khái niệm cơ bản về động lượng, định luật bảo toàn động lượng - Nắm được các kiến thức trong phiếu thông tin trong phụ lục 3 về động lượng, định luật bảo toàn động lượng, chuyển động bằng phản lực.

- Nắm được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của động cơ phản lực theo phiếu thông tin trong phụ lục 4.

2.2.1.2. Tìm hiểu về năng lượng định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng - Nắm được các kiến thức về các dạng năng lượng trong thực tế đời sống theo phụ lục số 5.

- Nắm được các kiến thức về năng lượng cơ học trong chương trình vật lý 10 gồm các kiến thức về công, động lượng, động năng ,thế năng và cơ năng trong chương các định luật bảo toàn - Tuy nhiên khi học chương các định luật bảo toàn học sinh thường gặp phải Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

một số khó khăn như sau: Khi bắt đầu chương thì khái niệm về công là một khái niệm rất trừu tượng vì học sinh chưa có được những hiểu biết cần thiết về các dạng chuyển động khác với chuyển động cơ học. Bên cạnh đó trong cả chủ đề học sinh cần hiểu được các đại lượng động lượng, cơ năng, thế năng và động năng về các biểu thức của đại lượng và suy nghĩ để đưa ra phương án tính toán các đại lượng đó. Trong tất cả các đại lượng có các đại lượng động năng và động lượng là 2 đại lượng phụ thuộc vào vận tốc vì vậy để đo được đại lượng đó thì cần đo được vận tốc. Nhưng vận tốc là đại lượng biến thiên nên việc đo đạc và tính toán các đại lượng đó là rất khó khăn vì vậy yêu cầu học sinh phải suy nghĩ để đưa ra phương án đo được vận tốc từ đó sẽ hình thành và phát triển năng lực GQVĐTT cho học sinh.

2.3. Xây dựng các hoạt động 2.3.1. Giới thiệu cấu trúc chủ đề Mục tiêu là xây dựng các hoạt động tích hợp STEM với chủ đề “Các định luật bảo toàn ứng dụng trong thực tế và đời sống” bao gồm 2 nội dung chính là động lượng và định luật bảo toàn động lượng; năng lượng các dạng năng lượng, định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng cụ thể là định luật bảo toàn cơ năng được xây dựng thành các nội dung nhỏ. HS tìm hiểu nội dung nhỏ thông qua các hoạt động học tập. Trong dạy học, các hoạt động học tập rất đa dạng, với mỗi loại hoạt động, cần chuẩn bị các phương tiện dạy học kèm theo. Một số loại hoạt động học tập: thảo luận nhóm, tìm kiếm thông tin, điều tra thực tế và xử lí số liệu, tiến hành thí nghiệm, thảo luận, chế tạo sản phẩm vật chất,…

Chủ đề “Các định luật bảo toàn ứng dụng trong thực tế và đời sống” được xây dựng thành các nội dung nhỏ trong đó mỗi nội dung được xuất phát từ những câu hỏi trong thực tiễn xoay quanh “Các định luật bảo toàn được ứng dụng trong thực tế và đời sống như thế nào? Các ứng dụng đó có đặc điểm cấu tạo và có nguyên tắc hoạt động ra sao?”. HS tổ chức các hoạt động được tổ chức dưới dạng tìm hiểu các kiến thức nền tảng.

Các kiến thức trong các hoạt động được tách thành kiến thức riêng biệt gồm các kiến thức khoa học, công nghệ, kĩ thuật hay toán học (STEM). Tuy nhiên, có những hoạt động liên quan tới một vài mảng kiến thức. Các kiến thức được liên quan này sẽ được đối chiếu với chuẩn kiến thức của chương trình giáo dục hiện hành để chỉ rõ kiến thức đó thuộc môn nào, lớp nào. Các kiến thức còn lại, là kiến thức khoa học cơ bản về động lượng, định luật bảo toàn động lượng , cơ năng định luật bảo toàn cơ năng hay Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

các kiến thức phức tạp hơn về quá trình chuyển hóa năng lượng.

Chỉ số hành vi cần đánh giá: Các hoạt động được xây dựng không chỉ có mục tiêu về mặt kiến thức mà còn có mục tiêu phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn. Các thông tin học sinh phản hồi từ hoạt động là cơ sở để đánh giá các hành vi của năng lực. Việc quyết định hoạt động này có thể đánh giá các hành vi nào của năng lực GQVĐTT dẫn đến việc lựa chọn nguyên vật liệu, các bước tiến hành hoạt động. Tuy nhiên, dưới đây chỉ là một số gợi ý về các chỉ số hành vi có thể đánh giá. GV có thể đưa ra những nhiệm vụ khác để đánh giá các chỉ số hành vi khác.

Như trong tài liệu đã trình bày ở trên, có rất nhiều loại hoạt động, với mỗi loại hoạt động, ta cần chuẩn bị những nguyên vật liệu khác nhau. Tuy nhiên, trong chủ đề này, khi trình bày về các hoạt động,học sinh cần chỉ rõ các vật liệu có thể cần để tạo ra 1 sản phẩm thực tế từ đó có thể tiến hành các thử nghiệm để đánh giá kết quả từ đó rút ra kết luận trong sản phẩm thực tế hàng ngày.

Các bước tiến hành: Đây là các bước HS cần thực hiện trong hoạt động. Ví dụ hoạt động chế tạo tên lửa nước, mô hình cọn nước phát điện, hay đường đua lặp, HS cần lựa chọn những dụng cụ gì, bố trí ra sao, tiến hành như thế nào, thứ tự các bước để bố trí được thí nghiệm. Sau đó, sản phẩm thu được hoạt động như thế nào, tại sao thu được kết quả như trên được trình bày ở đây. Sau đó tiến hành thử nghiệm các sản phẩm tổ chức đánh giá và tiến hành trao đổi giữa các nhóm rồi đưa ra phương án chế tạo ra sản phẩm hoạt động hiệu quả nhất 2.3.2. Bảng tổng hợp các hoạt động được xây dựng trong chủ đề Năng lượng và định luật bảo toàn chuyển hóa năng lượng được ứng dụng rất nhiều trong cuộc sống. Tuy nhiên, sự hiểu biết cơ bản về năng lượng chưa được phổ biến. Khi nói đến các dạng năng lượng tồn tại cũng như quá trình bảo toàn và chuyển hóa năng lượng tất cả đều trả lời được một số câu hỏi về chương các định luật bảo toàn: Động lượng là gì? Bảo toàn động lượng là gì? Các sản phẩm của động lượng và bảo toàn động lượng được ứng dụng như thế nào trong đời sống?

Các dạng năng lượng nào mà ta đã biết? bảo toàn và chuyển hóa năng lượng có tác dụng gì trong đời sống và kĩ thuật ? Ứng dụng của nó là như thế nào?

Các sản phẩm ứng dụng được tạo ra hoạt động như thế nào? Có thể chế tạo một số sản phẩm hoạt động đơn giản từ các sản phẩm thực tế không? Từ đó đưa ra nguyên tắc hoạt động và cách chế tạo cơ bản của các sản phẩm ứng dụng trong thực tế?

Làm thế nào để nhận ra các ứng dụng đó trong thực tế?

Các hoạt động của chủ đề “Các định luật bảo toàn ứng dụng trong thực tế và đời Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

sống” đã xây dựng được mô tả thành bảng sau: Nội dung

Hoạt động

Câu hỏi hoạt động

Chỉ số hành vi cần đánh giá

Động lượng là gì? Nêu Thực hiện được giải pháp theo Hoạt động 1: một vài ví dụ về động các bước đã đề ra huy động Tìm hiểu

lượng mà các em đã nguồn lực tìm kiếm các thông

động lượng biết? là gì

tin.

Nội dụng của định luật Trả lời các câu hỏi trong phiếu bảo toàn động lượng? học tập Thực hiện Thực hiện được

Hoạt động 2: Tìm hiểu về Nêu nội dung của định định luật bảo luật bảo toàn động Tìm hiểu

toàn động

động lượng,

lượng

lượng

ra huy động nguồn lực tìm kiếm các thông tin Trả lời các câu hỏi trong phiếu học tập.

định luật bảo Nêu các ứng dụng của định luật bảo toàn động lượng?

Giải thích nguyên tắc chuyển động của tên lửa và của súng?

Nêu cấu tạo và nguyên tắc hạt động cơ bản của động cơ phản lực trong thực tế.

- Nhận ra được các nhiệm vụ bộ phận của vấn đề.

- Đề xuất giải pháp: Chỉ ra các bước cần thực hiện, các kiến thức cần huy động.

- Thực hiện được giải pháp theo các bước đã đề ra: huy động nguồn lực (tìm kiếm thông tin, kiến thức đã biết).

- Trình bày được kết quả.

Nêu nguyên tắc chuyển động của tên lửa nước?

Hoạt động 3: Những dụng cụ nào Tiến hành cần thiết để chế tạo chế tạo tên được tên lửa nước? lửa nước Độ bay cao hay bay xa của tên lửa nước phụ thuộc vào yếu tố nào?

- Nhận ra được các nhiệm vụ bộ phận của vấn đề.

- Đề xuất giải pháp: Chỉ ra các bước cần thực hiện, các kiến thức cần huy động.

- Thực hiện được giải pháp theo các bước đã đề ra: huy động nguồn lực (tìm kiếm thông tin, kiến thức đã biết).

- Trình bày được kết quả

Hoạt động 3: Tìm hiểu lượng và các ứng dụng của định luật ứng dụng bảo toàn trong thực tế động lượng trong thực tế đời sống đời sống: Tìm hiểu chuyển động bằng phản lực. toàn động

giải pháp theo các bước đã đề

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Nội dung

Hoạt động

Hoạt động 1: Tìm hiểu các dạng năng lượng có trong thực tế, tìm hiểu về động năng và thế năng và cơ năng? tìm hiểu về định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng?

Tìm hiểu các dạng năng lượng và định luật bảo toàn và chuyển hóa Hoạt động 2: năng lượng Tiến hành trong thực tế chế tạo cọn và đời sống nước phát điện.

Hoạt động 3: Chế tạo mô hình đường đua kiểm tra kết quả của quá trình bảo toàn và chuyển hóa năng lượng

Câu hỏi hoạt động

Chỉ số hành vi cần đánh giá

Kể tên các dạng năng lượng tồn tại trong thực tế?

1. Động năng là gì?

2. Thế năng là gì?

3. Động năng và thế năng phụ thuộc vào những yếu tố nào?

4. Khi nào năng lượng của 1 vật được bảo toàn?

5. Khi năng lượng cơ học được bào toàn thi động năng và thế năng có mối liên hệ với nhau như thế nào?

6.Quá trình chuyền hóa năng lượng là gì?

1. Nêu nguyên tắc hoạt động của còn nước?

2. Cọn nước hoạt động dựa trên nguyên tắc gì?

3. Khi cọn nước hoạt động có qua trình chuyển hóa năng lượng hay không? Quá trình chuyển hóa đó diễn ra như thế nào?

4.Các dụng cụ cần thiết để chế tạo còn nước?

5. Khi chế tạo còn nước cần chú ý điều gi?

1.Mục tiêu của chế tạo đường đua là gì?

2. Kể tên các dụng cụ cần thiết để chế tạo được đường đua?

3.Làm thế nào để thu thập số liệu kiểm tra các kết quả thu được?

Thực hiện được giải pháp theo các bước đã đề ra huy động nguồn lực tìm kiếm các thông tin

- Nhận ra được các nhiệm vụ bộ phận của vấn đề.

- Đề xuất giải pháp: Chỉ ra các bước cần thực hiện, các kiến thức cần huy động.

- Thực hiện được giải pháp theo các bước đã đề ra: huy động nguồn lực (tìm kiếm thông tin, kiến thức đã biết).

- Trình bày được kết quả

- Nhận ra được các nhiệm vụ bộ phận của vấn đề.

- Đề xuất giải pháp: Chỉ ra các bước cần thực hiện, các kiến thức cần huy động.

- Thực hiện được giải pháp theo các bước đã đề ra: huy động nguồn lực (tìm kiếm thông tin, kiến thức đã biết).

- Trình bày được kết quả - Rút ra kết luận

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

2.3.3. Xây dựng các hoạt động Phần câu hỏi hoạt động và các chỉ số hành vi cần đánh giá trong từng hoạt động đã trình bày ở trên, do đó, ở phần này, các nội dung được trình bày là chi tiết của mục kiến thức liên quan, nguyên vật liệu, các bước tiến hành và giải thích.

2.3.3.1. Nội dung 1: Tổng quan về “Động lượng và định luật bảo toàn động lượng” a. Hoạt động 1: Tìm hiểu động lượng và định luật bảo toàn động lượng * Kiến thức liên quan Kiến thức toán học: - Khái niệm véc tơ, phép cộng và trừ các véc tơ, các tính chất của véc tơ cùng phương, ngược chiều………….

- Các phép biến đổi toán học.

-Thiết lập được phương trình nơi lên mối liên hệ giữa tầm bay cao bay xa của một vật ném xiên khảo sat phương trình bậc 2.

Kiến thức vật lý: - Nắm được định nghĩa về động lượng ,cách xây dựng biểu thức của động lượng, định luật bảo toàn động lượng cho 1 hệ cô lập, xây dựng được biểu thức cho định luật bảo toàn động lượng.

-Biết cách xây dựng phương trình chuyển động ném xiên và mối quan hệ giữa tầm bay cao và tầm bay xa. * Nguyên vật liệu Bài thuyết trình “khám phá về động lượng và định luật bảo toàn động lượng”.

Thông tin cung cấp cho HS: “Động lượng và định luật bảo toàn động lượng”. * Các bước tiến hành: Trên cơ sở các kiến thức đã học hãy trả lời các phiếu học tập sau: Phiếu số 1 1.Động lượng là gì?

2. Biểu thức tính động lượng?từ đó cho biết độ lớn của động lượng phụ thuộc vào yếu tố nào?Từ đó so sánh động lượng của một chiếc ô tô con và một chiếc ô tô tải chạy cùng với một tốc độ?

3.Thế nào là một hệ cô lập ? Nêu các ví dụ về hệ cô lập?

4.Nêu nội dung của định luật bảo toàn động lượng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Kết quả: 1.Động lượng của một vật là đại lượng vật lý đặc trưng cho sự truyền tương tác giữa vật đó với các vật khác. Đây là một đại lượng quan trọng trong việc nghiên cứu tương tác giữa các vật. Động lượng mô tả một khối lượng động di chuyển với một vận tốc. Động lượng này bằng tích của khối lượng và vận tốc. Động lượng có đơn vị kg.m/s.

2.Biểu thức tính động lượng: P  m.v Động lượng phụ thuộc vào khối lượng và vận tốc chuyển động của vật. Động lượng của ô tô tải lớn hơn động lượng của ô tô con vì khối luownhgj ô tô tải lớn hơn khối lượng của ô tô con 3. Hệ cô lập là hệ mà chỉ các vật trong hệ tương tác với nhau mà không tương tác với bên ngoài hệ ví dụ như 2 viên bi va chạm, súng bắn đạn…..

4. Trong hệ cô lập động lượng của hệ được bảo toàn b. Hoạt động 2: Tìm hiểu ứng dụng của định luật bảo toàn động lượng trong thực tế: * Kiến thức liên quan Kiến thức khoa học: Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của động cơ phản lực.

Kiến thức công nghệ: Nguyên tắc chuyển động bằng phản lực: Trong một hệ kín đứng yên, nếu có một phần của hệ chuyển động theo một hướng, phần còn lại của hệ chuyển động theo hướng ngược lại. Chuyển động theo nguyên tắc như thế gọi là chuyển động bằng phản lực.

Nắm được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của động cơ phản lực từ đó thấy được mô hình chuyển động thực tế của tên lửa? * Nguyên liệu: Bổ sung thông tin cho học sinh về cấu tạo của động cơ phản lực theo phụ lục số 4. * Các bước thực hiện: Học sinh nghe giáo viên giảng giải và tiên hành trả lời các câu hỏi: 1. Nêu nguyên tắc chuyển động bằng phản lực?

2. Tìm hiểu và cho biết cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của động cơ phản lực?

Kết quả: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

1. Trong một hệ kín đứng yên, nếu có một phần của hệ chuyển động theo một hướng, phần còn lại của hệ chuyển động theo hướng ngược lại. Chuyển động theo nguyên tắc như thế gọi là chuyển động bằng phản lực.

2.Nêu được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của động cơ phản lực theo kiến thức bổ sung theo phụ lục số 4. c. Hoạt động 3: Chế tạo tên lửa nước * Mục tiêu tổng quát Học sinh sử dụng mô hình tên lửa nước để mô tả nguyên tắc hoạt động bằng phản lực trên thực tế khi có một lượng nước trong tên lửa chuyên động về sau sẽ làm tên lửa chuyển động về phía trước một cách định tính.

Các học sinh sử dụng mô hình tên lửa nước của mình để kiểm tra xem việc tăng áp suất của khối lượng nước bên trong tên lửa có ảnh hưởng gì đến tốc độ bay và tầm bay cao của tên lửa hay không bằng cách sử dụng của một đồng hồ đo áp suất gắn trên giàn phóng của mô hình.

Học sinh nghiên cứu và tính toán xây dựng phương án kiểm tra tầm bay cao và tầm bay xa của tên lửa nước dựa vào chuyển động thẳng đứng và chuyển động ném xiên cũng như nguyên vật liệu cần thiết để làm sao tên lửa nước có thể hoạt động tốt nhất.

Kỹ năng học sinh có thể có được: các kĩ năng của một Kỹ sư cơ khí, kĩ sư chế tạo, một nhà khoa học dữ liệu,một nhà chế tạo…. * Mục tiêu cụ thể Kiến thức toán: Xây dựng được phương tình liên quan đến độ bay cao và bay xa của tên lửa dựa trên lý thuyết về chuyển động ném xiên và chuyển động ném ngang từ đó đưa ra được mối liên hệ giữa các đại lượng vật lý.

Tính toán và kiểm tra sự phụ thuộc tốc độ bay của tên lửa vào áp suất khí trong tên lửa nước đến tầm bay cao bay xa của tên lửa từ thực nghiệm.

Kiến thức vật lý: Nắm được nguyên tắc chuyển động của tên lửa nước, xây dựng và tính toán được tầm bay cao và bay xa của tên lửa Kiến thức về kĩ thuật: Biết cách sử dụng các thiết bị sẵn có đề tạo ra tên lửa nước, biết sử dụng các thiết bị đề đo đạc tính toán làm sao cho tên lửa nước có thể bay cao và bay xa nhất đặc biệt chú ý đến các vấn đề như áp suất nước, trọng lượng của tên lửa, lượng nước có Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

trong tên lửa…

Trên cơ sở lý thuyết phát triển và chế tạo ra tên lửa nước nhiều tầng. * Mốc thời gian hoàn thành bài học: dự kiến dạy 4 tiết học kéo dài 45 phút Đây là nhịp độ dự kiến cho hoạt động này. Có thể chỉnh sửa đổi lịch trình này để đáp ứng nhu cầu của số học sinh trong 1 lớp.

Phần 1: Kiến thức và từ vựng trước 1 ngày Giới thiệu bài học bằng cách sử dụng video giới thiệu chuyển động của tên lửa trên thực tế, Giới thiệu cho học sinh và mục tiêu học tập bài học.

Tiến hành thảo luận nhóm nhỏ và cả lớp về các câu hỏi kiến thức trong dự án và nhận xét các câu trả lời của các nhóm.

Chỉ định vai trò nhóm.

Ngày 2 Học sinh tiến hành trình bày thảo luận nhóm về chuyển động bằng phản lực.

Thảo luận nhóm đưa ra phương án để chế tạo ra tên lửa nước hoạt động có hiệu quả nhất. Đưa ra phương án đo độ cao, tầm bay xa của tên lửa nước thông qua các kiến thức về chuyển động ném xiên, ném ngang.

Nhóm phân công thành viên chuẩn bị các dụng cụ cần thiết để chế tạo tên lửa nước Ngày 3 Học sinh tiến hành chế tạo tên lửa nước theo hướng dẫn( khuyến khích học sinh chế tạo theo sáng tạo của riêng bản thân nhóm và cá nhân mỗi học sinh).

Học sinh chế tạo tên lửa nước.

Học sinh tiến hành thử nghiệm tên lửa nước và tiên hành so sánh với dự đoán của họ về tầm bay cao, bay xa của tên lửa nước.

Học sinh phân tích dữ liệu thu được trong quá trình thử nghiệm và tiến hành cải tiến để đạt hiệu quả tốt nhất Ngày 4 Tiến hành thi bắn tên lửa giữa các nhóm. * Chuẩn bị của Giáo viên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Trước giờ dạy: Giáo viên giới thiệu cho học sinh biết về quá trình chuyển động của tên lửa thực tế sau đó cho học sinh biết về quá trình chuyển động bằng phản lực là như thế nào về mặt lý thuyết.

Hoàn thành từng bước của hướng dẫn bài học trước khi giảng dạy hoạt động để xác định những thách thức không lường trước có thể xảy ra với học sinh. * Hoạt động khởi động của học sinh: Phần 1: Kiến thức và từ vựng trước Hoàn thành câu hỏi 1-3 cá nhân, sau đó thảo luận với nhóm của bạn và chia sẻ câu trả lời với cả lớp. Sau khi thảo luận các câu hỏi với bạn bè, hãy sử dụng internet để điền vào bất kỳ thông tin còn thiếu nào.

1. Động lượng là gì?

2. Chuyển động bằng phản lực là gì?

3. Những yếu tố ảnh hưởng đến chuyên động của một tên lửa?

Quy trình thử nghiệm để thu thập dữ liệu khi thử nghiệm tên lửa. Chúng ta đã biết khi ném xiên với góc nghiêng 450 thì tầm bay cao và bay xa của tên lửa nước là lớn nhất khi đó ta tiến hành thử nghiệm như sau: Sử dụng bảng dữ liệu sau để ghi dữ liệu của bạn khi góc nghiêng 450: Khối lượng tên lửa Áp suất của nước (g) trong tên lửa

Tầm bay xa

Thử nghiệm 1 Thử nghiệm 2 Thử nghiệm 3 Thử nghiệm 4 Trung bình cộng 1.Đo và ghi lại khối lượng của tên lửa và nước bằng cân.

2.Đo áp suất trong tên lửa 3.Thay đổi lượng nước của giàn phóng cân khối lượng tên lửa vào thử nghiệm.

4.Tiến hành phóng tên lửa và ghi lại kết quả tầm bay xa của tên lửa.

5.Thay đổi lượng nước và tiến hành lặp lại các bước 1,2,3, và đo kết quả thu được. * Hướng dẫn chế tạo tên lửa nước Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Học sinh thực hiện chế tạo tên lửa theo các bước trong hướng dẫn ở phụ lục số 7. Đây chỉ là hướng dẫn cơ bản của giáo viên khuyến khích học sinh tạo ra các sản phẩm tương tự theo ý tưởng sáng tạo độc đáo của mỗi học sinh.

2.3.3.2. Nội dung 2: Tổng quan về năng lượng, định luật bảo toàn năng lượng a. Hoạt động 1: Tìm hiểu về năng lượng và các dạng năng lượng và định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng. * Kiến thức liên quan: Hoc sinh nắm được các dạng năng lượng cơ học và hiểu được nguyên tắc bảo toàn và chuyển hóa năng lượng, biết cách xây dựng được các phương trình của các dạng năng lượng cơ học và nắm được định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng. * Nguyên vật liệu: -Phiếu học tập giao cho từng nhóm học sinh - Các nhóm trả lời phiếu học tập rồi lên trình bày ý tưởng của nhóm mình * Tiến trình dạy học: Trên cơ sở kiến thức đã học hãy thảo luận nhóm rồi trả lời các câu hỏi sau: Phiếu học tập số 1: 1. Năng lựơng là gì?

2. Quan sát các hình ành sau và cho biết Trong số các hình ảnh dưới đây đều có năng lượng? Bằng chứng của bạn là gì?

Kết quả: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Là khả năng làm cho mọi việc xảy ra. Chuyển động, nhiệt, ánh sáng và âm thanh là biểu hiện mà năng lượng có mặt.

Trong các hình ảnh trên: Táo: Thức ăn phải có năng lượng, vì chúng ta có năng lượng từ việc ăn nó.

Người chơi violon: Cả âm thanh của violin và chuyển động của người chơi violon đều là bằng chứng về năng lượng.

Lửa: Ánh sáng, nhiệt và âm thanh của lửa trại là tất cả bằng chứng về năng lượng. Ô tô: Trong trường hợp này, câu trả lời có thể đúng, tùy thuộc vào cách học sinh biện minh cho câu trả lời của họ. Chiếc xe này là bất động, vì vậy không có dấu hiệu của năng lượng tồn tại trong hình ảnh. Tuy nhiên, học sinh có thể lưu ý một cách chính xác rằng xe hơi thường có nhiên liệu và / hoặc pin, cả hai đều chứa năng lượng. Đá: Đá này có năng lượng được lưu trữ do chiều cao của nó. Mặc dù không có chuyển động, nhiệt độ, ánh sáng hay âm thanh đang diễn ra, nó đã tích trữ năng lượng sẽ được giải phóng nếu nó nghiêng.

Phiếu số 2: 1. Năng lựơng tồn tại trong các hình ảnh sau là dạng năng lượng nào?

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Kết quả: Các hình ảnh trên là hình ảnh biểu hiện của năng lựơng dự trữ khi một cây cung được kéo trở lại, nó có năng lượng dự trữ.

Phiếu số : Quan sát 3 hình ảnh sau và trả lời câu hỏi: 1.Trong các hệ thống sau hệ thống có năng lượng dưới dạng thế năng? Giải thích.

2. Hệ thống đó có thêm năng lượng là động năng? Giải thích.

3.Hệ thống đó có năng lượng lớn nhất? Giải thích.

Hình 2: 2 viên đá 1 viên nằm trên vách đá 1 viên bắt đầu được thả từ vách đá

C Hình 1: 2 viên đá nằm trên vách đá ở độ cao khac nhau.

Hình 3: 2 viên đá 1 viên nằm trên vách đá 1 viên chuyển động qua vách đá với vận tốc khác không

C

C

Kết quả: 1. Hình 1 có năng lượng là thế năng. Cả hai tảng đá có cùng khối lượng, và không di chuyển, do đó chúng có cùng một vận tốc bằng 0. Trong đó viên đá 2 ở độ cao cao hơn, do đó nó có thế năng lớn hơn. Cả hai viên đá có cùng một lượng năng lượng cơ học đó là thế năng.

2. Hình 2 và 3 là hệ có thêm năng lượng là động năng vì trong hệ có 2 viên đá chuyển động Trong hình 2 lúc đầu cả 2 viên đá có cùng thế năng sau đó viên đá 1 khi bị rơi chuyển dần thế năng thành động năng và khi đến độ cao bằng viên đá 1 trong hình 1 thì hệ có năng lượng lớn hơn hình 1.

3.Trong hình 3 thì năng lượng của hệ là lớn nhất vì khi viên đá 1 trong hình 3 đến mép vách đá đã có vận tốc khác không nên viên đó ngoài thế năng bằng thế năng của viên đá 2 nằm yên trên vách núi thì còn có thêm động năng. Nên hệ có năng lượng lớn nhất.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Phiếu học tập số 4: 1.Hãy viết công thức xác định động năng thế năng và cơ năng?

2.Vậy thế năng, động năng phụ thuộc yếu tố nào?............

3.Khi tăng khối lượng của vật lên 2 lần thì thế năng và động năng của vật thay đổi như thế nào?

4.Khi tăng vận tốc của vật lên 2 lần thì động năng của vật thay đổi như thế nào?

Kết quả: 1. Công thức xác định động năng thế năng và cơ năng: m.v2 K.x 2 Wd  ;Wt  mgh (Wt  ); W  Wd  Wt 2 2 2. Động năng thì phụ thuộc vào vận tốc và khối lượng -Thế năng trọng trường phụ thuộc vào khối lượng và độ cao của vật so với mốc thê năng -Thế năng đàn hôì phụ thuộc vào độ cứng của lò xo và khoảng cách từ vật đến vị trí tính mốc thế năng.

- Khi tăng khối lượng của vật lên 2 lần thì thế năng trọng trường và động năng của vật tăng thêm 2 lần còn thế năng đàn hồi của vật không đổi.

- Khi tăng vận tốc của vật lên 2 lần thì động năng của vật tăng 4 lần.

Phiếu học tấp số 5: 1. Dạng năng lượng nào được lưu trữ trong bất kỳ vật bị kéo dài hoặc nén?

2. Động năng là đại lượng vectơ hay đại lượng vô hướng?

3. Mô tả mối quan hệ giữa động năng và thế năng hấp dẫn trong quá trình rơi tự do của một cây bút chì từ bàn làm việc.

4. Một chiếc đồng hồ bỏ túi chứa một miếng kim loại dài, xoắn ốc được cuộn chặt khi đồng hồ hoạt động. Những dạng năng lượng nào có liên quan đến cuộn dây trong đồng hồ bỏ túi?

5. Một vật được hạ xuống một lỗ sâu trong lòng đất. Thế năng của vật thể thay đổi như thế nào?

6. Một người trượt từ đỉnh dốc nghiêng có thế năng ở đỉnh dốc là 1,2.10 J . Ma sát trên dốc nhỏ. Bạn có thể kết luận gì về năng lượng của người đó? Động năng ở dưới cùng của chân dốc? Giải thích câu trả lời của bạn.

7. Đưa ra nhận xét đánh giá ý kiến sau: “Nếu một cuốn sách rơi xuống, cuốn sách đó rõ ràng sẽ mất đi năng lượng khi nó chạm sàn. Do đó, luật bảo toàn năng lượng là không chính xác.

8. Tại sao vị trí đầu tiên của tàu lượn thường cao nhất 4

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Kết quả: 1.Năng lượng đàn hồi ( Thế năng đàn hồi) 2. Động năng là một đại lượng vô hướng.

3. Ban đầu khi cây bút chưa rơi, thế năng cực đại còn động năng bằng 0. Trong khi rơi, thế năng giảm dần được chuyển thành động năng. Khi bút chì chạm đất, tất cả năng lượng là động năng.

4. Thế năng 5. Thế năng giảm.

6. Nó sẽ nhỏ hơn 1,2.104 J . Do ma sát không phải là không đáng kể, năng lượng cơ học không được bảo toàn, và một số năng lượng cơ học sẽ bị mất. Động năng tăng dần và khi người đó tới chân MPN nghì thế năng bằng 0 còn động năng lớn nhất.

7. Đúng là cuốn sách mất năng lượng tiềm năng trong suốt quá trình chuyển động của nó và mất tất cả động năng khi nó chạm sàn. Tuy nhiên, năng lượng này không bị phá hủy. Thay vào đó, nó được chuyển đổi thành nhiệt và âm thanh. Định luật bảo toàn năng lượng vẫn đúng.

8. Tàu lượn siêu tốc có được thế năng trọng trường bằng cách leo lên vị trí cao nhất (thường là với sự trợ giúp của dây xích hoặc một số thiết bị nâng khác). Về cơ bản, nó không có động năng ở vị trí này, vì vậy tất cả năng lượng cơ học của nó được lưu trữ dưới dạng thế năng trọng trường. Tàu lượn siêu tốc sẽ không thể đến vị trí cao hơn vị trí này, ngay cả khi cơ năng được bảo toàn trong quá trình di chuyển. b. Hoạt động 2: Hướng dẫn chế tạo cọn nước: * Mục tiêu tổng quát Đảm nhận vai trò của các kỹ sư điện, cơ khí và các nhà khoa học dữ liệu.

Sử dụng cọn nước để kiểm tra năng lượng và quá trình chuyển hóa năng lượng trong quá trình hoạt động.

Phát triển ý tưởng xây dụng mô hình cọn nước khác nhau trên cơ sở hướng dẫn tạo ra cọn nước cơ bản. Khuyến khích việc thiết kế thêm mô hình máy phát điện đơn giản lắp thêm vào cọn nước để hiểu và nắm được quá trình chuyển hóa năng lượng từ cơ năng của nước sang thành điện năng.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

* Mục tiêu cụ thể Kiến thức toán: Tính toán được động năng và thế năng của lượng nước dựa vào phương trình của động năng và thế năng để thấy được sự thay đổi năng lượng trong quá trình thay đổi độ cao và tốc độ của dòng nước dẫn đến sự thay đổi về điện áp thu được Kiến thức vật lý: Nắm được quá trình chuyển hóa từ cơ năng của dòng nước trong quá trình cọn nước hoạt động.

Kiến thức về kĩ thuật: Biết cách sử dụng các dụng cụ sẵn có đề chế tạo ra cọn nước phát điện Biết cách đo đạc và tính toán các phần cần thiết cho việc chế tạo cọn nước.

Trên cơ sở đó biết cách phát triển và tạo ra cọn nước hoạt động tốt nhất.

Biết cách sử dụng đồng hồ đa năng hiện số để đo được điện áp tạo ra khi cọn nước hoạt động thông qua hệ thống phát điện.

Kỹ năng :gồm kĩ năng của Kỹ sư cơ khí, Kỹ sư điện, Khoa học …….

Tổng quan hoạt động Học sinh thiết kế cọn nước bằng các vật liệu sẵn có từ đó đưa ra nguyên tắc hoạt động và chỉ ra được quá trình chuyển hóa năng lượng khi này. Học sinh chế tạo thành công hệ thống phát điện hoạt động dựa vào chuyển hóa năng lượng. * Mốc thời gian hoàn thành bài học: 4 tiết học kéo dài 45 phút Phần 1: Kiến thức và từ vựng trước 1 ngày Giới thiệu bài học bằng cách sử dụng video giới thiệu các nhà máy thủy điện trên thực tế, Giới thiệu cho học sinh và mục tiêu học tập bài học.

Tiến hành thảo luận nhóm nhỏ và cả lớp về các câu hỏi kiến thức trước và câu trả lời của họ.

Chỉ định vai trò nhóm.

Ngày 2 Học sinh tiến hành trình bày thảo luận nhóm về nguyên tắc hoạt động của nhà máy thủy điện yêu cầu các nhóm tiến hành vẽ mô hình chỉ ra nguyên tắc hoạt động của nhà máy thủy điện và nêu nổi bật cho học sinh biết rằng trong quá trình tạo ra điện năng có sự chuyển hóa năng lượng từ dạng cơ năng thành điện năng.

Thảo luận nhóm đưa ra phương án để chế tạo ra cọn nước nước hoạt động có hiệu quả nhất dựa vào điện năng tạo ra hệ thống phát điện gắn vào cọn nước.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Đưa ra phương án đo độ cao lượng nước có ảnh hưởng tới tốc độ quay của cọn nước, tốc độ dòng nước đến tốc độ quay của cọn nước.

Nhóm phân công thành viên chuẩn bị các dụng cụ cần thiết để chế tạo cọn nước có gắn hệ thống phát điện.

Ngày 3 Học sinh tiến hành chế tạo cọn nước theo hướng dẫn( khuyến khích học sinh chế tạo theo sáng tạo của riêng nhóm và cá nhân mỗi học sinh).

Học sinh chế tạo cọn nước.

Học sinh tiến hành thử nghiệm cọn nước và tiến hành so sánh với dự đoán của họ về tốc độ quay thông qua tốc độ phát ra điện trên cọn nước.

Học sinh phân tích dữ liệu thu được trong quá trình thử nghiệm và tiến hành cải tiến để đạt hiệu quả tốt nhất * Chuẩn bị của Giáo viên: Trước giờ dạy: Giáo viên giới thiệu cho học sinh biết về quá trình chuyển chuyển đổi năng lượng của nhà máy thủy điện thực tế sau đó cho học sinh biết về quá trình chuyển đổi đó là như thế nào về mặt lý thuyết.

Hoàn thành từng bước của hướng dẫn bài học trước khi giảng dạy hoạt động để xác định những thách thức không lường trước có thể xảy ra với học sinh. * Hoạt động khởi động của học sinh: Phần 1: Kiến thức và từ vựng trước Hoàn thành câu hỏi 1-3 cá nhân, sau đó thảo luận với nhóm của bạn và chia sẻ câu trả lời với cả lớp. Sau khi thảo luận các câu hỏi với bạn bè, hãy sử dụng internet để điền vào bất kỳ thông tin còn thiếu nào.

1. Quá trình chuyển đổi năng lượng là gì?

2. Trong quá trình sản xuất điện thì có sự chuyển đổi năng lượng nào ?

3. Những yếu tố ảnh hưởng đến chuyên động quay của cọn nước?

Quy trình thử nghiệm để đo dữ liệu khi thử nghiệm cọn nước: 1.Đo và ghi lại độ cao (thế năng của lượng nước) của lượng nước khi cho chảy qua cọn nước.

2.Đo dòng điện thu được từ hệ thống phát điện.

3.Thay đổi tốc độ dòng chảy của nước và ghi lại điện áp khi đó trên hệ thống phát điện.

4.Tiến hành nhận xét về điện áp thu được trên 2 thử nghiệm trên 5.Thay đổi tốc độ dòng nước lúc đầu cho chảy chậm lúc sau chảy manh hơn và tiến hành lặp lại 2 và sau đó đưa ra nhận xét.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

* Hoạt động chế tạo cọn nước: Học sinh thực hiện chế tạo cọn nước theo các bước trong hướng dẫn ở phụ lục số 8. Đây chỉ là cơ sở hướng dẫn tạo ra cọn nước cơ bản. Khuyến khích học sinh có thể tạo ra được hệ thống phát điện hoặc thiết kế chế tạo mô hình phát điện hoặc có thể chế tạo ra cọn nước phát điện khác nhau theo ý tưởng sáng tạo của học sinh. c.Hoạt động 3: Hướng dẫn chế mô hình đường đua để hiểu về năng lượng và các dạng năng lượng: * Mục tiêu học tập Học sinh sử dụng xe mô hình và đường đua để mô tả mối quan hệ giữa thế năng và và động năng của xe mô hình đi xuống đường đua.

Học sinh sử dụng đường đua mô hình của họ để kiểm tra xem việc tăng khối lượng của chiếc xe mô hình của họ ảnh hưởng như thế nào đến tốc độ và lực va chạm của chiếc xe mô hình.

Học sinh xây dựng các cổng thời gian và cảm biến lực va chạm bằng cách sử dụng các hướng dẫn để thu thập dữ liệu tương tự và kỹ thuật số trên đường đua mô hình.

Các kỹ năng như kĩ năng của kỹ sư cơ khí, kỹ thuật điện, kỹ thuật phần mềm, Khoa học dữ liệu Phần 1: Kiến thức chung Học sinh được giới thiệu về bối cảnh của bài học đặt chúng trong vai trò của các kỹ sư tiến hành thử nghiệm va chạm trên đường đua mô hình. Học sinh trả lời các câu hỏi liên quan đến mục tiêu học tập như một đánh giá trước. Học sinh cũng được giới thiệu từ vựng làm việc của dự án.

Phần 2: Dữ liệu tương tự Học sinh tiến hành chạy thử để đảm bảo xe của họ tương thích với đường thử của họ. Học sinh nhìn vào mối quan hệ của thế năng và động năng của xe đua của họ tại các điểm khác nhau trên đường thử. Học sinh cũng khám phá việc tăng khối lượng xe của họ ảnh hưởng đến tốc độ và khoảng cách xe có thể di chuyển một khối trong một vụ va chạm.

Phần 3: Dữ liệu số Học sinh xây dựng và cài đặt các cảm biến cổng thời gian trên đường thử của mình và gắn một công tắc vào xe đua của họ tương tác với các cảm biến này để thu thập dữ liệu thời gian và tốc độ. Sau đó, học sinh hoàn thành một thành phần điện tử Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

để các mô hình đường của họ sẵn sàng được kết nối với bảng tính Excel để hiển thị dữ liệu.

Học sinh kết nối theo dõi kích hoạt cảm biến của họ với sổ làm việc Excel thông qua một vi điều khiển. Học sinh sử dụng đồ họa trên sổ làm việc Excel để hình dung tốc độ xe mô hình của họ và mối quan hệ của thế năng với động năng. Sau đó, họ xem lại Phần 2 khi họ thu thập dữ liệu lực va chạm kỹ thuật số liên quan đến khối lượng xe của họ.

Phần 4: Phản ánh, kiến nghị Học sinh hoàn thành toàn bộ hướng dẫn của GV. Học sinh hoàn thành và thảo luận các câu hỏi trong phiếu học tập.

Khoa học và thực hành kỹ thuật Các khái niệm và tài liệu trong bài học này cung cấp cơ hội để thu hút học sinh vào quá trình thiết kế và thử nghiệm ý tưởng bằng phương pháp khoa học.

Sử dụng các mẫu trong trang phụ lục 9 để hướng dẫn học sinh. * Mốc thời gian hoàn thành bài học: Bảy tiết học kéo dài 45 phút Đây là thời gian dự kiến cho hoạt động này. Có thể thay đổi tùy vào từng lớp học cụ thể Phần 1: Kiến thức và từ vựng trước 1 ngày Giới thiệu bài học bằng cách sử dụng video chuyển động của tàu lượn, Giới thiệu cho học sinh và mục tiêu học tập bài học.

Tiến hành thảo luận nhóm nhỏ và cả lớp về các câu hỏi kiến thức trước và nhận xét câu trả lời của học sinh.

Học sinh hoàn thành phiếu học tập.

Chỉ định vai trò nhóm.

Phần 2: Dữ liệu tương tự Ngày 2 Học sinh tiến hành chạy thử để đảm bảo xe tương thích với đường đua.

Học sinh tham khảo định nghĩa về thế năng và động năng để mô tả những gì đang xảy ra với động năng và thế năng trên các phần khác nhau của đường đua.

Học sinh xây dựng và cài đặt một cảm biến Khối Va chạm Tương tự trên đường thử của họ.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Ngày 3 - 4 Học sinh kiểm tra tác động của chiếc xe của họ trên khoảng cách nó di chuyển khối va chạm tương tự.

Học sinh tăng khối lượng xe lên gấp 1,5 lần và vẽ biểu đồ dữ liệu của họ.

Học sinh sử dụng biểu đồ của họ để đưa ra dự đoán về việc khối va chạm sẽ di chuyển bao xa nếu khối lượng của xe tăng lên gấp đôi giá trị ban đầu.

Học sinh chạy thử nghiệm với một chiếc xe gấp hai lần khối lượng ban đầu và so sánh nó với dự đoán của họ.

Học sinh phân tích dữ liệu tốc độ liên quan đến khối lượng của chiếc xe của họ Phần 3: Dữ liệu số Ngày 4 - 5 Học sinh hợp tác với nhóm của mình để xây dựng và cài đặt các cảm biến cổng thời gian bằng Hướng dẫn.

Học sinh hợp tác với nhóm của họ để cài đặt một công tắc trên xe của họ bằng cách sử dụng Hướng dẫn.

Học sinh hợp tác với nhóm của họ để xây dựng cảm biến khối va chạm kỹ thuật số bằng cách thêm một gia tốc kế kỹ thuật số bằng Hướng dẫn.

Học sinh chuẩn bị vi điều khiển và bảng điều khiển để hiển thị dữ liệu trực tiếp trên Excel.

Ngày 6 Học sinh kết nối theo dõi kích hoạt cảm biến của họ để trực quan hóa dữ liệu trực tiếp trên Excel bằng Hướng dẫn.

Học sinh nhập chiều cao cổng và khoảng cách giữa các cổng trong Excel.

Học sinh khám phá trực quan hóa dữ liệu trực tiếp về tốc độ, năng lượng và lực trên bảng tính Excel trong khi tiến hành chạy thử với ô tô của họ.

Học sinh lặp lại thành phần "Điều tra ảnh hưởng của khối lượng đến cường độ va chạm" của Phần 2 bằng bảng tính Excel và so sánh dữ liệu số của họ từ Phần 4 với dữ liệu tương tự có được trong Phần 2.

Phần 4: Phản ánh Ngày 7 Hoàn thành và thảo luận các câu hỏi phản ánh trong nhật kí. Thảo luận nên được đóng khung trong bối cảnh các nhóm kỹ sư báo cáo dữ liệu cho người giám sát của họ.

Khoa học và thực hành kỹ thuật * Chuẩn bị của Giáo viên: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Trước giờ dạy: Giáo viên giới thiệu cho học sinh biết về quá trình chuyển động của xe mô hình từ đỉnh của đường đua sau đó cho học sinh biết về quá trình diễn ra như thế nào về mặt lý thuyết.

Hoàn thành từng bước của hướng dẫn bài học trước khi giảng dạy hoạt động để xác định những thách thức không lường trước có thể xảy ra với học sinh.

Hãy chắc chắn rằng giáo viên xây dựng cổng thời gian là chức năng để trình diễn giới thiệu bài học.

Kiểm tra tất cả các xe trên đường đua. Một số thực hiện tốt hơn so với những người khác.

Xác nhận rằng mỗi máy tính của học sinh có tất cả phần mềm cần thiết: Arduino IDE hoặc micro: trình điều khiển nối tiếp bit Bổ trợ Data Streamer Sổ làm việc Excel Windows 10 Office 365 phải được cập nhật. Học sinh và giáo viên đủ điều kiện cho Office 365 Education, bao gồm Word, Excel, PowerPoint và OneNote, cùng với các công cụ lớp học bổ sung.

Thực hành tải xuống / flash micro: bit hoặc Arduino tùy thuộc vào loại vi điều khiển sử dụng. Đối với Arduino, hãy đảm bảo bạn thực hiện quy trình thêm thiết bị này vào IDE vì nó không tự động bật lên. Đối với micro: bit, đảm bảo thiết bị của bạn xuất hiện dưới dạng thiết bị lưu trữ USB và bạn có thể sao chép các tệp .hex vào thiết bị.

Làm quen với sổ làm việc Excel và bổ trợ Data Streamer.

Thực hành thu thập và lưu dữ liệu bằng bảng tính Excel. * Hoạt động khởi động của học sinh: Phần 1: Kiến thức và từ vựng trước Hoàn thành câu hỏi 1-3 cá nhân, sau đó thảo luận với nhóm của bạn và chia sẻ câu trả lời với cả lớp. Sau khi thảo luận các câu hỏi với bạn bè, hãy sử dụng internet để điền vào bất kỳ thông tin còn thiếu nào.

1. Thế năng là gì?

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

2. Động năng là gì?

3. Những yếu tố ảnh hưởng đến sức mạnh của một vụ va chạm ô tô?

Phần 2: Dữ liệu tương tự Kiểm tra xe của bạn Đặt vai trò là một nghiên cứu về ATGT sử dụng môi trường thử nghiệm mô hình để tiến hành nghiên cứu về các vụ tai nạn ô tô. Nhiệm vụ đầu tiên của bạn sẽ là tìm những chiếc xe mô hình tương thích với môi trường thử nghiệm của bạn.

Kiểm tra xe mô hình của bạn trên đường đua của bạn. Xe của bạn phải có khả năng liên tục hoàn thành một cuộc chạy thử từ cổng bắt đầu đến khối va chạm mà không rơi khỏi đường đua hoặc không thể sử dụng được.

Trước khi bạn bắt đầu tiến hành kiểm tra sự cố, bạn sẽ khám phá năng lượng của chiếc xe của bạn khi nó giảm tốc độ theo dõi. Định luật bảo toàn năng lượng nói rằng năng lượng không thể tự sinh ra và tự mất đi mà chỉ chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác. Cân nhắc luật này, hãy nêu mối quan hệ giữa thế năng và động năng khi nó di chuyển xuống đường ray.

Phiếu học tập Vẽ một mô hình đường đua của bạn trong không gian bên dưới. Vẽ các điểm sau trên mô hình đó. Điểm A phải là điểm bắt đầu của đường đua trước khi phát hành xe của bạn Điểm B phải là một phần thú vị của đường đua như đồi hoặc vòng Điểm C phải là một phần thú vị khác của đường đua Điểm D phải ở vạch đích Hãy tưởng tượng chiếc xe của bạn bát đầu xuất phát phía sau vạch đích và chuyển động xuống đường đua. Điều gì đang xảy ra với Động năng và thế năng ở mỗi bốn điểm trên đường đua? (tăng, giảm, giữ nguyên) Tại điểm nào trên đường đua là thế năng của chiếc xe lớn nhất? Tại điểm nào thì thế năng của xe nhỏ nhất?

Tại điểm nào trên đường đua là chiếc xe có động năng lớn nhất? Tại thời điểm nào thì động năng của xe nhỏ nhất?

Sử dụng các quan sát của bạn mô tả định luật bảo toàn năng lượng khi áp dụng cho động năng và thế năng của xe hơi của bạn khi nó di chuyển xuống đường đua. Điều tra ảnh hưởng của khối lượng đến sức mạnh của một vụ va chạm và tốc độ Bây giờ bạn đã có cơ hội kiểm tra các khái niệm liên quan đến năng lượng của Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

chiếc xe mô hình của bạn, người giám sát của bạn tò mò về các lực tác động bởi những chiếc xe có khối lượng khác nhau.

Nhiệm vụ tiếp theo của bạn là kiểm tra câu hỏi điều tra sau: Làm thế nào để khối lượng của ô tô ảnh hưởng đến sức mạnh của một vụ va chạm?

Giáo viên của bạn có thể yêu cầu bạn viết một báo cáo phòng thí nghiệm chính thức liên quan đến nhiệm vụ này. Xem tiến trình tổ chức ý tưởng thử nghiệm để hướng dẫn bạn trong quá trình này.

Xây dựng một cảm biến lực va chạm tương tự bằng cách sử dụng Hướng dẫn.

Quy trình thử nghiệm để thu thập dữ liệu va chạm tương tự: Sử dụng bảng dữ liệu sau để ghi dữ liệu của bạn: Khối va chạm khoảng cách di chuyển (mm)

Thời gian để hoàn thành (các) quãng đường

Tốc độ (m/s)

Khối lượng 1 Thử nghiệm 1 Thử nghiệm 2 Thử nghiệm 3 Trung bình cộng Khối lượng 2 Thử nghiệm 1 Thử nghiệm 2 Thử nghiệm 3 Trung bình cộng 1.Đo và ghi lại khối lượng xe của bạn (Khối lượng 1) bằng cân điện tử.

2.Định vị khối va chạm ở cuối đường thử.

3.Đặt xe của bạn phía sau vạch xuất phát.

4.Phát hành xe của bạn và bắt đầu đồng hồ bấm giờ của bạn đồng thời.

5.Dừng đồng hồ bấm giờ của bạn khi nó chạm vào khối va chạm.

6.Ghi lại thời gian cần thiết để chiếc xe của bạn hoàn thành đường đua.

7.Đo và ghi lại khoảng cách khối va chạm đã được xe di chuyển.

8.Lặp lại các bước 2 - 7 hai lần nữa trong tổng số 3 thử nghiệm.

9.Xác định khoảng cách trung bình mà khối va chạm di chuyển và tính tốc độ trung bình của xe bạn và ghi lại các giá trị này trong bảng của bạn.

10.Thêm khối lượng vào xe của bạn bằng cách dán cẩn thận các vòng đệm vào Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

nó cho đến khi bạn tăng khối lượng của nó lên gấp 1,5 lần khối lượng ban đầu của nó và ghi lại khối lượng mới trong bảng của bạn (Khối 2).

11.Lặp lại các bước 2 - 10 với khối lượng mới từ bước10.

12.Sử dụng giấy biểu đồ để tạo một biểu đồ cho thấy mối quan hệ giữa khối lượng xe của bạn và khoảng cách trung bình mà xe bạn đã di chuyển khối va chạm.

(Khối lượng trên trục x và Khoảng cách khối va chạm di chuyển trên trục y).

13.Vẽ hai điểm tương ứng với khối lượng xe của bạn và khoảng cách trung bình mà khối va chạm được di chuyển và kết nối chúng với một đường thẳng.

14.Sử dụng biểu đồ của bạn để đưa ra dự đoán về việc khối va chạm sẽ di chuyển bao xa nếu khối lượng của xe tăng lên gấp đôi khối lượng ban đầu của nó.

15.Ghi lại giá trị dự đoán này trên giấy biểu đồ bên cạnh bảng của bạn và dán nhãn.

16.Thêm khối lượng vào xe của bạn để nó gấp hai lần trọng lượng ban đầu (Khối lượng 3).

17.Lặp lại các bước 2 - 10 với khối lượng mới.

18.Viết nhận xét của bạn mô tả mối quan hệ giữa khối lượng xe của bạn và khoảng cách mà khối va chạm đã được di chuyển.

19.So sánh giá trị dự đoán của bạn cho chiếc xe với hai lần khối lượng ban đầu với giá trị thử nghiệm. Dự đoán của bạn gần đến mức nào? Cung cấp một lời giải bất kỳ sự khác biệt nào.

20. Nếu trọng lực là lực duy nhất tác dụng lên các vật rơi tự do (như những chiếc xe trên đường thử của bạn) thì những chiếc xe có khối lượng khác nhau sẽ hoàn thành đường thử trong cùng một khoảng thời gian và tốc độ trung bình. Đây có phải là trường hợp trong thí nghiệm của bạn? Nếu có sự khác biệt, cung cấp một lời giải thích cho sự khác biệt.

Phần 3: Dữ liệu số Nhiệm vụ tiếp theo của bạn sẽ là chế tạo các cảm biến sẽ tương tác với xe của bạn để thu thập dữ liệu tốc độ, năng lượng và lực chính xác.

Phối hợp với nhóm của bạn để cài đặt công tắc trên xe của bạn bằng Hướng dẫn.

Phối hợp với nhóm của bạn để xây dựng và cài đặt các cảm biến cổng thời gian bằng Hướng dẫn.

Phối hợp với nhóm của bạn để sửa đổi cảm biến khối va chạm của bạn bằng gia tốc kế kỹ thuật số bằng Hướng dẫn.

Vai trò của một công tắc trong một mạch đơn giản là gì?

Làm thế nào để công tắc spoiler trên xe của bạn hoạt động như một công tắc Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

trên đường đua được trang bị cảm biến của bạn?

Trực quan hóa dữ liệu Excel Chuẩn bị mạch Breabode và vi điều khiển của bạn bằng cách sử dụng Hướng dẫn.

Bây giờ, bài kiểm tra được trang bị cảm biến của bạn đã sẵn sàng để đi, đã đến lúc bắt đầu trực quan hóa và thu thập dữ liệu.

Kết nối theo dõi cảm biến của bạn để hiển thị dữ liệu trực tiếp trên Excel bằng Hướng dẫn.

Làm quen với tốc độ : Đo để hiểu các lực và chuyển động sổ làm việc Excel và hệ thống theo dõi kiểm tra. Hãy chắc chắn rằng bạn đo chiều cao và khoảng cách giữa các cổng một cách chính xác và nhập chúng vào các ô bảng tính tương ứng. Độ cao của cổng phải được đo từ điểm thấp nhất của đường ray đến điểm trên đường ray ngay bên dưới cổng. Khoảng cách giữa các cổng nên được đo từ điểm trên đường ray ngay dưới tâm cổng đến cùng điểm trên cổng tiếp theo. Tiến hành một số lần chạy thử để đảm bảo bạn nhận được dữ liệu phù hợp, đáng tin cậy.

Người giám sát của bạn đã yêu cầu bạn thực hiện một số lần chạy thử và trả lời các câu hỏi sau: Dữ liệu nào được trực quan hóa trên Excel?

Nhìn vào biểu diễn đồ họa của thế năng và động năng. Dựa trên các lần chạy thử và quan sát của bạn về biểu đồ này, mối quan hệ giữa Động năng và thế năng của chiếc xe của bạn khi nó đi xuống đường đua là gì? (Mô tả độ dốc của hai biểu đồ trong câu trả lời của bạn.)

Lặp lại cuộc điều tra kiểm tra ảnh hưởng của khối lượng đến sức mạnh của một vụ va chạm. Làm thế nào để dữ liệu bạn thu thập bằng kỹ thuật số với bản nhạc được trang bị cảm biến so với dữ liệu tương tự?

Phần 4: Phản ánh Sử dụng các câu hỏi phản ánh sau đây để giúp tóm tắt ý tưởng của bạn và sau đó trình bày tóm tắt của bạn cho người giám sát của bạn. (Một bạn cùng lớp hoặc giáo viên của bạn có thể đóng vai trò giám sát của bạn.)

1.Mối quan hệ giữa tiềm năng và động năng của chiếc xe mô hình của bạn khi nó chạy xuống đường thử là gì?

2.Làm thế nào mà khối lượng xe của bạn bị thay đổi 3.Lực tác dụng lên Cảm biến va chạm ở cuối đường đua?

4.Tốc độ xe của bạn?

5.Tại sao một môi trường thử nghiệm mô hình hữu ích để kiểm tra va chạm ô tô?

6.Làm thế nào bạn sẽ cải thiện bài kiểm tra bạn đã sử dụng trong bài học này?

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

7.Những quan sát nào bạn có thể thực hiện về chất lượng dữ liệu số so với dữ liệu tương tự? Đó là một nguồn tốt hơn để đưa ra kết luận? Tại sao?

8.Những dữ liệu nào bạn muốn thu thập liên quan đến va chạm xe hơi? Những tài nguyên nào bạn cần để thu thập dữ liệu? * Hướng dẫn học sinh hoàn thành đường đua Học sinh thiết kế những chiếc kẹp giấy và gắn chúng vào những chiếc xe mô hình của họ.Chế tạo ra các cổng thời gian từ bìa cứng và các vật thể hàng ngày khác được kích hoạt bởi cổng điện tùy chỉnh. Sử dụng các tài liệu này và sổ làm việc Excel tùy chỉnh, sinh viên đo thời gian, tốc độ và tác động của va chạm từ vụ va chạm trực diện Học sinh xây dựng mô hình đường đua, xác định mục tiêu của khóa học dựa trên các đề xuất để bắt đầu xây dựng độ cao, độ dài đường đua và vòng lặp. Sau đó, họ thêm các cổng thời gian vào điểm bắt đầu và kết thúc của đường đua để đo dữ liệu thời gian của những chiếc xe mô hình khi chúng giảm tốc độ trên đường đua. Điều này cho học sinh khám phá các khái niệm về năng lượng, lực và chuyển động. Những chiếc xe được trang bị các công tắc được làm từ kẹp giấy. Họ có thể đo tốc độ, cho phép tính toán động năng chính xác. Các nhóm học sinh sau đó thêm khối lượng vào những chiếc xe mô hình của họ để kiểm tra tác động của va chạm trong vụ va chạm trực diện.

Kết nối các công cụ của bạn Học sinh kết nối theo dõi kích hoạt cảm biến của họ với sổ làm việc Excel thông qua một vi điều khiển. Học sinh sử dụng đồ họa trên sổ làm việc Excel để hình dung tốc độ xe mô hình của họ và mối quan hệ của năng lượng tiềm năng với động năng.

Sau đó, họ xem lại Phần 2 khi họ thu thập dữ liệu lực va chạm kỹ thuật số liên quan đến khối lượng xe của họ.

Trực quan hóa dữ liệu Học sinh sử dụng mô hình xe đã được sửa đổi và theo dõi kích hoạt cảm biến để trực quan hóa và phân tích dữ liệu tốc độ. Bài học đặt họ vào vai trò của các nhà khoa học tiến hành các thử nghiệm kiểm tra tác động của va chạm đối với những chiếc xe mới hơn, trọng lượng nhẹ hơn làm thế nào các công cụ thu thập dữ liệu cho phép các chuyên gia trong ngành đưa ra quyết định trong thế giới thực liên quan đến an toàn của con người.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Học sinh thực hiện các bước lắp ráp mô hình đường đua, chế tạo công tắc cho xe, chế tạo cổng đo thời gian, nạp code cho mạch Adrunino hoặc Miccro:bit , lắp ráp mạch điện và tiến hành theo các bước trong hướng dẫn ở phụ lục số 9. Đây chỉ là hướng dẫn cơ bản của giáo viên khuyến khích học sinh tạo ra đường đua khác nhau theo ý tưởng sáng tạo độc đáo của mỗi học sinh để khảo sát để đưa ra mối liên hệ giữa động năng và thế năng của những chiếc xe mô hình.

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 Với việc vận dụng cơ sở lí luận về dạy học STEM để đạt được mục tiêu phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn như đã được trình bày ở chương 1, chúng tôi đã xây dựng các hoạt động về chủ đề “Các định luật bào toàn ứng dụng trong thực tế và đời sống ” các nhiệm vụ đặt ra đối với học sinh là đưa ra được các nội dung tổng quát, các kiến thức nền tảng từ đó các em đưa ra được vấn đề thực tiễn mà các em cần giải quyết từ đó các em đề xuất ra giải pháp để giải quyết vấn đề và sau đó các em tiến hành chế tạo ra sản phẩm thử nghiệm và đưa ra kết luận. Qua quá trình nghiên cứu các nội dung trong chương trình vật lý 10, các nguồn internet đã xây dựng được một số hoạt động học tập theo định hướng dạy học tích hợp STEM gắn liền với một chủ đề thực tiễn để nhằm phát triển năng lực của người học một cách toàn diện theo định hướng dạy học mới. Theo đó học sinh đóng vai trò là một nhà nghiên cứu, một nhà khoa học, một kĩ sư công nghệ, một nhà toán học…….

Xây dựng được các hoạt động học tập nhằm phát triển năng lực thực tiễn của học sinh thông qua các hoạt động học tập của học sinh bằng các phiếu học tập, các sản phẩm và các kết quả của quá trình thử nghiệm các sản phẩm và chế tạo sản phẩm do các nhóm HS tạo ra.

Tuy nhiên, để kiểm tra tính khả thi trong các hoạt động đã xây dựng, chúng tôi đã tiến hành thực nghiệm sư phạm. Tiến trình thực nghiệm sư phạm được trình bày chi tiết ở chương 3.

Chương 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

3.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm Mục đích của thực nghiệm sư phạm là để đánh giá một cách chính xác giả thuyết khoa học của đề tài. Cụ thể: Việc đánh giá nội dung đã xây dựng và tiến trình dạy học trong chương 2 dựa trên cơ sở lí luận của quan điểm dạy học tích hợp STEM có giúp HS trình bày được các kiến thức S, T, E, M cơ bản về các định luật bảo toàn S):Khái niệm động lượng, định luật bảo toàn động lượng, quy luật chuyển động bằng phản lực, các loại va chạm và từ đó đưa ra mức độ an toàn trong va chạm, khái niệm năng lượng, các dạng năng lượng tồn tại trên thực tế, định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng và đặc biệt là nắm được quá trình chuyển hóa năng lượng trong cơ học khi nghiên cứu mô hình xe; (M) sử dụng toán học để tính toán các chuyển động như với lượng nước và áp suất thế nào thì tên lửa bay cao nhất và bay xa nhất, tính toán được quá trình chuyển hóa năng lượng từ thế năng sang động năng và kiểm tra lại bằng thực nghiệm; (T) đưa ra phương pháp chế tạo ra các mô hình sản phẩm? Đánh giá xem nội dung và tiến trình dạy học được xây dựng theo quan điểm dạy học tích hợp STEM và thông qua các phương pháp dạy học tích cực có phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn cho HS không? Đánh giá tính khả thi của nội dung và tiến trình dạy học được xây dựng, từ đó, đưa ra những phương án đề xuất, chỉnh sửa.

3.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm Để đạt được mục đích trên, tôi tiến hành các nhiệm vụ sau: Giới thiệu để HS hiểu về học theo định hướng STEM Tổ chức dạy học STEM một số kiến thức trong chủ đề “Các định luật bảo toàn ” với một số nội dung: Tổng quan về động lượng , định luật bảo toàn động lượng và các dạng năng lượng trong tự nhiên, định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng, và đặc biệt là sự biến đổi qua lại giữa động năng và thế năng trong chuyển động của một vật.

Phân tích được đặc điểm của chuyển động phản lực, sự hình thành và chuyển hóa năng lượng trong hoạt động của cọn nước.

Phân tích được sự chuyển hóa giữa thế năng và động năng của xe mô hình trong quá trình tiến hành thử nghiệm và hiểu được va chạm phụ thuộc vào khối lượng của vật.

Chế tạo được tên lửa nước, cọn nước và mô hình xe hoạt động thông qua hệ thống mạch micro: bít biết cách đo thời gian vận tộc và hiểu được đồ thị chuyển động của xe trong quá trình thử nghiệm.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Chuẩn bị bài giảng trên Power Point hoặc các phẩn mềm trình chiêu khác để hỗ trợ trong việc giảng dạy.

Chuẩn bị các phiếu học tập, phiếu hướng dẫn, phiếu câu hỏi và đáp án và các đồ sùng cần thiết trong quá trình tạo ra sản phẩm học tập.

Chọn lựa lóp thực hiện thực nghiệm.

Tổ chức dạy học theo tiến trình đã soạn thảo ở chương 2. Đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm.

3.3. Đối tượng thực nghiệm sư phạm Đối tượng thực nghiệm sư phạm: Học sinh lớp 10A2 - trường THPT Sông Công, TP Sông Công Thái Nguyên. Sĩ số: 45 Với lớp đã lựa chọn có ưu nhược điểm như sau: Ưu điểm : - Học sinh có nhận thức tương đối tốt có tư duy và có các kĩ năng cần thiết khi tham gia vào hoạt động.

Có ý thức trách nhiệm khi tham gia quá trình học tập, luôn tham gia xây dựng bài học Nhược điểm: Việc hoạt động nhóm cũng như phát triển các kĩ năng về nhóm còn yếu chưa có phương pháp hoạt động tốt.

Lý do chọn lớp để thực nghiệm sư phạm: Do trong nội dung của đề tài có một phần nội dung là kiến thức tổng hợp nên yêu cầu các em cần phải nắm được kiển thức cơ bản cũng như biết cách lắp đặt chế tạo và hoàn thiện sản phẩm đặc biệt là quá trình phân nhóm cũng như hoạt động nhóm làm sao có thể đạt kết quả tốt nhất. Để kiểm tra, đánh giá các hoạt động đã đưa ra trong giáo án xem có phù hợp với thời lượng đã đưa ra cũng như tiến trình đã xây dựng.

Mong muốn sẽ đánh giá đúng năng lực mà các em có và từ đó vận dụng vào thực tiễn đánh giá kết quả từ thực tiễn.

3.4. Phương pháp thực nghiệm sư phạm Tiến hành tổ chức dạy tại lớp và giao việc về nhà theo giáo án đã soạn thảo.

Theo dõi hoạt động cụ thể của từng nhóm theo như yêu cầu đã đưa ra và một số cá nhân trong quá trình học tập thông qua việc ghi chép, ghi hình lại diễn biến buổi học, thu thập các phiếu học tập của HS, sản phẩm dự án để làm căn cứ đánh giá. Trên cơ sở đó, phân tích, rút kinh nghiệm và đánh giá sơ bộ tính khả thi của tiến trình soạn thảo. Đánh giá hiệu quả phát triển năng lực GQVĐTT của HS thông qua công cụ đánh giá (tiêu chí chất lượng các chỉ số hành vi, thông tin phản hồi sau chủ đề) 3.5. Thời gian thực nghiệm Từ ngày 02/03 đến 8/04/2019 3.6. Các bước tiến hành Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Tôi dạy lớp 10 buổi (mỗi buổi 2 tiết) theo các nội dung đã soạn ở chương 2.

Với mỗi nhóm lại thể hiện cách tác động khác nhau. Lớp 10A1, các nhóm được phân chia theo sở thích nhiệm vụ làm dự án, nhóm học tập chia theo các tổ của lớp đã có.

Lớp 10A1, các nhóm thực hiện dự án được phân chia trước,trình độ HS tương đương nhau dưới sự góp ý của GVCN; sau đó, các nhóm sẽ thống nhất nhiệm vụ nhóm mình mong muốn thực hiện. Mỗi nhóm đều có nhóm trưởng, nhóm phó và các thành viên.

Tuy nhiên, trước khi báo cáo chính, các nhóm được tập báo cáo và nhận xét, chấm điểm. Sau đó, lựa chọn các nhóm có kết quả tốt để báo cáo trong buổi tổng kết.

Trong suốt quá trình dạy học, tôi luôn có sự giám sát, kiểm tra đồng thời hỗ trợ kịp thời để các nhiệm vụ được đúng tiến độ.

Các giờ học được tiến hành tại lớp học. Giáo viên sẽ chuẩn bị các trang thiết bị cần thiết, các đồ dùng thí nghiệm,…trước giờ học với sự góp sức của HS khi cần.

Các công việc chi tiết trong từng buổi, đối với từng lớp được thể hiện ở bảng sau: Bảng 3.1. Kế hoạch giảng dạy chi tiết tại lớp 10A1 Thời gian

4/3/2019

5/3/2019

9/3/2019

Những việc cần làm - Gặp lớp và GVCN lớp - Báo cáo BGH trường THPT Sông Công và GV trong tổ vật lý của trường để xây dựng lịch lịch học.

- Báo với các GV bộ môn khác để xin tiết.

- GVCN báo với HS về việc học tập.

- Liên hệ phòng thí nghiệm Vật Lí để mượn phòng.

- Giới thiệu sơ bộ với HS về dự án và đưa ra phương thức học tập.

-Chia nhóm học sinh và giao nhiệm vụ học tập.

- Tổ chức dạy học tìm hiểu động lượng và định luật bảo toàn động lượng trong thực tế đời sống.

- Hướng dẫn học sinh trả lời các phiếu học tập trong nội dung bài học - Các nhóm thảo luận đưa ra câu trả lời và tiến hành các bước để hoàn thành dự án.

- Sau khi đã hoàn thành phiếu học tập các nhóm chuẩn sử dụng máy tính kết hợp internet để xây dựng bài Power Point thuyết trình sơ bộ về động cơ phản lực và trình bày theo nhóm.

- Yêu cầu các nhóm tìm hiểu cách chế tạo tên lửa nước theo hướng dẫn và chuẩn bị các nguyên vật liệu cần thiết đề chế tạo tên lửa nước tùy theo sáng tạo của từng nhóm trên cơ sở hướng dẫn cơ bản của GV. - Khuyến khích các nhóm đưa ra được phương án chế tạo tên lửa nước nhiều tầng tăng hiệu quả cho quá trình hoạt động.

-Các nhóm chuẩn bị nguyên vật liệu tiến hành chế tạo tên lửa nước.

-Tiến hành phóng thử nghiệm kiểm tra sự phụ thuộc tầm bay cao,bay xa của tên lửa nước theo áp suất khí bơm vào tên lửa và lượng nước có trong

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Thời gian

Những việc cần làm

tên lửa, từ đó đưa ra phương án cải thiện lại tên lửa đề hoạt động hiệu quả nhất - Tiến hành thi giữa các nhóm về tầm bay xa của tên lửa.

- Tổ chức dạy học tìm hiểu Các dạng năng lượng, năng lượng cơ học và định luật bảo toàn năng lượng trong thực tế đời sống.

- Hướng dẫn học sinh trả lời các phiếu học tập trong nội dung bài học - Các nhóm thảo luận đưa ra câu trả lời và tiến hành các bước để hoàn thành dự án.

- Sau khi đã hoàn thành phiếu học tập các nhóm chuẩn sử dụng máy tính kết hợp internet để xây dựng bài Power Point thuyết trình sơ bộ về các mạng năng lượng cơ học đã biết và trình bày theo nhóm định luật bảo toàn năng lượng cơ học khi nghiên cứu chuyển động rơi tự do của 1 vật và chuyển động của vật trên mặt phẳng nghiêng.

11,12,15, - yêu cầu các nhóm sơ bộ tìm hiểu qua trình biến đổi qua lại giữa thế năng 16 /3/2019 và động năng khi cơ năng được bảo toàn.

- Yêu cầu các nhóm tìm hiểu cách chế tạo cọn nước theo hướng dẫn và chuẩn bị các nguyên vật liệu cần thiết đề chế tạo cọn nước tùy theo sáng tạo của từng nhóm trên cơ sở hướng dẫn cơ bản của GV. - Khuyến khích các nhóm đưa ra được phương án chế tạo cọn nước độc đáo và có gắn thêm bộ phận phát điện để từ đó thấy được quá trình chuyển hóa năng lượng trên cọn nước.

-Tiến hành thử nghiệm hoạt động của cọn nước khi tốc độ dòng nước thay đổi và độ cao của dòng nước thay đổi thông qua dòng điện tạo ra bởi hệ thống phát điện.

- Yêu cầu các nhóm tìm hiểu cách chế tạo mô hình đường đua theo hướng dẫn và chuẩn bị các nguyên vật liệu cần thiết đề chế tạo mô hình đường đua tùy theo sáng tạo của từng nhóm trên cơ sở hướng dẫn cơ bản của 18,19,20, GV. 21/3/2019 - Khuyến khích các nhóm đưa ra được phương án chế tạo đường đua độc đáo và có gắn thêm các cổng đo thời gian để từ đó kết quả được đưa ra exel để học sinh thấy được quá trình chuyển hóa năng lượng giữa thế năng và động năng của mô hình xe ô tô.

3.7. Kết quả thực nghiệm 3.7.1. Lớp 10A2 3.7.1.1. Đánh giá định tính Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Tất cả các học sinh đều nhiệt tình tham gia các hoạt động học tập được giao.

Một số nhóm học sinh tích cực tham gia vào hoạt động nhóm sôi nổi trong quá trình học tập, phát huy tối đa các kĩ năng của các em đặc biệt là các kĩ năng GQVĐTT.

Hình 3.1. Một số hình ảnh học sinh hoạt động nhóm khi tham gia vào hoạt động học tập Đánh giá về năng lực thực tiễn của học sinh thu nhận được khi nghiên cứu là học sinh đã cơ bản nắm được động lượng và định luật bào toàn động lượng trong thực tế. Từ đó các em đã biết cách ứng dụng của động lượng trên thực tế như các chuyển động của súng giật khi bắn , chuyển động của thuyền khi đột ngột nhảy xuống hay nhảy lên ….. và đặc biệt các em đã thấy được ứng dụng cực kì quan trọng của động lượng đó là chuyển động bằng động cơ phản lực trong các phương tiện hiện đại như ô tô máy bay.

Học sinh cơ bản nắm được cấu tạo cũng như nguyên tắc hoạt động của động cơ phản lực.

Bằng các kiến thức về chuyển động ném xiên, ném ngang các em đã tính toán được tầm bay cao bay xa của tên lửa nước.Từ đó các em tiến hành thực nghiệm để kiểm tra lại các kết quả từ lý thuyết thông qua thực nghiệm để kiểm chứng tuy là thực tế cũng khác nhiều so với lý thuyết về nhiều mặt.

Qua việc tính toán từ thực nghiệm các em đã nhận thấy tầm bay cao bay xa của tên lửa nước phụ thuộc vào nhiều yếu tố như áp suất lượng khí,trọng lượng , thể tích của tên lửa, lực cản của không khí, mực nước trong tên lửa…..

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Qua dự án các em học sinh cũng biết được các dạng năng lượng tồn tại trong thực tế đời sống, biết được quá trình chuyển hóa năng lượng từ dạng này sang dạng khác và cũng từ đó giúp các em hình thành được quan điểm định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng.

Các em học sinh cơ bản biết được nguyên tắc hoạt động của nhà máy thủy điện.

Trên cơ sở tìm hiểu các nhóm đã vẽ được mô hình nhà máy thủy điện để từ thực tế các em nhận thấy rằng trong quá trình tạo ra điện năng đã có sự chuyển hóa từ năng lượng nước dưới dạng cơ năng của dòng nước thông qua hiện tượng cảm ứng điện từ để tạo ra điện và nhà máy thủy điện là một quá trình tạo ra năng lượng sạch hay là năng lượng tái tạo cần được ứng dụng rộng rãi.

Với vai trò là một kĩ sư điện, kĩ sư thiết kế các em bước đầu biết cách chế tạo ra cọn nước và chế tạo ra hệ thống phát điện, từ đó các em đã biết cách đo đạc được dòng điện chạy qua hệ thống và đã nhận thấy được sự thay đổi dòng điện khi có sự thay tốc độ quay của cọn nước khi có sự thay đổi tốc độ dòng nước để từ đó các em biết cách cải tiến tạo ra được cọn nước và máy phát điện đơn giản.Từ đó hình thành hiểu biết thực tế từ các mô hình đơn giản.

Cũng với các kĩ năng của thế kỉ 21 đã giúp các em học sinh chế tạo thành công mô hình đường đua và mô hình xe từ những dự đoán ban đầu về mặt lý thuyết rồi trải qua dữ liệu số các em thu được đã giúp các em củng cố thêm về mặt lý thuyết từ đó giúp các em có cái nhìn đúng đắn hơn về mặt thực tiễn trên cơ sở của các định luật vật lý.

Thông qua mô hình đường đua đã phần nào giúp các em hiểu được quá trình chuyển hóa từ thế năng sang động năng. Bằng cách nhìn nhận khách quan và sinh động thông qua sự hỗ trợ của phần mềm Data streamer trên excel đã vẽ đồ thị mối quan hệ giữa động năng và thế năng để các em học sinh thấy được động năng lớn nhất thì thế năng bằng không và ngược lại.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Hình 3.2. Hình ảnh của một số phiếu học tập

Hình 3.2a và 3.2b. Hình ảnh chế tạo tên lửa nước của các nhóm học sinh

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Hình 3.2c và 3.2d. Hình ảnh chế tạo cọn nước của các nhóm học sinh

Hình 3.2e và 3.2f. Hình ảnh chế tạo mô hình đường đua và xe của các nhóm học sinh

Hình 3.2g và 3.2h. Hình ảnh chế tạo mô hình đường đua và xe của các nhóm học sinh Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Các sản phẩm sau khi đã hoàn chỉnh của các nhóm:

Hình 3.3a. Một số sản phẩm tên lửa nước của học sinh sau khi hoạt động dự án 1

Hình 3.3b. Một số sản phẩm chế tạo cọn nước sau khi thực hiện dự án 2

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Hình 3.3c. Sản phẩm mô hình đường đua sau khi thực hiện xong dự án 3 Với các sản phẩm ở trên thì sản phẩm mang đến sự sáng tạo cho học sinh chính là mô hình cọn nước phát điện: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Hình 3.3 d. Mô hình cọn nước gắn hệ Hình 3.3 e. Hệ thống phát điện được thống phát điện tự chế. làm bằng dây đồng cuốn quanh một ống giấy và thiết kế cho nam châm quay phía trong.

Và khi hoạt động:

Hình 3.3f. Hoạt động của hệ thống Hình 3.3.g: Hình ảnh điện áp đo được phát điện tự chế làm sáng đèn trên hệ thống phát điện khi cho nước chạy qua Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Sau khi nhận hướng dẫn, các nhóm đã tiến hành thảo luận để lập kế hoạch và từng bước thực hiện dự án. Ví dụ đối với dự án chế tạo tên lửa nước cọn nước, HS biết cách thảo luận đưa ra yêu cầu của nhiệm vụ cho từng thành viên trong nhóm: Phân công các thành viên chuẩn bị các dụng cụ cần thiết để chế tạo ra tên lửa nước và cọn nước. Đọc kĩ hướng dẫn từng bước phải làm.

Giao nhiệm vụ cho từng thành viên trong nhóm thực hiện bước nào để kịp thời gian hoàn thành nhiệm vụ Với các thông tin thu thập được, tôi đã phân tích và đưa ra một số đánh giá định tính về sự phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn thông qua quá trình học tập dự án.

3.7.1.2. Đánh giá định lượng a. Đánh giá nhóm Căn cứ vào bảng phụ lục 6 về đánh giá năng lực của các nhóm và căn cứ vào kết quả của phiếu học tập , bản trình chiếu và các sản phẩm tạo ra, tôi đánh giá kết quả của các nhóm như sau: Về các thành tố năng lực đạt được: Thành tố năng lực

Nhóm 1

Nhóm 2

Nhóm 3

Khám phá và hiểu vấn đề trong thực tiễn

Mức 2

Mức 2

Mức 1

Mức 1

Mức 1

Mức 1

Đề xuất giải pháp

Mức 3

Mức 3

Mức 3

Thực hiện giải pháp

Mức 3

Mức 2

Mức 4

Đánh giá và điều chỉnh giải pháp

Mức 3

Mức 1

Mức 3

Trình bày,phát biểu vấn đề dưới dạng bài toán khoa học có thể giải quyết được

+ Trên cơ sở bảng thành tố trên , có 2 nhóm đạt mức 2 và 1 nhóm đạt ở mức 1. Đây là kết quả tổng hợp từ 3 dự án đã nêu trong luận văn cụ thể: Xuất phát từ các kiến thức đã học giáo viên đưa ra cho các nhóm học sinh Một tình huống thực tiễn cụ thể: Khi đưa ra video về chuyển động của tên lửa giáo viên yêu cầu học sinh đưa ra kiến thức đã biết trong chuyển động đó thì cả 3 nhóm có đưa ra được đây là ứng dụng của chuyển động bằng phản lực dựa vào định luật bảo toàn động lượng qua đó các em đã đưa ra được vấn đề cần giải quyết là vậy chuyển động bằng phản lực là như thế nào Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

và cấu tạo cũng như nguyên tắc hoạt động của động cơ phản lực ra sao chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu qua nội dung của dự án.

Khi đánh giá chung trong dự án 1 thì cả 3 nhóm đều đạt mức 1. Nhưng khi chuyển sang dự án 2 giáo viên lại đưa ra mô hình của thủy điện yêu cầu các nhóm dựa vào internet và các thông tin tìm hiểu từ nhiều nguồn hãy vẽ mô hình cơ bản của nhà máy thủy điện và đưa ra nguyên tắc chung của quá trình tạo ra điện năng thì chỉ có 2 nhóm 1,2 đưa ra dược mô hình và mô phỏng chính xác quá trình hoạt động của nhà máy thủy điện. Còn nhóm 3 chưa đưa ra được mô hình đó? Còn với dự án 3 thì nhóm 1,2 cũng là nhóm thể hiện rất tốt trong quá trình mô phỏng mô hình đường đua và trả lời tương đối chính xác các câu hỏi yêu cầu theo hướng dẫn của GV.Còn nhóm 3 chưa trả lời được chính xác các câu hỏi nên khi đó đánh giá nhóm 1,2 là nhóm đạt được mức độ đánh giá cao hơn là đạt mức 2 còn nhóm 3 đạt mức 1.

Các sản phẩm của các nhóm khi đưa ra được vấn đề trong thực tiễn

Sản phẩm vẽ mô hình nhà máy thủy điện và nêu nguyên tắc tạo ra điện

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Sản phẩm vẽ mô hình đường đua và nêu các đặc điểm của các vị trí trên đường + Với thành tố trình bày, phát biểu vấn đề dưới dạng bài toán khoa học có thể giải quyết được, cả 3 nhóm đều đạt ở mức 1. Theo trình bày ở trên các nhóm đều phát hiện vấn đề cần giải quyết nhưng để đưa ra phương án kiểm tra lại kết quả của giả thuyết chỉ mang tính định tính cụ thể khi nghiên cứu về động lượng định luật bảo toàn động lượng và nghiên cứu về chuyển động của tên lửa nước các nhóm trên cơ sở đã tiến hành thí nghiệm và đo đạc các nhóm đã đưa ra được một vài nhận xét cơ bản như sau: + Khi tiến hành bơm áp suất trong tên lửa thì khi áp suất khí càng cao thì tên lửa nước bay càng xa hơn nhưng phải đảm bảo áp suất trong thân tên lửa nước (TLN) vẫn nằm trong giới hạn an toàn (~100 pa) vì nếu vượt quá giá trị này chai nước sẽ vỡ và làm hỏng tên lửa, Chính điều này sẽ làm độ cao của TLN tăng đáng kể. +Qua thí nghiệm nhận thấy khi giữ trọng lượng của tên lửa ở mức nhẹ nhất tức là sử dụng những vật liệu nhẹ nhất để làm TLN, như cánh, đầu TLN,... thì nhận thấy với cùng một lượng áp suất, thì tên lửa nhẹ sẽ bay cao hơn sơ vơi tên lửa nặng. Còn nếu tên lửa (TL) nặng thì bắt buộc phải bơm áp suất thật cao thì tên lảu mới bay cao và bay xa được như mong muốn. + Khi tăng thể tích cho tên lửa như ghép thêm tầng vào TLN thì tăng đáng kể tầm bay cao và bay xa hơn của tên lửa cụ thể các nhóm đều nhận thấy , TL 2 tầng thì Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

chắc chắn bay cao và xa hơn TL 1 tầng, TL 3 tầng thì sẽ bay cao hơn TL 2 tầng khi bơm vào với cùng một lượng áp suất.Bởi vì khi chế tạo tên lửa nhiểu tầng làm áp suất có trong TL thoát ra sẽ lâu hơn, đồng nghĩa với thời gian bay sẽ cao hơn. + Kèm với các đặc điểm trên thì các nhóm cũng nhận thấy khi thiết kế tên lửa để làm giảm lực cản của không khí tức là khi chế tạo chú ý tránh tạo những chỗ lồi và lõm không cần thiết thì tầm bay cao và bay xa của tên lửa nước được cải thiện đáng kể. + Qua các thí nghiệm các nhóm cũng nhận thấy khi sử dụng đúng mức lượng nước tức là không đổ nhiều quá hoặc ít quá nước trong thân tên lửa và thấy rằng khi mực nước vừa phải chiếm 1/3 thể tích toàn thân TLN thì tên lửa hoạt động là tốt nhất vì theo quan điểm các em khi đổ đầy nước thì nước sẽ không bị nén nên bơm áp suất vào là rất khó và không đạt hiệu quả . + Khi chế tạo tên lửa các nhóm nhận thấy khi sử dụng dụng nòng phun có kích thước phù hợp tức là đường kính nòng phun càng nhỏ thì vận tốc thoát nước ra càng lớn làm cho tốc độ tên lửa càng nhanh vì theo định luật bào toàn động lượng và chuyển động bằng phản lực. + Các nhóm cũng nhận xét khi chế tạo được loại tên lửa nhiều giai đoạn như tên lửa tách tầng như thực tế thì chắc chắn tên lửa sẽ hoạt động hoàn toàn tuyệt vời. + Qua thí nghiệm các nhóm nhận thấy đầu tên lửa nước không được làm chệch so với vị trí thân của tên lửa nước thì tầm bay cao và bay xa hơn của tên lửa hoạt động tốt. + Các nhóm nhận thấy khi làm phần cánh định hường thì làm 3 cánh thay cho 4 cánh hoặc nhiều hơn. Vì việc sử dụng quá nhiều cánh sẽ làm TL bạn nặng hơn và TL sẽ bay không thẳng nếu cánh của tên lửa gắn không chính xác Nên tìm cách thiết kế hình dạng cánh tối ưu nhất. + Khi chế tạo xếp cánh tên lửa nước thật ngay và chính xác. Nếu bạn xếp không chính xác sẽ tạo ra sự bay xoáy của Tên Lửa Nước, điều này khiến TLN ma sát nhiều hơn với không khí và giảm độ bay cao. Ngoài ra sự không chính xác về cánh sẽ tạo độ rung của TLN khi bay. + Lượng nước và khí thoát ra phải hiệu quả. Bạn hãy chắc rằng lượng nước và áp suất trong TLN phải thoát ra ngoài tuyệt đối. Các van thông từ các tầng trong TLN ghép tầng phải có diện tích lớn hơn diện tích nòng TLN. + Bôi trơn bằng dầu vào thanh ống phóng tên lửa nước (nơi ma sát giữa giàn phóng và miệng TLN) để giảm ma sát.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

+ Quấn băng keo đen toàn thân Tên Lửa Nước. Điều này ngăn cản sự căng phồng của TLN khi được bơm áp suất và như vậy khi bạn rút chốt thì TLN sẽ giải phóng nước và áp suất với lực lớn hơn, chính vì thế TLN sẽ bay cao hơn. + Giàn phóng phải chuẩn, chính xác và chắc chắn. Giàn phóng của bạn không cần cầu kỳ, chỉ cần đơn giản, nhỏ gọn và không bị rung khi giật chốt TLN. Qua sản phẩm tên lửa nước thì học sinh đã đưa ra được các nhận xét định tính thông qua vấn đề thực tiễn.

Với sản phẩm là cọn nước qua quá trình chế tạo học sinh đưa ra nhận xét: + Cọn nước mà có khôi lượng nhẹ thì hoạt động tốt hơn nhiều so với cọn nước nặng + Khi chế tạo cọn nước các nhóm nhận thấy khi để cọn nước hoạt động tốt thì phải tính toán giảm ma sát trên trục quay vì nhận thấy 2 sản phẩm của 2 nhóm 1 và 2 khi làm với cùng một tốc độ dòng nước thì thấy sản phẩm các em cho thêm vòng bi vào thì tốc độ vòng quay của cọn nước hoạt động tốt hơn là khi không có vòng bi tức là điện áp đo được lớn hơn. Tuy nhiên khi yêu cầu các nhóm nhận xét thêm điều đó còn bị ảnh hưởng của yếu tố nào thì các em nhận xét là còn phụ thuộc vào hệ thống phát điện đưa vào cọn nước và hệ hống thay đổi cảm ứng điện từ tức là có nhóm các em chế tạo hệ thống phát điện sáng tạo bằng cách gắn trực tiếp vào cọn nước thì hoạt động hiệu quả hơn là việc sử dụng một mô tơ phát điện gắn vào cho cọn nước thông qua hệ thống dây curoa được làm từ dây thun thì dòng điện tạo ra là ít hơn và hiệu quả kém hơn là việc gắn trực tiếp. Từ đây các em đã hiểu rất rõ về nguyên tắc hoạt động của nhà máy phát điện bằng việc cho dòng nước làm quay phần cảm ứng từ trục tiếp để tạo ra điện hiệu quả nhất. Vì vậy tôi đánh giá rất cao ý tưởng của nhóm 2 và nhóm 3. + Với hệ thống mô hình đường đua các nhóm đã tích cực tìm tòi và lắp đặt thành công hệ thống và các em rất thích thú khi bắt tay giải quyết dự án. Khi bắt đầu đưa ra dự án thì các em chưa thực sự hiểu về hoạt động của mô hình mà các em cũng chỉ nhận xét một cách định tính được quá trình biến đổi qua lại giữa thế năng và động năng của mô hình xe. Mà chưa nghĩ ra làm sao có thể kiểm tra được một cách định lượng. + Khi yêu cầu các nhóm vẽ hình mô hình đường đua và giải thích quá trình biến đổi giữa thế năng và động năng các em đã làm rất tốt khi vẽ mô hình đường đua và nhật xét thế năng và động năng tại các điểm trên đường đua . + Khi chế tạo các sản phẩm các em rất tỉ mỉ với vai trò là kĩ sư điện các em đã lắp ráp được thành công mạch điện, lắp được cổng điện đo thời gian tuy nhiên khối đo va chạm chưa hoạt động được. Bên cạnh đó với vai trò là kĩ sư phần mềm qua hướng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

dẫn các em đã biết đi tìm hiểu mạch Adruino và mạch Micro:Bit biết cách nạp code cho 2 mạch này và tiến hành lắp ráp và thử nghiệm. Đây là một một kĩ năng rất quan trọng của học sinh trong thế kỉ 21. + Khi lắp đặt được toàn bộ hệ thông các em đã đo đạc và trên cơ sở đồ thị các em đã biết được quá trình biến đổi qua lại giữa thế năng và động năng của mô hình xe trên mô hình đường đua đã có sẵn và các em đã định tính thấy được va chạm và lực tác động của xe lên khối va chạm ảnh hưởng bởi khối lượng của xe là như thế nào. + Với thành tố đề xuất giải pháp và thành tố năng lực thực hiện giải pháp, cả 3 nhóm đã chủ động đưa được ra được phương án thử nghiệm theo như phần trên đã trình bày và như vậy tôi đều để các nhóm ở mức tốt (mức 3) vì các em đã tự tìm tòi đưa ra được giải pháp cải thiện trên sản phẩm của các em . Ngoài việc hướng dẫn của giáo viên các nhóm đã rất chủ động trong việc tạo ta các sản phẩm có những nhóm đã tìm hiểu và chế tạo ra các sản phẩm có tính sáng tạo và được đánh giá rất cao. Các nhóm chế tạo ra tên lửa nước và cọn nước rất sáng tạo và các em đã có những thử nghiệm và đưa ra giải pháp cải tiến và tiếp tục thử nghiệm . Dù chỉ là đưa ra một cách định tính nhưng phần nào chúng ta đã thấy tầm vóc nghiên cứu cứu của một nhà khoa học dù chỉ là những sản phẩm lặp lại nhưng bước đầu các em đã biết cách định hướng rõ ràng trong nghiên cứu của mình. * Với thành tố năng lực đánh giá và điều chỉnh giải pháp, cả 3 nhóm đều đưa ra được phương pháp đánh giá điều chỉnh riêng cho từng nhóm trong từng sản phẩm. Ví dụ như nhóm 1 và nhóm 3 việc tìm kiếm thông tin trên internet là rất tốt trên cơ sở đưa ra dự án ban đầu mà giáo viên đưa ra các em đã đọc lập nghiên cứu và đưa ra được các phương án và các giải pháp của mình mà ít khi cần đến sự giúp đỡ của giáo viên. Và trên cơ sở đưa ra giải pháp và điều chỉnh giải pháp 2 nhóm này thì cho thấy sự tỉ mỉ hơn so với nhóm còn lại. Các em đã khai thác rất tốt lợi thế của công nghệ 4.0 để đưa vào sản phẩm của mình có tính độc đáo và sáng tạo . Duy chỉ có mô hình đường đua là sản phẩm mới với các em nên việc thực hiện sản phẩm còn khó và còn dựa nhiều vào sự giúp đỡ của giáo viên.

Trên đây là đánh giá định tính và định lượng năng lực GQVĐTT các nhóm lớp 10A2 thông qua quan sát và đối chiếu với các mức của công cụ đánh giá.

Trên đây chỉ là những đánh giá định tính và định lượng của tôi về năng lực GQVĐTT của các nhóm HS. Cả lớp đều trả lời là chưa từng học tập theo hình thức như thế này bao giờ. Do đó, kết quả mà các em đã đạt được thông qua những biểu hiện học tập cho thấy sự hứng thú và cố gắng của các em rất nhiều. Trong quá trình trao đổi với HS, HS được yêu cầu nêu các kiến thức mà các em được học, tuy còn chưa đúng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

về đơn vị kiến thức hay lĩnh vực môn học nhưng đó là những gì các em đã tự học được sau chủ đề ngoài kiến thức về các định luật bảo toàn và ứng dụng trong thực tế đời sống còn là các kiến thức về mạch điện, kĩ sư thiết kế , các nhà khoa học, các kĩ sư phần mềm và có cơ hội phát triển năng lực GQVĐTT thông qua dạy học STEM. b. Đánh giá cá nhân: Để nhìn nhận được một cách chính xác và khách quan hơn về sự phát triển năng lực GQVĐTT của HS, tôi đã có trực tiếp phỏng vấn các học sinh sau khi học xong chủ đề để đánh giá sự phát triển của HS cũng như năng lực và các kiến thức các em đã học được: HS Lê Quang Hùng - 10A2: Hùng là nhóm trưởng của nhóm 1 là nhóm rất sáng tạo khi thiết kế thành công mô hình cọn nước và tên lửa nước khi các em đã tự tìm hiểu và đưa ra được giải pháp thiết kế trên cơ sở hướng dẫn cách tiếp cận dự án. Hùng cho biết trong quá trình học tập thì hợp phần đề xuất giải pháp và thực hiện giải pháp nhóm của các em đạt mức cao nhất do các em đã có một cách nhìn nhận rất tổng quát kế hoạch giải quyết vấn đề mà giáo viên đặt ra. Trong nội dung luận văn nhắc tới đó là “Các định luật bảo toàn được ứng dụng trong thực tế và đời sống như thế nào”. Học sinh ngoài trả lời được câu hỏi được úng dụng như thế nào còn trả lời được câu hỏi ứng dụng đó có cấu tạo như thế nào và hoạt động ra sao?

Khi em được hỏi là đã học được gì từ chủ đề, Hùng đã đưa ra quan điểm: từ chủ đề đã giúp em được rõ hơn về các ứng dụng của các định luật bảo toàn trong thực tế. Đây là lần đầu mà em được học một cách bài bản và nghiên cứu một cách như vậy về các sản phẩm . Từ tay em đã có được các nghiên cứu bổ ích giúp em hiểu hơn về các công việc mà các nhà kĩ sư, các nhà sáng chế và các nhà khoa học đã làm bước đầu em cảm thấy cũng khó khăn nhưng khi nghiên cứu một cách thực sự thì lại rất thích thú và đam mê.Ví dụ như việc tạo ra tên lửa nước không chỉ đơn giản là một mô hình nhưng khi bắt tay vào làm mới thấy khó khăn của nó. Đơn giản như làm ra được sản phẩm nhưng làm thế nào để nó bay cao, bay xa nhất lại là việc khác. Vì vậy em và các bạn phải thử nghiệm nhiều lần trong một buổi chiều rồi tìm cách thay đổi và chế tạo từ đó mới tạo ra được sản phẩm hoàn chỉnh để tham gia vào cuộc thi tên lửa nước thầy ạ.

GV: Vậy với sản phẩm cọn nước thì sao?

Hùng: Thưa thầy với sản phẩm cọn nước thì việc phải nghĩ ra làm cách nào để cọn nước hoạt động có gắn thêm hệ thống phát điện lúc đầu đúng là rất khó. Tuy là tìm hiểu qua mạng nhưng hầu hết sử dụng hệ thống phát điện theo như các hướng dẫn của thầy nên khi chế tạo các nhóm đều cùng nhau đưa ra một sản phẩm như nhau. Lúc đầu chúng em cũng làm theo hướng dẫn của thầy nhưng khi em lắp đặt động cơ phát điện Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

thì lại gặp khó khăn và chúng em cũng nghĩ ra lắp mô tơ để tạo thành máy phát điện nhưng khi cho chạy thực nghiệm thì thấy điện áp tạo ra là không cao. Tuy nhiên theo yêu cầu của thầy là phải chế tạo ra sản phẩm có hiệu quả nhất và mang tính sáng tạo chúng em quyết định đưa ra phương án là sẽ gắn trực tiếp vào trục quay của cọn nước vào hệ thống phát điện thì mới tăng hiệu quả phát điện và giống mô hình của nhà máy thủy điện nhất.Vì vậy qua quá trình nghiên cứu chúng em đã làm ra được sản phẩm đơn giản về mẫu mã rẻ về thành phẩm nhưng lại tiết kiệm được thời gian chế tạo vì chúng em tận dụng thùng xốp làm đế đỡ thay cho việc sử dụng gỗ hay tre hay ống nhựa PVC như trong hướng dẫn của thầy vì không mất thời gian cắt rồi lắp ráp. Nhưng chúng em lại mất nhiều thời gian hơn trong việc chế tạo hệ thống phát điện như việc cuốn dây đồng và sử dụng nam châm gắn với trục quay chúng em đều phải tính toán thầy ạ.

GV: Vậy khi chế tạo ra hệ thống cọn nước phát điện rất độc đáo này em có rút ra nhận xét gì về quá trình chuyển hóa năng lượng không?

Hùng: Thưa thầy em thấy một điều rất quan trọng đó là để tạo ra được điện cần phải có quá trình chuyển hóa năng lượng từ cơ năng của dòng nước thành điện năng.

Khi năng lượng dòng chảy mà càng lớn làm cho tốc độ quay của cọn nước càng nhanh khi đó dòng điện tạo ra càng lớn ạ.

GV: vậy với sản phẩm mô hình đường đua và xe thì em có nhận xét gì?

Hùng: Thực sự đây là một sản phẩm rất tuyệt vời thầy ạ. Cho dù chúng em không tự tay làm ra được đường đua nhưng trong quá trình lắp ráp có kĩ năng của một kĩ sư lắp ráp. Sau đó lại trở thành một kĩ sư điện để thiết kế và lắp đặt hệ thống mạch điện như trong hướng dẫn nhưng thực sự là đòi hỏi sự tỉ mỉ và kiên trì . Một thao tác sai là sẽ rất mất thời gian lại phải kiểm tra lại mạch điện từ đầu. trong quá trình làm có nhiều lần chúng em làm sai nên không thu được dữ liệu. Sau khi lắp đặt xong mạch thì chúng em lại trở thành kĩ sư phần mềm dù chỉ là làm việc theo hướng dẫn nạp code cho mạch Adruino hay mạch Micro:Bit nhưng thực sự qua đây em rất muốn trở thành chuyên gia viết phần mềm vì em rất thích phần đó. Qua tìm hiểu em cũng biết rằng mạch Micro:bit là sản phẩm của Microsof để giúp cho học sinh tiếp cận làm quen với lập trình nên khi có thời gian em sẽ nghiên cứu kĩ về các tính năng của mạch. Và cuối cùng trong sản phẩm đã giúp chúng em làm việc một cách khoa học giống như một nhà nghiên cứu thực sự thầy ạ. Từ mô hình và dữ liệu thu được giúp cho chúng em có một cách nhìn tổng quát hơn về các định luật bảo toàn. Qua đó giúp em hiểu hơn về quá trình biến đổi qua lại giữa thế năng và động năng và một lần giúp chúng em có cài nhìn rõ ràng hơn về các định luật bảo toàn và ứng dụng của nó trong thực tế đời sống.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Qua lời phỏng vấn của Hùng, với chỉ số hành vi đề xuất phương án, tôi có những đánh giá về Hùng như sau: Dù từ buổi học đầu từ khi đề xuất phương án cho tới khi phỏng vấn (đã học xong) thì Hùng sẽ vẫn đạt mức mức 4. Tuy vậy tôi vẫn nhận thấy sự phát triển năng lực như sau: -Ban đầu trong lớp thì , Hùng là một học sinh có học lực khá, nhanh nhẹn và đặc biệt là em đã đã thể hiện rất tốt ở chỉ số hành vi đề xuất giải pháp khi đạt mức 4 vì Hùng không chỉ đóng vài trò trong nhóm là nhóm trưởng ngoài việc được công việc mà còn luôn đóng vài trò đầu tàu.Khi nhận được nhiệm vụ gì yêu cầu từ giáo viên em luôn biết cách phân công công việc một cách hợp lý cho các bạn trong nhóm từ việc cả nhóm đưa ra phương án trả lời phiếu trắc nghiệm cho đến việc các dụng cụ cần thiết để chế tạo ra các sản phẩm cũng được em phân công cho các bạn rất rõ ràng ngay cả khi không có giáo viên mà các em làm việc nhóm tại nhà. Vì đây là dự án khá dài nên trong các hoạt động học tập còn có các hoạt động ở nhà.

Hùng có sự phát triển năng lực trong quá trình học tập là bởi vì thông qua việc Hùng đã đưa ra ý kiến rất nhanh khi nhận được nhiệm vụ mà giáo viên giao và cùng rất nhanh em đưa ra các giải pháp cụ thể để hoàn thành tốt nhất các bước mà giáo viên đã giao cho. Cụ thể khi nhận nhiệm vụ làm Power Poit trình bày những hiểu biết của các nhóm về đặc trưng của chuyển động bằng phản lực và cấu tạo của động cơ phản lực em đã rất nhanh phân chia các bạn tìm hiểu từng phần xong sau đó tổng hợp lại ý kiến và đề cử một bạn chịu trách nhiệm làm Power Poit cho cả nhóm. Tuy nhiên trong nhiệm vụ này khi bạn chuẩn bị trình chiếu Power Poit lại không tổng hợp ý kiến của các thành viên trong nhóm mà làm một cách sơ sài thiếu ý mà không có sự chỉnh sửa. Ở nhiệm vụ này, Hùng đã nhận ra rõ ràng hơn các nhiệm vụ của từng thành viên trong nhóm khi thực hiện dự án, Hùng đã thể hiện tốt ở hành vi lập kế hoạch cho giải pháp nhưng việc thực hiện kế hoạch chưa tốt thể hiện việc khi tổng hợp kết quả nhóm và soạn Power Point, Hùng gần như bị quên mất nhiệm vụ bài trình bày cần nêu được nội dung cơ bản của chuyển động bằng phản lực và nêu cấu tạo của động cơ phản lực.

Nhưng các nôi dung sơ sài không đúng ý chính nên có thể đánh giá là việc thực hiện kế hoạch của nhóm là chưa tốt.

Tuy nhiên sau khi thực hiện các nhiệm vụ ở các dự án tiếp theo thì vài trò trưởng nhóm đầu tàu được Hùng thể hiện rất rõ ràng. Từ việc thực hiện nhiệm vụ phát hiện vấn đề đưa ra giải pháp và giải quyết giải pháp của em được thể hiện vô cùng xuất sắc.

Cụ thể từ việc giao nhiệm vụ ở nhà cũng như trong nhóm được em làm rất tốt. Nhóm làm việc rất trách nhiệm và có các đánh giá nhận xét rất sát với quá trình nghiên cứu đặc biết thể hiện ở nhiệm vụ làm ra các sản phẩm như tên lửa nước và cọn nước.Em Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

đã vượt qua sự sáng tạo mà giáo viên mong muốn được thể hiện ở các sản phẩm mà nhóm các em đã nghiên cứu tạo ra cũng như là việc mà các em tự đánh giá về sản phẩm mà nhóm các em đã làm b. Nguyễn Thùy Dương - 10A2 Nhận xét ban đầu về Dương là một học sinh trầm, không sôi nổi và việc tham gia hoạt động nhóm chưa thực sự hiệu quả. Vì vậy tôi đã để ý tơi em từ buổi học đầu tiên. Tuy nhiên em là một học sinh rất chăm ngoan có kiến thức tương đối vững, việc thực hiện yêu cầu của phiếu học tập là rất tốt. Em cũng có cái nhìn rất tổng quát về dự án nhưng không tham gia vào xây dựng trừ khi được giáo viên yêu cầu , Khi thực hiện dự án tôi đã đề nghị cho em làm nhóm trưởng nhóm 2. Tuy vậy, khi nhận được nhiệm vụ em đã xin rút và không đồng ý làm nhóm trưởng và đề nghị cử bạn khác làm nhóm trưởng. Tuy nhiên tôi đã yêu cầu em đưa ra lý do thì em nói lả em không hợp để làm nhóm trưởng, Sau đó tôi đã gặp gỡ và phân tích thì em cũng đồng ý làm nhóm trưởng nhóm 2. Và qua thực nghiệm tôi nhận thấy các sản phẩm từ phiếu học tập đến các sản phẩm của nhóm 2 hoàn thành đều rất tốt tuy là không sáng tạo như nhóm của bạn Hùng nhưng các sản phẩm đều được nhóm Dương thực hiện rất tốt đạt yêu cầu và chính bản thân em cũng đã tự tin hơn khi trục tiếp phân công nhiệm vụ cho các bạn trong nhóm của.

Và khi thực hiện xong dự án tôi cũng đặt câu hỏi cho Dương giống như cho Hùng. Em đã học được gì qua dự án thì cũng nhận được câu trả lời gần giống như Hùng. Nhung em có nói là làm việc nhóm của nhóm em chưa thực sự tốt nhưng qua dự án em thấy các thành viên trong nhóm đoàn kết hơn và có trách nhiệm hơn trong việc học tập thực hiện các bước trong dự án mà thầy đã đưa ra. Đây là một cách học rất thú vị và từ những việc chúng em đã làm để chúng em có thể hiểu sâu sắc hơn về việc học tập tích hợp STEM. Gần như qua dự án tất cả các kĩ năng thực tiễn của học sinh thế kỉ 21 đều được phát huy một cách tối đa từ nhà thiết kế , một kĩ sư điện , một kĩ sư công nghệ rồi đến nhà khoa học tất cả đểu được thể hiện rất rõ trong các sản phẩm mà chúng em tạo ra. Trong quá trình làm việc các thành viên trong nhóm của em có những lúc đã không đi đến được thống nhất và tưởng chừng như tất cả phải dừng lại. Nhưng cuối cùng các bạn đã hiểu nhau hơn và làm việc với nhau hiệu quả hơn thầy ạ.

GV: Vậy em có thấy tự tin hơn với cách học tập như vậy không?

Dương: Thực sự em rất hào hứng với cách học tập như vậy thầy ạ. Lúc đầu đúng là em thấy rất khó khăn trong việc thực hiện nhiệm vụ thầy giao nhưng càng về sau càng hiểu hơn về dự án thì em lại càng thích thú hơn. Được hoạt động tập thể rồi được chơi vừa được học mà không căng thẳng nhưng lại giúp chúng em nắm được kiến thức Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

tốt hơn là việc học một cách đơn thuần truyền thống như trên lớp. Khi tham gia vào dự án em mới hiểu được cách làm của một nhà khoa học từ việc đưa ra giải pháp thử nghiệm giải pháp rồi sau đó lại điều chỉnh rồi lại thực nghiệm để đến cuối cùng tạo ra được sản phẩm tốt và có hiệu quả nhất. Ví dụ như cách tạo ra tên lửa nước hoặc tạo ra cọn nước. Dù kết quả chỉ là dự đoán định tính nhưng qua việc đó giúp chúng em hiểu được cách làm của một nhà khoa học từ đó có được cách tiếp cận vấn đề hiệu quả hơn và tiếp thu kiến thức cũng dễ dàng hơn ạ.

Qua việc phỏng vấn học sinh Dương tôi có nhận xét ban đầu em là một học sinh ngại nói nhưng khi được nhận nhiệm vụ thì chỉ số hành vi của em được tăng lên thể hiện ở chỉ số hành vi của nhóm qua đó cho thấy em có nhiều tiến bộ.

Qua giai đoạn thực nghiệm sư phạm trên các đối tượng là học sinh lớp 10A2 với thời lượng như trên Tôi đưa ra một vài nhận xét như sau: -Về định tính: Hầu hết tất cả các học sinh HS đều rất hứng thú đặc biệt với các dự án chế tạo ra các sản phẩm. Tất cả các em đều rất say mê nghiên cứu tìm tòi đưa ra các phương án rồi tiến hành thử nghiệm rồi đưa ra phương án điều chỉnh rồi lại tiến hành thử nghiệm để đưa ra phương án và tạo ra sản phẩm cuối cùng hiệu quả nhất.

Việc chia nhóm theo sở thích HS cũng là vấn đề cần cân nhắc vì các em tập hợp nhóm có thật sự thích hợp nhiệm vụ được giao hay không. Tuy nhiên, vẫn có những bạn chăm chỉ và tích cực nhìn rõ sự tiến bộ

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Qua quá trình thực nghiệm sư phạm, quan sát học sinh, phân tích các chỉ số hành vi thông qua quá trình dạy học tích hợp STEM chương các định luật bảo toàn tôi nhận thấy: Qua quá trình học tập giúp các em có cơ hội học tập nhóm nhiều hơn đồng thời phát huy được năng lực bản thân. Với những nhiệm vụ được giao, HS được đặt vấn đề, trình bày, đễ xuất giải pháp, thực hiện giải pháp và đánh giá cũng như có những điều chỉnh, do đó HS có thể được hình thành và phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn.

Các em đã phát huy tối đa các năng lực của mình trong quá trình học tập đúng như mục tiêu các dự án đã nêu ra . Dạy học STEM giúp các em có cái nhìn sâu sắc hơn về thế giới thực tiễn từ đó giúp các em hình thành và phát triển được năng lực thực tiễn Từ những hạn chế còn tồn tại, tôi cũng rút ta được những kinh nghiệm sau: Cần quan sát kĩ lưỡng, tỉ mỉ hơn với HS, chú ý hơn khi dạy các đối tượng HS mà chưa có thời gian hiểu rõ, cần có những điều chỉnh, bố trí như thế nào để công việc được hiệu quả. Đôn đốc và chú ý tới các thành viên để sản phẩm của nhóm phải là sản phẩm của tất cả thành viên.

Học tập lý thuyết cần gắn liền với thực hành và dạy học theo định hướng STEM chính là một mục tiêu quan trọng trong quá trình phát triển giáo dục hướng tói phát triển năng lực của người học.

Tôi nhận thấy việc xây dựng và dạy học chủ đề tích hợp STEM “các định luật bảo toàn” là khả thi đối với sự phát triển năng lực GQVĐTT cả THPT.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Từ kết quả thu được của phần thực nghiệm, đối chiếu với các nhiệm vụ đặt ra của đề tài, chúng tôi đã giải quyết được những vấn đề lí luận và thực tiễn sau: Phân tích và làm rõ cơ sở lí luận về dạy học tích hợp STEM, nhằm phát triển năng lực GQVĐTT của người học. Trong đó, chúng tôi nhấn mạnh người học giữ vai trò trung tâm của hoạt động dạy học, tự phát hiện và giải quyết vấn đề thực tiễn , nhờ đó HS có thể rèn luyện năng lực giải quyết vấn đề, phát triển tư duy sáng tạo và kĩ năng cần thiết.

Quá trình thực nghiệm sư phạm đã chứng tỏ tính khả thi của tiến trình dạy học đã soạn thảo. Kết quả thu được sau thực nghiệm cho thấy sự hứng thú đam mê của học sinh trong quá trình học tập. Phương pháp dạy học tích hợp STEM không những giúp HS nắm vững kiến thức mà còn kích thích hứng thú say mê nghiên cứu, rèn luyện năng lực giải quyết các vấn đề phức hợp, gắn lí thuyết với thực hành, tư duy và hành động, rèn luyện năng lực cộng tác làm việc theo nhóm.Học sinh đã tiến hành hoạt động nhóm chế tạo ra 3 sản phẩm theo đúng yêu cầu giáo viên đặt ra.

Quá trình nghiệm sư phạm đã diễn ra với trong 1 lớp một khoảng thời gian ngắn rất khó để có thể đưa ra những nhận định khái quát. Khi có nhiều thời gian chúng tôi sẽ chỉnh sửa và thử nghiệm trên diện rộng hơn để có đánh giá tổng quát và cụ thể hơn.

Trải qua giai đoạn nghiên cứu, tổ chức dạy học và đánh giá, tôi có một vài kiến nghị sau: - Cần xây dựng và tổ chức nhiều hơn nữa các chủ đề tích hợp STEM để các em HS có cơ hội học tập theo phương pháp mới nhằm phát triển được năng lực của các em phù hợp với năng lực của thế kỉ 21 theo xu hướng toàn cầu hóa.

- Đặc biệt cần tăng cường tổ chức dạy học tích hợp STEM để phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn cho HS.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt 1. Nguyễn Văn Biên (2005), “Quy trình xây dựng chủ đề tích hợp về khoa học tự nhiên”, Tạp chí khoa học, Trường ĐHSP Hà Nội - số 2, 2015.

2. Nguyễn Văn Biên (2015), Giáo trình Kiểm tra đánh giá theo định hướng phát triển năng lực.

3. Nguyễn Văn Biên (2016), “Đề xuất khung năng lực và định hướng dạy học môn vật lí ở trường phổ thông”, Tạp chí Khoa học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, Số 8, trang 11-22.

4. Đỗ Ngọc Thống - Phó Vụ trưởng Vụ Trung học - Bộ Giáo dục và Đào tạo (2014), Chương trình phổ thông Việt Nam - Nhìn từ góc độ STEM. 5. Đỗ Hương Trà (2015), Dạy học tích hợp phát triển năng lực cho học sinh quyển 1 KHTN, NXB ĐHSP 2015.

Tiếng Anh 6. Gil Taran -Đại học Carnegie Mellon - Hoa Kì,Hội thảo giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông của một số nước và vận dụng vào điều kiện của Việt Nam, 22/06/2014, trang 6 7. PISA 2015 DRAFT COLLABORATIVE PROBLEM SOLVING FRAMEWORK, March 2013 8. STEM Integration in K-12 Education: Status, Prospects, and an Agenda for Research, Margaret Honey, Greg Pearson, and Heidi Schweingruber, Editors; Committee on Integrated STEM Education; National Academy of Engineering; National Research Council 9. Tsupros, N., R. Kohler, & Hallinen, J. (2009). STEM education: A project to identify the missing components. Intermediate Unit 1: Center for STEM Education and Leonard Gelfand Center for Service Learning and Outreach, Carnegie Mellon University, Pennsylvania 10. Wang, Hui-Hui; Moore, Tamara J.; Roehrig, Gillian H.; and Park, Mi Sun (2011) "STEM Integration: Teacher Perceptions and Practice," Journal of Pre-College Engineering Education Research (J-PEER): Vol. 1: Iss. 2, Article 2.

Các trang Web: 11. https://www.microsoft.com/en-us/education/education-workshop/activitylibrary.aspx 12. https://www.tailieu.metadata.vn 13. https://www.thcsnguyendu-tamky.edu.vn 14. https://www.truongchinhtrihatinh.gov.vn

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

PHỤ LỤC Phụ lục 1: PHIẾU ĐIỀU TRA HỌC SINH Về mức độ tham gia các hoạt động của HS trong giờ học Vật lí ( Đánh dấu X vào phương án trả lời cho mỗi câu hỏi ) Mức độ Thường Các hoạt động

xuyên

Đôi khi

Không dùng

HS tham gia vào hoạt động nhóm HS vận dụng kiến thức chương “các định luật bảo toàn” để giải thích các hiện tượng trong thực tế HS được giao làm nhiệm vụ tạo ra sản phẩm thực tế sau các bài học HS biết đến dạy học tích hợp STEM HS tham gia vào hoạt động nhóm HS vận dụng kiến thức chương “các định luật bảo toàn” để giải thích các hiện tượng trong thực tế

Phụ lục 2: PHIẾU ĐIỀU TRA GIÁO VIÊN Về mức độ sử dụng các PPDH truyền thống và dạy học tích hợp STEM của GV trong giờ học Vật lí (Đánh dấu X vào phương án trả lời cho mỗi câu hỏi) Phương pháp dạy học

Thường xuyên

Đôi khi

Không dùng

Truyền thống (thuyết trình, đàm thoại, luyện tập) Dạy học theo trạm

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Phụ lục 3: PHIẾU TÌM HIỂU KIẾN THỨC ĐỘNG LƯỢNG (Về các nội dung động lượng định luật bảo toàn động lượng) 1 .Động lượng : Động lượng của một vật là đại lượng vật lý đặc trưng cho sự truyền tương tác giữa vật đó với các vật khác. Đây là một đại lượng quan trọng trong việc nghiên cứu tương tác giữa các vật. Động lượng mô tả một khối lượng động di chuyển với một vận tốc. Động lượng này bằng tích của khối lượng và vận tốc. Động lượng có đơn vị kg.m/s. Định luật bảo toàn động lượng. a) Hệ cô lập Một hệ nhiều vật được gọi là cô lập khi không có ngoại lực tác dụng lên hệ hoặc nếu có thì các ngoại lực ấy cân bằng nhau b) Định luật bảo toàn động lượng: Động lượng của một hệ cô lập là một đại lượng bảo toàn 





p1 + p 2 + … + p n = Không đổi

c) Va chạm mềm

 Một vật khối lượng m1 chuyển động trên mặt phẳng nhẵn với vận tốc v1 , đến va chạm với một vật khối lượng m2 đang nằm yên trên mặt phẳng ngang ấy. Biết rằng, 



sau va chạm, hai vật dính vào nhau và chuyển động với vận tốc v . Xác định v .

- Hệ m1, m2 là hệ cô lập. Áp dụng ĐLBTĐL:   m1v1  (m1  m2 )v  v

 m1v m1  m2

Va chạm của 2 vật như vậy được gọi là va chạm mềm. d) Chuyển động bằng phản lực.



Giả sử ban đầu tên lửa đứng yên  p  0 .



Sau khi lượng khí khối lượng m phụt ra phía sau với vận tốc v thì tên lửa khối  V lượng M chuyển động với vận tốc .     p'  mv  MV .

Xem tên lửa là một hệ cô lập.

Ta áp dụng ĐLBTĐL: m

 mv  MV  0  V  

M

v

Điều này chứng tỏ rằng tên lửa chuyển động về phía trước ngược với hướng khí phụt ra Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Phụ lục 4: PHIẾU TÌM HIỂU CẤU TẠO ĐỘNG CƠ PHẢN LỰC (Về mức cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của động cơ phản lực trên thực tế) Động cơ phản lực là nhà máy điện của máy bay phản lực ngày nay, không chỉ tạo ra lực đẩy cho máy bay mà còn là sức mạnh cung cấp năng lượng cho nhiều hệ thống khác của máy bay. Động cơ phản lực hoạt động theo định luật chuyển động thứ ba của Newton, trong đó tuyên bố rằng mọi lực tác dụng lên 1 vật đều tạo ra một lực bằng nhau và ngược chiều. Động cơ phản lực hoạt động bằng cách hút vào một phần không khí mà máy bay đang di chuyển, nén nó, kết hợp nó với nhiên liệu và đốt nóng nó, và cuối cùng đẩy khí tiếp theo với lực mà máy bay được đẩy về phía trước. Sức mạnh được tạo ra bởi các động cơ như vậy được thể hiện dưới dạng pound lực đẩy, một thuật ngữ chỉ số pound mà động cơ có thể di chuyển. Động cơ phản lực, giống như nhiều phát minh công nghệ, đã mất một thời gian dài để phát triển từ ý tưởng đến thiết kế đến thực thi. Những nỗ lực đầu tiên để vượt qua động cơ piston truyền thống thực sự là những sửa đổi của động cơ đó, cả nặng và phức tạp. Thiết kế tuabin được giới thiệu vào năm 1921, và nó và các thành phần cơ bản khác của động cơ phản lực hiện đại đã có mặt trong một thiết kế mà một trung úy Không quân Hoàng gia tên là Frank Whittle đã nhận được bằng sáng chế tiếng Anh vào năm 1930. Mặc dù thử nghiệm trên động cơ của Whittle bắt đầu vào năm 1937 , nó đã không bay thành công cho đến năm 1941. Bên kia Kênh tiếng Anh ở Đức đang gấp rút tự vũ trang cho Thế chiến II, công việc tương tự nhưng hoàn toàn riêng biệt đã bắt đầu với bằng sáng chế động cơ phản lực năm 1935 được cấp cho Hans von Ohain.

Bốn năm sau, một nhóm các kỹ sư người Đức do Tiến sĩ Max Hahn dẫn đầu đã đạt được thành công, thực hiện chuyến bay hoàn toàn bằng động cơ phản lực đầu tiên trong lịch sử. Sau khi đạt được thành công với động cơ Whittle vào năm 1941, người Anh đã nhanh chóng chuyển một nguyên mẫu cho các đồng minh của họ ở Hoa Kỳ, nơi General Electric ngay lập tức bắt đầu sản xuất các bản sao. Động cơ phản lực đầu tiên của Mỹ, do GE sản xuất, đã bay trên một chiếc máy bay do Bell Airplane chế tạo vào cuối năm 1942. Mặc dù việc sử dụng máy bay phản lực có phần bị hạn chế trong Thế chiến II, vào cuối chiến tranh, cả ba nước đã bắt đầu sử dụng các phi đội tinh nhuệ của máy bay chiến đấu dùng động cơ phản lực. Người Anh đã kịp thời chuyển một nguyên mẫu cho các đồng minh của họ ở Hoa Kỳ, nơi General Electric ngay lập tức bắt đầu sản xuất các bản sao. Động cơ phản lực đầu tiên của Mỹ, do GE sản xuất, đã bay trên một chiếc máy bay do Bell Airplane chế tạo vào cuối năm 1942. Mặc dù việc sử dụng máy bay phản lực có phần bị hạn chế trong Thế chiến II, vào cuối chiến tranh, cả ba nước đã bắt đầu Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

sử dụng các phi đội tinh nhuệ của máy bay chiến đấu dùng động cơ phản lực. Người Anh đã kịp thời chuyển một nguyên mẫu cho các đồng minh của họ ở Hoa Kỳ, nơi General Electric ngay lập tức bắt đầu sản xuất các bản sao. Động cơ phản lực đầu tiên của Mỹ, do GE sản xuất, đã bay trên một chiếc máy bay do Bell Airplane chế tạo vào cuối năm 1942. Mặc dù việc sử dụng máy bay phản lực có phần bị hạn chế trong Thế chiến II, vào cuối chiến tranh, cả ba nước đã bắt đầu sử dụng các phi đội tinh nhuệ của máy bay chiến đấu dùng động cơ phản lực.

Các động cơ thương mại ngày nay, đường kính lên tới mười một feet và dài mười hai feet, có thể nặng hơn 10.000 pounds và tạo ra lực đẩy hơn 100.000 pound.

Thiết kế Một động cơ phản lực được chứa trong một nắp động cơ, một vỏ extermal mở ra bên ngoài, phần nào giống như một tròn ô tô mui xe, cho phép kiểm tra và sửa chữa các thành phần nội thất. Đi kèm với mỗi động cơ (một chiếc 747 thông thường sử dụng bốn chiếc) là một trụ, một cánh tay kim loại nối động cơ với cánh của máy bay. Thông qua máy bơm và ống nạp trong giá treo, nhiên liệu được chuyển từ thùng chứa cánh sang động cơ, và năng lượng điện và thủy lực do động cơ tạo ra sau đó được đưa trở lại máy bay thông qua dây và ống cũng có trong trụ. Ở phía trước động cơ, một chiếc quạt giúp tăng lưu lượng khí vào khoang đầu tiên của động cơ, máy nén. Khi quạt đưa không khí vào trong nó, máy nén khí, một xi lanh bằng kim loại, dần dần mở rộng từ trước ra sau, khiến cho không khí đến áp suất tăng. Để tăng tốc tiến trình của không khí thông qua động cơ, máy nén được gắn các cánh quạt xoay như quạt gia dụng đơn giản. Trong thời gian ngắn đến khó tin.

Các bộ phận của một động cơ phản lực, họ có thể đánh số 25.000, được chế tạo Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

theo nhiều cách khác nhau. Cánh quạt được chế tạo bằng cách định hình titan nóng chảy trong một máy ép nóng. Khi được gỡ bỏ, mỗi lớp da lưỡi được hàn với một người bạn đời và khoang rỗng ở trung tâm được lấp đầy bằng một tổ ong titan. Đĩa tuabin được chế tạo bằng phương pháp luyện kim bột, trong khi lưỡi máy nén và buồng đốt đều được chế tạo bằng phương pháp đúc. để đạt đến đầu bên trong của một máy nén thông thường, nó đã được nén vào một không gian nhỏ hơn 20 lần so với khẩu độ nạp.

Mở rộng khi rời khỏi máy nén áp suất cao, không khí đi vào buồng đốt, một xi lanh động cơ bên trong, trong đó không khí sẽ được trộn với nhiên liệu và đốt cháy.

Buồng đốt thực sự là một chiếc nhẫn, có hình dạng giống như bộ lọc không khí của ô tô. Không khí đi qua vòng này khi nó thoát ra khỏi máy nén được đốt cháy, trong khi một luồng không khí lớn hơn khác chỉ đi qua trung tâm của vòng mà không bị vỡ. Một luồng không khí thứ ba được thoát ra từ máy nén được đưa ra ngoài buồng đốt để làm mát nó.

Khi không khí từ máy nén trộn với nhiên liệu và đốt cháy trong buồng đốt để tạo ra một thể tích khí cực kỳ nóng, một phần khí đó rời khỏi động cơ qua hệ thống xả, trong khi một phần khác, nhỏ hơn được đưa vào tua-bincủa động cơ . Tua bin là một bộ quạt kéo dài từ cùng một trục, tiến xa hơn trong động cơ phản lực, làm quay các cánh quạt máy nén. Nhiệm vụ của nó là trích xuất đủ năng lượng từ các khí nóng rời khỏi buồng đốt để cung cấp năng lượng cho trục máy nén. Trong một số mô hình, tuabin cũng được sử dụng để tạo ra năng lượng cho các thành phần khác của máy bay.

Do tuabin chịu nhiệt độ cao, mỗi lưỡi dao có đường dẫn khí mê cung cắt vào nó. Không khí mát từ máy nén được chuyển qua các lối đi này, cho phép tuabin hoạt động trong các dòng khí có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ nóng chảy của hợp kim mà nó được tạo ra.

Tuy nhiên, phần lớn khí rời khỏi buồng đốt, thông qua hệ thống xả, phải được tạo hình rất cẩn thận để đảm bảo hiệu suất động cơ thích hợp. Các máy bay bay dưới tốc độ âm thanh được trang bị hệ thống ống xả hướng về phía cuối của chúng; những người có khả năng di chuyển siêu âm đòi hỏi các hệ thống ống xả bùng lên ở cuối nhưng điều đó cũng có thể được thu hẹp để cho phép tốc độ chậm hơn mong muốn khi hạ cánh. Hệ thống ống xả bao gồm một ống dẫn bên ngoài, truyền khí làm mát được truyền dọc theo bên ngoài của buồng đốt và ống bên trong hẹp hơn, mang theo các khí đốt được bơm qua buồng đốt. Giữa hai ống dẫn này là một bộ đảo ngược lực đẩy, cơ chế có thể đóng ống bên ngoài để ngăn không khí không thoát ra khỏi động cơ thông qua hệ thống xả. Phi công tham gia lực đẩy ngược khi họ muốn làm chậm máy bay.

Nguyên liệu Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Các thành phần mạnh, nhẹ, chống ăn mòn, ổn định nhiệt là rất cần thiết cho khả năng tồn tại của bất kỳ thiết kế máy bay nào, và một số vật liệu nhất định đã được phát triển để cung cấp những đặc điểm mong muốn này. Titanium, lần đầu tiên được tạo ra ở dạng đủ tinh khiết để sử dụng thương mại trong những năm 1950, được sử dụng trong các thành phần động cơ quan trọng nhất. Mặc dù rất khó định hình, nhưng độ cứng cực cao của nó khiến nó trở nên mạnh mẽ khi chịu nhiệt độ cao. Để cải thiện tính dễ uốn của nó, titan thường được hợp kim với các kim loại khác như niđộng năngn và nhôm.

Cả ba kim loại đều được ngành công nghiệp hàng không vũ trụ đánh giá cao vì tỷ lệ cường độ / trọng lượng tương đối cao.

Quạt hút ở phía trước động cơ phải cực kỳ mạnh để nó không bị gãy khi những con chim lớn và các mảnh vụn khác bị hút vào lưỡi của nó; do đó nó được làm bằng hợp kim titan. Máy nén trung gian được làm từ nhôm, trong khi phần áp suất cao gần nhiệt độ cao của buồng đốt được làm bằng hợp kim niđộng năngn và titan có khả năng chịu được nhiệt độ cao hơn. Buồng đốt cũng được làm bằng hợp kim niđộng năngn và titan, và các cánh tuabin, phải chịu được sức nóng dữ dội nhất của động cơ, bao gồm các hợp kim nhôm-niđộng năngn-titan. Thông thường, cả buồng đốt và tua bin đều nhận được lớp phủ gốm đặc biệt cho phép chúng chống nóng tốt hơn. Các ống bên trong của hệ thống ống xả được chế tạo từ titan, trong khi ống xả bên ngoài được làm từ vật liệu tổng hợp Sợi tổng hợp được giữ cùng với nhựa. Mặc dầu sợi thủy tinh đã được sử dụng trong nhiều năm, hiện nó đang được thay thế bởi Động năngvlar, nó thậm chí còn nhẹ hơn và mạnh hơn. Bộ đảo chiều lực đẩy bao gồm hợp kim titan.

Quy trình sản xuất Việc chế tạo và lắp ráp các bộ phận của động cơ phản lực mất khoảng hai năm, sau một thời gian thiết kế và thử nghiệm có thể mất tới năm năm cho mỗi mô hình.

Giai đoạn nghiên cứu và phát triển rất kéo dài bởi vì các động cơ rất phức tạp: ví dụ, một động cơ Boeing 747 tiêu chuẩn , chứa gần 25.000 bộ phận.

Thành phần xây dựng - cánh quạt Trong sản xuất động cơ phản lực, các bộ phận khác nhau được chế tạo riêng lẻ như một phần của subassemblies; các subassemblies sau đó kết hợp với nhau để tạo thành toàn bộ động cơ. Một phần như vậy là cánh quạt, nằm ở phía trước động cơ. Mỗi cánh quạt bao gồm hai vỏ lưỡi được sản xuất bằng cách định hình titan nóng chảy trong một máy ép nóng. Khi được gỡ bỏ, mỗi lớp da lưỡi được hàn với bạn tình, với một khoang rỗng ở trung tâm. Để tăng sức mạnh của sản phẩm cuối cùng, khoang này được lấp đầy bằng một tổ ong titan. Đĩa nén Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Đĩa, lõi rắn mà các lưỡi của máy nén được gắn vào, giống như một bánh xe lớn, có rãnh. Nó phải cực kỳ mạnh mẽ và không có sự không hoàn hảo ngay cả phút, vì những thứ này có thể dễ dàng phát triển thành gãy xương dưới sức ép cực lớn của hoạt động của động cơ. Trong một thời gian dài, cách phổ biến nhất để sản xuất đĩa đòi hỏi phải cắt máy bằng kim loại thành một xấp xỉ thô của hình dạng mong muốn, sau đó làm nóng và dập nó thành các thông số kỹ thuật chính xác (ngoài việc thể hiện kim loại dễ uốn, nhiệt cũng giúp cầu chì vết nứt tóc). Tuy nhiên, ngày nay, một phương pháp sản xuất đĩa tinh vi hơn đang được sử dụng bởi ngày càng nhiều nhà sản xuất. Được gọi là luyện kim bột, nó bao gồm việc đổ kim loại nóng chảy lên một bàn xoay nhanh chóng phá vỡ kim loại thành hàng triệu giọt cực nhỏ được dội lại gần như ngay lập tức

Lưỡi tuabin được tạo ra bằng cách tạo thành các bản sao sáp của lưỡi dao và sau đó ngâm các bản sao trong bồn tắm bằng gốm. Sau khi mỗi bản sao được nung nóng để làm cứng gốm và làm chảy sáp, kim loại nóng chảy được đổ vào chỗ rỗng do sáp tan chảy.

Một động cơ phản lực hoạt động bằng cách hút không khí vào một đầu, nén nó, trộn với nhiên liệu và đốt nó trong buồng đốt, sau đó trục xuất nó với lực cực mạnh ra khỏi hệ thống xả do bàn quay. Khi họ rời khỏi bàn, nhiệt độ của những giọt nước đột Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

ngột giảm mạnh (khoảng 2.120 độ F, 1.000 độ C trong nửa giây), khiến chúng đông cứng lại và tạo thành một loại bột kim loại hạt mịn. Bột kết quả là rất tinh khiết vì nó đông cứng quá nhanh để nhận chất gây ô nhiễm.

Trong bước tiếp theo, bột được đóng gói vào hộp tạo hình và cho vào chân không. Rung, bột chuyển xuống cho đến khi nó được đóng gói chặt chẽ ở dưới cùng của trường hợp; chân không đảm bảo rằng không có túi khí phát triển. Trường hợp này sau đó được niêm phong và làm nóng dưới áp suất cao (khoảng 25.000 pounds mỗi inch vuông).

Sự kết hợp giữa nhiệt và áp suất này hợp nhất các hạt kim loại thành một đĩa. Đĩa sau đó được định hình trên một máy cắt lớn và bắt vít vào cánh quạt.

Lưỡi máy nén Đúc, một phương pháp cực kỳ cũ, vẫn được sử dụng để tạo ra các lưỡi máy nén.

Trong quá trình này, hợp kim mà từ đó các lưỡi dao sẽ được hình thành được đổ vào khuôn gốm, nung trong lò và làm nguội. Khi khuôn bị vỡ ra, các lưỡi dao được gia công đến hình dạng cuối cùng của chúng.

Buồng đốt Buồng đốt phải trộn không khí và nhiên liệu trong một không gian nhỏ và làm việc trong thời gian dài ở nhiệt độ cực cao. Để thực hiện điều này, titan được hợp kim hóa để tăng độ dẻo của nó, khả năng hình thành hình dạng của nó. Sau đó nó được nung nóng trước khi đổ vào một số khuôn phân đoạn rời rạc và rất phức tạp. Các phần được loại bỏ khỏi

Một động cơ phản lực được gắn vào cánh máy bay với một trụ tháp. Tháp (và cánh) phải rất mạnh, vì một động cơ có thể nặng tới 10.000 pounds. khuôn, được làm mát và hàn lại với nhau trước khi gắn trên động cơ. Đĩa tuabin và lưỡi dao Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Đĩa tuabin được hình thành bởi cùng một quy trình luyện kim bột được sử dụng để tạo ra đĩa nén. Tuy nhiên, lưỡi tuabin được chế tạo bằng một phương pháp hơi khác so với sử dụng để tạo ra cánh quạt máy nén, bởi vì chúng phải chịu sức ép lớn hơn do sức nóng dữ dội của buồng đốt nằm ngay trước mặt chúng. Đầu tiên, các bản sao của lưỡi dao được hình thành bằng cách đổ sáp vào khuôn kim loại. Một khi mỗi hình dạng sáp đã được thiết lập, nó được lấy ra khỏi khuôn và ngâm trong bể bùn gốm, tạo thành một lớp phủ gốm dày khoảng 0,25 inch (0,63 cm). Mỗi cụm sau đó được nung nóng để làm cứng gốm và làm chảy sáp. Kim loại nóng chảy bây giờ được đổ vào rỗng để lại bởi sáp nóng chảy.

Các hạt kim loại trong lưỡi dao giờ được xếp song song với lưỡi dao bằng một quá trình gọi là hóa rắn định hướng. Hướng hạt rất quan trọng vì các cánh tuabin phải chịu quá nhiều căng thẳng; nếu các hạt được căn chỉnh chính xác, lưỡi dao sẽ ít bị gãy hơn. Quá trình hóa rắn diễn ra trong các lò được điều khiển bằng máy tính, trong đó các lưỡi được gia nhiệt cẩn thận theo các thông số kỹ thuật chính xác. Các hạt kim loại giả định cấu hình chính xác khi chúng nguội sau khi loại bỏ khỏi lò.

Các giai đoạn tiếp theo và cuối cùng trong việc chuẩn bị lưỡi tuabin là tạo hình máy và khoan laser hoặc ăn mòn tia lửa. Đầu tiên, lưỡi được mài đến hình dạng cuối cùng, mong muốn thông qua quy trình gia công. Tiếp theo, các đường song song của các lỗ nhỏ được hình thành trong mỗi lưỡi như là một bổ sung cho các lối đi làm mát bên trong. Các lỗ được hình thành bởi một chùm tia laser nhỏ hoặc do xói mòn tia lửa, trong đó tia lửa được kiểm soát cẩn thận được phép ăn lỗ trên lưỡi kiếm.

Hệ thống ống xả Ống bên trong và các đốt sau của hệ thống ống xả được đúc từ titan, trong khi ống bên ngoài và vỏ bọc (vỏ động cơ) được hình thành từ Động năngvlar. Sau khi ba thành phần này được hàn thành một bộ phận phụ, toàn bộ động cơ đã sẵn sàng để được đặt lại với nhau.

Lắp ráp cuối cùng Động cơ được chế tạo bằng cách kết hợp thủ công các phụ kiện và phụ kiện khác nhau. Một động cơ thường được chế tạo ở vị trí thẳng đứng từ đầu phía sau phía trước, trên một vật cố sẽ cho phép người vận hành thao tác động cơ dễ dàng trong quá trình xây dựng. Lắp ráp bắt đầu bằng cách bắt vít tuabin áp suất cao (gần nhất với buồng đốt) với tuabin áp suất thấp (xa nhất từ cumbustor). Tiếp theo, buồng đốt được gắn chặt với các tuabin. Một quy trình được sử dụng để xây dựng một tổ hợp tuabin cân bằng sử dụng robot CNC (Máy tính điều khiển số)có khả năng lựa chọn, phân tích và nối một lưỡi tuabin đến trung tâm của nó. Robot này có thể xác định trọng lượng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

của một lưỡi kiếm và đặt nó một cách thích hợp để lắp ráp cân bằng.

Sau khi lắp ráp tua bin và buồng đốt, máy nén áp suất cao và áp suất thấp được gắn vào. Quạt và khung của nó bao gồm hầu hết các phần phụ, và chúng được kết nối tiếp theo. Trục truyền động chính kết nối tuabin áp suất thấp với máy nén áp suất thấp và quạt sau đó được lắp đặt, do đó hoàn thành lõi động cơ.

Sau khi lắp đặt cuối cùng, hệ thống ống xả đã được gắn vào, động cơ đã sẵn sàng để được chuyển đến nhà sản xuất máy bay, nơi hệ thống ống nước, hệ thống dây điện, phụ kiện và vỏ khí động học của máy bay sẽ được tích hợp.

Kiểm soát chất lượng Khi việc sản xuất bắt đầu trên một động cơ được thiết kế mới, chiếc đầu tiên được chế tạo được chỉ định là động cơ thử nghiệm và nhiều thử nghiệm được chạy để kiểm tra phản ứng của nó với các tình huống khác nhau mà mô hình động cơ sẽ gặp phải trong suốt thời gian sử dụng. Chúng bao gồm các điều kiện thời tiết khắc nghiệt, các mảnh vụn trong không khí (như chim), các chuyến bay dài và bắt đầu lặp đi lặp lại. Động cơ đầu tiên được chế tạo luôn dành riêng cho thử nghiệm chất lượng; Nó sẽ không bao giờ bay thương mại.

Trong toàn bộ quá trình xây dựng một động cơ, các bộ phận và lắp ráp được kiểm tra về độ chính xác về chiều, tay nghề có trách nhiệm và tính toàn vẹn của vật liệu. Kiểm tra kích thước được thực hiện theo nhiều cách khác nhau. Một phương pháp phổ biến là kiểm tra CNC. Một máy đo tọa độ (CMM) sẽ kiểm tra các tính năng chính của một bộ phận và so sánh chúng với các kích thước được thiết kế. Các bộ phận cũng được kiểm tra cho các sai sót vật chất. Một phương pháp là áp dụng chất lỏng huỳnh quang trên toàn bộ bề mặt của một bộ phận. Sau khi chất lỏng đã di chuyển vào bất kỳ vết nứt hoặc vết, phần dư được loại bỏ. Dưới ánh sáng cực tím, bất kỳ sự không hoàn hảo nào trên bề mặt có thể gây ra hỏng hóc động cơ sớm sẽ sáng lên.

Tất cả các bộ phận quay phải được cân bằng chính xác để đảm bảo hoạt động mở rộng an toàn. Trước khi lắp ráp cuối cùng, tất cả các subassemblies xoay được cân bằng động. Quá trình cân bằng giống như xoay vòng cân bằng lốp trên xe của bạn. Các subassemblies xoay và lõi động cơ đã hoàn thành là máy tính "quay" và điều chỉnh để đảm bảo rằng chúng xoay đồng tâm.

Kiểm tra chức năng của một động cơ đã hoàn thành diễn ra trong ba giai đoạn: thử nghiệm tĩnh, thử nghiệm vận hành đứng yên và thử nghiệm bay. Một thử nghiệm tĩnh kiểm tra các hệ thống (như điện và làm mát) mà không có động cơ chạy. Các thử nghiệm vận hành cố định được tiến hành với động cơ được gắn trên giá đỡ và chạy.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Thử nghiệm chuyến bay đòi hỏi một bài kiểm tra toàn diện về tất cả các hệ thống, trước đó đã được thử nghiệm hay không, trong nhiều điều kiện và môi trường khác nhau.

Mỗi động cơ sẽ tiếp tục được theo dõi trong suốt vòng đời phục vụ của nó.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Phụ lục 5: PHIẾU TÌM HIỂU CÁC DẠNG NĂNG LƯỢNG (Về các dạng năng lượng và quá trình bảo toàn chuyển hóa năng lượng) Năng lượng cơ học Năng lượng của một vật để thực hiện một công nhờ vào chuyển động hoặc vị trí của nó là Năng lượng cơ học. Nó là tổng của động năng và thế năng. Vì trong hầu hết các quá trình vật lý, chúng ta thường chỉ bắt gặp năng lượng động năng và thế năng, chúng ta có thể sử dụng nó để nghiên cứu bảo tồn năng lượng. Động năng Khả năng của một vật thể làm việc vì chuyển động của nó được gọi là Năng lượng động năng. Ví dụ, động năng của gió đẩy cánh buồm của thuyền và thuyền tiến về phía trước. Nước chảy có động năng, và nó đã được khai thác để điều khiển các nhà máy xay bột trong nhiều thế kỷ. Năng lượng động học được ký hiệu là K và đơn vị của nó là joules (J). Nó được thể hiện như sau: Ở đây, là động năng của vật, m là khối lượng của vật và v là vận tốc của vật.

Thế năng Thế năng có thể được định nghĩa là năng lượng của một vật để thực hiện công việc nhờ vào vị trí của nó. Ví dụ, một chuỗi cung kéo dài có thế năng. Khi dây cung được giải phóng, nó đẩy mũi tên về phía trước. Một ví dụ khác có thể là một vật thể được nâng lên trên mặt đất. Khi đối tượng nói được thả ra, nó lao xuống.

Một lò xo nén cũng sở hữu năng lượng tiềm năng, khi nó được giải phóng, nó mở rộng với một lực. Năng lượng tiềm năng được ký hiệu là V và đơn vị của nó là joules (J). Ở đây, chúng ta sẽ tập trung vào năng lượng tiềm năng của một vật thể nhờ vào vị trí của nó đối với trọng lực của trái đất. Hãy để chúng tôi xem xét minh họa sau đây:

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Ở đây, m là

khối lượng của vật thể

tính bằng kilogam và h là chiều cao của vật thể từ bề mặt trái đất tính bằng mét. Ở đây, năng lượng tiềm năng của vật thể ở độ cao h có thể được biểu thị như sau: Wt  mgh Ở đây, g được coi là hằng số hấp dẫn của trái đất và giá trị của nó được đặt ở mức 9,8m / s². Chúng ta biết rằng một vật thể sẽ tăng tốc ở các tốc độ khác nhau liên quan đến khoảng cách của nó so với trọng tâm của trái đất. Nhưng độ cao bề mặt rất nhỏ so với bán kính trái đất, và do đó, đối với tất cả các mục đích thực tế, gia tốc dưới lực hấp dẫn của trái đất được coi là một hằng số.

Trong thế giới vật chất, năng lượng được truyền dưới nhiều hình thức.

Nhiệt năng Năng lượng nhiệt được liên kết với lực ma sát. Ví dụ, nếu chúng ta xoa tay vào mùa đông, tay ta cảm thấy ấm áp. Tương tự như vậy, mũi khoan của nha sĩ trở nên cực kỳ nóng trong khi khoan vào răng. Vì vậy, một cơ chế làm mát được kết hợp trong máy khoan điều chỉnh nhiệt độ bằng một tia nước.

Chúng ta hãy xem xét minh họa sau đây, nơi chúng ta xem xét một đối tượng trong chuyển động. Hãy để chúng tôi nói rằng đối tượng này đến phần còn lại hoàn toàn nhờ vào ma sát của bề mặt một mình.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Ở đây m là khối lượng của vật, v i là vận tốc ban đầu của vật, x là chuyển vị của vật và v f là vận tốc cuối cùng của vật v f = 0. Sau khi chúng ta áp dụng định lý năng biến thiên động năng, công thực hiện bởi lực ma sát của bề mặt sẽ là:

AF

ms

mv2 i  Wf  Wi   2

Qua đây ta nhận thấy rằng công của lực ma sát, trong trường hợp này là công cản. Lực ma sát biến đổi động năng của khối thành năng lượng nhiệt. Năng lượng nhiệt này làm tăng nhiệt độ của cả vật thể cũng như bề mặt.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Năng lượng hóa học Năng lượng hóa học có thể được định nghĩa đơn giản nhất là năng lượng liên kết các nguyên tử và phân tử của các vật liệu khác nhau. Khi các liên kết phân tử này bị phá vỡ, một lượng lớn năng lượng được giải phóng. Ví dụ, khi chúng ta đốt lửa vào một số khúc gỗ, chúng ta phá vỡ các phân tử hữu cơ phức tạp và năng lượng hóa học của chúng được giải phóng. Về cơ bản, một phản ứng hóa học được thực hiện bởi giao dịch năng lượng. Trên cơ sở đó có hai loại phản ứng: • Phản ứng tỏa nhiệt: Một phản ứng hóa học giải phóng năng lượng. Ví dụ, quá trình oxy hóa than. Một kg than giải phóng năng lượng 3 × 10 7 J khi bị cháy.

• Phản ứng nhiệt nội: Một phản ứng hóa học hấp thụ năng lượng. Ví dụ, phản ứng của amoni nitrat và nước cần nhiệt để tiến hành.

Năng lượng hạt nhân Năng lượng hạt nhân liên kết với nhau các proton và neutron trong hạt nhân của mỗi nguyên tố. Đó là lực lượng mạnh nhất trong vũ trụ. Bom hạt nhân khai thác năng lượng hạt nhân của uranium và plutonium. Sự tàn phá của Hiroshima và Nagasaki vào cuối Thế chiến thứ hai là do một lượng vật chất hạt nhân rất nhỏ khi so sánh với các vật liệu ném bom truyền thống. Phản ứng hạt nhân có thể được phân loại thành: • Phân hạch : Khi một hạt nhân lớn hơn tan rã thành các hạt nhân nhỏ hơn. Ví dụ, sự phân hạch của hạt nhân urani thành các hạt nhân nhỏ hơn như thorium và radium, v.v.

• Hợp nhất : Khi hai hoặc nhiều hạt nhân nhỏ hơn hợp nhất với nhau để tạo thành một hạt nhân lớn hơn. Ví dụ, năng lượng mặt trời của chúng ta có nguồn gốc từ sự hợp nhất của các nguyên tử hydro.

Năng lượng điện Các điện tích tác dụng lực lên nhau và do đó tạo ra năng lượng điện. Dòng điện có năng lượng. Năng lượng này có thể được khai thác bằng cách truyền dòng điện qua các vật liệu và sự xuất hiện khác nhau. Ví dụ, khi dòng điện đi qua dây tóc của bóng đèn, nó sẽ tạo ra ánh sáng. Và khi dòng điện được truyền qua động cơ của quạt, nó sẽ quay các cánh quạt. Định luật bảo toàn năng lượng Định luật bảo toàn năng lượng nói rằng năng lượng chúng ta không thể tạo ra cũng như không phá hủy năng lượng. Năng lượng chỉ thay đổi hình thức của nó. Ví dụ, động năng của một vật chuyển động biến thành năng lượng nhiệt khi vật thể nghỉ ngơi hoàn toàn nhờ vào lực ma sát.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Quan điểm rộng hơn Einstein đề xuất rằng vật chất và năng lượng có thể thay thế cho nhau và mối quan hệ của chúng có thể được biểu thị dưới dạng E = mc² . Ở đây, E là tổng năng lượng của vật chất, m là khối lượng của vật chất và c là vận tốc ánh sáng trong chân không. C là hằng số ở 300000000 m / s. Do đó, một kilôgam vật chất có năng lượng tương đương 9 × 10 16 J hoặc sản lượng hàng năm tương đương của một nhà máy điện lớn (công suất 3000 MW)!

Bảo toàn năng lượng của năng lượng cơ học Chúng ta sẽ xét năng lượng cơ học là một lượng bảo toàn. Ở đây, chúng ta có thể chứng minh định luật bảo toàn năng lượng. Trước khi chúng ta làm điều đó, chúng ta hãy hiểu bản chất của một lượng bảo toàn. Một lượng bảo toàn có các đặc điểm sau: Chúng là đại lượng vô hướng. Do đó, nó là một chiều.

Công việc được thực hiện bởi một lượng bảo toàn chỉ phụ thuộc vào điểm cuối của chuyển động.

Nếu các điểm cuối của chuyển động là như nhau tức là chuyển động nằm trong một vòng khép kín, thì công việc được thực hiện bởi một lực bảo toàn bằng không.

Trong chương trình vật lý lớp 10 chỉ nói về định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng cơ bản đó là quá trình bào toàn cơ năng trong đó có quá trình biến đổi qua lại từ động năng thành thế năng và ngược lại.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Phụ lục 6: PHIẾU HƯỚNG DẪN ĐÁNH GIÁ NĂNG LỰC GQVĐTT CỦA HỌC SINH Thành tố

Mức 1

năng lực

Mức 2

Mức 3

Mức 4

Khám phá và

Lựa chọn được Phát biểu được Tự đặt ra vấn

hiểu vấn đề

câu hỏi (vấn vấn đề trong

trong thực

đề) trong đoạn

tình huống xác tình huống mới

tiễn

thông tin cho

định, nhưng

trước (tĩnh, bối vấn đề chưa

đề trọng một

( thực, mở, tình huống mới)

cảnh thực) và đƣ ợc phát chỉ ra được biểu nhiệm vụ cần rõ ràng(tình giải quyết. huống ,chưa có câu hỏi) Trình bày vấn

Sử dụng được Sử dụng được Sử dụng được

đề dưới dạng

ít

bài toán khoa

phương thức

diễn đạt lại vấn diễn đạt lại vấn

học có thể

(văn bản,hình

đề

giải

nhất

một ít nhất 2 cách ít nhất 2 cách đề

quyết vẽ, biểu bảng)

được

để diễn đạt lại vấn đề

Đề xuất giải

Nhận ra được

Lặp

pháp

các bước thực

bước theo một

lại

các Đề xuất các Đề xuất được bước để giải

nhiều giải

hiện giải quyết quy trình giải quyết vấn đề pháp vấn đề theo quyết vấn đề

đặt ra (thực khácnhau, lựa

văn

đã biết để giải

tiễn)

bản có sẵn.

quyết một vấn

pháp

đề tương tự

(khả thi) để

chọn ra giải tối

ưu

giải quyết một vấn đề mới Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Thành tố

Mức 1

năng lực

Mức 2

Mức 3

hiện Thực hiện

Thực hiện

Thực hiện giải

Thực

pháp.

được giải pháp được giải pháp được để giải quyết Trong đó huy

Mức 4

Thực hiện giải

nhiều pháp

một

kiến thưc để chuỗi vấn đề

vấn đề cụ thể, động ít nhất 2 giải quyết 1 liên tiếp,trong giả định (vấn kiến thức, 2

vấn đề thực

đó có những

đề học tập) mà phép đo…để

vấn

chỉ

sinh từ

cần(huy giải quyết vấn

động 1 thức

kiến đề.

cụ

đề

trong

nảy

chính

thể

quá trính thực

hoặc tiến hành

hiện giải quyết

một phép đo cụ

vấn đề ban đầu

thể, tìm kiếm đánh

giá

1

thông tin cụ thể) Đánh giá và So sánh kết Đánh giá được

Đánh giá được

Đánh giá được

điều chỉnh giải quả cuối cùng kết quả cuối từng giai đoạn

giải pháp, kết

thu được với cùng và chỉ ra

và điều chỉnh

quả cuối cùng,

đáp

được từng giải

đề ra

pháp

án

của được nguyên

giáo viên và nhân dẫn đến

pháp để hướng pháp

giải tối

ưu

rút ra kết luận những kết quả tới kết quả cuối hơn để nâng (đúng hay sai) thu được)

cùng.

cao

kết

quả

khi giải quyết

giải quyết vấn

những vấn đề

đề.

cụ thể.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Phụ lục 7: TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN HỌC SINH CHẾ TẠO TÊN LỬA NƯỚC NHỮNG VẬT LIỆU CẦN THIẾT Nguyên vật liệu 2 vỏ chai nước loại 1,5 lít 4 miếng bìa cứng 1 ống nhựa phi 21 1 T phi 21 2 cút nối cong phi 21 2 bịt phi 21 1 túi lạt rút bằng nhựa 1 van xe đạp hoặc van xe máy 1 xăm xe máy bỏ 1 tấm vải tròn nhẹ kích thước R=30cm Dây dù nhỏ loại nhẹ

Bộ công cụ Súng keo nóng cái thước cây kéo băng dính 2 mặt Keo nến Băng dính đen Hướng dẫn an toàn Công cụ nóng chảy Đặt nó trên một bề mặt bằng phẳng để tránh lật..

Không chạm vào đầu dụng cụ hoặc keo nóng chảy ra từ dụng cụ.

Bảo vệ mắt Hãy đeo kính bảo vệ mắt thích hợp trong khi thực hiện bất kỳ dự án thiết kế kỹ thuật hoặc lĩnh vực nào.

Dụng cụ cắt Giữ các cạnh sắc nét ra khỏi cơ thể của bạn.

Luôn che lưỡi dao bằng nắp nhựa khi không sử dụng.

Khi cắt các miếng nhỏ, không đặt ngón tay rất kín vào lưỡi dao.

Luôn giữ ngón tay và bàn tay của bạn ra khỏi khu vực cắt.

CHẾ TẠO GIÀN PHÓNG CHO TÊN LỬA

1 | Cắt 4 đoạn ống phi 21 dài 11cm mỗi 2 | Cắt 1 đoạn đầu ống 21 có phần to hơn ở phía đầu ống dài 15 cm đoạn

3 | Gắn vào 2 đầu cút nối cong 21 2 đoạn 4 | Lặp lại bước 3 để tạo ra 2 ống như ống đã cắt trên Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

5 | Cắt 1 đoạn ống 21 dài 10 cm

6 | Gắn vào đầu của đoạn ống phi 21 có 1 đầu nối

7 | Gắn đầu T 21 vào đầu của ống 21 ở 8 | Gắn vào 2 đầu T còn lại vào 2 ống đã tạo ra ở bước 4 để tạo ra chữ Z. bước 6

9 | Dùng động năngo dán nhựa để cố đinh 10 | Sản phẩm khi đã cố định. toàn bộ hệ thống.

11 | Dùng mũi khoan 8 khoan một lỗ vỏ 12 | Luồn vào lỗ một chiếc van xe máy giữa đầu bịt phi 21. cũ.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

15 | Dùng 12 dây lạt nhựa rút.

16 | Dùng đoạn băng dính đạt trên thức dài 12cm xế đều dây rút dọc theo thước .

17 | Cắt 1 đoạn băng dính dài gấp đôi và 18 | Gắn các lạt nhựa bên và cố định gấp lại dán như trên hình

lạitrwn giàn phóng

19 | Căn chỉnh vị trí của lạt nhựa rút để có 20 | Cắt 1 đoạn ống phi 34 để làm khóa tác dụng giữ chặt lât tên lủa khi bơm nước giữ cho tên lửa chưa hoạt động,

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

LÀM TÊN LỬA NƯỚC THÔI

1 | Dùng một chai nước 1,5 lít.

.

2 | Cắt rời phần đầu của chai tại vị trí mép như trên

3 | Tiếp tục cắt bỏ phần còn lại của chai 4 | Gắn phần vửa cắt vào chai nước nước.

nguyên còn lại.

5 | Điều chỉnh phần đầu của chai nước đã 6 | Kết quả đã hoàn thành phần thân tên cắt gắn với phần chai nước nguyên đã ghép lửa. Bạn có thể chuyển sang làm dù ở trên.

nào!

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

LÀM DÙ CHO TÊN LỬA NÀO

1 | Dùng một tấm vải nhẹ

.

2 | Cắt thành mảnh vải hình vuông 30x30 cm

3 | Gấp tấm vải 4 lần tạo thành tấm vải như 4 | Dùng phấn đánh dấu 1 đường trên hình trên đầu tấm vải.

5 | Cắt dọc theo vị trí vừa đánh dấu.

6 | Kết quả là tạo ra tấm vải hình như trên.

7 | Dùng dây dù nhẹ buộc vào các mép của 8 | Sản phẩm tạo ra cuối cùng …… Đã xong hãy kiểm tra sụ cân bàng của dù tấm vải. trước khi chuyển sang giai đoạn sau.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

9 | Gấp gọn dù vào sao cho có thể vừa phần đầu tên lửa ở trên.

10 | Dùng dây dù cuộn gọn lại.

11 | Kiểm tra lại khả năng bung ra của dù 12 | Như vậy là đã xong.

TIẾP TỤC LÀM TÊN LỬA NƯỚC NÀO

1 | Dùng sơn sơn toàn bộ thân tên lửa.

2 | Sau khi sơn xong ta có sản phẩm

3 | Dùng tấm bìa cứng cắt thành hình tam 4 | Lặp lại bước 17 tạo ra 3 tấm bìa hình giác vuông có kích thước khoảng 6x8 tùy tam giác như trên theo kích thước của tên lửa cho phù hợp.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

5 | Sơn trang thí để đồng màu vơi thân tên 6 | Dùng động năngo nến gắn các phần tam giác vào đuôi của tên lửa.

lửa.

7 | Lặp lại các bước 6 gắn sao cho mỗi cánh 8 | Dùng một đinh sắt buộc chạt vào đầu dây dù tên lủa cách đều nhau góc 1200

9 | | Dùng súng bắn động năngo để gắn chạt 10 | Lắp ghép lại phần đầu của tên lửa... đinh sắt vào đầu tên lửa

Như vậy là đã xong. Sẵn sàng thử nghiệm thôi.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Phụ lục 8: TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN HỌC SINH CHẾ TẠO CỌN NƯỚC PHÁT ĐIỆN NHỮNG VẬT LIỆU CẦN THIẾT Nguyên vật liệu Bộ công cụ Hướng dẫn an toàn Công cụ nóng chảy 2 thanh gỗ dày 2cm dài 25 cm Máy khoan Đặt nó trên một bề mặt bằng phẳng để tránh 2 thanh gỗ dày 2cm dài 20 cm

Thước đo

2 thanh gỗ dày 2cm dài 10cm 2 miếng gỗ tròn đường kính 10 cm

Kéo Súng bắn keo

1 miếng gỗ tròn đường kính 8cm.

Vít gỗ 3cm 2 nắp chai nước 1 chai nước to 2 lít 1 van nươc 27 2 đĩa CD bỏ 16 thìa nhựa nhẹ.

1 móc bằng nhôm

lật..

Không chạm vào đầu dụng cụ hoặc keo nóng chảy ra từ dụng cụ.

Bảo vệ mắt Hãy đeo kính bảo vệ mắt thích hợp trong khi thực hiện bất kỳ dự án thiết kế kỹ thuật hoặc lĩnh vực nào.

Dụng cụ cắt Giữ các cạnh sắc nét ra khỏi cơ thể của bạn.

Luôn che lưỡi dao bằng nắp nhựa khi không sử dụng.

Khi cắt các miếng nhỏ, không đặt ngón tay rất kín vào lưỡi dao.

Luôn giữ ngón tay và bàn tay của bạn ra khỏi khu vực cắt.

Keo 502 CÁC BƯỚC CHẾ TẠO RA CỌN NƯỚC

1 | Chuẩn bị các thanh gỗ theo yêu cầu

2 | Khoan 2 lỗ nhỏ trên 2 đầu của thanh 10cm.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

3 | Khoan 1 lỗ nhỏ trên giữa thanh 20 cm. 4 | Đục một lỗ trên đầu thanh 25 cm.

5 | Ghép các thanh 25cm và 10 cm lại như 6 | Dùng vít gỗ 3cm để cố định toàn bộ trên khung gỗ.

7 | Ghép 2 thanh 20cm vào khung như trên 8 | Dùng vít cố định 2 thanh gỗ vào khung

9 | Tạo ra khung guồng nước như trên

10 | Dùng thước chia đĩa thành 16 phần bằng nhau.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

11 | Dùng súng bắn keo gẵn các thìa nhựa 12 | Lặp lại các bước 11 cho đến khi gắn đều theo các đường đã chia trên đĩa. đủ 16 thìa.

13 | Sử dụng keo nến gắn đĩa còn lại lên 14 | Sản phẩm guồng quay cuối cùng phía trên sản phẩm bước 12.

được tạo ra.

15 | Đục 2 lỗ nhỏ trên tâm 2 nắp chai.

16 | Gắn 2 nắp chai đã đục lên trên guồng quay

17 | Làm lại bước 16 với nắp chai còn lại. 18 | Dùng trục sắt gắn hệ thống guồng quay vào khung gỗ.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

17 | Dùng keo 502 cố định guồng quay và 18 | Thử nghiệm tôc độ quay của cọn trục quay. nước.

19 | Gắn đĩa đường kính lớn và bé đồng 20 | Lặp lại các bước 19 cho miếng gỗ tròn còn lại với đĩa bé ỏ giữa. tâm bằng keo 502.

21 | Sản phẩm cuối cùng tạo ra.

22 | Gắn sản phẩm 21 vào trục của hệ thống.

23 | Cố định lại bằng keo 502.

24 | Cắt bỏ phần thùa của trục quay.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

25 | Dùng súng bắn keo tạo gờ cố định trục 26 | Gắn ống đó vào ống 34 lúc trước quay.

27 | Kiểm tra vị trí gắn động cơ phát điện.

28 | Cố định vào hệ thống bằng đai sắt 21.

29 | Đo đường kính van nươc trên chai 30 | Khoét lỗ nhỏ duói đáy chai để gắn nhựa van nước

31 | Cố định van nước vào chai bằng keo 32 | Kết nối 2 đầu động cơ bằng 2 dây kẹp gắn đèn led. nến.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

33 | Cho chạy thử nghiệm hệ thống

34 | Tiến hành thực nghiêm trên hệ thống.

35 | Kiểm tra độ sáng của đền Led thay đổi 36 | Độ sáng của led. theo độ cao của nguồn nước đưa ra kết luận định tính.

37 | Thay led bằng đồng hồ đa năng hiện 38 | Đo nhiều lần đưa ra nhận xet định số để đo điện áp từ đó đưa ra kết luận. lượng.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Phụ lục 9: TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN HỌC SINH CHẾ TẠO MÔ HÌNH ĐƯỜNG ĐUA ĐỂ KHẢO SÁT MỐI QUAN HỆ GIỮA ĐỘNG NĂNG VÀ THẾ NĂNG

Vật liệu cần thiết: Nguyên vật liệu Bộ công cụ 4 miếng bìa cứng 5 x 14 cm súng keo nóng 2 miếng 3 x 7 cm tôn cái thước 1 miếng 3 x 10 cm tôn cây kéo 1 miếng bìa cứng 6 x 15 cm băng rõ ràng 1 miếng bìa cứng 7 x 15 cm băng keo 1 miếng 2 x 6 cm tôn cân bằng điện tử 3 miếng thẻ nặng (19 cm x 3 cm) Hướng dẫn an toàn 6 miếng thẻ nặng (5,5 cm x 2 cm) 1 tiêu đề 5 chân Công cụ nóng chảy Đặt nó trên một bề mặt bằng phẳng để tránh lật.

3 điện trở 100 Ohm Đặt cáp điện ra khỏi đường để tránh nguy cơ vấp ngã.

3 bánh mì nhỏ (5 x 8 chân) Không chạm vào đầu dụng cụ hoặc keo nóng chảy ra từ dụng cụ.

1 kẹp giấy Bảo vệ mắt Hãy đeo kính bảo vệ mắt thích hợp trong khi thực hiện bất 12 dây nam-pin-pin kỳ dự án thiết kế kỹ thuật hoặc lĩnh vực nào.

Dây lõi 6 mảnh, chiều dài tùy theo bản nhạc của Dụng cụ cắt Giữ các cạnh sắc nét ra khỏi cơ thể của bạn. bạn.

Luôn che lưỡi dao bằng nắp nhựa khi không sử dụng.

6 đoạn dây bị mắc kẹt 22 thước (dài 14 cm) Khi cắt các miếng nhỏ, không đặt ngón tay rất kín vào lưỡi dao.

Mô hình xe Luôn giữ ngón tay và bàn tay của bạn ra khỏi khu vực cắt. ít nhất 4-4,5 m đường thẳng 1 rãnh cong Xây dựng 1 vòng lặp Kẹp hỗ trợ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Xây dựng khối va chạm tương tự của bạn

1 | Cắt bìa các tông: hai dải 3 x 7 cm, một 2 | Bẻ cong dải 3 x 7 cm thành ba tấm theo chu vi của một bên của dải 3 x 10 cm. dải 3 x 10 cm và một dải 6 x 15 cm.

3 | Áp dụng keo nóng vào bề mặt dưới 4 | Gắn mảnh uốn cong vào mảnh 3 x 10 cm bằng cách ấn chặt và giữ nó tại chỗ cùng của dải uốn cong. cho đến khi keo khô

5 | Lặp lại để bảo đảm mảnh 7 x 3 cm thứ 6 | Áp dụng keo vào cạnh trên hai sang phía khác.

7 | Dán keo vào mặt dưới của bìa cứng 6 8 | Áp dụng thêm keo xung quanh các x 15 cm. cạnh.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

9 | Cắt dải băng keo 10 cm của bạn xuống 10 | Từ một trong những dải băng 10 giữa để bây giờ bạn có hai dải băng 10 cm. cm đó, hãy đánh dấu bằng bút của bạn ở mức 3 cm.

11 | Cắt và loại bỏ các mảnh băng 3 cm.

12 | Đặt miếng băng dính nhỏ hơn của bạn xuống phía trên vào giữa miếng băng dính lớn hơn ở phía trên để nó tạo ra như trên

13 | Lấy một đoạn đường đua và chuẩn bị 14 | Gắn khối va chạm vào đường đua. dán khối va chạm vào đường đua của bạn.

15 | Nhấn băng vào khối va chạm ở giữa.

16 | Gấp băng dưới đường ray.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

17 | Trượt vào khối va chạm và an toàn. 18 | Vẽ một đường trên mô hình của bạn Hãy chắc chắn rằng nó không quá chặt. để định cấu hình vị trí khối va chạm.

Tấm các tông của bạn nên trượt trên đường đua với ít hoặc không có lực. Nếu bạn cần, điều chỉnh lại băng của bạn.

Chế tạo xe cảm biến

1 | Lấy một cái kẹp giấy và làm thẳng nó 2 | Uốn cong cả hai bên trái và phải của ra. kẹp giấy xuống, chừa khoảng 2,5 cm phần thẳng giữa.

3 | Tạo một uốn cong khác ở mỗi đầu sao 4 | Dán các đầu song song của kẹp giấy cho chúng song song và giống với hình trên. vào phía sau xe của bạn.

5 | Khi keo đã nguội, uốn cong kẹp giấy 6 | Đã xong. Bạn có thể chuyển sang cổng lên để nó vươn lên phía trên xe. thời gian!

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

CỔNG THỜI GIAN

1 | Đặt một miếng băng keo trong lên 2 | Dán mảnh bìa giấy này vào cuối một mảnh giấy nặng 5,5 cm x 2 cm của bạn trong các tông sóng 5 x 14 cm của bạn. như hình.

3 | Lặp lại ở phía bên kia của tấm bìa 4 | Đánh dấu 2 cm từ mỗi đầu của dải cứng để bạn có thẻ gốc được gắn ở cả hai cardstock 19 cm của bạn. Tiếp theo, đánh dấu ở trung tâm, ở mức 9,5 cm. đầu.

5 | Uốn cong các đầu lên ở vạch 2 cm, ở 6 | Đặt một cái bánh mì nhỏ trên bìa giấy liền kề với một trong những nếp gấp hai bên. hướng lên.

7 | Đặt một điện trở 100 Ohm vào bảng 8 | Tách 2,5 cm lớp phủ từ một đầu của dây và 0,5 cm ở đầu kia, sử dụng bộ tháo nhỏ của bạn như trong hình trên. dây hoặc dao tiện ích.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

9 | Tước dây sẽ lộ ra một số sợi kim loại. 10 | Lặp lại bước 8 đến dây thứ hai của bạn để bạn có hai mảnh có đầu bị tước.

11 | Vặn các sợi của các đầu dây 0,5 cm 12 | Kiểm tra tiến trình của bạn để đảm để chúng dễ dàng chèn và đặt chúng vào bảo các thành phần bạn đã thực hiện cho bảng mạch của bạn như được hiển thị. đến nay giống với ảnh trên.

13 | Dán hai dây xuống dải cardstock, 14 | Bẻ cong dải để tạo ra một vòm với mỗi dây cách khoảng 0,5 cm so với hai bảng mạch và dây ở bên ngoài. bên của dấu trung tâm bạn đã thực hiện trước đó.

15 | Gắn các tông uốn cong vào đế bạn 16 | Lặp lại ở phía bên kia. Bây giờ bạn đã thực hiện trước đó bằng cách trượt các đã thực hiện một cổng thời gian. Hãy chắc chắn rằng cả hai bên là trung tâm. tab vào tay áo ở hai đầu.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

17 | Uốn dây cảm biến sao cho chúng treo 18 | Để gắn một cổng vào đường đua, tạm thẳng xuống. Bạn có thể thêm một ít keo thời gỡ vòm ra khỏi đế các tông. Bây giờ nóng vào dây để giữ chúng tốt hơn một băng xuống đế đến mặt dưới của đường khi chúng được uốn cong tại chỗ.

đua ở giữa và ở góc 90 °.

19 | Xoay theo dõi của bạn bên phải lên.

20 | Chèn lại vòm vào tay áo của cơ sở.

Làm tốt lắm! Điều này sẽ phục vụ như cảm biến cổng bắt đầu của bạn.

21 | Đẩy xe của bạn qua cổng để đảm bảo 22 | Tiếp theo, đặt ba dây kết thúc pin vào cánh lướt gió của kẹp giấy chạm vào dây bảng như hình. điện, tạo kết nối. Điều chỉnh cánh lướt gió khi cần thiết để đảm bảo chúng đáp ứng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

GND Power Signal

23 | Kiểm tra xem các dây kết thúc pin 24 | Lặp lại các bước 1-22 và gắn cả hai của bạn được kết nối với bảng nhỏ theo vào một đoạn nhạc riêng biệt để tạo thêm hướng tương tự như sơ đồ này. Dây tín hai cổng thời gian, để tạo dòng kết thúc. hiệu cổng của bạn phải ở cùng hàng với nguồn và tín hiệu trên bảng.

Những thứ bạn cần để kết nối micro: bit Nguyên vật liệu micro:bit micro:bit edge connector 1 half breadboard Cáp micro USB micro: đầu nối cạnh bit 2 dây nam-pin-pin 10 dây kết nối hoàn thành khối va chạm tương tự Bộ công cụ súng keo nóng lỗ đục lỗ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Cảm biến khối va chạm của bạn (micro: bit)

1 | Đục một lỗ khoảng 1,5 cm từ đầu dài của 2 | Đục một lỗ bên cạnh đầu tiên. Bạn có thể khối va chạm. cần đục nhiều lỗ để tạo ra một lỗ đủ lớn cho dây USB của bạn.

3 | Kiểm tra dây cho phù hợp.

4 | Kiểm tra dây cho phù hợp.

5 | Keo dán các tông 2 x 6 cm để nối cạnh. Hãy6 | Áp dụng keo nửa chừng xuống miếng bìa chắc chắn rằng chân đang hướng lên. cứng 14 x 6 cm.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

7 | Đầu nối cạnh an toàn với khe đối diện với lỗ. 8 | Chèn micro: bit để logo hướng lên trên.

9 | Gắn dây nguồn và dây nối đất vào 3V3 và 10 | Gắn dây cổng vào chân 6, 7, & 8 bằng keo GND. Thêm một đốm keo nóng để giảm căng để giảm căng thẳng. Đối với nhiều cổng hơn, thẳng. Điều này giúp giữ cho dây an toàn thông qua sử dụng micro: chân bit 9, 12, 13, 14, & 15. các bài kiểm tra tác động

11 | Áp dụng keo vào các tông 8 x 15 cm.

12 | Đảm bảo một nửa bánh mì cho các tông 8 x 15 cm.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Kết nối theo dõi của bạn (micro: bit)

1 | Kết nối cổng bắt đầu với một nửa bảng mạch2 | Tiếp theo, kết nối các cổng kết thúc, chú ý và vi điều khiển, sử dụng sơ đồ bên dưới làm đến độ dài của dây để phù hợp với độ dài của

Finish Gate 2

Finish Gate 1

bản nhạc của bạn.

Starting Gate

hướng dẫn.

Dây màu xám cho biết nơi bạn sẽ thêm các mạch cổng bổ sung. Bạn có thể xây dựng một đường đua khổng lồ. Không lồng thêm dây màu xám nếu bạn chỉ có ba cổng! Lưu ý: bỏ qua micro: chân bit 10 & 11 khi thêm nhiều cổng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Nạp Code cho micro:bit

1 | Truy cập aka.ms/hotwheelsflashcode để tải 2 | Cắm micro: bit vào máy tính của bạn bằng xuống tệp mã .hex cáp USB. Cài đặt trình điều khiển mbed. Nếu bạn đã làm điều này trước đây, thì bạn đã thắng phải làm lại.

3 | Trong File Explorer, điều hướng đến micro: 4 | Mở cửa sổ File Explorer thứ hai và điều bit. Nó sẽ xuất hiện như một thiết bị lưu trữ hướng đến thư mục tải xuống. Hãy chắc chắn ngoài (ví dụ: ổ ngón tay cái, ổ cứng, v.v.). rằng bạn có thể nhìn thấy cả hai cửa sổ.

5 | Chọn tệp .hex trong phần tải xuống và kéo 6 | Khi đèn LED dừng nhấp nháy, mã đã được tệp vào cửa sổ micro: bit. tải lên micro: bit.

Mở Excel và bật Data Streamer Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Bộ truyền dữ liệu với Excel O365. Thuê bao O365 bao gồm Excel và bổ trợ Data Streamer miễn phí.

1 | Mở Excel 0365.

2 | Nhấp vào Tệp và chọn Tùy chọn nằm ở dưới cùng của khung.

3 | Chọn bổ trợ trong hộp thoại mở ra.

4 | Từ menu Quản lý ở cuối hộp thoại mở ra, chọn Bổ trợ COM và nhấp vào Đi

5 | Chọn hộp cho Microsoft Data Streamer 6 | Bạn sẽ thấy tab Data Streamer mới trong trong hộp thoại mở ra và nhấn OK.

dải băng menu Excel Excel.

Hãy sẵn sàng để trực quan hóa dữ liệu Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn

Để chạy bổ trợ Data Streamer, hãy đảm bảo bạn đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật sau: • PC chạy Windows 10 và Excel O365 Desktop.

• Kích hoạt bổ trợ Data Streamer. Xem hướng dẫn trên trang trước.

• Sổ làm việc Excel tùy chỉnh có sẵn tại: aka.ms/hotwheelsworkbook Xin chúc mừng! Bây giờ bạn đã sẵn sàng để hình dung dữ liệu thời gian thực từ cảm biến cảm biến điện từ. Để xem dữ liệu trực tiếp, hãy làm theo các bước sau: 1 | Cắm vi điều khiển Arduino hoặc 2 | Bấm vào tab Trình truyền dữ liệu trên micro: bit vào cổng USB máy tính Excel của bạn 3 | Nhấp vào Kết nối thiết bị để kết nối Excel với vi điều khiển

4 | Bắt đầu dữ liệu để bắt đầu truyền dữ liệu vào Excel

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN

http://lrc.tnu.edu.vn