TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM CHỦ ĐỀ “ĐỘNG LỰC HỌC” VẬT LÍ 10 CHƯƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THÔNG MỚI

TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM CHỦ ĐỀ VẬT LÍ

vectorstock.com/10212086

Ths Nguyễn Thanh Tú eBook Collection

TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM CHỦ ĐỀ “ĐỘNG LỰC HỌC” VẬT LÍ 10 CHƯƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THÔNG MỚI WORD VERSION | 2022 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 QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

VŨ TÙNG ANH

TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM CHỦ ĐỀ “ĐỘNG LỰC HỌC” VẬT LÍ 10 CHƯƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THÔNG MỚI

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH SƯ PHẠM VẬT LÝ

Hà Nội – 2020

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM CHỦ ĐỀ “ĐỘNG LỰC HỌC” VẬT LÍ 10 CHƯƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THÔNG MỚI

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH SƯ PHẠM VẬT LÝ

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Lê Thị Thu Hiền Sinh viên thực hiện khóa luận: Vũ Tùng Anh

Hà Nội – 2020

LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới các thầy cô giảng viên Khoa Sư phạm, Trường Đại học Giáo dục – Đại học Quốc gia Hà Nội đã giảng dạy và trang bị cho em những kiến thức cơ bản và vô cùng hữu ích trong học tập và nghiên cứu để hoàn thành khóa luận. Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến PGS. TS. Lê Thị Thu Hiền, người đã tận tình, chu đáo hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện khóa luận. Em xin gửi lời cảm ơn tới các bạn sinh viên lớp QH-2016S – Sư phạm Vật lý đã hỗ trợ em hoàn thành khóa luận. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 6 năm 2020 Tác giả khóa luận

Vũ Tùng Anh

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Viết đầy đủ

Viết tắt GV

Giáo viên

HS

Học sinh

NXB

Nhà xuất bản

STEM

Sience, Technology, Engineering, Maths

THPT

Trung học phổ thông

MỤC LỤC MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1 1. Lý do chọn đề tài.............................................................................................. 1 2. Mục đích nghiên cứu ....................................................................................... 2 3. Nhiệm vụ nghiên cứu ....................................................................................... 2 4. Khách thể và đối tượng nghiên cứu ................................................................. 2 5. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 2 6. Cấu trúc khóa luận ........................................................................................... 3 CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA VIỆC TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM TRONG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ 10 CHƯƠNG TRÌNH THPT MỚI .......... 4 I.1. Khái quát chung về STEM............................................................................... 4 I.1.1. Các khái niệm ............................................................................................... 4 I.1.2. Mục tiêu giáo dục STEM .............................................................................. 5 I.1.3. Đặc điểm của dạy học theo định hướng giáo dục STEM ............................. 6 I.2. Giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông 2018 ....................... 7 I.2.1. Bối cảnh chung ............................................................................................. 7 I.2.2. Các mức độ giáo dục STEM trong giáo dục phổ thông ............................... 8 I.2.3. Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM trong giáo dục phổ thông................... 9 I.3. Xây dựng, tổ chức dạy học và đánh giá kết quả dạy học các chủ đề STEM. 11 I.3.1. Tiêu chí xây dựng chủ đề STEM ................................................................. 11 I.3.2. Dạy học STEM ở THPT .............................................................................. 14 I.3.2.1. Phương pháp giáo dục STEM .................................................................. 14 I.3.2.2. Các hình thức tổ chức giáo dục STEM .................................................... 15 I.3.3. Tổ chức hoạt động dạy học chủ đề STEM .................................................. 18 I.3.3.1. Tiêu chí xây dựng hoạt động chủ đề STEM ............................................. 19 I.3.3.2. Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học STEM ........................................... 21 I.3.4. Đánh giá hoạt động giáo dục STEM .......................................................... 24 I.3.4.1. Nguyên tắc đánh giá ................................................................................ 24

I.3.4.2. Các yêu cầu đánh giá .............................................................................. 25 KẾT LUẬN CHƯƠNG I ..................................................................................... 27 CHƯƠNG II: XÂY DỰNG CHỦ ĐỀ STEM TRONG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “ĐỘNG LỰC HỌC” VẬT LÝ 10 CHƯƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THÔNG MỚI ....................................................................................................... 28 II.1. Chủ đề “Động lực học” Vật lý 10 theo chương trình giáo dục phổ thông mới .............................................................................................................................. 28 II.1.1. Mục tiêu dạy học chủ đề “Động lực học” ................................................ 28 II.1.2. Nội dung kiến thức chủ đề “Động lực học”............................................. 29 II.2. Xây dựng chủ đề STEM trong dạy học chủ đề “Động lực học” Vật lý 10 chương trình giáo dục phổ thông mới .................................................................. 32 II.2.1. Chủ đề “Bungee Jump”............................................................................. 32 II.2.2. Chủ đề “Cân thăng bằng” ........................................................................ 34 II.2.3. Chủ đề “Máy bắn đá” ............................................................................... 36 II.2.4. Chủ đề “Xây cầu” ..................................................................................... 38 II.2.5. Chủ đề “Đồ chơi treo nôi”........................................................................ 40 II.2.6. Chủ đề “Con quay Spinner” ..................................................................... 42 KẾT LUẬN CHƯƠNG II .................................................................................... 45 CHƯƠNG III: TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ STEM TRONG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “ĐỘNG LỰC HỌC” VẬT LÝ 10 CHƯƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THÔNG MỚI .............................................................................................. 46 III.1. Kế hoạch dạy học chủ đề “Bungee Jump” .................................................. 46 III.2. Kế hoạch dạy học chủ đề “ Cân thăng bằng”.............................................. 58 III.3. Kế hoạch dạy học chủ đề “ Máy bắn đá” .................................................... 69 III.4. Kế hoạch dạy học chủ đề “Xây cầu”........................................................... 82 III.5. Kế hoạch dạy học chủ đề “Đồ chơi treo nôi” ............................................. 92 III.6. Kế hoạch dạy học chủ đề “Con quay Spinner” ......................................... 101 KẾT LUẬN CHƯƠNG III................................................................................. 115 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ .................................................................... 116

TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................. 117 TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN .................................................................................. 118

MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Hiện nay, chương trình giáo dục phổ thông mới đã được công bố và chuẩn bị áp dụng vào nền giáo dục Việt Nam. Chương trình này được xây dựng theo mô hình phát triển năng lực, thông qua những kiến thức cơ bản, thiết thực, hiện đại và các phương pháp tích cực hóa hoạt động của người học, giúp học sinh hình thành và phát triển những phẩm chất và năng lực mà nhà trường và xã hội kỳ vọng. Trong chương trình giáo dục phổ thông mới, ở cấp Trung học phổ thông, Vật lí là môn học thuộc nhóm môn Khoa học Tự Nhiên, được lựa chọn theo định hướng nghề nghiệp của học sinh. Môn Vật lí giúp học sinh phát triển các phẩm chất, năng lực cần thiết, tạo điều kiện để học sinh nhận biết đúng năng lực, sở trưởng của bản thân. Chương trình môn Vật lí đã lựa chọn phát triển những vấn đề cốt lõi thiết thực nhất, đồng thời chú trọng đến các vấn đề mang tính ứng dụng cao là cơ sở của nhiều ngành kĩ thuật, khoa học và công nghệ. Đặc biệt ở chủ đề “Động lực học” ở lớp 10 có nhiều kiến thức quan trọng, có tính ứng dụng cao trong đời sống và có nhiều chủ đề có thể xây dựng. Thí nghiệm, thực hành đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong việc hình thành các khái niệm, hiện tượng, định luật vật lí. Vì vậy việc chú trọng rèn luyện cho học sinh khả năng tìm hiểu các thuộc tính đối tượng vật lí thông qua các thí nghiệm, thực hành, mô hình dưới các góc độ khác nhau. Giáo dục STEM trong trường trung học phổ thông là quan điểm dạy học định hướng phát triển năng lực của học sinh bao gồm các lĩnh vực Khoa học (Sience) – Công nghệ (Tecnology) – Kỹ thuật (Engineer) – Toán học (Math). Các kiến thức thuộc các lĩnh vực này được tổ chức dạy học theo chủ đề Vật lí nhằm giúp học sinh vận dụng các kiến thức để giải quyết vấn đề mang tính thực tiễn mang lại hiệu

1

quả và giá trị. Việc xây dựng chủ đề dạy học STEM hoàn toàn có thể đạt được các mục tiêu của chương trình giáo dục phổ thông mới mới đề ra để phát triển năng lực của học sinh đồng thời giúp việc học môn Vật lí trở nên dễ dàng, thu hút cũng như hiệu quả hơn. Chính vì vậy, em đã chọn đề tài : “Tổ chức dạy học STEM chủ đề “Động lực học” Vật lý 10 chương trình giáo dục phổ thông mới” để tiến hành nghiên cứu. 2. Mục đích nghiên cứu Xây dựng các chủ đề dạy học STEM lớp 10 chủ đề “Động lực học” kèm theo bộ tài liệu hướng dẫn dạy học các chủ đề đã xây dựng sử dụng ở trường THPT. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu - Xây dựng cơ sở lý luận và thực tiễn của việc tổ chức dạy học chủ đề STEM trong dạy học vật lí trong chương trình giáo dục phổ thông mới. - Xây dựng chủ đề dạy học STEM nội dung “Động lực học” Vật lý 10 chương trình giáo dục phổ thông mới - Báo cáo kết quả và đánh giá quá trình 4. Khách thể và đối tượng nghiên cứu 4.1.

Khách thể nghiên cứu

- Học sinh Trung học phổ thông. 4.2.

Đối tượng nghiên cứu

- Quá trình dạy và học chủ đề STEM môn Vật lí của giáo viên và học sinh THPT. 5. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp phân tích và tổng hợp: Phân tích tài liệu ở Việt Nam cũng như nước ngoài về các nội dung liên quan đến phạm vi nghiên cứu của đề tài thành các

2

đơn vị kiến thức, cho phép tìm hiểu các đặc thù, bản chất, cấu trúc của các lý luận. Từ đó tổng hợp các đơn vị kiến thức ấy thành các cơ sở lý luận đề tài. Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Phương pháp thu nhận thông tin về sự thay đổi số lượng và chất lượng trong nhận thức và hành vi của các đối tượng giáo dục do người nghiên cứu tác động đến chúng bằng một số phương pháp, lý luận đã nêu trong đề tài. 6. Cấu trúc khóa luận Ngoài phần mở đầu, kết luận, khuyến nghị, tài liệu tham khảo, khóa luận được trình bày trong 3 chương: Chương I: Cơ sở lý thuyết của việc tổ chức dạy học STEM trong chương trình Vật lý 10 chương trình THPT mới Chương II: Xây dựng chủ đề STEM trong dạy học chủ đề “Động lực học” Vật lý 10 chương trình giáo dục phổ thông mới Chương III Tổ chức dạy học chủ đề STEM trong dạy học chủ đề “Động lực học” Vật lý 10 chương trình giáo dục phổ thông mới

3

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA VIỆC TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM TRONG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ 10 CHƯƠNG TRÌNH THPT MỚI I.1. Khái quát chung về STEM I.1.1. Các khái niệm I.1.1.1. STEM STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Mathematics (Toán học). Trong đó Science (Khoa học) là những kiến thức về Vật lý, Hóa học, Sinh học,.. tạo những tri thức nền tảng giúp học sinh hiểu rõ về bản chất của sự vật. Technology (Công nghệ) là khả năng sử dụng, quản lý, sự hiểu biết về công nghệ hiện đại. Engineering (Kỹ thuật) là sự hiểu biết của học sinh về quá trình thiết kế kỹ thuật, vận dụng sáng tạo những cơ sở khoa học để thiết kế các đối tượng, hệ thống hoặc một quy trình sản xuất nào đó. Mathematics (Toán học) là khả năng phân tích, biện luận, tính toán của học sinh trong quá trình giải quyết vấn đề. STEM là thuật ngữ rút gọn khi nói về các chính sách phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học của các quốc gia. Khi đề cập tới STEM là muốn nhấn mạnh đến sự quan tâm của nền giáo dục đối với các môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. I.1.1.2. Giáo dục STEM Giáo dục STEM được hiểu là trang bị cho người học những kiến thức và kỹ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học trong đó có việc tích hợp các môn học gắn với thực tiễn để nâng cao năng lực cho người học.

4

Giáo dục STEM đặt học sinh trước những vấn đề thực tiễn cần giải quyết, đòi hỏi học sinh phải tìm tòi, chiếm lĩnh, vận dụng những kiến thức khoa học để thiết kế và đưa ra các giải pháp để giải quyết vấn đề và thực hiện nó. Mỗi bài học STEM sẽ đề cập và giao cho học sinh giải quyết một vấn đề tương đối trọn vẹn, đòi hỏi học sinh phải huy động những tri thức đã có và tìm tòi, chiếm lĩnh những tri thức mới để sử dụng để giải quyết vấn đề. Như vậy, giáo dục STEM là một phương thức giáo dục nhằm trang bị cho học sinh những kiến thức khoa học gắn liền với ứng dụng của chúng trong thực tiễn, qua đó phát triển cho học sinh những năng lực cần thiết mà trong đó là năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề, nhằm đáp ứng nhu cầu của sự phát triển kinh tế xã hội. I.1.1.3. Phân loại STEM Dựa vào nội dung bài học STEM thì chủ đề STEM có thể phân loại như sau: - STEM mở: Bao gồm nhiều hơn 4 lĩnh vực Khoa học, Công nghê, Kỹ thuật, Toán học - STEM đóng: Bao gồm 4 lĩnh vực Khoa học, Công nghê, Kỹ thuật, Toán học - STEM thiếu: Bao gồm ít hơn 4 lĩnh vực Khoa học, Công nghê, Kỹ thuật, Toán học - STEAM: Là hướng tiếp cận giáo dục STEM kết hợp với Nghệ thuật (Art) - STEM – Robotic: Là hướng tiếp cận giáo dục STEM có sử dụng robot như một công cụ dạy và học nhằm tăng sự sinh động và hấp dẫn học sinh I.1.2. Mục tiêu giáo dục STEM

5

Trong bối cảnh Việt Nam, giáo dục STEM thực hiện đầy đủ mục tiêu giáo dục đã nêu trong chương trình giáo dục phổ thông. Ngoài ra giáo dục STEM cũng đáp ứng được những mục tiêu khác như: - Phát triển các năng lực đặc thù của các môn học thuộc về STEM: Là những kiến thức, kỹ năng liên quan đến các môn học Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. Học sinh biết được cách liên kết các kiến thức lại với nhau để giải quyết các vấn đề thực tiễn, chế tạo sản phẩm. - Phát triển các năng lực cốt lõi: Chuẩn bị cho học sinh những cơ hội cũng như là thách thức trong sự cạnh tranh kinh tế toàn cầu dựa trên bối cảnh hiện nay. Ngoài những kiến thức liên quan đến các môn học thì học sinh sẽ được phát triển tư duy, khả năng hợp tác, giao tiếp,….. - Định hướng nghề nghiệp: Giáo dục STEM sẽ tạo cho học sinh có những kiến thức, kỹ năng mang tính nền tảng cho việc học tập ở các bậc học cao hơn cũng như cho nghề nghiệp tương lại của học sinh. Từ đó, giúp góp phần xây dựng lực lượng lao động chất lượng cao, có năng lực, phẩm chất tốt nhằm đáp ứng mục tiêu xây dựng và phát triển đất nước. Công nghệ phát triển kéo theo sự thay thế của máy móc và sự trỗi dậy của những ngành nghề mới. Đây vừa là cơ hội và là thách thức cho các bạn trẻ khi tìm kiếm công việc phù hợp. Điều này đòi hỏi ngành giáo dục phải có những thay đổi tích cực để có thể đào tạo nguồn nhân lực công nghệ cao, tạo dựng một môi trường giúp học sinh phát huy khả năng sáng tạo, kích thích niềm đam mê khoa học. I.1.3. Đặc điểm của dạy học theo định hướng giáo dục STEM Bản chất của dạy học theo định hướng giáo dục STEM mang những nét đặc điểm của dạy học tích hợp và dạy học định hướng năng lực bao gồm:

6

- Tính tích hợp: Nội dung học tập mang tính tích hợp những kiến thức thuộc các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kỹ Thuật và Toán học dựa trên những cơ sở thực tiễn có trong đời sống. - Tính thiết kế: Dạy học theo định hướng giáo dục STEM là hoạt động định hướng thực hành và định hướng sản phẩm trong việc tổ chức hoạt động dạy học, nó được chi phối bởi những sản phẩm đã được thỏa thuận giữa giáo viên và học sinh. Từ đó, tư tưởng thiết kế sản phẩm là một đặc điểm quan trọng khi giáo dục STEM - Tính toàn diện: Giáo dục STEM nói chung nhằm hướng tới mọi đối tượng học sinh không phụ thuộc về giới tính, dân tộc, vùng miền bởi vì mục tiêu của giáo dục STEM là đảm bảo cho tất cả các công dân có năng lực về STEM, tăng cường sự đóng góp của cộng đồng cho các thành tựu ở lĩnh lực khoa học, kỹ thuật. Bên cạnh đó, những vấn đề trong thực tiễn cuộc sống luôn đem đến cho con người những cảm xúc nhất định. Dạy học theo định hướng giáo dục STEM tạo môi trường giả lập, chứa đựng những phong cách học tập khác nhau đem đến cho học sinh những cơ hội để trải nghiệm một cách sáng tạo và đầy hứng thú. I.2. Giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông 2018 I.2.1. Bối cảnh chung Chương trình giáo dục phổ thông hiện hành được xây dựng theo định hướng nội dung, nặng về việc truyền thụ những kiến thức nhưng lại chưa đủ để giúp học sinh vận dụng những kiến thức đó vào thực tiễn. Đối với chương trình giáo dục phổ thông năm 2018 mới, giáo dục STEM vừa mang ý nghĩa thúc đẩy giáo dục các lĩnh vực về Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học mà vừa thể hiện được phương pháp tiếp cận liên môn, đa ngành giúp phát triển năng lực và phẩm chất người học.

7

Trong chương trình giáo dục phổ thông mới có đầy đủ các môn học STEM, đó là các môn: Toán học, Khoa học tự nhiên, Công nghệ, Tin học. Việc hình thành các nhóm môn học này ở giai đoạn trung học phổ thông cùng với quy định mới về việc chọn 5 môn học trong 3 nhóm sẽ đảm bảo được mọi học sinh đều được học các môn học STEM. Vai trò và vị trí của các môn Tin học và Công nghệ đã được đề cao hơn, các chủ đề STEM đã xuất hiện trong chương trình môn học tích hợp ở các giai đoạn trước trung học phổ thông. Tính mở của chương trình mới cho phép một số nội dung giáo dục STEM có thể được xây dựng dựa trên cơ sở từ chương trình địa phương, nhà trường, câu lạc bộ, hoạt động trải nghiệm, nghiên cứu,… Định hướng đổi mới phương pháp dạy học được nêu trong Chương trình giáo dục phổ thông mới phù hợp với giáo dục STEM ở đặc điểm dạy học tích hợp theo chủ đề liên môn, vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn. I.2.2. Các mức độ giáo dục STEM trong giáo dục phổ thông I.2.2.1. Dạy học các môn học theo phương thức giáo dục STEM Đây là hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu trong nhà trường. Theo cách này, các bài học, hoạt động giáo dục STEM được triển khai ngay trong quá trình dạy học các môn học STEM theo hướng tiếp cận liên môn. Các chủ đề, bài học, hoạt động STEM phải bám sát chương trình của các môn học thành phần, đáp ứng mục tiêu mà chương trình đã đề ra. Hình thức này không làm phát sinh thêm thời gian học tập I.2.2.2. Tổ chức các hoạt động trải nghiệm STEM Trong hoạt động trải nghiệm STEM, học sinh được khám phá các ứng dựng của khoa học, kỹ thuật trong thực tiễn. Qua đó, học sinh có thể nhận biết được ý

8

nghĩa của khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học đối với đời sống con người, nâng cao hứng thú học tập các môn học. Để tổ chức thành công các hoạt động trải nghiệm STEM, cần có sự tham gia, hợp tác của các bên như nhà trường, các cơ sở, trung tâm giáo dục, trường đại học hay doanh nghiệp,… Trải nghiệm STEM còn có thể được thực hiện thông qua sự hợp tác giữa nhà trường và các đơn vị kể trên. Từ đó, có thể kết hợp được thực tiễn phổ thông với ưu thế về cơ sở vật chất của các cơ quan liên quan. Các trường trung học có thể triển khai giáo dục STEM thông qua hình thức câu lạc bộ. Tham gia câu lạc bộ STEM, học sinh có thể được học tập nâng cao trình độ, triển khai các dự án nghiên cứu, tìm hiểu về STEM, trao đổi, giao lưu với các câu lạc bộ STEM của các trường khác,…. I.2.2.3. Tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học, kỹ thuật Giáo dục STEM có thể được triển khai thông qua hoạt động nghiên cứu khoa học và tổ chức các cuộc thi sáng tạo. Hoạt động này không mang tính đại trà mà dành có những học sinh có năng lực, sở thích và hứng thú với các hoạt động tìm tòi, khám phá khoa học, kỹ thuật Việc tổ chức tốt các hoạt động câu lạc bộ STEM cũng là tiền để để phát triển các hoạt động sáng tạo khoa học, kỹ thuật dành cho học sinh trung học phổ thông. Bên cạnh đó, tham gia câu lạc bộ STEM và nghiên cứu khoa học, kỹ thuật là cơ hội để học sinh thấy được sự phù hợp về năng lực, sở thích, giá trị của bản thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM. I.2.3. Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM trong giáo dục phổ thông

9

Việc đưa giáo dục STEM vào trường trung học phổ thông mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp với định hướng đổi mới giáo dục phổ thông giúp: - Đảm bảo giáo dục toàn diện: Khi triển khai giáo dục STEM ở nhà trường, bên cạnh các môn học đang được quan tâm như Khoa học, Kỹ thuật, Công nghệ hay Toán học thì đội ngũ giáo viên, cơ sở vật chất, chương trình dạy học cũng sẽ được quan tâm, đầu tư một cách kỹ lưỡng, bài bản. - Nâng cao hứng thú học tập: Các dự án học tập trong giáo dục STEM hướng tới việc vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn, học sinh được hoạt động nhiều hơn, được trải nghiệm và thấy được ý nghĩa của tri thức với cuộc sống mà nhờ đó sẽ nâng cao sự hứng thú của học sinh đối với các môn học. - Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho học sinh: Khi triển khai các dự án học tập STEM, học sinh sẽ được hợp tác với nhau, được chủ động và tự lực thực hiện các nhiệm vụ học tập, được làm quen với những hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học. Các hoạt động nêu trên góp phần tích cực vào việc hình thành và phát triển những phẩm chất, năng lực cần thiết cho học sinh. - Kết nối trường học với cộng đồng: Để đảm bảo hiệu quả khi triển khai giáo dục STEM, nhà trường thương kết nối với các cơ sở, trung tâm giáo dục, địa học hay những cơ quan ở trong địa phương nhằm khai thác nguồn lực về con người, cơ sở vật chất để triển khai các hoạt động giáo dục STEM. Bên cạnh đó, giáo dục STEM phổ thông cũng hướng tới giải quyết các vấn đề có tính đặc thù của địa phương. - Hướng nghiệp: Tổ chức tốt giáo dục STEM ở trường trung học phổ thông, học sinh sẽ được trải nghiệm trong các lĩnh vực STEM, đánh giá được sự phù hợp, năng khiếu và sở thích của bản thân. Thực hiện tốt giáo dục STEM cũng là cách thức để thu hút học sinh theo học, lựa chọn các ngành nghề phù hợp với bản thân,

10

các ngành nghề có nhu cầu cao về nguồn nhân lực trong cuộc cách mạng lần thứ tư. - Thích ứng với cách mạng công nghiệp 4.0: Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì nhu cầu việc làm liên quan đến STEM ngày càng lớn đòi hỏi ngành giáo dục cũng phải có sự thay đổi để đáp ứng nhu cầu của xã hội. Giáo dục STEM có thể tạo ra những con người có thể đáp ứng được nhu cầu công việc của thế kỷ mới. Trong thế kỉ 21, học sinh không chỉ cần học các môn Toán học và Khoa học mà còn cần có sự hiểu biết nhất định về Công nghệ và Kỹ thuật cũng như các kỹ năng mềm cần thiết khác như: kỹ năng tư duy phản biện, giải quyết vấn đề, làm việc theo nhóm, hợp tác,… Chúng ta đang sống trong thời đại giao lưu và hòa nhập giữa các quốc gia có văn hóa khác nhau khiến cho nhu cầu trao đổi công việc và nhân lực cũng ngày một cao. Trong bối cảnh như vậy đòi hỏi ngành giáo dục cần chuẩn bị cho học sinh những kiến thức và kỹ năng theo tiêu chuẩn của toàn cầu. I.3. Xây dựng, tổ chức dạy học và đánh giá kết quả dạy học các chủ đề STEM I.3.1. Tiêu chí xây dựng chủ đề STEM Tiêu chí 1: Chủ đề bài học STEM cần tập trung vào vấn đề của thực tiễn. Học sinh cần được đặt vào các vấn đề có trong thực tiễn xã hội, kinh tế, môi trường,.. và yêu cầu tìm giải pháp để giải quyết vấn đề đó Tiêu chí 2: Cấu trúc của bài học STEM phải kết hợp giữa khoa học và thiết kế kỹ thuật

11

Tiến trình của bài học STEM cung cấp một cách thức linh hoạt để đưa học sinh từ việc xác định một vấn đề, một yêu cầu nào đó đến việc sáng tạo, đưa ra giải pháp. Trong thực tiễn dạy học STEM, quá trình dạy học được thể hiện qua 5 hoạt động chính: - Hoạt động 1: Xác định vấn đề - Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất các giải pháp thiết kế - Hoạt động 3: Trình bày và thảo luận phương án thiết kế - Hoạt động 4: Chế tạo mô hình, thiết bị theo phương án thiết kế - Hoạt động 5: Trình bày và thảo luận về sản phẩm được chế tạo, điều chỉnh thiết kế ban đầu Trong đó, khi trong quy trình kỹ thuật, các nhóm học sinh thử nghiệm các ý tưởng dựa trên những nghiên cứu của mình dựa trên kiến thức đã tìm hiểu, sử dụng nhiều cách tiếp cận khác nhau, thử - sai, chấp nhận và học từ sai lầm để cải thiện, cải tiến sản phẩm và thử lại. Học sinh cần tập trung phát triển các giải pháp để giải quyết các vấn đề đặt ra, nhờ đó học và vận dụng được những kiến thức mới Tiêu chí 3: Phương pháp dạy học STEM là phải đưa học sinh vào hoạt động tìm tòi và khám phá, định hướng hành động, trải nghiệm Quá trình tìm tòi khám phá được thể hiện trong tất cả các hoạt động của chủ đề STEM, tuy nhiên cần khai thác triệt để các hoạt động dạy học cụ thể là trong hoạt động nghiên cứu kiến thức nền, đề xuất các giải pháp thiết kế và hoạt động chế tạo sản phẩm. Trong hoạt động nghiên cứu kiến thức nền. học sinh sẽ thực hiện các quan sát, tìm hiểu để xây dựng, kiểm chứng các quy luật mà qua đó, học sinh học được kiến thức nền đồng thời rèn luyện các kỹ năng cần thiết. Trong hoạt

12

động chế tạo sản phẩm, quá trình tìm tòi khám phá được thể hiện nhằm giúp học sinh kiểm chứng các giải pháp khác nhau để tối ưu hóa sản phẩm. Hoạt động của học sinh là hoạt động mà việc đưa ra các giải pháp giải quyết vấn đề là của chính học sinh. Học sinh thực hiện các hoạt động trao đổi thông tin để chia sẻ ý tưởng và tái thiết kế nguyên mẫu của mình nếu cần thiết. Học sinh phải tự điều chỉnh các ý tưởng, thiết kế sản phẩm của mình, tự lên kế hoạch tìm tòi, khám phá của bản thân. Tiêu chí 4: Hình thức tổ chức bài học STEM cần lôi cuốn học sinh hoạt động tìm tòi, khám phá trong một nhóm kiến tạo Giúp học sinh làm việc trong một nhóm kiến tạo là một việc đòi hỏi các giáo viên dạy học STEM làm việc cùng nhau để đưa ra những phương thức dạy học theo nhóm, sử dụng những kỹ thuật dạy học phù hợp để hướng dẫn học sinh về sản phẩm, kiến thức mà học sinh cần hoàn thành. Làm việc nhóm trong thực hiện các hoạt động của bài học STEM là cơ sở phát triển năng lực giao tiếp và hợp tác cho học sinh. Tiêu chí 5: Nội dung bài học STEM áp dụng chủ yếu từ nội dung khoa học và toán học mà học sinh đã và đang học Trong các bài học STEM, giáo viên cần kết nối và tích hợp một cách có mục đích từ các chương trình môn học khoa học. Lập kế hoạch để hợp tác với các giáo viên bộ môn đó để hiểu rõ nội dung, hình thức để làm thế nào để các mục tiêu trong các môn khoa học đó có thể tích hợp trong một bài học STEM. Việc đó giúp học sinh nhận thấy rằng Khoa học, Công nghệ, Tin học và Toán học không phải là các môn học độc lập mà chúng có thể liên kết được với nhau để giải quyết một vấn đề nào đó.

13

Tiêu chí 6: Tiến trình bài học STEM tính đến có nhiều đáp án đúng và coi sự thất bại là một phần cần thiết trong học tập Một câu hỏi nghiên cứu khi đặt ra có thể đề xuất nhiều giải thuyết khoa học, một vấn đề cần giải quyết có thể có nhiều phương án khác nhau và cần lựa chọn một phương án tối ưu. Trong các giả thuyết khoa học chỉ có một giả thuyết là đúng nhưng các phương án giải quyết vấn đề thì đều có thể khả thi, chỉ khác nhau ở mức độ tối ưu khi giải quyết vấn đề. Tiêu chí này cho thấy vai trò quan trọng của năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo trong dạy học STEM I.3.2. Dạy học STEM ở THPT I.3.2.1. Phương pháp giáo dục STEM Giáo dục STEM là phương pháp tiếp cận liên ngành tạo ra sự kết hợp hài hòa giữa các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học để mang đến cho học sinh những trải nghiệm thực tế đầy ý nghĩa. Việc dạy và học STEM tăng tính hấp dẫn khi học sinh tìm hiểu và tiếp thu kiến thức, hiểu sâu hơn vấn đề để đạt được hiệu quả của việc học tập và hơn nữa giúp học sinh nhận ra được sự liên hệ được những gì đã và đang học. STEM là môn học mà học sinh được học các kiến thức về khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học một cách tích hợp. Thông thường, các môn học STEM được thiết kế ở dạng các chủ đề khác nhau và học sinh được học kiến thức tích hợp dựa trên các chủ đề đó. Ví dụ, khi học một chủ đề về vật lý, học sinh không chỉ đơn thuần học về kiến thức khoa học để nghiên cứu một định luật, định lý hay khái niệm nào đó mà còn được học được những ứng dụng của những kiến thức đó trong đời sống, học về cách làm sao để chế tạo một sản phẩm nào đó, hay học cách tính toán các đại lượng sao cho sản phẩm có thể hoạt động một cách hiệu quả. Ở thế kỉ

14

21, không chỉ cần Khoa học và Toán học mà còn cần có cả Công nghệ và Kỹ thuật cũng như các kỹ năng cần thiết như: kỹ năng tư duy phản biện, kỹ năng giải quyết vấn đề, kỹ năng làm việc theo nhóm, kỹ năng hợp tác,…. Giáo dục truyền thống có một khuyết điểm chính là sự tách rời giữa các lĩnh vực quan trọng. Sự tách rời này đem đến một khoảng trống lớn giữa việc học và việc làm, giữa việc nắm giữ những kiến thức và việc ứng dụng những kiến thức đó. Hơn thế nữa tư duy liên kết các sự vật, hiện tượng, phản biện, sáng tạo với các ứng dụng, kỹ thuật cũng rất hạn chế. Giáo dục STEM thường được thực hiện trong hai bối cảnh: - Học tập thông qua chủ đề được xây dựng trên cơ sở kết nối kiến thức của nhiều môn học khác nhau mà học sinh chưa được học hay được học một phần nhỏ. Về bản chất là lấy chủ đề giáo dục STEM làm xuất phát điểm của quá trình nhận thức. Học sinh sẽ được đối diện với vấn đề, phải đi tìm hiểu, nghiên cứu cách giải quyết vấn đề. Giáo viên ở bối cảnh này thường sử dụng phương pháp dạy học giải quyết vấn đề - Học tập thông qua chủ đề có tính chất vận dụng. Là chủ đề được xây dựng trên cơ sở kiến thức mà học sinh đã được học. Học sinh sẽ được một lần nữa vận dụng kiến thức và trong cuộc sống, nhắc lại và mở ra nhiều khía cạnh của những lí thuyết đã được học. Ở chủ đề này, giáo viên thường sử dụng phương pháp dạy học dựa trên dự án. I.3.2.2. Các hình thức tổ chức giáo dục STEM Hiện nay, hầu hết các quốc gia trên thế giới không có môn học mang tên “STEM”, cụ thể trong chương trình giáo dục phổ thông, giáo dục STEM không phải là một môn học, không phải là một phương pháp dạy học mà là một cách tiếp cận trong dạy học các môn Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học. Giáo dục

15

STEM thường được lồng ghép qua các hình thức như sinh hoạt câu lạc bộ khao học, hoạt động ngoài giờ lên lớp hay được giảng dạy thông qua các môn Khoa học tự nhiên, Toán học và Công nghệ. ➢ Giáo dục STEM thông qua hoạt động ngoài giờ lên lớp Các hoạt động giáo dục là để phát triển năng lực, sự sáng tạo, phẩm chất, kỹ năng,… cho học sinh và được các quốc gia trên thế giới tiếp cận chương trình theo hướng phát triển năng lực. Một số quốc gia gọi đó là một hoạt động giáo dục ngoài trời, hoạt động ngoài giờ lên lớp hoặc là hoạt động trải nghiệm sáng tạo,… Các hoạt động này thường được xây dựng dựa trên các chủ đề rất đa dạng, một trong số đó liên quan đến khám phá thế giới tự nhiên, khoa học Trái Đất,…. Mặc dù có nhiều loại tên gọi, nội dung khác nhau nhưng nhìn chung các hoạt động trên đều hướng tới việc cung cấp cho học sinh các tình huống, bối cảnh đa dạng và phong phú đòi hỏi sự phát triển, vận dụng nhiều tri thức kỹ năng, cho phép học sinh thỏa sức sáng tạo, đưa ra các giải pháp để giải thuyết vấn đề nhằm đạt được kết quả tốt nhất. Bên cạnh đó, giáo dục không chỉ phó mặc cho nhà trường mà còn có sự tham gia của các cá nhân, tổ chức nhằm thúc đẩy sự chung tay góp sức chung của toàn xã hội trong việc thực hiện tổ chức giáo dục. Ở Việt Nam, thông qua hoạt động ngoài giờ lên lớp được triển khai qua hai hoạt động là hoạt động trải nghiệm và hoạt động nghiên cứu khoa học. - Hoạt động trải nghiệm STEM Trong hoạt động trải nghiệm STEM, học sinh được khám phá các thí nghiệm, ứng dụng khoa học, kỹ thuật trong thực tiễn đời sống. Qua đó, nhận biết được ý nghĩa của Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật và Toán học đối với đời sống con người,

16

nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM. Đây cũng là cách thức để thu hút sự quan tâm của xã hội tới giáo dục STEM Để tổ chức thành công các hoạt động trải nghiệm STEM, cần có sự tham gia, hợp tác của các bên liên quan như trường phổ thông, cơ sở giáo dục nghề nghiệp, các trường đại học, doanh nghiệp. Trải nghiệm STEM còn có thể được thực hiện thông qua sự hợp tác giữa trường phổ thông với các cơ sở giáo dục địa học, giáo dục nghề nghiệp. Theo cách này, sẽ kết hợp được thực tiễn phổ thông với ưu thế về cơ sở vật chất của giáo dục đại học và giáo dục nghề nghiệp. Các trường phổ thông có thể triển khai giáo dục STEM thông qua hình thức câu lạc bộ. Tham gia câu lạc bộ STEM, học sinh được học tập nâng cao trình độ, triển khai các dự án nghiên cứu, tìm hiểu các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM. Tổ chức tốt hoạt động câu lạc bộ STEM cũng là tiền đề để triển khai các dự án nghiên cứu trong khuôn khổ cuộc thi khoa học kỹ thuật dành cho học sinh trung học. Ngoài ra, tham gia câu lạc bộ STEM còn là cơ hội để học sinh thấy được sự phù hợp về năng lực, sở thích, giá trị của bản thân với nghề nghiệp thuộc các lĩnh vực STEM. - Hoạt động nghiên cứu khoa học Giáo dục STEM có thể được triển khai thông qua hoạt động nghiên cứu khoa học và tổ chức các cuộc thi sáng tạo khoa học kỹ thuật với nhiều chủ đề khác nhau. Hoạt động này không mang tính đại trà mà dành cho những học sinh có năng lực, sở thích và hứng thú với các hoạt động tìm tòi, khám phá khoa học, kỹ thuật để giải quyết các vấn đề thực tiễn. Tổ chức tốt các hoạt động sáng tạo khoa học kỹ thuật là tiền đề triển khai các dự án nghiên cứu trong khuôn khổ cuộc thi khoa học kỹ thuật dành cho học sinh trung học được tổ chức thường niên ➢ Giáo dục STEM thông qua dạy học các môn thuộc về lĩnh vực STEM

17

Mô hình giáo dục STEM qua dạy học các môn khoa học tự nhiên khá phổ biến trên thế giới trong đó nội dung học tập của môn học được thiết kế thành các chủ đề STEM và được giảng dạy theo các cách khác nhau - Chủ đề STEM được dạy trong một môn học duy nhất là mô hình ở dạng đơn giản nhất, tùy theo quy mô của chủ đề mà có thể được thiết kế để dạy trong một tiết hoặc nhiều tiết học mà trong đó giáo viên sẽ phân chia thời gian để học sinh tham gia các hoạt động thiết lập vấn đề, tìm kiếm các giải pháp hay cách thức để giải quyết vấn đề, thu thập thông tin và cuối cùng là tổng kết rút ra các kiến thức - Chủ đề STEM được dạy trong nhiều môn học là mô hình mà chủ đề STEM bao trùm nhiều hơn một môn học. Về bản chất, các môn học sử dụng chung một vấn đề, một bối cảnh. Các giáo viên dạy mỗi môn học khác nhau sẽ dạy chủ đề STEM như cách dạy chủ đề STEM trong các môn học khác nhưng theo góc độ riêng theo môn của mình. - Chủ đề STEM nhiều môn phối hợp là mô hình chủ đề STEM khá phức tạp, nó có sự liên kết kiến thức giữa các môn rất chặt chẽ. Các môn học vẫn tiếp cận chủ đề theo góc độ kiến thức chuyên môn riêng của mình. Nhưng những nội dung được giải quyết trong môn học trước sẽ là tiền đề nối tiếp để dạy ở môn học sau. Các môn học phải được phối hợp với nhau để dạy những nội dung có tính chất giống nhau. Mô hình này đòi hỏi sự phối hợp chặt chẽ giữa các môn học đảm bảo cho những gì học sinh được học ở môn này sẽ là tiền đề, điều kiện về mặt kiến thức, kỹ năng cần thiết để các em có thể học tiếp ở các môn học tiếp theo. Ngoài ra, nó còn đòi hỏi sự phối hợp giữa các giáo viên phụ trách các môn học liên quan, bất kì một sự thay đổi nào về kiến thức, thời gian, không gian,… cũng làm ảnh hưởng đến mô hình dạy học. I.3.3. Tổ chức hoạt động dạy học chủ đề STEM

18

I.3.3.1. Tiêu chí xây dựng hoạt động chủ đề STEM Mỗi bài học STEM trong chương trình giáo dục phổ thông đề cập đến một vấn đề tương đối trọn vẹn, đòi hỏi học sinh phải học và sử dụng kiến thức thuộc các môn học trong chương trình để sử dụng vào giải quyết vấn đề đó. Khi thiết kế mỗi hoạt động dạy học để tổ chức cho học sinh thực hiện chủ đề STEM cần đảm bảo một số tiêu chí: - Về mục tiêu: Mô tả rõ yêu cầu cần đạt và sản phẩm học tập mà học sinh phải hoàn thành khi thực hiện hoạt động - Về nội dung: Mô tả rõ ràng nội dung và cách thức thực hiện hoạt động - Về sản phẩm: Mô tả dự kiến sản phẩm mà học sinh có thể hoàn thành, những khó khăn, sai lầm mà học sinh có thể mắc phải - Về đánh giá: Đưa ra các phương án đánh giá các sản phẩm dự kiến của học sinh, tập trung làm rõ nguyên nhân của vấn đề, những sai sót, những điều chưa tối ưu của sản phẩm từ đó chỉnh sửa và hoàn thiện sản phẩm một cách tốt nhất. Tương ứng với những tiêu chí trên, khi xây dựng hoạt động học của học sinh ta cần tổ chức các hoạt động như sau: Hoạt động 1: Tìm hiểu thực tiễn, phát triển vấn đề - Mục tiêu: Cần xác định rõ mục tiêu của hoạt động này là tìm hiểu, thu thập thông tin để từ đó học sinh có một sự hiểu biết rõ ràng về tình huống thực tiễn được đặt ra hay một nguyên lí hoạt động của một thiết bị, một quy trình sản xuất,… và xác định được vấn đề cần giải quyết, tiêu chí của sản phẩm cần phải hoàn thành. - Nội dung: Với những mục tiêu nói trên, nội dung của hoạt động này chủ yếu là tìm tòi, khám phá tình huống, hiện tượng, quá trình có trong thực tiễn, tìm hiểu về cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của sản phẩm. Tùy vào điều kiện cụ thể

19

mà hoạt động này sẽ được tổ chức theo những hình thức khác nhau như: nghiên cứu tài liệu khoa học, khảo sát thực địa, tiến hành nghiên cứu,… - Sản phẩm: Yêu cầu về sản phẩm trong hoạt động tìm hiểu thực tiễn, phát triển vấn đề mà học sinh phải hoàn thành là những thông tin học sinh thu thập được từ việc tìm hiểu của mình. Những thông tin và ý kiến cá nhân của học sinh có thể sai hoặc không hoàn thiện ở các mức độ khác nhau. Giáo viên có thể và cần phải dự đoán được các mức độ đó và định trước phương án xử lí phù hợp. - Đánh giá: Trên cơ sở các sản phẩm của cá nhân và nhóm học sinh, giáo viên đưa ra các đánh giá, nhận xét, giúp học sinh xác định các câu hỏi định hướng, các vấn đề cần tiếp tục giải quyết, xác định được các tiêu chí cho giải pháp cần thực hiện để giải quyết vấn đề đặt ra để từ đó định hướng cho các hoạt động tiếp theo. Hoạt động 2: Hoạt động nghiên cứu kiến thức nền - Mục tiêu: Trang bị cho học sinh những kiến thức, kỹ năng theo yêu cầu cần đạt của chương trình giáo dục phổ thông hiện hành. - Nội dung: Về bản chất, nội dung của hoạt động này là học kiến thức mới của chương trình các môn học cần sử dụng để xây dựng và thực hiện giải pháp giải quyết vấn đề đặt ra. Học sinh sẽ được hướng dẫn nghiên cứu sách giáo khoa, các tài liệu mà giáo viên cung cấp hoặc từ các nguồn tự tìm hiểu, làm thí nghiệm để chiếm lĩnh kiến thức và rèn luyện kỹ năng theo yêu cầu cần đạt của chương trình. Nhà trường và giáo viên có thể sử dụng khung thời gian cho việc thực hiện các nội dung ở hoạt động này của chương trình để tổ chức hoạt động học của học sinh theo các phương pháp, kỹ thuật dạy học tích cực phù hợp, tăng cường hướng dẫn học sinh tự lực nghiên cứu, tìm tòi để tiếp nhận và vận dụng kiến thức, dành nhiều thời gian trên lớp để tổ chức cho học sinh báo cáo, thảo luận để nắm vững kiến thức và phát triển các kỹ năng

20

- Sản phẩm: Sản phẩm mà mỗi học sinh phải hoàn thành khi tham gia hoạt động này là những kiến thức cơ bản, lời giải, đáp án cho những câu hỏi, bài tập mà giáo viên yêu cầu, kết quả thí nghiệm, thực hành theo yêu cầu của chương trình hay những nội dung đã thống nhất của nhóm, những nhận xét, kết luận của giáo viên về kiến thức, kỹ năng cần nắm vững - Đánh giá: Căn cứ vào sản phẩm học tập của học sinh và các nhóm học sinh, giáo viên tổ chức cho học sinh báo cáo, thảo luận, đồng thời nhận xét, đánh giá, tổng kết lại kiến thức, kỹ năng để học sinh ghi nhận và sử dụng Hoạt động 3: Hoạt động giải quyết vấn đề - Mục tiêu: Đề xuất và thực hiện giải pháp giải quyết vấn đề, hoàn thành sản phẩm mà nhiệm vụ chủ đề đã đặt ra - Nội dung: Học sinh được tổ chức hoạt động giải quyết vấn đề theo các bước tiến hành của quy trình nghiên cứu khoa học, kỹ thuật. - Sản phẩm: Có nhiều sản phẩm trung gian trong quá trình thực hiện hoạt động của học sinh. Giáo viên cần dự kiến các mức độ có thể của các giả thuyết khoa học hay các giải pháp giải quyết vấn đề, các phương án thí nghiệm, mẫu thử nghiệm để chuẩn bị cho việc định hướng học sinh thực hành có hiệu quả - Đánh giá: Theo từng bước trong quy trình hoạt động, giáo viên cần tổ chức cho học sinh hay nhóm học sinh trao đổi, thảo luận với nhau để chọn ra phương án tối ưu và phù hợp nhất. Sản phẩm cuối cùng sẽ được trình bày để giáo viên đánh giá, nhận xét, góp ý hoàn thiện sản phẩm I.3.3.2. Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học STEM Hoạt động 1: Tìm hiểu thực tiễn, phát hiện vấn đề a) Chuyển giao nhiệm vụ

21

Nhiệm vụ ban đầu giao cho học sinh có thể là yêu cầu tìm hiểu cấu tạo và giải thích nguyên tắc hoạt động của một thiết bị công nghệ hay tìm hiểu và giải thích về một quy trình sản xuất,… với ý tưởng là làm xuất hiện vấn đề cần nghiên cứu Quá trình chuyển giao nhiệm vụ bao gồm việc giới thiệu về các kiến thức khoa học có liên quan và được sử dụng trong tình huống, giới thiệu quy trình hay thiết bị công nghệ mà học sinh phải tìm hiểu Nhiệm vụ ban đầu giao cho học sinh phải đảm bảo tính vừa sức để lôi cuốn học sinh tham gia thực hiện, tránh những nhiệm vụ quá dễ hoặc quá khó, không tạo được hứng thú với học sinh b) Học sinh hoạt động tìm tòi, nghiên cứu Học sinh thực hiện hoạt động tìm hiểu về quy trình hay thiết bị được giao ở phần chuyển giao nhiệm vụ để thu thập thông tin, xác định vấn đề cần giải quyết và kiến thức có liên quan cần sử dụng để giải quyết vấn đề c) Báo cáo và thảo luận Căn cứ vào kết quả hoạt động của học sinh, giáo viên tổ chức cho các nhóm học sinh báo cáo, thảo luận, xác định vấn đề cần giải quyết d) Nhận xét, đánh giá Trên cơ sở các sản phẩm của các nhân và nhóm học sinh, giáo viên đánh giá, nhận xét, giúp học sinh nêu được các câu hỏi, vấn đề cần phải giải quyết, xác định được các tiêu chí cho giải pháp, sản phẩm cần thực hiện để giải quyết vấn đề đã đặt ra. Từ đó định hướng cho các hoạt động học tiếp theo của học sinh Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền

22

a) Học kiến thức mới Học sinh được hướng dẫn hoạt động học kiến thức mới có liên quan bao gồm hoạt động nghiên cứu tài liệu khoa học, làm bài tập, thí nghiệm, thực hành để có thể nắm vững kiến thức b) Giải thích Vận dụng kiến thức mới vừa học và các kiến thức đã biết trước, học sinh dưới sự hướng dẫn của giáo viên giải thích về quy trình hay thiết bị được tìm hiểu. Qua đó xác định được những vấn đề cần tiếp tục hoàn thiện theo yêu cầu của nhiệm vụ học tập c) Báo cáo và thảo luận Giáo viên tổ chức cho các nhóm học sinh trình bày về kiến thức mới đã tìm hiểu và vận dụng chúng để giải thích những kết quả đã tìm hiểu, khám phá được trong hoạt động 1 d) Nhận xét, đánh giá Căn cứ vào kết quả báo cáo và thảo luận của các nhóm học sinh, giáo viên nhận xét, đánh giá, tổng kết kiến thức, kỹ năng để học sinh ghi nhận và sử dụng, làm rõ hơn vấn đề cần giải quyết, xác định các tiêu chí của sản phẩm mà học sinh phải hoàn thành trong hoạt động 3 Hoạt động 3: Giải quyết vấn đề a) Đề xuất giải pháp

23

Căn cứ vào tiêu chí của sản phẩm, học sinh đề xuất giả thuyết hoặc giải pháp để giải quyết vấn đề. Giáo viên khuyến khích học sinh thảo luận theo nhóm để đề xuất các ý tưởng khác nhau, sau đó thống nhất lựa chọn giải pháp khả thi nhất b) Thử nghiệm giải pháp Học sinh lựa chọn dụng cụ, nguyên liệu thí nghiệm và tiến hành thí nghiệm theo phương án đã thiết kế, phân tích số liệu thử nghiệm từ đó rút ra kết luận, phân tích kết quả c) Báo cáo và thảo luận Giáo viên tổ chức cho các nhóm học sinh báo cáo kết quả và thảo luận d) Nhận xét, đánh giá Trên cơ sở sản phẩm học tập của học sinh đã xây dựng được, giáo viên nhận xét, đánh giá, đưa ra các gợi ý hoàn thiện sản phẩm I.3.4. Đánh giá hoạt động giáo dục STEM I.3.4.1. Nguyên tắc đánh giá Đặc điểm của giáo dục STEM là định hướng sản phẩm, phương pháp giảng dạy là dạy học dựa trên dự án, học tập theo nhóm,… Do vậy, việc đánh giá thường xuyên, đa dạng hóa hình thức và công cụ đánh giá là việc rất cần thiết. Giáo viên có thể đánh giá dựa trên các hoạt động trên lớp, đánh giá qua việc trình bày, báo cáo sản phẩm của học sinh,… và cần đảm bảo nguyên tắc kết hợp đánh giá của giáo viên với tự đánh giá với đánh giá lẫn nhau giữa học sinh. Đánh giá phải hướng tới sự phát triển phẩm chất và năng lực của học sinh thông qua mức độ đạt chuẩn kiến thức, kỹ năng, thái độ và các biểu hiện về năng lực, phẩm chất của người học.

24

Đánh giá không chỉ chú ý đến thành tích mà cần chú ý đến tính phát triển, sáng tạo, gắn liền với thực tiễn nghĩa là thay vì đánh giá tái hiện lại các kiến thức học từ sách vở thì cần phải chú ý hơn đánh giá cả năng lực của người học, khả năng vận dụng các kiến thức được học để giải quyết vấn đề thực tiễn trong đời sống. Không nên so sánh học sinh này với học sinh khác mà coi trọng việc động viên, khuyến khích sự hứng thú, tính tích cực, vượt khó của học sinh trong học tập và rèn luyện. Giáo viên cần giúp học sinh phát huy được năng khiếu của bản thân, đảm bảo sự công bằng, kịp thời, khách quan và không tạo áp lực cho học sinh I.3.4.2. Các yêu cầu đánh giá Việc đánh giá kết quả học tập theo định hướng giáo dục STEM của học sinh cần thỏa mãn các yêu cầu sau: - Đánh giá quá trình học tập của học sinh: Việc đánh giá người học cần phải được thực hiện trong suốt quá trình dạy học thay vì chỉ đánh giá sản phẩm cuối cùng. Việc đánh giá này sẽ giúp giáo viên thu thập được những thông tin phản hồi về nhận thức của người học, kết quả học tập qua từng giai đoạn, kết quả thực hiện từng nhiệm vụ học tập. Từ đó giáo viên có thể đưa ra những tác động sư phạm kịp thời, hiệu quả, cần thiết để điều khiển hoạt động học tập của người học nhằm đạt được kết quả tốt nhất - Nội dung đánh giá người học chú trọng về đánh giá năng lực và phẩm chất: Đây là mục tiêu chính được đặt ra trong từng bài học theo định hướng đổi mới giáo dục. Trong đó, đánh giá năng lực nhằm xác định là khả năng thự hiện thành công hoạt động trong một bối cảnh nhất định nhờ sự huy động tổng hợp các kiến thức, kỹ năng và các năng lực cá nhân khác của người học. Đánh giá phẩm chất nhằm xem xét người học ở cách ứng xử, tính tích cực, hứng thú học tập, thái độ, hành vi đạo đức, lối sống, ý thức pháp luật,… của người học.

25

- Đánh giá kết quả học tập cá nhân: Việc đánh giá kết quả học tập của từng học sinh là bắt buộc dựa theo quy chế đào tạo. Tuy nhiên, việc đánh giá kết quả học tập cá nhân giúp giáo viên đối chiếu tới mục tiêu dạy học đã xây dựng cũng như phương pháp dạy học đã sử dụng. Kết quả học tập cá nhân luôn có những tác động tới nhận thức, tư duy, tình cảm của người học - Đánh giá kết quả học tập nhóm: Dạy học định hướng giáo dục STEM bên cạnh giúp người học liên kết những kiến thức thuộc lĩnh vực STEM được học với thực tiễn cuộc sống, biết cách vận dụng những kiến thức đó để đưa ra những giải pháp tối ưu. Đây còn là cơ hội người học có thể phát triển những kỹ năng mềm như kỹ năng giao tiếp, kỹ năng hợp tác, làm việc nhóm,… Việc đánh giá kết quả học tập nhóm thực chất là đánh giá sự phát triển những kỹ năng trên của người học thông qua quá trình học tập

26

KẾT LUẬN CHƯƠNG I Chương I đã trình bày cơ sở lý luận về giáo dục STEM – một xu hướng giáo dục mang tính toàn cầu, cấp thiết, một phương thức giáo dục tích hợp nhiều môn học với nhau nhằm phát triển năng lực cho người học, tăng tính sáng tạo, chủ động, tích cực thông qua mô hình học tập qua 4 môn học được tích hợp với nhau: Khoa học, Công nghệ, Kỹ thuật, Toán học. Mục tiêu giáo dục. bản chất và quy trình của giáo dục STEM tỏ ra khá tương thích với mục tiêu cũng như nội dung mà chương trình giáo dục phổ thông mới ban hành năm 2018 đề ra. Giáo dục STEM là mô hình dạy học gắn chặt chẽ giữa lý thuyết và thực hành nhằm tạo nên những sản phẩm mang tính ứng dụng thực tế. Nội dung giáo dục STEM được thiết kế theo nguyên tắc tích hợp và thực hiện theo nhiều phương pháp dạy học khác nhau sao cho phát huy tối đa tính chủ động, sáng tạo, tăng cường kỹ năng tự học, thực hành, vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết vấn đề trong cuộc sống, hình thành và phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh.

27

CHƯƠNG II: XÂY DỰNG CHỦ ĐỀ STEM TRONG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “ĐỘNG LỰC HỌC” VẬT LÝ 10 CHƯƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THÔNG MỚI II.1. Chủ đề “Động lực học” Vật lý 10 theo chương trình giáo dục phổ thông mới II.1.1. Mục tiêu dạy học chủ đề “Động lực học” II.1.1.1. Kiến thức - Phát biểu định luật 1 Newton. - Nêu được các ví dụ về định luật 1 Newton. - Phát biểu định luật 2 Newton. - Viết được biểu thức của định luật 2 Newton. - Phát biểu được định nghĩa lực hấp dẫn. - Mô tả được bằng ví dụ thực tế về lực bằng nhau, không bằng nhau. - Mô tả được một cách định tính chuyển động rơi trong trường trọng lực đều khi có sức cản của không khí. - Phát biểu được định luật 3 Newton, minh hoạ được bằng ví dụ cụ thể. - Mô tả được các ví dụ về: Trọng lực; Lực ma sát; Lực cản khi một vật chuyển động trong nước (hoặc trong không khí); Lực nâng (đẩy lên trên) của nước; Lực căng dây. II.1.1.2. Kỹ năng - Thực hiện thí nghiệm để rút ra định luật 2 Newton. - Vận dụng sự tăng hay giảm sức cản không khí theo hình dạng của vật vào thực tế.

28

- Giải thích được lực nâng tác dụng lên một vật ở trong trong nước (hoặc trong không khí). - Vận dụng được định luật 3 Newton trong một số trường hợp đơn giản. - Vận dụng các công thức để giải bài tập. II.1.1.3. Thái độ - Tích cực tham gia vào các hoạt động học tập. - Thực hiện thí nghiệm nghiêm túc, cẩn thận theo đúng chỉ dẫn của giáo viên. - Có trách nhiệm bảo quản các dụng cụ thí nghiệm. - Có trách nhiệm trong các hoạt động học tập. - Hứng thú với các ứng dụng vật lí trong thực tế. II.1.1.4. Năng lực - Tự tìm tòi, khám phá về các kiến thức vật lí. - Sử dụng công nghệ thông tin để tìm hiểu, trình bày các kiến thức vật lí. - Tính toán và nghiên cứu về các thí nghiệm để tìm ra định luật vật lí. - Ứng dụng các kiến thức đã học để giải quyết vấn đề thực tiễn. - Giao tiếp, hợp tác tốt với bạn bè. II.1.2. Nội dung kiến thức chủ đề “Động lực học” II.1.2.1. Ba định luật Newton -

Định luật 1 Newton:

▪

Nếu một vật không chịu lực tác dụng của lực nào hoặc lực tác dụng lên nó

có tổng hợp lực bằng không, thì nó giữ nguyên trạng thái đứng yên hoặc chuyển động thẳng đều. -

Định luật 2 Newton:

29

▪

Gia tốc của một vật luôn cùng hướng với lực tác dụng lên nó. Độ lớn của

véc tơ gia tốc tỉ lệ thuận với độ lớn của véc tơ lực tác dụng lên vật và tỉ lệ nghịch với khối lượng lên vật. ⃗𝑭 = 𝒎𝒂 ⃗. ▪

Các yếu tố của véc tơ lực: Điểm đặt là vị trí mà lực tác dụng lên vật. Phương

và chiều là phương và chiều của gia tốc mà lực gây ra cho vật. Độ lớn bằng tích m.a. ▪

Khối lượng của vật là đại lượng đặc trưng cho quán tính của vật.

▪

Điều kiện cân bằng của một vật: Hợp lực của tất cả các lực tác dụng lên vật

bằng không. -

Định luật 3 Newton:

▪

Khi vật A tác dụng lên vật B một lực thì vật B cũng tác dụng lên vật A một

lực. Hai lực này được gọi là hai lực trực đối. ⃗​⃗​⃗​⃗​⃗​⃗​⃗ ⃗​⃗​⃗​⃗​⃗​⃗​⃗ 𝑭𝑨𝑩 = −𝑭 𝑩𝑨 II.1.2.2. Một số lực thực tiễn -

Lực hấp dẫn – Trọng lực:

▪

Lực hấp dẫn giữa hai vật có độ lớn tỉ lệ thuận với tích hai khối lượng của

chúng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng. 𝑭𝒉𝒅 = 𝑮

𝒎𝟏 𝒎𝟐 𝒓𝟐

.

-

Lực ma sát:

▪

Lực ma sát nghỉ: chỉ xuất hiện khi có ngoại lực tác dụng lên vật. Ngoại lực

này có xu hướng làm cho vật chuyển động nhưng chưa đủ để thắng lực ma sát. Giá của lực ma sát nghỉ luôn nằm trong mặt tiếp xúc giữa hai vật, ngược chiều với ngoại lực và có độ lớn:

30

𝑭𝒎𝒔𝒏 ≤ 𝝁𝑵. ▪

Lực ma sát trượt: xuất hiện ở mặt tiếp xúc khi hai vật trượt trên bề mặt của

nhau, lực ma sát trượt luôn cùng phương ngược chiều với vận tốc tương đối của vật ấy đối với vật kia. ▪

Lực ma sát lăn: xuất hiện khi một vật lăn trên mặt một vật khác, lực ma sát

lăn xuất hiện ở chỗ tiếp xúc giữa hai vật và có tác dụng cản trở sự lăn đó. - Lực căng dây: Khi một sợi dây bị kéo căng, nó sẽ tác dụng lên hai vật gắn ở hai đầu sợi dây những lực căng. Lực căng này có điểm đặt là đầu dây tiếp xúc với vật, chiều hướng từ hai đầu dây vào giữa sợi dây. II.1.2.3. Cân bằng lực, mô men lực -

Tổng hợp lực và phân tích lực:

▪

Tổng hợp lực là thay thế nhiều lực tác dụng đồng thời vào một vật bằng một

lực có tác dụng giống hệt như tác dụng của toàn bộ các lực ấy. ▪

Quy tắc tổng hợp lực: Hợp lực của hai lực đồng quy được biểu diễn bằng

đường chéo của hình bình hành mà hai cạnh là những véc tơ biểu diễn của hai lực thành phần. ▪

Phân tích lực là thay thế một lực bằng hai hay nhiều lực tác dụng đồng thời

và gây ra hiệu quả giống hệt lực ấy. -

Mô men lực:

▪

Xét một lực F nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục quay Oz, mô men

của lực F đối với trục quay là đại lượng đặc trưng cho tác dụng làm quay của lực quanh trục ấy và được đo bằng tích độ lớn của lực với cánh tay đòn. 𝑀 = 𝐹𝑑 II.1.2.4. Khối lượng riêng, áp suất chất lỏng

31

-

Khối lượng riêng: Là khối lượng của một đơn vị thể tích của chất đó 𝒎 𝑫= 𝑽

-

Áp suất chất lỏng: Chất lỏng gây ra áp suất theo mọi phương lên đáy bình,

thành bình và các vật ở trong lòng nó II.2. Xây dựng chủ đề STEM trong dạy học chủ đề “Động lực học” Vật lý 10 chương trình giáo dục phổ thông mới II.2.1. Chủ đề “Bungee Jump” II.2.1.1. Vấn đề thực tiễn Nhảy Bungee hay “Bungee Jump” là một trò chơi mạo hiểm với những cú nhảy cảm giác mạnh. Người chơi sẽ phải leo lên một nơi có địa hình cao và được buộc một sợi dây cao su bền và chắc, có độ đàn hồi tốt rồi nhảy xuống. Nhờ vào lực đàn hồi từ sợi dây mà khi bạn cách mặt đất không xa, bạn sẽ được kéo lên. Để đảm bảo an toàn cho người chơi, các kĩ sư đã phải tính toán cẩn thận độ cao, khối lượng trung bình của người chơi cũng như độ đàn hồi của dây cao su làm sao cho người chơi sắp chạm đất thì dây có thể kéo người đó lên. Trong vai trò là một kĩ sư xây dựng trò chơi “Bungee Jump”, các em hãy tính toán, tìm hiểu và thiết kế một bục nhảy Bungee với người chơi là một quả trứng. Hãy xây dựng trò chơi làm sao để khi ta thả quả trứng xuống mà không bị vỡ và có thể được kéo lên bởi sợi dây. II.2.1.2. Hình thành ý tưởng chủ đề.

32

Hướng dẫn học sinh về các kiến thức về lực đàn hồi, trọng lực và đánh giá sản phẩm.

Tìm hiểu về các kiến thức liên quan, chế tạo trò chơi Bungee Jump. Bungee Jump Lực đàn hồi, Trọng lực, Cân bằng lực

Que kem, dây chun, trứng, keo,…

II.2.1.3. Kiến thức STEM trong chủ đề - Khoa học: Vận dụng các kiến thức về trọng lực, lực đàn hồi, các định luật Newton để xây dựng nguyên lý hoạt động của trò chơi - Công nghệ: Trình bày, tìm hiểu về đặc tính của các nguyên liệu như dây cao su, que kem hay que gỗ để xây dựng bục nhảy,… - Kỹ thuật: Vẽ sơ đồ quy trình xây dựng các bước xây dựng bục nhảy - Toán học: Tính toán độ căng, độ đàn hồi của dây, trọng lượng của quả trứng, độ cao của bục nhảy,…, thu nhập và xử lí số liệu trong quá trình xây dựng và thử nghiệm. II.2.1.4. Muc tiêu chủ đề ❖ Kiến thức - Trình bày được khái niệm về trọng lực và lực đàn hồi - Viết được công thức tính trọng lực và lực đàn hồi - Trình bày được khái niệm cân bằng lực ❖ Kỹ năng - Làm việc nhóm, hợp tác giữa các thành viên để hoàn thành nhiệm vụ - Rèn luyện tư duy, trao đổi ý kiến để đưa ra kết luận

33

- Rèn luyện kỹ năng thuyết trình, lên kế hoạch - Thu thập và xử lý số liệu - Vẽ được sơ đồ mô tả quá trình xây dựng bục nhảy Bungee - Vận dụng công thức tính trọng lực và lực đàn hồi để đưa ra độ cao phù hợp khi nhảy ❖ Thái độ - Hứng thú, tích cực tham gia các hoạt động - Cẩn thận, tuân thủ các quy định an toàn khi thực hành II.2.1.5. Câu hỏi định hướng - Làm thế nào mà người chơi Bungee Jump lại được kéo lên khi chuẩn bị chạm đất ? - Trọng lực là gì ? Tính trọng lực như thế nào? - Lực đàn hồi là gì ? Làm sao để tính được lực đàn hồi - Làm sao để hai lực cân bằng ? II.2.2. Chủ đề “Cân thăng bằng” II.2.2.1. Vấn đề thực tiễn Cân là một dụng cụ phổ biến thường xuyên xuất hiện trong cuộc sống của chúng ta, từ việc đi chợ, hay là cân sức khỏe,… Có một loại cân mà từ xưa đã được sử dụng rộng rãi, ngoài ra nó rất tiện lợi khi sử dụng, đó chính là cân thăng bằng. Cân thăng bằng là gì? Nó hoạt động như thế nào? Vào vai trò là một nhà sáng chế, các em hãy tìm hiểu và tạo ra một chiếc cân thăng bằng sao cho cân có thể đo chính xác khối lượng vật cần đo. II.2.2.2. Hình thành ý tưởng chủ đề

34

Hướng dẫn học sinh về các kiến thức về momen lực và cân bằng lực

Tìm hiểu về nguyên lý hoạt động của cân thăng bằng, chế tạo cân Cân thăng bằng Momen lực, cân bằng của vật có trục quay cố định

Que gỗ, dây, bìa,…

II.2.2.3. Kiến thức STEM trong chủ đề - Khoa học: Vận dụng các kiến thức về momen lực, trọng lực, cân bằng lực để xây dựng nguyên lý hoạt động của cân thăng bằng - Công nghệ: Trình bày, tìm hiểu về đặc tính của các nguyên liệu, dụng cụ để làm cân - Kỹ thuật: Vẽ sơ đồ quy trình xây dựng các bước chế tạo cân thăng bằng - Toán học: Tính toán momen lực, trọng lượng của vật, thu nhập và xử lí số liệu trong quá trình xây dựng và thử nghiệm. II.2.2.4. Mục tiêu ❖ Kiến thức - Trình bày được khái niệm momen lực - Trình bày được điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định ❖ Kỹ năng - Làm việc nhóm, hợp tác giữa các thành viên để hoàn thành nhiệm vụ - Rèn luyện tư duy, trao đổi ý kiến để đưa ra kết luận - Rèn luyện kỹ năng thuyết trình, lên kế hoạch - Thu thập và xử lý số liệu

35

- Vận dụng công thức tính momen lực để tính toán - Vẽ được sơ đồ quy trình chế tạo cân thăng bằng ❖ Thái độ - Hứng thú, tích cực tham gia các hoạt động - Cẩn thận, tuân thủ các quy định an toàn khi thực hành II.2.2.5. Câu hỏi định hướng - Momen lực là gì? - Làm thế nào để vật cân bằng một vật có trục quay cố định? - Nguyên lý hoạt động của cân và cân thăng bằng là gì? II.2.3. Chủ đề “Máy bắn đá” II.2.3.1. Vấn đề thực tiễn Máy bắn đá là một trong những thứ vũ khí được đưa vào sử dụng trong thời kì cổ đại và trung cổ. Khi có sự xuất hiện của máy bắn đá thì sẽ là nỗi khiếp sợ của những bức tường thành trước sức mạnh của nó. Hiện tại có một cơ sở muốn tổ chức trò chơi dựa vào nguyên lý hoạt động của máy bắn đá, cụ thể là dùng những máy bắn đá bắn những quả bóng bàn vào hồng tâm để lấy điểm. Nếu muốn bắn những quả bóng trúng hồng tâm, chúng ta cần tìm hiểu những vấn đề liên quan và tính toán sao cho thật chuẩn xác. Trong vai trò là một kĩ sư chế tạo, các em hãy nghiên cứu và tìm hiểu về máy bắn đá, xây dựng máy bắn đá để tham gia trò chơi và giành lấy chiến thắng !!! II.2.3.2. Hình thành ý tưởng chủ đề

36

Nghiên cứu nguyên lý hoạt động của máy bắn đá và các kiến thức liên quan. Chế tạo máy và tham gia trò chơi

Hướng dẫn học sinh về các kiến thức liên quan và tổ chức trò chơi Máy bắn đá

Ba định luật Newton, chuyển động của vật bị ném

Que gỗ, que kem,dây chun, bìa, bóng bàn…

II.2.3.3. Kiến thức STEM trong chủ đề - Khoa học: Tìm hiểu và vận dụng kiến thức về lực, quỹ đạo chuyển động của vật bị ném - Công nghệ: Sử dụng các vật liệu có sẵn, dễ tìm, giá thành rẻ. Sử dụng được các dụng cụ kỹ thuật - Kỹ thuật: Vẽ sơ đồ, bản vẽ thiết kế máy bắn đá - Toán học: Tính toán kích cỡ máy bắn đá, góc độ, lực để bắn trúng mục tiêu II.2.3.4. Mục tiêu ❖ Kiến thức - Phát biểu tác dụng của lực đối với vận tốc của vật - Viết được công thức tính tầm ném xa, tầm ném cao - Phân tích quỹ đạo chuyển động của vật bị ném xiên, ném ngang ❖ Kỹ năng - Làm việc nhóm, hợp tác giữa các thành viên để hoàn thành nhiệm vụ - Rèn luyện tư duy, trao đổi ý kiến để đưa ra kết luận - Rèn luyện kỹ năng thuyết trình, lên kế hoạch - Thu thập và xử lý số liệu

37

- Vận dụng công thức tính tầm ném xa, tầm ném ngang để xác định vị trí rơi của vật - Dựng được bản vẽ chế tạo máy bắn đá ❖ Thái độ - Hứng thú, tích cực tham gia các hoạt động - Cẩn thận, tuân thủ các quy định an toàn khi thực hành II.2.3.5. Câu hỏi định hướng - Lực tác động đến vận tốc và quỹ đạo chuyển động của vật như thế nào ? - Làm sao để xác định được điểm rơi của vật ? - Nguyên lý hoạt động của máy bắn đá là gì ? II.2.4. Chủ đề “Xây cầu” II.2.4.1. Vấn đề thực tiễn Cầu là phương tiện nối liền hai địa điểm khác nhau khiến cho việc di chuyển trở nên dễ dàng hơn. Cầu đã ra đời từ rất lâu, từ những cây cầu là tác phẩm của tự nhiên, là khúc cây đổ băng qua dòng nước và dần dần phát triển và được cải tiến thành những cây cầu như ngày nay. Những cây cầu tốt nhất sẽ giúp giải quyết vấn đề lưu thông hiệu quả và thường có nhiều nét mới về kiến trúc. Chúng tạo ra sự liên kết thúc đẩy phát triển cơ sở hạ tầng ở hai bên cầu, nâng cao mọi hoạt động giao thương trong khu vực. Với vai trò của kiến trúc sư là đảm bảo rằng thiết kế những cây cầu có thể đáp ứng yêu cầu thực tế của chúng là an toàn với lượng tải trọng cho phép trong những hình dạng sáng tạo và đầy ý nghĩa. II.2.4.2. Hình thành ý tưởng chủ đề

38

Hướng dẫn học sinh tìm hiểu về những cây cầu

Tìm hiểu về cấu tạo, vật liệu của những cây cầu Xây cầu

Que kem, mì Ý, súng bắn keo, keo nến,..

Trọng lực, tổng hợp và phân tích lực

II.2.4.3. Kiến thức STEM trong chủ đề - Khoa học: Tìm hiểu về cấu tạo, nguyên vật liệu, tải trọng của cầu - Công nghệ: Sử dụng que kem hoặc mì Ý cùng với keo nến để xây dựng cầu - Kỹ thuật: Thiết kế bản vẽ xây dựng một cây cầu - Toàn học: Tính toán tải trọng, giá thành nguyên vật liệu của cây cầu II.2.4.4. Mục tiêu ❖ Kiến thức - Trình bày khái niệm trọng lực - Xác định được tác dụng của trọng lực trong đời sống - Trình bày cấu tạo, phân loại, tải trọng của các cây cầu ❖ Kỹ năng - Làm việc nhóm, hợp tác giữa các thành viên để hoàn thành nhiệm vụ - Rèn luyện tư duy, trao đổi ý kiến để đưa ra kết luận - Rèn luyện kỹ năng thuyết trình, lên kế hoạch - Thu thập và xử lý số liệu - Phân tích được cấu tạo, nguyên liệu xây dựng của một số cây cầu nổi tiếng - Tính toán được trọng tải của các cây cầu

39

- Thiết kế được bản vẽ xây dựng cầu ❖ Thái độ - Hứng thú, tích cực tham gia các hoạt động - Cẩn thận, tuân thủ các quy định an toàn khi thực hành II.2.4.5. Câu hỏi định hướng - Những cây cầu có cấu tạo như thế nào? - Có những loại cầu nào? - Tải trọng của cầu là gì? Có những loại tải trọng nào? - Làm sao để xây dựng một cây cầu bền chắc? II.2.5. Chủ đề “Đồ chơi treo nôi” II.2.5.1. Vấn đề thực tiễn Các bạn đã từng bao giờ nghe tới cụm từ “Đồ chơi treo nôi”? Các loại đồ chơi treo nôi vừa có những kiểu thiết kế đa dạng, sáng tạo mà còn giúp các em bé rèn luyện những kỹ năng nhất định. Các em bé khi mới chào đời đều nhận thức được thế giới xung quanh thông qua hình ảnh, màu sắc và âm thanh nhận được xung quanh mình. Do đó, chúng ta cần có những sự tác động tích cực nhằm tạo nên sự phát triển toàn diện cho các em bé. Không những thế cũng có những loại đồ chơi treo nôi giúp chúng ta trang trí căn phòng, tạo ra một không gian sống đầy rực rỡ. Và chính những đồ chơi treo nôi sẽ giúp chúng ta thực hiện điều đó. Đóng vai trò là những nhà chế tạo, các em hãy tìm hiểu những kiến thức liên quan và làm ra những món đồ chơi treo nôi thật sáng tạo và đầy sắc màu. II.2.5.2. Hình thành ý tưởng chủ đề

40

Tìm hiểu về những kiến thức, cấu tạo, vật liệu của đồ chơi

Hướng dẫn học sinh tìm hiểu, chế tạo đồ chơi Đồ chơi treo nôi

Trọng lực, quy tắc hợp lực song song cùng chiều

Que gỗ, dây, bìa, xốp,….

II.2.5.3. Kiến thức STEM trong chủ đề - Khoa học: Tìm hiểu về trọng lực và tác dụng của cân bằng lực - Công nghệ: Sử dụng que gỗ, dây, bìa, xốp, keo,… để làm đồ chơi - Kỹ thuật: Thiết kế bản vẽ cấu tạo của sản phẩm - Toán học: Tính toán trọng lực, vị trí đặt của các vật trang trí sao cho đồ chơi cân bằng II.2.5.4. Mục tiêu ❖ Kiến thức - Trình bày khái niệm trọng lực - Trình bày điều kiện cân bằng lực - Trình bày quy tắc hợp lực song song cùng chiều - Trình bày đặc điểm của hệ ba lực song song cân bằng ❖ Kỹ năng - Làm việc nhóm, hợp tác giữa các thành viên để hoàn thành nhiệm vụ - Rèn luyện tư duy, trao đổi ý kiến để đưa ra kết luận - Rèn luyện kỹ năng thuyết trình, lên kế hoạch - Thu thập và xử lý số liệu

41

- Tính toán để xác định trọng lượng của vật và vị trí đặt vật cân bằng - Vẽ bản thiết kế cấu tạo của đồ chơi ❖ Thái độ - Hứng thú, tích cực tham gia các hoạt động - Cẩn thận, tuân thủ các quy định an toàn khi thực hành II.2.5.5. Câu hỏi định hướng - Điều kiện cân bằng lực là gì? - Quy tắc tổng hợp hai lực song song là gì? - Đặc điểm của hệ ba lực song song cân bằng là gì? II.2.6. Chủ đề “Con quay Spinner” II.2.6.1. Vấn đề thực tiễn Con quay Spinner hay Fidget Spinner là một dạng đồ chơi nhỏ quay bằng tay có thể mang theo hằng ngày và quay được lâu hơn so với con quay bình thường. Loại đồ chơi này có thể giúp giảm stress, tập trung và loại bỏ các thói quen xấu như cắn móng tay, rung đùi,… Điều gì giúp đồ chơi này có thể xoay lâu hơn so với những con quay bình thường? Hình dạng nào tốt nhất để chế tạo một Spinner. Hãy cùng tìm hiểu và chế tạo cho mình một con quay Spinner. II.2.6.2. Hình thành ý tưởng chủ đề Tìm hiểu về những cấu tạo, vật liệu, nguyên lý hoạt động của con quay

Hướng dẫn học sinh

Con quay Spinner Bìa, que gỗ, đồng xu, băng dính, kéo,…

Momen lực, ngẫu lực, tác dụng của ngẫu lực, lực hướng tâm, lực li tâm

42

II.2.6.3. Kiến thức STEM trong chủ đề - Khoa học: Tìm hiểu về momen lực, ngẫu lực, lực hướng tâm và lực li tâm - Công nghệ: Sử dụng bìa, que gỗ, đồng xu, băng dính,… để chế tạo con quay - Kỹ thuật: Bản vẽ quy trình lắp ráp sản phẩm - Toán học: Tính momen lực, khối lượng của con quay II.2.6.4. Mục tiêu ❖ Kiến thức - Trình bày khái niệm momen lực - Trình bày khái niệm ngẫu lực - Phát biểu đặc điểm chuyển động quay của vật rắn quay quanh trục cố định - Giải thích sự ảnh hưởng của khối lượng với chuyển động quay của vật ❖ Kỹ năng - Làm việc nhóm, hợp tác giữa các thành viên để hoàn thành nhiệm vụ - Rèn luyện tư duy, trao đổi ý kiến để đưa ra kết luận - Rèn luyện kỹ năng thuyết trình, lên kế hoạch - Thu thập và xử lý số liệu - Tính toán kích thước, khối lượng của con quay, momen lực tác dụng - Vẽ bản mô tả quy trình lắp ráp con quay ❖ Thái độ - Hứng thú, tích cực tham gia các hoạt động - Cẩn thận, tuân thủ các quy định an toàn khi thực hành II.2.6.5. Câu hỏi định hướng - Ngẫu lực là gì? Tác dụng của ngẫu lực? - Momen lực là gì?

43

- Chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định có đặc điểm gì? - Hình dạng tốt nhất để con quay có thể quay lâu là gì? - Điều gì khiến con quay Spinner có thể quay trong thời gian dài?

44

KẾT LUẬN CHƯƠNG II Chương II đã trình bày các mục tiêu và nội dung kiến thức của chủ đề “Động lực học” Vật lý 10 theo chương trình giáo dục phổ thông mới. Ngoài ra, chương II cũng xây dựng được một số chủ đề dạy học STEM theo nội dung kiến thức đã nêu ở trên Chủ đề “Bungee Jump” giúp học sinh trang bị những kiến thức về lực đàn hồi, trọng lực, vừa giúp học sinh hiểu được nguyên lý của trò chơi mạo hiểm nổi tiếng “Bungee Jump”, vừa giúp các em hình thành sự sáng tạo, tính toán chi tiết để thiết kế một bục nhảu Bungee Jump an toàn nhất có thể. Chủ đề “Xây cầu” giúp các em phát huy tối đa tính sáng tạo, khéo léo của mình để thiết kế và xây dựng một cây cầu chắc chắn, bền vững. Hay là với chủ đề “Đồ chơi treo nôi”, học sinh có thể tính toán sao cho những bên của đồ chơi cân bằng với nhau, thiết kế những vật dụng để treo lên đồ chơi nhằm giúp các em bé có sự nhận thức được thế giới xung quanh với nhiều màu sắc, âm thanh đa dạng. Ngoài ra còn những chủ đề như “Cân thăng bằng”,“Máy bắn đá”, “Con quay Spinner” còn giúp học sinh nhận ra tính ứng dụng của những kiến thức Vật lý đã được học vào đời sống nhằm tạo ra những sản phẩm, đồ chơi hữu ích trong cuộc sống.

45

CHƯƠNG III: TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ STEM TRONG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “ĐỘNG LỰC HỌC” VẬT LÝ 10 CHƯƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THÔNG MỚI III.1. Kế hoạch dạy học chủ đề “Bungee Jump” III.1.1. Đối tượng học sinh -

Học sinh lớp 10

-

Lứa tuổi từ 14-16 tuổi

-

Số lượng: 30 đến 40 HS

III.1.2. Thời lượng tổ chức dạy học - 3 tiết học III.1.3. Địa điểm - Tại lớp học III.1.4. Chuẩn bị của GV và HS - GV: Chuẩn bị 10 đến 15 bộ dụng cụ, mỗi bộ bao gồm: Que kem, dây chun, trứng luộc, keo nến, súng bắn keo; Tài liệu hướng dẫn; Máy chiếu, laptop, loa; Phiếu học tập - HS: Tìm hiểu những kiến thức liên quan đến trọng lực, lực đàn hồi, trò chơi “Bungee Jump”. III.1.5. Các hoạt động dạy học

46

Hoạt động 1: Tìm hiểu thực tiễn, phát hiện vấn đề Thời gian dự kiến

Nội dung dạy học

Hoạt động của GV

Hoạt động của HS

- Giới thiệu về chủ đề, bối

- Nghe, đọc tình huống

cảnh thực tiễn của chủ đề

của chủ đề và đưa ra vấn

- Đặt vấn đề

đề cần giải quyết

- Nêu rõ các nhiệm vụ của chủ đề: Chuyển 5 phút

+ Tìm hiểu về kiến thức

giao nhiệm Vật lý liên quan vụ

+ Giải quyết vấn đề về trò chơi Bungee Jump + Thiết kế và chế tạo sản phẩm: Một trò chơi Bungee Jump với đối tượng là quả trứng luộc - Đặt câu hỏi về vấn đề cốt

- Hoạt động nhóm, thảo

lõi của chủ đề: “Tại sao khi luận để trả lời câu hỏi 10 phút

Tìm tòi,

chơi Bungee Jump, Khi chỉ - Nêu những hiểu biết về

nghiên cứu còn cách bề mặt tiếp xúc

Bungee Jump

không xa, người chơi sẽ

- Xác định kiến thức liên

được kéo lên”

quan đến vấn đề

47

- Hướng dẫn HS chia nhóm, mỗi nhóm từ 3 đến 4 người - Hướng dẫn HS xác định kiến thức Vật lý có trong chủ đề

10 phút

Báo cáo, thảo luận

- Tổ chức từ 3 đến 4 nhóm

- Báo cáo, nêu nhận xét,

HS báo cáo, yêu cầu các

thảo luận với các nhóm

nhóm còn lại nhận xét,

về những gì mình tìm

thảo luận về vấn đề cần

hiểu được

giải quyết

5 phút

Nhận xét đánh giá

- Đánh giá các nhóm

- Xác định vấn đề cần

- Giúp HS xác định lại vấn

giải quyết

đề cần giải quyết

- Nêu các câu hỏi định

- Giúp HS xác định các câu hướng hỏi định hướng

- Xác định các tiêu chí

- Giúp HS xác định các

của sản phẩm

tiêu chí của sản phẩm

- Lên kế hoạch cho các

- Định hướng các hoạt

hoạt động tiếp theo

động tiếp theo của HS

Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền Thời gian

Nội dung

dự kiến

dạy học

Hoạt động của GV

48

Hoạt động của HS

15 phút (Hết tiết 1)

- Hướng dẫn, hỗ trợ HS

- Tìm hiểu tài liệu, thảo

thảo luận nhóm

luận nhóm

Học kiến

- Hướng dẫn, hỗ trợ HS

(HS có thể tìm hiểu thêm

thức mới

hoàn thành phiếu học tập

tại nhà) - Hoàn thành các câu hỏi trong phiếu học tập

- Đưa ra các tài liệu, video

- Tìm hiểu về trò chơi

về trò

liên quan đến trò chơi

Bungee Jump

chơi

- Hướng dẫn HS tìm hiểu

(HS có thể tìm hiểu trước

về trò chơi

tại nhà)

- Tổ chức cho 4 đến 5

- Báo cáo, nêu nhận xét,

nhóm HS bất kỳ lên báo

thảo luận với các nhóm

cáo về những nội dung

về những gì mình tìm

Báo cáo,

chính của những kiến thức

hiểu được

thảo luận

có trong chủ đề

Tìm hiểu

10 phút

Bungee Jump

30 phút

- Yêu cầu các nhóm còn lại đưa ra nhận xét, bổ sung nếu còn thiếu

5 phút (Hết tiết 2)

- GV nhận xét, đánh giá

- Ghi chép những kiến

phần báo cáo của HS

thức cần nhớ

Nhận xét, - Tóm tắt lại những kiến

- Vạch ra kế hoạch để

đánh giá

giải quyết vấn đề

thức cần nhớ - Làm rõ vấn đề cần giải quyết

49

Hoạt động 3: Giải quyết vấn đề Thời gian

Nội dung

dự kiến

dạy học

5 phút

Đề xuất giải pháp

Hoạt động của GV

Hoạt động của HS

- Trình bày lại các tiêu chí

- Cắn cứ vào các tiêu chí

của sản phẩm đã nêu ở

đã đề ra, HS thảo luận

hoạt động 1 từ đó hướng

nhóm và đưa ra các giải

dẫn HS đưa ra đề xuất giải

pháp, giả thuyết để giải

pháp

quyết vấn đề

- Quan sát, hướng dẫn,

- Lập bảng nguyên liệu,

nhắc nhở HS khi thử

xác định giá thành của

nghiệm các sản phẩm

từng nguyên liệu - Thiết kế bản vẽ cấu tạo

25 phút

Thử

- Xây dựng các sản phẩm

nghiệm

và chạy thử nghiệm - Phân tích các số liệu thu được trong các lần thử nghiệm - Rút ra kết luận

10 phút

5 phút (Hết tiết 3)

Báo cáo, thảo luận

Nhận xét, đánh giá

- GV lần lượt kiểm tra

- Báo cáo kết quả

nhanh các báo cáo của các nhóm - GV đưa ra nhận xét, đánh - Ghi nhận kết quả giá

- Tiếp tục chỉnh sửa và hoàn thiện

50

III.1.6. Phiếu học tập PHIẾU HỌC TẬP STT

Họ và tên thành viên

Vị trí trong

nhóm

nhóm

Nhiệm vụ được giao

“Bungee Jump” là một trò chơi mạo hiểm với những cú nhảy cảm giác mạnh. Người chơi sẽ phải leo lên một nơi có địa hình cao và được buộc một sợi dây cao su bền và chắc, có độ đàn hồi tốt rồi nhảy xuống. Trong vai trò là một kĩ sư xây dựng trò chơi “Bungee Jump”, các em hãy tính toán, tìm hiểu và thiết kế một bục nhảy Bungee với người chơi là một quả trứng. Hãy xây dựng trò chơi làm sao để khi ta thả quả trứng xuống mà không bị vỡ và có thể được kéo lên bởi sợi dây

51

Bước 1: Tìm hiểu vấn đề cần nghiên cứu - Vấn đề cần nghiên cứu của trò chơi Bungee Jump là gì?: .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. - Tiêu chí của sản phẩm: .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Bước 2: Tìm hiểu kiến thức Hãy tìm hiểu trong sách giáo khoa và các nguồn tài liệu khác để hoàn thành các câu hỏi sau: Câu 1: Lực hấp dẫn là gì ? .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. ..................................................................................................................................

52

.................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Câu 2: Phát biểu định luật vạn vật hấp dẫn và hệ thức của nó .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Câu 3: Trọng lực là gì ? Độ lớn của trọng lực được tính như thế nào ? .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Câu 4: Lực đàn hồi xuất hiện khi nào ? Hãy nêu hướng và điểm đặt của lực đàn hồi .................................................................................................................................. ..................................................................................................................................

53

.................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Câu 5: Phát biểu định luật Hooke .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Câu 6: Hai tàu thủy, mỗi chiếc có khối lượng 2000 tấn ở cách nhau 1km. Lấy 𝑔 = 10𝑚/𝑠 2 . So sánh lực hấp dẫn giữa chúng với trọng lượng của một quả cân nặng 20g .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. ..................................................................................................................................

54

Câu 7: Một lò xo có chiều dài tự nhiên bằng 15cm. Lò xo được giữ cố định tại một đầu, còn đầu kia chịu một lực kéo bằng 5N. Khi ấy lò xo dài 18cm. Hỏi độ cứng lò xo bằng bao nhiêu ? .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Bước 3: Đưa ra giả thuyết, giải pháp giải quyết vấn đề Theo các em, cần chú ý những điều gì khi thiết kế bục nhảy Bungee Jump ? .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. ..................................................................................................................................

55

.................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Bước 4: Thiết kế, chế tạo sản phẩm - Vẽ bản thiết kế cấu tạo sản phẩm

- Nguyên vật liệu sử dụng Tên vật liệu

Số lượng

Giá thành (VNĐ)

TỔNG CHI PHÍ - Mô tả các bước chế tạo sản phẩm:

56

Tổng tiền

.................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. - Mô tả hoạt động của việc chạy thử sản phẩm .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Bước 5: Chạy sản phẩm và thu thập số liệu - Ghi lại những số liệu cần thiết, những thay đổi trong những lần chạy (nêu lý do) .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. ..................................................................................................................................

57

.................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Bước 6: Đánh giá và cải tiến sản phẩm - Lập bảng tiêu chí đánh giá sản phẩm và tự đánh giá sản phẩm - So sánh các sản phẩm giữa các nhóm và đưa ra những cải tiến cho sản phẩm của nhóm mình III.2. Kế hoạch dạy học chủ đề “ Cân thăng bằng” III.2.1. Đối tượng học sinh -

Học sinh lớp 10

-

Lứa tuổi từ 14-16 tuổi

-

Số lượng: 30 đến 40 HS

III.2.2. Thời lượng tổ chức dạy học -

2 tiết học

III.2.3. Địa điểm -

Lớp học

III.2.4. Chuẩn bị của GV và HS -

GV: Chuẩn bị 10 đến 12 bộ dụng cụ bao gồm: que kem, bìa, dây, keo nến, súng bắn keo, bút màu, ốc vít, khoan cầm tay, 2 vật nặng bất kỳ; Tài liệu hướng dẫn; Máy chiếu; Laptop; Phiếu học tập

-

HS: Tìm hiểu những kiến thức liên quan đến momen lực, trọng lực, cân bằng của vật có trục quay cố định, cân thăng bằng

58

III.2.5. Các hoạt động dạy học Hoạt động 1: Tìm hiểu thực tiễn, phát hiện vấn đề Thời gian dự kiến

Nội dung dạy học

Hoạt động của GV

Hoạt động của HS

- Giới thiệu về chủ đề, bối

- Nghe, đọc tình huống

cảnh thực tiễn của chủ đề

của chủ đề và đưa ra vấn

- Đặt vấn đề

đề cần giải quyết

- Nêu rõ các nhiệm vụ của Chuyển 5 phút

chủ đề:

giao nhiệm + Tìm hiểu về kiến thức vụ

Vật lý liên quan + Thiết kế và chế tạo sản phẩm: Một chiếc cân thăng bằng có thể so sánh chính xác khối lượng của hai vật

5 phút

Tìm tòi,

- Đặt câu hỏi về vấn đề cốt

- Hoạt động nhóm, thảo

lõi của chủ đề: “Tại sao

luận để trả lời câu hỏi

cân thăng bằng có thể so

- Nêu những hiểu biết về

sánh khối lượng của hai

cân thăng bằng

nghiên cứu vật khác nhau ?” - Hướng dẫn HS chia nhóm, mỗi nhóm từ 3 đến 4 người

59

- Xác định kiến thức liên quan đến vấn đề

- Hướng dẫn HS xác định kiến thức Vật lý có trong chủ đề

10 phút

Báo cáo, thảo luận

- Tổ chức từ 3 đến 4 nhóm

- Báo cáo, nêu nhận xét,

HS báo cáo, yêu cầu các

thảo luận với các nhóm

nhóm còn lại nhận xét,

về những gì mình tìm

thảo luận về vấn đề cần

hiểu được

giải quyết

5 phút

Nhận xét, đánh giá

- Đánh giá các nhóm

- Xác định vấn đề cần

- Giúp HS xác định lại vấn

giải quyết

đề cần giải quyết

- Nêu các câu hỏi định

- Giúp HS xác định các câu hướng hỏi định hướng

- Xác định các tiêu chí

- Giúp HS xác định các

của sản phẩm

tiêu chí của sản phẩm

- Lên kế hoạch cho các

- Định hướng các hoạt

hoạt động tiếp theo

động tiếp theo của HS

Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền Thời gian

Nội dung

dự kiến

dạy học

20 phút (Hết tiết 1)

Học kiến thức mới

Hoạt động của GV

Hoạt động của HS

- Hướng dẫn, hỗ trợ HS

- Tìm hiểu tài liệu, thảo

thảo luận nhóm

luận nhóm

60

- Hướng dẫn, hỗ trợ HS

(HS có thể tìm hiểu thêm

hoàn thành phiếu học tập

tại nhà) - Hoàn thành các câu hỏi trong phiếu học tập

Hoạt động tại nhà

5 phút

Tìm hiểu về cân thăng bằng

Báo cáo,

- Đưa ra các tài liệu, video

- Tìm hiểu về cân thăng

liên quan đến trò chơi (cấu

bằng

tạo, nguyên lý,..) - Hướng dẫn HS tìm hiểu về trò chơi - Tổ chức cho 2 đến 3

- Báo cáo, nêu nhận xét,

nhóm HS bất kỳ lên báo

thảo luận với các nhóm

cáo nhanh về những nội

về những gì mình tìm

dung chính của những kiến hiểu được

thảo luận thức có trong chủ đề - Yêu cầu các nhóm còn lại đưa ra nhận xét, bổ sung nếu còn thiếu

5 phút

- GV nhận xét, đánh giá

- Ghi chép những kiến

phần báo cáo của HS

thức cần nhớ

Nhận xét, - Tóm tắt lại những kiến

- Vạch ra kế hoạch để

đánh giá

giải quyết vấn đề

thức cần nhớ - Làm rõ vấn đề cần giải quyết

Hoạt động 3: Giải quyết vấn đề

61

Thời gian

Nội dung

dự kiến

dạy học

5 phút

Đề xuất giải pháp

Hoạt động của GV

Hoạt động của HS

- Trình bày lại các tiêu chí

- Cắn cứ vào các tiêu chí

của sản phẩm đã nêu ở

đã đề ra, HS thảo luận

hoạt động 1 từ đó hướng

nhóm và đưa ra các giải

dẫn HS đưa ra đề xuất giải

pháp, giả thuyết để giải

pháp

quyết vấn đề

- Quan sát, hướng dẫn,

- Lập bảng nguyên liệu,

nhắc nhở HS khi thử

xác định giá thành của

nghiệm các sản phẩm

từng nguyên liệu - Thiết kế bản vẽ cấu tạo

15 phút

Thử

- Xây dựng sản phẩm và

nghiệm

chạy thử nghiệm - Phân tích các số liệu thu được trong các lần thử nghiệm - Rút ra kết luận

10 phút

5 phút (Hết tiết 2)

Báo cáo, thảo luận

Nhận xét, đánh giá

- GV lần lượt kiểm tra

- Báo cáo kết quả

nhanh các báo cáo của các nhóm - GV đưa ra nhận xét, đánh - Ghi nhận kết quả giá

- Tiếp tục chỉnh sửa và hoàn thiện

62

III.2.6. Phiếu học tập PHIẾU HỌC TẬP STT

Họ và tên thành viên

Vị trí trong

nhóm

nhóm

Nhiệm vụ được giao

Cân là một dụng cụ phổ biến thường xuyên xuất hiện trong cuộc sống của chúng ta, từ việc đi chợ, hay là cân sức khỏe,… Có một loại cân mà từ xưa đã được sử dụng rộng rãi, ngoài ra nó rất tiện lợi khi sử dụng, đó chính là cân thăng bằng. Cân thăng bằng là gì? Nó hoạt động như thế nào? Vào vai trò là một nhà sáng chế, các em hãy tìm hiểu và tạo ra một chiếc cân thăng bằng.

63

Bước 1: Tìm hiểu vấn đề cần nghiên cứu - Vấn đề cần nghiên cứu của cân thăng bằng là gì ? .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. - Tiêu chí của sản phẩm: .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Bước 2: Tìm hiểu kiến thức Hãy tìm hiểu trong sách giáo khoa và các nguồn tài liệu khác để hoàn thành các câu hỏi sau: Câu 1: Nêu công thức tính trọng lượng của vật .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. ..................................................................................................................................

64

.................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Câu 2: Nêu định nghĩa và cách tính momen lực .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Câu 3: Điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định là gì ? .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Câu 4: Một thanh chắn đường AB dài 7,5 m; có khối lượng 25 kg, có trọng tâm cách đầu A 1,2 m. Thanh có thể quay quanh một trục nằm ngang cách đầu A 1,5 m. Để giữ thanh cân bằng nằm ngang thì phải tác dụng lên đầu B một lực bằng bao nhiêu? Lấy g = 10 m/s2 . .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. ..................................................................................................................................

65

.................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. ..................................................................................................................................

Bước 3: Đưa ra giả thuyết, giải pháp giải quyết vấn đề Theo các em, làm sao để hai bên của cân có thể so sánh chính xác khối lượng của hai vật đặt ở hai bên ? .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Bước 4: Thiết kế, chế tạo sản phẩm - Vẽ bản thiết kế cấu tạo sản phẩm

66

- Nguyên vật liệu sử dụng Tên vật liệu

Số lượng

Giá thành

Tổng tiền

(VNĐ)

TỔNG CHI PHÍ - Mô tả các bước chế tạo sản phẩm: .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. ..................................................................................................................................

67

.................................................................................................................................. .................................................................................................................................. - Mô tả hoạt động của việc chạy thử sản phẩm .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Bước 5: Chạy sản phẩm và thu thập số liệu - Ghi lại những số liệu cần thiết, những thay đổi trong những lần chạy (nêu lý do) .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Bước 6: Đánh giá và cải tiến sản phẩm - Lập bảng tiêu chí đánh giá sản phẩm và tự đánh giá sản phẩm - So sánh các sản phẩm giữa các nhóm và đưa ra những cải tiến cho sản phẩm của nhóm

68

III.3. Kế hoạch dạy học chủ đề “ Máy bắn đá” III.3.1. Đối tượng học sinh -

Học sinh lớp 10

-

Lứa tuổi từ 14-16 tuổi

-

Số lượng: 30 đến 40 HS

III.3.2. Thời lượng tổ chức dạy học -

4 tiết

III.3.3. Địa điểm -

Lớp học

III.3.4. Chuẩn bị của GV và HS -

GV: Chuẩn bị 5 đến 7 bộ dụng cụ bao gồm: que kem, dây chun, bìa, thìa nhựa, bóng bàn; Tài liệu hướng dẫn; Máy chiếu, laptop, loa; Phiếu học tập

-

HS: Tìm hiểu những kiến thức liên quan đến ba định luật Newton, chuyển động của vật bị ném, điều kiện cân bằng của chất điểm

III.3.5. Các hoạt động dạy học Hoạt động 1: Tìm hiểu thực tiễn, phát hiện vấn đề Thời gian

Nội dung

dự kiến

dạy học

10 phút

Hoạt động của GV

Hoạt động của HS

Chuyển

- Giới thiệu về chủ đề, bối

- Nghe, đọc tình huống

giao

cảnh thực tiễn của chủ đề

của chủ đề và đưa ra vấn

nhiệm vụ - Đặt vấn đề

đề cần giải quyết

69

- Phổ biến cuộc thi “Bắn trúng đích”: HS sử dụng những vật liệu có sẵn, dựa vào những kiến thức học được, các em sẽ xây dựng một sản phẩm máy bắn đá để bắn những quả bóng bàn vào những vị trí hồng tâm sao cho được nhiều điểm nhất. Mỗi đội có 10 lần bắn và được quyền chỉnh sửa sản phẩm sau mỗi lần bắn. - Nêu rõ các nhiệm vụ của chủ đề: + Tìm hiểu về kiến thức Vật lý liên quan + Giải thích nguyên lý hoạt động của máy bắn đá + Thiết kế và chế tạo sản phẩm: Một máy bắn đá Tìm tòi, 10 phút

nghiên cứu

- Nghiên cứu trả lời câu

- Hoạt động nhóm, thảo

hỏi: “Lực ảnh hưởng thế

luận để trả lời câu hỏi

nào đến chuyển động của

- Nêu những hiểu biết về

vật ?”

máy bắn đá

70

- Hướng dẫn HS chia

- Xác định kiến thức liên

nhóm, mỗi nhóm từ 3 đến

quan đến vấn đề

4 người - Hướng dẫn HS xác định kiến thức Vật lý có trong chủ đề

15 phút

Báo cáo, thảo luận

- Tổ chức từ 3 đến 4 nhóm

- Báo cáo, nêu nhận xét,

HS báo cáo, yêu cầu các

thảo luận với các nhóm

nhóm còn lại nhận xét,

về những gì mình tìm

thảo luận về vấn đề cần

hiểu được

giải quyết

10 phút (Hết tiết 1)

Nhận xét đánh giá

- Đánh giá các nhóm

- Xác định vấn đề cần

- Giúp HS xác định lại vấn

giải quyết

đề cần giải quyết

- Nêu các câu hỏi định

- Giúp HS xác định các câu hướng hỏi định hướng

- Xác định các tiêu chí

- Giúp HS xác định các

của sản phẩm

tiêu chí của sản phẩm

- Lên kế hoạch cho các

- Định hướng các hoạt

hoạt động tiếp theo

động tiếp theo của HS

Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền Thời gian

Nội dung

dự kiến

dạy học

Hoạt động của GV

71

Hoạt động của HS

Tìm hiểu

Học kiến

ở nhà

thức mới

- Hướng dẫn, hỗ trợ HS

- Tìm hiểu tài liệu, thảo

thảo luận nhóm, tìm hiểu

luận nhóm

về các định luật Newton và - Hoàn thành các câu hỏi chuyển động của vật bị

trong phiếu học tập

ném - Hướng dẫn, hỗ trợ HS hoàn thành phiếu học tập

Tìm hiểu ở nhà

45 phút (Hết tiết 2)

Tìm hiểu về máy bắn đá

Báo cáo,

- Đưa ra các tài liệu, video

- Tìm hiểu về nguyên lý

liên quan đến trò chơi

hoạt động, cấu tạo của

- Hướng dẫn HS tìm hiểu

máy bắn đá

về trò chơi - Tổ chức cho tất cả các

- Báo cáo, nêu nhận xét,

nhóm HS báo cáo về

thảo luận với các nhóm

những nội dung chính của

về những gì mình tìm

những kiến thức có trong

hiểu được

thảo luận chủ đề - Yêu cầu các nhóm còn lại đưa ra nhận xét, bổ sung nếu còn thiếu

15 phút

- GV nhận xét, đánh giá

- Ghi chép những kiến

phần báo cáo của HS

thức cần nhớ

Nhận xét, - Tóm tắt lại những kiến

- Vạch ra kế hoạch để

đánh giá

giải quyết vấn đề

thức cần nhớ - Làm rõ vấn đề cần giải quyết

72

Hoạt động 3: Giải quyết vấn đề Thời gian

Nội dung

dự kiến

dạy học

10 phút

20 phút (Hết tiết 3)

Đề xuất giải pháp

Hoạt động của GV

Hoạt động của HS

- Trình bày lại các tiêu chí

- Cắn cứ vào các tiêu chí

của sản phẩm đã nêu ở

đã đề ra, HS thảo luận

hoạt động 1 từ đó hướng

nhóm và đưa ra các giải

dẫn HS đưa ra đề xuất giải

pháp, giả thuyết để giải

pháp

quyết vấn đề

- Quan sát, hướng dẫn,

- Lập bảng nguyên liệu,

nhắc nhở HS khi thử

xác định giá thành của

nghiệm các sản phẩm

từng nguyên liệu - Thiết kế bản vẽ cấu tạo

Thử

- Xây dựng các sản phẩm

nghiệm

và chạy thử nghiệm - Phân tích các số liệu thu được trong các lần thử nghiệm - Rút ra kết luận - Tổ chức trò chơi “Bắn

30 phút

Báo cáo, thảo luận

trúng đích” - GV lần lượt kiểm tra nhanh các báo cáo của các nhóm

73

- Báo cáo kết quả

15 phút (Hết tiết 4)

Nhận xét, đánh giá

- GV đưa ra nhận xét, đánh - Ghi nhận kết quả giá

- Tiếp tục chỉnh sửa và hoàn thiện

III.3.6. Phiếu học tập PHIẾU HỌC TẬP STT

Họ và tên thành viên

Vị trí trong

nhóm

nhóm

Nhiệm vụ được giao

Máy bắn đá là một trong những thứ vũ khí được đưa vào sử dụng trong thời kì cổ đại và trung cổ. Hiện tại có một cơ sở muốn tổ chức trò chơi dựa vào nguyên lý hoạt động của máy bắn đá, cụ thể là dùng những máy bắn đá bắn những quả bóng bàn vào hồng tâm để lấy điểm. Trong vai trò là một kĩ sư chế tạo, các em hãy nghiên cứu và tìm hiểu về máy bắn đá, xây dựng máy bắn đá để tham gia trò chơi và giành lấy chiến thắng !!!

74

Bước 1: Tìm hiểu vấn đề cần nghiên cứu - Vấn đề cần nghiên cứu của máy bắn đá là gì ? .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. - Tiêu chí của sản phẩm: .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Bước 2: Tìm hiểu kiến thức Hãy tìm hiểu trong sách giáo khoa và các nguồn tài liệu khác để hoàn thành các câu hỏi sau: Câu 1: Phát biểu Định luật I Newton. Quán tính là gì ? .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. ..................................................................................................................................

75

.................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Câu 2: Phát biểu Định luật II Newton và mối quan hệ giữa khối lượng với mức quán tính của vật .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Câu 3: Phát biểu Định luật III Newton .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Câu 4: Phương trình chuyển động của vật bị ném xiên theo phương Ox, Oy là gì ? Chứng minh

76

.................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Câu 5: Tầm bay cao là gì ? Làm thế nào để tính tầm bay cao của vật bị ném xiên ? .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Câu 6: Tầm bay xa là gì ? Làm thế nào để tính tầm bay xa của vật bị ném xiên ?

77

.................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Câu 7: Theo các em, nên dùng máy bắn đá bắn ở góc nào thì vật bay xa nhất ? .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Câu 8: Một vật được ném ngang với vận tốc 𝑣0 = 30𝑚/𝑠, ở độ cao h = 80m a. Xác định tầm bay xa của vật b. Xác định vận tốc của vật khi chạm đất .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. ..................................................................................................................................

78

.................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Bước 3: Đưa ra giả thuyết, giải pháp giải quyết vấn đề Theo các em, máy bắn đá có thể bắn xa được là do đâu ? .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Bước 4: Thiết kế, chế tạo sản phẩm - Vẽ bản thiết kế cấu tạo sản phẩm

79

- Nguyên vật liệu sử dụng Tên vật liệu

Số lượng

Giá thành

Tổng tiền

(VNĐ)

TỔNG CHI PHÍ - Mô tả các bước chế tạo sản phẩm: .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. - Mô tả hoạt động của việc chạy thử sản phẩm .................................................................................................................................. ..................................................................................................................................

80

.................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Bước 5: Chạy sản phẩm và thu thập số liệu - Ghi lại số điểm sao mỗi lần bắn, những thay đổi trong những lần chạy (nêu lý do) Lần

Số điểm

Thay đổi

Lý do

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 - Tổng điểm: Bước 6: Đánh giá và cải tiến sản phẩm - Lập bảng tiêu chí đánh giá sản phẩm và tự đánh giá sản phẩm - So sánh các sản phẩm giữa các nhóm và đưa ra những cải tiến cho sản phẩm của nhóm mình

81

III.4. Kế hoạch dạy học chủ đề “Xây cầu” III.4.1. Đối tượng học sinh -

Học sinh lớp 10

-

Lứa tuổi từ 14-16 tuổi

-

Số lượng: 30 đến 40 HS

III.4.2. Thời lượng tổ chức dạy học -

2 tiết

III.4.3. Địa điểm -

Lớp học

III.4.4. Chuẩn bị của GV và HS -

GV: Chuẩn bị 5 đến 8 bộ dụng cụ bao gồm: que kem (mì ý), móc treo, súng bắn keo, keo nến; Tài liệu hướng dẫn; Máy chiếu, laptop, loa; Phiếu học tập

-

HS: Tìm hiểu những kiến thức liên quan đến trọng lực, tổng hợp và phân tích lực, cân

III.4.5. Các hoạt động dạy học Hoạt động 1: Tìm hiểu thực tiễn, phát hiện vấn đề Thời gian

Nội dung

dự kiến

dạy học

10 phút

Hoạt động của GV

Hoạt động của HS

Chuyển

- Giới thiệu về chủ đề, bối

- Nghe, đọc tình huống

giao

cảnh thực tiễn của chủ đề

của chủ đề và đưa ra vấn

nhiệm vụ - Đặt vấn đề

đề cần giải quyết

82

- Phổ biến cuộc thi “Thử tài xây cầu”: HS sử dụng những vật liệu có sẵn, dựa vào những kiến thức học được, các em sẽ xây dựng một cây cầu. Dưới cầu có gắn một móc treo, các nhóm sẽ lần lượt thử cho cây cầu nào chịu được trọng lượng càng lớn nhất thì thắng cuộc. - Nêu rõ các nhiệm vụ của chủ đề: + Tìm hiểu về kiến thức Vật lý liên quan + Giải thích tại sao mà các cây cầu thường dùng hình tam giác để + Thiết kế và chế tạo sản phẩm: Một cây cầu Tìm tòi, 10 phút

nghiên cứu

- Nghiên cứu trả lời câu

- Hoạt động nhóm, thảo

hỏi: “Làm thế nào để xây

luận để trả lời câu hỏi

dựng một cây cầu chắc

- Nêu những hiểu biết về

chắn ?”

máy bắn đá

83

- Hướng dẫn HS chia

- Xác định kiến thức liên

nhóm, mỗi nhóm từ 3 đến

quan đến vấn đề

4 người - Hướng dẫn HS xác định kiến thức Vật lý có trong chủ đề

15 phút

Báo cáo, thảo luận

- Tổ chức từ 3 đến 4 nhóm

- Báo cáo, nêu nhận xét,

HS báo cáo, yêu cầu các

thảo luận với các nhóm

nhóm còn lại nhận xét,

về những gì mình tìm

thảo luận về vấn đề cần

hiểu được

giải quyết

10 phút (Hết tiết 1)

Nhận xét đánh giá

- Đánh giá các nhóm

- Xác định vấn đề cần

- Giúp HS xác định lại vấn

giải quyết

đề cần giải quyết

- Nêu các câu hỏi định

- Giúp HS xác định các câu hướng hỏi định hướng

- Xác định các tiêu chí

- Giúp HS xác định các

của sản phẩm

tiêu chí của sản phẩm

- Lên kế hoạch cho các

- Định hướng các hoạt

hoạt động tiếp theo

động tiếp theo của HS

Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền Thời gian

Nội dung

dự kiến

dạy học

Hoạt động của GV

84

Hoạt động của HS

- Hướng dẫn, hỗ trợ HS

- Tìm hiểu tài liệu, thảo

thảo luận nhóm

luận nhóm

Tìm hiểu

Học kiến

- Hướng dẫn, hỗ trợ HS

(HS có thể tìm hiểu thêm

tại nhà

thức mới

hoàn thành phiếu học tập

tại nhà) - Hoàn thành các câu hỏi trong phiếu học tập

Tìm hiểu

- Đưa ra các tài liệu, video

- Tìm hiểu về cách xây

về các

liên quan đến việc xây cầu

cầu bằng các vật liệu dễ

Tìm hiểu

xây cầu

- Hướng dẫn HS tìm hiểu

kiếm

tại nhà

bằng que

(HS có thể tìm hiểu trước

kem hoặc

tại nhà)

mì ý

Hoạt động 3: Giải quyết vấn đề Thời gian dự kiến

Nội dung dạy

Hoạt động của GV

Hoạt động của HS

- Dựa vào các tiêu chí của

- Cắn cứ vào các tiêu chí

sản phẩm đã nêu ở hoạt

đã đề ra, HS thảo luận

động 1 từ đó hướng dẫn

nhóm và đưa ra các giải

HS đưa ra đề xuất giải

pháp, giả thuyết để giải

pháp

quyết vấn đề

học

Tìm hiểu

Đề xuất

tại nhà

giải pháp

85

- Lập bảng nguyên liệu, xác định giá thành của từng nguyên liệu - Thiết kế bản vẽ cấu tạo - Xây dựng các sản phẩm - Tổ chức cuộc thi “Thử tài - Mang sản phẩm đã làm

25 phút

xây cầu”

ở nhà đến lớp để tham

- Quan sát, hướng dẫn,

gia cuộc thi

nhắc nhở HS khi thử

- Đo khối lượng của cây

nghiệm các sản phẩm

cầu - Tính trọng lượng tác

Thử

dụng vào bề mặt cầu ở

nghiệm

các trong từng lần thử nghiệm. - Phân tích các số liệu thu được trong các lần thử nghiệm - Rút ra kết luận

10 phút

5 phút (Hết tiết 2)

Báo cáo, thảo luận Nhận

- GV lần lượt kiểm tra

- Báo cáo kết quả

nhanh các báo cáo của các nhóm - GV đưa ra nhận xét, đánh - Ghi nhận kết quả

xét, đánh giá

- Tiếp tục chỉnh sửa và

giá

hoàn thiện

86

III.4.6. Phiếu học tập PHIẾU HỌC TẬP STT

Họ và tên thành viên

Vị trí trong

nhóm

nhóm

Nhiệm vụ được giao

Cầu là phương tiện nối liền hai địa điểm khác nhau khiến cho việc di chuyển trở nên dễ dàng hơn. Những cây cầu tốt nhất sẽ giúp giải quyết vấn đề lưu thông hiệu quả và thường có nhiều nét mới về kiến trúc. Chúng tạo ra sự liên kết thúc đẩy phát triển cơ sở hạ tầng ở hai bên cầu, nâng cao mọi hoạt động giao thương trong khu vực. Với vai trò của kiến trúc sư là đảm bảo rằng thiết kế những cây cầu có thể đáp ứng yêu cầu thực tế của chúng là an toàn với lượng tải trọng cho phép

87

trong những hình dạng đầy sự sáng tạo. Cùng nhau tham gia vào cuộc thi “Trổ tài xây cầu” để xem cây cầu của đội nào có thể chịu đựng nhiều khối lượng hơn nhé !!! Bước 1: Tìm hiểu vấn đề cần nghiên cứu - Vấn đề cần nghiên cứu của trò chơi Bungee Jump là gì?: .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. - Tiêu chí của sản phẩm: .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Bước 2: Tìm hiểu kiến thức Nghiên cứu các tài liệu và trả lời các câu hỏi sau: Câu 1: Có những loại cầu nào ? Nêu cấu tạo của từng loại cầu .................................................................................................................................. ..................................................................................................................................

88

.................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Câu 2: Tải trọng của cầu là gì ? Có những loại tải trọng nào ? .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Câu 3: Trọng lực và lực căng ảnh hưởng đến việc xây dựng cầu như thế nào ? .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. ..................................................................................................................................

89

.................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Bước 3: Đưa ra giả thuyết, giải pháp giải quyết vấn đề Theo các em, làm thế nào để xây dựng một cây cầu bền vững ? .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Bước 4: Thiết kế, chế tạo sản phẩm - Vẽ bản thiết kế cấu tạo sản phẩm

90

- Nguyên vật liệu sử dụng Tên vật liệu

Số lượng

Giá thành

Tổng tiền

(VNĐ)

TỔNG CHI PHÍ - Mô tả các bước chế tạo sản phẩm: .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Bước 5: Thử nghiệm và thu thập số liệu - Khối lượng của cây cầu:………………………………………………………………

91

- Ghi lại những số liệu về trọng lượng mà tải tác dụng lên cầu sau mỗi lần thực nghiệm và mô tả hình dáng cây cầu lúc đó Lần

Trọng lượng (N)

Hình dạng cây cầu

1 2 3 4 5 6 …

Bước 6: Đánh giá và cải tiến sản phẩm - Lập bảng tiêu chí đánh giá sản phẩm và tự đánh giá sản phẩm - So sánh các sản phẩm giữa các nhóm và đưa ra những cải tiến cho sản phẩm của nhóm mình III.5. Kế hoạch dạy học chủ đề “Đồ chơi treo nôi” III.5.1. Đối tượng học sinh -

Học sinh lớp 10

-

Lứa tuổi từ 14-16 tuổi

-

Số lượng: 30 đến 40 HS

III.5.2. Thời lượng tổ chức dạy học -

1 tiết học

92

III.5.3. Địa điểm -

Lớp học

III.5.4. Chuẩn bị của GV và HS -

GV: Chuẩn bị 8 đến 12 bộ dụng cụ bao gồm: que gỗ, dây, bìa , xốp, súng bắn keo, keo nến, kéo,…; Tài liệu hướng dẫn; Máy chiếu, laptop, loa; Phiếu học tập

-

HS: Tìm hiểu và chuẩn bị ôn tập trước kiến thức liên quan đến quy tắc hợp lực song song cùng chiều

III.5.5. Các hoạt động dạy học Hoạt động 1: Tìm hiểu thực tiễn, phát hiện vấn đề Thời gian dự kiến

Nội dung dạy học

Hoạt động của GV

- Yêu cầu học sinh tìm

Hoạt động của HS

- Tìm hiểu và hoàn thành

hiểu trước những kiến thức phiếu học tập Cuối tiết trước

Dặn dò

về quy tắc hợp lực song song cùng chiều, hoàn thành trước bước 2 của phiếu học tập

Chuyển 5 phút

- Giới thiệu về chủ đề, bối

giao nhiệm cảnh thực tiễn của chủ đề vụ

- Đặt vấn đề

- Nghe, đọc tình huống của chủ đề và đưa ra vấn đề cần giải quyết

93

- Nêu rõ các nhiệm vụ của chủ đề: + Tìm hiểu về kiến thức Vật lý liên quan + Thiết kế và chế tạo sản phẩm: Một món đồ chơi có thể treo trên tường - Giúp HS xác định các câu hỏi định hướng - Giúp HS xác định các tiêu chí của sản phẩm - Định hướng các hoạt động tiếp theo của HS

Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền Thời gian

Nội dung

dự kiến

dạy học

15 phút

Báo cáo, thảo luận

Hoạt động của GV

Hoạt động của HS

- Tổ chức cho 2 đến 4

- Báo cáo, nêu nhận xét,

nhóm HS bất kỳ lên báo

thảo luận với các nhóm

cáo về những kiến thức về

về những gì mình tìm

quy tắc tổng hợp lực đã tìm hiểu được hiểu trước ở nhà

94

- Yêu cầu các nhóm còn lại đưa ra nhận xét, bổ sung nếu còn thiếu

5 phút

- GV nhận xét, đánh giá

- Ghi chép những kiến

phần báo cáo của HS

thức cần nhớ

Nhận xét, - Tóm tắt lại những kiến

- Vạch ra kế hoạch để

đánh giá

giải quyết vấn đề

thức cần nhớ - Làm rõ vấn đề cần giải quyết

Hoạt động 3: Giải quyết vấn đề Thời gian

Nội dung

dự kiến

dạy học

10 phút

Thử

Hoạt động của GV

Hoạt động của HS

- Quan sát, hướng dẫn,

- Lập bảng nguyên liệu,

nhắc nhở HS khi chế tạo

xác định giá thành của

các sản phẩm

từng nguyên liệu

nghiệm

- Thiết kế bản vẽ cấu tạo - Xây dựng các sản phẩm - Rút ra kết luận

5 phút

5 phút

Báo cáo, thảo luận

- GV lần lượt kiểm tra

- Báo cáo kết quả

nhanh các báo cáo của các nhóm

Nhận xét, - GV đưa ra nhận xét, đánh - Ghi nhận kết quả đánh giá

giá

95

- Tiếp tục chỉnh sửa và hoàn thiện

III.5.6. Phiếu học tập PHIẾU HỌC TẬP STT

Họ và tên thành viên

Vị trí trong

nhóm

nhóm

Nhiệm vụ được giao

Các loại đồ chơi treo nôi vừa có những kiểu thiết kế đa dạng, sáng tạo mà còn giúp các em bé rèn luyện những kỹ năng nhất định. Các em bé khi mới chào đời đều nhận thức được thế giới xung quanh thông qua hình ảnh, màu sắc và âm thanh nhận được xung quanh mình. Không những thế cũng có những loại đồ chơi treo nôi giúp chúng ta trang trí căn phòng, tạo ra một không gian sống đầy rực rỡ.

96

Bước 1: Tìm hiểu vấn đề cần nghiên cứu - Vấn đề cần nghiên cứu khi chế tạo đồ chơi treo nôi là gì ? .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. - Tiêu chí của sản phẩm: .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Bước 2: Tìm hiểu kiến thức Hãy tìm hiểu trong sách giáo khoa và các nguồn tài liệu khác để hoàn thành các câu hỏi sau: Câu 1: Nêu quy tắc tổng hợp hai lực song song cùng chiều .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. ..................................................................................................................................

97

.................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Câu 2: Nêu cách để xác định trọng tâm của một vật có hình dạng bất kỳ .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Câu 3: Nêu đặc điểm của hệ ba lực song song cân bằng .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Câu 4: Lực mà ta cần chú ý khi cân bằng hai vật nặng là lực nào ? Điều gì xảy ra khi hai vật ở hai bên không cân bằng ? .................................................................................................................................. ..................................................................................................................................

98

.................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Bước 3: Đưa ra giả thuyết, giải pháp giải quyết vấn đề Theo các em, làm thế nào để treo nhiều đồ vật lên đồ chơi treo nôi mà chúng vẫn có thể cân bằng với nhau được ? .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Bước 4: Thiết kế, chế tạo sản phẩm - Vẽ bản thiết kế cấu tạo sản phẩm

99

- Nguyên vật liệu sử dụng Tên vật liệu

Số lượng

Giá thành

Tổng tiền

(VNĐ)

TỔNG CHI PHÍ - Mô tả các bước chế tạo sản phẩm: .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Bước 5: Chạy sản phẩm và thu thập số liệu - Ghi lại những số liệu cần thiết, những thay đổi sau khi hoàn thành sản phẩm (nêu lý do)

100

.................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Bước 6: Đánh giá và cải tiến sản phẩm - Lập bảng tiêu chí đánh giá sản phẩm và tự đánh giá sản phẩm - So sánh các sản phẩm giữa các nhóm và đưa ra những cải tiến cho sản phẩm của nhóm mình III.6. Kế hoạch dạy học chủ đề “Con quay Spinner” III.6.1. Đối tượng học sinh -

Học sinh lớp 10

-

Lứa tuổi từ 14-16 tuổi

-

Số lượng: 30 đến 40 HS

III.6.2. Thời lượng tổ chức dạy học -

3 tiết

III.6.3. Địa điểm -

Lớp học

III.6.4. Chuẩn bị của GV và HS

101

-

GV: 10 đến 20 bộ dụng cụ bao gồm: bìa, que gỗ, que kem, đinh ghim, đồng xu, keo nến, súng bắn keo, băng dính, kéo; Tài liệu hướng dẫn; Máy chiếu, laptop, loa; Phiếu học tập

-

HS: Tìm hiểu những kiến thức liên quan đến momen lực, ngẫu lực, tác dụng quay của ngẫu lực

III.6.5. Các hoạt động dạy học Hoạt động 1: Tìm hiểu thực tiễn, phát hiện vấn đề Thời gian dự kiến

Nội dung dạy học

Hoạt động của GV - Giới thiệu về chủ đề, bối

- Nghe, đọc tình huống

cảnh thực tiễn của chủ đề

của chủ đề và đưa ra vấn

- Đặt vấn đề

đề cần giải quyết

- Nêu rõ các nhiệm vụ của chủ đề: Chuyển 5 phút

giao nhiệm vụ

Hoạt động của HS

+ Tìm hiểu về kiến thức Vật lý liên quan + Tìm hiểu về mối quan hệ giữa khối lượng và chuyển động quay của vật + Thiết kế và chế tạo sản phẩm: Con quay Spinner với nhiều hình dáng khác nhau

102

10 phút

Tìm tòi,

- Đặt câu hỏi về vấn đề cốt

- Hoạt động nhóm, thảo

lõi của chủ đề: “Điều gì

luận để trả lời câu hỏi

khiến con quay Spinner có

- Nêu những hiểu biết về

thể quay được lâu hơn

con quay Spinner

những con quay bình

- Xác định kiến thức liên

thường khác?”

quan đến vấn đề

nghiên cứu - Hướng dẫn HS chia nhóm, mỗi nhóm từ 3 đến 4 người - Hướng dẫn HS xác định kiến thức Vật lý có trong chủ đề

10 phút

Báo cáo, thảo luận

- Tổ chức từ 3 đến 4 nhóm

- Báo cáo, nêu nhận xét,

HS báo cáo, yêu cầu các

thảo luận với các nhóm

nhóm còn lại nhận xét,

về những gì mình tìm

thảo luận về vấn đề cần

hiểu được

giải quyết

5 phút

- Đánh giá các nhóm

- Xác định vấn đề cần

- Giúp HS xác định lại vấn

giải quyết

đề cần giải quyết

- Nêu các câu hỏi định

Nhận xét

- Giúp HS xác định các câu hướng

đánh giá

hỏi định hướng

- Xác định các tiêu chí

- Giúp HS xác định các

của sản phẩm

tiêu chí của sản phẩm

- Lên kế hoạch cho các hoạt động tiếp theo

103

- Định hướng các hoạt động tiếp theo của HS

Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền Thời gian dự kiến

15 phút

Nội dung dạy

Hoạt động của GV

Hoạt động của HS

học - Hướng dẫn, hỗ trợ HS

- Tìm hiểu tài liệu, thảo

thảo luận nhóm

luận nhóm

Học kiến - Hướng dẫn, hỗ trợ HS

(Hết tiết 1) thức mới hoàn thành phiếu học tập

(HS có thể tìm hiểu thêm tại nhà) - Hoàn thành các câu hỏi trong phiếu học tập

Tìm hiểu - Đưa ra các tài liệu, video 10 phút

về con quay Spinner

30 phút

Báo cáo, thảo luận

- Tìm hiểu về con quay

liên quan đến trò chơi

(HS có thể tìm hiểu trước

- Hướng dẫn HS tìm hiểu

tại nhà)

về trò chơi - Tổ chức cho 4 đến 5

- Báo cáo, nêu nhận xét,

nhóm HS bất kỳ lên báo

thảo luận với các nhóm

cáo về những nội dung

về những gì mình tìm

chính của những kiến thức

hiểu được

có trong chủ đề

104

- Yêu cầu các nhóm còn lại đưa ra nhận xét, bổ sung nếu còn thiếu

5 phút (Hết tiết 2)

Nhận xét, đánh giá

- GV nhận xét, đánh giá

- Ghi chép những kiến

phần báo cáo của HS

thức cần nhớ

- Tóm tắt lại những kiến

- Vạch ra kế hoạch để

thức cần nhớ

giải quyết vấn đề

- Làm rõ vấn đề cần giải quyết

Hoạt động 3: Giải quyết vấn đề Thời gian dự kiến

5 phút

Nội dung dạy

Hoạt động của GV

Hoạt động của HS

- Trình bày lại các tiêu chí

- Cắn cứ vào các tiêu chí

của sản phẩm đã nêu ở

đã đề ra, HS thảo luận

hoạt động 1 từ đó hướng

nhóm và đưa ra các giải

học

Đề xuất

giải pháp dẫn HS đưa ra đề xuất giải pháp để chế tạo con quay

pháp, giả thuyết để giải quyết vấn đề

có thể quay lâu nhất

25 phút

Thử nghiệm

- Quan sát, hướng dẫn,

- Lập bảng nguyên liệu,

nhắc nhở HS khi chế tạo

xác định giá thành của

các sản phẩm

từng nguyên liệu - Thiết kế bản vẽ cấu tạo

105

- Yêu cầu mỗi nhóm chế

- Xây dựng các sản phẩm

tạo ít nhất 2 sản phẩm có

và chạy thử nghiệm

hình dạng khác nhau, cách

- Phân tích các số liệu

phân bố khối lượng trên

thu được trong các lần

con quay khác nhau.

thử nghiệm

(HD HS rằng có thể thay

- Rút ra kết luận

đổi cách phân bố khối lượng trên con quay sao cho tối ưu nhất) - Cho các nhóm so tài với nhau xem nhóm nào có con quay có thể quay lâu nhất

10 phút

Báo cáo, thảo luận

- GV lần lượt kiểm tra

- Báo cáo kết quả

nhanh các báo cáo của các nhóm - GV đưa ra nhận xét, đánh - Ghi nhận kết quả

5 phút (Hết tiết 3)

Nhận xét, đánh giá

giá

- Tiếp tục chỉnh sửa và

- GV giải thích vì sao có

hoàn thiện

những con quay có thể quay rất lâu

106

III.6.6. Phiếu học tập PHIẾU HỌC TẬP STT

Họ và tên thành viên

Vị trí trong

nhóm

nhóm

Nhiệm vụ được giao

Con quay Spinner hay Fidget Spinner là một dạng đồ chơi nhỏ quay bằng tay có thể mang theo hằng ngày và quay được lâu hơn so với con quay bình thường. Loại đồ chơi này có thể giúp giảm stress, tập trung và loại bỏ các thói quen xấu như cắn móng tay, rung đùi,… Hãy cùng nhau tìm hiểu và chế tạo cho mình hai con quay Spinner có hình dạng khác nhau và thử xem con quay nào có thể quay lâu nhất nhé.

Bước 1: Tìm hiểu vấn đề cần nghiên cứu - Vấn đề cần nghiên cứu của trò chơi Bungee Jump là gì?:

107

.................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. - Tiêu chí của sản phẩm: .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Bước 2: Tìm hiểu kiến thức Hãy tìm hiểu trong sách giáo khoa và các nguồn tài liệu khác để hoàn thành các câu hỏi sau: Câu 1: Ngẫu lực là gì ? Nêu một số ví dụ về ngẫu lực .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. ..................................................................................................................................

108

.................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Câu 2: Nêu tác dụng của ngẫu lực đối với vật không có trục quay cố định .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Câu 3: Nêu tác dụng của ngẫu lực đối với vật có trục quay cố định .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Câu 4: Momen lực là gì ? .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. ..................................................................................................................................

109

.................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Câu 5: Lực hướng tâm, lực li tâm là gì ? .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Câu 6: Hiện tượng tăng, giảm, mất trọng lượng là gì ? Việc tăng, giảm hoặc mất trọng lượng ảnh hướng thế nào đến chuyển động quay của vật .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Bước 3: Đưa ra giả thuyết, giải pháp giải quyết vấn đề - Theo các em, hình dạng con quay nào có thể quay được lâu nhất .................................................................................................................................. ..................................................................................................................................

110

.................................................................................................................................. ..................................................................................................................................

- Theo các em, phân bố khối lượng trên con quay như thế nào để con quay quay được lâu nhất .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Bước 4: Thiết kế, chế tạo sản phẩm - Vẽ bản thiết kế cấu tạo sản phẩm I và II

111

- Nguyên vật liệu sử dụng Tên vật liệu

Số lượng

Giá thành

Tổng tiền

(VNĐ)

TỔNG CHI PHÍ - Mô tả các bước chế tạo sản phẩm I và II: .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. - Mô tả hoạt động của việc chạy thử sản phẩm I .................................................................................................................................. ..................................................................................................................................

112

.................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. - Mô tả hoạt động của việc chạy thử sản phẩm II .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Bước 5: Chạy sản phẩm và thu thập số liệu - Ghi lại những số liệu cần thiết, những thay đổi trong những lần chạy (nêu lý do) .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. Bước 6: Đánh giá và cải tiến sản phẩm - Lập bảng tiêu chí đánh giá sản phẩm và tự đánh giá sản phẩm

113

- So sánh các sản phẩm giữa các nhóm và đưa ra những cải tiến cho sản phẩm của nhóm.

114

KẾT LUẬN CHƯƠNG III Ở chương III là các kế hoạch dạy học, phiếu học tập tương ứng với những chủ đề đã xây dựng ở chương II. Các kế hoạch dạy học cần dự đoán trước những tình huống có thể xảy ra tại lớp học nhằm đảo bảo tiến độ của bài dạy cũng như là sự an toàn khi học sinh thực hành. Cần chú trọng hơn vai trò của học sinh trong việc tự tìm tòi kiến thức thay vì hình thức dạy học một chiều từ thầy cô. Giáo viên chỉ đóng vai trò là người hướng dẫn, định hướng, nhận xét, đánh giá và tổng kết lại những kiến thức có trong bài học.

115

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 1. Kết luận Khóa luận đã thực hiện đúng mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu đã đề ra là: - Xây dựng được cơ sở lý luận của việc tổ chức dạy học chủ đề STEM nói chung và trong dạy học chủ đề “Động lực học” Vật lý 10 chương trình giáo dục phổ thông mới nói riêng. - Xây dựng chủ đề STEM trong dạy học chủ đề “Động lực học” Vật lý 10 chương trình giáo dục phổ thông mới. - Xây dựng kế hoạch dạy học chủ đề “Động lực học” Vật lý 10 chương trình giáo dục phổ thông mới. 2. Khuyến nghị Để việc triển khai dạy học theo định hướng giáo dục STEM trong nhà trường phổ thông nói chung và trong dạy học môn Vật lý nói riêng đạt hiệu quả cần có sự đầu tư và chỉ đạo mang tính đồng bộ, củ thể là: - Tăng cường hơn nữa về tuyên truyền để nâng cao nhận thức của mọi tầng lớp về xu thế giáo dục mang tính tất yếu hiện nay trên thế giới – giáo dục STEM. Đặc biệt hơn trong bối cảnh Việt Nam vừa mới công bố chương trình giáo dục phổ thông mới đặc biệt chú trọng phát triển năng lực học sinh - Phát triển mối quan hệ hợp tác giữa các nhà trường với các tổ chức liên quan đến STEM - Đầu tư cơ sở vật chất xây dựng phòng học bộ môn theo định hướng STEM - Đào tạo giáo viên có thể giảng dạy các chủ đề STEM một cách hiệu quả

116

TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Bộ Giáo dục và Đào tạo (2018), Chương trình giáo dục phổ thông mới. 2. Bộ Giáo dục và Đào tạo (2019), Giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông 3. Bộ Giáo dục và Đào tạo (2017), Sách giáo khoa Vật lí 10, tái bản lần thứ mười ba, NXB Giáo dục Việt Nam. 4. Bộ Giáo dục và Đào tạo (2020), Tài liệu hướng dẫn giáo dục STEM. 5. Nguyễn Thanh Nga (2018), Dạy học chủ đề STEM cho học sinh trung học cơ sở và trung học phổ thông. NXB Đại học Sư phạm TP. Hồ Chí Minh. 6. Nguyễn Thanh Nga (2018), Thiết kế và tổ chức chủ đề STEM cho học sinh trung học cơ sở và trung học phổ thông. NXB Đại học Sư phạm TP. Hồ Chí Minh.

117

TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN CHỦ ĐỀ STEM “XÂY CẦU” I.

Cầu đường

“Cầu đường là mạch máu của một nước” - là lời Chủ tịch Hồ Chí Minh trong bài: “Công tác cầu đường”, đăng trên Báo Nhân dân, số 119, từ ngày 21 đến 25 tháng 6 năm 1953. Đây là thời kỳ mà cuộc kháng chiến chống thực dân Pháp của nhân dân ta do Đảng lãnh đạo bước vào giai đoạn quyết định, quan trọng, rất cần phải huy động nguồn nhân vật lực lớn cho chiến dịch. Lời Bác Hồ dạy, có ý nghĩa thiết thực, khẳng định vai trò hết sức quan trọng của hệ thống cầu đường, của giao thông vận tải; được Bác ví như mạch máu của một đất nước, của một quốc gia dân tộc. Trên thực tế, nếu cầu đường mà tốt thì nó tạo thuận lợi cho phát triển kinh tế, vận chuyển hàng hóa, bảo đảm cho thắng lợi của kháng chiến và kiến quốc. Thực hiện lời dạy của Bác, ngành giao thông vận tải đã không quản khó khăn, gian khổ, ngày đêm hăng say lao động làm cầu, mở đường đảm bảo cho hệ thống giao thông thông suốt, phục vụ đắc lực công cuộc kháng chiến giành độc lập dân tộc và phát triển kinh tế - xã hội của đất nước. Những cây cầu tốt nhất sẽ giúp giải quyết vấn đề lưu thông hiệu quả và thường có nhiều nét mới về kiến trúc. Chúng tạo ra sự liên kết thúc đẩy phát triển cơ sở hạ tầng ở hai bên cầu, nâng cao mọi hoạt động giao thương trong khu vực. Theo một cuộc khảo sát về các cây cầu mới xây dựng gần đây cho thấy những cây cầu được thiết kế thông minh đã mang lại “sức sống” cho nhiều thành phố hoặc khu vực, tạo sự khác biệt cho cuộc sống người dân trong vùng. II.

Kiến thức có trong chủ đề

1. Lực hấp dẫn – Trọng lực

118

- Định luật vạn vật hấp dẫn: Lực hấp dẫn giữa hai vật có độ lớn tỉ lệ thuận với tích hai khối lượng của chúng và tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách giữa chúng. 𝑭𝒉𝒅 = 𝑮

𝒎𝟏 𝒎𝟐 𝒓𝟐

.

- Trọng lực là trường hợp riêng của lực hấp dẫn. Trọng lực mà Trái Đất tác dụng lên vật chính là lực hấp dẫn của Trái Đất tác dụng lên vật. Trọng lực đặt vào một điểm đặc biệt của vật gọi là trọng tâm của vật 2. Tổng hợp và phân tích lực - Tổng hợp lực là thay thế nhiều lực tác dụng đồng thời vào một vật bằng một lực có tác dụng giống hệt như tác dụng của toàn bộ các lực ấy. - Quy tắc tổng hợp lực: Hợp lực của hai lực đồng quy được biểu diễn bằng đường chéo của hình bình hành mà hai cạnh là những véc tơ biểu diễn của hai lực thành phần. - Phân tích lực là thay thế một lực bằng hai hay nhiều lực tác dụng đồng thời và gây ra hiệu quả giống hệt lực ấy. 3. Các loại cầu đường thường thấy - Cầu dầm: Cầu dầm là loại cầu đơn giản, dễ nhất trong việc xây dựng. Mặt cầu bằng phẳng, được nối dài, thường luôn có phương nằm ngang, cùng độ cao kéo dài sang bên đầu kia. Chân cầu được đúc bê tông cứng, dầm vào đất, đáy sông. Cầu dầm thường được làm bằng bê tông cốt thép như các loại cầu khác, hoặc làm bằng gỗ, tre nứa,... Cầu thường sử dụng nhiều chân cầu để chống đỡ. Những cây cầu to có khả năng cho phép nhiều loại phương tiện lớn như xe tải, xe công ten nơ chạy qua, cầu còn dùng cho đường sắt. Loại cầu này thường được sử dụng cho nhiều mục đích, làm cầu vượt cạn hoặc cầu cạn nối dài, cầu bắc qua sông lớn.

119

- Cầu giàn: Cầu giàn là loại cầu được xây dựng với giàn nhịp bằng khung xương sắt, thép được nối dài. Cầu giàn thường được dùng cho đường ray tàu hỏa hơn là đường bộ. - Cầu dây văng: Cầu dây văng là một loại cầu bao gồm một hoặc nhiều trụ (thường được gọi là tháp), với dây cáp neo chịu đỡ toàn bộ hệ mặt cầu và các dầm cầu. 4. Cấu tạo của cầu đường - Kết cấu nhịp: Kết cấu nhịp cầu bao gồm: mặt cầu (gồm có bản mặt bằng bêtông cốt thép hoặc thép hoặc gỗ, các lớp phủ như lớp chống nước,…) dầm dọc và dầm ngang, kết cấu nhịp chịu tác dụng của tải trọng bản thân cầu gọi là tĩnh tải, cùng với tải trọng người, xe trên cầu gọi là hoạt tải, ngoài ra còn có tác dụng của gió, của động đất (trường hợp đặc biệt), toàn bộ tải trọng này được truyền xuống đất qua hệ thống mố trụ cầu. - Mố trụ cầu: Mố trụ cầu là bộ phận dùng để đỡ kết cấu nhịp bên trên, tiếp nhận toàn bộ tải trọng và truyền xuống đất. - Mố cầu: Bộ phận ở hai đầu cầu và nối tiếp giữa cầu với đường gọi là mố cầu. Mố cầu ở cuối cầu và tạo thành cấu trúc chuyển tiếp từ đường tới mặt cầu. Nó tiếp nhận một phần tải trọng của kết cấu nhịp truyền xuống và chịu tác dụng của đất đắp sau mố (đường tiếp nối vào cầu). - Trụ cầu: Bộ phận giữa hai mố cầu để cho kết cấu nhịp tựa lên gọi là trụ cầu. Do nhiều yêu cầu về kinh tế kĩ thuật chiều dài kết cấu nhịp không thể quá dài. Để vượt được khoảng cách lớn yêu cầu phải có bộ phận chống đỡ trung gian đó là trụ cầu. Trụ cầu truyền tải từ kết cấu nhịp xuống móng công trình. Đối với loại cầu dây văng hoặc cầu treo thì trụ cầu thường được làm cao lên để treo các dây chịu lực, gọi là trụ tháp. - Móng cầu: Móng cầu là bộ phận bên dưới cùng của một cây cầu, móng có tác dụng truyền và phân bố toàn bộ tải trọng xuống nền đất sao cho toàn bộ

120

kết cấu đứng vững trên đất mà không bị phá hoại do nền đất bị vượt quá sức chịu tải. - Gối cầu: Gối cầu là bộ phận trung gian giữa kết cấu nhịp và mố trụ cầu. Gối cầu làm trung gian chịu tải trọng của kết cấu nhịp truyền xuống mố trụ. Đồng thời gối cầu giúp cho kết cấu làm việc giống như mô hình tính toán, giúp kết cấu nhịp dịch chuyển, co giãn ít bị cản trở. Các loại gối cầu rất đa dạng nhưng chia ra hai loại là gối cố định và gối di động, gối có thể cứng (thép) hoặc đàn hồi (gối cao su, cao su bản thép). III.

Chế tạo sản phẩm

1. Mục đích chế tạo - Chế tạo một cây cầu bền chắc có thể chịu được trọng lượng lớn 2. Hướng dẫn chế tạo - Chuẩn bị vật liệu - Xây dựng kết cấu nhịp cho cây cầu (Tùy vào những thiết kế khác nhau) - Xây dựng nền cây cầu - Xây dựng mái cây cầu - Lắp ghép các bộ phận với nhau 3. Thử sản phẩm - Buộc vào chính giữa cây cầu một thiết bị dùng để treo vật nặng - Đo khối lượng của cây cầu - Treo vật nặng lên cây cầu - Tăng dần trọng lượng của cây cầu cho đến khi cầu gãy - Ghi lại các số liệu sau mỗi lần tăng trọng lượng và hình dáng của cây cầu khi đó IV.

Kết quả và khuyến nghị

121

Kết quả: Cây cầu chịu được một lượng tải trọng gấp 7 lần khối lượng của chính nó, do vật nặng có hạn nên cầu khi chịu được với khối lượng gấp 7 lần khối lượng của cầu thì cầu vẫn chưa thể gãy Khuyến nghị: - Nên chuẩn bị dụng cụ treo vật nặng có thể dễ dàng gắn lên cầu với bất kì hình dáng, thiết kế mà học sinh có thể sáng tạo ra - Chuẩn bị một lượng lớn vật nặng để có thể thử nghiệm cho đến khi cầu gãy - Giúp học sinh đưa ra kết luận cũng như những phương án cải tiến, tối ưu hóa sản phẩm V.

Một số hình ảnh minh họa

122