BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA VẬT LÝ
Phạm Hoàng My
TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC
CHƯƠNG “CÂN BẰNG VÀ CHUYỂN ĐỘNG CỦA
VẬT RẮN” – VẬT LÍ 10
THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM
KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH
Phạm Hoàng My
TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC
CHƯƠNG “CÂN BẰNG VÀ CHUYỂN ĐỘNG CỦA
VẬT RẮN” – VẬT LÍ 10
THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM
Chuyên ngành: Sư phạm Vật lí
KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. PHÙNG VIỆT HẢI
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2020
i
LỜI CẢM ƠN
Cho phép tôi được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc của mình đến:
- Quý thầy, cô giảng viên khoa Vật lí trường Đại học Sư phạm Thành phố Hồ Chí
Minh đã dạy dỗ, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm, sự nhiệt huyết với nghề cho tôi và
các bạn sinh viên khác trong suốt quá trình học tập tại trường.
- Thầy TS. Phùng Việt Hải- giảng viên đã hướng dẫn, hỗ trợ, dìu dắt tôi thực hiện
khóa luận. Mặc dù có những khó khăn về khoảng cách địa lí, nhưng với kinh nghiệm, sự
nhiệt huyết cùng lòng yêu nghề của mình, thầy đã truyền đạt tận tình các kiến thức
chuyên môn và cho tôi những lời khuyên quý báu. Những góp ý của thầy thực sự giúp
ích rất nhiều để tôi có thể hoàn thành được khoá luận tốt nghiệp của mình.
- Thầy TS. Nguyễn Thanh Nga – giảng viên khoa Vật lí trường Đại học Sư phạm
Thành phố Hồ Chí Minh – người đã nhiệt tình hỗ trợ, động viên và cho tôi nhiều lời
khuyên hữu ích để tôi có thể hoàn thành khóa luận tốt nghiệp của mình.
- Thầy ThS. Hoàng Phước Muội - Giáo viên môn Vật lí trường THCS - THPT Hoa
Sen đã giúp em thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính khả thi của khoá luận.
- Ban giám hiệu trường THCS - THPT Hoa Sen (quận 9), quý thầy cô tổ Vật lí, và
các em học sinh lớp 10C8 đã tạo điều kiện và giúp đỡ tôi thực nghiệm sư phạm tại trường,
làm cơ sở để hoàn thành tốt khoá luận tốt nghiệp.
- Cuối cùng, tôi xin gửi lời cám ơn của mình đến gia đình, bạn bè đã luôn sát cánh,
giúp đỡ, động viên tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành khoá luận tốt nghiệp
này.
Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 09 tháng 07 năm 2020
Sinh viên
Phạm Hoàng My
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
ii
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
i
MỤC LỤC
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC SƠ ĐỒ
DANH MỤC HÌNH ẢNH
MỞ ĐẦU
1 Lý do chọn đề tài ......................................................................................... 1
2 Mục đích của đề tài ..................................................................................... 2
3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................................ 2
a. Đối tượng nghiên cứu............................................................................... 2
b. Phạm vi nghiên cứu .................................................................................. 2
4 Giả thuyết khoa học ..................................................................................... 3
5 Nhiệm vụ nghiên cứu .................................................................................. 3
Phương pháp nghiên cứu ............................................................................. 3 6
Cấu trúc khóa luận....................................................................................... 4 7
CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC
STEM .......................................................................................................................... 5
Khái niệm STEM ............................................................................. 5
Giáo dục STEM ............................................................................... 5
Mục tiêu giáo dục STEM ................................................................. 7
Chủ đề STEM .................................................................................. 7
Quy trình dạy học theo định hướng giáo dục STEM ........................13
1.1 Dạy học theo định hướng giáo dục STEM ............................................ 5
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
ii
Khái niệm năng lực ........................................................................ 19
Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo .......................... 19
Yêu cầu cần đạt về năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo ............. 20
1.2 Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo ............................................... 19
TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG CÂN BẰNG
VÀ CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN- VẬT LÍ 10 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC
STEM. ....................................................................................................................... 23
2.1 Phân tích nội dung chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn- Vật lí
Vị trí chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” ................... 23
Phân tích cấu trúc của chương ........................................................ 23
Mục tiêu của chương ...................................................................... 26
10” 23
Mô tả chủ đề .................................................................................. 27
Các vấn đề cần giải quyết trong chủ đề........................................... 27
Các kiến thức thuộc lĩnh vực STEM trong chủ đề .......................... 28
Mục tiêu chủ đề .............................................................................. 28
Chuẩn bị của giáo viên ................................................................... 29
Tiến trình dạy học tổng thể ............................................................. 44
Tiến trình dạy học chi tiết ............................................................... 48
Tiêu chí đánh giá trong dạy học chủ đề Mô hình cần cẩu tháp ........ 68
2.2 Xây dựng chủ đề “Mô hình cần cẩu tháp” ........................................... 27
THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ........................................................... 79
3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm .......................................................... 79
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
iii
3.2 Đối tượng thực nghiệm sư phạm ..........................................................79
3.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm .....................................................79
Thuận lợi ........................................................................................79
Khó khăn ........................................................................................80
3.4 Thuận lợi và khó khăn trong quá trình thực nghiệm sư phạm ...............79
3.5 Kế hoạch thực nghiệm sư phạm ...........................................................80
3.6 Diễn biến thực nghiệm và đánh giá định tính năng lực giải quyết vấn đề
và sáng tạo 81
3.7 Đánh giá định lượng năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo. ............. 101
Đánh giá tính phù hợp thực tế dạy học với thời lượng dự kiến ...... 103
Đánh giá mức độ đạt được mục tiêu của học sinh .......................... 104
Đánh giá sự hứng thú của học sinh với chủ đề............................... 105
3.8 Đánh giá tổng quan ............................................................................ 103
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................ 109
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
iv
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
Kí hiệu Chú giải
Giáo viên GV
Học sinh HS
Năng lực NL
Giải quyết vấn đề và sáng tạo GQVĐVST
STEM
Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật), Mathematics (Toán học)
Kiến thức, kĩ năng KTKN
Tự chủ tự học TCTH
Thẩm mĩ TM
Phẩm chất PC
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
v
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Tiến trình dạy học STEM theo quy trình thiết kế kĩ thuật ______________ 16
Bảng 1.2. : Yêu cần cần đạt về năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo đối với cấp trung
học phổ thông ________________________________________________________ 20
Bảng 2.1: Cấu trúc chương Cân bằng và chuyển động của vật rắn- ______________ 23
Bảng 2.2: Các kiến thức thuộc lĩnh vực STEM trong chủ đề Mô hình cần cẩu tháp __ 28
Bảng 2.3. Dụng cụ, học liệu GV cần chuẩn bị _______________________________ 30
Bảng 2.4: Bảng vật liệu giáo viên chuẩn bị và phát cho các nhóm _______________ 31
Bảng 2.5 Bảng dụng cụ giáo viên chuẩn bị và phát cho các nhóm _______________ 34
Bảng 2.6. Các bước gia công các chi tiết của mô hình cần cẩu tháp ______________ 36
Bảng 2.7. Các bước lắp ráp mô hình cần cẩu tháp ____________________________ 41
Bảng 2.8. Chuỗi hoạt động dạy học chủ đề Mô hình cần cẩu tháp _______________ 44
Bảng 2.9 Tiến trình dạy học Hoạt động 1 __________________________________ 48
Bảng 2.10. Tiến trình dạy học Hoạt động 2 _________________________________ 50
Bảng 2.11. Tiến trình dạy học Hoạt động 3 _________________________________ 65
Bảng 2.12. Tiến trình dạy học Hoạt động 4 _________________________________ 67
Bảng 2.13. Tiến trình dạy học Hoạt động 5 _________________________________ 67
Bảng 2.14. Tiêu chí đánh giá phương án thiết kế _____________________________ 68
Bảng 2.15. Bảng tiêu chí đánh giá sản phẩm ________________________________ 69
Bảng 2.16. Đánh giá NL GQVĐVST của HS khi học chủ đề Mô hình cần cẩu tháp _ 69
Bảng 3.1. Diễn biến thực nghiệm và đánh giá định tính NL GQVĐVST __________ 81
Bảng 3.2 Bảng đánh giá định lượng NL Giải quyêt vấn đề và sáng tạo khi dạy học chủ
đề Mô hình cần cẩu tháp tại lớp 10C8 ____________________________________ 101
Bảng 3.3. So sánh thời lượng dạy học dự kiến và thực tế _____________________ 103
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
vi
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Tiến trình khoa học trong giáo dục STEM .................................................. 14
Hình 1.2. Quy trình thiết kế kĩ thuật ........................................................................... 15
Hình 1.3. Tiến trình dạy học STEM theo quy trình thiết kế kĩ thuật ........................... 16
Hình 2.1. Mô hình cần cẩu tháp ................................................................................. 41
Hình 2.2 Thí nghiệm quy tắc momen lực ................................................................... 55
Hình 2.3: Thí nghiệm hợp lực song song cùng chiều .................................................. 62
Hình 3.1. Biểu đồ thể hiện sự hứng thú của HS với chủ đề ....................................... 106
Hình 3.2 Thí nghiệm quy tắc momen lực ..................................................................... 9
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
1
Mở đầu
1 Lý do chọn đề tài
Thế giới đang tiến tới cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4, đây là cuộc cách
mạng có xu hướng kết hợp các công nghệ với nhau, xóa mờ ranh giới giữa kĩ thuật số,
vật lí và sinh học. Là một nước đang trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa và
hội nhập quốc tế, Việt Nam phải đối mặt với những thách thức rất lớn để có thể bắt kịp
được xu thế phát triển của thế giới. Muốn như vậy, đòi hỏi Việt Nam phải có những thay
đổi cách mạng trong mọi lĩnh vực. Trong đó giáo dục đóng vai trò hết sức quan trọng,
nhiệm vụ của nền giáo dục là đào tạo ra những công dân đủ NL để đáp ứng các nhu cầu
của nền khoa học, công nghệ thời 4.0.
Theo Chỉ thị số 16/CT-TTg về việc tăng cường NL tiếp cận cuộc cách mạng công
nghiệp lần thứ tư, giáo dục Việt Nam hiện nay cần phải: “Thay đổi mạnh mẽ các chính
sách, nội dung, phương pháp giáo dục và dạy nghề nhằm tạo ra nguồn nhân lực có khả
năng tiếp nhận các xu thế công nghệ sản xuất mới, trong đó cần tập trung vào thúc đẩy
đào tạo về khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học (STEM), ngoại ngữ, tin học trong
chương trình giáo dục phổ thông”[1].Thông qua việc ban hành chỉ thị trên, giáo dục
STEM chính thức trở thành phương pháp được chú trọng trong đổi mới giáo dục và đào
tạo hiện nay.
Giáo dục STEM (Science: Khoa học, Technology: Công nghệ, Engineering: Kĩ
thuật và Math: Toán học) là quan điểm dạy học định hướng phát triển NL HS thuộc các
lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật, toán học. Các kiến thức ở bốn lĩnh vực trên được
tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau để HS giải quyết các vấn đề thực tiễn cụ thể.
Thông qua giáo dục STEM, HS sẽ được tiếp cận các kiến thức liên môn một cách sinh
động và gần gũi hơn, rèn luyện tư duy đa chiều, giải quyết các vấn đề dựa trên cơ sở
khoa học chặt chẽ và mang tính ứng dụng cao. Từ đó việc học sẽ trở nên thú vị, không
còn khô khan, tăng khả năng tiếp thu, tự học và giải quyết các vấn đề thực tiễn của HS.[2]
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
2
Trong chương trình Vật lí 10, chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” chứa
đựng nhiều kiến thức có tính ứng dụng cao trong thực tế, thậm chí là vô cùng gần gũi
với HS. Tuy nhiên, HS thường gặp khó khăn trong việc tiếp thu và vận dụng kiến thức
ở chương này. Do thời gian để chuẩn bị ôn thi cuối kì và lượng kiến thức trong chương
khá nhiều nên giáo viên gặp khó khăn trong việc tổ chức dạy kiến thức để đáp ứng các
yêu cầu của mục tiêu giáo dục, cũng như là tạo hứng thú và đảm bảo HS tiếp thu kiến
thức hiệu quả. Mặt khác, các kiến thức trong chương Cân bằng và chuyển động của vật
rắn dễ dàng quan sát trong thực tế, được ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống sinh hoạt,
trong kĩ thuật, trong y học, trong nghệ thuật xiếc, trong xây dựng … Chính vì lí do đó,
tôi chọn nghiên cứu đề tài: “Tổ chức dạy học một số kiến thức chương “Cân bằng và
chuyển động của vật rắn” – Vật lí 10 theo định hướng giáo dục STEM”.
2 Mục đích của đề tài
Thiết kế tiến trình dạy học một số kiến thức chương “Cân bằng và chuyển động
của vật rắn” – Vật lí 10 theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát triển NL GQVĐVST
của HS.
3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
a. Đối tượng nghiên cứu
- Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo của học sinh
- Cơ sở lí thuyết về giáo dục STEM.
- Cách thức tổ chức các kiến thức liên môn thuộc chương “Cân bằng và chuyển
động của vật rắn” - Vật lí 10 theo định hướng giáo dục STEM.
b. Phạm vi nghiên cứu
Chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” – Vật lí 10.
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
3
4 Giả thuyết khoa học
Nếu xây dựng và tổ chức dạy học một số kiến thức chương “Cân bằng và chuyển
động của vật rắn”- Vật lí 10 theo định hướng giáo dục STEM thì sẽ phát triển NL
GQVĐVST của HS.
5 Nhiệm vụ nghiên cứu
- Tìm hiểu cơ sở lý luận và thực tiễn về dạy học theo định hướng giáo dục STEM.
- Phân tích nội dung kiến thức chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” –
Vật lí 10.
- Xây dựng nội dung kiến thức, lựa chọn và sắp xếp các nội dung cho hợp lý, đảm
bảo tính khoa học của chủ đề.
- Xây dựng các tiêu chí đánh giá NL GQVĐVST của HS trong dạy học chương
Cân bằng và chuyển động của vật rắn – Vật lí 10 theo định hướng giáo dục STEM.
- Xây dựng tiến trình dạy học theo định hướng giáo dục STEM.
- Xây dựng mẫu phiếu học tập, phiếu theo dõi, thông tin bổ sung và các công cụ hỗ
trợ cho HS.
- Thực nghiệm sư phạm (TNSP).
- Đánh giá kết quả thực nghiệm.
6 Phương pháp nghiên cứu
a. Phương pháp nghiên cứu lý luận
- Nghiên cứu cơ sở lý luận về dạy học theo định hướng giáo dục STEM.
- Nghiên cứu các tài liệu về tâm lý học, lý luận dạy học phổ thông, lý luận dạy học
hiện đại, các văn kiện đại hội Đảng về đổi mới giáo dục, các bài báo, tạp chí có liên
quan…
- Nghiên cứu sách giáo khoa các bộ môn có liên quan, các tài liệu khoa học có liên
quan.
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
4
- Nghiên cứu việc ứng dụng các kiến thức chương “Cân bằng và chuyển động của
vật rắn” vào trong thực tế.
- Nghiên cứu các tài liệu liên quan đến việc tích hợp công nghệ, kĩ thuật hỗ trợ
nhằm phát huy hiệu quả tối đa của quá trình dạy học.
b. Phương pháp thực nghiệm sư phạm
- Tiến hành dạy thực nghiệm ở trường phổ thông theo quy trình, phương pháp và
tổ chức tiến trình dạy học đã đề xuất.
- Phân tích kết quả thu được trong quá trình thực nghiệm sư phạm từ đó rút ra kết
luận của đề tài.
- Phương tiện: Phiếu khảo sát, phiếu đánh giá, dụng cụ ghi chép, ghi hình.
c. Phương pháp thống kê toán học
Sử dụng các phương pháp thống kê, mô tả toán học để trình bày kết quả thực
nghiệm sư phạm.
7 Cấu trúc khóa luận
Ngoài phần mở đầu, kết luận, danh mục các tài liệu tham khảo và phụ lục, đề tài
gồm 3 chương:
Chương 1: Cơ sở lý luận về dạy học theo định hướng giáo dục STEM.
Chương 2: Tổ chức dạy học một số kiến thức chương Cân bằng và chuyển động
của vật rắn- Vật lí 10 theo định hướng giáo dục STEM.
Chương 3: Thực nghiệm sư phạm.
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
5
CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC
STEM
1.1 Dạy học theo định hướng giáo dục STEM
Khái niệm STEM
STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công
nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học). [3]
Hiện nay, thuật ngữ STEM được dùng trong nhiều ngữ cảnh khác nhau, phổ biến
nhất là ngữ cảnh giáo dục và ngữ cảnh nghề nghiệp. Trong ngữ cảnh giáo dục, nhắc đến
STEM là muốn nhấn mạnh đến sự quan tâm của nền giáo dục đối với việc dạy tích hợp
các kiến thực thuộc lĩnh vực khoa học, kĩ thuật, công nghệ và toán học gắn với thực tiễn
để nâng cao NL cho người học. Trong ngữ cảnh nghề nghiệp, STEM được hiểu là nghề
nghiệp thuộc các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học, ví dụ: nhóm ngành
nghề về công nghệ thông tin, y sinh, kĩ thuật, điện tử và truyền thông… [3]
Trong phạm vi đề tài, chúng tôi quan tâm đến ngữ cảnh giáo dục của thuật ngữ
STEM.
Giáo dục STEM
Có nhiều cách hiểu khác nhau về giáo dục STEM, trong đó có ba cách hiểu chính
về giáo dục STEM hiện nay là:[3]
- Giáo dục STEM là sự quan tâm đến các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và
Toán học. Đây là cách hiểu theo nghĩa rộng khi nói về giáo dục STEM. Ở cách hiểu này,
cứ tổ chức dạy học các môn thuộc lĩnh vực STEM nghĩa là giáo dục STEM.
- Giáo dục STEM là định hướng tích hợp liên môn của bốn lĩnh vực/ môn Khoa
học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học. Tác giả Tsupros định nghĩa “Giáo dục STEM là
một phương pháp học tập tiếp cận liên ngành, ở đó những kiến thức hàn lâm được kết
hợp chặt chẽ với các bài học thực tế thông qua việc HS được áp dụng những kiến thức
Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học vào trong những bối cảnh cụ thể tạo nên sự
kết nối giữa nhà trường, cộng đồng và các doanh nghiệp cho phép người học phát triển
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
6
những kĩ năng STEM và tăng khả nặng cạnh tranh trong nền kinh tế mới”. Với cách hiểu
này, giáo dục STEM được hiểu là giáo dục tích hợp STEM.
- Giáo dục STEM là sự tích hợp từ ít nhất hai lĩnh vực/ môn học về Khoa học, Công
nghệ, Kĩ thuật và Toán học trở lên. Theo quan niệm này, tác giả Sanders định nghĩa
“Giáo dục STEM là mô hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn, giúp HS áp dụng
các kiến thức Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học vào giải quyết một số vấn đề
thực tiễn trong bối cảnh cụ thể”.
Trong khoá luận này, chúng tôi hiểu giáo dục STEM theo định nghĩa thứ ba, là sự
tích hợp từ hai lĩnh vực trở lên.
Cụ thể các lĩnh vực trong giáo dục STEM bao gồm: [3]
- Science (Khoa học): Là lĩnh vực nhằm phát triển khả năng vận dụng kiến thức, kĩ
năng khoa học (vật lí, sinh học, hóa học và khoa học trái đất) của HS, không chỉ giúp HS
hiểu về thế giới tự nhiên mà còn có thể vận dụng kiến thức, kĩ năng đó để giải quyết các
vấn đề trong cuộc sống hàng ngày một cách khoa học.
- Technology (Công nghệ): Là lĩnh vực nhằm phát triển khả năng hiểu và đánh giá
công nghệ của HS. Nó cung cấp cho HS những cơ hội để hiểu biết về công nghệ hiện
nay, phát triển ở HS kĩ năng phân tích và sử dụng các công nghệ từ đơn giản đến phức
tạp có ảnh hưởng đến cuộc sống của HS và cộng đồng.
- Engineering (Kĩ thuật): Là lĩnh vực nhằm phát triển hiểu biết của HS về cách công
nghệ đang phát triển thông qua quy trình thiết kế kĩ thuật. Kĩ thuật cung cấp cho HS
những cơ hội để tiếp cận kiến thức của nhiều lĩnh vực, giúp cho những khái niệm liên
quan trở nên tường minh trong cuộc sống của họ. Kĩ thuật cũng cung cấp cho HS những
kĩ năng để có thể vận dụng sáng tạo kiến thức khoa học và toán học trong quá trình thiết
kế các đối tượng, các hệ thống hay xây dựng các quy trình sản xuất.
- Mathematics (Toán học): Là lĩnh vực nhằm phát triển ở HS khả năng phân tích,
biện luận, và truyền đạt ý tưởng một cách hiệu quả thông qua việc tính toán và giải thích,
giải pháp giải quyết các vấn đề toán học trong các tình huống đặt ra.
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
7
Như vậy, giáo dục STEM được hiểu là cung cấp cho người học khả năng vận dụng
kiến thức, kĩ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và
toán học. Giáo dục STEM giúp thu hẹp khoảng cách giữa nhà trường và cuộc sống, tạo
ra những con người có NL làm việc “tức thì” trong môi trường có tính sáng tạo và không
ngừng thay đổi như hiện nay.
Mục tiêu giáo dục STEM
Mục tiêu giáo dục STEM bao gồm: Phát triển NL đặc thù về STEM; Phát triển NL
cốt lõi; Định hướng nghề nghiệp: [2]
- Phát triển các NL đặc thù của các môn học về STEM cho HS: Là cung cấp cho
học những kiến thức, kĩ năng liên quan đến các môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật,
Toán học. Phát triển ở HS NL vận dụng phối hợp các kiến thức, kĩ năng ở các lĩnh vực
để giải quyết các vấn đề thực tiễn.
- Phát triển NL cốt lõi cho HS: Sự phát triển của công nghệ 4.0 trong thế kỉ XXI
đem đến những cơ hội cũng như đặt ra những thách thức cho thế hệ trẻ. Bên cạnh những
hiểu biết về lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật, Toán học, giáo dục STEM trang bị
cho HS những NL phù hợp để đáp ứng những yêu cầu của thế kỉ XXI.
- Định hướng nghề nghiệp cho HS: Giáo dục STEM tạo điều kiện cho HS có những
kiến thức nền tảng cũng như phát triển ở HS những NL phù hợp cho nghề nghiệp tương
lai của các em, góp phần đào tạo ra nguồn nhân lực chất lượng cho xã hội, đặc biệt là đối
với các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM.
Chủ đề STEM
Chủ đề STEM là chủ đề dạy học được thiết kế dựa trên vấn đề thực tiễn kết hợp
với chuẩn kiến thức, kĩ năng của các môn khoa học trong chương trình phổ thông.
1.1.4.1 Các tiêu chí xây dựng chủ đề/ bài học STEM
Để xây dựng chủ đề STEM, cần đảm bảo 6 tiêu chí, cụ thể: [4]
- Chủ đề STEM tập trung vào các vấn đề của thực tiễn: Trong bài học STEM, học
sinh được đặt vào các vấn đề thực tiễn xã hội, kinh tế, môi trường và yêu cầu tìm các
giải pháp.
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
8
- Cấu trúc bài học STEM kết hợp tiến trình khoa học và quy trình thiết kế kĩ thuật:
Tiến trình bài học STEM cung cấp một cách thức linh hoạt đưa học sinh từ việc xác định
một vấn đề hoặc một yêu cầu thiết kế đến sáng tạo và phát triển một giải pháp. Theo quy
trình này, học sinh thực hiện 8 hoạt động bao gồm: Xác định vấn đề, nghiên cứu kiến
thức nền, đề xuất các giải pháp/thiết kế, lựa chọn giải pháp/thiết kế, chế tạo mô hình, thử
nghiệm và đánh giá, chia sẻ và thảo luận, điều chỉnh thiết kế. Trong thực tiễn dạy học,
quy trình 8 bước này được thể hiện qua 5 hoạt động: Xác định vấn đề; Nghiên cứu kiến
thức nền và đề xuất giải pháp thiết kế; Trình bày và thảo luận phương án thiết kế; Chế
tạo mô hình, thiết bị theo phương án thiết kế, thử nghiệm và đánh giá; Trình bày, thảo
luận về sản phẩm được chế tạo, điều chỉnh thiết kế ban đầu. Trong quy trình kĩ thuật, các
nhóm học sinh thử nghiệm các ý tưởng dựa trên nghiên cứu của mình, sử dụng nhiều
cách tiếp cận khác nhau, mắc sai lầm, chấp nhận và học từ sai lầm, và thử lại. Sự tập
trung của học sinh là phát triển các giải pháp để giải quyết vấn đề đặt ra, nhờ đó học
được và vận dụng được kiến thức mới trong chương trình giáo dục.
- Phương pháp dạy bài học STEM đưa học sinh vào hoạt động tìm tòi và khám phá,
định hướng hành động, trải nghiệm và tạo sản phẩm: Quá trình tìm tòi khám phá được
thể hiện trong tất cả các hoạt động của giáo dục STEM. Trong các bài học STEM, hoạt
động của học sinh được thực hiện theo hướng mở có “khuôn khổ” về các điều kiện mà
học sinh được sử dụng. Hoạt động của học sinh là hoạt động được chuyển giao và hợp
tác; các quyết định về 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. Học sinh tự điều chỉnh các ý tưởng của mình và thiết kế hoạt động tìm
tòi, khám phá của bản thân.
- Hình thức tổ chức bài học STEM lôi cuốn học sinh vào hoạt động nhóm kiến tạo:
Giúp học sinh làm việc trong một nhóm kiến tạo là một việc khó khăn, đòi hỏi tất cả giáo
viên STEM của trường làm việc cùng nhau để áp dụng phương thức dạy học theo nhóm,
sử dụng cùng một ngôn ngữ, tiến trình và yêu cầu về sản phẩm học tập mà học sinh phải
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
9
hoàn thành. Làm việc nhóm trong thực hiện các hoạt động của bài học STEM là cơ sở
phát triền năng lực giao tiếp và hợp tác cho học sinh.
- Nội dung bài học STEM áp dụng chủ yếu từ nội dung khoa học và toán mà học
sinh đã và đang học: Trong bài học STEM, giáo viên cần kết nối và tích hợp một cách
có mục đích nội dung từ các chương trình khoa học, công nghệ, tin học và toán. Lập kế
hoạch để hợp tác với giáo viên toán, công nghệ, tin học và khoa học khác để hiểu rõ nội
hàm của việc làm thế nào để các mục tiêu khoa học có thể tích hợp trong một bài học đã
cho. Từ đó, học sinh dần thấy rằng khoa học, công nghệ, tin học và toán không phải là
các môn học độc lập mà chúng liên kết với nhau để giải quyết các vấn đề. Điều đó có
liên quan đến việc học toán, công nghệ, tin học và khoa học của học sinh.
- Trong tiến trình bài học STEM một nhiệm vụ có thể có nhiều đáp án đúng và coi
sự thất bại như là một phần cần thiết trong học tập: Một câu hỏi nghiên cứu đặt ra, có
thể đề xuất nhiều giả thuyết khoa học; Một vấn đề cần giải quyết, có thể đề xuất nhiều
phương án, và lựa chọn phương án tối ưu. Trong các giả thuyết khoa học, chỉ có một giả
thuyết đúng. Ngược lại, các phương án giải quyết vấn đề đều 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.
1.1.4.2 Phân loại chủ đề STEM [2]
Dựa trên các lĩnh vực STEM
- Chủ đề STEM đầy đủ: HS vận dụng kiến thức của cả bốn lĩnh vực STEM để giải
quyết vấn đề.
- Chủ đề STEM khuyết: HS vận dụng kiến thức ít nhất hai trong bốn lỉnh vực STEM
để giải quyết vấn đề.
Dựa trên phạm vi kiến thức để giải quyết vấn đề STEM
- Chủ đề STEM cơ bản: được xây dựng trên cơ sở kiến thức thuộc phạm vi các môn
học Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học trong chương trình giáo dục phổ thông.
Các sản phẩm của chủ đề STEM này thường đơn giản, bám sát nội dung sách giáo khoa
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
10
và thường được xây dựng trên cơ sở các nội dung thực hành, thí nghiệm trong chương
trình giáo dục phổ thông.
- Chủ đề STEM mở rộng: có những kiến thức nằm ngoài chương trình giáo dục
phổ thông và sách giáo khoa. Những kiến thức đó HS phải tự tìm hiểu và nghiên cứu từ
tài liệu chuyên ngành. Sản phẩm STEM của loại hình này có độ phức tạp cao hơn.
Dựa vào mục đích dạy học
- Chủ đề STEM dạy học kiến thức mới: được xây dựng trên cơ sở kết nối kiến thức
của nhiều môn học khác nhau mà HS chưa được học (hoặc được học một phần). HS sẽ
vừa giải quyết được vấn đề, vừa lĩnh hội được kiến thức mới.
- Chủ đề STEM dạy học vận dụng được xây dựng trên cơ sở những kiến thức HS
đã được học. Chủ đề STEM ở dạng này sẽ bồi dưỡng cho HS NL vận dụng lí thuyết vào
thực tiễn. Kiến thức lí thuyết được củng cố và khắc sâu.
Ở đây, chúng tôi thiết kế chủ đề STEM nhằm dạy kiến thức mới cho học sinh.
1.1.4.3 Quy trình xây dựng chủ đề STEM [3]
Bước 1: Lựa chọn chủ đề
Các chủ đề STEM thường được gợi ý trong chương trình hoặc có thể được giáo
viên tự xác định sao cho phù hợp với hoàn cảnh địa phương, trình độ của HS. Để xác
định chủ đề, giáo viên rà soát các môn thông qua khung chương trình hiện có để tìm ra
các chủ đề gắn với thực tế, có tính phổ biến, gắn liền với cuộc sống của HS, phù hợp với
trình độ nhận thức của HS
Bước 2: Xác định các vấn đề cần giải quyết trong chủ đề.
Đây là bước định hướng các nội dung cần được đưa vào trong chủ đề. Các vấn đề
này là câu hỏi mà thông qua quá trình học tập chủ đề HS có thể trả lời được.
Bước 3: Xác định các kiến thức cần thiết để giải quyết các vấn đề
Dựa trên vấn đề cần giải quyết, ta có thể xác định được các kiến thức cần đưa vào
trong chủ đề. Các kiến thức này có thể thuộc một môn học hay nhiều môn học khác nhau.
Các nội dung của chủ đề cần gắn với mục tiêu đề ra và có tính liên kết với nhau. Để đảm
bảo tính chính xác của kiến thức có thể kết hợp các giáo viên bộ môn có liên quan tới
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
11
chủ đề. Đối với nhiều chủ đề STEM, việc xây dựng nội dung và mục tiêu chủ đề đôi khi
diễn ra đồng thời.
Kiến thức trong chủ đề STEM cần có sự tích hợp giữa kiến thức, kĩ năng của các
lĩnh vực có chuyên môn riêng. Để tường minh, ta cần chỉ ra rõ trong chủ đề STEM có
những kiến thức nào thuộc lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học.
Bước 4: Xây dựng mục tiêu dạy học của chủ đề.
Để xác định mục tiêu chủ đề STEM, cần ra soát xem kiến thức cần dạy, kĩ năng
cần rèn luyện thông qua từng môn trong chủ đề là kiến thức, kĩ năng nào. Đồng thời giáo
viên cũng căn cứ vào cấu trúc của các NL chung và NL chuyên biệt của các môn trong
chủ đề để xác định được những NL nào thông qua chủ đề.
Có ba loại kiến thức cần quan tâm khi tổ chức dạy học chủ đề STEM:
- Kiến thức đã học (hay còn gọi là kiến thức nền): Những kiến thức này HS đã biết
và được sử dụng làm nền tảng cho việc xây dựng kiến thức mới, những kiến thức này
không phải là mục tiêu dạy học của chủ đề. Thông thường các kiến thức nền sẽ là kiến
thức về khoa học và toán.
- Kiến thức sẽ học: Đây là những kiến thức dự kiến được HS chiếm lĩnh thông qua
dạy học chủ đề STEM, những kiến thức này được ghi ra trong mục tiêu dạy học. Những
kiến thức này được lấy từ nội dung các môn học có liên quan đến chủ đề. Không phải
chủ đề STEM nào cũng có phần kiến thức mới, hầu hết chủ đề STEM sẽ tập trung vào
việc vận dụng kiến thức, kĩ năng đã có để tạo ra sản phẩm nhằm giải quyết vấn đề trong
cuộc sống.
- Kiến thức cơ sở khoa học: Một số kiến thức mở rộng, cung cấp dưới dạng thông
tin, để qua đó tạo điều kiện cho HS rèn luyện các kĩ năng, phát triển NL. Những nội dung
này được cung cấp dưới dạng kiến thức tham khảo, bài đọc thêm và cũng không là mục
tiêu dạy học của chủ đề.
Bước 5: Xây dựng nội dung các hoạt động dạy học của chủ đề.
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
12
Bước này thể hiện rõ dự kiến việc tổ chức dạy học chủ đề STEM. Để thực hiện việc
này, cần làm rõ: Chủ đề có những hoạt động nào, từng hoạt động đó đóng vai trò gì trong
việc thực hiện mục tiêu toàn bài.
Có thể chia hoạt động theo vấn đề cần giải quyết, hoặc theo cấu trúc nội dung của
chủ đề. Mỗi nội dung nhỏ, hoặc một vấn đề cần giải quyết của chủ đề có thể xây dựng
thành một hoặc vài hoạt động dạy học khác nhau. Ứng với mỗi hoạt động, giáo viên cần
thực hiện các công việc sau:
- Xác định mục tiêu hoạt động.
- Xây dựng nội dung học dưới dạng các tư liệu học tập: phiếu học tập, thông tin.
- Chuẩn bị phương tiện, thiết bị dạy học cho hoạt động.
- Dự kiến nguồn nhân, vật lực để tổ chức hoạt động.
- Lập kế hoạch tổ chức hoạt động dạy học: Có thể áp dụng nhiều cách thức tổ chức
hoạt động học tập như hoạt động cá nhân, hoạt động nhóm, hoạt động theo trạm, thực
hiện dự án, …
- Xây dựng công cụ đánh giá mục tiêu hoạt động: Mỗi hoạt động giáo viên cần có
công cụ đánh giá mục tiêu hoạt động tương ứng. Công cụ đánh giá có thể là một câu hỏi,
một bài tập hoặc một nhiệm vụ cần thực hiện và phiếu tiêu chí đánh giá hoạt động đó
(rubric).
- Dự kiến thời gian cho mỗi hoạt động.
Việc xây dựng hoạt động có thể tham khảo các quy trình tổ chức dạy học theo định
hướng giáo dục STEM.
Bước 6: Lập kế hoạch dạy học chủ đề.
Xây dựng kịch bản tổ chức toàn bộ chủ đề. Đây chính là quá trình xây dựng giáo
án dạy học chủ đề đã xây dựng. Việc phối hợp giữa các giáo viên bộ môn cũng cần được
đề ra một cách chi tiết. Ở bước này ta có thể làm rõ: Chủ đề được tiến hành vào thời
điểm nào, trong giờ ngoại khóa hay tiết chính khóa.
Bước 7: Tổ chức dạy học và đánh giá chủ đề
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
13
Việc tổ chức dạy học chủ đề STEM được thực hiện linh hoạt tùy theo điều kiện
trang thiết bị, cơ sở vật chất, trình độ HS và thời gian cho phép.
Sau khi tổ chức chủ đề STEM, giáo viên cần đánh giá các khía cạnh sau:
- Tính phù hợp thực tế dạy học với thời lượng dự kiến.
- Mức độ đạt được mục tiêu của HS, thông qua kết quả đánh giáo các hoạt động
học tập.
- Sự hứng thú của HS với chủ đề, thông qua quan sát và phỏng vấn HS.
- Mức độ khả thi với điều kiện cơ sở vật chất.
Việc đánh giá tổng thể chủ đề có ý nghĩa đối với giáo viên, giúp giáo viên điều
chỉnh, bổ sung chủ đề cho phù hợp hơn.
Quy trình dạy học theo định hướng giáo dục STEM
1.1.5.1 Tiến trình khoa học trong giáo dục STEM.
Tiến trình khoa học là cách mà các nhà khoa học thực hiện các nghiên cứu khoa
học để tìm hiểu thế giới tự nhiên và đưa ra các giải thích dựa trên những bằng chứng thu
được [4]. Trong giáo dục STEM, thông qua tiến trình khoa học, HS sẽ tiến hành tìm hiểu
thế giới tự nhiên. Tiến trình khoa học giúp cho HS có thể thực hiện các hoạt động được
nêu trong hình 1.1 [4]:
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
14
Hình 1.1. Tiến trình khoa học trong giáo dục STEM
1.1.5.2 Quy trình thiết kế kĩ thuật trong giáo dục STEM
Quy trình thiết kế kĩ thuật (Engineering Design Process hay EDP) mô tả cách mà
các kĩ sư sử dụng để giải quyết vấn đề. Trong dạy học STEM, quy trình này được áp
dụng để HS có thể tìm ra giải pháp cho các vấn đề.
Có thể mô tả cụ thể quy trình EDP gồm 6 bước như sau: [3]
• Đặt câu hỏi (Ask): HS xác định vấn đề, các đòi hỏi cần phải đáp ứng và các
ràng buộc được xem xét từ hiện trạng thực tiễn.
• Tưởng tượng (Imagine): HS suy nghĩ về các giải pháp và ý tưởng nghiên
cứu. HS cũng cần xác định những gì người khác đã làm.
• Lập kế hoạch (Plan): HS chọn từ 2 đến 3 ý tưởng hay nhất từ danh sách liệt
kê của họ và phác thảo các thiết kế có thể có, cuối cùng chọn một thiết kế
duy nhất cho nguyên liệu.
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
15
• Sáng tạo (Create): HS xây dựng một mô hình làm việc, hoặc nguyên mẫu
phù hợp với các yêu cầu thiết kế và các ràng buộc thiết kế.
• Kiểm tra (Test): HS đánh giá các giải pháp thông qua thử nghiệm; thu thập
và phân tích dữ liệu; tóm tắt điểm mạnh và điểm yếu của thiết kế đã được
tìm thấy trong quá trình thử nghiệm.
• Cải tiến (Improve): Dựa vào kết quả kiểm tra, HS thực hiện các cải tiến về
thiết kế. HS cũng xác định những thay đổi sẽ thực hiện và giải thích cho các
sửa đổi này.
1. Đặt câu hỏi
2. Tưởng tượng
6. Cải tiến
3. Lập kế hoạch
5. Kiểm tra
4. Sáng tạo
Hình 1.2. Quy trình thiết kế kĩ thuật
1.1.5.3 Tiến trình dạy học chủ đề/ bài học STEM
Vụ giáo dục trung học đã đề xuất tiến trình dạy học chủ đề/ bài học STEM được
phỏng theo quy trình thiết kế kĩ thuật. Tiến trình này là sự kết hợp giữa tiến trình khoa
học và quy trình thiết kế kĩ thuật [4]. Tiến trình dạy học chủ đề/ bài học STEM được thể
hiện trong hình 1.3 [4]:
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
16
Hình 1.3. Tiến trình dạy học STEM theo quy trình thiết kế kĩ thuật
Cần lưu ý tiến trình dạy học STEM theo quy trình kĩ thuật cần đảm bảo các hoạt
động đề ra nhưng các bước không cần thiết phải tuyến tính (hoàn thành một bước mới
sang bước tiếp theo) mà một số hoạt động có thể thực hiện song hành, tương hỗ với nhau
[4]. Tiến trình dạy học STEM được tổ chức theo 5 hoạt động theo bảng 1.1 [4]:
Bảng 1.1. Tiến trình dạy học STEM theo quy trình thiết kế kĩ thuật
Hoạt Dự kiến sản Cách thức tổ chức Mục tiêu Nội dung động phẩm của HS hoạt động
Hoạt động Xác định tiêu Tìm hiểu, Các mức độ hoàn + GV giao nhiệm vụ
1: Xác chí sản đánh giá về thành nội dung (nội dung, phương
phẩm; phát hiện tượng, (Bài ghi chép tiện, cách thực hiện,
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
17
định vấn hiện vấn sản phẩm, thông tin, bài yêu cầu sản phẩm
đề đề/nhu cầu. công nghê. đánh giá, đặt câu phải hoàn thành);
hỏi về hiện + HS thực hiện nhiệm
tượng, sản phẩm, vụ (qua thực tế, tài
công nghệ,…) liệu, video; cá nhân
hoặc nhóm);
+ HS báo cáo, thảo
luận.
+ HS phát hiện, phát
biểu vấn đề.
Hoạt động Hình thành Nghiên cứu Các mức độ hoàn + GV giao nhiệm vụ
2: Nghiên kiến thức nội dung thành nội dung (Nêu, đọc, nghe, nhìn
cứu kiến mới và đề SGK, tài liệu, (Xác định và ghi để xác định và ghi
thức nền xuất giải thí nghiệm đề được thông tin, được thông tin, dữ
và đề xuất pháp tiếp nhận, dữ liệu, giải liệu, giải thích kiến
giải pháp hình thành thích, kiến thức thức mới).
kiến thức mới mới, giải + HS nghiên cứu
và đề xuất pháp/thiết kế). SGK, tài liệu, làm thí
giải nghiệm (cá nhân hoặc
pháp/thiết kế. nhóm).
+ HS Báo cáo, thảo
luận.;
+ GV điều hành,
“chốt” kiến thức mới.
+ HS đề xuất giải
pháp, thiết kế mẫu thử
nghiệm.
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
18
Hoạt động Lựa chọn Trình bày, Giải pháp, bản + GV giao nhiệm vụ
3: Lựa giải pháp, giải thích, thiết kế được lựa (Nêu rõ yêu cầu HS
chọn giải bản thiết kế. bảo về giải chọn và hoàn trình bày, báo cáo,
pháp pháp, bản thiện. giải thích, bảo vệ giải
thiết kế để pháp, thiết kế);
lựa chọn và + HS báo cáo, thảo
hoàn thiện. luận;
+ GV điều hành, nhận
xét, đánh giá và hỗ trợ
HS lựa chọn giải
pháp, thiết kế mẫu thử
nghiệm.
Hoạt động Chế tạo và Lựa chọn Dụng cụ/thiết bị/ + GV giao nhiệm vụ
4: Chế tạo thử nghiệm dụng cụ/thiết mô hình/ đồ (lựa chọn dụng cụ/
mẫu thử mẫu thiết kế. bị thí nghiệm, vật,… đã chế tạo thiết bị thí nghiệm để
nghiệm và chế tạo mẫu và thử nghiệm, lắp ráp…);
đánh giá theo thiết kế; đánh giá. + HS thực hành chế
thử nghiệm tạo, lắp ráp và thử
và điều nghiệm;
chỉnh. + GV hỗ trợ HS trong
quá trình thực hiện.
Hoạt động Trình bày, Trình bày và Dụng cụ/thiết bị/ + GV giao nhiệm vụ
5: Chia sẻ, chia sẻ, đánh thảo luận. mô hình/đồ (mô tả rõ yêu càu và
thảo luận, giá sản phẩm vật,… đã được sản phẩm trình bày);
nghiên cứu. chế tạo + Bài + HS báo cáo, thảo điều
chỉnh. trình bày báo luận (bài báo cáo,
cáo. trình chiếu, video,
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
19
dụng cụ/thiết bị/mô
hình/đồ vật đẽ chế
tạo,…) theo các hình
thức phù hợp (trưng
bày, triển lãm, sân
khấu hoá);
+ GV đánh giá, kết
luận, cho điểm và
định hướng tiếp tục
hoàn thiện.
Trong phạm vi đề tài, chúng tôi sẽ áp dụng quy trình dạy học STEM the quy trình
thiết kế kĩ thuật gồm 5 hoạt động, tuy nhiên chúng tôi sẽ triển khai hoạt động Nghiên
cứu kiến thức nền riêng và gộp bước Đề xuất giải pháp và Lựa chọn giải pháp thành một
hoạt động.
1.2 Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo
Khái niệm năng lực
Theo từ điển tiếng Việt: “NL là khả năng làm tốt công việc.”
Trong chương trình giáo dục phổ thông tổng thể, tháng 12 năm 2018 đã định nghĩa
“NL là thuộc tính cá nhân được hình thành, phát triển nhờ tố chất sẵn có và quá trình
học tập, rèn luyện, cho phép con người huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng và các
thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí,... thực hiện thành công một loại
hoạt động nhất định, đạt kết quả mong muốn trong những điều kiện cụ thể.” [5]
Khái niệm NL được hiểu theo nhiều nghĩa khác nhau tùy vào cách diễn đạt. Nhưng
tổng hợp lại, NL là khả năng tổng hợp tất cả những kĩ năng, kiến thức để giải quyết các
vấn đề nảy sinh trong cuộc sống, NL của con người không phải hoàn toàn đo tự nhiên
mà có, phần lớn do học tập, do rèn luyện mà có.
Khái niệm năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
20
Đỗ Hương Trà định nghĩa NL giải quyết vấn đề là “sự huy động tổng hợp kiến
thức, kĩ năng, thái độ, xúc cảm, động cơ của HS đó để giải quyết các tình huống thực
tiễn trong bối cảnh cụ thể mà các giải pháp không có sẵn trong thực tế.” [6]
Huỳnh Văn Sơn đã định nghĩa NL sáng tạo rằng: “NL sáng tạo là khả năng tạo ra
những cái mới hoặc giải quyết vấn đề một cách mới mẻ của con người.” [7]
Tổng hợp những quan niệm trên, theo chúng tôi, NL GQVĐVST là khả năng HS
vận dụng các kiến thức, kĩ năng của mình để giải quyết các tình huống thực tiễn. Các ý
tưởng mà HS đề ra có thể chưa có trong thực tiễn hoặc HS chưa biết hoặc được HS phát
triển, cải tiến dựa trên cái đã có từ trước. Quá trình GQVĐVST luôn đi chung với nhau,
trong quá trình giải quyết vấn đề, HS phải sáng tạo để tìm ra biện pháp tối ưu, hiệu quả
và phù hợp với hoàn cảnh nhất.
Yêu cầu cần đạt về năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo
Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể đã nêu lên các yêu cần cần đạt về năng
lực giải quyết vấn đề và sáng tạo đối với cấp trung học phổ thông được trình bày trong
Bảng 1-2 [5]:
Bảng 1.2. : Yêu cần cần đạt về năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo đối với cấp trung học phổ thông
NL thành phần Cấp trung học phổ thông
Biết xác định và làm rõ thông tin, ý tưởng mới và phức tạp từ các Nhận ra ý tưởng nguồn thông tin khác nhau; biết phân tích các nguồn thông tin độc mới lập để thấy được khuynh hướng và độ tin cậy của ý tưởng mới.
Phân tích được tình huống trong học tập, trong cuộc sống; phát Phát hiện và làm hiện và nêu được tình huống có vấn đề trong học tập, trong cuộc rõ vấn đề sống.
Hình thành và Nêu được nhiều ý tưởng mới trong học tập và cuộc sống; suy
triển khai ý tưởng nghĩ không theo lối mòn; tạo ra yếu tố mới dựa trên những ý tưởng
mới khác nhau; hình thành và kết nối các ý tưởng; nghiên cứu để thay
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
21
đổi giải pháp trước sự thay đổi của bối cảnh; đánh giá rủi ro và có
dự phòng.
Biết thu thập và làm rõ các thông tin có liên quan đến vấn đề; biết Đề xuất, lựa chọn đề xuất và phân tích được một số giải pháp giải quyết vấn đề; lựa giải pháp chọn được giải pháp phù hợp nhất.
Lập được kế hoạch hoạt động có mục tiêu, nội dung, hình thức,
phương tiện, hoạt động phù hợp;
Tập hợp và điều phối được nguồn lực (nhân lực, vật lực) cần thiết cho
Thiết kế và tổ hoạt động.
chức hoạt động Biết điều chỉnh kế hoạch và việc thực hiện kế hoạch, cách thức và
tiến trình giải quyết vấn đề cho phù hợp với hoàn cảnh để đạt hiệu
quả cao.
Đánh giá được hiệu quả của giải pháp và hoạt động.
Biết đặt nhiều câu hỏi có giá trị, không dễ dàng chấp nhận thông
tin một chiều; không thành kiến khi xem xét, đánh giá vấn đề; biết Tư duy độc lập quan tâm tới các lập luận
và minh chứng thuyết phục; sẵn sàng xem xét, đánh giá lại vấn đề.
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
Trong chương 1, chúng tôi trình bày về hai vấn đề. Thứ nhất là cơ sở lí luận của
dạy học theo định hướng giáo dục STEM. Thứ hai là NL GQVĐVST của HS – NL mà
chúng tôi muốn phát triển trong đề tài này.
Đầu tiên chúng tôi trình bày những khái niệm cơ bản nhất của giáo dục STEM bao
gồm Khái niệm STEM và giáo dục STEM, mục tiêu của giáo dục STEM, làm rõ khái
niệm chủ đề STEM và quy trình xây dựng chủ đề STEM, các quy trình dạy học STEM.
Qua đó có thể thấy rằng giáo dục STEM là một quan niệm dạy học nhằm phát triển NL
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
22
của HS, các quy trình dạy học giúp rút ngắn khoảng cách giữa lí thuyết hàn lâm và thực
tiễn.
Tiếp theo, chúng tôi trình bày về NL GQVĐVST- NL mà chúng tôi muốn phát
triển cho HS trong đề tài này. Bao gồm: Khái niệm NL, khái niệm NL GQVĐVST, và
yêu cẩu cần đạt về NL GQVĐVST được nêu trong trương trình giáo dục tổng thể
12/2018.
Áp dụng những cơ sở lí luận trong chương này để chúng tôi tiếp tục chương 2- xây
dựng các hoạt động tổ chức dạy học chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn”-
Vật lí 10 theo định hướng giáo dục STEM
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
23
TỔ CHỨC DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC CHƯƠNG CÂN BẰNG
VÀ CHUYỂN ĐỘNG CỦA VẬT RẮN- VẬT LÍ 10 THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO
DỤC STEM.
2.1 Phân tích nội dung chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn- Vật lí 10”
Vị trí chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn”
Chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” là chương thứ III trong sách giáo
khoa Vật lí 10. Chương I “Động học chất điểm” và chương II “Động lực học chất điểm”
khảo sát những tính chất của chất điểm. Trong đó HS đã được tìm hiểu về chuyển động
của chất điểm, lực, phân tích và tổng hợp lực tác dụng lên một chất điểm, điều kiện cân
bằng của một chất điểm và các định luật Newton. Tuy nhiên, trong cuộc sống ta chủ yếu
tiếp xúc với vật rắn, chất điểm chỉ là một khái niệm trừu tượng, lí tưởng hóa cho vật rắn.
Chuyển động tổng quát của một vật rắn bao gồm hai chuyển động thành phần là chuyển
động tịnh tiến và chuyển động quay quanh khối tâm. Việc coi vật rắn như là một chất
điểm chỉ nhằm mục đích đơn giản hóa chuyển động của nó, chỉ xét đến chuyển động tịnh
tiến của vật rắn mà bỏ qua chuyển động quay quanh khối tâm.
Chính vì vậy, việc thêm vào chương 3 “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” là
vô cùng cần thiết.
Phân tích cấu trúc của chương
Chương III trình bày hai vấn đề: điều kiện cân bằng của vật rắn và chuyển động
của vật rắn; gồm 6 bài học được phân phối trong vòng 8 tiết, cụ thể:
Bảng 2.1: Cấu trúc chương Cân bằng và chuyển động của vật rắn-
Vật lý 10
Tên bài Thời lượng
Bài 17: Cân bằng của một vật chịu 2 tiết
tác dụng của hai lực và của ba lực không
song song.
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
24
Bài 18: Cân bằng của một vật có trục 1 tiết
quay cố định. Momen lực.
Bài 19: Quy tắc hợp lực song song 1 tiết
cùng chiều.
Bài 20: Các dạng cân bằng. Cân 1 tiết
bằng của một vật có mặt chân đế.
Bài 21: Chuyển động tịnh tiến của 2 tiết
một vật rắn. Chuyển động quay của vật
rắn quanh một trục cố định.
Bài 22: Ngẫu lực. 1 tiết
Vật rắn là vật có kích thước đáng kể và không bị biến dạng dưới tác dụng của ngoại
lực. Các dạng chuyển động của vật rắn là chuyển động quay quanh một trục và chuyển
động tịnh tiến. Cân bằng của vật rắn là sự cân bằng khi vật không có chuyển động quay
và chuyển động tịnh tiến.
Trường hợp cân bằng đầu tiên được chương trình nhắc tới là trường hợp vật chịu
tác dụng của hai lực và ba lực không song song. Điều kiện cân bằng của một vật rắn chịu
tác dụng của hai lực là hai lực đó phải cùng giá, cùng độ lớn và ngược chiều. Từ đó bài
học đưa ra phương pháp thực nghiệm để xác định trọng tâm của các vật mỏng và phẳng.
Điều kiện cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của ba lực không song song cũng được xây
dựng từ thí nghiệm. Thí nghiệm này còn rút ra được quy tắc tổng hợp hai lực có giá đồng
quy bằng quy tắc hình bình hành. Điều kiện cân bằng của vật rắn chịu tác dụng của ba
lực không song song gồm hai điều kiện: thứ nhất là giá của ba lực phải đồng phẳng và
đồng quy; thứ hai là hợp lực của hai lực phải cân bằng với lực thứ ba.
Tiếp theo, chương trình sẽ tiếp tục khảo sát điều kiện cân bằng của vật rắn có trục
quay cố định. Đầu tiên, bài học nêu thí nghiệm khảo sát sự cân bằng của một đĩa tròn có
trục đi qua tâm O của nó. Từ đó, bài học nêu ra một đại lượng mới đặc trưng cho tác
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
25
dụng làm quay của lực là momen lực. Sau đó bài học nêu lên điều kiện cân bằng của vật
rắn có trục quay cố định gọi là quy tắc momen lực. Bài học còn chú ý rằng quy tắc
momen lực còn áp dụng cho trường hợp một vật không có trục quay cố định nếu trong
tình huống cụ thể nào đó vật xuất hiện trục quay.
Bài học tiếp theo, thông qua thí nghiệm và vận dụng quy tắc momen lực để nêu lên
quy tắc tổng hợp lực song song cùng chiều. Hợp lực của hai lực song song cùng chiều là
một lực song song, cùng chiều, có độ lớn bằng tổng độ lớn của hai lực ấy. Giá của hợp
lực chia khoảng cách của hai lực song song thành những đoạn tỉ lệ nghịch với độ lớn của
hai lực ấy. Ngoài ra, quy tắc tổng hợp hai lực song song cùng chiều giúp ta hiểu hơn về
trọng tâm của vật. Và cuối củng bài học gợi ý cho HS về trường hợp cân bằng của vật
chịu tác dụng của hệ ba lực song song.
Bài học tiếp theo đề cập tới sự cân bằng của một vật rắn. Bài học nêu lên những
kiến thức bổ ích vì tính cân bằng, vững vàng của một vật rắn là rất quan trọng, có ứng
dụng cao trong thực tiễn. Thông qua thí nghiệm với cây thước với các trục quay khác
nhau, bải học nêu lên các dạng cân bằng của vật rắn: cân bằng bền, cân bằng không bền
và cân bằng phiếm định. Nguyên nhân của các dạng cân bằng đó là do vị trí trí trọng tâm
của vật. Tiếp theo bài học nêu lên điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế đó là
trọng lực phải xuyên qua mặt chân đế. Tổng hợp lại, mức vững vàng của cân bằng được
xác định bởi độ cao của trọng tâm và diện tích của mặt chân đế.
Sau khi học về các điểu kiện cân bằng của vật, bài học tiếp theo cung cấp kiến thức
về các dạng chuyển động của vật rắn đó là chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay
quanh một trục cố định. Chuyển động tịnh tiến của vật rắn là chuyển động trong đó
đường thẳng nối hai điểm bất kì của vật luôn song song với chính nó. Một vật khi chuyển
động tịnh tiến thì tất cả các điểm của vật đều chuyển động như nhau, nghĩa là có cùng
gia tốc. Lúc này có thể coi vật như một chất điểm và áp dụng định luật II Newton để tính
gia tốc của vật. Đối với chuyển động quay quanh một trục cố định thì mọi điểm của vật
đều có cùng tốc độ góc và được gọi là tốc độ góc của vật. Nguyên nhân gây ra chuyển
động quay là do momen lực, hay nói cách khác momen lực tác dụng vào một vật làm
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
26
thay đổi tốc độ góc của vật. Tương tự như chuyển động tịnh tiến, chuyển động quay cũng
có mức quán tính (gọi là momen quán tính). Khi tác dụng cùng một momen lực lên các
vật khác nhau, tốc độ góc của vật nào tăng chậm hơn thì vật đó có mức quán tính lớn
hơn và ngược lại. Có hai yếu tố ảnh hưởng đến mức quán tính của vật đó là khối lượng
của vật và sự phân bố khối lượng đối với trục quay. Khối lượng càng lớn và phân bố
càng xa trục quay thì momen quán tính càng lớn và ngược lại.
Bài cuối cùng của chương đề cập đến một trường hợp ta thường hay gặp trong thực
tế, đó là sự chuyển động quay của vật rắn khi chịu tác dụng của hai lực song song, ngược
chiều và cùng độ lớn. Ta không thể tìm hợp lực của hai lực song song này. Hai lực song
song này có tác dụng làm quay vật. Ta gọi hệ hai lực đó là ngẫu lực. Bài học nêu lên tác
dụng của ngẫu lực trong trường hợp vật có trục quay cố định và không có trục quay cố
định. Đặc trưng cho tác dụng quay này thì bại học cũng nêu lên momen lực của ngẫu
lực.
Mục tiêu của chương
Mục tiêu của chương theo chuẩn kiến thức, kĩ năng trong chương trình hiện hành
[10]:
Kiến thức
- Phát biểu được điều kiện cân bằng của một vật rắn chịu tác dụng của hai hay ba
lực không song song.
- Phát biểu được quy tắc xác định hợp lực của hai lực song song cùng chiều.
- Nêu được trọng tâm của một vật là gì.
- Phát biểu được định nghĩa, viết được công thức tính momen lực và nêu được đơn
vị đo momen lực.
- Phát biểu được điều kiện cân bằng của một vật rắn có trục quay cố định.
- Phát biểu được định nghĩa ngẫu lực và nêu được tác dụng của ngẫu lực. Viết được
công thức tính momen ngẫu lực.
- Nêu được điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế. Nhận biết được các
dạng cân bằng bền, cân bằng không bền, cân bằng phiếm định của một vật rắn.
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
27
- Nêu được đặc điểm để nhận biết chuyển động tịnh tiến của một vật rắn.
- Nêu được, khi vật rắn chịu tác dụng của một momen lực khác không, thì chuyển
động quay quanh một trục cố định của nó bị biến đổi (quay nhanh dần hoặc chậm dần).
- Nêu được ví dụ về sự biến đổi chuyển động quay của vật rắn phụ thuộc vào sự
phân bố khối lượng của vật đối với trục quay.
Kĩ năng
- Vận dụng được điều kiện cân bằng và quy tắc tổng hợp lực để giải các bài tập đối
với trường hợp vật chịu tác dụng của ba lực đồng quy.
- Vận dụng được quy tắc xác định hợp lực để giải các bài tập đối với vật chịu tác
dụng của hai lực song song cùng chiều.
- Vận dụng quy tắc momen lực để giải được các bài toán về điều kiện cân bằng của
vật rắn có trục quay cố định khi chịu tác dụng của hai lực.
- Xác định được trọng tâm của các vật phẳng đồng chất bằng thí nghiệm.
2.2 Xây dựng chủ đề “Mô hình cần cẩu tháp”
Mô tả chủ đề
Cần cẩu là thiết bị không thể thiếu trong các hoạt động xây dựng. Nhất là trong quá
trình đô thị hóa, hiện đại hóa hiện nay thì hình ảnh cần cẩu vô cùng phổ biến với HS.
Tìm hiểu về cấu tạo và nguyên lí hoạt động của thiết bị này là vô cùng cần thiết. Nguyên
lí hoạt động của thiết bị cần cẩu tháp dựa trên những kiến thức được bao gồm trong
chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn”- Vật lí 10. Vì thế, chúng tôi tổ chức chủ
đề “Mô hình cần cẩu tháp” dành cho học sinh lớp 10 đang học chương “Cân bằng và
chuyển động của vật rắn” để vừa giúp HS hiểu thêm về một loại thiết bị phổ biến trong
cuộc sống, vừa học và vận dụng được kiến thức học trong chương.
Các vấn đề cần giải quyết trong chủ đề
- Chế tạo được mô hình cần cẩu tháp bằng các vật liệu mà giáo viên cũng cấp.
- Làm sao khi nâng vật lên và đưa vật ra xa thì cần cẩu không bị lật? ➔ Điều kiện
cân bằng của vật có trục quay cố định là gì? Điều kiện cân bằng của vật có mặt chân đế?
➔ Xác định trọng tâm của vật bằng quy tắc hợp lực song song cùng chiều.
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
28
- Để cần cẩu vững vàng hơn thì có những cách nào ➔ Mức vững vàng của cân
bằng.
- Để cần cẩu dễ dàng xoay và trục quay không bị biến dạng ➔ Trục quay của motor
cần đi qua trọng tâm của hệ
Các kiến thức thuộc lĩnh vực STEM trong chủ đề
Bảng 2.2: Các kiến thức thuộc lĩnh vực STEM trong chủ đề Mô hình cần cẩu tháp
Khoa học (Science) - Momen lực.
- Cân bằng của một vật có trục quay cố
định.
- Quy tắc hợp lực song song cùng chiều.
- Cân bằng của một vật có mặt chân đế.
- Chuyển động quay của vật rắn quanh
một trục cố định.
- Động cơ điện một chiều.
- Mạch điện một chiều.
Công nghệ (Technology) - Sử dụng máy khoan, kiềm, kéo, keo dán
sắt, súng bắn keo, …
Kĩ thuật (Engineering) - Bản thiết kế cần cẩu.
Toán học (Mathematics) - Tính toán, đo đạc chiều cao của cần cẩu,
độ dài của các cánh tay đòn.
- Tính toán, đo đạc các chi tiết.
Mục tiêu chủ đề
a) Kiến thức, kĩ năng
- Nhớ lại và vận dụng được các kiến thức về dòng điện, mạch điện, động cơ điện
một chiều. (KTKN-1)
- Nêu được khái niệm momen lực, các dạng cân bằng, điều kiện cân bằng của một
vật có mặt chân đế. (KTKN-2)
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
29
- Trình bày được điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định (hay quy tắc
momen lực), quy tắc hợp lực song song cùng chiều, chuyển động quay của vật rắn quanh
một trục cố định. (KTKN-3)
- Rèn luyện được kĩ năng thực hiện thí nghiệm, xử lí kết quả thí nghiệm, đánh giá
kết quả thí nghiệm và rút ra kết luận. (KTKN-4)
- Nêu được nguyên lí hoạt động của cần cẩu tháp. (KTKN-5)
- Vẽ và mắc được mạch điện một chiều. (KTKN-6)
- Thiết kế và lắp ráp được mô hình cần cẩu tháp. (KTKN -7)
- Biết cách sử dụng thành thạo và an toàn các công cụ: máy khoan, súng bắn keo,
… (KTKN-8)
b) Năng lực
- GQVĐVST:
+ Phát hiện và nêu được vấn đề (GQVĐST-1)
+ Thực hiện được thí nghiệm và kết luận (GQVĐST-2)
+ Đề xuất mô hình cần cẩu tháp, thực hiện giải pháp, đánh giá, cải tiến sản phẩm
của nhóm mình và nhóm bạn (GQVĐST-3)
- Tự chủ và tự học:
+ Nghiên cứu tài liệu để lĩnh hội kiến thức. (TCTH-1)
+ Tìm hiểu về cấu tạo, nguyên lí hoạt động và cách chế tạo cần cẩu tháp. (TCTH-
2)
- Giao tiếp và hợp tác: thảo luận và xây dựng hoạt động nhóm tích cực. (GTHT-1)
- Thẩm mỹ: sáng tạo sản phẩm có tính thẩm mỹ. (TM-1)
c) Phẩm chất
- Chăm chỉ: tích cực, hăng say thảo luận, phân tích bài học, tìm và phân tích giải
pháp, thực hiện giải pháp. (PC-1)
- Trách nhiệm: có tinh thần trách nhiệm trong làm việc nhóm. (PC-2)
Chuẩn bị của giáo viên
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
30
2.2.5.1 Dụng cụ, học liệu sử dụng trong chủ đề
Bảng 2.3. Dụng cụ, học liệu GV cần chuẩn bị
Tên phương tiện/ học Số lượng Cách thức sử dụng liệu
Bút lông màu 1 bộ/ nhóm - Dùng để ghi chép, trang
trí poster
Giấy A3 1 tờ/ nhóm - Dùng ở hoạt động 1 trong
tiến trình.
- Dùng để HS thảo luận và
ghi các cách để nâng vật
liệu xây dựng lên cao.
Phiếu học tập 1, 2, 3, 4, 5 1 bộ/ cá nhân - In khổ giấy A4
- Dùng ở hoạt động 2 trong
tiến trình.
Phiếu học tập 6 (Phiếu 1 bộ/ nhóm - Khổ giấy A1 hoặc A0
khăn trải bàn) - Dùng ở hoạt động 3 trong
tiến trình.
- Dùng để HS ghi chép
phương án thiết kế riêng và
thống nhất thành phương
án chung của nhóm.
Tài liệu học tập 1 bộ/ cá nhân - In khổ A4
Bộ vật liệu và dụng cụ 1 bộ/ nhóm
Tài liệu hướng dẫn thực 1 bộ/ nhóm - In khổ A4
hiện sản phẩm
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
31
2.2.5.2 Hướng dẫn thực hiện sản phẩm
a. Vật liệu và dụng cụ
Bảng 2.4: Bảng vật liệu giáo viên chuẩn bị và phát cho các nhóm
Kích STT Vật liệu Số lượng Ghi chú/ hình ảnh thước
1 Que đè lưỡi 2x15 (cm) Khoảng
100 que
2 Que kem 1x15 (cm) 2 que
3 Xiên que 2 que
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
32
4 Dây dù 2mm 2m
5 Ròng rọc 2 cái
6 Ván làm mô 40x40 1
hình
7 Hộp carton Khoảng 1 hộp
20x10x10
(cm)
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
33
8 Motor giảm tốc 2 cái
vàng v1
9 Motor giảm tốc 3-9V, 2.5- 1 cái
12
vòng/phút
10 Công tắc đổi 3 cái
chiều 6 chân
11 Dây điện 2m
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
34
12 Đầu nối dây 4 cái
điện 2 chấu
13 Đế pin AA 4 1 cái
pin mắc nối tiếp
14 Pin AA 1,5V 4 cục
Bảng 2.5 Bảng dụng cụ giáo viên chuẩn bị và phát cho các nhóm
STT Dụng cụ Chú thích/ hình vẽ
1 Máy khoan
2 Mũi khoan
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
35
3 Keo dán sắt
4 Súng bắn keo
5 Keo nến
6 Kéo cắt chuyên dụng
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
36
7 Găng tay bảo hộ
8 Kính bảo hộ
b. Tiến hành gia công các chi tiết
Lưu ý: Nếu không nói gì thêm thì các bước dán ta sẽ dùng keo 502, chỗ nào dùng
keo nến tài liệu sẽ có đề cập.
Bảng 2.6. Các bước gia công các chi tiết của mô hình cần cẩu tháp
Tên Số Các bước tiến hành
chi tiết lượng
Thanh 6 Bước 1: Dùng kéo cắt chuyên Bước 2: Dán thanh que đè lưỡi
dài 45 dụng cắt 6 que đè lưỡi thành 2 đã cắt nửa lên thanh que đè lưỡi
cm đoạn bằng nhau, mỗi đoạn dài nguyên vẹn, sao cho đầu cong
7,5 cm. của 2 thanh que trùng nhau.
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
37
Bước 3: Tiếp tục dùng một que Bước 4: Lật lại, và tiếp tục dùng
que đè lưỡi khác dán lên phần một que đè lưỡi nguyên vẹn dán
sát lên phần còn lại, cho đến khi
có chiều dài 45cm. Cuối cúng còn lại.
dán nửa que đè lưỡi đã cắt để lắp
đầy phần còn lại. Ta được 1
thanh dài 45cm nguyên vẹn.
Trụ 2 Ta cần 2 thanh dài có bề ngang 4cm để làm trụ vì thế ta dán theo
cặp 2 thanh dài phía trên lại với nhau. cần cẩu
tháp
1 Bước 1: Cắt que đè lưỡi thành 6 Bước 2: Dán ba thanh đè lưỡi Con
thanh chữ nhật dài 6cm lại vs nhau thành 1 tấm vuông. chạy
Ta được 2 tấm vuông như vậy
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
38
Bước 3: Cắt que kem thành 3 Bước 4: Dán chồng miếng
que chữ nhật dài khoảng 6cm, vuông còn lại lên 3 que kem.
rồi dán chồng lên chính giữa 1
tấm vuông. Lưu ý dán sao cho
các que kem vuông góc với que
đè lưỡi để con chạy chắc chắn
hơn.
Bước 5: Dán động cơ vàng lên con chạy bằng keo nến.
Cánh 1 Bước 1: Cắt que đè lưỡi thành 2 Bước 2: Dán 2 thanh dài 45 cm
thanh chữ nhật dài 5cm lên 1 thanh chữ nhật trên như tay của
cần cẩu hình.
tháp
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
39
Bước 3: Luồn con chạy vảo chính giữa 2 thanh,
sao cho đầu vàng của động cơ quay về phía thanh
ngang vuông vừa cố định ở bước 1. Sau đó dán
thanh ngang còn lại vào đầu bên kia của 2 que,
lưu ý dán các đầu cùa 2 que khoảng 4cm.
Đế 1 Bước 1: Cắt ván mô hình thành Bước 2: Dùng khoan khoan 1 lỗ
quay 2 miếng rộng 5cm, dài 8cm. lên chính giữa 2 miếng gỗ.
Bước 3: Luồn trục của động cơ Bước 4: Cắt đầu 4 thanh đè lưỡi
trắng qua lỗ của 1 tấm ván rồi cho bằng phẳng rồi dán chồng 2
dán cố định tấm ván đó vào mặt thanh lên với nhau. Trên mỗi
trong của động cơ. Lưu ý không thanh dày khoan 2 lỗ cách mỗi
dán dính lên trục của động cơ. đầu 1 khoảng 0.5cm. Sau đó dán
2 thanh lên mép tấm ván còn lại
bằng keo nến, mỗi thanh cách
nhau 5cm
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
40
Bước 5: Cắt cây xiên que thành 2 đoạn dài 7cm, xuyên qua 2 lỗ
trên 2 thanh vừa dán phía trên. Lưu ý cây xiên phía trên cần luồn
thêm 1 cái ròng rọc qua.
Cánh Bước 1: Dán chồng 4 que đè lưỡi lên với nhau sau đó ghép 3 que
tay sau dày như thế lại để tại nên 1 bản lớn dài 15cm, rộng 6cm.
Ở giữa thanh, khoan 2 lỗ nhỏ cách nhau khoảng 1cm.
Hộp Bước 1: Nối dây công tắc đảo Bước 2: Trên hộp carton, dùng
điều chiều, theo sơ đồ sau, chừa sẵn dao rọc giấy rọc các lỗ hình chữ
khiển 2 dây để nối với động cơ và với nhật kích thước 1,3cm x 1,7 cm,
nguồn. nhét các công tắc vào lỗ. Dưới
đáy hộp đục các lỗ để dẫn dây
điện ra.
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
41
c. Lắp ráp cần cẩu tháp
Hình 2.1. Mô hình cần cẩu tháp
Bảng 2.7. Các bước lắp ráp mô hình cần cẩu tháp
Các bước tiến hành Hình ảnh minh họa
Bước 1: Dán 2 thanh trụ vào giữa miếng
hình ván mô bằng keo nến, 2 thanh quay
mặt vào nhau, cách nhau 8cm
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
42
Bước 2: Cắt que đè lưỡi thành 3 đoạn
dài 8cm, sau đó dán dùng keo nến dán
dọc theo trụ cần cẩu để chắc chắn hơn
Bước 3: Dán đế quay có đính động cơ
lên trên đầu của trục. Lưu ý dán sao cho
2 thanh trục cần cẩu không bị dư ra sẽ
gây cản trở chuyển động quay, tốt nhất
là dán đế quay chồng lên trên 2 thanh
trục.
Bước 4: Dán cánh tay lên cây xiên que
phía dưới của đế quay.
Bước 5: Dán cánh tay sau vào phần
trống còn lại của đế quay. Dùng dây dù
kéo từ trục trước, đi qua ròng rọc và cố
định dây vào cánh tay sau nhờ 2 lỗ trên
cánh tay sau.
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
43
Bước 6: Dán cả cánh tay đã hoàn thiện
phía trên cố định vào trục quay.
Bước 7: Dán cố định 1 motor vàng lên
cánh tay phía đầu gắn với trụ cần cẩu,
sao cho trục quay của động cơ nằng ra
phía giữa đường đi của con chạy. Chúng
ta có thể dán 1 miếng tròn nhỏ lên trục
quay. để giữ cho dây không tuột khỏi
trục quay.
Bước 8: Cột cố định 1 đầu dây vào 1 đầu
của con chạy, sau đó cầm đầu còn lại
luồn qua trục trước ở trên cánh tay cần
cẩu, luồn qua động cơ vừa được dán trên
trục quay, rồi cố định đầu dây lên con
chạy.
Bước 9: Đính 2 đầu 1 sợi dây dù lên 2
trục của động cơ trên con chạy. Có thể
dán 2 miếng tròn nhỏ lên 2 trục của động
cơ để dây không bị tuột khỏi trục.
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
44
Bước 10: Dùng dây điện và đầu nối dây
điện để lắp mạch điện theo sơ đồ. Lưu ý
vì chúng ta sẽ đảo chiều động cơ nên có
thể không cần mắc đúng cực.
Bước 11: Gắn đối trọng.
Tiến trình dạy học tổng thể
Chủ đề được triển khai trong vòng 4 tiết chính khóa, cụ thể chuỗi các hoạt động và
thời gian như bảng 2-3:
Bảng 2.8. Chuỗi hoạt động dạy học chủ đề Mô hình cần cẩu tháp
Định hướng
cách thức tổ Mục tiêu Công cụ Công cụ Hoạt chức Mục đích của hoạt học sinh đạt thu nhận đánh giá động (Phương động được thông tin pháp, kĩ
thuật)
Xác - Biểu diễn - HS nêu được các GQVĐST-1 - Thông - Rubric
định mô hình. cách để vận chuyển qua phát đánh giá
nhiệm - Thuyết vật liệu lên cao và biểu của năng lực
vụ (10 trình, đàm xem xét được cách học sinh . giải quyết
phút) thoại. tối ưu nhất.
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
45
- Học sinh thấy vấn đề và
sáng tạo được sự cần thiết
của cần cẩu trong
đời sống, cụ thể là
trong xây dựng.
- Học sinh được
quan sát cấu tạo và
cách thức hoạt động
của mô hình cần
cẩu.
- Học sinh tiếp nhận
nhiệm vụ thiết kế
mô hình cần cẩu
tháp theo các yêu
cầu mà giáo viên
đưa ra
Tìm - Thông báo, - Học sinh tự làm KTKN-1 - Phiếu - Đáp án
hiểu đàm thoại. được thí nghiệm KTKN-2 học tập. phiếu học
kiến - Học sinh tự thông qua việc tự KTKN-3 - Thao tác tập.
thức đọc tài liệu đọc để rút ra kiến KTKN 4 của HS. - Rubric
nền và hoàn thức về quy tắc KTKN-5 đánh giá
(80 thành phiếu momen lực và quy GQVĐST-1 năng lực
phút) học tập. tắc hợp lực song GQVĐST-2 giải quyết
+ Tìm điều song cùng chiều. TCTH-1 vấn đề và
kiện cân - Học sinh tự đọc tài GTHT-2 sáng tạo.
bằng của 1 liệu để lĩnh hội kiến PC-1
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
46
vật có trục thức về điều kiện PC-2
quay cố định cân bằng của vật có
(tiến hành thí mặt chân đế, chuyển
nghiệm) động quay của vật
+ Xây dựng quanh trục cố định.
quy tắc hợp - Học sinh hiểu về
lực song nguyên lí hoạt động
song cùng của cần cẩu tháp.
chiều (tiến
hành thí
nghiệm)
+ Tìm hiểu
điều kiện cân
bằng của
một vật có
mặt chân đế
+ Tìm hiểu
chuyển động
quay của vật
rắn quanh
một trục cố
định.
+ Tìm hiểu
động cơ điện
- Giáo viên
quan sát,
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
47
giúp đỡ, sửa
bài.
Đề - Kĩ thuật - Học sinh nêu lên KTKN-6 - Phiếu - Rubric
xuất và Khăn trải được phương án KTKN-7 Khăn trải đánh giá
lựa bàn: học sinh thiết kế cần cẩu theo QQVĐST-3 bàn. năng lực
chọn hoạt động cá các yêu cầu mà giáo TCTH-2 - Sự trình giải quyết
giải nhân sau đó viên đề ra. GTHT-1 bày của vấn đề và
TM-1 pháp thảo luận HS. sáng tạo.
PC-1 - Bảng nhóm để lựa (45
PC-2 tiêu chí chọn giải phút
đánh giá pháp tối ưu. hoạt
phương án động
thiết kế. trên
lớp)
Thực - Học sinh - Học sinh lắp ráp KTKN-8 - Thao tác - Rubric
lắp ráp mô được mô hình cầu GQVĐST-3 của HS. đánh giá hiện
hình cần cẩu. cẩu có thể đáp ứng GTHT-1 - Mô hình năng lực giải
được các yêu cầu TM-1 sản phẩm. giải quyết pháp
giáo viên đề ra. PC-1 vấn đề và và vận
PC-2 sáng tạo. hành
sản
phẩm
(1
tuần)
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
48
Báo - Vận hành - Học sinh vận hành GQVĐST-3 - Mô hình - Bảng
cáo và và đánh giá mô hình trước cả PC-1 sản phẩm. tiêu chí
tổng mô hình. lớp. - Poster đánh giá
kết chủ - Đàm thoại: - Học sinh đánh giá trình bày. sản phẩm.
đề (45 tổng kết lại được ưu nhược điểm - Phát - Rubric
phút) chủ đề, đặt của mô hình. biểu của đánh giá
thêm vấn đề - Học sinh nêu ra học sinh năng lực
để cải tiến được những vấn đề trong lớp giải quyết
mô hình. cần phải giải quyết học. vấn đề và
thêm để cải tiến mô sáng tạo.
hình.
Tiến trình dạy học chi tiết
HOẠT ĐỘNG 1: XÁC ĐỊNH NHIỆM VỤ
(10 phút)
A. Chuẩn bị
- Mô hình cần cẩu tháp.
- Máy chiếu.
B. Tiến trình thực hiện
Bảng 2.9 Tiến trình dạy học Hoạt động 1
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
GV: Trong các đô thị hiện đại không thể thiếu hình
ảnh của các tòa nhà cao tầng. Các tòa nhà được dùng
làm chỗ ở, trung tâm mua sắm, văn phòng, khách sạn.
Các tòa nhà cao tầng vừa giải quyết được tình trạng
đất chật người đông vừa tạo nên hình ảnh đẹp cho
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
49
một thành phố, là biểu tượng cho sự phát triển của
một quốc gia.
GV chiếu hình ảnh Landmark 81
GV: Việc xây dựng một công trình đòi hỏi rất nhiều HS: Dùng ròng rọc, cần cẩu.
kĩ thuật, trong đó bao gồm việc vận chuyển liệu xây
dựng và cấu kiện lên cao, tưởng tượng mình là một
kĩ sư công trình, các em hãy thảo luận trong 5 phút
cách để vận chuyển vật liệu lên trên cao?
GV: Nhận xét
Cần cẩu tháp cùng để vận chuyển vật liệu xây dựng
và các cấu kiện xây dựng lên cao. Ngoài lên cao thì
cẩn cẩu còn có thể nâng vật ra xa lại gần. Lúc này đòi
hỏi cần cẩu phải có một khả năng cân bằng tốt để
không bị lật.
GV phát tài liệu học tập cho HS.
GV vận hành thử mô hình cần cẩu tháp.
GV: Đối trọng có khối lượng 1kg, ở tầm với gần nhất, HS: Ghi chép nhiệm vụ và yêu
cẩu tháp có thể nâng tối đa 400g, ở tầm với xa nhất là cầu về sản phẩm vào tài liệu học
40cm, cần cẩu có thể nâng tối đa là 200g mà không tập
bị lật. Với các thông số về kích thước của cần cẩu
tháp mà cô đưa ra, các em hãy thiết kế cần cẩu tháp
có thể nâng được khối lượng 400g ở tầm với càng xa
càng tốt.
GV: Trình chiếu các yêu cầu:
- Mô hình có chiều cao không quá 60cm và dài không
quá 60cm, chân đế rộng 40x40cm, đối trọng nặng
1kg.
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
50
- Mô hình cần được được thiết kế đảm bảo những cấu
trúc cần thiết: chân đế, trụ cần cẩu, cánh tay cần cẩu,
đối trọng, hệ thống motor cho phép nâng, thả vật ở
một vị trí bất kì nằm trong phạm vi của mô hình.
- Mô hình có thể nâng thả vật ở một vị trí bất kì.
- Mô hình có thể nâng được khối lượng 400g ở tầm
với càng xa càng tốt.
- Sản phẩm có tính thẩm mĩ.
HOẠT ĐỘNG 2: TÌM HIỂU KIẾN THỨC NỀN
(80 phút)
A. Chuẩn bị
- 6 bộ thí nghiệm xác định quy tắc momen lực.
- 6 bộ thí nghiệm xác định quy tắc hợp lực song song cùng chiều.
- Tài liệu học tập.
- Phiếu học tập 1, 2, 3, 4, 5
B. Tiến trình thực hiện
Bảng 2.10. Tiến trình dạy học Hoạt động 2
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
GV phát tài liệu học tập cho học sinh.
Hoạt động 2.1. Tìm điều kiện cân bằng của 1
vật có trục quay cố định.
GV cho các em điền phiếu học tập số 1. - HS thảo luận và điền vào phiếu
GV phát cho mỗi nhóm 1 bộ thí nghiệm xác định học tập số 1
quy tắc momen lực.
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
51
GV: Các em dựa vào tài liệu làm việc theo nhóm - HS cùng nhau làm thí nghiệm,
trong 20 phút thực hiện thí nghiệm để xác định thảo luận và điền vào phần thí
điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố nghiệm trong phiếu học tập số 2
định. Các em thảo luận điền thông tin vào phần thí
nghiệm trong phiếu học tập số 2.
GV giám sát, hỗ trợ cho các em.
GV kết luận, tổng kết lại thí nghiệm: (kết hợp với - HS lắng nghe
việc thực hiện lại thí nghiệm) Ta thấy khi chỉ có
lực F1 tác dụng phía bên trái đĩa thì đĩa quay ngược
chiều kim đồng hồ. Khi chỉ có lực F2 tác dụng vào
phía bên phải của đĩa thì chiếc đĩa quay theo chiều
kim đồng hồ. Để đặc trưng cho tác dụng quay của
lực ta có đại lượng momen lực, được xác bằng tích
giữa lực tác dụng và khoảng cách từ trục quay đến
giá của lực (cánh tay đòn). Khi ta tác dụng lực đi
qua trục quay thì cánh tay đòn bằng 0 nên momen
của lực bằng 0 nên ta thấy đĩa không quay. Còn
khi tác dụng cả 2 lực cùng lúc, đĩa sẽ quay tới một
vị trí và dừng lại cân bằng, lúc này, tác dụng làm
quay của lực F1 cân bằng với tác dụng làm quay
của lực F2. Qua kết quả thí nghiệm, ta cũng thấy
momen của lực F1 bằng momen của lực F2. Từ đó,
ta có điều kiện cân bằng của một vật có trục quay
cố định hay còn gọi là quy tắc momen. Muốn cho
một vật có trục quay cố định ở trạng thái cân bằng
thì tổng các momen lực có xu hướng làm vật quay
theo chiều kim đồng hồ phải bằng tổng các
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
52
momen lực có xu hướng làm vật quay ngược chiều
kim đồng hồ.
GV: Các em tự trả lời các câu hỏi vận dụng trong - HS trả lời câu hỏi vận dụng vào
phiếu học tập số 2. phiếu học tập số 2.
Hoạt động 2.2. Tìm hiểu chuyển động quay của
vật rắn quanh một trục cố định.
GV: Cho các em tự đọc tài liệu.
Hoạt động 2.3. Tìm hiểu cân bằng của một vật
có mặt chân đế.
GV: Cho các em tự đọc tài liệu và hoàn thành - HS đọc tài liệu học tập và hoàn
phiếu học tập số 3. thành phiếu học tập số 3
Hoạt động 2.4. Xây dựng quy tắc hợp lực song
song cùng chiều
GV phát cho mỗi nhóm 1 bộ thí nghiệm xác định
quy tắc hợp lực song song cùng chiều.
GV: Các em dựa vào tài liệu làm việc theo nhóm - HS cùng nhau làm thí nghiệm,
trong 20 phút thực hiện thí nghiệm để xác định thảo luận và điền vào phiếu học
quy tắc hợp lực song song cùng chiều. Các em tập số 4
thảo luận điền thông tin vào phiếu học tập số 4.
GV giám sát, hỗ trợ cho các em.
GV kết luận, tổng kết lại thí nghiệm: (kết hợp với
việc thực hiện lại thí nghiệm): Hợp của 2 lực song
song là một lực song song, cùng chiều và có độ
lớn bằng tổng độ lớn của hai lực ấy. Giá của hợp
lực chia khoảng cách giữa 2 giá của hai lực song
song thành những đoạn tỉ lệ nghịch với độ lớn của
cả 2 lực ấy.
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
53
F=F1+F2
= 𝐹1 𝐹2 𝑑2 𝑑1
Hoạt động 2.5. Tìm hiểu Động cơ điện.
GV: Cho các em tự đọc tài liệu để nhớ lại kiến
thức.
Hoạt động 2.6. Tìm hiểu nguyên lí hoạt động
của cần cẩu tháp.
- GV yêu cầu các em hoàn thành phiếu học tập số - HS điền vào phiếu học tập số 5
5 về nguyên lí hoạt động của cần cẩu tháp.
C. Tài liệu hổ trợ
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
54
Họ và tên: Nhóm:
Phiếu học tập 1
Hoạt động 2.1. Tìm điều kiện cân bằng của 1 vật có trục quay cố định
Đặt vấn đề:
Khi chỉ có đối trọng, không treo vật, cần cẩu có bị lệch không, lệch về phía nào?
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
Khi móc vật vào và cẩu vật càng ra xa trụ thì cần cẩu có xu hướng lệch về phía
nào so với trụ?
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
Theo em, mối quan hệ giữa lực mà cần cẩu nâng được với khoảng cách từ lực
đến trụ như thế nào với nhau?
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
55
Họ và tên: Nhóm:
Phiếu học tập 2
Hoạt động 2.1. Tìm điều kiện cân bằng của 1 vật có trục quay cố định
Thực hiện thí nghiệm và điền thông tin vào chỗ
trống:
- Gắn đĩa momen lên bảng thép, điều chỉnh cho dây
dọi treo tại tâm đĩa nằm song song với mặt đĩa đi qua vạch
0 của thước ngang.
- Lần lượt treo sợi dây có buộc một gia trọng vào các
điểm khác nhau trên đĩa để trả lời câu hỏi: Khi nào lực tác
dụng lên đĩa không làm đĩa quay; khi nào lực tác dụng lên
đĩa làm đĩa quay và quay theo chiều nào? Hình 2.2 Thí nghiệm quy tắc momen lực
……………………………………………………
……………………………………………………
……………………………………………………
- Theo em, sự quay của đĩa phụ thuộc vào những yếu tố nào?
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
- Theo em, khi vật chịu tác dụng cùng lúc 2 lực làm cho vật quay theo 2 chiều
ngược nhau thì điều kiện để vật cân bằng, không quay là gì?
...........................................................................................................................
❖ Thực hiện thí nghiệm xem ta đã dự đoán đúng không nhé!
- Điều chỉnh thanh thước gắn với đĩa mô men theo phương ngang (giá quả rọi đi
qua vạch 0 của thước).
- Treo đồng thời một sợi dây thứ nhất có móc gia trọng (1 quả nặng) vào điểm
bên trái của đĩa mô men và sợi dây thứ 2 có móc gia trọng khác (2 quả nặng) vào điểm
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
56
bất kì bên phải của đĩa (như hình). Khi đĩa cân bằng, đọc các giá trị F1, d1, F2, d2. (d1,
d2 lần lượt là khoảng cách từ giá hai lực đến trục quay – phương dây rọi). Lập các tích
số F1.d1, F2.d2.
- Lặp lại thí nghiệm bằng cách thay đổi độ lớn lực , , thay đổi phương lực
(bằng cách vắt sợi dây thứ 2 qua ròng rọc cố định, tìm vị trí ròng rọc để đĩa cân
bằng (sợi chỉ căng theo phương tiếp tuyến của vòng tròn). Ghi số liệu vào bảng:
Lần F1 F2 d1 d2
đo
1
2
3
4
- Em có nhận xét gì về các số liệu F1, F2, d1, d2 (gợi ý, nhận xét về thương và tích
của F và d)
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
- Rút ra nhận xét về điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định:
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
- Vận dụng:
Hãy vận dụng quy tắc momen lực để giải thích các trường hợp sau, vẽ rõ
đâu là trục quay O, đâu là lực tác dụng.
a) Một người nâng vật trên tay
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
57
..............................................................
..............................................................
..............................................................
..............................................................
..............................................................
..............................................................
..............................................................
b) Nguyên tắc hoạt động của cân đĩa
...........................................................
...........................................................
...........................................................
...........................................................
...........................................................
...........................................................
...........................................................
c) Cần cẩu đang nâng vật
...............................................................
...............................................................
...............................................................
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
58
Một người dùng búa để nhổ một chiếc đinh. Khi
người ấy tác dụng một lực 100N vào đầu búa thì đinh bắt
đầu chuyển động. Hãy tính lực cản của gỗ tác dụng vào
đinh.
................................................................................
................................................................................
................................................................................
................................................................................
................................................................................
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
59
Họ và tên: Nhóm:
Phiếu học tập 3
Hoạt động 2.2. Tìm hiểu cân bằng của một vật có mặt chân đế.
Nêu điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế?
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
Có những cách nào để tăng mức vững vàng của một vật có mặt chân đế?
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
Đá Ba Chồng là một quần thể di tích thắng cảnh tại thị trấn Định Quán,
huyện Định Quán, tỉnh Đồng Nai. Nổi bật nhất trong quần thể là ba hòn đá khổng lồ
chồng lên nhau với chiều cao 36m, nằm chênh vênh ngay bên cạnh quốc lộ 20, cảnh
tượng hùng vĩ của danh thắng này cuốn hút biết bao du khách đi ngang qua. Ai đã
từng một lần nhìn thấy hòn đá này đều có chung cảm giác đó là “không an toàn”.
Hãy giải thích tại sao
những hòn đá này vẫn đứng
vững cân bằng, không bị lăn
xuống đường?
.........................................
.........................................
.........................................
...........................................................................................................................
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
60
Những chiếc siêu xe và xe thể thao như Lamborghini, Ferrari hay Bugatti
luôn hấp dẫn nhờ thiết kế ấn tượng, động cơ mạnh mẽ, âm thanh phấn khích cùng giá
trị đắt đỏ. Những chiếc xe này có thể chạy với tốc độ cao, cùng khả năng ôm cua ấn
tượng. Tuy nhiên gầm của những chiếc xe này thường khá thấp, dựa vào hiểu biết
của em hãy giải thích tại sao?
............................................................
............................................................
............................................................
............................................................
............................................................
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
61
Họ và tên: Nhóm:
Phiếu học tập 4
Hoạt động 2.4. Xây dựng quy tắc hợp lực song song cùng chiều
Đặt vấn đề: Ta đã biết điều kiện cân bằng của vật có mặt chân đế là giá của
trọng lực phải xuyên qua mặt chân đế. Vậy làm sao để xác định được trọng lực của
cần cẩu tháp? Chúng ta cùng xây dựng quy tắc hợp lực song song cùng chiều nhé!
Tổng hợp lực là thay thế các lực tác dụng đồng thời vào cùng một vật bằng một lực có
tác dụng giống hệt như các lực ấy. Ta đã biết cách hợp lực các lực có giá đồng quy,
vậy làm thế nào để tổng hợp 2 lực song song cùng chiều?
- Một vật chịu tác dụng của hai lực song song cùng chiều thì lực tổng hợp của
chúng có đặc điểm như thế nào? Hãy nêu dự đoán của em:
Điểm đặt: .........................................................................................................
Phương, chiều: .................................................................................................
Độ lớn: .............................................................................................................
- Theo em, điểm đặt của lực có phụ thuộc vào độ lớn của hai lực song song cần
tổng hợp hay không?
Chúng ta còn phân vân về điểm đặt của lực sẽ ở đâu, để xem dự đoán của chúng
ta có đúng không, hãy làm thí nghiệm nhé!
Thực hiện thí nghiệm và điền thông tin vào chỗ trống
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
62
- Bước 1: Bố trí thí nghiệm như hình minh họa, thước dài
có cách vạch chia kích thước chính xác, treo thước vào 2 đầu
của lực kế, sau đó treo thêm các quả nặng vào 2 điểm đầu thước
(gọi là 2 điểm A và B), rồi đánh dấu lại các vị trí của 2 đầu
thước.
- Bước 2: Gộp các quả nặng lại, sau đó treo lần lượt lên
các vị trí khác nhau trên thước sao cho hai đầu thước trùng
với hai đầu đã đánh dấu. Điểm đặt lúc này gọi là O
- Bước 3: Tính khoảng cách OA, OB. Ghi các số liệu
vào bảng.
Hình 2.3: Thí nghiệm hợp lực song song cùng chiều
Lần P1(N) P2(N) OA (cm) OB(cm)
1
2
3
- Em có nhận xét gì về các số liệu? (Điểm đặt lực tổng hợp O liên quan thế nào
đến các lực P1, P2, thử lập tỉ số hoặc tích giữa các số liệu)
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
63
..........................................................................................................................
...................................................................................................................................
𝑂𝐴
...................................................................................................................................
𝑂𝐵
𝑑1 𝑑2
- Dựa vào kiến thức hình học của mình, chứng minh =
- Kết luận về hợp lực của 2 lực song song cùng chiều:
Điểm đặt: ..........................................................................................................
Phương, chiều: ..................................................................................................
Độ lớn: ..............................................................................................................
Một cần cẩu tháp đang nâng tải có khối lượng 2000kg (như hình). Tay cần
BD nặng 1500kg trọng tâm tại G1, tay cần BC nặng 500kg trọng tâm tại G2. Đối trọng
được đặt tại C có trọng tâm tại G3. Xác định khối lượng của đối trọng sao cho tổng
hợp trọng lực của hai tay cần, tải và đối trọng đặt tại B.
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
64
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
Họ và tên:
Phiếu học tập 5
Hoạt động 2.6. Tìm hiểu nguyên lí hoạt động của cần cẩu tháp.
Tìm hiểu cấu tạo và nguyên lí hoạt động của cần cẩu tháp:
a) Cấu tạo của cần cẩu tháp?
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
65
b) Vẽ các lực tác dụng lên cần cẩu khi cần cẩu hoạt động. Làm thế nào để cần
cẩu cân bằng, không bị lật khi cẩu vật nặng, chân đế của cần cẩu đóng vai trò như thế
nào?
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
...........................................................................................................................
HOẠT ĐỘNG 3: ĐỀ XUẤT VÀ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP
(45 phút)
A. Chuẩn bị
- Danh sách các nguyên vật liệu và dụng cụ mà HS được phát.
- Phiếu học tập số 6
- Bảng tiêu chí đánh giá phương án thiết kế
B. Tiến trình thực hiện
Bảng 2.11. Tiến trình dạy học Hoạt động 3
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
- GV phát cho mỗi nhóm 1 bộ nguyên vật liệu,
giới thiệu các chi tiết mới như công tắc đảo
chiều…
- GV yêu cầu các em thảo luận và nêu phương - HS tự thiết kế phương án của mình
án thiết kế mô hình cần cẩu tháp thỏa các yêu vào tài liệu trong 15 phút sau đó thảo
cầu giáo viên đưa ra, các em có 15 phút làm cá luận cùng nhóm 15 phút đề đưa ra
phương án tối ưu.
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
66
nhân và 15 phút thảo luận để đưa ra phương án
tối ưu nhất. - HS xung phong báo cáo
- GV cho 3 nhóm lên báo cáo phương án, mỗi - HS chú ý lắng nghe, ghi chép
nhóm 3 phút. Yêu cầu các nhóm khác trong lúc
nghe nhóm báo báo cáo thì ghi chú để đặt câu
hỏi và phản biện. - Góp ý và đặt câu hỏi cho nhóm bạn.
- GV cho các em nhận xét và đặt câu hỏi
- GV nhận xét.
- GV dặn dò các em về nhà thực hiện làm mô
hình và chuẩn bị phần báo cáo (kết hợp với
poster hoặc PowerPoint)
C. Tài liệu hỗ trợ
Nhóm:
Phiếu học tập 6
Trình bày phương án thiết kế cần cẩu theo yêu cầu đã đề ra:
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
67
HOẠT ĐỘNG 4: THỰC HIỆN GIẢI PHÁP VÀ VẬN HÀNH SẢN PHẨM
(1 tuần)
A. Chuẩn bị
- 6 bộ nguyên vật liệu lắp ráp mô hình cần cẩu tháp.
- Tài liệu hướng dẫn.
B. Tiến trình thực hiện
Bảng 2.12. Tiến trình dạy học Hoạt động 4
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
- GV giám sát và hướng dẫn các nhóm khi cần. - HS tiến hành lắp ráp theo tài
liệu hường dẫn, có những cải
tiến theo bản thiết kế của nhóm
mình.
HOẠT ĐỘNG 5: BÁO CÁO VÀ TỔNG KẾT CHỦ ĐỀ.
(45 phút)
A. Chuẩn bị
- Bảng tiêu chí đánh giá sản phẩm
B. Tiến trình thực hiện
Bảng 2.13. Tiến trình dạy học Hoạt động 5
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
- GV cho các nhóm báo cáo và vận hành sản phẩm - HS báo cáo, quan sát và lắng
- GV tổ chức cho các nhóm HS nhận xét, đánh giá, nghe, ghi nhận, nhận xét đặt câu
đặt câu hỏi, phản biện với nhau để xuất hiện vấn đề. hỏi cho nhóm bạn.
- GV kết luận các kiến thức:
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
68
- GV yêu cầu HS về nhà nghiên cứu cách ưu nhược
điểm mô hình của mình và cải tiến mô hình để có thể
nâng vật nặng hơn, đi ra tầm với xa hơn.
Tiêu chí đánh giá trong dạy học chủ đề Mô hình cần cẩu tháp
2.2.8.1 Tiêu chí đánh giá phương án thiết kế
Bảng 2.14. Tiêu chí đánh giá phương án thiết kế
Điểm tối Tiêu chí đánh giá Điểm đánh giá đa
Phương án dựa vào kiến thức về căn bằng của vật có 20
trục quay cố định và cân bằng của vật có mặt chân đế.
Phương án khả thi, có thể giải quyết vấn đề nêu ra một 20
cách tối ưu (cần cẩu phải đủ chắc chắn và có đầy đủ
chức năng đi chuyển)
Phương án thỏa các tiêu chí về kích thước. 10
Phương án sử dụng vật liệu một cách hiệu quả và tiết 10
kiệm
Phương án có những điểm mới mẻ, mang tính sáng tạo. 10
Bản vẽ chi tiết, có chú thích vật liệu, kích thước. 10
Trình bày tự tin, nội dung trình bày đầy đủ cấu tạo, vật 10
liệu, nguyên lí hoạt động.
Đặt câu hỏi cho nhóm bạn và trả lời tốt các câu hỏi của 10
nhóm bạn
Tổng điểm 100
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
69
2.2.8.2 Tiêu chí đánh giá sản phẩm
Bảng 2.15. Bảng tiêu chí đánh giá sản phẩm
Điểm tối Tiêu chí đánh giá Điểm đánh giá đa
Mô hình cần cẩu tháp vận hành ổn định, đảm bảo các 40
chức năng theo yêu cầu
Mô hình cần cẩu tháp có khả năng nâng được vật 400g 10
ra xa
Mô hình cần cẩu tháp độc đáo, sáng tạo 10
Mô hình cần cẩu đẹp 10
Poster thuyết trình đầy đủ thông tin, bố cục rõ ràng, 10
đẹp, thuyết trình tự tin.
Đặt câu hỏi cho nhóm bạn (5 điểm 1 câu hỏi) 10
Trả lời tốt câu hỏi từ GV và nhóm bạn 10
Tổng điểm 100
2.2.8.3 Đánh giá năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo của học sinh trong dạy học
chủ đề Mô hình cần cẩu tháp.
Bảng 2.16. Đánh giá NL GQVĐVST của HS khi học chủ đề Mô hình cần cẩu tháp
NL Các mức độ biểu hiện của thành Chỉ số hành vi hành vi phần
Mức 1: Không xác định được ý 1.1. Xác định và làm rõ được các ý tưởng 1. tưởng nào. mới. Nhận + Các em phải đóng vai làm một kĩ sư để Mức 2: Nêu được ý tưởng mới ra ý tìm cách đưa vật liệu xây dựng lên cao. nhưng chưa làm rõ được.
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
70
tưởng + Mô hình biểu diễn của GV chỉ nâng Mức 3: Nêu và làm rõ được các
mới được vật có khối lượng 200g, trong khi ý tưởng mới.
nhiệm vụ của các em là nâng được vật
400g.
1.2. Phân tích các nguồn thông tin độc lập Mức 1: Không nêu được ý tưởng
để thấy được khuynh hướng và độ tin nào là khả thi và đáng tin cậy.
cậy của ý tưởng mới: Mức 2: Nêu được những ý tưởng
+ Ròng rọc thì có thể nâng vật lên cao khả thi nhưng chưa trình bày
nhưng không đưa vật ra xa được, cần cẩu được sự phân tích của mình.
có thể đưa vật ra xa. Ngoài ra để nâng thả Mức 3: Nêu được ý tưởng khả thi vật tại ví trí bất kì thì cần cẩu không chỉ và trình bày được lí do mà ý cần hệ thống nâng lên và đưa ra xa mà còn tưởng đó đáng tin cậy. phải xoay được.
+ Tiếp thu kiến thức để nhận ra rằng có
thể thực hiện được nhiệm vụ nâng được
vật 400g ra càng xa càng tốt.
Mức 1: Không phân tích được
tình huống. 2. 2.1. Phân tích tình huống trong học tập,
Phát trong cuộc sống. Mức 2: Phân tích được tình
hiện + Nêu và phân tích được tác dụng làm huống nhưng còn nhiều sai sót,
và quay của lực: khi nào lực làm đĩa quay cần sự hướng dẫn của giáo viên:
làm theo chiều kim đồng hồ, khi nào quay chỉ phân tích được cần có một hệ
rõ ngược chiều, khi nào không quay. thống cần cẩu tháp để nâng thả
vấn + Trình bày đươc nếu 2 lực tác dụng vào vật, chưa phát hiện được vấn đề
đề vật cùng một lúc thì đĩa cân bằng khi nào. đề là khi đưa vật nặng ở xa thì
khác gì khi ở gần trục.
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
71
+ Trình bày được vấn đề cần phải tìm khi Mức 3: Tự phát hiện và phân tích
tổng hợp 2 lực song song cùng chiều: tìm được tình huống một cách trọn
điểm đặt của lực tổng hợp. vẹn và đầy đủ
+ Càng gần trục thì cần cẩu càng nâng
được nặng, để nâng được vật nặng 400g ra
càng xa càng tốt thì cần có một hệ thống
vững chắc và cân bằng tốt.
+ Để nâng thả vật tại một vị trí bất kì thì
cần cẩu vừa phải xoay được, vừa có con
chạy có khả năng đi xa, lại gần và nâng thả
vật xuống.
+ Để cần cẩu có thể xoay mượt mà, trục
quay của motor không bị biến dạng hay
bung keo cố định thì trọng tâm của hệ
càng gần trục quay càng tốt.
Mức 1: Chưa phát hiện được vấn
đề
Mức 2: Phát hiện được vấn đề 2.2. Phát hiện và nêu vấn đề: nhưng còn thiếu sót hay cần đến + Thiết kế một hệ thống cần cẩu tháp có sự hướng dẫn của của giáo viên. thể nâng và thả vật tại vị trí bất kì nằm
Mức 3: Phát hiện được vấn đề: trong phạm vi của cần cẩu và đưa được vật
thiết kế một hệ thống cần cẩu nặng 400g có tầm với càng xa càng tốt.
tháp có thể nâng và thả vật tại vị
trí bất kì nằm trong phạm vi của
cần cẩu và đưa được vật có tầm
với càng xa càng tốt.
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
72
3.1. Nêu được nhiều ý tưởng mới trong Mức 1: Không nêu được ý tưởng
học tập và cuộc sống, suy nghĩ không theo nào.
lối mòn:
+ Nêu được các ý tưởng để nâng vật lên: Mức 2: Đã nêu được các ý tưởng
kéo lên, dùng ròng rọc, dùng xe cẩu nâng nhưng chưa phân tích được hoặc
lên, dùng cần cẩu tháp…, có hiểu biết về không khả thi
các dụng cụ nâng vật đã sử dụng trong quá
khứ, và trong thời hiện đại, nêu được các Mức 3: Nêu được các ý tưởng ý tưởng mới mẽ, độc đáo. khả thi và phân tích được ý tưởng + Ý tưởng thiết kế được mô hình cần cẩu: 3. đó. hình vẽ, cấu tạo, vật liệu, … Hình + Nêu được các ý tưởng mới mẻ để giải thành quyết vấn đề nêu ra. Ví dụ: trong thực tế và người ta sẽ đào mống cho cần cẩu, ở đây triển ta sẽ dùng keo để cố định chân cần cẩu thật khai ý chắc chắn, … tưởng + Nêu được ý tưởng khắc phục và cải tiến mới các vấn đề của mô hình.
Mức 1: Chưa làm được.
3.2. Tạo ra yếu tố mới dựa trên những ý Mức 2: Đã kết nối được các ý
tưởng khác nhau. Hình thành và kết nối tưởng của mình và các bạn, kết
các ý tưởng: Tổng hợp các thiết kế cần cẩu hợp để hình thành một ý tưởng
tháp của các thành viên trong nhóm, phân tối ưu nhất.
tích ưu nhược điểm và kết hợp lại thành một Mức 3: Đã kết nối được các ý
ý tưởng tối ưu. tưởng của mình và các bạn, dựa
trên ý tưởng chung hình thành
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
73
một ý tưởng tối ưu trong đó có sử
dụng những yếu tố mới khác.
3.3. Nghiên cứu để thay đổi giải pháp trước Mức 1: Chưa làm được.
sự thay đổi của bối cảnh: Mức 2: Đã làm được nhưng cần
+ HS có giải pháp để tăng mức độ cân bằng sự hướng dẫn của giáo viên
của cần cẩu: thêm dây cáp, hạ thấp trọng Mức 3: Tự nghiên cứu và thay tâm, … đổi được ý tưởng để phù hợp với + HS giải quyết được những tình huống những thiết bị mà giáo viên cung bất ngờ (làm hư nên dẫn đến thiếu vật liệu, cấp. …)
3.4. Đánh giá rủi ro và có dự phòng: Cần Mức 1: Chưa làm được.
cẩu chưa đủ vững vàng thì cần tăng diện Mức 2: Đã phát hiện có rủi ro
tích mặt chân đế và hạ thấp trọng tâm bằng nhưng chưa có giải pháp.
cách đặt thêm vật nặng dưới chân cần cẩu, Mức 3: Đánh giá được rủi ro với dán chắc chắn mặt đế vào tấm ván làm bản thiết kế và có phương án dự nền, làm tấm nền nặng thêm, có thêm phòng. phương án hoặc dự trù vật liệu,…
Mức 1: Chưa làm được. 4.1. Biết thu thập và làm rõ các thông tin
có liên quan đến vấn đề. Mức 2: Làm được nhưng chưa đủ 4. Đề + Tự thu thập các thông tin về các kiến hoặc cần sự trợ giúp của giáo xuất, thức đã học: cân bằng của vật có mặt chân viên. lựa đế, điều kiện cân bằng của vật có trục quay Mức 3: Tự thu thập các thông tin chọn cố định (quy tắc momen lực), mạch điện, về các kiến thức đã học có liên giải … quan đến vấn đề: pháp + Thu thập các thông tin đã biết dựa vào + Tự thu thập các thông tin về
tự tìm thiểu và quan sát thực tế: làm sao các kiến thức đã học.
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
74
cần cẩu có thể cân bằng được, cấu tạo của + Thu thập các thông tin đã biết
nó gồm những gì, … dựa vào tự tìm thiểu và quan sát
thực tế.
Mức 1: Chưa làm được
Mức 2: Đã đề xuất được một số 4.2. Biết đề xuất và phân tích được một số giải pháp để giải quyết vấn đề giải pháp giải quyết vấn đề: đề xuất giải nhưng chưa phân tích được hoặc pháp thiết kế mô hình cần cẩu tháp đàm cần sự giúp đỡ của giáo viên. bảo sử dụng được các dụng cụ vật liệu
Mức 3: Đề xuất được một số giải thầy cô cung cấp và thỏa các tiêu chí đề
pháp thiết kế cần cẩu tháp, phân ra.
tích được cấu tạo, và nguyên lí
hoạt động.
Mức 1: Lựa chọn được giải pháp
4.3. Lựa chọn được giải pháp phù hợp nhưng đó chưa phải là tối ưu.
nhất: Tổng hợp các thiết kế cần cẩu tháp của Mức 2: Lựa chọn được giải pháp các thành viên trong nhóm, phân tích ưu tối ưu nhưng chưa phân tích nhược điểm và kết hợp lại thành một ý được lí do hoặc cần sự giúp đỡ tưởng tối ưu phù hợp với các tiêu chí của của giáo viên. sản phẩm và với các vật liệu mà các em
Mức 3: Lựa chọn và phân tích được phát.
được giải pháp tối ưu.
Mức 1: Chưa lập được kế hoạch 5. 5.1. Lập được kế hoạch hoạt động có mục Thiết Mức 2: Lập được kế hoạch hoạt tiêu, nội dung, hình thức, phương tiện, kế và động nhưng chưa đầy đủ, chưa hoạt động phù hợp. tổ ghi chép cẩn thận mục tiêu, nội
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
75
chức dung, hình thức, phương tiện
hoạt hoạt động.
động Mức 3: Lập được kế hoạch hoạt
động có mục tiêu, nội dung, hình
thức, phương tiện hoạt động phù
hợp. Có ghi chép đầy đủ, rõ ràng.
Mức 1: Chưa làm được.
Mức 2: Có điều chỉnh kế hoạch
nhưng chưa hiệu quả. Ví dụ: điều
chỉnh nhiệm vụ của các thành
viên chưa linh động, thay đổi
cách thức giải quyết để phù hợp
với hoàn cảnh chưa được tối ưu,
… 5.2. Biết điều chỉnh kế hoạch và việc thực
Mức 3: Biết điều chỉnh kế hoạch hiện kế hoạch, cách thức và tiến trình giải
và việc thực hiện kế hoạch, cách quyết vấn đề cho phù hợp với hoàn cảnh
thức và tiến trình giải quyết vấn để đạt hiệu quả cao.
đề cho phù hợp với hoàn cảnh để
đạt hiệu quả cao. Biết cách điều
chỉnh nhiệm vụ các thành viên
một cách linh hoạt, công bằng,
hợp lí, thay đổi phương án thiết
kế cho phù hợp với vật liệu đang
có sẵn, biết phân bổ thời gian hợp
lí, …
Mức 1: Chưa làm được.
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
76
5.3. Đánh giá được hiệu quả của giải pháp Mức 2: Đã đánh giá được nhưng
và hoạt động. còn nhiều thiếu sót, cần sự giúp
+ Đánh giá được số liệu và nêu ra được đỡ của giáo viên.
kết luận về quy tắc momen lực và quy tắc Mức 3: Tự đánh giá đầy đủ hiệu
hợp lực song song cùng chiều. quả của giải pháp và hoạt động.
+ Đánh giá được hiệu quả của giải pháp,
nêu được ưu nhược điểm của mô hình.
6.1. Đặt nhiều câu hỏi có giá trị, không dễ Mức 1: Chưa đặt được câu hỏi
dàng chấp nhận thông tin một chiều Mức 2: Đặt được nhiều câu hỏi
cho nhóm bạn, nhưng chưa tìm
hiểu và trả lời được
Mức 3: Đặt được nhiều câu hỏi
cho nhóm bạn, trong đó có tìm
hiểu và trả lời được
Mức 1: Chưa làm được. Tư
duy Mức 2: Đã có những lập luận cho
độc các giải pháp thiết kế cần cẩu tuy
lập nhiên các em còn thiếu sót cần sự
6.2. Nêu ra các lập luận và minh chứng giúp đỡ của giáo viên hoặc chưa
thuyết phục lập luận bằng các kiến thức đã
tìm hiểu.
Mức 3: Đã có những lập luận cho
các giải pháp thiết kế và lập luận
bằng các kiến thức đã tìm hiểu.
6.3. Sẵn sàng xem xét, đánh giá lại vấn đề. Mức 1: Chưa làm được
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
77
Mức 2: Tiếp thu ý kiến từ GV và
các bạn. Đã đánh giá được giải
pháp và mô hình tuy nhiên chưa
có cách cải thiện.
Mức 3: Tiếp thu ý kiến từ GV và
các bạn. Đã đánh giá được giải
pháp và mô hình, nêu lên dược
phương án cải thiện
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
78
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
Trong chương này, chúng tôi đã tiến hành phân tích nội dung kiến thức chương
“Cân bằng và chuyển động của vật rắn” – Vật lí 10 (cơ bản). Căn cứ vào mục tiêu dạy
học của chương và quy trình thiết kế một chủ đề giáo dục STEM, chúng tôi nghiên cứu,
lựa chọn kiến thức để xây dựng chủ đề “Mô hình cần cẩu tháp” nhằm tổ chức dạy học
chương này theo định hướng giáo dục STEM. Để kiểm chứng giả thuyết khoa học và có
cơ sở thực tiễn cho đề tài, chúng tôi đã tiến thành thực nghiệm sư phạm ở trường THPT.
Nội dung thực nghiệm được thể hiện ở chương 3.
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
79
THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm
Chúng tôi tiến hành thực nghiệm sư phạm tổ chức dạy học theo định hướng giáo
dục STEM chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn”- Vật lí 10 nhằm:
- Kiểm chứng giả thuyết khoa học đã đề ra.
- Đánh giá tính khả thi của tiến trình dạy học một số kiến thức chương “Cân bằng
và chuyển động của vật rắn”- Vật lí 10 đã đề xuất.
3.2 Đối tượng thực nghiệm sư phạm
HS lớp 10C8 trường THCS – THPT Hoa Sen (quận 9), năm học 2019 – 2020, sĩ số
25 HS.
Các em HS có nhiều hoàn cảnh khác nhau: Một số rớt từ trường công lập, một số
nhà ở các tỉnh khác học nội trú ở trường. Phần lớn các em năng động, tích cực tham gia
các hoạt động của giáo viên. Tuy nhiên, một số em chưa ngoan và học lực tương đối yếu.
3.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm
- Chúng tôi gửi giáo án dạy học cho giáo viên góp ý, điều chỉnh để phù hợp với
tình hình lớp. Chúng tổ chức dạy học trong 03 tiết chính khóa theo tiến trình trong giáo
án.
- Thông qua quá trình giảng dạy, chúng tôi sử dụng các tiêu chí đã đề ra để đánh
giá NL GQVĐVST của HS.
- Trên cơ sở kết quả thực nghiệm, chúng tôi nhìn nhận những mặt đạt được cũng
như những mặt hạn chế cần chỉnh sửa, cải tiến.
3.4 Thuận lợi và khó khăn trong quá trình thực nghiệm sư phạm
Thuận lợi
- Ban giám hiệu trường THCS - THPT Hoa Sen và tổ Vật lí ủng hộ đổi mới phương
pháp dạy học, tạo điều kiện cho các tiết học định hướng giáo dục STEM.
- Tại thời điểm thực nghiệm, nhà trường đã có phòng học STEM được trang bị đầy
đủ các thiết bị, cơ sở vật chất để dạy các tiết học theo định hướng giáo dục STEM.
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
80
- HS lớp thực nghiệm năng động, đoàn kết, tích cực, có năng khiếu thực hành và
đã được tham gia nhiều tiết học STEM.
- Giáo viên có NL chuyên môn, kinh nghiệm giảng dạy, tư vấn và hỗ trợ chúng tôi
hết mình khi tổ chức các tiết dạy học theo định hướng giáo dục STEM.
Khó khăn
- Việc chuẩn bị thiết bị của giáo viên mất thời gian và cần sự hỗ trợ của nhiều
người.
- Một số HS mất tập trung, lo ra gây ảnh hưởng đến tiến trình tổ chức hoạt động
của giáo viên và hiệu quả hoạt động nhóm.
- Chủ đề với mục đích dạy kiến thức mới của chương “Cân bằng và chuyển động
của vật rắn” trong học kỳ I, Vật lí 10. Tuy nhiên thời điểm chúng tôi tiến hành thực
nghiệm là học kỳ II, cùng với ảnh hưởng của dịch Covid-19 nên chủ để được thực nghiệm
với mục đích là vận dụng kiến thức và chỉ thực nghiệm được một phần của chủ đề.
3.5 Kế hoạch thực nghiệm sư phạm
Từ 11/05/2020 đến 15/05/2020: Chuẩn bị giáo án và thống nhất giáo án dạy học
với giáo viên của lớp.
Từ 16/05/2020 đến 18/05/2020: Chuẩn bị tài liệu học tập và các dụng cụ, vật liệu
chế tạo mô hình cần cẩu tháp (6 bộ). Kiểm tra và chỉnh sửa các bộ dụng cụ. Chuẩn bị cơ
sở vật chất (bàn ghế, máy chiếu, phòng học).
Ngày 19/05/2020: Thực nghiệm sư phạm 2 tiết chính khóa, HS xác định nhiệm vụ,
ôn lại kiến thức cũ và đề xuất lựa chọn giải pháp.
Ngày 21/05/2020: Thực nghiệm sư phạm trong 1 tiết chính khóa. HS báo cáo
phương án thiết kế.
Ngày 22/05/2020: HS thực hiện chế tạo mô hình Cần cẩu tháp tại phòng
Makerspace trường THPT Hoa Sen.
Ngày 28/05/2020: Thực nghiệm sư phạm trong 1 tiết chính khóa. HS báo cáo và
tổng kết chủ đề.
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
81
3.6 Diễn biến thực nghiệm và đánh giá định tính năng lực giải quyết vấn đề và
sáng tạo
Bảng 3.1. Diễn biến thực nghiệm và đánh giá định tính NL GQVĐVST
Đánh giá Xác Mô tả diễn biến định tính
- GV ổn định lớp học, yêu cầu các em ngồi đúng vị trí
nhóm của mình.
- GV đặt vấn đề bằng cách trình chiếu công trình - Thể hiện
trường THPT Hoa Sen cơ sở 4 đang thi công ở Dĩ An, được hành vi
Bình Dương. Dự kiến công trình sẽ có 4 tầng. GV phát 1.1, 3.1: Các
giấy và yêu cầu các em tưởng tượng mình là một kĩ sư em xác định
công trình, thảo luận trong vòng 5 phút đưa ra tất cả được mình sẽ
các phương án để có thể vận chuyển vật liệu xây dựng đóng vai làm
lên tầng 4 để thi công được công trình. một kĩ sư
Hoạt động công trình để
1: Xác định nâng vật liệu
nhiệm vụ. xây dựng lên
(20 phút) cao. Các em
nêu lên được
- HS thảo luận nhóm trong 5 phút: các ý tưởng
mới mẻ, độc
đáo để nâng
vật lên.
- HS phát biểu kết quả thảo luận:
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
82
+ Nhóm 1: Cần cẩu, khiêng lên từng lầu, kéo
bằng dây, dùng trực thăng thả xuống, dùng nam châm
điện cực mạnh hút lên.
+ Nhóm 2: Dùng ròng rọc, dùng trục cẩu, dùng
thang bộ, ném gạch lên, dùng cần cẩu, cần cẩu tháp.
+ Nhóm 3: Sử dụng tháp cẩu, sử dụng thang
máy, sử dụng ròng rọc, sử dụng trực thăng, sử dụng xe
bơm hút xi măng.
+ Nhóm 4: Thang máy vận chuyển, cần cẩu,
ròng rọc, máy bay, dùng sức lao động của con người,
xe đẩy, nam châm hút sắt, ném gạch lên cao.
+ Nhóm 5: Dùng máy kéo, cần cẩu, vác lên.
- GV: Hoan nghênh tinh thần sáng tạo của HS và nhận
xét về các giải pháp HS đưa ra đều có cần cẩu.
- GV giới thiệu trong các công trình, để đưa vật liệu
xây dựng và các cấu kiện lên cao, người ta thường
dùng cần cẩu tháp, đặc điểm của cần cẩu tháp là có thể
được nối cao thêm theo từng tầng. - Thể hiện
- GV: Biểu diễn mô hình cần cẩu tháp. được hành vi
- GV: “Mô hình biểu diễn ở đây đang sử dụng đối trọng 2.1: Các em
có khối lượng 1kg, ở khoảng cách xa nhất thì cần cẩu đều nhận ra
chỉ nâng được vật có khối lượng 200g thì cánh tay bị khi ở gần cần
nghiêng nhiều, cần cẩu không thể xoay được, tấm đế cẩu thì để
của cần cẩu cũng bị nhấc lên.” nâng được
vật khối
lượng lớn
hơn, càng ra
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
83
- HS: Quan sát và tham gia vận hành thử. xa thì càng
nâng được ít.
- GV: Đặt nhiệm vụ xây dựng mô hình cần cẩu tháp và
trình chiếu các tiêu chí.
- GV nhắc lại các kiến thức về điều kiện căn bằng của
Hoạt động vật có trục quay cố định, điều kiện cân bằng của vật có
2: Ôn tập mặt chân đế, quy tắc hợp lực song song cùng chiều. Và
kiến thức cũ yêu cầu các em tự ôn lại theo tài liệu GV phát hoặc
theo sách giáo khoa.
- GV: Giới thiệu các nguyên vật liệu và dụng cụ HS sẽ - Thể hiện
được phát. Yêu cầu các em sử dụng các nguyên vật liệu được hành vi Hoạt động và dụng cụ được phát, nêu phương án thiết kế mô hình 2.1: Các em 3: Đề xuất cần cẩu tháp thỏa các tiêu chí nêu trên. Các em làm thấy được và lựa chọn việc cá nhân trong 15 phút và làm việc nhóm trong 15 rằng càng lại giải pháp phút. gần cần cẩu (45 phút đề HS: Làm việc cá nhân và thảo luận để đưa ra phương càng nâng xuất giải án chung. được nặng, pháp + 45 - GV: Quan sát, hỗ trợ. ngoài ra khi phút báo đưa con chạy cáo) ra xa thì cần
cẩu bị
nghiêng về
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
84
- GV: Yêu cầu các em lên báo cáo phía cánh tay
- HS: Các nhóm lên báo cáo. Các nhóm còn lại đặt câu trước nhiều
hỏi và đánh giá nhóm bạn vào phiếu đánh giá. hơn.
- Thể hiện • Phần báo cáo của nhóm 5: Nêu được sơ lược
được hành vi cấu tạo của cần cẩu tháp. Tuy nhiên chưa làm
2.2: Các em rõ được chức năng và vật liệu của từng bộ phận.
đều xác định Trình bày còn rụt rè thiếu tự tin.
được nhiệm
vụ của mình
là thiết kế
cần cẩu tháp
để có thể
nâng được
vật, tuy
nhiên lại bỏ
quên mất chi
• Phần báo cáo của nhóm 4: Nêu được nguyên vật tiết là phải
liệu sẽ sử dụng, cấu tạo của cần cẩu tháp, vật nâng được
liệu và chức năng của từng bộ phận. vật 400g ra
càng xa càng
tốt.
- Thể hiện
được hành vi
3.1: Nêu lên
được các
cách để tăng
sự vững vàng
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
85
Bạn Tuyết Vân nhóm 1 đặt câu hỏi cho nhóm hơn của cần
4: “Khi bạn đặt cục đối trọng tại một vị trí cẩu để cần
không phù hợp thì cần cẩu sẽ bị nghiêng về cẩu có thể
phía đang móc vật, lúc đó bạn sẽ giải quyết như nâng được
thế nào?” vật nặng hơn
Nhóm 4 trả lời: Sẽ gắn thêm vật nặng bên cánh so với mô
tay gắn đối trọng. hình mẫu:
Nhóm 2 tiếp tục đặt câu hỏi: Nếu bạn đặt thêm Lấy cục đá
vật như vậy thì sẽ gây thêm sức nặng lên trục chặn lên mặt
quay làm motor không quay được, lúc đó bạn đế, di chuyển
sẽ xử lí như thế nào?” đối trọng đến
Nhóm 4 trả lời: Sẽ tháo ra dời trục quay sang vị các vị trí
trí khác. thích hợp.
Nhóm 2 góp ý: Bạn nên dời đối trọng ra xa trục - Thể hiện
quay để motor dễ quay hơn thay vì phải tháo được hành vi
mô hình ra. 3.4: Nhóm 1
Cả lớp đồng ý với đề xuất của nhóm 2. cưa bớt mặt
đế mà GV • Phần báo cáo của nhóm 3: Nêu được cấu tạo của
phát để dự cần cẩu tháp kèm theo vật liệu và chức năng của
trù phòng từng bộ phận. Các em còn trình bày cấu tạo, vật
trường hợp liệu, cách làm và giải thích lí do về các chi tiết
bị thiếu quan trọng trong mô hình: chân đế, cánh tay, đặt
nguyên vật đối trọng như thế nào. Các em còn có ý tưởng
liệu. là sẽ để con chạy cố định một chỗ cho dễ chế
- Thể hiện tạo, vì thế trong mô hình chỉ có 2 motor, giúp
được hành vi tiết kiệm điện năng hơn.
4.1, 4.2: Các
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
86
em nêu được
phương án
thiết kế mô
hình cần cẩu
tháp, tuy
nhiên các em
chưa thực sự
liên kết được
phương án
Nhóm 1 góp ý nhắc các bạn vẽ dây điện. của mình với
Nhóm 4 góp ý về việc bạn để cố định con chạy, kiến thức
không để cho cần cẩu có thể đưa vật ra xa lại được học,
gần, như vậy sẽ không thỏa được các tiêu chí, cần GV
tiêu chí đưa ra là cần cẩu có thể nâng thả vật tại hướng dẫn,
một vị trí bất kì. gợi ý.
• Phần báo cáo của nhóm 2: Nêu được cấu tạo cần - Thể hiện
cẩu tháp, vật liệu, kích thước và chức năng của được hành vi
từng bộ phận. 4.3: Các em
đã thảo luận
và kết hợp
thành một
phương án
chung cho cả
nhóm thông
qua phiếu
học tập Khăn
trải bàn.
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
87
- Thể hiện • Nhóm 1 báo cáo: Nêu được cấu tạo cần cẩu
được hành vi tháp, vật liệu, kích thước và chức năng của từng
6.1, 6.2, 6.3: bộ phận. Cách gia công một số chi tiết: trụ cần
Các em cẩu, mặt đế và cánh tay. Có phương án dự
chú chăm phòng về vật liệu.
lắng nghe và
đặt câu hỏi
cho nhóm
bạn, nhóm
thuyết trình
sẵn sàng lắng
nghe và xem
xét lại giải
pháp của
mình để có Nhóm 3 đặt câu hỏi: “Tại sao vật liệu cô cho là
phản hồi một tấm gỗ 40x40 mà bạn chỉ làm chân đế
hoặc tiếp 25x25?”
nhận ý kiến Nhóm 1 trả lời: “Vì tụi mình định dùng phần
đóng góp của gỗ còn lại với mục đích khác là làm cho cánh
các nhóm tay cần cẩu chắc chắn hơn, hoặc phòng trường
khác. Các em hợp tụi mình làm hư 2 miếng gỗ nhỏ thì mình
đã trả lời sẽ có gỗ dự phòng”
được các câu Thầy đặt câu hỏi: “Theo em với mặt chân đế
hỏi được đặt nhỏ thì cần cẩu tháp dễ cân bằng hơn hay dễ đổ
ra, và có hơn?”
những lập Nhóm 1 trả lời: “Mặt chân đế nhỏ thì cẩn cẩu
luận chặt chẽ sẽ khó cân bằng hơn, tuy nhiên nếu lúc làm mô
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
88
hình mà cần cẩu khó cân bằng thì tụi em sẽ đặt từ kiến thức
thêm vật nặng lên mặt đế.” quy tắc
- GV đặt câu hỏi cho cả lớp: momen lực
đã được học. • “Khi di chuyển con chạy lại cần trụ của cần cẩu
tháp thì cần cẩu có xu hướng nghiêng về phía
nào? Và em sẽ giải quyết như thế nào?”
• Nhóm 3 trả lời: “Cần cẩu sẽ bị nghiêng về phía
có đối trọng. Em sẽ giảm bớt khối lượng của đối
trọng”
• Nhóm 4 bổ sung: “Tụi em sẽ đưa đối trọng lại
gần trụ hơn.”
- GV: Nhận xét, khen sự nỗ lực của các nhóm và động
viên nhóm 5 tự tin hơn. GV nhận xét, đính chính: Lúc
nãy nhóm 2 có nhận xét nếu để thêm đối trọng thì sẽ
gây thêm sức nặng lên motor làm motor không quay
được và đề xuất đề xuất dời đối trọng ra xa để motor
dễ quay hơn. Khi đưa đối trọng ra xa thì trọng tâm của
cánh tay lúc này sẽ dời ra xa trục quay của motor hơn,
làm cho momen quán tính của cánh tay càng lớn, càng
khó để lấy đà cho cánh tay quay và hãm lại. Ngoài ra,
trọng tâm sẽ chuyển động tròn xung quanh trục quay
của motor, khi ấy vật có xu hướng chuyển động li tâm
nên tác dụng lực vào trục quay và làm trục quay bị biến
dạng. Nên ở đây việc nhóm 2 đề xuất để đối trọng ra
xa hơn để dễ motor dễ quay hơn là chưa hợp lí. Cả lớp
lưu ý chỗ này.
- GV: Yêu cầu các nhóm nộp phiếu đánh giá lại.
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
89
- HS thực hiện chế tạo mô hình Cần cẩu tháp với các - Thể hiện
nguyên vật liệu và dụng cụ được phát tại phòng STEM được hành vi
của trường THPT Hoa Sen. 3.1: Nêu
được ý tưởng
khắc phục và
cải tiến các
vấn đề của
mô hình.
- Thể hiện
- GV quan sát, hỗ trợ các em. Hoạt động được hành vi
- GV ghi nhận các hành vi và đặt câu hỏi cho các nhóm. 4: Thực hiện 3.3. Nghiên
- GV ghi nhận được một số biểu hiện tiêu biểu như sau: giải pháp và cứu để thay
+ Các nhóm cố gắng tìm cách để dựng trụ cần cẩu lên vận hành đổi giải pháp
(vì trụ được làm từ que đè lưỡi nên sẽ có đầu tròn, dẫn sản phẩm (1 trước sự thay
đến tiếp xúc với mặt đế ít, không dùng keo dám dựng buổi chiều đổi của bối
đứng lên được). Các nhóm 2, 3, 4, 5 đặt ngang que đè làm việc tại cảnh: làm hư
lưỡi hoặc ván để chén vào giữa 2 trụ cho trụ dễ đứng phòng nên dẫn đến
thẳng. Nhóm 1 cưa phần đầu tròn đi và mãi nhẵn. Makerspace) thiếu vật
liệu.
- Thể hiện
được hành vi
5.1, 5.2: Các
em đã dự
được các
bước thực
hiện mô hình
nhưng chưa
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
90
+ Nhóm 2, 3: Nhận ra được phải gắn cố định tấm ván lập kế hoạch
vào mặt của motor trắng và cánh tay vào trục của motor cụ thể nên
trắng thì khi motor quay ván mới quay theo được, nếu dẫn đến kéo
không thì cánh tay không quay mà cả thân motor sẽ dài thời gian
quay. Nhóm 1, 4, 5 chưa nhận ra nên khi lắp cánh tay làm mô hình.
và bật công tắc thì cánh tay không quay được, cần sự Có sự phân
giúp đỡ của GV. chia nhiệm
+ Đối với việc đục lỗ trên tấm ván, các nhóm đều tìm vụ trong
cho mình mũi khoan phù hợp. Nhóm 1 lại sử dụng mũi nhóm sao
khoan nhỏ hơn rất nhiều, nên để khoan lỗ to các em đã cho phù hợp
có động tác khuấy. với điểm
+ Nhóm 2 giải quyết vấn đề thiếu vật liệu: Cắt bớt ván mạnh của
của miếng đế đi, sau đó trang trí lại. từng thành
viên, tuy
nhiên không
có ghi chép
lại. Nhóm
phân chia
các nhiệm + Nhóm 1 ban đầu dự định làm cánh tay thật chắc chắn vụ: làm phần để có thể nâng được vật nặng mà không bị gãy. Sau đó đế, làm cánh các em đã nhận ra 2 nhược điểm của cách này: thứ nhất tay, đi dây là làm cho cánh tay trước nặng thêm dẫn đến tăng điện, làm momen, cần cẩu lệch về phía cánh tay trước nhiều hơn, poster báo thứ 2 là khi con chạy di chuyển sẽ cà vào 2 bên của cáo. cánh tay, lúc này ma sát nhiều hơn, khó di chuyển. Nên
các em đã đọc tài liệu tham khảo và thay đổi giải pháp.
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
91
+ Các nhóm đều nhận ra ma sát giữa con chạy và bề
mặt cánh tay làm cho con chạy khó di chuyển nên đã
khắc phục bằng cách chà nhám bằng giấy nhám và đồ
giũa móng tay.
+ Các nhóm đều nhận ra được rằng, khi bật công tắc
của motor vàng có tác dụng di chuyển con chạy thì khi
trục motor quay không kéo theo dây dù quay theo, các
nhóm đều nhận ra do ma sát giữa trục và sợi dây không
đủ lớn, Nhóm 2 có giải pháp: bắn keo nến xung quanh
motor để tăng ma sát giữa trục quay của motor vàng và
dây dù.. Các nhóm khác tham khảo.
+ Các nhóm 1, 3, 4, 5 đều gặp khó khăn khi cần cẩu
khó quay 360o, các nhóm 4,5 đã khắc phục bằng cách
chà nhẵn bề mặt tiếp xúc giữa cánh tay trước và đế
quay, nhóm 1,2,3 nâng cánh tay cao để không bị cà vào
đế quay.
Hoạt động - GV yêu cầu các nhóm lên vận hành mô hình và chia Thể hiện
5: Báo cáo sẻ về quá trình thực hiện sản phẩm của nhóm mình. được hành vi
và tổng kết Các nhóm còn lại lắng nghe, đặt câu hỏi và chấm điểm 6.1, 6.3: Các
chủ đề. (45 cho nhóm bạn. em chăm chú
lắng nghe và phút)
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
92
- Nhóm 1 báo cáo: đặt câu hỏi
cho nhóm
bạn, nhóm
thuyết trình
sẵn sàng lắng
nghe và xem
xét lại giải
pháp của
mình để có
phản hồi
hoặc tiếp
nhận ý kiến
đóng góp của
các nhóm
khác. Các em
đã trả lời • Các em trình bày những nguyên vật liệu mình được các câu đã sử dụng trong mô hình. hỏi được đặt • Các em trình bày những khó khăn mà nhóm đã ra, và có gặp phải: Giữa các thành viên trong nhóm có những lập những bất đồng về quan điểm khi thực hiện mô luận chặt chẽ hình, nhóm sử dụng vật liệu quá nhiều dẫn đến từ kiến thức thiếu hụt vật liệu, mô hình của nhóm không quy tắc được chắc do sai lầm trong lúc gia công các em momen lực làm cánh tay trước quá ngắn sau đó các em nối đã được học. thêm vào bằng keo nến, chức năng di chuyển
chậm do ma sát nhiều và các em đã dùng đồ dũa
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
93
móng tay để mài bề mặt của cánh tay cho nhẵn,
phải làm đi làm lại nhiều lần.
• Các em trình bày nguyên lí hoạt động của cần
cẩu tháp dựa vào quy tắc momen lực, đối trọng
được gắn ở cánh tay sau giúp cân bằng khi mà
cẩu vật nặng.
• Các em trình bày ưu nhược điểm mô hình của
mình: phần đế gia công chắc chắn với nhiều lớp,
trang trí đẹp, phần trụ ngắn để hạ thấp trọng tâm
của cần cẩu giúp cần cẩu vững vàng hơn và em
có thể dư được vật liệu để gia công phần đế chắc
chắn hơn.
• Các em vận hành sản phẩm. Khoảng cách xa
nhất cần cẩu có thể đưa vật ra là 24 cm.
• Phần đặt câu hỏi:
Nhóm 3 đặt câu hỏi: “Trong lúc các bạn móc
vật thì cánh tay bị lệch nhiều, nếu gãy bạn sẽ
làm sao?”
Nhóm 1 trả lời: “Nếu gãy thì mình sẽ làm lại.
Nhưng mà bạn thấy nó chỉ bị lệch thôi do
momen làm cần cẩu lệch về phía cánh tay trước
lớn hơn momen làm cần cẩu lệch phía phía có
đối trọng, nên ở đây nó chỉ bị lệch thôi,”
GV đặt câu hỏi: “Khi vận hành, các bạn ấn nút
để đưa vật ra xa thì bạn Tuyết Vân rất nhanh tay
đưa đối trọng về phía sau, hãy giải thích vì sao
các bạn làm vậy?
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
94
Nhóm 1 trả lời: “Khi em ấn công tắc di chuyển
vật ra xa thì d tăng dẫn đến momen tăng, nên
em dịch chuyển đối trọng ra sau để giúp cân
bằng lại.”
- Nhóm 3 báo cáo:
• Các em trình bày các bộ phận của cần cẩu tháp
được làm tự vật liệu gì và công dụng của các bộ
phận.
• Các em trình bày khó khăn khi thực hiện mô
hình: Do không nghiên cứu kĩ các vật liệu được
phát nên dẫn đến việc sử dụng sai, các em phải
tham khảo tài liệu và tháo ra sửa lại nhiều lần.
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
95
Các em phải làm lại nhiều lần do keo bị bong
tróc. Do trong nhóm các bạn chưa có nhiều kinh
nghiệm về mạch điện nên việc đi dây điện gặp
nhiều khó khăn.
• Trình bày nguyên lí hoạt động của cần cẩu tháp:
Cần cẩu tháp được dựa trên nguyên tắc momen
lực , đối trọng đặt ở phía sau có tác
dụng cân bằng cánh tay trước kèm theo đồ vật
cần nâng.
• Các em trình bày những điểm đặc biệt trong mô
hình của mình: Cánh tay sau được ngăn làm 2
ngăn. Khi không cẩu vật, đối trọng sẽ được đặt
ở ngăn trong, lúc này d=0, nên cần cẩu được cân
bằng. Phần đế được gia công chắc chắn với
nhiều lớp.
• Các em trình bày nhược điểm của mô hình: Do
khi gắn phần cánh tay vào trục quay của motor,
các em không đợi đến khi keo khô nên cánh tay
không thể dính chắc chắn vào trục quay nên khi
bật công tắc thì cánh tay khó quay, quay chậm.
Do trọng tâm của cánh tay không đi qua trục
quay của motor nên momen quán tính lớn dẫn
đến khó để quay và khi quay 1 thời gian thì làm
tróc keo. Do ma sát nên chức năng quay 360o và
đưa vật ra xa lại gần chưa được mượt mà.
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
96
• Các em vận hành sản phẩm. Khoảng cách xa
nhất cần cẩu có thể đưa vật ra là 28 cm.
• Đặt câu hỏi:
Nhóm 2 đặt câu hỏi: “Tại sao các bạn lại làm
cánh tay trước rất dài trong khi cánh tay sau lại
rất ngắn?”
Nhóm 3 trả lời: “Vì theo tiêu chí đặt ra thì kích
thước của cánh tay không được quá 60cm mà
nhóm mình muốn đưa vật 400g ra càng xa càng
tốt nên đã làm cánh tay trước dài. Vì vậy cánh
tay sau sẽ ngắn hơn. Mặc dù khi vận hành thì
momen phía cánh tay trước lớn hơn nên bị lệch
nhưng vẫn không bị gãy.”
- Nhóm 2 báo cáo:
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
97
• Các em nêu lên vai trò của cần cẩu tháp trong
đời sống.
• Các em trình bày các bộ phận của cần cẩu tháp
được làm từ vật liệu gì và công dụng của các bộ
phận.
• Các em trình bày điểm đặc biệt trong mô hình
của nhóm mình: Mô hình có thể hoạt động ổn
định mà không cần phải di chuyển đối trọng
ngay cả khi không móc vật và có móc vật. Các
em đã gắn cố định cánh tay vô trục motor thật
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
98
chắc bằng cả keo nến và keo 502 và tăng mức
cân bằng cánh tay bằng các sợi dây dù.
• Các em vận hành sản phẩm. Khoảng cách xa
nhất cần cẩu có thể đưa vật ra là 29 cm.
• GV đặt câu hỏi: “Khi không móc vật, thì
momen làm lệch cánh tay trước xuống sẽ bằng
0, tuy nhiên mô hình của các em vẫn cân bằng,
theo em yếu tố nào giúp cho mô hình lúc này
cân bằng?”
Nhóm 3 chưa trả lời được.
- Nhóm 5 báo cáo:
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
99
• Trình bày được vật liệu mình đã sử dụng
• Trình bày cấu tạo của cần cẩu tháp và chức năng
của các bộ phận.
• Trình bày khó khăn khi làm: Thiếu keo, mô
hình bị trục trặc nên phải làm lại nhiều lần,
không biết nối mạch điện
• Vận hành mô hình: mô hình của các em khi treo
vật vào thì không thể xoay 360o được, tuy nhiên
các em vẫn chưa giải thích được tại sao lại như
vậy. Khoảng cách xa nhất cần cẩu có thể đưa
vật ra là 19 cm.
- Nhóm 4 báo cáo:
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
100
• Trình bày vai trò của cần cẩu tháp trong đời
sống.
• Trình bày khó khăn khi thực hiện mô hình:
không biết nối dây điện, mô hình hay bị bung
keo nên phải làm lại nhiều lần.
• Trình bày nhược điểm của mô hình: phần đế
chưa chắc chắn làm cho trụ cần cẩu dễ bị
nghiêng khi móc vật nặng
• Vận hành mô hình: mô hình của các em do
trước báo cá bị hư nên vận hành không ổn định,
không thể xoay 360o được. Nhóm giải thích
được là do ma sát lớn, nếu các em gắn cánh tay
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
101
cao lên thì sẽ giảm ma sát. Khoảng cách xa nhất
cần cẩu có thể đưa vật ra là 23 cm.
GV: Kết luận tổng kết chủ đề:
• Dành lời khen cho các nhóm.
• Nhắc lại nguyên lý hoạt động đồng thời tóm lại
kiến thức.
• Thông báo nhóm có thể đưa vật ra xa nhất là
nhóm 2.
3.7 Đánh giá định lượng năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo.
NL GQVĐVST của lớp 10C8 qua chủ đề “Mô hình cần cẩu tháp” được đánh giá
định lượng trong bảng 3-1: 3
Bảng 3.2 Bảng đánh giá định lượng NL Giải quyêt vấn đề và sáng tạo khi dạy học chủ đề Mô hình cần cẩu tháp tại lớp 10C8
Nhóm 1 Nhóm 2 Nhóm 3 Nhóm 4 Nhóm 5
M1 M2 M3 M1 M2 M3 M1 M2 M3 M1 M2 M3 M1 M2 M3
✓ ✓ ✓ ✓ ✓ Thành HV
tố 1 1.1
✓ ✓ ✓ ✓ ✓ HV
2.1 Thành
tố 2 ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ HV
2.2
✓ ✓ ✓ ✓ ✓ Thành HV
tố 3 3.1
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
102
✓ ✓ ✓ ✓ ✓ HV
3.3
✓ ✓ ✓ ✓ ✓ HV
3.4
✓ ✓ ✓ ✓ ✓ HV
4.1
✓ ✓ ✓ ✓ ✓ Thành HV
tố 4 4.2
✓ ✓ ✓ ✓ ✓ HV
4.3
✓ ✓ ✓ ✓ ✓ HV
5.1
✓ ✓ ✓ ✓ ✓ Thành HV
tố 5 5.2
✓ ✓ ✓ ✓ ✓ HV
5.3
✓ ✓ ✓ ✓ ✓ HV
6.1
✓ ✓ ✓ ✓ ✓ Thành HV
tố 6 6.2
✓ ✓ ✓ ✓ ✓ HV
6.3
Từ bảng 3-1, ta rút ra được kết quả
Nhóm 1: 3/14 hành vi đạt mức 1; 5/14 hành vi đạt mức 2; 7/14 hành vi đạt mức 3
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
103
Nhóm 2: 3/14 hành vi đạt mức 1; 6/14 hành vi đạt mức 2; 6/14 hành vi đạt mức 3
Nhóm 3: 2/14 hành vi đạt mức 1; 5/14 hành vi đạt mức 2; 8/14 hành vi đạt mức 3
Nhóm 4: 6/14 hành vi đạt mức 1; 6/14 hành vi đạt mức 2; 3/14 hành vi đạt mức 3
Nhóm 5: 9/14 hành vi đạt mức 1; 5/14 hành vi đạt mức 2, 1/14 hành vi đạt mức 3
Nhận xét kết quả: Đối với nhóm 1, nhóm 2, nhóm 3, đa số các hành vi thuộc NL
GQVĐVST đạt ở mức 2 và mức 3. Các em đã có những biểu hiện hành vi thuộc NL
GQVĐVST, một số hành vi còn chưa hoàn thiện, cần sự giúp đỡ, dẫn dắt của GV. Nhóm
4 và nhóm 5, đa số các hành vi GQVĐVST đạt ở mức 1 và mức 2. Nghĩa là ở một số
hành vi NL GQVĐVST các em không có biểu hiện hành vi, một số hành vi có biểu hiện
nhưng chưa đầy đủ hoặc cần sự dẫn dắt của GV.
Tất cả các nhóm đều chưa thể hiện được hành vi 1.1 Xác định và làm rõ được các
ý tưởng mới, do GV trình chiếu nhiệm vụ trên slide và HS chỉ quan sát mà không ghi
chép nên chưa xác định đầy đủ nhiệm vụ của mình dẫn đến việc chưa phát hiện được ý
tưởng mới của chủ đề. Các em chỉ phát hiện được nhiệm vụ là thiết kế cần cẩu tháp mà
bỏ qua tiêu chí là cần cẩu này phải nâng được vật 400g ra càng xa càng tốt.
NL GQVĐVST của HS đã được bộc lộ tương đối rõ nét trong quá trình thực hiện
chủ đề “Mô hình cần cẩu tháp”. Kết quả này cho thấy việc xây dựng chủ đề STEM để
dạy học một số kiến thức chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn”- Vật lí 10 góp
phần phát triển NL GQVĐVST cho HS.
3.8 Đánh giá tổng quan
Đánh giá tính phù hợp thực tế dạy học với thời lượng dự kiến
Bảng 3.3. So sánh thời lượng dạy học dự kiến và thực tế
Hoạt động Thời lượng dự kiến Thời lượng thực tế
Hoạt động 1: Xác định 10 phút 20 phút
nhiệm vụ
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
104
Hoạt động 3: Đề xuất và 45 phút 90 phút
lựa chọn giải pháp
Hoạt động 4: Thực hiện 1 tuần làm việc tại nhà 1 buổi chiều làm việc tại
giải pháp và vận hành sản phòng Makerspace của
phẩm trường.
Hoạt động 5: Báo cáo và 45 phút 45 phút
tổng kết chủ đề (45 phút)
Nhận xét: Thời lượng thực nghiệm các hoạt động 1, 4 và 5 khớp với thời lượng đã
dự kiến trong tiến trình chủ đề “Mô hình cần cẩu tháp” đã đề xuất. Đối với hoạt động 3
- Đề xuất và lựa chọn giải pháp- quá trình dạy học thực tế kéo dài hơn 1 tiết so với dự
kiến. Các em khá tập trung và hăng say thảo luận để đề ra phương án thiết kế mô hình
cần cẩu tháp. GV luôn khuyến khích các em thỏa sức suy nghĩ và làm việc nên động viên
các em tiếp tục về nhà hoàn thành bản phương án thiết kế và báo cáo vào tiết sau. Để tạo
điều kiện cho các em thể hiện bản thân và thảo luận sâu hơn cùng cả lớp, GV đã giành
thêm 1 tiết để các em thực hiện phần báo cáo của mình. Ngoài ra, tiến trình chỉ được
thực nghiệm 1 phần bỏ qua hoạt động 2 – Tìm hiểu kiến thức nền – nên các em gặp khó
khăn trong việc huy động kiến thức cần thiết để vận dụng vào chủ đề.
Đánh giá mức độ đạt được mục tiêu của học sinh
- Mục tiêu về kiến thức, kĩ năng: HS đã vận dụng kiến thức về điều kiện cân bằng
của vật có trục quay cố định, điều kiện cân bằng của vật có mặt chân đế và chuyển động
quay của vật rắn quanh một trục cố định trong quá trình đề xuất giải pháp và thực hiện
giải pháp. Tuy nhiên các em chưa dùng kiến thức để giải thích một cách mạch lạc, rõ
ràng và cần GV giúp đỡ. Các em chưa tự vẽ được mạch điện nhưng có thể mắc được
mạch điện dựa trên mạch điện tham khảo trên tài liệu. Các em cũng chưa áp dụng được
quy tắc hợp lực song song cùng chiều. Có 2 nguyên nhân dẫn đến việc các em chưa thể
liên kết kiến thức vào trong quá trình vận dụng là: Thứ nhất, kiến thức này đã được học
từ học kì I, mà việc thực nghiệm lại được triển khai trong học kì II, các em đã trải qua
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
105
một kì nghỉ tết và nghỉ dịch dài nên có thể đã quên mất các kiến thức; Thứ hai, tiến trình
chỉ được thực nghiệm 1 phần bỏ qua hoạt động 2 – Tìm hiểu kiến thức nền – nên các em
gặp khó khăn trong việc huy động kiến thức cần thiết để vận dụng vào chủ đề.
- Mục tiêu về NL: HS đã có những biểu hiện thể hiện các NL được nêu ra:
+ NL GQVĐVST: HS đã thực hiện được nhiệm vụ chế tạo mô hình cần
cẩu tháp. Trong đó HS đã có những sáng tạo để chế tạo mô hình cho phù hợp với nhiệm
vụ và phù hợp với nguyên vật liệu các em được phát. Các em cũng khắc phục được
những tình huống không mong đợi xảy ra trong quá trình thực hiện chủ đề. Cụ thể đã
được đánh giá ở mục 3.6, 3.7.
+ NL Tự chủ và tự học: HS tự nghiên cứu tài liệu GV phát, sách giáo khoa
và tìm hiểu thêm trên Internet.
+ NL Giao tiếp và hợp tác: HS đã thảo luận và xây dựng hoạt động nhóm
một các tích cực.
+ NL Thẩm mĩ: HS trình bày poster đẹp, sản phẩm được trang trí màu sắc,
bắt mắt.
- Mục tiêu về phẩm chất: HS tích cực, hăng say thảo luận, tìm và phân tích giải
pháp, thực hiện giải pháp. HS có tinh thần trách nhiệm trong làm việc nhóm.
Đánh giá sự hứng thú của học sinh với chủ đề
Để đánh giá sự yêu thích của HS với chủ đề “Mô hình cần cẩu tháp”, chúng tôi đã
thực hiện khảo sát với câu khảo sát “Em mong muốn được tham gia nhiều chủ đề tương
tự”. Với thang điểm từ 1 đến 5, trong đó 1 là không đồng ý và 5 là hoàn toàn đồng ý.
Chúng tôi thu được kết quả như hình 3.1:
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
4%
4%
17%
58%
17%
1 điểm
2 điểm
3 điểm
4 điểm
5 điểm
106
Hình 3.1. Biểu đồ thể hiện sự hứng thú của HS với chủ đề
Đa số các em đều muốn tham gia nhiều chủ đề tương tự. Như vậy các em đã có
hứng thú và yêu thích với chủ đề.
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
107
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3
Sau đợt thực nghiệm sư phạm, thông qua việc tổ chức, theo dõi và phân tích diễn biến
và kết quả thực nghiệm, chúng tôi có những nhận xét sau:
- Việc tổ chức dạy học một số kiến thức chương “Cân bằng và chuyển động của
vật rắn” – Vật lí 10 theo định hướng giáo dục STEM thông qua chủ đề “Mô hình cần cẩu
tháp” đã làm cho HS bộc lộ được năng lực GQVĐVST, từ đó tạo điều kiện phát triển
NL này.
- Để tạo điều kiện cho HS tham gia chủ đề một cách đầy đủ, trọn vẹn, tích cực thì
thời lượng thực nghiệm thực tế nhiều hơn dự định 1 tiết, tuy nhiên sự chênh lệch này có
thể chấp nhận được. Tiến trình sẽ được thực hiện khả thi nhất khi triển khai trong vòng
5 tiết, so với dự định là 4 tiết.
- Tiến trình dạy học chủ đề “Mô hình cần cẩu tháp” sẽ hiệu quả hơn nếu được thực
nghiệm đúng thời điểm và đúng mục đích dạy học kiến thức mới.
- Tiến trình dạy học góp phần tạo được hứng thú học Vật lí của HS nhờ vận dụng
các kiến thức vào thực tiễn. Giúp HS gần gũi hơn với cuộc sống thông qua việc tìm hiểu
nguyên lí hoạt động và chế tạo mô hình cần cẩu tháp.
- Các phân tích thực nghiệm trên đã khẳng định tính khả thi của việc tổ chức dạy
học chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” - Vật lí 10 theo định hướng giáo
dục STEM nhằm phát triển NL GQVĐVST của HS
Tuy nhiên, chúng tôi nhận thấy một số hạn chế, khó khăn đối với phương án dạy học đã
soạn thảo:
- Dạy học theo định hướng giáo dục STEM tốn nhiều thời gian hơn dạy học truyền
thống, nên khó đảm bảo yêu cầu về mặt thời gian quy định cho môn học như hiện hành
tại các trường công lập.
- Thực nghiệm chỉ tiến hành trên phạm vi hẹp, có tính đặc thù đối tượng, vùng miền
nên cũng chưa thể khẳng định tính hiệu quả với toàn bộ đối tượng HS THPT.
- Việc kiểm tra đánh giá còn nhiều khó khăn.
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
108
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Từ kết quả thu được của khoá luận, đối chiếu với nhiệm vụ đã đặt ra, chúng tôi đã giải
quyết được những vấn đề lí luận và thực tiễn sau:
- Phân tích và làm rõ cơ sở lí luận về giáo dục STEM, tiến trình dạy học kiến thức
Vật lí theo định hướng giáo dục STEM và NL GQVĐVST.
- Dựa trên cơ sở lí luận và thực tiễn, chúng tôi đã đề xuất xây dựng nội dung và tổ
chức dạy học một số kiến thức chương “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” - Vật lí
10 theo định hướng giáo dục STEM nhằm phát triển NL GQVĐVST của HS.
- Tổ chức dạy chủ đề “Mô hình cần cẩu tháp” để vận dụng kiến thức chương “Cân
bằng và chuyển động của vật rắn” - Vật lí 10 đã phát triển được NL GQVĐVST cho HS.
- Do điều kiện về thời gian, NL và khuôn khổ của khoá luận nên quá trình thực
nghiệm chỉ tiến hành tổ chức dạy học với 1 lớp 10 ở trường THCS – THPT Hoa Sen
quận 9 nên quá trình thực nghiệm chưa có tính khái quát cao. Chúng tôi sẽ tiếp tục đi
sâu nghiên cứu, và có những cải tiến để tài phát huy hiệu quả trong điều kiện dạy học ở
nước ta.
Ngoài ra, chúng tôi còn có có một số kiến nghị:
- Giải pháp điểu chỉnh kế hoạch dạy học: Trong hoạt động 1, GV nên giao thêm
nhiệm vụ HS nhận diện các bộ phận của mô hình cần cẩu từ đó phỏng đoán tác dụng của
từng bộ phận, giúp học sinh có thêm cơ sở để nhận diện kiến thức cũ; GV nên ghi rõ
nhiệm vụ và các tiêu chí vào phiếu Khăn trải bàn hoặc để HS bám sát được nhiệm vụ
của mình.
- Muốn đổi mới dạy học thì phải đổi mới cách kiểm tra và đánh giá. GV phải có
hình thức đánh giá và cách thức xây dựng tiêu chí đánh giá cho phù hợp với mục tiêu
dạy học đã đề ra.
- Muốn dạy học theo định hướng giáo dục STEM, phát triển các kĩ năng khoa học,
công nghệ, kĩ thuật và toán học thì cũng cần cải thiện cơ sở vật chất của các trường phổ
thông để phục vụ hiệu quả cho việc thực hiện các phương pháp dạy học mới, tích cực.
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
109
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Thủ tướng chính phủ, Nguyễn Xuân Phúc, Chỉ thị về việc tăng cường năng lực tiếp
cận cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ 4, Số 16/CT-TTg, Chính phủ nước
CHXHCN Việt Nam: Hà Nội, 2017
[2] Nguyễn Thanh Nga (Chù biên), Thiết kế và tổ chức 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: TP Hồ Chí Minh, 2019
[3] Nguyễn Văn Biên và Tưởng Duy Hải, Giáo dục STEM trong nhà trường phổ thông,
NXB Giáo dục Việt Nam: Hà Nội, 2019
[4] Bộ Giáo dục và Đào tạo, Tập huấn cán bộ quản lý, giáo viên về xây dựng chủ đề giáo
dục STEM trong giáo dục trung học, Lưu hành nội bộ: Hà Nội, 2019
[5] Bộ Giáo dục và Đào tạo, Chương trình tổng thể (Ban hành kèm theo Thông tư số
32/2018/TT-BGDĐT ngày 26 tháng 12 năm 2018 của Bộ trưởng Bộ Giáo dục và
Đào tạo): Hà Nội, 2018
[6] Đỗ Hương Trà (chủ biên), Dạy học và phát triển năng lực Vật lí Trung học phổ thông,
NXB Đại học Sư phạm: Hà Nội, 2019
[7] Huỳnh Văn Sơn, Tâm lí học sáng tạo, NXB Giáo dục Việt Nam: Hà Nội, 2009
[10] Bộ Giáo dục và Đào tạo, Hướng dẫn thực hiện chuẩn kiến thức kĩ năng môn vật lí
lớp 10, NXB Giáo dục Việt Nam: Hà Nội, 2008
[11] Bộ Giáo dục và Đào tạo, Lương Duyên Bình (tổng chủ biên), Vật lí 10, NXB Giáo
dục Việt Nam: Hà Nôi, 2016
[12] Nguyễn Thanh Trúc, “Tổ chức dạy học một số kiến thức chương Cơ sở của nhiệt
động lực học – Vât lí 10 theo định hướng giáo dục STEM”, khoá luận tốt nghiệp,
Trường Đại học Sư phạm TP Hồ Chí Minh, TP Hồ Chí Minh, 2018
[13] Mai Xuân Tấn, “Tổ chức dạy học chương Chất khí – Vật lí 10 với sự hỗ trợ của thí
nghiệm tự tạo nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh”, Thạc sĩ lí
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
110
luận và phương pháp dạy học bộ môn Vật lí, Trường đại học Sư phạm Đà Nẵng, TP
Đà Nẵng, 2019
[14]A fine balance building a hanging sculpture. Available:
https://www.stem.org.uk/resources/elibrary/resource/35620/fine-balance-building-
hanging-sculpture
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
PL1
PHỤ LỤC
PHỤ LỤC 1: Tài liệu học tập ................................................................................ PL2
PHỤ LỤC 2: Đáp án phiếu học tập ....................................................................... PL8
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
PL2
PHỤ LỤC 1
Tài liệu học tập
1) Điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định (Quy tắc momen lực)
a) Momen lực [10]
- Momen lực đối với một trục
quay là đại lượng đặc trưng cho tác
dụng làm quay của lực và được đo
bằng tích của lực và cánh tay đòn của
nó.
Trong đó M: momen lực (N.m)
F: lực tác dụng lên vật
(N)
d: cánh tay đòn là
khoảng cách từ trục quay đến giá của
lực (m)
b) Điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định (Quy tắc momen lực) [10]
Xét thí nghiệm: Dùng một đĩa tròn (hình 1) có trục quay đi qua tâm O, trên mặt đĩa
có những lỗ dùng để treo những quả cân. Ta tác dụng vào đĩa hai lực và nằm trong
mặt phằng của đĩa, sao cho đĩa vẫn đứng yên. Nếu không có lực thì momen của lực
làm cho đĩa quay ngược chiều kim đồng hồ, nếu không có lực thì momen của lực
làm cho đĩa quay cùng chiều kim đồng hồ. Đĩa đứng yên là vì tác dụng làm quay của
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
PL3
lực cân bằng với tác dụng làm quay của lực , hay ta nói là momen của lực bằng
momen của lực .
- Quy tắc momen lực: Muốn cho một vật có trục quay cố định ở trạng thái cân
bằng thì tổng các momen lực có xu hướng làm vật quay theo chiều kim đồng hồ bằng
tổng các momen lực có xu hướng làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ.
2) Quy tắc tổng hợp lực song song cùng chiều. [10]
- Hợp lực của hai lực song song cùng chiều là một lực:
+ Phương chiều: song song, cùng chiều với hai lực
+ Độ lớn: bằng tổng các độ lớn của hai lực ấy
.
+ Điểm đặt: giá của hợp lực chia khoảng cách giữa
hai giá của hai lực song song thành những đoạn tỉ lệ nghịch
với độ lớn của hai lực ấy .
(Quy tắc trên vẫn đúng cho trường hợp thanh không vuông góc với hai lực thành
phần)
- Muốn tìm hợp lực của nhiều lực song song cùng chiều …, thì ta hợp 2
lực được , rồi lại hợp với . Cứ tiếp tục như vậy cho đến lực cuối cùng
. Hợp lực F tìm được sẽ là một lực song song cùng chiều với các lực thành phần và có
độ lớn bằng tổng độ lớn các lực thành phần.
- Cách xác định trọng tâm của một vật: Bất kì vật nào cũng có thể chia thành một
số lớn các phần nhỏ, mỗi phần có trọng lực rất nhỏ. Hợp lực của các trọng lực rất nhỏ ấy
là trọng lực của vật. Điểm đặt của hợp lực là trọng tâm của vật.
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
PL4
3) Cân bằng của một vật có mặt chân đế.[10]
a) Mặt chân đế là gì?
- Những vật tiếp xúc với mặt phẳng đỡ nằm ngang bằng cả một mặt đáy như cốc
nước đặt trên bàn, hòm gỗ đặt trên sàn nhà… Khi ấy mặt chân đế là mặt đáy của vật.
- Có những vật tiếp xúc với mặt phẳng đỡ nằm ngang chỉ ở một số diện tích rời
nhau như bàn, ghế, ô tô… Khi ấy mặt chân đế là đa giác lồi nhỏ nhất bao bọc tất cả các
diện tích tiếp xúc đó.
b) Điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
PL5
- Điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế là giá của trọng lực phải xuyên
qua mặt chân đế (hay trọng tâm rơi trên mặt chân đế).
c) Mức vững vàng của cân bằng.
Muốn tăng mức vững vàng của vật có mặt chân đế thì hạ thấp trọng tâm và tăng
diện tích mặt chân đế của vật.
4) Chuyển động quay của vật rắn quanh một trục cố định [10]
a) Đặc điểm của chuyển động quay, tốc độ góc
- Khi một vật rắn quay quanh một trục cố định, thì mọi điểm của vật đều quay được
với cùng một góc trong cùng một khoảng thời gian. Nói cách khác, mọi điểm của vật
đều quay với cùng tốc độ góc 𝜔 gọi là tốc độ góc của vật
- Vật quay đều thì tốc độ góc không đổi, quay nhanh dần thì tốc độ góc tăng dần,
quay chậm dần thì tốc độ góc giảm dần.
b) Tác dụng của momen lực đối với một vật quay quanh một trục.
- Momen lực tác dụng vào một vật quay quanh một trục cố định làm thay đổi tốc
độ góc của vật.
c) Mức quán tính trong chuyển động quay
- Trong chuyển động quay quanh một trục, mọi vật cũng có quán tính giống như
trong chuyển động tịnh tiến. Khi tác dụng cùng một momen lực lên các vật khác nhau,
tốc độ góc của vật nào tăng chậm hơn thì vật có mức quán tính lớn hơn và ngược lại.
- Mức quán tính của một vật quay quanh một trục phụ thuộc vào khối lượng của
vật và vào sự phân bố khối lượng đó đối với trục quay. Khối lượng của vật càng lớn và
được phân bố càng xa trục quay thì momen quán tính càng lớn và ngược lại.
- Thí nghiệm cho thấy khi một vật quay mà chịu một momen cản thì vật quay chậm
lại. Vật nào có mức quán tính lớn hơn và tốc độ góc của vật đó giảm chậm hơn và ngược
lại.
- Nếu trục quay không đi qua trọng tâm thì momen quán tính sẽ càng lớn, càng khó
để lấy đà cho vật quay và hãm vật lại. Ngoài ra, trọng tâm sẽ chuyển động tròn xung
quanh trục quay, khi ấy vật có xu hướng chuyển động li tâm nên tác dụng lực vào trục
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
PL6
quay và làm trục quay bị biến dạng. Nếu vật quay càng nhanh, xu hướng chuyển động li
tâm của vật càng lớn, trục quay bị biến dạng càng nhiều và có thể gãy.
5) Nhắc lại kiến thức: Động cơ điện
- Cấu tạo: Động cơ điện một chiều có hai bộ phận
chính là nam châm tạo ra từ trường (bộ phận đứng yên) và
khung dây dẫn có dòng điện chạy qua (bộ phận quay). Bộ
phận đứng yên được gọi là stato, bộ phận quay được là rôto.
- Nguyên tắc hoạt động: Khi đặt khung dây dẫn ABCD
trong từ trường và cho dòng điện chạy qua khung thì dưới
tác dụng của lực điện từ, khung dây sẽ quay.
6) Nguyên lí hoạt động của cần cẩu tháp
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
PL7
- Cần cẩu tháp hoạt động dựa trên quy tắc momen lực. Tải trọng treo ở móc cẩu
G được cân bằng với đối trọng (đối trọng chính là phần phía sau cẩu) do vậy cẩu sẽ không
bị lật: 𝐹𝑡𝑑1 = 𝐹đ𝑡𝑑2.
- Toàn bộ tải được cân bằng và truyền lực tổng hợp 𝐹⃗ xuống đế cẩu (dựa trên móng
cẩu).
- Cẩu được quay tròn bằng hệ thống quay với trục quay đi qua trọng tâm G của cần
cẩu.
- Ngoài ra tháp được cân bằng dựa vào đế rộng, móng cẩu được đào rất sâu và
khung trụ của cần cẩu được gắn vào các tòa nhà khi tòa nhà cao dần lên.
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
PL8
PHỤ LỤC 2
Đáp án phiếu học tập
Họ và tên: Nhóm: 2
Phiếu học tập 1
Hoạt động 2.1. Tìm điều kiện cân bằng của 1 vật có trục quay cố định
Đặt vấn đề:
Khi chỉ có đối trọng, không treo vật, cần cẩu có bị lệch không, lệch về phía nào?
Khi chỉ có đối trọng mà không treo vật, cần cẩu sẽ hơi bị lệch về phía có đối
trọng
Khi móc vật vào và cẩu vật càng ra xa trụ thì cần cẩu có xu hướng lệch về phía
nào so với trụ?
Khi bấm công tắc cho vật càng di chuyển ra xa trụ thì cần cẩu càng bị lệch về
phía cánh tay có treo vật.
Theo em, mối quan hệ giữa lực mà cần cẩu nâng được với khoảng cách từ lực
đến trụ như thế nào với nhau?
Càng ra xa trụ thì cần cẩu càng nâng được ít trọng lượng hơn, càng gần trụ thì cần
cẩu nâng được nhiều hơn.
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
PL9
Họ và tên: Nhóm:
Phiếu học tập 2
Hoạt động 2.1. Tìm điều kiện cân bằng của 1 vật có trục quay cố định
Thực hiện thí nghiệm và điền thông tin vào chỗ
trống:
- Gắn đĩa momen lên bảng thép, điều chỉnh cho dây
dọi treo tại tâm đĩa nằm song song với mặt đĩa đi qua vạch
0 của thước ngang.
- Lần lượt treo sợi dây có buộc một gia trọng vào các
điểm khác nhau trên đĩa để trả lời câu hỏi: Khi nào lực tác
dụng lên đĩa không làm đĩa quay; khi nào lực tác dụng lên
đĩa làm đĩa quay và quay theo chiều nào? Hình 3.2 Thí nghiệm quy tắc momen lực
Khi gắn dây tại tâm của đĩa (hoặc các điểm nằm trên đường thẳng đứng đi qua
tâm của đĩa) thì đĩa không quay, khi ta gắn tại các điểm khác thì đĩa sẽ quay. Nếu ta
gắn dây tại các điểm nằm phía bên phải thì đĩa sẽ quay theo chiều cùng chiều kim đồng
hồ, nếu ta gắn dây tại các điểm nằm phía bên phải thì đĩa sẽ quay theo chiều ngược
chiều kim đồng hồ.
Khi lực tác dụng lên vật có giá đi qua trục quay của đĩa thì không làm cho đĩa
quay
Khi lực tác dụng lên vật có giá không đi qua trục quay của đĩa thì làm cho đĩa
quay.
- Theo em, sự quay của đĩa phụ thuộc vào những yếu tố nào?
(Có thể học sinh sẽ có những dự đoán sau:
+ Phụ thuộc vào khoảng cách từ tâm của đĩa đến phương của lực tác dụng.
+ Phụ thuộc vào khoảng cách từ tâm của đĩa đến điểm đặt dây.
+ Phụ thuộc vào khối lượng vật treo vô dây nhiều hay ít.
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
PL10
+ …)
- Theo em, khi vật chịu tác dụng cùng lúc 2 lực làm cho vật quay theo 2 chiều
ngược nhau thì điều kiện để vật cân bằng, không quay là gì?
(Có thể học sinh sẽ có những dự đoán sau:
+ Khi F1=F2
+ Khi F1.d1 = F2.d2
𝐹1 𝑑1
𝐹2 𝑑2
+ Khi =
+ …)
❖ Thực hiện thí nghiệm xem ta đã dự đoán đúng không nhé!
- Điều chỉnh thanh thước gắn với đĩa mô men theo phương ngang (giá quả rọi đi
qua vạch 0 của thước).
- Treo đồng thời một sợi dây thứ nhất có móc gia trọng (1 quả nặng) vào điểm
bên trái của đĩa mô men và sợi dây thứ 2 có móc gia trọng khác (2 quả nặng) vào điểm
bất kì bên phải của đĩa (như hình). Khi đĩa cân bằng, đọc các giá trị F1, d1, F2, d2. (d1,
d2 lần lượt là khoảng cách từ giá hai lực đến trục quay – phương dây rọi). Lập các tích
số F1.d1, F2.d2.
- Lặp lại thí nghiệm bằng cách thay đổi độ lớn lực , , thay đổi phương lực
(bằng cách vắt sợi dây thứ 2 qua ròng rọc cố định, tìm vị trí ròng rọc để đĩa cân
bằng (sợi chỉ căng theo phương tiếp tuyến của vòng tròn). Ghi số liệu vào bảng:
Lần F1 F2 d1 d2
đo
1
2
3
4
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
PL11
- Em có nhận xét gì về các số liệu F1, F2, d1, d2 (gợi ý, nhận xét về thương và tích
của F và d)
F1.d1 = F2.d2
- Rút ra nhận xét về điều kiện cân bằng của một vật có trục quay cố định:
Tổng các momen lực có xu hướng làm vật quay theo chiều kim đồng hồ bằng
tổng các momen lực có xu hướng làm vật quay ngược chiều kim đồng hồ.
Vận dụng:
Hãy vận dụng quy tắc momen lực để giải thích các trường hợp sau, vẽ rõ
đâu là trục quay O, đâu là lực tác dụng.
a) Một người nâng vật trên tay
Trục quay O đặt tại khuỷu tay, lực F do
cơ tạo ra hướng lên, momen của lực F có tác
dụng làm cánh tay quay ngược chiều kim đồng
hồ, lực P do vật gây ra có momen làm cho cánh
tay quay thuận chiều kim đồng hồ, momen của 2 lực này bằng nhau làm cánh tay cân
bằng
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
PL12
b) Nguyên tắc hoạt động của cân đĩa
Khi cân bằng P1d1=P2d2, mà d1=d2 nên
P1=P2
Khối lượng quả cân bằng khối lượng của vật
cần cân
b) Cần cẩu đang nâng vật
Khi cần cẩu cân bằng:
𝐹𝑡. 𝑑1 = 𝐹đ𝑡. 𝑑2
Một người dùng búa để nhổ một chiếc đinh. Khi
người ấy tác dụng một lực 100N vào đầu búa thì đinh bắt
đầu chuyển động. Hãy tính lực cản của gỗ tác dụng vào
đinh.
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
PL13
Họ và tên: Nhóm:
Phiếu học tập 3
Hoạt động 2.2. Tìm hiểu cân bằng của một vật có mặt chân đế.
Nêu điều kiện cân bằng của một vật có mặt chân đế?
- Giá của trọng lực phải xuyên qua mặt chân đế (hay trọng tâm rơi trên mặt
chân đế)
Có những cách nào để tăng mức vững vàng của một vật có mặt chân đế?
- Hạ thấp trọng tâm hoặc tăng diện tích của mặt chân đế.
Đá Ba Chồng là một quần thể di tích thắng cảnh tại thị trấn Định Quán,
huyện Định Quán, tỉnh Đồng Nai. Nổi bật nhất trong quần thể là ba hòn đá khổng lồ
chồng lên nhau với chiều cao 36m, nằm chênh vênh ngay bên cạnh quốc lộ 20, cảnh
tượng hùng vĩ của danh thắng này cuốn hút biết bao du khách đi ngang qua. Ai đã
từng một lần nhìn thấy hòn đá này đều có chung cảm giác đó là “không an toàn”.
Hãy giải thích tại sao
những hòn đá này vẫn đứng
vững cân bằng, không bị lăn
xuống đường?
-Vì giá của trọng lực xuyên qua
mặt chân đế của đá
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
PL14
Những chiếc siêu xe và xe thể thao như Lamborghini, Ferrari hay Bugatti
luôn hấp dẫn nhờ thiết kế ấn tượng, động cơ mạnh mẽ, âm thanh phấn khích cùng giá
trị đắt đỏ. Những chiếc xe này có thể chạy với tốc độ cao, cùng khả năng ôm cua ấn
tượng. Tuy nhiên gầm của những chiếc xe này thường khá thấp, dựa vào hiểu biết
của em hãy giải thích tại sao?
Gầm của những chiếc xe khá thấp nên
trọng tâm của xe cũng thấp hơn các
loại xe khác, điều này giúp xe cân bằng
tốt hơn, không bị lật khi chạy với tốc độ
cao hoặc khi xe ôm cua gấp
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
PL15
Họ và tên: Nhóm:
Phiếu học tập 4
Hoạt động 2.4. Xây dựng quy tắc hợp lực song song cùng chiều
Đặt vấn đề: Ta đã biết điều kiện cân bằng của vật có mặt chân đế là giá của
trọng lực phải xuyên qua mặt chân đế. Vậy làm sao để xác định được trọng lực của
cần cẩu tháp? Chúng ta cùng xây dựng quy tắc hợp lực song song cùng chiều nhé!
Tổng hợp lực là thay thế các lực tác dụng đồng thời vào cùng một vật bằng một lực có
tác dụng giống hệt như các lực ấy. Ta đã biết cách hợp lực các lực có giá đồng quy,
vậy làm thế nào để tổng hợp 2 lực song song cùng chiều?
- Một vật chịu tác dụng của hai lực song song cùng chiều thì lực tổng hợp của
chúng có đặc điểm như thế nào? Hãy nêu dự đoán của em.
Điểm đặt: HS có thể có các dự đoán: Tại điểm nằm trên vật và ở giữa hai lực
thành phần; Tại điểm chính giữa của vật, …
Phương, chiều: Cùng phương và cùng chiều với hai lực thành phần.
Độ lớn: Bằng tổng độ lớn hai lực thành phần.
- Theo em, điểm đặt của lực có phụ thuộc vào độ lớn của hai lực song song cần
tổng hợp hay không?
HS có thể dự đoán “có” hoặc “không”
Chúng ta còn phân vân về điểm đặt của lực sẽ ở đâu, để xem
dự đoán của chúng ta có đúng không, hãy làm thí nghiệm nhé!
Thực hiện thí nghiệm và điền thông tin vào chỗ trống
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
PL16
- Bước 1: Bố trí thí nghiệm như hình minh họa, thước dài có cách vạch chia kích
thước chính xác, treo thước vào 2 đầu của lực kế, sau đó treo thêm các quả nặng vào
2 điểm đầu thước (gọi là 2 điểm A và B), rồi đánh dấu lại các vị trí của 2 đầu thước.
- Bước 2: Gộp các quả nặng lại, sau đó treo lần lượt lên
các vị trí khác nhau trên thước sao cho hai đầu thước trùng với
hai đầu đã đánh dấu. Điểm đặt lúc này gọi là O
- Bước 3: Tính khoảng cách OA, OB. Ghi các số liệu vào
bảng.
Lần P1(N) P2(N) OA (cm) OB (cm)
1
2
3
- Em có nhận xét gì về các số liệu? (Điểm đặt lực tổng hợp O liên quan thế nào
đến các lực P1, P2, thử lập tỉ số hoặc tích giữa các số liệu)
P1.OA = P2.OB
𝑃1 𝑂𝐵
𝑃2 𝑂𝐴
𝑂𝐴
Hoặc =
𝑂𝐵
𝑑1 𝑑2
- Dựa vào kiến thức hình học của mình, chứng minh =
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
PL17
- Kết luận về hợp lực của 2 lực song song cùng chiều:
Điểm đặt: Giá của hợp lực chia khoảng cách giưã hai giá cua hai lực song song
thành những đoạn tỉ lệ nghịch với độ lớn của hai lực ấy
Phương, chiều: Phương song song, cùng chiều với hai lực.
Độ lớn: Bằng tổng độ lớn của hai lực ấy.
Một cần cẩu tháp đang nâng tải có khối lượng 2000kg (như hình). Tay cần
BD nặng 1500kg trọng tâm tại G1, tay cần BC nặng 500kg trọng tâm tại G2. Đối trọng
được đặt tại C có trọng tâm tại G3. Xác định khối lượng của đối trọng sao cho tổng
hợp trọng lực của hai tay cần, tải và đối trọng đặt tại B.
Để tìm tổng hợp lực của hai tay cần, tải và đối trọng, ta lần lượt tổng hợp từng cặp
lực.
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My
PL18
- Tổng hợp , :
+ Độ lớn
+ Điểm đặt
và
và ➔
- Tổng hợp
+ Độ lớn:
+ Điểm đặt
và
➔ và
- Để hợp lực có điểm đặt tại B thì hợp lực và có điểm đặt tại B
➔
Mà:
Vậy đối trọng có khối lượng là 4966,67(kg)
(HS có thể giải theo quy tắc momen lực)
Khoá luận tốt nghiệp Phạm Hoàng My