Luận án Tiến sĩ Khoa học giáo dục: Bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học dự án về các ứng dụng kĩ thuật của nhiệt động lực học

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI

DƯƠNG DIỆP THANH HIỀN

BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH

TRONG DẠY HỌC DỰ ÁN VỀ CÁC ỨNG DỤNG KĨ THUẬT

CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC - VẬT LÍ TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Hà Nội, 2023

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI

DƯƠNG DIỆP THANH HIỀN

BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH

TRONG DẠY HỌC DỰ ÁN VỀ CÁC ỨNG DỤNG KĨ THUẬT

CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC - VẬT LÍ TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

Chuyên ngành: Lí luận và PPDH bộ môn Vật lí

Mã số: 9.14.01.11

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS. TS. Nguyễn Ngọc Hưng 2. TS. Nguyễn Anh Thuấn

Hà Nội, 2023

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả

trình bày trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong các

công trình khoa học nào khác.

Hà nội, … tháng … năm 2023

Tác giả

Dương Diệp Thanh Hiền

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, cho em gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến tập thể

hướng dẫn: Thầy PGS. TS Nguyễn Ngọc Hưng, Thầy TS Nguyễn Anh Thuấn

đã tận tâm chỉ bảo, hướng dẫn, động viên tôi trong suốt thời gian thực hiện luận án.

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến: Ban Giám hiệu, Phòng Sau đại học, BCN Khoa Vật lí Trường Đại học Sư Phạm Hà Nội đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình

học tập và nghiên cứu.

Trong thời gian học tập và nghiên cứu, tôi đã được rèn luyện, trao dồi về kiến

thức chuyên môn và về năng lực nghiên cứu thông qua các buổi seminar bộ môn. Kết

quả đạt được đó là nhờ sự chia sẻ nhiệt tình từ các Thầy, Cô trong tổ bộ môn Phương Pháp dạy học Vật lí, và các Anh/ Chị NCS. Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn đến Thầy PGS. TS Phạm Xuân Quế, Thầy PGS. TS Nguyễn Văn Biên,

Thầy TS Tưởng Duy Hải đã có nhiều hỗ trợ và góp ý giúp em hoàn thành luận án.

Tôi cũng gửi lời cảm ơn đến Ban Giám hiệu, BCN Khoa Sư Phạm, tổ bộ môn

Sư phạm KHTN Trường Đại học Quy Nhơn đã tạo điều kiện hỗ trợ, giúp đỡ trong

quá trình tôi thực hiện luận án.

Tôi xin chân thành cảm ơn các em HS, các Thầy/ Cô giáo các trường phổ thông

ở thành phố Quy Nhơn đã hỗ trợ việc khảo sát và thực nghiệm sư phạm, giúp tôi hoàn

thành nội dung của luận án.

Và cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã ủng hộ, động viên

và khích lệ tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu.

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà nội, … tháng … năm 2023

Tác giả

Dương Diệp Thanh Hiền

iii

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... ii

MỤC LỤC ................................................................................................................ iii

CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN ......................................................... vi

DANH MỤC CÁC BIỂU BẢNG .......................................................................... vii

DANH MỤC CÁC HÌNH ..................................................................................... viii MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1

1. Lí do chọn đề tài .................................................................................................. 1

2. Mục đích nghiên cứu ........................................................................................... 2

3. Giả thuyết nghiên cứu ......................................................................................... 2

4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ....................................................................... 2

5. Nhiệm vụ nghiên cứu .......................................................................................... 2

6. Các phương pháp nghiên cứu .............................................................................. 3

7. Đóng góp mới của luận án .................................................................................. 3

8. Cấu trúc của luận án ............................................................................................ 4

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ................................ 5

1.1. Nghiên cứu về dạy học dự án ........................................................................... 5

1.2. Nghiên cứu về dạy học ứng dụng kĩ thuật của vật lí ...................................... 11 1.3. Nghiên cứu về bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề ................................... 15

1.4. Các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu ................................................................ 18

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA DẠY HỌC DỰ ÁN

VỀ ỨNG DỤNG KĨ THUẬT CỦA VẬT LÍ NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC

GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH ............................................................ 19 2.1. Dạy học dự án ................................................................................................ 19 2.1.1. Khái niệm DHDA ................................................................................................ 19 2.1.2. Bản chất của DHDA ............................................................................................ 19 2.1.3. Cơ sở triết học và tâm lí học của DHDA ........................................................... 20 2.1.4. Các giai đoạn của tiến trình DHDA ................................................................... 24 2.2. Dạy học ứng dụng kĩ thuật của vật lí theo tiến trình dạy học giải quyết vấn đề . 25

2.2.1. Tiến trình dạy học giải quyết vấn đề khi nghiên cứu ứng dụng kĩ thuật của vật lí ........................................................................................................................................ 25

2.2.2. Dạy học ứng dụng kĩ thuật của vật lí theo con đường 1 .................................. 26

2.3. Dạy học dự án về ứng dụng kĩ thuật của vật lí theo tiến trình dạy học

giải quyết vấn đề ................................................................................................... 26

2.4. Bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học dự án về

ứng dụng kĩ thuật của vật lí ................................................................................... 34 2.4.1. Khái niệm về năng lực, năng lực giải quyết vấn đề.......................................... 34

2.4.2. Cấu trúc năng lực giải quyết vấn đề trong nghiên cứu dự án về ứng dụng kĩ

thuật của vật lí ................................................................................................................. 35

2.4.3. Các công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong nghiên cứu

dự án về ứng dụng kĩ thuật của vật lí ............................................................................ 51

2.5. Khảo sát thực tế dạy học dự án về ứng dụng kĩ thuật của vật lí nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh .................................................... 52

2.5.1. Mục đích khảo sát ................................................................................................ 52

2.5.2. Phương pháp và đối tượng khảo sát ................................................................... 52

2.5.3. Phân tích kết quả khảo sát ................................................................................... 53

2.6. Đề suất một số biện pháp nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của học

sinh trong dạy học dự án về ứng dụng kĩ thuật của vật lí ........................................... 62

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 ........................................................................................ 64

CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC HAI DỰ ÁN VỀ ỨNG

DỤNG KĨ THUẬT CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC .......................................... 65

3.1. Nội dung các kiến thức về nhiệt động lực học trong chương trình vật lí phổ thông

............................................................................................................................... 65

3.2. Thiết kế tiến trình dạy học dự án “Tủ lạnh gia đình” .................................... 66

3.2.1. Sự cần thiết của việc tổ chức cho học sinh nghiên cứu dự án “Tủ lạnh

gia đình” ......................................................................................................................... 66

3.2.2. Mục tiêu dạy học dự án “Tủ lạnh gia đình” ...................................................... 67 3.2.3. Tiến trình nghiên cứu dự án “Tủ lạnh gia đình” ............................................... 67 3.3. Thiết kế tiến trình dạy học dự án “Động cơ Stirling” .................................... 85

3.3.1. Sự cần thiết của việc tổ chức cho học sinh nghiên cứu dự án “Động cơ Stirling” .......................................................................................................................................... 85 3.3.2. Mục tiêu dạy học dự án “Động cơ Stirling” ...................................................... 86

3.3.3. Tiến trình nghiên cứu dự án “Động cơ Stirling” .............................................. 87

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 ...................................................................................... 103

CHƯƠNG 4. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ........................................................ 104 4.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm ................................................................... 104

4.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm .................................................................. 104

4.3. Tiến hành thực nghiệm sư phạm .................................................................. 104

4.3.1. Lựa chọn đối tượng thực nghiệm sư phạm ..................................................... 104 4.3.2. Phương pháp và kế hoạch thực nghiệm sư phạm ........................................... 105

4.3.3. Phương pháp thu thập, xử lí số liệu thực nghiệm ........................................... 105

4.4. Phân tích kết quả thực nghiệm sư phạm ...................................................... 106

4.4.1. Đánh giá định tính kết quả thực nghiệm sư phạm lần 1 ................................. 106

4.4.2. Đánh giá định tính kết quả thực nghiệm sư phạm lần 2 ................................. 111 4.4.3. Đánh giá định lượng kết quả hai lần thực nghiệm sư phạm .......................... 140 KẾT LUẬN CHƯƠNG 4 ...................................................................................... 147

KẾT LUẬN CHUNG VÀ ĐỀ XUẤT .................................................................. 148

TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................... 151

PHỤ LỤC ................................................................................................................... 1

PHỤ LỤC 1: TIẾN TRÌNH DẠY HỌC VÀ RUBRIC ĐÁNH GIÁ DỰ ÁN

“TỦ LẠNH GIA ĐÌNH” ......................................................................................... 1

PHỤ LỤC 2: TIẾN TRÌNH DẠY HỌC VÀ RUBRIC ĐÁNH GIÁ DỰ ÁN

“ĐỘNG CƠ STIRLING” ...................................................................................... 33

PHỤ LỤC 3: TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ QUÁ TRÌNH THAM GIA DỰ ÁN ......... 58

PHỤ LỤC 4: TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ MÔ HÌNH VC – CN ................................ 60

PHỤ LỤC 5: HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG CÁC KĨ THUẬT DẠY HỌC ............. 61

PHỤ LỤC 6: PHIẾU ĐIỀU TRA KHẢO SÁT .................................................... 63

CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN

STT Chữ viết tắt Ý nghĩa

1 CNg Công nghệ

2 CNg CT Công nghệ chế tạo

3 DHDA Dạy học dự án

4 DA Dự án

5 ĐCN Động cơ nhiệt

6 GV Giáo viên

7 GQVĐ Giải quyết vấn đề

8 HS Học sinh

9 NC Nghiên cứu

10 NC DA Nghiên cứu dự án

11 NL Năng lực

12 NL GQVĐ Năng lực giải quyết vấn đề

13 NTHĐ Nguyên tắc hoạt động

14 PPDH Phương pháp dạy học

15 TN Thí nghiệm

16 TB Thiết bị

17 TBKT Thiết bị kĩ thuật

18 TBTN Thiết bị thí nghiệm

19 THCS Trung học cơ sở

20 THPT Trung học phổ thông

21 ThNSP Thực nghiệm sư phạm

22 ƯDKT Ứng dụng kĩ thuật

23 VĐ Vấn đề

24 VC - CN Vật chất – chức năng

vii

DANH MỤC CÁC BIỂU BẢNG

Bảng 1.1. Lịch sử phát triển của DA – DHDA. .......................................................... 6

Bảng 1.2. Các NC về các giai đoạn của DHDA ......................................................... 9

Bảng 1.3. Các NC về các bước tham gia GQVĐ ..................................................... 17 Bảng 2.1. Khung NL GQVĐ sử dụng để đánh giá mức độ hành vi của HS ............ 41

Bảng 2.2. Khung NL GQVĐ sử dụng để đánh giá mức độ hành vi của HS ............ 45

Bảng 3.1. Yêu cầu cần đạt những nội dung kiến thức NĐLH trong chương trình VL

phổ thông 2006. ......................................................................................................... 65 Bảng 3.2. Yêu cầu cần đạt về nội dung kiến thức NĐLH trong chương trình VL 2018 ... 66

Bảng 4.1. Mã hóa nhóm HS thực nghiệm .............................................................. 104

Bảng 4.2. Kế hoạch ThNSP lần 1 ........................................................................... 106

Bảng 4.3. Kế hoạch ThNSP lần 2 ........................................................................... 111

Bảng 4.4. Bảng mô tả quá trình chế tạo máy lạnh .................................................. 122

Bảng 4.5. Bảng mô tả quá trình chế tạo động cơ Stirling ....................................... 122 Bảng 4.6. Bảng mô tả những VĐ kĩ thuật và giải pháp điều chỉnh của HS khi chế

tạo động cơ Stirling theo CNg CT beta ................................................................... 124

Bảng 4.7. Bảng mô tả những VĐ kĩ thuật và giải pháp điều chỉnh của HS khi chế

tạo động cơ Stirling theo CNg CT gamma .............................................................. 128

Bảng 4.8. Bảng mô tả những VĐ kĩ thuật và giải pháp điều chỉnh của HS khi chế

tạo tủ lạnh theo CNg CT bằng phương pháp hóa hơi tác nhân ............................... 133

Bảng 4.9. Bảng kết quả mức độ tổ hợp các chỉ số hành vi của HS ........................ 141

Bảng 4.10. Bảng kết quả mức độ tổ hợp các chỉ số hành vi của HS ...................... 141

trong lần ThNSP lần 2 ............................................................................................. 141

Bảng 4.11. Bảng kết quả mức độ tổ hợp các chỉ số hành vi của HS ...................... 142

Bảng 4.12. Bảng điểm kết quả tham gia DA của HS trong lần ThNSP lần 1 ........ 146

Bảng 4.13. Bảng điểm kết quả tham gia DA của HS trong lần ThNSP lần 2 ........ 146

viii

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1. Sơ đồ tiến trình NC ƯDKT của VL theo con đường 1. ........................... 11

Hình 1.2. Sơ đồ tiến trình NC ƯDKT của VL theo con đường 2. ........................... 12

Hình 1.3. Cập nhật, bổ sung NL GQVĐ trong đánh giá Pisa. ................................. 15 Hình 2.1. Tiếp cận các vấn đề trong DA học tập. .................................................... 19

Hình 2.2. Đầu vào và đầu ra của DA học tập ........................................................... 20

Hình 2.3. Lí thuyết cân bằng của J. Piaget ............................................................... 22

Hình 2.4. Lí thuyết vùng phát triển gần của Lev Vygotsky ..................................... 23 Hình 2.5. Các giai đoạn của tiến trình DHDA ......................................................... 24

Hình 2.6. Tiến trình NC DA về ƯDKT của VL ....................................................... 29

Hình 2.7. Cấu trúc NL GQVĐ trong NC DA về ƯDKT của VL ............................. 37

Hình 2.8. Bản hiệu chỉnh hệ thống phân cấp nhận thức Bloom của Anderson và

Krathwol .................................................................................................................... 39

Hình 2.9. Thang tâm vận động năm cấp độ của Dave R.H. ..................................... 40 Hình 2.10. Sơ đồ sử dụng công cụ đánh giá NL GQVĐ của HS trong DHDA ...... 52

Hình 2.11. Đồ thị thể hiện mức độ về thực trạng dạy học ....................................... 53

các kiến thức “NĐLH” ở trường THPT .................................................................... 53

Hình 2.12. Đồ thị thể hiện mức độ về việc sử dụng các PPDH nhằm bồi dưỡng NL

GQVĐ của HS ........................................................................................................... 54

Hình 2.13. Đồ thị thể hiện mức độ đạt được các chỉ số hành vi ................................ 55

Hình 2.14. HS các trường và giới tính các em trong quá trình khảo sát .................. 55

Hình 2.15. Đo hệ số Cronbach’s Alpha nhằm xác định giá trị thang đo .................. 56

Hình 2.16. Kết quả thống kê mô tả sử dụng để phân tích dữ liệu ............................ 57

Hình 2.17. Kết quả thống kê mô tả sử dụng để phân tích dữ liệu về sự ảnh hưởng của

giới tính đến NL GQVĐ ........................................................................................... 58

Hình 2.18. Sử dụng Independent Samples T-test so sánh về mức độ các chỉ số hành vi NL GQVĐ của HS ở các trường ........................................................................... 59 Hình 2.19. Mức độ tham gia các hình thức tổ chức dạy học tích cực của HS ......... 60 Hình 2.20. Mức độ tham gia hoạt động nhóm của HS ............................................. 60 Hình 2.21. Mức độ tham gia TK bài thuyết trình của HS ........................................ 60 Hình 2.22. Mức độ tham gia chế tạo thiết bị TN của HS ......................................... 61

Hình 2.23. Các hoạt động tìm kiếm thông tin của HS.............................................. 61 Hình 2.24. Nguyện vọng của HS khi học môn VL .................................................. 61

Hình 4.1. Phân tích dữ liệu ThNSP ........................................................................ 105 Hình 4.2. Thiết kế NC ThNSP................................................................................ 106

Hình 4.3. Kế hoạch ThNSP lần 1 ........................................................................... 108

Hình 4.4. Các biện pháp tác động trong các hoạt động .......................................... 108

Hình 4.5. Kế hoạch ThNSP lần 2 ........................................................................... 113 Hình 4.6. Các biện pháp tác động trong các giai đoạn ........................................... 113

Hình 4.7. Kết quả thảo luận nhóm xây dựng câu hỏi theo QFT ............................ 114

Hình 4.8. HS thảo luận đề xuất thực hiện nhiệm vụ 1 của DA .............................. 115

Hình 4.9. Kết quả thảo luận nhóm trong hoạt động NC kiến thức ......................... 116

Hình 4.10. Kết quả xây dựng sơ đồ tư duy về động cơ Stirling của nhóm ............ 117 trong hoạt động NC kiến thức ................................................................................. 117 Hình 4.11. Kết quả xây dựng sơ đồ tư duy về tủ lạnh của nhóm ........................... 117

trong hoạt động NC kiến thức ................................................................................. 117

Hình 4.12. Bản phác thảo mô hình VC – CN về động cơ Stirling do cá nhân HS đề

xuất .......................................................................................................................... 119

Hình 4.13. Bản phác thảo mô hình VC – CN về tủ lạnh do cá nhân HS đề xuất ... 119

................................................................................................................................. 119

Hình 4.14. Bản phác thảo về TBKT do nhóm đề xuất ........................................... 121

Hình 4.15. HS tham gia chế tạo thiết bị ................................................................. 136

Hình 4.16. HS thực hiện TN trên mô hình Tủ lạnh ................................................ 137

Hình 4.17. HS báo cáo và trình bày sản phẩm dự án ............................................. 137

Hình 4.18. Bản thuyết minh về mô hình Động cơ Stirling kiểu beta do HS xây dựng

................................................................................................................................. 138

Hình 4.19. Bản thuyết minh về mô hình Động cơ Stirling kiểu gamma do HS xây dựng

................................................................................................................................. 138

Hình 4.20. Bản thuyết minh về mô hình Tủ lạnh theo CNg hóa hơi tác nhân do HS xây dựng ................................................................................................................................. 139 Hình 4.21. Kết quả xử lí số liệu từ TN với mô hình Tủ lạnh để kiểm chứng định luật I NĐLH

................................................................................................................................. 139 Hình 4.22. Đồ thị biểu diễn mức độ đạt được trung bình về chỉ số hành vi của các HS tham gia DA ............................................................................................................ 142

Hình 4.23. Đồ thị biểu diễn mức độ đạt được trung bình về chỉ số hành vi của các HS

trong lần ThNSP 1 ................................................................................................... 143

Hình 4.24. Đồ thị biểu diễn mức độ đạt được trung bình về chỉ số hành vi của các HS trong lần ThNSP 2 ................................................................................................... 143

Hình 4.25. Mức đạt được về chỉ số hành vi NL GQVĐ của nhóm HE ................. 144

Hình 4.26. Mức đạt được về chỉ số hành vi NL GQVĐ của nhóm AC ................. 145

MỞ ĐẦU

1. Lí do chọn đề tài Hiện nay, giáo dục của Việt Nam đang chuyển dần từ việc nặng trang bị kiến thức sang việc bồi dưỡng, phát triển NL cho HS, phát triển khả năng tư duy, phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của người học [1]. Theo Luật Giáo dục số 43/2019/QH14, điều 29.1 [2] quy định về giáo dục phổ thông là nhằm phát triển toàn diện cho người học, phát triển NL cá nhân … Để có thể làm được việc này, thì trong dạy học nói chung và trong dạy học VL nói riêng cần đa dạng hóa các hình thức tổ chức hoạt động học tập của HS. Đặc biệt việc sử dụng các TN được chế tạo từ các vật liệu thông dụng mà HS dễ tìm kiếm trong cuộc sống hằng ngày trong dạy học sẽ kích thích được hứng thú, sở thích, nhu cầu của người học và sẽ giúp HS chủ động lĩnh hội tri thức một cách vững chắc, bền vững. Trong quá trình giảng dạy cũng như NC tài liệu và chương trình VL phổ thông [3], [4], [5], chúng tôi nhận thấy các kiến thức về NĐLH có rất nhiều ƯDKT trong đời sống và thực tế. Tuy nhiên, các nội dung kiến thức này khá trừu tượng [6], [7], [8] và HS luôn gặp khó khăn và sai lầm trong quá trình lĩnh hội tri thức. Cho nên, theo PPDH truyền thống HS gặp nhiều khó khăn khi lĩnh hội kiến thức. Thực tế ở trường THPT, khi dạy các kiến thức này GV chỉ chủ yếu sử dụng phương pháp đàm thoại, thuyết trình và hầu hết các kĩ năng mà GV muốn rèn luyện cho HS là vận dụng kiến thức để giải các bài tập trong sách giáo khoa. Nguyên nhân một phần là do TBTN phần này ở phổ thông còn hạn chế, một phần là GV chưa có khả năng thiết kế, sử dụng TN đơn giản trong dạy học, đặc biệt là không sử dụng PPDH và hình thức tổ chức dạy học tích cực (DHDA, tổ chức hoạt động ngoại khóa) khi dạy kiến thức liên quan đến ƯDKT cho nên không tạo được sự hứng thú trong học tập cũng như không phát triển NL GQVĐ của HS. ĐCN nói chung, Động cơ Stirling và Tủ lạnh gia đình nói riêng là những ƯDKT hết sức quan trọng của NĐLH trong đời sống và sản xuất. Trên thế giới đã có nhiều nhà khoa học NC và chế tạo các loại Động cơ Stirling và Tủ lạnh gia đình, tuy nhiên mô hình thiết kế phức tạp, đắt tiền và nặng về kĩ thuật nên chỉ phù hợp với TN biểu diễn của GV. Còn ở nước ta hiện nay, tuy có nhiều đề tài đề cập đến các loại ĐCN nhưng cũng rất nặng về kĩ thuật, không phù hợp khi sử dụng trong dạy học VL ở trường phổ thông. Cho nên việc thiết kế, chế tạo các loại Động cơ Stirling, Tủ lạnh gia đình từ các dụng cụ TN đơn giản, rẻ tiền và sử dụng trong dạy học VL phổ thông theo hướng bồi dưỡng NL của HS là hết sức cần thiết.

NC quá trình dạy học các ƯDKT thuộc kiến thức NĐLH nhằm bồi dưỡng

NL GQVĐ của HS thực sự hấp dẫn đối với chúng tôi, nó giúp cho tôi tích lũy, bổ sung thêm về kiến thức và đồng thời rèn luyện kĩ năng NC khoa học cần thiết. Hơn nữa, bản thân tôi đã NC và có được kết quả bước đầu về việc tổ chức dạy học các ƯDKT của NĐLH thông qua luận văn cao học “Tổ chức hoạt động ngoại khóa về chủ đề động cơ Stirling trong dạy học vật lí 10”. Chính vì những lí do trên nên chúng tôi đã chọn đề tài: “Bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học dự án về các ứng dụng kĩ thuật của nhiệt động lực học - vật lí trung học phổ thông” làm luận án NC của mình. 2. Mục đích nghiên cứu - Bổ sung, hoàn thiện tiến trình DHDA về ƯDKT của VL theo tiến trình GQVĐ

và đề xuất cấu trúc NL GQVĐ tương ứng của HS khi NC DA về ƯDKT của VL.

- Vận dụng tiến trình DHDA về ƯDKT của VL và cấu trúc NL GQVĐ của HS

khi NCDA về ƯDKT của VL đã đề xuất, thiết kế tiến trình dạy học 02 DA “Tủ lạnh

gia đình”, “Động cơ Stirling” và rubric đánh giá NL GQVĐ của HS khi NC 02 DA

này nhằm bồi dưỡng NL GQVĐ của HS.

3. Giả thuyết nghiên cứu Nếu tiến trình hoạt động của HS khi NC các ƯDKT của NĐLH diễn ra theo tiến

trình DHDA đã đề xuất thì có thể bồi dưỡng được NL GQVĐ của HS.

4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

❖ Đối tượng nghiên cứu - NL GQVĐ của HS.

- Tiến trình DHDA về ƯDKT của VL.

❖ Phạm vi nghiên cứu

- Nội dung các ƯDKT của các kiến thức về NĐLH trong chương trình VL PT. - Cấu trúc NL GQVĐ của HS trong NCDA về ƯDKT của VL nói chung và

ƯDKT của NĐLH nói riêng.

- Tiến trình DHDA về ƯDKT của VL nói chung và về 02 ƯDKT của NĐLH

(Tủ lạnh gia đình, Động cơ Stirling) nói riêng. 5. Nhiệm vụ nghiên cứu Để đạt được mục đích NC đã đề ra, đề tài có các nhiệm vụ NC sau: - NC cơ sở lí luận về việc bồi dưỡng NL GQVĐ của HS trong học tập VL, về

DHDA và về dạy học ƯDKT của VL theo tiến trình GQVĐ. Đây là cơ sở lí luận để

đề xuất tiến trình DHDA về ƯDKT của VL theo tiến trình dạy học GQVĐ và cấu trúc NL GQVĐ của HS trong NC DA về ƯDKT của VL.

- NC nội dung các kiến thức về NĐLH trong chương trình VL lớp 10 (2006),

trong chương trình VL lớp 12 (2018) và các ƯDKT của những kiến thức này để xác

định các ƯDKT của NĐLH được lựa chọn làm chủ đề của các DA sẽ xây dựng. - Khảo sát thực tế dạy học các kiến thức về NĐLH ở một số lớp 10 ở các trường

THPT trên địa bàn tỉnh Bình Định nhằm phát hiện những khó khăn, sai lầm phổ biến

của HS khi học những kiến thức này, và việc tổ chức DHDA về ƯDKT của VL nói

chung và về ƯDKT của NĐLH nói riêng.

- Thiết kế tiến trình DHDA “Tủ lạnh gia đình” và DA “Động cơ Stirling” (được

chọn làm các chủ đề của các DA) nhằm bồi dưỡng NL GQVĐ của HS. - ThNSP các tiến trình dạy học 02 DA để sơ bộ đánh giá tính khả thi và hiệu

quả của chúng đối với việc bồi dưỡng NL GQVĐ của HS. Từ đó, bổ sung và hoàn

thiện các tiến trình dạy học 02 DA đã thiết kế.

6. Các phương pháp nghiên cứu Để thực hiện được các nhiệm vụ trên, những phương pháp NC sau đã được sử dụng:

- Phương pháp NC lí thuyết: NC các tài liệu (sách báo, luận án, luận văn, …)

liên quan đến đề tài để xây dựng cơ sở lí luận của đề tài.

- Phương pháp điều tra khảo sát thực tế dạy học bằng phiếu hỏi, phỏng vấn trực

tiếp GV và HS, tham quan phòng TN ở một số trường THPT.

- Phương pháp NC trong phòng TN: thử nghiệm chế tạo các mô hình VC – CN của

Tủ lạnh gia đình, Động cơ Stirling và tiến hành các TN với các mô hình đã chế tạo.

- Phương pháp ThNSP: để đánh giá tính khả thi và hiệu quả của các tiến trình

dạy học 02 DA “Tủ lạnh gia đình” và “Động cơ Stirling” đối với việc bồi dưỡng NL

- Phương pháp thống kê toán học: để xử lí các kết quả thu được trong điều tra,

GQVĐ của HS. khảo sát thực tế dạy học và trong ThNSP.

7. Đóng góp mới của luận án - Đề xuất tiến trình NC DA về ƯDKT của VL theo 2 giai đoạn: Tìm hiểu TBKT và chế tạo, vận hành mô hình VC – CN của TBKT. Tiến trình NC DA đã được bổ sung họp lí một số nội dung ở từng giai đoạn và làm rành mạch, tách bạch hơn quá

trình đề xuất giải pháp và quá trình thực hiện giải pháp khi GQ các VĐ trong tiến

trình NC DA.

- Trên cơ sở tiến trình NC DA về ƯDKT của VL đã đề xuất, xây dựng cấu trúc

tương ứng NL GQVĐ của HS khi NC DA về ƯDKT của VL.

- Vận dụng tiến trình chung NC DA về ƯDKT của VL đã đề xuất và cấu trúc

NL GQVĐ của HS khi NC DA về ƯDKT của VL đã xây dựng, thiết kế tiến trình dạy

học 02 DA “Tủ lạnh gia đình” và “Động cơ Stirling” và rubric đánh giá NL GQVĐ của HS khi NC từng DA.

Tiến trình dạy học 02 DA đã được ThNSP bước đầu cho thấy tính khả thi và

hiệu quả của chúng đối với việc bồi dưỡng NL GQVĐ của HS.

8. Cấu trúc của luận án

Luận án có 4 chương, cụ thể: Chương 1. Tổng quan các vấn đề nghiên cứu. Chương 2. Cơ sở lí luận và thực tiễn của dạy học dự án về ứng dụng kĩ thuật

của vật lí nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh.

Chương 3. Thiết kế tiến trình dạy học dự án về ứng dụng kĩ thuật của nhiệt động

lực học nhằm bồi dưỡng NL GQVĐ của HS.

Chương 4. Thực nghiệm sư phạm.

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Nghiên cứu về dạy học dự án

❖ Thuật ngữ “Dự án”

Khi NC về thuật ngữ DA thì có nhiều nhóm tác giả đưa ra các cách nhìn nhận khác nhau như: DA là một đề án, một dự thảo hay một kế hoạch cần được thực hiện

theo các mục tiêu đã xác định [9]; DA là hoạt động trải nghiệm bị chi phối bởi các mục

tiêu như đặt mục tiêu cho trải nghiệm, hướng dẫn quy trình của trải nghiệm và tạo động lực mạnh mẽ cho việc thực hiện trải nghiệm [10]; DA là tổng hợp của những VĐ, và

việc thực hiện DA được tiến.hành trong một khoảng thời gian có hạn với.những nguồn

lực nhất định (tài chính, nhân lực, trang TB, sự hiểu biết...) để đạt được mục tiêu cụ thể

nhằm đáp ứng VĐ, giải quyết các nhu cầu mà các đối tượng thụ hưởng kì vọng [11].

Như vậy, có thể hiểu DA là tổng hợp các hoạt động trải nghiệm nhằm giải quyết các

VĐ đặt ra và việc thực hiện DA phải được tiến hành trong khoảng thời gian có hạn, với

nguồn lực cụ thể nhằm đáp ứng mục tiêu mà DA hướng tới.

❖ Thuật ngữ “Dạy học dự án”

Thuật ngữ DHDA còn được biết đến với mô hình “Project-based learning” (PBL)

có nghĩa là “Học tập dựa trên DA” hay “Học tập tiếp cận DA” với quan điểm là lấy

HS làm trung tâm [12]. Ở Việt Nam, PBL được biết đến nhiều với tên gọi là “DHDA”.

Mặc dù với tên gọi này, chữ “Dạy” đặt ở đầu nhưng cách hiểu không phải là đặt VĐ

dạy làm trọng tâm, mà là lấy người học và việc học làm trọng tâm. Do thói quen cũng

như sự biết đến nhiều về tên gọi DHDA của các nhà giáo dục ở Việt Nam nên trong

luận án này, nhóm tác giả vẫn lấy tên gọi của PBL là “DHDA”. Khi NC về lịch sử xuất hiện và phát triển của DHDA, có thể khẳng định rằng

nó không phải là một cách tiếp cận mới. Khổng Tử và Aristotle là những người ban

đầu đề xướng học bằng cách làm. Dựa trên quan điểm đó, Socrates đã mô hình hóa cách học thông qua đặt câu hỏi, hỏi đáp và tư duy phản biện – điều này rất phù hợp trong các lớp học DA ngày nay [13]. DHDA được khởi xướng đầu tiên tại Viện JJ Rousseau ở Geneva vào năm 1912, nó dựa trên triết lí giảng dạy theo chủ nghĩa tiến bộ. Những người theo chủ nghĩa tiến bộ tin rằng, trẻ em có thể học tốt nhất bằng cách trải nghiệm và các hoạt động trong

trải nghiệm có tính đến sự khác biệt của cá nhân, phù hợp với sở thích của người học và John Dewey là người tiên phong. Dewey không tán thành quan điểm truyền thống

về việc HS là người tiếp nhận kiến thức một cách thụ động. Thay vào đó, ông lập luận về những trải nghiệm tích cực chuẩn bị cho HS tiếp tục học hỏi về một thế giới

năng động [14]. Như Dewey đã chỉ ra, “Giáo dục không phải là sự chuẩn bị cho cuộc

sống; Giáo dục là chính cuộc sống” [15].

Bảng 1.1. Lịch sử phát triển của DA – DHDA.

(Nguồn: Korkmaz và Kalaycı [15])

Thế kỉ 19 Thế kỉ 20 Thế kỉ 20 Thế kỉ 20

1886 1918 1950 1966

Sự xuất hiện DA được đề DA được đề cập như DA như là một thiết kế

của thuật ngữ cập như một là một phương pháp chương trình giảng dạy.

DA – NC của phương pháp tiếp cận - ảnh hưởng Đại học McMaster, 1966;

John Dewey giảng dạy – NC của lí thuyết học tập, Đại học Maastricht, 1970;

của William thuyết kiến tạo của Đại học Roskilde, 1972;

Heard Piaget, Bruner và Đại học Aalborg, 1974

Kilpatrick. Vygotsky.

Theo lịch sử phát triển của DHDA, thuật ngữ DA xuất hiện cùng với sự NC

của John Dewey và nó được đề cập như là một phương pháp giảng dạy trong NC

của Kilpatrick. Ông quan niệm rằng: “Quản lí DA là một cách giảng dạy dựa trên

việc sử dụng các DA”[10]. Theo dòng thời gian, dưới sự ảnh hưởng của Lí thuyết

học tập và Thuyết kiến tạo của Piaget, Bruner và Vygotsky, quản lí DA chuyển

thành phương pháp tiếp cận DA. DHDA lần đầu tiên được áp dụng tại Đại học

McMaster vào cuối những năm 1960 và sau đó, được giới thiệu tại các cơ sở Bắc

Mĩ và Châu Âu trong những thập kỉ tiếp theo như là một phương án để thiết kế

chương trình giảng dạy và phương pháp sư phạm để giáo dục các học viên. Tương

tự, ở Hoa Kì, DHDA đã được chấp nhận là phương pháp giảng dạy tốt nhất trong

các lĩnh vực khác, ngoài giáo dục nghề nghiệp và kĩ thuật [15].

Cho đến nay, có rất nhiều NC về DHDA và các quan điểm về DHDA cũng khác nhau. Có nhiều quan điểm cho rằng, DHDA là một hình thức dạy học hay mô hình dạy học, bởi khi thực hiện DA thì nhiều PPDH khác nhau được sử dụng, tiêu biểu như: DHDA là một hình thức của hoạt động học tập, nhấn mạnh vai trò của người

học, trong đó người học xác định chủ đề làm việc, thống nhất nội dung làm việc, tự lập kế hoạch và tiến hành công việc để dẫn đến một sự kết thúc có ý nghĩa, có sản phẩm có thể trình ra được [16]; DHDA là một mô hình tổ chức học tập xung quanh

các DA để thực hiện giải quyết các nhiệm vụ phức tạp, dựa trên các câu hỏi hoặc VĐ mang tính thách thức, liên quan đến người học trong các hoạt động thiết kế, giải quyết

VĐ, ra quyết định hoặc điều tra nhằm tạo điều kiện cho người học có cơ hội làm việc

tự chủ trong thời gian dài và đỉnh cao là các sản phẩm hoặc bài thuyết trình thực tế

[17]; DHDA là một mô hình giảng dạy, trong đó HS phải đối mặt với các VĐ thực tế và các VĐ mà họ coi là quan trong, xác định cách HS giải quyết các VĐ, tìm ra các

giải pháp và có sự hợp tác với nhau [18]; DHDA là một hình thức tổ chức dạy học,

trong đó dưới sự hướng dẫn của GV, HS tự lực giải quyết một nhiệm vụ học tập mang

tính phức hợp không chỉ về mặt lí thuyết mà còn về thực hành và tạo ra sản phẩm có

thể công bố, giới thiệu được [19]; DHDA là một mô hình dạy học lấy hoạt động học của HS làm trung tâm, qua đó HS sẽ hình thành kiến thức và kĩ năng từ quá trình HS giải quyết một bài tập tình.huống gắn với thực tiễn bằng những kiến thức theo nội

dung môn học, đòi hỏi HS phải NC và thể hiện kết quả học tập của mình thông qua

cả sản phẩm lẫn phương thức thực hiện [20].

Khi không phân biệt giữa mô hình và PPDH thì nhiều nhà khoa học quan niệm,

DHDA là phương pháp DA, lúc này cần được hiểu theo nghĩa rộng, tức là PPDH

phức hợp, tiêu biểu như: DHDA là một PPDH trong đó hướng tới hành động của

người học, hành động phải có chủ ý, có mục đích, có sự nhiệt tình và được diễn ra

trong môi trường xã hội [21]; DHDA là phương pháp do GV hỗ trợ và lấy HS làm

trung tâm, trong đó HS học bằng cách đặt câu hỏi về sở thích và sự tò mò của mình

[12]; DHDA là một phương pháp sư phạm nhằm chuẩn bị cho người học những kì

vọng mới trong học tập bằng cách xây dựng, phát triển và thực hiện các DA phù hợp

với nhu cầu của người học và cộng đồng. Thông qua đó, rèn luyện kĩ năng tư duy

phản biện, giải quyết VĐ, làm việc nhóm, kĩ năng đàm phán, đạt được sự đồng thuận,

phối hợp sử dụng CNg thông tin và tự chịu trách nhiệm về việc học của mình [22].

Như vậy, dù quan điểm DHDA là mô hình dạy học hay PPDH đi chăng nữa thì bản chất của DHDA vẫn không thay đổi – DA đóng vai trò như một công cụ để dạy những kiến thức và rèn luyện các kĩ năng quan trọng cho người học. Khi thực hiện

các DA, HS sẽ làm nhiều việc hơn là ghi nhớ thông tin và họ cần học cách sử dụng các kĩ năng tư duy bậc cao và cách làm việc theo nhóm để hoàn thành DA [23]. Trong luận án này, chúng tôi quan niệm DHDA là một PPDH với quan điểm lấy HS làm

trung tâm và đặc biệt nhắm vào sự hiểu biết và giải quyết các VĐ trong thực tế của

HS. Thông qua các DA học tập sẽ tạo điều kiện cho HS trở thành những người chủ

động và tự lực trong việc giải quyết các VĐ trong học tập, NC [24]. Với sự nhấn

mạnh vào sự tự định hướng trong học tập, tư duy phản biện và hợp tác, DHDA tạo ra một môi trường học tập trong đó HS xác định VĐ, đề xuất các giả thuyết, thu thập và

phân tích dữ liệu, đồng thời đưa ra những đánh giá hoặc phản biện cho các giải pháp

[25]. Đồng thời, DHDA được thiết kế với mục tiêu nhằm giúp HS [26]: (1) Xây dựng

một cơ sở kiến thức sâu rộng và linh hoạt; (2) Phát triển các kĩ năng giải quyết VĐ hiệu quả; (3) Phát triển các kĩ năng học tập tự định hướng, học tập suốt đời; (4) Kĩ

năng hợp tác trong hoạt động nhóm; (5) Có động cơ học tập thực chất, tự học.

❖ Những NC tiêu biểu về DHDA

Những NC đầu tiên về DHDA phải kể đến nhà triết học John Dewey khi ông

NC về hành vi học tập của trẻ em [27]. Ông lập luận rằng, trẻ em sẽ phát triển khả năng NC tài liệu nếu họ được tham gia vào các nhiệm vụ và giải quyết các VĐ thực tế, mô phỏng lại những gì mà các chuyên gia làm trong các tình huống thực tế. Dựa

trên những NC của Dewey các nhà khoa học Bransford, Brown và Cock đã NC sâu

sắc hơn về phong cách học tập của trẻ em dựa trên bốn ý tưởng khoa học cốt lõi [28]:

(1) xây dựng môi trường học tập tích cực; (2) học tập tại chỗ; (3) tương tác xã hội;

(4) công cụ nhận thức.

Krajcik và cộng sự NC về các giai đoạn khi thực hiện DHDA, đã chỉ ra DHDA

gồm năm giai đoạn chính [29] [30]: (1) (Driving Questions) DA bắt đầu bằng câu hỏi,

một VĐ cần giải quyết; (2) (Situated Inquiry) HS khám phá câu hỏi bằng cách tham

gia vào quá trình hỏi đáp xác thực, có định hướng giải quyết VĐ là nội dung trọng tâm

của kiến thức môn học. Khi HS khám phá câu hỏi, họ đã học và áp dụng những kiến

thức của môn học trong thực tiễn. (3) (Collaborations) HS, GV và cộng đồng cùng

tham gia vào các hoạt động hợp tác để tìm ra giải pháp cho VĐ cần giải quyết. Điều

này có nghĩa là có sự tham gia của chuyên gia và xã hội trong việc giúp đỡ HS giải

quyết VĐ DA; (4) (Using Teachnology Tools to Support Learning) Trong quá trình

tham gia DA, HS được sự hỗ trợ từ CNg nhằm giúp HS thực hiện các hoạt động mà vượt quá khả năng của bản thân. (5) (Creation of Artifacts) Kết quả cuối cùng của DA là một sản phẩm hữu hình. Đây là hiện vật được chia sẻ công khai, mà mọi người đều

Ngoài ra, còn có nhiều NC tiêu biểu khác liên quan đến các giai đoạn của DHDA

có thể xem và truy cập về quá trình thực hiện DA của nhóm HS. được trình bày ở bảng 1.2.

Bảng 1.2. Các NC về các giai đoạn của DHDA

Nhóm nghiên cứu Các giai đoạn thực hiện DA

- Giai đoạn 1. Xác định chủ đề và tổ chức nhóm: HS có thể

tìm kiếm chủ đề và đề xuất câu hỏi cho một DA. - Giai đoạn 2. Phát triển kế hoạch DA: Các thành viên trong

nhóm lập kế hoạch DA.

- Giai đoạn 3. Thực hiện DA: Các thành viên trong nhóm tổ

chức và phân tích thông tin, dữ liệu. - Giai đoạn 4. Lập kế hoạch cho bài thuyết trình: Các thành Korkmaz và Kaptan (2001) viên xác định những điểm chính trong bài thuyết trình của họ

và quyết định cách trình bày về những phát hiện của họ.

- Giai đoạn 5. Thuyết trình: Bài thuyết trình được trình bày

trong lớp học và các khu vực khác được chỉ định.

- Giai đoạn 6. Đánh giá: HS chia sẻ phản hồi về DA. GV và HS chia sẻ các DA với nhau.

- Giai đoạn 1. GV xây dựng tình huống DA và cung cấp cho HS

các mẫu vật từ thực tế cho các DA sẽ được tiến hành.

- Giai đoạn 2. HS thiết kế DA.

- Giai đoạn 3. HS tổ chức các cuộc thảo luận về thông tin

được sử dụng trong thiết kế DA.

- Giai đoạn 4. Các tiêu chí đánh giá cho các DA được thảo

Stix và Hrbek luận bởi GV và HS.

(2006)

- Giai đoạn 5. Các tài liệu cần thiết cho DA được thu thập bởi các HS.

- Giai đoạn 6. HS phát triển DA. - Giai đoạn 7. HS xây dựng bài thuyết trình. - Giai đoạn 8. HS trình bày DA. - Giai đoạn 9. HS suy nghĩ về quá trình và đánh giá nó trên cơ sở các tiêu chí đã đưa ra ở các bước trước.

Papandreou (1994) - Giai đoạn 1. Chuẩn bị: HS được thông báo về chủ đề và yêu

cầu thảo luận về chủ đề đó.

- Giai đoạn 2. Lập kế hoạch: GV và HS cùng quyết định cách

thức thu thập và phân tích thông tin và phân công các công việc sẽ được tiến hành.

- Giai đoạn 3. Nghiên cứu: HS thu thập thông tin bằng cách tham khảo nhiều nguồn khác nhau theo cá nhân hoặc theo nhóm.

- Giai đoạn 4. Kết luận: HS đưa ra kết luận từ việc phân tích

thông tin thu thập được.

- Giai đoạn 5. Thuyết trình: HS sẽ thuyết trình về sản phẩm

cuối cùng của DA. - Giai đoạn 6. Đánh giá: GV đưa ra nhận xét về bài làm của HS.

Bảng trên chỉ ra rằng, có nhiều biến thể của các giai đoạn thực hiện DA. Nguyên

nhân vì DHDA được áp dụng trong các lĩnh vực khác nhau, các đối tượng khác nhau,

cho nên có sự khác biệt trong các giai đoạn triển khai DA ở các nhóm NC. Ngoài ra,

khi bàn về các giai đoạn của DHDA theo Stix và Hrbek, nội dung của giai đoạn 1

DHDA là chưa họp lí (cung cấp cho HS các mẫu vật ngay ở giai đoạn 1). Công việc

xác định các mẫu vật cần sử dụng và việc tìm kiếm chúng nên giao cho HS thực hiện

ở giai đoạn 2 (HS thiết kế DA).

Mặc dù các giai đoạn thực hiện DA khác nhau, nhưng các DA được xây dựng

trong học tập phải có ý nghĩa. Một DA học tập có ý nghĩa thì nó phải đáp ứng được

2 tiêu chí: Một là, người học phải cảm nhận được DA có ý nghĩa thiết thực với cá

nhân, tức là nội dung DA và các nhiệm vụ thực hiện DA đáp ứng nhu cầu học tập của

người học; Hai là, DA phải đáp ứng được mục tiêu giáo dục [31].

NC của Thomas và cộng sự [17] tập trung vào việc xây dựng các DA học tập

ở trường trung học nhằm giúp HS chủ động, sáng tạo, đề xuất các giải pháp nhằm

giải quyết các VĐ xã hội. NC này đã chỉ ra rằng, DHDA đã giúp cải thiện những kĩ năng mềm cho người học như kĩ năng hoạt động nhóm, kĩ năng giao tiếp; Ngoài ra còn giúp HS tư duy logic và phát triển khả năng giải quyết VĐ của người học.

Từ những NC trên, chúng tôi thấy rằng, các tác giả đề cập tới DHDA nói chung được áp dụng cho mọi loại đối tượng (SV, HS phổ thông) và cho mọi môn học nên nội dung các giai đoạn của DHDA chưa thể hiện rõ nét đặc thù của các DA môn VL

ở trường phổ thông, nhất là các DA về ƯDKT của VL.

1.2. Nghiên cứu về dạy học ứng dụng kĩ thuật của vật lí

❖ Nghiên cứu về tiến trình dạy học ứng dụng kĩ thuật của vật lí - Theo nhóm tác giả Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Xuân Quế

[32], dạy học ƯDKT của VL về cơ bản được thực hiện theo một trong hai con đường:

Tìm hiểu bản thân TBKT, NTCT, hoạt động.của nó và đi tới làm sáng tỏ cơ sở VL của TBKT (con đường 1) hoặc dựa trên những kiến thức, kĩ năng mà HS đã có, thiết

kế, chế tạo TBKT có một chức năng nào đó (đáp ứng được một yêu cầu kĩ thuật xác

định), giải quyết một nhiệm vụ cụ thể trong sản xuất và đời sống (con đường 2).

- Tiến trình NC ƯDKT của VL theo từng con đường được diễn tả ở sơ đồ sau

[32], [33], [34]:

Hình 1.1. Sơ đồ tiến trình NC ƯDKT của VL theo con đường 1.

Hình 1.2. Sơ đồ tiến trình NC ƯDKT của VL theo con đường 2.

- Tiến trình NC ƯDKT của VL mà các tác giả đã đề xuất và thực thi trong DH VL vẫn còn có những thiếu sót, hạn chế nhất định và cần được bổ sung, hoàn thiện. + Trong thực tế chế tạo TBKT, một TBKT có cùng chức năng (nhiệm vụ) có

thể được chế tạo dựa trên một số CNg CT khác nhau. CNg được định nghĩa là kiến

thức có hệ thống về quy trình và kĩ thuật dùng để chế biến vật liệu và thông tin. Nó

bao gồm kiến thức, thiết bị, phương pháp và các hệ thống dùng trong việc tạo ra hàng hóa và cung cấp dịch vụ (ủy ban KTXH châu á thái bình dương LHQ – ESCAP) [35].

Dựa trên các định nghĩa về Thiết kế [36], Chế tạo [37], Thiết bị [38], Kĩ thuật [36],

CNg CT TBKT được hiểu là quá trình áp dụng các kiến thức khoa học và kĩ thuật để

thiết kế, chế tạo các thiết bị, máy móc hoặc linh kiện máy móc nhằm đáp ứng các nhu cầu của cuộc sống và sản xuất của con người. Những biểu hiện của CNg CT TBKT

là: (1) Sử dụng các kĩ thuật thiết kế và mô phỏng để phác thảo mô hình TBKT cần

chế tạo đáp ứng các chức năng kĩ thuật; (2) Sử dụng các kĩ thuật chế tạo, gia công để

tạo ra các linh kiện, máy móc, thiết bị đáp ứng một chức năng theo nhu cầu của con

người; (3) Sử dụng trí tuệ nhân tạo để tối ưu hóa quy trình sản xuất và đảm bảo tính hiệu quả của sản phẩm. Ứng với mỗi CNgCT, TBKT sẽ có cấu tạo khác nhau và NTHĐ có khi dựa trên

các kiến thức thuộc các lĩnh vực khác nhau của VL. Mỗi CNgCT TBKT có những ưu

điểm, nhược điểm riêng và khả năng sử dụng (khi nào sử dụng CNg đó để chế tạo

TBKT) nhất định. Ví dụ: đối với Tủ lạnh gia đình thì hiện nay được chế tạo dựa trên

hai CNg là CNg làm lạnh bằng phương pháp hóa hơi tác nhân và CNg làm lạnh bằng

hiệu ứng nhiệt điện (chip vi mạch điện tử peltier).

Vì vậy, khi tìm hiểu TBKT thật, cần cho HS tìm hiểu các CNg được sử dụng

trong chế tạo TBKT (qua các tài liệu in, các thông tin về TBKT trên mạng internet)

trước khi tìm hiểu cấu tạo và hoạt động của TBKT ứng với từng CNgCT được sử

dụng. Ngoài ra, thông qua đó, HS cũng thấy được rằng, cùng giải quyết một VĐ (chế

tạo TBKT có một chức năng nào đó) nhưng có thể có nhiều giải pháp khác nhau.

- Khi NC TBKT được sử dụng phổ biến trong đời sống, HS cũng cần tìm hiểu các

yêu cầu trong sử dụng và bảo dưỡng thông thường TBKT để làm tăng hiệu quả và tuổi

thọ của TBKT. Nhờ vậy, tính thực tiễn của việc NC ƯDKT của VL được nâng lên.

- Trong tiến trình NC ƯDKT của VL, ở giai đoạn vận hành các mô hình VC – CN của TBKT, trong nhiều trường hợp cần thực hiện những TN định tính và cả định lượng với mô hình để làm sâu sắc hơn cơ sở VL của TBKT. Tuy nhiên, công việc

này chưa được đề cập trong tiến trình NC ƯDKT của VL theo cả hai con đường. - Đối với dạy học ƯDKT của VL theo con đường 1 (bắt đầu từ việc tìm hiểu TBKT gốc), cần làm rành mạch, tách bạch các hoạt động đề xuất giải pháp và thực

hiện giải pháp trong giai đoạn NC cấu tạo, hoạt động của TBKT.

❖ Nghiên cứu về dạy học ứng dụng kĩ thuật của vật lí Ở Việt Nam đã có nhiều công trình NC về dạy học ƯDKT của VL ở cả cấp

THCS và THPT. Việc dạy học các ƯDKT này thường được thực hiện dưới dạng

DHDA. Trong những năm gần đây có nhiều đề tài đã NC về cơ sở lý luận của DHDA

về ƯDKT của VL và vận dụng lý luận đó vào trong dạy học. Nổi bật như: Trần Văn Thành [39] NC về tiến trình DHDA các ƯDKT của vật lý gồm 7 pha và vận dụng

tiến trình đó vào việc tổ chức dạy học một số kiến thức Điện từ học – Vật lý 9 theo

định hướng phát triển NL nhận thức, tư duy phê phán, tư duy sáng tạo, NL hành động

của HS; Cao Thị Sông Hương [40] NC về tiến trình DHDA phù hợp với tiến trình

dạy học GQVĐ trong dạy học kiến thức vật lý và vận dụng tiến trình đó vào việc tổ chức dạy học một số kiến thức Điện học - Vật lý 9 nhằm phát huy tính tích cực, năng động, sáng tạo và hợp tác của HS trong DHDA môn Vật lý cấp THCS; Nguyễn Thanh

Nga [41] NC về tiến trình DHDA cho các sinh viên đại học chuyên ngành kỹ thuật

và vận dụng tiến trình đó trong DHDA một số kiến thức vật lý đại cương phần “Cơ

học chất điểm”, “Điện trường và vật dẫn”, “Từ trường và cảm ứng điện từ”. NC khẳng

định DHDA không những vận dụng trong dạy học ở cấp mầm non, tiểu học, THCS,

THPT mà còn có thể được vận dụng vào dạy ở cấp đại học. Qua đó, hình thành cho

sinh viên NL nghề nghiệp, rèn luyện sinh viên liên hệ kiến thức với thực tiễn, phát

huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của người học; Lê Khoa [42] NC đã vận dụng

lí luận DHDA để xây dựng hệ thống các chủ đề DA về sản xuất và sử dụng điện năng

nhằm phát triển NL vận dụng kiến thức NL GQVĐ, góp phần nâng cao chất lượng

giáo dục kĩ thuật tổng hợp cho HS.

Từ những NC về dạy học ƯDKT của VL được thực hiện dưới dạng DA, thì có

nhiều biến thể của các giai đoạn thực hiện DA khác nhau, vì được sử dụng để tổ chức

cho các DA ở các nội dung dạy học khác nhau. Tuy nhiên tiến trình của các NC trên

không đề cập đến CNg được sử dụng để chế tạo TBKT trong thực tế, chưa đề cập đến việc sử dụng và bảo dưỡng thông thường đối với những TBKT phổ biến trong đời sống, sản xuất và các giai đoạn dạy học theo các con đường dạy học ƯDKT của VL

chưa rõ ràng và tách bạch giữa việc đề xuất giải pháp và thực hiện các giải pháp đã đề xuất, chưa có sự rõ ràng về các nhiệm vụ NC về TBKT và về nhiệm vụ chế tạo TBKT, điều này làm hạn chế trong việc bồi dưỡng các hành vi trong cấu trúc NL

GQVĐ của HS.

1.3. Nghiên cứu về bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề NL GQVĐ là một trong những NL quan trọng của con người mà nhiều nền giáo

dục tiên tiến trên thế giới đang hướng tới. Vì tầm quan trọng này mà NL GQVĐ luôn

được cập nhật, bổ sung trong đánh giá của Pisa [43], [44], [45].

Hình 1.3. Cập nhật, bổ sung NL GQVĐ trong đánh giá Pisa.

NL GQVĐ của người học được quan tâm từ thời cổ đại, khi mà các nhà sư phạm

lỗi lạc như Khổng Tử, Aristotle đã đề cập đến khả năng suy luận và GQVĐ của người

học [13]. Trong NC của mình, John Dewey đã khẳng định quá trình dạy và học của

GV đối với HS cần chú trọng phát triển kĩ năng GQVĐ thay vì tập trung vào việc

học thuộc lòng kiến thức [46].

Người học có NL GQVĐ khi họ được đặt vào trong tình huống học tập có VĐ,

và tham gia vào quá trình GQVĐ trong các hoạt động học. VĐ xuất hiện ở đây là VĐ

học tập có các đặc điểm: (1) VĐ đặt ra phải tương đối hấp dẫn, có tính tự nhiên, gần

gũi với đời sống thực tế của người học – tức là VĐ có khả năng kích thích hứng thú và

tính tích cực của người học trong quá trình tham gia giải quyết VĐ; (2) VĐ phải hàm

chứa khó khăn và thách thức cần giải quyết – chính khó khăn, thách thức sẻ là điểm

xuất phát để đặt ra các câu hỏi cho VĐ và nêu lên các giả thuyết ; (3) VĐ còn hàm chứa trong nó tính động cơ – đó là chuyển tiếp một cách tự nhiên từ giả thuyết này sang giả thuyết khác, hay từ giai đoạn này sang giai đoạn khác để đi đến kết quả giải quyết được VĐ [47]. VĐ học tập phải chứa đựng mâu thuẫn về nhận thức – đó là mâu thuẫn giữa trình độ kiến thức và kĩ năng hiện tại đã có với yêu cầu tiếp thu kiến thức mới và kĩ

năng mới, chính mâu thuẫn về nhận thức sẽ thúc đẩy quá trình tư duy và kích thích quá trình GQVĐ ở HS [48]. GQVĐ là quá trình xử lí nhận thức nhằm đạt được một mục

tiêu khi không có phương pháp giải quyết nào rõ ràng đối với người GQVĐ [49], là quá trình cần thiết để khắc phục sự khác biệt giữa tình huống mong muốn và tình huống

hiện tại trong một tình huống bị ảnh hưởng bởi các biến đã gặp hoặc chưa từng gặp

trước đây [50]. Theo R. E. Mayer, GQVĐ có bốn đặc điểm chính [51]: (1) GQVĐ là

xử lí nhận thức, nghĩa là nó xảy ra bên trong hệ thống nhận thức của người học, và chỉ được bộc lộ thông qua hành vi của hoạt động GQVĐ; (2) GQVĐ là một quá trình,

nghĩa là nó liên quan đến việc biểu diễn và vận dụng kiến thức trong hệ thống nhận

thức của người học; (3) GQVĐ được định hướng, tức là quá trình xử lí nhận thức của

người học được hướng dẫn phù hợp với mục tiêu đã đặt ra; (4) GQVĐ mang tính cá

nhân, nghĩa là kiến thức và kĩ năng của người học được chia nhỏ nhằm giúp xác định mức độ khó hay dễ các trở ngại khi thực hiện các giải pháp GQVĐ.

Quá trình GQVĐ là việc tổ chức các quá trình nhận thức và hành vi hiệu quả

hướng tới một mục tiêu cụ thể, có liên quan chặt chẽ đến tính sáng tạo [52]. Để GQVĐ

thì người học phải xây dựng kiến thức để khắc phục khó khăn và có thể sử dụng một

số chiến lược để loại bỏ các tình huống gây nhiễu, không mong muốn [53]. Quá trình

GQVĐ được chia thành bốn giai đoạn [54]: (1) Cá nhân nhận diện VĐ, nghĩa là xây

dựng một không gian VĐ diễn tả trạng thái ban đầu, trạng thái mục tiêu và những

trạng thái định hướng phù hợp nhằm giúp người học nhận diện VĐ; (2) Lập kế hoạch/

Giám sát, trong đó lập kế hoạch liên quan đến việc đưa ra giải pháp GQVĐ, còn giám

sát liên quan đến việc đánh giá tính đúng đắn và hiệu quả của giải pháp; (3) Thực

hiện, nghĩa là người học thực hiện các hoạt động GQVĐ theo kế hoạch và giải pháp

đã đề ra; (4) Điều chỉnh, nghĩa là đánh giá, sửa đổi, bổ sung các giải pháp phù hợp và

duy trì các hoạt động nhận thức nhằm đạt được mục tiêu. Tùy vào giai đoạn và đối

tượng mà quá trình GQVĐ có các bước được thể hiện ở bảng 1.3.

Bảng 1.3. Các NC về các bước tham gia GQVĐ

Các bước GQVĐ Quan điểm Bước 1 Bước 2 Bước 3 Bước 4 Bước 5

Nhận diện Tìm hiểu Đưa ra một Thực hiện Đánh giá

VĐ giải pháp giải pháp Bransford J. D.[55] cặn kẽ những khó quả thực hiệu việc

khăn hiện

Hiểu VĐ

Polya [56] Lên kế hoạch thực Thực hiện hoạch kế Rà soát lại và kiểm tra

hiện việc GQVĐ kết quả của

GQVĐ việc GQVĐ

Tổ chức Phát hiện Giải quyết Kiểm tra các

tình huống và biểu đạt VĐ cách giải

V. Ôkôn có VĐ các VĐ quyết VĐ và

hệ thống [47]

kiến hóa

thức

Thăm dò và Mô tả và Lên kế Giám sát và Pisa hiểu VĐ hình thành hoạch và xem xét việc (2003)[57] VĐ thực hiện GQVĐ

GQVĐ

Hiểu nội Đưa ra Lập kế Tự điều O’Neil [58] dung của chiến lược hoạch chỉnh

VĐ GQVĐ GQVĐ

Trong chương trình giáo dục phổ thông tổng thể 2018 [59], NL GQVĐ và sáng tạo được quy định là một trong những NL chung cần bồi dưỡng và phát triển cho HS. Quá trình bồi dưỡng này được thực hiện ở các môn học, các cấp học với các mức độ và yêu cầu cần đạt khác nhau. Nhiều NC gần đây ở Việt Nam cũng tập trung vào bồi dưỡng NL GQVĐ tiêu biểu như [60], [61], [34], việc bồi dưỡng được thực hiện ở các hình thức tổ chức dạy học khác nhau như dạy học nội khóa (ngay trên lớp học), ngoại

khóa (bên ngoài lớp học) với các phương pháp tích cực như phương pháp Lamap, dạy học GQVĐ, dạy học ƯDKT của VL … và bước đầu đạt được những kết quả tích cực

trong việc bồi dưỡng NL GQVĐ của HS. Tuy nhiên, với sự bổ sung cần thiết những nội dung như đã trình bày ở mục 1.2, cấu trúc NL GQVĐ của HS khi NC DA về

ƯDKT của VL cần được bổ sung và hoàn thiện để đánh giá được đầy đủ các chỉ số

hành vi trong từng thành tố của NL GQVĐ.

1.4. Các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu - Trong NC DA về ƯDKT của VL, cần bổ sung việc tìm hiểu về CNgCT TBKT,

các yêu cầu trong sử dụng và bảo dưỡng thông thường TBKT, sự thực hiện các TN

cần thiết trong giai đoạn thiết kế, chế tạo, vận hành mô hình VC – CN của TBKT.

VĐ đặt ra là: Cần bổ sung những nội dung trên vào tiến trình NC DA về ƯDKT của

VL như thế nào để bồi dưỡng được NL GQVĐ của HS? - Việc làm rõ ràng, rành mạch các hoạt động đề xuất giải pháp và thực hiện giải pháp trong giai đoạn tìm hiểu TBKT gốc cần được thực hiện như thế nào để có tác

dụng bồi dưỡng các thành tố NL GQVĐ của HS?

- Tương ứng với sự bổ sung các nội dung trên, hoàn thiện tiến trình DHDA về

ƯDKT của VL, cấu trúc NL GQVĐ của HS khi NC DA cần được bổ sung, hoàn thiện

như thế nào?

- Vận dụng tiến trình NC DA về ƯDKT của VL và cấu trúc NL GQVĐ của

HS khi NC DA đã được bổ sung và hoàn thiện vào quá trình tổ chức dạy học 2 DA

“Tủ lạnh gia đình” và “Động cơ Stirling” như thế nào để bồi dưỡng được NL GQVĐ

của HS?

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA DẠY HỌC DỰ ÁN

VỀ ỨNG DỤNG KĨ THUẬT CỦA VẬT LÍ

NHẰM BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH

2.1. Dạy học dự án 2.1.1. Khái niệm DHDA

Dựa trên các NC về DHDA và dựa trên những quan niệm về DHDA của [16],

[17], [19], [20], … chúng tôi đưa ra khái niệm về DHDA như sau: DHDA là PPDH, trong đó dưới sự tổ chức, định hướng của GV, người học sẽ

lĩnh hội kiến thức và phát triển NL của bản thân thông qua việc tự chủ thực hiện

giải quyết một nhiệm vụ phức hợp, có sự kết hợp giữa lí thuyết và thực hành, tự lập

kế hoạch, thực hiện nhằm tạo ra các sản phẩm cụ thể và giới thiệu chúng.

2.1.2. Bản chất của DHDA

DHDA là dạy học về sự trải nghiệm tích cực nhằm chuẩn bị cho HS tiếp tục học hỏi

về một thế giới năng động [62]. Qua đó, giúp HS hình thành khả năng tư duy trừu tượng

cho đến thực thi và kiểm soát nhiệm vụ, dùng tư duy phê phán để khám phá các VĐ phức

tạp; Thúc đẩy sự hiểu biết, khám phá kiến thức thật. Trong DHDA, người học được khám

phá, đánh giá, giải thích và tổng hợp thông tin theo những cách có ý nghĩa và điều này là

minh chứng rõ ràng nhất cho việc học và phản ánh sự hiểu biết thực sự [11].

Trong DHDA thì các DA được xây dựng từ các VĐ thực tiễn, vượt qua khỏi các

giải pháp mà người học đã biết trước đó, đòi hỏi người học phải có sự nỗ lực bền bỉ từ

việc phân tích mục tiêu, đến hình thành ý tưởng DA để giải quyết VĐ. Một DA có thể

chứa đựng nhiều VĐ và ngược lại một VĐ có thể xây dựng thành nhiều DA. Một DA có thời gian bắt đầu và kết thúc rõ ràng, còn VĐ tuy có thể được tiên đoán trước, được

khái quát sau khi đã xảy ra, nhưng khó có thể nói là hoàn toàn chấm dứt [11].

Hình 2.1. Tiếp cận các vấn đề trong DA học tập. Nguồn: Hoàng Anh Đức

Đầu vào của DA học tập là những chủ đề gắn liền với thực tiễn được xây dựng thành các bối cảnh chứa đựng tình huống VĐ theo mục đích sư phạm đặt ra. HS sẽ

trải nghiệm đóng vai như người giải quyết VĐ, người ra quyết định, điều tra viên hay

người viết báo cáo để thực hiện giải quyết các VĐ do DA đặt ra. Kết quả đầu ra của

DA không những là sản phẩm, phương thức thực hiện mà còn là NL, kiến thức và thái độ cần được hình thành và phát triển ở HS.

Sản phẩm DA; DA học tập NL, kiến thức và mục đích sư phạm (Đặt người học vào các thái độ cần hình Bối cảnh tình huống vấn đề theo (từ các chủ đề gắn vai trò tích cực) thành và phát triển liền thực tiễn)

Hình 2.2. Đầu vào và đầu ra của DA học tập

2.1.3. Cơ sở triết học và tâm lí học của DHDA

2.1.3.1. Cơ sở triết học của DHDA

Cơ sở triết học của các PPDH nói chung và DHDA nói riêng là lí luận nhận thức

của chủ nghĩa duy vật biện chứng với bốn nguyên tắc cơ bản [63]: (1) Thế giới vật

chất tồn tại khách quan, độc lập với ý thức của con người; (2) Con người có khả năng

nhận thức được thế giới khách quan, coi nhận thức là sự phản ánh thế giới khách quan

vào trong bộ óc của con người, là hoạt động tìm hiểu khách thể của chủ thể; (3) Khẳng

định sự phản ánh đó là một quá trình biện chứng, tích cực, tự giác và sáng tạo. Quá

trình phản ánh đó diễn ra theo trình tự từ chưa biết đến biết, từ biết ít đến nhiều, từ chưa sâu sắc, chưa toàn diện đến sâu sắc và toàn diện hơn,...; (4) Thực tiễn là cơ sở chủ yếu và trực tiếp nhất của nhận thức, là động lực, mục đích của nhận thức và là

tiêu chuẩn để kiểm tra chân lý.

Theo lí luận nhận thức của chủ nghĩa duy vật biện chứng thì con người có thể nhận thức được thế giới khách quan thông qua các hoạt động nhận thức, giải quyết

các mâu thuẫn về nhận thức xuất phát từ thế giới vật chất và thực tiễn, đây là động

lực cho sự phát triển. Vì vậy, trong quá trình dạy học, người học sẽ lĩnh hội tri thức

và phát triển NL thông qua các hoạt động giải quyết các mâu thuẫn nhận thức xuất phát từ các bối cảnh, tình huống có trong thực tiễn.

Nhà triết học John Dewey đã khỏi xướng ra Phương pháp DHDA như là một

PPDH tích cực. Với học thuyết “learning by doing and experiencing” (học thông qua

hành động và trải nghiệm), Dewey chủ trương học tập là trải nghiệm các VĐ thực tiễn từ thế giới năng động, chứ không phải là sự tiếp nhận kiến thức một cách thụ

động; Và ông chỉ ra “Giáo dục không phải là sự chuẩn bị cho cuộc sống; Giáo dục

là chính cuộc sống” [15].

Như vậy, cơ sở triết học của DHDA là: (1) Học thông qua trải nghiệm các VĐ

nhận thức xuất phát từ thực tiễn là động lực cho sự phát triển; (2) Quá trình nhận thức là sự thống nhất giữa tư duy và hành động, giữa lí thuyết với thực hành; (3) Quá trình nhận thức diễn ra từ chưa biết đến biết, từ biết ít đến nhiều, từ chưa sâu sắc, chưa toàn

diện đến sâu sắc và toàn diện hơn.

2.1.3.2. Cơ sở tâm lí học của DHDA

❖ Lý thuyết phát triển nhận thức của J. Piaget J. Piaget cho rằng, sự phát triển nhận thức của trẻ em không chỉ là sự tiếp thu,

lĩnh hội tri thức mà còn hình thành những biểu tượng về thế giới xung quanh, và sự

thích nghi với môi trường sống. Đó là kết quả của sự phát triển tự nhiên và việc học

tập kinh nghiệm xã hội. Sự phát triển nhận thức của trẻ em phát triển dần theo từng

giai đoạn tương ứng với các giai đoạn phát triển của trí tuệ, điều này phản ánh sự tinh

vi trong suy nghĩ của trẻ em và Piaget xác định bốn giai đoạn [64]: (1) Giai đoạn từ

sơ sinh đến khoảng 2 tuổi (Giai đoạn nhạy cảm), ở giai đoạn này trẻ nhận biết thế

giới chủ yếu thông qua các giác quan và vận động cơ thể; (2) Giai đoạn từ hai tuổi

đến bảy tuổi (Giai đoạn tiền vận động), giai đoạn này được đặc trưng bởi sự phát triển

của ngôn ngữ và sự xuất hiện của trò chơi biểu tượng; (3) Giai đoạn từ 7 tuổi đến xấp

xỉ 11 tuổi (Giai đoạn hoạt động cụ thể), ở giai đoạn này tư duy logic đã xuất hiện, nhưng trẻ vẫn gặp khó khăn với tư duy lý thuyết và trừu tượng; (4) Giai đoạn từ 12 tuổi và đến tuổi trưởng thành (Giai đoạn hoạt động chính thức) ở giai đoạn này trẻ

trở nên thành thạo hơn nhiều trong suy nghĩ trừu tượng và suy luận.

Theo J. Piaget sự phát triển nhận thức của trẻ em là một tiến trình thích nghi với thế giới thông qua quá trình đi từ sự cân bằng đến sự mất cân bằng do xuất hiện tình

huống mới, VĐ mới gây mâu thuẫn nhận thức, rồi tìm lại sự cân bằng ở mức độ nhận

thức cao hơn theo hình xoắn ốc thông qua sự thích nghi do đồng hóa và điều ứng.

Đồng hóa: là trẻ sẽ vận dụng những kiến thức, mô hình cũ đã biết để nhận diện, phân loại và giải quyết các VĐ hay tình huống mới đặt ra. Trong dạy học, đó là quá trình người học tiếp nhận các thông tin, VĐ học tập, và sử dụng những kiến thức, kĩ năng sẵn có để xử lí các thông tin, VĐ nhằm đạt mục tiêu nhận thức [61], [64].

Điều ứng: xảy ra khi những kiến thức, mô hình cũ đã biết, hiện có không thể giải quyết được các VĐ hay tình huống mới đặt ra, yêu cầu cần phải thay đổi, hoặc chỉnh sửa bổ sung. Trong dạy học, điều ứng xảy ra khi người học vận dụng những kiến thức, kĩ năng hiện có, quen thuộc để giải quyết các VĐ học tập nhưng không thành công. Lúc đó, người học cần điều chỉnh, thay đổi bổ sung các kiến thức, kĩ năng, đưa ra các giải pháp mới để có thể giải quyết các VĐ mới đặt ra. Kết quả là kiến thức mới, kĩ năng mới, giải pháp mới được hình thành và bổ sung vào hệ thống kiến thức của người học [61], [64]. Tình huống mới, vấn đề mới

TRẠNG THÁI TRẠNG THÁI

MẤT CÂN BẰNG CÂN BẰNG

Đồng hóa, Điều ứng

Sự thích nghi Hình 2.3. Lí thuyết cân bằng của J. Piaget

Trong DHDA, chính những tình huống chứa đựng VĐ thực tiễn sẽ làm cho

người học từ trạng thái cân bằng chuyển sang mất cân bằng. Người học phải vận dụng tất cả những kiến thức, NL, kinh nghiệm sẵn có để GQVĐ do tình huống đặt ra (đồng hóa). Người học sẽ đóng vai tích cực, đưa ra các giải pháp, mô hình mới nhằm thực hiện các nhiệm vụ GQVĐ do DA đề ra, và cụ thể hóa là sản phẩm của DA (điều ứng).

Chính quá trình thực hiện DA, người học sẽ thích nghi với hoàn cảnh, tình huống của VĐ, qua đó sẽ hình thành nên kiến thức mới, phát triển NL và đạt tới trạng thái cân

bằng mới ở mức nhận thức cao hơn.

❖ Lý thuyết vùng phát triển gần của Lev Vygotsky (1978) Trong sự phát triển của tâm lí học hiện đại, có lí thuyết “Vùng phát triển gần” do

Vygotsky đề xuất. Ông cho rằng, mỗi trẻ em đều có hai vùng phát triển: (1) Vùng phát

triển hiện tại – vùng mà ở đó các chức năng tâm lí đã chín muồi, và trẻ có thể giải quyết

các nhiệm vụ mà không cần sự trợ giúp từ bên ngoài; (2) Vùng phát triển gần - vùng mà ở đó các chức năng tâm lí đang trưởng thành, và trẻ chỉ hoàn thành nhiệm vụ khi có sự

trợ giúp hoặc hợp tác với người có hiểu biết cao hơn. Hai vùng thể hiện mức độ phát

triển khác nhau nhưng luôn vận động và phát triển cùng nhau, người học phải luôn nỗ

lực trao dồi kiến thức, kinh nghiệm, kĩ năng để biến vùng phát triển gần thành vùng phát

triển hiện tại và để xuất hiện vùng phát triển gần tiếp theo như là một hình xoắn ốc của sự phát triển về nhận thức. Do đó, giảng dạy tốt là phải đi trước sự phát triển, tức là trẻ em sẽ phát triển trí tuệ, biết cách tư duy và hình thành hành vi thông qua quá trình hoạt

động GQVĐ trong vùng phát triển gần của bản thân [65].

c ọ h

Sự tác động, TRÊN VÙNG PHÁT TRIỂN GẦN

(Không thể hoàn thành nhiệm vụ dù có sự hỗ trợ) định hướng không có ý nghĩa

i ờ ư g n a ủ c c ứ h

Sự tác động,

t

VÙNG PHÁT TRIỂN GẦN

(Có thể hoàn thành nhiệm vụ khi có sự hỗ trợ) định hướng có ý nghĩa

Sự tác động,

n ậ h n n ể i r t t á h p

VÙNG PHÁT TRIỂN HIỆN TẠI

(Những nhiệm vụ có thể hoàn thành không cần hỗ trợ) định hướng không có ý nghĩa

g n ù V

Hình 2.4. Lí thuyết vùng phát triển gần của Lev Vygotsky

Như vậy, theo lí thuyết của Vygotsky, trong giáo dục khi người thầy tác động,

định hướng lên vùng phát triển hiện tại của người học (dạy học những kiến thức HS đã biết, rèn luyện những kĩ năng HS đã có), hay lên trên vùng phát triển gần (dạy những kiến thức quá tầm lứa tuổi HS, đưa ra những VĐ quá sức HS, rèn luyện những

kĩ năng quá mức độ nhận thức và phát triển của người học) thì việc học sẽ không có

ý nghĩa. Việc dạy và học thực sự có ý nghĩa và tạo điều kiện phát triển nhận thức, NL

người học khi sự tác động, định hướng của người thầy lên đúng vùng phát triển gần

của người học (dạy học các kiến thức phù hợp, rèn luyện các kĩ năng với các mức độ phù hợp với đối tượng HS), khi đó người học mới có bước nhảy vọt trong nhận thức.

Do vậy, thách thức của các nhà giáo dục là phải xác định được các kĩ năng sắp hình

thành cho HS và định hướng, hỗ trợ cần thiết vào đúng thời điểm, đúng mức độ.

Trong DHDA, việc lựa chọn các chủ đề, các tình huống có VĐ gắn liền với thực tiễn phù hợp với trình độ nhận thức của người học là điều mà người GV cần phải chú ý.

Đặc biệt là cách xây dựng các nhiệm vụ cho các DA với nhiều mức độ khác nhau, đáp

ứng trình độ nhận thức của từng HS khác nhau, và cách chọn đúng thời điểm để định

hướng hoạt động nhận thức của người học, là hết sức quan trọng vì như thế sẽ tạo điều

kiện phát triển tư duy, nhận thức và NL của người học. 2.1.4. Các giai đoạn của tiến trình DHDA

Nhiều công trình NC của các nhà giáo dục tiêu biểu như [10], [20], [66],… đã

đưa ra các giai đoạn của tiến trình DHDA. Tuy các giai đoạn thực hiện DA là khác

nhau nhưng nội hàm ẩn chứa bên trong các giai đoạn thực hiện là tương đương nhau

và có thể cụ thể hóa thành các giai đoạn cụ thể sau:

XÁC ĐỊNH CHỦ ĐỀ DỰ ÁN

- Đề xuất chủ đề DA thông qua tình huống chứa đựng VĐ nhận thức gắn liền với thực tiễn (hoặc một nhiệm vụ thực tiễn cần giải quyết); - Đưa ra các tiêu chí cho DA.

LẬP KẾ HOẠCH DỰ ÁN

- Lập kế hoạch chi tiết cho DA về cách thu thập và phân tích thông tin, dự kiến các công việc cần làm, phương pháp thực hiện, thời gian thực hiện, phân công nhiệm vụ, dự kiến các vật tư cần thiết hỗ trợ cho DA.

THỰC HIỆN DỰ ÁN

- Thu thập các thông tin liên quan tới DA; - Phân tích và tổng hợp thông tin, thực hiện các hoạt động thực hành để xây dựng sản phẩm; - Xây dựng bài thuyết trình liên quan đến nội dung chủ đề DA.

ĐÁNH GIÁ DỰ ÁN

- Trình bày kết quả sản phẩm DA; - Đánh giá quá trình thực hiện DA; - Mở rộng vấn đề cần được nghiên cứu tiếp theo. Hình 2.5. Các giai đoạn của tiến trình DHDA

Xác định chủ đề DA: Đây là giai đoạn quan trọng của việc triển khai DA tới người học, tạo sự hứng thú cho HS. Trong giai đoạn này, GV và HS cùng đề xuất chủ

đề DA thông qua tình huống chứa đựng VĐ nhận thức gắn liền với thực tiễn (hoặc

một nhiệm vụ thực tiễn cần giải quyết). Hoặc đôi khi, HS được thông báo về chủ đề

và yêu cầu thảo luận về những VĐ (nhiệm vụ cần giải quyết) trong chủ đề. Ở giai đoạn này, các tiêu chí để đánh giá DA sẽ được thảo luận và đưa ra bởi GV và HS,

những tiêu chí này vừa đóng vai trò đánh giá DA, vừa đóng vai trò định hướng cho

hoạt động GQVĐ có trong DA.

Lập kế hoạch DA: Ở giai đoạn này, HS sẽ lập một kế hoạch chi tiết về DA sẽ

thực hiện dưới sự hướng dẫn của GV. Trong việc xây dựng kế hoạch GV và HS cùng quyết định cách thu thập và phân tích thông tin, dự kiến các công việc cần làm, phương pháp thực hiện, thời gian thực hiện, phân công nhiệm vụ, dự kiến các vật tư

cần thiết hỗ trợ cho DA, …

Thực hiện DA: Ở giai đoạn này, HS sẽ thu thập các thông tin liên quan đến DA

từ nhiều nguồn khác nhau: từ tài liệu học tập, các trang mạng internet uy tín, hay từ

các chuyên gia trong lĩnh vực mà DA NC. HS sẽ thực hiện các hoạt động trí tuệ để

phân tích và tổng hợp thông tin, thực hiện các hoạt động thực hành để xây dựng sản

phẩm. Những hoạt động này đôi khi được thực hiện xen kẽ và tác động lẫn nhau trong

quá trình thực hiện DA. Kết thúc giai đoạn này thì VĐ của DA được giải quyết, các

sản phẩm của DA được đưa ra. Sản phẩm DA là bài thuyết trình liên quan đến nội

dung chủ đề DA, và những sản phẩm mô hình kèm theo.

Đánh giá DA: Đây là giai đoạn cuối của DA. Người học sẽ trình bày kết quả

sản phẩm DA. Đưa ra những khó khăn và các giải pháp khắc phục khi thực hiện DA.

GV và các nhóm HS sẽ cùng nhau đánh giá DA thông qua các tiêu chí đã đưa ra. Mặc

dù, DA kết thúc nhưng VĐ của DA vẫn còn, thông qua DA thực hiện, các VĐ sẽ

được mở rộng và từ đó sẽ làm nảy sinh những DA học tập tiếp theo. 2.2. Dạy học ứng dụng kĩ thuật của vật lí theo tiến trình dạy học giải quyết vấn đề 2.2.1. Tiến trình dạy học giải quyết vấn đề khi nghiên cứu ứng dụng kĩ thuật của

vật lí - ƯDKT của VL được hiểu là tất cả các phương tiện vật chất (thiết bị, máy móc) có tính năng, tác dụng nhất định do con người chế tạo và sử dụng nhằm thỏa mãn các

yêu cầu xác định của mình (đáp ứng được những nhu cầu nhất định, giải quyết được

một nhiệm vụ cụ thể nào đó trong sản xuất và đời sống) mà NTHĐ của chúng dựa

trên các kiến thức (các khái niệm, định luật, nguyên tắc) VL [33], [67], [68].

- ƯDKT của VL là một trong những nội dung dạy học VL ở trường phổ thông. Dạy

học ƯDKT của VL, về cơ bản được thực hiện theo một trong hai con đường (mục 1.2).

Sơ đồ về tiến trình NC ƯDKT của VL theo cả hai con đường cho thấy, dạy học

ƯDKT của VL thực chất là sự vận dụng phương pháp dạy học GQVĐ. Ứng với dạy

học theo từng con đường thì VĐ cần giải quyết là khác nhau và vì vậy, giải pháp để GQVĐ nói chung và mục đích sử dụng, cách thức sử dụng TB TN (mô hình VC –

CN của TBKT) cũng có nét khác nhau.

2.2.2. Dạy học ứng dụng kĩ thuật của vật lí theo con đường 1

- Mặc dù con đường 2 dạy học ƯDKT của VL có tác dụng lớn đối với việc phát

triển NL sáng tạo của HS, nhưng đối với các TBKT có cấu tạo phức tạp, việc yêu cầu HS ngay từ đầu thiết kế, chế tạo dù chỉ là mô hình về NTCT, hoạt động của chúng là đòi hỏi cao, quá khó đối với HS nên dạy học các ƯDKT này thường theo con đường 1.

Ngoài ra, nhiều TBKT được đề cập trong dạy học VL ở trường phổ thông hiện

đang được sử dụng phổ biến trong đời sống nên việc NC TBKT nên bắt đầu từ việc

tìm hiểu bản thân các TBKT đó, nghĩa là nên theo con đường 1 của dạy học ƯDKT.

- Việc NC TBKT theo con đường 1 được bắt đầu từ việc tìm hiểu bản thân

TBKT. Việc tìm hiểu cấu tạo và hoạt động của TBKT qua TBKT thật, qua tài liệu in

và tài liệu trên internet để nhận ra được các bộ phận, cấu tạo và chức năng của từng

bộ phận, mối liên kết giữa các bộ phận để thiết bị hoạt động cũng có tác dụng bồi

dưỡng tư duy phân tích – tổng hợp của HS.

Việc phát hiện được các mối liên hệ VL ẩn chứa trong TBKT, xác định các kiến

thức đã biết và cách thức vận dụng các kiến thức này để giải thích được NTHĐ của

TBKT có tác dụng bồi dưỡng NL vận dụng các kiến thức đã biết vào trong các tình

huống thực tiễn cụ thể. Ngoài ra, quá trình NC ƯDKT của VL theo con đường 1 tạo

nhiều cơ hội để phát triển NL GQVĐ của HS ở giai đoạn thiết kế, chế tạo và vận hành

mô hình VC – CN của TBKT. 2.3. Dạy học dự án về ứng dụng kĩ thuật của vật lí theo tiến trình dạy học giải quyết vấn đề

ƯDKT của VL là nội dung đặc thù của DHDA trong dạy học VL ở trường phổ thông mà các sản phẩm do HS tạo ra là báo cáo về bản thân TBKT, giải thích NTHĐ của TBKT và các mô hình VC – CN của TBKT (ví dụ: các mô hình về các ƯDKT

của dòng điện Phu cô: mô hình phanh điện từ, tốc kế, bếp điện từ) hoặc chính là các

TBKT đơn giản, có kèm theo bản thuyết minh về chúng (ví dụ: các thiết bị nhiệt đơn

giản sử dụng năng lượng mặt trời).

Từ tiến trình NC DA nói chung và tiến trình NC ƯDKT của VL theo con đường 1 có sự bổ sung hợp lí một số nội dung cần NC (như đã phân tích ở mục 1.2), tiến

trình NC DA về ƯDKT của VL diễn ra theo các giai đoạn sau:

1. Xác định chủ đề của DA

1.1. Lựa chọn, xác định TBKT được sử dụng trong thực tế sản xuất, đời sống

cần tìm hiểu.

1.2. Xác định chức năng (nhiệm vụ) của TBKT này.

2. Xác định và thực hiện nhiệm vụ 1 (các vấn đề 1,2,3,4 cần giải quyết)

2.1. Xác định nhiệm vụ 1 cần thực hiện (các VĐ 1,2,3,4 cần giải quyết) trong DA Tìm hiểu xem TBKT được chế tạo dựa trên CNg nào, có cấu tạo và hoạt động như thế nào mà đáp ứng được chức năng đó. Xác định các kiến thức phù hợp và vận dụng chúng để giải thích NTHĐ của TBKT. Các VĐ cần giải quyết: - VĐ 1: Những CNg nào được sử dụng để chế tạo TBKT có chức năng trên? Ưu điểm, nhược điểm, khả năng sử dụng (khi nào sử dụng) từng CNg trong việc chế tạo TBKT? Từ đó, lựa chọn các CNg để đi sâu NC trong DA. - VĐ 2: Ứng với từng CNg đã được lựa chọn NC, TBKT có cấu tạo và hoạt động như thế nào mà đáp ứng được chức năng đó? - VĐ 3: Cần vận dụng những kiến thức đã biết nào và vận dụng chúng như thế nào để giải thích NTHĐ của TBKT? - VĐ 4: Đối với TBKT được sử dụng phổ biến trong đời sống, việc sử dụng và bảo dưỡng thông thường cần tuân theo những yêu cầu nào? Vì sao? 2.2. Lập kế hoạch thực hiện nhiệm vụ 1 của DA 2.2.1. Đề xuất các cách thực hiện nhiệm vụ 1 của DA (các giải pháp để giải quyết các VĐ 1,2,3,4) - Tìm kiếm, thu thập các thông tin về TBKT để giải quyết các VĐ 1,2,4 thông qua các tài liệu đề cập về TBKT trên internet, tìm kiếm và NC các tài liệu in, trong đó có catalog về TBKT, tìm hiểu trực tiếp TBKT (nếu thực hiện được và khi tìm hiểu trực tiếp được TBKT, nếu được thì tháo rời dần các chi tiết của từng bộ phận của TBKT để xác định cấu tạo, chức năng của các bộ phận TBKT). - Để giải quyết VĐ 3, cần phân tích các thông tin về cấu tạo, hoạt động của TBKT (các bộ phận chính, cấu tạo và chức năng của từng bộ phận chính, mối liên kết giữa các bộ phận này trong việc tạo ra quá trình hoạt động của TBKT khi TBKT vận hành (xác định được tác động ở đầu vào, kết quả thu được ở đầu ra). Từ đó, phát hiện ra những mối liên hệ có tính quy luật (các định luật, nguyên lí …) đã biết ẩn chứa trong TBKT, giúp giải thích được NTHĐ của TBKT (tại sao đầu vào thế này, nhờ cấu tạo như vậy, TBKT lại cho đầu ra như thế?).

2.2.2. Lập kế hoạch chi tiết thực hiện nhiệm vụ 1 của DA theo các giải pháp đã

đề xuất để giải quyết các VĐ

- Phân công nhiệm vụ tìm hiểu trực tiếp TBKT (nếu thực hiện được và khi tìm

hiểu được trực tiếp TBKT, nếu được thì tháo rời dần các chi tiết của từng bộ phận của TBKT để xác định cấu tạo, chức năng của các bộ phận TBKT) kết hợp tìm

kiếm, NC các tài liệu in, trong đó có catalog về TBKT, các tài liệu đề cập về

TBKT trên internet.

- Dự kiến thời gian thảo luận, phân tích các thông tin đã thu được từ các nguồn khác nhau để xây dựng báo cáo về các CNg được sử dụng trong chế tạo TBKT,

cấu tạo và hoạt động của TBKT ứng với từng CNg đã được lựa chọn NC, có các sơ đồ, hình ảnh kèm theo.

2.2.3. Thực hiện các cách đã đề xuất để thực hiện nhiệm vụ 1 (các giải pháp đã

đề xuất để giải quyết các VĐ 1,2,3,4)

- Thực hiện các giải pháp đã đề xuất để giải quyết các VĐ 1,2,3,4. Trong quá

trình tìm hiểu cấu tạo của TBKT ứng với từng CNgg đã được lựa chọn NC, có

thể phác thảo các hình vẽ bổ dọc, bổ ngang TBKT để làm rõ cấu tạo của TBKT.

- Xây dựng báo cáo (dưới dạng powerpoint, banner,…) về chức năng của TBKT,

các CNg đã được lựa chọn; Cấu tạo, hoạt động của TBKT ứng với từng CNg đã

được lựa chọn NC; Giải thích NTHĐ của TBKT; Các yêu cầu khi sử dụng và bảo

dưỡng thông thường TBKT; Báo cáo có các bản vẽ về NTCT và HĐ của TBKT.

3. Xác định và thực hiện nhiệm vụ 2 (các vấn đề 5,6 cần giải quyết) 3.1. Xác định nhiệm vụ 2 cần thực hiện (các VĐ 5,6 cần giải quyết) trong DA Chế tạo và vận hành các mô hình VC – CN của TBKT ứng với từng CNg đã lựa chọn NC để minh họa NTHĐ của TBKT. Các VĐ cần giải quyết: - VĐ 5: Mô hình VC – CN của TBKT ứng với từng CNg đã lựa chọn NC cần có cấu tạo như thế nào (gồm các bộ phận nào, các bộ phận liên kết với nhau như thế nào) và được vận hành như thế nào để minh họa được NTHĐ của TBKT? - VĐ 6: Cần thực hiện những TN nào với mô hình VC – CN của TBKT để minh họa NTHĐ của TBKT? (Mục đích của từng TN, các dụng cụ cần dùng thêm, các bước tiến hành TN, cách thu thập và xử lí các dữ liệu định tính và định lượng thu được trong TN để rút ra kết luận).

3.2. Lập kế hoạch thực hiện nhiệm vụ 2 của DA 3.2.1. Đề xuất cách thực hiện nhiệm vụ 2 của DA (giải pháp để giải quyết các VĐ 5,6) - Để giải quyết VĐ 5, cần thiết kế (phác thảo và lựa chọn các bản vẽ có tính khả thi) các mô hình VC – CN của TBKT ứng với các CNg đã được lựa chọn NC để chế tạo: Các bộ phận tượng trưng cho các bộ phận chính của TBKT (chất liệu, kích thước), cách tạo sự liên kết giữa các bộ phận, cách vận hành mô hình hoạt động. - Để giải quyết VĐ 6, cần thiết kế các phương án TN định tính và định lượng cần được tiến hành với mô hình để minh họa NTHĐ của TBKT (mục đích TN, các dụng cụ, nhất là dụng cụ đo cần dùng thêm, các bước tiến hành TN, cách thu thập và xử lí các dữ liệu định tính và định lượng thu được trong TN để rút ra kết luận). 3.2.2. Lập kế hoạch chi tiết thực hiện nhiệm vụ 2 của DA theo các giải pháp đã đề xuất để giải quyết các VĐ - Dự kiến thời gian thảo luận các bản phác thảo mô hình VC – CN của TBKT đã thiết kế và lựa chọn bản phác thảo có tính khả thi để sử dụng cho việc chế tạo mô hình. - Phân công nhiệm vụ các thành viên tìm kiếm, gia công các vật liệu để chế tạo các bộ phận và nối kết các bộ phận của TBKT. - Dự kiến thời gian thực hiện các phương án TN định tính và định lượng với mô hình TBKT đã chế tạo và xây dựng bản thuyết minh có bản vẽ về mô hình, về các TN được tiến hành với mô hình (mục đích TN, các bước tiến hành TN, kết quả TN). 3.2.3. Thực hiện các cách đã đề xuất để thực hiện nhiệm vụ 2 (các giải pháp đã đề xuất để giải quyết các VĐ 5,6) - Chế tạo các mô hình VC – CN của TBKT theo các bản vẽ đã phác thảo. - Vận hành các mô hình, trong đó có thực hiện các TN đã dự kiến để minh họa NTHĐ của TBKT. Trong quá trình chế tạo mô hình, nhất là trong quá trình vận hành mô hình, có thể có những chỉnh sửa các bộ phận, sự liên kết giữa các bộ phận của mô hình so với thiết kế ban đầu để nâng cao chất lượng của mô hình và làm cho mô hình hoạt động tốt hơn. - Xây dựng bản thuyết minh có bản vẽ về mô hình, về các TN được thực hiện với mô hình (mục đích TN, các bước tiến hành TN, kết quả TN).

- Trưng bày các sản phẩm DA. 4. Trưng bày các sản phẩm, báo cáo và đánh giá kết quả NCDA

- Báo cáo quá trình NC đi tới các sản phẩm DA, giới thiệu các sản phẩm DA. - Đánh giá quá trình thực hiện DA và đánh giá, so sánh các sản phẩm DA, đề xuất các giải pháp tiếp tục cải tiến, hoàn thiện các mô hình VC – CN của TBKT.

Hình 2.6. Tiến trình NC DA về ƯDKT của VL

Lí giải và cụ thể hóa tiến trình NC DA về ƯDKT của VL theo tiến trình GQVĐ 1. Xác định chủ đề của DA

Trong NCDA về ƯDKT của VL, GV có thể giới thiệu một số chủ đề NC để HS

lựa chọn. Các chủ đề với các TBKT được đề cập phải xuất phát từ nhu cầu có thật

của con người và kĩ thuật trong thực tế sản xuất, đời sống cần có một TBKT có chức năng (nhiệm vụ) giải quyết được nhu cầu đó. Đôi khi, việc xác định chủ đề DA về

ƯDKT của VL cũng có thể do chính HS đề xuất.

2. Xác định và thực hiện nhiệm vụ 1 (các vấn đề 1,2,3,4 cần giải quyết)

2.1. Xác định nhiệm vụ 1 cần thực hiện (các VĐ 1,2,3,4 cần giải quyết) trong DA

Sau khi HS đã lựa chọn và xác định TBKT được sử dụng trong sản xuất và đời sống làm đối tượng cần NC (làm chủ đề của DA), việc tạo tình huống có VĐ tốt nhất là tìm hiểu, xác định chức năng (nhiệm vụ) của TBKT. Từ tình huống này, sẽ xuất

hiện một cách tự nhiên nhiệm vụ cần thực hiện: Tìm hiểu xem TBKT được chế tạo

dựa trên CNg nào, có cấu tạo và hoạt động như thế nào mà đáp ứng được chức năng

đó; Tương ứng với nhiệm vụ này là 3 VĐ cần giải quyết đối với việc NC mọi TBKT

(Những CNg nào được sử dụng để chế tạo TBKT có chức năng trên? Ưu điểm, nhược

điểm, khả năng sử dụng (khi nào sử dụng) từng CNg trong việc chế tạo TBKT? Ứng

với từng CNg đã được lựa chọn NC, TBKT có cấu tạo và hoạt động như thế nào mà đáp

ứng được chức năng đó? Cần vận dụng những kiến thức đã biết nào và vận dụng chúng

như thế nào để giải thích NTHĐ của TBKT?). Riêng đối với NC TBKT được sử dụng

phổ biến trong đời sống, còn có một VĐ cần giải quyết nữa là: Việc sử dụng và bảo

dưỡng thông thường TBKT cần tuân theo những yêu cầu nào? Vì sao? Việc giải quyết

VĐ này có ý nghĩa thực tiễn đối với việc NC TBKT, nó giúp HS biết cách sử dụng

và có ý thức bảo dưỡng TBKT nhằm nâng cao tuổi thọ và hiệu quả của TBKT, tránh

các hỏng hóc lớn của TBKT.

2.2. Lập kế hoạch thực hiện nhiệm vụ 1 của DA 2.2.1. Đề xuất các cách thực hiện nhiệm vụ 1 của DA (các giải pháp để giải quyết các VĐ 1,2,3,4)

Việc lập kế hoạch thực hiện DA được bắt đầu bằng việc đề xuất các cách thực hiện nhiệm vụ của DA, nghĩa là đề xuất các giải pháp để giải quyết các VĐ đã xuất hiện. Chỉ sau khi đề xuất các giải pháp giải quyết các VĐ, HS mới có thể biết được

các công việc cụ thể để thực hiện các giải pháp này và từ đó, lập được kế hoạch cụ

thể thực hiện các công việc đó.

Để giải quyết VĐ 1,2,4 thì việc tìm kiếm, thu thập thông tin sẽ được đề xuất. Một cách thông thường, HS sẽ đề xuất việc tìm kiếm, thu thập thông tin liên quan đến

TBKT thông qua các tài liệu trên mạng internet với các từ khóa liên quan đến VĐ cần

giải quyết. Đối với những TBKT có thật trong sản xuất, đời sống và gần gủi với HS

(động cơ điện, tủ lạnh, công tơ điện, bàn là điện …) thì việc tìm kiếm thu thập thông tin về TBKT còn được diễn ra thông qua tìm hiểu trực tiếp TBKT, kết hợp với NC

catalog về TBKT. Việc NC trực tiếp còn phụ thuộc vào TBKT, đối với những TBKT

có cấu tạo phức tạp, nhiều chi tiết bộ phận, các bộ phận liên kết thành khối khó mà có

thể tháo rời bằng các vật dụng thông thường và không an toàn khi tháo rời các chi tiết

bộ phận ví dụ như tủ lạnh, máy nén của tủ lạnh,… thì tìm kiếm thông tin từ NC trực tiếp TBKT chỉ dừng lại ở việc tháo rời dần TBKT (mở vỏ ngoài của TBKT để lộ ra các bộ phận bên trong của TB) quan sát các bộ phận chính cấu tạo nên TB và sự liên kết

giữa các bộ phận; Còn đối với những TBKT có cấu tạo đơn giản, ít chi tiết bộ phận,

các bộ phận liên kết bằng các khớp nối có thể tháo rời bằng các vật dụng thông thường

và an toàn khi tháo rời các chi tiết bộ phận ví dụ như động cơ điện một chiều, bếp điện

từ,… thì tìm kiếm thông tin từ NC trực tiếp TBKT sẽ diễn ra bằng cách tháo rời dần

các chi tiết của từng bộ phận của TBKT để xác định cấu tạo, chức năng của các bộ

phận TBKT. Ngoài ra, HS còn đề xuất tìm kiếm các thông tin thông qua các tài liệu in

hoặc trao đổi với chuyên gia trong lĩnh vực NC.

Để giải quyết VĐ 3, HS cần phân tích các thông tin về cấu tạo, hoạt động của

TBKT (các bộ phận chính, cấu tạo và chức năng của từng bộ phận chính, mối liên kết

giữa các bộ phận này trong việc tạo ra quá trình hoạt động của TBKT khi TBKT vận

hành (xác định được tác động ở đầu vào, kết quả thu được ở đầu ra). Từ đó, phát hiện

ra những mối liên hệ có tính quy luật (các định luật, nguyên lí …) đã biết ẩn chứa

trong TBKT, giúp giải thích được NTHĐ của TBKT (tại sao đầu vào thế này, nhờ

cấu tạo như vậy, TBKT lại cho đầu ra như thế?). 2.2.2. Lập kế hoạch chi tiết thực hiện nhiệm vụ 1 của DA theo các giải pháp đã đề xuất để giải quyết các VĐ

Sau khi đã xác định rõ các công việc cần thực hiện, quá trình lập kế hoạch để thực hiện nhiệm vụ của DA sẽ được diễn ra. Kế hoạch lập của HS phải chi tiết, trong đó có sự phân công nhiệm vụ từng thành viên trong nhóm về việc tìm hiểu trực tiếp

TBKT (nếu thực hiện được và khi tìm hiểu được trực tiếp TBKT, nếu được thì tháo

rời dần các chi tiết của từng bộ phận của TBKT để xác định cấu tạo, chức năng của

các bộ phận TBKT) kết hợp tìm kiếm, NC các tài liệu in, trong đó có catalog về TBKT, các tài liệu đề cập về TBKT trên internet.

Trong kế hoạch có dự kiến thời gian thảo luận, phân tích các thông tin đã thu

được từ các nguồn khác nhau để xây dựng báo cáo về các CNg được sử dụng trong

chế tạo TBKT, cấu tạo và hoạt động của TBKT ứng với từng CNg đã được lựa chọn NC, có các sơ đồ, hình ảnh kèm theo.

2.2.3. Thực hiện các cách đã đề xuất để thực hiện nhiệm vụ 1 (các giải pháp đã đề

xuất để giải quyết các VĐ 1,2,3,4)

HS làm việc cá nhân kết hợp làm việc nhóm theo kế hoạch chi tiết đã thống

nhất, lần lượt thực hiện các giải pháp đã đề xuất để giải quyết các VĐ 1,2,3,4. 3. Xác định và thực hiện nhiệm vụ 2 (các vấn đề 5,6 cần giải quyết) 3.1. Xác định nhiệm vụ 2 cần thực hiện (các VĐ 5,6 cần giải quyết) trong DA

Sau khi đã hoàn thành nhiệm vụ 1 (đã giải quyết VĐ 1,2,3,4) GV và HS cùng

phát hiện một cách tự nhiên nhiệm vụ mới cần thực hiện: Chế tạo và vận hành các

mô hình VC – CN của TBKT ứng với từng CNg đã lựa chọn NC để minh họa NTHĐ

của TBKT. Tương ứng với nhiệm vụ này là 2 VĐ cần giải quyết (Mô hình VC – CN

của TBKT ứng với từng CNg đã lựa chọn NC cần có cấu tạo như thế nào (gồm các

bộ phận nào, các bộ phận liên kết với nhau như thế nào) và được vận hành như thế

nào để minh họa được NTHĐ của TBKT? Cần tiến hành những TN nào với mô hình

VC – CN của TBKT để minh họa NTHĐ của TBKT?).

3.2. Lập kế hoạch thực hiện nhiệm vụ 2 của DA

3.2.1. Đề xuất cách thực hiện nhiệm vụ 2 của DA (giải pháp để giải quyết các VĐ 5,6)

Thực chất của giai đoạn này là thiết kế mô hình VC – CN của TBKT và xây

dựng các phương án TN cần tiến hành với mô hình để kiểm chứng NTHĐ của TBKT

theo CNg đã được lựa chọn đi sâu NC.

Để giải quyết VĐ 5, thì HS cần dựa vào những thông tin đã thu thập được, suy nghĩ và đề xuất các bản thiết kế (phác thảo hình vẽ) các mô hình VC – CN của TBKT ứng với các CNg đã được lựa chọn NC để chế tạo: Các bộ phận tượng trưng cho các

bộ phận chính của TBKT (chất liệu, kích thước), cách tạo sự liên kết giữa các bộ phận, cách vận hành mô hình hoạt động. Từ những bản phác thảo về mô hình TBKT đã xây dựng, quá trình lựa chọn các bản vẽ sẽ diễn ra, bản vẽ được lựa chọn phải có

tính khả thi trong việc chế tạo, có thể có nhiều sự khác biệt so với TBKT gốc không

những về cấu tạo của các bộ phận (chất liệu, kích thước), mà cả về cách liên kết giữa

các bộ phận của mô hình. Sau đó, quá trình chế tạo mô hình VC – CN của TBKT ứng

với các CNg đã được lựa chọn NC sẽ được diễn ra theo bản thiết kế đã xây dựng và lựa chọn.

Để giải quyết VĐ 6, cần thiết kế các phương án TN định tính và định lượng

được thực hiện với mô hình để minh họa NTHĐ của TBKT (mục đích TN, các dụng

cụ, nhất là dụng cụ đo cần dùng thêm, các bước tiến hành TN, cách thu thập và xử lí các dữ liệu định tính và định lượng thu được trong TN để rút ra kết luận).

3.2.2. Lập kế hoạch chi tiết thực hiện nhiệm vụ 2 của DA theo các giải pháp đã đề

xuất để giải quyết các VĐ

Sau khi đã xác định rõ các công việc cần thực hiện để giải quyết các VĐ 5,6,

quá trình lập kế hoạch để thực hiện nhiệm vụ của DA sẽ được diễn ra. Kế hoạch lập của HS phải chi tiết, trong đó có sự phân công nhiệm vụ từng thành viên trong nhóm về việc tìm hiểu nguyên vật liệu, gia công các vật liệu để chế tạo các bộ phận và nối

kết các bộ phận mô hình VC – CN của TBKT.

Dự kiến thời gian thực hiện các phương án TN định tính và định lượng với mô

hình TBKT đã chế tạo và xây dựng bản thuyết minh có bản vẽ về mô hình, về các TN

được tiến hành với mô hình (mục đích TN, các bước tiến hành TN, kết quả TN).

3.2.3. Thực hiện các cách đã đề xuất để thực hiện nhiệm vụ 2 (các giải pháp đã đề

xuất để giải quyết các VĐ 5,6)

Công đoạn chế tạo thực chất là việc tạo ra một mô hình VC – CN của TBKT để

HS có thể kiểm nghiệm giải pháp thiết kế của mình nhằm giải quyết VĐ trong DA.

Việc chế tạo này có thể xảy ra ở ngoài lớp học (trường hợp DA lớn, thực hiện trong

khoảng thời gian dài), GV đóng vai trò quan sát, theo dõi và luôn cập nhật tình hình

của các nhóm để có thể đưa ra những góp ý, giúp đỡ và hướng dẫn cần thiết, phù hợp

theo kiểu định hướng khái quát chương trình hóa hành động nhận thức của HS. Đồng

thời, GV luôn khuyến khích sự tham gia hỗ trợ, tư vấn các nhóm DA từ các nguồn khác

nhau (gia đình, xã hội…). Mặc khác, trong quá trình chế tạo, sẽ xuất hiện nhiều VĐ kĩ thuật làm cho HS thấy khó khăn, những hạn chế mà không thực hiện được từ giải pháp ban đầu đã đưa ra. Chính vì vậy, nhóm sẽ tiến hành thảo luận để điều chỉnh hoặc đề

xuất một giải pháp khác, phù hợp hơn. Sau khi những VĐ kĩ thuật được giải quyết, HS tiến hành gia công, lắp ráp các linh kiện bộ phận của thiết bị để được một mô hình TBKT hoàn chỉnh.

Việc vận hành mô hình, trong đó có thực hiện các phương án TN đã dự kiến để

minh họa NTHĐ của TBKT sẽ diễn ra. Trong quá trình chế tạo mô hình, nhất là trong

quá trình vận hành mô hình, có thể có những chỉnh sửa các bộ phận, sự liên kết giữa

các bộ phận của mô hình so với thiết kế ban đầu để nâng cao chất lượng của mô hình và làm cho mô hình hoạt động tốt hơn.

Kết thúc giai đoạn này, HS thảo luận và xây dựng bản thuyết minh có bản vẽ về

mô hình, về các TN được thực hiện với mô hình (mục đích TN, các bước tiến hành

TN, kết quả TN). 4. Trưng bày các sản phẩm, báo cáo và đánh giá kết quả NCDA

GV điều khiển quá trình báo cáo các kết quả NC của các đại diện cho các nhóm

HS, quá trình thảo luận thông qua các câu trả lời cho các câu hỏi của GV và các HS

khác, quá trình tự đánh giá và đánh giá lẫn nhau quá trình thực hiện DA nói chung và

Các sản phẩm DA cần được đánh giá cả về mặc nội dung lẫn mặc hình thức.

các sản phẩm DA nói riêng của các nhóm HS. 2.4. Bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học dự án về

ứng dụng kĩ thuật của vật lí

2.4.1. Khái niệm về năng lực, năng lực giải quyết vấn đề

Khái niệm về NL

Khi NC về khái niệm NL, các nhà khoa học tiếp cận dưới nhiều góc độ khác

nhau, nhiều lĩnh vực khác nhau nên các quan niệm về NL cũng rất là phong phú. Tiêu

biểu như: Roegiers (2000) [70]; F. E. Weinert (2001) [71]; Denyse Tremblay (2002)

[72]; hay Chương trình Giáo dục Trung học bang Quesbec, Canada (2004) [73]; Tổ

chức hợp tác và phát triển kinh tế thế giới (OECD) [74]. Mặc dù các quan niệm về

khái niệm NL khác nhau, nhưng chúng đều có hai đặc điểm chung: (1) NL được bộc

lộ qua hoạt động (hành động, công việc) nhằm đáp ứng những yêu cầu cụ thể trong

bối cảnh cụ thể; (2) Đảm bảo tính “hiệu quả”, “thành công” hoặc “chất lượng cao”

của hoạt động [75].

Kế thừa những quan điểm đó, chương trình tổng thể 2018 đã đưa ra định nghĩa

rõ ràng về NL. Và trong luận án này, chúng tôi sử dụng định nghĩa đó, cụ thể: “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” [59].

Khái niệm về NL GQVĐ

NL GQVĐ là một trong những NL cốt lõi thuộc nhóm NL chung, cần thiết cho

mỗi con người trong quá trình sống, học tập và lao động trong xã hội.

Để có NL GQVĐ thì cá nhân phải tham gia vào các hoạt động GQVĐ, đó là quá trình xử lí nhận thức nhằm đạt được một mục tiêu khi không có phương pháp giải

quyết nào rõ ràng đối với người GQVĐ [49]. Để GQVĐ, chủ thể cần huy động trí

nhớ, tri giác, lí luận, khái niệm hóa, ngôn ngữ đồng thời sử dụng cả cảm xúc, động

cơ niềm tin ở NL bản thân và khả năng kiểm soát được tình thế [76].

Trong luận án này chúng tôi quan niệm: “NL GQVĐ là thuộc tính của cá nhân

mà khi tham gia vào quá trình nhận thức có khả năng phát hiện ra VĐ cần giải quyết

và biết vận dụng các kiến thức, kĩ năng, kinh nghiệm của bản thân để GQVĐ trong

các tình huống thực tiễn và sẵn sàng hành động để giải quyết tốt các VĐ đặt ra”.

2.4.2. Cấu trúc năng lực giải quyết vấn đề trong nghiên cứu dự án về ứng dụng kĩ thuật của vật lí

Để có thể đề xuất được cấu trúc NL GQVĐ thì cần dựa vào các giai đoạn của

quá trình GQVĐ của người học. Theo các NC của [47], [54], [55], [56], [57], [58],…

thì quá trình GQVĐ có các giai đoạn sau: (1) Tìm hiểu VĐ; (2) Đề xuất giải pháp

GQVĐ; (3) Thực hiện giải pháp GQVĐ; (4) Đánh giá hiệu quả thực hiện.

Xuất phát từ định nghĩa về NL GQVĐ và tiến trình GQVĐ của HS khi tham gia

DA về ƯDKT của Vật lí, chúng tôi xác định bốn hợp phần thành tố của NL GQVĐ

trong NC DA về ƯDKT của VL gồm: (1) Phát hiện các VĐ cần giải quyết; (2) Đề

xuất các giải pháp giải quyết các VĐ; (3) Thực hiện các giải pháp để giải quyết các

VĐ; (4) Báo cáo và đánh giá quá trình giải quyết các VĐ. Trong đó:

Phát hiện các VĐ cần giải quyết: Xuất phát từ tình huống tìm hiểu chức năng

(nhiệm vụ) của TBKT, người học sẽ bộc lộ các hành vi phát hiện VĐ cần giải quyết

về: CNg được sử dụng để chế tạo TBKT; Cấu tạo và hoạt động của TBKT theo CNg

được sử dụng để chế tạo; Những yêu cầu về việc sử dụng và bảo dưỡng thông thường

TBKT được sử dụng phổ biến trong đời sống; Giải thích NTHĐ của TBKT. Từ đó

trình bày VĐ cần giải quyết.

Đề xuất giải pháp: Quá trình đề xuất giải pháp của người học được biểu hiện qua các hành vi xác định các nguồn thông tin phù hợp và cách thức thu thập thông tin từ

các nguồn đã xác định để chế biến các thông tin nhằm giải quyết các VĐ. Từ các thông tin đã tìm kiếm được, người học sẽ xác định các kiến thức cần thiết và phối hợp các kiến thức để giải thích NTHĐ của TBKT và những yêu cầu khi sử dụng, bảo dưỡng

thông thường TBKT (nếu là những TBKT được sử dụng rộng rãi trong thực tế).

Nhiệm vụ 1: Tìm hiểu TBKT

1. Phát hiện các VĐ cần giải quyết

2. Đề xuất

các giải pháp giải quyết

các VĐ

PH 1.1. Phát hiện các VĐ cần giải quyết từ chức năng (nhiệm vụ) của TBKT trong thực tế về: CN được sử dụng để chế tạo TBKT (VĐ 1); Cấu tạo và hoạt động của TBKT theo CN được sử dụng để chế tạo (VĐ 2); Những yêu cầu về việc sử dụng và bảo dưỡng thông thường TBKT được sử dụng phổ biến trong đời sống (VĐ 3); Giải thích NTHĐ của TBKT (VĐ 4). PH 1.2. Phát biểu các VĐ (VĐ 1,2,3,4) cần giải quyết dưới dạng câu hỏi. Cụ thể: - VĐ 1: Những CN nào được sử dụng để chế tạo TBKT có chức năng trên? Ưu điểm, nhược điểm, khả năng sử dụng (khi nào sử dụng) từng CN trong việc chế tạo TBKT? Từ đó, lựa chọn các CN để đi sâu NC trong DA. - VĐ 2: Ứng với từng CN đã được lựa chọn NC, TBKT có cấu tạo và hoạt động như thế nào mà đáp ứng được chức năng đó? - VĐ 3: Đối với TBKT được sử dụng phổ biến trong đời sống, việc sử dụng và bảo dưỡng thông thường cần tuân theo những yêu cầu nào? Vì sao? - VĐ 4: Cần vận dụng những kiến thức đã biết nào và vận dụng chúng như thế nào để giải thích NTHĐ của TBKT? ĐX 2.1. Xác định các nguồn thông tin phù hợp (trực tiếp với TBKT, catalog về TBKT, các tài liệu đề cập về TBKT trên internet). ĐX 2.2. Đề xuất cách thức thu thập thông tin cần thiết từ các nguồn. ĐX 2.3. Đề xuất cách chế biến các thông tin đã thu thập từ các nguồn để giải quyết các VĐ. ĐX 2.4. Xác định các kiến thức đã biết và cách vận dụng phối hợp các kiến thức này để giải thích NTHĐ của TBKT. ĐX 2.5. Xác định các kiến thức đã biết và cách vận dụng phối hợp các kiến thức này để giải thích các yêu cầu khi sử dụng và bảo dưỡng thông thường TBKT.

TH 3.1. Tìm kiếm các nguồn thông tin phù hợp. TH 3.2. Thực hiện các cách thu thập thông tin cần thiết từ các nguồn đã tìm được. TH 3.3. Chế biến các thông tin đã thu thập để giải quyết các VĐ. TH 3.4. Giải thích NTHĐ của TBKT. TH 3.5. Giải thích các yêu cầu khi sử dụng và bảo dưỡng thông thường TBKT.

3. Thực hiện các giải pháp để giải quyết các VĐ

Nhiệm vụ 2: Chế tạo và vận hành mô hình VC – CN của TBKT

1. Phát hiện các VĐ cần giải quyết

PH 1.1’. Phát hiện các VĐ mới cần giải quyết liên quan đến việc: Chế tạo, vận hành mô hình VC - CN của TBKT theo CN đã được lựa chọn NC (VĐ 5); Xác định và thực hiện các TN cần thiết với mô hình đã chế tạo để minh họa NTHĐ của TBKT (VĐ 6). PH 1.2’. Phát biểu các VĐ mới (VĐ 5,6) cần giải quyết dưới dạng câu hỏi. Cụ thể: - VĐ 5: Mô hình VC – CN của TBKT ứng với từng CN đã lựa chọn NC cần có cấu tạo như thế nào (gồm các bộ phận nào, các bộ phận liên kết với nhau như thế nào) và được vận hành như thế nào để minh họa được NTHĐ của TBKT? - VĐ 6: Cần thực hiện những TN nào với mô hình VC – CN của TBKT để minh họa NTHĐ của TBKT? (Mục đích của từng TN, các dụng cụ cần dùng thêm, các bước tiến hành TN, cách thu thập và xử lí các dữ liệu định tính và định lượng thu được trong TN để rút ra kết luận).

2. Đề xuất các giải pháp giải quyết các VĐ

ĐX 2.6. Thiết kế mô hình VC – CN của TBKT (bản vẽ chi tiết): các bộ phận của mô hình (chất liệu, kích thước của từng bộ phận); cách liên kết các bộ phận để minh họa NTCT, NTHĐ của TBKT. ĐX 2.7. Lựa chọn bản thiết kế mô hình VC – CN của TBKT. ĐX 2.8. Xác định các TN cần tiến hành với mô hình. ĐX 2.9. Thiết kế phương án từng TN cần thực hiện với mô hình (mục đích TN, bộ phận cần dùng thêm, các bước tiến hành TN, xác định các dữ liệu TN định tính và định lượng cần thu thập, cách xử lí các dữ liệu thu được để đi tới kết quả).

3. Thực hiện các giải pháp để giải quyết các VĐ

TH 3.6. Chế tạo và vận hành mô hình VC – CN theo bản thiết kế đã lựa chọn. TH 3.7. Phát hiện những VĐ kĩ thuật và có những chỉnh sửa, cải tiến mô hình VC – CN của TBKT trong quá trình chế tạo, vận hành mô hình. TH 3.8. Thực hiện các TN đã xác định theo phương án đã thiết kế để thu thập các dữ liệu cần thiết. TH 3.9. Xử lí các dữ liệu để đi tới kết luận. Xây dựng các sản phẩm của quá trình giải quyết các VĐ TH 3.10. Viết báo cáo về chức năng, các CN, cấu tạo, hoạt động của TBKT ứng với từng CN đã lựa chọn, các yêu cầu khi sử dụng và bảo dưỡng thông thường TBKT và giải thích NTHĐ của TBKT có các bản vẽ kèm theo. TH 3.11. Xây dựng bản thuyết minh về mô hình TBKT và về các TN được thực hiện với mô hình (mục đích TN, các bước tiến hành TN, kết quả TN).

ĐG 4.1. Báo cáo quá trình giải quyết các VĐ và các sản phẩm NC. ĐG 4.2. Trao đổi, thảo luận, đánh giá các quá trình GQVĐ. ĐG 4.3. Đề xuất các giải pháp tiếp tục cải tiến, hoàn thiện các mô hình VC – CN của TBKT.

4. Báo cáo và đánh giá quá trình giải quyết các VĐ Hình 2.7. Cấu trúc NL GQVĐ trong NC DA về ƯDKT của VL

Thực hiện giải pháp: Quá trình thực hiện giải pháp được bộc lộ qua cách người học dựa vào kế hoạch, thực hiện các giải pháp đã đề xuất để giải quyết các VĐ. Hành

vi về thu thập các thông tin liên quan đến từng CNg được sử dụng để chế tạo TBKT,

xác định cấu tạo – NTHĐ của TBKT tương ứng với CNg được sử dụng để chế tạo

TBKT trong thực tế sẽ được biểu hiện. Ngoài ra, người học sẽ có những hành vi biểu hiện cụ thể về việc sử dụng các thông tin, kiến thức thu thập được để giải thích NTHĐ

và những yêu cầu khi sử dụng, bảo dưỡng thông thường TBKT (nếu là những TBKT

được sử dụng rộng rải trong thực tế).

Từ kết quả giải quyết các VĐ trên, một cách tự nhiên HS sẽ phát hiện VĐ mới

cần giải quyết đó là chế tạo và vận hành các mô hình VC – CN của TBKT ứng với từng CNg đã lựa chọn NC để minh họa NTHĐ của TBKT. Từ đây, biểu hiện về hành vi GQVĐ của HS sẽ được lập lại ở các thành tố Phát hiện các VĐ cần giải quyết; Đề

xuất giải pháp; Thực hiện giải pháp.

Phát hiện các VĐ cần giải quyết: Người học sẽ bộc lộ các hành vi phát hiện

VĐ mới cần giải quyết về: Chế tạo, vận hành mô hình VC - CN của TBKT theo CNg

đã được lựa chọn NC; Xác định và thực hiện các TN cần thiết với mô hình đã chế tạo

để minh họa NTHĐ của TBKT. Từ đó, phát biểu các VĐ mới cần giải quyết.

Đề xuất giải pháp: Thực chất đây là giai đoạn thiết kế mô hình VC – CN của

TBKT để minh họa NTHĐ của TBKT và thiết kế phương án TN với mô hình. Ở giai

đoạn này, các hành vi của người học được biểu hiện qua hoạt động thiết kế được bản

vẽ mô tả các bộ phận, sự liên kết giữa chúng của TBKT theo các CNg CT đã NC; Từ

đó thảo luận để lựa chọn và hoàn chỉnh bản phác thảo có những cải tiến, thay đổi về

cấu tạo so với TBKT thật; Đề xuất những TN có thể thực hiện được với mô hình VC –

CN của TBKT; Và thiết kế phương án từng TN cần thực hiện với mô hình (mục đích

TN, bộ phận cần dùng thêm, các bước tiến hành TN, xác định các dữ liệu TN định tính

và định lượng cần thu thập, cách xử lí các dữ liệu thu được để đi tới kết quả).

Thực hiện giải pháp: Thực chất đây là giai đoạn chế tạo, vận hành và thực hiện các TN với mô hình đã chế tạo. Trong quá trình thực hiện người học sẽ phát hiện những

VĐ nảy sinh về việc chế tạo mô hình VC – CN của TBKT; Người học sẽ thảo luận để có sự điều chỉnh bổ sung các bước thực hiện trong kế hoạch, và cả giải pháp đã đưa ra để phù hợp với tình hình thực tiễn thực hiện nhiệm vụ; Sau khi chế tạo xong mô hình

quá trình vận hành và thực hiện các TN trên mô hình VC – CN của TBKT đã chế tạo

sẽ diễn ra để kiểm chứng NTHĐ của TBKT. Đồng thời, ở giai đoạn này các hành vi

của HS còn được biểu hiện qua các hoạt động xây dựng các bài báo cáo về chức năng,

các CNg, cấu tạo, hoạt động của TBKT ứng với từng CNg đã lựa chọn, các yêu cầu khi sử dụng và bảo dưỡng thông thường TBKT và giải thích NTHĐ của TBKT có các

bản vẽ kèm theo; và xây dựng bản thuyết minh về mô hình TBKT và về các TN được

thực hiện với mô hình (mục đích TN, các bước tiến hành TN, kết quả TN).

Đánh giá hiệu quả thực hiện: Quá trình đánh giá của người học được bộc lộ qua cách mà họ trình bày, phân tích kết quả VĐ đã giải quyết, rút ra được kiến thức

thu nhận được; Ngoài ra, người học tự đánh giá quá trình thực hiện, đưa ra những khó

khăn gặp phải trong quá trình GQVĐ; Và đề xuất các giải pháp tiếp tục cải tiến, hoàn

thiện các mô hình VC – CN của TBKT.

Dựa trên những biểu hiện hành vi của người học ở các hợp phần của NL GQVĐ, trong các hoạt động của tiến trình NC DA về ƯDKT của VL, cũng như sự trao đổi, góp ý từ các chuyên gia ở trường Đại học Sư phạm Hà Nội (thông qua các buổi báo

cáo seminar, trao đổi trực tiếp), chúng tôi đã đề xuất (và chỉnh sửa thông qua những

lần báo cáo, nhận góp ý từ các chuyên gia) cấu trúc khung NL GQVĐ trong DHDA

về ƯDKT của VL với 4 NL thành tố và 25 chỉ số hành vi. (Chỉ số hành vi PH 1.1

chính là PH 1.1’ và PH 1.2 chính là PH 1.2’; chúng tôi dùng kí hiệu phẩy để phân

biệt với hai nhiệm vụ khác nhau của DA).

Để xây dựng nên các mức độ của các chỉ số hành vi trong cấu trúc NL GQVĐ, chúng

tôi dựa vào thang nhận thức hiệu chỉnh của Bloom và tâm vận động của Dave R.H.

Thang nhận thức hiệu chỉnh của Bloom do Lorin. W.Anderson, David. R.

Krathwohl đề xuất có sáu mức độ, theo thứ tự khó dần trong hoạt động nhận thức của

con người, cụ thể: Hành động nhớ (Remember) – Hành động hiểu (Understanding) –

Hành động áp dụng (Apply) – Hành động phân tích (Analyze) – Hành động đánh giá

(Evaluate) – Hành động sáng tạo (Create) [77], [78].

Hình 2.8. Bản hiệu chỉnh hệ thống phân cấp nhận thức Bloom

của Anderson và Krathwol

Thang tâm vận động do Dave R.H phát triển từ thang nhận thức Bloom gồm năm cấp độ [79], [80]: (1) Bắt chước: Quan sát hành vi của người khác và bắt chước

lại theo hành vi đó; (2) Thao tác: Thực hiện các hành động bằng cách làm theo

hướng dẫn và thực hành kĩ năng; (3) Chính xác: Thực hiện nhiệm vụ ít lỗi và trở

nên chính xác, thành thạo, trơn tru hơn mà không cần sự hiện diện của nguồn gốc; (4) Phối hợp: Khả năng phối hợp một loạt các hành động nhờ kết hợp hai hay nhiều

kĩ năng; (5) Tự động hóa: Khả năng tiến hành các hoạt động một cách tự nhiên ở

mức cao không cần suy nghĩ, các kĩ năng được kết hợp, sắp xếp theo trình tự và

thực hiện một cách phù hợp.

Tự động hóa

Phối hợp

Chính xác

Thao tác

Bắt chước

Hình 2.9. Thang tâm vận động năm cấp độ của Dave R.H.

Do DA về ƯDKT của VL còn mới và xa lạ với HS nên: Về mặt nhận thức chúng

tôi muốn bồi dưỡng cho HS phát triển và đạt được mức áp dụng; Về mặt kĩ năng

chúng tôi muốn bồi dưỡng cho HS phát triển và đạt được mức chính xác về nhiệm vụ

thực hiện. Dựa vào đó, trong luận án chúng tôi đề xuất ba mức độ tiêu chí chất lượng

của các chỉ số hành vi của cấu trúc NL GQVĐ trong DHDA về ƯDKT cụ thể:

Mức 1: HS nêu lại, thực hiện lại các thao tác của các nhiệm vụ đơn lẻ, đơn giản

và rời rạc. (Nhớ - Bắt chước)

Mức 2: HS trình bày, thực hiện được nhiệm vụ (Hiểu – Thao tác)

Mức 3: HS áp dụng, thực hiện đầy đủ nhiệm vụ có sự phân tích cách thức thực

hiện nhiệm vụ dựa trên suy luận logic của cá nhân. (Áp dụng – Chính xác)

Bảng 2.1. Khung NL GQVĐ sử dụng để đánh giá mức độ hành vi của HS thực hiện nhiệm vụ 1 (tìm hiểu TBKT) trong DA về ƯDKT của VL

HỢP CHỈ SỐ PHẦN MỨC ĐỘ HÀNH VI NL

PH 1.1. Phát hiện Mức 1 PH 1.1. M1. Nêu lại được các VĐ cần

các VĐ cần giải giải quyết từ chức năng (nhiệm vụ) của

quyết từ chức năng TBKT trong thực tế mà đã được người

khác trình bày.

(nhiệm vụ) của TBKT trong thực Mức 2 PH 1.1. M2. Trình bày được các VĐ

tế. cần giải quyết từ chức năng (nhiệm vụ)

của TBKT trong thực tế. PHÁT

Mức 3 PH 1.1. M3. Trình bày và phân tích HIỆN

được đầy đủ các VĐ cần giải quyết từ CÁC

chức năng (nhiệm vụ) của TBKT trong VĐ

thực tế. CẦN

GIẢI PH 1.2. Phát biểu Mức 1 PH 1.2.M1. Nêu lại được các VĐ mà đã

QUYẾT các VĐ cần giải được người khác trình bày dưới dạng câu

quyết dưới dạng hỏi.

câu hỏi. Mức 2 PH 1.2.M2. Trình bày được các VĐ cần

giải quyết dưới dạng câu hỏi liên quan đến

TBKT trong thực tế.

Mức 3 PH 1.2.M3. Trình bày và phân tích

được các VĐ cần giải quyết dưới dạng

câu hỏi liên quan đến TBKT trong thực tế.

ĐX 2.1. Xác định các nguồn thông tin phù hợp. Mức 1 ĐX 2.1.M1. Nêu lại được các nguồn thông tin phù hợp cần sử dụng để GQVĐ mà đã được người khác trình bày.

Mức 2 ĐX 2.1.M2. Trình bày được các nguồn thông tin phù hợp cần sử dụng để GQVĐ.

ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢI Mức 3 ĐX 2.1.M3. Trình bày và phân tích

QUYẾT

được lí do lựa chọn các nguồn thông tin phù hợp cần sử dụng để GQVĐ.

CÁC Mức 1 ĐX 2.2.M1. Nêu lại được cách thức thu

VĐ thập thông tin cần thiết từ các nguồn để

GQVĐ mà đã được người khác trình bày. ĐX 2.2. Đề xuất cách thức thu thập thông tin cần thiết từ các nguồn.

Mức 2 ĐX 2.2.M2. Đề xuất được cách thức thu thập thông tin cần thiết từ các nguồn để

GQVĐ nhưng chưa có sự phối hợp giữa

các nguồn thông tin.

Mức 3 ĐX 2.2.M3. Đề xuất được cách thức thu

thập thông tin cần thiết từ các nguồn để GQVĐ hợp lí, logic và có sự phối hợp giữa

các nguồn thông tin.

Mức 1 ĐX 2.3.M1. Nêu lại được cách chế biến

các thông tin đã thu thập từ các nguồn để

giải quyết các VĐ mà đã được người khác

trình bày.

Mức 2 ĐX 2.3.M2. Đề xuất được cách chế biến ĐX 2.3. Đề xuất cách chế biến các thông tin đã thu thập từ các nguồn để giải quyết các VĐ. các thông tin đã thu thập từ các nguồn để

giải quyết các VĐ nhưng chưa có sự phối

hợp giữa các nguồn thông tin.

Mức 3 ĐX 2.3.M3. Đề xuất được cách chế biến

các thông tin đã thu thập từ các nguồn để

giải quyết các VĐ hợp lí, logic và có sự

phối hợp giữa các nguồn thông tin.

Mức 1 ĐX 2.4.M1. Nêu lại được cách xác định

các kiến thức đã biết để giải thích NTHĐ

của TBKT mà đã được người khác trình bày.

ĐX 2.4. Xác định các kiến thức đã biết và cách vận dụng phối hợp các kiến thức này để giải thích NTHĐ của TBKT.

Mức 2 ĐX 2.4.M2. Đề xuất được cách xác định các kiến thức đã biết nhưng chưa phát hiện cách vận dụng phối hợp các kiến thức này để giải thích NTHĐ của TBKT.

Mức 3 ĐX 2.4.M3. Đề xuất được cách xác định

các kiến thức đã biết và cách vận dụng

phối hợp các kiến thức này để giải thích

NTHĐ của TBKT.

Mức 1 ĐX 2.5.M1. Nêu lại được cách xác định

về nội dung kiến thức đã biết để giải thích được các yêu cầu khi sử dụng và bảo

dưỡng thông thường TBKT mà đã được

người khác trình bày.

Mức 2 ĐX 2.5.M2. Trình bày được cách xác

định về nội dung kiến thức đã biết để giải thích được các yêu cầu khi sử dụng và bảo ĐX 2.5. Xác định các kiến thức đã biết và cách vận dụng phối hợp các kiến thức này để giải thích các yêu cầu khi sử dụng và bảo dưỡng thông thường TBKT.

dưỡng thông thường TBKT.

Mức 3 ĐX 2.5.M3. Trình bày và phân tích

được cách xác định về nội dung kiến thức

đã biết để giải thích được các yêu cầu khi

sử dụng và bảo dưỡng thông thường

TBKT hợp lí, logic và đầy đủ.

TH 3.1. Tìm kiếm Mức 1 TH 3.1.M1. Tìm kiếm lại được các

các nguồn thông nguồn thông tin phù hợp dưới sự hướng

tin phù hợp. dẫn của người khác. THỰC

Mức 2 TH 3.1.M2. Tìm kiếm được một trong HIỆN

các nguồn thông tin phù hợp để giải quyết CÁC

các VĐ. GIẢI

PHÁP Mức 3 TH 3.1.M3. Tìm kiếm được các nguồn

ĐỂ thông tin phù hợp để giải quyết các VĐ và

GIẢI có sự phối hợp giữa các nguồn thông tin.

Mức 1 TH 3.2.M1. Thực hiện lại được các cách thu thập thông tin cần thiết từ các nguồn dưới sự hướng dẫn của người khác.

QUYẾT CÁC VĐ

TH 3.2. Thực hiện các cách thu thập thông tin cần thiết từ các nguồn đã tìm được.

Mức 2 TH 3.2.M2. Thực hiện được các cách thu thập thông tin cần thiết từ một trong những nguồn đã tìm được.

Mức 3 TH 3.2.M3. Thực hiện được các cách

thu thập thông tin cần thiết từ các nguồn

đã tìm được.

TH 3.3. Chế biến các thông tin đã Mức 1 TH 3.3.M1. Nêu lại được các thông tin đã chế biến để giải quyết các VĐ mà đã

thu thập để giải được người khác trình bày.

quyết các VĐ. Mức 2 TH 3.3.M2. Trình bày được các thông

tin đã chế biến để giải quyết các VĐ.

Mức 3 TH 3.3.M3. Trình bày và phân tích

được các thông tin đã thu thập để giải

quyết các VĐ.

TH 3.4. Giải thích Mức 1 TH 3.4.M1. Giải thích lại được NTHĐ

NTHĐ của TBKT. của TBKT mà đã được người khác trình

bày.

Mức 2 TH 3.4.M2. Giải thích được NTHĐ của

TBKT.

Mức 3 TH 3.4.M3. Giải thích kèm theo phân

tích được NTHĐ của TBKT.

TH 3.5. Giải thích Mức 1 TH 3.5.M1. Giải thích lại được các yêu

các yêu cầu khi sử cầu khi sử dụng và bảo dưỡng thông

dụng và bảo dưỡng thường TBKT mà đã được người khác

thông thường trình bày.

TBKT. Mức 2 TH 3.5.M2. Giải thích được các yêu cầu

khi sử dụng và bảo dưỡng thông thường

TBKT.

Mức 3 TH 3.5.M3. Giải thích và phân tích được các yêu cầu khi sử dụng và bảo dưỡng thông thường TBKT.

Bảng 2.2. Khung NL GQVĐ sử dụng để đánh giá mức độ hành vi của HS thực hiện nhiệm vụ 2 (Chế tạo và vận hành mô hình VC – CN của TBKT)

trong DA về ƯDKT của VL

HỢP

MỨC ĐỘ CHỈ SỐ HÀNH VI PHẦN NL

PH 1.1’. Phát hiện PH 1.1’. M1. Nêu lại được các VĐ mới Mức 1 các VĐ mới cần cần giải mà đã được người khác trình bày.

giải quyết. Mức 2 PH 1.1’. M2. Trình bày được các VĐ mới cần giải quyết. PHÁT PH 1.1’. M3. Trình bày và phân tích Mức 3 HIỆN được đầy đủ các VĐ mới cần giải quyết. CÁC PH 1.2’. Phát biểu PH 1.2’.M1. Nêu lại được các VĐ mà VĐ các VĐ mới cần Mức 1 đã được người khác trình bày dưới dạng CẦN giải quyết dưới câu hỏi. GIẢI dạng câu hỏi. PH 1.2’.M2. Trình bày được các VĐ cần QUYẾT Mức 2 giải quyết dưới dạng câu hỏi liên quan đến

TBKT trong thực tế.

PH 1.2’.M3. Trình bày và phân tích

Mức 3 được các VĐ cần giải quyết dưới dạng

câu hỏi liên quan đến TBKT trong thực tế.

ĐỀ ĐX 2.6. Thiết kế ĐX 2.6.M1. Vẽ lại được bản phác thảo

XUẤT mô hình VC – CN hình vẽ mô tả các bộ phận, sự liên kết giữa

CÁC của TBKT Mức 1 chúng của TBKT theo từng CNg đã được

GIẢI lựa chọn để NC mà đã được người khác

trình bày.

ĐX 2.6.M2. Vẽ được bản phác thảo hình

Mức 2

PHÁP GIẢI QUYẾT CÁC VĐ

vẽ mô hình TBKT theo từng CNg đã được lựa chọn để NC nhưng còn rời rạc và còn thiếu mô tả các bộ phận, sự gắn kết giữa các bộ phận.

Mức 3 ĐX 2.6.M3. Vẽ được bản phác thảo hình vẽ mô hình TBKT theo từng CNg đã được

lựa chọn để NC, trong đó có mô tả chi tiết

đầy đủ các bộ phận, và sự gắn kết giữa các

bộ phận.

ĐX 2.7. Lựa chọn bản thiết kế mô ĐX 2.7.M1. Nêu lại được những tiêu chí lựa chọn bản phác thảo có tính khả thi để Mức 1

hình VC – CN của thực hiện chế tạo.

ĐX 2.7.M2. Lựa chọn được bản phác

TBKT. thảo đã xây dựng có tính khả thi, phù hợp

Mức 2

với trình độ của HS và điều kiện cơ sở vật chất hiện có nhưng không có những chỉnh

sửa để được bản phác thảo hoàn chỉnh.

ĐX 2.7.M3. Lựa chọn được bản phác

thảo đã xây dựng có tính khả thi, phù hợp

với trình độ của HS và điều kiện cơ sở vật

Mức 3 chất hiện có, trong đó có điều chỉnh bản

phác thảo đã lựa chọn về những cải tiến,

thay đổi về cấu tạo so với TBKT thật để

được bản phác thảo hoàn chỉnh.

ĐX 2.8.M1. Đề xuất lại được những TN

có thể tiến hành được với mô hình VC – ĐX 2.8. Xác định các TN cần tiến hành với mô hình. Mức 1 CNg của TBKT mà đã được người khác

trình bày.

ĐX 2.8.M2. Đề xuất được những TN có

thể tiến hành được với mô hình VC – CN Mức 2 của TBKT nhưng còn rời rạc và thiếu sự

bổ sung các dụng cụ liên quan.

Mức 3

ĐX 2.8.M3. Phân tích và đề xuất được những TN có thể tiến hành được với mô hình VC – CN của TBKT trong đó có bổ sung các dụng cụ bổ trợ liên quan.

ĐX 2.9.M1. Thiết kế lại được từng

ĐX 2.9. Thiết kế phương án từng Mức 1

phương án TN cần thực hiện với mô hình về mục đích TN, bộ phận cần dùng thêm,

các bước tiến hành TN, xác định các dữ

TN cần thực hiện với mô hình. liệu TN định tính và định lượng cần thu

thập, cách xử lí các dữ liệu thu được để

đi tới kết quả mà đã được người khác

trình bày.

ĐX 2.9.M2. Thiết kế được từng phương

án TN cần thực hiện với mô hình nhưng

việc diễn giải về mục đích TN, bộ phận cần

Mức 2

dùng thêm, các bước tiến hành TN, xác định các dữ liệu TN định tính và định lượng

cần thu thập, cách xử lí các dữ liệu thu được

để đi tới kết quả chưa hợp lí.

ĐX 2.9.M3. Thiết kế được từng phương

án TN cần thực hiện với mô hình về mục

đích TN, bộ phận cần dùng thêm, các

Mức 3 bước tiến hành TN, xác định các dữ liệu

TN định tính và định lượng cần thu thập,

cách xử lí các dữ liệu thu được để đi tới

kết quả hợp lí.

TH 3.6.M1. Kết nối lại được các bộ phận TH 3.6. Chế tạo và

của TBKT đã được chế tạo để tạo thành mô vận hành mô hình Mức 1 THỰC hình VC – CN hoàn chỉnh, hoạt động được VC – CN theo bản HIỆN và vận hành được mô hình đã chế tạo. lựa CÁC thiết kế đã chọn. TH 3.6.M2. Chế tạo được mô hình VC – GIẢI CN theo bản phác thảo đã xây dựng và dưới Mức 2

sự hướng dẫn, mô hình hoạt động được và vận hành được mô hình đã chế tạo.

TH 3.6.M3. Chế tạo được mô hình VC –

Mức 3

PHÁP ĐỂ GIẢI QUYẾT CÁC VĐ CN theo bản phác thảo đã xây dựng, mô hình hoạt động được và vận hành được mô hình đã chế tạo.

Mức 1 TH 3.7. Phát hiện những VĐ kĩ thuật TH 3.7.M1. Mô tả lại được những VĐ nảy sinh trong quá trình chế tạo mô hình

và có những chỉnh VC – CN của TBKT đã được người khác

sửa, cải tiến mô trình bày.

hình VC – CN của TH 3.7.M2. Phát hiện được một số VĐ

TBKT trong quá Mức 2

nảy sinh trong quá trình chế tạo mô hình VC – CN của TBKT.

trình chế tạo, vận hành mô hình. TH 3.7.M3. Phát hiện được các VĐ nảy

sinh và có những chỉnh sửa, cải tiến mô Mức 3 hình VC – CN của TBKT trong quá trình

chế tạo, vận hành mô hình.

TH 3.8. Thực hiện TH 3.8.M1. Thực hiện lại được các TN

các TN đã xác định đã xác định theo phương án đã thiết kế để Mức 1 theo phương án đã thu thập các dữ liệu cần thiết mà người

thiết kế để thu thập khác đã làm được trước đó.

các dữ liệu cần TH 3.8.M2. Thực hiện được các TN đã

thiết. xác định theo phương án đã thiết kế Mức 2 nhưng không thu thập đủ dữ liệu cần thiết

để xử lí.

TH 3.8.M3. Thực hiện được các TN đã

xác định theo phương án đã thiết kế theo Mức 3 các bước và thu thập đầy đủ các dữ liệu

cần thiết để xử lí.

TH 3.9. Xử lí các TH 3.9.M1. Nhắc lại cách xử lí số liệu

dữ liệu để đi tới kết và kết quả các dữ liệu định tính và định Mức 1 luận. lượng thu được trong TN mà đã được

người khác trình bày.

Mức 2

TH 3.9.M2. Xử lí được số liệu nhưng chưa rút ra được kết quả các dữ liệu định tính và định lượng thu được trong TN.

Mức 3

TH 3.9.M3. Xử lí được số liệu và rút ra được kết quả các dữ liệu định tính và định lượng thu được trong TN.

Mức 1 TH 3.10. Viết báo cáo về chức năng, TH 3.10.M1. Viết lại được báo cáo về chức năng, các CNg, cấu tạo, hoạt động

các CNg, cấu tạo, của TBKT ứng với từng CNg đã lựa chọn,

hoạt động của các yêu cầu khi sử dụng và bảo dưỡng

TBKT ứng với thông thường TBKT và giải thích NTHĐ

từng CNg đã lựa của TBKT có các bản vẽ kèm theo theo

mẫu mà người khác đã trình bày.

chọn, các yêu cầu khi sử dụng và bảo TH 3.10.M2. Viết được báo cáo một số

dưỡng thông trong các nội dung về chức năng, các

thường TBKT và CNg, cấu tạo, hoạt động của TBKT ứng

Mức 2

giải thích NTHĐ của TBKT có các với từng CNg đã lựa chọn, các yêu cầu khi sử dụng và bảo dưỡng thông thường

bản vẽ kèm theo. TBKT và giải thích NTHĐ của TBKT có

các bản vẽ kèm theo.

TH 3.10.M3. Viết được báo cáo đầy đủ

các nội dung về chức năng, các CNg, cấu

tạo, hoạt động của TBKT ứng với từng

Mức 3 CNg đã lựa chọn, các yêu cầu khi sử dụng

và bảo dưỡng thông thường TBKT và giải

thích NTHĐ của TBKT có các bản vẽ

kèm theo.

TH 3.11. Xây TH 3.11.M1. Xây dựng lại được bản

dựng bản thuyết thuyết minh về mô hình TBKT và về các

minh về mô hình Mức 1 TN được thực hiện với mô hình (mục đích

TBKT và về các TN được thực hiện TN, các bước tiến hành TN, kết quả TN) theo mẫu mà người khác đã trình bày.

với mô hình (mục TH 3.11.M2. Xây dựng được một số

Mức 2

đích TN, các bước tiến hành TN, kết quả TN). trong các nội dung về bản thuyết minh mô hình TBKT và về các TN được thực hiện với mô hình (mục đích TN, các bước tiến hành TN, kết quả TN).

TH 3.11.M3. Xây dựng được đầy đủ các nội dung về bản thuyết minh mô hình Mức 3

TBKT và về các TN được thực hiện với

mô hình (mục đích TN, các bước tiến

hành TN, kết quả TN).

BÁO ĐG 4.1. Báo cáo ĐG 4.1.M1. Nêu lại được kết quả và kiến Mức 1 thức mà đã được người khác trình bày.

CÁO VÀ quá trình giải quyết các VĐ và ĐG 4.1.M2. Trình bày được kết quả/ sản

ĐÁNH các sản phẩm NC. Mức 2 phẩm) và rút ra được kiến thức sau khi

GIÁ GQVĐ.

QUÁ

ĐG 4.1.M3. Trình bày và phân tích được kết quả/ sản phẩm) và rút ra được Mức 3

TRÌNH GIẢI kiến thức sau khi GQVĐ.

QUYẾT ĐG 4.2. Trao đổi, ĐG 4.2.M1. Nêu lại được những thuận lợi,

CÁC thảo luận, đánh giá Mức 1 khó khăn và cách khắc phục trong quá trình

VĐ các quá trình thực hiện GQVĐ mà đã được trình bày.

GQVĐ. ĐG 4.2.M2. Nêu được các ý về những

Mức 2 thuận lợi, khó khăn và cách khắc phục

trong quá trình thực hiện GQVĐ.

ĐG 4.2.M3. Trình bày và phân tích

được những thuận lợi, khó khăn và cách Mức 3 khắc phục trong quá trình thực hiện

GQVĐ.

ĐG 4.3. Đề xuất ĐG 4.3.M1. Nêu lại được các giải pháp

các giải pháp tiếp tiếp tục cải tiến, hoàn thiện các mô hình Mức 1 tục cải tiến, hoàn VC – CN của TBKT mà đã được người

thiện các mô hình khác trình bày.

VC – CN của ĐG 4.3.M2. Đề xuất được các giải pháp

TBKT. Mức 2

tiếp tục cải tiến, hoàn thiện các mô hình VC – CN của TBKT.

Mức 3

ĐG 4.3.M3. Phân tích diễn biến kết quả từ thực tiễn đề xuất được các giải pháp tiếp tục cải tiến, hoàn thiện các mô hình VC – CN của TBKT với các nội dung

logic và hợp lí.

2.4.3. Các công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong nghiên cứu dự án về ứng dụng kĩ thuật của vật lí

Theo quan điểm giáo dục phát triển, thì đánh giá là để cải thiện kết quả học tập

và hướng tới sự tiến bộ của người học. Quá trình đánh giá NL của HS không lấy việc

kiểm tra khả năng tái hiện kiến thức đã học làm trung tâm mà chú trọng khả năng vận dụng sáng tạo tri thức trong những tình huống ứng dụng khác nhau, tức là đánh giá

khả năng vận dụng các kiến thức, kĩ năng đã học vào GQVĐ thực tiễn. Ngoài ra, việc

đánh giá còn nhằm để: (1) Tạo động lực tham gia các hoạt động học tập của người

học; (2) Định hướng các hoạt động học cho HS; (3) Khuyến khích các kĩ năng, hành

động trở thành lối sống bền vững cho HS; (4) Đánh giá tính hiệu quả của quá trình tổ chức hoạt động học của HS. Do đó, công cụ đánh giá NL nói chung và NL GQVĐ nói riêng phải đa dạng, và hình thức thu thập kết quả đánh giá cũng phong phú dưới

nhiều góc độ khác nhau.

Trong luận án này, để có thể đánh giá NL GQVĐ của HS, chúng tôi sử dụng

một số phương pháp đánh giá như: Hỏi đáp; Quan sát; Đánh giá qua bảng kiểm; Đánh

giá qua sản phẩm DA. Từ đó, luận án sử dụng một số công cụ để đánh giá NL GQVĐ

của HS bao gồm: Phiếu đánh giá theo các tiêu chí dựa trên việc quan sát, hỏi đáp;

Bảng kiểm quan sát dựa trên quá trình quan sát, và sản phẩm của DA; Sản phẩm DA,

và quan sát quá trình tham gia DA của người học; Phiếu hỏi GV và HS.

Phiếu đánh giá theo tiêu chí về sự tham gia dự án của HS được xây dựng dựa

trên các biểu hiện tham gia dự án của HS và được sử dụng theo hình thức GV đánh

giá HS và HS đánh giá HS trong quá trình người học tham gia DA. Phiếu đánh giá

này được công khai cho người được đánh giá biết để có thể điều chỉnh các hành vi,

hoạt động nhằm đạt được kết quả đánh giá tốt nhất.

Phiếu đánh giá sản phẩm của DA được xây dựng dựa trên các tiêu chí đánh giá

một sản phẩm của DA. GV và HS cùng thảo luận xây dựng nên phiếu đánh giá này trong quá trình thực hiện DA. Phiếu được sử dụng theo hình thức GV đánh giá HS và HS tự đánh giá trong quá trình đánh giá sản phẩm DA, đồng thời phiếu cũng hỗ trợ cho quá

trình xây dựng sản phẩm DA.

Bảng kiểm quan sát theo tiêu chí các mức độ của NL GQVĐ của HS được xây dựng dựa trên các tiêu chí chất lượng của NL GQVĐ. Phiếu được sử dụng theo

hình thức GV đánh giá HS thông qua các thao tác, hành vi, khả năng hoạt động của

cá nhân trong quá trình tham gia DA.

Phiếu hỏi GV và HS: được xây dựng nhằm điều tra khảo sát thực trạng về quá trình tham gia DA, dạy học ƯDKT của VL nhằm bồi dưỡng NL GQVĐ của HS.

Đồng thời tìm hiểu nguyện vọng, tâm tư của người học qua các chủ đề DA.

Tiền DA Quá trình thực hiện DA Hậu DA

- Phiếu hỏi GV và HS. - Phiếu hỏi GV và HS.

- Phiếu đánh giá theo tiêu chí về sự tham gia dự án của HS; - Phiếu đánh giá sản phẩm của DA; - Bảng kiểm quan sát theo tiêu chí các mức độ của NL GQVĐ của HS.

Hình 2.10. Sơ đồ sử dụng công cụ đánh giá NL GQVĐ của HS trong DHDA

2.5. Khảo sát thực tế dạy học dự án về ứng dụng kĩ thuật của vật lí nhằm bồi

dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh

2.5.1. Mục đích khảo sát

Nhằm tìm hiểu thực trạng dạy học các kiến thức NĐLH trong chương trình VL

phổ thông, những thuận lợi và khó khăn trong việc dạy học nhằm bồi dưỡng NL

GQVĐ của HS, để từ đó đưa ra một số biện pháp nhằm bồi dưỡng NL GQVĐ của

HS trong dạy học ƯDKT các kiến thức NĐLH.

✓ Đối với GV + Tìm hiểu PPDH các kiến thức “NĐLH”;

+ Tìm hiểu về việc sử dụng các TBTN trong quá trình dạy học;

+ Tìm hiểu thực trạng về TB trong phòng TN ở trường phổ thông;

+ Tìm hiểu về việc dạy học nhằm phát triển NL GQVĐ của HS;

+ Tìm hiểu về mức độ đạt được về các chỉ số hành vi trong khung NL GQVĐ của HS. ✓ Đối với HS + Tìm hiểu về mức độ đạt được về các chỉ số hành vi trong khung NL GQVĐ của HS;

+ Tìm hiểu về mức độ tham gia các hoạt động dạy học tích cực ở HS.

2.5.2. Phương pháp và đối tượng khảo sát

✓ Phương pháp khảo sát Đối với GV và trường học: Phát phiếu khảo sát cho GV; Phỏng vấn trực tiếp

chuyên sâu 02 GV có thâm niên và kinh nghiệm trong dạy học; Tham quan phòng

TN thực hành bộ môn VL ở trường THPT.

Đối với HS: Phát phiếu khảo sát cho HS; Phỏng vấn trực tiếp chuyên sâu 02 em

HS bất kì.

✓ Đối tượng khảo sát - 10 GV dạy học môn VL ở các trường THPT trên địa bàn tỉnh Bình Định;

- 153 HS (90 nam, 63 nữ) ở các trường THPT trên địa bàn tỉnh Bình Định.

2.5.3. Phân tích kết quả khảo sát

Quá trình khảo sát diễn ra từ ngày: 14/10/2019 đến 25/10/2019 ✓ Đối với GV Nội dung khảo sát GV được chia thành 03 phần kết quả cụ thể như sau:

PHẦN A: Thực trạng dạy và học các kiến thức NĐLH ở trường phổ thông - Đa phần phương pháp GV sử dụng khi dạy học kiến thức NĐLH ở trường THPT là diễn giải, thông báo (7 GV), 3 GV còn lại là dạy học phát hiện và GQVĐ;

- 100% GV không sử dụng TN vì nhà trường không được trang bị TBTN về

nội dung kiến thức NĐLH.

- Việc yêu cầu HS chế tạo TBTN cũng hạn chế do đặc thù vị trí nội dung kiến thức trong chương trình (HS đã thi trước khi học những nội dung kiến thức này).

Những TN GV yêu cầu HS thực hiện chủ yếu là những bài tập tìm hiểu ứng dụng các

máy nhiệt trong đời sống.

- Các bài tập TN được sử dụng ở đây chính là những bài tập tính toán có liên quan đến ĐCN, mục đích sử dụng các bài tập này nhằm giúp HS củng cố kiến thức,

và có sự gắn liền kiến thức với thực tiễn.

4.5

3.5

2.5

1.5

0.5

Câu 1

Câu 2

Câu 3

Câu 4

GV 1

GV 2

GV 3

GV 4

GV 5

GV 6

GV 7

GV 8

GV 9

GV 10

PHẦN A

Hình 2.11. Đồ thị thể hiện mức độ về thực trạng dạy học các kiến thức “NĐLH” ở trường THPT

PHẦN B: Tìm hiểu về việc dạy học nhằm bồi dưỡng NL GQVĐ của HS

- Đa phần GV đều đã được tìm hiểu về NL GQVĐ của HS thông qua các lớp

bồi dưỡng (6 GV) và qua quá trình NC chương trình tổng thể 2018 (4 GV).

- Phương pháp GV sử dụng nhằm bồi dưỡng NL GQVĐ cho HS là dạy học theo chủ đề (7 GV), nguyên nhân là do Sở GD-DDT tỉnh Bình Định yêu cầu GV các trường THPT trong toàn tỉnh biên soạn kế hoạch bài dạy theo chủ đề (áp dụng từ năm

2019). Ngoài ra, một số GV cũng thường tổ chức ngoại khóa VL (3 GV) vì GV và

HS cùng làm đề tài NC khoa học, hay làm sáng kiến kinh nghiệm trong quá trình dạy

và học.

- Đa phần GV chưa có kinh nghiệm trong việc đánh giá NL nói chung và NL GQVĐ nói riêng của người học. Sau khi kết thúc chủ đề bài dạy, hay chương môn

học, GV chỉ đánh giá qua bài kiểm tra nhằm nhận biết mức độ hiểu và vận dụng kiến

thức của HS về chủ đề hay chương môn học đó.

- Những khó khăn GV đưa ra trong quá trình dạy học nhằm bồi dưỡng NL GQVĐ của HS là: Chưa có kinh nghiệm trong việc tổ chức dạy học bồi dưỡng NL

HS; Không đủ thời gian để thực hiện việc dạy học nhằm bồi dưỡng NL người học;

Thiếu trang TB, cơ sở vật chất khi thực hiện; Và việc dạy học nhằm bồi dưỡng NL

không thiết thực vì không cung cấp đủ kiến thức để HS thi cử.

Câu 5

Câu 6

Câu 7

Câu 8

GV 1

GV 2

GV 3

GV 4

GV 5

GV 6

GV 7

GV 8

GV 9

GV 10

PHẦN B

Hình 2.12. Đồ thị thể hiện mức độ về việc sử dụng các PPDH nhằm bồi dưỡng NL GQVĐ của HS

PHẦN C: Tìm hiểu về mức độ đạt được các chỉ số hành vi trong khung NL GQVĐ của HS - Đa phần mức độ đạt được ở các chỉ số hành vi về NL GQVĐ của HS theo GV là thấp. Mức 2 đạt được ở các hành vi: Thu thập thông tin liên quan đến VĐ (7

GV); Xác định các kiến thức liên quan cần sử dụng để GQVĐ (5 GV); Đề xuất giải

pháp GQVĐ (7 GV); Lựa chọn giải pháp (6 GV); Thực hiện giải pháp từ kế hoạch xây dựng (5 GV); Trình bày kết quả GQVĐ và rút ra kiến thức thu nhận được (7 GV). - Đặc biệt HS đạt được mức độ 3 ở hành vi: Trình bày kết quả GQVĐ và rút ra

kiến thức thu nhận được (1 GV).

PHẦN C

3 2 2 2 2 2

2 2 2 2 2 2 2

2 2 2 2 2

2 2 2 2 2 2 2

2 2 2 2 2 2

2 2

2 2 2 2 2

2 2

2 2 2

2 2 2 2 2 2 2

1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1

1 1 1 1 1

1 1 1

1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1

1 1

Câu 10Câu 11Câu 12Câu 13Câu 14Câu 15Câu 16Câu 17Câu 18Câu 19Câu 20Câu 21Câu 22

GV 1

GV 2

GV 3

GV 4

GV 5

GV 6

GV 7

GV 8

GV 9

GV 10

Hình 2.13. Đồ thị thể hiện mức độ đạt được các chỉ số hành vi

✓ Đối với HS trong khung NL GQVĐ của HS

Hình 2.14. HS các trường và giới tính các em trong quá trình khảo sát

HS tham gia khảo sát được lựa chọn từ các trường trên địa bàn tỉnh Bình Định.

Trong 153 em có 90 nữ (chiếm 58,8%), 63 nam (chiếm 63%).

Nội dung khảo sát HS được chia thành 02 phần kết quả cụ thể như sau:

PHẦN A: Tìm hiểu về mức độ đạt được các chỉ số hành vi trong khung NL

GQVĐ của HS

Hình 2.15. Đo hệ số Cronbach’s Alpha nhằm xác định giá trị thang đo - Bộ câu hỏi về mức độ đạt được các chỉ số hành vi trong khung NL GQVĐ của HS có hệ số Cronbach’s Alpha là 0.844 (nằm trong khoảng từ 0,8 đến 1 là bảng thang

đo lường rất tốt). Toàn bộ các giá trị của biến Cronbach's Alpha if Item Deleted đều

nhỏ hơn hệ số Cronbach’s Alpha, và hầu như toàn bộ giá trị các biến Corrected Item

– Total Correlation lớn hơn 0.3 chỉ trừ biến Câu 17 (0.283 < 0.3). Do đó, đây là một thang đo về mức độ đạt được các chỉ số hành vi trong khung NL GQVĐ của HS rất tốt

và có độ tin cậy cao.

- Vì số biến NC lớn (153 biến) nên chúng tôi sử dụng thống kê mô tả (Descriptive

Statistics) trên phần mềm SPSS để phân tích dữ liệu, kết quả cụ thể:

Hình 2.16. Kết quả thống kê mô tả sử dụng để phân tích dữ liệu Trong thang đo HS có 4 mức độ, do đó có thể làm tròn kết quả Mean như sau: + 1.00 – 1.49 (làm tròn thành 1): Chưa bao giờ + 1.50 – 2.49 (làm tròn thành 2): Rất ít khi

+ 2.50 – 3.49 (làm tròn thành 3): Thỉnh thoảng

+ 3.50 – 4 (làm tròn thành 4): Thường xuyên

Dựa trên bảng số liệu trên nhận thấy, đa phần các các câu hỏi các em đều đồng ý với quan điểm thỉnh thoảng, tức là có tham gia như không thường xuyên; Ngoại trừ các

biến 7, 9, 11, 17 (7: dự đoán giải pháp; 9: lựa chọn giải pháp tối ưu; 11: đưa ra các tiêu

chí đánh giá sản phẩm; 17: trình bày sản phẩm) là các em rất ít khi thực hiện.

- Ngoài ra, trong quá trình khảo sát, chúng tôi còn quan tâm đến giới tính của người

học xem có ảnh hưởng đến các chỉ số hành vi trong NL GQVĐ, kết quả cụ thể:

Hình 2.17. Kết quả thống kê mô tả sử dụng để phân tích dữ liệu về sự ảnh hưởng của giới tính đến NL GQVĐ

Dựa trên kết quả Mean, Std. Devitation và Std. Error Mean trong thống kê mô tả

Descriptive Statistics, chúng tôi thấy rằng không có sự khác biệt rõ ràng về giới tính

trong các biến đưa ra khảo sát, điều đó khẳng định NL GQVĐ của từng cá nhân không

ảnh hưởng đến giới tính của cá nhân đó.

- Trong quá trình khảo sát, chúng tôi còn đặt ra VĐ liệu HS các trường khác nhau thì có sự khác biệt về mức độ phát triển các chỉ số hành vi trong khung NL GQVĐ. Do đó chúng tôi tiến hành phân tích kiểm định giả thuyết về giá trị trung bình

của 2 tổng thể độc lập (Independent Samples T-test).

Hình 2.18. Sử dụng Independent Samples T-test so sánh về mức độ các chỉ số

hành vi NL GQVĐ của HS ở các trường

Trên là ví dụ về bản số liệu so sánh về các mức độ chỉ số hành vi NL GQVĐ của

HS ở trường THPT Hùng Vương và THPT Tây Sơn. Các trường khác, chúng tôi cũng

so sánh tương tự như vậy và kết quả là: Sig của Levene’s Test for Equality of Variances ở biến 1, 3, 5 lớn hơn 0.05 (phương sai của 2 tổng thể không khác nhau) nên sẽ sử dụng

kết quả kiểm định t ở dòng Equal variances assumed; Còn các biến 2, 4 nhỏ hơn 0.05

(phương sai của 2 tổng thể khác nhau), nên sử dụng kết quả kiểm định t ở dòng Equal

variances not assumed. Kết quả kiểm định t đều có Sig > 0.05 (không có sự khác biệt có ý nghĩa về trung bình của 2 tổng thể), tức là HS ở các trường khác nhau thì mức độ phát triển các chỉ số hành vi NL GQVĐ không có sự khác biệt là mấy.

PHẦN B: Tìm hiểu về mức độ tham gia các hoạt động dạy học tích cực ở HS - Đa số HS đều được tiếp cận các PPDH, hình thức tổ chức dạy học tích cực, trong đó các hình thức dạy học theo chủ đề, dạy học GQVĐ các em được tiếp cận thường xuyên nhất (hình 2.19).

- Các em cũng rất thường xuyên tham gia hoạt động nhóm để thực hiện các nhiệm

vụ học tập do GV đề xuất (hình 2.20).

Hình 2.19. Mức độ tham gia các hình thức tổ chức dạy học tích cực của HS

Hình 2.20. Mức độ tham gia hoạt động nhóm của HS

Hình 2.21. Mức độ tham gia TK bài thuyết trình của HS

Hình 2.22. Mức độ tham gia chế tạo thiết bị TN của HS

Hình 2.23. Các hoạt động tìm kiếm thông tin của HS

Hình 2.24. Nguyện vọng của HS khi học môn VL

- Việc các em tham gia thiết kế một bài thuyết trình về nhiệm vụ học tập cũng hạn chế (hình 2.21), bởi đa phần GV sẽ giúp HS hình thành kiến thức ngay trên lớp học, và

nội dung kiến thức sẽ do GV cung cấp.

- Việc các em tham gia thiết kế, chế tạo TBTN với mức độ chưa bao giờ ở tỉ lệ rất cao (44,4%) hình 2.22. Các em có tham gia chế tạo TBTN thì cũng là nhóm vài HS khi tham gia NC khoa học cùng với GV.

- Hoạt động tìm kiếm các nguồn thông tin liên quan đến nội dung kiến thức, nhiệm vụ cần thực hiện chủ yếu là đọc sách giáo khoa, và truy cập mạng internet. HS rất hạn

chế khi giao tiếp và trao đổi thông tin với thầy/cô (hình 2.23).

- Khi được khảo sát về nguyện vọng khi học môn VL, đa phần các em rất mong muốn được xem và làm các TN VL trong giờ học, và được vận dụng các kiến thức đã học vào trong thực tiễn (hình 2.24).

2.6. Đề suất một số biện pháp nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của

học sinh trong dạy học dự án về ứng dụng kĩ thuật của vật lí

Nhằm bồi dưỡng NL GQVĐ của HS trong dạy học ƯDKT của VL, chúng tôi

đưa ra một số biện pháp như sau:

Biện pháp 1: Tổ chức cho HS tham gia vào tất cả các giai đoạn của tiến trình

DA về ƯDKT của VL theo tiến trình GQVĐ. Đặc biệt chú trọng vào những hoạt động

có thể bồi dưỡng những hành vi mà HS ít hoặc chưa bao giờ biểu hiện.

Cơ sở khoa học đề xuất biện pháp: Để có thể bồi dưỡng được NL GQVĐ thì

người học phải tham gia xuyên suốt vào các hoạt động GQVĐ: từ phát hiện VĐ, đề

xuất giả thuyết, lập kế hoạch, thực hiện kế hoạch đến xem xét lại toàn bộ quá trình

GQVĐ và phát hiện VĐ mới [81]. Trong DHDA về ƯDKT của VL, thì các DA được

xây dựng từ các VĐ thực tiễn, những ƯDKT của VL trong thực tiễn, người học sẽ

vận dụng những kiến thức, kĩ năng, thái độ, giá trị sẵn có để hành động GQVĐ, các

hành động này chính là các giai đoạn của hoạt động GQVĐ và sản phẩm của DA chính là kết quả của hành động đó. Ngoài ra, những hành vi về đề xuất bản phác thảo mô hình, chế tạo vận hành mô hình và thực hiện các TN là những hành vi mà HS ít

có cơ hội được bồi dưỡng ở các hoạt động dạy học hình thành kiến thức trên lớp, chỉ có tham gia các hoạt động của DA về ƯDKT của VL thì các hành vi này mới có cơ hội được biểu hiện, bồi dưỡng và phát triển.

Biện pháp 2: Sự hướng dẫn của GV trong các nhiệm vụ của DA theo định hướng

khái quát chương trình hóa, trong đó có sử dụng các kĩ thuật dạy học tích cực.

Cơ sở khoa học đề xuất biện pháp: Để có được NL nói chung và NL GQVĐ nói riêng thì HS phải tham gia thực hiện các nhiệm vụ học tập một cách chủ động, tích

cực [81]. Sự hướng dẫn của GV phải phù hợp với trình độ nhận thức của HS và phải

nằm trong vùng phát triển gần của HS [65]. Do đó, sự hướng dẫn các nhiệm vụ cần

giải quyết theo định hướng khái quát chương trình hóa nghĩa là hướng dẫn cho HS tự tìm tòi cách giải quyết theo đường lối khái quát của việc GQVĐ, nếu HS không đáp

ứng được thì GV sẽ gợi ý thêm cho HS để thu hẹp phạm vi phải tìm tòi giải quyết sao

cho vừa sức với HS, và quá trình đó diễn ra nhiều lần cho đến khi HS giải quyết được

VĐ [82]. GV phải hướng dẫn khi cần thiết, đúng lúc và đúng mức độ như vậy mới tạo

điều kiện để NL GQVĐ của HS được bồi dưỡng. Ngoài ra, việc lựa chọn và sử dụng các kĩ thuật dạy học tích cực ở các hoạt động GQVĐ trong DA sẽ giúp HS được bồi dưỡng các hành vi của NL GQVĐ [19]. Cụ thể: Ở hoạt động “Xác định chủ đề DA”,

việc sử dụng kĩ thuật xây dựng câu hỏi (QFT) có thể giúp HS phát hiện, lựa chọn được

VĐ NC và phát biểu VĐ NC dưới dạng câu hỏi; Ở hoạt động “Tìm kiếm thông tin”,

việc sử dụng kĩ thuật sơ đồ tư duy (mind map) giúp HS trình bày được thông tin đã NC

một cách khoa học, logic và có tính hệ thống; Ở hoạt động “Phác thảo mô hình VC –

CN của TBKT”, việc sử dụng kĩ thuật động não (brainstorming) giúp HS có thể vận

dụng những kiến thức đã biết, đã tìm hiểu để đề xuất được ý tưởng các giải pháp về

bản thiết kế.

Biện pháp 3: Khai thác các VĐ nảy sinh trong quá trình thực hiện nhiệm vụ DA.

Cơ sở khoa học đề xuất biện pháp: Trong quá trình thực hiện các nhiệm vụ

của DA, việc gặp phải các VĐ nảy sinh là khó tránh khỏi. Các VĐ này có thể xuất

phát từ các hoạt động khác nhau như [83]: VĐ khi tìm kiếm thông tin, tài liệu NC;

VĐ khi thực hiện xây dựng bản phác thảo; VĐ khi chế tạo mô hình thiết bị …; Ngoài

ra còn những VĐ khác như thời gian, không gian thực hiện … Tuy nhiên, ở đây chúng

tôi muốn đề cập đến các VĐ gặp phải trong quá trình thực hiện nhiệm vụ, đặc biệt là những VĐ về kĩ thuật trong thiết kế, chế tạo mô hình TBKT. Việc khai thác các VĐ nảy sinh một lần nữa giúp người học trải qua các giai đoạn GQVĐ: (1) Xác định VĐ

cần giải quyết; (2) Tìm kiếm nguyên nhân của VĐ; (3) Điều chỉnh giải pháp đã có (hoặc đề xuất giải pháp mới); (4) Thực hiện giải pháp đã điều chỉnh; (5) Đánh giá kết quả thực hiện GQVĐ nảy sinh. Việc lập lại các giai đoạn GQVĐ trong quá trình khai

thác các VĐ nảy sinh không những giúp HS có cơ hội được rèn luyện các hành vi của

các thành tố NL GQVĐ một cách thường xuyên mà còn giúp HS phát triển những kĩ

năng quan trọng như tư duy logic, sáng tạo, khả năng quản lí thời gian và hợp tác làm

việc nhóm [83]. Ngoài ra, khai thác các VĐ nảy sinh sẽ giúp HS có thể học hỏi từ những sai lầm và kinh nghiệm của mình cũng như của nhóm, hiểu rõ hơn những khó

khăn có thể xảy ra trong quá trình thực hiện nhiệm vụ DA để có thể chuẩn bị tốt hơn

các các DA và thử thách tương tự trong tương lai.

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2

Chương 2 của luận án đã làm rõ một số nội dung lí luận cần NC như sau:

- Dựa vào tiến trình NC DA nói chung và tiến trình NC ƯDKT của VL theo tiến

trình GQVĐ bắt đầu từ việc tìm hiểu bản thân TBKT, chúng tôi đã đề xuất tiến trình NC DA về ƯDKT của VL. Tiến trình NC diễn ra theo hai giai đoạn: Tìm hiểu TBKT và chế tạo, vận hành mô hình VC – CN. Tiến trình NC này đã bổ sung hợp lí một số

nội dung khi tìm hiểu TBKT (NC các CNg được sử dụng trong chế tạo TBKT và là

điểm xuất phát khi tìm hiểu TBKT, NC các yêu cầu khi sử dụng và bảo dưỡng thông

thường TBKT được sử dụng phổ biến trong đời sống) và khi NC chế tạo, vận hành

mô hình VC – CN của TBKT (khai thác các thí nghiệm định tính và định lượng được

tiến hành với mô hình để làm sâu hơn NTHĐ của TBKT). Tiến trình NC đã đề xuất

cũng làm rõ hơn, làm rành mạch hơn hai giai đoạn (đề xuất giải pháp và thực hiện

giải pháp để GQVĐ) của tiến trình NC ƯDKT của VL.

- Trên cơ sở tiến trình NC DA về ƯDKT của VL đã đề xuất, chúng tôi đã xây

dựng cấu trúc của NL GQVĐ khi NC DA về ƯDKT của VL gồm có 04 hợp phần, 25

chỉ số hành vi với ba mức độ được xây dựng dựa trên thang nhận thức Bloom và

thang tâm vận động của Dave.

- Ngoài ra, luận án còn NC khảo sát về tình hình dạy học ở trường phổ thông

với mục đích tìm hiểu thực trạng dạy học các kiến thức “NĐLH” trong chương trình

VL phổ thông, những thuận lợi và khó khăn trong việc dạy học nhằm bồi dưỡng NL GQVĐ của HS, để từ đó đề xuất một số biện pháp nhằm bồi dưỡng NL GQVĐ của HS trong dạy học ƯDKT các kiến thức “NĐLH”.

Câu hỏi đặt ra cần tiếp tục NC ở chương 3: Những ƯDKT thuộc kiến thức NĐLH nào cần được NC? Các CNg CT TBKT nào trong thực tế liên quan đến các kiến thức NĐLH cần NC? Các mô hình TBKT nào cần được thiết kế, chế tạo nhằm

định hướng những khó khăn của HS trong quá trình tham gia, thực hiện? và những

DA nào được xây dựng theo tiến trình NC DA về ƯDKT của VL nhằm bồi dưỡng

NL GQVĐ của HS?

CHƯƠNG 3

THIẾT KẾ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC HAI DỰ ÁN

VỀ ỨNG DỤNG KĨ THUẬT CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC

3.1. Nội dung các kiến thức về nhiệt động lực học trong chương trình vật lí phổ thông

Theo chương trình 2006, các kiến thức NĐLH thuộc chương trình VL 10 bao gồm các nội dung cơ bản về: Nội năng và hai cách làm biến đổi nội năng; Định luật

I NĐLH và sự vận dụng định luật vào các quá trình của khí lí tưởng, vào một số hiện

tượng nhiệt; Định luật II NĐLH (phát biểu và ý nghĩa). Yêu cầu cần đạt những nội

dung kiến thức này được cụ thể hóa bằng bảng 3.1 [3]:

Bảng 3.1. Yêu cầu cần đạt những nội dung kiến thức NĐLH trong chương trình VL phổ thông 2006. Nguồn [84]

Nội dung kiến thức Yêu cầu cần đạt

1. Nội năng và sự biến đổi nội năng - Nêu.được có lực tương tác giữa các

nguyên tử, phân tử.cấu tạo nên vật.

- Nêu.được nội năng gồm động năng của

các hạt (nguyên tử, phân tử) và thế năng

tương tác giữa chúng.

- Nêu.được ví dụ về hai cách làm thay đổi

nội năng.

2. Các định luật của NĐLH

- Phát biểu được định luật I NĐLH. - Viết được hệ thức định luật I NĐLH

ΔU = A + Q. Nêu được tên, đơn vị và quy

ước về dấu của các đại lượng trong hệ thức

này.

- Phát biểu được định luật II NĐLH.

Theo chương trình VL 2018, các kiến thức NĐLH thuộc chương trình VL lớp 12 và nằm trong hệ thống kiến thức thuộc chủ đề “VL nhiệt”. Nội dung kiến thức

NĐLH được đề cập trong chương trình là: Nội năng; định luật I của NĐLH (vận dụng định luật I trong một số trường hợp). Các kiến thức NĐLH, trong đó có nội dung định luật I NĐLH được vận dụng trong một số trường hợp đơn giản. Yêu cầu cần đạt

những nội dung kiến thức này được cụ thể hóa bằng bảng 3.2 [4]:

Bảng 3.2. Yêu cầu cần đạt về nội dung kiến thức NĐLH trong chương trình VL 2018

Nội dung kiến thức Yêu cầu cần đạt

Nội năng, định luật I của - Thực hiện TN, nêu được: mối liên hệ nội năng của

NĐLH

vật với năng lượng của các phân tử tạo nên vật, định luật I của NĐLH.

- Vận dụng được định luật I của NĐLH trong một số

trường hợp đơn giản.

Các chương trình VL đều cho thấy các yêu cầu cần đạt chỉ ở mức thấp (nêu

được, phát biểu được, viết được, vận dụng được trong một số trường hợp đơn giản).

Cả hai chương trình đều không đòi hỏi HS NC các ƯDKT của NĐLH. Điều này

không những làm giảm tính thực tiễn của các kiến thức đã học, mà còn bỏ lỡ các cơ

hội bồi dưỡng NL GQVĐ thực tiễn của HS.

3.2. Thiết kế tiến trình dạy học dự án “Tủ lạnh gia đình”

3.2.1. Sự cần thiết của việc tổ chức cho học sinh nghiên cứu dự án “Tủ lạnh

gia đình”

Nhu cầu làm mát không khí và mong muốn tạo ra một TB có thể bảo quản được

thực phẩm lâu hơn, tươi hơn đã có từ thời cổ đại. Từ những máy làm mát sơ khai tiếp

theo đó là sự cải tiến, phát triển của các máy lạnh đã làm chúng có thể hiện diện khắp

mọi mặt trong đời sống, sản xuất của con người. Vì vậy, chỉ tiếp cận dưới góc độ VL

như trong chương trình phổ thông khi nói về máy lạnh có lẽ vẫn chưa cung cấp đủ kiến

thức và kĩ năng cho các em HS.

Tủ lạnh là TBKT có mặt ở hầu hết các gia đình. Việc tìm hiểu cấu tạo và hoạt động của tủ lạnh làm tăng hứng thú học tập của HS và nâng cao tính thực tiễn của các kiến thức mà HS đã được học. Thông qua các hoạt động tìm hiểu tủ lạnh (CNgCT, cấu tạo và hoạt động của tủ lạnh), các yêu cầu đối với việc sử dụng và bảo dưỡng thông thường tủ lạnh, xác định và vận dụng các kiến thức đã học để giải thích NTHĐ của tủ lạnh, các thành tố NLGQVĐ của HS sẽ được bồi dưỡng. Việc thiết kế, chế tạo, vận hành mô hình VC – CN của tủ lạnh và thực hiện TN với mô hình góp phần bồi dưỡng NL thực nghiệm của HS – một bộ phận không thể thiếu được của NL giải quyết các VĐ thực tiễn.

3.2.2. Mục tiêu dạy học dự án “Tủ lạnh gia đình” Quá trình NC DA của HS nhằm bồi dưỡng các thành tố của NL GQVĐ, cụ thể là:

- Phát biểu được các VĐ cần giải quyết tương ứng với nhiệm vụ cần tìm hiểu

về tủ lạnh.

- Tìm kiếm, chế biến các thông tin cần thiết thu được từ các nguồn khác nhau,

trong đó có việc tìm hiểu bản thân tủ lạnh để trả lời các câu hỏi đã được đặt ra.

- Xác định và vận dụng được các kiến thức đã biết để giải thích được NTHĐ

của tủ lạnh và các yêu cầu đối với việc sử dụng và bảo dưỡng thông thường tủ lạnh.

- Thiết kế được mô hình VC – CN của tủ lạnh gia đình.

- Chế tạo được mô hình theo bản thiết kế đã lựa chọn. - Phát hiện được những VĐ về mặt kĩ thuật trong quá trình chế tạo, vận hành mô hình và có những chỉnh sửa, thay đổi các bộ phận của mô hình phù hợp nhằm giải

quyết những VĐ đó.

- Bản báo cáo đáp ứng được các yêu cầu về mặt nội dung và về mặt hình thức

trình bày.

- Mô hình VC – CN đã chế tạo đáp ứng các yêu cầu về tính khoa học kĩ thuật,

tính sư phạm, tính thẩm mĩ, tính kinh tế và an toàn trong sử dụng.

3.2.3. Tiến trình nghiên cứu dự án “Tủ lạnh gia đình”

1. Xác định chủ đề của DA “Tủ lạnh”

1.1. Lựa chọn “Tủ lạnh” làm chủ đề

được NC trong DA

Tủ lạnh là TB có mặt ở hầu hết mọi gia

đình nên được chọn làm đối tượng được

nghiên cứu trong DA.

Tủ lạnh dùng nguồn DC 12V

1.2. Xác định chức năng (nhiệm vụ) của Tủ lạnh Tủ lạnh là thiết bị được dùng để bảo quản thực phẩm lâu hỏng trong thời gian dài.

Tủ lạnh dùng nguồn AC 220V

2. Xác định và thực hiện nhiệm vụ 1 (các vấn đề 1,2,3,4 cần giải quyết) 2.1. Xác định nhiệm vụ 1 cần thực hiện (các VĐ 1,2,3,4 cần giải quyết) trong DA

Tìm hiểu xem Tủ lạnh được chế tạo dựa trên CNg nào, có cấu tạo, hoạt động như

thế nào ứng với từng CNg mà lại được dùng làm TB để bảo quản thực phẩm. Xác định và vận dụng các kiến thức đã biết để giải thích NTHĐ của Tủ lạnh. Tương

ứng với nhiệm vụ 1, các VĐ cần được giải quyết:

- VĐ 1: Những CNg nào được sử dụng để chế tạo Tủ lạnh? Ưu điểm, nhược điểm,

khả năng sử dụng từng CNg trong việc chế tạo Tủ lạnh? Lựa chọn CNg để đi sâu

NC trong DA. - VĐ 2: Ứng với từng CNg đã được lựa chọn NC, Tủ lạnh có cấu tạo và hoạt động

như thế nào mà lại bảo quản được thực phẩm lâu hỏng trong thời gian dài? - VĐ 3: Cần vận dụng những kiến thức đã biết nào và vận dụng chúng như thế

nào để giải thích NTHĐ của Tủ lạnh?

- VĐ 4: Đối với Tủ lạnh được sử dụng phổ biến trong đời sống, việc sử dụng và

bảo dưỡng thông thường cần tuân theo những yêu cầu nào? Vì sao?

2.2. Lập kế hoạch thực hiện nhiệm vụ 1 của DA

2.2.1. Đề xuất các cách thực hiện nhiệm vụ 1 của DA (các giải pháp để giải quyết

các VĐ 1,2,3,4)

- Để giải quyết các VĐ 1,2,4, tìm kiếm, thu thập các thông tin về Tủ lạnh thông qua NC các tài liệu đề cập Tủ lạnh trên internet, kết hợp tìm hiểu trực tiếp Tủ lạnh

cùng với NC catalog về Tủ lạnh.

- Để giải quyết VĐ 3, phân tích các thông tin đã thu được về cấu tạo và hoạt động

của Tủ lạnh, nhằm xác định và vận dụng các kiến thức đã biết giúp giải thích được

NTHĐ của Tủ lạnh.

2.2.2. Lập kế hoạch chi tiết thực hiện nhiệm vụ 1 của DA theo các giải pháp đã đề xuất để giải quyết các VĐ - Tìm kiếm các địa chỉ phù hợp trên internet để thu thập các thông tin về CNgCT Tủ lạnh (để từ đó lựa chọn CNg được đi sâu NC); về

cấu tạo, hoạt động của Tủ lạnh được chế tạo Tài liệu đề cập Tủ lạnh

trên internet

theo CNg đã được lựa chọn NC; về các yêu cầu khi sử dụng và bảo dưỡng thông thường Tủ lạnh theo CNg được lựa chọn NC.

- Tiếp theo, tìm hiểu trực tiếp Tủ lạnh (các bộ phận, cách liên kết các bộ phận trong

Tủ lạnh) kết hợp NC catalog Tủ lạnh để thu thập thông tin về cấu tạo, hoạt động,

các yêu cầu khi sử dụng và bảo dưỡng thông thường Tủ lạnh.

- Sau đó, thảo luận, phân tích các thông tin đã thu được từ các nguồn khác nhau để xây dựng báo cáo về các CNg được sử dụng trong chế tạo Tủ lạnh, cấu tạo và hoạt động

của Tủ lạnh ứng với từng CNg đã được lựa chọn NC, có các sơ đồ, hình ảnh kèm theo.

2.2.3. Thực hiện các cách đã đề xuất để thực hiện nhiệm vụ 1 (các giải pháp đã đề

xuất để giải quyết các VĐ 1,2,3,4) - Để thu thập các thông tin, NC các tài liệu đề cập Tủ lạnh ở các địa chỉ sau trên internet:

Các phương pháp làm lạnh nhân tạo trong thực tế bạn nên biết (bienbacgroup.com)

Tìm Hiểu Về Cấu Tạo Và Nguyên Lý Hoạt động Của Tủ Lạnh (phongvu.vn)

Công nghệ làm lạnh bằng Chip và làm lạnh bằng Block có ưu nhược điểm gì?

Trung tâm Karofi Miền Nam (karofimiennam.com)

Ngoài ra còn nhiều trang web khác với các từ khóa tìm kiếm: Tủ lạnh gia đình,

CNg làm lạnh, CNgCT tủ lạnh, CNg làm lạnh bằng block, CNg làm lạnh bằng chip,

Các CNg làm lạnh,… Sau đó, tìm hiểu trực tiếp Tủ lạnh (các bộ phận, cách liên kết các bộ phận) kết hợp với NC catalog.

- Phân tích các thông tin đã thu được cho thấy Tủ lạnh được chế tạo dựa trên 2

CNg: CNg làm lạnh bằng phương pháp hóa hơi tác nhân và CNg làm lạnh bằng

hiệu ứng nhiệt điện (chip vi mạch điện tử peltier)

CNg làm lạnh bằng phương pháp CNg làm lạnh bằng hiệu ứng nhiệt điện

hóa hơi tác nhân (chip vi mạch điện tử peltier)

Ưu điểm: làm lạnh an toàn, công suất làm lạnh lớn, độ bền cao. Nhược điểm: gây ra tiếng ồn (ở máy nén) khi hoạt động, giá thành cao. Ưu điểm: làm lạnh an toàn, không có sự dịch chuyển tác nhân, không có tiếng ồn, và giá thành rẻ. Nhược điểm: công suất làm lạnh thấp, độ

Khả năng sử dụng: đa số các Tủ lạnh sử dụng trong sản xuất và đời sống đều được chế tạo dựa trên CNg này.

bền không cao. Khả năng sử dụng: trong các tủ lạnh mini trên xe, hoặc ở các bộ phận tản nhiệt trên máy vi tính, hoặc trong TB nước nóng lạnh công suất thấp.

Từ việc NC 2 CNg được sử dụng để chế tạo tủ lạnh, chỉ lựa chọn NC CNg làm lạnh

bằng phương pháp hóa hơi tác nhân, chưa NC CNg làm lạnh bằng hiệu ứng nhiệt điện

trong DA này, vì việc NC CNg làm lạnh bằng hiệu ứng nhiệt điện đòi hỏi những kiến

thức về vật liệu bán dẫn mà HS chỉ được học trong chương trình VL lớp 11 (2006). - Cấu tạo của Tủ lạnh theo CNg làm lạnh bằng phương pháp hóa hơi tác nhân

Các bộ phận chính

+ Dàn nóng (hay còn gọi là dàn ngưng tụ) được

chế tạo từ các ống đồng có gắn các lá nhôm tản

nhiệt có chức năng trao đổi nhiệt giữa môi chất làm lạnh và môi trường làm mát bên ngoài.

Dàn nóng tủ lạnh

+ Dàn lạnh (hay còn gọi là dàn hóa hơi) được

chế tạo bằng các ống đồng có gắn các lá nhôm

tản nhiệt có chức năng trao đổi nhiệt lượng giữa

môi chất làm lạnh và môi trường cần làm lạnh

bên ngoài.

Dàn lạnh tủ lạnh

+ Máy nén (hay còn gọi là block) bên trong máy

là một động cơ điện, và hệ thống trục khuỷu thanh

quay nhằm giúp biến chuyển động quay của động

cơ thành chuyển động tịnh tiến qua lại của piston,

có van đóng và van mở. Máy có chức năng hút

Máy nén tủ lạnh

môi chất ở dàn lạnh và nén môi chất vào dàn ngưng tụ với áp suất cao. + Môi chất làm lạnh (hay còn gọi là khí gas) có chức

Các loại khí gas làm lạnh năng tạo ra môi trường cần làm lạnh trong tủ lạnh. Nó được đặt bên trong hệ thống ống đồng ở dàn nóng, dàn lạnh và máy nén. Các loại khí gas làm lạnh thông thường: R-134a, R-22, R-600a,…

thông thường

+ Phin lọc (hay còn gọi là bộ lọc) có chức năng loại bỏ các tạp chất và bụi bẩn của môi chất khi môi chất

luân chuyển bên trong máy. Phin lọc nằm giữa dàn Phin lọc trong tủ lạnh nóng và van tiết lưu.

+ Van tiết lưu (ống mao): nằm giữa dàn nóng và

dàn lạnh giúp làm giảm áp suất của môi chất làm

môi chất chuyển từ thể lỏng sang hơi.

Van tiết lưu trong tủ lạnh

Các bộ phận này được liên kết với nhau: Máy nén và dàn nóng được liên kết với nhau

ở van nén của máy, dàn nóng được liên kết với dàn lạnh qua các phin lọc và van tiết lưu, dàn lạnh lại được liên kết với máy nén ở van hút, môi chất nằm bên trong hệ thống máy.

Các bộ phận phụ

- Bo mạch điều khiển: là hệ thống bo mạch có

chức năng kiểm soát và chi phối mọi hoạt động

của tủ lạnh

Bo mạch điều khiển

- Sensor nhiệt cảm ứng lạnh: được đặt ở dàn

lạnh, là thiết bị có chức năng cảm nhận nhiệt độ

tủ đã đủ lạnh theo cài đặt hay chưa, để từ đó

thông báo có bo mạch điều khiển biết thời điểm

cần làm lạnh và thời điểm không cần làm lạnh. Sensor nhiệt cảm ứng lạnh

- Timer xả đá: được đặt ở dàn lạnh, là thiết bị

có chức năng kiểm soát quá trình làm nóng, làm

lạnh, xả tuyết của tủ lạnh nhằm đảm bảo cho tủ lạnh luôn được giữ ở nhiệt độ phù hợp, hoạt

động ổn định và không làm dàn lạnh bị đóng tuyết. Timer xả đá tủ lạnh

- Motor quạt dàn lạnh: được đặt ở dàn lạnh có chức năng giúp trao đổi nhiệt lạnh ở phía trong tủ lạnh và thổi hơi lạnh ở ngăn đá xuống ngăn

làm mát.

Motor quạt dàn lạnh

- Sự vận hành của tủ lạnh: + Khi cung cấp điện cho Tủ lạnh hoạt động, thì ở trong máy nén, khi động cơ (1) hoạt động sẽ làm cho máy bơm

(4) hút hơi của môi chất vừa bay hơi ở dàn bay hơi (2) và

nén hơi này lại.

+ Hơi bị nén có áp suất cao và nhiệt độ cao được đẩy vào

dàn ngưng tụ (3). Ở đây, hơi được làm mát nhờ các dòng

khí đối lưu đi qua dàn. Dòng không khí đối lưu này chính

là nguồn nóng nhận nhiệt lượng tỏa ra từ hơi của môi chất.

+ Hơi nén sau khi đi qua dàn ngưng tụ sẽ giảm nhiệt độ và ngưng tụ lại

(hóa lỏng) và được đẩy trở lại vào dàn bay hơi (2).

+ Ở dàn bay hơi (2), môi chất sẽ hấp thụ nhiệt độ của môi trường cần làm lạnh, do đó

môi chất sẽ bắt đầu hóa hơi và quay trở lại máy nén tạo thành một chu trình khép kín.

- Vận dụng các kiến thức đã học giải thích NTHĐ của tủ lạnh theo CNgCT bằng

phương pháp hóa hơi tác nhân

+ Theo quy luật tự nhiên, nhiệt được truyền từ nơi có nhiệt độ cao sang nơi có nhiệt độ thấp.

+ Muốn nhiệt truyền theo hướng ngược lại thì cần phải có tác động bên ngoài sao

cho tác nhân bị làm giãn để có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ nguồn lạnh và bị nén để

Tác nhân bên trong tủ lạnh

là khí (gas)

có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ nguồn nóng.

Dựa vào cấu tạo, hoạt động của tủ lạnh và quan sát tủ lạnh vận hành, phát hiện

khi máy nén hoạt động thì máy có thể lấy nhiệt ở dàn lạnh và nhả nhiệt cho nguồn

nóng nhờ vào môi chất. Môi chất trong máy có thể nhận nhiệt và nhả nhiệt dựa vào

việc hút và nén của máy nén. Để làm được điều đó thì môi chất phải có sự chuyển thể: từ khí sang lỏng (nhả nhiệt) và từ lỏng hóa khí (nhận nhiệt). Phát hiện kiến

thức liên quan để giải thích: kiến thức về sự chuyển thể của chất khí, kiến thức về

định luật I NĐLH. Cụ thể:

+ Sự ngưng tụ: chuyển thể từ khí sang lỏng (quá trình này chất sẽ tỏa nhiệt lượng ra bên ngoài môi trường)

+ Sự hóa hơi: chuyển thể từ lỏng sang hơi (quá trình này chất sẽ nhận nhiệt lượng

từ bên ngoài môi trường).

+ Giải thích NTHĐ của tủ lạnh theo định luật I NĐLH Tủ lạnh có chức năng đưa nhiệt lượng Q2 từ vật lạnh đến vật nóng hơn nhưng lại kéo theo một

sự thay đổi trong môi trường đó là: tiêu thụ một

công A, công này chuyển thành nhiệt lượng và

truyền cho vật nóng hơn, do đó nhiệt lượng truyền cho vật nóng hơn là: Q1 = A+ Q2

Như vậy, tủ lạnh là một thiết bị dùng để lấy nhiệt từ một vật này truyền sang vật khác nóng hơn nhờ nhận công từ vật ngoài.

- Cách sử dụng, cách bảo quản thông thường, các yêu cầu khi sử dụng bảo dưỡng thông thường tủ lạnh ❖ Cách sử dụng Tủ lạnh + Tủ lạnh được đặt ở những nơi thông thoáng khí,

mặt sau tủ phải cách tường ít nhất 5cm (để đảm bảo

dàn nóng có thể tỏa nhiệt lượng ra bên ngoài môi

trường.

+ Thực hiện nối đất: cần gắn dây nối đất của Tủ lạnh

với thiết bị nối đất nhằm ngăn các nguy hiểm do rò

điện gây ra. + Để Tủ lạnh ở nhiệt độ thích hợp, nhiệt độ bên trong Tủ lạnh luôn giữ ở mức 40C đến 50C là Tủ lạnh hoạt động ổn định nhất, thực phẩm được bảo quản tốt nhất.

+ Không chất đầy thực phẩm vào Tủ lạnh vì như thế sẽ làm giảm hiệu suất làm

lạnh của tủ và hãy giữ khoảng cách giữa các thực phẩm để không làm gián đoạn

dòng khí lạnh bên trong Tủ lạnh.

+ Không để cửa Tủ lạnh mở quá lâu vì sẽ làm giảm hiệu suất hoạt động của máy

và làm hao phí năng lượng cũng như làm giảm tuổi thọ của Tủ lạnh. ❖ Cách bảo quản thông thường Tủ lạnh + Vệ sinh Tủ lạnh thường xuyên, đặc biệt là vệ sinh

các ron ở cửa tủ để cửa luôn được đóng khít. Việc

vệ sinh ít nhất một năm hai lần.

+ Giữ Tủ lạnh luôn khô ráo, đảm bảo không có nước

dư thừa trong tủ, vì điều này sẽ gây ra độ ẩm trong tủ và gây ra mùi khó chịu.

+ Nếu Tủ lạnh để lâu không dùng thì nên thường khởi động Tủ lạnh. Theo chuyên gia khuyến cáo cứ 3 tháng khởi động một lần, mỗi lần khoảng 3 tiếng. - Xây dựng báo cáo: bài báo cáo dưới dạng powerpoint về nội dung: CNg được sử dụng để chế tạo Tủ lạnh (CNg làm lạnh bằng phương pháp hóa hơi tác nhân và

CNg làm lạnh bằng hiệu ứng nhiệt điện); Cấu tạo hoạt động của tủ lạnh ứng với

CNg CT bằng phương pháp hóa hơi tác nhân; Giải thích NTHĐ của tủ lạnh; Các

yêu cầu khi sử dụng và bảo dưỡng thông thường tủ lạnh.

3. Xác định và thực hiện nhiệm vụ 2 (các vấn đề 5,6 cần giải quyết)

3.1. Xác định nhiệm vụ 2 cần thực hiện (các VĐ 5,6 cần giải quyết) trong DA

Chế tạo và vận hành mô hình VC – CN của tủ lạnh ứng với CNgCT bằng phương

pháp hóa hơi tác nhân đã lựa chọn NC để minh họa NTCT và NTHĐ của tủ lạnh. Tương ứng với nhiệm vụ này thì có 2 VĐ cần giải quyết:

- VĐ 5: Mô hình VC – CN của tủ lạnh cần có cấu tạo như thế nào (gồm các bộ phận

nào, các bộ phận này liên kết với nhau như thế nào) và được vận hành như thế nào

để minh họa được NTCT và NTHĐ của tủ lạnh? - VĐ 6: Cần thực hiện những TN nào với mô hình VC – CN của tủ lạnh để minh họa

NTHĐ của tủ lạnh (mục đích của từng TN, các dụng cụ cần dùng thêm, các bước

tiến hành TN, cách thu thập và xử lí các dữ liệu định tính và định lượng thu được trong TN để rút ra kết luận)?

3.2. Lập kế hoạch thực hiện nhiệm vụ 2 của DA

3.2.1. Đề xuất cách thực hiện nhiệm vụ 2 của DA (giải pháp để giải quyết các VĐ 5,6) - Thiết kế (phác thảo các bản vẽ và lựa chọn bản vẽ có tính khả thi) mô hình VC

– CN của tủ lạnh: các bộ phận tượng trưng cho các bộ phận chính của tủ lạnh

(chất liệu, kích thước), cách liên kết các bộ phận chính.

Suy luận để đi tới bản thiết kế TB cần chế tạo

+ Thông tin thu được từ nghiên cứu các nội dung về tủ lạnh phát hiện tủ lạnh có dàn

ngưng tụ (khí gas bên trong máy sẽ bị nén bởi máy nén có áp suất cao và nhiệt độ

cao hơn môi trường), dàn bay hơi (khí gas bên trong máy sẽ bị giãn có áp suất thấp

và nhiệt độ thấp hơn môi trường). Máy nén thực hiện công giúp quá trình truyền

nhiệt của tác nhân ngược với quy luật tự nhiên sẽ diễn ra.

+ Cần có dụng cụ đo áp suất ở dàn ngưng tụ, dàn bay hơi và các kính quan sát sự

thay đổi pha của tác nhân (lúc tác nhân bị nén thì sẽ hóa lỏng, lúc tác nhân bị giãn sẽ hóa hơi).

Bản thiết kế TB cần chế tạo Bản thiết kế bao gồm các bộ phận chính:

+ Dàn nóng (dàn ngưng tụ): là đoạn ống đồng (loại ∅6), quấn ống đồng này trên một

trụ tròn có đường kính 15cm, và được quấn thành 10 vòng.

+ Dàn lạnh (dàn bay hơi): là đoạn ống đồng (loại ∅6), quấn ống đồng này trên một

trụ tròn có đường kính 15cm, và được quấn thành 10 vòng.

+ Máy nén (block) loại 85W (1/10 HP).

+ Trên dàn nóng và dàn lạnh bố trí các ống kính để dùng quan sát sự chuyển pha của

môi chất khi máy lạnh hoạt động. Ngoài ra, máy còn có hệ thống các van tiết lưu,

phin lọc để tăng hiệu suất cũng như làm giảm áp suất của tác nhân, giúp quá trình

chuyển pha của môi chất diễn ra. + Sự liên kết giữa các bộ phận: Ở ống đồng dàn lạnh, một đầu dàn được hàn kín vào

van hút của Block, một đầu được hàn kín vào ống kính quan sát. Ống kính này lại

liên kết với đồng hồ đo áp suất và ống mao nhờ các ống đồng và mối hàn nhiệt. Một

đầu ống mao còn lại được hàn kín vào phin lọc. Ống đồng dàn nóng có một đầu

được hàn kín vào van đẩy của Block, một đầu được hàn kín vào ống kính quan sát.

Ống kính này lại liên kết với đồng hồ đo áp suất, van tiết lưu và đầu còn lại của phin

lọc nhờ các mối hàn nhiệt. Tổng chiều dài của ống đồng được dùng để chế tạo máy

phải có chiều dài 5m nhằm giúp cho Block hoạt động được tốt hơn. Gắn điện để Block hoạt động, lúc này ở van cung cấp khí gas trên Block, ta nạp khí gas R134a vào để làm tác nhân giúp máy làm lạnh. Chú ý: chỉ nạp gas khi máy hoạt động. + Vận hành mô hình: Kết nối máy nén với nguồn điện 220V cho mô hình hoạt động, quan sát sự chuyển pha của môi chất bên trong mô hình ở dàn nóng và dàn lạnh (kính quan sát ở dàn nóng sẽ thấy sự chuyển pha của môi chất từ hơi sang lỏng, kính

quan sát ở dàn lạnh sẽ thấy sự chuyển pha của môi chất từ lỏng sang hơi), quan sát áp suất của tác nhân ở dàn nóng và dàn lạnh trên đồng hồ đo áp suất (ở dàn nóng tác nhân có áp suất cao, ở dàn lạnh tác nhân có áp suất thấp) và cảm nhận sự thay đổi nhiệt độ ở dàn nóng và dàn lạnh (dàn nóng có nhiệt độ cao hơn môi trường, dàn lạnh có nhiệt độ thấp hơn môi trường).

- Thiết kế các phương án TN cần được tiến hành với mô hình để minh họa NTHĐ

của Tủ lạnh

❖ Thí nghiệm: Kiểm nghiệm hệ quả rút ra từ định luật I NĐLH + Mục đích TN: Kiểm nghiệm hệ quả rút ra từ định luật I NĐLH

A = 𝑄1 − 𝑄2

Với A = P.∆𝑡 và 𝑄1 − 𝑄2 = (𝑚𝑛.𝑐𝑛+𝑚đ.𝑐đ) .(𝑇1 − 𝑇2)

Hệ quả kiểm tra: P.∆𝑡 ≈ (𝑚𝑛.𝑐𝑛+𝑚đ.𝑐đ) .(𝑇1 − 𝑇2) Trong đó: P là công suất máy nén; ∆𝑡 thời gian máy nén hoạt động; mn khối lượng

nước sử dụng trong TN; mđ khối lượng đồng dùng ở các dàn nóng (lạnh); cn, cđ lần lượt là nhiệt dung riêng của nước và đồng; T1, T2 nhiệt độ đo được ở dàn nóng và

dàn lạnh tương ứng thời gian ∆𝑡.

+ Dụng cụ TN dùng thêm: 2 nhiệt kế đo nhiệt độ, 2 bình nhựa (10L) đựng nước. + Các bước tiến hành TN:

Ban đầu dùng ca có vạch chia độ đong lấy 2 lít nước (2kg), đổ vào mỗi bình đựng nước.

Dùng 2 nhiệt kế cắm vào hai bình nước, chờ 5 phút, đọc kết quả hiện thị ta thu được nhiệt độ ban đầu của nước 𝑇0. Bật máy nén để máy nén hoạt động, khuấy đều nước trong mỗi bình, đọc và ghi vào

bảng số liệu số chỉ của mỗi nhiệt kế.

Thực hiện các thao tác trên để thu được các nhiệt độ của nước trong mỗi bình chứa

sau thời gian hoạt động của máy nén là 5, 10, ….30 phút. + Kết quả rút ra từ TN (dự kiến) P.∆𝑡 ≈ (𝑚𝑛.𝑐𝑐+𝑚đ.𝑐đ) .(𝑇1 − 𝑇2) 3.2.2. Lập kế hoạch chi tiết thực hiện nhiệm vụ 2 của DA theo các giải pháp đã đề

xuất để giải quyết các VĐ

- Thảo luận các bản phác thảo mô hình VC – CN của tủ lạnh đã thiết kế, lựa chọn

bản phác thảo có tính khả thi để sử dụng cho việc chế tạo mô hình. - Từ bản phác thảo đã lựa chọn, thảo luận bàn cách tìm kiếm, gia công các vật liệu để chế tạo các bộ phận và nối kết các bộ phận. 3.2.3. Thực hiện các cách đã đề xuất để thực hiện nhiệm vụ 2 (các giải pháp đã đề xuất để giải quyết các VĐ 5,6) Thực hiện chế tạo mô hình VC – CN Tủ lạnh theo các giai đoạn của CNgCT Tủ lạnh

bằng phương pháp hóa hơi tác nhân.

1. Máy nén (Block) 2 4

6

2. Dàn ngưng tụ

3. Dàn bay hơi 3

5 4. Ống mao dẫn 5. Phin lọc

6. Kính quan sát

7. Đồng hồ đo áp suất

Mô hình VC – CN của Tủ lạnh do nhóm HS chế tạo

Thí nghiệm: Kiểm nghiệm hệ quả rút ra từ nguyên lý I NĐLH Bảng số liệu kết quả TN

𝑨

A T1 (0C) T2 (0C) Q1 – Q2 t (phút)

𝐐𝟏 – 𝐐𝟐

5 10 15 20 25 30 Kết quả rút ra từ TN

P.∆𝑡 ≈ (𝑚𝑛.𝑐𝑐+𝑚đ.𝑐đ) .(𝑇1 − 𝑇2) → A ≈ 𝑄1 − 𝑄2 Xây dựng bản thuyết minh: bản thuyết minh về mô hình về TN được tiến hành với mô hình (mục đích TN, các bước tiến hành TN, kết quả TN)

4. Trưng bày các sản phẩm, báo cáo và đánh giá kết quả NCDA

- Trưng bày 2 sản phẩm DA: báo cáo DA và mô hình VC – CN của tủ lạnh có bản

thuyết minh kèm theo. - Báo cáo quá trình NC đi tới 2 sản phẩm DA, giới thiệu 2 sản phẩm DA. - Trao đổi, thảo luận, đánh giá quá trình thực hiện DA và đánh giá, so sánh 2 sản phẩm DA của các nhóm khác nhau, đề xuất các giải pháp tiếp tục cải tiến, hoàn thiện mô hình VC – CN của tủ lạnh.

Lí giải và cụ thể hóa tiến trình NC DA Tủ lạnh 1. Xác định chủ đề của DA

GV đề xuất chủ đề của DA về “Tủ lạnh” vì đây là TBKT có mặt ở hầu hết mọi

gia đình và gần gủi với HS.

2. Xác định và thực hiện nhiệm vụ 1 (các vấn đề 1,2,3,4 cần giải quyết) 2.1. Xác định nhiệm vụ 1 cần thực hiện (các VĐ 1,2,3,4 cần giải quyết) trong DA

Tình huống DA được xây dựng dựa trên nhu cầu có thật của con người là cần

một TBKT có chức năng làm lạnh để bảo quản thực phẩm, TBKT này được sử dụng

hằng ngày trong đời sống con người và được gọi là Tủ lạnh. Từ tình huống này, sẽ

xuất hiện một cách tự nhiên nhiệm vụ cần thực hiện: Tìm hiểu xem Tủ lạnh được chế tạo dựa trên CNg nào, có cấu tạo và hoạt động như thế nào mà đáp ứng được chức năng đó. Tương ứng với nhiệm vụ này là các VĐ cần giải quyết:

- VĐ 1: Những CNg nào được sử dụng để chế tạo Tủ lạnh? Ưu điểm, nhược

điểm, khả năng sử dụng từng CNg trong việc chế tạo Tủ lạnh? Lựa chọn CNg để đi

sâu NC trong DA.

- VĐ 2: Ứng với từng CNg đã được lựa chọn NC, Tủ lạnh có cấu tạo và hoạt động

như thế nào mà lại bảo quản được thực phẩm lâu hỏng trong thời gian dài?

- VĐ 3: Cần vận dụng những kiến thức đã biết nào và vận dụng chúng như thế

nào để giải thích NTHĐ của Tủ lạnh?

- VĐ 4: Đối với Tủ lạnh được sử dụng phổ biến trong đời sống, việc sử dụng và

bảo dưỡng thông thường cần tuân theo những yêu cầu nào? Vì sao?

Tủ lạnh là một TBKT được ứng dụng rộng rãi trong đời sống và gần gủi với HS

nên VĐ NC về việc sử dụng và bão dưỡng thông thường Tủ lạnh hết sức cần thiết và

có ý nghĩa thực tiễn.

2.2. Lập kế hoạch thực hiện nhiệm vụ 1 của DA

2.2.1. Đề xuất các cách thực hiện nhiệm vụ 1 của DA (các giải pháp để giải quyết các VĐ 1,2,3,4) Để giải quyết các VĐ 1,2,4, một cách thông thường HS sẽ đề xuất tìm kiếm, thu

thập các thông tin về Tủ lạnh thông qua NC các tài liệu đề cập Tủ lạnh trên internet với các từ khóa tìm kiếm liên quan đến các VĐ cần giải quyết. Vì tủ lạnh là một TB gần gủi đời sống nên HS cũng đề xuất tìm hiểu tìm hiểu trực tiếp Tủ lạnh bằng cách

tháo rời vỏ bên ngoài của Tủ, quan sát các bộ phận bên trong của Tủ kết hợp với NC

catalog về Tủ lạnh.

Để giải quyết VĐ 3, HS cần phân tích các thông tin về cấu tạo, hoạt động của Tủ lạnh nhằm xác định và vận dụng các kiến thức đã biết giúp giải thích được NTHĐ

của Tủ lạnh.

2.2.2. Lập kế hoạch chi tiết thực hiện nhiệm vụ 1 của DA theo các giải pháp đã đề

xuất để giải quyết các VĐ Sau khi đã xác định rõ các công việc cần thực hiện, quá trình lập kế hoạch để

thực hiện nhiệm vụ của DA sẽ được diễn ra. Kế hoạch lập của HS phải chi tiết, trong

đó có sự phân công nhiệm vụ từng thành viên trong nhóm về việc tìm hiểu các thông

tin trên đề cập về Tủ lạnh trên internet theo các từ khóa về VĐ cần giải quyết, kết hợp

NC trực tiếp Tủ lạnh và catalog về Tủ lạnh. Trong kế hoạch có dự kiến thời gian thảo luận, phân tích các thông tin đã thu được từ các nguồn khác nhau để xây dựng báo cáo về các CNg được sử dụng trong

chế tạo Tủ lạnh, cấu tạo và hoạt động của Tủ lạnh ứng với từng CNg đã được lựa

chọn NC, có các sơ đồ, hình ảnh kèm theo.

2.2.3. Thực hiện các cách đã đề xuất để thực hiện nhiệm vụ 1 (các giải pháp đã đề

xuất để giải quyết các VĐ 1,2,3,4)

Khi tìm hiểu các thông tin về các VĐ cần NC của Tủ lạnh, HS sẽ sử truy cập

nhiều địa chỉ trang mạng khác nhau, ví dụ như: Các phương pháp làm lạnh nhân tạo

trong thực tế bạn nên biết (bienbacgroup.com); Tìm Hiểu Về Cấu Tạo Và Nguyên Lý

Hoạt động Của Tủ Lạnh (phongvu.vn); Công nghệ làm lạnh bằng Chip và làm lạnh

bằng Block có ưu nhược điểm gì? - Trung tâm Karofi Miền Nam

(karofimiennam.com);… Ngoài ra còn nhiều trang mạng khác với các từ khóa tìm

kiếm: Tủ lạnh gia đình, CNg làm lạnh, CNg CT tủ lạnh, CNg làm lạnh bằng block,

CNg làm lạnh bằng chip, Các CNg làm lạnh,…

- Việc tìm kiếm thông tin trên mạng sẽ giúp HS xác định được có 2 CNg được

sử dụng để chế tạo Tủ lạnh hiện nay là: CNg làm lạnh bằng phương pháp hóa hơi tác nhân và CNg làm lạnh bằng hiệu ứng nhiệt điện (chip vi mạch điện tử peltier). + Đối với CNg làm lạnh bằng phương pháp hóa hơi tác nhân

* Đây là CNg làm lạnh được sử dụng phổ biến hiện nay. Nó hoạt động dựa trên nguyên lí hóa hơi của chất lỏng (tác nhân) và hấp thụ nhiệt ở áp suất thấp. Khi tác nhân chuyển từ thể hơi (khí) sang lỏng (sự ngưng tụ) thì tác nhân sẽ tỏa nhiệt lượng

ra bên ngoài, làm môi trường nóng hơn; Khi tác nhân chuyển từ thể lỏng sang hơi

(khí) (sự hóa hơi) thì tác nhân sẽ nhận nhiệt lượng từ bên ngoài và làm môi trường

lạnh đi. CNg làm lạnh này có công suất lớn, do đó hiện nay đa số các tủ lạnh đều ứng dụng CNg này.

* Thiết bị sử dụng CNg này thường có cấu tạo gồm: một dàn nóng (nơi máy sẽ

nhả nhiệt ra môi trường), một dàn lạnh (nơi máy sẽ lấy nhiệt) và một máy nén (nơi

cung cấp điện năng cho máy hoạt động). Bên trong máy có chứa môi chất, môi chất này chính là tác nhân có thể lấy nhiệt được ở nguồn lạnh, nhả nhiệt cho nguồn nóng

và luôn phiên hoạt động nhờ vào máy nén. Môi chất trong máy có thể nhận nhiệt và

nhả nhiệt dựa vào việc hút và nén của máy nén. Để làm được điều đó thì môi chất

phải có sự chuyển thể: từ khí sang lỏng (nhả nhiệt) và từ lỏng hóa khí (nhận nhiệt).

+ Đối với CNg làm lạnh bằng hiệu ứng nhiệt điện (chip vi mạch điện tử peltier) * Hiệu ứng nhiệt điện là sự biến đổi trực tiếp nhiệt năng thành điện năng và ngược lại dựa trên các hiệu ứng cơ bản là: hiệu ứng Seebeck và hiệu ứng Peltier.

Gọi chung là hiệu ứng Seebeck – Peltier.

Quá trình biến đổi trực tiếp nhiệt năng thành điện năng (hiệu ứng Seebeck):

Khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa mối nối hai dây dẫn hoặc bán dẫn khác nhau

thì các điện tích tự do sẽ bị kích thích do nhiệt. Các điện tích này sẽ bắt đầu chuyển

động có hướng từ phía nóng hơn di chuyển về phía lạnh hơn. Nếu cả hai dây dẫn

hoặc bán dẫn khác nhau được kết nối dưới dạng một mạch kín thì sẽ có dòng điện

chạy qua trong mạch.

Quá trình biến đổi trực tiếp điện năng thành nhiệt năng (hiệu ứng Peltier):

Đây là hiệu ứng gây ra biểu hiện của một gradient nhiệt độ khi có một nguồn điện

không đổi được đặt vào các mối nối của dây dẫn hoặc bán dẫn. Hiện tượng này là

do các mức năng lượng khác nhau của các dải dẫn của các vật liệu được sử dụng.

Trong quá trình di chuyển, các hạt mang điện hoặc phải hấp thụ năng lượng dưới

dạng nhiệt, làm cho điểm tiếp xúc nguội đi, hoặc chúng có thể giải phóng năng

lượng dưới dạng nhiệt, làm cho điểm tiếp xúc nóng lên. * Vật liệu được sử dụng để chế tạo mặt cặp nhiệt điện này phải được lựa chọn sao cho nó có gradient nhiệt độ rộng, vì nếu không có độ dốc nhiệt độ rộng thì sẽ

dễ bị ứng suất do nhiệt gây ra, có thể dẫn đến đứt gãy vật liệu. Hai vật liệu nhiệt điện quan trọng được sử dụng hiện nay là Bismuth Telluride (Bi2Te3) (đóng vai trò mặt lạnh) và Telluride chì (PbTe) (đóng vai trò mặt nóng). Hiện nay trong thực

tế, người ta đã chế tạo được con chip vi mạch điện tử peltier (còn gọi là sò nóng

lạnh) hoạt động dựa trên hiệu ứng Peltier. Nó có cấu tạo gồm: Một mặt nóng, một

mặt lạnh, bán dẫn loại n và loại p được ghép kĩ thuật trên hai mặt nóng lạnh và các

dây nguồn (âm, dương để nối nguồn điện một chiều). Khi nối nguồn điện vào chip và mặt lạnh được đặt vào trong không gian kín (buồng kín, cần làm mát) thì ta

được không gian làm lạnh, còn mặt nóng phải được nối với bộ phận tản nhiệt. Mặt

nóng được tản nhiệt càng tốt thì hiệu suất làm lạnh ở mặt mát càng cao. Đây là

một CNg làm lạnh an toàn, không có sự dịch chuyển tác nhân, không có tiếng ồn, và có độ tin cậy cao nhưng công suất làm lạnh thấp nên chỉ ứng dụng trong các

máy lạnh mini trên xe, hoặc ở các bộ phận tản nhiệt trên máy vi tính, hoặc trong

thiết bị nước nóng lạnh công suất thấp.

Từ việc NC 2 CNg được sử dụng để chế tạo tủ lạnh, chỉ lựa chọn NC CNg làm

lạnh bằng phương pháp hóa hơi tác nhân, chưa NC CNg làm lạnh bằng hiệu ứng nhiệt điện trong DA này, vì việc NC CNg làm lạnh bằng hiệu ứng nhiệt điện đòi hỏi những kiến thức về vật liệu bán dẫn mà HS chỉ được học trong chương trình VL lớp 11, 2006.

- Việc NC các thông tin về các VĐ cần giải quyết trên mạng interner kết hợp

với tìm hiểu trực tiếp Tủ lạnh (các bộ phận, cách liên kết các bộ phận) bằng cách tháo

rời vỏ sau của tủ và NC catalog để NC cấu tạo của Tủ lạnh, HS sẽ xác định được cấu

tạo của Tủ lạnh theo CNg làm lạnh bằng phương pháp hóa hơi tác nhân gồm các bộ

phận: Dàn nóng (hay còn gọi là dàn ngưng tụ), Dàn lạnh (hay còn gọi là dàn hóa

hơi), Máy nén (hay còn gọi là block), Môi chất làm lạnh (hay còn gọi là khí gas), Phin

lọc (hay còn gọi là bộ lọc), Van tiết lưu (ống mao). Các bộ phận này được liên kết với

nhau: Máy nén và dàn nóng được liên kết với nhau ở van nén của máy, dàn nóng được

liên kết với dàn lạnh qua các phin lọc và van tiết lưu, dàn lạnh lại được liên kết với máy

nén ở van hút, môi chất nằm bên trong hệ thống máy. Ngoài ra, bên trong Tủ còn có các

bộ phận khác (chip điện tử, các bo mạch, cầu chì,…) là những bộ phận bổ trợ nhằm giúp

Tủ lạnh hoạt động an toàn và có hiệu suất cao.

- Từ các thông tin thu thập được từ các nguồn, HS sẽ đưa ra cách sử dụng, cách

bảo quản thông thường Tủ lạnh kèm theo là sự giải thích về các yêu cầu về sử dụng và bảo dưỡng thông thường Tủ lạnh. - Để giải thích NTHĐ của Tủ lạnh theo CNg CT bằng phương pháp hóa hơi tác

nhân, HS sẽ vận dụng các kiến thức đã học về sự chuyển pha của chất và định luật I NĐLH để giải thích. Đồng thời, với việc quan sát sự vận hành của Tủ lạnh thật, kết hợp các thông tin trên mạng internet, HS sẽ giải thích được sự vận hành của Tủ lạnh.

3.1. Xác định nhiệm vụ 2 cần thực hiện (các VĐ 5,6 cần giải quyết) trong DA

Sau khi đã hoàn thành nhiệm vụ 1 (đã giải quyết VĐ 1,2,3,4) GV và HS cùng

phát hiện một cách tự nhiên nhiệm vụ mới cần thực hiện: Chế tạo và vận hành các

mô hình VC – CN của Tủ lạnh ứng với CNg làm lạnh bằng phương pháp hóa hơi tác nhân đã lựa chọn NC để minh họa NTHĐ của Tủ lạnh. Tương ứng với nhiệm vụ này

là 2 VĐ cần giải quyết:

- VĐ 5: Mô hình VC – CN của tủ lạnh cần có cấu tạo như thế nào (gồm các bộ

phận nào, các bộ phận này liên kết với nhau như thế nào) và được vận hành như thế nào để minh họa được NTCT và NTHĐ của tủ lạnh?

- VĐ 6: Cần thực hiện những TN nào với mô hình VC – CN của tủ lạnh để minh

họa NTHĐ của tủ lạnh (mục đích của từng TN, các dụng cụ cần dùng thêm, các bước

tiến hành TN, cách thu thập và xử lí các dữ liệu định tính và định lượng thu được

trong TN để rút ra kết luận)? 3.2. Lập kế hoạch thực hiện nhiệm vụ 2 của DA 3.2.1. Đề xuất cách thực hiện nhiệm vụ 2 của DA (giải pháp để giải quyết các VĐ 5,6)

Thực chất của giai đoạn này là thiết kế mô hình VC – CN của Tủ lạnh và xây

dựng các phương án TN cần tiến hành với mô hình để kiểm chứng NTHĐ của TBKT

theo CNg đã được lựa chọn đi sâu NC.

Để giải quyết VĐ 5, thì HS cần dựa vào những thông tin đã thu thập được, suy

nghĩ và đề xuất các bản thiết kế (phác thảo hình vẽ) các mô hình VC – CN của Tủ

lạnh ứng với CNg làm lạnh bằng phương pháp hóa hơi tác nhân về các bộ phận tượng

trưng cho các bộ phận chính của Tủ lạnh, cụ thể: dàn nóng và dàn lạnh được làm từ

các ống đồng (loại ∅6), quấn ống đồng này trên một trụ tròn có đường kính 15cm, và

được quấn thành 10 vòng; Máy nén là loại máy có công suất nhỏ 85W (1/10 HP); Vì

mô hình được sử dụng để giải thích NTHĐ của Tủ lạnh nên phải quan sát được sự

chuyển pha của môi chất tác nhân bên trong máy cũng như quan sát được sự thay đổi

áp suất ở dàn nóng và dàn lạnh, nên mô hình có thêm các kính quan sát, đồng hồ đo

áp suất gắn ở dàn nóng và dàn lạnh; Ngoài ra, mô hình còn có hệ thống các van tiết

lưu, phin lọc để tăng hiệu suất cũng như làm giảm áp suất của tác nhân, giúp quá trình chuyển pha của môi chất diễn ra. Từ những bản phác thảo về mô hình Tủ lạnh đã xây dựng, quá trình lựa chọn các bản vẽ sẽ diễn ra, bản vẽ được lựa chọn phải có tính khả thi trong việc chế tạo, có thể có nhiều sự khác biệt so với Tủ lạnh gốc không những về cấu tạo của các bộ phận (chất liệu, kích thước), mà cả về cách liên kết giữa các bộ phận của mô hình. Sau đó,

quá trình chế tạo mô hình VC – CN của Tủ lạnh ứng với CNg làm lạnh bằng phương pháp hóa hơi tác nhân sẽ được diễn ra theo bản thiết kế đã xây dựng và lựa chọn.

Để giải quyết VĐ 6, dựa trên những thông tin tìm kiếm được, cũng như dựa trên việc giải thích NTHĐ của tủ lạnh bằng định luật I NĐLH, nên việc thiết kế phương

án TN nhằm kiểm chứng hệ quả của định luật I sẽ được thực hiện trên mô hình của

Tủ lạnh đã chế tạo.

- Mục đích TN: Kiểm nghiệm hệ quả rút ra từ định luật I NĐLH - Hệ quả cần kiểm tra + Xuất phát từ định luật I NĐLH: A = 𝑄1 − 𝑄2 + Xuất phát từ kiến thức về công thực hiện và sự trao đổi nhiệt lượng giữa các

chất, HS đề xuất: A = P.∆𝑡 và 𝑄1 − 𝑄2 = (𝑚𝑛.𝑐𝑛+𝑚đ.𝑐đ) .(𝑇1 − 𝑇2) + Từ đó rút ra hệ quả cần kiểm tra: P.∆𝑡 ≈ (𝑚𝑛.𝑐𝑛+𝑚đ.𝑐đ) .(𝑇1 − 𝑇2) Trong đó: P là công suất máy nén; ∆𝑡 thời gian máy nén hoạt động; mn khối lượng

nước sử dụng trong TN; mđ khối lượng đồng dùng ở các dàn nóng (lạnh); cn, cđ lần lượt là nhiệt dung riêng của nước và đồng; T1, T2 nhiệt độ đo được ở dàn nóng và dàn

lạnh tương ứng thời gian ∆𝑡.

- Dụng cụ TN dùng thêm: 2 nhiệt kế đo nhiệt độ, 2 bình nhựa (10L) đựng nước

- Các bước tiến hành TN:

+ Ban đầu dùng ca có vạch chia độ đong lấy 2 lít nước (2kg), đổ vào mỗi bình

đựng nước.

+ Dùng 2 nhiệt kế cắm vào hai bình nước, chờ 5 phút, đọc kết quả hiện thị ta

thu được nhiệt độ ban đầu của nước 𝑇0.

+ Bật máy nén để máy nén hoạt động, khuấy đều nước trong mỗi bình, đọc và

ghi vào bảng số liệu số chỉ của mỗi nhiệt kế.

+ Thực hiện các thao tác trên để thu được các nhiệt độ của nước trong mỗi bình

chứa sau thời gian hoạt động của máy nén là 5, 10, ….30 phút.

3.2.2. Lập kế hoạch chi tiết thực hiện nhiệm vụ 2 của DA theo các giải pháp đã đề

xuất để giải quyết các VĐ

Sau khi đã xác định rõ các công việc cần thực hiện để giải quyết các VĐ 5,6, quá trình lập kế hoạch để thực hiện nhiệm vụ của DA sẽ được diễn ra. Kế hoạch lập của HS phải chi tiết, trong đó có sự phân công nhiệm vụ từng thành viên trong nhóm về việc tìm hiểu nguyên vật liệu, gia công các vật liệu để chế tạo các bộ phận và nối kết các bộ phận mô hình VC – CN của Tủ lạnh.

Dự kiến thời gian thực hiện phương án TN kiểm nghiệm hệ quả rút ra từ định

luật I NĐLH với mô hình Tủ lạnh đã chế tạo và xây dựng bản thuyết minh có bản vẽ

về mô hình, về TN được tiến hành với mô hình (mục đích TN, các bước tiến hành TN, kết quả TN).

3.2.3. Thực hiện các cách đã đề xuất để thực hiện nhiệm vụ 2 (các giải pháp đã đề

xuất để giải quyết các VĐ 5,6)

Công đoạn chế tạo thực chất là việc tạo ra một mô hình VC – CN của Tủ lạnh để HS có thể kiểm nghiệm giải pháp thiết kế của mình nhằm giải quyết VĐ trong DA.

Việc chế tạo này xảy ra ở ngoài lớp học, GV đóng vai trò quan sát, theo dõi và luôn

cập nhật tình hình của các nhóm để có thể đưa ra những góp ý, giúp đỡ và hướng dẫn

cần thiết, phù hợp theo kiểu định hướng khái quát chương trình hóa hành động nhận

thức của HS. Mặc khác, trong quá trình chế tạo, xuất hiện nhiều VĐ kĩ thuật, HS sẽ thảo luận để điều chỉnh các vật liệu được sử dụng để chế tạo mô hình, cũng như các cách để kết nối các bộ phận đã chế tạo để được mô hình Tủ lạnh hoàn chỉnh.

Sau khi chế tạo xong mô hình, HS tiến hành vận hành quan sát mô hình hoạt

động, quan sát sự chuyển pha của môi chất ở dàn nóng và dàn lạnh. Đồng thời thực

hiện TN theo phương án đã thiết kế.

4. Trưng bày các sản phẩm, báo cáo và đánh giá kết quả NCDA

HS trưng bày 2 sản phẩm DA: báo cáo DA và mô hình VC – CN của tủ lạnh có

bản thuyết minh kèm theo; Đồng thời báo cáo quá trình NC đi tới 2 sản phẩm DA,

giới thiệu 2 sản phẩm DA.

GV và HS trao đổi, thảo luận, đánh giá quá trình thực hiện DA và đánh giá, so

sánh 2 sản phẩm DA của các nhóm khác nhau, đề xuất các giải pháp tiếp tục cải tiến,

hoàn thiện mô hình VC – CN của Tủ lạnh.

Vì hạn chế số trang trong luận án nên Tiến trình DHDA “Tủ lạnh gia đình” và

Rubric đánh giá NL GQVĐ của HS khi NC DA “Tủ lạnh gia đình” sẽ được trình bày

ở phần phụ lục.

3.3. Thiết kế tiến trình dạy học dự án “Động cơ Stirling” 3.3.1. Sự cần thiết của việc tổ chức cho học sinh nghiên cứu dự án “Động cơ Stirling” ĐCN là TBKT có ứng dụng quan trọng đánh dấu sự mở đầu cho thời đại công

nghiệp của nhân loại. Từ sự ra đời của ĐCN đầu tiên là máy hơi nước, tiếp theo đó là sự cải tiến, phát triển của các loại ĐCN để chúng có thể hiện diện khắp mọi mặt trong đời sống, sản xuất của con người như trong các lĩnh vực giao thông vận tải, an ninh

quốc phòng cho tới việc vận hành các vệ tinh ngoài không gian vũ trụ. Vì vậy, chỉ tiếp

cận dưới góc độ VL như trong chương trình phổ thông khi nói về ĐCN có lẽ vẫn chưa

cung cấp đủ kiến thức và kĩ năng cho các em HS.

Động cơ Stirling thuộc loại ĐCN đốt ngoài nên ưu điểm lớn nhất của nó là sử dụng được nhiều nguồn năng lượng nhiệt khác nhau khi hoạt động. Đặc biệt là sử dụng

các nguồn năng lượng tái tạo, năng lượng mặt trời. Trong dạy học, động cơ Stirling

được chế tạo từ những vật liệu đơn giản, rẻ tiền góp phần rất lớn trong việc minh họa

cho các khái niệm cơ bản của các kiến thức NĐLH và hơn nữa, động cơ Stirling này không chỉ giúp HS hiểu được nguyên tắc cấu tạo, hoạt động của một ĐCN đơn giản

mà còn tăng cường hứng thú và bồi dưỡng NL GQVĐ của HS khi các em được giao

nhiệm vụ thiết kế, chế tạo động cơ Stirling từ các dụng cụ đơn giản. Ngoài ra, với việc

cho HS tiếp cận với máy móc thực tế thì sẽ giúp gắn liền giữa lí thuyết với thực hành,

để từ đó giúp HS chủ động lĩnh hội tri thức một cách vững chắc và bền vững. Với mục tiêu bồi dưỡng NL GQVĐ thì DA này sẽ giúp HS tìm hiểu về động cơ Stirling đơn giản, các kiến thức liên quan đến động cơ này và ứng dụng của chúng

trong đời sống. HS sẽ sử dụng các tài liệu, tư liệu do GV định hướng và thông tin trên

website để hoàn thành một bài NC tổng hợp về động cơ Stirling. Đồng thời HS sẽ

thiết kế và chế tạo được các mô hình động cơ Stirling đơn giản để minh họa cấu tạo

và NTHĐ của ĐCN, thông qua đó sẽ giúp HS phát triển NL nói chung và NL GQVĐ

nói riêng.

3.3.2. Mục tiêu dạy học dự án “Động cơ Stirling”

Quá trình NC DA của HS nhằm bồi dưỡng các thành tố của NL GQVĐ, cụ thể là:

- Phát biểu được các VĐ cần giải quyết tương ứng với nhiệm vụ cần tìm hiểu

về động cơ Stirling.

- Tìm kiếm, chế biến các thông tin cần thiết thu được từ các nguồn khác nhau,

để trả lời các câu hỏi đã được đặt ra.

- Xác định và vận dụng được các kiến thức đã biết để giải thích được NTHĐ

của động cơ Stirling.

- Thiết kế được mô hình VC – CN của động cơ Stirling. - Chế tạo được mô hình theo bản thiết kế đã lựa chọn. - Phát hiện được những VĐ về mặt kĩ thuật trong quá trình chế tạo, vận hành

mô hình và có những chỉnh sửa, thay đổi các bộ phận của mô hình phù hợp nhằm giải quyết những VĐ đó. - Bản báo cáo đáp ứng được các yêu cầu về mặt nội dung và về mặt hình thức

trình bày.

- Mô hình VC – CN đã chế tạo đáp ứng các yêu cầu về tính khoa học kĩ thuật,

tính sư phạm, tính thẩm mĩ, tính kinh tế và an toàn trong sử dụng.

3.3.3. Tiến trình nghiên cứu dự án “Động cơ Stirling” 1. Xác định chủ đề của DA “Động cơ Stirling”

1.1. Lựa chọn “Động cơ Stirling” làm chủ đề được NC trong DA - Để có thể giảm sức lao động trong sản

xuất, thuận tiện trong giao thông và

nâng cao đời sống, con người cần một

thiết bị (máy) thực hiện công cơ học.

Thiết bị này sử dụng các nguồn năng lượng phổ biến hiện nay để hoạt động:

Máy phát điện dùng gương lõm tập nhiệt năng, năng lượng mặt trời, năng lượng gió,... trung ánh nắng vào đầu nóng của động - Để giải quyết vấn đề này, người ta đã cơ Stirling nằm ở tiêu điểm của gương. chế tạo và sử dụng TBKT gọi là Động Nguồn: Internet cơ Stirling.

1.2. Xác định chức năng (nhiệm vụ) của Động cơ Stirling

Động cơ Stirling có chức năng sử dụng năng lượng nhiệt bên ngoài để thực hiện

công cơ học.

2. Xác định và thực hiện nhiệm vụ 1 (các vấn đề 1,2,3 cần giải quyết)

2.1. Xác định nhiệm vụ 1 cần thực hiện (các VĐ 1,2,3 cần giải quyết) trong DA Tìm hiểu xem Động cơ Stirling được chế tạo dựa trên CNg nào, có cấu tạo và

hoạt động như thế nào mà đáp ứng được chức năng đó. Xác định các kiến thức phù hợp và vận dụng chúng để giải thích NTHĐ của Động cơ Stirling. Tương ứng với nhiệm vụ 1, các VĐ cần được giải quyết: - VĐ 1: Những CNg nào được sử dụng để chế tạo Động cơ Stirling có chức năng trên? Ưu điểm, nhược điểm, khả năng sử dụng (khi nào sử dụng) từng CNg trong việc chế tạo Động cơ Stirling? Từ đó, lựa chọn các CNg để đi sâu NC trong DA.

- VĐ 2: Ứng với từng CNg, Động cơ Stirling có cấu tạo và hoạt động như thế nào mà đáp ứng được chức năng đó?

- VĐ 3: Cần vận dụng những kiến thức đã biết nào và vận dụng chúng như thế

nào để giải thích NTHĐ Động cơ Stirling?

2.2. Lập kế hoạch thực hiện nhiệm vụ 1 của DA 2.2.1. Đề xuất các cách thực hiện nhiệm vụ 1 của DA (các giải pháp để giải quyết

các VĐ 1,2,3)

- Để giải quyết các VĐ 1,2, tìm kiếm, thu thập các thông tin về Động cơ Stirling

thông qua NC các tài liệu đề cập Động cơ Stirling trên internet, kết hợp tìm hiểu trên các tài liệu in liên quan đến Động cơ Stirling.

- Để giải quyết VĐ 3, phân tích các thông tin đã thu được về cấu tạo và hoạt động

của Động cơ Stirling, nhằm xác định và vận dụng các kiến thức đã biết giúp giải thích được NTHĐ của Động cơ Stirling.

2.2.2. Lập kế hoạch chi tiết thực hiện

nhiệm vụ 1 của DA theo các giải pháp

đã đề xuất để giải quyết các VĐ

- Tìm kiếm các địa chỉ phù hợp trên

internet để thu thập các thông tin về

CNg CT Động cơ Stirling (để từ đó lựa

Tài liệu đề cập Động cơ Stirling chọn CNg được đi sâu NC); về cấu tạo,

trên internet hoạt động của Động cơ Stirling được chế

tạo theo CNg đã được lựa chọn NC.

- Sau đó, thảo luận, phân tích các thông tin đã thu được từ các nguồn khác nhau để

xây dựng báo cáo về các CNg được sử dụng trong chế tạo Động cơ Stirling, cấu tạo

và hoạt động của Động cơ Stirling ứng với từng CNg đã được lựa chọn NC, có các

sơ đồ, hình ảnh kèm theo.

2.2.3. Thực hiện các cách đã đề xuất để thực hiện nhiệm vụ 1 (các giải pháp đã đề xuất để giải quyết các VĐ 1,2,3)

- Để thu thập các thông tin, NC các tài liệu đề cập Động cơ Stirling ở các địa chỉ

sau trên internet: + Động cơ Stirling – Wikipedia tiếng Việt + Stirling engine - Wikipedia + Động cơ Stirling: phân tích, đặc điểm, ưu điểm và nhược điểm | Năng lượng tái tạo xanh (renovablesverdes.com) + Động cơ đốt ngoài hoạt động tự do. Chúng tôi tạo ra một động cơ quay bằng

tay của chính mình. Làm thế nào để tạo ra một Động cơ Stirling tại nhà? Những ưu điểm của Động cơ Stirling. Vật liệu làm việc (rt82.ru)

Ngoài ra còn nhiều trang web khác với các từ khóa tìm kiếm: Động cơ Stirling; Các loại Động cơ Stirling; CNg CT Động cơ Stirling; Động cơ nhiệt đốt ngoài, nguyên

lí hoạt động của Động cơ Stirling; Động cơ nhiệt với chu trình hoạt động của chất

khí không biến đổi pha đốt ngoài;…

- Phân tích các thông tin đã thu được cho thấy có 2 CNg được sử dụng để chế tạo Động cơ Stirling: CNg CT Động cơ Stirling hai piston lực (Động cơ Stirling loại

anpha); CNg CT Động cơ Stirling piston phụ (Động cơ Stirling loại beta, Động cơ

Stirling loại gamma) CNg CT Động cơ CNg CT Động cơ Stirling piston phụ Stirling hai piston lực

Động cơ Stirling anpha Động cơ Stirling beta Động cơ Stirling gamma

Nguồn: Internet Nguồn: Internet Nguồn: Internet

Cấu tạo: Có hai piston lực Cấu tạo: Có piston lực và Cấu tạo: Có piston lực và

ở hai không gian riêng piston phụ cùng nằm trên piston phụ được bố trí

biệt. Có một không gian một đường đồng trục trong các xylanh khác

có nhiệt độ cao gọi là (trong cùng một xy lanh). nhau. Điều này cho phép

không gian giãn nở hay buồng giãn nở và một không gian có nhiệt độ thấp gọi là không gian nén hay buồng nén. Như vậy hai piston làm cho môi Với công nghệ này, môi chất công tác được chuyển động qua lại giữa vùng có nhiệt độ cao và vùng có nhiệt độ thấp chỉ bởi một piston (piston phụ). Piston một sự cách biệt hoàn toàn giữa các bộ phận trao đổi nhiệt giữa xylanh của piston phụ, với không gian nén của piston lực.

chất công tác di chuyển qua lại giữa hai không gian này và cùng sinh công như nhau. lực đảm nhiệm việc chuyển áp lực của môi chất công tác thành công cơ học truyền ra bên ngoài.

Động cơ Stirling anpha Động cơ Stirling beta Ưu điểm: Sử dụng được Ưu điểm: Sử dụng được Động cơ Stirling gamma Ưu điểm: Sử dụng được

nhiều nguồn nhiệt khác nhiều nguồn nhiệt khác nhiều nguồn nhiệt khác

nhau, thân thiện môi nhau, thân thiện môi nhau, thân thiện môi

trường, công suất lớn. Nhược điểm: cơ cấu động trường. Nhược điểm: Có một trường. Nhược điểm: Có một

cơ phức tạp, không gian piston lực nên có công suất piston lực nên có công suất

chứa hai piston đều phải được làm kín để chất khí thấp hơn loại hai piston lực. thấp hơn loại hai piston lực.

không bị rò rỉ ra bên ngoài.

Khả năng sử dụng: Vì có thể sử dụng được các nguồn nhiệt khác nhau khi sử dụng

nên Động cơ Stirling thường được sử dụng để làm một nguồn điện dự phòng, máy bơm,

máy bơm nhiệt, thiết bị làm lạnh,… trên các phương tiện đặc biệt hoạt động trong các

môi trường khắc nghiệt (tàu vũ trụ, tàu ngầm, vệ tinh,…). Ngoài ra với mô hình thiết kế

đơn giản, Động cơ Stirling còn được sử dụng trong dạy học (sử dụng trong dạy học

nhiều nhất là loại beta và gamma).

Từ việc NC 2 CNg được sử dụng để chế tạo Động cơ Stirling (với 3 loại động cơ),

chỉ lựa chọn NC CN chế tạo Động cơ Stirling piston phụ để cho HS thiết kế, chế tạo.

Chưa NC CNg chế tạo Động cơ Stirling hai piston lực, vì CNg này có cấu tạo phức tạp,

đòi hỏi yêu cầu cao về kĩ thuật khi chế tạo.

- Cấu tạo của Động cơ Stirling theo CNg chế tạo Động cơ Stirling piston phụ

+ Về cấu tạo: Các CNg CT khác nhau thì Động cơ Stirling có cấu tạo khác nhau, tuy

nhiên về cấu tạo chung thì gồm các bộ phận chính: khối tác nhân (thông thường là chất khí) được bao bọc trong buồng kín. Buồng kín có hai phần, một phần tiếp xúc

với nguồn nhiệt có nhiệt độ cao để nhận nhiệt lượng trực tiếp từ bên ngoài (nguồn

nóng), và phần kia tiếp xúc với nguồn có nhiệt độ thấp để nhả nhiệt lượng của tác nhân ra bên ngoài môi trường (nguồn lạnh). Ngoài ra, còn có các piston giúp luân chuyển khối tác nhân và nhận công của tác nhân khi tác nhân di chuyển qua lại giữa phần nóng và lạnh, hệ thống cơ cấu truyền lực của động cơ (trục khuỷu thanh truyền, bánh đà…). + Về NTHĐ: Động cơ Stirling ở các CNg CT khác nhau thì giống nhau và dựa vào

chu trình hoạt động của chất khí không biến đổi pha đốt ngoài. Cụ thể gồm 4 quá trình của một chu trình khép kín: làm lạnh đẳng tích, nén đẳng nhiệt, hâm nóng đẳng tích, giãn nở đẳng nhiệt.

- Sự vận hành của Động cơ Stirling theo CNg chế tạo Động cơ Stirling piston phụ

Chu trình hoạt động của Động cơ Chu trình hoạt động của Động cơ Stirling

Stirling kiểu beta. Nguồn: Internet kiểu gamma. Nguồn: Internet

(1-2) Quá trình nén đẳng nhiệt: quá (1-2) Quá trình nén đẳng nhiệt: Quá trình

trình bắt đầu từ khi piston lực đi từ điểm nén bắt đầu khi piston phụ đi từ điểm chết

chết trên xuống phía điểm chết dưới, lúc trên xuống điểm chết dưới và piston lực

này piston phụ đi từ điểm giữa hành đang đi lên điểm chết trên, môi chất công

trình xuống điểm chết dưới. Môi chất

công tác được nén lại và tiếp tục được

làm mát để duy trì nhiệt độ không đổi. tác được nén lại và tiếp tục được làm mát để duy trì nhiệt độ không đổi Tmin. Quá trình nén kết thúc khi piston lực lên đến điểm chết

Quá trình nén kết thúc khi piston phụ đi xuống đến điểm chết dưới. trên.

(2-3) Quá trình hâm nóng đẳng (2-3) Quá trình hâm nóng đẳng tích:

piston phụ tiếp tục đi xuống và đẩy toàn bộ môi chất công tác trong không gian nén sang không gian giãn nở đi qua các bộ trao đổi nhiệt. Tại bộ hồi nhiệt, môi chất công tác được sấy nóng và tăng nhiệt độ lên đến TR và tiếp tục được nung nóng lên đến nhiệt độ tích: môi chất công tác từ không gian nén được piston lực đẩy sang không gian giãn nở. Khi đi qua bộ hồi nhiệt, môi chất công tác được sấy nóng đến nhiệt độ TR, rồi sau đó được đốt nóng đến nhiệt độ Tmax và áp suất pmax trong

bộ cấp nhiệt rồi đi vào không gian giãn nở. Quá trình cấp nhiệt kết thúc khi Tmax khi đi ngang qua bộ cấp nhiệt. Ở giai đoạn này cả hai piston cùng đi xuống do đó

piston lực xuống tới điểm chết dưới.

thể tích môi chất công tác không thay đổi. Giai đoạn cấp nhiệt đẳng tích kết thúc khi piston phụ đi xuống đến điểm chết dưới.

(3-4) Quá trình giãn nở đẳng nhiệt: với nhiệt độ và áp suất cao trong (3-4) Quá trình giãn nở đẳng nhiệt: môi chất công tác sau khi được cấp nhiệt có nhiệt

không gian giãn nở, môi chất công tác độ và áp suất cao, giãn nở đẩy piston lực đi

giãn nở đẩy piston lực và piston phụ đi xuống, đồng thời piston phụ bắt đầu đi lên

lên và sinh công cơ học. Quá trình giãn nở kết thúc khi piston phụ đi lên tới nên đã đẩy một phần tác nhân từ không gian giãn nở sang không gian nén. Quá trình giãn

điểm chết trên. nở và sinh công kết thúc khi piston lực đi

xuống đến điểm chết dưới.

(4-1) Quá trình làm lạnh đẳng tích: (4-1) Quá trình làm lạnh đẳng tích: piston

piston phụ đi xuống và đẩy môi chất lực bắt đầu đi lên điểm chết trên phối hợp

công tác từ không gian giãn nở sang cùng với piston phụ đang đi lên đã đẩy môi

không gian nén. Trên đường đi qua chất công tác từ không gian giãn nở sang

các bộ trao đổi nhiệt, một phần nhiệt không gian nén. Khi đi qua bộ hồi nhiệt thì

của môi chất công tác được truyền cho một phần nhiệt của nó đã bị giữ lại, sau đó

bộ hồi nhiệt, một phần được truyền nó tiếp tục được làm mát khi đi qua bộ làm

cho môi chất làm mát trong bộ làm mát. Ở giai đoạn này cả hai piston cùng đi

mát. Quá trình làm mát kết thúc khi lên do đó thể tích môi chất công tác không

piston lực lên đến điểm chết trên. thay đổi. Quá trình làm mát kết thúc khi

piston phụ lên đến điểm chết trên.

Như vậy, trong một chu trình công tác Như vậy, trong một chu trình công tác của

của Động cơ Stirling kiểu beta, các Động cơ Stirling kiểu gamma tương tự như

quá trình đẩy môi chất công tác từ Động cơ Stirling kiểu beta, piston phụ chỉ

không gian giãn nở sang không gian nén và quá trình nén đẩy môi chất có nhiệm vụ đẩy môi chất công tác từ không gian nén sang không gian giãn nở. Piston

công tác từ không gian nén sang lực có nhiệm vụ tiếp nhận lực giãn nở của

môi chất công tác và truyền ra dưới dạng công cơ học.

không gian giãn nở thực hiện không hoàn toàn, vì có một phần môi chất công tác đi qua khoảng trống giữa piston phụ và xylanh. Điều này sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến lưu lượng môi chất công tác đi qua các bộ trao đổi

nhiệt, làm ảnh hưởng không tốt đến quá trình trao đổi nhiệt.

- Vận dụng các kiến thức đã học giải thích NTHĐ của Động cơ Stirling theo

CNg chế tạo Động cơ Stirling piston phụ

Tác nhân bên trong

động cơ nhiệt thông

thường là khí (gas)

Theo quy luật tự nhiên, nhiệt được truyền từ nói có nhiệt độ cao sang nơi có nhiệt

độ thấp. Quá trình truyền nhiệt theo tự nhiên này có thể thực hiện công thông qua

động cơ nhiệt bởi các quá trình nhiệt động theo một chu trình khép kín. Cụ thể:

+ Khi tác nhân di chuyển từ nguồn nóng (ở trạng thái 1) đến nguồn lạnh (ở trạng thái 2) nội năng của tác nhân tăng và sinh công A do nhận nhiệt lượng Q1 từ bên ngoài ở nguồn nóng: ∆𝑈21 = 𝑈2 − 𝑈1 = 𝑄1 − 𝐴 + Khi tác nhân di chuyển từ nguồn lạnh (ở trạng thái 2) về nguồn nóng (ở trạng thái 1) nội năng của tác nhân giảm do nhả nhiệt lượng Q2 ra bên ngoài môi trường ở nguồn lạnh:

∆𝑈12 = 𝑈1 − 𝑈2 = −𝑄2

+ Vì động cơ hoạt động theo chu trình khép kín từ 1 đến 2 rồi trở về 1 nên:

∆𝑈 = ∆𝑈21 + ∆𝑈12 = 0 → 𝑄1 − 𝐴 − 𝑄2 = 0 ℎ𝑎𝑦 𝐴 = 𝑄1 − 𝑄2

Tức là tác nhân bên trong động cơ sẽ nhận nhiệt lượng từ bên ngoài để sinh công cơ học và nhả nhiệt lượng cho môi trường trở về trạng thái ban đầu tạo thành một chu trình khép kín của động cơ.

3. Xác định và thực hiện nhiệm vụ 2 (vấn đề 5 cần giải quyết)

3.1. Xác định nhiệm vụ 2 cần thực hiện trong DA Chế tạo và vận hành mô hình VC – CN của Động cơ Stirling theo CNg chế tạo Động

cơ Stirling piston phụ đã lựa chọn NC để minh họa NTCT và NTHĐ của Động cơ

Stirling. Tương ứng với nhiệm vụ này thì có 2 VĐ cần giải quyết:

Mô hình VC – CN của Động cơ Stirling cần có cấu tạo như thế nào (gồm các bộ

phận nào, các bộ phận này liên kết với nhau như thế nào) và được vận hành như thế nào để minh họa được NTCT và NTHĐ của Động cơ Stirling?

3.2 Lập kế hoạch thực hiện nhiệm vụ 2 của DA

3.2.1. Đề xuất cách thực hiện nhiệm vụ 2 của DA (giải pháp để giải quyết các VĐ 5)

Suy luận để đi tới bản thiết kế TB cần chế tạo

Chu trình hoạt động của một động cơ đơn giản.

Nguồn: Sách giáo khoa VL 10 nâng cao (chương trình 2006)

Thông tin thu được từ NC các nội dung về động cơ Stirling phát hiện mô hình thiết

kế phải mô tả được chức năng tác nhân bên trong mô hình động cơ nhận nhiệt lượng ở nguồn nóng sẽ giãn nở sinh công và khi tác nhân nhả nhiệt ở nguồn lạnh sẽ co lại và trở về trạng thái ban đầu. Để làm được điều này thì: - Tác nhân bên trong động cơ không thể vừa nhận nhiệt và nhả nhiệt ra môi trường bên ngoài từ một vị trí trên động cơ vì như thế sẽ ảnh hưởng đến sự hoạt động liên

tục của động cơ. Cho nên, khí này phải luân phiên hoạt động ở hai không gian khác

nhau: không gian làm nóng (vị trí nhận nhiệt lượng từ bên ngoài), không gian lạnh

(vị trí khí nhả nhiệt ra môi trường) và cả hai không gian này phải được ngăn cách

với nhau.

- Vì có hai không gian làm việc khác nhau cho nên phải có một thiết bị giúp luân

chuyển tác nhân vào hai không gian này (gọi là piston phụ) – piston phụ này không những giúp luân chuyển tác nhân tới hai không gian làm việc mà còn đóng vai trò

ngăn cách giữa hai không gian làm việc.

- Để động cơ hoạt động tuần hoàn thì piston phụ và piston của động cơ (gọi là

piston lực - là bộ phận tiếp nhận áp lực của tác nhân khi giãn nở để sinh công cơ

học) phải được gắn kết với nhau bởi một hệ thống trục khuỷu sao cho:

+ Khi piston lực nhận áp lực của tác nhân giãn nở để sinh công thì piston phụ phải

ở vị trí mà khối khí chiếm không gian làm nóng là nhiều nhất.

+ Khi piston lực không sinh công (do tác nhân bị làm lạnh nén lại) thì piston phụ

phải ở vị trí mà tác nhân chiếm không gian làm mát là nhiều nhất.

Ngoài ra, trên động cơ phải có bánh đà để tạo lực phát động ban đầu đồng thời tạo

quán tính chuyển động cho piston. Bản thiết kế TB cần chế tạo Bản thiết kế mô hình VC – CN Bản thiết kế mô hình VC – CN

Động cơ Stirling kiểu beta Động cơ Stirling kiểu gamma

Phác thảo hình vẽ mô tả các bộ phận Phác thảo hình vẽ mô tả các bộ phận của

của động cơ theo CNg CT beta - Thân xylanh động cơ được làm từ ống động cơ theo CNg CT gamma - Thân xylanh động cơ được làm bằng vỏ

nghiệm chịu nhiệt (loại ∅1,5 − 15𝑐𝑚); lon nhôm (loại ∅7 − 25cm);

- Piston lực là kim tiêm thủy tinh (loại 10ml) - Piston tự do là các viên bi ve; - Piston lực làm bằng màn cao su; - Piston tự do làm bằng vỏ lon nhôm (loại

∅6 − 15cm);

- Hệ thống thanh truyền, trục khuỷu là các

thanh;

- Tác nhân là không khí; - Giá đỡ là nhựa hoặc gỗ; - Dụng cụ kết nối xylanh vào giá đỡ là dây chun - Bánh đà là đĩa CD hoặc bằng đĩa gỗ.

3.2.2. Lập kế hoạch chi tiết thực hiện nhiệm vụ 2 của DA theo các giải pháp đã đề

xuất để giải quyết VĐ

- Thảo luận các bản phác thảo mô hình VC – CN của Động cơ Stirling đã thiết kế,

lựa chọn bản phác thảo có tính khả thi để sử dụng cho việc chế tạo mô hình. - Từ bản phác thảo đã lựa chọn, thảo luận bàn cách tìm kiếm, gia công các vật liệu

để chế tạo các bộ phận và nối kết các bộ phận.

3.2.3. Thực hiện các cách đã đề xuất để thực hiện nhiệm vụ 2 (các giải pháp đã đề

xuất để giải quyết VĐ 5) Thực hiện chế tạo mô hình VC – CN Động cơ Stirling theo các giai đoạn của CNg

CT Động cơ kiểu beta và gamma.

1. Nơi nhận nhiệt

1 2 4

từ môi trường 2. Nơi nhả nhiệt

1. Ống nghiệm làm thân động cơ

2. Bi ve

làm

ra môi trường 3. Thân động cơ

4 3

bên

trong

có

piston phụ 3. Piston lực

5 2

piston lực 4. Piston lực.

4. Bộ phận kết nối giữa thân động cơ

5. Bánh đà

với piston lực. 5. Giá đỡ

Mô hình VC – CN của Động cơ Stirling Mô hình VC – CN của Động cơ Stirling

kiểu beta do nhóm HS chế tạo Vận hành mô hình kiểu gamma do nhóm HS chế tạo Vận hành mô hình

- Đặt ngọn đèn cồn đang cháy bên phía mặt đáy dưới của xylanh. Ngọn lửa đèn cồn đặt cách mặt đáy xylanh 5cm. - Kích nhẹ piston lực, quan sát thấy Động cơ hoạt động (sự bập bênh của mô hình động cơ). Các bi ve vừa đóng vai trò là - Rót nước lạnh vào phần làm mát của Động cơ. - Đặt ngọn đèn cồn đang cháy bên phía mặt đáy dưới của xylanh. Ngọn lửa đèn cồn đặt cách mặt đáy xylanh 2cm. - Tác động nhẹ bánh đà để tạo lực phát

động, chúng ta sẽ thấy hiện tượng piston tự do và piston lực của động cơ sẽ tự động chuyển động lên xuống và làm quay bánh đà.

piston phụ giúp luân chuyển tác nhân, vừa đóng vai trò là bánh đà giúp kích thích động cơ hoạt động.

Giải thích sự vận hành

- Khi đốt nóng xylanh của động cơ bằng Giải thích sự vận hành - Khi đốt nóng xylanh của động cơ bằng

ngọn đèn cồn, không khí ở phần dưới ngọn đèn cồn, không khí ở phần dưới

xylanh sẽ nóng lên, phần trên xylanh của động cơ được không bị đốt nóng, lúc này xylanh sẽ nóng lên, phần trên xylanh của động cơ được làm mát bằng nước, lúc

khối khí trong xylanh sẽ xuất hiện hai miền này khối khí trong xylanh sẽ xuất hiện

nhiệt độ chênh lệch nhau. hai miền nhiệt độ chênh lệch nhau.

- Vì sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai miền nên khối khí nóng lên, giãn nở và di chuyển - Khi quay nhẹ bánh đà để tạo lực phát động ban đầu, piston tự do sẽ chuyển

từ nơi có nhiệt độ cao sang nơi có nhiệt độ động lên, lúc này không khí bên trong

thấp hơn, lan truyền dần qua không gian chứa piston lực. xylanh được nung nóng và chiếm đầy thể tích phía dưới xylanh của động cơ. Do

- Lúc này xylanh của piston lực dần di không khí nhận nhiệt lượng từ bên ngoài

chuyển lên (không gian tác nhân của piston lực mở rộng) làm cho xylanh động cơ di dãn nở và sẽ đẩy piston truyền lực di chuyển (màn cao su được giãn ra).

chuyển xuống phía dưới. - Khi piston lực ở vị trí cao nhất của

- Việc di chuyển của xylanh kéo theo làm quỹ đạo chuyển động thì dưới tác dụng

cho piston tự do (các viên bi ve) di chuyển của trục quay, piston tự do lúc này sẽ

dần xuống phía dưới đáy xylanh. bắt đầu di chuyển đến miền nóng.

- Lúc này, toàn bộ không khí bên trong Trong quá trình di chuyển của piston

động cơ đã được luân chuyển qua không tự do, không khí bên trong xylanh sẽ bị

gian làm mát, do đó không khí được làm nén và di chuyển dần lên miền lạnh.

mát (tỏa nhiệt ra bên ngoài môi trường) nên + Khi piston tự do dịch chuyển tới đáy

không khí sẽ co lại và làm xylanh của của miền nóng, toàn bộ không khí

piston lực di chuyển xuống. trong xylanh tập trung ở miền lạnh, ở đây toàn bộ lượng khí sẽ được làm mát nhờ bộ phận làm mát bên ngoài động cơ, do đó khí sẽ co lại và kéo piston lực di chuyển xuống.

- Khi xylanh piston lực ở vị trí thấp nhất - Khi piston lực ở vị trí thấp nhất của quỹ

của quỹ đạo chuyển động thì xylanh của động cơ sẽ dần di chuyển lên, làm cho các đạo chuyển động thì dưới tác dụng của trục quay, piston tự do lúc này sẽ bắt đầu

bi ve di chuyển về phía piston lực, lúc này di chuyển đến miền lạnh và bắt đầu đẩy

toàn bộ không khí lại được đưa vào không khối khí xuống miền nóng. Khi khối khí

gian làm nóng. Đây là một chu trình khép lạnh đi ngang qua piston tự do thì nó sẽ

kín của Động cơ Stirling. nhận lại một phần nhiệt lượng đã dự trữ

trước đó. Đây là một chu trình khép kín

của động cơ Stirling.

- Như vậy, khi Động cơ Stirling hoàn thành một chu trình khép kín, nếu tiếp tục cung cấp nhiệt lượng cho động cơ từ bên - Như vậy, khi Động cơ Stirling hoàn thành một chu trình khép kín, nếu tiếp tục cung cấp nhiệt lượng cho động cơ

ngoài nhờ ngọn lửa đèn cồn, thì động cơ từ bên ngoài nhờ ngọn lửa đèn cồn, thì

sẽ tự động lặp đi lặp lại chu trình nhiệt động cơ sẽ tự động lặp đi lặp lại chu

động như trên. trình nhiệt động như trên.

Xây dựng bản thuyết minh: bản thuyết minh về 2 động cơ đã chế tạo mô hình.

4. Trưng bày các sản phẩm, báo cáo và đánh giá kết quả NCDA

- Trưng bày 2 sản phẩm DA: báo cáo DA và mô hình VC – CN của Động cơ Stirling

có bản thuyết minh kèm theo.

- Báo cáo quá trình NC đi tới 2 sản phẩm DA, giới thiệu 2 sản phẩm DA.

- Trao đổi, thảo luận, đánh giá quá trình thực hiện DA và đánh giá, so sánh 2 sản

phẩm DA của các nhóm khác nhau, đề xuất các giải pháp tiếp tục cải tiến, hoàn

thiện mô hình VC – CN của Động cơ Stirling.

Lí giải và cụ thể hóa tiến trình NC DA Động cơ Stirling 1. Xác định chủ đề của DA

Động cơ Stirling là một động cơ nhiệt đốt ngoài, tuy không được ứng dụng

nhiều trong đời sống nhưng có thể minh họa được NTHĐ của một động cơ nhiệt đơn

giản nên được chọn làm đối tượng được NC trong DA. 2. Xác định và thực hiện nhiệm vụ 1

2.1. Xác định nhiệm vụ 1 cần thực hiện trong DA

Tình huống DA được xây dựng dựa trên nhu cầu có thật của con người là cần

một TBKT có chức năng thực hiện công cơ học nhằm làm giảm sức lao động trong

sản xuất, thuận tiện trong giao thông và nâng cao đời sống, thiết bị này sử dụng các nguồn năng lượng phổ biến hiện nay để hoạt động: nhiệt năng, năng lượng mặt trời, năng lượng gió,... TBKT đó gọi là Động cơ Stirling. Từ tình huống này, sẽ xuất hiện

một cách tự nhiên nhiệm vụ cần thực hiện: Tìm hiểu xem Động cơ Stirling được chế

tạo dựa trên CNg nào, có cấu tạo và hoạt động như thế nào mà đáp ứng được chức

năng đó. Tương ứng với nhiệm vụ này là các VĐ cần giải quyết:

- VĐ 1: Những CNg nào được sử dụng để chế tạo Động cơ Stirling? Ưu điểm,

nhược điểm, khả năng sử dụng từng CNg trong việc chế tạo Động cơ Stirling? Lựa

chọn CNg để đi sâu NC trong DA.

- VĐ 2: Ứng với từng CNg đã được lựa chọn NC, Động cơ Stirling có cấu tạo và

hoạt động như thế nào mà lại có chức năng sử dụng các nguồn nhiệt để thực hiện công?

- VĐ 3: Cần vận dụng những kiến thức đã biết nào và vận dụng chúng như thế

nào để giải thích NTHĐ của Động cơ Stirling?

Vì Động cơ Stirling không được sử dụng rộng rãi trong đời sống và không gần

gủi với HS nên không yêu cầu HS NC việc sử dụng và bảo dưỡng thông thường Động

cơ Stirling.

2.2. Lập kế hoạch thực hiện nhiệm vụ 1 của DA 2.2.1. Đề xuất các cách thực hiện nhiệm vụ 1 của DA Để giải quyết các VĐ 1,2, một cách thông thường HS sẽ đề xuất tìm kiếm, thu

thập các thông tin về Động cơ Stirling thông qua NC các tài liệu đề cập Động cơ Stirling trên internet với các từ khóa tìm kiếm liên quan đến các VĐ cần giải quyết. Ngoài ra, HS cũng có thể đề xuất NC trên các tài liệu in có nội dung liên quan đến

VĐ cần NC về Động cơ Stirling.

100

Để giải quyết VĐ 3, HS cần phân tích các thông tin về cấu tạo, hoạt động của Động cơ Stirling nhằm xác định và vận dụng các kiến thức đã biết giúp giải thích

được NTHĐ của Động cơ Stirling.

2.2.2. Lập kế hoạch chi tiết thực hiện nhiệm vụ 1 của DA theo các giải pháp đã đề

xuất để giải quyết các VĐ Sau khi đã xác định rõ các công việc cần thực hiện, quá trình lập kế hoạch để

thực hiện nhiệm vụ của DA sẽ được diễn ra. Kế hoạch lập của HS phải chi tiết, trong

đó có sự phân công nhiệm vụ từng thành viên trong nhóm về việc tìm hiểu các thông

tin trên đề cập về Động cơ Stirling trên internet theo các từ khóa về VĐ cần giải

quyết, kết hợp NC trên các tài liệu in. Trong kế hoạch có dự kiến thời gian thảo luận, phân tích các thông tin đã thu được từ các nguồn khác nhau để xây dựng báo cáo về các CNg được sử dụng trong

chế tạo Động cơ Stirling, cấu tạo và hoạt động của Động cơ Stirling ứng với từng

CNg đã được lựa chọn NC, có các sơ đồ, hình ảnh kèm theo.

2.2.3. Thực hiện các cách đã đề xuất để thực hiện nhiệm vụ 1

Khi tìm hiểu các thông tin về các VĐ cần NC của Động cơ Stirling, HS sẽ sử

truy cập nhiều địa chỉ trang mạng khác nhau, ví dụ như: Động cơ Stirling – Wikipedia

tiếng Việt; Stirling engine - Wikipedia; Động cơ Stirling: phân tích, đặc điểm, ưu

điểm và nhược điểm | Năng lượng tái tạo xanh (renovablesverdes.com); Động cơ đốt

ngoài hoạt động tự do. Chúng tôi tạo ra một động cơ quay bằng tay của chính mình.

Làm thế nào để tạo ra một Động cơ Stirling tại nhà? Những ưu điểm của Động cơ

Stirling. Vật liệu làm việc (rt82.ru). Ngoài ra còn nhiều trang web khác với các từ

khóa tìm kiếm: Động cơ Stirling; Các loại Động cơ Stirling; CNg CT Động cơ

Stirling; Động cơ nhiệt đốt ngoài, nguyên lí hoạt động của Động cơ Stirling; Động

cơ nhiệt với chu trình hoạt động của chất khí không biến đổi pha đốt ngoài;…

- Việc tìm kiếm thông tin trên mạng sẽ giúp HS xác định được có 2 CNg được sử dụng để chế tạo Động cơ Stirling hiện nay là: CNg CT Động cơ Stirling hai piston lực (Động cơ Stirling loại anpha); CNg CT Động cơ Stirling piston phụ (Động cơ

Stirling loại beta, Động cơ Stirling loại gamma).

Từ việc NC 2 CNg được sử dụng để chế tạo Động cơ Stirling, chỉ lựa chọn NC CNg CT Động cơ Stirling piston phụ (Động cơ Stirling loại beta, Động cơ Stirling

loại gamma), chưa NC CNg CT Động cơ Stirling hai piston lực trong DA này, vì CNg

này có cấu tạo phức tạp, đòi hỏi yêu cầu cao về kĩ thuật khi chế tạo.

101

- Việc NC các thông tin về các VĐ cần giải quyết trên mạng interner kết hợp với tìm hiểu trên tài liệu in về Động cơ Stirling, HS sẽ xác định được cấu tạo của

Động cơ Stirling kiểu piston phụ gồm các bộ phận: khối tác nhân, nguồn nóng,

nguồn lạnh, ngoài ra có piston lực và piston tự do.

- Để giải thích NTHĐ của Động cơ Stirling CNg CT kiểu piston phụ, HS sẽ vận

dụng các kiến thức đã học về định luật I NĐLH để giải thích.

3.1. Xác định nhiệm vụ 2 cần thực hiện trong DA

Sau khi đã hoàn thành nhiệm vụ 1 GV và HS cùng phát hiện một cách tự nhiên

nhiệm vụ mới cần thực hiện: Chế tạo và vận hành các mô hình VC – CN của Động

cơ Stirling ứng với CNg chế tạo kiểu piston phụ (kiểu beta, kiểu gamma) đã lựa chọn NC để minh họa NTHĐ của Động cơ Stirling. VĐ cần giải quyết: Mô hình VC – CN của Động cơ Stirling cần có cấu tạo như thế nào (gồm các bộ phận nào, các bộ phận

này liên kết với nhau như thế nào) và được vận hành như thế nào để minh họa được

NTCT và NTHĐ của Động cơ Stirling?

Vì mô hình được chế tạo bằng các vật liệu đơn giản có chất liệu khác với động

cơ thật nên chỉ có thể vận hành để kiểm chứng NTHĐ của Động cơ Stirling, và không

thể tiến hành những TN để kiểm chứng các định luật của NĐLH.

3.2. Lập kế hoạch thực hiện nhiệm vụ 2 của DA

3.2.1. Đề xuất cách thực hiện nhiệm vụ 2 của DA

Thực chất của giai đoạn này là thiết kế mô hình VC – CN của Động cơ Stirling

và vận hành mô hình để kiểm chứng NTHĐ của Động cơ Stirling theo CNg đã được

lựa chọn đi sâu NC.

Để giải quyết VĐ này, thì HS cần dựa vào những thông tin đã thu thập được, suy

nghĩ và đề xuất các bản thiết kế (phác thảo hình vẽ) các mô hình VC – CN của Động

cơ Stirling theo CNg kiểu piston phụ (kiểu beta, kiểu gamma) về các bộ phận tượng

trưng cho các bộ phận chính của Động cơ Stirling. Từ những bản phác thảo về mô hình Động cơ Stirling đã xây dựng, quá trình lựa chọn các bản vẽ sẽ diễn ra, bản vẽ được lựa chọn phải có tính khả thi trong việc chế

tạo, có thể có nhiều sự khác biệt so với Động cơ Stirling trong thực tế không những về cấu tạo của các bộ phận (chất liệu, kích thước), mà cả về cách liên kết giữa các bộ phận của mô hình. Sau đó, quá trình chế tạo mô hình VC – CN của Động cơ Stirling

theo CNg kiểu piston phụ (kiểu beta, kiểu gamma) sẽ được diễn ra theo bản thiết kế

đã xây dựng và lựa chọn.

102

3.2.2. Lập kế hoạch chi tiết thực hiện nhiệm vụ 2 của DA theo các giải pháp đã đề xuất để giải quyết VĐ

Sau khi đã xác định rõ các công việc cần thực hiện để giải quyết VĐ quá trình

lập kế hoạch để thực hiện nhiệm vụ của DA sẽ được diễn ra. Kế hoạch lập của HS

phải chi tiết, trong đó có sự phân công nhiệm vụ từng thành viên trong nhóm về việc tìm hiểu nguyên vật liệu, gia công các vật liệu để chế tạo các bộ phận và nối kết các

bộ phận mô hình VC – CN của Động cơ Stirling.

3.2.3. Thực hiện các cách đã đề xuất để thực hiện nhiệm vụ 2

Công đoạn chế tạo thực chất là việc tạo ra một mô hình VC – CN của Động cơ

Stirling để HS có thể kiểm nghiệm giải pháp thiết kế của mình nhằm giải quyết VĐ trong DA. Việc chế tạo này xảy ra ở ngoài lớp học, GV đóng vai trò quan sát, theo dõi và luôn cập nhật tình hình của các nhóm để có thể đưa ra những góp ý, giúp đỡ và

hướng dẫn cần thiết, phù hợp theo kiểu định hướng khái quát chương trình hóa hành

động nhận thức của HS. Mặc khác, trong quá trình chế tạo, xuất hiện nhiều VĐ kĩ

thuật, HS sẽ thảo luận để điều chỉnh các vật liệu được sử dụng để chế tạo mô hình,

cũng như các cách để kết nối các bộ phận đã chế tạo để được mô hình Động cơ Stirling

hoàn chỉnh. Sau khi chế tạo xong mô hình, HS tiến hành vận hành quan sát mô hình

hoạt động.

4. Trưng bày các sản phẩm, báo cáo và đánh giá kết quả NCDA

HS trưng bày 2 sản phẩm DA: báo cáo DA và mô hình VC – CN của Động cơ

Stirling có bản thuyết minh kèm theo; Đồng thời báo cáo quá trình NC đi tới 2 sản

phẩm DA, giới thiệu 2 sản phẩm DA.

GV và HS trao đổi, thảo luận, đánh giá quá trình thực hiện DA và đánh giá, so

sánh 2 sản phẩm DA của các nhóm khác nhau, đề xuất các giải pháp tiếp tục cải tiến,

hoàn thiện mô hình VC – CN của Động cơ Stirling.

Vì hạn chế số trang trong luận án nên Tiến trình DHDA “Động cơ Stirling” và Rubric đánh giá NL GQVĐ của HS khi NC DA “Động cơ Stirling” sẽ được trình bày ở phần phụ lục.

103

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3

Vận dụng tiến trình NC DA về ƯDKT của VL, và cấu trúc NL GQVĐ khi NC

DA về ƯDKT của VL đã xây dựng, chúng tôi đã xây dựng tiến trình dạy học hai DA

về Động cơ Stirling và về Tủ lạnh. Tiến trình dạy học từng DA đã được trình bày

theo cùng một dàn ý: Sự cần thiết NC DA, mục tiêu DHDA, tiến trình NC DA, tiến

trình DHDA và rubric đánh giá NL GQVĐ của HS khi NCDA. Tiến trình dạy học

từng DA được trình bày trong luận án cũng có những lí giải và cụ thể hóa khi đề cập

tiến trình NC DA.

Các đề xuất về tiến trình dạy học 02 DA và về rubric đánh giá NL GQVĐ của

HS cần được ThNSP ở trường THPT để đánh giá tính khả thi của các tiến trình DHDA

và hiệu quả của chúng đối với việc bồi dưỡng các thành tố NL GQVĐ của HS.

104

CHƯƠNG 4

THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM

4.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm

ThNSP được tiến hành với mục đích:

- Bồi dưỡng một số hành vi trong cấu trúc NL GQVĐ của HS khi NC DA về

ƯDKT của VL trong các 02 chủ đề DA về ƯDKT của NĐLH đã xây dựng;

- NC biểu hiện các hành vi nêu trên của HS trong 02 DA về ƯDKT của NĐLH

đã xây dựng: biểu hiện về các hành vi và các mức độ hành vi của HS trong NL

GQVĐ khi tham gia các DA;

- Kiểm chứng giả thuyết khoa học của luận án: Nếu tiến trình hoạt động của HS khi NC các ƯDKT của NĐLH diễn ra theo tiến trình DHDA đã đề xuất thì có thể bồi dưỡng được NL GQVĐ của HS.

4.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm

ThNSP có các nhiệm vụ sau: 1. Tổ chức DHDA các ƯDKT về NĐLH với các chủ đề: “Động cơ Stirling”;

“Tủ lạnh gia đình”.

2. Thu thập, xử lí và phân tích định tính, định lượng kết quả thu nhận được. 3. Rút ra kết luận, nhận xét về kết quả thực hiện.

4.3. Tiến hành thực nghiệm sư phạm

4.3.1. Lựa chọn đối tượng thực nghiệm sư phạm

Do đặc điểm chương trình vật lí 10 năm học 2022 – 2023 đã được tiến hành

dạy theo chương trình phổ thông 2018 nên đối tượng hướng tới để chúng tôi ThNSP

là HS lớp 11 (đã học qua nội dung kiến thức NĐLH ở khối lớp 10 theo chương trình

2006). Nhóm HS được lựa chọn thực nghiệm là 10 HS ở trường THPT Tuy Phước 1,

và được chia làm hai nhóm được tiến hành cho cả hai lần ThNSP, cụ thể như sau:

Bảng 4.1. Mã hóa nhóm HS thực nghiệm

NHÓM 1 NHÓM 2

Tên học sinh Mã hóa Tên học sinh Mã hóa

Minh Trí HE1 Vân Long AC1

Cao Phát HE2 Phương Trinh AC2

Đắc Vũ HE3 Minh Anh AC3

Khánh Huyền HE4 Anh Nhật AC4

Trúc Linh HE5 Thủy Tiên AC5

105

Việc lựa chọn đối tượng HS để ThNSP dựa trên cơ sở:

- HS đã được học các kiến thức về NĐLH;

- HS năng động, tích cực và xung phong tham gia hoạt động ThNSP.

Qua trao đổi trực tiếp với thầy Huỳnh Xuân Lâm – giáo viên giảng dạy trực tiếp môn vật lí cho các em, đây là những em HS có trình độ học lực tương đồng nhau, và

có sở thích đối với môn vật lí, rất tích cực và hăng hái xây dựng bài.

Qua trao đổi trực tiếp với HS, các em có niềm đam mê với mô vật lí, tuy nhiên

trong quá trình học không được làm các thí nghiệm để chứng minh các định luật, khái

niệm vật lí và chưa tham gia các DA học tập. 4.3.2. Phương pháp và kế hoạch thực nghiệm sư phạm Do đặc điểm của NC là đánh giá NL GQVĐ của HS thông qua các hoạt động dạy

học nhằm bồi dưỡng NL cho nên chúng tôi sử dụng phương pháp NC bán thực nghiệm

(không có lớp đối chứng) cho cả hai lần ThNSP với kế hoạch cụ thể:

Hình 4.1. Phân tích dữ liệu ThNSP

4.3.3. Phương pháp thu thập, xử lí số liệu thực nghiệm

Mục tiêu của luận án là đánh giá NL GQVĐ của HS thông qua các hoạt động của DA. Do đó, chúng tôi sử dụng công cụ đánh giá là bảng kiểm quan sát NL GQVĐ (rubric). Ngoài ra, chúng tôi còn đánh giá thông qua các PHT ở các hoạt động của DA và sản phẩm của DA. Trong quá trình thực nghiệm, chúng tôi ghi âm, và yêu cầu HS ghi âm các buổi

hoạt động của nhóm ngoài lớp học. Quá trình ghi âm nhằm mục đích ghi lại kết quả

thảo luận của nhóm, mà không làm mất tính tự nhiên, gò bó khi có thiết bị theo dõi các

hành vi của HS trong quá trình hoạt động. Vì số HS trong các nhóm thực nghiệm ít là

106

một lợi thế để NC biểu hiện hành vi của từng trường hợp thông qua việc phân tích các file ghi âm, sau đó sử dụng bảng kiểm NL GQVĐ để xác định mức độ đạt được ở các

hành vi của người học. Ngoài ra, sau mỗi lần ThNSP, chúng tôi có phỏng vấn trực tiếp

nhóm HS về quá trình các em tham gia DA, những thuận lợi khó khăn gặp phải, và

những đề xuất (nếu có). Dựa vào kết quả biểu hiện hành vi thu nhận được của HS, chúng tôi phân tích định tính và định lượng về mức độ phát triển NL GQVĐ của HS

thông qua các hoạt động bồi dưỡng về NL mà luận án đã xây dựng.

Hình 4.2. Thiết kế NC ThNSP

4.4. Phân tích kết quả thực nghiệm sư phạm

4.4.1. Đánh giá định tính kết quả thực nghiệm sư phạm lần 1

4.4.1.1. Kế hoạch thực nghiệm sư phạm lần 1

Bảng 4.2. Kế hoạch ThNSP lần 1

ThNSP lần 1 (2 tuần) 16/8/2021 đến 29/8/2021

Nhóm thực hiện Nội dung Hình thức

Trực tiếp trên lớp học (2 tiết) HĐ1: Xác định chủ đề DA về “Động cơ Stirling” và các nhiệm vụ cần thực hiện (các VĐ cần giải quyết).

HĐ 2: Đề xuất các cách thực hiện các Nhóm 1 (DA động cơ Stirling) Trực tiếp trên nhiệm vụ trong DA về “Động cơ Stirling” lớp học (4 tiết) (các giải pháp để giải quyết các VĐ).

107

HĐ 3: Lập kế hoạch chi tiết thực hiện các

nhiệm vụ theo các cách (các giải pháp để

giải quyết các VĐ) đã đề xuất.

HĐ 4: Thực hiện DA về “Động cơ Stirling” (thực hiện các nhiệm vụ theo các cách đã Làm việc ở nhà đề xuất – giải quyết các VĐ theo các giải

pháp đã đề xuất).

HĐ 5: Trưng bày các sản phẩm, báo cáo và Trực tiếp trên

đánh giá kết quả NC DA. lớp học (2 tiết)

HĐ1: Xác định chủ đề DA về “Tủ lạnh gia Trực tiếp trên

đình” và các nhiệm vụ cần thực hiện (các lớp học (2 tiết)

VĐ cần giải quyết).

HĐ 2: Đề xuất các cách thực hiện các Trực tiếp trên

nhiệm vụ trong DA về “Tủ lạnh gia đình” lớp học (4 tiết)

(các giải pháp để giải quyết các VĐ).

HĐ 3: Lập kế hoạch chi tiết thực hiện các Nhóm 2

nhiệm vụ theo các cách (các giải pháp để (DA Tủ lạnh gia

giải quyết các VĐ) đã đề xuất. đình)

HĐ 4: Thực hiện DA về “Tủ lạnh gia đình”

(thực hiện các nhiệm vụ theo các cách đã Làm việc ở nhà đề xuất – giải quyết các VĐ theo các giải

pháp đã đề xuất).

Trực tiếp trên HĐ 5: Trưng bày các sản phẩm, báo cáo và

lớp học (2 tiết) đánh giá kết quả NC DA

Ban đầu chúng tôi dự kiến cho các nhóm thực hiện đầy đủ các hoạt động của một DA theo hình thức trực tiếp trong khoảng thời gian 2 tuần (thời gian thực nghiệm được thống nhất ban đầu giữa GV, HS và trường THPT). Tuy nhiên, trong quá trình thực nghiệm xuất hiện nhiều VĐ nảy sinh: Hướng dẫn HS cách xây dựng câu hỏi,

cách vẽ sơ đồ tư duy bằng phần mềm, gặp nhiều VĐ trong quá trình chế tạo mô hình…; Ngoài ra thời gian thực nghiệm trong thời kì Covid – 19 nên việc gặp trực

tiếp HS nhiều khó khăn và hạn chế. Do đó, chúng tôi tăng cường thêm các buổi trao

đổi bằng hình thức online.

108

Hình 4.3. Kế hoạch ThNSP lần 1

Hình 4.4. Các biện pháp tác động trong các hoạt động

4.4.1.2. Phân tích định tính kết quả thực nghiệm sư phạm lần 1 Các buổi thực nghiệm được diễn ra dưới hình thức trực tiếp và online. Tuy nhiên HS tham gia rất nghiêm túc, đầy đủ và đúng giờ. Vì lần đầu tham gia DA và được tổ

chức học dưới dạng khám phá nên đa phần HS chưa tự tin, và chưa chủ động trao đổi, phát biểu với GV (NCS thực hiện giảng dạy nên HS chưa quen với GV). Để khắc

phục những VĐ trên, ngoài các buổi gặp trực tiếp, chúng tôi giao các nhiệm vụ cho

HS tham gia thảo luận, đồng thời yêu cầu HS phải ghi âm cuộc họp online, ghi biên

109

bản (có ghi tên HS tham gia ý kiến, nội dung ý kiến) để phân tích biểu hiện hành vi của HS trong quá trình tham gia thực hiện nhiệm vụ.

Ở hoạt động 1, HS dễ dàng nhận diện được chức năng của Tủ lạnh (vì là thiết

bị gần gủi đời sống), tuy nhiên không nhận diện được chức năng của Động cơ Stirling.

Biểu hiện hành vi phát hiện VĐ (PH 1.1) trong tình huống và phát biểu VĐ cần giải quyết (PH 1.2) chỉ đạt mức 1, tức là HS chỉ nhắc lại và nêu lại VĐ mà GV đã trình

bày. Đặc biệt là việc đặt câu hỏi có liên quan đến VĐ còn hạn chế (nguyên nhân là

lần đầu được yêu cầu đặt những câu hỏi về VĐ cần NC, đều này HS chưa quen). Để

bồi dưỡng thành tố này, chúng tôi hướng dẫn HS về kĩ thuật xây dựng câu hỏi (QFT).

Ngoài ra, HS cũng không phát hiện cần NC các CNg CT TBKT, do đó GV đã đưa ra những gợi ý hướng dẫn theo kiểu định hướng khái quát chương trình hóa. Ở hoạt động 2, về việc đề xuất các nguồn thông tin cần thu thập để tìm hiểu VĐ

thì HS dễ dàng đề xuất sử dụng các thông tin trên mạng internet, với cách tìm kiếm

là nhập nguyên câu hỏi của VĐ để tìm kiếm. Tuy nhiên, HS không đề xuất được việc

NC trực tiếp Tủ lạnh. Việc đề xuất bản thiết kế mô hình cần chế tạo thì HS đặc biệt

gặp khó khăn vì chưa NC cụ thể các thông tin liên quan đến VĐ cần GQ. Do đó,

chúng tôi nhận thấy việc đề xuất các giải pháp cho quá nhiều VĐ (từ việc đề xuất giải

pháp để NC các CNg được sử dụng để chế tạo Tủ lạnh, Động cơ Stirling đến việc đề

xuất bản thiết kế hình vẽ các mô hình VC – CN của thiết bị cần chế tạo để mình họa

NTHĐ của Tủ lạnh và Động cơ Stirling) làm HS bị rối và mất tập trung, do đó cần

phải phân chia nội dung DA thành hai nhiệm vụ rõ rệt, trong đó: Nhiệm vụ 1 là tìm

hiểu xem TBKT được chế tạo dựa trên CNg nào, có cấu tạo và hoạt động như thế nào

mà đáp ứng được chức năng đó. Xác định các kiến thức phù hợp và vận dụng chúng

để giải thích NTHĐ của TBKT; Nhiệm vụ 2 là chế tạo và vận hành các mô hình VC

– CN của TBKT ứng với từng CNg đã lựa chọn NC để minh họa NTHĐ của TBKT.

Cho nên, biểu hiện về các hành vi đề xuất các giải pháp giải quyết VĐ của HS đều ở mức thấp. Ở hoạt động 3, HS còn bở ngỡ với việc xây dựng một kế hoạch chi tiết cho một

DA (chưa thực hiện nhiệm vụ lập kế hoạch), GV hướng dẫn cách xây dựng kế hoạch, cho HS NC trực tiếp kế hoạch của DA, do đó hành vi lập kế hoạch chỉ dừng lại ở biểu hiện là biết phân công các thành viên trong nhóm, thời gian thực hiện để hoàn thành

nhiệm vụ theo mẫu trong PHT.

Ở hoạt động 4, HS có thể tự tìm kiếm được các thông tin từ các nguồn tài liệu,

diễn đạt lại nội dung kiến thức để giải thích về cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của

110

Động cơ Stirling và Tủ lạnh. Tuy nhiên, việc chế tạo mô hình thì gặp nhiều VĐ khó khăn, đặc biệt là tìm dụng cụ, nguyên vật liệu chế tạo mô hình, VĐ trong việc lắp ráp

các bộ phận thì một mô hình hoàn chỉnh. Do đó, chúng tôi đã hướng dẫn HS giải

quyết cụ thể từng VĐ phát sinh trong quá trình chế tạo và vận hành mô hình, thông

qua đó chúng tôi nhận thấy rằng, việc khai thác các VĐ phát sinh này có thể tăng cơ hội để bồi dưỡng NL GQVĐ của HS vì các hành vi phát hiện VĐ, đề xuất giải pháp,

thực hiện giải pháp được lặp lại nhiều lần trong quá trình giải quyết các VĐ phát sinh.

Ở hoạt động 5, HS có thể xây dựng được bài báo cáo trình bày theo yêu cầu của

GV, các em cũng tự tin trình bày kết quả thực hiện DA của mình. Từ các sản phẩm

đã chế tạo, chúng tôi phát hiện mô hình Tủ lạnh có thể thực hiện TN kiểm chứng định luật I của NĐLH. 4.4.1.3. Thảo luận kết quả ThNSP lần 1

Mặc dù quá trình ThNSP lần 1 gặp nhiều khó khăn vì thời gian hạn chế và ảnh

hưởng của dịch Covid – 19, nhưng cũng giúp chúng tôi có những chỉnh sửa, bổ sung

và hoàn thiện hơn tiến trình NC DA để có thể đạt kết quả tốt hơn ở lần ThNSP lần 2.

Cụ thể:

+ Việc bồi dưỡng các mức độ của các hành vi trong cấu trúc NL GQVĐ của HS

cần được thực hiện từ thấp đến cao phụ thuộc vào đối tượng HS, và sự thành thục

trong quá trình tham gia nhiệm vụ của các hoạt động. Do đó, các hoạt động của DA

phải rõ ràng, tách bạch giữa các nhiệm vụ cần thực hiện. Đặc biệt cần phải phân chia

nội dung DA thành hai nhiệm vụ rõ rệt, trong đó: Nhiệm vụ 1 là tìm hiểu về TBKT;

Nhiệm vụ 2 là chế tạo và vận hành các mô hình VC – CN của TBKT để minh họa

NTHĐ của TBKT.

+ Các giai đoạn của tiến trình NC DA về ƯDKT của VL phải được chia thành

nhiều hoạt động tương ứng với các hành vi của NL cần bồi dưỡng cho HS trong DA.

Đặc biệt chú ý đến những hoạt động có thể bồi dưỡng những hành vi mà HS ít có cơ hội hoặc chưa lần nào được thực hiện như hành vi đề xuất bản phác thảo mô hình, hành vi chế tạo mô hình.

+ Sự hướng dẫn của GV nhằm giúp HS giải quyết trọn vẹn VĐ cần NC là sự hướng dẫn theo kiểu khái quát chương trình hóa, đặc biệt có sử dụng các kĩ thuật dạy học ở các hoạt động nhằm giúp bồi dưỡng NL GQVĐ của HS.

+ Cần khai thác những khó khăn, sai lầm, những VĐ nảy sinh trong quá trình

HS chế tạo, vận hành mô hình vì như thế sẽ làm tăng cơ hội cho việc bồi dưỡng các

chỉ số hành vi trong cấu trúc NL GQVĐ của HS.

111

+ Các tiêu chí đánh giá HS phải tập trung vào mục tiêu đánh giá NL GQVĐ của HS. Do đó, các các tiêu chí của rubric được sử dụng để đánh giá HS trong các hoạt động

cần được xây dựng từ các hành vi trong cấu trúc NL GQVĐ của HS.

Từ những kết luận này, chúng tôi đã đề xuất 3 biện pháp để bồi dưỡng NL GQVĐ

của HS khi thực hiện DA về ƯDKT của VL như đã trình bày ở mục 2.6. 4.4.2. Đánh giá định tính kết quả thực nghiệm sư phạm lần 2

4.4.2.1. Kế hoạch thực nghiệm sư phạm lần 2

Trước thực nghiệm chúng tôi đã trao đổi với GV và HS để lựa chọn khung thời

gian thực nghiệm phù hợp. Vì thực nghiệm không có lớp đối chứng và muốn đánh

giá NL GQVĐ của HS thông qua các hoạt động DA đã xây dựng, cho nên chúng tôi vẫn giữ nguyên 2 nhóm đã chọn ở ThNSP lần 1 nhưng hoán đổi chủ đề DA cho nhau, để từ đó đánh giá được mức độ phát triển NL GQVĐ của HS ở các nhóm khi thực

hiện các hoạt động của DA.

Ngoài ra, chúng tôi đã cụ thể hóa tiến trình NC DA về ƯDKT của VL rõ ràng hơn,

tách bạch hơn bằng cách phân tách nhiệm vụ của DA thành 02 nhiệm vụ đặc trưng cho

các DA về ƯDKT của VL, ở mỗi nhiệm vụ đều có đề xuất giải pháp và thực hiện giải

pháp. Từ đó, cấu trúc NL GQVĐ của HS trong DA về ƯDKT của VL cũng được phân

tách theo nhiệm vụ thực hiện trong DA để việc bồi dưỡng và đánh giá HS thuận lợi hơn.

Từ tiến trình NC DA về ƯDKT của VL, chúng tôi đã xây dựng thành 11 hoạt

động tương ứng với hai nhiệm vụ của DA về ƯDKT của VL nhằm bồi dưỡng NL

GQVĐ của HS. Từ đó, chúng tôi xây dựng kế hoạch ThNSP 2 như bảng 4.3.

Bảng 4.3. Kế hoạch ThNSP lần 2

ThNSP lần 2 (4 tuần) 05/4/2022 đến 28/4/2022

Nhóm thực hiện Nội dung Hình thức

HĐ 1: Xác định chủ đề của DA “Tủ lạnh gia đình” Trực tiếp trên lớp học

HĐ 2.1. Xác định các VĐ trong nhiệm vụ 1 của DA “Tủ lạnh gia đình”.

Nhóm 1 (DA Tủ lạnh gia HĐ 2.2. Đề xuất các cách thực hiện nhiệm vụ 1 của DA “Tủ lạnh gia đình”. đình) Trực tiếp trên lớp học HĐ 2.3. Lập kế hoạch chi tiết thực hiện nhiệm

vụ 1 của DA “Tủ lạnh gia đình” theo các giải pháp đã đề xuất để giải quyết các VĐ.

112

HĐ 2.4. Thực hiện các cách đã đề xuất để thực Làm việc ở nhà hiện nhiệm vụ 1 của DA “Tủ lạnh gia đình”.

HĐ 3.1. Xác định các VĐ trong nhiệm vụ 2

của DA “Tủ lạnh gia đình” cần thực hiện.

HĐ 3.2. Đề xuất các cách thực hiện nhiệm vụ Trực tiếp trên 2 của DA “Tủ lạnh gia đình”. lớp học HĐ 3.3. Lập kế hoạch chi tiết thực hiện nhiệm

vụ 2 của DA “Tủ lạnh gia đình” theo các giải pháp đã đề xuất để giải quyết các VĐ.

HĐ 3.4. Thực hiện các cách đã đề xuất để thực Làm việc ở nhà hiện nhiệm vụ 2 của DA “Tủ lạnh gia đình”.

HĐ 4.1. Báo cáo kết quả NCDA “Tủ lạnh gia

đình”.

Trực tiếp trên lớp học

HĐ 4.2. Đánh giá kết quả NCDA “Tủ lạnh gia đình”.

Trực tiếp trên HĐ 1: Xác định chủ đề của DA “Động cơ Stirling” lớp học

HĐ 2.1. Xác định các VĐ trong nhiệm vụ 1

của DA “Động cơ Stirling”.

HĐ 2.2. Đề xuất các cách thực hiện nhiệm vụ Trực tiếp trên 1 của DA “Động cơ Stirling”. lớp học HĐ 2.3. Lập kế hoạch chi tiết thực hiện nhiệm

vụ 1 của DA “Động cơ Stirling” theo các giải Nhóm 2

pháp đã đề xuất để giải quyết các VĐ. (DA

Làm việc ở nhà Động cơ Stirling) HĐ 2.4. Thực hiện các cách đã đề xuất để thực hiện nhiệm vụ 1 của DA “Động cơ Stirling”.

HĐ 3.1. Xác định các VĐ trong nhiệm vụ 2 của DA “Động cơ Stirling” cần thực hiện.

HĐ 3.2. Đề xuất các cách thực hiện nhiệm vụ 2 của DA “Động cơ Stirling”. Trực tiếp trên lớp học HĐ 3.3. Lập kế hoạch chi tiết thực hiện nhiệm

vụ 2 của DA “Động cơ Stirling” theo các giải

pháp đã đề xuất để giải quyết các VĐ.

113

HĐ 3.4. Thực hiện các cách đã đề xuất để thực Làm việc ở nhà hiện nhiệm vụ 2 của DA “Động cơ Stirling”.

HĐ 4.1. Báo cáo kết quả NCDA “Động cơ

Stirling”.

Trực tiếp trên lớp học HĐ 4.2. Đánh giá kết quả NCDA “Động cơ

Stirling”.

Hình 4.5. Kế hoạch ThNSP lần 2

Hình 4.6. Các biện pháp tác động trong các giai đoạn

114

4.4.2.2. Phân tích định tính kết quả thực nghiệm sư phạm lần 2 Hoạt động: Xác định các VĐ trong nhiệm vụ 1 của DA

Ở hoạt động này, chúng tôi tổ chức cho HS NC tình huống thông qua PHT số

1. Về nhận diện chức năng của TBKT, đa phần HS đều có thể nhận diện được chức

năng của thiết bị (vì Tủ lạnh rất gần gủi với HS, và kiến thức động cơ nhiệt HS đã được học), còn với động cơ Stirling mặc dù HS chưa từng tiếp xúc trực tiếp trong

cuộc sống nhưng có em đã phát hiện “đây là động cơ nên nó phải có chức năng thực

hiện công” (AC1, AC3). Ngoài ra động cơ Stirling là một thuật ngữ mới và xa lạ, HS

thấy tò mò và mong muốn tìm hiểu.

Với mục đích bồi dưỡng NL thành tố về phát hiện VĐ và phát biểu được VĐ trong tình huống của DA (PH 1.1; PH 1.2), chúng tôi yêu cầu HS sử dụng kĩ thuật xây dựng câu hỏi QFT để xây dựng lên được hệ thống các câu hỏi liên quan đến VĐ

NC. Nhiều câu hỏi liên quan đến VĐ đã được đặt ra, tuy nhiên HS còn khó khăn trong

việc diễn đạt VĐ bằng câu hỏi, trong việc thay đổi câu hỏi đóng (có/ không, đúng/

sai) thành câu hỏi mở và xác nhận những câu hỏi ưu tiên trong DA thực hiện. Vì các

HS đã làm quen thuật ngữ CNgCT khi NC về một TBKT, nên HS dễ dàng đặt được

các câu hỏi VĐ liên quan đến CNg được sử dụng để chế tạo TBKT. HS nghiêm túc

NC tình huống và xác định các VĐ trong tình huống, cá nhân HS phát hiện và đặt

được các câu hỏi liên quan đến tình huống, sự thảo luận trong nhóm về VĐ cần giải

quyết trong nhiệm vụ 1 của DA đạt được kết quả tốt. Đặc biệt, theo kinh nghiệm tham

gia DA lần trước, các nhóm đã chủ động đề xuất thêm VĐ là NC chế tạo mô hình VC

– CN của Tủ lạnh (Động cơ Stirling).

Hình 4.7. Kết quả thảo luận nhóm xây dựng câu hỏi theo QFT

115

Hoạt động: Đề xuất các cách thực hiện nhiệm vụ 1 của DA Ở hoạt động này, chúng tôi yêu cầu HS đề xuất các nguồn thông tin có thể sử

dụng để giải quyết các VĐ trong nhiệm vụ 1 của DA. Về hành vi ĐX2.1, đa phần HS

đều phát hiện là tìm kiếm các thông tin của VĐ trên các trang mạng internet. Đặc biệt

đối với nhóm đã từng NC DA Tủ lạnh vì theo tư duy lối mòn, có em đã đề xuất “chúng ta có thể tìm hiểu thêm thông tin khi NC trực tiếp trên động cơ Stirling”, ở đây GV

có diễn giải ý kiến HS đề xuất là hay nhưng hiện nay động cơ này chỉ ứng dụng trên

những thiết bị đặc thù như tàu ngầm, tàu vũ trụ…, các mô hình về động cơ thì phòng

TN của nhà trường không có sẵn nên không thể NC trực tiếp động cơ. Còn nhóm đã

từng NC DA về động cơ thì không thể đề xuất thu thập thông tin từ việc NC trực tiếp trên Tủ lạnh, việc đề xuất nguồn này là phải dựa vào gợi ý của GV. Và đặc biệt, HS không đề xuất được cách phối hợp các nguồn thông tin như thế nào để thực hiện giải

quyết các VĐ trong nhiệm vụ 1.

Ở hành vi ĐX 2.4, thay vì đề xuất cách giải thích NTHĐ của Động cơ Stirling

(Tủ lạnh gia đình) bằng cách tra các thông tin trên mạng internet như lần ThNSP lần

1, HS đã xác định được các kiến thức cần dùng là định luật I NĐLH. Tuy nhiên, các

em không đề xuất được các kiến thức liên quan đến sự chuyển pha của môi chất, sự

biến thiên nội năng của tác nhân,…Việc lập kế hoạch thì HS đã có kinh nghiệm hơn,

không cần làm theo mẫu có sẵn của GV, HS có thể xác định được nội dung nhiệm vụ

cần thực hiện, phân công được các thành viên và thời gian thực hiện nhiệm vụ cụ thể.

Hình 4.8. HS thảo luận đề xuất thực hiện nhiệm vụ 1 của DA

116

Hoạt động: Thực hiện các cách đã đề xuất để thực hiện nhiệm vụ 1 của DA Ở hoạt động này, chúng tôi tổ chức cho HS tự lực NC kiến thức DA ở nhà. Về

hành vi Thu thập thông tin (TH 3.2), đa phần HS đều có thể tìm kiếm được các thông

tin từ tài liệu trên mạng internet, các em đã sử dụng các từ khóa về “động cơ Stirling”

(“tủ lạnh”), “CNg CT động cơ Stirling” (“CNg CT tủ lạnh”), “cấu tạo động cơ Stirling” (“cấu tạo tủ lạnh”), tuy nhiên các em vẫn còn khó khăn trong việc tổng hợp

các thông tin đã tìm kiếm được (vì quá nhiều thông tin ở các trang mạng internet).

HS cũng thực hiện NC trực tiếp Tủ lạnh, nhưng chỉ quan sát được bên ngoài của thiết

bị để xác định dàn bay hơi, dàn ngưng tụ và block của máy. Việc thu thập thông tin

trên catalog thì gặp khó khăn “vì tủ lạnh đã mua từ lâu nên quyển hướng dẫn sử dụng nhà em không tìm được” (ý kiến của một HS tham gia DA phát biểu). Tuy nhiên để giải quyết VĐ này, có em đã đưa ra đề xuất “chúng ta có thể tìm kiếm quyển hướng

dẫn sử dụng tủ lạnh trên mạng từ trang web của nhà sản xuất”.

Về hành vi Chế biến các thông tin đã thu thập để giải quyết các VĐ (TH 3.3),

từ các thông tin thu thập được, HS dễ dàng tìm được các CNg được sử dụng để chế

tạo Động cơ Stirling (Tủ lạnh). Tuy nhiên, đối với DA Tủ lạnh gia đình, có HS phát

hiện “Tủ lạnh mà gia đình đang sử dụng hoạt động dựa trên CNg làm lạnh block

(CNg hóa hơi tác nhân), vậy CNg làm lạnh bằng chip được ứng dụng cho tủ lạnh

nào?”. Quá trình tìm hiểu thông qua các trang web diễn ra, HS nhận thấy CNg làm

lạnh bằng chip được ứng dụng ở máy nước nóng lạnh, ở tủ lạnh mini, tuy nhiên do

HS muốn tìm hiểu về CNg được sử dụng để chế tạo Tủ lạnh giống nhà mình nên có

đề nghị với GV được lựa chọn CNg làm lạnh bằng phương pháp hóa hơi tác nhân để

đi sâu NC về DA Tủ lạnh gia đình.

Hình 4.9. Kết quả thảo luận nhóm trong

hoạt động NC kiến thức

117

Về hành vi Giải thích NTHĐ của TBKT (TH 3.4), các em đã vận dụng các kiến thức đã được học về NĐLH để giải thích cấu tạo, NTHĐ của động cơ Stirling (động

cơ nhiệt trong chương trình), sử dụng thêm kiến thức sự chuyển pha của tác nhân để

giải thích cấu tạo, NTHĐ của tủ lạnh (máy lạnh trong chương trình). Đồng thời, HS

cũng chỉ ra được các bộ phận cấu tạo của TBKT tương ứng với các CNg CT đã tìm kiếm được. Sau khi cá nhân tự NC các kiến thức, chúng tôi yêu cầu nhóm thảo luận,

các thông tin đã tìm kiếm được, đồng thời yêu cầu HS sử dụng phần mềm Xmind -

Mind Mapping App (phần mềm vẽ sơ đồ tư duy miễn phí online hoặc offline) để cụ

thể hóa thông tin mà nhóm thảo luận được.

Hình 4.10. Kết quả xây dựng sơ đồ tư duy về động cơ Stirling của nhóm

trong hoạt động NC kiến thức

Hình 4.11. Kết quả xây dựng sơ đồ tư duy về tủ lạnh của nhóm

trong hoạt động NC kiến thức

118

Hoạt động: Xác định các VĐ trong nhiệm vụ 2 của DA cần thực hiện Mặc dù VĐ chế tạo mô hình VC – CN của Tủ lạnh, Động cơ Stirling đã được

HS phát hiện ở nhiệm vụ 1, nhưng ở hoạt động này, dựa trên kết quả NC của HS ở

nhiệm vụ 1 của DA, chúng tôi nêu tình huống liên quan nhiệm vụ thiết kế, chế tạo và

vận hành mô hình VC – CN của TBKT được đề cập trong DA để mình họa NTHĐ của TBKT theo CNg CT đã lựa chọn. Ở hoạt động này, một lần nữa hành vi phát hiện

các VĐ (PH 1.1) và Phát biểu VĐ (PH 1.2) được lặp lại, HS biểu hiện hành vi này rõ

nét hơn và mức độ cao hơn. Vì HS đã quen với kĩ năng xây dựng câu hỏi, và đã quen

với phương pháp giảng dạy từ GV nên các em dễ dàng phát hiện được VĐ cần giải

quyết và đã đặt được các câu hỏi liên quan đến VĐ cần giải quyết về việc thiết kế, chế tạo và vận hành mô hình VC – CN của TBKT. Vì muốn HS NC sâu hơn ở DA Tủ lạnh gia đình, nên chúng tôi gợi ý thêm VĐ cần giải quyết là thực hiện được TN

kiểm chứng định luật I NĐLH trên mô hình Tủ lạnh mà nhóm đã thiết kế, chế tạo.

Hoạt động: Đề xuất các cách thực hiện nhiệm vụ 2 của DA

Ở hoạt động này, chúng tôi tổ chức cho HS tự lực đề xuất phương án thiết kế mô

hình động cơ Stirling (tủ lạnh) nhằm minh họa chức năng của các TBKT thông qua

PHT số 4. Để bồi dưỡng hành vi Thiết kế mô hình VC – CN của TBKT (bản vẽ chi

tiết): các bộ phận của mô hình (chất liệu, kích thước của từng bộ phận); cách liên kết

các bộ phận để minh họa NTCT, NTHĐ của TBKT (ĐX 2.6), chúng tôi đã yêu cầu HS

hãy sử dụng kĩ thuật động não, đề xuất càng nhiều ý tưởng càng tốt cho một bản phác

thảo của một thiết bị mà DA đang NC, ý tưởng này phải dựa trên CNg CT đã NC.

Vì muốn bồi dưỡng hành vi xây dựng bản phác thảo, chúng tôi đã dành nhiều

thời gian cho hoạt động này. Tuy mỗi HS chỉ đề xuất một bản phác thảo, nhưng các

em rất chỉnh chu hình vẽ phác thảo của mình, các em đã NC lại lần nữa CNg CT của

thiết bị đã tìm hiểu, xem thêm các mô hình TBKT có sẵn trên mạng internet để xây

dựng bản phác thảo của bản thân. Nhiều mô hình phác thảo đã được đưa ra ở các HS khác nhau, thậm chí có bản phác thảo thể hiện sự kết nối thiết bị (động cơ Stirling) với thiết bị khác nhằm thể hiện chức năng của nó.

Tuy nhiên, các bản phác thảo của các em cũng thể hiện sự hạn chế, chưa thể hiện sự gắn kết các bộ phận của thiết bị với nhau, các bộ phận gắn kết chưa hợp lí và logic, thậm chí nhiều bản phác thảo được lấy theo mẫu trên internet không có sự chỉnh

sửa, bổ sung cho phù hợp với các yêu cầu đặt ra.

119

(a) (b)

Hình 4.12. Bản phác thảo mô hình VC – CN

về động cơ Stirling do cá nhân HS đề xuất

(a): Bản phác thảo về mô hình động cơ

Stirling kiểu anpha

(b): Bản phác thảo về mô hình động cơ

Stirling kiểu beta

(c): Bản phác thảo về mô hình động cơ Stirling kiểu gamma

(c)

Hình 4.13. Bản phác thảo mô hình VC – CN về tủ lạnh do cá nhân HS đề xuất

120

Ngoài ra, ở hoạt động này, chúng tôi còn tổ chức cho HS thảo luận nhóm, cá nhân tự trình bày bản phác thảo đã thiết kế, đưa ra tính khả thi khi chế tạo. Do nhiều

bản phác thảo được đề xuất bởi các cá nhân thành viên trong nhóm và việc thảo luận

để lựa chọn bản phác thảo cần có căn cứ và cơ sở, do đó chúng tôi yêu cầu HS NC

các tiêu chí trong PHT số 5, là cơ sở để lựa chọn bản phác thảo tối ưu. Để bồi dưỡng hành vi lựa chọn và hoàn chỉnh bản phác thảo có những cải tiến, thay đổi về cấu tạo

so với TBKT thật (ĐX 2.7), chúng tôi yêu cầu HS một lần nữa hay NC trên thiết bị

thật ở các tài liệu in, tài liệu điện tử trên mạng internet, NC các tiêu chí lựa chọn bản

phác thảo có tính khả thi về: chế tạo được mô hình VC – CN của thiết bị, vật liệu chế

tạo đơn giản, dễ kiếm, gần gủi, là những vật liệu tái chế, rẻ tiền, đặc biệt phù hợp năng lực của bản thân về chế tạo thiết bị. Đối với nhóm động cơ Stirling các em lựa chọn động cơ theo CNg CT gamma vì có nhiều thông tin về hướng dẫn chế tạo, đồng

thời các em cũng cân nhắc về CNg CT anpha và beta. Trong quá trình tìm hiểu thực

tế, mô hình anpha chế tạo phức tạp vì phải có 2 không gian làm việc độc lập, kín khí

và vật liệu chế tạo được gia công phức tạp, tốn kém. Còn CNg CT beta cũng có hướng

dẫn chế tạo cụ thể, chỉ khó trong việc tìm kiếm xylanh cho động cơ, vì xylanh này

phải chịu được nhiệt độ cao (đây là vật liệu đặc thù), VĐ này các em có trao đổi với

GV về việc tìm kiếm vật liệu, tuy nhiên vì xylanh này có sẵn ở phòng TN nên các em

cũng mong muốn chế tạo động cơ theo CNg CT beta. Đối với nhóm tủ lạnh, các em

thảo luận mô hình chế tạo phải thể hiện được chức năng của thiết bị (có khả năng làm

lạnh) và phải quan sát được sự chuyển pha của môi chất, cho nên bản phác thảo cần

bổ sung vị trí gắn các kính quan sát sự chuyển pha của tác nhân. Tuy nhiên, chưa xác

định được các bộ phận chính của Tủ lạnh, GV đã gợi ý “Bộ phận chính hay còn gọi

là bộ phận cốt lõi của thiết bị mà khi thiếu một trong những bộ phận này thì thiết bị

không hoạt động được”. Từ đó, HS xác định lại các bộ phận chính của Tủ lạnh, các

bộ phận như rơ le nhiệt, cảm biến sensor, quạt tản nhiệt,… chỉ là những bộ phận làm tăng hiệu suất hoạt động của máy. Ngoài ra, dàn nóng, dàn lạnh HS thiết kế như thiết bị thật, như vậy sẽ làm kích thước mô hình lớn, đặc biệt không thể thực hiện TN kiểm

chứng hệ quả của định luật I NĐLH, GV gợi ý TN kiểm chứng dựa vào sự trao đổi nhiệt lượng của mô hình ở hai dàn nóng, lạnh với môi trường bên ngoài là nước, để đơn giản cho việc tính toán thì hai dàn này phải có hình dạng kích thước giống nhau

và có thể đặt gọn trong bình chứa đựng nước. Có HS đã phát hiện “thay vì uốn ống

đồng ở 2 dàn như thực tế, chúng ta có thể uốn thành những vòng tròn đồng tâm để

làm giảm kích thước của mô hình, và số vòng ở 2 dàn này phải như nhau”.

121

Hình 4.14. Bản phác thảo về TBKT do nhóm đề xuất

Hoạt động: Thực hiện các cách đã đề xuất để thực hiện nhiệm vụ 2 của DA

Ở hoạt động này, chúng tôi tổ chức cho nhóm HS thực hành chế tạo động cơ

Stirling (tủ lạnh) theo bản phác thảo đã lựa chọn tại nhà HS, tuy nhiên trong quá trình chế tạo, HS gặp nhiều khó khăn và VĐ nảy sinh, do đó quá trình chế tạo thiết bị đã được dời địa điểm từ nhà HS tới phòng thí nghiệm trường Đại học Quy Nhơn (A6 – 315) để có sự hỗ trợ trực tiếp từ GV, đồng thời GV cũng có thể theo dõi hành vi chế tạo của cá nhân HS và của nhóm HS. Để bồi dưỡng hành vi chế tạo và vận hành mô hình VC – CN theo bản thiết kế

đã lựa chọn (TH 3.6), chúng tôi yêu cầu HS chế tạo mô hình theo kế hoạch đã xây

dựng và dựa vào bảng 4.4, bảng 4.5 hỗ trợ HS trong quá trình chế tạo.

122

Bảng 4.4. Bảng mô tả quá trình chế tạo máy lạnh

MÔ TẢ QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO MÁY LẠNH

Các bước chế tạo Những lưu ý khi thực hiện các bước

Bước 1: Xác định những đoạn vật liệu - Xác định được độ dài cần thiết ở

được sử dụng làm nguồn nóng, nguồn lạnh và những đoạn kết nối giữa nguồn nguồn nóng và nguồn lạnh, đoạn dài cần thiết ở đoạn làm van tiết lưu.

nóng, nguồn lạnh và máy nén.

Bước 2: Làm sạch vật liệu được sử dụng để chế tạo thiết bị. - Nên thổi luồng hơi (dùng máy bơm hơi) để làm lạnh bụi bẩn trong các ống

vật liệu được dùng để chế tạo thiết bị.

Bước 3: Kiểm tra hoạt động của máy nén. - Cho máy hoạt động, kiểm tra ở đầu hút và đầu đẩy của máy nén.

Bước 4: Xác định vị trí ở đó sẽ diễn ra - NC kĩ ở bản thiết kế kĩ thuật để xác

định đúng vị trí của sự chuyển pha.

sự chuyển pha của tác nhân (hơi sẽ ngưng tụ thành chất lỏng và hóa hơi

thành chất khí) để đặt thiết bị quan sát sự

chuyển pha cho phù hợp

Bước 5: Gắn kết các bộ phận của thiết - Nên nhờ chuyên gia thực hiện các mối

bị lại với nhau. hàn khi gắn kết các bộ phận của thiết bị.

Bước 6: Bơm tác nhân (khí gas) vào mô hình thiết bị. - Nhờ chuyên gia trong quá trình bơm tác nhân.

Bước 7: Vận hành thiết bị và đánh giá - Quan sát kết quả thu được ở nguồn

sự hoạt động của thiết bị

nóng và nguồn lạnh. - Quan sát sự chuyển pha của tác nhân

bên trong thiết bị

Bảng 4.5. Bảng mô tả quá trình chế tạo động cơ Stirling

MÔ TẢ QUÁ TRÌNH CHẾ TẠO ĐỘNG CƠ STIRLING

Các bước chế tạo Những lưu ý khi thực hiện các bước

Bước 1: Xác định và lựa chọn được các - Từ bảng thiết kế thiết bị, liệt kê đầy

vật liệu tương ứng với các bộ phận của đủ những vật liệu và dụng cụ cần để

thiết bị trên bảng thiết kế. chế tạo thiết bị.

123

- Những vật liệu được sử dụng chế tạo là

đơn giản, dễ tìm và gần gủi với đời sống.

Bước 2: Đo kích thước các bộ phận của - Nên lập một bản với tỉ lệ tương ứng

động cơ trên bản thiết kế để cắt, gọt các vật liệu cho từng bộ phận của động cơ với các vật liệu thật cần chế tạo. - Xác định đúng đường kính của piston

phù hợp với xylanh và kích thước của thanh

truyền phù hợp với không gian hoạt

động của piston trong xylanh.

Bước 3: Phân loại và sắp xếp các vật liệu đã chuẩn bị tương ứng với các bộ phận - Xác định những chi tiết nào của động cơ cần chế tạo, vị trí những chi tiết đó

của động cơ. trên bản thiết kế.

Bước 4: Kết nối các bộ phận đã phân - NC kĩ ở bản thiết kế kĩ thuật để xác

loại lại với nhau để tạo thành một động định đúng vị trí của các bộ phận cần lắp

cơ hoàn chỉnh. ráp.

Bước 5: Vận hành thiết bị và đánh giá - Tác động lên bánh đà để tạo lực phát

sự hoạt động của thiết bị động ban đầu;

- Quan sát sự vận hành của piston lực với

cả cơ cấu trực khuỷu thanh truyền;

- Theo dõi nhiệt độ ở cả nguồn nóng và

nguồn lạnh.

Bước 6: Đưa ra những điều chỉnh để bổ - NC lại CNg CT động cơ để có những điều

sung, và giúp hoàn thiện động cơ. chỉnh, bổ sung giúp hoàn thiện động cơ.

Tuy nhiên, trong quá trình chế tạo mô hình VC – CN của TBKT, nhiều VĐ kĩ

thuật đã xuất hiện, làm HS thấy khó khăn và không có phương án giải quyết. Để bồi

dưỡng hành vi Phát hiện những VĐ kĩ thuật và có những chỉnh sửa, cải tiến mô hình VC – CN của TBKT trong quá trình chế tạo, vận hành mô hình (TH 3.7), chúng tôi yêu cầu nhóm HS thảo luận những VĐ kĩ thuật nào gặp phải, NC lại bản phác thảo, các tài liệu hướng dẫn chế tạo mô hình TBKT trên mạng internet để tìm ra những giải pháp xử lí. Nhiều chỉ số hành vi về Phát hiện VĐ (PH 1.1), Xác định các nguồn thông tin (ĐX 2.1), Thiết kế mô hình VC – CN của TBKT (ĐX 2.6), được bồi dưỡng trong

hoạt động chế tạo này bởi những VĐ kĩ thuật mà các HS gặp phải cần giải quyết để chế tạo TBKT. Cụ thể được minh họa theo bảng 4.6; bảng 4.7; bảng 4.8.

124

Bảng 4.6. Bảng mô tả những VĐ kĩ thuật và giải pháp điều chỉnh của HS khi chế tạo động cơ Stirling theo CNg CT beta

NHỮNG VĐ KĨ THUẬT VÀ GIẢI PHÁP THỰC HIỆN ĐỂ CHẾ TẠO MÔ HÌNH ĐỘNG CƠ STIRLING THEO CNg CT BETA

VĐ kĩ thuật về vật liệu chế tạo

Giải pháp ban đầu Vật liệu chế tạo xylanh là ống nghiệm thủy tinh.

VĐ kĩ thuật của Ống nghiệm thủy tinh được sử dụng là những ống chứa đựng hóa chất nên không có khả năng chịu nhiệt cao, trong quá trình giải pháp nung nóng trực tiếp, ống bị vỡ.

Định hướng - Những nguyên nhân nào làm ống nghiệm được dùng làm thân xylanh của động cơ bị vỡ khi hoạt động?

giải pháp - Trong thực tế có những ống nghiệm nào? Chúng được sử

dụng trong những trường hợp nào?

Giải pháp đã điều chỉnh Thay bằng ống nghiệm thủy tinh chịu nhiệt độ cao (ống nghiệm thủy tinh Borosilicate chịu được nhiệt độ 5000C)

Giải pháp ban đầu Piston phụ là bùi nhùi chịu nhiệt.

Bùi nhùi sử dụng làm piston phụ tuy có thể chịu được nhiệt,

nhưng nó không thể di chuyển (cho nên khối tác nhân cũng VĐ kĩ thuật của không di chuyển) vì ma sát giữa bùi nhùi và thành xylanh quá giải pháp lớn. Nếu bùi nhùi có kích thước nhỏ hơn thì lại không có chức

năng làm luân chuyển tác nhân trong xylanh.

- Những trường hợp nào sẽ làm bùi nhùi (piston phụ) chuyển

động trong thân động cơ?

Định hướng - Chức năng của piston phụ là gì?

giải pháp

- Những vật liệu nào làm piston phụ có thể dễ dàng di chuyển khi động cơ hoạt động mà vẫn thực hiện được chức năng là luân chuyển khối tác nhân?

Giải pháp đã điều chỉnh Thay bùi nhùi bằng những viên bi ve có đường kính xấp xỉ đường kính bên trong ống nghiệm.

Giải pháp ban đầu Piston chịu lực là ống bơm kim tiêm nhựa loại 10ml.

VĐ kĩ thuật của Bơm kim tiêm nhựa làm xylanh lực bị lỗi giữa piston và thân

giải pháp xylanh của bơm do lớp nhựa của piston bị giãn nở khi tiếp xúc

125

với tác nhân ở nhiệt độ cao, do đó piston không di chuyển. Nếu

bỏ lớp nhựa của piston thì tác nhân bị rò rỉ ra môi trường bên

ngoài nên công do tác nhân sinh ra không đủ để đẩy piston lực.

Định hướng Những nguyên nhân nào làm piston lực không hoạt động? giải pháp

Thay bằng bơm kim tiêm thủy tinh loại 10ml bởi diện tích tiếp xúc

của piston bên trong bơm là một khối trụ dài, dễ dàng di chuyển Giải pháp khối tác nhân mà không sợ khối tác nhân rò rỉ. Ngoài ra, nên thoa đã điều chỉnh một lớp dầu máy nhẹ đều lên thân piston của bơm để vừa giúp

piston dễ di chuyển, vừa tạo lớp màn giúp tác nhân không rò rỉ.

Bộ phận kết nối giữa xylanh và ống piston lực là dây nhựa sử Giải pháp ban đầu dụng trong y tế (dây truyền nước).

Dây nhựa truyền nước y tế sử dụng làm bộ phận kết nối nhưng VĐ kĩ thuật của không chịu được nhiệt độ cao nên trong quá trình động cơ hoạt giải pháp động, dây nhựa bị co lại.

- Những VĐ nào xuất hiện khi sử dụng vật liệu là dây nhựa y

Định hướng tế này để kết nối piston lực với thân động cơ?

giải pháp - Có những vật liệu nào có cùng kích thước cùng chức năng

nhưng chịu được nhiệt độ cao?

Thay bằng ống nhựa dẻo chịu được nhiệt độ cao. Giải pháp đã điều chỉnh

VĐ kĩ thuật về đo kích thước các bộ phận để cắt, gọt và tiện

Giải pháp ban đầu Kích thước giá đỡ bằng kích thước ống bơm là piston lực.

- Vì giá đỡ có kích thước bằng bơm nên không có khoảng

VĐ kĩ thuật của giải pháp

không gian cho piston lực nâng xylanh. - Lúc này toàn bộ piston phụ dồn hết về phía không gian nhận nhiệt ở nguồn nóng (dồn toàn bộ khối lượng một bên) nên động cơ không hoạt động.

Định hướng giải pháp - Giá đỡ thân động cơ có những chức năng gì? - Những cơ sở nào có thể xác định được kích thước giá đỡ?

Giải pháp - Giá đỡ vừa có chức năng giữ thân động cơ, vừa có chức năng

đã điều chỉnh tạo điểm quay cố định trên thân động cơ. Điểm quay cố định

126

thường là trọng tâm của hệ (khối lượng xylanh, và khớp nối

piston lực).

- Việc xác định kích thước độ cao giá đỡ phụ thuộc vào không

gian dãn nở ở piston lực. Cho động cơ hoạt động, điều chỉnh dần vị trí cố định giá đỡ và thân xylanh sao cho động cơ hoạt

động trơn tru, đó là vị trí cần tìm. Trong nhiều lần thử nghiệm

HS xác nhận vị trí này cao hơn piston lực khoảng 3cm.

Giải pháp ban đầu Xác định vị trí gắn giá đỡ vào ống nghiệm là trung điểm

VĐ kĩ thuật của giải pháp Vì ống nghiệm gắn khớp nối là hệ không đồng chất nên trung điểm của ống nghiệm không phải là trọng tâm của hệ

- Trọng tâm của xylanh động cơ phụ thuộc vào những yếu tố Định hướng nào? Và phụ thuộc những vật nào? giải pháp - Có những cách nào xác định trọng tâm của hệ trên?

Sau khi thảo luận, HS đề xuất việc xác định trọng tâm của hệ

bằng cách:

Cách 1: Lí thuyết

+ Đo khối lượng của ống nghiệm và trụ khớp nối bằng phép cân.

+ Xác định điểm chính giữa của trụ là điểm đặt của lực do khối

lượng ống nghiệm tạo ra, điểm chính giữa của khớp nối là điểm Giải pháp chịu lực do khối lượng khớp nối tạo ra. đã điều chỉnh + Dùng quy tắc momen lực xác định vị trí trọng tâm của hệ.

Cách 2: Thực nghiệm

- Gắn khớp nối vào ống nghiệm.

- Treo hệ trên bằng dây mãnh, nhẹ, có thể di chuyển được vị trí treo.

- Lần lượt thay đổi vị trí treo đến khi thấy hệ ống nghiệm nằm ngang thì đánh dấu vị trí treo.

Giải pháp ban đầu Kích thước piston phụ bằng 1/3 kích thước thân xylanh.

VĐ kĩ thuật của giải pháp - Vì cố định kích thước ban đầu của piston phụ theo cảm tính, dự đoán không có căn cứ nên động cơ hoạt động không ổn định. - Piston phụ ngoài chức năng luân chuyển khối tác nhân, còn tạo lực quán tính cho động cơ hoạt động. Việc xác định kích

thước piston phụ rất quan trọng.

Định hướng - Chức năng của piston phụ là gì?

127

giải pháp - Có cách nào xác định kích thước piston phụ?

Việc xác định bi ve thông qua thử nghiệm:

- Lần lượt đặt những hoàn bi ve vào trong ống nghiệm và bắt

đầu thử nghiệm số lượng.

- Trạng thái ban đầu của hệ là toàn bộ bi ve nằm về phía khớp nối. - Khi piston lực thực hiện công, bi ve dần chuyển động về phía

nguồn nóng.

- Khi một nửa số bi ve đi qua điểm quay thì piston lực đến điểm ngưỡng cực đại của quá trình thực hiện công. Nếu số Giải pháp đã điều chỉnh lượng bi ve quá ít (không đủ lực quán tính làm piston về vị trí

ban đầu) hoặc quá nhiều (piston không đủ lực nâng) thì lúc này

động cơ không hoạt động.

- Số lượng bi ve phù hợp là lúc động cơ hoạt động trơn tru nhất.

- Lúc đầu thử nghiệm là 3 viên, sau đó tăng dần từng viên một.

- Sau nhiều lần thử nghiệm, HS xác định đối với xylanh 15 cm

thì khoảng 4 viên.

Kích thước ống nhựa dẻo nối giữa piston lực và xylanh động Giải pháp ban đầu cơ là 5cm.

- Việc xác định kích thước ban đầu của ống nhựa dẻo cũng cảm

VĐ kĩ thuật của tính, không có căn cứ nên phải điều chỉnh vị trí piston lực liên tục thì động cơ mới hoạt động.

giải pháp - Ống nhựa quá dài thì sẽ bị gãy (ngăn không cho tác nhân vào

piston lực), ống nghiệm quá ngắn thì làm hệ thống xylanh và

piston lực bị cứng đơ khi thực hiện.

Định hướng giải pháp - Những nguyên nhân nào làm ống nối giữa xylanh và piston lực bị gãy khúc khi động cơ hoạt động? - Cách xác định kích thước đoạn ống nhựa này như thế nào?

Giải pháp đã điều chỉnh - Kích thước ống nhựa phụ thuộc vào khoảng cách giữa piston lực và xylanh, khoảng nâng xylanh của piston lực. - Việc xác định kích thước bằng phương pháp thực nghiệm nhiều lần với nhiều đoạn ống khác nhau.

+ Lần lượt tạo những ống có kích thước 3cm, 3,5cm, 4cm, 4,5cm, 5cm, 5,5cm và 6cm.

128

+ Cố định piston lực và xylanh, lần lượt thay những ống trên

vào động cơ, những đoạn nào giúp động cơ hoạt động trơn tru

và không bị gãy khúc khi hoạt động là đoạn tối ưu.

VĐ kĩ thuật về gắn kết các bộ phận

Gắn một khối nhựa vào thân xylanh ống nghiệm (trọng tâm

ống nghiệm). Hai bên khối nhựa được khoan lỗ nhỏ có thể để Giải pháp ban đầu có thể dễ dàng quay khi đặt 2 kim vào. Hai kim được cố định

trên giá đỡ.

- Hệ thống trục quay phức tạp, trong quá trình hoạt động thân

động cơ bị rớt ra ngoài.

- Vì ma sát giữa kim và khối nhựa quá lớn ảnh hưởng đến sự VĐ kĩ thuật của quay của động cơ. giải pháp - Vì hệ thống bị cố định trên giá đỡ, nên rất khó thay đổi vị trí

thích hợp trong các lần thử nghiệm tìm vị trí động cơ hoạt động

tốt nhất.

Định hướng - Hệ thống gắn động cơ vào giá đỡ thỏa mãn những điều kiện nào?

giải pháp - Có những cách nào gắn động cơ vào giá đỡ?

- Ban đầu giải pháp đưa ra là thay vì khoan lỗ trên khối nhựa

thì thay vào bằng ổ bi nhỏ nhằm giảm ma sát. Tuy nhiên hệ

thống vẫn rất phức tạp và không thay đổi được vị trí trong các Giải pháp lần thử nghiệm để xác định vị trí động cơ hoạt động trơn tru. đã điều chỉnh - Giải pháp hai đã được đưa ra là thay bằng dây có tính co giãn

để cố định động cơ và giá đỡ, dây này chịu được nhiệt độ cao.

Và dây cao su chịu nhiệt là giải pháp đưa ra.

Bảng 4.7. Bảng mô tả những VĐ kĩ thuật và giải pháp điều chỉnh của HS khi chế tạo động cơ Stirling theo CNg CT gamma

NHỮNG VĐ KĨ THUẬT VÀ GIẢI PHÁP THỰC HIỆN ĐỂ CHẾ TẠO MÔ HÌNH ĐỘNG CƠ STIRLING THEO CNg CT GAMMA

VĐ kĩ thuật về vật liệu chế tạo

Vật liệu chế tạo piston phụ là bùi nhùi (dạng xốp cứng) gắn Giải pháp ban đầu trên vòng nhôm (từ vỏ lon).

129

Bùi nhùi (dạng xốp cứng) có ưu điểm là nhẹ, dễ cắt, định hình

VĐ kĩ thuật của dễ dàng trên vòng nhôm. Tuy nhiên, bùi nhùi này lại không

giải pháp chịu được nhiệt độ cao, trong quá trình đốt xảy ra hiện tượng

bị cháy khét.

Định hướng giải pháp - Piston phụ bên trong động cơ có chức năng gì? - Có những lưu ý nào về vật liệu chế tạo piston phụ?

- Lúc đầu giải pháp đưa ra là dùng bùi nhùi kim loại, tuy nhiên

điều này lại làm cho khối lượng piston phụ quá lớn, đồng thời

trong quá trình chuyển động, bùi nhùi bị rớt ra (đã dùng keo

Giải pháp đã điều chỉnh

để cố định) và piston phụ chuyển động không theo trục cố định. - Giải pháp thay thế, sử dụng một lon nhôm có đường kính nhỏ hơn đường kính xylanh động cơ (nhỏ hơn không quá nhiều),

hoặc chế tạo piston phụ từ vỏ lon nhôm, có hai nắp làm bằng

lon nhôm.

Khớp nối giữa các thanh truyền được tạo bằng việc uốn cong Giải pháp ban đầu các thanh thép theo mẫu.

Việc tạo ra các thanh thép uốn cong theo mẫu giống nhau từ

đôi một bằng thủ công rất khó và phức tạp. Trong quá trình VĐ kĩ thuật của hoạt động, các mẫu khớp nối này không thể thay đổi chuyển giải pháp động thẳng (của piston phụ, piston lực) thành chuyển động

ngang của trục quay gắn bánh đà.

Hệ thống trục khuỷu, thanh truyền của động cơ có chức năng gì? Định hướng Có giải pháp nào có thể biến chuyển động thẳng của piston giải pháp thành chuyển động ngang của trục quay gắn bánh đà?

Giải pháp đã điều chỉnh Sử dụng chốt đômino (chốt gắn các mối nối điện) để thay đổi chuyển động thẳng của thanh truyền thành chuyển động ngang của trục quay.

Bộ phận làm mát tiếp xúc với nguồn lạnh là thân trên của động Giải pháp ban đầu cơ tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài môi trường.

Vì tác nhân nhận nhiệt lượng trực tiếp từ bên ngoài có nhiệt độ

VĐ kĩ thuật của giải pháp

rất cao nên nhiệt độ khối tác nhân cũng rất cao, khoảng không gian giữa nguồn nóng và nguồn lạnh nhỏ (chiều cao 15 cm) nên tác nhân không kịp tỏa nhiệt ra môi trường ở nguồn lạnh

130

(nguồn lạnh có nhiệt độ chưa đủ thấp để làm giảm nhiệt độ của

tác nhân) nên hiệu suất hoạt động của động cơ kém.

Định hướng Những biện pháp nào giúp quá trình tỏa nhiệt ra môi trường

giải pháp của tác nhân diễn ra nhanh hơn?

Thay môi trường ở nguồn lạnh là không khí (có nhiệt độ môi trường bên ngoài) thành một môi trường khác có nhiệt độ thấp hơn (môi

Giải pháp trường chất lỏng, có thể bỏ đá lạnh để làm giảm nhiệt độ ở nguồn

đã điều chỉnh lạnh). Cho nên, cần chế tạo một bộ phận chứa chất lỏng ở nguồn

lạnh của động cơ, bộ phận này gắn trên thân động cơ và được chế

tạo bằng lon nhôm có đường kính lớn hơn xylanh động cơ.

VĐ kĩ thuật về đo kích thước các bộ phận để cắt, gọt và tiện

Cắt vỏ lon nhôm:

- Đo kích thước chiều cao lon nhôm cần chế tạo, đánh dấu. Giải pháp ban đầu - Cắt lon nhôm bằng cưa phần đánh dấu, và dùng kéo để hiệu

chỉnh cho đẹp.

Trong quá trình cưa, lực cưa của tay quá mạnh làm lon nhôm VĐ kĩ thuật của bị biến dạng, sai lệch về kích thước. Sửa dụng kéo để hiệu giải pháp chỉnh theo đường viền đã đánh dấu nhưng không đều.

Định hướng Những kĩ thuật cắt nào được sử dụng để cắt, tiện thiết bị?

giải pháp Việc cắt, tiện thiết bị có những lưu ý nào?

- Sử dụng thước để xác định kích thước cần cắt và đánh dấu

điểm đó bằng bút.

- Cho lon nhôm nằm ngang, cố định đế lon nhôm trên mặt

phẳng thẳng đứng.

Giải pháp đã điều chỉnh - Cố định bút tại vị trí đã đánh dấu, lần lượt xoay tròn lon nhôm để được vòng đánh giá hình tròn trên thân lon. - Thay bút bằng mũi dao sắt và bén, xoay nhẹ lon nhôm nhiều

vòng để làm dấu và vết cần cắt. - Dùng lưỡi cưa nhỏ (hay máy cưa mini) nhẹ nhàng cưa vết đã làm dấu. - Mài chỗ đã cưa bằng giấy nhám (nếu có máy mài thì dùng

máy để mài).

Giải pháp ban đầu Xác định tâm của nắp đậy xylanh:

131

- Đặt đáy lon lên một tờ giấy rồi dùng bút vẽ một đường tròn

của lon lên tờ giấy. - Xác định tâm đường tròn trên tờ giấy bằng phương pháp toán học.

- Cắt đường tròn trên giấy đã xác định tâm, dán lên nắp lon cần xác định tâm.

- Dùng kim đâm qua tâm tờ giấy, tiếp xúc lon, nơi đó là tâm

của nắp lon.

Vì lon nhôm có nắp và đáy lon không phải là mặt phẳng mà là một mặt cong, nên việc xác định tâm rất khó khăn. Dùng tờ VĐ kĩ thuật của giấy tròn xác định tâm sẽ xuất hiện sai số chỗ dán giấy tròn giải pháp vào đáy lon (nắp lon), và ở chỗ kim đánh dấu vì kim có thể bị

lệch khỏi đường thẳng trong quá trình lấy dấu.

Có những cách nào xác định tâm của đường tròn? Định hướng

giải pháp Trong thực tế để xác định tâm của vật tròn có dạng lõm thì phải làm như thế nào?

Sau khi thảo luận, NC trên internet HS đề xuất việc xác định

trọng tâm của hệ bằng cách:

- Nhỏ một giọt nước lên mặt lõm của dáy lon.

- Xác định một vòng tròn nhỏ do giọt nước này tạo ra (kích

Giải pháp thước vòng tròn càng nhỏ, càng tốt). - Lâu khô đáy lon, vẽ hai đường thẳng song song đi qua vị trị

đã điều chỉnh đường tròn nhỏ này.

- Tiếp tục vẽ hai đường thẳng song song và vuông góc với hai

đường thẳng trước, cũng đi qua vòng tròn nhỏ. Lúc này bốn

đường thẳng cắt nhau tạo thành hình vuông (hoặc hình chữ nhật).

- Vẽ hai đường chéo của hình vuông (hoặc hình chữ nhật đó), chúng cắt nhau ở đâu thì đó là tâm đường tròn cần tìm.

Chế tạo piston lực bằng cách:

Giải pháp ban đầu

- Sử dụng màn cao su (bong bóng bay) làm thành piston lực. - Cố định tấm nhựa mỏng hình tròn vào thanh thép bằng keo nhựa dẻo và gắn chúng với màn cao su bằng keo dính.

VĐ kĩ thuật của giải pháp Việc cố định tấm nhựa mỏng hình tròn vào thanh thép bằng keo nhựa dẻo sẽ dễ gây ra tình trạng bị rơi ra khi động cơ hoạt động.

132

Cố định tấm nhựa vào màn cao su bằng keo dính sẽ xảy ra tình

trạng keo sẽ bị hở, vị trí có keo sẽ làm màn bị cứng dễ bị rách khi

hoạt động.

- Piston bằng màn cao su sẽ hoạt động như thế nào khi cho

Định hướng giải pháp động cơ hoạt động? - Có những giải pháp gắn thanh truyền vào màn cao su (để làm

piston lực nào) nào mà các em tìm được trên internet?

Sau khi NC và thảo luận HS đề xuất:

- Thay vì dùng một tấm nhựa mỏng tròn (được tạo từ nắp chai

Giải pháp

đã điều chỉnh nhựa) thì dùng hai tấm, một tấm đặt ở mặt ngoài của màn cao su, một tấm đặt ở mặt bên trong của màn. - Gắn thanh truyền vào tâm của hai tấm (gắn thật chặt qua một

lỗ rất nhỏ được tạo ra trên màn cao su) ở mặt trong của màn,

dùng chốt đomino cố định thanh truyền.

VĐ kĩ thuật về gắn kết các bộ phận

Gắn piston phụ vào trong thân xylanh động cơ mà không chú

Giải pháp ban đầu ý đến vị trí lan truyền tác nhân từ không gian chứa piston phụ

đến không gian chứa piston lực.

Piston phụ vừa đóng vai trò luân chuyển khối tác nhân bên

trong động cơ, đồng thời trong trường hợp này nó còn đóng

vai trò là van khóa không cho tác nhân đi vào không gian của

piston lực. Nếu trong quá trình gắn piston phụ không để ý điểm

này sẽ xảy ra hiện tượng: VĐ kĩ thuật của - Trường hợp 1: từ điểm chết trên và điểm chết dưới của piston giải pháp

lực thì thân piston đều che vị trí lan truyền tác nhân từ không gian chứa piston phụ đến không gian chứa piston lực. - Trường hợp 2: từ điểm chết trên và điểm chết dưới của piston lực thì thân piston đều không che vị trí lan truyền tác nhân từ không gian chứa piston phụ đến không gian chứa piston lực.

Định hướng - Van ngăn giữa không gian chứa piston lực và piston phụ có chức năng gì? giải pháp - Van này được chế tạo như thế nào trong trường hợp động cơ này?

133

- Piston phụ đóng thêm vai trò là van ngăn giữa không gian chứa

piston lực và piston phụ.

- Trong quá trình chế tạo piston phụ cần chú ý kích thước của

piston phụ thuộc vào đáy xylanh và phụ thuộc vào vị trí lan truyền tác nhân từ không gian chứa piston phụ đến không gian chứa Giải pháp đã điều chỉnh piston lực.

- Cần chế tạo trục quay sao cho khi đi đến điểm chết trên của

piston phụ thì vị trí lan truyền được mở, khi đến điểm chết dưới

thì vị trí này bị khóa hoàn toàn.

Bảng 4.8. Bảng mô tả những VĐ kĩ thuật và giải pháp điều chỉnh của HS khi chế tạo tủ lạnh theo CNg CT bằng phương pháp hóa hơi tác nhân

NHỮNG VĐ KĨ THUẬT VÀ GIẢI PHÁP THỰC HIỆN ĐỂ CHẾ TẠO TỦ

LẠNH THEO CNg CT BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA HƠI TÁC NHÂN

VĐ kĩ thuật về vật liệu chế tạo

Vật liệu chế tạo dàn nóng, dàn lạnh được đề xuất là những ống

nhựa dẻo, trong suốt, chịu được nhiệt nhằm quan sát được tác Giải pháp ban đầu nhân bên trong cũng như quan sát được quá trình chuyển pha

của môi chất.

Những ống nhựa dẻo này có ưu điểm dễ uốn cong, dễ cắt gọt,

chịu được nhiệt độ cao nhưng gặp phải một số VĐ kĩ thuật:

VĐ kĩ thuật của - Gắn kết giữa các mối nối không đảm bảo kín, sẽ gây ra hiện

giải pháp tượng rò rỉ tác nhân ra môi trường;

- Gắn kết giữa ống nhựa có đường kính lớn với ống mao có

đường kính nhỏ hơn sẽ rất khó, và không đảm bảo kín.

Định hướng giải pháp - Trong thực tế, những vật liệu nào được sử dụng để chế tạo dàn nóng và dàn lạnh của tủ lạnh? Những vật liệu này có những ưu và nhược điểm gì?

Giải pháp Thay bằng ống đồng (đã qua sử dụng) để làm dàn nóng, dàn lạnh và cũng sử dụng ống đồng này để gắn kết các bộ phận của

đã điều chỉnh tủ lạnh lại với nhau. VĐ phát sinh, nếu sử dụng ống đồng thì

không thể quan sát được sự chuyển pha của môi chất tác nhân.

134

Sử dụng những khúc ống nhựa dẻo gắn kết những điểm xảy ra Giải pháp ban đầu hiện tượng chuyển pha của tác nhân trên ống đồng.

Những ống nhựa dẻo trong suốt này tuy có thể quan sát được

tác nhân bên trong nhưng xảy ra VĐ kĩ thuật:

VĐ kĩ thuật của giải pháp - Vì là nhựa dẻo, nên tại những điểm gắn nảy dễ bị gãy khúc gây hiện tượng ngẽn tác nhân;

- Gắn kết giữa nhựa và ống đồng sẽ không đảm bảo kín khí,

gây hiện tượng rò rỉ tác nhân.

- Trong kĩ thuật điện lạnh, các kĩ sư đã sử dụng những thiết bị nào để quan sát khí gas? Định hướng - Trong kĩ thuật điện lạnh, những dụng cụ nào được sử dụng giải pháp để đo áp suất khí gas, các dụng cụ này có cấu tạo gồm những

bộ phận nào?

Nhóm NC các thông tin, hỏi đáp từ chuyên gia, nhóm đề xuất

sử dụng kính quan sát trong dụng cụ bơm khí gas cho thiết bị Giải pháp điện lạnh. Kính quan sát này dễ dàng được kết nối với ống đã điều chỉnh đồng vì hai đầu kính có các roăn đồng để kết nối và chuyên

được sử dụng để quan sát khí gas khi chúng hoạt động.

VĐ kĩ thuật về việc chế tạo thiết bị sinh công trong tủ lạnh (Block)

Khi NC về các bộ phận tủ lạnh trên các tài liệu, HS phát hiện có thiết bị gọi là Block có chức năng sử dụng điện năng để VĐ kĩ thuật cần thực hiện công nhằm giúp tủ lạnh có thể làm lạnh. Tuy nhiên, tìm hiểu khối Block này có cấu tạo như thế nào? NTHĐ ra sao mà có

chức năng của một máy thực hiện công?

Tìm hiểu về Block và lí giải chức năng của Block HS NC các tài liệu trên internet về Block với các từ khóa về “lốc tủ lạnh”; “Block tủ lạnh”; “Cấu tạo Block tủ lạnh”; “Các CNg CT Block tủ lạnh”; “Chức năng Block tủ lạnh”;… và rút ra được một số thông tin: - Chức năng Block: Giúp vận chuyển khối tác nhân bên trong tủ lạnh. Tác nhân ở dàn bay hơi sẽ được hút về block, đồng thời tác nhân này sẽ được nén ở áp suất cao về dàn ngưng tụ

nhằm giúp diễn ra quá trình trao đổi nhiệt lượng ở dàn ngưng

tụ và dàn bay hơi của tủ lạnh.

135

- CNg CT Block: hiện nay có ba công nghệ được sử dụng chế

tạo Block là CNg CT block dạng xoắn, CNg CT Block dạng

swing, CNg CT Block dạng piston. Trong đó CNg CT Block

dạng xoắn là được sử dụng phổ biến hiện nay. - Cấu tạo chung: Tuy các CNg CT khác nhau, Block sẽ có cấu

tạo khác nhau nhưng về cơ bản sẻ bao gồm các bộ phận chính:

động cơ điện sử dụng điện năng bên ngoài để thực hiện công,

máy bơm có van hút gắn ở đầu ra của dàn bay hơi và van nén

gắn ở đầu ra của dàn ngưng tụ. - NTHĐ: Có hai quá trình chính là hút và nén môi chất. Với

quá trình hút, môi chất sẽ được hút vào bên trong xylanh của

máy, quá trình này kết thúc khi xylanh chạm đến đáy tận cùng

của khoang chứa. Với quá trình nén, được diễn ra sau khi quá

trình hút kết thúc, lúc này môi chất sẽ được nén ở áp suất cao

vào bên trong dàn ngưng tụ.

HS NC tài liệu in, tài liệu trên internet phác thảo bản vẽ về mô

hình Block:

Thiết kế mô hình

Block

- Việc thiết kế, chế tạo một Block có chức năng như trên sẽ được

NC trong một DA khác (DA về ƯDKT của động cơ điện), ở đây

GV sử dụng hình ảnh bổ dọc của các loại Block trong thực tế để

Giải pháp thực hiện

kiểm chứng lại mô hình phác thảo Block của nhóm. - Block sử dụng trong DA tủ lạnh không những có chức năng trên mà phải đảm bảo được chế tạo đúng kĩ thuật, kín khí nhằm đáp ứng yêu cầu vận chuyển tác nhân trong máy, và giúp tác nhân chuyển đổi pha để trao đổi nhiệt lượng với môi trường, do đó Block dùng chế tạo sẽ được tận dụng từ những tủ lạnh bị hỏng có

Block còn hoạt động được.

136

VĐ kĩ thuật về cắt, uốn chiều dài ống đồng

Giải pháp ban đầu Sử dụng ống đồng có đường kính 6mm để chế tạo dàn bay hơi và dàn ngưng tụ.

VĐ kĩ thuật của Không xác định được chiều dài cần thiết của ống đồng để chế

giải pháp tạo dàn ngưng tụ và dàn bay hơi.

Định hướng Quy định kĩ thuật của chiều dài ống đồng trong thực tế ở dàn bay

giải pháp hơi và dàn ngưng tụ của tủ lạnh là gì?

HS NC các thông tin trên các trang internet và tham khảo ý

kiến chuyên gia, rút ra các thông tin: - Chiều dài ống đồng ở dàn bay hơi và dàn ngưng tụ phụ thuộc

vào công suất hoạt động của Block.

- Đối với Block 1HP thì chiều dài ống đồng ở dàn bay hơi và

Giải pháp dàn ngưng tụ là từ vài mét đến vài chục mét (từ 5m đến 15m).

đã điều chỉnh - Để đảm bảo hiệu suất của máy thì chiều dài ống đồng ở dàn

bay hơi sẽ dài hơn ở dàn ngưng tụ.

Do đó giải pháp đưa ra: Chọn chiều dài ống đồng ở dàn bay

hơi là 7m được quấn thành nhiều vòng nhỏ có đường kính là

15cm; chọn chiều dài ống đồng ở dàn ngưng tụ là 5m và được

quấn thành nhiều vòng nhỏ có đường kính là 15cm.

Hình 4.15. HS tham gia chế tạo thiết bị

137

Hình 4.16. HS thực hiện TN trên mô hình Tủ lạnh

Hoạt động: Trưng bày các sản phẩm, báo cáo và đánh giá kết quả NC của DA

Hình 4.17. HS báo cáo và trình bày sản phẩm dự án

Ở hoạt động này, để bồi dưỡng hành vi Báo cáo quá trình giải quyết các VĐ và các sản phẩm NC (ĐG 4.1) và hành vi Trao đổi, thảo luận, đánh giá các quá trình GQVĐ (ĐG 4.2), chúng tôi tổ chức cho các nhóm chuẩn bị và xây dựng bài báo cáo, trình bày bài báo cáo về kết quả của quá trình tham gia DA.

138

Hình 4.18. Bản thuyết minh về mô hình Động cơ Stirling kiểu beta do HS xây dựng

Hình 4.19. Bản thuyết minh về mô hình Động cơ Stirling kiểu gamma do HS xây dựng

139

Hình 4.20. Bản thuyết minh về mô hình Tủ lạnh theo CNg hóa hơi tác nhân do HS xây dựng

Hình 4.21. Kết quả xử lí số liệu từ TN với mô hình Tủ lạnh để kiểm chứng định luật I NĐLH

Các nhóm đã có sự chuẩn bị tốt bài trình bày theo các yêu cầu đặt ra, đã mạnh

dạn đưa ra những khó khăn gặp phải trong quá trình thiết kế, chế tạo và hướng khắc

phục. Cụ thể đối với động cơ Stirling theo CNg CT gamma tuy các bộ phận được chế

tạo riêng lẻ, đúng thông số kĩ thuật nhưng khi ghép lại động cơ không hoạt động, nhiều giải pháp đã được các em đưa ra và thực hiện như kiểm tra độ kín khí của động cơ, kiểm tra khớp nối giữa các thanh truyền, kiểm tra về độ đàn hồi của vật liệu là piston lực và cách kết nối piston lực vào động cơ, kiểm tra sự tiếp xúc của piston phụ với xylanh, và khoảng không gian làm việc ở nguồn nóng, nguồn lạnh, cũng như trục quay của động cơ; Đối với động cơ Stirling theo CNg CT beta các em gặp nhiều khó khăn trong việc điều chỉnh trọng tâm của hệ xylanh, và đặc biệt trong giai đoạn xác

định cơ cấu giữ xylanh để giúp thân động cơ có thể dễ dàng hoạt động, các em nhận thấy giữ lí thuyết với thực hành, giữa mô hình và hướng dẫn chế tạo có sẵn trên mạng

140

với thực tế chế tạo có nhiều điểm khác xa nhau, đòi hỏi phải đáp ứng cụ thể các thông số kĩ thuật các bộ phận của thiết bị, dù là chi tiết nhỏ nhất thì mô hình thiết bị mới

hoạt động. Đối với máy lạnh các em gặp khó khăn trong việc xác định vật liệu để

quan sát sự chuyển pha của tác nhân, việc hàn gắn các ống đồng và bơm tác nhân,

thao tác này phải nhờ chuyên gia thực hiện, các em chỉ quan sát theo dõi và lắng nghe chuyên gia lí giải cách thức bơm tác nhân vào máy.

4.4.3. Đánh giá định lượng kết quả hai lần thực nghiệm sư phạm

Dựa trên NC của [89], [90], chúng tôi phân tích định lượng dựa trên biểu hiện

hành vi của HS được đánh giá thông qua bảng kiểm quan sát ở lần ThNSP lần 1 và

ThNSP lần 2 . Việc đánh giá HS qua bảng kiểm được thực hiện nhờ sự quan sát theo dõi HS trong quá trình tham gia DA, dựa trên các PHT các em thực hiện và dựa trên file ghi âm ở các buổi thảo luận. Việc phân tích file ghi âm được chúng tôi phân

tích thủ công bằng cách: Làm quen giọng nói của từng HS; Nhờ HS trong nhóm

nghe lại đoạn ghi âm và xác nhận lần nữa giọng của bạn nào trong những khoảng

thời gian nào; GV nghe lại đoạn ghi âm và phân tích biểu hiện hành vi HS đạt được

thông qua trao đổi, trình bày được ghi lại trong đoạn ghi âm. Chúng tôi lựa chọn

một số hành vi mà cá nhân HS biểu hiện rõ ràng nhất (qua hoạt động cá nhân), có

thể quan sát, đánh giá được thành tổ họp các hành vi để phân tích định lượng. Việc

phân tích dựa trên tổ họp một số hành vi về cá nhân HS tham gia DA được bồi

dưỡng thông qua lần thực nghiệm 1 và 2 cụ thể: (PH 1.1) Phát hiện các VĐ cần giải

quyết; (PH 1.2) Phát biểu các VĐ cần giải quyết dưới dạng câu hỏi; (TH 3.3) Chế biến

các thông tin đã thu thập để giải quyết các VĐ; (TH 3.4) Giải thích NTHĐ của TBKT;

(ĐX 2.1) Xác định các nguồn thông tin phù hợp; (ĐX 2.4) Xác định các kiến thức đã

biết và cách vận dụng phối hợp các kiến thức này để giải thích NTHĐ của TBKT;

(ĐX 2.6) Thiết kế mô hình VC – CN của TBKT (bản vẽ chi tiết): các bộ phận của mô

hình (chất liệu, kích thước của từng bộ phận); cách liên kết các bộ phận để minh họa NTCT, NTHĐ của TBKT; (TH 3.2) Thực hiện các cách thu thập thông tin cần thiết từ các nguồn đã tìm được; (TH 3.3) Chế biến các thông tin đã thu thập để giải quyết các

VĐ; (TH 3.4) Giải thích NTHĐ của TBKT; (TH 3.6) Chế tạo và vận hành mô hình VC – CN theo bản thiết kế đã lựa chọn; (TH 3.7) Phát hiện những VĐ kĩ thuật và có những chỉnh sửa, cải tiến mô hình VC – CN của TBKT trong quá trình chế tạo, vận

hành mô hình; (ĐG 4.2) Trao đổi, thảo luận, đánh giá các quá trình GQVĐ.

141

Bảng 4.9. Bảng kết quả mức độ tổ hợp các chỉ số hành vi của HS trong lần ThNSP lần 1

TỔ HỢP CÁC CHỈ SỐ HÀNH VI

MÃ KÍ

HIỆU HS

PH 1.1 PH 1.2 ĐX 2.1 ĐX 2.4 ĐX 2.6 TH 3.2 TH 3.3 TH 3.4 TH 3.6 TH 3.7 ĐG 4.2

HE 1 1 1 2 1 1 2 2 2 1 1 2

HE 2 2 1 1 1 1 1 2 1 2 1 2

HE 3 2 2 2 1 2 1 2 2 2 2 2

HE 4 1 1 2 2 1 2 2 1 1 1 2

HE 5 2 2 2 1 2 1 2 2 1 2 2

AC 1 1 2 2 1 2 2 2 2 1 1 2

AC 2 1 1 1 2 1 1 2 1 1 1 2

AC 3 2 2 2 1 2 2 2 2 2 2 2

AC 4 1 1 2 2 1 1 2 2 2 2 2

AC 5 2 1 2 1 2 2 2 2 1 1 2

Bảng 4.10. Bảng kết quả mức độ tổ hợp các chỉ số hành vi của HS trong lần ThNSP lần 2

TỔ HỢP CÁC CHỈ SỐ HÀNH VI

PH PH ĐX ĐX ĐX TH TH TH TH TH ĐG

MÃ KÍ HIỆU HS

1.1 1.2 2.1 2.4 2.6 3.2 3.3 3.4 3.6 3.7 4.2

2 1 2 1 3 3 2 1 HE 1 2 2 2

2 2 2 2 3 2 3 2 HE 2 3 2 3

3 2 2 3 2 3 3 2 HE 3 3 3 3

2 2 2 2 2 2 2 1 HE 4 2 1 2

2 2 2 2 2 3 2 1 HE 5 2 2 2

2 2 2 2 3 AC 1 3 2 3 2 2 3

2 1 2 3 2 AC 2 2 2 3 2 1 2

3 2 2 2 3 AC 3 3 3 3 2 2 3

2 2 2 2 3 AC 4 2 2 2 2 3 3

2 2 2 2 3 AC 5 2 1 2 2 2 2

142

Bảng 4.11. Bảng kết quả mức độ tổ hợp các chỉ số hành vi của HS

THNSP LẦN 1

THNSP LẦN 2

TỔ HỌP CÁC CHỈ SỐ HÀNH VI

GIÁ TRỊ TRUNG BÌNH M1 M2 M3 M1 M2 M3 M1 M2 M3 0.2 5 0.25 0.55 0.1 6 0.6 0.3 0 2 0.2 0.8 0 7 0.35 0.65 0.1 5 0.35 0.55 0.15 5 0.6 0.25 0.3 0 0.7 0 0.3 3 0.15 0.55 0 6 0.45 0.55 0.1 6 0.5 0.4 0.75 0.25 0 0

5 4 8 3 5 5 10 7 4 4 10

6 8 8 10 6 7 4 4 7 6 5

4 2 0 0 2 3 6 6 0 2 5

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 2 0 2 0 0 0 3 2 0

PH 1.1 PH 1.2 ĐX 2.1 ĐX 2.4 ĐX 2.6 TH 3.2 TH 3.3 TH 3.4 TH 3.6 TH 3.7 ĐG 4.2

0.9

0.8

0.7

0.6

0.5

0.4

0.3

0.2

0.1

PH 1.1

PH 1.2

ĐX 2.1

ĐX 2.4

ĐX 2.6

TH 3.2

TH 3.3

TH 3.4

TH 3.6

TH 3.7

ĐG 4.2

Mức 1

Mức 2

Mức 3

ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN MỨC ĐỘ ĐẠT ĐƯỢC VỀ CHỈ SỐ HÀNH VI CỦA CÁC HS THAM GIA DỰ ÁN

Hình 4.22. Đồ thị biểu diễn mức độ đạt được trung bình về chỉ số hành vi của các

HS tham gia DA

Kết quả của bảng 4.11 là sự tổng hợp về số lượng HS đạt được các mức độ tương ứng với các tổ hợp các chỉ số hành vi qua hai vòng ThNSP 1 và ThNSP 2 được

trình bày ở bảng 4.9 và 4.10. Dựa trên kết quả có được ở bảng 4.11, chúng tôi sử dụng

đồ thị dạng Line (trong phần mềm microsoft word) để phân tích biểu hiện mức độ trung

143

bình các hành vi mà cá nhân HS đạt được khi tham gia DA. Thông qua số liệu ở đồ thị hình 4.21, chúng tôi nhận thấy rằng biểu hiện về tổ hợp các hành vi được thể hiện rõ

nhất ở mức 2 (đường biểu diễn nằm phía trên cùng), biểu hiện ở mức 3 còn thấp (đường

biểu diễn nằm ở phía cuối cùng), cụ thể là ở hành vi ĐX 2.1, ĐX 2.4, TH 3.6.

PH 1.1PH 1.2ĐX 2.1 ĐX 2.4 ĐX 2.6 TH 3.2 TH 3.3 TH 3.4 TH 3.6 TH 3.7 ĐG 4.2

Mức 1 Mức 2 Mức 3

ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN MỨC ĐỘ ĐẠT ĐƯỢC VỀ CHỈ SỐ HÀNH VI CỦA CÁC HS TRONG LẦN THNSP 1

Hình 4.23. Đồ thị biểu diễn mức độ đạt được trung bình về chỉ số hành vi của các

HS trong lần ThNSP 1

ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN MỨC ĐỘ ĐẠT ĐƯỢC VỀ CHỈ SỐ HÀNH VI CỦA CÁC HS TRONG LẦN THNSP 2

PH 1.1 PH 1.2 ĐX 2.1 ĐX 2.4 ĐX 2.6 TH 3.2 TH 3.3 TH 3.4

TH 3.6

TH 3.7

ĐG 4.2

Mức 1 Mức 2 Mức 3

Hình 4.24. Đồ thị biểu diễn mức độ đạt được trung bình về chỉ số hành vi của các

HS trong lần ThNSP 2

Để phân tích về mức độ đạt được ở tổ họp các chỉ số hành vi được chọn trong

khung NL GQVĐ, chúng tôi sử dụng đồ thị dạng Column (trong phần mềm microsoft

144

word). Thông qua số liệu phân tích ở các đồ thị (hình 4.22 và hình 4.23), có thể nhận xét rằng đa phần mức độ phát triển về NL của các em đều có sự tiến bộ. Ở lần thực

nghiệm 1, các mức độ biểu hiện hành vi của các em thấp hơn, chủ yếu đạt được mức

độ 1 (nguyên nhân được chúng tôi tìm hiểu thông qua phỏng vấn trực tiếp HS là do

lần đầu các em được tiếp cận với phương pháp dạy học tích cực, và các em còn ái ngại giáo viên mới); Ở lần thực nghiệm 2, các mức độ biểu hiện hành vi của các em

có sự tiến bộ và đều tăng, vì các em đã quen với các hoạt động, cũng như kĩ thuật sử

dụng trong DA nên các em chủ động hơn, mức đạt được trung bình là mức độ 2, mức

độ 3 là mức độ mong đợi và cũng có nhiều HS đạt được mức này, cao nhất là ở hành

vi TH 3.3, TH 3.4 và ĐG 4.2. Để phân tích biểu hiện về sự phát triển các hành vi trong NL GQVĐ của từng HS, chúng tôi sử dụng đồ thị radar (Chart Radar) trong phần mềm microsoft word để

đồ thị hóa mức độ đạt được tương ứng với các hành vi quan tâm khi các em tham gia

hoạt động các DA ở lần ThNSP lần 1 và lần 2.

Hình 4.25. Mức đạt được về chỉ số hành vi NL GQVĐ của nhóm HE

145

Hình 4.26. Mức đạt được về chỉ số hành vi NL GQVĐ của nhóm AC

Thông qua số liệu phân tích ở các đồ thị (hình 4.24 và hình 4.25), có thể nhận

xét rằng đa phần mức độ phát triển về chỉ số hành vi của NL GQVĐ của HS đều có

sự tiến bộ. Tuy nhiên có vài cá thể đặc biệt như HE 1 biểu hiện hành vi ĐX 2.1 giảm,

AC5 biểu hiện hành vi ĐX 2.6 giảm. Qua trao đổi chúng tôi được biết các em này rất

thích làm việc cá nhân, không quen hoạt động nhóm, và không thích sự hỗ trợ của

các bạn khác. Cá thể HE 3, AC 3 các mức độ của các hành vi đều tăng ở mức cao,

theo trao đổi với GV, bạn này rất chăm, thông minh và có tính cầu tiến rất cao. Biểu

hiện hành vi TH 3.6 (chế tạo và vận hành mô hình) của HS còn thấp, đặc biệt là ở cá

thể HE 1, HE 4, HE 5, mặc dù học lực của các HS này đều tốt và nhiệt tình tham gia DA tuy nhiên các bạn này lại gặp khó khăn trong việc xác định các vật liệu được sử

dụng để chế tạo thiết bị, thiếu kĩ năng đo lường, chế biến vật liệu và đặc biệt là thiếu sự tự tin trong việc tương tác với mô hình. Để cho điểm từng HS tham gia các hoạt động của DA thì chúng tôi dựa vào các

tiêu chí mà GV và HS cùng thảo luận, thống nhất xây dựng ở hoạt động 1 của DA và kết quả điểm NL đã mã hóa. Cụ thể:

146

ĐTC

+ Điểm tiêu chí (ĐTC): mỗi tiêu chí HS có tham gia thực hiện sẽ được 1 điểm.

Tổng điểm tiêu chí theo thang điểm 10 được tính: ∗ 10 = 𝑎;

+ Mã hóa điểm NL (ĐNL): tiêu chí chất lượng của các biểu hiện hành vi trong

khung NL GQVĐ có 3 mức độ, tương ứng với điểm của từng mức là HS đạt mức 1

thì được đánh giá 1 điểm, HS đạt mức 2 thì được đánh giá 2 điểm, HS đạt mức 3 thì

∑

∗ĐNL)

11 ( i=1

10 3

𝑖

được đánh giá 3 điểm.

𝑎+𝑏

Tổng điểm NL theo thang điểm 10 được tính: = 𝑏

+ Điểm HS tham gia DA: 𝑐 =

Bảng 4.12. Bảng điểm kết quả tham gia DA của HS trong lần ThNSP lần 1

NHÓM HE NHÓM AC

ĐTC ĐNL ĐTC ĐNL Mã kí hiệu Mã kí hiệu Điểm tổng Điểm tổng HS HS

HE 1 10 AC 1 10

HE 2 10 AC 2 7.5 7.0 4.85 4.55 8.0 7.0 10 5.45 4.24

HE 3 10 AC 3 8.0 6.06 8.0 10 6.36

HE 4 10 AC 4 7.5 4.85 8.0 10 5.45

HE 5 10 AC 5 8.0 5.76 8.0 10 5.45

Bảng 4.13. Bảng điểm kết quả tham gia DA của HS trong lần ThNSP lần 2

NHÓM HE NHÓM AC

Mã kí Mã kí

ĐTC ĐNL ĐTC ĐNL Điểm tổng Điểm tổng hiệu HS hiệu HS

HE 1 10 AC 1 10

HE 2 10 8.0 9.0 AC 2 6.36 7.88 9.0 8.5 10 7.88 6.67

HE 3 10 9.5 AC 3 8.79 9.5 10 8.48

HE 4 10 8.0 AC 4 6.06 9 10 7.58

HE 5 10 8.5 AC 5 6.67 8.5 10 6.67

147

Ngoài ra, sau 2 lần ThNSP chúng tôi còn phỏng vấn trực tiếp HS và GV để đánh giá tính khả thi cũng như hứng thú của HS khi tham gia các hoạt động của

DA. Cụ thể:

Phỏng vấn đại diện 2 HS (tương ứng 2 nhóm):

+ Cảm thấy hứng thú và thấy kiến thức gần gủi với thực tiễn đời sống; + Thấy khó khăn trong việc đề xuất và lựa chọn giải pháp cho VĐ NC;

+ Thấy hứng thú khi phát hiện sự chuyển pha của môi chất bên trong máy ở dàn

nóng và dàn lạnh và động cơ làm bằng vỏ lon nhôm có thể hoạt động;

+ Mong muốn tham gia các đề tài khác có nội dung liên quan đến chế tạo TBKT

dựa trên các công nghệ chế tạo thực tế. Phỏng vấn giáo viên: (GV trường THPT số 1 tuy phước) + DA giúp gắn liền kiến thức với thực tiễn và gần gủi với HS;

+ Việc cho HS chế tạo thiết bị sẽ khó khăn vì thời gian thực tế không cho phép;

+ DA phù hợp thực hiện trên nhóm nhỏ và ở đối tượng đam mê kĩ thuật.

KẾT LUẬN CHƯƠNG 4

Trên cơ sở các DA đã xây dựng chúng tôi đã lựa chọn 2 nhóm tham gia thực

nghiệm với mục đích NC mức độ phát triển NL GQVĐ của HS thông qua DA các

ƯDKT về NĐLH và kiểm chứng giả thuyết khoa học của luận án.

Luận án đã phân tích định tính về biểu hiện hành vi của HS thông qua 11 hoạt

động của các DA mà các em tham gia, sử dụng đồ thị Radar và Column để phân tích

định lượng về mức độ phát triển các hành vi quan tâm trong khung NL GQVĐ của

HS và đánh giá tỉ lệ mức độ đạt được tương ứng các hành vi thông qua các hoạt động

của DA. Từ những phân tích trên, luận án đưa ra một số kết quả NC sau:

- Việc bồi dưỡng các mức độ của các hành vi của NL GQVĐ được thực hiện từ

thấp đến cao phụ thuộc vào đối tượng HS, và sự thành thục trong quá trình tham gia

nhiệm vụ của các hoạt động. Thông qua cả hai lần ThNSP chúng tôi thấy mức độ 3 là mức độ mục tiêu (mức độ chuẩn) cần bồi dưỡng và phát triển cho HS. - Các giai đoạn của tiến trình NC DA phải được chia thành nhiều hoạt động

tương ứng với các hành vi của NL cần phát triển cho HS trong DA. Và các hành vi của NL thường được lập lại ở mức độ cao hơn cho các hoạt động (trừ những hành vi đặc thù tương ứng với hoạt động đặc thù).

- Qua ThNSP chúng tôi nhận thấy HS gặp khó khăn trong: Đề xuất VĐ NC (e

ngại, thiếu tự tin); Chế tạo mô hình TB (lần đầu tham gia chế tạo TB). Cho nên: cần

tăng cường cho HS tham gia các DA liên quan đến ƯDKT của VL nhằm gắn liền

148

kiến thức với thực tiễn; Việc tổ chức DHDA theo tiến trình đã thiết kế có thể hỗ trợ HS phát triển NL GQVĐ ở mức độ 2, 3. Và khi tổ chức thực hiện dạy học thường

xuyên thì có thể giúp HS đạt mức cao hơn.

KẾT LUẬN CHUNG VÀ ĐỀ XUẤT

1. Những kết quả đạt được của luận án

Từ mục tiêu và nhiệm vụ mà luận án đề ra, luận án đã đạt được các kết quả sau:

- Đề xuất tiến trình NC DA về ƯDKT của VL. Tiến trình NC diễn ra theo hai giai

đoạn: Tìm hiểu TBKT và chế tạo, vận hành mô hình VC – CN. Tiến trình NC này đã

bổ sung hợp lí một số nội dung khi tìm hiểu TBKT (NC các CNg được sử dụng trong chế tạo TBKT và là điểm xuất phát khi tìm hiểu TBKT, NC các yêu cầu khi sử dụng và bảo dưỡng thông thường TBKT được sử dụng phổ biến trong đời sống) và khi NC

chế tạo, vận hành mô hình VC – CN của TBKT (khai thác các thí nghiệm định tính và

định lượng được tiến hành với mô hình để làm sâu hơn NTHĐ của TBKT). Tiến trình

NC đã đề xuất cũng làm rõ hơn, làm rành mạch hơn hai giai đoạn (đề xuất giải pháp và

thực hiện giải pháp để GQVĐ) của tiến trình NC ƯDKT của VL.

- Trên cơ sở tiến trình NC DA về ƯDKT của VL đã đề xuất, chúng tôi đã xây

dựng cấu trúc của NL GQVĐ khi NC DA về ƯDKT của VL gồm có 04 hợp phần, 25

chỉ số hành vi với ba mức độ được xây dựng dựa trên thang nhận thức Bloom và

thang tâm vận động của Dave.

- Luận án đã xây dựng tiến trình dạy học hai DA về Động cơ Stirling và về Tủ

lạnh gia đình. Tiến trình dạy học từng DA đã được trình bày theo cùng một dàn ý: Sự

cần thiết NC DA, mục tiêu DHDA, tiến trình NC DA, tiến trình DHDA và rubric

đánh giá NL GQVĐ của HS khi NCDA. Tiến trình dạy học từng DA được trình bày

trong luận án cũng có những lí giải và cụ thể hóa khi đề cập tiến trình NC DA.

- Xây dựng các bảng kiểm (rubric) để đánh giá NL GQVĐ của HS thông qua

các DA đã xây dựng; - Tiến hành ThNSP để đánh giá tính khả thi và kiểm chứng giả thuyết khoa

học của luận án. Kết quả thực nghiệm bước đầu có thể khẳng định hiệu quả bồi dưỡng NL GQVĐ khi HS tham gia các hoạt động của DA đã xây dựng.

149

2. Đề xuất Kết quả NC cho thấy khi tổ chức DHDA về ƯDKT của VL đã góp phần bồi

dưỡng NL GQVĐ của HS, tuy nhiên luận án có một số hạn chế: (1) các DA xây dựng

còn ít (chỉ 2 DA) do đó chưa đủ để bồi dưỡng các hành vi trong NL GQVĐ ở mức

cao hơn; (2) số HS tham gia DA ít chỉ có 10 HS (nhằm quan sát và đánh giá về mức độ hành vi NL GQVĐ khi HS tham gia các hoạt động của DA) do đó việc đánh giá

tính khả thi của các tiến trình DA xây dựng chưa có độ tin cậy cao. Từ đó, chúng tôi

đề xuất một số VĐ sau:

- Cần tiếp tục triển khai NC các DA về ƯDKT các kiến thức VL trong đó tổ

chức cho người học NC CNg CT TBKT trong thực tế thuộc các chủ đề điện - từ, quang học, …; - NC các CNg CT TBKT trong thực tế thuộc các chủ đề điện- từ, quang học,

… nhằm xác định các mô hình TB sẽ được sử dụng và đáp ứng yêu cầu của quy trình

tổ chức DHDA về ƯDKT các kiến thức VL;

- Tổ chức dạy học các DA ƯDKT về các chủ đề đã xây dựng theo hình thức

nội – ngoại khóa trên quy mô số lượng lớn HS nhằm đánh giá tính khả thi, cũng như

tạo sự hứng thú, giúp HS đam mê với môn VL trong chương trình phổ thông.

150

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CÔNG BỐ

Bài báo khoa học

[1] D. D. T. Hiền and N. N. Hưng, “Thiết kế, chế tạo và sử dụng một số mô hình

động cơ Stirling trong dạy học vật lí lớp 10,” Tạp chí Khoa học, vol. 61, no. 2354–

1075, pp. 306–311, 2016. [2] D. D. T. Hiền and N. N. Minh, “Thiết kế và sử dụng một số mô hình động cơ

nhiệt trong dạy học vật lí phổ thông,” Tạp chí Khoa học - Trường Đại học Quy Nhơn,

vol. 13–2, no. 1859–0357, pp. 65–72, 2019.

[3] D. D. T. Hiền, N. A. Thuấn, and N. N. Hưng, “Dạy học ứng dụng kĩ thuật của

vật lí nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh,” in Kỷ yếu hội thảo khoa học giảng dạy vật lí toàn quốc lần thứ 5, pp. 153–164, 2021. [4] N. A. Thuấn, D. D. T. Hiền, and Đ. T. Thắm, “Xây dựng thiết bị thí nghiệm

mô hình máy lạnh để sử dụng trong dạy học vật lí trung học phổ thông,” Tạp chí thiết

bị giáo dục, no. 1859–0810, pp. 19–22, 2022.

Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường

Thiết kế một số thí nghiệm vật lí từ các vật liệu thông dụng nhằm phát triển năng lực

cho học sinh. Mã số: T2017.518.21. Đề tài được nghiệm thu ngày 25/12/2018. Xếp

loại đề tài đạt.

151

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Nghị quyết số 29-NQ/TW “Về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo,

đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa trong điều kiện kinh tế thị trường

định hướng xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế.” .

[2] Quốc hội, Luật giáo dục. Việt Nam, 2019.

[3] Bộ Giáo dục và Đào tạo, Vật lí 10 Nâng cao. Nhà xuất bản Giáo dục, 2006.

[4] Bộ Giáo Dục và Đào Tạo, Chương trình giáo dục phổ thông môn Vật lí (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.

[5] Wikipedia, “Thermodynamics.” http://en.wikipedia.org/wiki/Thermodynamics

(accessed Dec. 24, 2017).

[6] H. I. Abu-Mulaweh, “Portable experimental apparatus for demonstrating

thermodynamics principles,” Int. J. Mech. Eng. Educ., vol. 32, no. 3, pp. 223–

231, 2004.

[7] P. Bullen and M. Russell, “A blended learning approach to teaching first year

engineering degree students,” 2007.

[8] F. Patron, “Conceptual understanding of thermodynamics: a study of

undergraduate and graduate students.” Purdue University, 1997.

[9] T. V. Biều, P. Đ. C. Thủy, and T. L. H. Phương, “Dạy Học Dự Án - Từ Lí Luận

Đến Thực Tiễn,” Tạp chí khoa học ĐHSP TPHCM, vol. 28. p. 4, 2011.

[10] W. H. Kilpatrick, “Dangers and difficulties of the project method and how to

overcome them - a symposium,” Teach. Coll. Rec., vol. 22, no. 4, pp. 1–6, 1921.

[11] H. A. Đức and T. T. D. Quyên, “Tổng quan về học tập qua dự án.” Diễn đàn

Giáo dục Sáng tạo Việt Nam – VIEF.edu.vn, pp. 10–18, 2019.

[12] S. Bell, “Project-based learning for the 21st century: Skills for the future,”

Clear. house, vol. 83, no. 2, pp. 39–43, 2010.

[13] S. Boss, “Project-based learning: A short history,” Retrieved Febr., vol. 3, p. 2016,

2011, [Online]. Available: www.edutopia.org/project-based-learning-history. [14] H. Wrigley, “Knowledge in action: The promise of project-based learning. Focus on Basics: Connecting Research and Practice, 2 (D). National Centre for

the Study of Adult Learning and Literacy.” 1998.

[15] G. Korkmaz and N. Kalayci, “Theoretical foundations of project based curricula in

higher education,” Cukurova Univ. Fac. Educ. J., vol. 48, no. 1, pp. 236–274, 2019.

152

[16] K. Frey and U. Schäfer, Die Projektmethode: Der Weg zum bildenden Tun. Beltz, 2007. [17] B. Pearlman and J. W. Thomas, “Bob Pearlman Home Project-Based Learning 21st

Century Learning A Review of Research on Project-Based Learning.” 2000.

[18] W. N. Bender, Project-based learning: Differentiating instruction for the 21st

century. Corwin Press, 2012.

[19] N. V. Cường and B. Meier, Lí luận dạy học hiện đại. Trường Đại học Sư phạm

Hà Nội, 2013.

[20] Đ. H. Trà, Các kiểu tổ chức dạy học hiện đại trong dạy học Vật lý ở trường phổ

thông. Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, 2011.

[21] W. H. Kilpatrick, “The project method,” Teach. Coll. Rec., vol. 19, no. 4, pp.

1–5, 1918.

[22] S. J. Wolff, “Design features for project-based learning,” Des. Share, Inc.

Retrieved April, vol. 30, p. 2012, 2002.

[23] Buck institute for education PBL works, “What is PBL?”

https://www.pblworks.org/what-is-pbl (accessed Jun. 28, 2022).

[24] C. K. F. Mok, T. L. Whitehill, and B. J. Dodd, “Problem-based learning, critical

thinking and concept mapping in speech-language pathology education: A

review,” Int. J. Speech. Lang. Pathol., vol. 10, no. 6, pp. 438–448, 2008.

[25] J. R. Savery, “Overview of problem-based learning: Definitions and

distinctions,” Essent. readings Probl. Learn. Explor. extending Leg. Howard S.

Barrows, vol. 9, no. 2, pp. 5–15, 2015.

[26] H. S. Barrows and A. C. Kelson, “Problem-based learning in secondary

education and the problem-based learning institute,” Springfield, Probl. Learn.

Inst., vol. 1, no. 1, pp. 1–5, 1995.

[27] J. Dewey, “The child and the curriculum, Dewey on education.” New York,

NY: Teachers College Press, Columbia University, 1959.

[28] A. L. Brown, J. Bransford, and R. R. Cocking, How people learn: Brain, mind,

experience, and school. National Academy Press, 1999.

[29] J. S. Krajcik and P. C. Blumenfeld, Project-based learning. na, 2006. [30] J. S. Krajcik and C. M. Czerniak, Teaching science in elementary and middle

school: A project-based learning approach. Routledge, 2018.

[31] J. Larmer and J. R. Mergendoller, “Seven essentials for project-based learning,”

Educ. Leadersh., vol. 68, no. 1, pp. 34–37, 2010.

[32] N. Đ. Thâm, N. N. Hưng, and P. X. Quế, PPDH vật lý ở trường phổ thông. Nhà

153

xuất bản Đại học Sư phạm, 2002.

[33] N. N. Hưng, “Hai con đường dạy học ứng dụng kĩ thuật của vật lí trong dạy học

vật lí ở trường phổ thông,” Tài liệu giảng dạy học viên cao học chuyên ngành

LL&PPDH bộ môn Vật lí, 2014.

[34] N. M. Thuần, Tổ chức hoạt động dạy học vật lí “Xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm tĩnh điện” nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh

lớp 11. Luận án tiến sĩ Giáo dục học, 2022.

[35] Wikipedia, “Công nghệ,” 2023. https://vi.wikipedia.org/wiki/Công_nghệ

(accessed May 22, 2023).

[36] Bộ Giáo Dục và Đào Tạo, Chương trình giáo dục phổ thông môn Công nghệ.

Hà Nội, 2018.

[37] Từ điển Wiktionary, “Chế tạo.”

https://vi.wiktionary.org/wiki/chế_tạo#Tiếng_Việt (accessed Mar. 20, 2022).

[38] Twinkl.com, “What is Apparatus? Teaching Wiki and Resources - Twinkl.”

https://www.twinkl.com/teaching-wiki/apparatus (accessed May 31, 2023).

[39] Trần Văn Thành, Tổ chức dạy học dự án về một số kiến thức Điện từ học – Vật

lý 9 THCS. Luận án tiến sĩ Giáo dục học, 2013.

[40] Cao Thị Sông Hương, Tổ chức dạy học dự án một số kiến thức thuộc chương

Điện học (Vật lý lớp 9 THCS) nhằm phát huy tính năng động, bồi dưỡng năng

lực sáng tạo và hợp tác cho HS. Luận án tiến sĩ Giáo dục học, 2014.

[41] Nguyễn Thanh Nga, Tổ chức dạy học dự án trong dạy học vật lý đại cương

nhằm phát huy tính tích cực, sáng tạo và phát triển tư duy kỹ thuật của sinh viên

ngành kỹ thuật. Luận án tiến sĩ Giáo dục học, 2015.

[42] Lê Khoa, Vận dụng phương pháp dạy học theo dự án trong dạy học kiến thức

về sản xuất và sử dụng điện năng cho HS trung học phổ thông. Luận án tiến sĩ

Giáo dục học, 2015.

[43] O. PISA, “Assessment Framework: Mathematics, Reading, Science and

Problem Solving Knowledge and Skills.” OECD: Paris, France, 2003.

[44] P. OECD, “Results: Creative Problem Solving: Students’ Skills in Tackling

Real-Life Problems (Volume V), PISA.” OECD publishing, 2014.

[45] P. OECD, “Collaborative Problem Solving Framework.(2013),” Organ. Econ.

Coop. Dev., 2015.

[46] J. Dewey, “The School and Society in M. Dworkin (ed.), Dewey on Education.”

New York: Teachers College Press, 1959.

154

[47] V. Ôkôn, “Những cơ sở của việc dạy học nêu vấn đề,” NXB Giáo dục, 1976. [48] N. V. Khải, N. D. Chiến, and P. T. Mai, Lí luận dạy học Vật lí ở trường phổ

thông. Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam, Hà Nội, 2010.

[49] A. Markman and D. L. Medin, “Decision m aking. Stevens Handbook of

Experimental Psychology: Volume 2, Memory and Cognitive Processes.” New York: Wiley, 2002.

[50] W. Huitt, “Problem solving and decision making: Consideration of individual

differences using the Myers-Briggs Type Indicator,” J. Psychol. type, vol. 24,

no. 1, pp. 33–44, 1992.

[51] R. E. Mayer, “Cognitive, metacognitive, and motivational aspects of problem

solving,” Instr. Sci., vol. 26, no. 1–2, pp. 49–63, 1998.

[52] N. Đ. Thâm and N. N. Hưng, Tổ chức hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy

học vật lí ở trường phổ thông. Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia, Hà Nội, 2008.

[53] E. Ince, “An Overview of Problem Solving Studies in Physics Education.,” J.

Educ. Learn., vol. 7, no. 4, pp. 191–200, 2018.

[54] R. E. Mayer, “Merlin C. Wittrock’s enduring contributions to the science of

learning,” Educ. Psychol., vol. 45, no. 1, pp. 46–50, 2010.

[55] J. D. Bransford and B. S. Stein, “The IDEAL problem solver,” 1993.

[56] K. R. Daulay and I. Ruhaimah, “Polya theory to improve problem-solving skills,”

in Journal of Physics: Conference Series, 2019, vol. 1188, no. 1, p. 12070.

[57] P.-K. Deutschland, M. Prenzel, and P.-K. Deutsches, Pisa 2003. Waxmann

Verlag, 2004.

[58] H. F. O’Neil Jr and J. Schacter, “Test specifications for problem-solving

assessment.,” 1997.

[59] Bộ Giáo dục và Đào tạo, Chương trình giáo dục phổ thông - Chương trình tổng

thể. Hà Nội, 2018.

[60] N. T. Thủy, Bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học theo Lamap phần nhiệt học - trung học cơ sở. Luận án tiến sĩ Giáo dục học, 2018.

[61] M. H. Phương, Xây dựng và sử dụng các thí nghiệm kĩ thuật số theo quan điểm dạy học dựa trên nghiên cứu trong dạy học một số kiến thức về động lực học chất điểm và các định luật bảo toàn - vật lí 10 nhằm phát triển năng lực giải

quyết vấn đề của học sinh. Luận án tiến sĩ Giáo dục học, 2021.

[62] H. S. Wrigley, “Knowledge in action: The promise of project-based learning,”

Focus Basics, vol. 2, no. D, pp. 13–17, 1998.

155

[63] Bộ Giáo Dục và Đào Tạo, Giáo trình những nguyên lí cơ bản của chủ nghĩa

Mác - LêNin. Nhà xuất bản Chính trị Quốc Gia, 2008.

[64] S. McLeod, “Jean Piaget’s theory of cognitive development,” 2007, [Online].

Available:https://simplypsychology.org/piaget.html?ezoic_amp=1&ref=binfin

d.com%2Fweb.

[65] P. M. Hạc, Tâm lí học Vygotsky (tập 1). Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội, 1997.

[66] A. Stix and F. Hrbek, Teachers as classroom coaches: How to motivate students

across the content areas. ASCD, 2006.

[67] N. Đ. Thâm, N. N. Hưng, and P. X. Quế, “Phương pháp dạy học Vật lí ở trường

phổ thông.” Nhà xuất bản Đại học Sư phạm, pp. 82–93, 2003.

[68] P. H. Tòng, Lí Luận dạy học Vật lí. Nhà xuất bản Đại học Sư phạm, Hà Nội, 2002. [69] N. N. Hưng, Tập bài giảng học phần Dạy học giải quyết vấn đề trong dạy học Vật lí

dành cho NCS. Khoa Vật lí, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, Hà Nội, 2017.

[70] X. Roegiers, “L’évaluation selon la pédagogie de l’intégration: est-il possible

d’évaluer les compétences des élèves,” La Refonte la Pédagogie en Algérie-

Défis enjeux d’une société en Mutat., pp. 107–124, 2005.

[71] F. E. Weinert, “Vergleichende leistungsmessung in schulen-eine umstrittene

Selbstverständlichkeit,” in Leistungsmessungen in schulen, Beltz, 2001, pp. 17–32.

[72] T. Denyse, “The Competency-Based Approach: Helping learners become

autonomous,” Adult Educ. Lifelong Journey, 2002.

[73] P. Québec, Quebec education program: Secondary school education, cycle one. 2004.

[74] D. S. Rychen and L. H. Salganik, “Highlights from the OECD Project Definition

and Selection Competencies: Theoretical and Conceptual Foundations

(DeSeCo).,” 2003.

[75] H. H. Bình, “Năng lực và đánh giá theo năng lực,” Tạp chí Khoa học, no. 6 (71),

p. 22, 2015.

[76] N. C. Toàn and L. H. Yến, Xã hội học tập, học tập suốt đời và các kĩ năng tự

học. Nhà xuất bản Dân Trí, 2011.

[77] M. Forehand, “Bloom’s taxonomy: Original and revised,” Emerg. Perspect.

Learn. teaching, Technol., vol. 8, pp. 41–44, 2005.

[78] L. O. Wilson, “Anderson and Krathwohl–Bloom’s taxonomy revised,” Underst.

New Version Bloom. Taxon., 2016.

[79] T. Lương, “Thiết kế định hướng kết quả học tập của module dạy học,” Tạp chí

Giáo dục, pp. 106–108, 2015.

156

[80] R. H. Dave, Developing and writing behavioural objectives. Educational

Innovators Press, 1970.

[81] Đ. H. Trà, N. V. Biên, T. D. Hải, P. X. Quế, and D. X. Quý, Dạy học phát triển năng

lực môn Vật lí trung học phổ thông. Nhà xuất bản Đại học Sư phạm, Hà Nội, 2019.

[82] P. G. Phách, Phương pháp dạy giải bài tập vật lí phổ thông. Nhà xuất bản Đại

học Sư phạm, 2010.

[83] A.-D. Hoang and T. T. D. Quyen, 6 tính chất của dự án học tập. Diễn đàn Giáo

dục Sáng tạo Việt Nam – VIEF.edu.vn, 2019.

[84] Bộ Giáo dục và Đào tạo, “Hướng dẫn thực hiện chuẩn kiến thức kĩ năng môn

vật lí lớp 10.” Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam, Hà Nội, pp. 150–153, 2010.

[85] Lê Công Triêm and Lê Thúc Tuấn, Bài giảng phân tích chương trình vật lí phổ

thông. Đại học sư phạm Huế, Huế, 2014.

[86] Vũ Thanh Khiết, Từ điển vật lí. Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam, Hà Nội, 2013.

[87] B. T. Tuân, Vật lí phân tử và nhiệt học. Nhà xuất bản Giáo dục, 1999.

[88] Đào Văn Phúc, Lịch sử vật lí học. Nhà xuất bản Giáo dục, 2009.

[89] P. Bitzenbauer and J.-P. Meyn, “Fostering experimental competences of

prospective physics teachers,” Phys. Educ., vol. 56, no. 4, p. 45020, 2021.

[90] L. A. Đức, Xây dựng và sử dụng thiết bị thí nghiệm trong dạy học các kiến thức

về phóng xạ (vật lí lớp 12) theo hướng bồi dưỡng năng lực thực nghiệm của học

sinh. Luận án Tiến sĩ Giáo dục học, Hà Nội, 2022.

[91] B. Meier and S. Manukow, “Fachdidaktik Technik: Methoden und Prozesse des

Lernens und Lehrens,” in Schriften zu Arbeit-Beruf-Bildung; 5, Eigenverl., 2011.

1.PL

PHỤ LỤC

PHỤ LỤC 1: TIẾN TRÌNH DẠY HỌC VÀ RUBRIC ĐÁNH GIÁ DỰ ÁN

“TỦ LẠNH GIA ĐÌNH”

3.2.4. Tiến trình dạy học dự án “Tủ lạnh gia đình”

Giai đoạn 1: Xác định chủ đề của DA

Hoạt động 1. Xác định chủ đề DA “Tủ lạnh gia đình”

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

- Nêu đề xuất: Tủ lạnh là một thiết bị có - Tiếp nhận chủ đề DA được đề xuất từ

mặt ở hầu hết mọi gia đình, nên được chọn làm đối tượng được NC trong DA. GV.

- Đặt câu hỏi cho HS tìm hiểu về chức - Câu trả lời mong đợi: Tủ lạnh có chức

năng tủ lạnh: Theo các em, tủ lạnh có năng làm lạnh và được sử dụng để bảo

chức năng là gì? quản thực phẩm được tươi lâu hơn.

- Nhận xét: Để bảo quản thực phẩm, con - Tiếp nhận DA sẽ thực hiện

người cần một thiết bị có chức năng làm

lạnh. Để giải quyết vấn đề này, người ta

đã chế tạo và sử dụng TBKT gọi là Tủ

lạnh. Để hiểu rõ hơn về Tủ lạnh, chúng

ta sẽ NC sâu hơn về nó.

Giai đoạn 2: Xác định và thực hiện nhiệm vụ 1 (các VĐ 1,2,3,4 cần giải quyết)

Hoạt động 2.1. Xác định các VĐ trong nhiệm vụ 1 của DA

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

- Đặt câu hỏi: NC về tủ lạnh thì ta sẽ NC - Dự kiến: NC về cấu tạo Tủ lạnh, về

về những VĐ gì? NTHĐ của Tủ lạnh nhằm đáp ứng chức

năng làm lạnh để bảo quản thực phẩm.

- Theo dõi, lắng nghe

- Thông báo: Trong thực tế, một TBKT nhiều khi có cùng một chức năng nhưng lại có nhiều loại, mỗi loại lại có cấu tạo và NTHĐ khác nhau do được chế tạo bởi các CNgCT khác nhau. CNgCT được

hiểu là kiến thức có hệ thống về quy trình và kĩ thuật dùng để chế biến vật liệu và

2.PL

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

thông tin; Nó bao gồm kiến thức, thiết bị,

phương pháp và các hệ thống dùng trong

việc tạo ra hàng hóa và cung cấp dịch vụ. Tủ lạnh là một TBKT có chức năng làm

lạnh, do đó nó được chế tạo dựa trên các

CNg CT khác nhau. Để tìm hiểu về cấu

tạo, NTHĐ của Tủ lạnh thì chúng ta cần

tìm hiểu về những CNg được sử dụng để chế tạo tủ lạnh, những ưu nhược điểm của

những CNg này. Từ đó, có thể dựa vào

những kiến thức đã biết để giải thích được

cấu tạo và NTHĐ của Tủ lạnh theo các

CNg làm lạnh này. Ngoài ra, thông qua

DA này chúng ta cũng sẽ NC cách sử

dụng và bảo dưỡng thông thường tủ lạnh

như một chuyên gia về tủ lạnh và áp dụng kiến thức này vào cuộc sống hàng ngày

của chúng ta.

- Các em hãy làm việc cá nhân, dựa vào hướng dẫn trên, các em hãy trình bày - Làm việc cá nhân, thực hiện nhiệm vụ của GV

ngắn gọn các VĐ dưới dạng câu hỏi cần - Dự kiến các VĐ mà HS sẽ phát hiện:

thực hiện trong DA này. + Những CNg làm lạnh nào được sử

dụng để chế tạo Tủ lạnh gia đình? Ưu,

nhược điểm của những CNg đó là gì?

+ Ứng với những CNg đó thì Tủ lạnh sẽ có cấu tạo và NTHĐ như thế nào?

+ Những kiến thức nào sẽ được sử dụng để giải thích NTHĐ của Tủ lạnh? + Việc sử dụng và bảo dưỡng thông thường Tủ lạnh cần tuân theo những

yêu cầu nào?

3.PL

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

- Dựa trên các VĐ HS đã phát hiện, GV - HS thảo luận các VĐ và thống nhất

nhận xét và kết luận những VĐ mà HS các VĐ cần thực hiện ở nhiệm vụ 1 của

DA.

cần thực hiện trong nhiệm vụ 1 (Tìm hiểu về Tủ lạnh gia đình):

VĐ 1: Những CNg nào được sử dụng để

chế tạo Tủ lạnh? Ưu điểm, nhược điểm,

khả năng sử dụng từng CNg trong việc

chế tạo Tủ lạnh? Lựa chọn CNg để đi sâu NC trong DA.

VĐ 2: Ứng với từng CNg đã được lựa chọn

NC, Tủ lạnh có cấu tạo và hoạt động như thế

nào mà lại bảo quản được thực phẩm lâu

hỏng trong thời gian dài?

VĐ 3: Cần vận dụng những kiến thức đã

biết nào và vận dụng chúng như thế nào

để giải thích NTHĐ của Tủ lạnh? VĐ 4: Đối với Tủ lạnh được sử dụng phổ

biến trong đời sống, việc sử dụng và bảo

dưỡng thông thường cần tuân theo những

yêu cầu nào? Vì sao?

Hoạt động 2.2. Đề xuất các cách thực hiện nhiệm vụ 1 của DA

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

- Như vậy, để tìm hiểu về Tủ lạnh gia - Thảo luận nhóm và đưa ra cách để giải

đình thì chúng ta cần thực hiện giải quyết 4 VĐ mà chúng ta đã phát hiện. Các em hãy đề xuất cách để giải quyết 4 VĐ này. quyết 4 VĐ. Dự kiến cách giải quyết: Để giải quyết VĐ 1,2,4 thì cần tìm kiếm các thông tin từ các nguồn khác nhau. Để giải quyết VĐ 3 thì cần phân tích các thông tin về cấu tạo, hoạt động của Tủ lạnh, từ đó giúp giải thích được NTHĐ của Tủ

lạnh.

4.PL

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

- Những nguồn thông tin nào và cách thu - Dự kiến các nguồn thông tin mà HS đề

thập thông tin từ các nguồn này như thế xuất: Các nguồn cần sử dụng: các tài liệu

nào để giải quyết các VĐ trên. liên quan đến Tủ lạnh trên mạng internet; với cách thức thu thập là sử

dụng những cụm từ khóa tìm kiếm thông

tin liên quan đến VĐ cần giải quyết; từ

nhiều trang mạng tìm được, lựa chọn và

tổng hợp những thông tin phù hợp để giải quyết các VĐ cần NC.

- Gợi ý hỗ trợ HS: Chúng ta có thể thu - NC trực tiếp trên Tủ lạnh gia đình, mở

thập thông tin từ việc NC trực tiếp trên lớp vỏ phía sau quan sát các bộ phận của

Tủ lạnh được hay không? Cách NC trực Tủ lạnh kết hợp với NC catalog Tủ lạnh

tiếp trên Tủ lạnh là như thế nào? để thu thập thông tin về cấu tạo, hoạt

động.

Hoạt động 2.3. Lập kế hoạch chi tiết thực hiện nhiệm vụ 1 của DA

“Tủ lạnh gia đình” theo các giải pháp đã đề xuất để giải quyết các VĐ.

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

- Để có thể giải quyết các VĐ trong - Thảo luận xác định những nội dung cần

nhiệm vụ 1 của DA, chúng ta cần thu thực hiện:

thập các thông tin liên quan dựa vào các + Tìm kiếm thông tin về CNg được sử

nguồn thông tin mà các em đã đề xuất. dụng để chế tạo Tủ lạnh trên internet, tài

Các em hãy thảo luận theo nhóm và xác liệu in;

định lại một lần nữa những nội dung cần + Tìm kiếm thông tin về cấu tạo, hoạt

thực hiện ở nhiệm vụ 1 này. động của Tủ lạnh được chế tạo theo các CNg đã NC trên internet, NC trực tiếp tủ lạnh, có phối hợp sử dụng catalog; + Tìm kiếm thông tin về yêu cầu khi sử dụng, bảo dưỡng thông thường Tủ lạnh trên internet, tài liệu in và catalog Tủ

lạnh.

5.PL

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

- Gợi ý: Trong thực tế, Tủ lạnh được chế - Theo dõi hướng dẫn của GV để lựa

tạo dựa trên nhiều CNg làm lạnh khác chọn CNg phù hợp đi sau NC về tủ lạnh.

nhau, từ các CNg mà các em tìm được, hãy lựa chọn những CNg mà hiện nay

được sử dụng phổ biến nhất để chế tạo

Tủ lạnh, đồng thời phải phù hợp với

những kiến thức mà các em đã được học

để đi sâu NC về cấu tạo, hoạt động của Tủ lạnh theo CNg đã lựa chọn.

- Dựa trên những nội dung thảo luận cần - Xây dựng kế hoạch chi tiết các nội

thực hiện, các em hãy xây dựng kế hoạch dung cần thực hiện theo kết quả thảo

chi tiết cho dự án của nhóm, bao gồm luận của nhóm bằng cách phân tích và

các bước công việc, thời gian ước tính xác định những nội dung cần thực hiện,

và nguồn lực cần thiết cho mỗi bước. từ đó xây dựng được kế hoạch chi tiết có

sự phân công nhiệm vụ cho từng thành

viên và thời gian từng nội dung cần thực

hiện. Dự kiến kế hoạch chi tiết như trong

PHT số 3.

Hoạt động 2.4. Thực hiện các cách đã đề xuất để thực hiện nhiệm vụ 1

của DA “Tủ lạnh gia đình”

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

- Việc thực hiện giải quyết các VĐ này - Thực hiện giải quyết các VĐ của nhiệm

được thực hiện ở nhà và GV yêu cầu HS vụ DA theo kế hoạch đã xây dựng. Kết

thực hiện các cách theo kế hoạch đã xây dựng để giải quyết các VĐ của DA. - Dựa trên kết quả đã giải quyết, GV yêu quả thực hiện như mục 2.2.3 trong tiến trình NC DA. - Xây dựng kết quả NC bằng sơ đồ tư

duy có kèm hình vẽ.

cầu HS trình bày kết quả có kèm hình vẽ bằng sơ đồ tư duy.

6.PL

Giai đoạn 3: Xác định và thực hiện nhiệm vụ 2 (các VĐ 5,6 cần giải quyết)

Hoạt động 3.1. Xác định các VĐ trong nhiệm vụ 2 của DA

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

- GV trực tiếp đề xuất nhiệm vụ mới cần thực hiện: Từ kết quả NC nhiệm vụ 1 của - Lắng nghe nhiệm vụ mới do GV đề xuất.

DA, chúng ta hãy nghĩ cách chế tạo một

dụng cụ chỉ bao gồm những bộ phận

tương tự với các bộ phận chính của Tủ

lạnh và các bộ phận tương tự này cũng phải liên kết với nhau làm sao khi ta vận

hành dụng cụ đã chế tạo, có thể minh họa

được NTHĐ của Tủ lạnh. Dụng cụ như

vậy được gọi là mô hình VC – CN. Vì là

mô hình nên các bộ phận của mô hình có

thể được chế tạo bằng vật liệu khác và

có kích thước khác so với bộ phận của

Tủ lạnh thật. Từ mô hình đã chế tạo này, chúng ta có thể tiến hành TN để kiểm

chứng NHTĐ của Tủ lạnh.

- Từ nhiệm vụ mới này, các em hãy trình bày những VĐ cần giải quyết dưới dạng - Dự kiến các câu hỏi VĐ của HS: + Mô hình VC – CN của Tủ lạnh là gì?

câu hỏi. + Mô hình này có cấu tạo như thế nào?

Bao gồm những bộ phận nào? Các bộ

phận gắn kết với nhau như thế nào?

+ Làm thế nào để chế tạo được mô hình

VC – CN của Tủ lạnh? + Cách vận hành mô hình VC – CN này

như thế nào? + Những TN nào được tiến hành trên mô hình VC – CN này nhằm kiểm chứng NHTĐ của Tủ lạnh.

7.PL

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

- Nhận xét những VĐ mà HS phát hiện - HS thảo luận các VĐ và thống nhất các

và trình bày, từ đó thống nhất hai VĐ VĐ cần thực hiện ở nhiệm vụ 2 của DA.

mới cần thực hiện trong nhiệm vụ này: VĐ 5: Mô hình VC – CN của Tủ lạnh

cần có cấu tạo như thế nào (gồm các bộ

phận nào, các bộ phận này liên kết với

nhau như thế nào) và được vận hành như

thế nào để minh họa được NTHĐ của Tủ lạnh?

VĐ 6: Cần thực hiện những TN nào với

mô hình VC – CN của Tủ lạnh để minh

họa NTHĐ của tủ lạnh (mục đích của

từng TN, các dụng cụ cần dùng thêm,

các bước tiến hành TN, cách thu thập và

xử lí các dữ liệu định tính và định lượng

thu được trong TN để rút ra kết luận)?

Hoạt động 3.2. Đề xuất các cách thực hiện nhiệm vụ 2 của DA

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

Để có thể chế tạo được mô hình VC – - Trao đổi, thảo luận các bước đề xuất

CN của Tủ lạnh, thì chúng ta cần phác bản phác thảo hình vẽ mô hình VC – CN

thảo hình vẽ mô hình VC – CN của Tủ của Tủ lạnh.

lạnh. Việc phác thảo hình vẽ mô hình này - Vận dụng các thông tin ở nhiệm vụ 1,

cần tuân theo các bước: xác định được các bộ phận chính và

+ Bước 1: Xác định rõ chức năng của mô hình VC – CN của Tủ lạnh cần thiết kế là gì? + Bước 2: Xác định rõ các bộ phận chính của Tủ lạnh được chế tạo theo CNg làm lạnh mà các em đã lựa chọn NC. (CNg chức năng của các bộ phận của Tủ lạnh theo CNg làm lạnh bằng phương pháp hóa hơi tác nhân: + Dàn nóng (hay còn gọi là dàn ngưng tụ) được chế tạo từ các ống đồng có gắn các lá nhôm tản nhiệt có chức năng trao

làm lạnh bằng phương pháp hóa hơi tác đổi nhiệt giữa môi chất làm lạnh và môi

nhân). trường làm mát bên ngoài.

8.PL

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

+ Bước 3: Xác định rõ chức năng của + Dàn lạnh (hay còn gọi là dàn hóa hơi)

từng bộ phận, hình dạng, kích thước, sự được chế tạo bằng các ống đồng có gắn

gắn kết của từng bộ phận và vị trí của chúng trong Tủ lạnh thật theo CNg làm các lá nhôm tản nhiệt có chức năng trao đổi nhiệt lượng giữa môi chất làm lạnh

lạnh đã lựa chọn. và môi trường cần làm lạnh bên ngoài.

+ Bước 4: Vẽ bản phác thảo về mô hình + Máy nén (hay còn gọi là block) bên

VC – CN của Tủ lạnh theo CNg đã lựa trong máy là một động cơ điện, và hệ

chọn, trong đó các bộ phận chính của mô hình được thể hiện về kích thước, hình thống trục khuỷu thanh quay nhằm giúp biến chuyển động quay của động cơ

dạng, vật liệu được sử dụng để chế tạo và thành chuyển động tịnh tiến qua lại của

sự gắn kết giữa các bộ phận. piston, có van đóng và van mở. Máy có

+ Bước 5: Lựa chọn bản thiết kế tối ưu chức năng hút môi chất ở dàn lạnh và nén

nhất (thể hiện rõ ràng các bộ phận về hình môi chất vào dàn ngưng tụ với áp suất

dạng, kích thước, vật liệu sử dụng chế tạo cao.

phù hợp, thể hiện được sự gắn kết giữa + Môi chất làm lạnh (hay còn gọi là khí

các bộ phận và đáp ứng được các tiêu chí đánh giá sản phẩm mô hình). gas) có chức năng tạo ra môi trường cần làm lạnh trong tủ lạnh. Nó được đặt bên

trong hệ thống ống đồng ở dàn nóng, dàn

lạnh và máy nén.

+ Phin lọc (hay còn gọi là bộ lọc) có chức

năng loại bỏ các tạp chất và bụi bẩn của

môi chất khi môi chất luân chuyển bên

trong máy. Phin lọc nằm giữa dàn nóng và

van tiết lưu.

+ Van tiết lưu (ống mao): nằm giữa dàn nóng và dàn lạnh giúp làm giảm áp suất của môi chất làm môi chất chuyển từ thể lỏng sang hơi.

Gợi ý HS xác định chức năng của mô hình VC – CN cần chế tạo, từ đó vẽ được

bản phác thảo mô hình. Cụ thể:

9.PL

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

+ Mô hình chế tạo phải có chức năng của + Dựa trên kết quả tìm hiểu về Tủ lạnh

Tủ lạnh thật. Vậy mô hình VC – CN của thì mô hình VC – CN của Tủ lạnh cần chế

Tủ lạnh cần chế tạo phải thể hiện được chức năng gì? tạo phải thể hiện được chức năng làm lạnh.

+ NTHĐ của tủ lạnh dựa trên định luật I + Có hình dạng không quá phức tạp để

NĐLH, do đó mô hình chế tạo phải kiểm có thể thực hiện các TN ở dàn nóng và

chứng được định luật I NĐLH. Theo các dàn lạnh.

em, các bộ phận dàn nóng và dàn lạnh phải có hình dạng, kích thước và vật liệu

chế tạo như thế nào?

Gợi ý: TN kiểm chứng định luật I NĐLH - Lắng nghe, thảo luận và trả lời: Quấn

trên mô hình được thực hiện thông qua dàn nóng và dàn lạnh thành những vòng

quá trình trao đổi nhiệt lượng ở dàn nóng tròn đồng tâm có kích thước như nhau,

và dàn lạnh với môi trường, do đó hai vừa gọn có thể thực hiện TN kiểm

dàn này phải có cấu tạo giống nhau, chứng, vừa tăng tiết diện trao đổi nhiệt

cùng một chất liệu, và trao đổi nhiệt cùng môi trường (chất lỏng). Do đó, hai với môi trường.

dàn này phải có hình dạng đơn giản. Có

cách nào làm cho hình dạng kích thước

ở dàn nóng, dàn lạnh đơn giản mà vẫn

đảm bảo yếu tố kĩ thuật.

- Ngoài các bộ phận chính, thì mô hình - Trao đổi, thảo luận, trả lời: Cần bổ sung

thiết kế cần bổ sung những bộ phận nào kính quan sát ở dàn bay hơi và dàn

và lí do bổ sung những bộ phận đó. ngưng tụ để quan sát sự chuyển pha của

tác nhân. Cần có thiết bị đo áp suất của tác nhân ở dàn bay hơi và dàn ngưng tụ.

Gợi ý: Mô hình minh họa NTHĐ của tủ lạnh tức là minh họa được sự chuyển pha bên trong của tủ lạnh, đồng thời cũng kiểm chức được áp suất tác nhân máy lúc máy nén hút tác nhân và lúc máy nén đẩy tác nhân.

- Dựa vào những gợi ý và các bước để - Dựa vào những kiến thức đã NC được

thiết kế hình vẽ bản thiết kế, các em hãy ở nhiệm vụ 1, và bản thiết dựa vào suy

10.PL

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

phác thảo hình vẽ mô hình VC – CN của luận quá trình truyền nhiệt bên trong Tủ

Tủ lạnh cần chế tạo theo PHT số 4. lạnh, HS động não phác thảo hình vẽ về

mô hình Tủ lạnh cần chế tạo.

Trong đó: dàn bay hơi đại diện cho nơi có nhiệt độ thấp (nơi tác nhân lấy nhiệt

của môi trường) được làm từ những ống

đồng loại ∅6 quấn thành cuộn; dàn

ngưng tụ đại diện cho nơi có nhiệt độ cao

(nơi tác nhân truyền nhiệt cho môi

trường) được làm từ những ống đồng

loại ∅6 quấn thành cuộn; máy nén (loại

1/10 HP) sẽ có tác dùng nén tác nhân

làm tăng nhiệt độ của tác nhân ở dàn

ngưng tụ; phin lọc và ống mao (sử dụng

những ống mao và phin lọc bán trên thị

trường) là thiết bị giúp làm giãn nở tác

nhân làm giảm nhiệt độ của tác nhân ở

dàn bay hơi. Ngoài ra, mô hình có gắn thêm đồng hồ đo áp suất để kiểm chứng áp suất của tác nhân qua dàn ngưng tụ và dàn bay hơi, có gắn kính quan sát để quan sát sự chuyển pha (từ khí sang lỏng ở dàn ngưng tụ, và từ lỏng sang hơi ở

dàn bay hơi).

- Dựa trên kết quả đề xuất ý tưởng bản - Các thành viên trong nhóm trao đổi và

phác thảo của cá nhân, yêu cầu nhóm thảo luận với nhau theo các tiêu chí lựa

11.PL

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

thảo luận để lựa chọn và thống nhất chọn bản phác thảo để đưa ra sản phẩm

phương án bản phác thảo mô hình Tủ chung của cả nhóm.

lạnh. - Việc lựa chọn bản phác thảo tối ưu phải

dựa trên các tiêu chí ở PHT số 5.

- Yêu cầu HS thảo luận nhóm để hoàn

thành nhiệm vụ.

- Theo dõi và lắng nghe.

- Dựa trên bản thiết kế mô hình VC – CN của Tủ lạnh, GV thông báo có thể thực

hiện TN kiểm nghiệm hệ quả rút ra từ

định luật I NĐLH.

- Hướng dẫn HS rút ra hệ quả định luật I - Thảo luận theo nhóm và trình bày

NĐLH cần kiểm nghiệm:

+ Nguyên lí I NĐLH là gì, có biểu thức

như thế nào? những câu hỏi mà GV đặt ra: + Biểu thức: A = 𝑄1 − 𝑄2

+ Bộ phận nào trên thiết bị thực hiện + Công A được thực hiện bởi máy nén,

công A, công này được đo như thế nào? nếu biết công suất của máy nén và thời

gian thực hiện thì có thể tính được công

qua biểu thức: A = P.∆𝑡

+ Nếu bỏ qua hao phí, thì nhiệt lượng do

tác nhân nhận ở dàn bay hơi đúng bằng

nhiệt lượng do môi trường lạnh truyền

+ Nhiệt lượng Q1 trao đổi ở dàn ngưng tụ và Q2 ở dàn bay hơi được đo như thế nào? cho tác nhân, và nhiệt lượng do tác nhân

nhả ở dàn ngưng tụ đúng bằng nhiệt

lượng do môi trường nóng nhận được từ tác nhân. Do đó: Q1= (m1c1+m2c2) (T1 – T0) Q2= (m3c3+m4c4) (T0 – T2) Trong đó:

m1; m3; c1, c3 lần lượt là khối lượng

và nhiệt dung riêng của chất làm dàn ngưng tụ và dàn bay hơi.

12.PL

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

m2; m4; c2, c4 lần lượt là khối lượng và nhiệt dung riêng của môi trường ở

dàn ngưng tụ và dàn bay hơi.

T0 ,T1 ,T2 lần lượt là nhiệt độ của dàn ngưng tụ và dàn bay hơi lúc ban đầu

và sau thời gian ∆𝑡

Để rút gọn biểu thức thì nên thiết kế sao cho m1= m3= mđ; c1= c3= cđ tức là dàn bay hơi và dàn ngưng tụ làm cùng một

chất (ống đồng) và có cùng khối lượng.

m2= m4= mn; c2= c4= cn tức là cùng môi trường (nước) và có cùng khối lượng.

Lúc đó ta có:

𝑄1 − 𝑄2 = (𝑚𝑛.𝑐𝑛+𝑚đ.𝑐đ) .(𝑇1 − 𝑇2) Từ đó xác định được hệ quả cần kiểm tra: P.∆𝑡 ≈ (𝑚𝑛.𝑐𝑛+𝑚đ.𝑐đ) .(𝑇1 − 𝑇2) (*) - Thảo luận phương án TN cần kiểm tra: - Dựa trên hệ quả rút ra được, yêu cầu

HS đề xuất phương án TN để kiểm tra. + Cho mô hình hoạt động, dùng đồng hồ

bấm giây xác định thời gian máy nén

hoạt động để đo ∆𝑡 .

+ Đồng thời đo nhiệt độ môi trường ở

dàn bay hơi và dàn ngưng tụ là có thể

kiểm tra được hệ quả.

- Dựa trên phương án TN đã đề xuất, các - Thảo luận và đưa ra các bước TN cần

em hãy trình bày các bước thực hiện TN.

kiểm tra: + Ban đầu dùng ca có vạch chia độ đong lấy 2 lít nước (2kg), đổ vào mỗi bình đựng nước. + Dùng 2 nhiệt kế cắm vào hai bình nước + Bật máy nén để máy nén hoạt động,

khuấy đều nước trong mỗi bình, đọc và ghi vào bảng số liệu số chỉ của mỗi nhiệt kế.

13.PL

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

+ Thực hiện các thao tác trên để thu

được các nhiệt độ của nước trong mỗi

bình chứa sau thời gian hoạt động của máy nén là 5, 10, ….30 phút.

Hoạt động 3.3. Lập kế hoạch chi tiết thực hiện nhiệm vụ 2 của DA

“Tủ lạnh gia đình” theo các giải pháp đã đề xuất để giải quyết các VĐ

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

- Tiếp theo, chúng ta sẽ thảo luận để lập - Thảo luận theo nhóm để phân công

kế hoạch chi tiết cho việc chế tạo mô thành viên thực hiện các nội dung trong kế

hình VC – CN của Tủ lạnh theo bản phác hoạch ở PHT số 6. Xác định rõ khung thời

thảo đã xây dựng, bản kế hoạch bao gồm gian để thực hiện từng nội dung một.

các bước công việc, thời gian ước tính

và nguồn lực cần thiết cho mỗi bước

theo mẫu của PHT số 6.

Hoạt động 3.4. Thực hiện các cách đã đề xuất để thực hiện nhiệm vụ 2 của

DA “Tủ lạnh gia đình”

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

- Trong hoạt động này, chúng ta sẽ tiến - Tiếp nhận nhiệm vụ cần thực hiện.

hành chế tạo mô hình VC - CN của Tủ

lạnh. Mục tiêu của chúng ta là tạo ra một

mô hình thể hiện cách Tủ lạnh hoạt động

cùng với các tính năng chính của nó. Mô

hình này sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cấu tạo và NTHĐ của Tủ lạnh, đồng thời có thực hiện TN kiểm chứng kiến thức đã được học về định luật I NĐLH. Để thực hiện nhiệm vụ này, trước tiên các em cần NC lại bản phác thảo đã xây

dựng, từ đó lựa chọn các vật liệu phù hợp, hoặc các vật liệu tái chế để tạo ra

14.PL

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

các bộ phận của mô hình. Đảm bảo rằng

mô hình của các em trung thực và đáng

tin cậy, thể hiện được các yếu tố quan trọng của Tủ lạnh. Khi chế tạo mô hình,

các em nên chú trọng đến các chi tiết

nhỏ, đảm bảo rằng mô hình có thể hoạt

động tương tự như Tủ lạnh thật và hãy

đảm bảo rằng mô hình của các em có thể trình bày được các bộ phận chính của Tủ

lạnh.

- Để chế tạo mô hình VC – CN của Tủ - Các thành viên trong nhóm chuẩn bị

lạnh, các em nên thực hiện theo các bước các vật liệu và thực hiện các giai đoạn

sau: chế tạo thiết bị như bản kế hoạch đã

Bước 1: Xác định những đoạn vật liệu phân công.

được sử dụng làm nguồn nóng, nguồn

lạnh và những đoạn kết nối giữa nguồn nóng, nguồn lạnh và máy nén;

Bước 2: Làm sạch vật liệu được sử dụng

để chế tạo thiết bị;

Bước 3: Kiểm tra hoạt động của máy nén;

Bước 4: Xác định vị trí ở đó sẽ diễn ra

sự chuyển pha của tác nhân (hơi sẽ

ngưng tụ thành chất lỏng và hóa hơi

thành chất khí) để đặt thiết bị quan sát sự

chuyển pha cho phù hợp; Bước 5: Gắn kết các bộ phận của thiết bị lại với nhau; Bước 6: Bơm tác nhân (khí gas) vào mô hình thiết bị; Bước 7: Vận hành thiết bị và đánh giá

sự hoạt động của thiết bị.

15.PL

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

- Chú ý: ở bước 5 và bước 6 HS phải nhờ

chuyên gia thực hiện công đoạn hàn

nhiệt và bơm khí gas vào thiết bị.

- Từ mô hình đã chế tạo, các em hãy thực - Thực hiện TN theo phương án đã đề

hiện TN theo phương án đã thiết kế và xuất và thu thập dữ liệu của TN, từ đó

thu thập số liệu điền vào bảng. xử lí số liệu và rút ra kết luận.

Dự đoán: Kết quả rút ra từ TN T1 (0C) T2 (0C) t (phút)

5 P.∆𝑡 ≈ (𝑚𝑛.𝑐𝑐+𝑚đ.𝑐đ) .(𝑇1 − 𝑇2) → A ≈ 𝑄1 − 𝑄2

- Cuối cùng, sau khi hoàn thành mô hình - Thực hiện việc xây dựng bản thuyết

và thực hiện TN kiểm chứng định luật I minh về mô hình về TN được tiến hành

NĐLH, các em hãy chuẩn bị một bài với mô hình (mục đích TN, các bước

thuyết trình hoặc một báo cáo ngắn để tiến hành TN, kết quả TN) theo sự phân

trình bày về quá trình chế tạo và TN công trong kế hoạch thực hiện.

được tiến hành với mô hình (mục đích

TN, các bước tiến hành TN, kết quả TN).

Các em có thể sử dụng hình ảnh, sơ đồ,

hoặc các tài liệu hỗ trợ khác để giúp

minh họa.

Giai đoạn 4: Trưng bày các sản phẩm, báo cáo và đánh giá kết quả NCDA

Hoạt động 4.1. Báo cáo kết quả NCDA

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

- Đặt vấn đề: Hôm nay, chúng ta sẽ tiến hành báo cáo về quá trình thực hiện DA - Đại diện nhóm trình bày các slide báo cáo theo yêu cầu của GV.

Tủ lạnh gia đình. Mục tiêu của báo cáo

này là để các em chia sẻ với lớp về quá

16.PL

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

trình mà các em đã trải qua, những khó - Nhóm tổ chức cho thiết bị hoạt động và

khăn đã gặp phải, và kết quả đã đạt được chỉ ra những bộ phận chính cũng như

trong DA của mình. Trước khi bắt đầu báo cáo, hãy nhớ rằng nó là cơ hội để các NTHĐ của thiết bị. - Các thành viên trong nhóm theo dõi,

em tổ chức và trình bày thông tin một góp ý và nhận xét.

cách rõ ràng và logic. Đây là một cách

để chia sẻ kiến thức và kinh nghiệm của

mình với các bạn trong lớp. Đầu tiên, hãy bắt đầu bằng việc giới thiệu DA của

mình một cách ngắn gọn. Nêu rõ tên

DA, mục tiêu và ý nghĩa của nó. Điều

này giúp cho người nghe hiểu rõ hơn về

DA của các em. Tiếp theo, hãy trình bày

về quá trình thực hiện DA. Hãy nêu rõ

các bước mà các em đã thực hiện, bao

gồm các công việc: + Bài báo cáo thực hiện nhiệm vụ 1:

CNg được sử dụng để chế tạo Tủ lạnh

(CNg làm lạnh bằng phương pháp hóa

hơi tác nhân và CNg làm lạnh bằng hiệu

ứng nhiệt điện); Cấu tạo hoạt động của

tủ lạnh ứng với CNg CT bằng phương

pháp hóa hơi tác nhân; Giải thích NTHĐ

của tủ lạnh; Các yêu cầu khi sử dụng và

bảo dưỡng thông thường tủ lạnh. + Bản thiết kế mô hình VC – CN Tủ lạnh, thuyết minh về mô hình đã chế tạo, đặc biệt trình bày về chức năng chính của mô hình mà các em đã chế tạo và cách nó hoạt động. Hãy nêu rõ các ưu

điểm và hạn chế của mô hình, cùng với các phát hiện và kết luận quan trọng mà

17.PL

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

các em đã rút ra từ quá trình này. Ngoài

ra, các em hãy trình bày kết quả TN

được thực hiện với mô hình (mục đích TN, các bước tiến hành TN, kết quả TN).

+ Nếu có, hãy đề cập đến những điều

không diễn ra như dự kiến và cách các

em đã vượt qua những trở ngại đó. Điều

này giúp người nghe hiểu rõ hơn về quá trình sáng tạo và khả năng tự vượt qua

khó khăn của các em.

Hoạt động 4.2. Đánh giá kết quả NCDA

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

- Tổ chức cho các thành viên trong nhóm - Các thành viên trong nhóm đánh giá

đánh giá chéo lẫn nhau theo các tiêu chí chéo lẫn nhau theo các tiêu chí đánh giá

đánh giá thành viên tham gia DA thành viên tham gia DA.

- Nhận xét quá trình tham gia DA của các - Theo dõi, lắng nghe.

thành viên, kết quả đạt được và đề xuất các

giải pháp tiếp tục cải tiến, hoàn thiện mô

hình VC – CN của tủ lạnh (nếu có)

18.PL

3.2.5. Rubric đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh khi nghiên cứu dụ án “Tủ lạnh gia đình”

Rubric đánh giá thực hiện nhiệm vụ 1 của DA

CHỈ SỐ

BIỂU HIỆN MỨC ĐỘ

HÀNH VI

Từ chức năng (nhiệm vụ) của Tủ Nêu lại được một trong các VĐ cần

lạnh Mức độ 1 giải quyết từ chức năng (nhiệm vụ)

- Phát hiện các VĐ cần giải quyết từ chức năng (nhiệm vụ) của Tủ lạnh của Tủ lạnh trong thực tế mà đã được người khác trình bày.

trong thực tế về: Phát hiện được một số trong các Mức độ 2 - CNg được sử dụng để chế tạo Tủ VĐ cần NC một cách tự lực từ tình

lạnh (VĐ 1); huống.

PH 1.1. - Cấu tạo và hoạt động của Tủ lạnh Phát hiện được đầy đủ bốn VĐ

theo CNg được sử dụng để chế tạo cần NC một cách tự lực từ tình

(VĐ 2); huống, có sự phân tích cụ thể từ

tình huống. Mức độ 3 - Những yêu cầu về việc sử dụng và bảo dưỡng thông thường Tủ lạnh

được sử dụng phổ biến trong đời

sống (VĐ 3);

- Giải thích NTHĐ Tủ lạnh (VĐ 4).

Phát biểu được các VĐ (VĐ Nêu lại được một trong số các VĐ Mức độ 1 1,2,3,4) cần giải quyết dưới dạng cần giải quyết mà đã được người

câu hỏi. khác trình bày.

- VĐ 1: Những CNg nào được sử Trình bày được một trong số các

Mức độ 2 dụng để chế tạo Tủ lạnh? Ưu điểm, nhược điểm, khả năng sử dụng câu hỏi liên quan đến VĐ một cách tự lực. PH 1.2.

Trình bày được và phân tích đầy đủ các VĐ cần NC của DA dưới dạng câu hỏi một cách tự lực Mức độ 3 từng CNg trong việc chế tạo Tủ lạnh? Lựa chọn CNg để đi sâu NC trong DA. - VĐ 2: Ứng với từng CNg đã được

lựa chọn NC, Tủ lạnh có cấu tạo và

hoạt động như thế nào mà lại bảo

19.PL

quản được thực phẩm lâu hỏng trong

thời gian dài?

- VĐ 3: Đối với Tủ lạnh được sử

dụng phổ biến trong đời sống, việc

sử dụng và bảo dưỡng thông thường cần tuân theo những yêu

cầu nào? Vì sao?

- VĐ 4: Cần vận dụng những kiến

thức đã biết nào và vận dụng chúng như thế nào để giải thích NTHĐ

của Tủ lạnh?

Xác định được các nguồn thông tin Nêu lại được các nguồn thông tin Mức độ 1 phù hợp: phù hợp cần sử dụng để GQVĐ

- Nguồn thông tin từ NC trực tiếp mà đã được người khác trình bày.

trên Tủ lạnh; Trình bày được một trong số các Mức độ 2 - Nguồn thông tin từ NC catalog về ĐX 2.1 nguồn thông tin phù hợp cần sử

dụng để GQVĐ.

hướng dẫn sử dụng Tủ lạnh; - Nguồn thông tin từ NC tài liệu đề Trình bày được đầy đủ các nguồn

cập về Tủ lạnh trên internet. Mức độ 3 thông tin phù hợp cần sử dụng để

GQVĐ.

Trình bày được cách xác định các Nêu lại được cách xác định các

kiến thức đã biết và cách vận dụng kiến thức đã biết và cách vận dụng Mức độ 1 phối hợp các kiến thức này để giải phối hợp các kiến thức này để giải

thích NTHĐ của Tủ lạnh. thích NTHĐ của Tủ lạnh mà đã

+ NC tài liệu trên mạng internet về được người khác trình bày.

ĐX 2.4

Trình bày được cách xác định các kiến thức đã biết nhưng còn rời rạc, và chưa phát hiện cách vận Mức độ 2

dụng phối hợp các kiến thức này để giải thích NTHĐ của Tủ lạnh.

những kiến thức cần thiết đã học để giải thích NTHĐ của Tủ lạnh theo CNg đã lựa chọn. + Kết hợp tài liệu trên mạng với quan sát các bộ phận và sự vận hành của Tủ lạnh, xác định các Trình bày được cách xác định các Mức độ 3 kiến thức cần thiết đã học để giải kiến thức đã biết và cách vận dụng

20.PL

thích NTHĐ của Tủ lạnh theo CNg phối hợp các kiến thức này để giải

đã lựa chọn. thích NTHĐ của Tủ lạnh.

- Thu thập các thông tin, tìm hiểu Thực hiện lại được các cách thu

trực tiếp Tủ lạnh (các bộ phận, cách liên kết các bộ phận) kết hợp Mức độ 1 thập thông tin cần thiết từ các nguồn đã tìm được mà đã được

với NC catalog và sau đó, NC các người khác thực hiện.

tài liệu đề cập Tủ lạnh ở các địa chỉ Thực hiện được các cách thu thập Mức độ 2 sau trên internet: thông tin cần thiết từ một trong

những nguồn đã tìm được.

+ Các phương pháp làm lạnh nhân tạo trong thực tế bạn nên biết Thực hiện được các cách thu thập

(bienbacgroup.com) thông tin cần thiết từ các nguồn đã

+ Tìm Hiểu Về Cấu Tạo Và tìm được.

Nguyên Lý Hoạt động Của Tủ TH 3.2 Lạnh (phongvu.vn)

+ Công nghệ làm lạnh bằng Chip

và làm lạnh bằng Block có ưu

Mức độ 3

nhược điểm gì? - Trung tâm Karofi Miền Nam (karofimiennam.com)

- Ngoài ra còn nhiều trang web

khác với các từ khóa tìm kiếm: Tủ

lạnh gia đình, CNg làm lạnh,

CNgCT Tủ lạnh, CNg làm lạnh

bằng block, CNg làm lạnh bằng

chip, Các CNg làm lạnh,…

Chế biến các thông tin đã thu thập Nêu lại được các thông tin về

để trả lời các VĐ 1,2,3. + CNg được sử dụng để chế tạo Tủ Mức độ 1 CNg được sử dụng để chế tạo Tủ lạnh mà đã được người khác trình

làm là: CNg bày. TH 3.3

lạnh lạnh bằng phương pháp hóa hơi tác nhân; CNg làm lạnh bằng hiệu ứng nhiệt điện (chip vi mạch điện tử peltier). Mức độ 2 Trình bày được các thông tin về CNg được sử dụng để chế tạo Tủ lạnh, giải thích được sự vận hành

Chỉ lựa chọn NC CNg làm lạnh của Tủ lạnh theo CNg chế tạo từ

21.PL

bằng phương pháp hóa hơi tác nhân, các nguồn thu thập được một cách

chưa NC CNg làm lạnh bằng hiệu tự lực.

ứng nhiệt điện trong DA này vì việc Trình bày được và có sự phân

NC CNg bằng hiệu ứng nhiệt điện

tích các thông tin về CNg được sử dụng để chế tạo Tủ lạnh, giải thích

này đòi hỏi những kiến thức về vật liệu bán dẫn mà HS chỉ được NC được sự vận hành của Tủ lạnh theo

trong chương trình VL lớp 11 theo CNg chế tạo từ các nguồn thu thập

chương trình 2006. được một cách tự lực.

+ Cấu tạo của Tủ lạnh theo CNg làm lạnh bằng phương pháp hóa hơi

tác nhân: một dàn nóng (nơi máy sẽ Mức độ 3

nhả nhiệt ra môi trường), một dàn

lạnh (nơi máy sẽ lấy nhiệt) và một

máy nén (nơi cung cấp điện năng cho máy hoạt động). Bên trong máy

có chứa môi chất.

+ Giải thích được sự vận hành của

Tủ lạnh theo CNg làm lạnh bằng

phương pháp hóa hơi tác nhân.

Phân tích cấu tạo, hoạt động của Tủ Giải thích lại được NTHĐ của Mức độ 1 lạnh và quan sát Tủ lạnh vận hành, Tủ lạnh mà đã được người khác

phát hiện khi máy nén hoạt động trình bày.

thì máy có thể lấy nhiệt ở dàn lạnh Giải thích được NTHĐ của Tủ

và nhả nhiệt cho nguồn nóng nhờ Mức độ 2 lạnh từ kiến thức đã biết và từ

vào môi chất. Môi chất trong máy thông tin thu thập được một cách

TH 3.4 tự lực.

Mức độ 3 Giải thích được kèm theo phân tích NTHĐ của Tủ lạnh từ kiến thức đã biết và từ thông tin thu thập được một cách tự lực.

có thể nhận nhiệt và nhả nhiệt dựa vào việc hút và nén của máy nén. Để làm được điều đó thì môi chất phải có sự chuyển thể: từ khí sang lỏng (nhả nhiệt) và từ lỏng hóa khí (nhận nhiệt). Phát hiện kiến thức

liên quan để giải thích: kiến thức

22.PL

về sự chuyển thể của chất khí, kiến

thức về định luật I NĐLH. Cụ thể:

+ Sự ngưng tụ: chuyển thể từ khí

sang lỏng (quá trình này chất sẽ tỏa

nhiệt lượng ra bên ngoài môi trường)

+ Sự hóa hơi: chuyển thể từ lỏng sang

hơi (quá trình này chất sẽ nhận nhiệt

lượng từ bên ngoài môi trường). + Tủ lạnh có chức năng đưa nhiệt lượng Q2 từ vật lạnh đến vật nóng hơn nhưng lại kéo theo một sự thay

đổi trong môi trường đó là: tiêu thụ

một công A, công này chuyển thành nhiệt lượng và truyền cho vật

nóng hơn, do đó nhiệt lượng truyền cho vật nóng hơn là: Q1 = A+ Q2

Giải thích các yêu cầu khi sử dụng và Giải thích lại được các yêu cầu khi

bảo dưỡng thông thường Tủ lạnh. Mức độ 1 sử dụng và bảo dưỡng thông thường

+ Tủ lạnh được đặt ở những nơi thông Tủ lạnh mà đã được người khác

thoáng khí. trình bày.

+ Thực hiện nối đất Tủ lạnh. Giải thích được các yêu cầu khi

+ Để Tủ lạnh ở nhiệt độ thích hợp, Mức độ 2 sử dụng và bảo dưỡng thông

thường Tủ lạnh từ các nguồn tìm

kiếm được một cách tự lực. TH 3.5

Mức độ 3 Giải thích được và phân tích được các yêu cầu khi sử dụng và bảo dưỡng thông thường Tủ lạnh từ các nguồn tìm kiếm được một cách tự lực.

nhiệt độ bên trong Tủ lạnh luôn giữ ở mức 40C đến 50C. + Không chất đầy thực phẩm vào Tủ lạnh. + Không để cửa Tủ lạnh mở quá lâu. + Vệ sinh Tủ lạnh thường xuyên. + Giữ Tủ lạnh luôn khô ráo, đảm bảo không có nước dư thừa trong Tủ.

+ Nếu Tủ lạnh để lâu không dùng thì nên thường khởi động Tủ lạnh.

23.PL

Rubric đánh giá thực hiện nhiệm vụ 2 của DA

CHỈ SỐ

HÀNH BIỂU HIỆN MỨC ĐỘ

- Phát hiện được các VĐ mới cần Nêu lại được một trong các VĐ mới Mức độ 1 giải quyết liên quan đến Tủ lạnh cần giải quyết mà đã được người

trong thực tế về: khác trình bày.

+ Thiết kế, chế tạo mô hình VC - Phát hiện được một trong các VĐ

PH 1.1’ Mức độ 2 CN của Tủ lạnh theo CNg đã lựa chọn NC (VĐ 5); cần NC một cách tự lực từ tình huống.

+ Những TN cần thực hiện với mô Phát hiện được đầy đủ hai VĐ

hình VC – CN của Tủ lạnh để minh cần NC một cách tự lực từ tình Mức độ 3 họa NTHĐ của Tủ lạnh (VĐ 6). huống, có sự phân tích cụ thể từ

tình huống.

Phát biểu các VĐ mới (VĐ 5,6) Nêu lại được một trong số các VĐ Mức độ 1 cần giải quyết dưới dạng câu hỏi. mới cần giải quyết mà đã được

- VĐ 5: Mô hình VC – CN của Tủ người khác trình bày.

lạnh cần có cấu tạo như thế nào Trình bày được một trong số các Mức độ 2 (gồm các bộ phận nào, các bộ phận câu hỏi liên quan đến VĐ mới một

này liên kết với nhau như thế nào) cách tự lực.

và được vận hành như thế nào để Trình bày được và phân tích đầy

minh họa được NTCT và NTHĐ đủ các VĐ mới cần NC của DA

của Tủ lạnh? dưới dạng câu hỏi một cách tự lực PH 1.2’ - VĐ 6: Cần thực hiện những TN

nào với mô hình VC – CN của Tủ

Mức độ 3

lạnh để minh họa NTHĐ của Tủ lạnh (mục đích của từng TN, các dụng cụ cần dùng thêm, các bước tiến hành TN, cách thu thập và xử lí các dữ liệu định tính và định lượng thu được trong TN để rút ra

kết luận)?

24.PL

Thiết kế được mô hình VC – CN Vẽ lại được bản phác thảo hình vẽ

của Tủ lạnh theo CNg CT bằng mô tả các bộ phận, sự liên kết giữa

phương pháp hóa hơi tác nhân với Mức độ 1 chúng của Tủ lạnh theo CNg làm

các bộ phận: lạnh bằng phương pháp hóa hơi

+ Dàn nóng (dàn ngưng tụ): làm

tác nhân mà đã được người khác trình bày. bằng đoạn ống đồng (loại ∅6).

+ Dàn lạnh (dàn hóa hơi): làm bằng Vẽ được bản phác thảo hình vẽ

mô hình Tủ lạnh theo CNg làm đoạn ống đồng (loại ∅6).

Mức độ 2 lạnh bằng phương pháp hóa hơi tác nhân nhưng còn thiếu mô tả + Máy nén (block). + Các ống kính để dùng quan sát

các bộ phận, sự gắn kết giữa các sự chuyển pha của môi chất khi

bộ phận. máy lạnh hoạt động.

+ Van tiết lưu, phin lọc, đồng hồ đo Vẽ được bản phác thảo hình vẽ

áp suất. mô hình Tủ lạnh theo CNg làm

ĐX 2.6 + Sự kết nối giữa các bộ phận: Ở lạnh bằng phương pháp hóa hơi

ống đồng dàn lạnh, một đầu dàn tác nhân, trong đó có mô tả chi tiết

được hàn kín vào van hút của Block, đầy đủ các bộ phận, và sự gắn kết

một đầu được hàn kín vào ống kính giữa các bộ phận.

quan sát. Ống kính này lại liên kết

với đồng hồ đo áp suất và ống mao nhờ các ống đồng và mối hàn nhiệt. Mức độ 3

Một đầu ống mao còn lại được hàn

kín vào phin lọc. Ống đồng dàn

nóng có một đầu được hàn kín vào

van đẩy của Block, một đầu được

hàn kín vào ống kính quan sát. Ống kính này lại liên kết với đồng hồ đo áp suất, van tiết lưu và đầu còn lại của phin lọc nhờ các mối hàn nhiệt.

Chế tạo được mô hình VC – CN theo bản thiết kế đã lựa chọn. Cụ Mức độ 1 Kết nối lại được các bộ phận của Tủ lạnh đã được chế tạo để tạo TH 3.6 thể:

thành mô hình VC – CN hoàn chỉnh, hoạt động được.

25.PL

- Xác định những đoạn vật liệu Chế tạo được mô hình VC – CN

được sử dụng làm nguồn nóng, Mức độ 2 theo bản phác thảo đã xây dựng và

nguồn lạnh và những đoạn kết nối dưới sự hướng dẫn, mô hình hoạt

giữa nguồn nóng, nguồn lạnh và động được.

Chế tạo được mô hình VC – CN

máy nén; - Làm sạch vật liệu được sử dụng để theo bản phác thảo đã xây dựng và

chế tạo mô hình Tủ lạnh; mô hình hoạt động được một cách

- Kiểm tra hoạt động của máy nén; tự lực.

- Xác định vị trí ở đó sẽ diễn ra sự chuyển pha của tác nhân (hơi sẽ

ngưng tụ thành chất lỏng và hóa

hơi thành chất khí) để đặt TB quan Mức độ 3

sát sự chuyển pha cho phù hợp;

- Gắn kết các bộ phận của TB lại với nhau;

- Bơm tác nhân (khí gas) vào mô

hình TB;

- Vận hành TB và đánh giá sự hoạt

động của TB.

Phát hiện được những VĐ kĩ thuật Mô tả lại được những VĐ nảy

và có những chỉnh sửa, cải tiến mô Mức độ 1 sinh trong quá trình chế tạo mô

hình VC – CN của Tủ lạnh trong hình VC – CN của Tủ lạnh đã

quá trình chế tạo, vận hành mô được người khác phát hiện.

hình. Cụ thể: Phát hiện được một số VĐ nảy Mức độ 2 + Lựa chọn vật liệu, TH 3.7 sinh trong quá trình chế tạo mô

hình VC – CN của Tủ lạnh.

+ Cắt gọt các bộ phận, + Khi kết nối các bộ phận mô hình VC – CN của Tủ lạnh. Mức độ 3

Phát hiện được các VĐ nảy sinh và có những chỉnh sửa, cải tiến mô hình VC – CN của Tủ lạnh trong quá trình chế tạo, vận hành mô hình.

Trao đổi, thảo luận, đánh giá các Mức độ 1 Nêu lại được về những thuận lợi,

quá trình GQVĐ của DA. Cụ thể: khó khăn và cách khắc phục trong

26.PL

ĐG 4.2 - Trình bày những khó khăn trong quá trình thực hiện GQVĐ mà đã

quá trình chế tạo mô hình VC – CN được trình bày.

của tủ lạnh và đưa ra cách khắc Nêu được các ý về những thuận Mức độ 2 phục những khó khăn khi thực

lợi, khó khăn và cách khắc phục trong quá trình thực hiện GQVĐ.

hiện. - Tự đánh giá bản thân trong quá Trình bày và phân tích được

trình tham gia thực hiện GQVĐ. những thuận lợi, khó khăn và cách Mức độ 3 khắc phục trong quá trình thực

hiện GQVĐ.

27.PL

Các phiếu học tập sử dụng trong DA “Tủ lạnh gia đình”

Họ và tên: ……………………… Nhóm: ………………………….. PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1

Thực phẩm được bảo quản trong môi trường có nhiệt độ thấp thường tươi và có hạn sử dụng lâu hơn ở môi trường có nhiệt độ cao, do đó con người cần một thiết bị (máy) có thể làm giảm nhiệt độ môi trường chứa đựng thực phẩm (làm lạnh). Trong thực tế, thiết bị đó được gọi là Tủ lạnh.

Giả sử bạn và nhóm của bạn là các kĩ sư uy tín được giới thiệu thực hiện đề tài

“Tìm hiểu về cấu tạo, hoạt động của Tủ lạnh và các yêu cầu khi sử dụng và bảo dưỡng thông thường Tủ lạnh”. Để làm được điều này, nhóm của các bạn cần nghiên cứu về các công nghệ được sử dụng để chế tạo Tủ lạnh hiện nay trong thực tế, lựa chọn công nghệ được sử dụng để chế tạo Tủ lạnh phù hợp với kiến thức đã biết để đi sâu NC về cấu tạo, hoạt động của Tủ lạnh theo công nghệ đã lựa chọn và các yêu cầu khi sử dụng và bảo dưỡng thông thường Tủ lạnh.

Tình huống

Yêu cầu: Sử dụng kĩ thuật xây dựng câu hỏi (QFT) để tạo danh sách các vấn đề

cần nghiên cứu xung quanh các chủ đề trọng tâm (Qfocus) theo bảng sau:

Các chủ đề trọng tâm (Qfocus) Qfocus 1: Những vấn đề nào xuất hiện trong tình Qfocus 2: Những vấn đề cần nghiên cứu về tủ lạnh gia

huống? đình.

Những câu hỏi liên …………………………..... ………………………….....

quan đến các …………………………..... ………………………….....

Qfocus …………………………..... ………………………….....

…………………………..... …………………………..... …………………………..... ………………………….....

…………………………..... …………………………..... …………………………..... …………………………..... …………………………..... ………………………….....

Những câu hỏi ưu tiên cần thực hiện (Vấn đề cần giải …………………………………………………………….. …………………………………………………………….. ……………………………………………………………..

quyết trong tình ……………………………………………………………..

huống) ……………………………………………………………..

28.PL

Họ và tên: ……………………… Nhóm: ………………………….. PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2

Hãy lựa chọn những nguồn khả thi có thể được sử dụng để thu thập các thông

tin liên quan đến vấn đề cần giải quyết ở dự án Tủ lạnh

Nghiên cứu tài liệu Tham quan Tham khảo ý kiến

trên internet  nhà máy sản xuất  chuyên gia 

Nghiên cứu trực tiếp Nghiên cứu Catalog Nghiên cứu nơi bán

trên tủ lạnh gia đình  hướng dẫn sử dụng tủ lạnh  tủ lạnh 

Nghiên cứu tài liệu in liên quan đến tủ lạnh  Các công trình nghiên cứu khoa học về Tủ lạnh  Các diễn đàn về Tủ lạnh 

29.PL

Họ và tên: ……………………… Nhóm: ………………………….. PHIẾU HỌC TẬP SỐ 3

Hoàn thành kế hoạch thực hiện nhiệm vụ 1 dự án theo mẫu sau

Phân công hoạt động tìm hiểu và lựa chọn công nghệ chế tạo Tủ lạnh

Thời gian STT Nội dung thực hiện Người thực hiện thực hiện

Cá nhân thực hiện

1 Tìm kiếm thông tin về công nghệ được sử dụng để chế tạo Tủ lạnh trên

internet, tài liệu in,…

Thảo luận và lựa chọn công nghệ Nhóm thực hiện

2 được sử dụng chế tạo Tủ lạnh để đi

sâu nghiên cứu.

Phân công hoạt động tìm hiểu về cấu tạo, hoạt động và những yêu cầu khi

sử dụng bảo dưỡng thông thường Tủ lạnh theo công nghệ được sử dụng để

chế tạo Tủ lạnh đã lựa chọn

Thời gian STT Nội dung thực hiện Người thực hiện thực hiện

Tìm kiếm thông tin về cấu tạo, hoạt Cá nhân thực hiện

động của Tủ lạnh được chế tạo theo

3 công nghệ đã được lựa chọn nghiên

cứu trên internet, nghiên cứu trực tiếp tủ lạnh, có phối hợp sử dụng catalog.

Cá nhân thực hiện

Tìm kiếm thông tin về yêu cầu khi sử dụng, bảo dưỡng thông thường Tủ 4

lạnh trên internet, tài liệu in và catalog Tủ lạnh.

Thảo luận về kết quả thu thập được và Nhóm thực hiện

trình bày kết quả bằng sơ đồ tư duy về 5 những vấn đề cần giải quyết.

30.PL

Họ và tên: ……………………… Nhóm: …………………………..

Xây dựng bản phác thảo mô hình VC – CN của tủ lạnh theo các yêu cầu sau: - Mô hình VC – CN trong bản phác thảo phải dựa trên CNCT bằng phương pháp hóa hơi tác nhân; - Thể hiện đầy đủ các bộ phận chính và sự liên kết giữa các bộ phận của một tủ lạnh; - Có thể sử dụng để chế tạo được một mô hình VC – CN của tủ lạnh đơn giản nhằm minh họa sự chuyển hóa năng lượng bên trong của tủ lạnh; - Có thể được chế tạo từ các vật liệu đơn giản, gần gũi và tái chế.

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 4

BẢN PHÁC THẢO

Họ và tên: ……………………… Nhóm: ………………………….. PHIẾU HỌC TẬP SỐ 5

31.PL

Đánh dấu  vào các tiêu chí sau của các bản phác thảo về tủ lạnh theo CNCT để lựa chọn bản phác thảo mô hình VC – CN của tủ lạnh phù hợp. Từ đó chỉnh sửa, bổ sung

và hoàn thiện bản phác thảo.

Họ và tên: ……………………… Nhóm: ………………………….. PHIẾU HỌC TẬP SỐ 5

Tiêu chí lựa chọn

Ý tưởng

Phù hợp

Phù hợp các

Phù hợp điều kiện

bản phác thảo

năng lực

mục tiêu

tiêu chí

thực tiễn (kinh tế, công

đã đề xuất

thực hiện

dự án

đánh giá

nghệ, trang thiết bị…)

dự án



Bản phác thảo 1



Bản phác thảo 2



Bản phác thảo 3



…



Bản phác thảo n

BẢN PHÁC THẢO HOÀN THIỆN MÔ HÌNH VC – CN CỦA TỦ LẠNH

THEO CNg CT BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA HƠI TÁC NHÂN

32.PL

Họ và tên: ……………………… Nhóm: ………………………….. PHIẾU HỌC TẬP SỐ 6

STT

GHI CHÚ

HOẠT ĐỘNG

HƯỚNG DẪN THỰC HIỆN

Hoàn thành kế hoạch thực hiện dự án theo mẫu sau DỰ TRÙ KINH PHÍ

THỜI GIAN THỰC HIỆN

THÀNH VIÊN PHỤ TRÁCH

1

Lựa chọn vật liệu, dụng cụ chế tạo mô hình thiết bị tủ lạnh

- Từ bản phác thảo, liệt kê đầy đủ những vật liệu và dụng cụ cần để chế tạo. - Tìm kiếm, mua sắm các dụng cụ, vật liệu từ bản danh sách đã liệt kê.

- Nghiên cứu từ bản phác thảo. - Nghiên cứu những dụng cụ, có thể chế tạo được thiết bị từ các vật liệu đơn giản dễ kiếm và những vật liệu đã qua sử dụng. - Nghiên cứu từ tài liệu in và tài liệu trên internet. - Xin ý kiến chuyên gia (kỹ sư, giáo viên) về danh sách các vật liệu sẽ dùng để chế tạo.

2

Chế tạo mô hình thiết bị tủ lạnh

- Lắp ráp các dụng cụ vật liệu theo bản phác thảo. - Các mối hàn, bơm khí gas là do chuyên gia thực hiện.

3

Vận hành, kiểm tra và bổ sung

- Cho thiết bị hoạt động, quan sát sự đóng băng ở dàn lạnh, sự tỏa nhiệt ở dàn nóng, sự chuyển pha của môi chất ở các kính quan sát. - Hỏi ý kiến chuyên gia về khả năng vận hành của thiết bị để đưa ra những bổ sung cần thiết.

Từ bản phác thảo và các vật liệu, dụng cụ đã tìm kiếm được, tiến hành chế tạo mô hình. - Vận hành thiết bị, kiểm tra sự hoạt động ở dàn nóng và dàn lạnh, sự chuyển pha của môi chất qua kính quan sát. - Đưa ra những bổ sung chỉnh sửa để hoàn thiện thiết bị về hình thức, hiệu suất hoạt động.

4

Thực hiện TN trên mô hình

Thực hiện theo phương án đã đề xuất

5

Thiết kế bài trình bày, báo cáo sản phẩm

theo Thực hiện TN phương án đã đề xuất, từ đó rút ra những dữ liệu và xử lí dữ liệu thu thập được để kiểm chứng hệ quả của định luật I NĐLH Dựa vào yêu cầu của GV, trình bày bài thành các (hoặc Slide báo cáo poster).

Thiết kế bài báo cáo về sản phẩm của nhóm theo yêu cầu của GV

33.PL

PHỤ LỤC 2: TIẾN TRÌNH DẠY HỌC VÀ RUBRIC ĐÁNH GIÁ DỰ ÁN

“ĐỘNG CƠ STIRLING”

3.3.4. Tiến trình dạy học dự án “Động cơ Stirling”

Giai đoạn 1: Xác định chủ đề của DA

Hoạt động 1. Xác định chủ đề DA “Động cơ Stirling”

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

- Thông báo chủ đề DA thực hiện: Động - Tiếp nhận chủ đề DA được đề xuất từ

cơ Stirling là một động cơ nhiệt đốt GV.

ngoài, tuy không được ứng dụng nhiều trong đời sống nhưng có thể minh họa

được NTHĐ của một động cơ nhiệt đơn

giản nên được chọn làm đối tượng được

nghiên cứu trong DA.

- Đặt câu hỏi cho HS tìm hiểu về chức - Câu trả lời mong đợi: Động cơ Stirling

năng động cơ Stirling: Theo các em, có chức năng sử dụng năng lượng nhiệt

động cơ Stirling có chức năng là gì? bên ngoài để thực hiện công cơ học.

- Diễn giải: Để có thể giảm sức lao động - Tiếp nhận DA sẽ thực hiện

trong sản xuất, thuận tiện trong giao

thông và nâng cao đời sống, con người

cần một thiết bị (máy) thực hiện công cơ

học. Thiết bị này sử dụng các nguồn

năng lượng phổ biến hiện nay để hoạt

động: nhiệt năng, năng lượng mặt trời, năng lượng gió,... Để giải quyết vấn đề

này, người ta đã chế tạo và sử dụng

TBKT gọi là Động cơ Stirling. Để hiểu rõ hơn về Động cơ Stirling, chúng ta sẽ NC sâu hơn về nó.

34.PL

Giai đoạn 2: Xác định và thực hiện nhiệm vụ 1 (các VĐ 1,2,3,4 cần giải quyết)

Hoạt động 2.1. Xác định các VĐ trong nhiệm vụ 1 của DA

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

- Đặt câu hỏi: NC về động cơ Stirling thì - Dự kiến: NC về cấu tạo động cơ, về

ta sẽ NC về những VĐ gì? NTHĐ của động cơ nhằm đáp ứng chức

năng thực hiện công.

- Diễn giải: Trong thực tế, một TBKT - Theo dõi, lắng nghe

nhiều khi có cùng một chức năng nhưng lại có nhiều loại, mỗi loại lại có cấu tạo

và NTHĐ khác nhau do được chế tạo bởi

các CNgCT khác nhau. CNgCT được

hiểu là kiến thức có hệ thống về quy trình

và kĩ thuật dùng để chế biến vật liệu và

thông tin; Nó bao gồm kiến thức, thiết bị,

phương pháp và các hệ thống dùng trong

việc tạo ra hàng hóa và cung cấp dịch vụ.

Tủ lạnh là một TBKT có chức năng làm

lạnh, do đó nó được chế tạo dựa trên các

CNg CT khác nhau. Để tìm hiểu về cấu tạo, NTHĐ của Động cơ Stirling thì

chúng ta cần tìm hiểu về những CNg

được sử dụng để chế tạo Động cơ Stirling,

những ưu nhược điểm của những CNg

này. Từ đó, có thể dựa vào những kiến

thức đã biết để giải thích được cấu tạo và NTHĐ của Động cơ Stirling theo các

CNg này.

- Các em hãy làm việc cá nhân, dựa trên diễn giải, các em hãy trình bày ngắn gọn các VĐ dưới dạng câu hỏi mà em quan - Làm việc cá nhân, thực hiện nhiệm vụ của GV

tâm nhất và muốn giải quyết trong DA này.

35.PL

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

- Để hướng dẫn HS, GV yêu cầu HS sử - Dự kiến các VĐ mà HS sẽ phát hiện:

dụng kĩ thuật đặt câu hỏi QFT để tạo danh + Những CNgCT nào được sử dụng để

sách các VĐ cần NC như mẫu: chế tạo Động cơ Stirling? Ưu, nhược điểm của những CNg đó là gì?

+ Ứng với những CNg đó thì Động cơ

Stirling sẽ có cấu tạo và NTHĐ như thế

nào? Chủ đề: Những vấn đề cần nghiên cứu

về Động cơ Stirling.

+ Những kiến thức nào sẽ được sử dụng để giải thích NTHĐ của Động cơ Những câu hỏi

Stirling? liên quan đến các

chủ đề

Những câu hỏi ưu

tiên cần thực hiện

(Vấn đề cần giải

quyết)

- Dựa trên các VĐ HS đã phát hiện, GV - HS thảo luận các VĐ và thống nhất

nhận xét và kết luận những VĐ mà HS các VĐ cần thực hiện ở nhiệm vụ 1 của

cần thực hiện trong nhiệm vụ 1 (Tìm hiểu DA.

về Động cơ Stirling):

- VĐ 1: Những CNg nào được sử dụng để

chế tạo Động cơ Stirling có chức năng

trên? Ưu điểm, nhược điểm, khả năng sử

dụng (khi nào sử dụng) từng CNg trong

việc chế tạo Động cơ Stirling? Từ đó, lựa

chọn các CNg để đi sâu NC trong DA. - VĐ 2: Ứng với từng CNg, Động cơ Stirling có cấu tạo và hoạt động như thế nào mà đáp ứng được chức năng đó? - VĐ 3: Cần vận dụng những kiến thức đã biết nào và vận dụng chúng như thế nào

để giải thích NTHĐ Động cơ Stirling?

36.PL

Hoạt động 2.2. Đề xuất các cách thực hiện nhiệm vụ 1 của DA

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

- Như vậy, để tìm hiểu về Động cơ - Thảo luận theo nhóm và đưa ra cách để

Stirling thì chúng ta cần thực hiện giải quyết 3 VĐ mà chúng ta đã phát hiện. giải quyết 3 VĐ. Dự kiến cách giải quyết: Để giải quyết VĐ 1,2 thì cần tìm

Các em hãy đề xuất cách để giải quyết 3 kiếm các thông tin từ các nguồn khác

VĐ này. nhau. Để giải quyết VĐ 3 thì cần phân

tích các thông tin về cấu tạo, hoạt động

- Những nguồn thông tin nào và cách thu của Động cơ Stirling, từ đó giúp giải thích được NTHĐ của Động cơ Stirling.

thập thông tin từ các nguồn này như thế - Dự kiến các nguồn thông tin mà HS đề

nào để giải quyết các VĐ trên. xuất: Các nguồn cần sử dụng: các tài liệu

liên quan đến Động cơ Stirling trên

mạng internet; với cách thức thu thập là

sử dụng những cụm từ khóa tìm kiếm

thông tin liên quan đến VĐ cần giải

quyết; từ nhiều trang mạng tìm được, lựa chọn và tổng hợp những thông tin phù

hợp để giải quyết các VĐ cần NC. NC

trên các tài liệu in liên quan đến Động cơ

Stirling.

Hoạt động 2.3. Lập kế hoạch chi tiết thực hiện nhiệm vụ 1 của DA

“Động cơ Stirling” theo các giải pháp đã đề xuất để giải quyết các VĐ.

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

- Để có thể giải quyết các VĐ trong nhiệm vụ 1 của DA, chúng ta cần thu thập các thông tin liên quan dựa vào các nguồn thông tin mà các em đã đề xuất. Các em hãy thảo luận theo nhóm và xác định lại một lần nữa những nội dung cần - Thảo luận xác định những nội dung cần thực hiện: + Tìm kiếm thông tin về CNg được sử dụng để chế tạo Động cơ Stirling trên internet, tài liệu in; + Tìm kiếm thông tin về cấu tạo, hoạt

thực hiện ở nhiệm vụ 1 này. động của Động cơ Stirling được chế tạo

theo các CNg đã NC trên internet;

37.PL

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

- Gợi ý: Trong thực tế, Động cơ Stirling - Theo dõi hướng dẫn của GV để lựa

được chế tạo dựa trên nhiều CNgCT chọn CNg phù hợp đi sau NC về Động

cơ Stirling.

khác nhau, từ các CNg mà các em tìm được, hãy lựa chọn những CNg mà hiện

nay được sử dụng phổ biến nhất để chế

tạo Động cơ Stirling, đồng thời phải phù

hợp với những kiến thức mà các em đã

được học để đi sâu NC về cấu tạo, hoạt động của Động cơ Stirling theo CNg đã

lựa chọn.

- Dựa trên những nội dung thảo luận cần - Xây dựng kế hoạch chi tiết các nội

thực hiện, các em hãy xây dựng kế hoạch dung cần thực hiện theo kết quả thảo

chi tiết cho dự án của nhóm, bao gồm luận của nhóm bằng cách phân tích và

các bước công việc, thời gian ước tính xác định những nội dung cần thực hiện,

và nguồn lực cần thiết cho mỗi bước. từ đó xây dựng được kế hoạch chi tiết có

sự phân công nhiệm vụ cho từng thành

viên và thời gian từng nội dung cần thực

hiện. Dự kiến kế hoạch chi tiết như trong

PHT số 3.

Hoạt động 2.4. Thực hiện các cách đã đề xuất để thực hiện nhiệm vụ 1

của DA “Động cơ Stirling”

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

- Việc thực hiện giải quyết các VĐ này - Thực hiện giải quyết các VĐ của nhiệm

được thực hiện ở nhà và GV yêu cầu HS thực hiện các cách theo kế hoạch đã xây dựng để giải quyết các VĐ của DA. vụ DA theo kế hoạch đã xây dựng. Kết quả thực hiện như mục 2.2.3 trong tiến trình NC DA Động cơ Stirling.

- Xây dựng kết quả NC bằng sơ đồ tư duy có kèm hình vẽ.

- Dựa trên kết quả đã giải quyết, GV yêu cầu HS trình bày kết quả có kèm hình vẽ bằng sơ đồ tư duy.

38.PL

Giai đoạn 3: Xác định và thực hiện nhiệm vụ 2 (các VĐ 5,6 cần giải quyết)

Hoạt động 3.1. Xác định các VĐ trong nhiệm vụ 2 của DA

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

- GV trực tiếp đề xuất nhiệm vụ mới cần thực hiện: Từ kết quả NC nhiệm vụ 1 của - Lắng nghe nhiệm vụ mới do GV đề xuất.

DA, chúng ta hãy nghĩ cách chế tạo một

mô hình VC – CN của Động cơ Stirling

(chỉ bao gồm những bộ phận tương tự

với các bộ phận chính của Động cơ Stirling), vì là mô hình nên các bộ phận

của mô hình có thể được chế tạo bằng

vật liệu khác và có kích thước khác so

với bộ phận của Động cơ Stirling thật,

nhưng các bộ phận tương tự này cũng

phải liên kết với nhau làm sao khi ta vận

hành mô hình đã chế tạo, có thể minh

họa được NTHĐ của Động cơ Stirling.

- Từ nhiệm vụ mới này, các em hãy trình - Dự kiến các câu hỏi VĐ của HS:

bày những VĐ cần giải quyết dưới dạng + Mô hình VC – CN của Động cơ

câu hỏi.

Stirling là gì? + Mô hình này có cấu tạo như thế nào?

Bao gồm những bộ phận nào? Các bộ

phận gắn kết với nhau như thế nào?

+ Làm thế nào để chế tạo được mô hình

VC – CN của Động cơ Stirling?

+ Cách vận hành mô hình VC – CN này như thế nào?

- HS thảo luận các VĐ và thống nhất VĐ cần thực hiện ở nhiệm vụ 2 của DA.

- Nhận xét những VĐ mà HS phát hiện và trình bày, từ đó thống nhất VĐ mới cần thực hiện trong nhiệm vụ này: VĐ 5: Mô hình VC – CN của Động cơ

Stirling cần có cấu tạo như thế nào (gồm các bộ phận nào, các bộ phận này liên

39.PL

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

kết với nhau như thế nào) và được vận

hành như thế nào để minh họa được

NTHĐ của Động cơ Stirling?

Hoạt động 3.2. Đề xuất các cách thực hiện nhiệm vụ 2 của DA

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

Để có thể chế tạo được mô hình VC – CN của Động cơ Stirling, thì chúng ta - Trao đổi, thảo luận các bước đề xuất bản phác thảo hình vẽ mô hình VC – CN

cần phác thảo hình vẽ mô hình VC – CN của Động cơ Stirling.

của Động cơ Stirling. Việc phác thảo - Vận dụng các thông tin ở nhiệm vụ 1,

hình vẽ mô hình này cần tuân theo các xác định được các bộ phận chính và

bước: chức năng của các bộ phận của Động cơ

+ Bước 1: Xác định rõ chức năng của mô Stirling theo CNg đã lựa chọn.

hình VC – CN của Động cơ Stirling cần

thiết kế là gì?

+ Bước 2: Xác định rõ các bộ phận chính

của Động cơ Stirling được chế tạo theo

CNg mà các em đã lựa chọn NC.

+ Bước 3: Xác định rõ chức năng của

từng bộ phận, hình dạng, kích thước, sự

gắn kết của từng bộ phận và vị trí của

chúng theo CNg đã lựa chọn.

+ Bước 4: Vẽ bản phác thảo về mô hình

VC – CN của Động cơ Stirling theo CNg

đã lựa chọn, trong đó các bộ phận chính của mô hình được thể hiện về kích thước, hình dạng, vật liệu được sử dụng để chế tạo và sự gắn kết giữa các bộ phận. + Bước 5: Lựa chọn bản thiết kế tối ưu nhất (thể hiện rõ ràng các bộ phận về hình

dạng, kích thước, vật liệu sử dụng chế tạo

phù hợp, thể hiện được sự gắn kết giữa

40.PL

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

các bộ phận và đáp ứng được các tiêu chí

đánh giá sản phẩm mô hình).

- Yêu cầu HS thảo luận theo nhóm và đề xuất bản thiết kế hình vẽ mô hình VC – - Dựa vào những kiến thức đã NC được ở nhiệm vụ 1, HS lựa chọn CNg phù hợp

CN của Động cơ Stirling theo CNgCT đã để thiết kế mô hình Động cơ Stirling.

lựa chọn. Nhóm HS thảo luận, tìm hiểu các mô

- Hoàn thành bản thiết kế trong PHT số 4 hình động cơ trên internet liên quan đến

CNg đã lựa chọn và dựa theo hướng dẫn của GV, thiết kế mô hình Động cơ

Stirling.

- Dự kiến bản thiết kế của HS:

+ Bản thiết kế Động cơ Stirling theo

CNgCT kiểu anpha.

+ Bản thiết kế Động cơ Stirling theo

CNgCT kiểu beta.

41.PL

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

+ Bản thiết kế Động cơ Stirling theo

CNgCT kiểu gamma.

- Dựa trên kết quả đề xuất ý tưởng bản phác thảo của cá nhân, yêu cầu nhóm thảo luận - Các thành viên trong nhóm trao đổi và thảo luận với nhau theo các tiêu chí lựa

để lựa chọn và thống nhất phương án bản chọn bản phác thảo để đưa ra sản phẩm

phác thảo mô hình Động cơ Stirling. chung của cả nhóm.

- Việc lựa chọn bản phác thảo tối ưu phải

dựa trên các tiêu chí ở PHT số 5.

- Yêu cầu HS thảo luận nhóm để hoàn

thành nhiệm vụ.

Hoạt động 3.3. Lập kế hoạch chi tiết thực hiện nhiệm vụ 2 của DA

“Động cơ Stirling” theo các giải pháp đã đề xuất để giải quyết các VĐ

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

- Tiếp theo, chúng ta sẽ thảo luận để lập - Thảo luận theo nhóm để phân công

kế hoạch chi tiết cho việc chế tạo mô thành viên thực hiện các nội dung trong kế

hình VC – CN của Động cơ Stirling theo hoạch ở PHT số 6. Xác định rõ khung thời

gian để thực hiện từng nội dung một.

bản phác thảo đã xây dựng, bản kế hoạch bao gồm các bước công việc, thời gian

ước tính và nguồn lực cần thiết cho mỗi bước theo mẫu của PHT số 6.

42.PL

Hoạt động 3.4. Thực hiện các cách đã đề xuất để thực hiện nhiệm vụ 2 của DA “Động cơ Stirling”

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

- Trong hoạt động này, chúng ta sẽ tiến hành chế tạo mô hình VC - CN của Động - Tiếp nhận nhiệm vụ cần thực hiện.

cơ Stirling. Mục tiêu của chúng ta là tạo

ra một mô hình thể hiện cách Động cơ

Stirling hoạt động cùng với các tính năng

chính của nó. Mô hình này sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cấu tạo và NTHĐ của

Động cơ Stirling. Để thực hiện nhiệm vụ

này, trước tiên các em cần NC lại bản

phác thảo đã xây dựng, từ đó lựa chọn các

vật liệu phù hợp, hoặc các vật liệu tái chế

để tạo ra các bộ phận của mô hình. Đảm

bảo rằng mô hình của các em trung thực

và đáng tin cậy, thể hiện được các yếu tố quan trọng của Động cơ Stirling. Khi chế

tạo mô hình, các em nên chú trọng đến

các chi tiết nhỏ, đảm bảo rằng mô hình có

thể hoạt động tương tự như Động cơ

Stirling thật và hãy đảm bảo rằng mô

hình của các em có thể trình bày được các

bộ phận chính của Động cơ Stirling.

- Để chế tạo mô hình VC – CN của Động

- Các thành viên trong nhóm chuẩn bị các vật liệu và thực hiện các giai đoạn chế tạo thiết bị như bản kế hoạch đã phân công.

cơ Stirling, các em nên thực hiện theo các bước sau: Bước 1: Xác định và lựa chọn được các vật liệu tương ứng với các bộ phận của thiết bị trên bảng thiết kế; Bước 2: Đo kích thước các bộ phận của

động cơ trên bản thiết kế để cắt, gọt các

43.PL

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

vật liệu cho từng bộ phận của động cơ

phù hợp;

Bước 3: Phân loại và sắp xếp các vật liệu đã chuẩn bị tương ứng với các bộ

phận của động cơ;

Bước 4: Kết nối các bộ phận đã phân

loại lại với nhau để tạo thành một động

cơ hoàn chỉnh; Bước 5: Vận hành thiết bị và đánh giá

sự hoạt động của thiết bị;

Bước 6: Đưa ra những điều chỉnh để bổ

sung, và giúp hoàn thiện động cơ.

- Yêu cầu HS xây dựng bản thuyết minh - Thực hiện việc xây dựng bản thuyết

về mô hình và sự vận hành mô hình VC minh về mô hình theo sự phân công

– CN Động cơ Stirling đã chế tạo theo trong kế hoạch thực hiện.

các CNgCT đã lựa chọn.

Giai đoạn 4: Trưng bày các sản phẩm, báo cáo và đánh giá kết quả NCDA

Hoạt động 4.1. Báo cáo kết quả NCDA

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

- Đặt vấn đề: Hôm nay, chúng ta sẽ tiến - Đại diện nhóm trình bày các slide báo

hành báo cáo về quá trình thực hiện DA cáo theo yêu cầu của GV.

Động cơ Stirling. Mục tiêu của báo cáo này - Nhóm tổ chức cho thiết bị hoạt động và

là để các em chia sẻ với lớp về quá trình chỉ ra những bộ phận chính cũng như

mà các em đã trải qua, những khó khăn đã gặp phải, và kết quả đã đạt được trong DA của mình. Trước khi bắt đầu báo cáo, hãy NTHĐ của thiết bị. - Các thành viên trong nhóm theo dõi, góp ý và nhận xét.

nhớ rằng nó là cơ hội để các em tổ chức và trình bày thông tin một cách rõ ràng và logic. Đây là một cách để chia sẻ kiến thức

và kinh nghiệm của mình với các bạn trong

lớp. Đầu tiên, hãy bắt đầu bằng việc giới

44.PL

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

thiệu DA của mình một cách ngắn gọn.

Nêu rõ tên DA, mục tiêu và ý nghĩa của nó.

Điều này giúp cho người nghe hiểu rõ hơn về DA của các em. Tiếp theo, hãy trình bày

về quá trình thực hiện DA. Hãy nêu rõ các

bước mà các em đã thực hiện, bao gồm các

công việc:

+ Bài báo cáo thực hiện nhiệm vụ 1: CNg được sử dụng để chế tạo Động cơ

Stirling; Cấu tạo hoạt động của Động cơ

Stirling ứng với CNgCT; Giải thích

NTHĐ của Động cơ Stirling.

+ Bản thiết kế mô hình VC – CN Động

cơ Stirling, thuyết minh về mô hình đã

chế tạo, đặc biệt trình bày về chức năng

chính của mô hình mà các em đã chế tạo và cách nó hoạt động. Hãy nêu rõ các ưu

điểm và hạn chế của mô hình, cùng với

các phát hiện và kết luận quan trọng mà

các em đã rút ra từ quá trình này.

+ Nếu có, hãy đề cập đến những điều

không diễn ra như dự kiến và cách các

em đã vượt qua những trở ngại đó. Điều

này giúp người nghe hiểu rõ hơn về quá

trình sáng tạo và khả năng tự vượt qua khó khăn của các em.

Hoạt động 4.2. Đánh giá kết quả NCDA

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

- Tổ chức cho các thành viên trong nhóm - Các thành viên trong nhóm đánh giá

đánh giá chéo lẫn nhau theo các tiêu chí chéo lẫn nhau theo các tiêu chí đánh giá

đánh giá thành viên tham gia DA thành viên tham gia DA.

45.PL

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN HOẠT ĐỘNG CỦA HỌC SINH

- Nhận xét quá trình tham gia DA của các - Theo dõi, lắng nghe.

thành viên, kết quả đạt được và đề xuất

các giải pháp tiếp tục cải tiến, hoàn thiện mô hình VC – CN của Động cơ Stirling

(nếu có)

3.3.5. Rubric đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh khi nghiên cứu

dụ án “Động cơ Stirling”

Rubric đánh giá thực hiện nhiệm vụ 1 của DA

CHỈ SỐ

HÀNH BIỂU HIỆN MỨC ĐỘ

Từ chức năng (nhiệm vụ) của Động Nêu lại được một trong các VĐ cần

cơ Stirling Mức độ 1 giải quyết từ chức năng (nhiệm vụ)

- Phát hiện các VĐ cần giải quyết từ của Động cơ Stirling trong thực tế

chức năng (nhiệm vụ) của Động cơ mà đã được người khác trình bày.

Stirling về: Phát hiện được một số trong các Mức độ 2 - CNg được sử dụng để chế tạo VĐ cần NC một cách tự lực từ tình PH 1.1 Động cơ Stirling (VĐ 1); huống.

- Cấu tạo và hoạt động của Động cơ Phát hiện được đầy đủ ba VĐ cần

Stirling theo CNg được sử dụng để NC một cách tự lực từ tình huống,

chế tạo (VĐ 2); Mức độ 3 có sự phân tích cụ thể từ tình

- Giải thích NTHĐ Động cơ huống.

Stirling (VĐ 3).

Mức độ 1 Phát biểu được các VĐ (VĐ 1,2,3) cần giải quyết dưới dạng câu hỏi. - VĐ 1: Những CNg nào được sử Nêu lại được một trong số các VĐ cần giải quyết mà đã được người khác trình bày. PH 1.2

Mức độ 2 dụng để chế tạo Động cơ Stirling? Ưu điểm, nhược điểm, khả năng sử dụng từng CNg trong việc chế tạo Trình bày được một trong số các câu hỏi liên quan đến VĐ một cách tự lực.

46.PL

Động cơ Stirling? Lựa chọn CNg Trình bày được và phân tích đầy

để đi sâu NC trong DA. đủ các VĐ cần nghiên cứu của DA

- VĐ 2: Ứng với từng CNg đã được dưới dạng câu hỏi một cách tự lực

lựa chọn NC, Động cơ Stirling có

Mức độ 3

cấu tạo và hoạt động như thế nào? - VĐ 3: Cần vận dụng những kiến

thức đã biết nào và vận dụng chúng

như thế nào để giải thích NTHĐ

của Động cơ Stirling?

Xác định được các nguồn thông tin Nêu lại được các nguồn thông tin Mức độ 1 phù hợp cần sử dụng để GQVĐ phù hợp:

- Nguồn thông tin từ nghiên cứu mà đã được người khác trình bày.

các tài liệu in liên quan đến động Trình bày được một trong số các Mức độ 2 cơ Stirling; nguồn thông tin phù hợp cần sử ĐX 2.1

- Nguồn thông tin từ nghiên cứu tài dụng để GQVĐ.

liệu đề cập về động cơ Stirling trên Trình bày được đầy đủ các nguồn

internet. Mức độ 3 thông tin phù hợp cần sử dụng để

GQVĐ.

Trình bày được cách xác định các Nêu lại được cách xác định các

thích NTHĐ của động cơ Stirling. thích NTHĐ của động cơ Stirling

+ NC tài liệu trên mạng internet về mà đã được người khác trình bày.

những kiến thức cần thiết đã học để Trình bày được cách xác định các

giải thích NTHĐ của động cơ kiến thức đã biết nhưng còn rời

ĐX 2.4

Mức độ 2

rạc, và chưa phát hiện cách vận dụng phối hợp các kiến thức này để giải thích NTHĐ của động cơ

Stirling.

Stirling theo CNg đã lựa chọn. + Kết hợp tài liệu trên mạng với tài liệu in, xác định các kiến thức cần thiết đã học để giải thích NTHĐ của động cơ Stirling theo CNg đã lựa chọn. Trình bày được cách xác định các kiến thức đã biết và cách vận dụng Mức độ 3

phối hợp các kiến thức này để giải thích NTHĐ của động cơ Stirling.

47.PL

- Thu thập các thông tin, NC các tài Thực hiện lại được các cách thu

liệu đề cập động cơ Stirling ở các Mức độ 1 thập thông tin cần thiết từ các

địa chỉ sau trên internet: nguồn đã tìm được mà đã được

+ Động cơ Stirling – Wikipedia người khác thực hiện.

Thực hiện được các cách thu thập Mức độ 2 tiếng Việt + Stirling engine - Wikipedia thông tin cần thiết từ một trong

+ Động cơ Stirling: phân tích, đặc những nguồn đã tìm được.

điểm, ưu điểm và nhược điểm | Thực hiện được các cách thu thập

tái tạo xanh

Năng lượng (renovablesverdes.com) thông tin cần thiết từ các nguồn đã tìm được.

+ Động cơ đốt ngoài hoạt động tự

do. Chúng tôi tạo ra một động cơ

quay bằng tay của chính mình. TH 3.2

Làm thế nào để tạo ra một Động cơ Stirling tại nhà? Những ưu điểm

của Động cơ Stirling. Vật liệu làm

việc (rt82.ru) Mức độ 3

- Ngoài ra còn nhiều trang web

khác với các từ khóa tìm kiếm:

Động cơ Stirling; Các loại Động cơ

Stirling; CNg CT Động cơ Stirling;

Động cơ nhiệt đốt ngoài, nguyên lí

hoạt động của Động cơ Stirling;

Động cơ nhiệt với chu trình hoạt

động của chất khí không biến đổi

pha đốt ngoài;…

Mức độ 1

Nêu lại được các thông tin về CNg được sử dụng để chế tạo Động cơ Stirling mà đã được người khác trình bày. TH 3.3

Chế biến các thông tin đã thu thập để trả lời các VĐ 1,2,3. + CNg được sử dụng để chế tạo Động cơ Stirling là: CNg hai piston lực (kiểu anpha) và CNg piston Trình bày được các thông tin về Mức độ 2 phụ (kiểu beta, kiểu gamma). Chỉ CNg được sử dụng để chế tạo

Động cơ Stirling, giải thích được

48.PL

lựa chọn NC CNg piston phụ (kiểu sự vận hành của Động cơ Stirling

beta, kiểu gamma). theo CNg chế tạo từ các nguồn thu

+ Cấu tạo của Động cơ Stirling theo thập được một cách tự lực.

CNg piston phụ (kiểu beta, kiểu

Trình bày được và có sự phân tích các thông tin về CNg được sử

gamma): khối tác nhân, nguồn nóng, nguồn lạnh, ngoài ra có dụng để chế tạo Động cơ Stirling,

piston lực và piston phụ. Mức độ 3 giải thích được sự vận hành của

+ Giải thích được sự vận hành của Động cơ Stirling theo CNg chế tạo

Động cơ Stirling theo CNg piston phụ. từ các nguồn thu thập được một cách tự lực.

- Phát hiện được kiến thức liên Giải thích lại được NTHĐ của Mức độ 1 quan để giải thích: kiến thức về Động cơ Stirling mà đã được

định luật I NĐLH. Cụ thể: người khác trình bày.

+ Khi tác nhân di chuyển từ nguồn Giải thích được NTHĐ của Động

nóng (ở trạng thái 1) đến nguồn Mức độ 2 cơ Stirling từ kiến thức đã biết và

lạnh (ở trạng thái 2) nội năng của từ thông tin thu thập được một

cách tự lực.

Giải thích được kèm theo phân

tích NTHĐ của Động cơ Stirling

từ kiến thức đã biết và từ thông tin

tác nhân tăng và sinh công A do nhận nhiệt lượng Q1 từ bên ngoài ở nguồn nóng: ∆𝑈21 = 𝑈2 − 𝑈1 = 𝑄1 − 𝐴 + Khi tác nhân di chuyển từ nguồn thu thập được một cách tự lực. TH 3.4 lạnh (ở trạng thái 2) về nguồn nóng

Mức độ 3

(ở trạng thái 1) nội năng của tác nhân giảm do nhả nhiệt lượng Q2 ra bên ngoài môi trường ở nguồn lạnh: ∆𝑈12 = 𝑈1 − 𝑈2 = −𝑄2 + Vì động cơ hoạt động theo chu

trình khép kín từ 1 đến 2 rồi trở về 1 nên:

∆𝑈 = ∆𝑈21 + ∆𝑈12 = 0 → 𝑄1 − 𝐴 − 𝑄2 = 0 ℎ𝑎𝑦 𝐴 = 𝑄1 − 𝑄2

49.PL

Rubric đánh giá thực hiện nhiệm vụ 2 của DA

CHỈ SỐ

BIỂU HIỆN MỨC ĐỘ HÀNH

- Phát hiện được các VĐ mới cần Mức độ 1 Nêu lại được VĐ mới cần giải quyết

giải quyết liên quan đến Động cơ mà đã được người khác trình bày.

Stirling trong thực tế về: Thiết kế, Mức độ 2 Phát hiện được VĐ cần NC một

chế tạo mô hình VC - CN của Động PH 1.1’ cách tự lực từ tình huống.

Phát hiện được và phân tích

cơ Stirling theo CNg đã lựa chọn NC. Mức độ 3 được VĐ cần NC một cách tự lực

từ tình huống.

Phát biểu các VĐ mới cần giải Nêu lại được VĐ mới cần giải Mức độ 1 quyết dưới dạng câu hỏi: Mô hình quyết mà đã được người khác trình

VC – CN của Động cơ Stirling cần có cấu tạo như thế nào (gồm các bộ

bày.

phận nào, các bộ phận này liên kết với nhau như thế nào) và được vận hành

Mức độ 2 Trình bày được các câu hỏi liên PH 1.2’ quan đến VĐ mới một cách tự lực.

Trình bày được và phân tích VĐ

như thế nào để minh họa được NTCT và NTHĐ của Động cơ Stirling?

Mức độ 3 mới cần NC của DA dưới dạng

câu hỏi một cách tự lực

- Thiết kế được mô hình VC – CN Vẽ lại được bản phác thảo hình vẽ

của Động cơ Stirling kiểu piston mô tả các bộ phận, sự liên kết giữa Mức độ 1 phụ có mô tả các bộ phận và sự liên chúng của Động cơ Stirling kiểu

kết giữa các bộ phận. piston phụ mà đã được người khác

trình bày.

Vẽ được bản phác thảo hình vẽ

ĐX 2.6

mô hình Động cơ Stirling kiểu piston phụ nhưng còn thiếu mô tả Mức độ 2

các bộ phận, sự gắn kết giữa các bộ phận.

Vẽ được bản phác thảo hình vẽ mô hình Động cơ Stirling kiểu Mức độ 3

piston phụ, trong đó có mô tả chi

50.PL

tiết đầy đủ các bộ phận, và sự gắn

kết giữa các bộ phận.

Chế tạo được mô hình VC – CN Kết nối lại được các bộ phận của

theo bản thiết kế đã lựa chọn. Cụ thể: Mức độ 1 Động cơ Stirling đã được chế tạo để tạo thành mô hình VC – CN

- Xác định và lựa chọn được các hoàn chỉnh, hoạt động được.

vật liệu tương ứng với các bộ phận Chế tạo được mô hình VC – CN

của động cơ trên bảng thiết kế; Mức độ 2 theo bản phác thảo đã xây dựng và

- Đo kích thước các bộ phận của động cơ trên bản thiết kế để cắt, gọt dưới sự hướng dẫn, mô hình hoạt động được.

các vật liệu cho từng bộ phận của Chế tạo được mô hình VC – CN

động cơ phù hợp; theo bản phác thảo đã xây dựng và TH 3.6 - Phân loại và sắp xếp các vật liệu mô hình hoạt động được một cách

đã chuẩn bị tương ứng với các bộ tự lực.

phận của động cơ;

- Kết nối các bộ phận đã phân loại Mức độ 3

lại với nhau để tạo thành một động cơ hoàn chỉnh;

- Vận hành động cơ và đánh giá sự

hoạt động của động cơ;

- Đưa ra những điều chỉnh để bổ

sung, và giúp hoàn thiện động cơ.

- Phát hiện được các vật liệu được Mô tả lại được những VĐ nảy

lựa chọn để chế tạo động cơ không sinh trong quá trình chế tạo mô Mức độ 1 phù hợp. hình VC – CN của Động cơ

- Phát hiện được VĐ nảy sinh trong quá trình cắt, gọt các vật liệu. Stirling đã được người khác phát hiện.

TH 3.7

Mức độ 2

- Phát hiện VĐ nảy sinh khi kết nối các bộ phận để tạo thành một mô hình VC – CN của động cơ Stirling hoàn chỉnh. Phát hiện được một số VĐ nảy sinh trong quá trình chế tạo mô hình VC – CN của Động cơ Stirling.

Phát hiện được các VĐ nảy sinh Mức độ 3 và có những chỉnh sửa, cải tiến mô

51.PL

hình VC – CN của Động cơ

Stirling trong quá trình chế tạo,

vận hành mô hình.

Trao đổi, thảo luận, đánh giá được các quá trình GQVĐ của DA. Cụ Mức độ 1 Nêu lại được về những thuận lợi, khó khăn và cách khắc phục trong

thể: quá trình thực hiện GQVĐ mà đã

- Trình bày những khó khăn trong được trình bày.

quá trình chế tạo mô hình VC – CN Nêu được các ý về những thuận

Mức độ 2 của Động cơ Stirling và đưa ra cách khắc phục những khó khăn ĐG 4.2 lợi, khó khăn và cách khắc phục trong quá trình thực hiện GQVĐ.

khi thực hiện. Trình bày và phân tích được

- Tự đánh giá bản thân trong quá những thuận lợi, khó khăn và cách Mức độ 3 trình tham gia thực hiện GQVĐ. khắc phục trong quá trình thực

hiện GQVĐ.

52.PL

Các phiếu học tập sử dụng trong các hoạt động của DA Động cơ Stirling

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1 Họ và tên: ……………………… Nhóm: …………………………..

Để có thể giảm sức lao động trong sản xuất, thuận tiện trong giao thông và nâng cao đời sống, con người cần một thiết bị (máy) thực hiện công cơ học. Thiết bị này sử dụng các nguồn năng lượng phổ biến hiện nay để hoạt động: nhiệt năng, năng lượng mặt trời, năng lượng gió,...Động cơ Stirling là một động cơ nhiệt có chức năng này.

Giả sử bạn và nhóm của bạn là các kĩ sư uy tín được giới thiệu thực hiện đề tài

“Tìm hiểu về cấu tạo, hoạt động của Động cơ Stirling”. Để làm được điều này, nhóm của các bạn cần nghiên cứu về các công nghệ được sử dụng để chế tạo Động cơ Stirling hiện nay trong thực tế, lựa chọn công nghệ được sử dụng để chế tạo Động cơ Stirling phù hợp với kiến thức đã biết để đi sâu NC về cấu tạo, hoạt động của Động cơ Stirling theo công nghệ đã lựa chọn, từ đó giải thích NTHĐ của Động cơ Stirling.

Tình huống

Yêu cầu: Sử dụng kĩ thuật xây dựng câu hỏi (QFT) để tạo danh sách các vấn đề

cần nghiên cứu xung quanh các chủ đề trọng tâm (Qfocus) theo bảng sau:

Các chủ đề trọng Qfocus 1: Những vấn đề Qfocus 2: Những vấn đề cần

tâm (Qfocus) nào xuất hiện trong tình nghiên cứu về Động cơ

huống? Stirling.

Những câu hỏi liên …………………………..... ………………………….....

quan đến các …………………………..... ………………………….....

Qfocus …………………………..... ………………………….....

…………………………..... ………………………….....

Những câu hỏi ưu tiên cần thực hiện (Vấn đề cần giải tình trong quyết …………………………………………………………….. …………………………………………………………….. …………………………………………………………….. ……………………………………………………………..

huống) ……………………………………………………………..

53.PL

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2 Họ và tên: ……………………… Nhóm: …………………………..

Hãy lựa chọn những nguồn khả thi có thể được sử dụng để thu thập các thông

tin liên quan đến vấn đề cần giải quyết ở dự án Động cơ Stirling

Nghiên cứu tài liệu Tham quan Tham khảo ý kiến

trên internet  nhà máy sản xuất  chuyên gia 

Nghiên cứu mô hình Các công trình nghiên Các diễn đàn

Động cơ Stirling cứu khoa học

về Động cơ Stirling 

ở phòng thí nghiệm  về Động cơ Stirling 

Hãy đề xuất các cách để thu thập thông tin từ các nguồn đã đề xuất.

………………………………………………………………………………

Các nguồn được phối hợp với nhau như thế nào để thu thập được các thông tin liên quan đến vấn đề cần giải quyết ở dự án Động cơ Stirling?

……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………

54.PL

Họ và tên: ……………………… Nhóm: ………………………….. PHIẾU HỌC TẬP SỐ 3

Hoàn thành kế hoạch thực hiện nhiệm vụ 1 dự án theo mẫu sau

Phân công hoạt động tìm hiểu và lựa chọn công nghệ chế tạo Động cơ Stirling

Thời gian STT Nội dung thực hiện Người thực hiện thực hiện

Tìm kiếm thông tin về công nghệ Cá nhân thực hiện

được sử dụng để chế tạo Động cơ 1

Stirling trên internet, tài liệu in,…

Thảo luận và lựa chọn công nghệ Nhóm thực hiện

được sử dụng chế tạo Động cơ 2

Stirling để đi sâu nghiên cứu.

Phân công hoạt động tìm hiểu về cấu tạo, hoạt động của Động cơ Stirling theo công nghệ được sử dụng để chế tạo Động cơ Stirling đã lựa chọn

Thời gian STT Nội dung thực hiện Người thực hiện thực hiện

Tìm kiếm thông tin về cấu tạo, hoạt Cá nhân thực hiện

động của Động cơ Stirling được chế

tạo theo công nghệ đã được lựa chọn 3 nghiên cứu trên internet, có phối hợp

sử dụng tài liệu in liên quan đến Động

cơ Stirling.

Thảo luận về kết quả thu thập được và Nhóm thực hiện 4

trình bày kết quả bằng sơ đồ tư duy về những vấn đề cần giải quyết.

55.PL

Xây dựng bản phác thảo mô hình VC – CN động cơ Stirling theo các yêu cầu sau: - Mô hình VC – CN trong bản phác thảo phải dựa trên CNCT động cơ Stirling hiện nay; - Thể hiện đầy đủ các bộ phận chính và sự liên kết giữa các bộ phận của một động cơ Stirling; - Có thể sử dụng để chế tạo được một mô hình VC – CN của động cơ Stirling đơn giản nhằm minh họa sự chuyển hóa năng lượng bên trong của động cơ; - Có thể được chế tạo từ các vật liệu đơn giản, gần gũi và dễ tìm.

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 4 Họ và tên: ……………………… Nhóm: …………………………..

BẢN PHÁC THẢO

56.PL

Đánh dấu  vào các tiêu chí sau của các bản phác thảo đã đề xuất để lựa chọn được bản phác thảo mô hình VC – CN của động cơ Stirling phù hợp. Từ đó chỉnh sửa,

bổ sung và hoàn thiện bản phác thảo để chế tạo được mô hình VC – CN của động cơ.

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 5 Họ và tên: ……………………… Nhóm: …………………………..

Tiêu chí lựa chọn

Ý tưởng

Phù hợp

Phù hợp các

Phù hợp điều kiện

bản phác thảo

năng lực

mục tiêu

tiêu chí

thực tiễn (kinh tế, công

đã đề xuất

thực hiện

dự án

đánh giá

nghệ, trang thiết bị…)

dự án



Bản phác thảo 1



Bản phác thảo 2



Bản phác thảo 3



…



Bản phác thảo n

BẢN PHÁC THẢO HOÀN THIỆN MÔ HÌNH VC – CN

CỦA ĐỘNG CƠ STIRLING

57.PL

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 6 Họ và tên: ……………………… Nhóm: …………………………..

Hoàn thành kế hoạch thực hiện dự án theo mẫu sau

STT

GHI CHÚ

HOẠT ĐỘNG

HƯỚNG DẪN THỰC HIỆN

THỜI GIAN THỰC HIỆN

DỰ TRÙ KINH PHÍ

THÀNH VIÊN PHỤ TRÁCH

1

liệu

tài

Lựa chọn vật liệu, dụng cụ chế tạo mô hình thiết bị Động cơ Stirling

- Nghiên cứu từ bản phác thảo. - Nghiên cứu những dụng cụ, có thể chế tạo được động cơ Stirling từ các vật liệu đơn giản dễ kiếm và những vật liệu tái chế từ lon nhôm, vỏ chai. - Nghiên cứu từ tài liệu trên in và internet. - Xin ý kiến chuyên gia (kỹ sư, giáo viên) về danh sách các vật liệu sẽ dùng để chế tạo.

2

Chế tạo mô hình thiết bị Động cơ Stirling

Lắp ráp các dụng cụ vật liệu theo bản phác thảo.

3

Vận hành, kiểm tra và bổ sung

- Cho thiết bị hoạt động, quan sát sự dịch chuyển của các piston. - Hỏi ý kiến chuyên gia về khả năng vận hành của máy để đưa ra những bổ sung cần thiết.

4

Thiết kế bài trình bày, báo cáo sản phẩm

Dựa vào yêu cầu của GV, trình bày bài thành các Slide báo cáo (hoặc poster).

Từ bản phác thảo và các vật liệu, dụng cụ tìm kiếm đã được, tiến hành chế tạo mô hình - Vận hành thiết bị, kiểm tra sự hoạt động ở nguồn nóng và nguồn lạnh. - Đưa ra những bổ sung chỉnh sửa để hoàn thiện thiết bị về hình thức, hiệu suất hoạt động. Thiết kế bài báo cáo về sản phẩm của nhóm theo yêu cầu của GV

58.PL

PHỤ LỤC 3: TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ QUÁ TRÌNH THAM GIA DỰ ÁN

Tiêu chí đánh giá dự án là các yếu tố được sử dụng để đánh giá chất lượng và

hiệu quả của việc tham gia thực hiện dự án đáp ứng các mục tiêu mà dự án đề ra. Xin vui lòng tích dấu () vào chữ số tương ứng các mức độ sau:

Mức 1: Không tham gia thực hiện Mức 2: Tham gia thực hiện nhưng không thường xuyên và không tích cực

Mức 3: Tham gia thực hiện thường xuyên nhưng không tích cực

Mức 4: Tham gia thực hiện thường xuyên và tích cực

MỨC ĐỘ THAM GIA STT CÁC TIÊU CHÍ 1 2 3 4

Tìm được tài liệu nghiên cứu các CNg được

1 sử dụng để chế tạo động cơ Stirling/ tủ lạnh

trong thực tế hay không.

Vận dụng được kiến thức đã học để giải thích

2 NTHĐ của các CNg được sử dụng để chế tạo

động cơ Stirling/ tủ lạnh trong thực tế.

Lựa chọn được CNg sử dụng để chế tạo

động cơ Stirling/ tủ lạnh trong thực tế theo

các yêu cầu: thân thiện môi trường, quy

3 trình thiết kế chế tạo đơn giản, phù hợp

năng lực bản thân, chi phí chế tạo thấp, vật

liệu lựa chọn chế tạo đơn giản dễ tìm, phù

hợp kiến thức đã biết.

Dựa vào CNg đã nghiên cứu thiết kế mô 4 hình động cơ Stirling/ tủ lạnh.

Từ bản thiết kế, xác định các bộ phận chính của TBKT và xác định sự gắn kết giữa các bộ phận với nhau.

Xác định và lựa chọn các dụng cụ, vật liệu đơn giản, rẻ tiền để chế tạo mô hình thiết bị đã thiết kế.

Tham gia xây dựng kế hoạch thực hiện DA. 7

59.PL

Xây dựng các bước cần thực hiện để chế tạo 8 mô hình động cơ Stirling/ tủ lạnh.

Trong quá trình chế tạo, xác định được

những khó khăn và những nguyên nhân làm thiết bị không hoạt động được.

Trao đổi với chuyên gia (giáo viên, kỹ sư

10 …) để giải đáp những thắc mắc, khó khăn

trong quá trình chế tạo mô hình thiết bị.

Cắt, gọt, tiện … để chế tạo từng bộ phận 11 của thiết bị.

Gắn kết được các bộ phận thành một mô

12 hình thiết bị hoàn chỉnh và có thể hoạt động

được.

Mô hình thiết bị chế tạo minh họa được

13 CNg được sử dụng để chế tạo TBKT trong

thực tế.

Tiến hành TN trên mô hình VC – CN của

14 động cơ Stirling/ tủ lạnh nhằm minh họa

NTHĐ của động cơ Stirling/ tủ lạnh.

Tham gia xây dựng bài trình bày, báo cáo kết

quả dự án theo các yêu cầu: chức năng của

TBKT, các CNg đã được lựa chọn; Cấu tạo,

hoạt động của TBKT ứng với từng CNg đã 15 được lựa chọn đi sâu NC; Giải thích NTHĐ

của TBKT; Các yêu cầu khi sử dụng và bảo

dưỡng thông thường TBKT; Báo cáo có các bản vẽ về NTCT và HĐ của TBKT.

Tham gia xây dựng bản thuyết minh có bản vẽ về mô hình, về các TN được tiến hành với mô hình (mục đích TN, các bước tiến hành TN, kết quả TN).

17 Tự tin trình bày và chia sẻ kết quả hoạt động của dự án với các nhóm khác.

60.PL

PHỤ LỤC 4: TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ MÔ HÌNH VC – CN TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ SẢN PHẨM

Xin vui lòng tích dấu () vào chữ số tương ứng các mức độ sau:

1. Không đáp ứng 2. Đáp ứng ít 3. Đáp ứng 4. Rất đáp ứng

DỰ ÁN TỦ LẠNH GIA ĐÌNH

STT TIÊU CHÍ 1 2 3 4

Mô hình VC – CN của TBKT minh họa được chức năng 1 của TBKT gốc.

Mô hình VC – CN của TBKT được chế tạo từ các vật 2 liệu có sẵn, dễ kiếm, gần gủi với HS.

3 Mô hình VC – CN của TBKT hoạt động được.

Mô hình VC – CN của TBKT có hình thức đẹp, thể hiện 4 đầy đủ các bộ phận chính của thiết bị, gọn nhẹ.

Mô hình VC – CN của TBKT có độ bền cao, sử dụng 5 được nhiều lần.

Mô hình VC – CN của TBKT dễ dàng vận hành và quan 6 sát được các bộ phận chính của thiết bị khi vận hành.

7 Mô hình VC – CN của TBKT có giá thành chế tạo thấp.

Mô hình VC – CN của TBKT có độ an toàn cao trong 8 quá trình vận hành. Dễ bảo quản, sửa chữa.

Mô hình VC – CN của tủ lạnh có thể tiến hành TN định 9 tính và định lượng kiểm chứng NTHĐ của tủ lạnh.

61.PL

PHỤ LỤC 5: HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG CÁC KĨ THUẬT DẠY HỌC KĨ THUẬT XÂY DỰNG CÂU HỎI (Question Formulation Technique – QFT)

Là một kĩ thuật có cấu trúc để tạo và cải thiện câu hỏi. Kĩ thuật này là sự tổng

hợp của ba kiểu tư duy: tư duy phân kì, tư duy hội tụ và tư duy siêu nhận thức. Cụ

thể gồm các bước:

Bước 1: Thiết kế câu hỏi trọng tâm (design a question focus – Qfocus)

Câu hỏi trọng tâm này là vấn đề để kích thích suy nghĩ của HS và giúp HS đặt

các câu hỏi. Thông thường Qfocus có thể là một từ, cụm từ, hình ảnh, video, âm

thanh, phương trình, … và nó có thể không phải là một câu hỏi nhưng nó phải liên

quan đến mục tiêu, nội dung và kết quả học tập dự kiến của HS. Qfocus tốt phải đơn giản, rõ ràng và kích thích được suy nghĩ của HS.

Bước 2: Giới thiệu các quy tắc đặt câu hỏi (Introduce the rules)

Đây là những quy tắc mà người học phải tuân theo trong quá trình đặt câu hỏi.

Gồm bốn quy tắc cơ bản:

Quy tắc 1: Đặt càng nhiều câu hỏi càng tốt;

Quy tắc 2: Đừng dừng lại để thảo luận, đánh giá hoặc trả lời các câu hỏi;

Quy tắc 3: Viết ra mọi câu hỏi chính xác liên quan đến các chủ đề Qfocus;

Quy tắc 4: Thay đổi những tuyên bố, nhận định thành một câu hỏi.

Bước 3: Phân loại các câu hỏi theo Qfocus (Introduce the Question Focus

and produce questions)

Lúc này người học phải xem lại các câu hỏi đã đặt, đánh số theo thứ tự các câu

hỏi theo các Qfocus ở bước 1 để phân loại các câu hỏi theo các chủ đề Qfocus này.

Bước 4: Cải thiện câu hỏi (Improve questions)

Dựa vào hệ thống các câu hỏi đã xây dựng, người học xác định những câu hỏi

đóng (câu hỏi có thể được trả lời bằng từ có, không, hoặc một từ) và câu hỏi mở (câu

hỏi yêu cầu giải thích và không thể trả lời bằng từ có, không, hoặc một từ).

Thảo luận và xác định giá trị của từng câu hỏi để có thể thay đổi câu hỏi đóng

thành câu hỏi mở và ngược lại. Nên ưu tiên xây dựng câu hỏi mở.

Bước 5: Ưu tiên các câu hỏi (Prioritize questions) Là những câu hỏi mà người học phải thực hiện để giải quyết. Không có quy định về số lượng câu hỏi ưu tiên, tuy nhiên cũng không nên có quá nhiều câu hỏi ưu

tiên vì thời gian thực hiện ở các hoạt động học không cho phép. Một số gợi ý để lựa

chọn câu hỏi ưu tiên: Câu hỏi nào là quan trọng nhất; Câu hỏi nào sẽ giúp ích cho

62.PL

nghiên cứu; Câu hỏi nào có thể sử dụng cho thử nghiệm; Câu hỏi nào giúp GQVĐ; Câu hỏi nào giúp thực hiện các hoạt động học,…

Bước 6: Thảo luận cách sử dụng câu hỏi cho các bước tiếp theo (Discuss next steps)

Người học sẽ bắt đầu thảo luận các câu hỏi này sẽ được sử dụng như thế nào

trong các bước tiếp theo của các hoạt động học. Đồng thời những câu hỏi này sẽ định hướng các hoạt động học tiếp theo.

Bước 7: Phản ánh (Reflect)

Bước này giúp người học suy nghĩ siêu nhận thức về cách họ sử dụng câu hỏi để học.

Đồng thời giúp người học suy ngẫm về những dòng suy nghĩ mới mà họ có thể phát triển.

KĨ THUẬT ĐỘNG NÃO (brainstorming)

Là một kỹ thuật nhằm huy động những tư tưởng mới mẻ, độc đáo về một chủ đề của các thành viên trong thảo luận. Các thành viên được cổ vũ tham gia một cách tích cực, không

hạn chế các ý tưởng (nhằm tạo ra “cơn lốc” các ý tưởng) [91]. Cụ thể gồm các bước:

Bước 1: Người điều phối dẫn nhập vào chủ đề và xác định rõ một vấn đề;

Bước 2: Các thành viên đưa ra những ý kiến của mình theo quy tắc:

Quy tắc 1: Không đánh giá và phê phán trong quá trình thu thập ý tưởng của

các thành viên;

Quy tắc 2: Liên hệ với những ý tưởng đã được trình bày;

Quy tắc 3: Khuyến khích số lượng các ý tưởng;

Quy tắc 4: Cho phép sự tưởng tượng và liên tưởng.

Bước 3: Kết thúc việc đưa ra ý kiến;

Bước 4: Đánh giá

- Lựa chọn sơ bộ các suy nghĩ, chẳng hạn theo khả năng ứng dụng: Có thể ứng dụng

trực tiếp; Có thể ứng dụng nhưng cần nghiên cứu thêm; Không có khả năng ứng dụng.

- Đánh giá những ý kiến đã lựa chọn.

- Rút ra kết luận hành động.

SƠ ĐỒ TƯ DUY (Mindmap)

Là một kĩ thuật ghi chú thông minh, với các ý tưởng sử dụng các từ khóa ngắn ngọn,

cùng những hình ảnh sinh động, màu sắc để não bộ con người dễ dàng tiếp nhận, ghi nhớ một cách nhanh chóng và lưu trữ lâu dài. Các bước xây dựng sơ đồ tư duy bao gồm: Bước 1: Xác định chủ đề chính/ ý chính/ từ khóa chính cho sơ đồ.

Bước 2: Vẽ các nhánh cấp 1 cho sơ đồ tư duy.

Bước 3: Thêm các nhánh phụ cấp 2, cấp 3,…

Bước 4: Tô màu và kết hợp các hình ảnh minh họa.

63.PL

PHỤ LỤC 6: PHIẾU ĐIỀU TRA KHẢO SÁT

PHIẾU ĐIỀU TRA KHẢO SÁT

VỀ VIỆC BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH

Câu 1: Quý Thầy (Cô) đã biết gì về NL GQVĐ của HS:

 Chưa từng biết về NL này  Đã từng nghe nhưng chưa tìm hiểu kĩ  Biết được NL này thông qua việc tự nghiên cứu  Biết được NL này thông qua việc được đi dự lớp bồi dưỡng Ý kiến khác: ………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………

Câu 2: Quý Thầy (Cô) đã sử dụng PPDH tích cực nào để bồi dưỡng NL GQVĐ của HS:

 DHDA  Dạy học nêu và giải quyết VĐ  Dạy học theo chủ đề  Tổ chức hoạt động ngoại khóa  Dạy học ƯDKT của VL Ý kiến khác:

…………………………………………………………………………………

Câu 3: Quý Thầy (Cô) thường đánh giá NL GQVĐ của HS bằng cách:  Chưa từng đánh giá về NL nói chung và NL GQVĐ nói riêng  Thông qua bài kiểm tra  Thông qua bảng kiểm, Rubic  Thông qua nhiệm vụ học tập HS thực hiện Ý kiến khác: ………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………

64.PL

Câu 4: Theo quý Thầy (Cô), việc dạy học theo định hướng phát triển NL nói chung và NL GQVĐ của HS nói riêng thường gặp khó khăn gì?

 Thiếu thông tin và hiểu biết về NL GQVĐ của HS  Chưa có kinh nghiệm trong việc tổ chức dạy học theo định hướng phát triển NL  Không đủ thời gian để thực hiện việc dạy học theo định hướng NL người học  Thiếu trang TB, cơ sở vật chất khi thực hiện  Việc dạy học theo định hướng phát triển NL không thiết thực vì không cung cấp

đủ kiến thức để HS thi cử

Ý kiến và đề nghị của quý Thầy (Cô):

………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………

Câu 5: Quý Thầy (Cô) hãy cho ý kiến về một số biện pháp mà bản thân đã thực hiện nhằm

bồi dưỡng NL nói chung và NL GQVĐ của HS nói riêng.

…………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………

Xin chân thành cảm ơn quý Thầy (Cô)!

65.PL

PHIẾU ĐIỀU TRA KHẢO SÁT MỨC ĐỘ NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CỦA HỌC SINH

(Phiếu chỉ dùng trong nghiên cứu khoa học, không có mục đích đánh giá HS,

rất mong các em hợp tác và trả lời trung thực)

Giới tính: Nam / Nữ Họ và tên (có thể không ghi):

Trường: Lớp:

PHẦN A

Xin vui lòng tích dấu () vào chữ số tương ứng với ý kiến của em về việc áp

dụng, thực hiện các nội dung dưới đây trong học tập theo các mức độ sau:

1. Chưa bao giờ 2. Rất ít khi 3. Thỉnh thoảng 4. Thường xuyên

STT 1 2 3 4

NỘI DUNG KHẢO SÁT Khi học môn VL, em có cơ hội tìm tòi và giải đáp thắc mắc về các hiện tượng tự nhiên trong thực tế. Khi Thầy (cô) đặt ra tình huống học tập để bắt đầu bài học mới, em thích quan sát, theo dõi và mô tả lại các hiện tượng trong tình huống. Em phát hiện được và phát biểu được VĐ (nhiệm vụ học tập) từ tình huống học tập do GV tổ chức khi bắt đầu nghiên cứu bài học mới. Khi bắt đầu học kiến thức mới, em thường liên kết kiến thức cũ với tình huống học tập do GV tổ chức để đề xuất VĐ cần nghiên cứu mới. Em thích đọc các tài liệu khác nhau và trao đổi với bạn bè trong nhóm để tìm các thông tin liên quan đến nhiệm vụ học tập. Em thường nghĩ ra những cách sáng tạo để học bài như lập bản đồ tư duy, thiết kế mô hình, đánh dấu những khái niệm quan trọng…

66.PL

Em có thể dự đoán và đề xuất được các phương án để giải quyết nhiệm vụ học tập từ kiến thức cũ và từ thông tin thu nhập được. Khi thảo luận nhóm về một nội dung nào đó, em luôn luôn đưa ra căn cứ, lý luận hợp lý để bảo vệ quan điểm của bản thân. Em có thể lựa chọn được phương án giải quyết nhiệm vụ học tập tốt nhất từ các phương án mà các nhóm đã dự đoán. Em thường giải quyết một VĐ trong học tập sau khi đã hiểu được mục tiêu và có sự trao đổi với thầy/cô, bạn bè. Em thường đưa ra các tiêu chí để đánh giá về sản phẩm của nhiệm vụ học tập trước khi thực hiện giải quyết nhiệm vụ. Em biết lập kế hoạch (thời gian biểu, địa điểm thực hiện, nội dung học tập cần đạt được…) trước khi triển khai các hoạt động. Trong quá trình học tập em biết phân công (hoặc nhận) các hoạt động học tập cho các bạn (cho mình) theo sở trường và thế mạnh của các bạn (hoặc bản thân) để cùng nhau giải quyết một nhiệm vụ học tập. Em thường triển khai lần lượt các nhiệm vụ đã đề ra đúng theo kế hoạch dự kiến của mình mà không vi phạm thời gian gian biểu, nội qui do trường lớp qui định. Khi hoạt động nhóm, em thường tham gia đóng góp ý kiến, xử lý số liệu và viết báo cáo về quá trình hoạt động của cá nhân và của nhóm. Khi thực hiện nhiệm vụ học tập gặp khó khăn, vướng mắc; em thường đối chiếu các nguồn thông tin; trao đổi với người thân, bạn bè; nhìn nhận lại VĐ và phương án giải quyết VĐ để điều chỉnh lại phương án sao cho hợp lí nhằm có thể giải quyết được nhiệm vụ học tập đã đề ra.

67.PL

Em rất tự tin khi trình bày suy nghĩ của mình hoặc giới thiệu một sản phẩm về nhiệm vụ học tập với người khác. Em rất tự tin đưa ra những thuận lợi, khó khăn khi thực hiện nhiệm vụ học tập. Và nhìn nhận lại những hạn chế của bản thân khi thực hiện nhiệm vụ học tập. Từ nhiệm vụ đã giải quyết, em có thể nhìn nhận được những VĐ mới, nhiệm vụ mới mà bản thân em mong muốn được tiếp tục giải quyết.

PHẦN B: Em hãy vui lòng trả lời các câu hỏi dưới đây bằng cách đánh dấu vào câu trả lời phù hợp với quan điểm của em.

Câu 20: Em đã từng được tham gia vào các hình thức tổ chức dạy học nào dưới đây:

 Dạy học nêu và giải quyết VĐ  Hoạt động ngoại khóa

 DHDA  Dạy học chủ đề Ý kiến khác:

…………………………………………………………………………………

Câu 21: Em đã từng tham gia hoạt động nhóm để thực hiện giải quyết một nhiệm vụ

học tập do GV đề xuất:  Chưa bao giờ  Thỉnh thoảng  Rất ít khi  Rất thường xuyên

Câu 22: Em đã từng tham gia thiết kế bài thuyết trình về một nhiệm vụ học tập

được phân công:

 Chưa bao giờ  Thỉnh thoảng  Rất ít khi  Rất thường xuyên

Câu 23: Em đã từng tham gia thiết kế, chế tạo mô hình TBTN phục vụ cho nhiệm vụ học tập

 Chưa bao giờ  Thỉnh thoảng  Rất ít khi  Rất thường xuyên

68.PL

Câu 24: Em hãy liệt kê các hoạt động tìm kiếm thông tin học tập mà em hay sử dụng nhất. Hoạt động ưu tiên nhất điền số 1, hoạt động kém ưu tiên nhất điền số 5.

 Đọc sách giáo khoa  Đọc sách tham khảo  Trao đổi với Thầy/Cô  Trao đổi với bạn bè  Truy cập thông tin từ Internet Ý kiến khác:

…………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………

Câu 25: Em có nguyện vọng gì khi học môn VL ở trường phổ thông hiện nay:

 Nên giữ như hiện nay  Nên tăng giờ giải bài tập để ôn luyện kiến thức  Nên tăng cường TN vào trong dạy học  Nên tạo điều kiện để HS vận dụng kiến thức vào thực tiễn Ý kiến khác:

…………………………………………………………………………………

Xin chân thành cảm ơn!

Luận án Tiến sĩ Khoa học giáo dục: Bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học dự án về các ứng dụng kĩ thuật của nhiệt động lực học - Vật lí trung học phổ thông

TRONG DẠY HỌC DỰ ÁN VỀ CÁC ỨNG DỤNG KĨ THUẬT

CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC - VẬT LÍ TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

Hà Nội, 2023

DƯƠNG DIỆP THANH HIỀN

TRONG DẠY HỌC DỰ ÁN VỀ CÁC ỨNG DỤNG KĨ THUẬT

CỦA NHIỆT ĐỘNG LỰC HỌC - VẬT LÍ TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS. TS. Nguyễn Ngọc Hưng 2. TS. Nguyễn Anh Thuấn

Hà Nội, 2023

c ọ h

i ờ ư g n a ủ c c ứ h

t

n ậ h n n ể i r t t á h p

g n ù V

2. Đề xuất

các VĐ

ĐG 4.1. Báo cáo quá trình giải quyết các VĐ và các sản phẩm NC. ĐG 4.2. Trao đổi, thảo luận, đánh giá các quá trình GQVĐ. ĐG 4.3. Đề xuất các giải pháp tiếp tục cải tiến, hoàn thiện các mô hình VC – CN của TBKT.

PHẦN C

3

2 2 2 2 2

2 2 2 2 2 2 2

2 2 2 2 2

2 2 2 2 2 2 2

2 2 2 2 2 2

2 2

2 2 2 2 2

2 2

2 2

2 2 2

2 2 2 2 2 2 2

1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1

1 1 1 1 1

1 1 1

1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1

1 1

Hình 2.20. Mức độ tham gia hoạt động nhóm của HS

6

𝑨

MÃ KÍ

HIỆU HS

MÃ KÍ HIỆU HS

THNSP LẦN 1

THNSP LẦN 2

TỔ HỌP CÁC CHỈ SỐ HÀNH VI

GIÁ TRỊ TRUNG BÌNH M1 M2 M3 M1 M2 M3 M1 M2 M3 0.2 5 0.25 0.55 0.1 6 0.6 0.3 0 2 0.2 0.8 0 7 0.35 0.65 0.1 5 0.35 0.55 0.15 5 0.6 0.25 0.3 0 0.7 0 0.3 3 0.15 0.55 0 6 0.45 0.55 0.1 6 0.5 0.4 0.75 0.25 0 0

PH 1.1 PH 1.2 ĐX 2.1 ĐX 2.4 ĐX 2.6 TH 3.2 TH 3.3 TH 3.4 TH 3.6 TH 3.7 ĐG 4.2

ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN MỨC ĐỘ ĐẠT ĐƯỢC VỀ CHỈ SỐ HÀNH VI CỦA CÁC HS TRONG LẦN THNSP 2

Tiêu chí lựa chọn

Ý tưởng

bản phác thảo

đã đề xuất

STT

GHI CHÚ

HOẠT ĐỘNG

HƯỚNG DẪN THỰC HIỆN

Hoàn thành kế hoạch thực hiện dự án theo mẫu sau DỰ TRÙ KINH PHÍ

THỜI GIAN THỰC HIỆN

THÀNH VIÊN PHỤ TRÁCH

1

2

3

4

5

Tiêu chí lựa chọn

Ý tưởng

bản phác thảo

đã đề xuất

STT

GHI CHÚ

HOẠT ĐỘNG

HƯỚNG DẪN THỰC HIỆN

THỜI GIAN THỰC HIỆN