Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Thiết kế bài dạy theo định hướng giáo dục STEM trong chương trình Vật lý lớp 11

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:34

Thêm vào BST

Báo xấu

30
lượt xem 11
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Sáng kiến kinh nghiệm THPT "Thiết kế bài dạy theo định hướng giáo dục STEM trong chương trình Vật lý lớp 11" được nghiên cứu với mục đích thiết kế được một số bài dạy học theo định hướng giáo dục STEM trong chương trình Vật lý lớp 11 tại trường THPT Lê Lợi. Mời quý thầy cô giáo cùng tham khảo chi tiết tại đây.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Thiết kế bài dạy theo định hướng giáo dục STEM trong chương trình Vật lý lớp 11

SỞ GD&ĐT QUẢNG TRỊ TRƯỜNG THPT LÊ LỢI *********** Đề tài nghiên cứu khoa học sư phạm ứng dụng “THIẾT KẾ BÀI DẠY THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM TRONG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ LỚP 11” Lĩnh vực/ Môn: Vật lý Tên tác giả: Lê Thị Hồng Cẩn GV môn: Vật lý Tổ: Vật lý CNCN Năm học: 20212022 Thời gian nghiên cứu, thực hiện: từ 01/10/2021 đến 28/02/2022
MỤC LỤC
3 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài STEM là một cách tổ chức chương trình giảng dạy thực tế; trong đó, có tích hợp Khoa học (Science), Công nghệ (Technology), Kĩ thuật (Engineering) và Toán học (Math) (Wang và cộng sự , 2011). Dạy học định hướng STEM quan tâm đến việc tích hợp các môn học trên gắn với thực tiễn để nâng cao năng lực cho người học. Trong bối cảnh cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, các lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học (STEM) là động lực mạnh mẽ để các quốc gia phát triển. Vì vậy, hầu hết các quốc gia trên thế giới trong đó có Việt Nam đang tập trung đầu tư vào giáo dục STEM với mục tiêu phát triển nền nhân lực trình độ cao. Hơn nữa, chương trình giáo dục phổ thông mới nói chung, chương trình môn vật lí ở trường phổ thông nói riêng hướng vào dạy học tích hợp theo các chủ đề nhằm phát triển năng lực của học sinh. Do đó, việc sử dụng các chủ đề dạy học STEM trong dạy học Vật lí sẽ phù hợp với chương trình mới đồng thời nâng cao chất lượng dạy học. Việc xây dựng các chủ để STEM sẽ giúp GV Vật lí phổ thông có thêm tài liệu dạy học cũng như áp dụng các phương pháp, hình thức dạy học mới đáp ứng yêu cầu của chương trình giáo dục phổ thông. Từ năm 2018, chương trình giáo dục nói chung, chương trình môn Vật lí ở trường phổ thông nói riêng đã được thiết kế theo định hướng phân hóa và tích hợp nhằm phát triển năng lực của học sinh. Theo đó, triển khai dạy học Vật lí theo định hướng giáo dục STEM là một trong những biện pháp triển khai tốt chương trình giáo dục phổ thông tại Việt Nam nhằm giúp nâng cao chất lượng giáo dục phổ thông theo định hướng phát triển năng lực người học. Tuy nhiên, lựa chọn các vấn đề thực tiễn gắn chặt với kiến thức vật lý phổ thông của HS lớp 11 còn hạn chế. Việc giáo dục STEM trong chương trình Vật lý lớp 11 tại trường THPT Lê Lợi vẫn còn nhiều bất cập. Vì vậy cần đầu tư thiết kế bài dạy theo định hướng giáo dục STEM trong chương trình VL lớp 11. Trước thực trạng đó tôi chọn nghiên cứu đề tài “Thiết kế bài dạy theo định hướng giáo dục STEM trong chương trình VL lớp 11” nhằm góp phần nâng cao chất lượng giáo dục và tạo thêm tài liệu tham khảo cho giáo viên trong dạy học. 2. Mục tiêu của đề tài Thiết kế được một số bài dạy học theo định hướng giáo dục STEM trong chương trình vật lý lớp 11 tại trường THPT Lê Lợi. 3. Giả thuyết khoa học Nếu thiết kế được một số bài dạy học theo định hướng giáo dục STEM trong chương trình vật lý lớp 11 và áp dụng vào việc dạy học thì sẽ góp phần nâng cao chất lượng giáo dục, tăng mức độ hứng thú của học sinh với môn Vật lý. 4. Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài Nghiên cứu tài liệu xây dựng và thực hiện các chủ đề giáo dục STEM.
4 Nghiên cứu các chủ đề trong chương trình Vật lý lớp 11 có thể thực hiện giáo dục STEM. Thiết kế một số bài dạy theo định hướng giáo dục STEM trong chương trình Vật lý lớp 11. Thực nghiệm sư phạm để kiểm tra giả thuyết và tính khả thi của đề tài. 5. Đối tượng nghiên cứu Kiến thức chương trình sách giáo khoa Vật lý lớp 11 hiện hành. Tài liệu về giáo dục STEM. 6. Phạm vi nghiên cứu Đề tài chỉ tập trung nghiên cứu và thiết kế một số bài dạy theo định hướng giáo dục STEM trong chương trình Vật lý lớp 11; tiến hành thực nghiệm sư phạm tại trường THPT Lê Lợi, Quảng Trị. 7. Phương pháp nghiên cứu đề tài Phương pháp hồi cứu tài liệu: + Phân tích các tài liệu hiện hành về giáo dục STEM. + Phân tích chương trình Vật lý lớp 11 hiện hành. Phương pháp thực tiễn. Phương pháp thực nghiệm sư phạm. Phương pháp thống kê toán học. 8. Cấu trúc của đề tài MỞ ĐẦU NỘI DUNG Chương 1. Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc dạy học theo định hướng giáo dục STEM. Chương 2. Thiết kế bài dạy theo định hướng giáo dục STEM trong chương trình Vật lý lớp 11. Chương 3. Thực nghiệm sư phạm. KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC
5 NỘI DUNG Chương 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 1.1. Giáo dục STEM là gì? STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học), thường được sử dụng khi bàn đến các chính sách phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học của mỗi quốc gia. Sự phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học được mô tả bởi chu trình STEM (Hình 1), trong đó Science là quy trình sáng tạo ra kiến thức khoa học; Engineering là quy trình sử dụng kiến thức khoa học để thiết kế công nghệ mới nhằm giải quyết các vấn đề; Toán là công cụ được sử dụng để thu nhận kết quả và chia sẻ kết quả đó với những người khác. Giáo dục STEM được sử dụng theo mô tả trong Chương trình giáo dục phổ thông năm 2018 như sau: Giáo dục STEM là mô hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn, giúp học sinh áp dụng các kiến thức khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học vào giải quyết một số vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể. 1.2. Giáo dục STEM trong trường trung học 1.2.1. Dạy học các môn khoa học theo phương thức giáo dục STEM Mỗi bài học STEM trong chương trình giáo dục phổ thông đề cập đến một vấn đề tương đối trọn vẹn, đòi hỏi học sinh phải học và sử dụng kiến thức thuộc các môn học trong chương trình để sử dụng vào giải quyết vấn đề đó. Tiến trình mỗi bài học STEM được thực hiện phỏng theo quy trình kĩ thuật (Hình 2), trong đó việc "Nghiên cứu kiến thức nền" (background research) trong tiến trình dạy học mỗi bài học STEM chính là việc học để chiếm lĩnh nội dung kiến thức trong chương trình giáo dục phổ thông tương ứng với vấn đề cần giải quyết trong bài học, trong đó học sinh là người chủ động nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu bổ trợ, tiến hành các thí nghiệm theo chương trình học (nếu có) dưới sự hướng dẫn của giáo viên; vận dụng kiến thức đã học để đề xuất, lựa chọn giải pháp giải quyết vấn đề; thực hành thiết kế, chế tạo, thử nghiệm mẫu; chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh thiết kế.
6 Thông qua quá trình học tập đó, học sinh được rèn luyện nhiều kĩ năng để phát triển phẩm chất, năng lực. Hình 2: Tiến trình bài học STEM 1.2.2. Tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM và nghiên cứu khoa học Trên cơ sở các bài học STEM cho tất cả học sinh nêu trên, trong quá trình thực hiện sẽ có một số học sinh có sở trường, hứng thú (là những học sinh có vai trò chủ chốt của nhóm trong việc chế tạo, thử nghiệm mẫu) cần được khuyến khích và tạo điều kiện để tiếp tục mở rộng, đi sâu. Nhà trường cần có những hình thức tổ chức phù hợp tạo môi trường để các học sinh này được phát huy năng lực, sở trường của mình; cũng từ đó phát hiện và hướng dẫn những học sinh say mê nghiên cứu thực hiện các dự án khoa học, kĩ thuật để tham gia "Cuộc thi khoa học kĩ thuật dành cho học sinh trung học". Đây là mức độ cao của giáo dục STEM trong giáo dục phổ thông. 1.3. Thực trạng việc dạy học theo định hướng giáo dục STEM trong trường THPT Lê Lợi Tại trường THPT Lê Lợi, dạy học theo định hướng giáo dục STEM đã được nhà trường chú trọng tổ chức từ ba năm học trở lại đây( 20192020, 20202021 và 20212022). Hai năm đầu chủ yếu nhà trường khuyến khích các tổ chuyên môn tổ chức dạy học STEM, đến năm nay mỗi tổ được yêu cầu bắt buộc phải thực hiện 01 chủ đề STEM trên một năm học. Nhà trường cũng chú trọng khuyến khích học sinh tham gia thi khoa học kỹ thuật cấp trường và cấp tỉnh. Đầu năm học 20212022, nhà trường đã ban hành công văn Số: 405/KHTHPT về KẾ HOẠCH Triển khai giáo dục STEM, hoạt động NCKH và thi KHKT cấp tỉnh học sinh trung học năm học 2021 – 2022, đây là văn bản pháp lý quan trọng khuyến khích tăng cường giáo dục theo định hướng STEM trong nhà trường. Tuy nhiên, hiện nay, đa số giáo viên chưa có tinh thần tích cực dạy học STEM, hệ thống bài dạy STEM chưa được xây dựng nên gây khó khăn nhiều cho việc phát triển mô hình này trong nhà trường. Mặt khác, trong điều kiện mới hiện nay rất cần sự đổi mới, sáng tạo của mỗi giáo viên để tăng cường hứng thú học tập cũng như nâng cao chất lượng dạy học mà dạy học định hướng STEM là một trong những giải pháp tuyệt vời. Vậy nên rất cần những ý tưởng, những bằng chứng thực nghiệm về giáo dục STEM trong trường THPT là không quá khó để thực hiện, do đó tôi đã tiến hành nghiên cứu đề tài “Thiết kế bài dạy theo định hướng giáo dục STEM trong chương trình VL lớp 11” với mong muốn nâng cao chất lượng dạy học, tăng cường hứng thú cho học sinh cũng như san sẻ những khó khăn, lo lắng của giáo viên trong việc dạy học STEM. 1.4. Kết luận chương 1 Tổ chức dạy học theo định hướng STEM là giải pháp và là xu thế trong dạy học hiện nay. Trường THPT Lê Lợi đã triển khai thực hiện dạy học
7 STEM trong các năm qua nhưng vẫn còn một số vấn đề cần được giải quyết để nâng cao chất lượng cho các bài dạy STEM cũng như nhân rộng mô hình này trong dạy học. Chương 2. THIẾT KẾ BÀI DẠY THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM TRONG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ LỚP 11 2.1. Một số nội dung trong chương trình Vật lý lớp 11 có thể áp dụng dạy học theo định hướng giáo dục STEM Nội dung Gợi ý chủ đề Chương I – Điện tích. Điện trường Máy lọc bụi tĩnh điện; Điện nghiệm; Chương II – Dòng điện không đổi Nguồn điện bằng củ, quả; Mô hình mạch điện cầu thang dùng pin; Mô hình trang trí Tết bằng đèn led; Chương III – Dòng điện trong các Mạch chỉnh lưu dùng điốt; môi trường Chương IV – Từ trường Nam châm điện; Chương V – Cảm ứng điện từ Máy phát điện; Chương VI – Khúc xạ ánh sáng Kính tiềm vọng; Chương VII – Mắt. Các dụng cụ Ống nhòm; quang Kính thiên văn; ....
8 2.2. Quy trình thiết kế bài dạy theo định hướng giáo dục STEM Bước 1: Lựa chọn chủ đề bài học Bước 2: Xác định vấn đề cần giải quyết Bước 3: Xây dựng tiêu chí của thiết bị/giải pháp giải quyết vấn đề Bước 4: Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học. Bước 1: Lựa chọn chủ đề bài học Căn cứ vào nội dung kiến thức trong chương trình môn học và các hiện tượng, quá trình gắn với các kiến thức đó trong tự nhiên; quy trình hoặc thiết bị công nghệ có sử dụng của kiến thức đó trong thực tiễn... để lựa chọn chủ đề của bài học. Bước 2: Xác định vấn đề cần giải quyết Sau khi chọn chủ đề của bài học, cần xác định vấn đề cần giải quyết để giao cho học sinh thực hiện sao cho khi giải quyết vấn đề đó, học sinh phải học được những kiến thức, kĩ năng cần dạy trong chương trình môn học đã được lựa chọn (đối với STEM kiến tạo) hoặc vận dụng những kiến thức, kỹ năng đã biết (đối với STEM vận dụng) để xây dựng bài học Bước 3: Xây dựng tiêu chí của thiết bị/giải pháp giải quyết vấn đề Sau khi đã xác định vấn đề cần giải quyết/sản phẩm cần chế tạo, cần xác định rõ tiêu chí của giải pháp/sản phẩm. Những tiêu chí này là căn cứ quan trọng để đề xuất giả thuyết khoa học/giải pháp giải quyết vấn đề/thiết kế mẫu sản phẩm. Bước 4: Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học. Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học được thiết kế theo các phương pháp và kĩ thuật dạy học tích cực với 5 hoạt động học sau đây. Mỗi hoạt động học được thiết kế rõ ràng về mục đích, nội dung và sản phẩm học tập mà học sinh, phải hoàn thành. Các hoạt động học đó có thể được tổ chức cả ở trong và ngoài lớp học ở trường, ở nhà và cộng đồng. Hoạt động 1: Xác định vấn đề Trong hoạt động này, Giáo viên giao cho học sinh nhiệm vụ học tập chứa đựng vấn đề, trong đó học sinh phải hoàn thành một sản phẩm học tập cụ thể với các tiêu chí đòi hỏi học sinh phải sử dụng kiến thức mới trong bài học để đề xuất, xây dựng giải pháp và thiết kế nguyên mẫu của sản phẩm cần hoàn thành. Tiêu chí của sản phẩm là yêu cầu hết sức quan trọng, bởi đó chính là "tính mới" của sản phẩm, kể cả sản phẩm đó là quen thuộc với học sinh; đồng thời, tiêu chí đó buộc học sinh phải nắm vững kiến thức mới thiết kế và giải thích được thiết kế cho sản phẩm cần làm.
9 – Mục đích: Xác định tiêu chí sản phẩm; phát hiện vấn đề/nhu cầu. Nội dung: Tìm hiểu về hiện tượng, sản phẩm, công nghệ; đánh giá về hiện tượng, sản phẩm, công nghệ... Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh: Các mức độ hoàn thành nội dung (Bài ghi chép thông tin về hiện tượng, sản phẩm, công nghệ; đánh giá, đặt câu hỏi về hiện tượng, sản phẩm, công nghệ). Cách thức tổ chức hoạt động: Giáo viên giao nhiệm vụ (nội dung, phương tiện, cách thực hiện, yêu cầu sản phẩm phải hoàn thành); Học sinh thực hiện nhiệm vụ (qua thực tế, tài liệu, video; cá nhân hoặc nhóm); Báo cáo, thảo luận (thời gian, địa điểm, cách thức); Phát hiện/phát biểu vấn đề Giáo viên hỗ trợ). Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp Trong hoạt động này, học sinh thực hiện hoạt động học tích cực, tự lực dưới sự hướng dẫn của Giáo viên. Trong bài học STEM sẽ không còn các "tiết học" thông thường mà ở đó Giáo viên giảng dạy" kiến thức mới cho học sinh. Thay vào đó, học sinh phải tự tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức để sử dụng vào việc đề xuất, thiết kế sản phẩm cần hoàn thành. Kết quả là, khi học sinh hoàn thành bạn kế thì đồng thời học sinh cũng đã học được kiến thức mới theo chương trình, học tương ứng. Mục đích: Hình thành kiến thức mới và đề xuất giải pháp, Nội dung: Nghiên cứu nội dung sách giáo khoa, tài liệu, thí nghiệm đi nhận, hình thành kiến thức mới và đề xuất giải pháp/thiết kế. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh: Các mức độ hoàn thành 3 dung (Xác định và ghi được thông tin, dữ liệu, giải thích, kiến thức mới, pháp/thiết kế). Cách thức tổ chức hoạt động: Giáo viên giao nhiệm vụ (Nêu rõ yêu đọc/nghe/nhìn/làm để xác định và ghi được thông tin, dữ liệu, giải thích, kiến thi mới); Học sinh nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu, làm thí nghiệm (cá nhân nhóm); Báo cáo, thảo luận; Giáo viên điều hành, “chốt” kiến thức mới + hỗ trợ HỌC SINH đề xuất giải pháp/thiết kế mẫu thử nghiệm. Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp Trong hoạt động này, học sinh được tổ chức để trình bày, giải thích và bảo vệ bản thiết kế kèm theo thuyết minh (sử dụng kiến thức mới học và kiến thức đã có); đó là sự thể hiện cụ thể của giải pháp giải quyết vấn đề. Dưới sự trao đổi, góp ý của các bạn và Giáo viên, học sinh tiếp tục hoàn thiện (có thể phải thay đổi để bảo đảm khả thi) bản thiết kế trước khi tiến hành chế tạo, thử nghiệm, Mục đích: Lựa chọn giải pháp/bản thiết kế. Nội dung: Trình bày, giải thích, bảo vệ giải pháp/thiết kế để lựa chọn và hoàn thiện. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh: Giải pháp/bản thiết kế được lựa chọn/hoàn thiện.
10 Cách thức tổ chức hoạt động: Giáo viên giao nhiệm vụ (Nêu rõ yêu cầu HỌC SINH trình bày, báo cáo, giải thích, bảo vệ giải pháp/thiết kế); Học sinh báo cáo thảo luận; Giáo viên điều hành, nhận xét, đánh giá + hỗ trợ HỌC SINH lựa chọn giải pháp/thiết kế mẫu thử nghiệm. Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá Trong hoạt động này, học sinh tiến hành chế tạo mẫu theo bản thiết kế đã hoàn thiện sau bước 3; trong quá trình chế tạo đồng thời phải tiến hành thử nghiệm và đánh giá. Trong quá trình này, học sinh cũng có thể phải điều chỉnh thiết kế ban đầu để bảo đảm mẫu chế tạo là khả thi. – Mục đích: Chế tạo và thử nghiệm mẫu thiết kế. Nội dung: Lựa chọn dụng cụ/thiết bị thí nghiệm, chế tạo mẫu theo thiết kế, | thử nghiệm và điều chỉnh. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh: Dụng cụ/thiết bị/mô hình/đồ vật... đã chế tạo và thử nghiệm, đánh giá. Cách thức tổ chức hoạt động: Giáo viên giao nhiệm vụ (lựa chọn dụng cụ/thiết bị thí nghiệm để chế tạo, lắp ráp...); Học sinh thực hành chế tạo, lắp ráp và thử nghiệm; Giáo viên hỗ trợ học sinh trong quá trình thực hiện. Hoạt động 5: Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh Trong hoạt động này, học sinh được tổ chức để trình bày sản phẩm học tập đã hoàn thành; trao đổi, thảo luận, đánh giá để tiếp tục điều chỉnh, hoàn thiện. Mục đích: Trình bày, chia sẻ, đánh giá sản phẩm nghiên cứu. Nội dung: Trình bày và thảo luận. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh: Dụng cụ/thiết bị/mô hình/đồ vật... đã chế tạo được + Bài trình bày báo cáo. Cách thức tổ chức hoạt động: Giáo viên giao nhiệm vụ (mô tả rõ yêu cầu và sản phẩm trình bày); Học sinh báo cáo, thảo luận (bài báo cáo, trình chiếu, video, dụng cụ/thiết bị/mô hình/đồ vật đã chế tạo...) theo các hình thức phù hợp (trưng bày, triển lãm, sân khấu hóa); Giáo viên đánh giá, kết luận, cho điểm và định hướng tiếp tục hoàn thiện. 2.3. Thiết kế một số bài dạy theo định hướng giáo dục STEM trong chương trình Vật lý lớp 11 hiện hành 2.3.1. Thiết kế và lắp ghép mô hình mạch điện cầu thang 2.3.1.1. Mô tả chủ đề Học sinh tìm hiểu và vận dụng kiến thức khái niệm toàn mạch, định luật Ôm cho toàn mạch, vật dẫn điện và cách điện trong chương trình vật lý và kiến thức nghề lớp 9 và 11 để thiết kế và chế tạo ra những mạch điện cầu thang với những tiêu chí cụ thể. Sau khi hoàn thành, học sinh sẽ được thử nghiệm mô hình của mình và tiến hành đánh giá chất lượng sản phẩm. 2.3.1.2. Mục tiêu a. Kiến thức
11 Vật lí Kĩ thuật/ công nghệ Toán học Định luật Ôm cho toàn Học sinh làm quen với Tính toán xác định mạch và cách lắp ghép nguồn điện 1 chiều, đèn hiệu điện thế phù mạch điện. led, điện trở... hợp. Thiết kế, lắp đặt thiết vẽ được bản bị đẹp bền. thiết kế khoa học b. Kĩ năng Tính toán, vẽ được bản thiết kế mô hình mạch điện cầu thang đảm bảo các tiêu chí đề ra. Lập kế hoạch cá nhân/nhóm để chế tạo và thử nghiệm dựa trên bản kế. Trình bày, bảo vệ được bản thiết kế và sản phẩm của mình, phản biện được các ý kiến thảo luận. Tự nhận xét, đánh giá được quá trình làm việc cá nhân và nhóm. c. Thái độ Nghiêm túc, chủ động, tích cực tham gia các hoạt động học. Yêu thích sự khám phá, tìm tòi và vận dụng các kiến thức học được vào giải quyết nhiệm vụ được giao. Có tinh thần trách nhiệm, hòa đồng, giúp đỡ nhau trong nhóm, lớp. Có ý thức tuân thủ các tiêu chuẩn kĩ thuật và giữ vệ sinh chung khi thực nghiệm. d. Định hướng phát triển năng lực Tìm hiểu khoa học, cụ thể về các ứng dụng của định luật Ôm cho toàn mạch. Giải quyết được nhiệm vụ thiết kế mô hình mạch điện cầu thang. Hợp tác với các thành viên trong nhóm để thống nhất bản thiết kế và phân công thực hiện. Tự nghiên cứu kiến thức, lên kế hoạch thiết kế, chế tạo, thử nhiệm và đánh giá. 2.3.1.3. Thiết bị Các thiết bị dạy học: giấy A0, mẫu bản kế hoạch, ... Nguyên vật liệu và dụng cụ để chế tạo và thử nghiệm “Mô hình mạch điện cầu thang”: đèn led, cầu chì, pin vuông 9V, dây nối pin vuông 9V, công tắc 3 chấu, điện trở, dây điện, gỗ ép hoặc bìa cát tông, keo nến, băng dính….. 2.3.1.4. Tiến trình dạy học Hoạt động 1: XÁC ĐỊNH YÊU CẦU THIẾT KẾ VÀ LẮP GHÉP
12 MÔ HÌNH MẠCH ĐIỆN CẦU THANG a. Mục đích Học sinh nắm vững yêu cầu "Thiết kế và lắp ghép mô hình mạch điện cầu thang” theo các tiêu chí: đóng tắt được ở đầu, cuối cầu thang, đèn LED sáng ổn định, mô hình đẹp mắt. Học sinh hiểu rõ yêu cầu vận dụng kiến thức về toàn mạch, định luật Ôm cho toàn mạch và cách lắp ghép mạch điện cầu thang, thuyết minh thiết kế trước khi sử dụng nguyên vật liệu, dụng cụ cho trước để chế tạo và thử nghiệm. b. Nội dung Tìm hiểu về một số mạch điện cầu thang và vận dụng kiến thức của bài học để lắp ghép mạng điện cho phù hợp với tình hình thực tiễn Xác định nhiệm vụ lắp ghép mạch điện cầu thang với các tiêu chí: ● Đèn led sáng ổn định; ● Đóng và ngắt được ở đầu cầu thang và cuối cầu thang; Xác định nhiệm vụ chế tạo thiết bị với các tiêu chí: Phiếu ánh giá sản phẩm mô hình mạch điện cầu thang Tiêu chí Điểm tối đa Vẽ được bản thiêt kê m ́ ́ ạch điện cầu 10 điểm thang Lắp được mạch điện 20 điểm
13 Trình bày được nguyên lý hoạt động 20 điểm của mạch điện Mô hình mạch điện đẹp, chi phí thấp 20 điểm Mạch điện hoạt động ổn định: đèn 30 điểm led sáng ổn định; đóng và ngắt được ở đầu và cuối cầu thang. Tổng 100 điểm c. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh Mô tả và giải thích được một cách định tính về nguyên lí chế tạo mô hình mạch điện cầu thang. Xác định được kiến thức cần sử dụng để thiết kế, chế tạo mô hình theo các tiêu chí đã cho. d. Cách thức tổ chức hoạt động Giáo viên chia nhóm học sinh và yêu cầu các nhóm tìm hiểu trước về mạch điện cầu thang → Học sinh trình bày theo nhóm về đặc điểm và công dụng của mạch điện cầu thang, sơ đồ mạch điện cầu thang cơ bản, giải thích nguyên tắc hoạt động của mạch điện cầu thang. → Các nhóm trao đổi, đóng góp ý kiến. Giáo viên dẫn dắt để học sinh biết được các kiến thức cần sử dụng: định luật Ôm cho toàn mạch; tính toán các thông số của mạch điện để lắp cầu chì, điện trở,... đảm bảo mạch điện hoạt động tốt. Hoạt động 2. NGIÊN CỨU KIẾN THỨC TRỌNG TÂM VÀ XÂY DỰNG BẢN THIẾT KẾ a. Mục đích
14 Học sinh hình thành kiến thức mới về định luật Ôm đối với toàn mạch. Học sinh xây dựng được bản thiết kế mạch điện cầu thang phù hợp với tiêu chí đề ra. b. Nội dung Học sinh nghiên cứu sách giáo khoa và tài liệu tham khảo về các kiến thức trọng tâm sau: + Định luật Ôm cho toàn mạch (Vật lý 11); + Hiện tượng đoản mạch, cách bảo vệ mạch điện để tránh đoản mạch (Vật lý 11); + Mạch điện cầu thang (Nghề điện 9, 11). Học sinh xây dựng phương án thiết kế thuyền và chuẩn bị cho buổi trình bày trước lớp (các hình thức: thuyết trình, poster, powerpoint...). Hoàn thành bản thiết kế và nộp cho giáo viên. Yêu cầu: ● Bản thiết kế chi tiết: sơ đồ mạch điện, các nguyên vật liệu sẽ sử dụng… ● Trình bày, giải thích và bảo vệ bản thiết kế theo các tiêu chí đề ra, chỉ rõ đèn đóng ngắt được ở đầu và cuối cầu thang. c. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh. Vở ghi chép của học sinh. Bản thiết kế mạch điện cầu thang của các nhóm. d. Cách thức tổ chức hoạt động Học sinh thảo luận theo nhóm: + Toàn mạch là gì ? + Điều kiện để có dòng điện trong mạch là gì? + Biểu thức định luật Ôm cho đoạn mạch? + Định luật Ôm cho toàn mạch? Giáo viên hướng dẫn học sinh trình bày, trao đổi ý kiến và tổng kết kiến thức. Giáo viên trình chiếu video thí nghiệm hiện tượng đoản mạch → Biện pháp bảo vệ mạch điện tránh đoản mạch là gì? Học sinh thảo luận theo nhóm về: + Điều kiện nào để bóng sáng bình thường? Để đèn led hoạt động tốt khi nối vào nguồn 9V thì cần điều kiện gì? + Bố trí mạng điện như thế nào để đóng và tắt đèn ở đầu và cuối cầu thang mà không phải đi lên hay xuống để thực hiện; + Các nguyên liệu, dụng cụ nào cần được sử dụng và sử dụng như thế nào? → Các nhóm thảo luận và thống nhất bản thiết kế mạch điện cầu thang. Giáo viên quan sát, hỗ trợ học sinh khi cần thiết. Hoạt động 3. TRÌNH BÀY BẢN THIẾT KẾ
15 a. Mục đích Học sinh hoàn thiện được bản thiết kế mạch điện cầu thang. Hoàn thành bản phân công nhiệm vụ của các thành viên trong mỗi nhóm. b. Nội dung Học sinh trình bày, giải thích và bảo vệ bản thiết kế. Thảo luận, đặt câu hỏi và phản biện các ý kiến về bản thiết kế; ghi lại các nhận xét, góp ý; tiếp thu và chỉnh sửa bản thiết kế nếu cần. Phân công công việc, lên kế hoạch chế tạo và thử nghiệm. c. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh Bản thiết kế hoàn chỉnh của mô hình mạch điện cầu thang. Bản phân công nhiệm vụ của các nhóm. d. Cách thức tổ chức hoạt động Giáo viên đưa ra yêu cầu về: Nội dung trình bày theo bản đánh giá bản báo cáo: Nêu các ưu điểm của mạch điện cầu thang; trình bày bản thiết kế của nhóm, cách thức hoạt động, giải thích các thiết bị dự định sử dụng trong mạch,.... Thời lượng báo cáo tối đa 5 phút, trả lời thắc mắc, tư vấn 3 phút. Học sinh báo cáo và thảo luận, ghi nhận góp ý chỉnh sửa nếu cần. Giáo viên điều hành, nhận xét, góp ý và hỗ trợ học sinh. Một bản thiết kế sơ đồ mạch điện, phân công nhiệm vụ của học sinh. Hoạt động 4. CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM MÔ HÌNH MẠCH ĐIỆN CẦU THANG (1 tuần) a. Mục đích Học sinh dựa vào bản thiết kế đã lựa chọn để chế tạo mô hình mạch điện cầu thang theo yêu cầu đặt ra. Học sinh thử nghiệm, đánh giá sản phẩm và điều chỉnh nếu cần. b. Nội dung Học sinh sử dụng các nguyên vật liệu và dụng cụ chuẩn bị trước (đèn led, cầu chì, pin vuông 9V, dây nối pin vuông 9V, công tắc 3 chấu, điện trở, dây điện, gỗ ép hoặc bìa cát tông, keo nến, băng dính…).
16 Trong quá trình chế tạo các nhóm đồng thời thử nghiệm và điều chỉnh sao cho kết quả thu được cao nhất. c. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh Mỗi nhóm có một sản phẩm đã hoàn thiện và được thử nghiệm. d. Cách tổ chức hoạt động Giáo viên giao nhiệm vụ: + Các nhóm học sinh sử dụng các nguyên liệu đã chuẩn bị để chế tạo mô hình mạch điện cầu thang. + Thử nghiệm, điều chỉnh và hoàn thiện sản phẩm. + Nhóm trưởng báo cáo tiến độ sau mỗi 3 ngày. Học sinh tiến hành chế tạo, thử nghiệm và hoàn thành sản phẩm theo nhóm. Giáo viên tư vấn hỗ trợ học sinh nếu cần. Hoạt động 5. TRÌNH BÀY SẢN PHẨM a. Mục đích Các nhóm học sinh giới thiệu mô hình của nhóm trước lớp, chia sẻ về kết quả thử nghiệm, thảo luận và định hướng cải tiến sản phẩm. b. Nội dung Các nhóm trình diễn sản phẩm trước lớp. Đánh giá sản phẩm dựa trên các tiêu chí đã đề ra: + Đèn sáng ổn định; + Khả năng đóng, ngắt của mạch điện; + Đẹp, rẻ. Chia sẻ, thảo luận để tiếp tục điều chỉnh, hoàn thiện sản phẩm. Các nhóm tự đánh giá kết quả của nóm mình và tiếp thu các góp ý, nhận xét từ giáo viên và các bạn. Sau khi chia sẻ, đề xuất các phương án chỉnh sửa, cải tiến. Chia sẻ khó khăn, kinh nghiệm rút ra qua quá trình thực hiện nhiệm vụ thiết kế và chế tạo thiết bị lọc khói hương. c. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh Mô hình các nhóm chế tạo được và nội dung trình bày báo cáo của các nhóm. d. Cách thức tổ chức hoạt động Giáo viên giao nhiệm vụ: các nhóm trình diễn sản phẩm trước lớp và tiến hành thảo luận, chia sẻ. Học sinh trình diễn sản phẩm của nhóm. Các nhóm chia sẻ về kết quả, đề xuất các phương án điều chỉnh, các kiến thức và kinh nghiệm rút ra trong quá trình thực hiện nhiệm vụ thiết kế và chế tạo mô hình mạch điện cầu thang. Giáo viên đánh giá, kết luận và tổng kết.
17 Một hình ảnh sản phẩm mô hình mạch điện cầu thang của học sinh. 2.3.2. Thiết kế và lắp ghép mô hình trang trí Tết sử dụng đèn led và pin 2.3.2.1. Mô tả chủ đề Học sinh tìm hiểu và vận dụng kiến thức khái niệm toàn mạch, định luật Ôm cho toàn mạch, vật dẫn điện và cách điện trong chương trình vật lý 11 để thiết kế và chế tạo mô hình trang trí Tết với những tiêu chí cụ thể. Sau khi hoàn thành, học sinh sẽ được thử nghiệm mô hình của mình và tiến hành đánh giá chất lượng sản phẩm.
18 2.3.2.2. Mục tiêu a. Kiến thức Vật lí Kĩ thuật/ công nghệ Toán học Định luật Ôm cho toàn Học sinh làm quen với nguồn Tính toán xác định mạch và cách lắp ghép điện 1 chiều, đèn led, điện hiệu điện thế phù mạch điện. trở... hợp. Thiết kế, lắp đặt thiết bị đẹp vẽ được bản bền. thiết kế khoa học b. Kĩ năng Tính toán, vẽ được bản thiết kế mô hình mạch điện trang trí đảm bảo các tiêu chí đề ra. Lập kế hoạch cá nhân/nhóm để chế tạo và thử nghiệm dựa trên bản kế. Trình bày, bảo vệ được bản thiết kế và sản phẩm của mình, phản biện được các ý kiến thảo luận. Tự nhận xét, đánh giá được quá trình làm việc cá nhân và nhóm. c. Thái độ Nghiêm túc, chủ động, tích cực tham gia các hoạt động học. Yêu thích sự khám phá, tìm tòi và vận dụng các kiến thức học được vào giải quyết nhiệm vụ được giao. Có tinh thần trách nhiệm, hòa đồng, giúp đỡ nhau trong nhóm, lớp. Có ý thức tuân thủ các tiêu chuẩn kĩ thuật và giữ vệ sinh chung khi thực nghiệm. d. Định hướng phát triển năng lực Tìm hiểu khoa học, cụ thể về các ứng dụng của định luật Ôm cho toàn mạch. Giải quyết được nhiệm vụ thiết kế mô hình mạch điện trang trí. Hợp tác với các thành viên trong nhóm để thống nhất bản thiết kế và phân công thực hiện. Tự nghiên cứu kiến thức, lên kế hoạch thiết kế, chế tạo, thử nhiệm và đánh giá. 2.3.2.3. Thiết bị Các thiết bị dạy học: giấy A0, mẫu bản kế hoạch, ... Nguyên vật liệu và dụng cụ để chế tạo và thử nghiệm “Mô hình trang trí Tết sử dụng đèn led và pin”: đèn led, cầu chì, pin vuông 9V, dây nối pin vuông 9V, công tắc, điện trở, dây điện, gỗ ép hoặc bìa cát tông, keo nến, băng dính, giấy màu, xốp màu, thanh tre,...
19 2.3.2.4. Tiến trình dạy học Hoạt động 1: XÁC ĐỊNH YÊU CẦU THIẾT KẾ VÀ LẮP GHÉP MÔ HÌNH TRANG TRÍ TẾT SỬ DỤNG ĐÈN LED VÀ PIN a. Mục đích Học sinh nắm vững yêu cầu "Thiết kế và lắp ghép mô hình trang trí Tết sử dụng đèn led và pin” theo các tiêu chí: mạch hoạt động tốt, đèn LED sáng ổn định, mô hình đẹp mắt, phù hợp để trang trí Tết. Học sinh hiểu rõ yêu cầu vận dụng kiến thức về toàn mạch, định luật Ôm cho toàn mạch và cách lắp ghép mạch điện có sử dụng pin và LED, thuyết minh thiết kế trước khi sử dụng nguyên vật liệu, dụng cụ cho trước để chế tạo và thử nghiệm. b. Nội dung Tìm hiểu về một số mạch điện cầu thang và vận dụng kiến thức của bài học để lắp ghép mạng điện cho phù hợp với tình hình thực tiễn. Xác định nhiệm vụ lắp ghép mạch điện trang với các tiêu chí: ● Đèn led sáng ổn định; ● Đóng và ngắt được mạch; ● Mô hình đẹp mắt, sáng tạo, phù hợp chủ đề trang trí Tết. Xác định nhiệm vụ chế tạo thiết bị với các tiêu chí: Phiếu đánh giá sản phẩm mô hình mạch điện trang trí Tiêu chí Điểm tối đa Vẽ được bản thiêt kê m ́ ́ ạch điện 10 điểm trang trí Lắp được mạch điện 20 điểm Trình bày được nguyên lý hoạt động 20 điểm của mạch điện Mô hình mạch điện đẹp, chi phí thấp 30 điểm Mạch điện hoạt động ổn định: đèn 20 điểm led sáng ổn định; đóng và ngắt được.
20 Tổng 100 điểm c. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh Mô tả và giải thích được một cách định tính về nguyên lí chế tạo mô hình mạch điện trang trí. Xác định được kiến thức cần sử dụng để thiết kế, chế tạo mô hình theo các tiêu chí đã cho. d. Cách thức tổ chức hoạt động Giáo viên chia nhóm học sinh và yêu cầu các nhóm tìm hiểu trước về các mạch điện trang trí, các cách trang trí Tết có sử dụng đèn. → Học sinh trình bày theo nhóm về đặc điểm và công dụng của mạch điện trang trí, sơ đồ mạch điện cơ bản, giải thích nguyên tắc hoạt động của mạch điện đó. → Các nhóm trao đổi, đóng góp ý kiến. Giáo viên dẫn dắt để học sinh biết được các kiến thức cần sử dụng: định luật Ôm cho toàn mạch; tính toán các thông số của mạch điện để lắp cầu chì, điện trở,... đảm bảo mạch điện hoạt động tốt. Hoạt động 2. NGIÊN CỨU KIẾN THỨC TRỌNG TÂM VÀ XÂY DỰNG BẢN THIẾT KẾ a. Mục đích Học sinh hình thành kiến thức mới về định luật Ôm đối với toàn mạch. Học sinh xây dựng được bản thiết kế mạch điện trang trí phù hợp với tiêu chí đề ra. b. Nội dung Học sinh nghiên cứu sách giáo khoa và tài liệu tham khảo về các kiến thức trọng tâm sau: + Định luật Ôm cho toàn mạch (Vật lý 11); + Hiện tượng đoản mạch, cách bảo vệ mạch điện để tránh đoản mạch (Vật lý 11); Học sinh xây dựng phương án thiết kế thuyền và chuẩn bị cho buổi trình bày trước lớp (các hình thức: thuyết trình, poster, powerpoint...). Hoàn thành bản thiết kế và nộp cho giáo viên. Yêu cầu: ● Bản thiết kế chi tiết: sơ đồ mạch điện, các nguyên vật liệu sẽ sử dụng… ● Trình bày, giải thích và bảo vệ bản thiết kế theo các tiêu chí đề ra, chỉ rõ đèn đóng ngắt được ở đâu. c. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh. Vở ghi chép của học sinh. Bản thiết kế mạch điện cầu thang của các nhóm.