ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM TRONG TRƯỜNG TRUNG HỌC

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VỤ GIÁO DỤC TRUNG HỌC CHƯƠNG TRÌNH PHÁT TRIỂN GDTrH GIAI ĐOẠN TÀI LIỆU HỘI THẢO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM TRONG TRƯỜNG TRUNG HỌC (Lưu hành nội bộ) - NĂM 2018 - PHẦN MỘT SỐ CHỦ ĐỀ MINH HỌA (DỰ THẢO) *** ** * PHẦN MỘT SỐ CHỦ ĐỀ MINH HỌA (DỰ THẢO) CHỦ ĐỀ 1: THIẾT KẾ GIÁ XẾP ĐỒ CHỦ ĐỀ 2: THẾT BỊ MÔ PHỎNG MÁY BẮN ĐÁ 16 CHỦ ĐỀ 3: máy quay li tâm đơn giản .39 CHỦ ĐỀ 4: MỘT GIẢI PHÁP CHO SỰ NỔI 50 CHỦ ĐỀ 5: PHÂN BÓN HÓA HỌC 58 CHỦ ĐỀ 7: HỆ TUẦN HOÀN MÁU Ở NGƯỜI 66 CHỦ ĐỀ 8: THIẾT KẾ XE ĐUA MƠ HÌNH 74 CHỦ ĐỀ 9: THIẾT KẾ HỆ THỐNG TƯỚI NƯỚC TỰ ĐỘNG CHO VƯỜN RAU GIA ĐÌNH 93 CHỦ ĐỀ 10: SÁNG TẠO MÁY TÍNH 107 CHỦ ĐỀ 11: HỆ HÔ HẤP/ RESPIRATORY SYSTEM 113 PHẦN HƯỚNG DẪN BIÊN SOẠN CHỦ ĐỀ DẠY HỌC STEM BẰNG PHẦN MỀM THIẾT KẾ BÀI HỌC 126 * ** *** CHỦ ĐỀ 1: THIẾT KẾ GIÁ XẾP ĐỒ Các tác giả: TS Trần Cường, Trường ĐHSP Hà Nội TS Phạm Thị Diệu Thùy, Trường ĐHSP Hà Nội ThS Cai Việt Long, Trường THCS Ngô Sĩ Liên I PHẦN 1: MỤC ĐÍCH, U CẦU Mục đích: - HS trải nghiệm việc vận dụng kiến thức môn học vẽ kĩ thuật, vẽ mĩ thuật, thiết kế kiến trúc, lí thuyết tối ưu, tốn học, vật lí, hóa học, để giải tình thực tiễn thiết kế giá đựng đồ hốc cầu thang -HS thấy ý nghĩa gắn kết kiến thức môn học nhà trường giải vấn đề thực tiễn Yêu cầu: -Đảm bảo tính trải nghiệm người học giai đoạn: +tìm hiểu kiến thức cần thiết để thiết kế giá để đồ +thiết kế kế hoạch để tạo giá để đồ +thực kế hoạch để tạo sản phẩm giá để đồ -Đảm bảo tính tự học, hợp tác trình giải vấn đề người học Giới thiệu chủ đề Lứa tuổi học sinh Lớp 8, lớp – 15 tuổi Mức độ tiếp thu Khá – Giỏi Vấn đề cần tập Trong chủ đề này, học sinh vận dụng kiến thức mơ hình trung hóa tốn thực tiễn thành ngơn ngữ tốn học thơng qua việc xác lập mối quan hệ kiến thức hình khối khối hình học với số nội dung thuộc phân mơn đại số phương trình, bất phương trình, hệ phương trình Từ xác định vấn đề tốn học liên quan, giải chúng quay lại vấn đề thực tế Một hốc cầu thang có dạng hình trụ (như hình vẽ), bán kính R , chiều sâu h , dựng khối hình hộp chữ nhật để đựng đồ (có dạng hình vẽ) hốc cho thể tích hình hộp chữ nhật đạt giá trị lớn nhất, tính giá trị lớn theo R h Bối cảnh thực tế Liên kết với môn học Các nội dung kiến thức liên quan đến toán chương trình THCS     Vẽ kỹ thuật Vẽ mỹ thuật Thiết kế kiến trúc Lý thuyết tối ưu Định lý Pitago (Bài 7, chương 2, chương trình tốn lớp 7) Hình chữ nhật (Bài 9, chương 1, chương trình tốn lớp 8) Đường thẳng song song với đường thẳng cho trước (Bài 10, chương 1, chương trình tốn lớp 8) nội dung: Khoảng cách hai đường thẳng song song Hình vng (Bài 12, chương 1, chương trình tốn lớp 8) Diện tích hình chữ nhật (Bài 2, chương II, chương trình tốn lớp 8) Diện tích hình trịn, hình quạt trịn (Bài 10, chương III, chương trình tốn lớp 9) Diện tích tồn phần, thể tích hình trụ (Bài 1, chương IV, chương trình tốn lớp 9) Hằng đẳng thức (Bài 3, chương I, chương trình tốn lớp 8) Và tốn tìm GTLN - GTNN Giải tốn cách lập phương trình (Bài 6, chương III, chương trình tốn lớp 8) 10 Đại lượng tỉ lệ thuận, đại lượng tỉ lệ nghịch (Bài 1, Bài chương II, chương trình tốn lớp 7) 11 Hình hộp chữ nhật (Bài 1, Chương IV, chương trình tốn lớp 8) 12 Thể tích hình hộp chữ nhật (Bài 3, Chương IV, chương trình tốn lớp 8) 13 Số vô tỉ, khái niệm bậc hai (Bài 11, Chương I, chương trình tốn 7) 14 Làm trịn số (Bài 10, Chương I, chương trình tốn 7) II PHẦN 2: TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Hoạt động 1: Xác định vấn đề nhu cầu thực tiễn a Mục đích hoạt động -Học sinh phát vấn đề cần giải thực tiễn là: hốc cầu thang có dạng 1/4 hình trụ với bán kính R (m) chiều sâu h (m), phải thiết kế giá đựng đồ dạng hình hộp chữ nhật cho giá tích lớn -Học sinh có hứng thú tìm cách giải vấn đề b Nội dung hoạt động -Cho học sinh quan sát hình ảnh hốc chân cầu thang đặt tình cần tận dụng hốc cầu thang để chứa giá để đồ -Học sinh nhận hình dạng hốc cầu thang 1/4 hình trụ (như hình vẽ), bán kính R (m), chiều sâu h (m) đặt mục tiêu dựng khối hình hộp chữ nhật để đựng đồ (có dạng hình vẽ) hốc cho thể tích hình hộp chữ nhật đạt giá trị lớn nhất, tính giá trị lớn theo R h c Dự kiến sản phẩm -Học sinh chuyển toán thực tiễn thành tập tốn học (mơ hình hóa thành tập tốn học): Thể tích hình hộp chữ nhật lớn diện tích hình chữ nhật mặt cắt lớn -Đặt mục tiêu tìm kích thước hình hộp chữ nhật để cho tích lớn d Cách thức tổ chức hoạt động HĐ 1: Các nhóm HS thảo luận để vẽ mơ hình cho tình thực tiễn Chuyển u cầu thực tiễn thành yêu cầu tập tốn học HĐ 2: GV xác hóa tập toán học yêu cầu cần thực tốn Hoạt động 2: Nghiên cứu lí thuyết (học kiến thức mới) a Mục đích hoạt động -HS ôn tập củng cố lại kiến thức học liên quan đến việc thiết kế giá xếp đồ -HS xác định liên kết kiến thức học việc giải vấn đề đặt b Nội dung hoạt động -Để tạo thiết kế giá để đồ, HS cần phải có kiến thức nội dung: Định lý Pitago (Bài 7, chương 2, chương trình tốn lớp 7) Hình chữ nhật (Bài 9, chương 1, chương trình tốn lớp 8) Đường thẳng song song với đường thẳng cho trước (Bài 10, chương 1, chương trình tốn lớp 8) nội dung: Khoảng cách hai đường thẳng song song Hình vng (Bài 12, chương 1, chương trình tốn lớp 8) Diện tích hình chữ nhật (Bài 2, chương II, chương trình tốn lớp 8) Diện tích hình trịn, hình quạt trịn (Bài 10, chương III, chương trình tốn lớp 9) Diện tích tồn phần, thể tích hình trụ (Bài 1, chương IV, chương trình tốn lớp 9) Hằng đẳng thức (Bài 3, chương I, chương trình tốn lớp 8) Và tốn tìm GTLN GTNN Giải tốn cách lập phương trình (Bài 6, chương III, chương trình tốn lớp 8) 10 Đại lượng tỉ lệ thuận, đại lượng tỉ lệ nghịch (Bài 1, Bài chương II, chương trình tốn lớp 7) 11 Hình hộp chữ nhật (Bài 1, Chương IV, chương trình tốn lớp 8) 12 Thể tích hình hộp chữ nhật (Bài 3, Chương IV, chương trình tốn lớp 8) 13 Số vơ tỉ, khái niệm bậc hai (Bài 11, Chương I, chương trình tốn 7) 14 Làm trịn số (Bài 10, Chương I, chương trình tốn 7) Và học sinh thực việc tìm hiểu kiến thức cách giải tập định hướng giáo viên sau: Bài tốn Cho hình chữ nhật ABCD biết hai kích thước hình chữ nhật cm 12 cm a) Tính chu vi diện tích hình chữ nhật b) Tính đường chéo hình chữ nhật Gợi ý: a) Chu vi hình chữ nhật: Diện tích hình chữ nhật: c) Áp dụng định lý Pitago tam giác vng có cạnh huyền đường chéo hình chữ nhật hai cạnh góc vng Khi đường chéo hình chữ nhật là: Bài tốn Cho hình trịn bán kính 10 cm bình vẽ bên, vẽ hình chữ nhật ABCD cho AB AD nằm hai cạnh bán kính điểm C nằm cung trịn Gọi Khi kích thước hình chữ nhật ABCD thay đổi thỏa mãn điều kiện đề Tính x để diện tích hình chữ nhật ABCD đạt giá trị lớn Gợi ý: Áp dụng định lý Pitago: Diện tích hình chữ nhật: Tính ⇒ Nhận xét được: Vậy (vì ) Bài tốn Một hốc cầu thang có dạng hình trụ hình vẽ bên, bán kính R , chiều sâu h , dựng khối hình hộp chữ nhật để đựng đồ bên (có dạng hình vẽ) hốc cho thể tích hình hộp chữ nhật đạt giá trị lớn nhất, tính giá trị lớn theo R h Gợi ý:  toán Học sinh vận dụng Bài toán hoạt động Để giải GV gợi ý hướng dẫn học sinh làm chiều sâu khơng đổi nên để thể tích hình hộp chữ nhật lớn diện tích hình chữ nhật có mặt cắt phía trước phải lớn từ tính tốn tương tự tốn hoạt động Bài toán Một hốc cầu thang có dạng hình trụ hình vẽ bên, bán kính 1,8m chiều sâu 0,4m a) Nếu tận dụng hốc cầu thang để đựng đồ, ta tận dụng khoảng không gian tích bao nhiêu? b) Người ta muốn sơn toàn phần bên hốc đựng đồ có dạng hình trụ Tính tồn diện tích phần cần phải sơn c) Trong ý b) kg sơn có giá tiền 2000 VNĐ/ cm Tính giá tiền mua sơn để sơn hết hốc cầu thang nói - Mở rộng tốn cách khơng phải xây dựng hốc đựng đồ hình hộp chữ nhật toán mà xây dựng thiết kế giá đỡ hình chữ nhật song song ta có tốn sau Bài tốn Cho hình trịn bán kính R hình vẽ bên Kẻ hình quạt đoạn thẳng song song, khoảng cách đoạn thẳng nhau, tính độ dài đoạn thẳng song song theo R Bài tốn hình trụ hình vẽ bên, bán kính 1,8m ; chiều sâu 0,4m Đặt hốc cầu thang giá đỡ hình chữ nhật song song Một hốc cầu thang có dạng có khoảng cách nhau, cắt nhỏ từ Alu diện tích 1,2.2,4m 10