Xây dựng và thực hiện các chủ đề giáo dục STEM trong trường trung học Chủ đề 7 HỆ THỐNG HỖ TRỢ QUANG HỢP CHO CÂY RONG ĐUÔI CHÓ 1 Tên chủ đề HỆ THỐNG HỖ TRỢ QUANG HỢP CHO CÂY RONG ĐUÔI CHÓ Số tiết 05 t[.]
Chủ đề 7: HỆ THỐNG HỖ TRỢ QUANG HỢP CHO CÂY RONG ĐI CHĨ Tên chủ đề: HỆ THỐNG HỖ TRỢ QUANG HỢP CHO CÂY RONG ĐI CHĨ Số tiết: 05 tiết – Lớp 11 (Cơ bản) Mô tả chủ đề: Chủ đề “Hệ thống hỗ trợ quang hợp cho Rong chó” ý tưởng dạy học theo định hướng giáo dục STEM cho đối tượng HS lớp 11 HS nghiên cứu kiến thức quang hợp, ảnh hưởng tác nhân ngoại cảnh đến quang hợp kiến thức khoa học khác phương pháp điều chế CO2, nguồn điện, chất dẫn điện, sử dụng vật liệu tái chế… để thiết kế chế tạo hệ thống cung cấp ánh sáng CO nhằm tăng cường độ quang hợp cho Rong chó Để thực dự án này, HS cần tìm hiểu kiến thức mơn Sinh học, Vật lí, Hóa học sử dụng kiến thức tính tốn (Tốn học), lắp ráp kĩ thuật (Kĩ thuật): Mơn Sinh 11 Bài học Bài 10: Ảnh hưởng nhân tố ngoại cảnh đến quang hợp Vật lí 11 Bài 7: Dịng điện khơng Phân phối chương trình Nội dung sử dụng chủ đề tiết I Ánh sáng II Nồng độ CO2 tiết V Pin Acquy đổi Nguồn điện Hóa 11 Bài 9: Định luật Ơm tồn mạch tiết Các cơng thức tính toán Bài 10: Ghép nguồn điện thành tiết Toàn học Bài 16: Hợp chất Cacbon tiết Phần B – Cacbon đioxit Mục tiêu: Sau hồn thành chủ đề, HS có khả năng: a Về kiến thức, kĩ năng: – Trình bày khái niệm về: quang hợp thực vật, nguồn điện, dịng điện, chất dẫn điện, pin, tính chất vật lí hóa học CO2 – Phân tích ảnh hưởng tác nhân ngoại cảnh đến cường độ quang hợp – Vận dụng kiến thức dòng điện, nguồn điện, chất dẫn điện, sơ đồ mạch điện để thiết kế hệ thống cung cấp ánh sáng cho quang hợp – Vận dụng kiến thức điều chế CO2 để thiết kế hệ thống cung cấp CO2 cho quang hợp – Tra cứu thông tin nhờ việc sử dụng công nghệ thông tin – Tính toán, thiết kế, vẽ mạch điện; chế tạo, lắp ráp sản phẩm hệ thống cung cấp ánh sáng lắp ráp mơ hình điều chế CO từ nguồn nguyên liệu rẻ tiền, tái chế – Sử dụng ứng dụng đo cường độ ánh sáng Xây dựng thực chủ đề giáo dục STEM trường trung học b Về phát triển phẩm chất: – Có tinh thần trách nhiệm, hịa đồng, giúp đỡ nhóm, lớp – u thích mơn học, thích khám phá, tìm tịi và vận dụng các kiến thức học vào giải quyết các vấn đề thực tiễn sống – Có ý thức tuân thủ tiêu chuẩn kĩ thuật, quy tắc an toàn c Về định hướng phát triển lực: – Năng lực giải quyết vấn đề sáng tạo, cụ thể chế tạo hệ thống hỗ trợ quang hợp cho rong chó theo tiêu chí đề ra; – Năng lực giao tiếp hợp tác để thống thiết kế, phân cơng thực phần nhiệm vụ, trình bày bảo vệ ý tưởng thiết kế; – Năng lực tự học để tự tìm hiểu số kiến thức có liên quan đến chủ đề; Thiết bị: Tổ chức dạy học chủ đề, GV hướng dẫn HS sử dụng số thiết bị sau: – Bóng đèn, số đoạn dây điện, khay nhựa, đinh sắt, bình tam giác, phễu thuỷ tinh, dây dẫn khí – Phấn không bụi, giấm ăn, muối ăn, nước – Giấy A0, máy tính, máy chiếu Tiến trình dạy học: Hoạt động XÁC ĐỊNH NHIỆM VỤ THIẾT KẾ HỆ THỐNG HỖ TRỢ QUANG HỢP CHO CÂY RONG ĐI CHĨ (Tiết – 45 phút) A Mục đích: Học sinh hình thành kiến thức ban đầu quang hợp nhân tố ảnh hưởng đến cường độ quang hợp Học sinh tiếp nhận tìm hiểu nhiệm vụ “thiết kế hệ thống hỗ trợ quang hợp cho Rong chó” hiểu rõ tiêu chí đánh giá kết thực dự án B Nội dung: – GV giới thiệu đối tượng Rong chó, nêu vấn đề cần giải giao nhiệm vụ – HS tìm hiểu nhu cầu quang hợp Rong chó, xác định yếu tố quan trọng tác động để tăng cường độ quang hợp cho Rong chó – GV thảo luận, thống với HS tiêu chí đánh giá kế hoạch triển khai dự án C Dự kiến sản phẩm hoạt động học sinh: Kết thúc hoạt động, HS cần đạt sản phẩm sau: – Bản ghi chép đối tượng Rong chó bao gồm đặc điểm sinh trưởng, nhu cầu quang hợp,… – Sơ đồ tư nhân tố ảnh hưởng đến cường độ quang hợp Rong chó – Bảng tiêu chí đánh giá thiết kế bảng tiêu chí đánh giá sản phẩm hệ thống hỗ trợ quang hợp cho Rong chó – Kế hoạch thực dự án với mốc thời gian phân chia nhiệm vụ rõ ràng Xây dựng thực chủ đề giáo dục STEM trường trung học D Cách thức tổ chức hoạt động: Bước 1: Đặt vấn đề – GV giới thiệu thực vật thủy sinh: Thực vật thủy sinh (hay gọi thực vật sống nước) thực vật thích ứng với việc sống môi trường nước (nước mặn nước ngọt) Chúng sống hồn tồn nước, phần nước môi trường ẩm ướt bùn Một số loài thủy sinh dễ trồng, số tương đối dễ trồng số khác khó trồng Trong lồi thủy sinh làm kiểng đẹp, có giá trị thường khó trồng, địi hỏi người trồng phải đầu tư hệ thống hỗ trợ đắt tiền => Nhu cầu thiết kế hệ thống hỗ trợ quang hợp đơn giản, tiết kiệm – GV giới thiệu đối tượng Rong chó: Rong chó loài thực vật thủy sinh dễ trồng, phổ biến giá thành khơng cao, sử dụng để làm đối tượng đại diện nghiên cứu Từ kết nghiên cứu mở rộng ứng dụng đối tượng thực vật thủy sinh khác Bước 2: Học sinh khám phá kiến thức – Chuẩn bị: giấy trắng, bút lơng – Tổ chức lớp: nhóm (7– học sinh/nhóm) – Hoạt động: HS hoạt động nhóm tìm hiểu đặc điểm sinh trưởng, điều kiện sống, cách trồng chăm sóc Rong chó (sử dụng tài liệu tham khảo thông tin internet) hoàn thành Bản ghi chép đối tượng Rong chó HS nhớ lại kiến thức quang hợp nghiên cứu nội dung có SGK (Bài 10 Ảnh hưởng nhân tố ngoại cảnh đến quang hợp), xác định yếu tố quan trọng tác động để tăng cường độ quang hợp cho Rong chó (ánh sáng CO2), vẽ sơ đồ tư thể nội dung Giáo viên đặt câu hỏi cho lớp: + Quang hợp gì? Hãy viết phương trình tổng quát trình quang hợp Quang hợp trình sử dụng lượng ánh sáng mặt trời diệp lục hấp thụ để tổng hợp cacbohiđrat giải phóng oxi từ khí cacbonic nước Phương trình tổng quát trình quang hợp: ASMT 6CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6O2 + 6H2O Diệp lục + Dựa phương trình quang hợp, có nhân tố ảnh hưởng mạnh đến trình quang hợp? (điều kiện ánh sáng nguyên liệu: CO2, H2O) + Đối với đối tượng thực vật thủy sinh Rong chó, muốn tăng hiệu suất quang hợp cần tác động đến yếu tố nào? (ánh sáng CO2) + Các nhân tố ánh sáng CO ảnh hưởng đến quang hợp nào? Xây dựng thực chủ đề giáo dục STEM trường trung học HS nghiên cứu Bài 10 Ảnh hưởng nhân tố ngoại cảnh đến quang hợp (I Ánh sáng II Nồng độ CO 2), vẽ sơ đồ tư Các nhóm HS trình bày sản phẩm, chia sẻ góp ý cho Nội dung: Cường độ ánh sáng: – Khi nồng độ CO2 tăng, tăng cường độ ánh sáng cường độ quang hợp tăng nhanh – Điểm bù ánh sáng: cường độ ánh sáng để cường độ quang hợp cường độ hô hấp – Điểm bão hòa ánh sáng: cường độ ánh sáng để cường độ quang hợp đạt cực đại Quang phổ ánh sáng: – Các tia sáng có bước sóng khác ảnh hưởng đến cường độ quang hợp không giống – Quang hợp đạt cực đại miền tia đỏ tia xanh tím Nồng độ CO2: – Quang hợp tăng tỉ lệ thuận với nồng độ CO2 trị số bão hịa CO2, ngưỡng cường độ quang hợp giảm GV cố vấn, đưa gợi ý, định hướng để HS tiếp tục suy nghĩ, tìm hiểu kiến thức liên quan, hình thành nên ý tưởng ban đầu: + Hệ thống hỗ trợ quang hợp tác động đến khía cạnh để tăng hiệu suất quang hợp (nồng độ CO2; cường độ ánh sáng, quang phổ ánh sáng) + Hệ thống hỗ trợ quang hợp nên có thành phần nào? (hệ thống đèn hệ thống bổ sung CO2) + Những nhân tố ngoại cảnh khác cần kiểm sốt để chứng minh tính hiệu hệ thống? (độ pH, nhiệt độ nước cần giữ giới hạn cho phép) Bước 3: Giao nhiệm vụ cho HS xác lập tiêu chí đánh giá GV nêu nhiệm vụ: vào kết tìm hiểu đặc điểm sinh trưởng Rong chó, nhóm thực dự án “Thiết kế hệ thống hỗ trợ quang hợp cho Rong chó” Sản phẩm hệ thống hỗ trợ quang hợp thiết kế cho bể chứa kích thước 18cm x 10cm x 13cm chứa 1,5 lít nước với mật độ Rong chó 10 cây/1,5 lít nước Sản phẩm cần đạt tiêu chí hiệu hoạt động (đánh giá thơng qua sinh trưởng Rong chó), thời gian chiếu sáng, lượng CO2 cung cấp, hình thức chi phí Trước tiến hành chế tạo hệ thống, HS cần xây dựng thiết kế sản phẩm Bài trình bày thiết kế sản phẩm đánh giá theo tiêu chí thể Phiếu đánh giá số Xây dựng thực chủ đề giáo dục STEM trường trung học Phiếu đánh giá số Bảng tiêu chí đánh giá thiết kế sản phẩm Tiêu chí Điểm tối đa Bản vẽ mạch điện phận đèn vẽ phận cung cấp CO2 rõ ràng, nguyên lí Bản vẽ thiết kế kiểu dáng rõ ràng, sáng tạo, khả thi Trình bày ngắn gọn, xúc tích sở thiết kế hệ thống Giải thích rõ ngun lí hoạt động hệ thống Trình bày rõ ràng, logic, sinh động Bảo vệ phương án thiết kế Tổng điểm 10 Sản phẩm Hệ thống hỗ trợ quang hợp đánh giá cụ thể theo tiêu chí thể phiếu đánh giá số Phiếu đánh giá số 2.Bảng tiêu chí đánh giá sản phẩm Tiêu chí Điểm tối đa Thiết kế hệ thống hỗ trợ quang hợp gồm phận: phận đèn phận cung cấp CO2 đảm bảo tính an tồn, khoa học Bộ phận đèn gồm tối thiểu 10 bóng đèn LED 2V, thời gian chiếu sáng tối thiểu liên tục 6h Bộ phận cung cấp CO2 trì lượng CO2 cung cấp tối thiểu 20 mg/l thời gian liên tục 6h Hệ thống hỗ trợ quang hợp bố trí hợp lý, có tính thẩm mĩ, gọn nhẹ, dễ lắp ráp Sử dụng vật liệu tái chế, chi phí chế tạo chi phí trì hệ thống tiết kiệm Bài báo cáo chứng minh hiệu hoạt động hệ thống thông qua số liệu về: gia tăng sinh khối (hoặc gia tăng kích thước), mọc chồi, tạo nhánh mới, … Rong chó theo dõi tối thiểu 10 ngày biện luận kết nhóm Trình bày ngắn gọn, rõ ràng, logic, sinh động Tổng điểm 10 GV lưu ý cho HS tiêu chí “Chứng minh hiệu hoạt động hệ thống” + Dựa vào tiêu chí để đánh giá hiệu suất trình quang hợp Rong chó? (sự gia tăng sinh khối gia tăng kích thước, mọc chồi, tạo nhánh mới,…) + Việc ghi nhận số liệu, tính tốn, so sánh kết cần thực để chứng minh tính hiệu hệ thống? (ghi nhận số liệu đặn ngày tối thiểu 10 ngày, tính tốn gia tăng sinh khối, kích thước trung bình, so sánh với đối chứng bể khơng có hệ thống hỗ trợ quang hợp) + Các yếu tố cần giữ không đổitrong trình đánh giá hiệu hoạt động hệ thống? (kích thước bể, lượng nước, mật độ Rong, độ pH, nhiệt độ nước, dinh dưỡng, nơi đặt bể) 10 ... đến khía cạnh để tăng hiệu suất quang hợp (nồng độ CO2; cường độ ánh sáng, quang phổ ánh sáng) + Hệ thống hỗ trợ quang hợp nên có thành phần nào? (hệ thống đèn hệ thống bổ sung CO2) + Những nhân... quang hợp tăng nhanh – Điểm bù ánh sáng: cường độ ánh sáng để cường độ quang hợp cường độ hô hấp – Điểm bão hòa ánh sáng: cường độ ánh sáng để cường độ quang hợp đạt cực đại Quang phổ ánh sáng:... phẩm Hệ thống hỗ trợ quang hợp đánh giá cụ thể theo tiêu chí thể phiếu đánh giá số Phiếu đánh giá số 2.Bảng tiêu chí đánh giá sản phẩm Tiêu chí Điểm tối đa Thiết kế hệ thống hỗ trợ quang hợp gồm