Giáo án stem môn khoa học tự nhiên phân môn vật lý, chủ đề mô hình cửa đóng tự động
BÀI GIẢNG CHỦ ĐỀ GIÁO DỤC STEM Tên chủ đề: MƠ HÌNH CỬA ĐĨNG TỰ ĐỘNG Lĩnh vực: Vật lý kỹ thuật lắp ráp, kỹ thuật điện I PHẦN TỔNG QUAN: Thông tin giáo viên: Giáo viên biên soạn: Định hướng: Phân tích chủ đề STEM: MƠ HÌNH CỬA ĐĨNG TỰ ĐỘNG Học sinh tìm hiểu vận dụng kiến thức Vật lý Lực đàn hồi (Bài 9– Vật lí 6); Những tính tốn đo chiều dài, kĩ vẽ hình mơn Tốn 6; Lắp ráp mơ hình kĩ thuật (Kĩ thuật lớp 5), để thiết kế chế tạo mô hình cửa đóng tự động với tiêu chí cụ thể Sau hoàn thành, học sinh thử nghiệm lắp đặt vào mơ hình cửa để vận hành thử tiến hành đánh giá chất lượng sản phẩm Mức độ chủ đề: - Một phần Lực đàn hồi - Vật lý - Chủ đề mức độ hẹp: Học sinh vận dụng kiến thức Vật lý Lực đàn hồi (Bài 9– Vật lí 6); Những tính tốn đo chiều dài, kĩ vẽ hình mơn Tốn 6; Lắp ráp mơ hình kĩ thuật (Kĩ thuật lớp 5) Thời lượng: - Số buổi: buổi - Số tiết cần thực hiện: tiết - Thời lượng hoạt động lớp: 135 phút ( tiết buổi tiết buổi học) - Thời lượng hoạt động lớp: tuần HS tự nghiên cứu nhà lý thuyết môn Vật lý lực đàn hồi, vẽ thiết kế mơ hình Địa điểm: Phòng học lớp 6B, trường TH&THCS xã Minh Tiến Mục tiêu cần đạt được: a Kiến thức, Kĩ năng: – Vận dụng kiến thức lực đàn hồi để chế tạo mơ hình cửa đóng tự động theo yêu cầu, tiêu chí cụ thể; Xem video, tóm lượt nội dung – Vận dụng kiến lực đàn hồi, ứng dụng đời sống hàng ngày cách sáng tạo để giải vấn đề tương tự – Tính tốn, vẽ thiết kế mơ hình cửa đóng tự động đảm bảo tiêu chí đề ra; – Lập kế hoạch cá nhân/nhóm để chế tạo thử nghiệm dựa thiết kế; – Trình bày, bảo vệ thiết kế sản phẩm mình, phản biện ý kiến thảo luận; – Tự nhận xét, đánh giá trình làm việc cá nhân nhóm b Phát triển phẩm chất: – Nghiêm túc, chủ động, tích cực tham gia hoạt động học; – u thích khám phá, tìm tịi vận dụng kiến thức học vào giải nhiệm vụ giao; – Có tinh thần trách nhiệm, hịa đồng, giúp đỡ nhóm, lớp; – Có ý thức tuân thủ tiêu chuẩn kĩ thuật giữ gìn vệ sinh chung thực nghiệm c Định hướng phát triển lực: – Tìm hiểu khoa học, cụ thể ứng dụng lực đàn hồi; – Giải nhiệm vụ thiết kế chế tạo mô hình cách sáng tạo; – Hợp tác với thành viên nhóm để thống thiết kế phân công thực hiện; – Tự nghiên cứu kiến thức, lên kế hoạch thiết kế, chế tạo, thử nghiệm đánh giá Năng lực khoa học (S): Vận dụng kiến thức lực đàn hồi để chế tạo mơ hình đóng cửa tự động Năng lực cơng nghệ (T): Sử dụng thiết bị tua vít, kìm, kéo,… để lắp ráp mơ hình Nêu cơng dụng vật liệu như: Lò xo, lề cửa Năng lực kỹ thuật (E): Thiết kế vẽ kĩ thuật Lắp vận hành mơ hình đóng tự động Năng lực tốn học (M): Tính tốn số vịng lị xo, chiều dài thích hợp lị xo để có lực đàn hồi tốt Tính tốn vị trí lắp lề so với cửa để có độ biến dạng lò xo II CHUẨN BỊ Chuẩn bị giáo viên a Phương tiện dạy học - 02 dụng cụ, mơ hình cửa gỗ; - Tài liệu hướng dẫn; - Phiếu học tập b Phương pháp dạy học: Làm việc nhóm c Thiết bị – Các thiết bị dạy học: giấy A3, bút mầu, mẫu kế hoạch, … – Nguyên vật liệu dụng cụ để chế tạo thử nghiệm “Mô hình cửa đóng tự động”: + Bản lề cửa; ốc vít, thép + Kìm, kéo cắt sắt thép; + Lò xo tự làm đoạn dây thép; + Thước kẻ, bút vẽ; + Mơ hình cửa thu nhỏ làm gỗ Chuẩn bị học sinh Tìm hiểu lực đàn hồi, ứng dụng lò xo đời số thực tế III GIÁO ÁN BUỔI HỌC SỐ 1: tiết Hoạt động XÁC ĐỊNH YÊU CẦU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MƠ HÌNH CỬA ĐĨNG TỰ ĐỘNG (20 phút) Mục đích – Học sinh phân tích hiểu rõ yêu cầu “Thiết kế chế tạo mơ hình cửa đóng tự động” theo tiêu chí: Tự động đóng cửa cửa mở; Có tính ổn định cao vận hành (Lò xo đảm bảo tính đàn hồi tốt sử dụng thời gian dài) – Học sinh hiểu rõ yêu cầu vận dụng kiến thức lực đàn hồi để thiết kế thuyết minh thiết kế trước sử dụng nguyên vật liệu, dụng cụ cho trước để chế tạo thử nghiệm Nội dung Xác định nhiệm vụ chế tạo mơ hình cửa đóng tự động với tiêu chí: + Tự đóng cửa: Phù hợp với thiết kế nhiều loại cửa; + Có tính ổn định cao vận hành Dự kiến sản phẩm hoạt động học sinh – Mơ tả giải thích cách định tính nguyên lí hoạt động mơ hình đóng tự động; – Xác định kiến thức cần sử dụng để thiết kế, chế tạo mơ hình đóng tự động theo tiêu chí cho Cách thức tổ chức hoạt động – Giáo viên giao cho học sinh tìm hiểu số tình thực tế vào cừa mà khơng thể dùng tay đóng cửa (mơ tả, xem hình ảnh, video…) với yêu cầu: đề xuất phương án khắc phục tình trạng Hoạt động GV Hoạt động HS Lị xo có tính chất gì? Sau lị xo nén giãn cách vừa phải bng chiều dài chiều dài tự nhiên Lị xo vật có tính chất đàn hồi Thế lực đàn hồi? Lực mà lò xo biến dạng tác dụng vào nặng gọi lực đàn hồi Nêu ứng dụng lị xo? Trong phương tiện giao thơng có gắn lo xo - Giáo viên cho học sinh vị trí gần bánh xe để giảm sóc xem video ứng dụng thiết bị có dùng lị xo để đóng tự động - Giới thiệu ngun tắc an tồn sử dụng tua vít, kìm, kéo… - Giới thiệu hoạt động chủ đề “Mơ - Quan sát ghi nhận hình đóng tự động” - Phát phiếu học tập số – Học sinh ghi lời trình bày đề xuất vào cá nhân; trao đổi với bạn (nhóm học sinh); trình bày thảo luận chung vào phiếu học tập số – Giáo viên xác nhận kiến thức cần sử dụng lực đàn hồi giao nhiệm vụ cho học sinh tìm hiểu sách giáo khoa để giải thích tính tốn thơng qua việc thiết kế, chế tạo thiết bị hỗ trợ đóng cửa tự động với tiêu chí cho PHIẾU HỌC TẬP SỐ Tên nhóm Danh sách vị trí nhân sự: Vị trí Mơ tả nhiệm vụ Tên thành viên Nhóm Quản lí thành viên nhóm, hướng dẫn, ………………… trưởn góp ý, đơn đốc thành viên nhóm hồn … g thành nhiệm vụ Thư ký .…………… ………………… … Thàn ………………… …………… h viên … Thàn …………… ………………… h viên … Thàn ………… ………………… h viên … … Hoạt động NGHIÊN CỨU KIẾN THỨC TRỌNG TÂM VÀ XÂY DỰNG BẢN THIẾT KẾ (25 phút) Mục đích Học sinh hình thành kiến thức Lực đàn hồi; đề xuất giải pháp xây dựng thiết kế mơ hình Nội dung – Học sinh nghiên cứu sách giáo khoa tài liệu tham khảo kiến thức trọng tâm sau: Lực đàn hồi (Vật lí 6– Bài 9); Các kiến thức tính tốn (Tốn học); Lắp ráp mơ hình kĩ thuật (Kĩ thuật lớp 5) – Học sinh thảo luận thiết kế thiết bị đưa giải pháp có Gợi ý: + Điều kiện để cửa tự động đóng lại? + Các nguyên liệu, dụng cụ cần sử dụng sử dụng nào? – Học sinh xây dựng phương án thiết kế mơ hình cửa đóng tự động chuẩn bị cho buổi trình bày trước lớp (hình thức: thuyết trình) Hồn thành thiết kế nộp cho giáo viên – Yêu cầu: + Bản thiết kế chi tiết có kèm vẽ, mơ tả rõ kích thước, + Trình bày, giải thích bảo vệ thiết kế theo tiêu chí đề Dự kiến sản phẩm hoạt động học sinh – Học sinh xác định ghi thông tin, kiến thức Lực đàn hồi – Học sinh đề xuất lựa chọn giải pháp có cứ, xây dựng thiết kế thiết bị hỗ trợ đóng cửa tự động đảm bảo tiêu chí Cách thức tổ chức hoạt động – Giáo viên giao nhiệm vụ cho học sinh: + Nghiên cứu kiến thức trọng tâm: Lực đàn hồi; + Xây dựng mơ hình cửa đóng tự động theo yêu cầu; + Lập kế hoạch trình bày bảo vệ thiết kế Hoạt động GV Hoạt động HS - Ổn định lớp chia nhóm HS - Chia lớp thành 02 nhóm - Giao nhiệm vụ nhóm: Đọc tài liệu - Quan sát, theo dõi hướng dẫn, thực nhiệm vụ sau: -Tiếp nhận nhiệm vụ Vẽ thiết kế Chọn thiết bị lắp giáp – Học sinh thực nhiệm vụ theo nhóm: + Tự đọc nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu tham khảo, tìm kiếm thông tin Internet… + Đề xuất thảo luận ý tưởng ban đầu, thống phương án thiết kế tốt nhất; + Xây dựng hoàn thiện vẽ thiết kế; + Lựa chọn hình thức chuẩn bị nội dung báo cáo – Giáo viên quan sát, hỗ trợ học sinh cần thiết PHIẾU HỌC TẬP SỐ Em nêu tính chất chất Lò xo? ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ………… Thế lực đàn hồi? Ứng dụng Lò xo đời sống hàng ngày? ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………3 Các em lựa chọn vật liệu dụng cụ để chế tạo sản phẩm nhóm em? ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… …………4 Thảo luận góp ý xây dựng tiêu chí đánh giá sản phẩm “Mơ hình cửa đóng tự động” BUỔI HỌC SỐ 2: tiết Hoạt động TRÌNH BÀY BẢN THIẾT KẾ (25 phút) Mục đích Học sinh hồn thiện thiết kế mơ hình cửa đóng tự động nhóm Nội dung – Học sinh trình bày, giải thích bảo vệ thiết kế theo tiêu chí đề – Thảo luận, đặt câu hỏi phản biện ý kiến thiết kế; ghi lại nhận xét, góp ý; tiếp thu điều chỉnh thiết kế cần – Phân công công việc, lên kế hoạch chế tạo thử nghiệm thiết bị Dự kiến sản phẩm hoạt động học sinh Bản thiết kế mơ hình cửa đóng tự động sau điều chỉnh hoàn thiện Cách thức tổ chức hoạt động – Giáo viên đưa yêu cầu về: + Nội dung cần trình bày; + Thời lượng báo cáo; + Cách thức trình bày thiết kế thảo luận – Học sinh báo cáo, thảo luận Hoạt động CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM (30 phút) Mục đích – Học sinh dựa vào thiết kế lựa chọn để chế tạo mơ hình cửa đóng tự động đảm bảo yêu cầu đặt – Học sinh thử nghiệm, đánh giá sản phẩm điều chỉnh cần Nội dung – Học sinh sử dụng nguyên vật liệu dụng cụ cho trước (Bản lề cửa; ốc vít, kìm, kéo cắt sắt thép, lị xo tự làm đoạn dây thép, cần gạt thép, thước kẻ, bút vẽ, thép) để tiến hành chế tạo mơ hình cửa đóng tự động theo thiết kế – Trong trình chế tạo nhóm đồng thời thử nghiệm điều chỉnh việc ghép thiết bị vừa lắp xong vào mơ hình cửa vận hành thử, quan sát, đánh giá điều chỉnh cần Dự kiến sản phẩm hoạt động học sinh Mỗi nhóm có sản phầm mơ hình cửa đóng tự động hồn thiện thử nghiệm Cách thức tổ chức hoạt động – Giáo viên giao nhiệm vụ: + Sử dụng nguyên vật liệu dụng cụ cho trước để chế tạo mơ hình cửa đóng tự động theo thiết kế; + Thử nghiệm, điều chỉnh hoàn thiện sản phẩm – Học sinh tiến hành chế tạo, thử nghiệm hồn thiện sản phầm theo nhóm Hoạt động GV Hoạt động HS Giới thiệu thiết bị vật liệu Theo dõi cần thiết để gia cơng, lắp ráp mơ hình cửa đóng tự động Phát thiết bị vật liệu cho Nhóm trưởng cử thành viên kiểm nhóm tra nhận thiết bị, vật liệu Tổ chức học sinh làm việc nhóm, Làm việc nhóm, thực nhiệm gia cơng lắp ráp mơ hình cửa đóng vụ tự động, vận hành mơ hình – Giáo viên quan sát, hỗ trợ học sinh cần Hoạt động TRÌNH BÀY SẢN PHẨM MƠ HÌNH ĐĨNG CỬA TỰ ĐỘNG (35 phút) Mục đích Các nhóm học sinh giới thiệu mơ hình cửa đóngtự động trước lớp, chia sẻ kết thử nghiệm, thảo luận định hướng cải tiến sản phầm Nội dung – Các nhóm trình diễn sản phẩm trước lớp – Đánh giá sản phẩm dựa tiêu chí đề ra: Cửa sau mở tự động đóng vào từ từ – Chia sẻ, thảo luận để tiếp tục điều chỉnh, hồn thiện sản phẩm + Các nhóm tự đánh giá kết nhóm tiếp thu góp ý, nhận xét từ giáo viên nhóm khác; + Sau chia sẻ thảo luận, đề xuất phương án điều chỉnh sản phẩm; + Chia sẻ khó khăn, kiến thức kinh nghiệm rút qua trình thực nhiệm vụ thiết kế chế tạo thiết bị Dự kiến sản phẩm hoạt động học sinh Mơ hình cửa đóng tự động chế tạo nội dung trình bày báo cáo nhóm Cách thức tổ chức hoạt động – Giáo viên giao nhiệm vụ: nhóm trình diễn sản phầm trước lớp tiến hành thảo luận, chia sẻ – Học sinh trình diễn lắp ghép thiết bị vào cửa, thử nghiệm để đánh giá khả vận hành tự động đóng cửa cánh cửa mở – Các nhóm chia sẻ kết quả, đề xuất phương án điều chỉnh, kiến thức kinh nghiệm rút trình thực nhiệm vụ thiết kế chế tạo thiết bị Hoạt động GV Hoạt động HS Quan sát, mời nhóm - Lắng nghe, tham gia phản biện, thuyết trình mơ hình cửa đóng thảo luận tự động, bao gồm nội dung sau: Ngun vật liệu làm mơ hình Các bước lắp ráp Cách vận hành Ưu, nhược điểm mơ hình Cách khắc phục mơ hình Hướng phát triển, mở rộng mơ hình - Tổ chức cho học sinh đặt câu hỏi, góp ý – Giáo viên điều hành, nhận xét, góp ý hỗ trợ học sinh - Nhận xét nhóm báo cáo Lắng nghe - Nhận xét chung toàn lớp Kết luận kiến thức: IV HÌNH ẢNH MINH HỌA TỔ CHỨC DẠY HỌC STEM: Học sinh làm lò xo Học sinh lắp thiết bị vào mơ hình cửa Giáo viên hỗ trợ lắp mơ hình cửa Nhóm học sinh với sản phẩm: mơ hình cửa đóng tự động vẽ thiết kế 10 V TÀI LIỆU: Lực đàn hồi: - Sau lò xo nén giãn cách vừa phải bng chiều dài chiều dài tự nhiên Lị xo vật có tính chất đàn hồi - Lực mà lị xo biến dạng tác dụng vào nặng gọi lực đàn hồi - SGK Vật lí 6, NXB Giáo Dục Hãy tìm hiểu trả lời: Ưu điểm nhược điểm lò xo? Ứng dụng lò xo thực tế, rõ vị trí phận có gắn lò xo? Tiêu chí đánh giá sản phẩm nhóm Tiêu chí Điểm tối đa Lị xo gọn đều, đẹp có tính đàn hồi Cửa mở tự động đóng lại Tốc độ đóng cửa vừa phải Tính chắn ổn định thiết bị gắn vào cửa Thiết kế gọn, đẹp tổng quan mô hình Tổng Điểm GV đánh giá 30 30 10 20 10 100 Phân loại sản phẩm Tốt Khá 90 - 100 điểm 70 - 80 điểm Trung bình 50 - 60 điểm Chưa đạt Dưới 50 điểm Đánh giá hoạt động thành viên GV cho thành viên đánh giá thành viên khác tổ Họ tên Tiêu chí Sự tiếp Sự tích Tích cực Có ý kiến nhận cực, chủ tham gi phản biện sẵn sàng động, trình bày, đắn, 11 Tổng điểm (100đ) thực nhiệm vụ (25đ) sáng tạo, hợp tác (25đ) trao đổi, xác, thảo luận phù hợp (25đ) (25đ) Sau thu phiếu đánh giá, GV lấy điểm trung bình em phiếu đánh cộng với điểm GV tự cho, chia đôi để có điểm đánh giá cuối cho HS nhóm Phân loại đánh giá mức độ hoạt động HS Rất tích cực Tích cực Bình thường Khơng tích cực 90 - 100 điểm 70 - 80 điểm 50 - 60 điểm Dưới 50 điểm Lắp giáp mô hình đóng cửa tự động: 12 Mơ hình cửa đóng tự động Các lề cửa Lò xo tự chế 13 Các ốc vít Bộ dụng cụ lắp đặt Theo em, lắp ráp vận hành mô hình cửa đóng tự động có khó khăn gì? Hãy phân tích ưu điểm nhược điểm mơ hình cửa đóng tự động mà em lắp ráp? Bảng vật liệu lắp ráp mơ hình đóng cửa tự động STT VẬT LIỆU THƠNG SỐ KỸ THUẬT Mơ hình cửa gỗ 40 cm x 25 cm x 04 cm đóng sẵn Ốc vít 3mm Bản lề cửa dài 10 cm SỐ LƯỢNG 10 cái 14 Thanh thép thẳng Đường kính 10 mm, dùng để uốn lò xo Thép uốn lị xo Đường kính mm 15 cuộn nhỏ