Tổ chức hoạt động trải nghiệm steam chủ đề khoa học robot trong dạy học một số kiến thức môn khoa học tự nhiên lớp 6

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Nguyễn Triệu Vĩ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG TRẢI NGHIỆM STEAM CHỦ ĐỀ KHOA HỌC ROBOT TRONG DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC MÔN KHOA HỌC TỰ NHIÊN LỚP KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Thành phố Hồ Chí Minh – 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH Nguyễn Triệu Vĩ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG TRẢI NGHIỆM STEAM CHỦ ĐỀ KHOA HỌC ROBOT TRONG DẠY HỌC MỘT SỐ KIẾN THỨC MÔN KHOA HỌC TỰ NHIÊN LỚP Chuyên ngành: Sư phạm vật lý KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Nguyễn Thanh Nga Thành phố Hồ Chí Minh – 2021 LỜI CẢM ƠN Thực khoá luận tốt nghiệp khoảng thời gian quan trọng đời sinh viên Trong q trình thực hiện, khố luận tạo điều kiện cho chúng em tải nghiệm thực hành kiến thứ học kể tìm hiểu Trước hết, em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cơ khoa Vật lí – Trường Đại học Sư Phạm Thành phố Hồ Chí Minh giáo viên hướng dẫn thực tập trường THPT Marie Curie giảng dạy tận tình dạy bồi dưỡng cho em đầy đủ kiến kiến thức từ ngồi ghế nhà trường Em xin trân trọng gửi lời cảm ơn đến giáo viên hướng dẫn TS Nguyễn Thanh Nga – người tạo động lực, bảo, hướng dẫn em thực cách tận tình Trong trình thực luận văn, bảo, hướng dẫn Thầy hành trang giúp em buớc tiếp đường mở Em xin chân thành cảm ơn thầy Th.S Hồng Phước Muội – phó phịng chun mơn, Th.S Nguyễn Y Phụng cô Hồ Nguyệt Ánh – giáo viên Vật lí trường THCS – THPT Hoa Sen giúp đỡ em có điều kiện thuận lợi trình thực nghiệm trườn Hoa Sen Cuối em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, nhóm sinh viên NCKH – giúp đỡ em suốt trình thực khố luận Xin chân thành cảm ơn TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2021 Tác giả Nguyễn Triệu Vĩ MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích đề tài 3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Giả thuyết khoa học .3 Nhiệm vụ nghiên cứu .3 Phương pháp nghiên cứu Đóng góp đề tài Cấu trúc đề tài CHƯƠNG CƠ SỞ LÍ LUẬN VỀ HOẠT ĐỘNG TRẢI NGHIỆM STEAM Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC CƠ SỞ 1.1 Giáo dục STEAM trường trung học sở .5 1.1.1 Khái niệm giáo dục STEAM 1.1.2 Các lĩnh vực giáo dục STEAM 1.1.3 Mục tiêu gíáo dục STEAM 1.1.4 Giáo dục khoa học robot 1.2 Phát triển tư thiết kế học sinh giáo dục STEAM .9 1.2.1 Khái niệm lực tư thiết kế học sinh 1.2.2 Sự phi tuyến tính tư thiết kế 12 1.2.3 Cấu trúc lực tư thiết kế học sinh giáo dục STEAM 13 1.3 Hoạt động trải nghiệm STEAM trường trung học sở 14 1.3.1 Khái niệm hoạt động trải nghiệm 14 1.3.2 Vai trò hoạt động trải nghiệm 15 1.3.3 Chu trình hoạt động trải nghiệm 16 1.3.4 Nội dung hoạt động trải nghiệm 18 1.3.5 Hoạt động trải nghiệm trải nghiệm STEAM chủ đề khoa học robot 19 1.4 Tiến trình tổ chức hoạt động trải nghiệm STEAM chủ đề khoa học robot 20 1.4.1 Tiến trình thiết kế hoạt động trải nghiệm STEAM 20 1.4.2 Tổ chức hoạt động trải nghiệm chủ đề khoa học robot .22 1.5 Đánh giá tư thiết kế học sinh hoạt động trải nghiệm STEAM chủ đề khoa học robot … 23 KẾT LUẬN CHƯƠNG 27 CHƯƠNG THIẾT KẾ HOẠT ĐỘNG TRẢI NGHIỆM STEAM CHỦ ĐỀ KHOA HỌC ROBOT TRONG DẠY HỌC MÔN KHOA HỌC TỰ NHIÊN LỚP .28 ii 2.1 Phân tích mạch nội dung chủ đề Năng lượng chương trình tự nhiên lớp theo định hướng STEAM 28 2.1.1 Vị trí yêu cầu cần đạt chủ đề 28 2.1.2 Các đơn vị kiến thức chủ đề .29 2.2 Xây dựng hoạt động trải nghiệm STEAM chủ đề khoa học robot dạy học môn khoa học tự nhiên lớp 33 Chủ đề: ROBOT LAU NHÀ 33 2.3 Công cụ đánh giá lực tư thiết kế học sinh hoạt động trải nghiệm STEAM chủ đề khoa học robot 55 KẾT LUẬN CHƯƠNG 59 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM .60 3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm .60 3.2 Đối tượng thực nghiệm sư phạm .60 3.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 60 3.3.1 Phương pháp quan sát 60 3.3.2 Thống kế toán học .61 3.4 Thuận lợi khó khăn q trình thực nghiệm sư phạm 61 3.5 Kế hoạch thực nghiệm sư phạm .61 3.6 Diễn biến thực nghiệm sư phạm 62 3.7 Đánh giá kết thực nghiệm sư phạm 69 3.7.1 Đánh giá chung lớp 69 3.7.2 Đánh giá định lượng 70 KẾT LUẬN CHƯƠNG 76 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 PHỤ LỤC 81 iii DANH MỤC SƠ ĐỒ Sơ đồ 1 Mơ hình kim tự tháp STEAM (Yakaman, 2018) Sơ đồ Mục tiêu giáo dục STEAM Sơ đồ Mơ hình tư thiết kế .10 Sơ đồ Quy trình tư thiết kế dựa mơ hình Stanford .11 Sơ đồ Chu trình học tập trải nghiệm David Kolb 17 Sơ đồ Hình thành ý tưởng chủ đề STEAM 1: Robot lau nhà 34 Sơ đồ 2 Quy trình thiết kế hoạt động trải nghiệm 34 DANH MỤC BẢNG Bảng 1 Nội dung lĩnh vực STEAM Bảng Cấu trúc lực tư thiết kế 13 Bảng Nội dung hoạt động trải nghiệm 18 Bảng Tiêu chí đánh giá lực tư thiết kế học sinh 23 Bảng Yêu cầu cần đạt chủ đề Năng lượng sống 28 Bảng 2 Kiến thức liên quan theo định hướng STEM 36 Bảng Kế hoạch thực chủ đề “Robot lau nhà” 40 Bảng Nội dung công việc thực chủ đề “Robot lau nhà” 42 Bảng Vật liệu, thiết bị thực mơ hình Robot lau nhà 50 Bảng Vật dụng thực mơ hình robot lau nhà 52 Bảng Tiêu chí đánh giá lực tư thiết kế học sinh qua chủ đề “Robot lau nhà” 55 Bảng Kế hoạch thực nghiệm sư phạm 61 Bảng Biểu lực tư thiết kết học sinh hoạt động trải nghiệm STEAM chủ đề “Robot lau nhà” .69 Bảng 3 Bảng điểm theo dõi lực tư thiết kế VIỆT TIẾN – nhóm 70 Bảng Bảng điểm theo dõi lực tư thiết kế QUỲNH GIANG – nhóm .70 Bảng Bảng điểm theo dõi lực tư thiết kế HẢI ĐĂNG – nhóm 71 Bảng Bảng điểm theo dõi lực tư thiết kế PHƯỚC ĐIỀN – nhóm 71 Bảng Bảng điểm theo dõi lực tư thiết kế MINH KHANG – nhóm 72 Bảng Tổng điểm theo thàng tố lực học sinh .72 iv DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Học sinh quan sát video hoạt hình cơng việc nhà 63 Hình Phiếu học tập nhóm .64 Hình 3 Nhóm báo cáo kèm sơ đồ tư .65 Hình Học sinh xem video robot tự hành đơn giản thảo luận nhóm 65 Hình Phiếu học tập nhóm .66 Hình Sơ đồ đồng cảm nhóm 66 Hình Bản vẽ thiết kế nhóm học sinh báo cáo vẽ .68 Hình Học sinh trình bày vận hành sản phẩm .68 v MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Khoa học công nghệ quan tâm quốc gia giới, góp phần vào công thúc đẩy tăng trưởng kinh tế quốc gia Bên cạnh đó, phát triển khoa học công nghệ thể mức độ phát triển quốc gia Trong thời đại phát triển hội nhập quốc tế, nước phát triển tiếp nhận thành khoa học công nghệ nước khác Điều lại đặt thách thức nguồn nhân lực không tri thức mà có lực tiếp cận phát triển công nghệ tiên tiến Để đáp ứng nguồn nhân lực với yếu tố yêu cầu quốc gia phải đổi giáo dục, xây dựng tảng phát triển toàn diện cho hệ sau Trong năm gần đây, sức ảnh hưởng trí tuệ nhân tạo tự động hóa dần tăng lên Điều dẫn đến giáo dục khoa học, cơng nghệ, kĩ thuật, tốn học (STEM) ngày cơng nhận tồn giới tảng cho phát triển quốc gia Từ thập niên 90 kỷ 20, Mỹ hình thành xu hướng giáo dục STEM, môn khoa học công nghệ không giảng dạy độc lập mà tích hợp lại với thơng qua phương pháp dạy học dự án, trải nghiệm, Tại nhiều nước châu Âu châu Mỹ, hội chợ khoa học tổ chức thường xuyên từ cấp trường đến cấp quốc gia Qua đó, học sinh tìm hiểu kiến thức qua trải nghiệm thân tiếp cận với phát triển khoa học công nghệ Nghiên cứu quốc gia cho thấy ngày hội khoa học không thu hút quan tâm học sinh, phụ huynh mà thu hút ý truyền thơng, họ người hiểu tầm quan trọng việc nuôi dưỡng mầm non khoa học từ nhỏ hết Theo yêu cầu Nghị số 88/2014/QH13 Quốc hội: "Tạo chuyển biến bản, toàn diện chất lượng hiệu giáo dục phổ thông; kết hợp dạy chữ, dạy người định hướng nghề nghiệp; góp phần chuyển giáo dục nặng truyền thụ kiến thức sang giáo dục phát triển toàn diện phẩm chất lực, hài hồ trí, đức, thể, mỹ phát huy tốt tiềm học sinh"[1] Để bắt kịp sư đổi mới, giáo dục Việt Nam có chuyển mạnh mẽ Trong đó, đổi phương pháp dạy học giải pháp xem then chốt, có tính đột phá cho việc thực chương trình Chỉ thị số 16/CT-TTg thủ tướng phủ ngày 04 tháng 05 năm 2017 “Thay đổi mạnh mẽ sách, nội dung, phương pháp giáo dục dạy nghề nhằm tạo nguồn nhân lực có khả tiếp nhận xu công nghệ sản xuất mới, cần tập trung vào thúc đẩy đào tạo khoa học, công nghệ, kĩ thuật tốn học (STEM), ngoại ngữ, tin học chương trình giáo dục phổ thông; đẩy mạnh tự chủ đại học, dạy nghề; thí điểm quy định đào tạo nghề, đào tạo đại học số ngành đặc thù Biến thách thức dân số giá trị dân số vàng thành lợi hội nhập phân cơng lao động quốc tế”[2] Giải pháp đặt nhiệm vụ cho Bộ Giáo dục Đào tạo: “Thúc đẩy triển khai giáo dục khoa học, công nghệ, kĩ thuật tốn học (STEM) chương trình giáo dục phổ thơng; tổ chức thí điểm số trường phổ thông từ năm học 2017 - 2018 Nâng cao lực nghiên cứu, giảng dạy sở giáo dục đại học; tăng cường giáo dục kỹ năng, kiến thức bản, tư sáng tạo, khả thích nghi với yêu cầu Cách mạng công nghiệp lần thứ 4”[2] Qua đó, tầm quan trọng giáo dục STEM nêu rõ Trong năm qua, giáo dục STEM khơng cịn xa lạ trường trung học thành phố Hồ Chí Minh Theo tiến sĩ Nguyễn Thanh Nga cộng sự: “Giáo dục STEM trường trung học quan điểm dạy học định hướng phát triển lực học sinh thuộc lĩnh vực Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật Tốn học Các kiến thức kỹ Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật Tốn học tổ chức dạy học tích hợp theo chủ đề nhằm giúp học sinh vận dụng kiến thức để giải vấn đề thực mang lại hiệu có giá trị thực tiễn”[3] Đối với STEAM, bổ sung thành tố nghệ thuật vào STEM Nghệ thuật giáo dục không đơn ca hát, vẽ tranh, Nghệ thuật khám phá giải vấn cách khéo léo khoa học Giáo dục STEAM hướng mục tiêu chủ yếu vào việc trang bị cho học sinh kiến thức, kỹ để làm việc phát triển giới công nghệ đại thành tố giáo dục STEM nhìn góc độ phát triển lực người học Cùng với bùng nổ mạnh mẽ cách mạng cơng nghiệp 4.0, cơng nghệ tích hợp vào hầu hết ngành nghề đòi hỏi người lao động phải biết vận dụng kiến thức kĩ cơng nghệ - lập trình - ngoại ngữ công việc ngày Theo chuyên gia để hình thành tư kĩ lập trình đạt hiệu cao nên cho trẻ tiếp xúc với lập trình từ nhỏ Đối với đứa trẻ, thiết bị cơng nghệ chân trời mang đến hội học tập, vui chơi từ trẻ lĩnh hội kiến thức cơng nghệ khoa học Tuy nhiên, nhiều phụ huynh bận rộn thiếu định hướng cho trẻ nên thường cho trẻ sử dụng máy tính bảng điện thoại để tự khám phá đa số trẻ tìm đến trị chơi hay video giải trí Ngược lại, số phụ huynh lại hạn chế trẻ tiếp xúc với công nghệ làm hội phát triển trẻ Cựu tổng thống Mỹ Barack Obama nói : “Đừng chơi game điện thoại, học lập trình nó” Tại Việt Nam, mơ hình lắp ráp thông minh sử dụng rộng rãi giúp phát triển tính sáng tạo trẻ Tuy nhiên, sau nhiều năm đồ chơi lắp ráp chưa thấy giới thiệu dụng cụ chương trình dạy học lập trình sáng tạo STEAM Ngồi ra, theo cơng trình chúng tơi nghiên cứu, thơng qua giáo dục STEAM, học sinh hướng đến trang bị kỹ riêng biệt từ cá nhân như: lực giải vấn đề, lực sáng tạo, lực thiết kế, lực giao tiếp hợp tác, Từ lý trên, chọn đề tài: Tổ chức hoạt động trải nghiệm STEAM chủ đề khoa học robot dạy học số kiến thức môn khoa học tự nhiên lớp 2 Mục đích đề tài - Tổ chức hoạt động trải nghiệm STEAM chủ đề khoa học robot dạy học số kiến thức môn khoa học tự nhiên lớp chương trình giáo dục phổ thơng 2018 nhằm phát triển tư thiết kế học sinh Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Cơ sở lý luận hoạt động dạy học, lý thuyết giáo dục STEAM trường trung học sở - Cơ sở lý luận lực tư thiết kế - Nội dung kiến thức thuộc chương trình mơn khoa học tự nhiên lớp - Hoạt động dạy học số kiến thức môn khoa học tự nhiên lớp theo định hướng STEAM chủ đề khoa học robot - Hệ thống kiểm tra đánh giá lực tư thiết kế học sinh - Thực nghiệm số trường thành phố Hồ Chí Minh Giả thuyết khoa học Nếu tổ chức hoạt động trải nghiệm STEAM chủ đề khoa học robot dạy học số kiến thức môn khoa học tự nhiên lớp phát triển tư thiết kế học sinh Nhiệm vụ nghiên cứu Để đạt mục đích nghiên cứu đề tài, chúng tơi thực nhiệm vụ sau: - Nhiệm vụ 1: Xây dựng sở lý luận cho đề tài + Nghiên cứu lý luận hoạt động dạy học, lí thuyết giáo dục STEAM, sở lí luận để phát triển lực tư thiết kế cho học sinh + Nghiên cứu sở lý luận dạy học tích cực, hoạt động trải nghiệm theo chương trình phổ thông tổng thể sở lý luận lực tư suy thiết kế + Nghiên cứu quy trình thiết kế hoạt động trải nghiệm trường phổ thông - Nhiệm vụ 2: Xây dựng sở thực tiễn cho đề tài + Phân tích vị trí yêu cầu cần đạt chủ đề chương trình mơn khoa học tự nhiên lớp + Tìm hiểu ứng dụng kiến thức khoa học tự nhiên trong thực tế - Nhiệm vụ 3: Xây dựng nội dung bao gồm: + Phân tích nội dung kiến thức chương trình mơn học khoa học tự nhiên lớp theo định hướng STEAM + Lựa chọn xếp nội dung kiến thức hợp lý, định hướng giáo dục STEAM, đảm bảo tính khoa học chủ đề KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Dựa sở kết thu báo cáo, đối chiếu với nhiệm vụ đặt ra, chúng tơi giải vấn đề lí luận thực tiễn sau: - Nghiên sở lí luận giáo dục STEAM, phân tích khái niệm, lĩnh vực mục tiêu giáo dục STEAM Bên cạnh đó, nghiên cứu hỗ trợ giáo dục khoa học robot đến giáo dục STEAM, phổ biến giáo dục khoa học robotic nước ta - Nghiên cứu sở lí luận lực tư thiết kế, làm rõ khái niệm, phân tích phi tuyến tính cấu trúc lực tư thiết kế giáo dục STEAM - Nghiên cứu sở lí luận hoạt động trải nghiệm, phân tích khái niệm, vai trị chu trình hoạt động trải nghiệm, sau tổng kết lại khái niệm hoạt động trải nghiệm STEAM - Từ sở lí luận kết hợp với thực tiễn, chúng tơi xây dựng 01 kế hoạch hoạt động trải nghiệm STEAM với chủ đề “Năng lượng sống” giúp học sinh phát triển lực tư thiết kế - Xây dựng đơn vị kiến thức cần đạt chủ đề “Năng lượng” - chương trình khoa học tự nhiên lớp 6, chương trình phổ thơng tổng thể 2018 - Vận dụng tiến trình kế hoạch hoạt động trải nghiệm STEAM “Robot” lau nhà xây dựng, triển khai thực nghiệm sư phạm sử dụng công cụ đánh giá lực tư thiết kế học sinh để thu thập thông tin đánh giá kết Kết thực nghiệm cho thấy tính khả thi hoạt động trải nghiệm xây dựng chứng minh tiến trình hoạt động trải nghiệm STEAM giúp phát triển lực thành tố lực tư thiết kế học sinh - Do điều kiện thời gian, lực nên xây dựng chủ đề hoạt động trải nghiệm thực nghiệm chủ đề chưa thể thực nghiệm trọn vẹn tiến trình chủ đề xây dựng thực nghiệm 22 học sinh lớp học trường Trung học sở Hoa Sen Chúng tiếp tục nghiên cứu mở rộng phạm vi, cải tiến chủ đề xây dựng cho phù hợp với điều kiện dạy học Cuối cùng, chúng tơi có số kiến nghị sau: - Để xây dựng tổ chức chủ đề hoạt động trải nghiệm hiệu quả, giáo viên cần có hiểu biết nhiều lĩnh vực, thường xuyên cập nhật vấn đề xã hội lồng ghép vào chủ đề, đồng thời xây dựng tiến trình để học sinh đóng vai trị chủ đạo có điều kiện phát triển lực chung - Để đánh giá lực tư thiết kế học sinh cần có cơng cụ với tiêu chí rõ ràng, bám sát với chủ đề khả biểu học sinh 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO ❖ Tiếng Việt Bộ Giáo Dục Đào Tạo (2018) Chương trình giáo dục phổ thơng mơn Khoa học tự nhiên Hà Nội Bộ Giáo Dục Đào Tạo (2018) Chương trình giáo dục phổ thơng tổng thể Hà Nội Bộ Giáo Dục Đào Tạo (2018) Chương trình giáo dục phổ thông hoạt động trải nghiệm hoạt động trải nghiệm, hướng nghiệp Hà Nội Nguyễn Thanh Hải (2019) Giáo dục STEM/STEAM từ trải nghiệm thực hành đến tư sáng tạo NXB Trẻ Nguyễn Thanh Nga (chủ biên), Hoàng Phước Muội, Nguyễn Đắc Thanh, Phạm Đình Văn, Trịnh Lê Hồng Phương (2019) Dạy học tích hợp phát triển lực giải vấn đề thực tiễn cho học sinh trung học NXB Đại học Sư Phạm TP Hồ Chí Minh Nguyễn Thanh Nga (chủ biên), Hoàng Phước Muội, Phùng Việt Hải, Nguyễn Quang Linh, Nguyễn Anh Dũng, Ngô Trọng Tuệ (2018) Dạy học chủ đề STEM cho học sinh trung học sở trung học phổ thông NXB Đại Học Sư Phạm TP Hồ Chí Minh Nguyễn Thanh Nga (chủ biên), Phùng Việt Hải, Nguyễn Quang Linh, Hoàng Phước Muội (2018) Thiết kế tổ chức dạy học chủ đề STEM cho học sinh trung học sở trung học phổ thông NXB Đại học Sư Phạm TP Hồ Chí Minh Nguyễn Thanh Ngan (chủ biên), Trần Thị Gái, Tạ Hoàng Anh Khoa, Lê Nguyễn Thảo Trang – Lê Thanh Trúc.(2018) Hướng dẫn thực số kế hoạch dạy học chủ đề giáo dục STEM trường THCS THPT NXB Đại học Sư Phạm TP Hồ Chí Minh Nguyễn Thị Liên (Chủ biên), Nguyễn Thị Hằng, Tường Duy Hải, Đào Thị Ngọc Minh (2016) Tổ chức hoạt động trải nghiệm sáng tạo nhà trường phổ thông NXB Giáo dục Việt Nam 78 Nguyễn Thanh Tú, Mai Thị Kim Ngọc, Đặng Đông Phương, Vũ Quốc Thắng.(2019) Khảo sát nhận thức hứng thú học sinh trung học lĩnh vực khoa học robot (robotics) Đề tài nghiên cứu khoa học sinh viên ❖ Tiếng nước Joyce Hwee Ling Koh, Ching Sing Chai Benjamin Wong & Huang-Yao Hong (2015).Design Thinking for Education Plattner, H., Meinel, C., & Leifer, L (2010) Design thinking: understand–improve–apply Springer Myint Swe Khine, Shaljan Areepattamannil (2019) STEAM Education Springer Arthur J Stewart, Michael P Mueller, Deborah J Tippins.(2019) Converting STEM into STEAM Programs Springer Z Babaci-Wilhite (ed.) Promoting Language and STEAM as Human Rights in Education Springer Myint Swe Khine.(2017) Rbotics in STEM Education Springer Brown, T (2009) Change by Design: How Design Thinking Transforms Organizations and Inspires Innovation Hardcover Sarah B Bush, Richard Cox, and Kristin Leigh Cook.(2016) A critical focus on the M in the STEAM Springer ❖ Website Hải Thanh (2019) Kolb – Phong Các Học Tập: https://taogiaoduc.vn/kolb-phong-cach-hoctap/ Katjia Thoring (2011) Understanding design thinking: A process model based on method engineering: researchgate.net Christian Müller-Roterberg (2018) Handbook of Design Thinking: researchgate.net 79 Yakman, G (2018) STEAM Pyramid History Retrieved from STEAM Education: https://steamedu.com 80 PHỤ LỤC Phiếu học tập Câu hỏi Các em liệt kê công việc nhà Mr.Bean làm clip? Câu hỏi Các em thường làm công việc nhà gì? Câu hỏi Bạn có ý tưởng để giúp gia đình giảm bớt cơng việc nhà không? 81 Phiếu học tập Câu hỏi Các em liệt kê lại linh kiện cần để chế tạo robot tự hành? Câu hỏi Em thấy robot tự hành hoạt động nào? 82 Câu hỏi Hãy điền tên linh kiện vào chỗ trống: 83 Trường Đại học Sư Phạm Tp.HCM Khoa Vật Lí Tài liệu nhóm: Tp.HCM 2021 84 I Năng lượng Trong sống ngày, khơng thể nhìn thấy lượng cảm nhận tác dụng sống quanh ta, ví dụ như: - Mọi hoạt động ngày cần đến lượng, lượng thể lấy từ lượng dự trữ thức ăn Khi lắp pin vào đèn pin bật công tắc, ta nhìn thấy ánh sáng tạo Ánh sáng tạo nhờ có lượng dự trữ pin Cây cối lớn lên, hoa, kết nhờ hấp thụ lượng ánh sáng mặt trời Trong vật lí, lượng đại lượng vật lí phải truyền đến vật để tạo lực để làm nóng vật Đơn vị lượng Jun, kí hiệu J lấy theo tên nhà khoa học người Anh James Prescott Joule (1818-1889) Năng lượng tồn nhiều dạng ánh sáng, nhiệt, âm chuyển động Sau số dạng lượng thường gặp sống: - Động năng lượng vật có chuyển động Ví dụ: oto chạy đường, chim bay - Thế hấp dẫn lượng vật vật vị trí cao mặt đất dù vật có đứng n Ví dụ: vật vị trí cao so với mặt đất hấp dẫn như: cánh diều, máy bay bay, 85 - Thế đàn hồi lượng vật bị biến dạng đàn hồi Ví dụ: lị xo bị nén dãn, dây cao su bị kéo căng, Năng lượng hóa học (hóa năng) lượng có nhờ phản ứng hóa học Ví dụ: que diêm, pháo hoa, Năng lượng điện lượng dòng điện tạo từ nhà máy điện dự trữ pin, ác quy, Ví dụ: lượng để vận hành tivi, thắp sáng đèn, - Năng lượng ánh sáng lượng nguồn sáng tự nhiên nhân tạo Ví dụ: mặt trời, đèn, - Năng lượng âm lượng lan truyền nguồn âm Ví dụ: loa, cịi báo, - Năng lượng nhiệt lượng tỏa nguồn nhiệt Ví dụ: đóm lửa, mặt trời, 86 - Năng lượng hạt nhân lượng sinh thông qua trình biến đổi bên hạt nhân nguyên tử chế tạo nhà máy điện hạt nhân Năng lượng hạt nhân gây tranh cãi an tồn Ngày nay, xã hội phát triển tạo nhu cầu nguồn lượng đáng kể cho hoạt động sản xuất Một quốc gia khó tiếp cận với nguồn lượng cảng trở phát triển cơng nghiệp kinh tế nước II Sự chuyển hố lượng Chuyển hóa lượng trình thay đổi lượng từ dạng sang dạng khác Năng lượng nhiểu dạng khác sử dụng quy trình tự nhiên để cung cung cấp số dịch vụ cho xã hội sưởi ấm, làm lạnh, chiếu sáng thực cơng việc khí để vận hành máy móc, Ví dụ: Muốn sưởi ấm, lị sưởi phải đốt nhiên liệu, tức hóa chuyển hố thành nhiệt làm tăng nhiệt độ khơng khí sưởi ấm Mọi q trình chuyển hóa lượng ln tn theo định luật gọi định luật bảo tồn lượng: Năng lượng khơng tự nhiên sinh tự nhiên mà chuyển hóa từ dạng sang dạng khác truyền từ vật sang vật khác Q trình chuyển hóa từ lượng khác thành lượng nhiệt xảy với hiệu suất 100% Chuyển đổi dạng lượng khác xảy với hiệu suất cao ln có phần lượng mát Phần lượng mát gọi lượng hao phí thường lực ma sát trình tương tự Phần lượng chuyển hóa thành dạng lượng theo mục đích ban đầu gọi lượng có Ví dụ: động cung cấp 100J lượng điện, chuyển hóa 80J thành 20J thành nhiệt Quá trình biến đổi đạt hiệu hiệu suất 80% với lượng có 80J lượng hao phí 20J Ngày nay, thiết bị tiết kiệm điện ưa dùng có hiệu suất cao giúp tiếm kiệm lượng tuổi thọ cao giá thành có phấn đắt thiết bị thơng thường 87 III Năng lượng tái tạo Năng lượng tái tạo hay lượng tái sinh lượng từ nguồn có sẳn tự nhiên ln bổ sung thơng qua q trình tự nhiên Có nhiều dạng lượng tái tạo: - Năng lượng Mặt trời Năng lượng mặt trời thu Trái Đất lượng dòng xạ xuất phát từ Mặt trời đến Trái Đất Năng lượng Mặt trời ngày dùng tạo điện nhờ tế bào quang hệ thống lượng mặt trời Hệ thống lượng mặt trời ngày ứng dụng trực tiếp với quy mô lớn nhỏ khác mái nhà dân, doanh nghiệm cộng đồng hợp tác xã Các hệ thống giúp tạo nguồn điện dồi không ảnh hưởng đến hệ sinh thái Hệ thống phát điện lượng mặt trời không sản sinh chất gây ô nhiễm không đặc biệt không tạo CO2 - Năng lượng gió Năng lượng gió sử dụng đế ứng dụng cho hệ thống bơm nước tạo điện, cơng nghệ địi hỏi phải có khơng gian rộng để tạo lượng lượng đáng kể Ngày tuabin xây dựng cao, với đường kính cánh gió lớn Những công cụ giúp sản xuất lượng điện tương đối dựa vào sức gió thổi Năng lượng gió biết đến nguồn lượng rẻ số quốc gia giới - Năng lượng nước 88 Thủy điện nguồn lượng tái tạo dẫn đầu hầu hết quốc gia, với nhà máy thủy điện quy mô lớn Thủy điện phụ thuộc vào nước, thường dòng nước chảy với tốc độ nhanh sông nước chảy nhanh từ cao xuống thác, tận dụng sức nước để thiết lập tuabin máy phát điện Tuy nhiên, giới nhiều nhà máy thủy điện lớn hay đập thủy điện siêu lớn không xem nguồn lượng tái tạo Bởi đập làm chuyển hướng giảm dòng chảy tự nhiên, làm ảnh hưởng đến quần thể động vật người sinh sống quanh dịng sơng Các nhà máy thủy điện nhỏ (công suất lắp đặt 40 MW) quản lý cẩn thận khơng có xu hướng tác động đến mơi trường chúng chuyển hướng phần dòng nước chảy - Năng lượng địa nhiệt Năng lượng địa nhiệt lượng tách từ nhiệt tâm Trái Đất Nguồn lượng xuất phát từ hình thành ban đầu hành tinh, từ q trình phân rã phóng xạ khoáng vật, từ lượng mặt trời hấp thụ bề mặt Trái Đất Ở số khu vực định, độ dốc địa nhiệt (tăng dần nhiệt độ theo độ sâu) đủ cao để khai thác tạo điện Cơng nghệ để khai thác lượng bị giới hạn mộ vài địa điểm Trái đất tồn nhiều vấn đề kỹ thuật làm hạn chế tiện ích Một dạng lượng địa nhiệt khác lượng Trái đất, kết qủa việc lưu trữ nhiệt bề mặt Trái đất Dạng lượng dùng để trì nhiệt độ thoải mái tịa nhà, sử dụng để sản xuất điện - Năng lượng sinh khối Sinh khối vật liệu hữu có nguồn gốc từ động thực vật bao gồm trồng, gỗ thải cối Khi sinh khối bị đốt cháy, lượng giải phóng dạng nhiệt tạo điện tuabin nước 89 Sinh khối thường bị nhầm lẫn nhiên liệu sạch, tái tạo nguồn thay xanh cho nhiên liệu hóa thạch khác việc sản xuất điện Tuy nhiên, khoa học gần cho thấy nhiều dạng sinh sinh khối, đặc biệt từ rừng lại tạo lượng khí thải CO2 cao nhiêu liệu hóa thạch Cũng có hậu tiêu cực đa dạng sinh học Tuy nhiên, số dạng lượng sinh khối có lượng thải CO2 thấp lựa chọn số trường hợp Ví dụ, mùn cưa phoi từ xưởng cưa nhanh chóng phân hủy giải phóng carbon với lượng thấp Mặc dù lượng tái tạo coi công nghệ thực tế người sử dụng nguồn lượng tự nhiên từ lâu, chẳng hạn phơi khô quần áo (nắng gió), thuyền buồm (gió), thiết kế giếng trời cho nhà (ánh sáng mặt trời) Các nguồn lượng tái tạo tồn khắp nơi nhiều vùng địa lí, ngược lại với nguồn lượng khác tồn số quốc gia Ở quốc gia giới tiếp cận với nắng gió =.HẾT.= 90 91