Thiết kế và chế tạo học cụ phục vụ dạy học nội dung nguyên tử trong môn khoa học tự nhiên 7

MYC TIÊU NGHIÊN CỨU Đề tài khóa luận hướng đến việc thiết kế và chế tạo bộ học cụ đơn giản để có thé thực hiện tối thiểu 02 yêu cầu cần đạt khác nhau iền quan đến mạch nội dung Nguyê

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐẢO TẠO

‘TRUONG DAI HQC SU PHAM THÀNH PHÓ HỖ CHÍ MINH

LAI VO KIM Y

THIET KE VA CHE TAO HQC CU PHUC VU DAY HQC NOI DUNG NGUYEN TU TRONG

MON KHOA HQC TỰ NHIÊN 7

KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGANH SU PHAM KHOA HỌC TỰ NHIÊN

THANH PHO HO CHi MINH - 2024

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐẢO TẠO

‘TRUONG DAI HQC SU PHAM THÀNH PHÓ HỖ CHÍ MINH

3 DAN KHOA HOC Lam Duy

THÀNH PHÓ HỖ CHÍ MINH - 2024

T

xin cam đoan đề tài khóa luận tốt nghiệp này là kết quả nghiên cứu của cá

nhân tôi với sự hướng dẫn của TS Nguyễn Lâm Duy Các số liệu và tải liệu được

trích đẫn trong để tả là trung thực Kết quả nghiên cứu này không trùng với bắt kỳ công trình nào đã được công bỖ tước đó

Tôi xin chịu trách nhiệm vớ lõi cam đoan của mình

TP Hồ Chí Minh, ngày 36 túng 04 năm 2024 SINH VIÊN

Lại Võ Kim Ý

Tôi xi chân thành cảm em thầy Nguyễn Lâm Duy ~ người đã tận tình giúp đỡ,

hướng dẫn tôi trong quả trình học tập, nghiên cứu và hoàn thiện khỏa luận này

Tôi chu chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Hoàng ong —người đã ận hủ hướng

“dẫn tôi trong quả trình sử dụng máy cắt CÓ; trong thực hiện sản phẩm Tôi tin chân thành cân em Trường, Phòng Đào tạ, các thầy cô Khoa Vật Khoa Hod hoe, Khoa Sinh học ~ Trường Đại học Sự phạm TP HỖ CHÍ Minh dã tạo

iện thuận lợi cho tôi thực hiện khỏa luận này:

Tôi xin cảm am ban giảm hiệu và các thầy cô của các trường THCS - THPT Điện Hằng, tràng THCS Chánh Hưng, THCS Bình An trên đị bàn Thành phổ Hỗ

Âhóa luận tốt nghiệp này

“Qua đây, tôi cũng xin by tô lòng câm ơn đến gia đình, người thin va ban be

“đã giúp đỡ tôi trang thời gian thực hiện khóa luận này:

LẠI VÕ KIM Ý'

Mục lục

'Đanh mục các hình « ««e«eeeeeeeeereretrteertrrrirrrrrrrriee Danh mye các biểu đ

Danh mục các chữ viết tắC ee«eseeeeeeeeserserrrrrrre

MỞ ĐẦU

1 Lý đo chọn đề tải 1

2 Mục tiêu nghiên cứ 20 ngoc 3

3 Câu hỏi nghiên cứu 3

4, Nhiệm vụ khoá luận tốt nghiệp

5 Đối tượng nghiên cứu 4

6 Phạm vi nghiên cứu 4

7 Phuong pháp nghiên cứu 4

8 Lập kế hoạch thực hiện 4

Chương I CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIÊN

1.1 Khái niệm cơ bản về "mô hình” và nội dung day học về Nguyên tử 7 1.1.1 Khái niệm "mô hình" 7 1.1.2 Nội dụng day học Nguyên tử trong môn Khoa học tự nhiễn 7 7 1.2.Tông quan lịch sử nghiên cứu vấn để học cụ Nguyên tử trong dạy học 8

2.1 Nghiên cứu về học cụ Nguyên từ trên thể giới 8

1.3, Téng quan về quy trình EDP 10

‘Chwong 2 THIET KE, TẠO VÀ THỨ NGHIỆM BỘ HỌC CỤ 12

Chương 3 KHẢO SÁT VẢ ĐÁNH GIÁ BỘ HỌC CỤ

3.33 Che câu hỏi góp ý kiến 30

Chuong 4 KE HOACH BAI DAY MINH HOA SU DỤNG BỘ HỌC CỤ 32

Chuong 5 KET LUAN VA KIEN NGHI

3.1 Kết luận, 4

3.2 Kiến nghị 4

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHY LUC 1 PHIẾU HỌC TẬP KẺ HOẠCH BÀI DẠY NGUYÊN TỬ PL/

PHỤ LỤC 2 PHIÊU PHÂN TÍCH KẾT QUẢ KHẢO SÁT Ý KIÊN GIÁO VIÊN

VE BO HỌC CỤ NGUYÊN TỬ MÔN KHTN LỚP 7 PLS

PHY LUC 3 PHIÊU KHẢO SÁT Ý KIÊN GIÁO VIÊN VÈ BỘ HỌC CỤ MÔN

Hình L.L, Lịch sử khám phá và nghiên cứu cầu tạo nguyên từ 8

Hình 2.1 Hình mô tả mô hình Nguyên từ Rutherford - Bohr trên mặt phẳng 12

Hình 22 Bản vẽ học cụ mô hình Nguyên từ Ratteriod~ Bohrtrên mặt phẳng .13

Hình 2.4 Dán nam châm lá ở mô hình Nguyén tir Rutherford - Bohr trén mat phẳng Hình 2.5 Các bộ phận của học cụ mô hình Nguyên tir Rutherford-Bohr trén mat phẳng khi hoàn thiện 4 Hình 2.6 Sơ đỗ lắp ráp mô hình Nguyên tử Rutherford-Bohr trên mặt phẳng 15 Hình 2.7 Mô hình Nguyên tử Rutherford-Bohr trên mặt phẳng của Oxygen 16

inh 2.8 Phiên bản đầu tiên của mô hình Nguyên tử Rutherford-Bohr rên mặt phẳng

16

Hinh 2.92, Mé hinh Nguyén ti Rutherford-Bohr trén mat phiing etla Potassium 17 Hình 2.9b Mô hình Nguyén tir Rutherford-Bobr trên mặt phẳng của Oxygen L7 Hình 2.10a Phiên bản thứ hai của các bộ phận học cụ mô hình nguyên tử Rutherford- Bohr trén mặt phẳng, Is Hinh 2.10b, Phién bản thứ hai của vô ngoài mé hinb nguyén tir Rutherford-Bohr trén mặt phẳng Is Hình 2.11 Hình mô tả mô hình hành tỉnh và mô hình đám mây nguyên tử Is Hình 2.12 Hình biểu diễn obitan nguyên tử một cách đơn giản 19

Hình 2.14 Hình thanh nhựa cắt nhỏ có kích thước Smm 20

Hình 2.15 Hình đánh dấu các điểm của 2 phần quả cầu 21

Hình 2.16 Dán thanh nhựa bing keo dan sit vào qua edu a Hình 2.17 Học cụ mồ hình Nguyên từ 3D hoàn thiện 21 Hình 2.18 Hình sơ đồ lắp ráp học cụ mô hình Nguyên từ 3D 2 Hình 2.19 Lắp đặt học cụ mô hình Nguyên từ 3D trên thực tế 3

Hình 2.20a Phiên bản đầu tiên của các bộ phận học cụ mô hình Nguyên tử 3D 23

Hình 2.20b Phiên bản đầu tiên của học cụ được lắp ráp mô hình Nguyên tử 3D 23 Hình 2.21 Phiên bản thứ bai của các bộ phận học cụ mô hình Nguyên từ 3D 24

Hình 2.21 Phiên bản thứ bai của hướng nhìn từ trên xuống đưới mô hình Nguyên tử 3D z Hình 2.21 Phiên bản thứ hai của hướng nhìn trước mặt mô hinh Neuyén tir 3D 24

Biểu đồ 3.1 Biên đồ thể hiện số năm kinh nghiệm của quý hy cô tham ga 26

Biểu đồ 3.2, Biểu đồ thể hiện câu hỏi định tính (có/không) bì

đồ 3.3 Biểu đồ thể hiện bộ học cụ đáp ứng được các VCCĐ 28 Biểu đồ 3.4, Biểu đỗ thể hiện bộ học cụ đáp ứng thêm được ede YCCB 28 Biểu để 3.5, Biểu đồ thể hiện mức đánh giá thẩm mỹ bộ học cụ 28

iu d3 3.6 Biểu đỗ thể hiện khoảng thời gian tìm hiểu bộ học cụ 29 Biểu đồ 3.7 Biểu đồ thể hiện hoạt động day hoe phi hop trong day học 29 Biểu đồ 3.8 Bigu dé thé hiện giá thành phủ hợp khi sản xuất 30

Biểu đồ 3.9 Biểu dồ thể hiện đánh giá tắm xếp ở học cụ Ì cần thiết kế 2 phiên bản

30 Biểu đồ 3.10 Biểu đồ thé hiện đảnh giátắm xốp ở học cụ cần thết kế khác mẫu với

cúc lốp eletôn chư ngoc 31

êu đồ 3.11 Biểu đồ thể hiện đánh giá elecon ở học cụ 2 nên chọn nhiều mẫu ở

mỗi lớp electron 31

Biểu đồ 3.12 Biểu đồ thể hiện đảnh giá clecton ở học cụ 2 nên chọn nhiều kích cỡ

để tạo hoạt động dạy học 3Ị

Giáo viên Học sinh Phương pháp dạy học

Kỹ thuật dạy học Sách giáo khoa Trung học cơ sở

1 LÝ DO CHỌN ĐÈ TÀI

Với đặc thù là môn khoa học thực nghiệm, việc sử dụng thí nghiệm trong môn

Khoa học tr nhiên là hình thức tổ chức được chú trọng trong việc dạy học [1]

Chương trình giáo dye phổ thông (GIDPT) 2018 nhắn mạnh mục tiêu hình thành, phát

triển những năng lực vã phẩm chất của học sinh [2] Cụ thể, trong môn học Khoa học

chung Thông qua việc nghiên cứu, quan sát và thực nghiệm, học sinh có cơ hội

tiếp thu kiến thức và phát triển những kỹ năng, giải quyết các vẫn để biển đội xung

quanh trong cuộc sống và đễ dàng hơn trong việc tiếp cận với khoa học thông qua

thực tiễn cuộc sống [1] Vì vay, hoe eụ được xem là phương tiện quan trọng giúp

giáo viên đạt được mục tiêu trau dỗi năng lực cho người học Ngoài ra, ở góc độ học

sinh, học cụ côn mang đến góc nhì trực quan giúp cho học inh học tập và tiếp thu

những kiến thức mới mang tính trừu tượng một cách tốt hơn

Để dùng dạy học là những phương tiện vật chất giúp cho giáo viên tỏ chức hợp

lý có hiệu quả quá trình giáo dục, ỗi với các môn học trong nhà trường, nhằm thực hiện chương trình dạy học Trong quá trình đổi mới phương pháp dạy học, đổ dùng dạy học là một trong những điều kiện cơ bản không th thiếu để giáo viên, học sinh sinh huy động mọi năng lực hoạt động nhận thúc, tiếp cận thực tiễn nâng cao khả

hữu hình tưởng như là vô trì vô giác nhưng dưới sự điều khiển của người giáo viên,

Š dàng dạy học thể hiện khả nãng sự phạm của nó Đỗ dùng dạy học đãlảm tăng tốc

độ truyền thông tin, tạo ra sự ôi cuốn, hắp dẫn làm cho giờ học thêm sinh động, hiệu

quả hơn như được thể hiện trong [3]

Qua một số nghiên cứu về việc dạy học sử dụng học cụ cho thấy: việc nghiên cứu, sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học là một trong những biện pháp góp phần

và sắng tạo của học inh [4] Ngoài ra thông tư Danh mục thiết bị day hoe ti thiểu

.đó có đề cập đến nội dung giáo viên có thế sử dụng thí bị đạy học môn học khác

hoặc thiết bị tự lâm để dạy học [5] Đồi với nội dung Nguyễn tử, thông tư này chưa

có quy định về thiết bị dạy hoc thé hign m6 hinh nguyén ti Rutherford - Bohr

Khi vận dụng quy trình tổ chức dạy học với sự hỗ tợ của thí nghiệm và phương tiện trực quan vào dạy học một nội dung cụ thể bước đầu cho thấy học sinh đã có

những bước phát triển, giúp học sinh có thể yêu thích môn học vả góp phần nâng cao

hiệu quả đạy học theo [6]

“Khái niệm về vật chất là ổ hợp của những đơn vị rồi rc và không thể chia nhỏ hơn đã xuất hiện từ nhiều thiên niên kỷ, nhưng những khái niệm này thường là những

lập luận triết học và trừu tượng hơn là dựa trên những quan sát thực nghiệm" [7] Trải

qua hàng nghĩn năm, chúng tathấy có ắt nhiễu thuyết, mô hình nghiên cứu về nguyễn

của nhân loại [7] Môn học Khoa bọc tự nhiên là môn học bắt buộc của chương trình

Giáo dục phố thông 2018, Hiện nay, môn học này đã được tiễn Khai vio ging day toàn quốc ở các khối lớp 6, lớp 7, lớp 8 và sẽ được triển khai cho lớp 9 vào năm học

4 - 2025 Cụ thể đối với chương hình ở lớp 7, mạch nội dung "Nguyên tỉ" là một trong những mạch nội dung quan tong, giáp học sinh nhận biết được cấu trúc của

tí, nhóm, ch k, của nguyên tổ hóa học) Tuy nhiên, nội dung "Nguyên tử" à một thức hình thành nên các nguyên tổ hoá học gồm: sb electron, số proton và số neuton, để dễ đảng tiếp thu kiến thức nâng cao hơn các khối lớp trên Nhằm kế thừa những kết quả của các công ình được công bổ và mong muốn

ủi iến các học cụ mang tính ổn định và hiệu quả [3} (5] [6] Vì vậy, giáo viên cần

có bộ học cụ để phục vụ dạy học cho nội dung về nguyên tử để học sinh được thao tác trực tiếp trên bộ học cụ nhằm học inh có thể tiếp cận dễ dàng và trực quan hơn

về kiến thức này, vừa kích thích sự sáng tạo vừa tăng hứng thú cho học sinh với bước

“hit kể và chế tụo học cụ phục vụ đạy học nội lung Nguyên tử trong môn Khoa Học tự nhiên 7”

2 MYC TIÊU NGHIÊN CỨU

Đề tài khóa luận hướng đến việc thiết kế và chế tạo bộ học cụ đơn giản để có

thé thực hiện tối thiểu 02 yêu cầu cần đạt khác nhau iền quan đến mạch nội dung

Nguyên tử trong môn Khoa học tự nhiên 7

Bộ học cụ giúp giáo viên và học sinh dễ thao tác, tiện dụng khi vận chuyển

nhằm giúp bài học mang tính trực quan cao hơn và góp phần hình thành kiến thức

mới một cách thú vị và dễ hiểu hơn Bộ học cụ này còn giúp các em học sinh trực

quan hóa các kiến thức và phát triển phẩm chất, năng lực đặc thù và năng lực khoa học tự nhiên của học sinh

3 CÂU HỘI NGHIÊN CỨU

Lâm thể nào để thiết kế và chế ạo học cụ nhằm giáp GV và HS đạt tối thiểu 02 yêu cầu cẳn đạt liên quan đến nội dung Nguyên tử trong môn Khoa học tự nhiền? Lim thé nio để đánh giá bộ họ cụ âm ra có mang tính hiệu quả trong việc dạy

học thực nghiệm?

4 NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TÓT NGHIỆP

Dưới đây là các nhiệm vụ của khoá luận tốt nghiệp được đặt ra, gồm:

~ Nghiên cứu các nguồn tr liệu tham khảo, lập ý tưởng thiết kế học cụ và kế hoạch thực hiệ,

~ Thực hiện chế tạo bộ học cụ Nguyên tử

- Thử nghiệm bộ học cụ Nguyễn ừ (chỉnh sửa nếu có)

- Thiết kế kế hoạch bài dạy có sử dụng học cụ trong giảng dạy nội dung

"Nguyên tử môn Khoa học tự nhiên

ở các trường Trung học cơ sở tại TP Hồ Chí Minh

liệu khảo sát về bộ học cụ Nguyên tử

5 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Học cụ được chế tạo dùng trong giảng đạy trong mạch nội dung Nguyên tử theo chương trình giáo dục phổ thông 2018 - môn Khoa học tự nhiên 7

6 PHAM VINGHIEN COU

6.1 Không gian

Không gian làm việc và chế tạo học cụ: Phòng thực hành Vật lý dại cương nâng

cao - Trường Đại học Sư phạm TP Hỗ Chí Minh

Không gian thực nghiệm học cụ: Các trường Trung học Cơ sở ti địa bàn TP

Hồ Chí Minh

6.2 Thai gian: Từ tháng 10/2023 đến tháng 04/2024

7 PHUONG PHAP NGHIEN COU

7.1 Phuong pháp nghiên cứu lý luận: Nghiên cứu cơ sở lý luận vẻ nội dung

yêu cầu cần đạt nội dung Nguyên từ tong môn Khoa học tự nhiên 7 Nghiên cứu cơ

Engineering Disign Process (EDP) dé rút ra các bước thực hiện sản phẩm 7.2 Phương pháp tham vấn chuyên gia: Tham vẫn ý kiến của chuyên gia

trong mảng thiết kế học cụ sử đụng máy cắt CO;

713 Phuong pháp thực nghiệm: Thục hiện khảo sắt kết quả dạy học của

viên giảng đạy tại các trường THCS trong việc dạy học có sử dụng học cụ của dé tai,

8 LẬP KẾ HOẠCH THỰC HIỆN

Kế hoạch thực hiện việc thiết kế chế tạo học cụ trong 29 zuẩm, cụ thể như sau:

“Thời gian 'Công việc thực hiện Ghi cha

1/10/2023

31/10/2023

1/11/2023

30/11/2023

- Nghiên cứu tổng quan, các nguồn tr liệu

‘tham khảo, ý tưởng thiết kế học cụ và lập kế hoạch thực hiện,

~ Xin ý kiến nhận xét của GVHD

- Thực hiện chế tạo mô hình nguyên từ

Rutherford-Bohr và mô

inh nguyên tử hiện Lái (hiên bản lần thứ nhấp,

~ Thử nghiệm 2 mô hình nguyên tử

~ Xinÿ kiến nhận xét của GVHD về 2 mô hình

~ Nhận ý kiến góp ý kiến của GVHD,

~ Chỉnh sửa 2 mô hình sau khí thử nghiệm và nhận lời góp ý cua GVHD

- Đánh giá kết quả sản phẩm tạo ra, mức độ phù hợp với yêu cầu cần đạt

~ Thiết kế kế hoạch bài dạy có sử dụng học cụ lương giảng dạy nội dung Nguyên từ ở các trường Trung học cơ sở tại TPHCM

- Xin ý kiến nhận xét của GVHD v

‘tinh năng của sản phẩm, kế hoạch bài dạy,

khảo sát giáo viên giảng day

khảo sắt giáo viên

1/2/2024

29/2/2024 ~ Thực hiện khảo sắt kết quả đạy học của giáo

lviên giảng dạy môn KHÍN tại các trường

‘Trung học cơ sở tại TPHCM

- Đánh giá kết quả sử dụng bộ học cụ trong thực tế và tổng hợp các kết quả khảo sắt

kết quả khảo sát

1/8/2034 |- Hoàn thiện nội dung của đi

30/4/2034 |- Xin ý kiến nhận xét của GVHD,

9 CAU TRUC KHOA LUAN TOT NGHIE

Ngoài phần "Mo di vừa trình bày trên, quá nghiên cứu của tôi được giới thiệu rong Š chương

Chương Ì: Cơ sở lý luận và thực n

Chương 2: Thiết kể, chế ạo và thứ nghiệm bộ học cụ

Chương 3: Khảo át và đánh giá bộ học cụ

Chương 4: Kế hoạch bài dạy minh ho sử dụng bộ học cụ

Chương 5: Kết luận và kiến nghị

Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THYC TIEN 1-1 Khái niệm cơ bản về "mô hình" và nội dung dạy học về Nguyên tử

1.1.1 Khái niệm "mô hình"

'Theo từ điển Tiếng Việt năm 2003 định nghĩa "Mô hình là vật cùng hình dạng

những âm thu nhỏ ại nhiễu, mô hình phỏng cấ tạo và hoạt động của một vật khác

để trình bày, nghiên cứu, Ví dụ như mô hình máy bay, " [S] Ngoài ra, Đặng Thể

Hưng còn nhận dịnh "Mô hình (Model là đồ vật thay thể hay ý niệm (tư duy cổ chủ

inh) phan ánh một sự vật hay quá trình có thật đang tin tại hoặc có thể xuất hiện

dung dạy học Nguyên tử trong môn Khoa học tự nhiên 7

Chủ để "Nguyên tử" môn Khoa học tự nhiên lớp 7 là chủ đẻ đầu tiên của Chất

và sự biển đổi của chất Thông qua nội dung "Nguyên tí", học sinh sẽ được tìm hiểu

về mô hình sắp xếp electron trong các lớp electron ở vỏ nguyên tử theo mô hình

nguyên tử Ruthertord - Bohr; Khối lượng của một nguyên tử (heo đơn vị qu Khái niệm về nguyên tổ hoá học và kí hiệu nguyên tổ hoá học của 20 nguyên tổ đầu

tiên Những kiến thức nền tảng về nguyên tử giúp học sinh có thẻ nêu được các

nguyên tắc xây dựng bảng tần hoàn cúc nguyên tổ hoá học,

“Theo sách giáo khoa Khoa học tự nhiên 7 - Chân trời sáng tạo, "Nguyên tử có

kích thước vô cũng nhỏ, tạo nên các chất" [I0], Tuy nhiên, Đảo Đỉnh Thức côn cho hoá học của nguyên tổ đó" [11] "Theo Emest Rutherford (1871 - 1937), nguyén tir

có cầu tạo gồm hạt nhân ở bên trong và võ tao bởi một hay nhiều cleetron " [I0] "Sau

nay, dya trén mé hinh cua Rutherford, Neils Bohr (1885 - 1962) đã phát triển một mô

hình hoàn chỉnh hơn đẻ mô tả

Š nguyên tử Theo ông, nguyên tử gỗm các electron

được sắp xếp thành từng lớp và chuyển động xung quanh hạt nhân theo quỹ đạo tương

Dưới đây là hình 1.1 thể hiện các giai đoạn hình thành nguyên tử,

‘Phat in ra ce fateeton ‘Phat hina hat ———_nhinngoenti

Hink 11, Lich sic Bhim phi va nghi cửu cầu a0 nguyen (10) 1.2 Tổng quan lịch sử nghiên cứu vẫn để học cụ Nguyên tir trong day học

1.2.1 Nghiên cứu về học cụ Nguyên tử trên thế giới

“Theo Mahlatse Nkadimeng, Piet Mankiewiez đã sử dụng phần mm tr chơi Minecraft Edu tao trỏ chơi điện tứ làm công cụ dạy học cấu trúc nguyên tử cụ thể và

đề hiểu hơn bằng cách kết hợp hình ảnh cung cấp nhiều chỉ tiết hơn và hấp dẫn học

sinh Trung học cơ sở Nghiên cứu đã kiến nghị sử dụng kết hợp thêm mô phỏng PhET

và video Youtube [12] Mô hình

hợp mô hình vỏ không gian Tắt cả trạng thi thuộc về một số lượng từ chính n được Electronium có thé liên kết các bài hóa học và kết hiểu là một lớp vỏ [3]

Trên phần mm dạy học PhET có mô phỏng tạo dưng một nguyễn từ có thể giảng dạy trên các chủ đề liên quan đến nguyên từ bằng cách sử dụng các proton,

neutron và eleetron để tạo ra mô hình của một nguyên tử rồi xác định nguyên tổ, khối

lượng và điện tích của nó, vai [14] Ngoài ra, video hướng dẫn thiết kế mô hình

nguyên tử chuyển động lơ lửng mà không sử dụng pin hoặc điện được thiết kế bằng

những quà bóng bằng xếp mút, kẽm, dây và trụ bằng kim loại giúp giữ cân bằng cho

nguyên tử di chuyển trên Youtube [15],

phần mềm công nghệ để dạy học, hình ảnh sẽ trực quan Nhưng bên cạnh những ưu

điểm thì có những mặt hạn chế như: giáo dục phổ thông ở Việt Nam tùy theo từng

địa phương, từng trường học mà cơ sở vật chất sẽ khác nhau Hiện nay, vẫn còn rit

nhiều trường chưa được đầu tư cơ sở vật chất đầy đủ như máy chiếu, màn hình chiếu

hay tivi cổ kết nỗi imernet để thực hiện đạy học trực tp kết hợp, đi dạy học rực tuyển ti lớp Giáo viên vẫn chưa tiếp cận được phương pháp dạy học ích cực mới

cho môn Khoa học tự nhiên

122 Nghiên cứu về học cụ Nguyên tử trong nước Tác giả Nguyễn Thanh Thủy, Nguyễn Minh Hải, Đặng Thị Thuận An đã sử

ảnh về

dụng u trúc của nguyên từ hay phân từ rong phương pháp dạy học trayén thing va ứng dụng Powerpoint rong day học biểu điễn một số mô hình cấu

bị dạy học tối thiêu cắp Trung học phổ thông đã sử dụng phần mềm mô phỏng 3D về

mô hình nguyên tử của Rutherford - Bohr, phần mm cho phép thấy sự chênh lệch

gần chính xác kích thước giữa các hạt, quan sắt sự sắp xếp theo lớp và di chuyên của

electron [5]

Tác giả Nguyễn Hải Phước đã day học mô hình nguyên từ Rutherford - Bohr bằng đất sốt đĩa giấy trong môn Khoa học tự nhiên 7 tại lớp 7.3 trường THCS Nguyễn

Du, Quận 01 (17] Thông qua thực hiện sản phẩm học sinh hiểu rõ hơn về cấu tạo

của nguyên tứ Còn trong đề tài sảng kiến kinh nghiệm "Sử dụng mô bình phân tử

trong day hoc Hỏa học hữu cơ lớp 1 I ở trường THPT”, mô hình phân tử chỉ xây dựng

hệ thống mô hình phân tử theo công thức phân tử bằng những dụng cụ như quả cầu,

thanh đài, keo dán Tuy nhiên, mô hình phân tử này chưa đề cập cấu tạo của mô

hình nguyên tử đơn giản theo các thuyết Rutherford - Bobr [3]

Ngoài rụ thị trường còn lưu hành một học cụ mô hình phân tử dạng rồng của

phin sách và thiết bị trường học Thành Việt Nam Công ty

Nhà xuất bản giáo dục

phố Hồ Chi Minh [IS] Bộ dụng cụ gồm những quả cầu cha thành 8 mẫu và kích

thước khác nhau với đặc trưng cho từng nguyên tử như Hydrogen, Carbon,

ba và có độ dai khác nhau Và bộ mô hình phân tử dạng đặc sẽ khác với mô hình phân

tử dạng rỗng ở những quả cầu có cấu tạo khác nhau [19]

Một số sản phẩm học cụ được đăng trên Internet, bài báo khoa hoc, cic sin phẩm được bn tại các trang thương mại điện từ và cả nhà xuất bản thiết bị giáo đục, Giang đã tổ chức dạy học STEM với chủ đề cấu tạo nguyên tử Các nhóm thiết kế mô

hình nguyên tử trên phần mềm Tinkercad, xây dựng mô hình nguyên tử dạng 3D

online Ngoài ra, HS kết hợp của các hình khối trong tạo hình để thực hiện các mô Thanh Mj igo vién đ tổ chúc it hge STEM về làm mô hình nguyên từ từ bia

carton, đất sét, thanh gổ, để học sinh sảng tạ thiết kế [20]

"Như vậy, chương trình giáo dục phổ thông 2018 - môn Khoa học tự ni

nội dung Nguyễn tử, các đ tài vỀ học cụ dạy bọc còn kh ít, đa phần dạy học về lắp

ráp nguyên tử hay phân tử, hoặc được dạy học theo định hướng STEM đều mang tính

trực quan và sinh động Bên cạnh đó, những học cụ trên còn tn tại những mặt hạn

chế như: học cụ còn mang tính riêng lẻ, việc lắp đặt mang tính ôn, các bộ học cụ

không thể ti sử dụng cho các năm học sau [7] [I7] [20], giá thành còn tương đối eao ở một số mô hình như được thể hiện trong [3},[I3-19]

13 Tổng quan về quy trình EDP

Đề tải Khoá luận tốt nghiệp này được nghiền cứu và tuân thủ theo quy tình thiết

kế kỹ thuật EDP,

~ Quy tình EDP (Engineering Designe Proeess) là quy trình được phỏng theo quả trình thiết kế sản phẩm kỹ thuật của các kỹ sư 21] Ngoài ra, quy trình EDP cũng mật thiết với quy trình SE trong dạy hoe [22]

Khoa học Boston bắt đầu phát triển chương tình giảng dạy và quy trình thiết kế kỹ

thuật với Š bước: Đặt câu hỏi (Ask), Tưởng tượng các ý tưởng (Imagine); Lập kế

ế (Plan); Chế tạo (Create); Cai thign và khắc phục lỗi

hoạch, lên phương án thiết

trong thiết kế (Improve) [23]

Hình L2 5v đồ quy mình EDP [24)

Chương 2 THIET KE, CHE TAO VA THU NGHIEM BQ HQC CỤ

ya trên quy trình EDP, xuất phát từ các câu hỏi nghién ea (Ask) đã nêu trên

để hình thành những suy nghĩ và đề xuất cấu trúc bộ học cụ ban du (imagine) gdm hạt nhân (proton, neutron) vi lop vỏ electron gm nb eleetron được trình bảy trên

mặt phẳng để dễ quan sát số lượng các hat Tuy nhiên, theo ding lich st, ching ta

thấy có rất nhiều thuyết, mô hình nghiên cứu về nguyên tử, cầu tạo nguyên tứ nên để

úp học sinh hiểu được sâu sắc hơn thì mô hình Nguyên tử 3D có thể quan sát trong,

không gian 3 chiều và quan sát được sự chuyển động các hạt bên trong

21 Học cụ mô hình Nguyên tử Rutherford Bobr trên mặt phẳng

3.1.1 Mô tả chung

Mô hình Nguyên từ Rutherforá - Bor trên mặt phẳng được it kế và chế

tạo nhẳm mục tiêu đáp ứng được yêu cầu cần đạt: "Trinh bay được mô hình nguyên

io

kế (Plan) mé hình biểu diễn các electron chuyển động trên những quỳ đạo hình tròn xác định xung quanh hạt

từ của Rutherford - Bohr (mô hình sắp xép electron trong các lớp vỏ nguyên tử) Bước 3 của EDP được thể hiện qua việc lên kế hoạch, thí

nhân, gồm: proton và neutron trên mặt phẳng

Hình 31 Hah mỏ mô hàh Ngên tứ Rshrfrd- Boh én mit phn [25]

2.1.2 Nguyên liệu thiết kế

AMô hình Nguyên từ Rutheyforl¬ Bolr trên mặt phẳng gồm những lớpclecron bằng xếp được cắt thành những vòng tròn đồng tâm có kích thước cách nhau và 3

loại nam châm khác màu tượng trưng cho 3 loại hạt: neutron, proton, electron,

Bước 2; Sử dụng máy cắt Laser CO› cho bản vẽ trên Lightburn để cắt tắm

xốp màu vàng có kích thước 80 em x 50 em, dây Imm

inh 22 Bin Rutherford = Bohr ren md pingv8 yew mi hish Nguvén ie Minh 23 Tm xbp dae it rén my cit COs

~ Mục đích sử dụng máy cắt CO¿: Tạo các đường nét khi cắt đường viền hình tròn đẹp bơn, đúng kích thước mong muốn hơn

~ Phương án thay thé:

đường tròn đồng tâm với nhiều kích thước phù hợp, rồi cắt các đường tròn bằng

kéo Tuy nhiên, đường cắt sẽ không đều và đẹp

ấm xốp cũng có thể được vẽ trực tiếp những

"Bước 3: Để giúp HS quan sát rõ các electron nên chọn cách đều lớp electron

theo thứ tự từ tong rà ngoài (1, 3, 5, 7) hoặc (2, 4, 6) và ghỉ tên các lớp electron

KL, M,N, 0, Pree

Bước 4: Những nam châm lá được dán bằng keo 2 mặt xung quanh hình tròn

giúp dân trực tếp trên bảng từ

‘ink 2.4 Dan nam châm lá ở nó hình Neuven te Rutherford - Bohr 1rén mt phing

Bude 5: Phin dư tắm xốp được thiết kế túi đựng S0em x 30cm, dan tắm bìa

inh tròn vào hạt nhân Sau đồ dán các băng gai dính khoá nhám vào mặt

li

trong của các lớp electron va thi đụng xốp

.ầnh ˆRuieyonl.uhr rời mãpTing 3.5 Các bộ phận của học cụ mô Út lon hệt tứ 14

của nguyên tử cho rước

Bước 2: Lắp bạt nhân, sắc ịnh số lp electron va lip np cic lp electron Bước 3: Dặt các proton, cic neutron tương ứng vào hạt nhân (Với những nguyên từ có số lượng prolon, neutron lớn hơn thì đăng bạt nhân có tắm nhựa ghỉ

số lượng điện tích đương tương ting, +n),

Bước 4: Đặt cc clscron vào các lớp leeron tương ứng, tuân theo số slectron

tối đa mỗi lớp (Lớp thứ nhất có 2 electron tối đa; lớp thứ hai có 8 eleetron tối đa; lớp

thứ ba có 18 electron tí đa; lớp thứ tư, năm, sáu, bảy có 32 tron tối đa)

Ví dụ: Nguyên tử Oxygen

Be

Bước 3: lượt đưa 8 proton (nam châm xanh lá) vi 8 neutron (nam ck

đen) đặt vào hạt nhân của nguyên từ Oxygen

BBuốc 4: Tiếp theo, in lượt đặt electron vo lap thứ nhất K, 6 electron cb I

đặt vào lớp thứ hai M

Khi hoàn thiệ lấp rấp trên bảng, dưới đây lã biểu diễn mô hình Nguyễn từ

Rutherford - Bord trén mat phẳng của nguyên tis Oxygen theo hinh 2.7

"Hình 2.7 Ma hinh Neuyén tt Rutherford-Bohr tn mat phing cia Oxygen 24S

hừ nghiệm và cải tiến

Da tr quy tình chế tạo học cụ Nguyên từ Rutherird Bobrtrên mặt phẳng, phiên bản đầu iên của học cụ được thiết kế vào ngày 25/1/2023 theo hình 2.8 bên

dưới và được đánh giá sơ bộ

Hình 58 Phiên bản đầu tiên của mổ hình Nguyên nữ Rutherni-Bolz trên mi phẳng

Đánh giá sơ bộ:

~ Điễm đạt được: Học cụ mô hình nguyên tử Rutherfrd - Bohr thiết kế nhằm

mục đích có thẻ đáp ứng được các yêu cầu cần đạt đặt ra; Đảm bảo mục tiêu giá

thảnh rẻ, tính thân thiện với môi trường, đ thao tác khí sử dụng

~ Điểm chưa đạt được: Chưa đảm bảo tính thẩm mỹ do lẫn đầu cắt bằng kéo,

"hứa tối đa

neutron thi ding viết số điện tích trong hạt nhân

Sau khí hoàn thiện bộ học cụ phiên bản lẫn đầu tiên, bước cuối của quy trình EDP là cải thiện và khắc phục lỗi tong thế kế (Improve) được dựa theo nội dung

n nêu trên Phiên bán thứ hai của học eụ mô hình Nguyên từ Rutherford -

Bohr rên mặt phẳng được thiết kể vào ngày 29/12/2023, th hiện qua hình 29, 2.10

& Potaeium b Oxygen

“Hình 39, Mồ hình Nguyên tứ Ralherfon.Bolr trên mặt phẳng

‘Hin 2.10, Phién bản tứ lai của nỗ ình nguyên sé Rusherford-Bohr trên mặi phẳng

"Đánh giá những điểm đã cải tiến: Mô hình được chế tạo có thể đáp ứng yêu cầu cần đại đặt ra; Học cụ còn đảm bảo mục tiêu giá thành rẻ, tính thân thiện với môi

mỹ và dễ bảo quản, kiểm tra và gọn nhẹ khi dỉ chuyển; Ngoài ra, ạt nhân của học cụ côn được thiết phiến lá thành hình trồn và đân vào vòng tron hạt nhân, dùng bút lông thể hiện nguyên tử có số proton và số neutron lớn hơn 10 cất

3.3 Học cụ mô hình nguyên tử 3D

2.2.1, MO ta chung

M6 hink v8 nguyén te 3D trong không gian 3 chiều được thiết kế và chế tạo nhằm mục tiêu đáp ứng được yêu cầu cần đạt "Nêu được mô hình sắp xép electron

trong vo nguyên tử của một số nguyên tổ khí hiểm" [1] Bước 3 của EDP được thể

hiện qua việc lên kế hoạch, thiết kế /Plaw) mô hình biểu diễn các electron chuyén

“động rất nhanh xung quanh hạt nhân không theo một quỹ đạo xác định như đám mây

electron

ink 2.11, Hin mt mi hin hành tính và mê hình đấm máy nguyên tử {36}

om

"Hình 3.12 Hình biếu diễn obian nguyên từ một cách đơn giản [26]

É gồm các lớp cleetron hình cầu rong suốt có thé

` tưởng học cụ được thế

quan sắt được, hạt proton hút các hạt neuton thành khổi như hạt nhân, khi ắc thì hạt

electron bên ngoài chuyển động hỗn loạn xung quanh kh

3.2.2 Nguyên liệu thiết kế

thước | Các lốplscuon, hạt nhân 3em, `

* Me dich mài các viỀn quá cầu: Hạn chế tỉnh trạng đứt tay cho HS

Bước 2: Dùng kẻm cắt nhỏ và mải nhẫn các thanh nhựa có kích thước 8mm

(Khaảng cách bản kính các quả cầu là len, để thanh nhựa làm trụ đỡ cho các

khối đồng tâm nên kích thước thanh trụ đỡ bé hơn lem, phù hợp nhất là 8mm)

i

Sỹ

wt

“Hình 2.14 Hình thanh nhựa cất nhỏ có kích thước 8mm

Bước 3; Đánh dẫu 5 điểm làm trụ ở 2 phần của mỗi quá cầu (3 điển ở viên của ï phần quả cầu tạo 2 điềm ở đấy ở 2 phần quả câu)

Bước 4: Dùng kẻm gấp thanh nhựa và đán bằng keo dán sắt tại nơi 5 đánh

đầu ở mỗi, để khô keo 30 phút (Thực hiện tương tự cho 3 lớp electron - 3 quả cầu đồng tâm khác)

Bước 1: Vi sổ clscron tại mỗi lớp của các nguyên t, ỗ proton vi sé neutron của nguyên tử cho rước

Bước 2: Lắp các proton, euon trơng ứng vào hạt nhân của nguyên tử Bước 3: Đặt cc clscron vào các lớp lecron lương ứng, tuân tho sổ slectron tôi đa mỗi lớp (Lớp thứ nhất có 2 lscron tối đa lớp thứ hai có 8 slecon tối dai lớp

thứ ba có 1§ eleetron tối đa; lớp thứ tư, năm, sáu, bảy có 32 eleetron tối đa).

“Hình 319 Lắp đất học cụ mổ hành Nguyên tử 3D trên thực lễ 2.3.5 Thử nghiệm và cãi tiến

Dựa trên quy trình chế tạo học cụ mô hình nguyên tử 3D trong không gian

3 chiều, phiên bản đầu tiên của học cụ được thiết kế vào ngày 23/11/2023 theo hình 220 bên dưới và được đánh giá sơ bộ

định hạt nhân chưa có độ đãi tương đồng làm cho electron còn bị kẹt lại ở dầu

thanh nhựa ngắn Quả cầu hạt nhân chỉ chứa được tối đa $ proton va 5 neutron,

kích thước còn nhỏ,

"Nội dung cần cải tiến: Ở qua cầu hạt nhân cần 2 loại khác nhau để đảm bảo

số proton và neuron được chứa mang tính cân đối với nguyên tử; Điều chỉnh kích

thước thanh nhựa chắn; Các thanh nhựa các vòng thẳng đường thẳng để dễ quan

sit hon; Cie vét keo dần mica cần cái thiện không bị lộ rõ vết lớn

Sau khi hoàn thiện bộ học cụ phiên bản lằn dầu tiên, bước cuối của quy trình

‘néu trên Phiên bản thứ hai của học cụ mô hình nguyên tử 3D được thiết

kế vào ngày 30/12/2023, thể hiện qua hình 2.12

Các bộ phận hoe cá 9, Hưỏng nữ từ trên xuống Hưởng nhìn ước mặt

“Mình 321 Phiên hn thử lai của mổ bình Nguyên tứ 3D Đánh giá những điểm đã cải tin: Mô hình nguyên tử 3D được chế tạo có thể đáp ứng yêu cầu cần đạt đặt ra; Học cụ còn đảm bảo mục thân

thiện với môi trường, có thể tái sử dụng nhiều lần, đễ thao tác khi sử dụng, còn đảm

bảo tỉnh thấm mỹ và đễ bảo quản, kiếm tra và gọn nhẹ khi di chuyển; ĐỀ mô hình

được thiết kế để đứng vững hơn, thay đôi kích thước giữa các quả cầu lớn hơn, các

thanh trụ có kích thước lớn hơn

á thành rẻ,