tài liệu tập huấn giáo dục stem

HS tự học được kiến thức nền liên quan thông qua việc nghiên cứu tài liệu, làm các thí nghiệm để hiểu về nguồn điện, các chất dẫn điện, chất cách điện, cấu tạo mạch điện, chiều dòng điện[r]

(1)

CHỦ ĐỀ THIẾT KẾ ĐÈN NGỦ TỰ ĐỘNG TẮT (TRƯỜNG THPT SỐ LÀO CAI)

Cố vấn: PGS TS Nguyễn Văn Hiền (Trưởng nhóm), TS Phạm Thị Bình, PGS TS Nguyễn Hồi Nam, TS Lê Xuân Quang, TS Dương Xuân Quý,

TS Nguyễn Chí Thanh

1 Tên chủ đề: THIẾT KẾ ĐÈN NGỦ TỰ ĐỘNG TẮT (Số tiết: 03 tiết – Lớp 11) 2 Mô tả chủ đề:

Hiện nay, pin điện hóa sử dụng phổ biến sống Tuy nhiên, rác thải pin điện hóa lại nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường

Trong chủ đề này, HS thực dự án thiết kế chế tạo Đèn ngủ tự động tắt sử dụng (hệ) pin điện hóa từ vật liệu thân thiện với mơi trường các loại củ, Theo đó, HS phải nghiên cứu vận dụng kiến thức liên quan như:

– Cấu tạo nguyên tắc hoạt động pin điện hóa (Bài – Vật lí lớp 11); – Biểu thức định luật Ôm với tồn mạch; Cơng thức tính hiệu suất cơng suất pin điện hóa, suất điện động nguồn cách ghép nguồn điện thành (Bài 8, 9, 10 – Vật lí lớp 11);

– Sự điện li (Bài – Hóa học lớp 11);

– Q trình oxi hóa khử (Bài 17– Hóa học lớp 10);

– Thiết kế vẽ kĩ thuật (Bài – Công nghệ lớp 11);

– Thống kê (Tần số, trung bình cộng – chương –Toán học lớp 10) 3 Mục tiêu:

Sau hồn thành chủ đề này, học sinh có khả năng: a Kiến thức:

(2)

– Nêu biểu thức tính theo cơng thức định luật Ơm với tồn mạch, hiệu suất cơng suất pin điện hóa, suất điện động nguồn cách ghép nguồn điện thành bộ;

– Áp dụng kiến thức toán thống kê, ghi chép xác định hiệu điện q trình làm thí nghiệm nghiên cứu;

– Vận dụng kiến thức chủ đề kiến thức biết, thiết kế chế tạo đèn ngủ tự động tắt sử dụng (hệ) pin điện hóa từ vật liệu thân thiện với môi trường loại củ,

b Kĩ năng:

– Tiến hành thí nghiệm nghiên cứu tìm điều kiện phù hợp để thiết kế đèn ngủ (đèn led) có hiệu điện định mức 3V;

– Đo suất điện động để kiểm tra hoạt động pin chế tạo;

– Vẽ thiết kế đèn ngủ sử dụng pin điện hóa thân thiện với mơi trường – Chế tạo đèn ngủ tự động tắt theo thiết kế;

– Trình bày, bảo vệ ý kiến phản biện ý kiến người khác; – Hợp tác nhóm để thực nhiệm vụ học tập

c Phát triển phẩm chất:

– Có thái độ tích cực, hợp tác làm việc nhóm; – u thích, say mê nghiên cứu khoa học;

– Có ý thức bảo vệ mơi trường d Định hướng phát triển lực:

– Năng lực thực nghiệm, nghiên cứu kiến thức pin điện hóa;

– Năng lực giải vấn đề chế tạo nguồn điện thân thiện với môi trường cách sáng tạo;

– Năng lực giao tiếp hợp tác nhóm để thống thiết kế phân công thực phần nhiệm vụ cụ thể

4 Thiết bị:

GV hướng dẫn HS sử dụng số thiết bị sau học chủ đề: – Đồng hồ đo điện;

(3)

5 Tiến trình dạy học:

Hoạt động 1: XÁC ĐỊNH YÊU CẦU THIẾT KẾ ĐÈN NGỦ TỰ ĐỘNG TẮT

(Tiết – 45 phút) A Mục đích:

Học sinh trình bày kiến thức ưu nhược điểm pin ắc quy; Nhận khả tạo dòng điện từ loại củ, quả; Tiếp nhận nhiệm vụ thiết kế đèn ngủ tự động tắt hiểu rõ tiêu chí đánh giá sản phẩm

B Nội dung:

– HS trình bày ưu nhược điểm pin, ắc quy (đã giao tìm hiểu trước nhà)

– GV tổ chức cho HS làm thí nghiệm khám phá kiến thức để xác định khả tạo dòng điện từ loại củ, Các nhóm giao nguyên vật liệu táo, củ khoai tây… điện cực để đấu với đoạn dây đo hiệu điện

– Từ thí nghiệm khám phá kiến thức, GV giao nhiệm vụ cho HS thực dự án Thiết kế đèn ngủ tự động tắt dựa kiến thức cấu tạo nguyên tắc hoạt động pin điện hóa; suất điện động nguồn cách ghép nguồn điện thành

– GV thống với HS kế hoạch triển khai dự án tiêu chí đánh giá sản phẩm dự án

C Ḍ kiến sản phẩm hoạt động học sinh:

Kết thúc hoạt động, HS cần đạt sản phẩm sau:

– Bản ghi chép kiến thức khả tạo dòng điện từ loại củ,

– Bảng mô tả nhiệm vụ dự án nhiệm vụ thành viên; thời gian thực dự án tiêu chí đánh giá sản phẩm dự án

D Cách thức tổ chức hoạt động:

(4)

Trên sở GV giao nhiệm vụ cho HS nhà tìm hiểu thơng tin ưu nhược điểm pin, ắc quy phổ biến nay, GV đặt câu hii để HS trả lời:

Nêu vài ưu nhược điểm pin ắc quy nay.

GV tổng kết bổ sung, được: Pin ắc quy dùng phổ biến, rác thải từ pin ắc quy ngun nhân góp phần gây nhiễm mơi trường

Bước HS làm thí nghiệm khám phá kiến thức

GV đặt vấn đề giới thiệu thí nghiệm: Co cach nà̀ co thể tà nguôn điện tư những chất an t̀àn với môi trưnng hay khơng3 Để tìm cac ngn điện an t̀àn với môi trưnng, cac em làm việc thè nhom để tiến hành thí nghiệm xac định khả tà nguôn điền tư cac l̀ai củ, quả.

– GV chia HS thành nhóm từ 6–8 học sinh (Dành thời gian cho nhóm bầu nhóm trưởng, thư kí)

– GV nêu mục đích hướng dẫn tiến hành thí nghiệm

Mục đích: Tiến hành thí nghiệm để nghiên cứu nguyên liệu dùng để tạo nguồn điện Các nguyên liệu tìm hiểu chanh, củ khoai tây, cà chua, táo

GV phat nguyên liệu phiếu hướng dẫn làm thí nghiệm ch̀ cac nhom để cac nhom tự tiến hành thí nghiệm:

Ngun vật liệu: Mỗi nhóm HS nhận số vật liệu dụng cụ sau:

+ Củ khoai tây/qquả táo/qquả chanh (mỗi nhóm làm với tất nguồn nguyên liệu hoặc 1, nguyên liệu Nguyên liệu GV chuẩn bị hoặc HS tự chuẩn bị)

+ đoạn dây điện có màu khác nhau;

+ cực đồng kẽm (hình chữ nhật có kích thước 1cm x 8cm) làm điện cực

Phiếu hướng dẫn làm thí nghiệm:

+ Cắm điện cực (2 kim loại đồng kẽm) vào loại củ, Chú ý cắm điện cực chắn không để chúng tiếp xúc với

(5)

+ Lấy đồng hồ đo điện, xoay núm xoay chế độ đo hiệu điện chiều

+ Đo hiệu điện hai đầu dây dẫn lần liên tiếp, quan sát số đồng hồ ghi lại hiệu điện theo mẫu sau:

Lần đo Hiệu điện thế

1 2 3

– HS làm thí nghiệm theo nhóm, GV quan sát hỗ trợ cần – Đại diện HS nhóm trình bày kết thí nghiệm kết luận

– GV nhận xét, chốt kiến thức: nguyên liệu sử dụng thí nghiệm sử dụng để làm nguồn điện thân thiện với môi trường

Bước Giao nhiệm vụ cho HS xác lập tiêu chí đánh giá sản phẩm

GV nêu nhiệm vụ: Căn vào kết thí nghiệm vừa tiến hành, nhóm thực dự án “Thiết kế đèn ngủ tự động tắt”

Sản phẩm đèn ngủ cần đạt tiêu chí nguồn điện, cơng suất đèn, thời gian chiếu sáng đèn, hình thức, chi phí đánh giá cụ thể sau:

Phiếu đánh giá số 1: Đánh giá sản phẩm đèn ngủ tự động tắt

Tiêu chí Điểm tối đa

Đèn sử dụng nguồn điện từ củ,

Nguồn thắp sáng bóng LED có hiệu điện định mức 3V

3 Đèn có thời gian sáng (trước tự tắt) tối thiểu phút

Đèn có hình thức đẹp

Chi phí làm đèn tiết kiệm

Tổng điểm 10

(6)

Hoạt động chính Thời lưượng Hoạt động 1: Giao nhiệm vụ dự án Tiết

Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức chuẩn bị thiết kế sản phẩm để báo cáo

1 tuần (HS tự học nhà theo nhóm)

Hoạt động 3: Báo cáo phương án thiết kế Tiết

Hoạt động 4: Chế tạo, thử nghiệm sản phẩm tuần (HS tự làm nhà theo nhóm)

Hoạt động 5: Triển lãm, giới thiệu sản phẩm

Tiết Trong đó, GV nêu rõ nhiệm vụ nhà hoạt động 2:

– Nghiên cứu kiến thức liên quan: Cấu tà nguyên tắc h̀at động pin điện hoa; Biểu thức định luật Ôm ch̀ t̀àn mach; Cơng thức tính hiệu suất và cơng suất pin điện hoa, suất điện động nguôn tr̀ng cac cach ghép nguôn điện thành bộ; qua trình ̀xi hoa khử cac điện cực.

– Tiến hành thí nghiệm xác định phương án ghép nguồn để đạt tiêu chí của sản phẩm

– Vẽ vẽ mạch điện thiết kế sản phẩm để báo cáo buổi học tuần tiếp

– Các tiêu chí đánh giá trình bày, vẽ mạch điện thiết kế sản phẩm sử dụng theo Phiếu đánh giá số

Phiếu đánh giá số 2: Đánh giá báo cáo thiết kế sản phẩm

Tiêu chí Điểm tối đa Điểm đạt

được Bản vẽ mạch điện đèn vẽ rõ ràng,

đúng nguyên lí;

2 Bản thiết kế kiểu dáng đèn vẽ rõ ràng,

đẹp, sáng tạo, khả thi;

(7)

GV cần nhấn mạnh: Khi bà cà phương an thiết kế sản phẩm hoc sinh phải vận dụng kiến thức để giải thích, trình bày ngun lí h̀at động sản phẩm. Vì vậy, tiêu chí co số điểm lớn nhất.

Hoạt động 2: NGHIÊN CỨU VỀ PIN ĐIỆN HÓA VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP THIẾT KẾ ĐÈN NGỦ TỰ ĐỘNG TẮT

(HS làm việc nhà – tuần) A Mục đích:

Học sinh tự học kiến thức liên quan thông qua việc nghiên cứu tài liệu làm thí nghiệm để hiểu nguồn điện, cơng suất, định luật Ơm với toàn mạch, ghép nguồn điện thành bộ, thiết kế vẽ kĩ thuật … từ thiết kế mạch điện vẽ kĩ thuật cho đèn ngủ

B Nội dung:

Học sinh tự học làm việc nhóm thảo luận thống kiến thức liên quan, làm thí nghiệm, vẽ thiết kế mạch điện sản phẩm

GV đôn đốc, hỗ trợ tài liệu, giải đáp thắc mắc cho nhóm cần thiết C Ḍ kiến sản phẩm hoạt động học sinh:

Kết thúc hoạt động, HS cần đạt sản phẩm sau: – Bài ghi cá nhân kiến thức liên quan;

– Bản vẽ mạch điện thiết kế sản phẩm đèn ngủ (trình bày giấy A0 hoặc trình chiếu powerpoint);

– Bài thuyết trình vẽ thiết kế D Cách thức tổ chức hoạt động:

– Các thành viên nhóm đọc 7, 8, 9, 10 sách giáo khoa Vật lí lớp 11, sách giáo khoa Công nghệ 10

– HS làm việc nhóm:

(8)

● Tiến hành thí nghiệm xác định phương án ghép nguồn để đạt tiêu chí sản phẩm:

Tiến hành lại thí nghiệm hoạt động với nguyên liệu củ chọn làm nguồn điện (chanh, táo, khoai tây, ) để đo hiệu điện nguồn, xác định cách ghép số nguồn cần ghép

● Vẽ vẽ mạch điện đèn, thiết kế sản phẩm, kiểu dáng đèn Trình bày thiết kế giấy A0 h̀ặc trình chiếu P̀werp̀int.

● Chuẩn bị trình bày thiết kế, giải thích nguyên lí hoạt động đèn

– GV đơn đốc nhóm thực nhiệm vụ hỗ trợ cần

Hoạt động 3: TRÌNH BÀY VÀ BẢO VỆ PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ ĐÈN NGỦ TỰ ĐỘNG TẮT

Học sinh trình bày phương án thiết kế đèn ngủ (bản vẽ mạch điện thiết kế sản phẩm) sử dụng kiến thức để giải thích nguyên lí hoạt động đèn phương án thiết kế mà nhóm lựa chọn

B Nội dung:

– GV tổ chức cho HS nhóm trình bày phương án thiết kế đèn ngủ;

– GV tổ chức hoạt động thảo luận cho thiết kế: nhóm khác GV nêu câu hii làm rõ, phản biện góp ý cho thiết kế; nhóm trình bày trả lời câu hii, lập luận, bảo vệ quan điểm hoặc ghi nhận ý kiến góp ý phù hợp để hoàn thiện thiết kế;

– GV chuẩn hoá kiến thức liên quan cho HS; yêu cầu HS ghi lại kiến thức vào chỉnh sửa phương án thiết kế (nếu có)

Kết thúc hoạt động, HS cần đạt sản phẩm thiết kế hoàn chỉnh cho việc chế tạo đèn ngủ

(9)

Bước 1: Lần lượt nhóm trình bày phương án thiết kế phút Các nhóm cịn lại ý nghe

Bước 2: GV tổ chức cho nhóm cịn lại nêu câu hii, nhận xét phương án thiết kế nhóm bạn; nhóm trình bày trả lời, bảo vệ, thu nhận góp ý, đưa sửa chữa phù hợp

Bước 3: GV nhận xét, tổng kết chuẩn hoá kiến thức liên quan, chốt lại vấn đề cần ý, chỉnh sửa nhóm

Bước 4: GV giao nhiệm vụ cho nhóm nhà triển khai chế tạo sản phẩm theo thiết kế

Hoạt động 4: CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM ĐÈN NGỦ TỰ ĐỘNG TẮT

(HS làm việc nhà h̀ặc phịng thí nghiệm – tuần ) A Mục đích:

Các nhóm HS thực hành, chế tạo đèn ngủ thiết kế chỉnh sửa

B Nội dung:

Học sinh làm việc theo nhóm thời gian tuần để chế tạo đèn ngủ, trao đổi với giáo viên gặp khó khăn

Kết thúc hoạt động, HS cần đạt sản phẩm đèn ngủ đáp ứng tiêu chí Phiếu đánh giá số

Bước HS tìm kiếm, chuẩn bị vật liệu dự kiến;

Bước HS lắp đặt thành phần đèn theo thiết kế;

Bước HS thử nghiệm hoạt động đèn, so sánh với tiêu chí đánh giá sản phẩm (Phiếu đánh giá số 1) HS điều chỉnh lại thiết kế, ghi lại nội dung điều chỉnh giải thích lý (nếu cần phải điều chỉnh);

Bước HS hoàn thiện bảng ghi danh mục vật liệu tính giá thành chế tạo sản phẩm;

(10)

GV đơn đốc, hỗ trợ nhóm q trình hồn thiện sản phẩm

Hoạt động 5: TRÌNH BÀY SẢN PHẨM “ĐÈN NGỦ TỰ ĐỘNG TẮT” VÀ THẢO LUẬN

HS biết giới thiệu sản phẩm đèn ngủ tự động tắt đáp ứng tiêu chí đánh giá sản phẩm đặt ra; biết thuyết trình, giới thiệu sản phẩm, đưa ý kiến nhận xét, phản biện, giải thích kiến thức liên quan; Có ý thức cải tiến, phát triển sản phẩm

B Nội dung:

– Các nhóm trưng bày sản phẩm trước lớp;

– Các nhóm báo cáo sản phẩm trả lời câu hii GV nhóm bạn

– Đề xuất phương án cải tiến sản phẩm

Kết thúc hoạt động, HS cần đạt sản phẩm đèn ngủ tự động tắt sử dụng nguồn điện từ củ, thuyết trình giới thiệu sản phẩm

– Tổ chức cho HS chuẩn bị trưng bày sản phẩm lúc Khi nhóm sẵn sàng, GV yêu cầu nhóm đồng thời “bật” đèn để quan sát độ sáng, đo hiệu điện thế, xác định thời gian chiếu sáng

– Yêu cầu HS nhóm trình bày, phân tích hoạt động, giá thành kiểu dáng đèn

– GV hội đồng GV tham gia bình chọn kiểu dáng đèn đẹp Song song với trình theo dõi thời gian sáng tối thiểu đến đèn tự tắt, để ghi nhận theo tiêu chí thời gian sáng tự tắt nhóm

(11)

– Giáo viên đặt câu hii cho báo cáo để làm rõ chế hoạt động đèn, giải thích tượng xảy thiết kế bật đèn sáng, khắc sâu kiến thức chủ đề kiến thức liên quan

– Khuyến khích nhóm nêu câu hii cho nhóm khác

– GV tổng kết chung hoạt động nhóm; Hướng dẫn nhóm cập nhật điểm học tập nhóm GV nêu câu hii lấy thơng tin phản hồi:

+ Cac em hoc những kiến thức kỹ nà̀ tr̀ng qua trình triển khai dự an này3

(12)

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO LÀO CAI TRƯỜNG THPT SỐ THÀNH PHỐ LÀO CAI

*****

CHỦ ĐỀ: THIẾT KẾ ĐÈN NGỦ TỰ ĐỘNG TẮT

HỒ SƠ HỌC TẬP CỦA NHÓM NHÓM SỐ:… ……

(13)

THÍ NGHIỆM KHÁM PHÁ KIẾN THỨC Nguyên vật liệu:

+ Củ khoai tây/qquả táo/qquả chanh + đoạn dây điện có màu khác + Kim loại đồng kẽm dạng + Bóng đèn led 3V

+ Máy đo hiệu điện + Kéo

+ Dao + Băng dính Hướng dẫn làm thí nghiệm:

+ Cắt đồng kẽm thành hình chữ nhật làm điện cực (kích thước khoảng 0,5cmx5cm)

+ Cắm điện cực vào loại củ, Chú ý cắm điện cực chắn không để chúng tiếp xúc với

+ Mỗi đầu kim lọai nối với đoạn dây điện có màu khác + Lấy đồng hồ đo điện, xoay núm xoay chế độ đo hiệu điện chiều + Đo hiệu điện hai đầu dây dẫn lần liên tiếp, quan sát số đồng hồ ghi lại hiệu điện theo mẫu sau:

Nguồn củ quả Lần đo Hiệu điện thế Hiệu điện trung bình 1

2 3 1 2 3

KẾT LUẬN (về khả tạo dòng điện từ loại củ quả)

(14)

(15)

BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ CHO THÀNH VIÊN CỦA NHÓM

TT Họ tên Vai trị Nhiệm vụ

1 Trưởng nhóm Quản lý, tổ chức chung, phụ

trách trình bày ppt

2 Thư ký Ghi chép, Lưu trữ hồ sơ học

tập nhóm

3 Thành viên Phát ngôn viên

4 Thành viên Photo hồ sơ, tài liệu học tập

5 Thành viên Chụp ảnh, ghi hình minh

chứng nhóm

6 Thành viên Mua vật liệu

(16)

KẾ HOẠCH THỰC HIỆN Vấn đề/Nhiệm vụ/Ḍ án cần tḥc hiện:

Kế hoạch triển khai

TT Hoạt động Sản phẩm Tiêu chí đánh

giá bản Thời gian

(17)

CÁC TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ

Phiếu đánh giá số 1: Đánh giá sản phẩm đèn ngủ ṭ động tắt

Tiêu chí Điểm tối

đa

Điểm đạt được Đèn sử dụng nguồn điện từ củ,

Nguồn thắp sáng bóng LED có hiệu điện định

mức 3V

Đèn có thời gian sáng (trước tự tắt) tối thiểu phút

Đèn có hình thức đẹp

Chi phí làm đèn tiết kiệm

Phiếu đánh giá số 2: Đánh giá báo cáo thiết kế sản phẩm

Tiêu chí Điểm tối

đa

Điểm đạt được Bản vẽ mạch điện đèn vẽ rõ ràng,

nguyên lí;

Bản thiết kế kiểu dáng đèn vẽ rõ ràng,

đẹp, sáng tạo, khả thi;

Giải thích rõ ngun lí hoạt động đèn; Trình bày rõ ràng, logic, sinh động

(18)

HƯỚNG DẪN TÌM HIỂU KIẾN THỨC NỀN (Thực nhà)

Nhiệm vụ:

Nghiên cứu kiến thức liên quan về:

 Cấu tạo nguyên tắc hoạt động pin điện hóa;  Biểu thức định luật Ơm cho tồn mạch;

 Cơng thức tính hiệu suất cơng suất pin điện hóa, suất điện động nguồn cách ghép nguồn điện thành bộ;

 Quá trình oxi hóa khử điện cực Hướng dẫn tḥc hiện:

 Phân chia thành viên nhóm tìm hiểu nội dung nhiệm vụ;  Các thành viên đọc sách giáo khoa vấn đề phân công (thuộc 7, 8,

9, 10 sách giáo khoa Vật lí lớp 11, sách giáo khoa Cơng nghệ 10) ghi tóm tắt lưại;

(19)

THIẾT KẾ SẢN PHẨM

(Thực nhom làm việc đề xuất giải phap thiết kế đèn bà cà) Hướng dẫn:

 Chia sẻ kiến thức tìm hiểu với cac thành viên tr̀ng nhom.

 Thả̀ luận đề xuất giải phap thiết kế đèn ngủ tự động tắt (chon l̀ai củ, làm nguôn, xac định cach ghép mach để nguôn đap ứng yêu cầu sản phẩm, xac định cac phận kiểu dang đèn).

 Vẽ mach điện thiết kế sản phẩm, giải thích nguyên lí h̀at động đèn. Bản vẽ mạch điện:

Bản thiết kế sản phẩm mơ tả ngun lưí hoạt động đèn:

(20)

NHẬT KÍ THIẾT KẾ ĐÈN NGỦ TỰ ĐỘNG TẮT (Thực nhà)

Ghi lại hoạt động thiết kế đèn, vấn đề gặp phải, nguyên nhân cách giải

GÓP Ý VÀ CHỈNH SỬA SẢN PHẨM (Thực tr̀ng buổi trình bày sản phẩm)

 Ghi lại góp ý, nhận xét nhóm giáo viên sản phẩm nhóm báo cáo

(21)

SẢN PHẨM VÀ HÌNH ẢNH MINH HỌA HOẠT ĐỘNG CỦA NHĨM

(22)

CHỦ ĐỀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÁO ĐỘNG KHI MỞ CỬA (TRƯỜNG THCS & THPT NGUYỄN SIÊU, HÀ NỘI)

Cố vấn: PGS TS Nguyễn Văn Hiền (Trưởng nhóm), TS Phạm Thị Bình, PGS TS Nguyễn Hoài Nam, TS Lê Xuân Quang, TS Dương Xuân Quý,

TS Nguyễn Chí Thanh

1 Tên chủ đề: THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÁO ĐỘNG KHI MỞ CỬA (Số tiết: 03 tiết – Lớp 7)

2 Mô tả chủ đề:

Dự án “Thiết kế hệ thống báo động mở cửa” ý tưởng dạy học theo định hướng giáo dục STEM cho đối tượng HS lớp Bằng việc thiết kế hệ thống báo động HS tìm hiểu công việc nhà thiết kế từ việc lên ý tưởng đến việc nghiên cứu tìm hiểu kiến thức, thiết kế chế tạo

HS nghiên cứu kiến thức nguồn điện, chất dẫn điện, chất cách điện, mạch điện, sử dụng vật liệu tái chế… để hồn thành nhiệm vụ theo tiêu chí đặt Để thực dự án này, HS cần hình thành huy động kiến thức môn học liên quan như: Vật lí 7: Bài 19 (Nguồn điện), Bài 20 (Chất dẫn điện chất cách điện), Bài 21 (Sơ đồ mạch điện – Chiều dòng điện); Tin học 7: Bài 5, (Bảng tính Excel); Các kiến thức tính tốn (Tốn học); Lắp ráp mơ hình kĩ thuật (Kĩ thuật)

3 Mục tiêu:

Sau hoàn thành chủ đề, HS có khả năng: a Kiến thức:

– Trình bày khái niệm về: Nguồn điện, dòng điện, chất dẫn điện, chất cách điện, dòng điện kim loại;

– Vận dụng kiến thức dòng điện, nguồn điện, chất dẫn điện, chất cách điện, sơ đồ mạch điện để thiết kế hệ thống báo động mở cửa

b Kĩ năng:

(23)

– Tra cứu thông tin nhờ việc sử dụng công nghệ thông tin; – Sử dụng phần mềm đo độ to âm (đo âm lượng) c Phát triển phẩm chất:

– Có tinh thần trách nhiệm, hòa đồng, giúp đỡ nhóm, lớp;

– u thích mơn học, thích khám phá, tìm tịi vận dụng kiến thức học vào giải vấn đề thực tiễn sống;

– Có ý thức tuân thủ tiêu chuẩn kĩ thuật d Định hướng phát triển lực:

– Năng lực nghiên cứu kiến thức khoa học thực nghiệm nguồn điện, dòng điện, chất dẫn điện, chất cách điện, dòng điện kim loại, nguồn âm;

– Năng lực giải vấn đề, cụ thể chế tạo hệ thống báo động mở cửa cách sáng tạo;

– Năng lực giao tiếp hợp tác nhóm để thống thiết kế phân công thực phần nhiệm vụ cụ thể tạo sản phẩm hệ thống báo động mở cửa

4 Thiết bị:

Tổ chức dạy học chủ đề, GV hướng dẫn HS sử dụng số thiết bị sau: – Pin, đế lắp pin, bóng đèn pin 3V, số đoạn dây điện, đoạn dây nhựa, dây kim loại, mi kẹp (Khai thác thiết bị thuộc danh mục thiết bị tối thiểu mơn Vật lí);

(24)

5 Tiến trình dạy học:

Hoạt động XÁC ĐỊNH YÊU CẦU THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÁO ĐỘNG

HS hình thành kiến thức ban đầu mạch điện, chất dẫn điện, chất cách điện; Nhận diện số đối tượng mạch điện Tiếp nhận nhiệm vụ thiết kế hệ thống bà động mở cửa tiêu chí đánh giá sản phẩm

B Nội dung:

– GV tổ chức cho HS làm thí nghiệm lắp mạch điện đơn giản (với đối tượng mạch điện bóng đèn pin 3V, nguồn (pin), khóa (công tắc)) Thay đoạn dây dẫn vật liệu dẫn điện không dẫn điện, quan sát bóng đèn trường hợp để từ hình thành hiểu biết ban đầu mạch điện, đối tượng mạch điện chất dẫn điện, chất cách điện

– Từ thí nghiệm khám phá trên, GV tổ chức cho HS thảo luận để hình thành nên ý tưởng cách thay đối tượng mạch điện đối tượng có chức khác GV giao nhiệm vụ cho HS thực dự án học tập “Thiết kế hệ thống báo động mở cửa” dựa kiến thức, nguyên lý mạch điện mà HS bước đầu tìm hiểu từ hoạt động thí nghiệm

– GV thống với HS tiêu chí đánh giá thiết kế, đánh giá sản phẩm thiết kế hệ thống báo động mở cửa kế hoạch triển khai dự án

– Một bảng kết thí nghiệm chất dẫn điện, chất cách điện;

– Một ghi chép xác định nhiệm vụ phải làm nhóm: Thiết kế hệ thống bà động mở cửa;

– Bảng tiêu chí đánh giá thiết kế sản phẩm bảng tiêu chí đánh giá sản phẩm hệ thống báo động mở cửa;

(25)

D Cách thức tổ chức hoạt động: Bước Đặt vấn đề

Giáo viên nêu câu hii đặt vấn đề:

Cac em co biết tai sà ta bật cơng tắc đèn lai sang3

Để trả lời cho câu hii thực thí nghiệm sau Bước HS làm thí nghiệm khám phá kiến thức

– GV tổ chức chia nhóm HS HS theo nhóm thống vai trò, nhiệm vụ thành viên nhóm;

– GV nêu rõ yêu cầu cho HS làm thí nghiệm khám phá (Lắp mạch điện đơn giản gồm có nguồn (pin), cơng tắc, dây dẫn bóng đèn pin 3V Quan sát bóng đèn bật, tắt công tắc Thay đoạn dây dẫn vật liệu khác (GV chuẩn bị trước vật liệu dẫn điện vật liệu khơng dẫn điện) quan sát bóng đèn trường hợp…

– Mỗi nhóm nhận số vật liệu dụng cụ gồm: 01 viên pin, 01 đế lắp pin, 01 bóng đèn pin 3V, số đoạn dây điện, đoạn dây nhựa, dây kim loại, mi kẹp (Những vật liệu GV chuẩn bị từ trước phân chia theo nhóm)

– GV phát cho nhóm HS “Phiếu hướng dẫn tự làm thí nghiệm” bảng ghi kết thí nghiệm sau:

Bước Lắp mạch điện hình vẽ kiểm tra để đảm bảo bóng đèn sáng.

Bước Lần lượt kẹp đầu mi kẹp vào vật cần xác định (là vật liệu khác nhau: dây thép, dây đồng, dây nhựa, vi gỗ…) Quan sát bóng đèn trường hợp ghi vào bảng sau

Mỏ kẹp

Bóng đèn Pin

(26)

Vật lưiệu Đèn sáng Đèn tối Vật lưiệu dẫn điện

Vật lưiệu không dẫn điện Dây thép

Dây nhựa ……

Bước Giao nhiệm vụ cho HS xác lập tiêu chí đánh giá sản phẩm

GV nêu vấn đề: Với nguyên lí đấu mạch điện trên, theo em, thay bóng đèn thiết bị phát tín hiệu khác ứng dụng để tạo sản phẩm nào?

Các nhóm “chào hàng cạnh tranh” cho GV – với tư cách nhà đầu tư để sản xuất sản phẩm gia dụng – sản phẩm hệ thống bà động mở cửa Nhóm có thiết kế sản phẩm hoạt động tốt với giá thành sản xuất hợp lí “nhà đầu tư” rót vốn để sản xuất kinh doanh Theo đó, sản phẩm nhóm cần thoả mãn số tiêu chí sau:

– Sử dụng nguồn điện chiều;

– Có khả phát tín hiệu báo động cửa bị mở; – Mạch điện sản phẩm đấu nối an toàn, gọn, đẹp; – Chi phí sản xuất hợp lí

Với tiêu chí trên, nhóm chào hàng giải pháp sản phẩm hệ thống báo động gắn cửa “nhà đầu tư” đánh giá theo Phiếu đánh giá số

Phiếu đánh giá số 1. T

T

1 điểm 2,0 điểm 2,5 điểm

1 Sử dụng nguồn điện chiều, tối đa 6V

Sử dụng nguồn điện chiều, tối đa 5V

2 Độ to âm báo động tối thiểu 60 dB (đêxiben) với khoảng cách 0,5m

Độ to âm báo động tối thiểu 60 dB (đêxiben) với khoảng cách 1,0m

(27)

3 Mạch điện đấu nối ngun lí cịn ling lẻo, thiếu an tồn

Mạch điện đấu nối nguyên lí, chắn, an tồn (mối nối kín)

Mạch điện đấu nối ngun lí, chắn, an tồn (mối nối kín) gọn gàng, đẹp

4 Chi phí để làm hệ thống 50.000 đ

Chi phí để làm hệ thống từ 40.000 đến 50.000 đ

(28)

Bước GV thống kế hoạch triển khai tiếp theo

Hoạt động chính Thời lưượng

Hoạt động 1: Giao nhiệm vụ dự án Tiết Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức

chuẩn bị thiết kế sản phẩm để báo cáo

1 tuần (HS tự học nhà theo nhóm)

Hoạt động 3: Báo cáo phương án thiết kế Tiết Hoạt động 4: Chế tạo, thử nghiệm sản

phẩm

1 tuần (HS tự làm nhà theo nhóm)

Hoạt động 5: Chào hàng sản phẩm Tiết

– GV nhấn mạnh nhóm có tuần để nghiên cứu kiến thức liên quan (dịng điện, ngn điện thưnng dùng, cach mắc mach điện đơn giản), (Xem Hồ sơ học tập nhóm với tập hướng dẫn HS tự học nhà)

– Các nhóm triển khai xây dựng thiết kế sản phẩm để báo cáo với “nhà đầu tư” tuần

– Bài trình bày thiết kế đánh giá theo tiêu chí Phiếu đánh giá số

Phiếu đánh giá số 2 T

T

Tiêu chí Điểm

tối đa

Điểm đạt được Trình bày thiết kế mạch điện hệ thống báo

động mơ hình sản phẩm rõ ràng, nguyên lí

2 Giải thích rõ nguyên lí hoạt động sản phẩm 3 Nêu rõ vai trò, đặc điểm phận hệ

thống báo động (nguồn, dây dẫn, cơng tắc, phận phát tín hiệu báo động)

3

4 Trình bày báo cáo sinh động, hấp dẫn

(29)

(HS tự hoc, tự nghiên cứu xây dựng thiết kế nhà tr̀ng tuần) A Mục đích:

HS tự học kiến thức liên quan thông qua việc nghiên cứu tài liệu, làm thí nghiệm để hiểu nguồn điện, chất dẫn điện, chất cách điện, cấu tạo mạch điện, chiều dòng điện, … từ xác định sở khoa học việc thiết kế mạch điện cho hệ thống báo động

B Nội dung:

Từ yêu cầu/qtiêu chí đánh giá sản phẩm, HS tự tìm hiểu kiến thức liên quan từ sách giáo khoa, tài liệu tham khảo hay tìm hiểu internet nhằm hoàn thành câu hii, tập giao từ có kiến thức để thiết kế, chế tạo hệ thống báo động mở cửa

HS trình bày kiến thức tự học thơng qua việc trình bày báo cáo thiết kế sản phẩm đáp ứng tiêu chí đánh giá Phiếu đánh giá số

– Bản ghi chép kiến thức nguồn điện, chất dẫn điện, chất cách điện, cấu tạo mạch điện, chiều dòng điện, …;

– Hồ sơ thiết kế:

+ Sơ đồ mạch điện cho hệ thống báo động nhóm Hồ sơ học tập nhóm;

+ Bản thiết kế sản phẩm hệ thống báo động danh mục vật liệu kèm trình bày giấy A0 hoặc PowerPoint

D Phương thức tổ chức hoạt động:

– HS theo nhóm tự đọc 19, 20, 21 SGK Vật lý hoàn thành câu hii, tập Hồ sơ học tập nhóm;

– HS vận dụng kiến thức mạch điện, làm việc theo nhóm để vẽ phác thảo mạch điện cho hệ thống báo động nhóm;

– HS trao đổi tìm hỗ trợ GV môn liên quan:

(30)

hỗ trợ HS cần thiết GV yêu cầu HS ghi kiến thức vào

+ GV hỗ trợ, gợi ý HS ý tưởng mặt nguyên lí (sơ đồ mạch điện) ý tưởng thiết kế sản phẩm Khuyến khích HS nêu thắc mắc hỗ trợ HS tìm hiểu, giải đáp thắc mắc

– HS tự hoàn thiện báo cáo thiết kế hệ thống báo động mở cửa giấy A0 hoặc trình bày PowerPoint tập luyện cách thức trình bày; chuẩn bị câu hii câu trả lời để bảo vệ quan điểm nhóm

Hoạt động TRÌNH BÀY VÀ BẢO VỆ GIẢI PHÁP HỆ THỐNG BÁO ĐỘNG KHI MỞ CỬA

HS trình bày kiến thức nguồn điện, mạch điện chiều, âm học thông qua việc báo cáo thiết kế hệ thống báo động mở cửa giải thích nguyên lí hoạt động hệ thống HS thực hành kỹ thiết kế thuyết trình, phản biện; hình thành ý thức cải tiến, phát triển thiết kế sản phẩm

B Nội dung:

– GV yêu cầu nhóm trình bày phương án thiết kế (đã chuẩn bị nhà) giải thích nguyên lí hoạt động mạch điện thiết kế;

– GV tổ chức HS thảo luận, bình luận, nêu câu hii bảo vệ ý kiến thiết kế; tiếp thu điều chỉnh thiết kế (nếu cần);

– GV chuẩn hoá kiến thức liên quan cho HS; yêu cầu HS chỉnh sửa, ghi lại kiến thức vào

– Hồ sơ thiết kế hệ thống báo động mở cửa hồn thiện theo góp ý – Bài ghi kiến thức liên quan chuẩn hoá HS

(31)

Bước GV nhận xét, đánh giá báo cáo (theo phiếu đánh giá 2) Tổng kết, chuẩn hoá kiến thức liên quan

(32)

Hoạt động CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG BÁO ĐỘNG KHI MỞ CỬA

(HS tự làm nhà tuần) A Mục đích:

HS chế tạo hệ thống báo động mở cửa vẽ thiết kế thơng qua; Học quy trình, phương pháp nghiên cứu thực nghiệm thông qua việc xác định vật liệu phù hợp, đảm bảo sơ đồ mạch điện với giá thành hợp lí; Học nguyên tắc an toàn chế tạo, lắp đặt sản phẩm

B Nội dung:

HS làm việc theo nhóm nhà hoặc phịng thí nghiệm để chế tạo sản phẩm; ghi chép lại công việc thành viên, điều chỉnh thiết kế (nếu có) giải thích lí điều chỉnh (khuyến khích sử dụng cơng nghệ để ghi hình q trình chế tạo sản phẩm)

GV đôn đốc, hỗ trợ HS (nếu cần) q trình nhóm chế tạo sản phẩm

C Ḍ kiến sản phẩm hoạt động học sinh: Kết thúc hoạt động, HS cần đạt sản phẩm sau:

Hệ thống báo động mở cửa hoạt động yêu cầu, đáp ứng tiêu chí đánh giá phiếu đánh giá số

Bước HS tìm kiếm, chuẩn bị vật liệu dự kiến;

Bước HS lắp đặt thành phần hệ thống theo thiết kế vật liệu đã có;

Bước HS thử nghiệm hệ thống, so sánh với tiêu chí đánh giá sản phẩm (Phiếu đánh giá số 1) Ví dụ: HS sử dụng phần mềm “Sound Meter” cài đặt điện thoại để đo độ to âm vật liệu khác nhau;

Bước HS điều chỉnh lại vật liệu thiết kế, ghi lại nội dung điều chỉnh và giải thích lí (nếu cần phải điều chỉnh);

(33)

Bước HS đóng gói xếp sản phẩm, sẵn sàng cho phần triển lãm sản phẩm; Xây dựng báo cáo tập trình bày, giới thiệu sản phẩm

Trong trình chế tạo sản phẩm, GV đơn đốc, hỗ trợ, ghi nhận hoạt động nhóm HS

Hoạt động TRÌNH BÀY SẢN PHẨM

“HỆ THỐNG BÁO ĐỘNG KHI MỞ CỬA” VÀ THẢO LUẬN (Tiết – 45 phút)

A Mục đích:

HS giới thiệu vận hành sản phẩm hệ thống báo động mở cửa để chứng minh phù hợp sản phẩm với điều kiện thực tế đáp ứng tiêu chí đánh giá sản phẩm đặt (Phiếu đánh giá số 1) HS thực hành kỹ thuyết trình phản biện kiến thức liên quan; rèn luyện thói quen giữ gìn vệ sinh, an tồn lắp đặt thu hồi sản phẩm; hình thành ý thức cải tiến, phát triển sản phẩm

B Nội dung:

Các nhóm HS trình diễn hoạt động hệ thống báo động thiết kế, giới thiệu cách thức hoạt động, vận hành sản phẩm kết hợp với việc giải thích kiến thức mơn học liên quan

GV HS đặt câu hii để làm rõ nội dung

C Ḍ kiến sản phẩm hoạt động học sinh: Kết thúc hoạt động, HS cần đạt sản phẩm sau:

Hệ thống báo động mở cửa lắp đặt cửa thật vận hành theo tiêu chí đánh giá

Bước Các nhóm HS lắp đặt sản phẩm cánh cửa lớp học (thực hiện trước vào tiết học);

(34)

– Nhóm trình bày cách thức hoạt động sản phẩm; điều chỉnh q trình chế tạo sản phẩm giải thích lí (nếu có); giải thích cách tính giá thành sản phẩm;

– Đồng thời, “Nhà đầu tư” (các GV) HS kiểm tra tiêu chuẩn kĩ thuật: độ to âm báo động (từ khoảng cách 2m) phần mềm điện thoại; mối đấu nối mạch điện

Bước “Nhà đầu tư” đặt câu hii, nhận xét công bố kết chấm sản phẩm theo tiêu chí phiếu đánh giá số 1;

Bước GV gợi mở việc tìm hiểu kiến thức mở rộng, nâng cấp sản phẩm cho HS Ví dụ:

* Với nguyên lí đấu mach điện trên, thè cac em, co thể phat triển cac sản phẩm bà động, bà hiệu khac nà̀3

(35)

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HÀ NỘI TRƯỜNG THCS VÀ THPT NGUYỄN SIÊU

HỒ SƠ HỌC TẬP DỰ ÁN:

THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÁO ĐỘNG KHI MỞ CỬA

Tên nhóm:………. Lớp:……… GV hướng dẫn: Bùi Quyết Thắng

(36)

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1

Tên nhóm Danh sách vị trí nhân sự:

Vị trí Mơ tả nhiệm vụ Tên thành viên

Nhóm trưởng

Quản lý thành viên nhóm, hướng dẫn, góp ý, đơn đốc thành viên nhóm hồn thành nhiệm vụ

………

Thư ký ……… ………

Thành viên ……… ………

(37)

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2: HƯỚNG DẪN TỰ LÀM THÍ NGHIỆM

Các em làm việc theo nhóm để thực thí nghiệm sau đây:

Bước 1: Lắp mạch điện hình vẽ kiểm tra để đảm bảo bóng đèn sáng

Bước Lần lượt kẹp đầu mi kẹp vào vật cần xác định (là vật liệu khác nhau: dây thép, dây đồng, dây nhựa, vi gỗ…) Quan sát bóng đèn trường hợp ghi vào bảng sau

Vật lưiệu Đèn sáng Đèn tối Vật dẫn điện

Vật cách điện Dây thép

Dây nhựa Que gỗ Miếng đồng

Dây dù Băng dính

(38)

(39)

Các em tìm hiểu thơng tin 19, 20, 21 SGK thơng tin có liên quan từ Internet để trả lời câu hii sau:

1 Chất dẫn điện lưà:

……… ……… 2 Chất cách điện lưà:

……… ……… 3 Nguồn điện lưà:

……… ……… 4 Cấu tạo mạch điện bao gồm:

……… ……… ……… 5 Chiều dịng điện mạch có đặc điểm:

……… ……… ……… 6 Mạch điện kín bao gồm:

……… ……… 7 Độ to âm đo đơn vị gì? Đo nào?

(40)

Em kể nhiều tốt tên dụng cụ, linh kiện, vật liệu mà em biết với đặc điểm sau:

1 Cho dòng điện chạy qua:

……… ……… ……… ……… ……… 2 Khơng cho dịng điện chạy qua:

……… ……… ……… ……… ………

3 Có thể tạo dịng điện:

……… ……… ……… ……… ………

4 Tiêu thụ điện:

(41)

Tên nguyên vật lưiệu Vai trị (dùng lưàm gì?) Hình vẽ sơ đồ thiết kế Sơ đồ mạch điện:

(42)

Trình bày nguyên lưý hoạt động sản phẩm:

(43)

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 6: DỰ KIẾN BÁO CÁO CHÀO HÀNG SẢN PHẨM ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… ……… Phiếu đánh giá giáo viên dành cho phần trình bày học sinh. Cac em tham khả̀ những tiêu chí để h̀àn thiện sản phẩm nhom mình cach tốt nhất.

Phiếu đáng giá số 1: Đánh giá thiết kế

Phiếu dược sử dụng để đanh gia nhom bà cà phương an thiết kế sản phẩm

TT Tiêu chí Điểm tối đa Điểm đạt được

1 Trình bày rõ vẽ sơ đồ thiết kế mạch điện hệ thống báo động mơ hình sản phẩm

2 Giải thích rõ hướng dịng

điện; rõ cực thiết bị điện

3 Nêu rõ vai trò, đặc điểm

bộ phận hệ thống báo động (nguồn, dây dẫn, công tắc, phận phát tín hiệu báo động)

3 Trình bày báo cáo sinh động, hấp

(44)

Phiếu đánh giá số 2: Đánh giá sản phẩm

Phiếu sử dụng để đanh gia nhom giới thiệu sản phẩm

TT 1 điểm 2,0 điểm 2,5 điểm

1 Sử dụng nguồn điện chiều, tối đa 6V

Sử dụng nguồn điện chiều, tối đa 3V Độ to âm báo

động tối thiếu 60 dB (đêxiben) với khoảng cách 0,5m

Độ to âm báo động tối thiếu 60

dB (đêxiben) với khoảng cách 1,0m

Độ to âm báo động tối thiếu 60 dB (đêxiben) với khoảng cách 2,0m hoặc có đa dạng tín hiệu báo động Mạch điện đấu

nối nguyên lý cịn ling lẻo,

thiếu an tồn

Mạch điện đấu nối nguyên lý, chắn, an tồn

(mối nối kín)

Mạch điện đấu nối nguyên lý, chắn, an toàn (mối nối kín) gọn gàng, đẹp Chi phí để làm hệ

thống 50.000 đ

Chi phí để làm hệ thống từ 40.000 đến

50.000 đ

Chi phí để làm hệ thống 40.000 đ

GỢI Ý BẢNG TÍNH CHI PHÍ SẢN XUẤT SẢN PHẨM

TT NGUYÊN VẬT LIỆU ĐƠN GIÁ (VNĐ) ĐƠN VỊ TÍNH

SỐ LƯỢNG THÀNH

TIỀN

1 Pin 2.000 Cái 6.000

2 …

3 …

(45)

(46)