Thiết kế và tổ chức dạy học với các bài toán chứa tình huống thực tiễn theo định hướng giáo dục STEM phần khối đa diện và khối tròn xoay cho học sinh lớp 12

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN TRƯỜNG THPT HOÀNG MAI SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC VỚI CÁC BÀI TOÁN CHỨA TÌNH HUỐNG THỰC TIỄN THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM PHẦN KHỐI ĐA DIỆN VÀ KHỐI TRÒN XOAY CHO HỌC SINH LỚP 12 (Mơn: Tốn) Người thực hiện: NGƠ TRÍ HẢI Tổ:TỐN - TIN Số điện thoại: 0987.615.468 Năm thực hiện: 2020- 2021 MỤC LỤC Phần ĐẶT VẤN ĐỀ Trang I Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu h ng h nghiên Những đóng gó đề tài Phần hai NỘI DUNG NGHIÊN CỨU I CƠ SỞ KHOA HỌC C sở lý l ận 1 Thực tiễn thực tế 7 Tình h ống Tình h ống thực tiễn Bài to n chứa tình h ống thực tiễn 1.4.1 Bài toán 8 14 Bài to n chứa tình h ống thực tiễn 1.5 STEM dạy học theo định h ớng STEM 1.5.1 STEM giáo dục STEM 1 Kh i niệm STEM 1.5.1 Gi o dục STEM a Kh i niệm gi o dục STEM b) C c mức độ dụng gi o dục STEM gi o dục hổ thông 1.5.2 Dạy học theo định h ớng gi o dục STEM 10 11 1.6 Quy trình thiết kế tổ chức dạy học theo định h ớng giáo dục STEM 12 1.6.1 Q y trình thiết kế Tiến trình học/ chủ đề STEM 12 1.6.3 Cấ trúc chủ đề dạy học môn To n theo định h ớng gi o dục STEM 13 16 20 C c hình thức tổ chức gi o dục STEM C sở thực tiễn 21 II MỘT SỐ ĐỊNH HƯỚNG VÀ BIỆN HÁ THIẾT KẾ, TỔ CHỨC DẠY HỌC VỚI CÁC BÀI TỐN CHỨA TÌNH HUỐNG THỰC TIỄN THEO 22 ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM HẦN KHỐI ĐA DIỆN VÀ KHỐI TRÒN XOAY CHO HỌC SINH LỚ 1 Một số định h ớng thiết kế tổ chức dạy học với c c to n chứa tình h ống thực tiễn theo định h ớng gi o dục STEM hần khối đa diện khối 22 tròn xoay cho học sinh lớ Một số biện h thiết kế tổ chức dạy học với c c to n chứa tình h ống thực tiễn theo định h ớng gi o dục STEM hần khối đa diện khối tròn xoay cho học sinh lớ 2.1 Một số biện pháp thiết kế c c to n chứa tình h ống thực tiễn theo định h ớng gi o dục STEM hần khối đa diện khối tròn xoay cho học sinh lớ 12 2.1.1 Biện pháp 1: Lựa chọn mơ hình, hình ảnh, khối thực tế, vấn đề thực tiễn giải thích đ ợc tri thức Hình học giải q yết đ ợc nhờ mơ hình hóa to n học, hình ảnh, mơ hình thực tế…để thiết kế thành hệ thống to n chứa tình h ống thực tiễn theo định h ớng gi o dục STEM 2.1 1 Mục đích biện h 2.1 Căn biện h 22 22 23 23 23 25 25 33 2.1 C ch thực biện h c ch sử dụng c c to n thiết kế đ ợc a C ch thực biện h b) Cách sử dụng c c to n thiết kế đ ợc 2.1.2 Biện h : Liên t ởng to n “To n học th ần túy” với tình h ống thực tiễn để thiết kế thành hệ thống to n chứa tình h ống thực tiễn 34 theo định h ớng gi o dục STEM từ mơ hình to n học to n 34 2.1.2.1 Mục đích biện h 34 2.1.2.2 Căn biện pháp 2.1.2.3 C ch thực biện h 2.2 Vận dụng thiết kế tổ chức dạy học với c c to n chứa tình h ống thực tiễn theo định h ớng gi o dục STEM hần khối đa diện khối tròn xoay vào dạy học số chủ đề STEM cho học sinh lớ 2.2 Vận dụng thiết kế số chủ đề gi o dục STEM hần khối đa diện khối tròn xoay vào dạy học số chủ đề STEM cho học sinh lớ 2.2.2 Tổ chức dạy học chủ đề STEM với c c to n chứa tình h ống thực tiễn hần khối đa diện khối tròn xoay cho học sinh lớ III THỰC NGHIỆM SƯ HẠM MỤC ĐÍCH, NHIỆM VỤ THỰC NGHIỆM 1 Mục đích thực nghiệm 34 47 47 48 48 48 Nhiệm vụ thực nghiệm 47 TỔ CHỨC THỰC NGHIỆM 48 Chọn đối t ợng thực nghiệm Kết q ả thực nghiệm 48 48 Nhận xét kết q ả thực nghiệm PHẦN BA: KẾT LUẬN 49 KẾT QUẢ THỰC HIỆN 51 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 51 52 53 55 ĐỀ XUẤT TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC 51 PHẦN MỘT: ĐẶT VẤN ĐỀ Lí chọn đề tài Hiện nay, với bùng nổ công nghệ khoa học, xã hội đứng tr ớc th ch thức lớn nhiề mặt nh biến đổi khí hậ , cạn kiệt tài ng yên…và đặc biệt gi o dục Mục tiê gi o dục không đ n th ần tr yền thụ kiến thức tảng tri thức loài ng ời gây dựng q a bao đời mà cao h n mục tiê bồi d ỡng h t triển lực đặt vấn đề, giải q yết vấn đề, tìm kiếm thơng tin, th thậ , xử lí số liệ , lực hợ t c, lực s ng tạo,…để kh m h tri thức mới, h ng h mới, vấn đề mới, c ch giải q yết Tr ớc tình hình đó, Nghị q yết đổi bản, toàn diện GD-ĐT x c định mục tiê cụ thể gi o dục hổ thông là: “Ch yển mạnh q trình gi o dục từ chủ yế trang bị kiến thức sang h t triển toàn diện lực hẩm chất ng ời học Học đôi với hành; lí l ận gắn với thực tiễn; gi o dục nhà tr ờng kết hợ với gi o dục gia đình gi o dục xã hội ” T t ởng hoàn toàn hù hợ với x h t triển gi o dục giới Để đạt đ ợc mục tiê đó, n ớc ta năm q a, công c ộc đổi gi o dục đ ợc Đảng, nhà n ớc toàn xã hội q an tâm Hiện nay, ngành gi o dục tích cực triển khai đổi c ch mạnh mẽ, đồng bộ, toàn diện mục tiê , nội d ng, h ng h , h ng tiện dạy học, nh h ng h kiểm tra đ nh gi kết q ả học tậ học sinh để tạo đ ợc lớ ng ời lao động mà xã hội cần Gi o dục cần có điề chỉnh nội d ng ch ng trình nh h ng h tổ chức dạy học theo h ớng tăng c ờng gắn kết lý th yết với thực hành, lý l ận với thực tiễn, nhà tr ờng gắn với gia đình xã hội điề đ ợc thể “Ch ng trình gi o dục hổ thơng tổng thể” (Ban hành kèm theo Thông t số 32/2018/TT-BGDĐT ngày th ng năm 018 Bộ tr ởng Bộ Gi o dục Đào tạo Trong ch ng trình này, định h ớng dạy học tích hợ đ ợc x c định rõ định h ớng tích hợ đ ợc đề cậ tích hợ theo định h ớng gi o dục STEM Định h ớng đ ợc thể ch ng trình tổng thể, ch ng trình mơn học c c cấ , bậc, lớ học Gi o dục STEM định h ớng gi o dục tích hợ đ ợc h t triển mạnh Mỹ ( 01 , Th i Lan ( 014 , Canada ( 015 , Úc ( 009 đem lại thành tự tốt cho gi o dục c c q ốc gia “Bản chất gi o dục STEM thông q a việc tích hợ c c mơn học để trang bị cho ng ời học khả vận dụng tổng hợ kiến thức k cần thiết liên q an đến c c l nh vực khoa học, công nghệ, k th ật to n học vào giải q yết c c tình h ống yê cầ thực tiễn” Thông q a gi o dục STEM, học sinh đ ợc tự làm chủ kiến thức, h t triển c c hẩm chất lực Và nh gi o dục STEM hoàn toàn hù hợ với c c mục tiê ch ng trình gi o dục hổ thơng Trong Ch ng trình gi o dục hổ thông năm 018, gi o dục STEM vừa mang ngh a thúc đẩy gi o dục c c l nh vực khoa học, công nghệ, k th ật to n học vừa thể h ng h tiế cận liên môn, vận dụng kiến thức liên môn giải q yết vấn đề thực tiễn, h t triển lực hẩm chất ng ời học Định h ớng gi o dục STEM hù hợ với việc đổi ch ng trình gi o dục hổ thơng theo định h ớng h t triển hẩm chất lực Đối với Việt Nam, định h ớng gi o dục STEM đ ợc triển khai số tr ờng b ớc đầ có đ ợc kết q ả tốt, t y nhiên nhìn ch ng vấn đề cịn kh mới, khó thực gi o viên học sinh nh c c cấ q ản lí gi o dục Tr ớc bối cảnh có số cơng trình nghiên thiết kế số chủ đề dạy học STEM; Một số cơng trình nghiên to n có nội d ng thực tế, giải c c to n có nội d ng liên mơn thực tế, h t triển khả ứng dụng to n học vào thực tế, nâng cao lực vận dụng To n học vào thực tiễn, dạy học To n học theo h ớng gắn với thực tế c c tr ờng hổ thơng Nh ng ch a có cơng trình nghiên c ch đầy đủ có hệ thống n ớc ta đ a c c biện h cụ thể để thiết kế tổ chức dạy học với c c to n chứa tình h ống thực tiễn theo định h ớng gi o dục STEM nhằm vận dụng vào ch ng trình gi o dục hành đ ứng ch ng trình gi o dục hổ thơng 018 để gó hần hình thành h t triển c c hẩm chất lực cho học sinh Vì lý trên, t c giả chọn đề tài nghiên là: “Thiết kế tổ chức dạy học với tốn chứa tình thực tiễn theo định hướng giáo dục STEM phần khối đa diện khối tròn xoay cho học sinh lớp 12” Mục đích nghiên cứu: - Đối với giáo viên: Nâng cao lực thiết kế tổ chức dạy học với c c to n chứa tình h ống thực tiễn theo định h ớng gi o dục STEM ch - Đối với học sinh: h t triển c c hẩm chất lực đ ng trình gi o dục hổ thông 018 Phư ng h ứng yê cầ nghiên - Phương pháp nghiên cứu lí luận: Nghiên c c tài liệ tâm lí học; lí l ận h ng h dạy học tr ờng hổ thơng; Lí l ận h ng h dạy học liên q an đến vấn đề nghiên - Phương pháp nghiên cứu thực tiễn + Khảo s t điề tra + hỏng vấn trao đổi + Nghiên sản hẩm - Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm Tổ chức dạy học thực nghiệm thực nghiệm s hạm Những đóng gó đề tài - Làm rõ c sở lí luận thực tiễn ý ngh a, vai trò q an trọng hệ thống tốn chứa tình thực tiễn việc thực mục tiêu dạy học môn Tốn tr ờng trung học phổ thơng c sở làm sáng tỏ vai trò ứng dụng đầy ý ngh a toán học thực tiễn, đặc biệt vận dụng tốn chứa tình thực tiễn vào tổ chức dạy học theo định h ớng giáo dục STEM cho học sinh lớp 12 - Xây dựng đ ợc số biện pháp thiết kế tổ chức dạy học với toán chứa tình thực tiễn theo định h ớng giáo dục STEM phần khối đa diện khối tròn xoay cho học sinh lớp 12 - Xây dựng dạy minh họa với tốn chứa tình thực tiễn theo định h ớng giáo dục STEM phần khối đa diện khối tròn xoay cho học sinh lớp 12 PHẦN HAI: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU I CƠ SỞ KHOA HỌC C sở lý l ận 1.1 Thực tiễn thực tế Theo Từ điển Tiếng Việt: “Thực tiễn” “những hoạt động người, trước hết lao động sản xuất, nhằm tạo điều kiện cần thiết cho tồn xã hội”, cịn “thực tế” “tổng thể nói chung tồn tại, diễn tự nhiên xã hội, có quan hệ đến đời sống người” (Từ điển Tiếng Việt, Tr ng tâm từ điển ngơn ngữ, Hà Nội, Hồng ( 003 Nh vậy, kh i niệm “thực tiễn” kh i niệm “thực tế” có hân biệt, thực tiễn dạng tồn thực tế nh ng không tồn kh ch q an mà có hàm chứa hoạt động cải tạo, biến đổi thực tế với mục đích ng ời 1.2 Tình h ống Tình h ống: Sự diễn biến tình hình, mặt cần hải đối hó (theo ngh a từ điển ; Theo Ng yễn B Kim ( 006 : Một tình h ống đ ợc hiể hệ thống hức tạ gồm chủ thể kh ch thể, chủ thể ng ời, kh ch thể lại hệ thống 1.3 Tình h ống thực tiễn Cũng theo từ điển Tiếng Việt, tình h ống “sự diễn biến tình hình, có mặt cần phải đối phó” Nh vậy, theo ngh a tình h ống tự chứa đựng yê cầ cần đ ợc giải q yết (“có mặt cần hải đối hó” Theo t c giả Ng yễn B Kim: “Một tình h ống đ ợc hiể hệ thống hức tạ gồm chủ thể kh ch thể, đó, chủ thể ng ời, cịn kh ch thể lại hệ thống Trong đó: Hệ thống đ ợc hiể tậ hợ c c hần tử với q an hệ hần tử tậ hợ Tham khảo c c định ngh a q an điểm trên, hạm vi đề tài này, nói đến “tình h ống thực tiễn”, ta hiể : Tình h ống thực tiễn loại tình h ống mà kh ch thể chứa đựng c c yế tố mang nội d ng thực tế, có c c hoạt động t c động ng ời nhằm biến đổi thực tế Tình h ống thực tiễn loại tình h ống mà để giải q yết cần hoạt động vật chất có mục đích, mang tính lịch sử - xã hội ng ời nhằm cải biến tự nhiên xã hội Mặt kh c, đồng tình với q an điểm M ller & B rkhardt ( 007 cần đặt gi o dục to n học mối q an hệ biện chứng “To n học bắt ng ồn từ thực tiễn trở hục vụ thực tiễn”, hạm vi dạy học to n tr ờng hổ thông, chúng tơi q an niệm tình h ống thực tiễn theo ngh a mở; bao gồm thực tiễn học tậ môn To n, thực tiễn học tậ c c môn học kh c với thực tiễn đa dạng c ộc sống Ở đó, kiến thức to n học đ ợc sử dụng theo nhiề c ch nhiề mơn học kh c nha nh Vật lí, Hóa học, Sinh học, Địa lí, K th ật, cơng việc c ộc sống ngày học sinh Tóm lại, ta hiể tình h ống thực tiễn tình h ống x ất h t từ giới bên l nh vực to n học, khơng có c c đối t ợng, kí hiệ , cấ trúc to n học Trong tình h ống này, thơng tin khơng đầy đủ, liệ q nhiề q ít, cầ đặt th ờng không rõ ràng dẫn đến có nhiề c ch để giải q yết, tùy th ộc vào khía cạnh mà ng ời mơ hình hóa q an tâm 1.4 Bài to n chứa tình h ống thực tiễn 1.4.1 Bài toán Theo G olya: “Bài to n nh cầ hay yê cầ đặt cần thiết hải tìm kiếm c ch có ý thức h ng tiện thích hợ để đạt tới mục đích t y trơng thấy rõ ràng nh ng đạt đ ợc ngay” Theo c c t c giả L N Landa A.N Leontiev “bài to n mục đích cho điề kiện định, đòi hỏi chủ thể (ng ời giải to n cần hải hành động, tìm kiếm c i ch a biết c sở mối liên q an với c i biết” Nh vậy, to n hải có c c giả thiết (những điề kiện định biết c c câ hỏi kết l ận (c i ch a biết, cần tìm kiếm Theo Trần V i “bài to n tình h ống địi hỏi t d y tổng hợ c c kiến thức đ ợc học tr ớc để giải” Ngồi ra, to n hải đ ợc chấ nhận học sinh Nế học sinh từ chối chấ nhận c c th ch thức thời điểm đó, khơng hải to n cho em học sinh - Theo Ng yễn B Kim ( 011 q an niệm to n tình h ống mà mục tiê chủ thể tìm yế tố ch a biết dựa vào số yế tố cho tr ớc kh ch thể 1.4.2 Bài to n chứa tình h ống thực tiễn Trong hạm vi dạy học to n, to n đ ợc đ a vào để học sinh giải q yết th ờng gọi tậ c c em Nh xem xét mặt dạy học to n học sinh đ ợc cho d ới dạng tậ to n Có nhiề c ch hân loại tậ to n, theo tiê chí kh c nha Căn vào mục đích nghiên đề tài này, c c tậ to n đ ợc hân làm loại: to n “To n học th ần túy” “Bài to n chứa tình h ống thực tiễn” - Bài to n “To n học th ần túy” to n giải q yết đặt nội to n học, với c c yê cầ , chẳng hạn: giải, tính gi trị hàm số, tìm gi trị lớn liên q an tới c c tri thức to n học Một gi trị q an trọng c c to n “To n học th ần túy” giú học sinh hiể rõ h n sâ h n c c kiến thức to n học đ ợc học tạo điề kiện rèn l yện c c k cần thiết q a việc giải to n Việc giải q yết tốt to n gó hần ch ẩn bị tốt cho việc ứng dụng học thực tiễn - Bài to n chứa tình h ống thực tiễn: Theo Bùi H y Ngọc “Bài to n thực tiễn to n mà giả thiết hay kết l ận có c c nội d ng liên q an đến thực tiễn” T c giả han Thị Tình đ a q an niệm “Bài to n thực tiễn toán mà nội d ng giả thiết hay kết l ận có chứa đựng yế tố liên q an đến c c hoạt động thực tiễn” Nh vậy, thấy, to n chứa tình h ống thực tiễn to n mà giả thiết kiện to n chứa đựng c c tình h ống xảy từ thực tiễn c ộc sống hiể rộng h n từ nghiên học tậ c c môn học kh c Nói c ch kh c, to n chứa tình h ống thực tiễn to n mà yê cầ hay nh cầ cần đạt đ ợc giải q yết đ ợc vấn đề mà c c tình h ống thực tiễn đặt T y nhiên, ranh giới to n “To n học th ần túy” to n chứa tình h ống thực tiễn t ng đối Bởi lẽ, thực tế dạy học to n tr ờng hổ thông, nhiề tậ to n đ ợc xây dựng dựa nh cầ thực tiễn việc xây dựng thực Ch ng trình mơn To n (với mục đích để học sinh đ ợc tiế cận, nhận thức vận dụng to n học theo yê cầ mức độ hổ thông 1.5 STEM dạy học theo định hướng giáo dục STEM 1.5.1 STEM giáo dục STEM 1.5.1.1 Kh i niệm STEM STEM th ật ngữ viết tắt c c từ Science (Khoa học , Technology (Công nghệ , Engineering (K th ật Mathematics (To n học STEM th ật ngữ rút gọn đ ợc sử dụng bàn đến c c s ch h t triển Khoa học, Công nghệ, K th ật To n học Mỹ Th ật ngữ lần đầ tiên đ ợc giới thiệ Q ỹ Khoa học Mỹ (NSF vào năm 001 Tr ớc đó, năm 1990, NSF dùng th ật ngữ SMET t y nhiên th ật ngữ có c ch h t âm giống từ “SMUT” (một từ có ý ngh a khơng tích cực , SMET sa đ ợc đổi thành STEM 1.5.1.2 Gi o dục STEM a Kh i niệm gi o dục STEM Trong Ch ng trình gi o dục hổ thông năm 018: “Giáo dục STEM mơ hình giáo dục dựa cách tiếp cận liên môn, giúp học sinh áp dụng kiến thức khoa học, cơng nghệ, kĩ thuật tốn học vào giải số vấn đề thực tiễn bối cảnh cụ thể” Nh vậy, Ch ng trình gi o dục hổ thông năm 018, giáo dục STEM vừa mang ý ngh a thúc đẩy gi o dục c c l nh vực khoa học, công nghệ, k th ật to n học vừa thể h ng h tiế cận liên môn, h t triển lực hẩm chất ng ời học Đặc biệt h t triển c c lực đặc thù c c môn học th ộc l nh vực STEM cho học sinh Đó khả vận dụng kiến thức, k liên q an đến c c môn Khoa học, Công nghệ, K th ật To n học, biết liên kết c c kiến thức để giải q yết c c vấn đề thực tiễn hỏng theo ch trình STEM, gi o dục STEM đặt học sinh tr ớc vấn đề thực tiễn ("công nghệ" cần giải q yết, địi hỏi học sinh hải tìm tịi, chiếm l nh kiến thức khoa học vận dụng kiến thức để thiết kế thực giải h giải q yết vấn đề ("công nghệ" Nh vậy, học STEM đề cậ giao cho học sinh giải PHỤ LỤC Chủ đề STEM: THIẾT KẾ LON NƯỚC NGỌT Tên chủ đề: THIẾT KẾ LON NƯỚC NGỌT (Số tiết: 03 tiết: TC4+TC5+TC6 – Hình học12) Mô tả chủ đề: Dự n “Thiết kế lon n ớc ngọt” ý t ởng dạy học theo định h ớng gi o dục STEM cho đối t ợng HS lớ 12 Từ thực tiễn c c lon n ớc thị tr ờng, ta đ a lon n ớc ngọt, lon theo mẫ cũ (lùn, mậ , lon theo mẫ (cao, ốm , yê cầ HS vận dụng kiến thức mơn to n, mơn vật lí để so s nh làm rõ: Hình dạng nh tối ? Lon mẫ tiết kiệm ng yên liệ cho nhà sản x ất? Sa tính to n, HS hải nhận xét đ ợc: Lon mẫ cũ tiết kiệm ng yên liệ h n lon mẫ T y nhiên, vấn đề đặt là: Tại nhà sản x ất lại bỏ mẫ cũ để chấ nhận cho mẫ mới? Sa thảo l ận, HS rút đ ợc kết l ận là: Chấ nhận tốn nhiên liệ nh ng lợi nh ận tăng lên đ nh trúng vào thị hiế ng ời tiê dùng, sản hẩm đ ợc tiê thụ nhiề h n… Từ đó, địi hỏi HS tính to n kích th ớc lon hợ lí HS tìm hiể , vận dụng c c kiến thức khối đa diện khối trịn xoay, đồng thời học sinh tham gia cơng việc nhà thiết kế từ việc dựa c c kiến thức để lên ý t ởng đến đề thiết kế thực việc chế tạo Để thực dự n, HS nghiên kiến thức th ộc ch ng 1và – Hình học , bao gồm kiến thức diện tích; thể tích…Đồng thời, HS cần h y động c c kiến thức Tin học, Vật lí, Hóa học, Cơng nghệ, Mỹ th ật nh : Tra đ ợc thông tin nhờ việc sử dụng công nghệ thông tin ; Áp suất mơn Vật lí, cơng thức cấ tạo n ớc q a mơn Hóa học, vẽ thiết kế q a mơn Cơng nghệ tính thẩm mỹ c c sản hẩm q a môn Mỹ th ật… Mục tiêu: Sa hoàn thành chủ đề, HS có khả năng: a Kiến thức: – Trình bày đ ợc c c kh i niệm ch ng ch kiến thức liên q an; ng hình học c c 55 – Nhắc lại c c kiến thức mơn Vật lí s ất, mơn Hóa học cơng thức cấ tạo n ớc ngọt, môn Công nghệ vẽ thiết kế; mơn Mỹ th ật trang trí lon n ớc tính thẩm mỹ c c sản hẩm… – Tính to n, thiết kế, vẽ trình bày đ ợc ý t ởng lon n ớc dựa vào việc nghiên c c kiến thức khối đa diện khối tròn xoay – Xây dựng sản phẩm thiết kế dựa tích hợp kiến thức mơn Tốn với mơn khoa học nh Vật lí, Hóa học, Cơng nghệ, Mỹ thuật… – Tra đ ợc thông tin nhờ việc sử dụng công nghệ thông tin b Kĩ - Học sinh biết vẽ c c hình khơng gian - Học sinh biết s tầm làm c c mơ hình hình trụ, hình cầ ; hình hộ chữ nhật; hình lậ h ng…trong thực tế - Học sinh biết vận dụng cơng thức tính diện tích x ng q anh, diện tích tồn hần, thể tích khối liên q an - Học sinh biết làm c c to n thực tế liên q an đến Hình học ch ng ch ng c ịnh hướng phát tri n ph m chất: – Có tinh thần tr ch nhiệm, hịa đồng, giú đỡ nha nhóm, lớ ; – thích mơn học, thích kh m h , tìm tịi vận dụng c c kiến thức học đ ợc vào giải q yết c c vấn đề thực tiễn c ộc sống; – Có ý thức t ân thủ c c tiê ch ẩn k th ật d ịnh hướng phát tri n lực: - Năng lực tự chủ tự học vấn đề liên q an đến Hình học ch ng ch ng - Năng lực nghiên kiến thức khoa học thực nghiệm - Năng lực giải q yết vấn đề c ch s ng tạo, cụ thể đ a đ ợc h thiết kế nh để có đ ợc kết q ả tối nhất; ng n - Năng lực giao tiế hợ t c nhóm để thống thiết kế hân cơng thực hần nhiệm vụ cụ thể tạo h ng n thiết kế lon n ớc - Năng lực ngơn ngữ, tính to n, tìm hiể tự nhiên xã hội, công nghệ, tin học, thẩm mỹ Thiết bị: Tổ chức dạy học chủ đề, GV h ớng dẫn HS sử dụng số thiết bị sa : - Ng yên liệ : Giấy bìa, c c mơ hình lon n ớc ngọt; giấy A0; giấy trang trí 56 - Dụng cụ: Kéo, bút, băng keo, th ớc đo Tiến trình dạy học: Hoạt động XÁC ĐỊNH YÊU CẦU CỦA DỰ ÁN THIẾT KẾ LON NƯỚC NGỌT (Tiết TC4 – 45 phút) A Mục đích: - X c định đ ợc sản hẩm cần chế tạo “Lon n ớc ngọt” với c c c c thông số k th ật cho tr ớc nh : kích th ớc (ch vi, chiề cao, , loại vật liệ - X c định đ ợc c c tiê chí đ nh gi sản hẩm, từ định h ớng thiết kế sản hẩm B Nội d ng: – GV học sinh thảo l ận c c loại lon n ớc có thị tr ờng Từ thực tiễn trên, GV tổ chức cho HS thảo l ận để hình thành nên c c ý t ởng c ch nghiên thiết kế lon n ớc cho hợ lí, vấn đề kích cỡ, chất liệ lon n ớc để có hiệ q ả tối GV giao nhiệm vụ cho HS thực dự n học tậ “Thiết kế lon n ớc ngọt” dựa kiến thức vấn đề liên q an đến Hình học ch ng ch ng c c kiến thức Tin học, Vật lí, Hóa học, Cơng nghệ, Mỹ th ật b ớc đầ tìm hiể từ hoạt động thảo l ận – GV thống với HS c c tiê chí đ nh gi thiết kế, đ nh gi sản hẩm thiết kế nh kế hoạch triển khai dự n C Dự kiến sản hẩm hoạt động học sinh: – Kết thúc hoạt động, HS cần đạt đ ợc sản hẩm thỏa mãn yê cầ sau: – Một tiê chí kích th ớc, chất liệ có sẵn thị tr ờng sẵn có quanh ta – Một ghi ché x c định nhiệm vụ hải làm nhóm: Thiết kế lon nước – Bảng tiê chí đ nh gi thiết kế sản hẩm; – Kế hoạch thực với c c mốc thời gian nhiệm vụ rõ ràng D C ch thức tổ chức hoạt động: ước Đặt vấn đề Từ thực tiễn c c lon n ớc thị tr ờng, ta đ a lon n ớc ngọt, lon theo mẫ cũ (lùn, mậ , lon theo mẫ (cao, ốm , yê cầ 57 HS vận dụng kiến thức môn to n, môn vật lí để so s nh làm rõ: Hình dạng nh tối ? Lon mẫ tiết kiệm ng yên liệ cho nhà sản x ất? Sa tính to n, HS hải nhận xét đ ợc: Lon mẫ cũ tiết kiệm ng yên liệ h n lon mẫ T y nhiên, vấn đề đặt là: Tại nhà sản x ất lại bỏ mẫ cũ để chấ nhận cho mẫ mới? Để tìm hiể c ch làm thực giải c c to n sa ước Làm hai toán – GV tổ chức chia nhóm HS HS theo nhóm thống vai trò, nhiệm vụ c c thành viên nhóm; – GV nê rõ yê cầ cho HS làm tậ kh m h Bài tốn: Cơng ty Cơ-ca -cơ -la Việt Nam sản x ất lon n ớc cần thiết kế hộ đựng n ớc cho loại sản hẩm nhà m y thể tích 660 cm3 Nế bạn nhân viên thiết kế bạn làm nh để nhà m y chọn thiết kế bạn Báo cáo gởi Công ty Cô-ca -cô -la Việt Nam nên bao gồm: • Các kích cỡ bạn đề nghị cho l ợng nhơm • Lời giải thích hay việc tính tốn bạn ủng hộ cho kích cỡ đề nghị • Sự so sánh kích cỡ thật kích cỡ đề nghị; bàn luận kích cỡ Cơng ty Cô-ca -cô -la Việt Nam chân thành cảm n bạn việc giúp tậ đồn có trách nhiệm chung với môi tr ờng Chúc may mắn! C c hư ng n giải q yết: Phư ng n 1: Làm bao bì theo hình hộ chữ nhật đ y hình v ông cạnh x chiề cao h: Lúc ta hải tìm cạnh hình v ơng x chiề cao h hình hộ để trả lời câ hỏi đặt Vấn đề ch yển to n: “Cho hình hộp chữ nhật chiều cao h có đáy hình vng cạnh x Tìm x h cho diện tích tồn phần hình hộp phải nhỏ nhất.” Ta có, thể tích: V  Sd  h  x h Từ V = hx2 = h x2 Để tốn vật liệ diện tích tồn hần hải nhỏ 58 Stp  S xq  S2 đáy  xh  x  x Dùng h ng h  2x2   2x2 x x đạo hàm lậ bảng biến thiên ta tìm đ ợc: MinStp  xẩy khi: x   h  Nhận xét: Nế dùng bất đẳng thức Côsi ta có: Stp  S xq  S2 đáy  xh  x  x 2 2 2  x    x  .2 x  x2 x x x x Vậy MinStp  xẩy khi:  x  x3   x   h  x Nế ta làm theo dạng hình hộ nhà thiết kế cần làm hình lậ h ng có cạnh 1dm Phư ng n 2: Làm theo dạng hình trụ : b n kính x chiề cao h Lúc ta hải tìm cạnh hình v ơng x chiề cao h hình hộ để trả lời câ hỏi đặt Vấn đề ch yển to n: “Cho hình trụ chiều cao h bán kính đáy x (h>0, x>0) Tìm x h cho diện tích tồn phần hình phải nhỏ nhất.” Ta có: V   x 2h  1 h  x2 S  S  S đáy  2 xh  2 x xq  2 x  2 x  x2  Dùng h ng h  2 x x đạo hàm lậ bảng biến thiên ta tìm đ ợc: 59 Min S  5,54 x  0,54dm  h  1,084 Nhận thấy h = x Nhận xét: Nế dùng bất đẳng thức Cơsi ta có: V   x 2h   h   x2 S S S  2 xh  2 x  2 x  2 x xq 2đáy  x2  1 1  2 x    2 x  33 2 x  33 2  5,54 x x x x x Min Stp  5,54 Đẳng thức xẩy khi: 1  2 x  x3   x  0,54dm  h  1,084 x 2 Nế làm bao bì dạng hình trụ ng ời thiết kế hải làm hộ cho đ ờng cao đ ờng kính đ y Hình ảnh lon nước nghọt hình trụ ước Giao nhiệm vụ cho HS x c lậ yê cầ đ nh gi sản hẩm I Nghiên sâ h n to n với vấn đề thực tế q a toán: Tại khơng hải hình cầ , hình hộ chữ nhật mà lại hình trụ? Hình trụ tỷ lệ b n kính đ y chiề cao bao nhiê ? Hình hộ tỷ lệ đ ờng cao cạch hộ nh nào? 60 * Nế lon nước có thiết kế hình cầ Về mặt lý th yết vỏ lon hình cầ có diện tích bề mặt nhỏ h n đồng ngh a với việc tốn ng yên vật liệ h n, ngồi lon hình cầ khơng có góc cạnh nên khơng có điểm yế , s ất đ ợc dàn đề lên vỏ Nhưng sai lầm lớn ứng dụng vỏ lon hình cầu thực tiển lon nước khơng thể đứng vững mặt phẳng Hơn nữa, việc lưu trữ vận chuyển lon nước hình cầu bất tiện Các lon nước trượt qua trượt lại gây khó khăn q trình vận chuyển Ngồi ra, tận dụng 74% không gian xếp chồng lon nước hình cầu Vậy cịn hình hộ chữ nhật sao? Lon n ớc hình hộ chữ nhật giải q yết trọn vẹn vấn đề lon n ớc hình cầ Lon hình hộ cho diện tích chứa n ớc lớn h n, đứng vững vàng mặt hẳng, lại tận dụng đ ợc 100% không gian xế chồng lên lại khiến bạn gặ rắc rối cầm ống Thiết kế hình hộp khiến việc cầm nắm lon nước trở nên bất tiện, cạnh góc vng làm bạn bị thương vơ tình va phải uống Bên cạnh đó, góc vng điểm yếu thiết kế này, nên cần nhiều nguyên liệu để gia cố góc cạnh lon * C ối cùng, thiết kế lon khả thi đời - vỏ lon hình trụ trịn 61 Vỏ lon hình trụ đời với kết hợ thiết kế Khi nhìn từ x ống, thiết kế giống hình cầ Cịn nhìn từ cạnh sang, vỏ lon giống thiết kế hình hộ chữ nhật Và giống nh lon hình cầ , lon hình trụ trịn khơng có điểm yế , áp lực đ ợc dàn đề vỏ lon Khả tận dụng không gian vận chuyển loại lon hình trụ chút so với hình hộp chữ nhật, vượt trội so với cấu tạo lon hình cầu, Ngồi ra, nguyên nhân thực tế khiến nhà sản xuất định lựa chọn thiết kế này, vỏ lon hình trụ dễ sản xuất so với loại vỏ lon Hãy tiế cận tốn nhà tốn học: Ta biết khơng nên thiết kế lon n ớc hình cầ Theo c ch thơng th ờng ta làm bao bì dạng hình hình trụ Nh cần x c định xem hai dạng dạng tốn vật liệ h n II Trình bày b o c o nghiên “Thiết kế lon nước ngọt” Yê cầ dự n: Dựa vào c c kiến thức ch ng 1và – Hình học , bao gồm kiến thức diện tích; thể tích …Đồng thời, HS cần h y động c c kiến thức Tin học, Vật lí, Hóa học, Cơng nghệ, Mỹ th ật có liên quan, em tham gia nghiên “Thiết kế lon nước ngọt” C c nhóm trình bày b o c o sản hẩm “Thiết kế lon nước ngọt” mà nhóm thấy hù hợ GV HS thống kế hoạch triển khai tiế theo Hoạt động Thời lượng Hoạt động 1: Giao nhiệm vụ dự án Tiết TC4 Hoạt động : Nghiên kiến thức tuần (HS tự học nhà theo chuẩn bị thiết kế để báo cáo nhóm) Hoạt động 3: B o c o h ng n thiết kế Tiết TC5 62 Hoạt động 4: Chỉnh sửa đ a h hợp lí ng n tuần (HS tự làm nhà theo nhóm) Hoạt động 5: B o c o đ nh gi kết Tiết TC6 – GV nhấn mạnh c c nhóm có t ần tiế theo để nghiên kiến thức liên q an (Xem Hồ s học tậ nhóm với c c tậ h ớng dẫn HS tự học nhà – C c nhóm triển khai xây dựng thiết kế sản hẩm h để b o c o t ần tiế theo ng n thực – Bài trình bày thiết kế đ ợc đ nh gi theo c c tiê chí hiế đ nh gi số Yê cầ thiết kế TT Yêu cầu Trình bày thiết kế rõ ràng, xác Giải thích rõ thiết kế sản phẩm Nê rõ đ ợc vai trị, đặc điểm, tác dụng (vận chuyển, chi hí… Trình bày b o c o sinh động, hấp dẫn Tổng điểm Phiếu đánh giá số TT Tiêu chí Điểm tối Điểm đa Trình bày thiết kế rõ ràng, xác 2 Giải thích rõ thiết kế sản phẩm 3 Nê rõ đ ợc vai trò, đặc điểm, tác dụng (vận chuyển, chi hí… Trình bày b o c o sinh động, hấp dẫn Tổng điểm 10 đạt 63 Hoạt động NGHIÊN CỨU KIẾN THỨC VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP (HS tự học tự nghiên cứu x y dựng thiết kế nhà tuần) A Mục đích: HS tự học đ ợc kiến thức liên q an thông q a việc nghiên s ch gi o khoa, mạng Internet, c c tài liệ tham khảo c c kiến thức th ộc ch ng 1và – Hình học , bao gồm kiến thức diện tích; thể tích …Đồng thời, HS cần h y động c c kiến thức Tin học, Vật lí, Hóa học, Cơng nghệ, Mỹ th ật từ x c định đ ợc c sở khoa học việc thiết kế yê cầ B Nội d ng: Từ yê cầ /tiê chí đ nh gi sản hẩm, HS tự tìm hiể c c kiến thức liên q an từ s ch gi o khoa, tài liệ tham khảo hay tìm hiể internet nhằm hoàn thành câ hỏi, tậ đ ợc giao từ có kiến thức để thiết kế lon n ớc HS trình bày kiến thức tự học đ ợc thơng q a việc trình bày b o c o thiết kế sản hẩm đ ứng c c tiê chí đ nh gi hiế đ nh gi số C Dự kiến sản hẩm hoạt động học sinh: Kết thúc hoạt động, HS cần đạt đ ợc c c sản hẩm sa : – Bản ghi ché kiến thức th ộc ch ng 1và – Hình học , bao gồm kiến thức diện tích; thể tích …Đồng thời, HS cần h y động c c kiến thức Tin học, Vật lí, Hóa học, Công nghệ, Mỹ th ật – Hồ s thiết kế: + Thơng tin kích cỡ, chất liệ , mà sắc cho lon n ớc Hồ s học tậ nhóm; + Bản thiết kế sản hẩm ower oint D C ch thức tổ chức hoạt động: – HS theo nhóm tự học kiến thức th ộc ch ng 1và – Hình học , bao gồm kiến thức diện tích; thể tích …Đồng thời, HS cần h y động c c kiến thức Tin học, Vật lí, Hóa học, Cơng nghệ, Mỹ th ật hoàn thành câ hỏi, tậ Hồ s học tậ nhóm – HS làm việc theo nhóm để h c thảo thơng tin kích th ớc, số liệ , tiê chí cần đảm bảo – HS trao đổi tìm hỗ trợ GV c c môn liên q an: 64 + GV h ớng dẫn HS c ch đọc tài liệ , đọc s ch gi o khoa, tìm kiếm thêm tài liệ từ c c ng ồn thông tin kh c nha Kết nối HS với GV môn kh c để hỗ trợ HS cần thiết GV yê cầ Hs ghi kiến thức c vào + GV hỗ trợ, gợi ý HS ý t ởng mặt lí th yết ý t ởng thiết kế sản hẩm Kh yến khích HS nê thắc mắc hỗ trợ HS tìm hiể , giải đ thắc mắc – HS tự hoàn thiện b o c o thiết kế q ả bóng giấy A0 trình bày ower oint tậ l yện c ch thức trình bày; ch ẩn bị câ hỏi câ trả lời để bảo vệ q an điểm nhóm Hoạt động TRÌNH BÀY VÀ BẢO VỆ DỰ ÁN THIẾT KẾ LON NƯỚC NGỌT (Tiết T – 45 phút) A Mục đích: HS trình bày đ ợc kiến thức th ộc ch ng – Hình học , bao gồm kiến thức diện tích; thể tích …Đồng thời, HS cần h y động c c kiến thức Tin học, Vật lí, Hóa học, Cơng nghệ, Mỹ th ật thông q a việc b o c o thiết kế giải thích lại lựa chọn sản hẩm HS thực hành đ ợc kỹ thiết kế th yết trình, hản biện; hình thành ý thức cải tiến, h t triển thiết kế sản hẩm B Nội d ng: – GV yê cầ c c nhóm lần l ợt trình bày h nhà giải thích lựa chọn h ng n này; ng n thiết kế (đã ch ẩn bị – GV tổ chức HS thảo l ận, bình l ận, nê câ hỏi bảo vệ ý kiến thiết kế; tiế th điề chỉnh thiết kế (nế cần ; – GV ch ẩn ho c c kiến thức liên q an cho HS; yê cầ HS chỉnh sửa, ghi lại c c kiến thức vào C Dự kiến sản hẩm hoạt động học sinh: Kết thúc hoạt động, HS cần đạt đ ợc c c sản hẩm sa : – Hồ s thiết kế lon n ớc hồn thiện theo gó ý – Bài ghi kiến thức liên q an đ ợc ch ẩn ho HS D C ch thức tổ chức hoạt động: ước GV tổ chức cho nhóm b o c o h ng n thiết kế; ước C c nhóm kh c nhận xét, nê câ hỏi; 65 Bước GV nhận xét, đ nh gi c c b o c o (theo hiế đ nh gi kết, ch ẩn ho c c kiến thức liên q an Tổng ước GV giao nhiệm vụ cho c c nhóm nhà triển khai thiết kế sản hẩm theo thiết kế; ghi lại c c điề chỉnh (nế có thiết kế sa hồn thành sản hẩm ghi giải thích; gợi ý c c nhóm tham khảo thêm c c tài liệ hục vụ cho việc chế tạo thử nghiệm sản hẩm (SGK, internet tham khảo thêm ý kiến t vấn GV môn (nế thấy cần thiết Hoạt động NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO VÀ TH (HS tự làm nhà tuần) NGHIỆM A Mục đích: HS cho thống kê hoàn chỉnh thiết kế lon n ớc ngọt, c ch thức thực hiện, mơ hình mơ tả, th yết trình lí chọn h ng n Q a học đ ợc c c công thức th ộc ch ng – Hình học , bao gồm kiến thức diện tích; thể tích …Đồng thời, HS cần h y động c c kiến thức Tin học, Vật lí, Hóa học, Cơng nghệ, Mỹ th ật B Nội d ng: HS làm việc theo nhóm nhà hịng thí nghiệm để chế tạo sản hẩm; ghi ché lại công việc thành viên, c c điề chỉnh thiết kế (nế có giải thích lí điề chỉnh (kh yến khích sử dụng cơng nghệ để ghi hình q trình chế tạo sản hẩm GV đôn đốc, hỗ trợ HS (nế cần q trình c c nhóm chế tạo sản hẩm C Dự kiến sản hẩm hoạt động học sinh: Kết thúc hoạt động, HS cần đạt đ ợc sản hẩm sa : Đ a h ng n yê cầ , đ đ nh gi , th yết trình ứng c c tiê chí đ nh gi hiế D C ch thức tổ chức hoạt động: ước HS tìm kiếm, ch ẩn bị c c vật liệ dự kiến c c kiến thức liên q an ước HS tạo đ ợc mơ hình mơ tả việc việc thiết kế lon n ớc ngọt; ước HS so s nh với c c tiê chí đ nh gi sản hẩm ( hiế đ nh gi số ước HS điề chỉnh lại vật liệ thiết kế, ghi lại nội d ng điề chỉnh giải thích lí (nế cần hải điề chỉnh 66 ước HS hoàn thiện bảng ghi danh mục c c vật liệ tính gi thành chế tạo sản hẩm; ước HS b o c o tậ trình bày Trong q trình chế tạo sản hẩm, GV đôn đốc, hỗ trợ, ghi nhận hoạt động nhóm HS Hoạt động TRÌNH BÀY PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ LON NƯỚC NGỌT VÀ THẢO LUẬN (Tiết T – 45 phút) A Mục đích: HS giới thiệ chứng minh hù hợ sản hẩm với điề kiện thực tế nh đ ứng đ ợc c c tiê chí đ nh gi sản hẩm đặt ( hiế đ nh gi số B o c o bảo vệ h ng n thiết kế sản hẩm, HS thực hành đ ợc kỹ th yết trình hản biện kiến thức liên q an; hình thành ý thức cải tiến, h t triển sản hẩm B Nội d ng: C c nhóm HS trình bày, giới thiệ c ch thức thực hiện, h ng thức sản s ất sản hẩm kết hợ với việc giải thích kiến thức c c mơn học liên q an GV HS đặt câ hỏi để làm rõ nội d ng C Dự kiến sản hẩm hoạt động học sinh: Kết thúc hoạt động, HS cần đạt đ ợc: Bản thiết kế lon n ớc c ch triển khai thực D C ch thức tổ chức hoạt động: ước C c nhóm lần l ợt b o c o, bảo vệ công trình: – Nhóm trình bày kích cỡ, chất liệ , h ng thức sản s ất sản hẩm; điề chỉnh q trình chế tạo sản hẩm giải thích lí (nế có ; giải thích c ch tính gi thành sản hẩm; – Đồng thời, c c GV HS kiểm nghiệm lại c c vấn đề bên thực đề ước GV HS đặt câ hỏi, nhận xét công bố kết q ả chấm sản hẩm theo tiê chí hiế đ nh gi số 1; ước GV gợi mở việc tìm hiể kiến thức mở rộng, HS cho ý kiến để nâng cấ sản hẩm 67 PHỤ LỤC Ảnh học sinh thực chủ STEM: Thiết kế lon nước - Hình ảnh học sinh thảo l ận nhóm đại diện nhóm lên th yết trình bảo vệ sản hẩm: 68 69 ... ĐỊNH HƯỚNG VÀ BIỆN PHÁP THIẾT KẾ TỔ CHỨC DẠY HỌC VỚI CÁC BÀI TOÁN CHỨA TÌNH HUỐNG THỰC TIỄN THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM PHẦN KHỐI ĐA DIỆN VÀ KHỐI TRÒN XOAY CHO HỌC SINH LỚP 12 Để thiết kế dạy. .. giáo dục STEM cho học sinh lớp 12 - Xây dựng đ ợc số biện pháp thiết kế tổ chức dạy học với tốn chứa tình thực tiễn theo định h ớng giáo dục STEM phần khối đa diện khối tròn xoay cho học sinh lớp. .. thực tiễn 21 II MỘT SỐ ĐỊNH HƯỚNG VÀ BIỆN HÁ THIẾT KẾ, TỔ CHỨC DẠY HỌC VỚI CÁC BÀI TỐN CHỨA TÌNH HUỐNG THỰC TIỄN THEO 22 ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM HẦN KHỐI ĐA DIỆN VÀ KHỐI TRÒN XOAY CHO HỌC SINH