Giáo dục STEM tài LIỆU tập HUẤN bộ GD

Giáo dục STEM _ TÀI LIỆU TẬP HUẤN BỘ GD Chú ý: Bản tài liêu chỉnh sửa, để tải chỉnh sửa vui lòng truy cập link dưới: Giáo dục STEM _ TÀI LIỆU TẬP HUẤN BỘ GD Giữ nút ctrl click vào link để mở tài liệu Thầy tự đăng ký tài khoản để tải sử dụng NHÓM BIÊN SOẠN: TS Nguyễn Thị Phước Lai PGS.TS Nguyễn Văn Biên PGS TS Nguyễn Văn Hiền TS Phạm Thị Bình PGS TS Nguyễn Hồi Nam TS Lê Xuân Quang TS Dương Xuân Quý TS Nguyễn Chí Thanh TS Nguyễn Thị Thu Trang TS Vũ Như Thư Hương TS Thái Hoài Minh TS Nguyễn Thanh Nga TS Nguyễn Thị Nga ThS Lê Hải Mỹ Ngân MỤC LỤC Phần MỘT SỐ VẤN ĐỀ CHUNG VỀ GIÁO DỤC STEM Giới thiệu chung Giáo dục STEM trường trung học 22 III Xây dựng thực học STEM 32 IV Hướng dẫn sinh hoạt chuyên môn xây dựng thực chủ đề giáo dục STEM 59 V Hỏi đáp giáo dục STEM 67 VI Một số biểu mẫu sử dụng xây dựng học STEM 70 Chủ đề Thiết kế đèn ngủ dùng nguồn điện từ củ (TRƯỜNG THPT SỐ LÀO CAI) 70 Phần MỘT SỐ CHỦ ĐỀ MINH HỌA 91 Giới thiệu trình triển khai xây dựng dạy học chủ đề giáo dục stem minh hoạ 92 Chủ đề Thuyền chở vật liệu 94 Chủ đề Bóng cứu hạn (TRƯỜNG THPT CHUYÊN HÙNG VƯƠNG – PHÚ THỌ) 101 Chủ đề Bình chữa cháy mini (TRƯỜNG THPT NGUYỄN DU, TP.HCM) 119 Chủ đề 4: Bộ dụng cụ học hình học cho người khiếm thị (TRƯỜNG THCS NGUYỄN TRƯỜNG TỘ, TP VĨNH LONG) 155 Chủ đề Thiết kế hệ thống báo động mở cửa (TRƯỜNG THCS & THPT NGUYỄN SIÊU, HÀ NỘI) 183 Chủ đề 6: Gậy thông minh hỗ trợ người khiếm thị (TRƯỜNG THPT CHÚC ĐỘNG) 211 Chủ đề 7: Hệ thống hỗ trợ quang hợp cho rong đuôi chó (TRƯỜNG THPT GIA ĐỊNH, TP HCM) 239 Chủ đề 8: Âm sống (TRƯỜNG THCS TRẦN VĂN ƠN) 278 Chủ đề 9: Trồng với dung dịch thủy canh từ phân bón hóa học (TRƯỜNG THPT CHUYÊN HÙNG VƯƠNG – PHÚ THỌ) 298 Chủ đề 10 Đèn ngủ tiết kiệm điện tích hợp sạc điện thoại (TRƯỜNG THPT CHUYÊN LÝ TỰ TRỌNG, CẦN THƠ) 315 Chủ đề 11 Xây dựng quy trình làm sữa chua (TRƯỜNG THPT MỸ HÀO – HƯNG YÊN) 333 Phần MỘT SỐ VẤN ĐỀ CHUNG VỀ GIÁO DỤC STEM I GIỚI THIỆU CHUNG Khái niệm STEM STEM thuật ngữ viết tắt từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) Mathematics (Toán học), thường sử dụng bàn đến sách phát triển Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật Tốn học quốc gia Sự phát triển Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật Tốn học mơ tả chu trình STEM (Hình 1), Science quy trình sáng tạo kiến thức khoa học; Engineering quy trình sử dụng kiến thức khoa học để thiết kế cơng nghệ nhằm giải vấn đề; Tốn công cụ sử dụng để thu nhận kết chia sẻ kết với người khác Hình 1: Chu trình STEM (theo https://www.knowatom.com) “Science” chu trình STEM mơ tả mũi tên từ “Technology” sang “Knowledge” thể quy trình sáng tạo khoa học Đứng trước thực tiễn với "Công nghệ" tại, nhà khoa học, với lực tư phản biện, đặt câu hỏi/vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu, hồn thiện cơng nghệ, câu hỏi/vấn đề khoa học Trả lời câu hỏi khoa học giải vấn đề khoa học phát minh "Kiến thức" khoa học Ngược lại, “Engineering” chu trình STEM mơ tả mũi tên từ “Knowledge” sang “Technology” thể quy trình kĩ thuật Các kĩ sư sử dụng "Kiến thức" khoa học để thiết kế, sáng tạo cơng nghệ Như vậy, chu trình STEM, "Science" hiểu không "Kiến thức" thuộc môn khoa học (như Vật lí, Hố học, Sinh học) mà bao hàm "Quy trình khoa học" để phát minh kiến thức khoa học Tương tự vậy, "Engineering" chu STEM không "Kiến thức" thuộc lĩnh vực "Kĩ thuật" mà bao hàm"Quy trình kĩ thuật" để sáng tạo "Cơng nghệ" Hai quy trình nói tiếp nối nhau, khép kín thành chu trình sáng tạo khoa học – kĩ thuật theo mơ hình "xốy ốc" mà sau chu trình lượng kiến thức khoa học tăng lên với cơng nghệ phát triển trình độ cao Một số khái niệm liên quan + STEM mở: Bao gồm nhiều lĩnh vực (Tốn, Cơng nghệ, Kĩ thuật Khoa học) Nghệ thuật, Nhân văn, Robot,… + STEM đóng: Bao gồm lĩnh vực (Tốn, Cơng nghệ, Kĩ thuật Khoa học) + STEM khuyết: Bao gồm lĩnh vực (Tốn, Cơng nghệ, Kĩ thuật Khoa học) + STEAM: hướng tiếp cận giáo dục sử dụng mơ hình STEM kết hợp với nghệ thuật, nhân văn (Art) + STEM sáng tạo KHKT: STEM sở giúp học sinh phát triển thành dự án sáng tạo KHKT + Môn học STEM: Là mơn học có nội hàm kiến thức thuộc mơ hình STEM Giáo dục STEM Phỏng theo chu trình STEM, giáo dục STEM đặt học sinh trước vấn đề thực tiễn ("công nghệ" tại) cần giải quyết, địi hỏi học sinh phải tìm tịi, chiếm lĩnh kiến thức khoa học vận dụng kiến thức để thiết kế thực giải pháp giải vấn đề ("công nghệ" mới) Như vậy, học STEM đề cập giao cho học sinh giải vấn đề tương đối trọn vẹn, đòi hỏi học sinh phải huy động kiến thức có tìm tịi, chiếm lĩnh kiến thức để sử dụng Q trình địi hỏi học sinh phải thực theo "Quy trình khoa học" (để chiếm lĩnh kiến thức mới) "Quy trình kĩ thuật" để sử dụng kiến thức vào việc thiết kế thực giải pháp ("công nghệ" mới) để giải vấn đề Đây tiếp cận liên mơn giáo dục STEM, kiến thức mà học sinh cần phải học để sử dụng học STEM cụ thể thuộc mơn học Trong tài liệu này, giáo dục STEM sử dụng theo mơ tả Chương trình giáo dục phổ thơng năm 2018 sau: Giáo dục STEM mơ hình giáo dục dựa cách tiếp cận liên môn, giúp học sinh áp dụng kiến thức khoa học, công nghệ, kĩ thuật toán học vào giải số vấn đề thực tiễn bối cảnh cụ thể Khi nói đến mơ hình giáo dục STEM, chúng tơi muốn đề cập đến nội hàm bao gồm khía cạnh chương trình giáo dục, nguồn lực thực chương trình sách thúc đẩy chương trình giáo dục thực tiễn Mơ hình giáo dục STEM 2.1 Mục tiêu giáo dục STEM Mục tiêu giáo dục STEM tuỳ thuộc vào nhu cầu bối cảnh thực tiễn quốc gia, địa phương Tại Anh, mục tiêu giáo dục STEM tạo nguồn nhân lực nghiên cứu khoa học chất lượng cao Còn Mỹ, ba mục tiêu cho giáo dục STEM là: trang bị cho tất công dân kĩ STEM, mở rộng lực lượng lao động lĩnh vực STEM bao gồm phụ nữ dân tộc thiểu số nhằm khai thác tối đa tiềm người đất nước, tăng cường số lượng HS theo đuổi nghiên cứu chuyên sâu lĩnh vực STEM Tại Úc, mục tiêu giáo dục STEM xây dựng kiến thức tảng quốc gia nhằm đáp ứng thách thức lên việc phát triển kinh tế cho kỉ 21 Tuy phát biểu mục tiêu giáo dục STEM tầm quốc gia có khác điểm chung cho mục tiêu tác động đến người học Có thể dễ nhận thấy giáo dục STEM giải pháp cải cách giáo dục quốc gia nhằm hướng tới phát triển người nhằm đáp ứng mục tiêu phát triển kinh tế, phát triển quốc gia thời đại tồn cầu hóa đầy cạnh tranh Trong tài liệu xác định mục tiêu giáo dục STEM theo nghĩa chung Dưới góc độ giáo dục vận dụng bối cảnh Việt Nam, giáo dục STEM mặt thực đầy đủ mục tiêu giáo dục nêu chương trình giáo dục phổ thơng, mặt khác giáo dục STEM nhằm: • Phát triển lực đặc thù môn học thuộc lĩnh vực STEM cho HS: Đó khả vận dụng kiến thức, kĩ liên quan đến môn học Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật Tốn học Trong HS biết liên kết kiến thức Khoa học, Toán học để giải vấn đề thực tiễn Biết sử dụng, quản lí truy cập Cơng nghệ HS biết quy trình thiết kế chế tạo sản phẩm • Phát triển lực chung cho HS: Giáo dục STEM nhằm chuẩn bị cho HS hội, thách thức kinh tế cạnh tranh toàn cầu kỉ 21 Bên cạnh hiểu biết lĩnh vực Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật, Tốn học, HS phát triển lực giải vấn đề sáng tạo, lực giao tiếp hợp tác, lực tự chủ tự học • Định hướng nghề nghiệp cho HS: Giáo dục STEM tạo cho HS có kiến thức, kĩ mang tính tảng cho việc học tập bậc học cao cho nghề nghiệp tương lai HS Từ đó, góp phần xây dựng lực lượng lao động có lực, phẩm chất tốt, đặc biệt lao động lĩnh vực STEM nhằm đáp ứng mục tiêu xây dựng phát triển đất nước 2.2 Tiến trình khoa học giáo dục STEM Tiến trình khoa học cách mà nhà khoa học thực nghiên cứu khoa học để tìm hiểu giới tự nhiên đưa giải thích dựa chứng thu từ cơng việc Tương tự vậy, giáo dục STEM, thơng qua tiến trình khoa học, học sinh sử dụng nghiên cứu khoa học để tự khám phá giới tự nhiên Đây cách để đặt câu hỏi trả lời câu hỏi khoa học cách quan sát thực thí nghiệm Tiến trình khoa học cung cấp cho học sinh hoạt động: Đặt câu hỏi họ muốn tìm hiểu thêm Dự đoán đưa giả thuyết trả lời câu hỏi Kiểm tra giả thuyết cách lập kế hoạch tiến hành thí nghiệm quan sát Theo dõi ghi lại xảy Sử dụng thông tin thu từ quan sát / thí nghiệm phân tích rút kết luận Chia sẻ phổ biến kết Các hoạt động xếp thành tiến trình sau: 2.3 Quy trình thiết kế kỹ thuật giáo dục STEM Đây phương pháp giải vấn đề sử dụng kỹ sư Cách tiếp cận áp dụng giáo dục STEM với mục đích tìm giải pháp cho vấn đề Nó giúp học sinh học cách áp dụng phương pháp tiếp cận giải vấn đề sử dụng kỹ sư Trong cách tiếp cận này, học sinh học để: xác định vấn đề thông qua khoa học, thu thập thông tin để phát triển giải pháp nhờ vào tri thức khoa học công cụ công nghệ, phát triển giải pháp, thiết kế xây dựng mô hình thử nghiệm, xác nhận đánh giá mơ hình chia sẻ kết Quy trình thiết kế kĩ thuật sơ đồ hố sau: Vẫn cịn số hạn chế việc áp dụng thiết kế kỹ thuật để giải vấn đề Các vấn đề bao gồm (i) tình bối cảnh vấn đề, (ii) thách thức mà học sinh phải thực (iii) nguồn lực (vật liệu, công cụ thiết bị) sử dụng để giúp giải vấn đề đối mặt với thách thức 2.4 Các loại hình giáo dục STEM trường phổ thông Như vậy, giáo dục STEM phương thức giáo dục nhằm trang bị cho học sinh kiến thức khoa học gắn liền với ứng dụng chúng thực tiễn, qua phát triển cho học sinh lực phát giải vấn đề với lực khác tương ứng, đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế – xã hội Các mức độ áp dụng giáo dục STEM giáo dục phổ thông sau: a Dạy học môn học theo phương thức giáo dục STEM Đây hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu nhà trường Theo cách này, học, hoạt động giáo dục STEM triển khai trình dạy học môn học STEM theo tiếp cận liên môn Các chủ đề, học, hoạt động STEM bám sát chương trình mơn học thành phần Hình thức giáo dục STEM không làm phát sinh thêm thời gian học tập b Tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM Trong hoạt động trải nghiệm STEM, học sinh khám phá ứng dụng khoa học, kỹ thuật thực tiễn đời sống Qua đó, nhận biết ý nghĩa khoa học, công nghệ, kỹ thuật toán học đời sống người, nâng cao hứng thú học tập môn học STEM Đây cách thức để thu hút quan tâm xã hội tới giáo dục STEM Để tổ chức thành cơng hoạt động trải nghiệm STEM, cần có tham gia, hợp tác bên liên quan trường trung học, sở giáo dục nghề nghiệp, trường đại học, doanh nghiệp Trải nghiệm STEM thực thơng qua hợp tác trường trung học với sở giáo dục đại học, giáo dục nghề nghiệp Theo cách này, kết hợp thực tiễn phổ thông với ưu sở vật chất giáo dục đại học giáo dục nghề nghiệp Các trường trung học triển khai giáo dục STEM thơng qua hình thức câu lạc Tham gia câu lạc STEM, học sinh học tập nâng cao trình độ, triển khai dự án nghiên cứu, tìm hiểu ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM Đây hoạt động theo sở thích, khiếu học sinh c) Tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học, kĩ thuật Giáo dục STEM triển khai thơng qua hoạt động nghiên cứu khoa học tổ chức thi sáng tạo khoa học kỹ thuật Hoạt động không mang tính đại trà mà dành cho học sinh có lực, sở thích hứng thú với hoạt động tìm tịi, khám phá khoa học, kỹ thuật giải vấn đề thực tiễn Tổ chức tốt hoạt động câu lạc STEM tiền đề phát triển hoạt động sáng tạo khoa học kỹ thuật triển khai dự án nghiên cứu khuôn khổ thi khoa học kỹ thuật dành cho học sinh trung học Bên cạnh đó, tham gia câu lạc STEM nghiên cứu khoa học, kĩ thuật hội để học sinh thấy phù hợp lực, sở thích, giá trị thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM Vai trò, ý nghĩa giáo dục STEM Việc đưa giáo dục STEM vào trường trung học mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp với định hướng đổi giáo dục phổ thơng Cụ thể là: • Đảm bảo giáo dục tồn diện: Triển khai giáo dục STEM nhà trường, bên cạnh mơn học quan tâm Tốn, Khoa học, lĩnh vực Công nghệ, Kỹ thuật quan tâm, đầu tư tất phương diện đội ngũ giáo viên, chương trình, sở vật chất • Nâng cao hứng thú học tập môn học STEM: Các dự án học tập giáo dục STEM hướng tới việc vận dụng kiến thức liên môn để giải vấn đề thực tiễn, học sinh hoạt động, trải nghiệm thấy ý nghĩa tri thức với sống, nhờ nâng cao hứng thú học tập học sinh • Hình thành phát triển lực, phẩm chất cho học sinh: Khi triển khai dự án học tập STEM, học sinh hợp tác với nhau, chủ động tự lực thực nhiệm vụ học; làm quen hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học Các hoạt động nêu góp phần tích cực vào hình thành phát triển phẩm chất, lực cho học sinh • Kết nối trường học với cộng đồng: Để đảm bảo triển khai hiệu giáo dục STEM, sở giáo dục phổ thông thường kết nối với sở giáo dục nghề nghiệp, đại học địa phương nhằm khai thác nguồn lực người, sở vật chất triển khai hoạt động giáo dục STEM Bên cạnh đó, giáo dục STEM phổ thơng hướng tới giải vấn đề có tính đặc thù địa phương • Hướng nghiệp, phân luồng: Tổ chức tốt giáo dục STEM trường trung học, học sinh trải nghiệm lĩnh vực STEM, đánh giá phù hợp, khiếu, sở thích thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM Thực tốt giáo dục STEM trường trung học cách thức thu hút học sinh theo học, lựa chọn ngành nghề thuộc lĩnh vực a Mô tả cấu tạo nguyên tắc hoạt động pin điện hóa, ngun nhân gây nhiễm mơi trường rác thải pin điện hóa; b 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; c Áp dụng kiến thức toán thống kê, ghi chép xác định hiệu điện q trình làm thí nghiệm nghiên cứu; d Vận dụng kiến thức chủ đề kiến thức biết, thiết kế chế tạo đèn ngủ dùng nguồn điện từ củ sử dụng (hệ) pin điện hóa từ vật liệu thân thiện với môi trường loại củ, e Tiến hành thí nghiệm nghiên cứu tìm điều kiện phù hợp để thiết kế đèn ngủ (đèn led) có hiệu điện định mức 3V; f Đo suất điện động để kiểm tra hoạt động pin chế tạo; g Vẽ thiết kế đèn ngủ sử dụng pin điện hóa thân thiện với môi trường h Chế tạo đèn ngủ dùng nguồn điện từ củ theo thiết kế; i Trình bày, bảo vệ ý kiến phản biện ý kiến người khác; – Hợp tác nhóm để thực nhiệm vụ học tập Phát triển phẩm chất: a Có thái độ tích cực, hợp tác làm việc nhóm; b u thích, say mê nghiên cứu khoa học; – Có ý thức bảo vệ môi trường Định hướng phát triển lực chung a Năng lực giải vấn đề sáng tạo khảo sát pin điện hóa; chế tạo nguồn điện thân thiện với môi trường cách sáng tạo; b Năng lực giao tiếp hợp tác: thống thiết kế phân công thực phần nhiệm vụ cụ thể c Năng lực tự chủ tự học: học sinh tự nghiên cứu kiến thức vận dụng kiến thức để xây dựng thiết kế pin điện hoá Thiết bị: GV hướng dẫn HS sử dụng số thiết bị sau học chủ đề: - Đồng hồ đo điện; - Một số nguyên vật liệu như: cà chua, chanh, củ khoai tây; điện cực thiếc, nhôm, đồng; dây dẫn điện, điện trở, đèn led Tiến trình dạy học: Hoạt động 1: XÁC ĐỊNH YÊU CẦU ĐỐI VỚI BẢN THIẾT KẾ ĐÈN NGỦ DÙNG NGUỒN ĐIỆN TỪ CỦ QUẢ (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 dùng nguồn điện từ củ 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 dùng nguồn điện từ củ 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 Dự 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 yêu cầu sản phẩm dự án D Cách thức tổ chức hoạt động: Bước Đặt vấn đề, chuyển giao nhiệm vụ 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 hỏi để HS trả lời: Nêu vài ưu nhược điểm pin ắc quy 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: Có cách tạo nguồn điện từ chất an tồn với mơi trường hay khơng? Để tìm nguồn điện an tồn với mơi trường, em làm việc theo nhóm để tiến hành thí nghiệm xác định khả tạo nguồn điền từ loại củ, • 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 phát nguyên liệu phiếu hướng dẫn/phiếu học tập làm thí nghiệm cho nhóm để nhóm tự tiến hành thí nghiệm: Ngun vật liệu: Mỗi nhóm HS nhận số vật liệu dụng cụ sau: + Củ khoai tây/quả táo/quả chanh (mỗi nhóm làm với tất nguồn nguyên liệu 1, nguyên liệu Nguyên liệu GV chuẩn bị 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 + Mỗi đầu kim loại 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: • 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 yêu cầu sản phẩm GV nêu nhiệm vụ: Căn vào kết thí nghiệm vừa tiến hành, nhóm thực dự án “Thiết kế đèn ngủ dùng nguồn điện từ củ quả” Sản phẩm đèn ngủ cần đạt yêu cầu nguồn điện, công suất đèn, thời gian chiếu sáng đèn, hình thức, chi phí đánh giá cụ thể sau: Bảng yêu cầu sản phẩm đèn ngủ dùng nguồn điện từ củ Bước GV thống kế hoạch triển khai Trong đó, GV nêu rõ nhiệm vụ nhà hoạt động 2: • Nghiên cứu kiến thức liên quan: 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; q trình oxi hóa khử điện cực • Tiến hành thí nghiệm xác định phụ thuộc điện áp hai điện cực pin điện hóa xét phụ thuộc vào yếu tố • Tiến hành thí nghiệm xác định phương án ghép nguồn để đạt tiêu chí sản phẩm –Vẽ vẽ mạch điện thiết kế sản phẩm để báo cáo buổi học • Các tiêu chí đánh giá trình bày, vẽ mạch điện thiết kế sản phẩm sử dụng theo Phiếu đánh giá số Yêu cầu báo cáo thiết kế sản phẩm GV cần nhấn mạnh: Khi báo cáo phương án thiết kế sản phẩm học sinh phải vận dụng kiến thức để giải thích, trình bày ngun lí hoạt động sản phẩm Vì vậy, tiêu chí có trọng số điểm lớn Hoạt động 2: NGHIÊN CỨU VỀ PIN ĐIỆN HÓA VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP THIẾT KẾ ĐÈN NGỦ DÙNG NGUỒN ĐIỆN TỪ CỦ QUẢ (HS làm việc nhà – tuần) A Mục đích: Học sinh tự học kiến thức liên quan thông qua việc nghiên cứu tài liệu kiến thức cơng suất, định luật Ơm với toàn mạch, ghép nguồn điện thành làm thí nghiệm để hiểu nguồn điện với củ 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 Dự 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 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 Cơng nghệ 11 Trong cần xác định kiến thức trọng tâm sau + Dịng điện tạo trì nhờ nguồn điện + Cường độ dòng điện đặc trưng cho lượng điện tích dịch chuyển theo thời gian qua tiết diện dây dẫn Nếu cường độ dịng điện khơng đổi theo thời gian ta có dịng điện khơng đổi + Nguồn điện hóa tạo trì điện áp hai điện cực nhờ phản ứng điện hóa có chất phản ứng ơxy hóa khử điện cực dung dịch chất điện li + Công công suất mạch điện tỉ lệ với điện áp điện lượng chuyển qua mạch Với công thức A=qU= UIt, P= UI + Công công suất nguồn điện là: A= Eit P=EI + Định luật Ơm tồn mạch I= U=E–Ir + Hiệu suất nguồn điện: H= 100% + Các cách ghép nguồn điện để tạo điện áp thích hợp – HS làm việc nhóm: • Chia sẻ với thành viên khác nhóm kiến thức tìm hiểu Ghi tóm tắt lại kiến thức vào cá nhân • Tiến hành thí nghiệm xác định phụ thuộc điện áp hai điện cực pin điện hóa xét phụ thuộc vào yếu tố: Tiến hành lại thí nghiệm hoạt động với nguyên liệu củ chọn làm nguồn điện (chanh, táo, khoai tây, ) để xác định hiệu điện nguồn phụ thuộc vào yếu tố thực nghiệm để tìm cách tạo nguồn điện tối ưu với bảng số liệu cho trường hợp sau: Bảng số liệu khảo sát phụ thuộc điện áp vào chất cặp điện cực Bảng số liệu khảo sát phụ thuộc điện áp vào diện tích điện cực Với loại pin cần thực bảng Bảng số liệu khảo sát phụ thuộc điện áp vào khoảng cách điện cực Với loại pin cần thực bảng – Từng nhóm tiến hành thí nghiệm, điều chỉnh pin điện hóa theo yêu cầu kiểm tra dự đốn Các học sinh ln phiên tiến hành thí nghiệm, ghi số liệu Dựa vào số liệu, xác định cách ghép số nguồn cần ghép nêu cách thử nghiệm đo đạc thắp sáng đèn LED • Vẽ vẽ mạch điện đèn, thiết kế sản phẩm, kiểu dáng đèn Trình bày thiết kế giấy A0 trình chiếu Powerpoint • Chuẩn bị trình bày thiết kế, giải thích ngun lí hoạt động đèn – GV đơn đốc nhóm thực nhiệm vụ hỗ trợ cần Ví dụ thiết kế học sinh Hoạt động 3: TRÌNH BÀY VÀ BẢO VỆ PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ ĐÈN NGỦ DÙNG NGUỒN ĐIỆN TỪ CỦ QUẢ (Tiết – 45 phút) A Mục đích: 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 hỏi làm rõ, phản biện góp ý cho thiết kế; nhóm trình bày trả lời câu hỏi, lập luận, bảo vệ quan điểm ghi nhận ý kiến góp ý phù hợp để hồn thiện thiết kế; • GV chuẩn hố kiến thức liên quan cho HS; yêu cầu HS ghi lại kiến thức vào chỉnh sửa phương án thiết kế (nếu có) C Dự kiến sản phẩm hoạt động học sinh: Kết thúc hoạt động, HS cần đạt sản phẩm thiết kế hoàn chỉnh cho việc chế tạo đèn ngủ D Cách thức tổ chức hoạt động: 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 lại nêu câu hỏi, nhận xét phương án thiết kế nhóm bạn; nhóm trình bày trả lời, bảo vệ, thu nhận góp ý, đưa sửa chữa phù hợp Một số câu hỏi GV hỏi định hướng HS thảo luận: Câu hỏi kiến thức KT1 Pin điện hố có cấu tạo nào? KT2 Pin điện hoá hoạt động nào? KT3 Giá trị suất điện động pin điện hoá phụ thuộc vào yếu tố nào? KT4 Khi lắp đèn LED với nguồn điện hiệu điện hai đầu đèn có với suất điện động nguồn khơng? Vì sao? KT5 Có cách tạo nguồn điện đáp ứng nhu cầu sử dụng từ pin điện hóa riêng lẻ? Mỗi cách có tác dụng gì?/thay đổi suất động điện trở nào? Câu hỏi định hướng thiết kế TK1 Sử dụng nguyên liệu để tạo pin từ củ quả? TK2 Có cách để tăng giá trị suất điện động pin củ từ nguyên liệu lựa chọn không? TK3 Chọn cách lắp ghép pin củ để thắp sáng đèn LED 3V? TK4 Các phận đèn bố trí gắn kết với nào? 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 DÙNG NGUỒN ĐIỆN TỪ CỦ QUẢ (HS làm việc nhà 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 C Dự kiến sản phẩm hoạt động học sinh: Kết thúc hoạt động, HS cần đạt sản phẩm đèn ngủ đáp ứng yêu cầu Phiếu đánh giá số D Cách thức tổ chức hoạt động: 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; Bước HS hoàn thiện sản phẩm; chuẩn bị giới thiệu sản phẩm GV đơn đốc, hỗ trợ nhóm q trình hồn thiện sản phẩm Hoạt động 5: TRÌNH BÀY SẢN PHẨM “ĐÈN NGỦ DÙNG NGUỒN ĐIỆN TỪ CỦ QUẢ” VÀ THẢO LUẬN (Tiết – 45 phút) A Mục đích: HS biết giới thiệu sản phẩm đèn ngủ dùng nguồn điện từ củ đáp ứng yêu cầu 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 hỏi GV nhóm bạn • Đề xuất phương án cải tiến sản phẩm C Dự kiến sản phẩm hoạt động học sinh: Kết thúc hoạt động, HS cần đạt sản phẩm đèn ngủ dùng nguồn điện từ củ sử dụng nguồn điện từ củ, thuyết trình giới thiệu sản phẩm D Cách thức tổ chức hoạt động: • 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 • GV nhận xét công bố kết chấm sản phẩm theo yêu cầu Phiếu đánh giá số • Giáo viên đặt câu hỏi 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 hỏi cho nhóm khác • GV tổng kết chung hoạt động nhóm; Hướng dẫn nhóm cập nhật điểm học tập nhóm GV nêu câu hỏi lấy thông tin phản hồi: + Các em học kiến thức kỹ trình triển khai dự án này? + Điều làm em ấn tượng nhất/nhớ triển khai dự án này? Hồ sơ dự án học sinh SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO LÀO CAI TRƯỜNG THPT SỐ THÀNH PHỐ LÀO CAI ***** Chủ đề: THIẾT KẾ ĐÈN NGỦ DÙNG NGUỒN ĐIỆN TỪ CỦ QUẢ HỒ SƠ HỌC TẬP CỦA NHÓM NHÓM SỐ:… …… Họ tên giáo viên hướng dẫn: Tô Thị Như Quỳnh Tổ chun mơn: Vật lí – Hóa học – Sinh học THÍ NGHIỆM KHÁM PHÁ KIẾN THỨC Nguyên vật liệu: 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 loại 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: KẾT LUẬN (về khả tạo dòng điện từ loại củ quả) MỘT SỐ GHI CHÚ SAU KHI BÁO CÁO: BẢNG PHÂN CƠNG NHIỆM VỤ CHO THÀNH VIÊN CỦA NHĨM Các nhiệm vụ dự kiến, thay đổi theo thực tế triển khai nhiệm vụ nhóm Một thành viên đảm nhận nhiều cơng việc KẾ HOẠCH THỰC HIỆN Vấn đề/Nhiệm vụ/Dự án cần thực hiện: Kế hoạch triển khai CÁC TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ Phiếu đánh giá số 1: Đánh giá sản phẩm đèn ngủ dùng nguồn điện từ củ Phiếu đánh giá số 2: Đánh giá báo cáo thiết kế sản phẩm 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; • Mơ tả q trình oxi hóa khử điện cực; • Tiến hành thí nghiệm nghiên cứu phụ thuộc suất điện động pin vào yếu tố; từ chọn cách tạo pin phù hợp; • 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;  Q trình oxi hóa khử điện cực Hướng dẫn thực 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 Công nghệ 11) ghi tóm tắt lại; • Chia sẻ với thành viên nhóm kiến thức tìm hiểu THIẾT KẾ SẢN PHẨM (Thực nhóm làm việc đề xuất giải pháp thiết kế đèn báo cáo) Hướng dẫn: • Chia sẻ kiến thức tìm hiểu với thành viên nhóm • Thảo luận đề xuất giải pháp thiết kế đèn ngủ dùng nguồn điện từ củ (chọn loại củ, làm nguồn, xác định cách ghép mạch để nguồn đáp ứng yêu cầu sản phẩm, xác định phận kiểu dáng đèn) • Vẽ mạch điện thiết kế sản phẩm, giải thích nguyên lí hoạt động đèn Bản vẽ mạch điện: Bản thiết kế sản phẩm mô tả nguyên lí hoạt động đèn: Nhận xét, góp ý giáo viên nhóm NHẬT KÍ THIẾT KẾ ĐÈN NGỦ DÙNG NGUỒN ĐIỆN TỪ CỦ QUẢ (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 buổi trình bày sản phẩm) • Ghi lại góp ý, nhận xét nhóm giáo viên sản phẩm nhóm báo cáo • Đưa điều chỉnh cần thiết để hoàn thiện sản phẩm SẢN PHẨM VÀ HÌNH ẢNH MINH HỌA HOẠT ĐỘNG CỦA NHĨM Dán hình ảnh sản phẩm đèn ngủ dùng nguồn điện từ củ quả, hình ảnh minh hoạ hoạt động nhóm, bao gồm đường link YouTube video mơ tả q trình làm việc nhóm Giáo dục STEM _ TÀI LIỆU TẬP HUẤN BỘ GD Chú ý: Bản tài liêu chỉnh sửa, để tải chỉnh sửa vui lòng truy cập link dưới: Giáo dục STEM _ TÀI LIỆU TẬP HUẤN BỘ GD Giữ nút ctrl click vào link để mở tài liệu Thầy tự đăng ký tài khoản để tải sử dụng ... dụng giáo dục STEM giáo dục phổ thông sau: a Dạy học môn học theo phương thức giáo dục STEM Đây hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu nhà trường Theo cách này, học, hoạt động giáo dục STEM. .. Trong tài liệu xác định mục tiêu giáo dục STEM theo nghĩa chung Dưới góc độ giáo dục vận dụng bối cảnh Việt Nam, giáo dục STEM mặt thực đầy đủ mục tiêu giáo dục nêu chương trình giáo dục phổ thơng,... văn số 3869/BGDĐT–GDTH Bộ Giáo dục Đào tạo V/v hướng dẫn thực nhiệm vụ giáo dục tiểu học năm 2019–2020; • Thơng tư 32/2018/TT–BGDĐT Bộ Giáo dục Đào tạo ban hành Chương trình giáo dục phổ thơng