a) Phiếu 1:
Ở phiếu này, HS sẽ xác định mục tiêu cần thiết kế một thiết bị đo thời gian để canh thời gian luộc trứng sao cho đạt mức độ lòng đào. Bên cạnh đó cần xác định tất cả các ràng buộc và tiêu chí đi kèm với sản phẩm thiết kế. Các ràng buộc kĩ thuật được hiểu như là những sự giới hạn, cụ thể trong tình huống này tồn tại các ràng buộc:
- Không có thiết bị hiện đại như điện thoại, đồng hồ điện tử, đồng hồ đeo tay,… để đo thời gian nên sản phẩm cần phải đơn giản, dùng dụng cụ thô sơ.
- Sản phẩm cần đủ chính xác trong thời gian ngắn (4 phút).
Các tiêu chí kĩ thuật là những tính chất mong đợi cần có ở sản phẩm, là thước đo để đánh giá và so sánh độ tốt của các sản phẩm, trong tình huống này sản phẩm cần đạt tiêu chí là báo giờ chính xác nhất có thể.
b) Phiếu 2:
Ở đây chúng tôi muốn tạo điều kiện để HS thu thập các thông tin liên quan đến việc giải quyết vấn đề, thiết kế sản phẩm. HS có thể biết đến nhiều loại đồng hồ qua từng thời kì như đồng hồ mặt trời, đồng hồ nến, đồng hồ hương, đồng hồ cát, đồng hồ cơ học,… nhưng do lựa chọn sư phạm khống chế về mặt dụng cụ và khoảng thời gian đo ngắn nên HS có thể loại bỏ bớt những loại đồng hồ không phù hợp với tình huống.
Tuy nhiên, do HS chưa được học về con lắc đơn nên GV cần phải có sự định hướng để HS xác định mục tiêu làm ra một phiên bản rút gọn của đồng hồ quả lắc là con lắc đơn để
73
đo thời gian.
c) Phiếu 3:
Mục tiêu của phiếu này vừa là cung cấp cho HS một ví dụ trong Vật lý về hàm số có đồ thị là đường hình sin nhưng chu kìkhông phải 2π vừa là khám phá cơ chế vận hành của con lắc đơn để phục vụ cho pha nghiên cứu của hoạt động STEM.
Dựa vào file Geogebra giả lập chuyển động của con lắc đơn, HS có thể hoàn thành câu hỏi 3.1. Thời gian 0 0.3 0.5 0.8 1 1.3 1.5 1.8 2 Li độ 0.84 0.49 0 -0.68 -0.84 -0.49 0 0.68 0.84 Thời gian 2.3 2.5 2.8 3 3.3 3.5 3.8 4 Li độ 0.49 0 -0.68 -0.84 -0.49 0 0.68 0.84 Các lựa chọn sư phạm V3: Các giá trị cần tính trong bảng:
Biến V3 nhận các giá trị sau
+ V3.1: Có đầy đủ các giá trị t tương ứng với các vị trí “đặc biệt”. + V3.2: Không có đầy đủ các giá trị t tương ứng với các vị trí “đặc biệt”.
V4: Đặc trưng độ dài của đoạn cần vẽ đồ thị:
Biến V4 nhận các giá trị sau + V4.1: Ngắn hơn một chu kì + V4.2: Từ một chu kìtrở lên
Khi lựa chọn giá trị của hai biến V3 và V4 là V3.1 và V4.2 với độ dài đoạn cần vẽ đồ thị là 2 chu kì, chúng tôi mong muốn HS vẽ được gần đúng đồ thị hàm số để nhận ra được đồ thị hàm số có dạng hình sin.
Việc trả lời câu hỏi 3.3 là một cách để HS xác định chu kì của hàm số dựa trên định nghĩa. Chúng tôi dự kiến từ bảng và đồ thị của câu 3.1, HS có thể nhận ra cứ sau 2 giây thì vật nặng trở lại vị trí ban đầu, từ đó xác định chu kì của hàm số là 2.
HS có thể sử dụng bảng số liệu ở câu 3.1 hoặc dựa vào đồ thị để trả lời câu 3.4a. Đây là một bước đệm để HS biết cách tính số chu kìcon lắc đơn chuyển động trong một khoảng thời gian nhất định.
Ở câu 3.4b chúng tôi dự kiến HS có thể sử dụng quy tắc tam suất hoặc áp dụng tính chất của chu kì để trả lời. Câu hỏi 3.4b là một gợi ý để HS kết nối việc nghiên cứu chu kì của hàm li độ con lắc đơn với tình huống STEM mà HS đang cần phải giải quyết. Việc này
74
sẽ tạo thuận lợi để HS đưa ra giải pháp thiết kế ở pha 3 trong đó vấn đề tạo ra một dụng cụ để đo thời gian 4 phút có thể được cụ thể hóa thành tạo ra một con lắc đơn và đếm số chu kìcủa nó tương ứng với thời gian 4 phút.
e) Phiếu 4:
- Về chất liệu của dây treo: Để con lắc đơn dao động điều hòa thì dây treo cần phải không dãn và càng mảnh càng tốt để tránh ma sát với không khí.
- Về vật nặng: Vật nặng cần phải có thể tích không quá lớn để tránh ma sát với không khí.
- Cần phải treo con lắc sao cho đầu dây không tạo ma sát với điểm treo và cần phải thả tự do để con lắc dao động điều hòa.