Qua quá trình phân tích kiến thức ở hai môn học Vật lí và công nghệ, chúng tôi nhận thấy có nhiều phần kiến thức tương đồng, có thể kết hợp, hỗ trợ nhau để xây dựng một hệ thống kiến thức hoàn chỉnh cung cấp cho học sinh. Vật lí mang đến những kiến thức khoa học giúp HS nắm rõ bản chất vấn đề cũng như những nguyên lý, nguyên tắc hoạt động của các thiết bị và nhờ công nghệ góp phần giúp HS vận dụng những kiến thức khoa học ấy vào thực tiễn. Học sinh được tiếp xúc với kiến thức theo cách này sẽ giúp các em hình dung rõ hơn về khoa học và biết ứng dụng khoa học, không những thế còn phát huy được năng lực chế tác, sáng tạo, thiết kế và
vận hành thiết bị công nghệ. Vừa học vừa có cơ hội vận dụng thực hành sẽ giúp phát triển tối đa năng lực của các em, vừa học kiến thức vừa rèn luyện được kĩ năng.
Trong chương trình có nhiều phần có thể xây dựng dạy học tích hợp được, ở đây chúng tôi chọn chương “ Điện từ học” vì đây là chương thể hiện sự gắn kết rõ ràng nhất, có thể khai thác rất nhiều khía cạnh ở cả hai môn học.
2.5.2. Nội dung dạy học tích hợp liên môn phần “ Điện từ học”
Bảng 2.3. Nội dung dạy học tích hợp liên môn Vật lí – Công nghệ phần “ Điện từ học” Tên bài học Nội dung kiến thức vật lí Nội dung kiến thức công nghệ
Tác dụng từ của nam châm, của dòng điện
- Vật liệu từ
- Các từ cực của nam châm, tác động giữa các từ cực. - Dòng điện có tác dụng từ.
- Bếp từ.
- Nhận biết được các loại xoong, nồi, ấm nào trong gia đình có thể sử dụng được cho bếp từ.
Từ trường - Nơi nào có từ trường, cách nhận biết từ trường.
- Từ phổ.
- Xác định, biểu diễn chiều các đường sức từ.
- Có từ trường quanh các ống dây có dòng điện đi qua.
- Xác định các cực Bắc, Nam của ống dây có nguồn điện. - Cách làm đổi cực của ống dây.
Nam châm điện và một số ứng dụng của nam châm
- Sự nhiễm từ của sắt, thép. - Biện pháp làm tăng lực từ của nam châm điện.
- Ứng dụng của nam châm. - Rơle điện từ.
- Một số dụng cụ được làm nhiễm từ để tiện sử dụng trong kĩ thuật như tuốc nơ vít (Tournevis).
- Rơle điện từ trong CB, nồi cơm điện.
- Tàu chạy trên nệm điện từ. Lực điện từ - Lực điện từ.
- Động cơ điện một chiều.
- Động cơ điện một chiều. Hiện tượng cảm
ứng điện từ
- Cách tạo ra dòng điện trong cuộn dây dẫn kín.
- Cách tránh hiện tượng các thiết bị điện bị hỏng khi có sấm
Tên bài học Nội dung kiến thức vật lí Nội dung kiến thức công nghệ
- Hiện tượng cảm ứng điện từ.
- Điều kiện xuất hiện dòng điện cảm ứng.
sét.
- Lò vi sóng.
Dòng điện xoay chiều, máy phát điện xoay chiều
- Dòng điện xoay chiều, cách tạo ra dòng điện xoay chiều. - Nguyên tắc cấu tạo và hoạt động của máy phát điện xoay chiều.
- Nhà máy điện.
- Máy phát điện, cách sản xuất ra điện năng.
- Lựa chọn đèn chiếu sáng phù hợp, có lợi cho mắt.
Tác dụng của dòng điện xoay chiều, đo cường độ và hiệu điện thế xoay chiều
- Các tác dụng của dòng điện xoay chiều.
- Cách đo cường độ và hiệu điện thế xoay chiều.
- Ứng dụng các tác dụng của dòng điện vào các thiết bị kĩ thuật.
- Các giá trị cường độ, hiệu điện thế hiệu dụng, định mức của các thiết bị điện.
- Cách dùng đồng hồ điện đa năng.
Máy biến thế - truyền tải điện năng đi xa
Cấu tạo và hoạt động của máy biến thế.
- Tác dụng làm biến đổi hiệu điện thế của máy biến thế. - Điện năng hao phí trên đường dây truyền tải và cách làm giảm hao phí điện năng.
- Quá trình truyền tải điện năng đi xa, xây dựng hệ thống truyền tải điện năng.
- Nguyên tắc bố trí máy tăng thế ở các nhà máy và máy hạ thế ở gia đình. Thực hành: chế tạo la bàn và động cơ điện một chiều - Chế tạo la bàn và động cơ điện đơn giản.
- Vẽ kĩ thuật, chọn vật liệu. - Chế tạo và đảm bảo các thông số kĩ thuật hoạt động.
2.5.2. Định hướng phát triển năng lực qua dạy học tích hợp liên môn Vật lí 9 và Công nghệ và Công nghệ
Thông qua việc tổ chức dạy học tích hợp liên môn Vật lí 9 và Công nghệ, chúng tôi luôn đặt mục tiêu hướng tới phát triển các năng lực cho HS. Cụ thể:
- Năng lực 1: Năng lực giải quyết vấn đề. Thông qua các tình huống có vấn đề được đặt ra ở từng chủ đề để hướng tới phát triển năng lực tư duy, khả năng nhận biết và đề xuất phương án giải quyết vấn đề cả trong khoa học và thực tiễn. Học sinh được đặt trong một tình huống có vấn đề, đó là tình huống chứa đựng mâu thuẫn nhận thức và thông qua việc giải quyết vấn đề, giúp học sinh lĩnh hội tri thức, kỹ năng và phương pháp nhận thức. Từ đó phát huy tính tích cực nhận thức của học sinh với những mức độ tự lực khác nhau.
- Năng lực 2: Năng lực hợp tác. Trong từng tiết học, từng chủ đề các em HS phải tương tác, phối hợp, tự điều chỉnh công việc của cá nhân với nhóm/tập thể nhằm thực hiện mục tiêu chung. Từ đó khả năng của từng cá nhân sẽ được bộc lộ. Các em chủ động đề xuất mục đích hợp tác để giải quyết một vấn đề; tự nhận trách nhiệm và vai trò của mình trong hoạt động chung của nhóm. Việc làm việc nhóm xen kẽ trong một tiết học cho thấy rõ việc tích cực hoá của học sinh, giúp ta dễ nhìn nhận rõ năng lực của từng cá nhân và cho thấy sức mạnh của tập thể, hình thành cho HS kĩ năng mềm tốt hơn.
2.5.3. Tổ chức dạy học tích hợp liên môn Vật lí 9 và công nghệ cho phần “ Điện từ học” Điện từ học”
Chúng tôi đã chọn ba bài trong chương “II. Điện từ học” để xây dựng, thiết kế phương án dạy học thành ba chủ đề. Cụ thể như sau:
Chủ đề 1: CHỦ ĐỀ TẠO RA ĐIỆN NĂNG A. Mô tả chủ đề tích hợp liên môn
1. Phát biểu vấn đề: Điện năng chúng ta đang sử dụng được tạo ra như thế nào? 2. Vấn đề nghiên cứu này cho phép khai thác những mảng kiến thức như sau:
* Vật lí:
- Dòng điện xoay chiều, cách tạo ra dòng điện xoay chiều.
* Công nghệ: - Nhà máy điện.
- Máy phát điện, cách sản xuất ra điện năng.
- Lựa chọn đèn chiếu sáng phù hợp, có lợi cho mắt.
B. Vị trí kiến thức trong chương trình và thời gian giảng dạy các kiến thức trong năm học
1. Vật lí: tiết 37 + 38 – Dòng điện xoay chiều và máy phát điện xoay chiều. (Vật lí 9) 2. Công nghệ: tiết 29 – Vai trò của điện năng trong sản xuất và đời sống. (Bài 32 - Công nghệ 8)
C. Mục tiêu kiến thức-kỹ năng
1. Kiến thức * Vật lí
- Nêu được sự phụ thuộc của dòng điện cảm ứng vào sự biến đổi của số đường sức từ qua tiết diện của dây dẫn.
- Phát biểu được đặc điểm của dòng điện xoay chiều là dòng điện cảm ứng có chiều luân phiên thay đổi.
- Nắm được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy phát điện xoay chiều. * Công nghệ
- Nắm được quy trình sản xuất điện năng của các nhà máy. 2. Kĩ năng
* Môn vật lí:
- Quan sát, phân tích kết quả thí nghiệm. - Vận dụng kiến thức, vận dụng vào thực tiễn. * Môn công nghệ
- Nghiên cứu tài liệu, vẽ sơ đồ mô phỏng. 3. Thái độ
- Hứng thú tích cực tham gia hoạt động, …
D. Mục tiêu năng lực
1. Năng lực chung - Giải quyết vấn đề
- Hợp tác hoạt động nhóm, thuyết trình trước lớp. 2. Năng lực chuyên biệt
* Vật lí:
- Năng lực thực nghiệm.
- Năng lực phân tích, giải quyết vấn đề. * Công nghệ: - Đọc, chọn lọc thông tin. - Vẽ sơ đồ mô phỏng E. Chuẩn bị 1. Giáo viên: - Phiếu học tập 1.1 (Phụ lục 4), 1.2 (Phụ lục 5) - Dụng cụ thí nghiệm
- Hình ảnh một số thiết bị điện, các loại bóng đèn. - Giấy A3
2. Học sinh
- Xem lại kiến thức cũ phần “cảm ứng điện từ”.
- Xem lại kiến thức cũ về điện năng, sản xuất điện năng (Công nghệ 8). - Sách công nghệ 8.
F. Tiến trình dạy học
1. Đặt vấn đề.
Cho HS xem clip về quá trình sản xuất điện năng từ nhà máy điện (nhà máy thuỷ điện) và đặt ra câu hỏi: nhà máy đã sản xuất điện năng như thế nào? Năng lượng nước có thể chuyển thành năng lượng điện bằng cách nào?
2. Trình bày cách tiếp cận giảng dạy các kiến thức vật lí và công nghệ để giải quyết tình huống phức hợp mà giáo viên đưa ra.
2.1. Hoạt động 1: Nhắc lại về điện năng – nhà máy điện
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Ghi chú
GV chuẩn bị phiếu học tập số 1.1 gồm 5 câu hỏi phát cho các nhóm, các
Bàn luận, hoàn thành phiếu học tập.
nhóm bàn luận và hoàn thành phiếu. 1. Có những loại năng lượng nào? (Môn vật lí)
(Điện năng, quang năng, nhiệt năng, thuỷ năng, phong năng, năng lượng Mặt Trời, năng lượng nguyên tử). 2. Điện năng là gì? (Môn vật lí) (năng lượng của dòng điện)
3. Điện năng chúng ta đang sử dụng được sản xuất từ đâu? (Công nghệ) (nhà máy điện)
4. Nước ta đã có nhà máy sản xuất điện từ năng lượng nào? (Công nghệ) (thuỷ điện, nhiệt điện, phong điện) 5. Điện năng có vai trò gì trong đời sống, sản xuất? (Công nghệ)
GV đưa ra kết luận và đặt vấn đề: chúng ta đã thấy được vai trò của điện năng, biết được nguồn sản xuất điện năng. Vậy dòng điện mà chúng ta đang sử dụng là dòng điện gì? Các máy phát điện có cấu tạo và nguyên tắc hoạt động cụ thể như thế nào? Liệu chúng ta có thể tự chế tạo được 1 máy phát điện được không? Chúng ta hãy cùng tiếp tục tìm hiểu.
1. Có những loại năng lượng nào?
(Điện năng, quang năng, nhiệt năng, thuỷ năng, phong năng, năng lượng Mặt Trời, năng lượng nguyên tử).
2. Điện năng là gì?
(năng lượng của dòng điện) 3. Điện năng chúng ta đang sử dụng được sản xuất từ đâu? (nhà máy điện)
4. Nước ta đã có nhà máy sản xuất điện từ năng lượng nào? (thuỷ điện, nhiệt điện, phong điện)
5. Điện năng có vai trò gì trong đời sống, sản xuất?
(Cung cấp điện cho đời sống và sản xuất; giúp các thiết bị hoạt động, hỗ trợ nhu cầu sống cho con người,…)
3. Hoạt động 3: Tìm hiểu “dòng điện xoay chiều”
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
(Học kiến thức Vật lí)
GV chuẩn bị thí nghiệm như hình 20.4/ SGK, giới thiệu dụng cụ, tiến hành thí nghiệm.
- Đầu tiên yêu cầu HS dự đoán khi đưa nhanh nam châm lại gần và đưa nhanh ra xa thì điều gì xảy ra?
- Vì sao đèn sáng?
- Mời HS lên tiến hành thí nghiệm, yêu cầu HS quan sát hai bóng đèn. - Yêu cầu HS nhận xét sự thay đổi số đường sức từ trong hai trường hợp và chiều dòng điện cảm ứng trong hai trường hợp được tạo ra như thế nào. - Liên tục đưa nam châm lại gần, ra xa và tăng dần tốc độ, HS quan sát. Kết luận: dòng điện luân phiên đổi chiều là dòng điện xoay chiều.
Ngày nay, mạng điện các nhà máy sản xuất ra và được sử dụng rộng rãi đều là điện xoay chiều. (AC)
Vận dụng học kiến thức Công nghệ - Vận dụng giới thiệu cho HS biết thêm về các loại thiết bị điện trong nhà, các loại đèn (ngoài các thông số
- Đèn sáng
- Xuất hiện dòng điện cảm ứng trong cuộn dây làm đèn sáng. - Đưa nhanh vào: chỉ đèn đỏ sáng
- Đưa nhanh ra: chỉ đèn vàng sáng
- Đưa vào: tăng, đưa ra: giảm Chiều đòng điện cảm ứng trong hai trường hợp là ngược nhau. - Hai đèn sáng tắt luân phiên và dần gần như cùng lúc.
- Ghi nhận
- Lắng nghe, vận dụng
- Lắng nghe, quan sát một số thiết bị điện trong lớp học để xác
3. Hoạt động 3: Cấu tạo, nguyên tắc hoạt động của máy phát điện xoay chiều (tiết 2).
kĩ thuật đã biết từ môn công nghệ sẽ giúp HS hiểu thêm về kí hiệu AC/DC, đặc biệt là giá trị tần số trên các bóng đèn, giúp HS hiểu và chọn được loại đèn nào là tốt cho mắt).
- Cho HS làm việc theo nhóm, tìm hiểu về các thông số của một vài thiết bị trong lớp, và thiết bị do GV chuẩn bị.
Thảo luận chọn bóng đèn dùng tốt cho mắt nhất trong các loại đèn (đèn huỳnh quang, đèn led, đèn sợi đốt), làm phiếu học tập số 1.2.
định các thông số kĩ thuật và ý nghĩa của những con số đó. - Bàn luận chọn loại đèn phù hợp, an toàn nhất cho mắt, giải thích.
(Hoàn thành phiêú học tập số 1.2)
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
- GV chuẩn bị giấy A3, yêu cầu HS đọc và nghiên cứu mục “sản xuất điện năng” (SGK công nghệ 8/112,113), lập sơ đồ tóm tắt quy trình sản xuất điện năng ở nhà máy thuỷ điện, nhiệt điện và điện nguyên tử.
- Từ sơ đồ, yêu cầu HS đưa ra điểm chung của các nhà máy trên. (Công nghệ)
- Tại sao khi làm quay máy thì tạo ra điện? (Vật lí)
(GV hướng dẫn HS phân tích đưa ra cấu tạo, và nguyên tắc hoạt động của
- Nghiên cứu SGK, lập sơ đồ
- Điểm chung: năng lượng làm quay tuabin, tuabin làm quay
máy:
+ Từ các kiến thức đã học, yêu cầu HS cho biết muốn tạo ra dòng điện mình cần có các bộ phận nào?
+ Dòng điện được tạo ra dựa trên hiện tượng nào? Cụ thể làm như thế nào?
- GV khái quát cấu tạo, nguyên tắc hoạt động của máy phát điện. - Giới thiệu thêm cho Hs về bộ góp điện (Vật lí)
- Cho HS xem mô hình diamo xe đạp, yêu cầu HS chỉ ra các bộ phận chính và nguyên tắc hoạt động của nó. - Từ sơ đồ ban nãy, yêu cầu các nhóm vẽ hình mô phỏng cấu tạo hoạt động của máy phát điện để hoàn chỉnh quy trình sản xuất điện. (có thể bố trí nam châm quay hoặc cuộn dây quay tuỳ ý), sau đó mời đại diện nhóm lên bảng trình bày sơ đồ. (Công nghệ)
+ Nam châm, cuộn dây
+ Hiện tượng cảm ứng điện từ. Làm số đường sức từ qua tiết diện cuộn dây luân phiên tăng giảm.
Vậy khi làm quay máy tức là làm nam châm quay trước cuộn dây hoặc làm cuộn dây quay trong từ trường để tạo ra dòng điện.
- Ghi nhận
- Quan sát, phát biểu.
- Làm việc nhóm bố trí vẽ sơ đồ, trình bày.
Chủ đề 2: CHỦ ĐỀ TRUYỀN TẢI ĐIỆN NĂNG A. Mô tả chủ đề tích hợp liên môn
1. Phát biểu vấn đề: Mục đích của việc dạy học chủ đề tích hợp liên môn nhằm trả lời cho câu hỏi: Tại sao phải sử dụng máy biến thế khi truyền tải điện năng đi xa.
2. Vấn đề nghiên cứu này cho phép khai thác những mảng kiến thức như sau: * Vật lí:
- Cấu tạo và hoạt động của máy biến thế.
- Tác dụng làm biến đổi hiệu điện thế của máy biến thế.
- Điện năng hao phí trên đường dây truyền tải và cách làm giảm hao phí điện