2.3. Thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM “Chai nước Mặt trời”
2.3.1. Xây dựng kế hoạch dạy học chủ đề STEM “Chai nước Mặt trời”
1. Mục tiêu
1.1. Kiến thức
Xác định được lượng điện tiêu thụ trong thời gian t.
Trình bày được định luật khúc xạ ánh sáng.
Trình bày được cấu tạo và nguyên lí hoạt động của “Chai nước Mặt trời”.
Trình bày được đường truyền tia sáng.
Trình bày được ứng dụng thực tế của “Chai nước Mặt trời”.
Xác định được góc khúc xạ khi thay đổi chiết suất. 1.2. Kỹ năng
Vẽ được sơ đồ mô hình “Chai nước Mặt trời”.
Vẽ được sơ đồ cấu tạo và nguyên lí hoạt động của “Chai nước Mặt trời”.
Sử dụng được các dụng cụ cần thiết chế tạo “Chai nước Mặt trời”.
Thực hiện quy trình gia công ngôi nhà và lắp ráp cố định chai nước. 1.3. Thái độ
chai nước làm đèn thắp sáng.
1.4. Định hướng phát triển năng lực STEM
Khoa học (S): Vận dụng kiến thức khúc xạ ánh sáng giải thích được hiện tượng không gian bên trong ngôi nhà được thắp sáng.
Công nghệ (T): Biết cách sử dụng thiết bị dụng cụ để chế tạo “Chai nước Mặt trời”, chế tạo hộp giấy làm mô hình nhà ở.
Kỹ thuật (E): Bản vẽ mô hình “Chai nước Mặt trời”. Quy trình lắp ráp chai nước vào mô hình nhà ở.
Toán học (M): Tính được lượng điện tiêu thụ mỗi ngày, tính được góc khúc xạ khi thay đổi chiết suất.
1.5. Định hướng tính tích cực
HS chủ động thành lập nhóm trên cơ sở thế mạnh của mỗi thành viên, sở thích, … phân công nhiệm vụ mỗi thành viên.
HS đề xuất các ý tưởng sản phẩm khác nhau để giải quyết nhu cầu thắp sáng ban ngày của những căn nhà “khu ổ chuột”.
HS tham gia thảo luận sôi nổi về các ý tưởng và lên kế hoạch chế tạo sản phẩm “Chai nước Mặt trời”.
HS chủ động tìm hiểu kiến thức từ nhiều nguồn khác nhau: giáo trình, sách, bài báo, tạp chí, Internet, GV, …
HS tôn trọng ý kiến của GV và các thành viên khác, đồng thời tiếp thu có chọn lọc các ý kiến.
HS hào hứng, nghiêm túc vận hành, thuyết minh sản phẩm. 1.6. Định hướng năng lực sáng tạo
Lập được nhiều phương án giải quyết vấn đề thắp sáng vào ban ngày của những căn nhà “khu ổ chuột”.
Thiết kế được sơ đồ, bản vẽ thể hiện nguyên lí cấu tạo và hoạt động của “Chai nước Mặt trời”.
Tìm ra các thiết bị, vật liệu mới thay thế cho thiết bị, vật liệu cũ nhưng vẫn đảm bảo tính hiệu quả cao và tiết kiệm.
Đề xuất giải pháp thiết kế mới, thay đổi một số chi tiết thiết kế nằm tăng hiệu quả sản phẩm.
Tiến hành thực hiện giải pháp, thi công, chế tạo, … sản phẩm.
Vận hành và chỉ ra được tính mới, tính hiệu quả của “Chai nước Mặt trời”. 2. Chuẩn bị
2.1. Giáo viên
Hình thức tổ chức dạy học: dạy học theo nhóm (mỗi nhóm 3-5 học sinh), thực hành, đàm thoại.
Phòng học nhóm, có bàn làm việc nhóm.
Chuẩn bị tài liệu hướng dẫn, phiếu học tập và đề kiểm tra cuối chủ đề STEM “Chai nước Mặt trời”.
Máy chiếu trình chiếu bài giảng, video giới thiệu chủ đề, giới thiệu sản phẩm từ các trang mạng xã hội: youtube, facebook, …
Ổ điện để HS sử dụng súng bắn keo, nên chuẩn bị mỗi nhóm một ổ điện.
Chuẩn bị bóng đèn, chai nước, hộp giấy cứng, các dụng cụ gia công: keo, kéo, dao rọc giấy, bút, thước, …
2.2. Học sinh
Xem trước bài Khúc xạ ánh sáng.
Xem lại kiến thức về công suất và lượng điện tiêu thụ trong thời gian t. 3. Tổ chức dạy học
3.1. Buổi 1
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Thời
gian Hoạt động 1: Đặt vấn đề nhu cầu thắp sáng
GV tổ chức cho HS xem video về khu nhà “ổ chuột” tối tăm, thiếu ánh sáng.
GV đặt câu hỏi: “Ban ngày có ánh sáng Mặt trời nhưng tại sao người dân phải dùng đèn thắp sáng?”
HS quan sát video. Nhận xét về nhu cầu thắp sáng trong những căn nhà.
10 phút
GV đặt câu hỏi: Hằng ngày chúng ta thường sử dụng những loại đèn nào để thắp sáng?
GV tổ chức cho HS tính lượng điện tiêu thụ trong 1 ngày.
+ GV yêu cầu mỗi nhóm ghi nhận các thông số trên bóng đèn và tính lượng điện tiêu thụ điện của bóng đèn và ghi vào phiếu học tập.
+ GV tổ chức cho HS tính tiền điện cần chi trả cho việc thắp sáng đèn vào ban ngày trong một tháng.
GV đặt vấn đề: Ở Việt Nam còn rất nhiều hộ gia đình nghèo nhưng vẫn phải chi trả khoản tiền điện khá lớn hàng tháng cho việc thắp sáng. Vấn đề đặt ra là tìm giải pháp giúp các hộ gia đình Việt tiết kiệm điện nhưng vẫn có ánh sáng.
HS trả lời những loại đèn thường sử dụng trong gia đình.
HS hoàn thành câu 1 phiếu học tập.
HS tính chi phí cần trả, nhận xét về nhu cầu tiết kiệm điện.
HS lắng nghe vấn đề.
10 phút
Hoạt động 2: Tìm giải pháp giải quyết vấn đề
pháp giải quyết vấn đề.
GV nhận xét các phương pháp HS đề xuất.
GV khuyến khích sử dụng năng lượng thiên nhiên như những phương pháp tận dụng ánh sáng Mặt trời.
khác nhau để tiết kiệm điện.
Hoạt động 3: Giới thiệu chủ đề
Giới thiệu ánh sáng Mặt trời là năng lượng sạch, chúng ta có thể sử dụng ánh sáng Mặt trời để thắp sáng, tiết kiệm điện.
GV giới thiệu chủ đề “CHAI
NƯỚC MẶT TRỜI”
HS tiếp nhận chủ đề. 5 phút
Hoạt động 4: Trình bày kiến thức
GV trình chiếu hình sản phẩm, giới thiệu ứng dụng, nguyên lí hoạt động và trình bày kiến thức Vật lí.
HS quan sát, ghi nhận kiến thức Vật lí.
10 phút
Hoạt động 5: Đề xuất cải tiến
GV đặt vấn đề: Đề xuất cải tiến đề ánh sáng Mặt trời có thể lan rộng khắp căn phòng?
GV nhận xét đề xuất của HS.
HS trao đổi và đưa ra đề xuất.
5 phút
GV đặt vấn đề về hạn sử dụng của mỗi chai nước: nước trong chai lâu ngày chuyển sang màu xanh lục vì rong, rêu, tảo, … ảnh hưởng đến chất lượng ánh sáng thắp sáng căn phòng.
GV nhận xét các giải pháp của HS.
HS phát biểu đưa ra các giải pháp khác nhau.
Việc thêm một ít nước Javel vào nước sẽ ngăn không cho nước chuyển sang màu xanh lục vì rong, rêu, … giữ cho nước trong suốt trong thời gian dài hơn (hạn sử dụng của chai nước có thể lên đến 5 năm).
Hoạt động 6: Thiết kế bản vẽ, thuyết trình
GV tổ chức cho HS thảo luận ý tưởng, thiết kế bản vẽ cấu tạo, trình bày nguyên lí hoạt động, liệt kê danh sách vật liệu vào giấy A4.
Tất cả các nhóm thảo luận ý tưởng chế tạo sản phẩm trên giấy A4.
15 phút
GV yêu cầu các nhóm thuyết trình bản vẽ.
GV nhận xét phần thuyết trình mỗi nhóm và rút ra những nguyên liệu cần thiết.
Đại diện mỗi nhóm trình bày ý tưởng và bản vẽ.
20 phút
Hoạt động 7: Giao nhiệm vụ về nhà
GV giao nhiệm vụ triển khai các hoạt động học tập ở buổi 2:
Chuẩn bị nguyên vật liệu
Tối ưu, hoàn thành bản vẽ của từng nhóm.
GV tổ chức cho từng nhóm HS phân công nhiệm vụ cụ thể cho từng cá nhân trong nhóm.
HS ghi nhận các nhiệm vụ cần thực hiện.
HS tự phân công nhiệm vụ cho mỗi thành viên trong nhóm.
3.2. Buổi 2
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Thời
gian Hoạt động 1: Báo cáo tình hình chuẩn bị vật liệu
GV yêu cầu HS báo cáo tình hình chuẩn bị vật liệu.
Đại diện mỗi nhóm báo cáo tình hình chuẩn bị nguyên vật liệu.
3 phút
Hoạt động 2: Chế tạo sản phẩm
GV yêu cầu HS gia công sản phẩm.
Nhóm trưởng phân công nhiệm vụ cho từng thành viên. Một số HS hoàn thành chai nước, một số HS gia công mô hình ngôi nhà (có thể trang trí ngôi nhà), HS còn lại hoàn thành phiếu học tập, bản vẽ.
25 phút
Hoạt động 3: Vận hành sản phẩm
GV yêu cầu các nhóm thuyết trình sản phẩm. GV nhận xét và chấm điểm. Lần lượt từng nhóm thuyết trình sản phẩm. HS quan sát ánh sáng trong hộp. Kiểm chứng ánh sáng có lan tỏa khắp không gian không?
20 phút
Hoạt động 4: Giới thiệu kiến thức
GV đặt vấn đề: Nếu sử dụng chất lỏng trong suốt khác thì ánh sáng xuyên qua chai nước sẽ như thế nào?
GV giải thích thông qua kiến thức Vật lí: với các chất lỏng trong suốt khác nhau sẽ có chiết
HS tiếp nhận vấn đề và thảo luận.
HS ghi nhận kiến thức vào phiếu học tập
Kiến thức chiết suất ánh sáng.
Hoạt động 5: Tổng kết kiến thức
GV kết luận kiến thức cho HS. HS ghi nhận kiến thức và hoàn thành phiếu học tập.
10 phút
Hoạt động 6: Kiểm tra kiến thức
GV tiến hành cho HS làm bài kiểm tra. Đề kiểm tra gồm 15 câu, thời gian làm bài 10 phút. Nội dung kiểm tra: các kiến thức Vật lí, Toán học, Công nghệ và Kỹ thuật trong chủ đề STEM: CHAI NƯỚC MẶT TRỜI
HS bắt đầu làm kiểm tra. 15 phút
GV thu lại bài kiểm tra. HS nộp bài kiểm tra 2 phút
2.3.2. Thiết kế phiếu học tập
PHIẾU HỌC TẬP
CHỦ ĐỀ STEM: CHAI NƯỚC MẶT TRỜI
1. Hãy điền các thông số ghi trên bóng đèn. Công suất của bóng đèn:
P = ……… (W)
Biết lượng điện tiêu thụ trong thời gian t được tính bằng công thức:
W = P.t (đơn vị: …….)
Hãy tính lượng điện tiêu thụ của một bóng đèn sử dụng từ 6h đến 17h.
……… ………
2. “Chai nước Mặt trời” vận dụng kiến thức Vật lí gì?
………
3. Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì? Hãy vẽ đường truyền tia sáng khi đi qua mặt phân cách giữa hai môi trường.
……… ……… ………
4. Lắp chai nước hoặc chỉ tạo một lỗ trên mái nhà, ánh sáng Mặt trời đều truyền vào không gian bên trong nhà. Theo em, phương pháp nào tối ưu hơn? Vì sao?
……… ……… ………
5. Hãy trình bày hoạt động của sản phẩm “Chai nước Mặt trời” và thể hiện bằng hình vẽ.
……… ……… ………
6. Đề xuất cải tiến
Đặt vấn đề cải tiến 1: Khi sử dụng lâu ngày, nước trong chai sẽ bị đổi màu, rêu mốc làm giảm khả năng truyền ánh sáng. Làm sao để khắc phục được hiện tượng trên?
……… ……… ………
……… ……… ………
2.3.3. Xây dựng tài liệu hướng dẫn HS
(Được đính kèm trong phụ lục 3)
2.3.4. Xây dựng câu hỏi kiểm tra đánh giá kết quả học tập
(Được đính kèm trong phụ lục 4)