a. Giai đoạn 1: Chuẩn bị
+ Chuẩn bị đồ dụng, dụng cụ và nguyên vật liệu dạy học xe đồ chơi dùng phản lực GV chuẩn bị 5 bộ dụng cụ và nguyên vật liệu dạy học được đựng trong mỗi khay nhựa để phát cho HS. Mỗi bộ gồm:
Dụng cụ: 1 súng bắn keo, 1 dao rọc giấy, 1 kéo, 1 tua-vít.
Vật liệu: 1 bảng điện kích thước 10cm x 15cm, 2 căm xe đạp, 1 pin 9V, 1 jack pin 9V, 1 công tắc, dây điện 20cm, 1 keo nến, 4 bánh xe nhựa, 1 motor, 1 cánh quạt, 4 ke L, 4 ốc –vít M320 và 8 lông đền.
+ Chuẩn bị sản phẩm mẫu.
+ Chuẩn bị tài liệu hướng dẫn, phiếu học tập và đề kiểm tra cuối chủ đề STEM “Xe dồ chơi sáng tạo”.
+ Chuẩn bị thiết bị dạy học:
- Do vị trí phòng học lớp 11A7 ở cách xa phòng học STEM nên phải cho các bộ dụng cụ, nguyên vật liệu vào thùng để tiện mang đi.
- Trong quá trình dạy, HS sử dụng điện để dùng súng bắn keo, nên chuẩn bị 5 ổ điện cho 5 nhóm.
- Sử dụng máy ảnh, điện thoại để ghi hình, ghi ảnh quá trình tổ chức dạy học chủ đề STEM.
b. Giai đoạn 2: Tổ chức dạy học trên lớp
Chúng tôi tiến hành thực nghiệm theo tiến trình dạy học chủ đề STEM sáng tạo kỹ thuật như sơ đồ mục 1.7 – chương 1 và giáo án ở mục 2.2 – chương 2.
- GV chia lớp học thành 5 nhóm, sau đó phát 2 bản tài liệu hướng dẫn và 1 phiếu học tập cho mỗi nhóm. HS đại điện nhóm lên nhận tài liệu hướng dẫn và phiếu học tập.
- GV cho HS tìm hiểu tài liệu hướng dẫn và đặt câu hỏi: “Để làm một chiếc xe đồ chơi dùng phản lực, chúng ta cần những dụng cụ, vật liệu nào? Vật liệu nào làm bộ phận chính cho xe đồ chơi?” HS các nhóm tập trung tham khảo tài liệu hướng dẫn và phân tích nội dung trong tài liệu, sau đó HS dựa vào tài liệu trả lời rất chính xác câu hỏi của GV.
- GV bàn giao dụng cụ, nguyên vật liệu cho các nhóm. Đại diện mỗi nhóm lên nhận các bộ dụng cụ GV đã chuẩn bị trước đó. Giao mỗi nhóm 1 ổ cắm điện. HS rất nhanh chóng nhận bộ dụng cụ, sau khi nhận dụng cụ có một số em rất thích sử dụng súng bắn keo và cầm motor lên xoay xoay.
- GV giới thiệu thiết bị, dụng cụ và nguyên vật liệu, phiếu học tập cho các nhóm HS. Các HS của lớp đa số đều chú ý lắng nghe.
- GV giao nhiệm vụ: “Mỗi nhóm hãy tháo DC motor đã nhận, sau đó vẽ lại cấu tạo bên trong của nó và hãy trình bày nguyên lý hoạt động của DC motor vào phiếu học tập?”. Đa phần các nhóm đều có nhóm trưởng phân công công việc cho nhau, một số em vẽ cấu tạo của DC motor, một số em còn lại nghiên cứu tài liệu và trình bày nguyên lý hoạt động của DC motor. Riêng nhóm 3 vẫn chưa trình bày được nguyên lý hoạt động DC motor.
Sau đó, GV cho 2 nhóm báo cáo thuyết trình về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của DC motor trước lớp. Hầu hết HS các nhóm đều thuyết trình được, nhưng vẫn chưa trôi chảy.
Sau khi HS thuyết trình về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của DC motor, GV đưa ra nhận xét và giao nhiệm vụ cho HS tìm hiểu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của xe đồ chơi. Sau đó tiến hành thiết kế bản vẽ cấu tạo của xe đồ chơi dùng phản lực. HS nhận nhiệm vụ và chịu sự phân công của nhóm trưởng. Do bản vẽ cấu tạo của xe phụ thuộc vào từng sở thích của các em, nên ở hoạt đồng này HS của các nhóm có sự tranh cải về việc lựa chọn hình dáng của xe, vị trí lắp đặt DC motor, pin, công tắc,…
Hoạt động tiếp theo, GV cho HS bắt đầu tiến hành gia công, chế tạo xe đồ chơi dùng phản lực dựa trên những dụng cụ, nguyên vật liệu được cung cấp. Hoạt động này, nhóm trưởng các nhóm phát huy được vai trò của mình và phân công nhiệm vụ cho các bạn sau khi nghiên cứu tài liệu hướng dẫn:
+ Phối hợp cùng các bạn chịu trách nhiệm tiến hành gia công, chế tạo xe đồ chơi dùng phản lực sử dụng bộ dụng cụ nhận được từ GV về: số lượng, tình trạng chất lượng các thiết bị dụng cụ, nguyên vật liệu, tìm hiểu quy trình thực hiện gia công, chế tạo sản phẩm và kết hợp với bản vẽ thiết kế của từng nhóm.
+ Phối hợp với nhóm nhận nhiệm vụ hoàn thành phiếu học tập, điền đầy đủ các nội
dung kiến thức trong phiếu học tập.
+ Phối hợp với nhóm nhận nhiệm vụ hoàn thành sơ đồ mạch điện trong phiếu học tập và mắc mạch điện cho xe đồ chơi.
Dụng cụ, nguyên vật liệu cung cấp cho HS thực hiện gia công, chế tạo sản phẩm xe đồ chơi dùng phản lực có một số đặc điểm sau:
- Thân xe được làm bằng bảng điện có kích thước khoảng 10cm x 15cm. Nếu gắn các ke L vào bên trong cách 1.5cm mép ngoài của bảng điện thì sẽ làm thân xe thấp xuống. Tiếp theo các em gắn thêm DC motor và mắc mạch điện vào thân xe, sau đó lắp cánh quạt vào DC motor thì cánh quạt lại không quay được. Vì chiều dài cánh quạt lớn hơn chiều cao của thân xe. Do đó phải lắp ke L xác mép ngoài của bảng điện. Thông số KT của ke L sử dụng trong chủ đề này là ke L 2 lỗ.
- Khi lắp ke L ngoài mép thì các em khó bắt ốc vít vì ngoài mép không có lỗ khoan sẵn, và ở 4 góc thì có các lỗ rất to không phù hợp với ốc vít giao cho mỗi nhóm. Cách giải quyết là tận dụng mũi nhọn của kéo để khoét các lỗ ở vị trí mong muốn.
- Thiết kế mạch điện và mắc mạch điện cho xe đồ chơi. Cánh quạt cung cấp cho HS có 2 loại: loại quay trái và loại quay phải. Nên các nhóm HS khi mắc mạch điện sẽ phải chú ý đến điểm này để mắc mạch điện cho chính xác. Mạch điện giữa một số nhóm có sự khác nhau.
Đối với nhiệm vụ này, GV đã chuẩn bị sẵn các bộ dụng cụ, tài liệu hướng dẫn và phiếu học tập. HS dựa vào tài liệu hướng dẫn để thực hiện gia công, chế tạo sản phẩm, nhận xét kết quả đạt được, sau đó tiếp tục thực hiện các nhiệm vụ khác trong phiếu học tập. Các thành viên trong nhóm tiến hành gia công, chế tạo sản phẩm cần có khả năng kỹ thuật tốt. Trong quá trình thực hiện, các HS sẽ làm việc với tài liệu hướng dẫn và thực hiện theo quy trình gia công, chế tạo.
Qua đó, chúng tôi thấy HS các nhóm làm việc khá tập trung, thảo luận rất sôi nổi, tích cực hoạt động, thực hiện nhiệm vụ học tập hiệu quả hơn vì đã biết cách đọc tài liệu hướng dẫn và hợp tác với nhau tốt hơn.
Hình 3.3 . Học sinh các nhóm tham gia thảo luận
Thời điểm lớp học sôi nổi nhất là lúc các nhóm đều đang trong tiến trình thực hiện các thao tác gia công, chế tạo xe đồ chơi dùng phản lực. Phân tích kết quả ở mỗi nhóm như sau:
- Các nhóm 1, 2, 5 thực hiện gia công, chế tạo sản phẩm thành công. - Các nhóm 3, 4 thực hiện gia công, chế tạo sản phẩm chưa thành công. - Các nhóm: 1, 3, 5 hoàn thành tốt trong phiếu học tập.
- Các nhóm 2, 4 chưa hoàn thành tốt phiếu học tập. Nhưng vẽ được sơ đồ mạch điện. - HS Quỳnh là thành viên trong nhóm 5 khi gia công, chế tạo sản phẩm có để ý đến chuyển động thẳng của xe đồ chơi.
- HS Đạt là thành viên trong nhóm 1 khi gia công, chế tạo sản phẩm có để ý đến chiều quay của DC motor có liên quan đến đặc điểm của cánh quạt và xe có chuyển động thẳng hay không.
c. Giai đoạn 3: Tổ chức cho HS báo cáo kết quả, nhận xét và kết luận
- GV tổ chức cho các nhóm thuyết trình báo cáo kết quả gia công, chế tạo sản phẩm. Các HS khác sau đó sẽ nhận xét, bổ sung, đặt câu hỏi cho nhóm thuyết trình. Do thời gian có giới hạn nên chỉ có 2 nhóm thuyết trình báo cáo trong giờ học đó là nhóm 1 và nhóm 2.
- Đối với phần báo cáo của nhóm 2: HS của nhóm báo cáo nội dung trong phiếu học tập và vận hành thử sản phẩm. Nhìn chung, nhóm trình bày được cấu tạo và giải thích được nguyên lý hoạt động của DC motor, chưa trình bày tốt cấu tạo và nguyên lý hoạt động của xe đồ chơi dùng phản lực, nhóm chưa thể hiện bản vẽ thiết kế xe đồ chơi nhưng đã thể hiện được sơ đồ mạch điện. Nhóm vận hành sản phẩm đạt kết quả tốt trong lần 3 thì xe chuyển động thẳng, trong các lần vận hành thì cánh quạt đều quay tự do,…
- Đối với phần báo cáo của nhóm 1: HS của nhóm báo cáo nội dung trong phiếu học tập và vận hành thử sản phẩm. Nhìn chung, nhóm trình bày trôi chảy về các nội dung: về cấu tạo và giải thích được nguyên lý hoạt động của DC motor, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của xe đồ chơi dùng phản lực, thể hiện bản vẽ thiết kế xe đồ chơi rất rõ ràng và đính kèm bản vẽ thiết kế đã bao gồm sơ đồ mạch điện. Nhóm đạt kết quả rất tốt trong lần vận hành sản phẩm đầu tiên.
Đối với các nhóm vận hành chưa thành công xe đồ chơi thì các nhóm sẽ phải quay lại đọc kỹ tài liệu hướng dẫn, quy trình lắp ráp xe đồ chơi, phân tích nguyên nhân và đánh giá vị trí lắp đặt các chi tiết KT, đưa ra giải pháp khắc phục các lỗi KT.
+ Nhận xét, đánh giá
- GV tổ chức cho HS nhận xét phần thuyết trình của 2 nhóm sau đó đặt câu hỏi và phản biện, trong quá trình đó, phát hiện vấn đề. Nhìn chung, các nhóm 1, 2 và 5 tích cực đặt câu hỏi và phân tích vấn đề.
+ Kết luận
- GV nhận xét và hệ thống lại bản vẽ thiết kế xe đồ chơi và sơ đồ mạch điện. - GV kết luận cấu tạo và nguyên lý hoạt động của DC motor và chỉ ra nội dung kiến thức Vật lý trọng tâm của bài học: lực từ tác dụng lên dòng điện chạy trong đoạn dây dẫn thẳng và khung dây.
- GV sử dụng kiến thức Vật lý đã dạy để giải thích lực từ tác dụng lên khung dây.
d. Giai đoạn 4: Kiểm tra và đánh giá kết quả dạy học trên lớp
Thực hiện bài kiểm tra: GV biên soạn đề kiểm tra gồm 20 câu, thời gian 10 phút dùng để kiểm tra các kiến thức Vật lý, Toán học, Công nghệ và Kỹ thuật.