8. Cấu trúc của luận văn
2.4. Xây dựng tiến trình tổ chức HĐTN hai chương“Động lực học chất
điểm” và “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” theo định hướng phát triển năng lực nhằm phát triển NLST của học sinh
Từ tiến trình tổ chức HĐTN trong hoạt động NCKH của học sinh đã đề xuất, chúng tôi tiến hành xây dựng cụ thể tiến trình tổ chức HĐTN trong hoạt động NCKH cuả học sinh ở hai chương “Động lực học chất điểm” và “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” theo định hướng PTNL, nhằm phát triển NLST của học sinh như sau:
Giai đoạn 1: Lựa chọn chủ đề và đặt tên cho HĐTN Mục đích:
- Từ thực tế địa phương và nhiều vùng miền vào mùa mưa lũ thường xuyên bị xảy ra ngập lụt, công tác khắc phục nhanh còn nhiều khó khăn, học
sinh trong lớp thảo luận chỉ ra sự cần thiết của các thiết bị ứng cứu tại chỗ có giá thành rẻ, dễ chế tạo, dễ sử dụng. Qua quá trình thảo luận, thống nhất vấn đề cần nghiên cứu là: chế tạo các TBKT đơn giản ứng cứu lũ lụt, và đặt tên cho chủ đề nghiên cứu: Cơ học và mùa mưa lũ
Tiến hành:
Để có thể đạt được mục đích như đã đề ra, GV và HS cần thực hiện các công việc cụ thể như sau:
- GV yêu cầu HS cả lớp ôn tập các kiến thức thuộc hai chương “Động lực học chất điểm”và “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” có liên quan đến việc chế tạo các thiết bị ứng cứu ngập lụt. Mục đích của việc này là tạo điều kiện sẵn có để học sinh có cơ sở kiến thức tư duy đến các thiết bị sau khi xem các video, hình ảnh được GV cung cấp. Cụ thể là các kiến thức như sau:
* Quy tắc tổng hợp và phân tích lực * Ba định luật Niu-tơn
* Các loại lực cơ học: Lực hấp dẫn, lực đàn hồi, lực ma sát.
* ĐKCB của vật rắn chịu tác dụng của nhiều lực không song song. * ĐKCB của vật rắn chịu tác dụng của hai hay ba lực song song - GV thực hiện chia nhóm HS
- GV trình chiếu các video, hình ảnh về tác lại của lũ lụt ở nhiều địa phương, đặc biệt là các khu vực ven sông, vùng trũng thấp của một số địa bàn, các tài liệu liên quan thiệt hại về nhà cửa, tài sản, nguy hiểm về con người khi xảy ra lũ, lụt…. Sau đó tiếp tục trình chiếu một số mô hình các thiết bị ứng cứu đối phó lũ lụt đã có.
Ví dụ như các hình ảnh sau:
Hình 2.1. Ngập lụt ở Yên Bái Hình 2.2.
Hình 2.3. Thiết bị cứu sinh tự chế Hình 2.4. Thiết bị cứu sinh tự chế
Hình 2.5. Một mô hình nhà nổi chống lũ
- Đặt ra vấn đề nghiên cứu:
Cần làm gì để có thể hạn chế thiệt hại về người và của do hiện tượng thiên tai này gây ra ? Đề xuất ý tưởng thiết kế mô hình TBKT để sử dụng trong tình hình ngập lụt mà em cho là có tính khả thi nhất?
- Học sinh các nhóm thảo luận, ban đầu các em có thể chưa đưa ra đúng
chủ đề nghiên cứu, nhưng sau đó thống nhất đưa ra các ý kiến về vấn đề nghiên cứu như sau:
+ Khi xảy ra lũ lụt bất ngờ, cần các phương tiện ứng cứu tình trạng ngập lụt nhanh, cơ động. Các phương tiện ứng cứu trong các mô hình hoăc là quá tự phát, nguy hiểm, hoặc là khó thực hiện do đắt đỏ, cồng kềnh, xây dựng khó khắn…Từ thực tế các vùng trũng, vùng ven sông ở nhiều nơi, trên địa bàn nêu trên điều kiện kinh tế còn nghèo, vào mùa mưa xảy ra ngập lụt, cô lập trong thời gian ngắn, cần các thiết bị ứng cứu người và tài sản giá thành rẻ, dễ chế tạo, dễ sử dụng.
+ Ở mỗi địa phương đều sẵn có các vật liệu nhẹ, dễ kiếm như:, tôn, luồng, tre, thùng phi, thùng nhựa… Có thể sử dụng các vật liệu này chế tạo những nhà nổi, bè nổi, thuyền… cơ động ứng cứu tại chỗ.
- GV yêu cầu HS các nhóm trong lớp tiếp tục bàn bạc và thảo luận, lựa chọn một loại TBKT định chế tạo và đặt tên cho chủ đề nghiên cứu.Trong đó yêu cầu tên gọi của chủ đề nghiên cứu phải ngắn gọn, thể hiện rõ mối quan hệ giữa kiến thức và vấn đề nghiên cứu.
Sau khi thảo luận, mỗi nhóm HS đưa ra nhiều tên gọi khác nhau như:
Mưa lũ với cuộc sống; Thiết bị cứu sinh mùa mưa lũ; Cơ học và các thiết bị cứu sinh mùa mưa lũ… Tuy nhiên, sau khi tiến hành thảo luận cả lớp đi đến thống nhất đặt tên:
* Chủ đề nghiên cứu : Cơ học và mùa mưa lũ .
* TBKT cần chế tạo là: Thiết bị ứng cứu ngập lụt tại chỗ. Cụ thể là Bè ứng cứu cơ động và Nhà nổi chống ngập lụt
Giai đoạn 2: Lập kế hoạch tổ chức HĐTN Mục đích:
- Dưới sự hướng dẫn định hướng của GV, các nhóm học sinh tiếp tục thảo luận và thực hiện lập kế hoạch cụ thể, chi tiết để tổ chức HĐTN về nghiên cứu chế tạo thiết bị ứng cứu lũ lụt: Bè ứng cứu cơ động và Nhà nổi chống ngập lụt đã lựa chọn. Bao gồm các nhiệm vụ: phân công chức trách và nhiệm vụ cụ thể cho các thành viên, thống nhất mô hình nhà nổi, bè nổi ứng cứu ngập lụt sẽ chế tạo, chỉ ra cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của thiết bị, xây dựng kế hoạch thực hiện chế tạo TBKT chi tiết trên bản giấy.
Tiến hành:
Trong giai đoạn này, GV và HS cần thực hiện các công việc như sau: - GV yêu cầu các nhóm phân công nhiệm vụ cho các thành viên trong quá trình thực hiện HĐTN.
- Các nhóm bầu nhóm trưởng và phân công nhiệm vụ cụ thể cho các thành viên với nhiệm vụ và chức trách cụ thể theo bảng 2.1
Bảng 2.1. Bảng phân công nhiệm vụ cho các thành viên trong nhóm
STT Vai trò Nhiệm vụ
1 Nhóm trưởng
- Lập kế hoạch chung, phân công nhiệm vụ cần thực hiện cho các bộ phận.
- Cùng các thành viên trong nhóm xây dựng chi tiết kế hoạch HĐTN trong hoạt động NCKH - Giám sát chung và đôn đốc các bộ phận trong nhóm hoàn thành công việc của nhóm đúng kế hoạch, đảm bảo chất lượng và tiến độ. .
- Theo dõi và đánh giá quá trình thực hiện nhiệm vụ của các thành viên và ghi lại vào nhật kí hoạt động, để tham gia đánh giá tính sáng tạo, tinh thần trách nhiệm và hợp tác của từng thành viên trong nhóm theo hướng phát triển NLST.
- Báo cáo tiến độ thực hiện HĐTN với GV
2 Thư kí
-Ghi chép, tổng hợp các ý kiến trong quá trình thảo luận và thực hiện kế hoạch HĐTN chế tạo bè nổi, nhà nổi ...để cung cấp thông tin, số liệu cho các nhóm thành phần : nhóm nghiên cứu chế tạo, nhóm viết báo cáo.
3
Nhóm nghiên cứu lí thuyết và báo cáo.
- Vận dụng những kiến thức lí thuyết về “Động lực học chất điểm” và”Cân bằng và chuyển động của vật rắn” có liên quan đến chế tạo nhà nổi, bè nổi để đề xuất một số PATK và lựa chọn PATK tối ưu.
- Xây dựng MHHV nhà nổi, bè nổi theo PATK. Dự đoán trước một số ưu điểm, nhược điểm trên cơ sở lý thuyết.
- Sau khi cho mô hình bè nổi, nhà nổi được chế tạo vận hành, kiểm tra tính đúng đắn của mô hình thực tế và nghiên cứu lý thuyết đã đưa ra, tìm hiểu và sử dụng lý thuyết để giải thích các vấn đề liên quan đến mô hình
- Tiếp nhận các thông tin từ chỗ thư kí, viết báo cáo về đề tài nghiên cứu của nhóm.
4 Nhóm kĩ thuật
-Thực hiện chế tạo nhà nổi, bè nổi theo kế hoạch chi tiết và mô hình lý thuyết đã vạch ra.
- Vận hành thử và đề xuất, điều chỉnh những chỗ còn chưa hợp lý của mô hình lý thuyết. Thông báo lại những vấn đề phát sinh và lưu ý trong quá trình chế tạo cho nhóm thư kí ghi lại, để nhóm nghiên cứu lý thuyết tìm phương án giải quyết và viết báo cáo.
- GV yêu cầu các nhóm thảo luận để xây dựng kế hoạch chi tiết để thực hiện HĐTN chế tạo Nhà nổi chống ngập lụt và Bè ứng cứu cơ động.
- HS các nhóm tiến hành tìm kiếm các tài liệu (các trang web, sách báo khoa học, tin tức….) liên quan đến việc thiết kế, chế tạo mô hình nhà nổi và bè nổi ứng cứu lũ lụt. Sau đó các nhóm tổ chức thảo luận về nguyên tắc hoạt động, cấu tạo, kiến thức lý thuyết vận dụng…và đi đến thống nhất một số nội dung:
+ Nguyên tắc hoạt động chung là: Khi chưa bị ngập nước, nhà, bè cân bằng trên mặt đất dưới tác dụng của hai hợp lực chính theo phương thẳng đứng, là trọng lực và phản lực mà mặt đất tác dụng lên nhà, bè. Sau khi nước dâng, nhà chịu tác dụng của lực đẩy Acsimet và trọng lực, khi nước dâng đến một mức nào đó mà tác dụng của lực đẩy Acsimet cân bằng với trọng lực thì nhà nổi lên mặt nước.
Từ nguyên tắc hoạt động này, HS các nhóm thảo luận với nhiều phương án sau đó đi đến kết luận về cấu tạo và vật liệu chế tạo như sau:
+ Nhà nổi hay bè nổi đều có cấu tạo chính là bộ phận sàn nổi và các bộ phận khác như mái chèo, mái che, dây neo…
+Vật liệu chế tạo là các vật liệu nhẹ, dễ kiếm và có giá thành rẻ: xốp, luồng, thùng phi, tre, chai nhựa…
- Học sinh các nhóm đề xuất các ý tưởng MHHV của nhà nổi, bè nổi sau đó nhóm nghiên cứu lý thuyết của mỗi nhóm tiếp tục phân tích, dự đoán ưu nhược điểm của mỗi mô hình, cùng các thành viên khác bàn bạc và lựa chọn một mô hình tối ưu nhất.
- Trong quá trình các nhóm thảo luận để lựa chọn mô hình hình vẽ phù hợp, GV có theo dõi và có thể đưa ra những câu hỏi định hướng, gợi mở nhằm giúp các em có thêm các ý tưởng sáng tạo, cải tiến, lựa chọn được mô hình chính xác và khoa học nhất.
Hình 2.6. Bản thiết kế nhà nổi chống ngập lụt của Nhóm 2
Hình 2.7. Bản thiết kế Bè ứng cứu cơ động của Nhóm 5
- Các nhóm sau khi chọn được mô hình nhà nổi, bè nổi và vật liệu chế tạo chính thức, thực hiện lập kế hoạch cụ thể, chi tiết cho việc chế tạo nhà nổi, bè nổi theo mô hình hình vẽ đã chọn. Trong đó nêu rõ các nội dung theo bảng :
Bảng 2.2. Bảng kế hoạch thực hiện HĐTN chi tiết (Dành cho các nhóm) KẾ HOẠCH CHẾ TẠO THIẾT BỊ ỨNG CỨU NGẬP LỤT CHI TIẾT Tên thiết bị:
Nhóm nghiên cứu chế tạo:
Bản vẽ thiết kế mô hình Bè ứng cứu cơ động/ Nhà nổi chống ngập lụt
Nội dung Chuẩn bị Nhiệm vụ
Thời gian hoàn thành 1.Chế tạo sàn nổi Vật liệu: Tre, băng dính, ống nhựa, chai nhựa, keo …. -Cả nhóm cùng chuẩn bị vật liệu, -Nhóm kĩ thuật thao tác chính để chế tạo - Thư kí ghi chép các vấn đề trong thực hiện chế tạo
- Nhóm chuyên gia theo dõi quá trình chế tạo để nhanh chóng phát hiện các vấn đề mâu thuẫn so với mô hình lý thuyết, tính toán giải quyết.
2.Chế tạo các bộ phận phụ:
mái che, mái chèo… Vật liệu: Bản lề, bạt che, keo nến… 3.Lắp ráp các bộ phận và vận hành thử nghiệm Các bộ phận đơn lẻ của nhà nổi, bè nổi đã chế tạo
-Nhóm kĩ thuật thao tác lắp ráp các bộ phận và cho vận hành thử.
4.Hoàn thiện mô hình thực nghiệm của nhà nổi, bè nổi Mô hình bè nổi, nhà nổi thực nghiệm đã chế tạo -Cả nhóm quan sát, phân tích và đưa ra các ý kiến đánh giá, đề xuất cải tiến mô hình thiết bị thật đã chế tạo.
-Nhóm chuyên gia lý thuyết và kĩ thuật tổng hợp, phân tích và thống nhất đưa ra cải tiến nếu có.
-Nhóm kĩ thuật cải tiến sản phẩm nếu có
-Vận hành thử nghiệm lại
5.Tổng hợp, viết báo cáo đề tài nghiên cứu của HĐTN - Các ghi chép của thư kí trong quá trình thực hiện chế tạo. - Sản phẩm bè nổi, nhà nổi của HĐTN
- Nhóm nghiên cứu lý thuyết và viết báo cáo sử dụng dữ liệu của thư kí trong quá trình làm nhà nổi, bè nổi… kết hợp với hiểu biết sẵn có về mô hình thiết kế sẵn có, viết báo cáo đề tài nghiên cứu
-Cả nhóm thảo luận, duyệt nội dung báo cáo và chuản bị các vấn đề chất vấn liên quan đến đề tài
- Trong quá trình các nhóm thảo luận để xây dựng kế hoạch hoạt động chi tiết, GV theo dõi, bám sát và có thể đưa ra những gợi ý, nhắc nhở nhằm giúp các em xây dựng kế hoạch hoạt động nhóm khoa học, hiệu quả hơn.
Giai đoạn 3: Tiến hành HĐTN theo kế hoạch. Mục đích:
- Các nhóm HS thực hiện HĐTN chế tạo Bè ứng cứu cơ động và Nhà nổi chống ngập lụt theo kế hoạch chi tiết đã xây dựng. Qua quá trình thực hiện kế hoạch của HĐTN, HS cần:
+ Nhận thấy sự phù hợp và chưa phù hợp của kế hoạch, mô hình lý thuyết và mô hình thực tế chế tạo, có thể nảy sinh những ý tưởng cải tạo thiết kế của nhà nổi, bè nổi đang thực hiện theo hướng tăng cường các ưu điểm, tính năng, có những ý tưởng, thắc mắc mới liên quan đến hiện tượng tự nhiên hoặc loại thiết bị ứng cứu ngập lụt này mà trước đó chưa được đề cập.
+ Nhận thức rõ sự vận dụng những kiến thức của hai chương “Động lực học chất điểm” và “Cân bằng và chuyển động của vật rắn” - Vật lí 10 vào việc chế tạo và nguyên tắc hoạt động của mô hình nhà nổi, bè nổi được chế tạo và các thiết bị tương tự khác.
Tiến hành:
Trong giai đoạn này GV và HS các nhóm cần thực hiện các công việc như sau:
- GV xây dựng và phổ biến cho HS quy trình chung để chế tạo một TBKT (theo sơ đồ 2.2 đã nêu)
- Các nhóm HS ghi nhận và tiến hành hoạt động chế tạo các TB nhà nổi, bè nổi theo quy trình chế tạo TBKT mà GV đã cung cấp, thực hiện các công việc như kế hoạch mà nhóm đã xây dựng.
Bước 1: Học sinh các nhóm chuẩn bị vật liệu theo kích thước đã thiết kế: thanh tre, ống nhựa, chai nhựa, vỏ lon, keo nến, súng bắn keo, vải bạt, băng dính…
Hình 2.8. Các nguyên liệu cần chuẩn bị Bước 2: Chế tạo từng bộ phận riêng
lẻ của nhà nổi, bè nổi.
-Chế tạo sàn nổi của bè nổi,nhà nổi -Chế tạo các bộ phận phụ trợ khác
Bước 3: Lắp ráp các bộ phận riêng lẻ thành thiết bị hoàn chỉnh.
-Ghép sàn nổi, và các bộ phận phụ trợ thành TB hoàn chỉnh
Hình 2.9. Chế tạo khung nhà nổi, mái nhà, tường…
Hình 2.10. Lắp ghép thành nhà nổi hoàn chỉnh
Bước 4:Vận hành thử nghiệm nhà nổi, bè nổi .
Các thành viên của nhóm cùng nghiên cứu sự vận hành của nhà nổi, bè nổi được nhóm chế tạo. Thảo luận để phân tích, đánh giá các vấn đề như sự phù hợp của cấu tạo, tính ổn định khi hoạt động của TB, hiệu quả của các tính năng…, so sánh thực tế việc thực hiện HĐTN với KHHĐ chi tiết mà cả nhóm đã xây dựng trước đó..
Hình 2.11. Thử nghiệm mô hình nhà nổi
Qua đấy, thống nhất bảo vệ ý tưởng thiết kế ban đầu hoặc đề xuất, lựa chọn và mạnh dạn thực hiện ý tưởng mới nhằm cải tạo nhà nổi, bè nổi theo hướng ngày càng tối ưu hơn Thực hiện cải tiến nhà nổi, bè nổi theo hướng khắc phục nhược điểm, tăng cường tính năng và thử nghiệm lại (nếu có)
Bước 5:Hoàn thiện sản phẩm nhà nổi, bè nổi.
- Để tăng cường sự phát triển NLST của HS, hỗ trợ HS trong quá trình chế tạo các TB, khi các nhóm thực hiện hoạt động chế tạo, GV có thể đưa ra