2.1. Xây dựng các hoạt động dạy học trải nghiệm chủ đề “Độ ẩm”
2.1.5. Tiến trình dạy học:
Hoạt động 1: XÁC ĐỊNH YÊU CẦU ĐỐI VỚI HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH ĐỘ ẨM KHƠNG KHÍ GỒM MÁY TẠO ẨM VÀ MÁY HÚT ẨM
a. Mục đích:
+ HS trình bày được kiến thức về các sản phẩm tạo ẩm, hút ẩm có mặt trên thị trường; Nhận ra được khả năng tạo ra máy tạo ẩm và hút ẩm từ các vật dụng đơn giản và các linh kiện điện tử tái sử dụng.
+ HS tiếp nhận được nhiệm vụ thiết kế máy tạo ẩm và hút ẩm đơn giản sử dụng nguồn điện một chiều 12V và nêu rõ yêu cầu đánh giá sản phẩm.
b. Nội dung:
+ GV tổ chức cho HS quan sát các hình ảnh, video về các hoạt động, hiện tượng trong đời sống liên quan đến máy tạo ẩm và hút ẩm được ứng dụng trong đời sống.
+ Học sinh trình bày ưu nhược điểm của thiết bị tạo ẩm và hút ẩm đã có bán trên thị trường (đã được giao về nhà tìm hiểu).
+ Từ các ví dụ thực tế trên, GV giao nhiệm vụ cho HS thực hiện dự án “Thiết kế hệ thống điều chỉnh độ ẩm khơng khí trong phịng” dựa trên các kiến thức cơ bản về độ ẩm gắng liền với sự bay hơi và nhưng tụ của nước.
+ GV thống nhất với HS về kế hoạch triển khai dự án và yêu cầu đánh giá sản phẩm của dự án.
c. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh:
Kết thúc hoạt động, HS cần đạt được các sản phẩm sau:
+ Bản ghi chép kiến thức mới về sự tạo ẩm và hút ẩm thông qua sự bay hơi và ngưng tụ của nước.
+ Bảng mô tả nhiệm vụ của dự án và nhiệm vụ các thành viên; thời gian thực hiện dự án và các yêu cầu đánh giá sản phẩm của dự án.
d. Cách thức tổ chức hoạt động:
Bước 1. Đă ̣t vấn đề, chuyển giao nhiệm vụ
Trên cơ sở GV đã giao nhiệm vụ cho HS về nhà tìm hiểu thơng tin về ưu và nhược điểm của các loại máy tạo ẩm và hút ẩm phổ biến hiện nay, GV đặt ra câu hỏi cho HS trả lời:
Nêu một vài ưu và nhược điểm của máy tạo ẩm và hút ẩm có bán trên thị trường hiện nay?
GV tổng kết bổ sung chỉ ra được cách cơ bản như: Các máy tạo ẩm và hút ẩm trên thị trường có giá thành khá cao, có sơ đồ mạch điện tử và sơ đồ nguyên lí phức tạp, các loại máy tạo ẩm điện tử có tuổi thọ thấp do linh kiện thường xuyên bị ẩm dễ dẫn đến hư hỏng.
Bước 2. HS làm thí nghiệm khám phá kiến thức.
GV đặt vấn đề giới thiệu thí nghiệm: Dùng dụng cụ đo nào để xác định độ ẩm của khơng khí? Có cách nào để tạo ra hơi ẩm khi độ ẩm thấp và hút hơi ẩm của khơng khí trong phòng khi độ ẩm cao hay khơng? Để tìm ra giải pháp để thay đổi độ ẩm trong phịng, các em làm việc theo nhóm để tiến hành thí nghiệm khả năng tạo ẩm và hút ẩm từ các linh kiện điện tử tái sử dụng và các vật dụng thường ngày.
+ GV chia HS của một lớp thành 3 nhóm lớn, mỗi nhóm từ 12 đến 14 học sinh (Dành thời gian cho các nhóm bầu nhóm trưởng, thư kí, phân cơng trong nhóm để tiến hành thết kế và chế tạo phần tạo ẩm và phần hút ẩm riêng tùy theo ý tưởng của từng nhóm). + GV nêu mục đích và hướng dẫn tiến hành thí nghiệm.
Mục đích: Giúp HS nhận ra được sự tồn tại của độ ẩm khơng khí và cách tạo ẩm, hút ẩm để thay đổi độ ẩm của khơng khí trong phịng.
GV phát máy đo độ ẩm khơng khí, các dụng cụ thí nghiệm đơn giản, phiếu học tập làm thí nghiệm cho các nhóm để tự tiến hành thí nghiệm
Nguyên vật liệu: Mỗi nhóm sẽ nhận được một số vật liệu và dụng cụ như sau:
+ Máy đo độ ẩm khơng khí + Đĩa nhơm đựng nước + Dây bấc (mỗi nhóm 5 sợi)
+ Quạt đẩy sử dụng nguồn điện một chiều 12V + Bộ nguồn một chiều có điện áp 12V – 8A + Chai nhựa đựng nước đá
Phiếu hướng dẫn làm thí nghiệm:
CÁC THÍ NGHIỆM CẦN THỰC HIỆN
Thí nghiệm Cách thực hiện Kết quả
Thí nghiệm 1: Đo độ ẩm khơng khí trong phịng Sử dụng máy đo độ ẩm Digital Thermo – Hygrometer để xác định độ ẩm khơng khí trong phịng - Nhiệt độ:…………. - Độ ẩm:…………
Thí nghiệm 2: Kiểm nghiệm các yếu tố đẩy nhanh sự bay hơi của nước
- Cách 1: Đổ một lớp nước mỏng lên đĩa nhôm. Thổi nhẹ trên mặt nước hoặc hơ nóng đĩa nhơm.
- Cách 2: Dùng dây bất để hút nước trong đĩa nhôm kết hợp dùng quạt đẩy thổi gió lên dây bấc.
- Nêu các yếu tố ảnh hương đến tốc độ bay hơi của nước:
+…………………… ……………………. +………………....... …………………….
Thí nghiệm 3: Kiểm nghiệm
sự ngưng tụ hơi nước trong khơng khí
- Dùng chai nhựa đựng ít nước đá bên trong, quan sát hiện tượng bên ngoài chai nhựa
- Điều kiện để ngưng tụ hơi nước trong phòng: ……………………….
- HS làm thí nghiệm theo nhóm, GV quan sát hỗ trợ nếu cần. - Đại diện HS các nhóm trình bày kết quả thí nghiệm và kết luận.
- GV nhận xét, chốt kiến thức: Các vật dụng thí nghiệm trên mục đích giúp HS khám phá kiến thức về sự tồn tại của độ ẩm, cách tạo ẩm và hút ẩm. Ngoài các vật dụng đơn giản trên thì có thể tạo ẩm và hút ẩm thơng qua các thiết bị điện tử đơn giản trên thị trường kết hợp với các thiết bị điện tử tái sử dụng để đẩy nhanh quá trình tạo ẩm cũng như hút ẩm cho khơng khí trong phịng.
Bước 3. Giao nhiệm vụ cho HS và xác lập tiêu chí đánh giá sản phẩm
GV nêu nhiệm vụ: Căn cứ vào kết quả thí nghiệm vừa tiến hành, các nhóm sẽ thực hiện dự án “Thiết kế hệ thống điều chỉnh độ ẩm khơng khí trong phịng”
Sản phẩm là hệ thống điều chỉnh độ ẩm khơng khí trong phịng phải đạt được các yêu cầu về tạo ẩm và hút ẩm để độ ẩm đạt tới giá trị ảnh hưởng tốt đến sức khỏe con người và trang thiết bị trong phịng, hình thức, chi phí được đánh giá cụ thể như sau:
Tiêu chí của hệ thống điều chỉnh độ ẩm khơng khí trong phịng
Phần tạo ẩm Phần hút ẩm
Đẩy nhanh quá trình bay hơi của nước Làm ngưng tụ hơi nước trong khơng khí
Phương pháp 1 Phương pháp 2 Sử dụng sị nóng lạnh Tec 12708 (12V-8A) Sử dụng dây bấc
để hút nước kết hợp dùng nhiệt nóng từ bản tạo nhiệt để đẩy nhanh quá trình bay hơi của nước
Sử dụng loa tạo sương để tạo hơi ẩm
Dùng cánh tản nhiệt để lưu thơng dịng nhiệt nóng và lạnh ở hai mặt của sị nóng lạnh
Dùng quạt đẩy hơi nước bay ra ngoài Dùng quạt làm mát cánh tản nhiệt ở mặt tạo nhiệt độ cao của sị nóng lạnh
Có hình thức đẹp Có hình thức đẹp
Chi phí làm máy tạo ẩm tiết kiệm Tái sử dụng những thiết bị điện tử từ CPU hỏng (cánh tản nhiệt, quạt tản nhiệt)
Bước 4. GV thống nhất kế hoa ̣ch triển khai
Hoạt động chính Thời lượng
Hoạt động 1: Dạy học kiến thức mới, làn nảy sinh vấn đề và giao nhiệm vụ dự án
Tiết 1
Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và chuẩn bị bản thiết kế sản phẩm để báo cáo.
1 tuần (HS tự học ở nhà theo nhóm).
Hoạt động 3: Báo cáo phương án thiết kế. Tiết 2
Hoạt động 4: Chế ta ̣o, thử nghiê ̣m sản phẩm 1 tuần (HS tự làm ở nhà theo nhóm). Hoạt động 5: Triển lãm, giới thiệu sản phẩm. Tiết 3
Bảng 2.3 Các hoạt động và thời lượng
Trong đó, GV nêu rõ nhiệm vụ ở nhà của hoạt động 2:
+ Nghiên cứu kiến thức liên quan: Nguyên tắc tạo ẩm và hút ẩm khơng khí dựa trên kiến thức về bay hơi và ngưng tụ của nước; Sự hút nước của dây bấc trong hiện tượng mao dẫn; Nguyên lý hoạt động loa tạo sương; Ngun lí hoạt động của sị nóng lạnh Tec 12708 và cánh tản nhiệt.
+ Tiến hành chọn lọc các linh kiện cần tái chế, thử nghiệm tính khả thi để lựa chọn phương án có thể tạo ra sản phẩm đạt yêu cầu.
+ Tiến hành thảo luận bản vẽ thiết kế sản phẩm.
+ Tiến hành thảo luận chọn vật liệu, thiết bị để chế tạo sản phẩm và cách thức thực hiện.
Máy tạo ẩm Máy hút ấm
Chọn phương án
Bản vẽ mơ hình
Chọn các vật dụng, thiết bị cần thiết để chế tạo Các bước thực hiện - Bước 1: - Bước 2: - Bước 3: - Bước 4: - Bước 1: - Bước 2: - Bước 3: - Bước 4:
Bảng 2.4. Mô tả các công đoạn thực hiện
GV cần nhấn mạnh: Khi bá o cáo phương án thiết kế sản phẩm học sinh phải vận dụng kiế n thứ c nền đã kể ở trên để giải thích, trình bày nguyên lí hoạt đợng của sản phẩm. Vì vậy, u cầu này có trọng số điểm lớn nhất.
Hoạt động 2: NGHIÊN CỨU VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH ĐỘ ẨM KHÔNG
KHÍ VÀ ĐỀ SUẤT GIẢI PHÁP THIẾT KẾ MÁY TẠO ẨM VÀ MÁY HÚT ẨM a. Mục đích:
HS tự học được kiến thức liên quan thông qua việc nghiên cứu tài liê ̣u về các kiến thức mao dẫn, bay hơi, ngưng tụ, nguyên lí loa tạo sương, ngun lí sị nóng lạnh, cánh tản nhiệt và làm các thí nhiệm để hiểu về cách tạo ẩm và hút ẩm từ đó thiết kế được bản vẽ cho hệ thống.
b. Nội dung:
HS tự học và làm việc nhóm thảo luận thống nhất các kiến thức liên quan, làm thí nghiệm, vẽ bản thiết kế, phân tích cấu tạo để tìm linh kiện và vật liệu phù hợp.
GV đôn đốc, hỗ trợ tài liệu, giải đáp thắc mắc cho các nhóm khi cần thiết.
c. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh:
Kết thúc hoạt động, HS cần đạt được các sản phẩm sau: + Bài ghi của cá nhân về các kiến thức liên quan;
+ Bản vẽ về mơ hình máy hút ẩm và tạo ẩm của các nhóm được phân cơng; + Bảng tóm tắt thông tin thiết bị điện tử cần thiết và cách chế tạo;
+ Bài thuyết trình về bản vẽ và bản thiết kế.
d. Cách thức tổ chức hoạt động:
– Các thành viên trong nhóm đọc bài 37, 38, 39 trong sách giáo khoa Vật lí lớp 10CB. Trong đó cần hướng dẫn xác định được các kiến thức trọng tâm như sau:
+ Dây bấc có khả năng thấm hút tốt thông qua hiện tượng mao dẫn;
+ Tốc độ bay hơi của nước phụ thuộc vào nhiệt độ và gió: Nhiệt độ cao và gió mạnh giúp đẩy nhanh quá trình bay hơi của nước;
+ Loa tạo sương tác động của sóng siêu âm làm các phân tử nước tự tách ra khỏi bề mặt nước dưới dạng những hạt nhỏ li ti đường kính chỉ 1µm dễ dàng hịa vào khơng khí giống như sương mù;
+ Sự ngưng tụ xảy ra khi nhiệt độ giảm xuống, hơi nước trong khơng khí sẽ ngưng tụ tạo thành những hạt sương;
+ Sò nóng lạnh hay cịn gọi là tấm bán dẫn siêu công nghệ hay chip peltier là cấu kiện bán dẫn có tính chất làm lạnh một mặt mặt cịn lại được làm nóng;
+ Cánh tản nhiệt làm tăng diện tích tiếp xúc của nguồn nhiệt với khơng khí, giúp thốt nhiệt nóng nhanh và ngưng tụ nhiều hơi nước ở mặt lạnh.
– HS làm việc nhóm:
Chia sẻ với các thành viên khác trong nhóm về kiến thức đã tìm hiểu được. Ghi tóm tắt lại các kiến thức vào vở cá nhân.
Để giúp HS thiết kế bản vẽ thì GV đặt các câu hỏi cho HS trả lời:
+ Chế tạo một hệ thống đơn giản để làm tăng độ ẩm hoặc giảm độ ẩm trong phòng khi cần. Hệ thống này hoạt động dựa trên nguyên tắc nào?
Trả lời: Sự bay hơi và ngưng tụ của nước
+ Một hệ thống như vậy sẽ cần phải giải quyết các nhiệm vụ gì?
Trả lời:Tạo ẩm và hút ẩm trong phịng khi cần.
+ Nó được tạo ra từ những vật dụng nào?
Trả lời :Từ các vật dụng đơn giản như dây bấc, quạt hút đẩy; Các linh kiện điện tử tái sử dụng như kẹp nhiệt uốn tóc hỏng, cảnh tản nhiệt, loa tạo sương và sị nóng lạnh.
+ Chúng ta thực hiện chế tạo như thế nào?
Trả lời: Dựa trên các điều kiện về sự bay hơi, ngưng tụ và dựa trên nguyên lí hoạt động của kẹp nhiệt và sị nóng lạnh để bố trí chúng hỗ trợ cho quá trình bay hơi và ngưng tụ của hơi nước trong khơng khí.
+ Dựa trên các câu hỏi và câu trả lời, HS thảo luận thành nhóm và tiến hành thiết kế bản vẽ trên giấy A3 và trình chiếu Powerpoint.
Chuẩn bị bài trình bày bản thiết kế, giải thích nguyên lí hoạt động. + GV đơn đốc các nhóm thực hiện nhiệm vụ và hỗ trợ nếu cần.
e. Một số ví dụ về bản thiết kế của học sinh
Hình 2.1. Bản vẽ mơ hình tạo ẩm dùng loa phun sương
Hình 2.2. Bản vẽ mơ hình tạo ẩm dùng dây bấc và quạt đẩy
Hình 2.3. Bản vẽ mơ hình máy hút ẩm dùng sị nóng lạnh
Loa tạo sương
Quạt đẩy
Quạt đẩy
Dây bấc Kẹp tạo nhiệt
Buồng chứa nước
Tản nhiệt nóng
Tản nhiệt lạnh Sị nóng lạnh
Tec-12708
Hoạt động 3: TRÌNH BÀY VÀ BẢO VỆ PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG
ĐIỀU CHỈNH ĐỘ ẨM KHƠNG KHÍ TRONG PHỊNG a. Mục đích:
Học sinh trình bày được phương án thiết kế máy tạo ẩm và máy hút ẩm đơn giản làm thay đổi độ ẩm trong phòng sử dụng các kiến thức nền để giải thích nguyên lí hoạt động của máy tạo ẩm - hút ẩm và phương án thiết kế mà nhóm đã lựa chọn.
b. Nội dung:
+ GV tổ chức cho HS từng nhóm trình bày phương án thiết kế máy tạo ẩm và máy hút ẩm.
+ GV tổ chức hoạt động thảo luận cho từng thiết kế: các nhóm khác và GV nêu câu hỏi làm rõ, phản biện và góp ý cho bản thiết kế; nhóm trình bày trả lời câu hỏi, lập luận, bảo vệ quan điểm hoặc ghi nhận ý kiến góp ý phù hợp để hồn thiện bản thiết kế.
– GV chuẩn hố các kiến thức liên quan cho HS; yêu cầu HS ghi lại các kiến thức vào vở và chỉnh sửa phương án thiết kế (nếu có).
c. Dự kiến sản phẩm hoạt động của HS:
Kết thúc hoạt động, HS cần đạt được sản phẩm là bản thiết kế hoàn chỉnh cho việc chế tạo máy tạo ẩm và máy hút ẩm.
d. Cách thức tổ chức hoạt động:
Bước 1: Lần lượt từng nhóm trình bày phương án thiết kế trong 5 phút. Các nhóm
cịn lại chú ý nghe.
Bước 2: GV tổ chức cho các nhóm cịn lại nêu câu hỏi, nhận xét về phương án thiết kế của nhóm bạn; nhóm trình bày trả lời, bảo vệ, thu nhận góp ý, đưa ra sửa chữa phù hợp.
GV đặt câu hỏi và định hướng HS thảo luận:
Câu hỏi kiến thức nền:
KT1. Sự bay hơi của nước phụ thuộc vào những yếu tố nào? KT2. Điều kiện gì để hơi nước ngưng tụ?
KT3. Độ ẩm trong phịng có giá trị bao nhiêu thì thích hợp cho việc sinh hoạt và
sức khỏe của con người?
Câu hỏi định hướng thiết kế:
TK1. Sử dụng những vật dụng và thiết bị gì để tạo ẩm và hút ẩm khơng khí trong
phịng.
TK2. Đối với phương pháp bay hơi thơng thường có cách nào để đẩy nhanh tốc
độ bay hơi của nước để tạo ẩm nhanh chóng cho khơng khí hay khơng?
TK3. Đối với phương pháp tạo ẩm bằng loa tạo sương thì cần lắp đặt quạt và loa
như thế nào để tạo ra lượng sương nhiều?
TK4. Đối với phần hút ẩm thì cần ghép cánh tản nhiệt với sị nóng lạnh như thế
nào thì mang lại hiệu quả cao?
TK5. Các bộ phận trong phần tạo ẩm và hút ẩm gắn kết với nhau như thế nào?
Bước 3: GV nhận xét, tổng kết và chuẩn hoá các kiến thức liên quan, chốt lại các