8. Kết cấu của đề tài
3.3.2.6. Tài liệu hướng dẫn
TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN
CHỦ ĐỀ STEM MÊ CUNG CỦA NHỮNG GIỌT NƯỚC
1. Các kiến thức cần thiết 1.1. Ba thể của nước
Nước không có hình dạng nhất định, nó chỉ tồn tại hình dạng tại một thời điểm trong vật chứa nó. Nước có thể tồn tại ở các thể: thể rắn, thể lỏng, thể khí. Nước trong suốt, không màu, không mùi, không vị. Nước ở thể lỏng và thể khí không có hình dạng nhất định. Nước ở thể rắn có hình dạng nhất định.
Bề ngoài thể lỏng trắng, hầu như không màu, độ trong suốt cao, phần lớn màu sắc ngả về màu lam khi kết tinh hoặc dưới trạng thái lỏng.
Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của nước đã được Anders Celsius dùng làm hai điểm mốc cho độ bách phân Celcius. Cụ thể, nhiệt độ đóng băng của nước là 0 độ Celcius (0,00°C) còn nhiệt độ sôi (760 mm Hg) bằng 100 độ Celcius(100°C). Nước đóng băng được gọi là nước đá. Nước đã hóa hơi được gọi là hơi nước.
1.2. Mây được hình thành như thế nào? Mưa từ đâu ra?
- Mây tạo thành khi hơi nước bốc lên, gặp lạnh và ngưng tụ trong không khí như những giọt nhỏ. Các hạt nhỏ này là tương đối đặc và ánh sáng không thể đi sâu vào trong mây trước khi nó bị phản xạ ra ngoài, tạo cho mây có màu đặc trưng là màu trắng.
Mây được tạo thành trong những khu vực không khí ẩm bị làm lạnh, nói chung là do bay lên. Nó có thể xảy ra:
+ Khi không khí chuyển động lên trên các dãy núi và bị làm lạnh khi nó lên cao hơn trong khí quyển (sự nâng sơn căn).
+ Khi không khí ấm thổi qua bề mặt lạnh hơn, chẳng hạn mặt nước.
+ Mây tương đối nặng. Nước trong các đám mây điển hình có thể có khối lượng hàng triệu tấn, mặc dù mỗi mét khối mây chứa chỉ khoảng 5 gam nước. Các giọt nước trong mây nặng hơn hơi nước khoảng 1.000 lần, vì thế chúng nặng hơn không khí. Lý do tại sao chúng không rơi, mà lại được giữ trong khí quyển là các giọt nước lỏng được bao quanh bởi không khí ấm. Không khí bị ấm lên do năng lượng nhiệt giải phóng khi nước ngưng tụ từ hơi nước. Do các giọt nước rất nhỏ, chúng "dính" với không khí ấm. Khi mây được tạo thành, không khí ấm mở rộng hơn là giảm thể tích sau khi hơi nước ngưng tụ, làm cho các đám mây bị đẩy lên cao, và sau đó mật độ riêng của mây giảm tới mức mật độ trung bình của không khí và mây trôi đi trong không khí.
Các thuộc tính của mây là phụ thuộc rất lớn vào kích thước của các giọt nước và cách mà các hạt này kết dính với nhau. Điều này lại chịu ảnh hưởng của số hạt nhân ngưng tụ mây hiện diện trong không khí. Vì sự phụ thuộc này, cũng như sự thiếu vắng các quan sát khí hậu toàn cầu, các đám mây là rất khó để tham số hóa trong các mô hình khí hậu và là nguyên nhân bất hòa trong các tranh luận về sự ấm toàn cầu.
Sự ngưng tụ của hơi nước thành nước lỏng hay nước đá diễn ra ban đầu xung quanh một số loại hạt siêu nhỏ các chất rắn gọi là trung tâm ngưng tụ hay trung tâm đóng băng.
Mưa là một hiện tượng tự nhiên, xảy ra do sự ngưng tụ của hơi nước trên bầu trời, dưới dạng những đám mây, khi gặp điều kiện lạnh, tạo thành giọt nước, nặng hơn không khí và rơi xuống mặt đất, tạo thành cơn mưa. Mưa có các dạng như: mưa phùn, mưa rào, mưa đá, các dạng khác như tuyết, mưa tuyết, sương. Khi có quá nhiều giọt nước hình thành ở mây, lâu ngày các đám mây càng nặng (do những giọt nước quá nhiều) sẽ rơi xuống tạo thành mưa. Mưa là một thành phần chính của chu trình nước và chịu trách
nhiệm cho việc lắng đọng hầu hết nước ngọt trên trái đất. Nó cung cấp điều kiện phù hợp cho nhiều loại hệ sinh thái, cũng như nước cho các nhà máy thuỷ điện và thủy lợi. 1.3. Vòng tuần hoàn của nước
Vòng tuần hoàn nước là sự tồn tại và vận động của nước trên mặt đất, trong lòng đất và trong bầu khí quyển của Trái Đất. Nước Trái Đất luôn vận động và chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác, từ thể lỏng sang thể hơi rồi thể rắn và ngược lại. Vòng tuần hoàn nước đã và đang diễn ra từ hàng tỉ năm và tất cả cuộc sống trên Trái Đất đều phụ thuộc vào nó, Trái Đất chắc hẳn sẽ là một nơi không thể sống được nếu không có nước.
Vòng tuần hoàn nước không có điểm bắt đầu nhưng chúng ta có thể bắt đầu từ các đại dương. Mặt Trời điều khiển vòng tuần hoàn nước bằng việc làm nóng nước trên những đại dương, làm bốc hơi nước vào trong không khí. Những dòng khí bốc lên đem theo hơi nước vào trong khí quyển, gặp nơi có nhiệt độ thấp hơn hơi nước bị ngưng tụ thành những đám mây. Những dòng không khí di chuyển những đám mây khắp toàn cầu, những phân tử mây va chạm vào nhau, kết hợp với nhau, gia tăng kích cỡ và rơi xuống thành giáng thủy (mưa). Giáng thuỷ dưới dạng tuyết được tích lại thành những núi tuyết và băng hà có thể giữ nước đóng băng hàng nghìn năm.
Bốc hơi nước là một quá trình nước chuyển từ thể lỏng sang thể hơi hoặc khí. Bốc hơi nước là đoạn đường đầu tiên trong vòng tuần hoàn mà nước chuyển từ thể lỏng thành hơi nước trong khí quyển. Nhiều nghiên cứu cho thấy rằng các đại dương, biển, hồ và sông cung cấp gần 90% độ ẩm của khí quyển qua bốc hơi, với 10% còn lại do thoát hơi của cây.
Nước đọng ở ao, hồ, sông, suối, biển, không ngừng bay hơi, biến thành hơi nước. Hơi nước bay lên cao gặp lạnh tạo thành những hạt nước nhỏ li ti. Chúng kết hợp với nhau thành những đám mây trắng. Chúng càng bay lên cao và càng lạnh nên các hạt nước tạo thành những hạt lớn hơn mà chúng ta nhìn thấy là những đám mây đen. Chúng rơi xuống đất và tạo thành mưa. Nước mưa đọng ở ao, hồ, sông, biển và lại không ngừng bay hơi tiếp tục vòng tuần hoàn.
1.4. Công dụng của mưa, nước mưa.
Nước là nguồn tài nguyên quý giá của con người, nước đang ngày càng khan hiếm và bị ô nhiễm rất nhiều. Phải tốn rất nhiều công sức, tiền của mới có nước sạch để dùng. Vì vậy không được lãng phí nước. Và nước mưa cũng là nguồn cung cấp nước chủ yếu cho cuộc sống hằng ngày. Nước mưa có thể được sử dụng như nước uống. Nước mưa cũng là nguồn cung cấp nước cho các loại cây trồng. Sau khi mưa, đa số người đều cảm thấy dễ chịu, tuy vậy nếu mưa kéo dài nhiều ngày thì do độ ẩm tăng cao thì lại gây cảm
giác khó chịu. Mưa mang lại nước, nguồn sống cho tất cả các sinh vật trên Trái Đất. Ở những vùng có nhiệt độ cao mưa làm giảm nhiệt.
* Hướng dẫn HS xây dựng mô hình “Mê cung của những giọt nước”:
- Nguyên, vật liệu; dụng cụ để thiết kế mô hình: Bìa cứng, thước thẳng, bút lông/ bút chì, tài liệu hướng dẫn, phiếu học tập, hạt bi/ hoạt thủy tinh, keo nến/ keo dán giấy, kéo/ dao, ống hút nhựa, giấy loại mềm, súng bắn keo mini.
- Bước 1: Chuẩn bị vật liệu dụng cụ để chế tạo mô hình “Mê cung của những giọt nước”
+ Bìa cứng, thước thẳng, bút lông/ bút chì, tài liệu hướng dẫn, phiếu học tập, hạt bi/ hoạt thủy tinh, keo nến/ keo dán giấy, kéo/ dao, ống hút nhựa, giấy loại mềm, súng bắn keo.
- Bước 2: Xác định kiểu mô hình thích hợp (Mô hình hình vuông, hình chữ nhật, hình thang…) .
Tùy thuộc vào sở thích, khả năng sáng tạo của mỗi người, tuy nhiên nên chọn các hình dễ thiết kế .
- Bước 3: Tiến hành xây dựng mô hình “Mê cung của những giọt nước”
+ Cắt bìa cứng thành 1 tấm hình chữ nhật, hình vuông…tùy vào kiểu mà nhóm mình chọn. Ví dụ: Ở đây chọn mô hình hình chữ nhật có chiều dài 30cm, chiều rộng 20cm + Cắt bìa cứng thành 2 thanh hình chữ nhật có chiều rộng 4-5cm, chiều dài 30cm và 2 thanh hình chữ nhật có chiều rộng 3-4cm, chiều dài 20cm. Sau đó gắn chúng vào tấm bìa hình chữ nhật, tạo thành đường bao quanh khung giống như tường rào.
+ Cắt bìa cứng thành 2 thanh hình chữ nhật có chiều rộng 3-4cm, chiều dài 25-26cm và 2 thanh hình tam giác vuông có chiều cao 3-4cm, cạnh đáy 1cm. Sau đó, gắn 2 thanh hình tam giác vào hai đầu của 2 cạnh hình chữ nhật.
+ Cắt bìa cứng thành hình đám mây; 1-2 cái có kích thước phù hợp với mô hình vừa thiết kế.
+ Cắt ống nhựa thành từng đoạn có kích thước 1-2cm.
+ Cắt giấy thành các miếng hình chữ nhật có chiều dài 5-6cm tùy vào độ cứng hay mềm của giấy. Nếu giấy càng mềm thì kích thước của miếng giấy càng to. Sau đó tiến hành cuộn tròn chúng lại theo chiều dọc, thành các ống giống như ống hút và uốn chúng thành hình gợn sóng, cố định lại bằng keo/ hồ dán.
+ Cắt thêm 1 thanh hình chữ nhật có chiều rộng 3-4cm, chiều dài bằng khoảng cách giữa 2 thanh được đặt trong mô hình, dùng compa, bút chì vẽ các hình tròn có đường kính lớn hơn đường kính của hạt bi/ hạt thủy tinh trên thanh và dùng dao khoét các lỗ đó. + Cắt bìa cứng thành 2 thanh hình chữ nhật và uốn thành hình lượn sóng, cố dịnh hình dạng bằng keo/ hồ dán có chiều dài từ 8-9cm.
+ Tiếp theo, chúng ta tiến hành sử dụng keo/ hồ dán để lắp ghép các bộ phận lại với nhau như hình sau:
+ Cuối cùng bỏ hạt bi/ hạt thủy tinh vào và thử nghiệm mô hình.
* Hướng dẫn thiết kế mô hình “Mê cung của những giọt nước” bằng phần mềm Scratch:
- Bước 1: Xác định các đối tượng cần thiết để thiết kế mô hình và thêm các đối tượng vào khu vực sân khấu của phần mềm Scratch.
Các đối tượng ở đây chính là các vật liệu cần thiết để chế tạo sản phẩm mô hình “Mê cung của những giọt nước” bao gồm: 1 bìa cứng hình chữ nhật, 2 thanh khung dài, 2 thanh khung ngắn, các đoạn ống hút, một số hạt bi, 2 thanh hình chữ nhật, 1 bìa cứng hình đám mây, 5 đoạn giấy đoạn giấy mềm cuộn thành hình lượn sóng, 1 bìa cứng hình chữ nhật có các lỗ tròn. (Các đối tượng có thể được lấy trực tiếp từ thư viện Scratch, tệp tin hoặc được vẽ bằng công cụ của phần mềm Scratch)
+ Để thêm các đối tượng ta click vào một trong các biểu tượng trong khu vực Đối tượng
mới dưới đây (để quá trình được thực hiện dễ dàng, chúng ta nên cài đặt lại ngôn ngữ
Tiếng Việt tại biểu tượng quả địa cầu trược khi thực hiện).
* Trong đó: Biểu tượng hoạt hình đầu tiên bên phải là thêm các đối tượng có sẵn trong thư viện của phần mềm Scratch; Biểu tượng cây bút chính là vẽ các đối tượng bằng các công cụ của Scratch; Biểu tượng tiếp theo là tải đối tượng từ các thư mục của máy tính;
Biểu tượng máy ảnh cuối cùng là thêm đối tượng bằng cách chụp hình trực tiếp.
- Bước 2: Liệt kê thứ tự các việc cần làm cho từng đối tượng, sau đó lên ý tưởng và lập kịch bản cho từng đối tượng.
Để thiết kế kịch bản cho từng đối tượng ta chọn đối tượng cần thiết kế (trong khung hiển thị các đối tượng) -> nhấn vào Các kịch bản.
Ở đây sẽ xuất hiện các nhóm câu lệnh để thiết lập kịch bản cho đối tượng.
* Cụ thể là:
+ Đối với đối tượng bìa cứng đầu tiên dùng làm khung cho hệ thống ta thiết lập kịch bản với các câu lệnh trong bộ câu lệnh Các trường hợp, Chuyển động và bộ câu lệnh Âm
thanh để di chuyển đối tượng đến vị trí mà ta muốn và ghép nhạc nền cho toàn bộ video
trong trường hợp cụ thể (ở đây ta sử dụng trường hợp là nhấn vào lá cờ màu xanh). Sau đó, ghép các câu lệnh cho phù hợp.
Làm tương tự với các đối tượng khác để tạo hiệu ứng di cho đối tượng theo kịch bản mà ta đã xây dựng sẵn (đặc biệt chúng ta có thể lựa chọn các trường hợp khác nhau để tạo hiệu ứng cho đối tượng).
Lưu ý: Chỉ cần chọn 1 đối tượng để thiết lập trường hợp phát âm thanh nền cho video,
không cần phải thực hiện trên tất cả các đối tượng.
+ Đối với đối tượng hạt bi, ta lần lượt thiết lập kịch bản cho từng viên bi một để hạt bi di chuyển đến các vị trí mình muốn. Và dưới đây là code để tạo hiệu ứng cho các viên bi di chuyển, ẩn, hiện và rơi xuống.
- Bước 3: Ghi hình lại chương trình (Xuất thành video)
Sau khi đã thiết lập xong kịch bản cho các đối tượng, ta có thể kiểm tra lại kịch bản bằng cách cho chạy thử, khi tất cả đã hoàn chỉnh chúng ta có thể xuất thành video bằng cách:
Nhấn vào Tệp tin -> Ghi hình chương trình. Sau đó nhấn chạy các trường hợp đã thiết lập ở từng đối tượng di chuyển theo ý muốn. Khi muốn kết thúc hãy nhấn kí hiệu ô vuông như dưới đây để lưu và tải bài về máy.
Vậy là ta đã có một video mô phỏng sản phẩm của mình thật sinh động và trực quan, giúp học sinh dễ hình dung và tưởng tượng để có thể thiết kế ra những sản phẩm sáng tạo hơn.
TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ MÊ CUNG CỦA NHỮNG GIỌT NƯỚC Mức độ Tiêu chí Hoàn thành tốt 5 điểm Hoàn thành 3 điểm Chưa hoàn thành 1 điểm
Thời gian Hoàn thành trước thời
gian cho phép.
Hoàn thành
đúng thời gian. Chưa hoàn thành.
Hình thức
Cấu trúc mô hình hợp lí, lắp đặt khoảng cách
các bộ phận phù hợp, logic đảm bảo khả năng
hoạt động hiệu quả.
Cấu trúc mô hình tương đối hợp lí, khoảng cách các bộ phận chưa phù hợp. Cấu trúc mô hình chưa hợp lí; lắp đặt khoảng cách các bộ phận không thích hợp. Hoặc chưa hoàn thành sản phẩm. Vận hành Các bộ phận vận hành tốt, hiệu quả. Các hạt bi/ hạt thủy tinh chảy đều, không bị tắc, có sự
va chạm giữa các viên bi để tạo ra tiếng lách
cách như mưa rơi.
Các bộ phận vận hành được .
Tuy nhiên vẫn gặp trục trặc, hạt
bi/ hạt thủy tinh chảy còn thưa
thớt.
Hệ thống không hoạt động được hoặc hoạt động kém.
Hạt bi/ hạt thủy tinh không lọt được qua
các lỗ đã khoét. Tính sáng tạo - Mô hình đẹp, lạ, có điểm khác so với các mô hình cũ. - Mô hình có những điểm mới nhưng thể hiện chưa rõ, hoàn - Sản phẩm mang tính rập khuôn, thiết kế mô hình giống các mô hình cũ.
- Trang trí đẹp, bắt mắt để mô hình sinh
động.
chỉnh hoặc chưa thực sự linh hoạt.
- Trang trí chưa hợp lí
- Không có trang trí.
3.4. Kết luận chương 3
Để xây dựng được chủ đề STEM kết hợp với phần mềm Scratch trong dạy học môn Khoa học ở trường Tiểu học thật hay, độc đáo, mới lạ và phù hợp với lứa tuổi HSTH thì ở chương 3 tôi đã trình bày đầy đủ các nguyên tắc cần đảm bảo khi thiết kế một chủ đề STEM kết hợp phần mềm Scratch. Trong bộ nguyên tắc này, tôi đã đưa ra được 7 tiêu chí cụ thể cho cách chọn chủ đề, cấu trúc của một bài học STEM, phương pháp dạy học STEM, hình thức tổ chức, nội dung, tiến trình dạy học và đảm bảo các chủ đề STEM được thiết kế ứng dụng được các tính năng của phần mềm Scratch.
Tiếp đó, tôi cũng đã trình bày chi tiết quy trình thiết kế một chủ đề STEM kết hợp với phần mềm Scratch với 6 bước cụ thể, giúp cho GV có thể thiết kế, xây dựng các chủ đề STEM dễ dàng và đảm bảo chất lượng.
Ngoài ra, để các GV và HS có thể hiểu và hình dung được các chủ đề STEM kết hợp