CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG CHỦ ĐỀ NĂNG LƯỢNG VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC THEO STEM CHO HỌC SINH TRUNG HỌC CƠ SỞ
2.1. Phân tích nội dung, mục tiêu dạy học môn khoa học tự nhiên ở trung học cơ sở
2.1.1. N i dung cơ bản của chủ đề Năng ượng
Theo chương trình Vật lí ở trường THCS, các nội dung cơ bản như sau:
- Lực đƣợc mô tả nhƣ đại lƣợng kéo hoặc đẩy một vật, làm cho vật có khối lƣợng thu một gia tốc.
- Hai lực cân bằng là hai lực mạnh như nhau, có cùng phương nhưng ngược chiều, tác dụng vào cùng một vật.
- Mọi vật đều có khối lƣợng. Khối lƣợng của một vật chỉ lƣợng chất tạo thành vật đó. Khối lƣợng của một mét khối một chất gọi là khối lƣợng riêng.
- Trọng lực là lực hút của Trái Đất. Trọng lực có phương thẳng đứng và có chiều hướng về phía Trái Đất.
- Lò xo là một vật đàn hồi. Sau khi nén hoặc kéo dãn nó một cách vừa phải, nếu buông ra, thì chiều dài của nó lại trở lại bằng chiều dài tự nhiên.
- Hiểu theo nghĩa thông thường, năng lượng là khả năng làm thay đổi trạng thái lên một hệ vật chất.
- Áp lực là lực ép có phương vuông góc với mặt bị ép. Tác dụng của áp lực càng lớn khi độ lớn của lực càng lớn hay càng nhỏ.
- Áp suất là độ lớn của áp lực trên một đơn vị diện tích bị ép.
- Sự tồn tại của áp suất chất lỏng: Do có trọng lƣợng mà chất lỏng gây áp suất theo mọi phương lên đáy bình, thành bình và các vật ở trong lòng nó.
- Sự tồn tại của áp suất khí quyển: do không khí cũng có trọng lƣợng nên Trái Đất và mọi vật trên Trái Đất đều chịu áp suất của lớp không khí bao bọc xung quanh Trái Đất.
30
- Lực đẩy Ác-si-mét: một vật nhúng vào chất lỏng bị chất lỏng đẩy thẳng đứng từ dưới lên với lực có độ lớn bằng trọng lượng của phần chất lỏng mà vật chiếm chỗ.
- Công cơ học dung với trường hợp khi có lực tác dụng vào vật và vật chuyển dời theo phương không vuông góc với phương của lực. Công cơ học phụ thuộc vào 2 yếu tố là lực tác dụng vào vật và độ chuyển dời của vật.
- Định luật về công: không một máy cơ đơn giản nào cho lợi về công, đƣợc lợi bao nhiêu lần về lực thì thiệt bấy nhiêu lần về đường đi và ngược lại
- Công suất: Để biết người nào hay máy nào làm việc tốt hơn hay khỏe hơn (thực hiện công nhanh hơn) người ta so sánh công thực hiện trong một đơn vị thời gian, người ta gọi đó là công suất.
2.1.2. Mục tiêu của dạy học chủ đề năng ượng theo giáo dục STEM Bảng 2.1. Bảng mục tiêu d y h c chủ đề năng lượng theo giáo dục STEM.
1. Đo đại lƣợng - Vai trò của đo các đại lƣợng
- Đo chiều dài, khối lƣợng và thời gian - Đo nhiệt độ
– Nhận xét đƣợc giác quan có thể đánh lừa chúng ta, tạo ra các quan trắc sai.
– Nêu được đơn vị và dụng cụ thông thường dùng trong đo khối lƣợng, chiều dài, thời gian, nhiệt độ.
– Phát biểu đƣợc nhiệt độ là đại lƣợng xác định độ
“nóng”/độ “lạnh” của vật.
– Dùng nhiệt kế, khẳng định đƣợc: Sự nở ra và co lại của chất lỏng trong nhiệt kế là cơ sở để đo nhiệt độ.
– Dùng dụng cụ đo chiều dài/khối lƣợng/thời gian/nhiệt độ, khẳng định đƣợc: Độ chính xác của phép đo phụ thuộc vào dụng cụ đo và cách sử dụng dụng cụ đo.
– Đo đƣợc chiều dài/khối lƣợng/thời gian/nhiệt độ bằng dụng cụ thực hành.
Lực và chuyển động - Lực và tác dụng
của lực
– Nêu đƣợc khái niệm về lực là sự đẩy hoặc sự kéo - Lấy đƣợc ví dụ về tác dụng của lực: làm thay đổi tốc
độ, thay đổi hướng chuyển động, làm biến dạng vật.
31 - Lực tiếp xúc và
lực không tiếp xúc
- Ma sát
- Khối lƣợng và trọng lƣợng - Biến dạng của lò
xo
- Biểu diễn đƣợc một lực bằng một mũi tên theo hướng của sự kéo hoặc đẩy.
- Đo đƣợc lực bằng lực kế lò xo, đơn vị là N (không yêu cầu giải thích nguyên lí đo ).
- Lấy đƣợc ví dụ về lực tiếp xúc: lực va chạm, lực đàn hồi, lực căng, lực ma sát nghỉ, lực ma sát trƣợt, lực cản của không khí, lực cản của nước.
- Nêu đƣợc lực ma sát là lực tiếp xúc xuất hiện ở bề mặt tiếp xúc giữa hai vật khi đẩy hoặc kéo một vật trên bề mặt của vật kia.
- Thảo luận để chỉ ra được một số trường hợp lực ma sát có tác dụng cản trở chuyển động, một số trường hợp đóng vai trò thúc đẩy chuyển động.
- Dùng dụng cụ thực hành, đánh giá đƣợc lực ma sát khi đẩy hoặc kéo một vật trên bề mặt của vật kia.
- Đề xuất đƣợc một số cách làm tăng/giảm ma sát trong trường hợp đơn giản.
- Nhận xét đƣợc: Khi vật chuyển động trong nước/không khí, vật chịu tác dụng của lực cản của nước; Giá trị lực cản của không khí/nước phụ thuộc vào kích thước và hình dạng của vật.
- Lấy đƣợc ví dụ về lực không tiếp xúc: lực từ, lực điện, lực hấp dẫn.
- Nêu đƣợc các khái niệm: khối lƣợng (số đo lƣợng chất của một vật), lực hấp dẫn (lực hút giữa các khối lƣợng), trọng lƣợng của vật.
- Tìm đƣợc một số ví dụ về hiện tƣợng “mất trọng lƣợng”
32
2.1.3. Những khó khăn khi dạy học Vật í theo STEM
Giáo dục STEM là một phương pháp dạy học mới tại Việt Nam và đang được thí điểm ở một số trường và các tỉnh thành trên cả nước. Chính vì vậy mà tài liệu hướng dẫn và kinh nghiệm dạy học còn hạn chế. Việc tập huấn GV chƣa đƣợc mở rộng. Đây là một khó khăn trong việc triển khai dạy học theo giáo dục STEM
Bên cạnh đó, việc đổi mới giáo dục còn chƣa đồng bộ hóa nên gây khó khăn cho cả người dạy và người học. Trong khi đó cơ sở vật chất tại các trường còn hạn chế nên việc áp dụng dạy học Vật lí theo giáo dục STEM còn khó khăn.