Tài liệu Skkn thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề stem cho học sinh 12 môn công nghệ

1 THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ STEM CHO HỌC SINH 12 MÔN CÔNG NGHỆ TẠI TRƢỜNG THPT TÂN PHÚ Chƣơng I: TỔNG QUAN I- LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1-Cơ sở lý luận. a. Khái niệm STEM STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học), thƣờng đƣợc sử dụng khi bàn đến các chính sách phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học của mỗi quốc gia. Sự phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học đƣợc mô tả bởi chu trình STEM (Hình 1), trong đó Science là quy trình sáng tạo ra kiến thức khoa học; Engineering là quy trình sử dụng kiến thức khoa học để thiết kế công nghệ mới nhằm giải quyết các vấn đề; Toán là công cụ đƣợc sử dụng để thu nhận kết quả và chia sẻ kết quả đó với những ngƣời khác. b. Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM. Việc đƣa giáo dục STEM vào trƣờng trung học mang lại nhiều ý nghĩa, phù hợp với định hƣớng đổi mới giáo dục phổ thông. Cụ thể là: – Đảm bảo giáo dục toàn diện: Triển khai giáo dục STEM ở nhà trƣờng, bên cạnh các môn học đang đƣợc quan tâm nhƣ Toán, Khoa học, các lĩnh vực Công nghệ, Kỹ thuật cũng sẽ đƣợc quan tâm, đầu tƣ trên tất cả các phƣơng diện về đội ngũ giáo viên, chƣơng trình, cơ sở vật chất. – Nâng cao hứng thú học tập các môn học STEM: Các dự án học tập trong giáo dục STEM hƣớng tới việc vận dụng kiến thức liên môn để giải quyết các vấn đề thực tiễn, học sinh đƣợc hoạt động, trải nghiệm 2 và thấy đƣợc ý nghĩa của tri thức với cuộc sống, nhờ đó sẽ nâng cao hứng thú học tập của học sinh. – Hình thành và phát triển năng lực, phẩm chất cho học sinh: Khi triển khai các dự án học tập STEM, học sinh hợp tác với nhau, chủ động và tự lực thực hiện các nhiệm vụ học; đƣợc làm quen hoạt động có tính chất nghiên cứu khoa học. Các hoạt động nêu trên góp phần tích cực vào hình thành và phát triển phẩm chất, năng lực cho học sinh. – Kết nối trường học với cộng đồng: Để đảm bảo triển khai hiệu quả giáo dục STEM, cơ sở giáo dục phổ thông thƣờng kết nối với các cơ sở giáo dục nghề nghiệp, đại học tại địa phƣơng nhằm khai thác nguồn lực về con ngƣời, cơ sở vật chất triển khai hoạt động giáo dục STEM. Bên cạnh đó, giáo dục STEM phổ thông cũng hƣớng tới giải quyết các vấn đề có tính đặc thù của địa phƣơng. – Hướng nghiệp, phân luồng: Tổ chức tốt giáo dục STEM ở trƣờng trung học, học sinh sẽ đƣợc trải nghiệm trong các lĩnh vực STEM, đánh giá đƣợc sự phù hợp, năng khiếu, sở thích của bản thân với nghề nghiệp thuộc lĩnh vực STEM. Thực hiện tốt giáo dục STEM ở trƣờng trung học cũng là cách thức thu hút học sinh theo học, lựa chọn các ngành nghề thuộc lĩnh vực STEM, các ngành nghề có nhu cầu cao về nguồn nhân lực trong cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tƣ. c. Dạy học các môn khoa học theo phƣơng pháp STEM Hoạt động 1: Xác định vấn đề Trong hoạt động này, giáo viên giao cho học sinh nhiệm vụ học tập chứa đựng vấn đề, trong đó học sinh phải hoàn thành một sản phẩm học tập cụ thể với các tiêu chí đòi hỏi học sinh phải sử dụng kiến thức mới trong bài học để đề xuất, xây dựng giải pháp và thiết kế nguyên mẫu của sản phẩm cần hoàn thành. Tiêu chí của sản phẩm là yêu cầu hết sức quan trọng, bởi đó chính là "tính mới" của sản phẩm, 3 kể cả sản phẩm đó là quen thuộc với học sinh; đồng thời, tiêu chí đó buộc học sinh phải nắm vững kiến thức mới thiết kế và giải thích đƣợc thiết kế cho sản phẩm cần làm. Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp Trong hoạt động này, học sinh thực hiện hoạt động học tích cực, tự lực dƣới sự hƣớng dẫn của giáo viên. Trong bài học STEM sẽ không còn các "tiết học" thông thƣờng mà ở đó giáo viên "giảng dạy" kiến thức mới cho học sinh. Thay vào đó, học sinh tự tìm tòi, chiếm lĩnh kiến thức để sử dụng vào việc đề xuất, thiết kế sản phẩm cần hoàn thành. Kết quả là, khi học sinh hoàn thành bản thiết kế thì đồng thời học sinh cũng đã học đƣợc kiến thức mới theo chƣơng trình môn học tƣơng ứng. Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp Trong hoạt động này, học sinh đƣợc tổ chức để trình bày, giải thích và bảo vệ bản thiết kế kèm theo thuyết minh (sử dụng kiến thức mới học và kiến thức đã có); đó là sự thể hiện cụ thể của giải pháp giải quyết vấn đề. Dƣới sự trao đổi, góp ý của các bạn và giáo viên, học sinh tiếp tục hoàn thiện (có thể phải thay đổi để bảo đảm khả thi) bản thiết kế trƣớc khi tiến hành chế tạo, thử nghiệm. Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá Trong hoạt động này, học sinh tiến hành chế tạo mẫu theo bản thiết kế đã hoàn thiện sau bƣớc 3; trong quá trình chế tạo đồng thời phải tiến hành thử nghiệm và đánh giá. Trong quá trình này, học sinh cũng có thể phải điều chỉnh thiết kế ban đầu để bảo đảm mẫu chế tạo là khả thi. Hoạt động 5: Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh Trong hoạt động này, học sinh đƣợc tổ chức để trình bày sản phẩm học tập đã hoàn thành; trao đổi, thảo luận, đánh giá để tiếp tục điều chỉnh, hoàn thiện. 4 Sự phù hợp của tiến trình tổ chức các hoạt động học của học sinh trong các bài học STEM với phƣơng pháp dạy học tích cực đƣợc mô tả trong bảng sau: Xác định vấn đề Nghiên cứu kiến thức nền Toá Lý Hóa Sinh Tin CN n (Nội dung dạy học theo chương trình được sắp xếp lại phù hợp) Đề xuất các giải pháp/bản thiết kế Lựa chọn giải pháp/bản thiết kế Chế tạo mô hình (nguyên mẫu) Thử nghiệm và đánh giá Chia sẻ và thảo luận Điều chỉnh thiết kế 2- Cơ sở thực tiễn. Bộ môn công nghệ lớp 12 giới thiệu cho các em học sinh về một số khái niệm cơ bản về điện tử. Tuy nhiên do đây là lần đầu tiên các em biết tới các linh kiện này nên các em cũng chƣa thật sự hiểu rõ về công dụng của các linh kiện trong mạch điện tử và nó đòi hỏi các em phải tƣởng tƣợng rất mơ hồ. Đây cũng là môn học góp phần giúp học sinh hình thành tính năng động, sáng tạo tiếp cận với tri thức khoa học, kỹ thuật và định hƣớng tốt hơn cho ngành nghề của mình sau này. Trong môn học Công nghệ 12, các chƣơng giới thiệu về linh kiện và mạch điện tử cơ bản cung cấp cho học sinh những kiến thức cơ bản về linh kiện và mạch điện tử. Thông qua đó giúp các em đọc đƣợc các giá trị của các linh kiện và mạch điện tử đơn giản, là cơ sở cho quá trình học tập lên cao sau này và giúp học sinh có thêm ít kiến thức cơ bản để ứng dụng trong lao động, sản xuất. 5 Vì tầm quan trọng của phân môn nêu trên nên cần đi sâu nghiên cứu, đổi mới phƣơng pháp sao cho việc truyền thụ kiến thức tới học sinh hiệu quả nhất. Môn Công Nghệ THPT nói chung và phần kỹ thuật điện tử có nhiều nội dung khó. Nội dung kiến thức kỹ thuật vừa cụ thể vừa trìu tƣợng khi giảng dạy về phần sơ đồ và nguyên lý hoạt động của mạch điện tử cho nên học sinh rất khó tiếp thu. Trong thực tế hiện nay môn Công Nghệ đang gặp nhiều khó khăn thiếu thốn về cơ sở vật chất cho dạy học và thực hành: thiếu vật thể trực quan, thiếu mô hình dạy …Để nâng cao chất lƣợng dạy học bộ mỗi thầy cô cố gắng khắc phục các khó khăn của bộ môn, đồng thời phải luôn đổi mới, rút kinh nghiệm sau mỗi bài giảng để thu đƣợc kết quả tốt hơn. Hiện nay trong cuộc sống hằng ngày đặc biệt là giai đoạn bùng nổ công nghệ thông tin các em học sinh đã đƣợc tiếp xúc rất nhiều với các mô hình chế tạo đơn giản đến phức tạp . Những những mô hình này giúp ngƣời học có thể trực quan hơn trong quá trình tƣ duy nên giúp ngƣời học dễ dàng tiếp thu bài. Với trăn trở trên, qua nhiều năm dạy học bộ môn, tôi đã thấy những khó khăn trên nên tôi đã viết sáng kiến kinh nghiệm “THIẾT KẾ VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ STEM CHO HỌC SINH 12 MÔN CÔNG NGHỆ TẠI TRƢỜNG THPT TÂN PHÚ” để giúp học sinh tiếp thu bài hiệu quả hơn. II- MỤC ĐÍCH VÀ QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN 1- Mục đích Việc thiết kế và tổ chức dạy học chủ đề STEM vào giảng dạy công nghệ lớp 12 nhằm giúp quá trình dạy của giáo viên và quá trình học của học sinh trở nên sinh động và dễ hiểu hơn. Thông qua đó, các em sẽ dễ dàng nắm vững kiến thức về cấu tạo, nguyên lý và công dụng của các linh kiện điện tử. 2- Quá trình thực hiện. 6 Trong 9 năm đi dạy và kết hợp những điều tôi đã học khi học đại học tôi đã suy nghĩ đổi mới cách dạy và học bộ môn công nghệ nói chung và phần kỹ thuật điện tử nói riêng đồng thời trao đổi cùng đồng nghiệp để vận dụng phƣơng pháp dạy học STEM vào giảng dạy. Sau mỗi bài giảng lại đúc kết rút kinh nghiệm và trao đổi để đƣa ra cách dạy phù hợp nhất. Kết quả đƣợc đối chứng qua các lần kiểm tra, làm bài tập thực hành rồi tiếp tục rút kinh nghiệm để đạt đƣợc kết quả tốt hơn, Khi nhà trƣờng có thêm các phƣơng tiện trình chiếu và nối mạng Internet tôi đã tích cực soạn bài theo hƣớng dùng các phƣơng tiện trình chiếu các bài mẫu để phục vụ cho bài dạy và tích cực đổi mới phƣơng pháp theo hƣớng phát huy tính tích cực của học sinh. Từ kinh nghiệm của bản thân dạy môn Công Nghệ, đặc biệt phần kỹ thuật điện tử tôi muốn trao đổi cùng đồng nghiệp rất mong đƣợc sự góp ý, trao đổi của các thầy cô. III- ĐỐI TƢỢNG , PHẠM VI NGHIÊN CỨU a. Đối tƣợng nghiên cứu Tổ chức và thiết kế dạy học theo phƣơng pháp stem dành cho học sinh học môn công nghệ khối 12, nhằm phát huy tính tích cực sáng tạo của học sinh. Qua đó nâng cao chất lƣợng dạy và học trong nhà trƣờng. b. Phạm vi nghiên cứu Đề tài này đƣợc thực hiện xuyên suốt trong học kì 1 của môn công nghệ khối 12 tại trƣờng THPT Tân Phú. Nội dung của đề tài này tập trung vào các chủ đề steam có liên qua tới các mạch, linh kiện điện tử. 7 CHƢƠNG 2: XÂY DỰNG CÁC GIAI ĐOẠN THỰC HIỆN CHỦ ĐỀ STEM CHO MÔN HỌC CÔNG NGHỆ 12 Trƣớc khi cho học sinh thực hiện các chủ đề STEM, giáo viên chủ động điều chỉnh kế hoạch dạy học bằng cách lồng ghép triển khai các bƣớc thực hiện các chủ đề stem trong các tiết học. I. Giai đoạn giới thiệu chủ đề và lựa chọn chủ đề Giai đoạn này giáo viên thực hiện từ tuần 1 đến tuần thứ 5. Sau khi học hết tuần thứ 5 môn công nghệ lớp 12, học sinh đã hình thành nên các khái niệm, các linh kiện điện tử cơ bản. Học sinh đã biết cấu tạo, công dụng của các linh kiện điện tử cơ bản đó. Trong giai đoạn này, giáo viên sẽ giới thiệu khái quát về các chủ đề STEM, ý nghĩa , mục đích và các công việc mà học sinh cần thực hiện.. Các chủ đề, bài học, hoạt động STEM bám sát chƣơng trình của các môn học thành phần. Hình thức giáo dục STEM này không làm phát sinh thêm thời gian học tập. Điểm chấm các đề tài này sẽ đƣợc lấy làm điểm 1 tiết cho môn học. Các chủ đề STEM giáo viên đƣa ra trong năm học 2019-20120 tại trƣờng THPT Tân Phú để cho các em lựa chọn và tìm hiểu thực hiện trong môn học là: 1. Thiết kế và chế tạo vòi nước tự động dùng cho bình 20l tại lớp học. 2. Thiết kế và chế tạo thùng rác thông minh dùng trong lớp học II. Giai đoạn thực hiện các dự án stem cho học sinh. Giai đoạn này đƣợc thực hiện từ tuần thứ 6 đến tuần thứ 15. Trong 10 tuần này các em học sinh sẽ tự tìm hiểu các phƣơng án thiết kế và chế tạo đề tài mình chọn dƣới sự hƣớng dẫn của giáo viên. Với thời gian làm việc trong 10 tuần, các em có rất nhiều thời gian để hoàn thành dự án mà không làm phát sinh thêm tiết học trên lớp đồng thời cũng tạo cho cho các em không gian khám phá đầy thú vị khi thực hiện chủ đề STEM. Các công việc của học sinh trong giai đoạn này: 8 – Tìm hiểu thông tin về chủ đề nhóm mình đã chọn: Mỗi thành viên trong nhóm sẽ thông qua các phƣơng tiện thông tin, công nghệ tìm hiểu có thông tin liên quan đến chủ đề của mình. – Thảo luận và tham vấn chủ đề stem của nhóm mình: Sau khi mỗi thành viên tìm hiểu thông tin xong sẽ cùng nhau thảo luận, và sẽ đƣợc sự tham vấn của giáo viên khi còn vấn đề chƣa rõ. – Tiến hành thực hiện thiết kế và chế tạo: Trong bƣớc này các em sẽ tiến hành chọn lựa vật liệu, linh kiện để làm mô hình. Các vật liệu đƣợc lựa chọn phải rẻ tiền, dễ gia công và dễ sử dụng. – Vận hành thử nghiệm và chỉnh sửa: Sau khi làm xong các em sẽ sử dụng, đánh giá chất lƣợng về tính ổn định, vận hành. Nếu có sai sót thì sẽ chỉnh sửa cho phú hợp. III. Giai đoạn đánh giá sản phẩm của các nhóm. Giai đoạn này đƣợc thực hiện vào tuần 16 của năm học. Và điểm sản phẩm sẽ đƣợc đƣa vào bài kiểm tra 45’ môn công nghệ 12. - Các nhóm sẽ trình bày các sản phẩm của mình trƣớc lớp - Nếu nguyên lý hoạt động, ƣu và nhƣợc điểm của sản phẩm - Các nhóm còn lại sẽ đặt câu hỏi và phản biện Giáo viên tổng kết và cho điểm 9 CHƢƠNG 3: XÂY DỰNG CÁC CHỦ ĐỀ STEM ỨNG DỤNG VÀO DẠY MÔN CÔNG NGHỆ 12 I. Thiết kế và chế tạo vòi nƣớc tự động dùng cho bình 20l tại lớp học. A. Phần lý thuyết giáo viên cần triển khai 1. Mô tả chủ đề: Học sinh hiểu và biết các công dụng của các linh kiện điện tử thông qua tìm hiểu trên mạng và sách vở để thiết kế và chế tạo bộ vòi nƣớc tự động dùng cho bình 20l trong lớp học của mình. Sau khi chế tạo xong, chỉ cần đƣa ly vào vòi nƣớc là nó tự chảy ra, nhấc ly ra nƣớc sẽ tự ngắt lại. 2. Mục tiêu a) Kiến thức, kĩ năng. – Vận dụng đƣợc các kiến thức về các linh kiện thiết bị để chế tạo đƣợc vòi nƣớc tự động theo yêu cầu, tiêu chí cụ thể; – Tính toán, vẽ đƣợc bản thiết kế vòi tự động đảm bảo các tiêu chí đề ra; – Lập kế hoạch cá nhân/nhóm để chế tạo và thử nghiệm dựa trên bản thiết kế; – Trình bày, bảo vệ đƣợc bản thiết kế và sản phẩm của mình, phản biện đƣợc các ý kiến thảo luận; – Tự nhận xét, đánh giá đƣợc quá trình làm việc cá nhân và nhóm. b) Phát triển phẩm chất: – Nghiêm túc, chủ động, tích cực tham gia các hoạt động học; – Có tinh thần trách nhiệm, hòa đồng, giúp đỡ nhau trong nhóm, lớp; – Có ý thức tuân thủ các tiêu chuẩn kĩ thuật và giữ gìn vệ sinh chung khi thực nghiệm. c) Định hƣớng phát triển năng lực: – Tìm hiểu khoa học, cụ thể về các ứng dụng của các thiết bị linh kiện – Hợp tác với các thành viên trong nhóm để thống nhất bản thiết kế và phân công thực hiện; 10 – Tự nghiên cứu kiến thức, lên kế hoạch thiết kế, chế tạo, thử nghiệm và đánh giá. 3. Thiết bị - Các thiết bị dạy học: giấy A0, mẫu bản kế hoạch, … - Nguyên vật liệu và dụng cụ để chế tạo và thử nghiệm “vòi tự động”: - Cảm biến tiệm cận, mạch giảm áp, adapter, máy bơm nƣớc mini, relay. - Súng bắn keo nến, cƣa, tua-vit, khoan - Gỗ, đinh… 4. Tiến trình dạy học Hoạt động 1. XÁC ĐỊNH YÊU CẦU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO VÒI NƯỚC TỰ ĐỘNG a) Mục đích - Học sinh phân tích và hiểu rõ yêu cầu “Thiết kế và chế tạo vòi nƣớc tự động” (do giáo viên cung cấp) theo các tiêu chí: thiết kế gọn nhẹ, đóng ngắt nƣớc kịp thời khi đƣa ly nƣớc vào gần. - Học sinh hiểu rõ các nguyên lý hoạt động của relay, mạch giảm áp và cảm biến để thiết kế và thuyết minh trƣớc khi sử dụng nguyên vật liệu, dụng cụ cho trƣớc để chế tạo và thử nghiệm. b) Nội dung - Tìm hiểu về một số thiết bị có sử dụng cảm biến tiệm cận, relay, mạch giảm áp - Lên phƣơng án thiết sản phẩm c) Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh - Mô tả và giải thích đƣợc một cách định tính về nguyên lí làm việc của mô hình; - Xác định đƣợc kiến thức cần sử dụng để thiết kế, chế tạo mô hình theo các tiêu chí đã cho. 11 d) Cách thức tổ chức hoạt động Giáo viên giao cho học sinh tìm hiểu về các linh kiện điện tử kể trên - (mô tả, xem hình ảnh, video…) với yêu cầu: mô tả đặc điểm, hình dạng và nguyên lý làm việc. - Học sinh ghi lời mô tả và giải thích vào vở cá nhân; trao đổi với bạn (nhóm đôi hoặc 4 học sinh); trình bày và thảo luận chung. Giáo viên xác nhận kiến thức và giao nhiệm vụ cho học sinh tìm hiểu - trên các phƣơng tiện để thiết kế sản phẩm với các tiêu chí đã cho. Hoạt động 2. NGHIÊN C U KIẾN TH C TRỌNG TÂM VÀ XÂY DỰNG BẢN THIẾT KẾ a. Mục đích Học sinh hình thành kiến thức mới về các linh kiện điện tử; đề xuất đƣợc giải pháp và xây dựng bản thiết kế vòi nƣớc tự động. b. Nội dung - Học sinh nghiên cứu sách giáo khoa và tài liệu tham khảo về các kiến thức nguyên lý hoạt động , cấu tạo các linh kiện điện tử - Học sinh thảo luận về các thiết kế khả dĩ của vòi tự động và đƣa ra giải pháp có căn cứ. - Hoàn thành bản thiết kế và nộp cho giáo viên. c. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh - Học sinh xác định và ghi đƣợc thông tin, kiến thức về các linh kiện cần sử dụng - Học sinh đề xuất và lựa chọn giải pháp có căn cứ, xây dựng đƣợc bản thiết kế thuyền đảm bảo các tiêu chí. d. Cách thức tổ chức hoạt động – Giáo viên giao nhiệm vụ cho học sinh:  Nghiên cứu kiến thức trọng tâm  Xây dựng bản thiết kế vòi tự động theo yêu cầu;  Lập kế hoạch trình bày và bảo vệ bản thiết kế. 12 – Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm:  Tự đọc và nghiên cứu sách giáo khoa, các tài liệu tham khảo, tìm kiếm thông tin trên Internet…  Đề xuất và thảo luận các ý tƣởng ban đầu, thống nhất một phƣơng án thiết kế tốt nhất;  Xây dựng và hoàn thiện bản thiết kế thuyền;  Lựa chọn hình thức và chuẩn bị nội dung báo cáo. – Giáo viên quan sát, hỗ trợ học sinh khi cần thiết. Hoạt động 3. TR NH BÀY BẢN THIẾT KẾ a. Mục đích Học sinh hoàn thiện đƣợc bản thiết vòi tự động của nhóm mình. b. Nội dung - Học sinh trình bày, giải thích và bảo vệ bản thiết kế theo các tiêu chí đề ra. - Thảo luận, đặt câu hỏi và phản biện các ý kiến về bản thiết kế; ghi lại các nhận xét, góp ý; tiếp thu và điều chỉnh bản thiết kế nếu cần. - Phân công công việc, lên kế hoạch chế tạo và thử nghiệm vòi tự động. c. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh Bản thiết kế vòi tự động sau khi đƣợc điều chỉnh và hoàn thiện. d. Cách thức tổ chức hoạt động – Giáo viên đƣa ra yêu cầu về:  Nội dung cần trình bày;  Thời lƣợng báo cáo;  Cách thức trình bày bản thiết kế và thảo luận. – Học sinh báo cáo, thảo luận. – Giáo viên điều hành, nhận xét, góp ý và hỗ trợ học sinh. 13 Hoạt động 4. CHẾ TẠO VÀ TH NGHI M VÒI NƯỚC TỰ ĐỘNG a. Mục đích - Học sinh dựa vào bản thiết kế đã lựa chọn để chế tạo vòi tự động đảm bảo yêu cầu đặt ra. - Học sinh thử nghiệm, đánh giá sản phẩm và điều chỉnh nếu cần. b. Nội dung - Học sinh sử dụng các nguyên vật liệu và dụng cụ cho để tiến hành chế tạo sản phẩm theo bản thiết kế. - Trong quá trình chế tạo các nhóm đồng thời thử nghiệm và điều chỉnh học sinh sẽ quan sát, đánh giá và điều chỉnh lại nếu cần. c. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh - Mỗi nhóm có một sản phầm là một vòi tự động đã đƣợc hoàn thiện và thử nghiệm. d. Cách thức tổ chức hoạt động - Giáo viên giao nhiệm vụ:  Sử dụng các nguyên vật liệu và dụng cụ cho trƣớc để chế tạo sản phẩm theo bản thiết kế;  Thử nghiệm, điều chỉnh và hoàn thiện sản phẩm. - Học sinh tiến hành chế tạo, thử nghiệm và hoàn thiện sản phầm theo nhóm. - Giáo viên quan sát, hỗ trợ học sinh nếu cần. Hoạt động 5. TR NH BÀY SẢN PHẨM VÒI NƯỚC TỰ ĐỘNG a. Mục đích Các nhóm học sinh giới thiệu vòi tự động trƣớc lớp, chia sẻ về kết quả thử nghiệm, thảo luận và định hƣớng cải tiến sản phầm. b. Nội dung - Các nhóm trình diễn sản phẩm trƣớc lớp. 14 - Đánh giá sản phẩm dựa trên các tiêu chí đã đề ra: - Chia sẻ, thảo luận để tiếp tục điều chỉnh, hoàn thiện sản phẩm. - Các nhóm tự đánh giá kết quả nhóm mình và tiếp thu các góp ý, nhận xét từ giáo viên và các nhóm khác; - Sau khi chia sẻ và thảo luận, đề xuất các phƣơng án điều chỉnh sản phẩm; - Chia sẻ các khó khăn, các kiến thức và kinh nghiệm rút ra qua quá trình thực hiện nhiệm vụ thiết kế và chế tạo. c. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh Vòi tự động đã chế tạo đƣợc và nội dung trình bày báo cáo của các nhóm. d. Cách thức tổ chức hoạt động - Giáo viên giao nhiệm vụ: các nhóm trình diễn sản phầm trƣớc lớp và tiến hành thảo luận, chia sẻ. - Các nhóm chia sẻ về kết quả, đề xuất các phƣơng án điều chỉnh, các kiến thức và kinh nghiệm rút ra trong quá trình thực hiện nhiệm vụ thiết kế và chế tạo sản phẩm. - Giáo viên đánh giá, kết luận và tổng kết. B. Sản phẩm của học sinh sau khi hoàn thành ( PHẦN PHỤ LỤC 1) 15 II. Thiết kế và chế tạo thùng rác thông minh dùng trong lớp học. A. Phần lý thuyết giáo viên cần triển khai 1. Mô tả chủ đề: Học sinh hiểu và biết các công dụng của các linh kiện điện tử thông qua tìm hiểu trên mạng và sách vở để thiết kế và chế tạo thùng rác thông minh. Sau khi chế tạo xong, khi đƣa rác lại gần, nắp thùng rác sẽ tự mở sau đó nó sẽ tự động đóng lại 2. Mục tiêu a. Kiến thức, kĩ năng. – Vận dụng đƣợc các kiến thức về các linh kiện thiết bị để chế tạo đƣợc thùng rác thông minh theo yêu cầu, tiêu chí cụ thể; – Vận dụng kiến thức một cách sáng tạo để giải quyết các vấn đề tƣơng tự. – Tính toán, vẽ đƣợc bản thiết kế thùng rác thông minh đảm bảo các tiêu chí đề ra; – Lập kế hoạch cá nhân/nhóm để chế tạo và thử nghiệm dựa trên bản thiết kế; – Trình bày, bảo vệ đƣợc bản thiết kế và sản phẩm của mình, phản biện đƣợc các ý kiến thảo luận; – Tự nhận xét, đánh giá đƣợc quá trình làm việc cá nhân và nhóm. b. Phát triển phẩm chất: – Nghiêm túc, chủ động, tích cực tham gia các hoạt động học; – êu thích sự khám phá, tìm tòi và vận dụng các kiến thức học đƣợc vào giải quyết nhiệm vụ đƣợc giao; – Có tinh thần trách nhiệm, hòa đồng, giúp đỡ nhau trong nhóm, lớp; – Có ý thức tuân thủ các tiêu chuẩn kĩ thuật và giữ gìn vệ sinh chung khi thực nghiệm. 16 c. Định hƣớng phát triển năng lực: – Tìm hiểu khoa học, cụ thể về các ứng dụng của các thiết bị linh kiện – Giải quyết đƣợc nhiệm vụ thiết kế và chế tạo vòi tự động một cách sáng tạo; – Hợp tác với các thành viên trong nhóm để thống nhất bản thiết kế và phân công thực hiện; – Tự nghiên cứu kiến thức, lên kế hoạch thiết kế, chế tạo, thử nghiệm và đánh giá. 3. Thiết bị - Các thiết bị dạy học: giấy A0, mẫu bản kế hoạch, … - Nguyên vật liệu và dụng cụ để chế tạo và thử nghiệm “vòi tự động”: - Cảm biến siêu âm, mạch arduino, động sơ servo, adapter… - Súng bắn keo nến, cƣa, tua-vit, khoan - Thùng nƣớc cũ, vật liệu trang trí… 4. Tiến trình dạy học Hoạt động 1. XÁC ĐỊNH YÊU CẦU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THÙNG RÁC TỰ ĐỘNG a. Mục đích - Học sinh phân tích và hiểu rõ yêu cầu “Thiết kế và chế tạo thùng rác tự động” (do giáo viên cung cấp) theo các tiêu chí: thiết kế gọn nhẹ, nắp tự mở khi đƣa rác vào và sau đó thùng sẽ tự đóng lại. - Học sinh hiểu rõ các nguyên lý hoạt động của các linh kiện điện tử nhƣ cảm biến, mạch arduino, servo … để thiết kế và thuyết minh trƣớc khi chế tạo và thử nghiệm. b. Nội dung - Tìm hiểu về một số thiết bị có sử dụng các linh kiện trên và tham khảo các chƣơng trình nạp cho mạch arduino. - Lên phƣơng án thiết kế sản phẩm 17 c. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh Mô tả và giải thích đƣợc một cách định tính về nguyên lí làm việc của - mô hình; Xác định chƣơng trình nạp cho mạch, cách lắp ráp để thiết kế, chế tạo - mô hình theo các tiêu chí đã cho. d. Cách thức tổ chức hoạt động Giáo viên giao cho học sinh tìm hiểu về các linh kiện điện tử kể trên - (mô tả, xem hình ảnh, video…) với yêu cầu: mô tả đặc điểm, hình dạng và nguyên lý làm việc. - Học sinh ghi lời mô tả và giải thích vào vở cá nhân; trao đổi với bạn (nhóm đôi hoặc 4 học sinh); trình bày và thảo luận chung. Giáo viên xác nhận kiến thức và giao nhiệm vụ cho học sinh tìm hiểu - trên các phƣơng tiện để thiết kế sản phẩm với các tiêu chí đã cho. Hoạt động 2. NGHIÊN C U KIẾN TH C TRỌNG TÂM VÀ XÂY DỰNG BẢN THIẾT KẾ a. Mục đích Học sinh hình thành kiến thức mới về các linh kiện điện tử; đề xuất đƣợc giải pháp và xây dựng bản thiết kế thùng rác tự động. b. Nội dung - Học sinh nghiên cứu sách giáo khoa và tài liệu tham khảo và các video trên mạng về các kiến thức nguyên lý hoạt động , cấu tạo các linh kiện điện tử - Học sinh thảo luận về các thiết kế khả dĩ của thùng rác tự động và đƣa ra giải pháp có căn cứ. - Hoàn thành bản thiết kế và nộp cho giáo viên. c. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh - Học sinh xác định và ghi đƣợc thông tin, kiến thức về các linh kiện cần sử dụng 18 - Học sinh đề xuất và lựa chọn giải pháp có căn cứ, xây dựng đƣợc bản thiết kế thuyền đảm bảo các tiêu chí. d. Cách thức tổ chức hoạt động – Giáo viên giao nhiệm vụ cho học sinh:  Nghiên cứu kiến thức trọng tâm  Xây dựng bản thiết kế thùng rác động theo yêu cầu;  Lập kế hoạch trình bày và bảo vệ bản thiết kế. – Học sinh thực hiện nhiệm vụ theo nhóm:  Tự đọc và nghiên cứu sách giáo khoa, các tài liệu tham khảo, tìm kiếm thông tin trên Internet…  Đề xuất và thảo luận các ý tƣởng ban đầu, thống nhất một phƣơng án thiết kế tốt nhất;  Xây dựng và hoàn thiện bản thiết kế thuyền;  Lựa chọn hình thức và chuẩn bị nội dung báo cáo. – Giáo viên quan sát, hỗ trợ học sinh khi cần thiết. Hoạt động 3. TR NH BÀY BẢN THIẾT KẾ a. Mục đích Học sinh hoàn thiện đƣợc bản thiết thùng rác tự động của nhóm mình. b. Nội dung - Học sinh trình bày, giải thích và bảo vệ bản thiết kế theo các tiêu chí đề ra. - Thảo luận, đặt câu hỏi và phản biện các ý kiến về bản thiết kế; ghi lại các nhận xét, góp ý; tiếp thu và điều chỉnh bản thiết kế nếu cần. - Phân công công việc, lên kế hoạch chế tạo và thử nghiệm thùng rác tự động. c. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh Bản thiết kế thùng rác tự động sau khi đƣợc điều chỉnh và hoàn thiện. 19 d. Cách thức tổ chức hoạt động – Giáo viên đƣa ra yêu cầu về:  Nội dung cần trình bày;  Thời lƣợng báo cáo;  Cách thức trình bày bản thiết kế và thảo luận. – Học sinh báo cáo, thảo luận. – Giáo viên điều hành, nhận xét, góp ý và hỗ trợ học sinh. Hoạt động 4. CHẾ TẠO VÀ TH NGHI M THÙNG RÁC TỰ ĐỘNG a. Mục đích - Học sinh dựa vào bản thiết kế đã lựa chọn để chế tạo thùng rác tự động đảm bảo yêu cầu đặt ra. - Học sinh thử nghiệm, đánh giá sản phẩm và điều chỉnh nếu cần. b. Nội dung - Học sinh sử dụng các nguyên vật liệu và dụng cụ cho để tiến hành chế tạo sản phẩm theo bản thiết kế. - Trong quá trình chế tạo các nhóm đồng thời thử nghiệm và điều chỉnh học sinh sẽ quan sát, đánh giá và điều chỉnh lại nếu cần. c. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh - Mỗi nhóm có một sản phầm là một thùng rác tự động đã đƣợc hoàn thiện và thử nghiệm. d. Cách thức tổ chức hoạt động - Giáo viên giao nhiệm vụ:  Sử dụng các nguyên vật liệu và dụng cụ cho trƣớc để chế tạo sản phẩm theo bản thiết kế;  Thử nghiệm, điều chỉnh và hoàn thiện sản phẩm. - Học sinh tiến hành chế tạo, thử nghiệm và hoàn thiện sản phầm theo nhóm. - Giáo viên quan sát, hỗ trợ học sinh nếu cần. 20 Hoạt động 5. TR NH BÀY SẢN PHẨM THÙNG RÁC TỰ ĐỘNG a. Mục đích Các nhóm học sinh giới thiệu thùng rác tự động trƣớc lớp, chia sẻ về kết quả thử nghiệm, thảo luận và định hƣớng cải tiến sản phầm. b. Nội dung - Các nhóm trình diễn sản phẩm trƣớc lớp. - Đánh giá sản phẩm dựa trên các tiêu chí đã đề ra: - Chia sẻ, thảo luận để tiếp tục điều chỉnh, hoàn thiện sản phẩm. - Các nhóm tự đánh giá kết quả nhóm mình và tiếp thu các góp ý, nhận xét từ giáo viên và các nhóm khác; - Sau khi chia sẻ và thảo luận, đề xuất các phƣơng án điều chỉnh sản phẩm; - Chia sẻ các khó khăn, các kiến thức và kinh nghiệm rút ra qua quá trình thực hiện nhiệm vụ thiết kế và chế tạo. c. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh Thùng rác tự động đã chế tạo đƣợc và nội dung trình bày báo cáo của các nhóm. d. Cách thức tổ chức hoạt động - Giáo viên giao nhiệm vụ: các nhóm trình diễn sản phầm trƣớc lớp và tiến hành thảo luận, chia sẻ. - Các nhóm chia sẻ về kết quả, đề xuất các phƣơng án điều chỉnh, các kiến thức và kinh nghiệm rút ra trong quá trình thực hiện nhiệm vụ thiết kế và chế tạo sản phẩm. - Giáo viên đánh giá, kết luận và tổng kết. B. Sản phẩm của học sinh sau khi hoàn thành ( PHẦN PHỤ LỤC 2)