XÂY DỰNG VÀ THỰC HIỆN MỘT SỐ CHỦ đề DẠY HỌC STEM CHƯƠNG v SÓNG ÁNH SÁNG VẬT LÍ 12 THPT

Trong thực tiễn, các loại máy móc, đồ dùng quen thuộc, gần gũi phục vụ trong đời sống đa phần là những sản phẩm được ứng dụng từ ánh sáng nên khai thác các chủ đề dạy học STEM phần sóng

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NGHỆ AN

TRƯỜNG THPT THÁI HÒA

Số điện thoại : 0978010705

Nghệ An, tháng 4/2022

DANH MỤC KÍ HIỆU VÀ CỤM TỪ VIẾT TẮT

HS

GV THPT

Học sinh Giáo viên Trung học phổ thông

MỤC LỤC

CHƯƠNG I : CƠ SỞ KHOA HỌC

4

1.1.4 Tiến trình tổ chức dạy học STEM trong trường Trung học 5

1.2.1.Thực trạng của việc tìm hiểu, khai thác, xây dựng và thực hiện 7 các chủ đề giáo dục STEM trong trường THPT

1.2.3 Những thuận lợi và khó khăn trong việc sử dụng chủ đề giáo 8

dục STEM trong dạy học tại các trường THPT thị xã Thái Hoà

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ NỘI DUNG VÀ TIẾN TRÌNH TỔ CHỨC DẠY 9 HỌC STEM MỘT SỐ CHỦ ĐỀ CHƯƠNG V “SÓNG ÁNH SÁNG” VẬT LÍ 12

2.1 Nội dung kiến thức chương “ Sóng ánh sáng” Vật lí lớp 12 9

2.2 Thiết kế các chủ đề STEM trong chương “ Sóng ánh sáng" 9

2.3.5.Tiến trình dạy học 13

PHẦN MỞ ĐẦU

2 Lý do chọn đề tài

Vật lí là một môn khoa học tự nhiên, ngoài việc có vai trò quan trọng trong việc rèn luyện cho người học các năng lực chung thì bản thân môn Vật lí còn có vai trò quan trọng trong việc hình thành và phát triển cho học sinh các năng lực chuyên biệt như năng lực nghiên cứu khoa học, năng lực thực nghiệm, năng lực vận dụng các kiến thức vào thực tiễn cuộc sống

Giáo dục STEM vận dụng phương pháp học tập chủ yếu dựa trên thực hành

và các hoạt động trải nghiệm sáng tạo Các phương pháp giáo dục tiến bộ, linh hoạt nhất như học qua dự án - chủ đề,học qua trò chơi và đặc biệt phương pháp học qua hành luôn được áp dụng triệt để cho các môn học tích hợp STEM

Đây là một bước đi mới của toàn cầu và Việt Nam đang dần áp dụng Nhưng ít người đã biết được ưu điểm của giáo dục STEM đối với học sinh khi được tiếp cận

và học hỏi Kiến thức và kỹ năng STEM liên quan 4 lĩnh vực Science (khoa học), Technology (công nghệ), Engineering (kỹ thuật), Mathematics (toán học) được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau, giúp học sinh vừa nắm vững lý thuyết vừa thực hành, tạo ra sản phẩm thực tế, ứng dụng vào cuộc sống

Bộ GD&ĐT nhấn mạnh rằng, vai trò của giáo dục STEM chủ yếu dạy học theo chủ đề liên môn, tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học của học sinh, câu lạc

bộ khoa học - công nghệ Các hoạt động tham quan, thực hành, giao lưu với các cơ

sở giáo dục đại học, giáo dục nghề nghiệp và doanh nghiệp cũng được chú trọng hơn trong cách thiết kế chương trình

Qua quá trình nghiên cứu và giảng dạy bộ môn Vật lí ở THPT Tôi thấy có thể

khai thác, thiết kế và thực hiện được nhiều chủ đề dạy học STEM ở tất cả các phân môn cơ, nhiệt, điện, quang và một số phần khác của bộ môn Vật lí Trong thực tiễn, các loại máy móc, đồ dùng quen thuộc, gần gũi phục vụ trong đời sống đa phần là những sản phẩm được ứng dụng từ ánh sáng nên khai thác các chủ đề dạy học STEM phần sóng ánh sáng trong chương trình Vật lí phổ thông sẽ kích thích được sự hứng thú, tích cực của HS trong quá trình dạy học Với những lí do trên nhằm nâng cao

hiệu quả và chất lượng dạy học, Tôi đã nghiên cứu đề tài “Xây dựng và thực hiện một số chủ đề dạy học STEM chương V sóng ánh sáng - Vật lí 12 THPT” Hy

vọng đề tài sẽ góp một phần nhỏ, là nguồn tài liệu có ích giúp các thầy cô và các bạn đọc tham khảo và vận dụng vào quá trình dạy học môn Vật lí theo định hướng STEM

ở các trường phổ thông

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: HS lớp 12 trường THPT Thái Hòa, quá trình dạy học Vật lí ở trường THPT

- Phạm vi nghiên cứu: Các chủ đề dạy học STEM phần sóng ánh sáng thuộc

chương trình Vật lí 12 THPT Tiến hành thực nghiệm sư phạm tại trường THPT Thái Hòa, Thị Xã Thái Hòa, tỉnh Nghệ An

3 Phương pháp nghiên cứu

 Bước 1: Điều tra nghiên cứu cơ sở lí luận, cơ sở thực tiễn của chương trình

giáo dục STEM trong trường THPT

 Bước 2: Thiết kế các bước day học một số chủ đề chương sóng ánh sáng

 Bước 3: Tiến hành thực nghiệm

 Bước 4: Thu thập thông tin và xử lý số liệu

4 Kế hoạch thời gian thực hiện

Tháng 7/2021 - 12/2021 Viết đề cương và triển khai đề tài trong giai đoạn thử

nghiệm, khảo sát và đánh giá kết quả đạt được

Tháng 01/2021 - 02/2022 Tiếp tục áp dụng sáng kiến để kiểm định về độ tin cậy

của đề tài

Tháng 03/2022 Hoàn thành sáng kiến kinh nghiệm

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Phân tích cơ sở lý luận và thực tiễn của giáo dục STEM trong trường phổ thông

- Điều tra, phân tích thực trạng dạy học Vật lí theo định hướng STEM ở một

số trường THPT trên địa bàn thị xã Thái Hòa Trên cơ sở đó phân tích các nguyên nhân, khó khăn để đề xuất hướng giải quyết của đề tài

- Đề xuất giải pháp thực hiện đề tài nghiên cứu: Xây dựng các chủ đề dạy học STEM phần sóng ánh sáng Vật lí 12 và tiến hành thực nghiệm tổ chức dạy học một

số chủ đề tại trường THPT Thái Hòa

- Trên cơ sở các chủ đề đã thực nghiệm, lựa chọn và giới thiệu cách tổ chức hoạt động cụ thể một số chủ đề dạy học STEM phần sóng ánh sáng Vật lí 12 theo các phương pháp, hình thức dạy học tích cực nhằm định hướng phát triển các năng

lực HS

6 Đóng góp mới của đề tài

- Điều tra được thực trạng dạy học Vật lí theo định hướng STEM ở một số trường THPT trên địa bàn Thị xã Thái Hòa, phân tích các nguyên nhân, khó khăn, đưa ra hướng khắc phục, giải pháp để nâng cao chất lượng dạy học các môn học STEM, áp dụng thực nghiệm có hiệu quả tại trường THPT Thái Hòa

- Xây dựng hệ thống các chủ đề dạy học STEM phần sóng ánh sáng phục vụ giảng dạy một số bài học trong chương trình SGK Vật lí 12 nhằm phát triển năng lực nghiên cứu khoa học cho HS

- Tổ chức dạy học một số chủ đề STEM phần sóng ánh sáng Vật lí 12 tại trường phổ thông phù hợp với điều kiện dạy học của nhà trường và thu được những kết quả thiết thực nhằm nâng cao chất lượng dạy học bộ môn Vật lí và các môn học STEM, đưa giáo dục STEM vào trường học, góp phần vào phong trào thi đua đổi mới sáng tạo trong dạy học đáp ứng với yêu cầu chương trình GDPT tổng thể

PHẦN II: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

CHƯƠNG I : CƠ SỞ KHOA HỌC

2.1 Cơ sở lý luận

1.1.1 Khái niệm về giáo dục STEM

STEM là viết tắt của từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật), Mathematics (Toán học) Giáo dục STEM về bản chất được hiểu trang bị cho người học những kiến thức và kĩ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học Các kiến thức và kĩ năng này phải được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau, giúp HS không chỉ hiểu về nguyên

lí mà còn có thể thực hành và tạo ra các sản phẩm trong cuộc sống hằng ngày

Đối với giáo dục STEM, các kiến thức khoa học, toán học, công nghệ và kĩ thuật không chỉ được dạy học theo hướng trang bị kiến thức thông thường mà được vận dụng nhằm giải quyết các tình huống thực tiễn trong cuộc sống Việc làm này đem lại hai tác dụng lớn Một là giúp cho trải nghiệm học tập của HS trở nên thú vị hơn, tạo động lực thúc đẩy các em hứng thú với việc học tập và nghiên cứu khoa học, công nghệ ngay từ nhỏ Hai là gắn kết nhà trường với địa phương, cộng đồng

cũng như các tổ chức thông qua những vấn đề mang tính toàn cầu

Như vậy giáo dục STEM là một phạm trù rộng và liên quan đến nhiều lĩnh vực với hai đặc điểm nổi bật là tính tích hợp liên môn và hoạt động thực hành gắn với lí thuyết Với giáo dục STEM, HS có thể học để lập trình điều khiển, chế tạo robot nhưng cũng có thể đơn giản là chế tạo ra những sản phẩm phục vụ đời sống Qua đó cho thấy việc dạy và học STEM không nhất thiết cần điều kiện cơ sở vật chất, công nghệ hiện đại mà hoàn toàn tùy thuộc vào ý tưởng triển khai bài dạy của

GV

1.1.2 Chủ đề dạy học STEM trong trường trung học

Chủ đề STEM là chủ đề dạy học được thiết kế dựa trên vấn đề thực tiễn kết hợp với chuẩn kiến thức, kỹ năng của các môn khoa học trong chương trình phổ thông Trong quá trình dạy học, GV tổ chức cho HS làm việc nhóm, sử dụng công nghệ truyền thống và hiện đại, công cụ toán học để tạo ra những sản phẩm có tính ứng dụng thực tiễn, phát triển kỹ năng và tư duy HS

Chủ đề STEM cần đảm bảo các tiêu chí: giải quyết vấn đề thực tiễn, kiến thức trong chủ đề thuộc lĩnh vực STEM, định hướng hoạt động thực hành, làm việc nhóm

Có thể phân loại các chủ đề dạy học STEM dựa vào các tiêu chí sau:

Dựa vào phạm vi kiến thức để giải quyết vấn đề STEM, người ta chia chủ đề STEM thành hai loại:

Chủ đề STEM cơ bản được xây dựng trên cơ sở kiến thức thuộc phạm vi các

môn khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán trong chương trình giáo dục phổ thông Các sản phẩm chủ đề STEM này thường đơn giản, bám sát nội dung sách giáo khoa

(SGK) và thường được xây dựng trên cơ sở các nội dung thực hành, thí nghiệm trong chương trình giáo dục phổ thông

Chủ đề STEM mở rộng có những kiến thức nằm ngoài chương trình giáo dục

phổ thông và SGK Những kiến thức đó HS phải tự tìm hiểu và nghiên cứu từ tài liệu chuyên ngành Sản phẩm STEM loại hình này có độ phức tạp cao hơn

Dựa vào mục đích dạy học, ta có thế chia chủ đề STEM thành hai loại chính:

Chủ đề STEM dạy học kiến thức mới được xây dựng trên cơ sở kết nối kiến

thức của nhiều môn học khác nhau mà HS chưa được học hoặc được học một phần,

HS sẽ vừa giải quyết được vấn đề và vừa lĩnh hội tri thức mới

Chủ đề STEM dạy học và vận dụng được xây dựng trên cơ sở những kiến thức

HS đã được học Chủ đề STEM dạng này bồi dưỡng cho HS năng lực vận dụng lý thuyết vào thực tiễn Kiến thức lý thuyết được củng cố và khắc sâu

1.1.3 Quy trình xây dựng chủ đề bài học STEM

Bước 1: Lựa chọn chủ đề bài học

Căn cứ vào nội dung kiến thức trong chương trình môn học và các hiện tượng, quá trình gắn với các kiến thức đó trong tự nhiên; quy trình hoặc thiết bị công nghệ có sử dụng của kiến thức đó trong thực tiễn… để lựa chọn chủ đề bài học

Bước 2: Xác định vấn đề cần giải quyết

Sau khi lựa chọn chủ đề của bài học, cần xác định vấn đề cần giải quyết để giao cho HS thực hiện sao cho khi giải quyết vấn đề đó HS phải học được những kiến thức, kĩ năng cần dạy trong chương trình môn học đã lựa chọn hoặc vận dụng

những kiến thức, kỹ năng đã biết để xây dựng bài học

Bước 3: Xây dựng tiêu chí của thiết bị và giải pháp giải quyết vấn đề

Sau khi đã xác định vấn đề cần giải quyết (sản phẩm cần chế tạo) cần xác định

rõ tiêu chí của giải pháp, sản phẩm

Các tiêu chí này phải hướng tới việc định hướng quá trình học tập và vận dụng kiến thức nền của HS chứ không nên tập trung đánh giá sản phẩm vật chất

Bước 4: Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động

Tiến trình tổ chức hoạt động học được thiết kế theo các phương pháp, kĩ thuật dạy học tích cực với 5 hoạt động học Mỗi hoạt động được thiết kế rõ ràng về mục đích, nội dung và sản phẩm học tập mà HS phải hoàn thành Các hoạt động này có thể được

tổ chức cả trong và ngoài lớp học (ở trường, ở nhà và cộng đồng)

1.1.4 Tiến trình tổ chức dạy học STEM trong trường Trung học

Mỗi bài học STEM thường được tổ chức theo 5 hoạt động như sau:

Hoạt động 1: Xác định vấn đề

- Mục đích: Xác định tiêu chí sản phẩm, phát hiện vấn đề/ nhu cầu

- Nội dung: Tìm hiểu hiện tượng, sản phẩm, công nghệ, đánh giá về hiện tượng, sản phẩm, công nghệ…

- Dự kiến sản phẩm hoạt động của HS: Các mức độ hoàn thành nội dung (Bài ghi chép thông tin về hiện tượng, sản phẩm, công nghệ, đánh giá, đặt câu hỏi về hiện tượng, công nghệ, sản phẩm)

- Cách tổ chức hoạt động: GV giao nhiệm vụ (nội dung, phương tiện, cách thực hiện, yêu cầu sản phẩm phải hoàn thành); HS thực hiện nhiệm vụ (qua thực tế, tài liệu, video, cá nhân hoặc nhóm); Báo cáo, thảo luận (thời gian, địa điểm, cách thức); Phát hiện/ phát biểu vấn đề (GV hỗ trợ)

Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức nền và đề xuất giải pháp

- Mục đích: Hình thành kiến thức mới và đề xuất giải pháp

- Nội dung: Nghiên cứu sách giáo khoa, tài liệu, thí nghiệm để tiếp nhận, hình thành kiến thức mới và đề xuất giải pháp/ thiết kế

- Dự kiến sản phẩm hoạt động của HS: Các mức độ hoàn thành nội dung (xác định và ghi được thông tin, dữ liệu, giải thích, kiến thức mới, giải pháp/ thiết kế)

- Cách tổ chức hoạt động: GV giao nhiệm vụ (nêu rõ yêu cầu đọc/ nghe/ nhìn/ làm để xác định và ghi được thông tin, dữ liệu, giải thích kiến thức mới) HS nghiên cứu tài liệu, làm thí nghiệm (cá nhân, nhóm); Báo cáo, thảo luận GV điều hành,

“chốt” kiến thức mới và hỗ trợ HS đề xuất giải pháp/ thiết kế mẫu thử nghiệm

Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp

- Mục đích: Lựa chọn giải pháp/ bản thiết kế

- Nội dung: Trình bày, giải thích, bảo vệ giải pháp/ thiết kế để lựa chọn và hoàn thiện

- Dự kiến sản phẩm hoạt động của HS: Giải pháp/ bản thiết kế được lựa chọn, hoàn thiện

- Cách tổ chức hoạt động: GV giao nhiệm vụ (Nêu rõ yêu cầu HS trình bày, báo cáo, giải thích, bảo vệ giải pháp/thiết kế); HS báo cáo, thảo luận; GV điều hành nhận xét, đánh giá và hỗ trợ HS lựa chọn giải pháp / thiết kế mẫu thử nghiệm

Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm và đánh giá

- Mục đích: Chế tạo và thử nghiệm mẫu thiết kế

- Nội dung: Lựa chọn dụng cụ/thiết bị thí nghiệm; Chế tạo mẫu theo thiết kế, thử nghiệm và điều chỉnh

- Dự kiến sản phẩm hoạt động của HS: Dụng cụ/ thiết bị/ mô hình/ đồ vật…đã chế tạo và thử nghiệm, đánh giá

- Cách tổ chức hoạt động: GV giao nhiệm vụ ( Lựa chọn dụng cụ/ thiết bị/ mô hình/ đồ vật/thiết bị thí nghiệm để chế tạo và lắp ráp)

Hoạt động 5: Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh

- Mục đích: Trình bày, chia sẻ, đánh giá sản phẩm nghiên cứu

- Nội dung: Trình bày và thảo luận

- Dự kiến sản phẩm hoạt động của HS: Sản phẩm, bài thuyết trình sản phẩm

- Cách tổ chức hoạt động: GV giao nhiệm vụ (Mô tả rõ yêu cầu và sản phẩm trình bày); HS báo cáo và thảo luận, GV đánh giá, kết luận, cho điểm và định hướng tiếp tục hoàn thiện

1.2 Cơ sở thực tiễn

1.2.1 Thực trạng của việc tìm hiểu, khai thác, xây dựng và thực hiện các chủ

đề giáo dục STEM trong trường THPT

Để tiến hành tìm hiểu về thực trạng dạy học STEM trong dạy học Vật lí ở trường THPT tôi đã tiến hành khảo sát bằng phiếu điều tra đối với GV và HS với mục đích thu thập thông tin, phân tích khó khăn, thuận lợi của thực trạng dạy học STEM môn Vật lí ở trường phổ thông

Nội dung khảo sát: Tìm hiểu nhận thức, hiểu biết, quá trình tổ chức dạy học STEM môn Vật lí các GV ở các trường THPT

Đối tượng khảo sát: 40 GV dạy các bộ môn KHTN, công nghệ ở 3 trường THPT trong thị xã Thái Hòa: Trường Thái Hòa, THPT Tây Hiếu, THPT Đông Hiếu

và 160 HS trường THPT Thái Hòa

Thời gian khảo sát: Từ tháng 9/2021 đến tháng 11/2021

Phiếu khảo sát GV và HS (có trong Phụ lục 01 kèm theo)

Sau khi thu thập, phân tích, tổng hợp qua các phiếu điều tra, kết quả cho thấy

như sau( phụ lục 02 kèm theo)

Từ các số liệu thu thập được, ta thấy rằng tình hình vận dụng những ưu điểm giáo dục STEM vào trong quá trình dạy học của giáo viên còn nhiều hạn chế, chưa thực sự sâu rộng trong đội ngũ giáo viên THPT Tuy nhiên, với những ưu điểm vượt trội của nó, việc nghiên cứu và vận dụng giáo dục STEM vào quá trình dạy học của

GV sẽ trở nên phổ biến hơn trong thời gian tới Điều này chứng tỏ mặc dù giáo dục STEM đang tương đối xa lạ với học sinh các huyện miền núi nhưng với ưu điểm phù hợp với xu hướng đổi mới nền giáo dục hiện nay, nhu cầu của người học, việc tìm hiểu, nghiên cứu, khai thác và áp dụng chương trình giáo dục STEM vào học tập của học sinh sẽ trở nên phổ biến hơn nhiều trong vài năm tới

1.2.2 Nguyên nhân của những thực trạng

- Các tài liệu tham khảo bằng tiếng việt về giáo dục STEM rất ít, chủ yếu bằng tiếng nước ngoài là khó khăn không nhỏ cho việc tìm hiểu và tiếp cận với chương trình giáo dục STEM

- Giáo viên còn chậm đổi mới trong công tác giảng dạy và giáo dục, chủ yếu sử dụng phương pháp giảng dạy truyền thống Chưa tiếp cận nhiều với các phương pháp dạy học tích cực, tiên tiến trên thế giới

- Giáo viên và học sinh ít được làm quen với các hoạt động giáo dục STEM do thời gian cố định một tiết dạy là 45 phút, cơ sở vật chất còn chưa đáp ứng được với chương trình giáo dục phổ thông mới, GV ngại chuẩn bị giáo án theo chương trình giáo dục STEM, không có điều kiện chuẩn bị các nguyên vật liệu, HS ngại giao tiếp trình bày trước đám đông, quá trình học tập còn thụ động

1.2.4 Những thuận lợi và khó khăn trong việc sử dụng chủ đề giáo dục STEM

trong dạy học tại các trường THPT thị xã Thái Hoà

1.2.4.1 Thuận lợi

Việc xây dựng và thực hiện các chủ đề giáo dục STEM trong trường THPT là một vấn đề mới, phù hợp với xu thế đổi mới toàn diện nền giáo dục theo định hướng phát triển năng lực học sinh và xu thế toàn cầu hóa giáo dục trên thế giới nên đang được sự quan tâm của các cấp quản lý giáo dục, ban giám hiệu nhà trường, cộng đồng xã hội

2.5 Thiết kế các chủ đề STEM trong chương “ Sóng ánh sáng" Vật lí lớp 12

Dựa vào kiến thức chương “Sóng ánh sáng”, tôi đề xuất một số chủ đề STEM để

tổ chức dạy học cho học sinh được thể hiện ở bảng 1

Bảng 1 Một số chủ đề STEM trong chương sóng ánh sáng

STT Tên chủ đề STEM Bài học liên quan Ứng dụng trong thực tiễn

Thí nghiệm đo bước sóng ánh sáng bằng phương pháp giao thoa

3 Máy quang phổ lăng

kính

Bài 26 Các loại quang phổ

Dùng để phân tích chùm ánh sáng phức tạp thành các thành phần đơn sắc

4 Máy rửa tay tự động

phòng chống

COVID-19

Bài 27 Tia hồng ngoại và tia tử ngoại

Cung cấp nước rửa tay tự động khi ra vào cơ quan và trường học tránh tiếp xúc trực tiếp gây sự lây lan dịch bệnh COVID-19

5 Máy sưởi ấm cho gà

con

Bài 27 Tia hồng ngoại và tia tử ngoại

Dựa trên tính chất nổi bật của tia hồng ngoại là tác dụng nhiệt để chế tạo máy sưởi ấm cho gà con

6 Kính hỗ trợ người

khiếm thị

Bài 27 Tia hồng ngoại và tia tử ngoại

Ứng dụng của cảm biến hồng ngoại để chế tạo ra kính hỗ trợ người khiếm thị trong các hoạt động trong cuộc sống

7 Mô hình mô tả thiết

bị cảnh báo khi có

đoàn tàu đi qua chỗ

đông dân cư

Bài 27 Tia hồng ngoại và tia tử ngoại

Ứng dụng của cảm biến hồng ngoại để chế tạo ra thiết bị cảnh báo cho dân cư khi có đoàn tàu đi ngang qua

Trên cơ sở giới hạn của đề tài sáng kiến kinh nghiệm, tôi chỉ tiến hành thiết

kế và xây dựng tiến trình dạy học các chủ đề STEM sau: Đèn trang trí phòng học, máy

quang phổ lăng kính, máy rửa tay tự động phòng chống COVID-19

2.3 Chủ đề “Đèn trang trí phòng học ”

Bước 1: Lựa chọn chủ đề

Thiết kế đèn trang trí phòng học bằng các vật liệu xung quanh chúng ta nhằm giảm tính đơn điệu của không gian học tập, giúp việc học tập trở nên thoải mái hơn Ngoài ra học sinh còn phát triển được các kiến thức STEM khác trong chủ đề được

mô tả bên dưới đây:

Bảng 2 Các kiến thức STEM được thể hiện trong chủ đề “ Đèn trang trí phòng

Từ các đĩa CD cũ,vỏ chai, keo dán, dây điện, bóng đèn,

… chế tạo ra một đèn trang trí phòng học nhờ ứng dụng hiện giao thoa ánh sáng

Bản vẽ thiết kế đèn trang trí phòng học, sơ

đồ bố trí hệ thống các đĩa

CD hợp lý

Tính toán hợp lý số lượng đĩa

dùng, số lượng chai nhựa cần để làm đèn, bán kính các chai cần lấy là bao nhiêu

Bước 2: Xác định các vấn đề cần giải quyết

Hình 1 Các vấn đề cần giải quyết của chủ đề “Đèn trang trí phòng học”

Bản vẽ thiết

kế

Hiện tượng giao thoa ánh sáng

Đèn trang trí phòng

học

Sử dụng đĩa CD cũ, chai

nhựa,

Tự làm đèn trang trí phòng học

Bước 3: Xác định tiêu chí của thiết bị, giải pháp giải quyết vấn đề

Thiết kế đèn trang trí phòng học với những tiêu chí như sau:

Bảng 3 Tiêu chí của chủ đề đèn trang trí phòng học

1 Nguyên lí hoạt động của đèn trang trí phòng học có vận dụng

kiến thức về hiện tượng giao thoa ánh sáng

10

3 Hệ thống tiết kiệm không gian, hứng được ánh sáng và tiết

kiệm được thời gian, vật liệu

5

Bước 4: Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học

Trong đó, chủ đề đèn trang trí phòng học được vận dụng dựa trên hiện tượng giao thoa của ánh sáng, tạo lập một góc học tập xinh xắn trong phòng học Tham gia chủ đề trên, học sinh phải nghiên cứu và vận dụng các kiến thức liên quan như sau:

- Ánh sáng trắng là gì?( Bài 24: Tán sắc ánh sáng – Vật lí 12)

- Hiện tượng giao thoa ánh sáng ( Bài 25: Giao thoa ánh sáng – Vật lí 12)

2.3.3 Mục tiêu

a Kiến thức

+ Trình bày được ánh sáng trắng là gì? Ánh sáng đơn sắc là gì?

+ Trình bày được hiện tượng giao thoa ánh sáng, điều kiện để xảy ra hiện tượng giao thoa ánh sáng trong thực tế

+ Phân tích được các yếu tố ảnh hưởng đến hiện tượng giao thoa ánh sáng: nguồn

sáng, bề mặt đĩa CD,…

b.Kĩ năng

+ Xây dựng và thực hiện được phương án thiết kế đèn trang trí phòng học

+ Tự tin giới thiệu đèn trang trí phòng học do nhóm thực hiện

+ Phân công các thành viên thu gom các vật liệu cần thiết, theo dõi quá trình làm đèn trang trí phòng học

+Tự làm đèn trang trí phòng học

+ Nêu được quy trình làm đèn trang trí phòng học

+ Tra cứu thông tin nhờ việc sử dụng công nghệ thông tin

+ Thuyết trình được quá trình làm đèn trang trí phòng học và hiện tượng giao thoa ánh sáng xảy ra trên mặt đĩa CD

c Phát triển phẩm chất

+ Có tinh thần trách nhiệm, hòa đồng, giúp đỡ nhau trong nhóm, lớp

+ Yêu thích môn học, thích khám phá, tìm tòi và vận dụng các kiến thức đã học được vào giải quyết các vấn đề thực tiễn

+ Có ý thức tuân thủ các tiêu chuẩn kĩ thuật

+ Có ý thức bảo vệ môi trường sống

d Định hướng phát triển năng lực

+ Năng lực nghiên cứu khoa học và thực nghiệm về hiện tượng giao thoa ánh sáng, quy trình làm đèn trang trí phòng học

+ Năng lực giải quyết vấn đề, cụ thể là thiết kế đèn trang trí phòng học từ các đĩa

- Kiến thức về hiện tượng giao thoa ánh sáng, đĩa CD và nguyên nhân có hiện

tượng giao thoa trên đĩa CD

- Giấy A0 và bút lông để các nhóm sinh hoạt

- Mẫu đèn trang trí phòng học dựa vào hiện tượng giao thoa ánh sáng

- Hồ sơ học tập của chủ đề

* Học sinh

- Kiến thức về hiện tượng giao thoa ánh sáng, vật liệu tái chế (đĩa CD, chai nhựa), nguồn điện, bóng đèn, súng bắn keo, và các yếu tố ảnh hưởng

- Một số vật liệu tái chế có thể sử dụng làm đèn trang trí phòng học

2.3.5.Tiến trình dạy học

Hoạt động 1 - Xác định vấn đề ( 20 phút)

a Mục đích:

- Nhận biết được hiện tượng giao thoa ánh sáng

- Xác định được nhiệm vụ dự án là thiết kế đèn trang trí phòng học sáng tạo với các tiêu chí đánh giá sản phẩm giáo viên cung cấp

- Liệt kê, nắm rõ được các tiêu chí đánh giá sản phẩm từ đó định hướng thiết kế sản phẩm

b Nội dung:

- GV cho học sinh xem một đoạn video về các đèn trang trí phòng học, các hiện tượng giao thoa ánh sáng thường gặp trong cuộc sống, từ đó giới thiệu nhiệm vụ là thiết kế đèn trang trí phòng học sáng tạo để trang trí phòng học với các yêu cầu sau:

+ Hoạt động của đèn trang trí phòng học có vận dụng kiến thức về hiện tượng giao thoa ánh sáng

+ Chế tạo từ những vật liệu đơn giản, dễ tìm trong phòng thí nghiệm và trong cuộc sống

+ Hệ thống tiết kiệm không gian, hứng được ánh sáng và tiết kiệm được thời gian, vật liệu

+ Quy trình làm đèn trang trí phòng học rõ ràng, đơn giản, dễ làm

- Thống nhất yêu cầu cần đạt của bản thiết kế và quy trình làm đèn trang trí phòng học giữa GV và HS

Hướng dẫn học sinh về tiến trình dự án (phụ lục 05 đính kèm)và yêu cầu học

sinh ghi vào nhật kí học tập

c Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh:

- Bảng tổng kết nguyên tắc, yêu cầu thiết kế của đèn trang trí phòng học

- Bảng tiêu chí đánh giá dự án đèn trang trí phòng học sáng tạo

- Bảng ghi nhận nhiệm vụ, kế hoạch dự án và phân công công việc của mỗi nhóm

viên

GV tổ chức cho học sinh hoạt động theo nhóm dự án từ 10 - 11

học sinh

(Bảng phân công nhiệm vụ

và tìm hiểu đèn này hoạt động theo nguyên tắc cũng như có những yêu cầu thiết kế như thế nào

Ghi nhận thông tin

và tìm hiểu các kiến thức về hiện tượng ánh sáng nhiều màu trên đĩa CD là hiện tượng gì bằng cách đọc các tài liệu trên Internet, sách báo

có liên quan

- Để khơi gợi ý tưởng về làm đèn trang trí phòng học để học sinh thiết kế đèn trang trí phòng học sáng tạo thì giáo viên cho học sinh xem clip video và yêu cầu học sinh quan sát kĩ xem những hệ thống này hoạt động theo nguyên tắc cũng như có những yêu cầu thiết kế như thế nào?

-Nếu sử dụng đĩa CD làm đèn trang trí phòng học thì vận dụng kiến thức nào để giải thích hoạt động của nó?

Vi deo:

https://www.yo utube

In.com/watch? v=m9zMPkJ80

Ts

Sách giáo khoa Vật lí 12, Internet

- HS thống nhất cùng GV kế hoạch

dự án

- Để hoàn thành hiệu quả nhiệm vụ dự án học tập này cần thực hiện theo tiến trình như thế nào ?

- Làm thế nào để đánh giá dự án đèn trang trí phòng học sáng tạo ?

- Giáo viên nhấn mạnh cần phải có bảng tiêu

Bảng tiêu chí

đánh giá (phụ

lục 05 đính kèm)

- HS và GV thống nhất các tiêu chí đánh giá và tỉ lệ điểm

chí đánh giá để định hướng cũng như đánh giá công bằng

- GV và HS thống nhất các tiêu chí đánh giá và

- GV thông báo cho học sinh vẽ bản vẽ thiết kế sản phẩm và mô tả nguyên lí và quá trình làm việc của đèn trang trí phòng học Khi tìm hiểu kiến thức nền nhóm trưởng phân chia cho các thành viên và triển khai họp nhóm để phổ biến về kiến thức nền cho tất cả thành viên, khi báo cáo phương án thiết kế sản phẩm học sinh phải vận dụng kiến thức nền để giải thích, trình bày nguyên tắc hoạt động của sản phẩm

- Phiếu hướng dẫn tìm hiểu kiến thức nền

- Trình bày khái niệm hiện tượng giao thoa ánh sáng

- Phân tích điều kiện để xảy ra hiện tượng giao thoa ánh sáng

- Mô tả những ứng dụng của hiện tượng giao thoa ánh sáng

- Vận dụng được hiện tượng giao thoa ánh sáng vào trong thực tế

- Hiểu rõ những ứng dụng của hiện tượng giao thoa ánh sáng trong thực tế như đo bước sóng ánh sáng bằng phương pháp giao thoa, làm đèn trang trí phòng học,

- Lựa chọn những kiến thức liên quan đến hiện tượng giao thoa ánh sáng và quá trình làm đèn trang trí phòng học và các điều kiện để xảy ra hiện tượng giao thoa ánh sáng để thực hiện nhiệm vụ vẽ bản vẽ thiết kế sản phẩm và mô tả nguyên tắc hoạt động của đèn trang trí phòng học

b Nội dung:

- HS nghiên cứu tài liệu về các kiến thức trọng tâm sau:

+ Giao thoa ánh sáng (Bài 25- Vật lí 12)

+ Nghiên cứu cấu tạo của đĩa CD và hiện tượng giao thoa ánh sáng trên đĩa CD(HS xem video https://www.facebook.com/watch/?v=831034334358892) + Nghiên cứu cách lắp ráp mạch điện đơn giản

- HS thảo luận về thiết kế đèn trang trí phòng học Gợi ý:

+ Khái niệm hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng

+ Khái niệm về hiện tượng giao thoa ánh sáng? Điều kiện để xảy ra hiện tượng giao thoa ánh sáng?

+ Ánh sáng trắng là gì? Ánh sáng đơn sắc là gì?

+ Khái niệm hiện tượng tán sắc ánh sáng?

+ Mô tả hiện tượng giao thoa ánh sáng trên đĩa CD?

- HS xây dựng bản kế hoạch bao gồm chuẩn bị nguyên liệu và quy trình thực hành, hoàn thành bản kế hoạch và nạp cho GV

c Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh:

- HS xác định và ghi chép thông tin, kiến thức về giao thoa ánh sáng

- HS xây dựng bản kế hoạch, lựa chọn các nguyên vật liệu, đối tượng, thời gian, địa điểm để làm đèn trang trí phòng học

Video thí nghiệm về hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng

(https://www.y outube.com/wa tch?v=SWPG UQQLzcU)

 gọi đó là hiện tượng nhiễu xạ ánh sáng

và cho biết

- Kết quả thí nghiệm có thể giải thích bằng giao thoa của hai sóng:

+ Hai sóng phát

ra từ F1, F2 là hai sóng kết hợp

+ Gặp nhau trên

M đã giao thoa với nhau

- Học sinh tiến hành làm thí nghiệm để quan sát hiện tượng giao thoa ánh sáng

- Đọc SGK, tài liệu, hoạt động nhóm và trả lời các câu hỏi của

GV

- Ghi nhận định nghĩa

- GV chiếu video về thí nghiệm Y – Âng về giao thoa ánh sáng và yêu cầu

HS giải thích tại sao lại xuất hiện những vân sáng, tối trên M?

- GV giới thiệu bộ thí nghiệm về đo bước sóng ánh sáng bằng phương pháp giao thoa Sau đó giáo viên cho học sinh tiến hành làm thí nghiệm

để quan sát hiện tượng giao thoa ánh sáng

- GV yêu cầu HS đọc SGK và tài liệu cho biết

để tại M là vân sáng thì hai sóng gặp nhau tại M phải thoả mãn điều kiện gì?

Làm thế nào để xác định

vị trí vân tối?

- GV nêu định nghĩa khoảng vân và viết công thức xác định khoảng vân

Video thí nghiệm về hiện tượng giao thoa ánh sáng

(https://www.y outube.com/wa tch?v=6vKSjb ZjeM0 )

Bộ thí nghiệm

đo bước sóng ánh sáng bằng phương pháp giao thoa

TiVi SGK Tài liệu tham khảo

Đọc SGK và tài liệu, kể tên một

số ứng dụng của hiện tượng giao thoa ánh sáng

GV yêu cầu HS đọc SGK

và tài liệu, kể tên một số ứng dụng của hiện tượng giao thoa ánh sáng

về hiện tượng giao thoa ánh sáng thông qua

-Mời các nhóm HS lên trình bày kiến thức vừa tìm hiểu về hiện tượng giao thoa ánh sáng thông qua sơ đồ tư duy và trả lời

- Sơ đồ tư duy

về hiện tượng giao thoa ánh sáng

sơ đồ tư duy và trả lời các câu hỏi

- Tiếp nhận và trả lời câu hỏi của các nhóm khác

- Ghi chép kiến thức đã được GV chính xác hóa sau cùng

các câu hỏi trong bảng hướng dẫn tìm hiểu kiến thức nền

-Mời các HS khác đặt câu hỏi, tìm hiểu kiến thức

- Chính xác hóa lại kiến thức nền cho HS ghi chép

- Bảng hướng dẫn tìm hiểu kiến thức nền(

phụ lục 05 đính kèm)

-Bảng tiêu chí đánh giá chủ

Nhóm trưởng và thư kí ghi lại cách liên lạc với

GV

+ Tìm hiểu hiện tượng giao thoa ánh sáng, tìm hiểu bước sóng

và màu sắc ánh sáng

+ Đề xuất một số phương án quy trình làm đèn trang trí phòng học

-Thông báo nhiệm vụ hoạt động ở nhà:

+ Tìm hiểu hiện tượng giao thoa ánh sáng, tìm hiểu bước sóng và màu sắc ánh sáng

+ Thiết kế bản vẽ quy trình làm đèn trang trí bàn học

- Nêu các yêu cầu cần đạt của bản thiết kế

- Thống nhất các tiêu chí

và thang điểm đánh giá đối với HS

Bản yêu cầu cần đạt của thiết kế của các nhóm

Hoạt động 3: Trình bày và bảo vệ phương án thiết kế mô hình đèn trang trí

phòng học (25 phút)

a Mục đích

- Mô tả được bản thiết kế, nguyên lí hoạt động của đèn trang trí phòng học

- Vận dụng kiến thức nền đã chuẩn bị để lí giải và bảo vệ cơ sở khoa học và nguyên tắc hoạt động đã lựa chọn trong phương án thiết kế

- Lựa chọn phương án thiết kế tối ưu để thực hiện chế tạo sản phẩm

b Nội dung

- GV tổ chức cho HS từng nhóm trình bày bài báo cáo của nhóm

- 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 hoàn thiện bản thiết

kế

- GV chuẩn hóa các kiến thức liên quan trong kiến thức nền cho học sinh, yêu cầu học sinh ghi lại các kiến thức này vào vở và chỉnh sửa phương án thiết kế

c Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh:

- Bản kiến thức ghi chép những kiến thức nền trên bảng của giáo viên

- Bản thiết kế hoàn chỉnh cho việc thiết kế đèn trang trí phòng học dựa trên ứng dụng hiện tượng giao thoa ánh sáng

GV

- Lắng nghe đánh giá, nhóm trình bày bản tiêu chí đã thống nhất trong bảng đánh giá

- Nhóm thuyết trình trả lời câu hỏi, phản biện bảo vệ phương

án thiết kế của mình

- GV lần lượt cho các nhóm HS trình chiếu PowerPoit trên máy để trình bày và bảo vệ phương án thiết kế đèn trang trí phòng học của nhóm mình

- Thông báo các nhóm khác lắng nghe, đặt câu hỏi, hoàn thành bảng đánh giá các nhóm thuyết trình

-Máy tính

- Bảng tiêu chí đánh

giá (phụ

lục 05 đính kèm)

-Phản biện, bảo vệ phương phương án tối

ưu

-Lắng nghe nhận xét, góp ý từ giáo viên để chỉnh sửa, đề xuất phương án thiết kế phù hợp

- HS thảo luận, thống nhất phương án thiết

kế để tiết học sau thi công sản phẩm theo phương án thiết kế

-GV cho HS thảo luận cải tiến quy trình đã đề xuất

- Nhận xét các phương

án, đánh giá tính khả thi của các phương án thiết

kế

GV thông báo nhiệm vụ hoạt động học tập kế tiếp: Chế tạo sản phẩm theo bản thiết kế và chuẩn bị bài giới thiệu sản phẩm

- Bảng tiêu chí đánh

giá (phụ

lục 05 đính kèm)

Hoạt động 4: Chế tạo và thử nghiệm đèn trang trí phòng học bảng thiết kế đã

tối ưu ( 20 phút)

a Mục đích

- Mô tả được bản thiết kế, nguyên lí hoạt động của đèn trang trí phòng học

- Học sinh tiến hành chế tạo đèn trang trí phòng học căn cứ trên bản thiết kế đã thông qua

- Học được quy trình, phương pháp nghiên cứu thực nghiệm thông qua việc xác định các vật liệu phù hợp, đảm bảo đúng bản thiết kế với giá cả hợp lí

- Học được quy tắc an toàn trong chế tạo và thiết kế sản phẩm

b Nội dung

Học sinh làm việc nhóm trên lớp để cùng chế tạo sản phẩm; ghi chép lại công việc của từng thành viên; các điều chỉnh của bản thiết kế và giải thích lí do điều chỉnh

c Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh:

Đèn trang trí phòng học hoạt động tốt đáp ứng các yêu cầu trong phiếu đánh giá sản phẩm

d Cách thức tổ chức hoạt động

HS sử dụng các nguyên vật liệu và dụng cụ đã chuẩn bị sẵn để tiến hành làm đèn trang trí phòng học tại lớp học theo nhóm đã được phân công

Quy trình thống nhất chung của các nhóm:

Bước 1: Chuẩn bị 4 đến 5 đĩa CD, chai nhựa, súng bắn keo, keo dán, một bóng đèn sáng trắng có ổ cắm, một dây có công tắc và phích cắm, vòng đệm, đui đèn

Bước 2: Cắt các chai nhựa rỗng 2 đầu có đường cao khoảng 3 cm đến 4cm,sau

đó lần lượt gắn các đĩa CD trên các chai nhựa vừa cắt ở trên bằng súng bắn keo Bước 3: Làm chân đế được làm bằng gỗ hoặc nhựa, vừa cách điện tốt vừa chắc chắn tiến hành khoan một lỗ tiếp theo ở giữa chân đế Lỗ này phải to hơn

phích cắm nhưng cũng không được to hơn đường kính của đui đèn

Bước 4: Học sinh thử nghiệm hoạt động của đèn bằng cách để gần chỗ cửa sổ cho ánh sáng mặt trời chiếu vào xem có hình ảnh giao thoa của ánh sáng trắng không hoặc để đèn vào phòng tối bật đèn sáng trắng xem nó hoạt động như thế nào, so sánh với các tiêu chí đánh giá sản phẩm và điều chỉnh cho phù hợp

Bước 5: Học sinh điều chỉnh lại vật liệu và thiết kế, ghi lại nội dung điều chỉnh

và giải thích lí do

Bước 6: Học sinh hoàn thiện sản phẩm, hoàn thiện bảng ghi danh mục các vật liệu và tính giá thành chế tạo sản phẩm

Bước 7: Học sinh chuẩn bị sản phẩm, sẵn sàng cho phần triển lãm sản phẩm Xây dựng bản báo cáo và tập trình bày, giới thiệu sản phẩm

Trong quá trình chế tạo sản phẩm GV đôn đốc, hỗ trợ, ghi nhận hoạt động của các nhóm học sinh

Hoạt động 5: Trình bày sản phẩm và thảo luận (45 phút)

b Nội dung

- Học sinh báo cáo và thử nghiệm sản phẩm

- GV và HS nhận xét và nêu câu hỏi

- HS giải thích sự thành công hoặc thất bại của mô hình sản phẩm đã thiết kế

và đề xuất các phương án cải tiến

c Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh

- HS cần đạt sản phẩm là một hệ thống đèn trang trí phòng học hoàn chỉnh sẽ được dùng để trang trí phòng học

- HS hoàn thành hồ sơ học tập hoàn chỉnh của dự án

đã hoàn thành

- HS lắng nghe nhận xét từ các HS khác trong lớp và từ GV -Thảo luận nhóm, trả lời câu hỏi của GV về kiến thức đã thu thập được, kĩ năng đã rèn luyện được trong quá trình làm đèn trang trí phòng học

- GV tổ chức cho HS chuẩn

bị và trưng bày sản phẩm cùng lúc

-Sử dụng phiếu đánh giá để đánh giá sản phẩm

- Đặt câu hỏi kiểm tra kiến thức kĩ năng sau chủ đề

Câu hỏi kiểm tra kiến thức,

kĩ năng sau chủ đề

Phiếu đánh giá

dự án( phụ lục

05 đính kèm)

Bảng thu hồi thông tin về việc thực hiện

dự án(phụ lục

05 đính kèm)

- Suy nghĩ, phát triển ứng dụng của đèn vào cuộc sống và cải tiến sản phẩm

Trả lời các câu hỏi trong phiếu phản hồi

Ghi nhận những nhận xét và kết quả của dự

án

-Nhận xét, tổng kết

-Gợi ý tìm phương án cải tiến.Học sinh có thể chế thêm tấm nệm bằng gỗ gắn mặt dưới của đĩa CD để tạo đèn cứng cáp và chắc chắn hơn

- GV phát phiếu để lấy thông tin phản hồi

-GV nhận xét về dự án đã trải qua của học sinh và công bố kết quả chấm cho toàn bộ dự án dựa trên phiếu đánh giá

- GV tổng kết chung về hoạt động của các nhóm, hướng dẫn các nhóm hoàn thành

hồ sơ học tập

-Phiếu thu hồi

thông tin( hồ

sơ học tập - phụ lục 05 đính kèm)

2.4 Chủ đề “Máy quang phổ lăng kính”

Bước 1: Lựa chọn chủ đề

Máy quang phổ lăng kính dùng để phân tích chùm sáng phức tạp thành những thành phần đơn sắc Tham gia chủ đề trên, học sinh phải nghiên cứu và vận dụng các kiến thức liên quan như sau:

Hiện tượng tán sắc ánh sáng ( Bài 24: Tán sắc ánh sáng - Vật lí 12)

Máy quang phổ lăng kính( Bài 26: Các loại quang phổ - Vật lí 12)

Ngoài ra học sinh còn phát triển được các kiến thức STEM khác trong chủ đề được mô tả bên dưới:

Bảng 4 Các kiến thức STEM được thể hiện trong chủ đề máy quang phổ lăng kính

Súng bắn keo, kéo, để gia công máy quang phổ lăng kính

Bản vẽ và quy trình lắp ráp máy quang phổ lăng kính

Đo tiêu cự của thấu kính , xác định tiêu diện của thấu kính L2

a Bước 2: Xác định vấn đề cần giải quyết

Bước 3: Xác định tiêu chí của thiết bị, giải pháp giải quyết vấn đề Bảng 5 Tiêu chí đánh giá sản phẩm máy quang phổ lăng kính

1 Hoạt động của máy quang phổ lăng kính phải ứng dụng

Bước 4: Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học

CHỦ ĐỀ: MÁY QUANG PHỔ LĂNG KÍNH 2.4.1.Tên chủ đề: Máy quang phổ lăng kính

(Thời gian: 2 tiết và 1 tuần làm việc ở nhà)

2.4.2 Mô tả chủ đề

Máy quang phổ lăng kính dùng để phân tích những chùm sáng phức tạp thành những thành phần đơn sắc từ đó giúp chúng ta dễ dàng xác định được những thành phần có trong nguồn sáng Ngoài ứng dụng trong phòng thí nghiệm, nó còn

có là sản phẩm rất hữu ích trong cuộc sống hàng ngày Vì vậy, việc chế tạo ra một máy quang phổ lăng kính là một vấn đề cấp thiết và thực tiễn Bên cạnh đó, học sinh khi tham gia hoạt động thiết kế, chế tạo máy quang phổ lăng kính có nhiều cơ hội

để lĩnh hội và vận dụng kiến thức về thấu kính, lăng kính, hiện tượng tán sắc ánh

Bản vẽ thiết kế

Hiện tượng tán sắc ánh sáng

Máy quang phổ lăng

kính

Sử dụng lăng kính, thấu kính, tấm bìa…

Tự làm máy quang phổ lăng kính

sáng

Tham gia chủ đề trên, học sinh phải nghiên cứu và vận dụng các kiến thức liên quan như sau:

- Hiện tượng tán sắc ánh sáng (Bài 24: Tán sắc ánh sáng - Vật lí 12)

- Máy quang phổ lăng kính (Bài 26: Các loại quang phổ - Vật lí 12)

2.4.3 Mục tiêu:

a Kiến thức

+ Nắm được các kiến thức về thấu kính hội tụ và sự tạo ảnh bởi thấu kính hội tụ + Hiểu được hiện tượng tán sắc ánh sáng

+ Hiểu được nguyên nhân gây ra hiện tượng tán sắc ánh sáng

+ Nắm được cấu tạo của máy quang phổ lăng kính và chức năng của từng bộ phận trong máy quang phổ lăng kính

b Kĩ năng

+ Thiết kế được bản vẽ máy quang phổ lăng kính

+ Chế tạo được máy quang phổ lăng kính theo phương án thiết kế

+ Vận hành thử nghiệm, cải tiến máy quang phổ lăng kính để phân tích được chùm ánh sáng phức tạp thành các thành phần đơn sắc

+ Làm việc nhóm, thuyết trình, lắng nghe, phản biện và bảo vệ chính kiến

c Phát triển phẩm chất

+ Hòa nhã, có tinh thần trách nhiệm đối với nhiệm vụ chung của nhóm

+ Nhiệt tình, năng động trong quá trình gia công, lắp ráp máy quang phổ lăng kính + Ý thức cộng đồng trước những khó khăn về thiết bị dạy học hiện nay của các trường học

d Định hướng phát triển năng lực

+ Năng lực nghiên cứu khoa học và thực nghiệm về hiện tượng tán sắc ánh sáng + Năng lực giải quyết vấn đề, cụ thể là thiết kế máy quang phổ lăng kính

+ Năng lực giao tiếp và hợp tác nhóm để thống nhất bản thiết kế và phân công thực hiện từng phần nhiệm vụ cụ thể tạo ra sản phẩm máy quang phổ lăng kính

+ Chế tạo từ những vật liệu tái chế dễ tìm

+ Thiết kế đơn giản gọn nhẹ

+Hoạt động của máy nhanh nhạy, hệ thống các vạch sáng thu được rõ nét

- GV thông báo, phân tích và thống nhất với học sinh các tiêu chí đánh giá dự án

(Bảng tiêu chí đánh giá dự án - phụ lục 06 đính kèm)

- GV thông báo cho học sinh về tiến trình dự án và yêu cầu học sinh ghi nhận vào

nhật kí học tập (Bảng tiến trình dự án -phụ lục 06 đính kèm)

c Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh

- Bảng tổng kết nguyên tắc, yêu cầu thiết kế của máy quang phổ lăng kính

- Bảng tiêu chí đánh giá máy quang phổ lăng kính

- Bảng ghi nhận nhiệm vụ, kế hoạch dự án và phân công công việc

viên

- GV tổ chức cho học sinh hoạt động theo nhóm dự

án từ 10 - 11 học sinh

(Bảng phân công nhiệm vụ

- Ghi nhận thông tin và tìm hiểu các kiến thức về máy quang phổ lăng kính bằng cách đọc các tài liệu trên Internet, sách báo

có liên quan

- Để khơi gợi ý tưởng về máy quang phổ lăng kính thì giáo viên cho học sinh xem video và yêu cầu học sinh quan sát kĩ xem cấu tạo của máy và nguyên tắc hoạt động của máy cũng như có những yêu cầu cần thiết nào?

-Tìm hiểu sơ lược về nguyên tắc và yêu cầu để tạo ra một máy quang phổ lăng kính

- Liệt kê các vật liệu có thể dùng để thiết kế máy quang phổ lăng kính? Trình bày các yêu cầu khi thiết kế một máy quang phổ lăng

kính?

Vi deo:

https://www.youtube.com/watch?v=pxC6F7bK8CU

Sách giáo khoa Vật

lí 12, Internet

- HS thống nhất cùng GV kế hoạch

dự án

- Để hoàn thành hiệu quả nhiệm vụ dự án học tập này cần thực hiện theo tiến trình như thế nào ?

- GV thống nhất cùng HS

kế hoạch dự án

Tiến trình dự

án ( phụ

lục 06 đính kèm)

có bảng tiêu chí đánh giá

giá (phụ

lục 06 đính kèm)

- HS và GV thống nhất các tiêu chí đánh giá và tỉ lệ điểm

cần phải có bảng tiêu chí đánh giá để định hướng cũng như đánh giá công bằng

GV và học sinh thống nhất các tiêu chí đánh giá

- GV thông báo cho học sinh vẽ bản vẽ thiết kế sản phẩm và mô tả nguyên tắc hoạt động của máy quang phổ lăng kính Khi tìm hiểu kiến thức nền nhóm trưởng phân chia cho các thành viên và triển khai họp nhóm để phổ biến về kiến thức nền cho tất cả thành viên, khi báo cáo phương án thiết kế sản phẩm học sinh phải vận dụng kiến thức nền để giải thích, trình bày nguyên tắc

hoạt động của máy

- Phiếu hướng dẫn tìm hiểu kiến

thức nền

(phụ lục

06 đính kèm)

- Bảng tiêu chí

- Trình bày khái niệm hiện tượng tán sắc ánh sáng, các loại quang phổ

- Trình bày được nguyên nhân của hiện tượng tán sắc ánh sáng, các loại quang phổ

- Liệt kê những biện pháp phân tích các loại quang phổ và phân tích chùm ánh sáng phức tạp thành các thành phần đơn sắc

- Liệt kê những ứng dụng của máy quang phổ lăng kính

- Lựa chọn những kiến thức liên quan đến máy quang phổ lăng kính để thực hiện nhiệm vụ vẽ bản vẽ thiết kế sản phẩm và mô tả nguyên tắc hoạt động của máy

b Nội dung:

- Từ tiêu chí đánh giá sản phẩm Học sinh tự tìm hiểu các kiến thức nền liên quan trong sách giáo khoa, tài liệu tham khảo hay tìm hiểu trên Internet, nhằm hoàn thành câu hỏi và bài tập được giao Từ đó có kiến thức để thiết kế và chế tạo máy quang phổ lăng kính

- Giáo viên hướng dẫn học sinh căn cứ vào kiến thức cơ sở đã học ở bài 26 lớp

12 đề xuất phương án thiết kế máy quang phổ lăng kính để phân tích một chùm ánh sáng phức tạp thành các thành phần đơn sắc

- Học sinh vẽ sơ đồ mô tả từng bộ phận của máy quang phổ lăng kính, từ đó đề xuất phương án lựa chọn ống chuẩn trực, hệ tán sắc, buồng tối như thế nào cho phù hợp

để phân tích quang phổ của ánh sáng một cách chính xác nhất

- Ống chuẩn trực :Một đầu là TKHT L1, đầu còn lại có 1 khe hẹp F nằm ở tiêu diện TKHT L1 để cho chùm tia ló song song

- Hệ tán sắc: Gồm 1 hoặc vài lăng kính P để phân tích chùm ánh sáng song song thành các chùm ánh sáng đơn sắc song song

- Buồng ảnh: Là một hộp kín, một đầu là thấu kính hội tụ L2 (nằm sau lăng kính) đầu còn lại là kính ảnh đặt tại tiêu diện của L2 Chùm ánh sáng đơn sắc song song khi vào buồng ảnh tạo thành nhiều ảnh của nguồn sáng, mỗi ảnh ứng với một bước sóng xác định gọi là vạch quang phổ

- Học sinh sẽ trình bày những kiến thức mình học được thông qua việc trình

bày báo cáo về bản thiết kế sản phẩm và mô tả nguyên tắc hoạt động của máy đáp ứng các tiêu chí trong phiếu đánh giá

c Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh

- Bản kiến thức ghi chép những kiến thức nền

- Đề xuất phương án thiết kế máy quang phổ lăng kính

- Chuẩn bị bài thuyết trình trên PowerPoint

- Cho học sinh quan sát video về máy quang phổ lăng kính

- Mô tả hiện tượng khi chiếu 1 chùm ánh sáng trắng vào máy quang phổ lăng kính

Video thí nghiệm khi chiếu ánh sáng trắng vào máy quang phổ lăng kính

liền 1 cách liên tục

từ đỏ đến tím

(https://ww w.youtube.c om/watch?v

=MJ8IznzGf qo&t=24s)

- Chùm song song,

vì F đặt tại tiêu điểm chính của L1

và lúc này F đóng vai trò như 1 nguồn sáng

- Phân tích 1 chùm sáng song song thành những thành phần đơn sắc song song

- Hứng ảnh của các thành phần đơn sắc

khi qua lăng kính P

-Học sinh vẽ sơ đồ

tư duy kiến thức nền các loại quang phổ

- Một chùm sáng có thể có nhiều thành phần đơn sắc (ánh sáng trắng …)  để phân tích chùm sáng thành những thành phần đơn sắc

 máy quang phổ

- Khi chiếu chùm sáng trắng vào khe F  sau khi qua ống chuẩn trực sẽ cho chùm sáng như thế nào?

- Tác dụng của hệ tán sắc

là gì?

- Tác dụng của buồng tối là gì?

- GV yêu cầu học sinh vẽ

sơ đồ tư duy kiến thức nền các loại quang phổ

Thấu kính, lăng kính, tấm bìa, đèn chiếu sáng

có khe chắn sáng, nguồn điện

TiVi SGK Tài liệu tham khảo

Đọc SGK và tài liệu, kể tên một số ứng dụng của máy quang phổ lăng kính

GV yêu cầu HS đọc SGK

và tài liệu, kể tên một số ứng dụng của máy quang phổ lăng kính

về máy quang phổ lăng kính thông qua

-Mời các nhóm HS lên

trình bày kiến thức vừa tìm hiểu về máy quang phổ lăng kính thông qua sơ đồ

Sơ đồ tư duy về các loại quang phổ

sơ đồ tư duy và trả lời các câu hỏi

- Tiếp nhận và trả lời câu hỏi của các nhóm khác

- Ghi chép kiến thức

đã được GV chính xác hóa sau cùng

tư duy và trả lời các câu

hỏi định hướng theo bảng

tìm hiểu kiến thức nền ở

hồ sơ học tập

-Mời các HS khác đặt câu hỏi, tìm hiểu kiến thức

- Chính xác hóa lại kiến thức nền cho HS ghi chép

- Phiếu hướng dẫn tìm hiểu kiến thức

nền (phụ

lục 06 đính kèm)

+ Tìm hiểu về các loại quang phổ về định nghĩa, đặc điểm

+ Đề xuất một số phương án quy trình làm máy quang phổ lăng kính

-HS tự hoàn thiện thiết kế và bài thuyết trình trên PowerPoint

và tập luyện cách thức thuyết trình, chuẩn bị câu hỏi và câu trả lời để bảo

vệ quan điểm của nhóm

-Thông báo nhiệm vụ hoạt động ở nhà:

+ Tìm hiểu về các loại quang phổ về định nghĩa, đặc điểm

+ Thiết kế bản vẽ quy trình làm máy quang phổ lăng kính

- Nêu các yêu cầu cần đạt của bản thiết kế

- Thống nhất các tiêu chí

và thang điểm đánh giá đối với HS

+ GV hỗ trợ, gợi í HS những ý tưởng về mặt nguyên tắc và ý tưởng thiết kế sản phẩm

Khuyến khích học sinh nêu thắc mắc và hỗ trợ

HS tìm hiểu, giải đáp thắc mắc

Khi báo cáo phương án thiết kế sản phẩm học sinh phải vận dụng kiến thức nền để giải thích, trình bày nguyên lí hoạt động của sản phẩm Vì vậy tiêu chí này có trọng

số điểm rất lớn

Bảng tiêu

chí đánh giá

(phụ lục 06 đính kèm)

Hoạt động 3: Trình bày và bảo vệ phương án thiết kế máy quang phổ lăng kính (14 phút)

a Mục đích

- Mô tả được bản thiết kế, nguyên lí hoạt động của máy quang phổ lăng kính

- Vận dụng kiến thức nền đã chuẩn bị để lí giải và bảo vệ cơ sở khoa học và nguyên tắc hoạt động đã lựa chọn trong phương án thiết kế

- Lựa chọn phương án thiết kế tối ưu để thực hiện chế tạo sản phẩm

b Nội dung

- GV tổ chức cho HS các nhóm trình bày bài báo cáo của nhóm

- 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 hoàn thiện bản thiết

kế

- GV chuẩn hóa các kiến thức liên quan trong kiến thức nền cho học sinh, yêu cầu học sinh ghi lại các kiến thức này vào vở và chỉnh sửa phương án thiết kế

c Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh

- Bản kiến thức ghi chép những kiến thức nền trong vở cá nhân

- Bản thiết kế hoàn chỉnh máy quang phổ lăng kính

- Trình bày nội dung bản thiết kế theo tiêu chí đã thống nhất với GV

- Lắng nghe đánh giá, nhóm trình bày bản tiêu chí đã thống nhất trong bảng đánh giá

- Nhóm thuyết trình trả lời câu hỏi, phản biện bảo vệ phương án thiết

kế của mình

- Cho các nhóm HS trình chiếu PowerPoint

và trình bày phương án thiết kế của nhóm mình

- Thông báo các nhóm khác lắng nghe, đặt câu hỏi, hoàn thành bảng đánh giá các nhóm thuyết trình

Máy tính, máy chiếu

- Bảng tiêu

chí đánh giá

(phụ lục 06 đính kèm)

Bảng tiêu

chí đánh giá

+ Hệ tán sắc: chọn lăng kính tam giác đều cạnh

6 cm + Buồng ảnh: Thấu kính hội tụ L2 có tiêu cự 7cm

và tấm bìa để quan sát quang phổ

- Tất cả các dụng cụ trên đều có trong phòng thí nghiệm vật lí

- Trong quá trình làm máy quang phổ cần lưu ý

vị trí đặt nguồn sáng trước TKHT L1 tại tiêu điểm của L1, màn quan sát phải đặt tại tiêu diện của TKHT L2

- Thảo luận nhóm đề xuất giải pháp cải tiến quy trình

- Phản biện, bảo vệ phương phương án tối

ưu

- Lắng nghe nhận xét, góp ý từ giáo viên để chỉnh sửa, đề xuất phương án thiết kế phù hợp

- HS thảo luận, thống nhất phương án thiết kế

để tiết học sau thi công sản phẩm theo phương

án thiết kế

+ Những dụng cụ, thiết

bị em đề xuất trong bản thiết kế có ở phòng thí nghiệm của trường không?

+ Những thao tác nào cần lưu ý trong quá trình làm máy quang phổ lăng kính?

-Cho HS thảo luận cải tiến quy trình đã đề xuất

- Nhận xét các phương

án, đánh giá tính khả thi của các phương án thiết kế

GV thông báo nhiệm

vụ hoạt động học tập

kế tiếp: chế tạo máy quang phổ lăng kính theo bản thiết kế và chuẩn bị bài giới thiệu sản phẩm

(phụ lục 06 đính kèm)

Hoạt động 4: Chế tạo và thử nghiệm mô hình sản phẩm theo bảng thiết kế

đã tối ưu (Học sinh làm việc nhóm ở nhà - 1 tuần)

a Mục đích

- Mô tả được bản thiết kế, nguyên lí hoạt động của máy quang phổ lăng kính

- Học sinh tiến hành chế tạo máy quang phổ lăng kính căn cứ trên bản thiết kế đã thông qua

- Học được quy trình, phương pháp nghiên cứu thực nghiệm thông qua việc xác định các vật liệu phù hợp, đảm bảo đúng bản thiết kế với giá cả hợp lí

- Học được quy tắc an toàn trong chế tạo và thiết kế sản phẩm

c Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh:

- Máy quang phổ lăng kính hoạt động tốt đáp ứng các yêu cầu trong phiếu đánh giá sản phẩm

- Slide báo cáo hệ thống máy quang phổ lăng kính

- Bước 3: Học sinh lắp đặt các thành phần của hệ thống theo bản thiết kế bằng vật liệu đã chuẩn bị theo thứ tự: ống chuẩn trực, hệ tán sắc, buồng tối( phải đặt nguồn sáng tại tiêu điểm của L1 để thu được chùm sáng song song chiếu vào lăng kính, màn phải đặt tại tiêu diện của thấu kính hội tụ L2).Thử nghiệm hệ thống, so sánh với các tiêu chí đánh giá sản phẩm và điều chỉnh cho phù hợp

- Bước 4: Học sinh điều chỉnh lại vật liệu và thiết kế, ghi lại nội dung điều chỉnh và giải thích lí do ( nếu cần phải điều chỉnh)

- Bước 5: Học sinh hoàn thiện sản phẩm, hoàn thiện bảng ghi danh mục các vật liệu

Trong quá trình chế tạo sản phẩm GV đôn đốc, hỗ trợ, ghi nhận hoạt động của các nhóm học sinh

Hoạt động 5: Trình bày sản phẩm và thảo luận (45 phút)

b Nội dung:

- Học sinh báo cáo và thử nghiệm sản phẩm

- GV và HS nhận xét và nêu câu hỏi

- HS giải thích sự thành công hoặc thất bại của mô hình sản phẩm đã thiết kế và đề xuất các phương án cải tiến

c Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh:

- Sản phẩm là một máy quang phổ lăng kính tối ưu nhất

- Giới thiệu sản phẩm máy quang phổ lăng kính đã hoàn thành

Lắng nghe nhận xét

từ các HS khác trong lớp và từ GV

- Thảo luận nhóm, trả lời câu hỏi của GV

về kiến thức đã thu thập được, kĩ năng đã rèn luyện được trong quá trình làm máy quang phổ lăng kính

- GV tổ chức cho HS chuẩn

bị và trưng bày sản phẩm cùng lúc

- GV yêu cầu từng nhóm lần lượt trình bày sản phẩm đã chuẩn bị

- GV đặt câu hỏi cho bài báo cáo để làm rõ hơn nguyên tắc hoạt động của máy quang phổ lăng kính từ đó khắc sâu kiến thức mới của chủ đề và các kiến thức liên quan Khuyến khích các nhóm nêu câu hỏi khác

- Sử dụng phiếu đánh giá để đánh giá sản phẩm

- Đặt câu hỏi kiểm tra kiến thức kĩ năng sau chủ đề

Câu hỏi kiểm tra kiến thức,

kĩ năng sau chủ đề

Phiếu đánh giá dự án

(phụ lục 06 đính kèm)

Bảng thu hồi thông tin về việc thực hiện dự án

(phụ lục 06

đính kèm)

- Suy nghĩ, phát triển ứng dụng quy trình vào cuộc sống

Trả lời các câu hỏi trong phiếu phản hồi

Ghi nhận những nhận xét và kết quả của dự

án

- Nhận xét, tổng kết

- Gợi ý tìm phương án cải tiến(máy quang phổ lăng kính có thể phân tích quang phổ vạch của hidro bằng cách thay nguồn ánh sáng trắng bằng đèn hơi hidro)

- GV phát phiếu để lấy thông tin phản hồi

- GV nhận xét về dự án đã trải qua của học sinh và công bố kết quả chấm cho toàn bộ dự

án dựa trên phiếu đánh giá

- GV tổng kết chung về hoạt động của các nhóm, hướng dẫn các nhóm hoàn thành hồ

sơ học tập

Tổng kết kiến thức cần học và ứng dụng

Phiếu thu hồi (phụ lục 06 đính kèm)

2.5 Chủ đề “Máy rửa tay tự động phòng chống COVID - 19”

Bước 1: Lựa chọn chủ đề

Trong chủ đề máy rửa tay tự động phòng chống COVID-19 học sinh vận dụng kiến thức về tia hồng ngoại như tính chất, công dụng của tia hồng ngoại , cảm biến hồng ngoại để ứng dụng trong đời sống Tham gia chủ đề trên, học sinh phải nghiên cứu

và vận dụng các kiến thức đặc điểm, tính chất, ứng dụng của tia hồng ngoại (Bài

27 Tia hồng ngoại và tia tử ngoại - Vật lí 12) Ngoài ra học sinh còn phát triển được các kiến thức STEM khác trong chủ đề được mô tả dưới đây:

Bảng 6.Các kiến thức thuộc chủ đề “Máy rửa tay tự động phòng chống COVID-

Máy rửa tay

Thiết kế bản vẽ kĩ thuật Biết sử dụng các dụng cụ mỏ hàn, súng bắn keo,

Quy trình lắp ráp mạch điện

Tính toán kích thước các chi tiết của sản phẩm