Thiết kế một giáo án dạy học theo chủ đề STEM chế tạo một nhạc cụ đơn giản để khắc sâu kiến thức phân sóng âm đồng thời khơi dậy niềm yêu thích môn vật lí của hoạc sinh lớp 12trường THPT thạch thành 1

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH 1SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM THIẾT KẾ MỘT GIÁO ÁN DẠY HỌC THEO CHỦ ĐỀ STEM “CHẾ TẠO MỘT NHẠC CỤ ĐƠN GIẢN” ĐỂ KHẮC SÂU KIẾN THỨC PHẦN SÓ

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THANH HOÁ TRƯỜNG THPT THẠCH THÀNH 1

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

THIẾT KẾ MỘT GIÁO ÁN DẠY HỌC THEO CHỦ ĐỀ STEM

“CHẾ TẠO MỘT NHẠC CỤ ĐƠN GIẢN” ĐỂ KHẮC SÂU KIẾN THỨC PHẦN SÓNG ÂM ĐỒNG THỜI KHƠI DẬY NIỀM YÊU THÍCH MÔN VẬT LÍ CỦA HỌC SINH LỚP 12 TRƯỜNG

THPT THẠCH THÀNH 1.

Người thực hiện: Lê Thị Hạnh

Chức vụ: Giáo viên SKKN thuộc lĩnh vực môn: Vật lí

THANH HOÁ NĂM 2020

MỤC LỤC

Nội dung Trang

A ĐẶT VẤN ĐỀ

I Lí do chọn đề tài.

II Xác định mục đích nghiên cứu.

III Xác định đối tượng nghiên cứu.

IV Phương pháp nghiên cứu.

V Phạm vi nghiên cứu.

B NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM.

I Cơ sở của sáng kiến kinh nghiệm.

II Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng

kiến kinh nghiệm.

III Giải pháp giải quyết vấn đề.

C KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

Tài liệu tham khảo.

2 2 2 3 3 3

3 3 5

5

20 20

A ĐẶT VẤN ĐỀ.

I Lí do chọn đề tài

STEM là thuật ngữ viết tắt của các từ Science (Khoa học), Technology (Côngnghệ), Engineering (Kĩ thuật) và Mathematics (Toán học), thường được sử dụngkhi bàn đến các chính sách phát triển về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toánhọc của mỗi quốc gia Giáo dục STEM không còn là cụm từ mới mẻ ở nhiềuquốc gia trên thế giới như Anh, Pháp, Mỹ….Ở các nước này giáo dục STEM đãđược bao phủ ở mọi cấp học với nhiều nội dung như: tuyển dụng giáo viên giảngdạy STEM, bồi dưỡng nâng cao trình độ của giáo viên, cải tiến và làm phongphú chương trình học cả trong và ngoài lớp học, phát triển cơ sở vật chất choviệc dạy và học

Việt Nam là quốc gia đang trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa và hộinhập quốc tế Cuộc cách mạng 4.0 mở ra cho nước ta nhiều cơ hội trong việcnâng cao trình độ công nghệ, nâng cao năng lực sản xuất và cạnh tranh; đồngthời cũng tạo ra nhiều thách thức Nếu không bắt nhịp được với tốc độ phát triểncủa thế giới và khu vực thì chúng ta sẽ bị tụt hậu về công nghệ, ảnh hưởng tớisản xuất kinh doanh, dư thừa lao động có trình độ và kĩ năng thấp, tác động tiêucực tới tình hình kinh tế xã hội đất nước

Đứng trước những cơ hội cũng như những khó khăn thách thức đó, trong nhữngnăm qua Giáo dục nước nhà đã liên tục có những đổi mới trong dạy học, trongkiểm tra đánh giá Và giáo dục STEM đang được bộ giáo dục hướng tới

Vật lí là môn khoa học tự nhiên có nhiều ứng dụng thực tiễn Việc học môn Vật

lí đòi hỏi tư duy rành mạch nên nhiều khi nó trở thành trở ngại của nhiều họcsinh Hơn nữa, việc dạy học theo phương pháp lâu nay nhiều khi khiến học sinhcảm thấy nhàm chán và thụ động Với mong muốn thay đổi cách nhìn nhận củahọc sinh về môn học này, muốn học sinh được tự trải nghiệm, được chủ độngkhám phá kiến thức thông qua hoạt động chế tạo; đồng thời muốn mô hình giáodục STEM được giáo viên trong trường quan tâm nhiều hơn nên tôi đã mạnhdạn xây dựng chủ đề “CHẾ TẠO MỘT NHẠC CỤ ĐƠN GIẢN” Thông quaquá trình thực hiện dự án học sinh lớp 12 sẽ tự mình khám phá được kiến thức

về nguồn âm, sóng âm với các đặc trưng Vật lí và đặc trưng sinh lí Cũng thôngqua đó học sinh sẽ cảm thấy nhiều ứng dụng thực tiễn và yêu thích môn Vật líhơn

II Xác định mục đích nghiên cứu

Đề tài nhằm mục đích tạo cho học sinh nhu cầu tự khám phá và khắc sâu kiếnthức bài 11, bài 12 Vật lí 12; rèn luyện kĩ năng thực hành, chế tạo Từ đó bướcđầu giúp học sinh hình thành kĩ năng trong hoạt động nghiên cứu khoa học, giảiquyết các vấn đề thực tiễn

Đề tài cũng nhằm hướng tới nhân rộng giáo dục STEM trong trường THPTThạch Thành 1

III Xác định đối tượng nghiên cứu

Đề tài thực hiện dự án chế tạo một cây đàn ghita hoặc một ống sáo.

Đối tượng thực hiện đề tài là học sinh lớp 12 A3 của trường THPT ThạchThành1

IV Phương pháp nghiên cứu:

- Phương pháp nghiên cứu tài liệu: nghiên cứu sách giáo khoa Vật lí 12, sáchCông nghệ 11, các trang mạng…nghiên cứu khám phá nhạc cụ

- Phương pháp quan sát, đánh giá: quan sát quá trình học sinh làm việc và có

sự trợ giúp, điều chỉnh khi cần thiết

- Phương pháp đàm thoại, trao đổi, thảo luận: Học sinh làm việc nhóm, traođổi, thảo luận với nhau Học sinh thuyết trình, giáo viên theo dõi và cùng họcsinh nhóm khác đặt câu hỏi phản biện

- Phương pháp thực hành, thực nghiệm: Học sinh thiết kế bản vẽ, chế tạo mẫuthử, biểu diễn và điều chỉnh, rút kinh nghiệm

- Phương pháp thống kê, xử lí số liệu Giáo viên tiến hành áp dụng đề tài trênlớp 12A3 Làm bài kiểm tra đánh giá, thống kê, so sánh kết quả ở hai lớp cóđiểm đầu vào lớp 10 tương đương là 12A3, 12A2 Từ đó đánh giá hiệu quả của

đề tài

V Phạm vi và thời gian nghiên cứu

- Đề tài được thực hiện trong năm học 2019-2020

- Đề tài được tiến hành tại trường THPT Thạch Thành 1, Thanh Hóa

B NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM.

I Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm.

I.1 Giáo dục STEM.

Giáo dục STEM là mô hình giáo dục dựa trên cách tiếp cận liên môn, giúp họcsinh áp dụng các kiến thức khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học vào giảiquyết một số vấn đề thực tiễn trong bối cảnh cụ thể

Tiến trình bài học STEM gồm 5 hoạt động;

Hoạt động 1: Xác định vấn đề

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

Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp

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

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

Mỗi hoạt động cần nêu rõ mục tiêu, nội dung, dự kiến sản phẩm của học sinh vàcách thức tổ chức hoạt động

Từ vấn đề thực tiễn đặt ra, học sinh nảy sinh nhu cầu cần giải quyết Để giảiquyết vấn đề, các em cần tìm tòi khám phá kiến thức Đây là quá trình học sinh

tự thu nạp kiến thức bài học Việc đề xuất phương án thực nghiệm, giải thíchnguyên lí hoạt động cũng góp phần quan trọng vào việc giúp học sinh hiểu sâusắc kiến thức mà giáo viên muốn hướng tới Quá trình chế tạo sản phẩm, trình

bày, phản biện lại một lần nữa các em được khắc sâu kiến thức bài học Như vậytiến trình dạy học STEM, học sinh sẽ trải qua các bước: nảy sinh nhu cầu giảiquyết một vấn đề thực tiễn-nghiên cứu kiến thức, kĩ năng liên quan (có sự địnhhướng của giáo viên)-vận dụng kiến thức đề xuất phương án thiết kế sản phẩm(kiến thức được hiểu sâu sắc)-chế tạo sản phẩm, trình bày, phản biện (kiến thứclại được khắc sâu).

I.2 Quãng tám Cấu tạo cơ bản của đàn ghita và ống sáo.

1 Quãng tám

Quãng 8 (hay còn gọi là bát độ) là khoảng cách từ một bậc lên một bậc cùng tên

kế tiếp.Ví dụ: Quãng 8 có âm gốc là âm Đô sẽ có âm ngọn là âm Đô kế tiếp: Rê-Mi-Fa-Sol-La-Si-Đô Âm Đô ngọn có tần số gấp đôi âm Đô gốc

Tùy theo tần số dao động của dây đàn mà tai ta nghe được các âm thanh trầmbổng khác nhau

-Đàn ghita có thể thiết kế 4,5,6,12 dây Tuy nhiên loại phổ biến nhất là 6 dây.Dây thứ 1: dây mỏng nhất, ở dưới cùng, là nốt Mi cao (E cao)

Dây thứ 2: ở vị trí thứ 2 từ dưới lên, là dây mỏng sau dây 1 và là dây Si (dây B).Dây thứ 3: to hơn dây 2, ở trên dây 2 và là dây Sol (dây G)

Dây thứ 4: to hơn dây 3, ở trên dây 3 và là dây Rê ( dây D)

Dây thứ 5: dây thứ 5 từ dưới lên và là dây thứ 2 từ trên xuống, tương ứng là dây

Đô ( dây A)

Dây thứ 6: ở trên cùng, là dây to nhất, tương ứng là dây Mi thấp (E thấp)

6 lỗ bấm ta sẽ có các âm Đô 1, Rê 1, Mi 1, Fa 1, Sol 1, La 1, Si 1, Đô 2 Phía saucuối ống sáo có một lỗ không bấm gọi là lỗ định âm dùng để định âm cho câysáo

4 Nguyên tắc thay đổi tần số (thay đổi độ cao).

Ở đàn ghita, âm tạo ra do có hiện tượng sóng dừng trên dây với hai đầu cố định

Vì vậy, khi bấm tay trên các phím dây để thay đổi chiều dài thì tần số sẽ thayđổi:

Tần số âm cơ bản: f=v/2l (v là vận tốc âm, l là chiều dài dây đàn)

Ở ống sáo, âm tạo ra khi có sóng dừng với cột khí một đầu cố định, một đầu tựdo:

Tần số âm cơ bản: f=v/4l

Khi thay đổi vị trí bấm các lỗ sẽ thay đổi chiều dài l của cột khí, từ đó thay đổitần số âm

II Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm.

Thực tế giảng dạy những năm qua cho thấy đa phần học sinh của trường rất sợcác môn khoa học tự nhiên Đặc biệt các em cảm thấy khó khăn khi học mônVật lí Nguyên nhân chủ quan là do số đông các em có học lực yếu, trung bình,thiếu kiến thức cơ bản về toán học Nguyên nhân khách quan là các môn tựnhiên đòi hỏi sự tư duy, sự hiểu thấu đáo vấn đề hơn là sự học thuộc Còn mônvật lí là môn học gắn liền với các hiện tượng tự nhiên, đề cập tới nhiều đạilượng, do vậy xuất hiện nhiều công thức, nhiều đơn vị kiến thức Hơn nữaphương pháp dạy học phổ biến hiện nay làm các em tiếp thu kiến thức khá thụđộng

Do những nguyên nhân trên mà học sinh không mấy yêu thích môn Vật lí Đểkhơi dậy niềm yêu thích môn học này, đồng thời bước đầu để giáo viên trongtrường tiếp cận với phương pháp dạy học STEM, tôi đã mạnh dạn thiết kế mộtgiáo án theo mô hình này và bước đầu tiến hành có những kết quả khá khả quan

III Giải pháp giải quyết vấn đề.

Tên đề tài: Thiết kế một giáo án dạy học theo chủ đề STEM “Chế tạo một nhạc cụ đơn giản” để khắc sâu kiến thức phần sóng âm đồng thời khơi dậy niềm yêu thích môn vật lí của học sinh lớp 12 trường THPT Thạch Thành 1.

1 Tên chủ đề: THIẾT KẾ MỘT NHẠC CỤ ĐƠN GIẢN.

(Số tiết: 03 tiết – Vật lí lớp 12)

2 Mô tả chủ đề:

Âm nhạc vốn là một phần không thể thiếu của cuộc sống Trong kháng chiến,

âm nhạc đã góp phần tạo nên những thắng lợi to lớn, “Tiếng hát át tiếng bom”.Trong thời bình, âm nhạc giúp cuộc sống trở nên thi vị hơn Nó giúp con ngườigiải tỏa những căng thẳng, mệt mỏi, giúp người ta bình tĩnh, sang suốt hơn trướcnhững áp lực, những lo toan của cuộc sống hàng ngày

Việc tự mình chế tạo một nhạc cụ, rồi tự mình biểu diễn một bài nhạc đơn giảnchắc chắn cũng sẽ được các em học sinh nhiệt liệt hưởng ứng Từ đó học sinhhiểu rõ các đặc trưng của sóng âm, khắc sâu kiến thức bài học, thêm yêu âmnhạc, yêu môn Vật lí và yêu cuộc sống Trong chủ đề này, HS sẽ thực hiện dự ánthiết kế và chế tạo được những nhạc cụ đơn giản như đàn ghita, ống sáo…Đểthực hiện dự án này, HS phải nghiên cứu và vận dụng các kiến thức như:

- Bài 10: Đặc trưng vật lí của âm ( Vật lí 12);

- Bài 11: Đặc trưng sinh lí của âm (Vật lí 12);

- Thiết kế và bản vẽ kĩ thuật (Bài 8 – Công nghệ lớp 11);

Cùng với kiến thức về tính toán (Toán học), lắp ráp kĩ thuật, kiến thức về quãng,

- Nêu được các đặc trưng vật lí của âm;

- Nêu được đặc trưng sinh lí của âm, mối liên hệ giữa đặc trưng vật lí và đặctrưng sinh lí

- Tính toán các thông số phù hợp cho bộ phận của nhạc cụ tự chế;

- Vận dụng được các kiến thức trong chủ đề và kiến thức đã biết, thiết kế và chếtạo một nhạc cụ từ các vật liệu phù hợp

b Kĩ năng:

- Vẽ được bản thiết kế nhạc cụ từ các vật liệu thân thiện với môi trường

- Chế tạo được nhạc cụ theo bản thiết kế;

- Trình bày, bảo vệ được ý kiến của mình và phản biện ý kiến của người khác;

- Hợp tác trong nhóm để cùng thực hiện nhiệm vụ học tập

c Phát triển phẩm chất:

- Có thái độ tích cực, hợp tác trong làm việc nhóm;

- Yêu thích, cảm nhận được cái đẹp của âm nhạc;

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

d Định hướng phát triển năng lực:

- Năng lực tự chủ và tự học: nghiên cứu kiến thức nền về sóng âm và kiến thức

có liên quan;

- Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, chế tạo được nhạc cụ đơn giản theocác tiêu chí đã đề ra;

- Năng lực giao tiếp và hợp tác nhóm để thống nhất bản thiết kế và phân côngthực hiện từng phần nhiệm vụ cụ thể.

4 Thiết bị:

- Phương tiện dạy học: máy tính, máy chiếu, video

- Đồ dùng trực quan: đàn ghita, sáo

- Video về sự rung của dây đàn ghita tạo âm, cột khí trong ống sáo tạo âm; video

về âm sắc của các nhạc cụ khác nhau

5 Tiến trình dạy học:

Hoạt động 1: XÁC ĐỊNH YÊU CẦU THIẾT KẾ NHẠC CỤ ĐƠN GIẢN.

(Tiết 1 tại lớp – 45 phút)

A Mục tiêu:

Sau hoạt động này học sinh có khả năng:

- Nêu được nguyên lí hoạt động của các nhạc cụ là: dao động có tần số lớn hơn

20 Hz sẽ tạo ra âm thanh

- Nhận biết được vật liệu, kích thước, hình dạng của hộp cộng hưởng sẽ tácđộng đến độ to, âm sắc của âm

- Xác định được nhiệm vụ là thiết kế một nhạc cụ đơn giản: đàn ghita, ống sáo,với các yêu cầu:

+ Nhạc cụ được chế tạo từ vật liệu dễ tìm, thân thiện với môi trường; có đủ mộtquãng tám

+ Có thể sử dụng nhạc cụ biểu diễn một bản nhạc đơn giản

- Liệt kê được các tiêu chí đánh giá sản phẩm, từ đó định hướng thiết kế sảnphẩm dự án là một nhạc cụ tự chế

B Nội dung:

- GV tổ chức cho HS xem video về dao động của dây đàn, của cột khí tạo ra âmthanh và các nhạc cụ khác nhau thì âm sắc khác nhau

- Từ việc xem video, GV giao nhiệm vụ cho HS thực hiện dự án Thiết kế nhạc

cụ dây: đàn ghi ta, nhạc cụ khí: ống sáo

- GV thống nhất với HS về kế hoạch triển khai dự án và tiêu chí đánh giá sảnphẩm của dự án

- GV giao nhiệm vụ cho học sinh tìm hiểu kiến thức và kĩ năng liên quan trướckhi lập bản thiết kế sản phẩm.

C Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh:

Kết thúc hoạt động, HS cần đạt được các sản phẩm sau:

- Bảng tổng kết nguyên lí hoạt động của sản phẩm

- Bảng mô tả nhiệm vụ của dự án và nhiệm vụ các thành viên; thời gian thựchiện dự án và các tiêu chí đánh giá sản phẩm của dự án

D Cách thức tổ chức hoạt động:

Bước 1 Đặt vấn đề, chuyển giao nhiệm vụ

GV nêu tác dụng của âm nhạc đối với con người trong cuộc sống hàng ngày,cho học sinh xem video về những bản nhạc hay của đàn ghita hay sáo và có thểthêm các nhạc cụ khác.Từ đó khơi gợi cho học sinh việc tự chế một nhạc cụ đơngiản, thân quen nhất là đàn ghi ta và sáo

Bước 2 HS khám phá nhạc cụ

- Chuẩn bị: 2 đàn ghita và 2 ống sáo để giao cho 4 nhóm khám phá

- GV chia HS thành 4 nhóm từ 8-10 học sinh (Dành thời gian cho các nhómbầu nhóm trưởng, thư kí)

- GV phát nhạc cụ, nêu mục đích và hướng dẫn khám phá dụng cụ

Mục đích: Tìm hiểu nguyên tắc tạo âm của mỗi loại nhạc cụ; tác dụng của hộp

cộng hưởng Ảnh hưởng của vật liệu, hình dạng và kích thước của hộp cộnghưởng

- GV đưa ra yêu cầu, hệ thống câu hỏi trước khi học sinh nghiên cứu khám phánhạc cụ

- HS làm việc theo nhóm, GV quan sát hỗ trợ nếu cần

- Đại diện HS các nhóm trình bày kết quả khám phá và kết luận

- GV nhận xét, chốt kiến thức

Bước 3 Thống nhất tiến trình dự án.

GV nêu nhiệm vụ: Căn cứ vào kết quả vừa tiến hành, các nhóm sẽ thực hiện dự

án “Thiết kế nhạc cụ đơn giản: đàn ghita, ống sáo” Cụ thể nhóm 1,2 tự chế đànghita, nhóm 3,4 tự chế ống sáo Đây là 2 nhạc cụ thuộc hai nhóm nhạc cụ cơbản: nhóm nhạc cụ dây và nhóm nhạc cụ khí

GV cùng HS th ng nh t ti n trình ống nhất tiến trình để tiến hành dự án ất tiến trình để tiến hành dự án ến trình để tiến hành dự án để tiến hành dự án ến trình để tiến hành dự án ti n h nh d án ành dự án ự án.

TT Nội dung Thời gian Ghi chú

1 Tiếp nhận làm nhạc cụ tự

chế

45 phút HS làm việc trên

lớp dưới sự hướngdẫn của GV

2 1.Tìm hiểu kiến thức kĩ năng

liên quan:

_Nguồn âm, sóng âm, phân

loại, môi trường truyền âm

3 - Báo cáo kiến thức, kĩ năng

Bước 4 Thống nhất tiêu chí đánh giá.

GV thống nhất trước lớp các tiêu chí đánh giá và tỉ lệ điểm

đa

Điểm đạt được Bài báo cáo kiên thức (15)

1 Đầy đủ nội dung về chủ đề được báo cáo 10

Bản phương án thiết kế (30)

3 Đầy đủ nội dung theo yêu cầu: bản vẽ, cơ sở

khoa học, nguyên lí hoạt động, thông số kĩ

thuật ( chiều dài dây, ống; vật liệu làm thùng

cộng hưởng, kích thước, hình dạng thùng…)

20

4 Trình bày rõ ràng, mạch lạc, bố cục hợp lí 10

Nhạc cụ (30)

5 Nhạc cụ có nguyên lí hoạt động dựa trên sự

khác biệt về độ dài, kích thước, vật liệu tạo

âm

5

7 Nhạc cụ thể hiện rõ các thông số kĩ thuật cơ

bản: chiều dài dây, ống, kích thước thùng cộng

13 Tham gia đóng góp ý kiến, đặt câu hỏi phản

biện cho nhóm báo cáo

GV cần nhấn mạnh: 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 lớn nhất.

Bước 5: Giao nhiệm vụ và phân công tìm hiểu kiến thức nền.

GV phân công nhiệm vụ cho học sinh về nhà tìm hiểu kiến thức nền Cụ thể tìmhiểu các nội dung sau:

Nhóm 1: Đặc điểm nguồn âm, sóng âm, phân loại sóng âm, môi trường truyềnâm

Nhóm 2, 3: Các đặc trưng Vật lí của âm

Nhóm 4: Các đặc trưng sinh lí của âm

Đồng thời các nhóm xem lại kiến thức âm nhạc về quãng tám đã học ở THCS,thiết kế bản vẽ kĩ thuật-bài 8 công nghệ 11 để thiết kế phương án chế tạo đànghita, ống sáo