Tài liệu STEM Lớp 9 - Chủ đề 13: Thiết kế xe thu gom đinh sắt

Nội dung text: Tài liệu STEM Lớp 9 - Chủ đề 13: Thiết kế xe thu gom đinh sắt

1. CHỦ ĐỀ: THIẾT KẾ XE THU GOM ĐINH SẮT 1. Tên chủ đề: THIẾT KẾ XE THU GOM ĐINH SẮT (Số tiết: 03 tiết – lớp 9) 2. Mô tả chủ đề: Hiện nay, vì nhiều lí do khác nhau mà đinh sắt hoặc phế thải kim loại bị vương vãi trên đường gây nguy hiểm cho các phương tiện tham gia giao thông. Trong chủ đề này, HS sẽ thực hiện dự án thiết kế và chế tạo được mô hình máy thug om đinh sắt từ các vật liệu như pin, xe xe đồ chơi trẻ em. HS phải nghiên cứu và vận dụng các kiến thức liên quan như: - Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của nam châm điện (Bài 27, 28, 29 – vật lí 9) - Mối quan hệ của lực hút nam châm điện với số vòng dây và cường độ dòng điện chạy qua (bài – vật lí 9). - Ngắt mạch điện chạy qua cuộn dây thanh sắt mất từ trường. - Cho dòng điện chạy qua cuộn dây thanh sứt bị nhiễm từ - Thiết kế bản vẽ kĩ thuật - Thống kê. 3. Mục tiêu: Sau khi hoàn thành chủ đề này, học sinh có khả năng: a. Kiến thức: - Mô tả được cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy thug om đinh sắt. - Nêu được mối quan hệ của cường độ lực hút nam châm điện với số vòng dây và cường độ dòng điện chạy qua - Áp dụng kiến thức toán thống kê, ghi chép xác định lượng đinh sắt trong quá trình làm thí nghiệm nghiên cứu; - Vận dụng được các kiến thức trong chủ đề và kiến thức đã biết, thiết kế và chế tạo được Robot thu gom đinh sắt và các phé phẩm kim loại trên đường giao thông. b, Kĩ năng: - Tiến hành được thí ngiệm nghiên cứu và tìm ra điều kiện phù hợp để thiết kế máy thu gom đinh sắt phù hợp với điều kiện thực tế. - Tiến hành thử nghiệm kiểm tra hoạt động của máy đã chế tạo - Vẽ được bản thiết kế của máy mà bộ phận chủ yếu là nam châm điện. - 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 say mê nghiên cứu khoa học - Có ý thức bảo vệ môi trường. d, Định hướng phát triện năng lực; - Năng lực thực nghiệm, ghiên cứu kiến thức về pin điện hóa; - Năng lực giải quyết vấn đề chế tạo nguồn điện thân thiện với môi tường một cách sáng tạo; - Năng lực giao tiếp và hợp tác nhóm để thống nhất bản thiết kế và phân công thực hiện từng nhiệm vụ cụ thể. 4. Thiết bị: GV hướng dẫn HS sử dụng một số thiết bị sau khi học chủ đề: 1
2. - Đồng hồ đo điện; - Một số nguyên vật liệu như: pin, cuộn dây, lõi sắt, công tắc, xe đồ chơi 5. Tiến trình dạy học: Hoạt động 1: XÁC ĐỊNH YÊU CẦU THIẾT KẾ ĐÈN NGỦ TỰ ĐỘNG TẮT (Tiết 1 – 45 phút) A. Mục đích: Học sinh trình bày được kiến thức về thực trạng các đinh sắt và các phế phẩm kim loại tồn tại trên các con đường giao thông hiện nay. Nêu được kiến thức về ưu và nhược nam châm điện so với nam châm vĩnh cửu, đặc điểm của nam châm điện Tiếp nhận nhiệm vụ thiết kế sản phẩm và nêu rõ các tiêu chí đánh giá sản phẩm. B. Nội dung: - HS trình bày về thực trạng các đinh sắt và các phế phẩm kim loại tồn tại trên các con đường giao thông hiện nay. - GV tổ chức HS làm thí nghiệm khám phá kiến thức - GV tổ chức thí nghiệm dung nam châm hút các vật bằng sắt, thép. - Từ thí nghiệm khám phá kiến thức, GV giao nhiệm vụ cho HS thực hiện dự án dựa trên kiến thức về cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của nam châm điện để thiết kế chế tạo máy thu gom đinh sắt thành một sản phẩm hữu ích. - GV thống nhất với HS về kế hoạch triển khai dự án và tiêu chí đánh giá sản phẩm của dự án. C. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh; Kết thúc hoạt động, HS cần đạt được các sản phẩm sau: - Bản ghi chép kiến thức mới về khả năng hút được các đinh sắt của nam châm điện. - Bảng mô tả nhiệm vụ của dự án và niệm vụ các thành viên; thời gian thực hiện 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. Trên cơ sở GV đã giao nhiệm vụ cho HS về nhà tìm hiểu thông tin về ưu nhược điểm của các loại nam châm. GV đặt câu hỏi để HS trả lời: Nêu một vài ứng dụng của nam châm điện. GV tổng kết bổ sung, chỉ ra được: nam châm điện hiện nay được dùng rất phổ biến, Bước 2. HS làm thí nghiệm khám phá kiến thức. GV đặt vấn đề giới thiệu thí nghiệm: Có cách nào có thể tạo ra xe thu gom đinh sắt hoặc phế thải kim loại hay không? các em hãy làm việc theo nhóm để tiến hành thí nghiệm xác định khả năng tạo ra nam châm điện bằng các vật liệu như pin, cuộn dây, lõi sắt - GV chia HS thành nhóm từ 6-8 HS - GV nêu mục đích và hướng dẫn tiến hành thí nghiệm. Mục đích: Tiến hành thí nghiệm để nghiên cứu các nguyện liệu có thể dùng để tạo ra nam châm điện. Các nguyên liệu tìm hiểu là Pin (pin điện thoại hỏng ), cuộn dây (đồ chơi trẻ em, lò thổi , Lõi sắt GV phát nguyên liệu và phiếu hướng dẫn làm thí nghiệm cho các nhóm để các nhóm tự tiến hành thí nghiệm: Nguyên vật liệu: các nhóm nhận nguyên vật liệu . - HS làm thí nghiệm theo nhóm, GV quan sát hỗ trợ nếu cần. 2
3. - Đại diện học sinh các nhóm trình bày kết quả thí nghiệm và kết luận. - GV nhận xét, chốt kiến thức: các nguyên liệu sử dụng trong thí nghiệm đều có thể sử dụng làm nguồn điện thân thiện với môi trường Bước 3. Giao nhiệm vụ cho HS và xác lập tiêu chí đánh giá sản phẩm GV nêu nhiệm vụ: căn cứ vào kết quả thí nghiệm vừa tiến hành, các nhóm sẽ thực hiện dự án “máy thu gom .” Sản phẩm xe thug om đinh sắt cần đạt được các tiêu chí về nguồn điện, công suất , thời gian sử dụng, hình thức, chi phí và được đánh giá cụ thể như sau: Phiếu đánh giá tiêu chí sản phẩm đèn pin điện hóa Tiêu chí Điểm tối đa Xe hút được các vật bằng sắt thép 1đ Hoạt động được thời gian dài 2đ Thu gom được hết phế phẩm kim loại trên vùng hoạt động 4đ Xe có hình thức đẹp 1đ Chi phí làm đèn tiết kiệm 2đ Tổng 10đ Bước 4. GV thống nhất kế hoạch triển khai Hoạt động chính Thời lượng Hoạt động 1: Giao nhiệm vụ dự án Tiết 1 Hoạt động 2: nghiên cứu kiến thức nền và 1 tuần(HS làm ở nhà thao nhóm) chuẩn bị bài thiết kế sản phẩm để báo cáo. Hoạt động 3: báo cáo phương án thiết kế. Tiết 2(HS làm ở nhà thao nhóm) Hoạt động 4: chế tạo, thử nghiểm sản phẩm 1 tuần Hoạt động 5: triển lãm, giới thiệu sản phẩm. Tiết 3 Trong đó, GV nêu rõ nhiệm vụ ở nhà của hoạt động 2: - Nghiên cứu kiến thức liên quan: cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của nam châm điện. Mối quan hệ giữa cường độ lực hút nam châm điện với số vòng dây và cường độ dòng điện chạy qua cuộn dây. - Tiến hành thí nghiệm xác định phương án lắp ghép xe với nam châm điện để đạt các tiêu chí của sản phẩm. - Vẽ bản vẽ mạch điện và bản thiết kế sản phẩm để báo cáo trong buổi học tuần tiếp. - Các tiêu chí đánh giá bài này, bản vẽ mạch điện và bản thiết kế sản phẩm được sử dụng theo phiếu đánh giá số 2. Phiếu đánh giá số 2: đánh giá bài báo cáo và thiết kế sản phẩm Tiêu chí Điểm tối đa Điểm đạt được Bản vẽ mạch điện của nam châm điện được vẽ rõ 2đ ràng, đúng nguyên lí; Bản thiết kế kiểu dáng của xe được vẽ rõ ràng, đẹp, 2đ 3
4. sáng tạo, khả thi; Giải thích rõ nguyên lí hoạt động của xe; 4đ Trình bày rõ ràng, logic, sinh động; 2 đ Tổng điểm 10đ Hoạt động 2: NGHIÊN CỨU VỀ NAM CHÂM ĐIỆN VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP THIẾT KẾ XE THU GOM ĐINH SẮT (HS làm việc ở nhà – 1 tuần) a, Mục đích: học sinh tự học được kiến thức liên quan thông qua việc nghiên cứu tài liệu và làm các thí nghiệm để hiểu về nguồn điện, công suất, mối quan hệ của cường độ lực hút với số vòng dây và cường độ dòng điện chạy qua, thiết kế và bản vẽ kĩ thuật từ đó thiết kế được mạch điện và bản vẽ kĩ thuật cho xe thu gom. b, Nội dung: học sinh tự học và làm việc nhóm thảo luận thống nhất các kiến thức liên quan, làm thí nghiệm, vẽ bản thiết kế mạch điện và sản phẩm. GV đôn đốc, hỗ trợ tài liệu, giải đáp thắc mawcscho các nhóm khi cần thiết. c, Dự kiến sản phẩm của học sinh: Kết thúc hoạt động, HS cần đạt được sản phẩm sau: - Bài ghi của cá nhân về kiến thức liên quan; - Bản vẽ mạch điện và bản thiết kế sản phẩm - Bài thuyết trình về bản vẽ và bản thiết kế d, Cách thức tổ chức hoạt động: - Các thành viên trong nhóm đọc bài liên qua trong sgk vật lí 9, - Hs làm việc nhóm + Chia sẻ các thành viên trong nhóm về kiến thức đã tìm hiểu được + Tiến hành thí nghiệm xác định phương án ghép nguồn để đạt các tiêu chí của sản phẩm + Vẽ các bản vẽ mạch điện của nam châm điện, thiết kế sản phẩm, kiểu nam châm. Trình bày bản thiết kế trên giấy A0 hoạc bài trình chiếu +Chuẩn bị bài trình bày 2 bản thiết kế, giải thích nguyên lí hoạt động của nam châm điện. GV đôn đốc các nhốm thực hiện niệm vụ và hỗ trợ nếu cần. Hoạt động 3 TRÌNH BÀY BẢO VỆ PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ CỦA NHÓM (tiết 2- 45 phút) a, Mục đích: Học sinh trình bày được phương án thiết kế xe thug om đinh sắt (Bản vẽ mạch điện và bản vẽ thiết kế sản phẩm) và sử dụng các kiến thức nền để giải thích nguyên lí hoạt động của nam châm và phương án thiết kế mà nhóm đã lựa chọn. b, Nội dung: - GV tổ chức HS từng nhóm trình bày phương án thiết kế nam châm . - GV tổ chức hoạt động thảo luận cho từng thiết kế: các nhóm khác giáo viên nêu câu hỏi làm rõ, phản biện góp ý cho bản thiết kế, nhóm trình bày lập luận bảo vệ ý kiến của nhóm mình 4
5. - GV cuẩn hóa các kiến thức liên quan cho học sinh; yêu cầu HS ghi lại các kiến thức, chỉnh sửa phương án thiết kế nếu có c, Dự kiến sản phẩm hoạt động của HS: kết thúc hoạt động, Hs cần đạt được sản phẩm là bản tiết kế hoàn chỉnh cho việc chế tạo châm điện d, Cách thức tổ chức hoạt động: Bước 1: Lần lượt từng nhóm trình bày phương án thiết kế trong vòng 5p, các nhóm còn lại chú ý lắng nghe Bước 2: GV tổ chức cho các nhóm còn lại nêu câu hỏi, nhận xét về phương án thiết kế của nhóm bạn, sửa chữa phù hợp Bước 3; GV nhận xét , tổng kết chuẩn hóa kiến thức liên quan, chốt lại các vấn đề cần chú ý, chỉnh sửa của các nhóm. Bước 4: GV giao nhiệm vụ cho các nhóm về nhà triển khai chế tạo sản phẩm theo bản thiết kế. Hoạt động 4; CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM XE THU GOM ĐINH SẮT (HS làm việc ở nhà hoặc trên phòng thí nghiệm – 1 tuần) a, Mục đích: Các nhóm HS thực hành, chế tạo được xe thug om đinh sắt căn cứ trên bản thiết kế đã chỉnh sửa. b. Nội dung: HS làm việc theo nhóm trong thời gian 1 tuần để chế tạo xe thug om đinh sắt, trao đổi với giáo viên khi gặp khó khăn. c. Dự kiến sản phẩm hoạt động của HS: Kết thúc hoạt động, HS cần đạt được sản phẩm là một xe thug om đinh sắt đáp ứng được các tiêu chí trong phiếu đánh giá số 1. d. Cách thức tổ chức hoạt động: Bước 1. HS tìm kiếm chuẩn bị các vật liệu dự kiến; Bước 2. HS lắp đặt các thành pần của đèn theo thiết kế; Bước 3. HS thử nghiệm hoạt động của đèn, so sánh với các tiêu chí đánh giá sản phẩm (phiếu 1) HS điều chỉnh lại thiết kế, ghi lại nội dung điều chỉnh và giải thích lí do (nếu cần phải điều chỉnh) Bước 4. HS hoàn thiện bảng ghi danh mục các vật liệu và tính giá thành chế tạo sản phẩm; Bước 5. HS hoàn thiện sản phẩm; chuẩn bị bài giới thiệu sản phẩm. GV đôn đốc , hỗ trợ các nhóm trong quá trình hoàn thiện sản phẩm. Hoạt động 5: TRÌNH BÀY SẢN PHẨM “ĐÈN NGỦ TỰ ĐỘNG TẮT” VÀ THẢO LUẬN (Tiết 3 – 45 phút) a, Mục đích: HS biết giới thiệu về sản phẩm đèn ngủ tự động tắt đáp ứng được các tiêu chí đánh giá sản phẩm đã đặt ra; biết thuyết trình, giới thiệu sản phẩm, đưa ra được ý kiến nhận xét, phản biện, giải thích được bằng các kiến thức liên quan; có ý thức về cải tiến, phát triển sản phẩm. 5
6. b. Nội dung: - Các nhóm trưng bày sản phẩm trước lớp; - Các nhóm lần lượt báo cáo sản phẩm và trả lời các câu hỏi của GV và các nhóm bạn. - Đề xuất phương án cải tiến sản phẩm c. Dự kiến sản phẩm hoạt động của học sinh: Kết thúc hoạt động, HS cần đạt được sản phẩm là một chiếc xe thu gom đinh sắt d. Cách thức tổ chức hoạt động: - Tổ chức cho HS chuẩn bị và trưng bày sản phẩm cùng lúc. Khi các nhóm sẵn sàng, GV yêu cầu các nhóm đồng thời cho xe hoạt động cùng thug om đinh sắt trên hiện trường - Yêu cầu HS của từng nhóm trình bày, phân tích về hoạt động, giá thành và kiểu giáng của xe. - GV và hội đồng GV tham gia sẽ bình chọn kiểu dáng xe đẹp. song song với quá trình trên là theo dõi kết quả thug om số lượng các đinh sắt của các nhóm. - GV nhận xét và công bố kết quả chấm sản phẩm theo tiêu chí(phiếu 1) - GV đặt câu hỏi cho bài báo cáo để làm rõ cơ chế hoạt động của đèn, giải thích các hiện tượng xảy ra khi thiết kế và bật đèn sáng, khắc sâu kiến thức mới của chủ đề và các kiến thức liên quan. - Khuyến khích các nóm nêu câu hỏi cho các nhóm khác. - GV tổng kết chung về hoạt động của các nhóm; Hướng dẫn các nhóm cập nhật điểm học tập của nhóm. GV có thể nêu câu hỏi lấy thông tin phản hồi. + Các em đã học được những kiến thức và kỹ năng nào trong quá trình triển khai dự án này? + Điều gì làm em ấn tượng nhất/nhớ nhất khi triển khai dự án này?// 6