Vũ trụ có bao điều kỳ bí đang chờ con người khám phá, vậy nên vật lý thiên văn luôn là chủ đề thú vị cho mọi lứa tuổi. Trong bài viết này, International STEM Association xin giới thiệu đến với các thầy cô dự án STEM vật lý thiên văn “Hạ Cánh Xuống Hỏa Tinh”. Trong dự án này, ISA xin chia sẻ với thầy cô các bước thiết kế một bài giảng STEM để thầy cô không những có thêm ý tưởng giảng dạy mà còn biết cách tự xây dựng bài giảng STEM cho riêng mình.

1. Mục tiêu cho dự án STEM vật lý thiên văn

Trong phần đầu khi thiết kế dự án STEM, thầy cô nên thể hiện các mục tiêu khái quát về lĩnh vực thiên văn. Sau đó liệt kê chi tiết các kiến thức và học sinh sẽ học được trong dự án.

Trong dự án này, học sinh sẽ được giới thiệu về lĩnh vực Thiên văn và Kỹ thuật hàng không vũ trụ thông qua các hoạt động khám phá và thử nghiệm các thiết kế, công nghệ của kỹ sư hàng không vũ trụ. Các kỹ sư hàng không vũ trụ tìm hiểu về lực cản không khí, trọng lực, và các nguyên vật liệu khác nhau để thiết kế các vật thể bay như máy bay, tàu vũ trụ, dù, …

Sau dự án STEM vật lý thiên văn, học sinh có thể:

• Chỉ ra được một số đặc điểm của hệ mặt trời và các hành tinh, thiên thể
• Hiểu được công việc của Kỹ sư Hàng không Vũ trụ và những thử thách của công việc này
• Xác định được cấu tạo và các yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ rơi của dù trong quá trình hạ cánh tàu vũ trụ
• Ứng dụng kiến thức khoa học về lực cản không khí, trọng lực và áp dụng quy trình thiết kế kỹ thuật để giải quyết vấn đề
  

  

2. Kiến thức cơ bản

Trong phần thứ hai, các thầy cô nên liệt kê các kiến thức từ sách giáo khoa tương ứng với cấp độ học sinh đang học và kỹ năng học sinh cần nắm được trong dự án. Điều này vừa sẽ thể hiện độ khó của dự án vật lý thiên văn này là phù hợp với lứa tuổi và kiến thức của các em, vừa thể hiện dự án có sự tích hợp của nhiều môn học. Đặc biệt trong quá trình giải quyết vấn đề, học sinh cần áp dụng quy trình thiết kế kỹ thuật.

Chương trình Bộ GD&ĐT Khoa học tự nhiên lớp 6

• Lực:

  • Lực hấp dẫn và trọng lực

  • Làm thí nghiệm chứng tỏ một vật chịu tác dụng của lực cản khi chuyển động trong không khí.

Chương trình Bộ GD&ĐT Toán lớp 6

• Các phép tính:

  • Phép cộng và phép nhân

  • Quy tắc chuyển vế

Chương trình Bộ GD&ĐT môn Địa lý lớp 6

• Khí hậu và Biến đổi khí hậu:

  • Trình bày một số biện pháp phòng tránh, ứng phó thiên tai với biến đổi khí hậu.

Quy trình thiết kế kỹ thuật

Quy trình thiết kế kỹ thuật bắt đầu bằng việc xác định một vấn đề cần được giải quyết và điều tra những gì đã được thực hiện. Tiếp theo, các kỹ sư tưởng tượng các giải pháp khác nhau và lên kế hoạch cho thiết kế của họ. Sau đó, họ tạo và thử nghiệm các thiết kế của mình và thực hiện các cải tiến dựa trên kết quả thử nghiệm. Cuối cùng, các kỹ sư truyền đạt những phát hiện của họ cho những người khác.

3. Nội dung dự án STEM vật lý thiên văn

Sau khi đã chuẩn bị các tài nguyên giảng dạy, thầy cô có thể lên kế hoạch nội dụng cho dự án STEM vật lý thiên văn. Trong bước này thầy cô chú ý xác định những bài nào sẽ có yếu tố thực hành và tích hợp công nghệ. ISA đề xuất kế hoạch dự án STEM vật lý thiên văn như ở bên dưới. Thầy cô có thể tăng độ khó lên tuỳ theo quỹ thời gian và tài chính mình có.

Mỗi bài kéo dài 45 phút.

4. Nội dung bài học dự án STEM vật lý thiên văn

Bên dưới sẽ là phần gợi ý chi tiết mục tiêu của mỗi bài học, từ đó các thầy cô có thể tự xây dựng bài giảng STEM vật lý thiên văn mà phù hợp với điều kiện của mình nhất.

Bài 1: Thiên văn học

Học sinh có thể:

• Kể tên và chỉ ra được vị trí và đặc điểm của các hành tinh và thiên thể trong hệ mặt trời

• Phân biệt được sự khác nhau về bầu khí quyển, nhiệt độ, kích cỡ của mỗi hành tinh

• Nhận biết được sự đặc biệt của Hỏa Tinh tạo cảm hứng cho việc khám phá của loài người

Bài 2: Vật lý – Trọng lực và Lực cản không khí

Học sinh có thể:

• Nhận biết định nghĩa và vai trò của trọng lực và lực cản không khí trong cuộc sống
• Tìm hiểu về quá trình hạ cánh của tàu vũ trụ của NASA lên Hỏa Tinh qua video sau.
• Được giới thiệu thử thách của dự án: Đóng vai trò các kỹ sư hàng không vũ trụ để thiết kế và chế tạo chiếc dù giúp tàu vũ trụ tiếp đất an toàn.

Bài 3: Thử nghiệm khoa học

Học sinh có thể:

• Xác định được cấu tạo và công dụng của dù
• Chỉ ra, phân tích và đánh giá những yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ hạ cánh của dù qua việc thử nghiệm độ rộng tán dù, chất liệu tán dù và độ dài dây dù

Thử nghiệm với dù được chế tạo từ các vật liệu thầy cô dễ dàng kiếm được như giấy báo, nilong, vải. Vật nặng của thử nghiệm có thể chỉ cần đơn giản là kẹp bướm loại to hoặc phức tạp hơn thì có thể là trứng. Trong quá trình thử nghiệm, thầy cô hãy cho học sinh lập bảng thống kê kết quả (toán học) và suy luận hiện tượng vật lý (rơi tự do, trọng lực và lực cản không khí).

Bài 4: Thiết kế kỹ thuật (phần 1) Hỏi, Tưởng tượng, Lên kế hoạch

Học sinh có thể:

• Làm việc nhóm và áp dụng các bước trong quy trình thiết kế kỹ thuật
• Xem xét, so sánh và lựa chọn ra được mẫu thiết kế tối ưu thông qua việc thảo luận với các thành viên trong nhóm mình
• Phác họa thiết kế chiếc dù với các thông số kỹ thuật chi tiết

Bài 5: Thiết kế kỹ thuật (phần 2) Chế tạo

Học sinh có thể:

• Chế tạo thành công chiếc dù sau khi làm việc và hợp tác với các thành viên trong nhóm
• Xem xét, đánh giá và xếp hạng các thiết kế dựa trên những tiêu chí đã đề ra
• Tổng hợp và rút ra những bài học từ thiết kế ban đầu. Chỉ ra được những điểm tốt và chưa tốt của thiết kế
• Đề xuất những giải pháp để cải thiện sản phẩm

Thầy cô cần chuẩn bị đầy đủ nguyên vật liệu cho học sinh giống với bài 3. Học sinh sẽ có quyền chọn lựa nguyên vật liệu mình mong muốn chứ không bị ép buộc. Thầy cô có thể nhắc lại về sự hiệu quả mà học sinh đã làm từ buổi 3 để học sinh có thêm dữ kiện để trọn vật liệu phù hợp.

Bài 6: Thiết kế kỹ thuật (phần 3) Cải thiện

Học sinh có thể:

• Xác định và thực thi các điểm cần cải thiện để thiết kế chiếc dù hiệu quả hơn
• Vận dụng các kiến thức và kết quả thử nghiệm để thiết kế chiếc dù với tiêu chí nâng cao

Bài 7: Tổng kết dự án STEM vật lý thiên văn

Học sinh có thể:

• Diễn đạt và chia sẻ về kiến thức học được từ dự án bằng nhiều hình thức, khuyến khích sử dụng các công nghệ trình chiếu phù hợp
• Trình bày các thông tin về sản phẩm một cách chi tiết, rõ ràng và sáng tạo

Tổng kết

Qua bài viết vừa rồi, ISA định hướng các bước chính để thiết kế dự án STEM vật lý thiên văn “Hạ cánh xuống Hỏa Tinh”. Các thầy cô nên bắt đầu với các mục tiêu của dự án và kiến thức cơ bản để đảm bảo dự án STEM này bám sát chương trình mà thầy cô đang giảng dạy và phù hợp với năng lực của học sinh. Sau đó, các thầy cô có thể triển khai dự án theo các bước như sau: kiến thức cơ bản, khơi gợi vấn đề, giải quyết vấn đề, trình bày giải pháp. Dựa vào cách thức triển khai dự án STEM vật lý thiên văn, các thầy cô có thể tự thiết kế cho mình các bài giảng STEM hiệu quả.

Chúc các thầy cô mang lại cho học sinh của mình nhiều trải nghiệm STEM ý nghĩa.

Thầy Cô đang quan tâm, muốn tìm hiểu về Giáo dục STEM, cách áp dụng phương pháp STEM vào lớp học, hãy tham khảo ngay “Khoá đào tạo Nhà giáo dục STEM cấp chứng nhận ISA-STEM.org” của International STEM Association nhé!

Bài viết được biên soạn bởi International STEM Association, xin vui lòng không được sao chép dưới mọi hình thức.