CHƯƠNG 1: TONG QUAN 1. Cơ sở của việc thiết kế va chế tạo dung cu thí nghiệm sử dung trong day học môn Khoa học tự nhiên Khoa học tự nhiên có bản chất thực nghiệm. Chính vì vậy, phương pháp dạy học sử dụng thí nghiệm là đặc trưng của môn học này. Sử dụng thí nghiệm giúp học sinh tiếp cận nội dung kiến thức một cách trực quan và sinh động, ngoài ra phương pháp nảy còn giúp học sinh phát trién các năng lực, phâm chat theo đúng định hướng đôi mới của giáo dục hiện nay.
Từ đó học sinh có thê rèn luyện được tư duy va các kĩ năng dé vận dụng được vao đời sống thực tế. Day học sứ dụng thí nghiệm trong môn Khoa học tự nhiên mang lại cho học sinh các giá trị nôi bật sau [1]. Tính trực quan, sinh động: Thí nghiệm là phương tiện trực quan giúp học sinh dễ dàng tiếp cận các lý thuyết trừu tượng thông qua việc quan sát trực tiếp các hiện tượng hoặc các quá trình biến đôi khoa học. Điều này giúp học sinh hình dung rõ hơn vẻ lý thuyết, đồng thời còn giúp học xác định các van đề hay nhiệm vụ học tập trong bài.
Kĩ năng thực hành: Thí nghiệm giúp rẻn luyện ki năng, kĩ xảo thực hanh của học sinh: từ cách học sinh sử dụng dụng cụ, thực hiện các bước thí nghiệm, đến VIỆC quan sát hiện tượng, ghi chép lại kết quả và cuối cùng là đưa ra kết luận. Đây là những kĩ nang không chỉ can thiết trong học tập ma còn rất quan trọng trong đời sông thực tế. Năng lực giải quyết vấn đề và tư duy khoa học: Thông qua thí nghiệm, học sinh có cơ hội tìm hiểu, khám phá, đặt câu hỏi vả tìm kiếm câu trả lời. Từ đó, hoạt động nhận thức của học sinh tích cực hơn.
Điều này giúp học sinh rèn luyện tư duy khoa học và phát trién năng lực giải quyết van đề một cách hiệu quả. Kết nói lý thuyết với thực tế: Thí nghiệm có vai trò là phương tiện đảm bảo tính phù hợp giữa lý thuyết và thực tiễn. Thông qua hoạt động thực hành, thí nghiệm, học sinh có thê hiện thực hóa những kiến thức lý thuyết đã học dựa trên các thao tác thực hành. Điều nay góp phan làm cho những lý thuyết đơn thuần trở nên thiết thực và gần gũi với thực tiền.
Bên cạnh các điểm nỗi bật trên, việc sử dụng thí nghiệm cần được bảo đảm an toàn. Khi thực hiện thí nghiệm, việc đảm bảo an toàn cho học sinh là vô cùng quan trọng. Giáo viên cần hướng dẫn học sinh cách sử dụng dụng cụ, hóa chất đúng cách, đồng thời giáo đục học sinh vẻ tầm quan trọng của việc tuân thủ các quy định an toàn trong thực hành. Một thứ không thẻ thiểu khi nói về phương pháp dạy học sử dụng thí nghiệm khi áp dụng ở môn Khoa học tự nhiên đó là dụng cụ thí nghiệm.
Đây là các phương tiện ma giáo viên sử dụng trong hoạt động dạy học, thí nghiệm. Học sinh sẽ thực hiện thao tác lên đó đề quan sát các hiện tượng. các quá trình biến đôi dé ghi nhận lại kết quả và phân tích các kết quá đó dé đưa ra những kết luận về nội dung kiến thức đang tìm hiểu. Dựa vao những dụng cụ thí nghiệm, giáo viên sẽ tô chức các hoạt động học phù hợp dé hoc sinh thực hành nhằm đạt được thành phan năng lực tìm hiểu tự nhiên tương ứng.
Do đó, khi giáo viên tự tạo ra một dụng cụ dạy học thí nghiệm không những phải nghiên cứu kĩ về mục đích sử dụng trong bai giảng, ma còn phải hiểu biết về quy trình thiết kế và chế tạo ra nó, xác định được mục đích về tính năng mà sản phẩm phải đáp ứng được. Ngoài ra, giáo viên cần phải hiểu biết về các vật liệu được sử dụng trong quá trình thực hiện chế tạo. Trong quá trình thiết kế và chế tạo, ta cần chú ý những tiêu chí về sản phẩm dụng cụ thí nghiệm [11]: 1. Các tiêu chí về mặt sư phạm: Dung lượng và chiều sâu của thông tin chứa đựng trong học cụ phải phù hợp với chương trình môn Khoa học tự nhiên; dam bảo tính khoa học và tính chính xác khi sử dụng; đảm báo tính trực quan; đáp ứng được các yêu cầu giáo dục tư tưởng, chỉnh trị, giáo dục lao động, giáo dục thâm mĩ; tạo ra được điều kiện thuận lợi để giáo viên sử dụng các phương pháp dạy học đa đạng và các hình thức dạy học tiên tiền, nâng cao tính độc lập.
tự chủ, sáng tạo ở học sinh. Các tiêu chí về kinh tế - kĩ thuật - xã hội: Sử dụng vật liệu và quy trình kĩ thuật tiễn bộ trong sản xuất, chế tao; đảm bao phù hợp với đặc điểm văn hóa, dân tộc; dam bảo khởi động nhanh, tin cậy, bên chắc; đảm bảo tính thâm mi và kĩ thuật; đơn giản, thuận tiện khi đóng gói, chuyên cho; giá thành hợp lí. Các tiêu chí về khoa học lao động: Phù hợp về kích thước, hình dáng, trọng lượng, điện tích làm việc đối với đặc điểm chức năng và tam vóc của giáo viên va học sinh; đảm bảo an toàn và vệ sinh khi sử dụng: sử dụng đơn giản, thuận tiện, dé lắp rap, điều chỉnh, bật tắt, kiểm tra, theo dõi vận hành; dé đọc, dễ nhận ra các đôi tượng, việc sắp xếp các đối tượng, mảu sắc của phông nên, độ tương phản, độ nét của các chữ cái v. tất cả đều phải thích hợp.
Những yêu tô trên tạo nên cơ sở cho việc thiết kế và chế tạo dụng cụ thí nghiệm sử dung trong day học môn Khoa học tự nhiên. Tông quan các mô hình máy phát điện xoay chiều sử dụng trong dạy học đã có trên thị trường trong nước Một số bộ thí nghiệm mô hình máy phát điện xoay chiêu đùng trong đạy học đã có trên thị trường như: - Mô hình máy phát điện 1 chiều, 2 chiều của thương hiệu VIETVALUE (Hình 1.1) với mức giá 609. Mô hình máy phát điện 1 chiều, 2 chiều của thương hiệu VIETVALUE [8]. - Bộ thí nghiệm động cơ điện - may phát điện mini MSS9 (Hình 1.
Dong cơ điện - máy phát điện mini MS59 [6]. - Bộ mô hình máy phát điện xoay chiều quan sát của VIETVALUE (Hình 1. Mô hình máy phát điện xoay chiều quan sát của VIETVALUE [9]. Các mô hình máy phát điện này đều đảm bảo tốt các yêu cầu cần đạt trong chủ đề điện từ môn Khoa học tự nhiên 9.
Ngoài ra, chúng có thẻ linh hoạt tạo ra được đòng điện xoay chiều hay dong điện một chiều thy vào cau hình mà ta chọn ở bộ góp điện. Bên cạnh các điểm mạnh kẻ trên, các mô hình này có kích thước và trọng lượng tương đối lớn. cùng với việc giá thanh của mỗi bộ sản phâm Ia khá cao. CHƯƠNG 2: THIET KE VÀ CHE TẠO HỌC CỤ 2.
Cơ sở thực hiện thiết kế và chế tạo mô hình máy phát điện xoay chiều sử dung trong day học chủ đề điện từ của môn Khoa học tự nhiên Trong nội dung đề tài này, tôi sẽ thực thiết kế và chế tạo một mô hình máy phát điện xoay chiều với mục tiêu đảm bảo được việc ứng dụng học cụ vào dạy học thí nghiệm chủ dé Điện từ môn Khoa học tự nhiên 9. Một số tiêu chí của mô hình cần đặt ra trước khi thực hiện dé tài đó lả: học cụ có giá dé tiếp cận hơn những mô hình đã có trên thị trường: có tính thâm mỹ đạt mức khá trở lên; nhỏ gọn và để dàng mang theo; thao tác thực hiện đơn giản và để học cách sử dụng: có sử dụng vật liệu thân thiện với môi trường va có thé sử dụng lâu dài; dé dang quan sát được hoạt động và hiện tượng khi thực hiện thí nghiệm. Đó là các tiêu chí đề tôi dựa vào nhằm lựa chọn các dụng cụ (vật liệu) và thiết kế chế tạo mô hình. Dụng cụ (vật liệu) Bảng 2.1 thẻ hiện các chỉ tiết/bộ phận của học cụ được mua hoặc tận dụng và xử lí từ những đồ đã có sẵn.
Vật liệu — giá thành của các chỉ tiết trong học cụ. Tên chỉ tiết Vật liệu Thanh trục đường kính 3mm chiều đải 20cm Hộp mica trong suốt (15x10x10cm) Cắt laser Dén led xanh la Đèn led đỏ Dau kep ca sau Lõi sắt của khung dây Lò xo bút bi (chôi quét) Nam cham kich thước Vật liệu từ 60x24x10 mm (phòng thí nghiệm) Nhựa Đồng Vành khuyên (ông dẫn khí của máy lạnh) Tông mô hình 340. Thiết kế mô hình máy phát điện xoay chiều 2. Công cụ vẽ sứ dụng trong thiết kế Dầu tiên, ta sử dụng công cụ paint được tích hợp sẵn trên Windows để vẽ phác thảo ý tưởng sơ khai về học cụ (Hình 2.
Đề có thé hoàn thiện việc thiết kế cấu tạo tổng quan của học cụ và thực hiện việc chỉ tiết hóa bộ phận/chỉ tiết cấu tạo nên mô hình máy phát điện thì chúng ta cần sử dụng các phan mém vẽ 3D như Solidworks và Tinkercad. Hai dén led mắc song song \ Trục quay Hộp mica ngược chiều nỗi với cô góp Nam cham Hình 2. Phác thảo sơ lược về Ý tương thiết ké học eu trên Paint. Hình dạng và cầu tạo chung của mô hình Hình dang và cau tạo chung của học cụ được vẽ trên phần mềm Solidworks như Hình 2.
Tay quay Hộp mica Cuộn dây : trong suốt | Nam châm] = | © bi (bạc đạn) Hai đèn led mắc Bê góp điện gồm rc - Trục quay] song song ngược Cực hai vành khuyên và hai chéi quét dé dan Hình 2. Mô ta hình dang va cầu tạo chung của học cụ. Thiết kế các chỉ tiết cụ thể của mô hình Các chi tiết cụ thé được vẽ bằng phần mềm Tinkercad như sau: - Đầu tiên là việc thiết kế hộp mica (Hình 2.3) gồm các chỉ tiết nhỏ: + Mat trên/dưới được vẽ như Hình 2. + Mặt bên được vẽ như Hình 2.
+ Mat bên có hai lỗ di dây ra từ chéi quét được vẽ như Hình 2. + Mặt trước/sau được vẽ như Hình 2. Mỗi tam nhỏ đều có các khớp gai với kích thước là 5x5x10 mm. Việc thiết kế hộp mica cần phải chú ý về bề rộng của hộp vừa phải, để khi lắp hai nam châm ở hai mặt bên sẽ tạo ra được khoảng cách thích hợp giữa mặt trong của hai nam châm với khung quay trong quá trình quay.
Khoảng cách nay được xem là tôt khi nó lớn hơn vừa đủ so với đường chéo của khung quay dé không xảy ra va chạm trong quá trình hoạt động.