STEM Vật lý THCS: Sản phẩm và Dự án Sáng tạo cho Lớp 6, 7, 8, 9
Bài viết dưới đây sẽ giới thiệu tổng quan về STEM Vật lý THCS, vai trò của các sản phẩm sáng tạo trong quá trình dạy và học, đồng thời gợi ý những dự án và sản phẩm STEM thú vị, phù hợp cho học sinh từ lớp 6 đến lớp 9, nhằm khơi dậy niềm đam mê khoa học và công nghệ ngay từ khi còn ngồi trên ghế nhà trường.
Mời quý phụ huynh và các em tham khảo!
I. Tổng quan về STEM Vật lý THCS
🎡 Giới thiệu khái niệm STEM và STEM Vật lý THCS
STEM là viết tắt của Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Mathematics (Toán học). Phương pháp giáo dục STEM nhấn mạnh việc tích hợp kiến thức từ nhiều lĩnh vực, giúp học sinh vận dụng lý thuyết vào thực tiễn qua các dự án sáng tạo và sản phẩm cụ thể.
STEM Vật lý THCS là cách tiếp cận giáo dục STEM trong môn Vật lý tại cấp Trung học Cơ sở (THCS). Thay vì chỉ học lý thuyết đơn thuần, học sinh được khuyến khích tham gia vào các hoạt động thực hành như chế tạo, thiết kế mô hình, giải quyết vấn đề, từ đó phát triển tư duy phản biện, sáng tạo và kỹ năng giải quyết vấn đề thực tế.
🎡 Ý nghĩa và vai trò của các sản phẩm STEM trong dạy và học Vật lý ở THCS
Các sản phẩm STEM Vật lý THCS đóng vai trò quan trọng trong việc đổi mới phương pháp giảng dạy, giúp học sinh tiếp cận kiến thức một cách trực quan và sinh động hơn. Thông qua việc tự tay chế tạo các sản phẩm như mô hình cầu, thước đo góc, nhiệt kế đơn giản hay xe phản lực, học sinh không chỉ hiểu rõ hơn về các nguyên lý Vật lý mà còn hình thành các kỹ năng mềm như làm việc nhóm, tư duy thiết kế, thử nghiệm và cải tiến sản phẩm.
Ngoài ra, sản phẩm STEM còn tạo ra môi trường học tập tích cực, thúc đẩy đam mê khám phá khoa học và công nghệ cho học sinh, từ đó góp phần hình thành nền tảng vững chắc cho định hướng nghề nghiệp trong tương lai.
🎡 Mục tiêu khi triển khai dự án và sản phẩm STEM Vật lý theo từng lớp
Việc triển khai sản phẩm STEM Vật lý THCS được phân chia theo từng khối lớp nhằm phù hợp với mức độ nhận thức và kỹ năng của học sinh:
👉 Lớp 6: Hướng đến những sản phẩm đơn giản, dễ thực hiện nhằm khơi dậy hứng thú với khoa học, như chế tạo chiếc dù, nhiệt kế đơn giản hay thảm chống trượt.
👉 Lớp 7: Nâng cao độ phức tạp với các sản phẩm tích hợp nhiều kiến thức hơn như loa khuếch đại âm thanh, kính tiềm vọng hay chuông báo động thông minh.
👉 Lớp 8: Phát triển khả năng tư duy hệ thống và kỹ năng kỹ thuật qua các sản phẩm như xe phản lực, mô hình bếp năng lượng mặt trời, hệ thống tưới cây tự động.
👉 Lớp 9: Tập trung vào các dự án mang tính ứng dụng cao, gắn liền với công nghệ hiện đại như mô hình điện gió, kính hiển vi từ điện thoại thông minh, hay thiết bị cảnh báo ô nhiễm tiếng ồn.
Thông qua từng cấp độ, STEM Vật lý THCS không chỉ trang bị kiến thức Vật lý vững chắc mà còn xây dựng nền tảng kỹ năng toàn diện cho học sinh trong thế kỷ 21.
II. Sản phẩm và dự án STEM THCS
️🎯 Dự án STEM Vật lý 6: Sáng tạo từ những điều đơn giản
1. Sản phẩm STEM tiêu biểu lớp 6
+ Chế tạo cây cầu chịu tải trọng
a. Chuẩn bị
Kéo, một số ống hút nhựa, năng keo trong (băng dính) loại nhỏ
b. Gợi ý sản phẩm
Dùng băng keo để kết nối các ống hút lại với nhau để tạo thành 4 trụ cầu (hình trụ).
Lưu ý: Chiều dài các ống dùng để làm trụ cầu, mặt cầu, thành cầu,… ở các bước cần đảm bảo phù hợp theo bản thiết kế.
– Xếp các ống hút trên một mặt phẳng, dùng băng keo dán lại để tạo thành mặt cầu.
– Dán cố định mặt cầu lên 4 trụ cầu.
– Tiếp tục xếp các ống hút trên một mặt phẳng, dán cố định để tạo thành 2 mặt đường dẫn.
– Dán 2 mặt đường dẫn vào 2 phía của mặt cầu.
– Dán cố định 2 đầu của ống hút dài vào 2 mặt đường dẫn, dán cố định tại vị trí tiếp xúc với 2 trụ cầu. Thực hiện tương tự cho phía còn lại.
Dùng các ống hút để chế tạo thành cầu (theo bản thiết kế). Dán cố định chúng lại sao cho thành cầu được chắc chắn.
+ Chế tạo mô hình tế bào thực vật
a. Chuẩn bị
Băng keo trong (băng dính), giấy carton, giấy màu thủ công, đất nặn nhiều màu, kéo hoặc dao rọc giấy, súng bắn keo silicon và thanh keo.
b. Gợi ý sản phẩm
– Phát hoạ mô hình của tế bào thực vật (thường là hình lục giác) lên tấm bìa carton.
– Dùng kéo hoặc dao rọc giấy để cắt/rọc theo đường đã vẽ.
- Tạo mô hình màng sinh chất như sau:
– Dùng giấy thủ công màu vàng dán lên tấm bìa carton (đã cắt).
– Dùng vài tờ giấy thủ công màu vàng khác, gấp lại vài lần, dùng keo cố định quanh tấm bìa để tạo thành viên.
- Tạo mô hình thành tế bào như sau:
– Cắt một số bìa carton theo dạng dải dài.
– Dán giấy thủ công màu xanh bọc quanh các dải bìa này.
– Dùng keo silicon/băng keo cố định xung quanh mô hình màng sinh chất.
– Dùng đất nặn màu để tạo mô hình các thành phần của tế bào gồm: ti thể, bộ máy Golgi, nhân, lục lạp, không bào,…
+ Mô hình trồng rau mầm tại nhà
a. Chuẩn bị
Hạt mầm cải xanh, giá thể trồng cây (xơ dừa đã qua xử lý), ly nhựa (loại có nắp), giấy ăn.
b. Gợi ý sản phẩm
- Ngâm hạt giống
– Cho hạt giống vào một li nhựa, cho nước vào và khuấy đều, sau đó loại bỏ những hạt lép nổi trên mặt nước.
– Ngâm hạt giống trong nước ấm (tỉ lệ 2 sôi : 3 lạnh) để hạt giống hút đủ nước giúp hạt nảy mầm nhanh. Thời gian ngâm khoảng 4 giờ hoặc hơn (tuỳ loại hạt).
Lưu ý: HS có thể thực hiện công việc ngâm hạt giống trước tại nhà.
- Ủ hạt giống
– Sau khi ngâm, vớt hạt giống ra và rửa sạch.
– Lấy một nắp li, cho một lớp giấy ăn vào nắp, rải đều hạt giống lên trên lớp giấy rồi tiếp tục dùng một lớp giấy khác phủ lên trên.
– Phun sương tưới ẩm, để trong mát, chỗ tối. Sau 12 giờ, hạt giống sẽ nứt vỏ và bắt đầu nảy mầm.
- Chuẩn bị giá thể và nắp trồng
– Giá thể: đất sạch hoặc xơ dừa đã được xử lí, có độ ẩm vừa phải.
– Dùng nắp li nhựa để trồng, dưới nắp có khoét lỗ để thoát nước. Cho một lớp giá thể trồng cây dày khoảng 1,5 – 2 cm vào trong nắp trồng.
- Gieo hạt
– Gieo đều hạt giống đã được ủ lên bề mặt giá thể. Dùng bình phun sương để tưới đều và đủ ẩm hạt giống.
- Ủ mầm
– Phủ một lớp đất mỏng lên bề mặt lớp hạt, tưới phun sương nhẹ, đặt nắp trồng trong mát để hạt nảy mầm thành cây.
– Thời gian ủ mầm khoảng 36 giờ.
- Chăm sóc
Tưới phun sương nhẹ để giữ ẩm vào buổi sáng và buổi chiều. Dừng tưới nước trước khi thu hoạch khoảng 1 ngày.
- Thu hoạch và đóng gói
– Sau 5 – 7 ngày trồng, rau mầm cao 8 – 12 cm là thu hoạch được.
– Cách thu hoạch: Dùng kéo hoặc dao (loại dao dùng để rọc giấy) cắt sát bề mặt giá thể (loại bỏ rễ), nhẹ nhàng xếp cây mầm ngay ngắn vào hộp có lót giấy giúp hút ẩm (giấy ăn) và bảo quản trong ngăn mát tủ lạnh.
+ Lên men thực phẩm bằng phương pháp muối chua
+ Thiết kế sơ đồ tư duy về đa dạng thế giới sống
+ Mô phỏng thuật toán tìm đường đi trong mê cung
+ Thiết kế thiệp sinh nhật toán học
2. Sản phẩm STEM vật lý lớp 6
+ Chế tạo chiếc dù
a. Chuẩn bị
Áo mưa bằng nilon, kéo, dây nhợ (loại dây thả diều).
b. Gợi ý sản phẩm
– Cắt một hình vuông với cạnh 30 cm từ áo mưa bằng nilon.
– Tiến hành gấp như sau:
– Dùng kéo cắt một đường (Hình A) sao cho phần giữ lại là một tam giác cân.
– Tại mỗi cạnh bên của tam giác cân, dùng kéo cắt 1 đường nhỏ (vị trí cách cạnh đầy khoảng 1 cm) để tạo thành các lỗ nhỏ làm nơi buộc dây dù (Hình B).
– Sau khi cắt ta được chiếc dù như hình sau:
– Cột 8 sợi chỉ vào 8 lỗ (đã tạo ở hình B), chiều dài mỗi sợi khoảng 30 cm – 40 cm.
– Treo vật nặng vào đầu còn lại của 8 sợi dây. Ta đã có chiếc dù bay.
Lưu ý: Khi buộc để cố định vật nặng vào các đầu dây, cần điều chỉnh để các sợi dây bằng nhau, vật nặng nằm ở vị trí cân đối.
+ Chế tạo thảm chống trượt
a. Chuẩn bị
Miếng vải, tấm mút xốp, súng bắn keo silicon và thanh keo, kéo, kim, chỉ.
b. Gợi ý sản phẩm
- Tạo tấm thảm:
– Dùng 2 tấm mút xốp, xếp chồng lên nhau để làm 2 mặt của thảm chống trượt.
– Cố định 2 tấm mút xốp bằng kim, chỉ hoặc keo silicon,…
- Tạo bộ phận tăng ma sát cho thảm:
– Cắt miếng vải thành những thanh vải nhỏ, dài (chiều ngang khoảng 1 cm).
– Cuộn miếng vải thành những cuộn tròn nhỏ. Dùng kim, chỉ để cố định cuộn tròn này.
– Dùng keo silicon để cố định chắc chắn các miếng vải tròn vào mặt sau của thảm với khoảng cách đều khắp mặt sau.
- Trang trí và hoàn thiện:
Tiến hành trang trí cho mặt trước, thêm viền xung quanh,.. để tăng tính thẩm mĩ cho tấm thảm chống trượt.
+ Chế tạo nhiệt kế đơn giản
+ Chế tạo xe chạy bằng thế năng nước
+ Chế tạo thiết bị hỗ trợ bơm nước tự động
+ Chế tạo thước đo góc
+ Mô hình chiếc gương xoay
️🎯 Dự án STEM Vật lý 7: Khám phá thế giới thực
1. Sản phẩm STEM tiêu biểu lớp 7
+ Phương pháp bảo quản rau, củ, quả
a. Chuẩn bị
Một số quả cà chua (có kích thước và độ tươi như nhau), màng bọc thực phẩm, túi vuốt miệng (túi zipper).
b. Gợi ý sản phẩm
- Cách bảo quản 1: để ngoài môi trường tự nhiên
– Cho một quả cà chua vào túi vuốt miệng (túi zipper) thực phẩm. Kéo zip một nửa túi, nữa túi còn lại để hở (hình A).
– Đặt một quả cà chua ở ngoài môi trường tự nhiên (để trong rổ, nơi khô ráo) (hình B).
- Cách bảo quản 2: trong môi trường chân không
– Cho một quả cà chua vào trong túi vuốt miệng.
– Chuẩn bị một chậu nhựa có chứa đầy nước. Từ từ cho đáy của túi nhựa (có chứa quả cà chua) vào trong chậu nước (hình C) cho tới khi không khí ở trong túi thoát hết ra ngoài thì kéo kín túi lại và nhấc lên.
Lúc này túi nhựa có chứa quả cà chua như đã được hút chân không (hình D).
Lưu ý: Không để nước lọt vào trong túi nhựa.
- Cách bảo quản 3: bọc kín để trong tủ lạnh
– Dùng màng bọc thực phẩm bọc kín một quả cà chua (hình E).
– Đặt quả cà chua đã được bọc kín vào trong tủ lạnh để bảo quản (hình G).
- Cách bảo quản 4: không bọc, chỉ để trong tủ lạnh
Đặt một quả cà chua vào trong tủ lạnh để bảo quản.
– Hằng ngày, các nhóm theo dõi, quan sát (hình dạng, màu sắc, những thay đổi bất thường,..), cân và ghi chép (cân nặng), lập bảng ghi chú,… đối với từng cách bảo quản. Từ đó, đưa ra kết luận đối với loại quả này thì bảo quản ở điều kiện nào là tốt nhất. Giải thích.
– Các nhóm có thể dùng các cách bảo quản như đã nêu với các loại rau, củ, quả khác. Đưa ra nhận xét, kết luận.
+ Trồng cây xanh bảo vệ môi trường
+ Trồng rau bằng phương pháp thủy canh
+ Thiết kế bảng tính tiền tự động
+ Thiết kế bài trình chiếu về các đường đặc biệt trong tam giác
+ Mô phỏng thuật toán tìm vật có khối lượng lớn nhất
+ Hộp quà hình lập phương
+ Mô hình lịch để bàn
+ Vòng quay kỳ diệu
2. Sản phẩm STEM vật lý lớp 7
+ Chế tạo loa khuếch đại âm thanh
a. Chuẩn bị
– Ống nhựa phi 27, cút góc phi 27, cút chếch phi 27, nắp bịt ống phi 27, ống thu phi 60 – 27, thước cây, súng bắn keo silicon và thanh keo, dao rọc giấy, cưa ống nhựa cầm tay.
b. Gợi ý sản phẩm
- Thiết kế mô hình
– HS lên ý tưởng và về phát hoạ bản thiết kế ra giấy, các ghi chú cần thiết (thứ tự sắp xếp các vật liệu, kích thước,..).
– Dùng cưa để cưa các ống nhựa thành các bộ phận theo bản thiết kế.
Lưu ý: Phần khoét khe phải có kích thước phù hợp với thiết bị phát âm thanh (điện thoại di động).
– Lắp các bộ phận lại với nhau theo bản thiết kế để hoàn thành sản phẩm.
- Trang trí và hoàn thiện sản phẩm
– Các nhóm tiến hành trang trí sản phẩm của nhóm mình (tuỳ ý).
+ Chế tạo kính tiềm vọng đơn giản
a. Chuẩn bị
Giấy roki khổ A0, súng bắn keo silicon và thanh keo, băng keo trong (băng dính), 2 gương tròn (đường kính 7 cm), giấy trắng loại dày khổ A4, kéo, thước đo, dao rọc giấy.
b. Gợi ý sản phẩm
- Chế tạo hệ thống gương phản xạ:
– Cuộn tờ giấy A4 (loại dày) thành hình trụ với đường kính là 7 cm, dán cố định lại.
– Cắt đôi hình trụ (vừa tạo) sao cho vị trí cắt tạo với phương ngang một góc 45°.
– Dùng keo để cố định hai gương tròn vào 2 mặt (mặt góc 45°) của hình trụ vừa tạo. Ta được hệ thống gương phản xạ 1 và 2.
- Chế tạo thân của kính tiềm vọng:
– Dùng giấy bìa cứng, cuộn lại khoét để tạo thành hình hộp chữ nhật với kích thước chiều cao là 40 cm, kích thước mỗi cạnh là 8 cm.
– Lắp và dùng băng keo để cố định hệ thống gương phản xạ 1 và 2 vào hai đầu của hình hộp (Xem hình bên).
– Ở vị trí đặt mắt quan sát (đối diện với mặt gương 1 và 2), khoét 2 lỗ tròn (đường kính khoảng 7 cm).
- Hoàn thiện sản phẩm:
– Dùng giấy trắng loại dày cuộn lại để tạo thành 2 ống trụ (đường kính 7 cm) để làm 2 ống nhòm.
– Lắp 2 ống trụ vào 2 vị trí của hướng mắt nhìn (như hình bên).
– HS tiến hành trang trí cho kính tiềm vọng theo ý thích.
+ Chế tạo chuông báo động thông minh
a. Chuẩn bị
– Nắp nhựa (đường kính17 cm) và lon sữa bò, motor (3V), đế chứa pin, pin (AAA), kẹp nhựa, con tán (8 mm), đinh ốc (2 cm), một đoạn dây điện (màu đen, màu đỏ); dây rút nhựa.
b. Gợi ý sản phẩm
– Dùng nắp nhựa có đường kính khoảng 17 cm để làm để cho sản phẩm.
– Dùng keo dán cố định lon sữa bò lên một góc của nắp nhựa (đây lon hướng vào tâm nắp nhựa).
– Dán cố định motor vào để sao cho khoảng cách từ trục motor đến đáy lon một khoảng 2 cm.
– Dùng dây rút nhựa luồn vào con tán (đường kính 8 mm) và rút lại (như hình bên).
– Dùng keo để dán nút nhựa (có lỗ tròn để gắn vào vị trí của đầu ở motor) thật chắc chắn vào dây rút (như hình bên) để tạo thành bộ gõ. Lưu ý: Chiều dài của bộ gõ (từ nút nhựa đến con tán) sao cho lớn hơn một chút so với khoảng cách từ trục quay của motor đến mặt đáy của lon.
– Gắn đầu nút nhựa của bộ gõ vào đầu trục của motor.
– Gắn cố định để chứa pin vào đế của sản phẩm (nắp nhựa).
– Cắt miếng nhựa (dài 2 cm, rộng 1,5 cm) để làm bộ phận cách điện của công tắc (khoá K).
– Ở một đầu của miếng nhựa, khoét một lỗ nhỏ để luồn sợi dây qua lỗ.
– Tháo một cái kẹp nhựa (loại kẹp phơi đồ).
– Sử dụng 2 đinh ốc (dài 2 cm) và lắp vào hai thanh kẹp sao cho đầu của đinh ốc hướng vào phía trong.
– Lắp kẹp nhựa trở lại như ban đầu.
– Tiến hành nối hệ thống dây điện như sau:
⇒Dây màu đỏ được nối trực tiếp từ 1 đầu của đế chứa pin vào 1 cực của motor.
⇒ Dây màu đen (gồm 2 đoạn) lần lượt nổi như sau: nối 1 đầu vào 1 cực của để lắp pin, đầu còn lại nối vào vị trí số 1 của kẹp (đoạn thứ nhất); nối 1 đầu vào vị trí số 2 của kẹp với 1 cực còn lại của motor (đoạn thứ hai).
– Kẹp giữa 2 đinh ốc 1 và 2 là miếng nhựa đã được buộc dây (khoá K), sợi dây được kéo căng và cố định vào một vị trí xác định.
– Lắp đúng cực của pin (loại AAA) vào đế pin.
– Sản phẩm ”Chuông báo động thông minh” đã hoàn chỉnh.
Nguyên lí hoạt động: Khi có tác động vào sợi dây → sợi dây kéo căng sẽ làm rơi khoá K khỏi vị trí ban đầu → 2 đầu đinh 1 và 2 sẽ tiếp xúc → mạch điện được nối → motor sẽ quay làm con tán tác động vào đáy lon → thiết bị “Chuông báo động” sẽ kêu.
+ Chế tạo mô hình chiếc loa giấy
+ Thiết kế bể thủy sinh đơn giản
+ Mô hình trồng rau xanh tại nhà
️🎯 Dự án STEM Vật lý 8: Sản phẩm ấn tượng và sáng tạo
1. Sản phẩm STEM tiêu biểu lớp 8
+ Mô hình mô phỏng hệ tiêu hóa ở người
+ Pha chế nước muối sinh lý
+ Chế tạo son môi chất liệu tự nhiên
+ Mô phỏng trò chơi “Vượt chướng ngại vật” bằng Scratch
+ Xây dựng biểu đồ thể trạng theo chỉ số BMI
+ Ô cửa thần kỳ Monty Hall
+ Vẽ hình chóp tứ giác đều bằng phần mềm GeoGebra
2. Sản phẩm STEM vật lý lớp 8
+ Chế tạo xe phản lực
+ Thiết kế mạch điện chiếu sáng cho mô hình nhà ở
+ Chế tạo mô hình bếp năng lượng mặt trời
+ Chế tạo giác kế laser
+ Mô hình hệ thống tưới cây tự động
+ Chế tạo máy chiếu phim 3D
+ Chế tạo thiết bị cảnh báo vật cản
+ Chế tạo dụng cụ thông minh Pythagore
️🎯 Dự án STEM Vật lý 9: Ứng dụng cao và tính thực tiễn mạnh mẽ
1. Sản phẩm STEM tiêu biểu lớp 9
+ Làm nước trái cây lên men
+ Làm giấm táo
+ Thiết kế video giới thiệu về “Đại gia đình dân tộc Việt Nam”
+ Mô phỏng trò chơi “Đường lên đỉnh núi” bằng phần mềm Scratch
2. Sản phẩm STEM vật lý lớp 9
+ Mô hình máy chiếu phim từ điện thoại thông minh
+ Chế tạo mô hình điện gió
+ Chế tạo thiết bị chiếu sáng thông minh cho nhà ở
+ Chế tạo kính hiển vi từ điện thoại thông minh
+ Chế tạo mô hình chiếc dù thông minh
+ Chế tạo thiết bị cảnh báo ô nhiễm tiếng ồn
+ Chế tạo mô hình thiết bị thông minh cho phòng ngủ
+ Chế tạo thiết bị bảo trộm mini
+ Chế tạo chiếc mũ Noel
+ Chế tạo hộp đựng bút đa năng
+ Chế tạo chiếc đèn bàn
Nếu các em yêu thích những thí nghiệm thú vị, muốn hiểu sâu hơn về cách năng lượng vận hành trong cuộc sống hằng ngày, hay đơn giản là tìm kiếm nguồn cảm hứng cho các dự án STEM vật lý sắp tới — cuốn sách “STEM Vật Lý – Năng Lượng Được Phát Hiện” chính là lựa chọn tuyệt vời dành cho các em đấy!
Được biên soạn bởi TKbooks, cuốn sách mang đến những kiến thức Vật lý dễ hiểu, sinh động, kết hợp với các hoạt động thực hành hấp dẫn, giúp học sinh cấp 2 không chỉ học mà còn trải nghiệm và sáng tạo.
📚 Phụ huynh và các em học sinh hãy tham khảo chi tiết cuốn sách tại: https://drive.google.com/file/d/1ts_YlRPD63Ny6Pa7cMAzOlgBrCaG4oFA/view
👉 Tham khảo Combo Sách STEM Dành Cho Học Sinh THCS tại: http://stem.tkbooks.vn/combo
Hãy cùng bắt đầu hành trình khám phá năng lượng và chinh phục khoa học theo cách thật mới mẻ nhé!
