Làm thế nào mà một cái cây có thể “uống” và vận chuyển nước từ đất đến tận lá của nó? Trong dự án thiết kế bài giảng STEM chủ đề khoa học này, học sinh sẽ quan sát cách cây (hoa và cần tây) hút nước, và cách nước có màu làm cho hoa thay đổi màu sắc như thế nào!
Sau hoạt động này, học sinh có thể dễ dàng hình dung được quá trình nước di chuyển trong cây, hay còn gọi là hiện tượng mao dẫn.
Mục lục
Vật liệu
Vật liệu dành cho học sinh
- Hoa trắng như hoa cẩm chướng
- Cần tây có lá kèm theo
- Cốc có thể giữ hoa và thân cây cần tây
- Nước
- Giấy
- Bút chì màu
- Thìa canh
- Màu thực phẩm (đỏ hoặc xanh, 10 giọt cho mỗi học sinh)
- Máy ảnh
Vật liệu dành cho giáo viên
- Con dao bén
- Ly đo lường
Thông tin cơ bản cho giáo viên
Tất cả các loài thực vật, ngay cả những loài sống trên sa mạc, đều cần nước để tồn tại. Thực vật sử dụng nước để giữ cho rễ, thân, lá và hoa của chúng khỏe mạnh, tránh bị khô và héo. Nước trong cây cũng được sử dụng để mang các chất dinh dưỡng hòa tan đi khắp cây. Thực vật lấy nước từ mặt đất, điều này có nghĩa là cây phải vận chuyển nước từ rễ lên khắp các phần còn lại của cây như trong hình. Vậy thực vật thực hiện điều này như thế nào?
Bước đầu tiên là lấy nước từ đất qua rễ của chúng, nơi có khả năng thẩm thấu, bởi vì rễ là bộ phận rất tốt để hấp thụ nước trong cây. Từ rễ, nước di chuyển qua các lớp tế bào khác nhau vào bộ phận của cây, tế bào này được gọi là xylem, chuyên dùng để vận chuyển nước. Mô xylem trông giống như các ống hở tương tự như vòi tưới cây ở vườn, qua đó nước có thể di chuyển dễ dàng trong cây.
Các yếu tố thúc đẩy làm cho nước di chuyển qua xylem là sự thoát hơi nước và hoạt động của mao dẫn. Thoát hơi nước là khi nước từ lá và cánh hoa bay hơi. Nước rời khỏi cây sẽ tạo ra một lực hút kéo nhiều nước lên trên. Tuy nhiên, để các phân tử nước đi lên xylem, chúng phải thắng lực hấp dẫn. Để có thể thắng lực hấp dẫn, cây cần sự hoạt động của mao mạch.
Hiện tượng mao dẫn xảy ra khi lực liên kết các phân tử nước với nhau (lực dính, sức căng bề mặt) và lực hút nước lên bề mặt xylem lớn hơn lực hấp dẫn. Kết quả là, lực kết dính và liên kết kết hợp tạo ra một chuỗi phân tử nước liên tục di chuyển lên cây. Khi lượng nước bốc hơi nhiều, cây hút càng nhiều nước hơn. Quá trình này cho phép thực vật di chuyển nước đến các tán cây cách bề mặt đất hơn 100 mét!
Trong giáo án này, học sinh sẽ được quan sát sự chuyển động của nước qua thân cây. Các em sẽ để một bông hoa trắng và một cọng cần tây nhiều lá ngâm trong nước màu. Sau đó, quan sát hoa và lá thay đổi màu sắc như thế nào khi nước di chuyển qua cây. Khi quan sát hoa và lá cần tây thay đổi màu sắc theo thời gian, các em sẽ nhận ra rằng thực vật đáp ứng nhu cầu nước của chúng bằng cách vận chuyển nước từ rễ, qua các ống nhỏ ở thân, đến lá và ngọn cây.
Lưu ý kỹ thuật:
Một cách đơn giản để chứng minh hoạt động của mao dẫn là lấy một thìa cà phê nước và nhẹ nhàng đổ nó vào một vũng nước trên bề mặt. Bạn sẽ nhận thấy rằng nước đọng lại thành vũng chứ không loang ra khắp bề mặt. Điều này xảy ra do lực dính và sức căng bề mặt. Lực dính là lực hút để kéo các chất giống nhau lại với nhau.
Trong trường hợp này, các phân tử nước riêng lẻ đang được kéo lại với nhau. Lực kéo mạnh nhất ở mép vũng nước. Các phân tử nước ở rìa có ít phân tử nước hơn, vì vậy chúng bám chặt hơn vào những phân tử xung quanh, hiện tượng này được gọi là sức căng bề mặt. Bây giờ, hãy nhẹ nhàng nhúng góc khăn giấy vào trong vũng nước. Nước bị hút vào giấy, đây chính là hoạt động của mao dẫn.
>> Tìm hiểu thêm: Thiết kế bài giảng STEM về lực đòn bẩy
Thiết kế bài giảng STEM chủ đề khoa học – Tương tác (15 phút)
Trong thiết kế bài giảng STEM, giáo viên không thể nào thiếu phần tương tác trong buổi học, hoạt động này sẽ giúp học sinh hiểu rõ hơn về vấn đề mà mình đang tìm hiểu. Sau đây là một số câu hỏi gợi ý mà giáo viên có thể sử dụng trong dự án này.
Thu câu trả lời của học sinh. Sau đó, sử dụng câu trả lời đó để chỉ ra rằng thực vật cần nước, chất dinh dưỡng (đất), không khí và ánh sáng để sống và phát triển. Viết bốn nhu cầu này lên bảng để cả lớp cùng xem.
Tiếp tục thảo luận các câu hỏi sau với học sinh của bạn. Lắng nghe câu trả lời của học sinh, nhưng không giải thích cho các em biết biết làm thế nào một cây di chuyển nước từ rễ của chúng đến lá.
Hỏi:
Thực vật lấy nước từ đâu?
Theo em bộ phận nào giúp cây lấy nước?
Khám phá (30 phút)
Giáo viên phát cho mỗi học sinh một bông hoa trắng, một cọng cần tây và một cốc nước. Sau đó yêu cầu mỗi học sinh chọn một màu (đỏ hoặc xanh) và cho các em khoảng 10-15 giọt màu thực phẩm vào cốc nước. Tiếp theo, khuấy nước cho đến khi màu sắc được phân bố đồng đều.
Giáo viên dùng dao cắt khoảng một inch trên cành hoa và phần dưới của thân cây cần tây theo một góc 45 độ cho mỗi nhóm học sinh. Lưu ý, giáo viên không sử dụng kéo để cắt, vì chúng có thể làm dập thân cây (xylem), điều này dẫn đến giảm khả năng hút nước của cây.
Hướng dẫn học sinh đặt cành hoa và cành cần tây vừa cắt vào cốc đựng nước màu.
Cho học sinh dự đoán điều gì sẽ xảy ra với bông hoa và thân cây cần tây. Yêu cầu các em viết ra dự đoán trong trang tính.
Các em nghĩ điều gì sẽ xảy ra với cành hoa hoặc cành cần tây khi bạn để nó trong cốc nước màu?
Bạn nghĩ điều gì sẽ xảy ra với màu thực phẩm trong nước?
Điều gì sẽ xảy ra với nước?
Yêu cầu học sinh của bạn chụp ảnh bằng máy ảnh nếu bạn có, hoặc vẽ bông hoa và thân cây cần tây trên giấy, đặc biệt chú ý đến màu sắc của cánh hoa hoặc lá.
Để hoa và cuống cần tây trong nước nhuộm ít nhất 24 giờ. Yêu cầu học sinh kiểm tra lại sau 2 giờ, 4 giờ nếu có thể và sau đó kiểm tra lại vào ngày hôm sau (sau khoảng 24 giờ). Mỗi khi kiểm tra cây, cho học sinh ghi lại những gì quan sát được và cho học sinh chụp ảnh.
Suy ngẫm (15 phút)
Khi hoa và lá cần tây đã chuyển màu rõ ràng, bây giờ là thời gian để các em bắt đầu thảo luận. Yêu cầu học sinh so sánh các hình ảnh hoặc hình vẽ mà các em đã thực hiện khi bắt đầu và kết thúc thí nghiệm.
Các em nhận thấy gì về bông hoa và thân cây cần tây khi nhìn vào các hình ảnh khác nhau?
Yêu cầu học sinh mô tả những thay đổi mà bản thân quan sát được. Khi bắt đầu thử nghiệm, lá hoa có màu trắng, và thân cây cần tây có màu xanh. Cuối cùng, cả hai đều chuyển sang màu của màu thực phẩm.
Giáo viên thảo luận với học sinh các câu hỏi sau.
Khi quan sát kỹ phần dưới của thân cây cần tây, bạn nhận thấy điều gì?
Cho học sinh chỉ ra có những chấm nhỏ màu ở dưới cùng của thân cây cần tây.
Bạn nghĩ những chấm màu này là gì?
Bạn nghĩ chúng ta sẽ thấy gì nếu cắt cần tây theo chiều dọc?
Những chấm và đường màu này cho chúng ta biết điều gì về cách thức nước nhuộm vào cây?
Giải thích cho học sinh hiểu rằng các chấm giống như những ống nhỏ chạy dọc từ đáy cần tây lên trên. Những ống này giúp cây di chuyển nước qua thân của chúng.
Tạo kết nối nghề nghiệp
Thiết kế bài giảng STEM hiệu quả có thể giúp học sinh tạo mối liên hệ quan trọng giữa bài học trên lớp và cơ hội việc làm STEM trong thế giới thực.
Các nhà thực vật học nghiên cứu thực vật để tìm ra những gì chúng cần để sống khỏe mạnh và phát triển tốt nhất. Ví dụ: Các nhà khoa học đã phát triển một số loại cây trồng đặc biệt chỉ cần một ít nước để phát triển, những loại cây này rất phù hợp để nuôi trồng ở các vùng khô hạn như cây xương rồng.
>> Có thể bạn quan tâm: Cách ứng dụng STEM vào bài giảng – Thiết kế bài giảng STEM
Lời kết
Trên đây là hướng dẫn của chúng tôi về thiết kế bài giảng STEM chủ đề khoa học dành cho học sinh tiểu học. Chắc chắn rằng qua hoạt động trên, các em sẽ phần nào hiểu rõ hơn về cách thực vật hoạt động để tồn tại. Nếu muốn tìm hiểu thêm về một số cách thiết kế bài giảng STEM hiệu quả khác, hãy bấm nút theo dõi OhStem Education ngay nhé!
Để tìm hiểu thêm về các đồ chơi, giáo cụ STEAM cho bé, vui lòng liên hệ OhStem qua:
- Fanpage: https://www.facebook.com/ohstem.aitt
- Hotline: 08.6666.8168
- Youtube: https://www.youtube.com/c/ohstem
OhStem Education – Đơn vị cung cấp công cụ và giải pháp giáo dục STEAM cho mọi lứa tuổi tại Việt Nam
