Làm thế nào chúng ta có thể hình dung dữ liệu đại dương do Glider Jane thu thập để hiểu các mối quan hệ thúc đẩy sự trộn lẫn và lưu thông của đại dương? Trong hoạt động STEM này, học sinh sẽ có cơ hội tìm hiểu về tàu lượn dưới nước và xác định các mối quan hệ chính giữa độ sâu, áp suất, mật độ, độ mặn và nhiệt độ khi chúng hỗ trợ lưu thông đại dương. Hãy cùng Sylvan Learning Việt Nam tìm hiểu giáo án dạy học STEM môn Toán – Hảng hải – Biến đổi khí hậu này nhé!
Chuyên đề giáo án STEM: Toán học – Hàng hải – Biến đổi Khí hậu
Cấp bậc: Tiểu học (Lớp 4-5), THCS (Lớp 6-8), THPT (Lớp 9-12)
Tài liệu tải về:
Mục tiêu chính
Trong bài học này, với mục tiêu chính là học sinh sẽ truy cập và trực quan hóa dữ liệu đại dương được thu thập bởi Glider Jane của Đại học Bang Oregon (OSU). Sau đó, học sinh sẽ sử dụng dữ liệu đó để xác định các đặc điểm chính và mối quan hệ của nó với lưu thông đại dương.
Kiến thức tích hợp
Underwater Gliders – Tàu lượn dưới nước là một loại công cụ nghiên cứu dưới nước và có thể được lập trình để di chuyển quãng đường dài, ghi dữ liệu, truyền dữ liệu. Chúng có thể di chuyển 1/2 hải lý hoặc khoảng 0,6 dặm mỗi giờ cho 3-4 tuần mỗi lần. Tàu lượn này có độ dài khoảng 7 feet và nặng khoảng một trăm pound.
Tàu lượn dưới nước là một loại phương tiện di chuyển dưới nước sử dụng động cơ đẩy có sức nổi thay đổi thay vì chân vịt hoặc động cơ đẩy truyền thống. Nó sử dụng sức nổi có thể thay đổi theo cách tương tự như một chiếc phao định hình, nhưng không giống như một chiếc phao chỉ có thể di chuyển lên và xuống, một tàu lượn dưới nước được trang bị cánh ngầm (cánh dưới nước) cho phép nó lướt về phía trước trong khi hạ xuống mặt nước.
Trong đại dương, tàu lượn di chuyển theo kiểu răng cưa bằng cách hút và đẩy nước ra ngoài để thay đổi lực nổi của nó để tàu lượn có thể chìm và nổi khi nó di chuyển. Bên cạnh đó, tàu lượn có thể được sử dụng để thu thập dữ liệu giống như một tàu nghiên cứu, nhưng với chi phí thấp hơn.
Hoạt động trực quan hóa dữ liệu đại dương
Tàu lượn dưới nước này đã được sử dụng từ năm 2006-2013. Trong thời gian đó, nó đã trải qua 842,5 ngày trên biển, có 60 lần triển khai, thực hiện 313 chuyến đi và đã đi được 1.200 dặm. Hoạt động này sẽ sử dụng dữ liệu đại dương thu thập được ở ngoài khơi Newport, Oregon trong năm 2007.
Chuẩn bị
- Mỗi nhóm học sinh cần nên có PC, máy tính xách tay hoặc máy tính bảng có cài đặt sẵn Tableau Public.
- Chuẩn bị sẵn Bảng tra cứu dữ liệu đại dương.
- Nếu có thể, hãy kích hoạt tính năng chia sẻ màn hình với học sinh để họ xem cách bạn hướng dẫn trên Tableau.
Thực hành
Bước 1: Giải thích cho học sinh về chức năng của tàu lượn dưới nước và giải thích thêm về Bảng tra cứu dữ liệu đại dương (dữ liệu ghi lại quá trình tuần hoàn đại dương và chu trình dinh dưỡng).
Bước 2: Yêu cầu học sinh theo dõi Phiếu nghiên cứu để tiến hành hoạt động đầu tiên: Lập bản đồ đường đi của tàu lượn theo kinh độ và vĩ độ trên phần mềm Tableau Public.
- Chọn Kinh độ và đặt nó trong phần cột, sau đó chọn Vĩ độ là phần hàng ngang.
- Thu phóng để xem đường đi của tàu lượn.
- Chọn Bản đồ ở tiêu đề trên cùng và thêm các lớp vào bản đồ bằng cách chọn “Lớp bản đồ”.
- Học sinh có thể đổi tên trang tính theo tên cụ thể để dễ dàng theo dõi.
Lưu ý: Khi các mục được kéo và thả đến vị trí cột / hàng, bạn có thể nhấp vào mũi tên xuống khi di chuột qua từng biến và chọn kích thước. Điều này sẽ giúp chương trình trong phần mềm không vẽ kinh độ và vĩ độ trung bình.
Bước 3: Phân tích các thay đổi với độ sâu theo thời gian. Trong nhiệm vụ tiếp theo này, học sinh sẽ xác định mối quan hệ giữa độ sâu và các đặc điểm của nước đại dương thúc đẩy lưu thông nước biển. Trước tiên, học sinh cần thêm trang tính mới và đổi tên trang tính đó là “Phân tích biến theo thời gian”. Mục tiêu của hoạt động này là xác định đường đi của tàu lượn theo thời gian và độ sâu.
- Trong phần cột, học sinh thêm ngày (Ngày dựa trên lịch 365 ngày).
- Trong phần hàng, hãy thêm Độ sâu xấp xỉ tính bằng feet.
→ Câu hỏi thảo luận: Biểu đồ này cho bạn thấy gì về tàu lượn? Không gian phẳng đó trong đồ thị có ý nghĩa gì? Đại dương thay đổi như thế nào khi chúng ta vào đi sâu hơn?
Sau đó yêu cầu học sinh đưa ra số đo mà các em muốn vẽ biểu đồ tiếp theo và đưa ra dự đoán về mẫu mà các em có thể nhìn thấy. Hãy chắc chắn chọn Đo lường Trung bình cho mỗi biến như độ mặn, áp lực, nhiệt độ, mật độ.
Tiếp theo, hãy tạo một cuộc thảo luận giúp học sinh suy nghĩ về những gì các em biết về nước đại dương và sự thay đổi của nó theo độ sâu. Ví dụ. nước biển sâu hơn thường mặn hơn, lạnh hơn và đặc hơn nước bề mặt; Khi nước thay đổi theo bất kỳ yếu tố nào ở trên, nước sẽ hòa trộn và khuấy động để phân phối chất dinh dưỡng thông qua tuần hoàn biển sâu.
Bước 4: Trong nhiệm vụ tiếp theo này, học sinh sẽ xác định mối quan hệ giữa độ sâu và các đặc điểm của nước đại dương thúc đẩy lưu thông nước biển sâu. Học sinh cần thêm trang tính mới và đổi tên trang tính đó “Phân tích biến theo độ sâu”
→ Câu hỏi thảo luận: Học sinh có suy nghĩ gì về mối quan hệ giữa đặc điểm và độ sâu của nước đại dương?
Sau đó yêu cầu học sinh đưa ra số đo mà các em muốn vẽ biểu đồ tiếp theo và đưa ra dự đoán về mẫu mà các em có thể nhìn thấy. Hãy chắc chắn chọn Đo lường Trung bình cho mỗi biến như độ mặn, áp lực, nhiệt độ, mật độ. Thêm vào đó, yêu cầu học sinh giải thích nước đại dương thay đổi như thế nào khi tàu lượn vào sâu hơn một. Ví dụ. lạnh hơn, mặn hơn, đặc hơn và tăng áp suất.
Phần bài tập thêm có liên quan đến Sinh vật biển:
- Oxy giảm khi độ sâu tăng lên, bạn có thể thêm biến này để xem nó thay đổi như thế nào theo thời gian hoặc độ sâu.
- CDOM là Vật chất hữu cơ hòa tan có màu hòa tan. Phép đo này được sử dụng để chỉ ra số lượng “vật chết” đi trong nước. Những thứ này có thể bị các sinh vật khác ăn hoặc lắng đọng dưới dạng vật chất phân hủy dưới đáy biển để hỗ trợ sự sống, tương tự như cách vật chất phân hủy trong đất hỗ trợ sự sống trên đất liền.
- Chất diệp lục là phân tử quang hợp liên kết với thực vật phù du và có thể được sử dụng để chỉ số lượng “sinh vật sống” trong mẫu nước.
Tiêu chí đánh giá
- Hiểu về cách hoạt động của tàu lượn dưới nước.
- Tham gia và phân tích trực quan hóa dữ liệu được thu thập bởi Glider Jane của OSU
- Xác định các mối quan hệ chính giữa độ sâu, áp suất, mật độ, độ mặn và nhiệt độ vì chúng hỗ trợ lưu thông đại dương.
Quan sát kết quả thực hành
Sau khi học sinh hoàn thành phân tích và bảng tính, hãy yêu cầu họ chia sẻ những ý kiến của họ và suy nghĩ của họ về nước đại dương đã thay đổi như thế nào. Điều quan trọng mà học sinh cần biết là những thay đổi về mật độ nước, nhiệt độ và độ mặn là một chức năng của độ sâu thúc đẩy sự trộn lẫn và lưu thông của đại dương. Hơn nữa, CDOM, O2 hòa tan và Chlorophyll được tìm thấy trong các mẫu nước có thể giúp chỉ ra “sức khỏe của hệ sinh thái “bằng cách đo lượng chất dinh dưỡng.
Trên đây là nội dung hoạt động nghiên cứu thú vị về trực quan dữ liệu đại dương mà Sylvan Learning muốn giới thiệu đến các bạn học sinh. Hy vọng sau hoạt động nhóm này, học sinh sẽ trau dồi thêm kiến thức bổ ích về thế giới đại dương cũng như tăng khả năng phân tích dữ liệu, phát triển trí não nhé!
