STEM CHỦ ĐỀ BÌNH LỌC NƯỚC 1 TÊN CHỦ ĐỀ BÌNH LỌC NƯỚC (Số tiết 02 – Hóa học Lớp 11) 2 MÔ TẢ CHỦ ĐỀ Học sinh tìm hiểu và vận dụng kiến thức về + Tính chất và ứng dụng của than hoạt tính (bài – Hóa học 1[.]
STEM CHỦ ĐỀ: BÌNH LỌC NƯỚC TÊN CHỦ ĐỀ: BÌNH LỌC NƯỚC (Số tiết: 02 – Hóa học Lớp 11) MƠ TẢ CHỦ ĐỀ Học sinh tìm hiểu vận dụng kiến thức + Tính chất ứng dụng than hoạt tính (bài – Hóa học 11), + Tính thể tích khối trụ (bài 1, chương – Hình học 12), + Áp suất chất lỏng (Vật lớp 8) Để thiết kế chế tạo bình lọc nước sinh hoạt với tiêu chí cụ thể Sau hoàn thành, học sinh thử nghiệm lọc nước ao hồ tiến hành đánh giá chất lượng sản phẩm MỤC TIÊU a Kiến thức: - Vận dụng kiến thức tính chất cacbon theo yêu cầu, tiêu chí cụ thể; - Vận dụng cơng thức tính thể tích khối trụ - Vận dụng kiến thức thẩm thấu, khuếch tán cách sáng tạo để giải vấn đề tương tự b Kĩ năng: - Tính toán, vẽ thiết kế bình lọc nước đảm bảo tiêu chí đề ra; - Lập kế hoạch cá nhân/nhóm để chế tạo thử nghiệm dựa thiết kế; - Trình bày, bảo vệ thiết kế sản phẩm mình, phản biện ý kiến thảo luận; - Tự nhận xét, đánh giá trình làm việc cá nhân nhóm c Phẩm chất: - Nghiêm túc, chủ động, tích cực tham gia hoạt động học; - u thích khám phá, tìm tịi và vận dụng các kiến thức học vào giải quyết nhiệm vụ giao; - Có tinh thần trách nhiệm, hịa đồng, giúp đỡ nhóm, lớp; - Có ý thức tuân thủ tiêu chuẩn kĩ thuật giữ gìn vệ sinh chung thực nghiệm d Năng lực: - Tìm hiểu khoa học, cụ thể ứng dụng tính chất cácbon; - Giải nhiệm vụ thiết kế chế tạo bể lọc nước cách sáng tạo; - Hợp tác với thành viên nhóm để thống thiết kế phân công thực hiện; - Tự nghiên cứu kiến thức, lên kế hoạch thiết kế, chế tạo, thử nghiệm đánh giá THIẾT BỊ - Các thiết bị dạy học: giấy A0, mẫu kế hoạch, … - Nguyên vật liệu dụng cụ để chế tạo thử nghiệm “Bình lọc nước”: Chai thể tích 1,5 lít; Cát, sỏi, than hoạt tính, màng lọc (vải); Nước ao, hồ Thước kẻ, bút; TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Hoạt động XÁC ĐỊNH YÊU CẦU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO BÌNH LỌC NƯỚC a Mục đích hoạt động - Học sinh nắm vững yêu cầu "Thiết kế bình lọc nước” vật liệu sẵn có (do giáo viên cung cấp) theo tiêu chí: Lọc nước phục vụ sinh hoạt; có dung tích từ 1,2 dm3 đến 1,5dm3 ; đơn giản, dễ sử dụng - Học sinh hiểu rõ yêu cầu vận dụng kiến thức khả hấp phụ bon cát để thiết kế thuyết minh thiết kế trước sử dụng nguyên vật liệu, dụng cụ cho trước để chế tạo thử nghiệm b Nội dung hoạt động - Tìm hiểu nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường nước, kiến thức xử lý nước bị ô nhiễm - Xác định nhiệm vụ chế tạo bình lọc nước với tiêu chí: Lọc nước phục vụ sinh hoạt Vật liệu dễ làm c Sản phẩm học tập học sinh - Mơ tả giải thích cách định tính ngun lí chế tạo bình lọc; - Xác định kiến thức cần sử dụng để thiết kế, chế tạo bình lọc nước theo tiêu chí cho d Cách thức tổ chức Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh - Giao nhiệm vụ cho học sinh tìm - Thảo luận nhóm trình bày thảo luận hiểu ngun lý lọc nước (mơ hình, ngun lý lọc nước xem hinh ảnh, video…) - Học sinh tìm tịi kiến thức cac - Giáo viên xác nhận kiến thức cần sử bon, tính thẩm thấu nước dụng tính chất cac bon, tính thẩm thấu nước Hoạt động NGHIÊN CỨU KIẾN THỨC TRỌNG TÂM VÀ XÂY DỰNG BẢN THIẾT KẾ a Mục đích hoạt động Học sinh hình thành kiến thức tính chất cac bon silic đioxit đề xuất giải pháp xây dựng thiết kế bình lọc nước b Nội dung hoạt động - Học sinh nghiên cứu sách giáo khoa tài liệu tham khảo kiến thức trọng tâm sau: Tính chất bon (Hóa học 11 Bài 6); Áp suất thẩm thấu, áp suất chất lỏng (Vật lí 8); Thể tích khối trụ (Bài 1, chương – Hình học 12) - Học sinh thảo luận thiết kế bình lọc đưa giải pháp có Gợi ý: Than hoạt hoạt tính gì? Thành phần hóa học cát? Vì cát than sử dụng để lọc nước? Người ta sử dụng loại than để lọc nước tốt nhất? Các nguyên liệu, dụng cụ cần sử dụng sử dụng nào? - Học sinh xây dựng phương án thiết kế bình lọc nước chuẩn bị cho buổi trình bày trước lớp (các hình thức: thuyết trình, poster, powerpoint ) Hồn thành thiết kế (phụ lục đính kèm) nộp cho giáo viên - Yêu cầu: Bản thiết kế chi tiết có kèm hình ảnh, mơ tả rõ kích thước, hình dạng thuyền ngun vật liệu sử dụng… Trình bày, giải thích bảo vệ thiết kế theo tiêu chí đề Chứng minh chất lượng nước, lượng nước lọc tính tốn cụ thể c Sản phẩm học sinh - Học sinh xác định ghi thông tin, kiến thức bon silic đioxit - Học sinh đề xuất lựa chọn giải pháp có cứ, xây dựng thiết kế bình lọc đảm bảo tiêu chí d Cách thức tổ chức Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh Giao nhiệm vụ: - Tự đọc nghiên cứu sách giáo - Nghiên cứu kiến thức trọng tâm: khoa, tài liệu tham khảo, tìm tính chất cac bon silic kiếm thông tin Internet… ddioxxit - Đề xuất thảo luận ý tưởng - Xây dựng thiết kế bình lọc nước ban đầu, thống phương án theo yêu cầu thiết kế tốt nhất; - Lập kế hoạch trình bảy bảo vệ - Xây dựng hồn thiện thiết thiết kế kế bình lọc nước; - Lựa chọn hình thức chuẩn bị nội dung báo cáo - Giáo viên quan sát, hỗ trợ học sinh cần thiết Hoạt động TRÌNH BÀY BẢN THIẾT KẾ a Mục đích hoạt động Học sinh hồn thiện thiết kế bình lọc nước nhóm b Nội dung hoạt động - Học sinh trình bày, giải thích bảo vệ thiết kế theo tiêu chí đề Giải thích nguyên lý lọc bình lọc, lượng nước lọc tính tốn cụ thể - Thảo ḷn, đặt câu hỏi phản biện ý kiến thiết kế; ghi lại nhận xét, góp ý; tiếp thu điều chỉnh thiết kế cần - Phân công công việc, lên kế hoạch chế tạo thử nghiệm bình lọc nước c Sản phẩm học sinh Bản thiết kế bình lọc nước sau điều chỉnh hoàn thiện Nước ao, hồ: Chiều cao: 4/10 Than hoạt tính, Chiều cao: 1/10 Vải lọc Cát Chiều cao: 1/10 Cát Chiều cao: 3/10 Nguyên liệu: Sỏi, cát, than hoạt tính, bình chứa, ống nhựa, cưa lỗ Bước 1: Úp ngược bình chứa nước lại, sau bạn đục lỗ đáy bình, tiếp đến bịt lỗ đục vải Bước 2: Đổ than hoạt tính xuống cùng, than hoạt tình có khả loại bỏ tạp chất nhỏ nước, cặn bẩn từ lớn đến siêu nhỏ Bước 3: Tiếp theo đổ cát vào, lớp bạn đổ sỏi Sỏi giúp giữ lại loại tạp chất cành cây, bụi bẩn, rơi, sinh vật nhỏ, côn trùng, … Bước 4: Cuối treo bình chứa vật liệu lọc cao, sau đổ nước vào bắt đầu lọc d Cách thức tổ chức Hoạt động Giáo viên Hoạt động Học sinh - Nội dung cần trình bày; - Học sinh báo cáo, thảo luận - Thời lượng báo cáo; - Cách thức trình bày thiết kế thảo luận - Giáo viên điều hành, nhận xét, góp ý hỗ trợ học sinh Hoạt động CHẾ TẠO VÀ THỬ NGHIỆM BÌNH LỌC NƯỚC a Mục đích hoạt động - Học sinh dựa vào thiết kế lựa chọn để chế tạo bình lọc nước đảm bảo yêu cầu đặt - Học sinh thử nghiệm, đánh giá sản phẩm điều chỉnh cần b Nội dung hoạt động - Học sinh sử dụng nguyên vật liệu dụng cụ cho trước (Vỏ bình nước, Cát, sỏi, than hoạt tính, vải, kéo, dao, dây buộc, thước kẻ, bút) để tiến hành chế tạo bình lọc nước theo thiết kế - Trong trình chế tạo nhóm đồng thời thử nghiệm điều chỉnh việc đổ nước bẩn vào bình, quan sát, đánh giá điều chỉnh cần c Sản phẩm học sinh Mỗi nhóm có sản phầm bình lọc nước hồn thiện thử nghiệm d Cách thức tổ chức Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh - Giao nhiệm vụ: - Tiến hành chế tạo, thử nghiệm + Sử dụng nguyên vật liệu hoàn thiện sản phầm theo nhóm dụng cụ cho trước để chế tạo thuyền theo thiết kế; + Thử nghiệm, điều chỉnh hoàn thiện sản phẩm - Quan sát, hỗ trợ học sinh cần Nguyên liệu sử dụng gồm bốn chai nhựa suốt dung tích 1,5 lít Chai thứ đặt vị trí cao dùng để chứa nước cần lọc Kế đến, chai thứ hai chứa nguyên liệu hấp thụ kim loại nặng xơ dừa, đặt thấp chai ban đầu 5cm, kể từ đáy chai thứ đầu chai thứ hai Chai thứ ba chứa nguyên liệu lọc cát, sỏi than hoạt tính dùng để loại bỏ vụn hữu cơ, chất gây nhiễm bẩn khử mùi Chai đặt thấp chai thứ thứ 25 cm thấp chai thứ hai 20 cm, kể từ đỉnh đầu chai Và cuối chai đặt thấp dùng để chứa nước sau lọc Hệ thống nối ống dẫn nước Toàn chai nhựa sử dụng hệ thống chai nhựa suốt Với hệ thống lọc này, ta đặt hệ thống chỗ thống mát có nhiều ánh nắng trình diệt khuẩn tự nhiên xảy Dưới tác dụng tia xạ mặt trời đến 98% vi sinh vật gây bệnh bị tiêu diệt, đặt hệ thống ánh nắng mặt trời vòng - 5 Tại chai lọc thứ hai - tức chai lọc có chứa xơ dừa - nguyên liệu phổ biến thường bị bỏ - lại có khả hấp thu kim loại nặng làm giảm thành phần BOD đến 99% Vì thế, ứng dụng xơ dừa vào hệ thống lọc mẻ, cộng với trình lọc ngược, tức cho nước ngược từ lên, qua lớp vật liệu lọc xơ dừa cách chậm rãi giúp cho trình hấp thu diễn hồn tồn đạt độ yêu cầu Tại chai lọc thứ ba hỗn hợp vật liệu lọc bao gồm năm lớp: lớp cát nhỏ, lớp than hoạt tính, lớp cát lớn, lớp sạn nhỏ lớp sạn lớn Mỗi lớp vật liệu xếp theo thứ tự từ xuống lớp có độ dày cm Q trình lọc qua chai lọc đảm bảo cho vụn hữu bị giữ lại lớp cùng, tiếp đến mùi hôi hấp thụ than hoạt tính, nước làm nhờ lớp lại Giữa chai lọc nối với ống nhựa Toàn vật liệu lọc trước đưa vào chai để làm thành chai lọc nước điều rửa sạch, phân loại kích cỡ tiệt trùng ánh nắng mặt trời Nếu sản phẩm bán thị trường, điểm đặc biệt tạo lợi cạnh tranh giá rẻ chưa tới 10k/sản phẩm Bên cạnh đó, chế lọc xơ dừa điểm nhấn tạo nên khác biệt so với sản phẩm lọc nước khác Hoạt động 5. TRÌNH BÀY SẢN PHẨM BÌNH LỌC NƯỚC a Mục đích hoạt động Các nhóm học sinh giới thiệu bình lọc nước trước lớp, chia sẻ kết thử nghiệm, thảo luận định hướng cải tiến sản phầm b Nội dung hoạt động - Giáo viên yêu cầu nhóm đánh giá sản phẩm nhóm dựa tiêu chí đề ra: + Dung tích (tiêu chuẩn từ 1,2 dm3 đến 1,5dm3 ); + Khả lọc nước đục, bẩn thành nước trong, sạch; + Khả sử dụng theo thời gian - Các nhóm trình diễn sản phẩm trước lớp - Đánh giá sản phẩm nhóm - Chia sẻ, thảo luận để tiếp tục điều chỉnh, hoàn thiện sản phẩm - Chia sẻ, thảo luận để tiếp tục điều chỉnh, hồn thiện sản phẩm + Các nhóm tự đánh giá kết nhóm tiếp thu góp ý, nhận xét từ giáo viên nhóm khác; + Sau chia sẻ thảo luận, đề xuất phương án điều chỉnh sản phẩm; + Chia sẻ khó khăn, kiến thức kinh nghiệm rút qua trình thực nhiệm vụ thiết kế chế tạo bình lọc nước c Sản phẩm học sinh Bình lọc nước chế tạo nội dung trình bày báo cáo nhóm d Cách thức tổ chức Hoạt động giáo viên Hoạt động học sinh - Giao nhiệm vụ: nhóm trình diễn - Trình diễn đổ nước bẩn vào bình, sản phầm trước lớp tiến hành thảo thử nghiệm để đánh giá khả lọc luận, chia sẻ nước sản phẩm - Giáo viên đánh giá, kết luận tổng - Các nhóm chia sẻ kết quả, đề kết xuất phương án điều chỉnh, kiến thức kinh nghiệm rút trình thực nhiệm vụ thiết kế Sản phẩm sau hoàn thành: chế tạo bình lọc nước ... tưởng - Xây dựng thiết kế bình lọc nước ban đầu, thống phương án theo yêu cầu thiết kế tốt nhất; - Lập kế hoạch trình bảy bảo vệ - Xây dựng hồn thiện thiết thiết kế kế? ?bình lọc nước; - Lựa chọn... (vải); Nước ao, hồ Thước kẻ, bút; TIẾN TRÌNH DẠY HỌC Hoạt động XÁC ĐỊNH YÊU CẦU THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO BÌNH LỌC NƯỚC a Mục đích hoạt động - Học sinh nắm vững yêu cầu "Thiết kế bình lọc nước? ?? vật... vụ thiết kế chế tạo bể lọc nước cách sáng tạo; - Hợp tác với thành viên nhóm để thống thiết kế phân công thực hiện; - Tự nghiên cứu kiến thức, lên kế hoạch thiết kế, chế tạo, thử nghiệm đánh