Thiết kế hệ thống tình huống gắn với thực tiễn trong dạy học Hóa học 10

Sáng kiến “Thiết kế hệ thống tình huống gắn với thực tiễn trong dạy học Hóa học 10” để nghiên cứu và xây dựng thực tiễn trong dạy học có nội dung gắn với thực tiễn nhằm góp phần xây dựng nguồn tư liệu cho giáo viên và học sinh trong quá trình dạy học Hóa học THPT, nâng cao chất lượng dạy và học phù hợp với mục tiêu giáo dục của Đảng và Nhà nước đề ra “học đi đôi với hành, giáo dục kết hợp với lao động sản xuất, lí luận gắn liền với thực tiễn”. Mời quý thầy cô tham khảo sáng kiến trên.

Người thực hiện: Th.S Ngô Ngọc Minh Châu

Lĩnh vực nghiên cứu: Phương pháp dạy học bộ môn Hóa học

Có đính kèm: Phim ảnh

Đồng Nai - 2013

SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC

I THÔNG TIN CÁ NHÂN

1 Họ và tên : Ngô Ngọc Minh Châu

2 Ngày tháng năm sinh : 19.07.1982

3 Giới tính : Nữ

4 Địa chỉ : 391/1-KP2 -Tổ 13- Phường Bình Đa - TP Biên Hòa - Đồng Nai

5 Điện thoại cơ quan : 0613.894355; ĐTDĐ : 09.888.666.02

6 E-mail: minhchau_hoa@yahoo.com

7 Chức vụ hiện nay : Tổ trưởng

8 Đơn vị công tác : Trường THPT Trấn Biên – Biên Hòa – Đồng Nai

II TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO

- Học vị (hoặc trình độ chuyên môn, nghiệp vụ) cao nhất : Thạc sĩ

- Năm nhận bằng : 2013

- Chuyên ngành đào tạo : Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Hóa học

- Nơi đào tạo : Trường ĐH Sư Phạm TPHCM

III KINH NGHIỆM KHOA HỌC

- Lĩnh vực chuyên môn có kinh nghiệm: Giảng dạy

- Số năm kinh nghiệm : 09

- Một số đề tài nghiên cứu khoa học :

o Thiết kế hệ thống tình huống gắn với thực tiễn trong dạy học Hóa học

trung học phổ thông (Luận văn thạc sĩ - 2012)

o Phản ứng oxi hóa khử trong thực tiễn cuộc sống (Dự án dự thi cấp Bộ

“Dạy học theo chủ đề tích hợp” - 2012)

MỤC LỤC

Trang phụ bìa

Sơ lược lý lịch khoa học

Mục lục

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 2

1.1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu 2

1.2 Tình huống dạy học 3

1.2.1 Khái niệm tình huống dạy học 3

1.2.2 Tiêu chuẩn của một tình huống tốt 4

1.3 Dạy học tình huống 4

1.3.1 Khái niệm dạy học tình huống 4

1.3.2 Ưu điểm của dạy học tình huống 4

1.3.3 Nhược điểm của dạy học tình huống 5

1.3.4 Cơ hội của dạy học tình huống 6

1.3.5 Thách thức đối với dạy học tình huống 6

Chương 2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG TÌNH HUỐNG GẮN VỚI THỰC TIỄN TRONG DẠY HỌC HÓA HỌC 10 8

2.1 Nguyên tắc thiết kế hệ thống tình huống gắn với thực tiễn trong dạy học Hóa học 8

2.2 Quy trình thiết kế hệ thống tình huống gắn với thực tiễn trong dạy học Hóa học 8

2.3 Hệ thống tình huống gắn với thực tiễn môn Hóa học lớp 10 9

2.4 Một số bài lên lớp có sử dụng tình huống đã thiết kế 25

2.4.1 Giáo án bài “Oxi - Ozon” - Lớp 10 25

2.4.2 Giáo án bài “Hiđrosunfua -Lưu huỳnh đioxit - Lưu huỳnh trioxit” - Lớp10 32 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 39

TÀI LIỆU THAM KHẢO 41

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Trong tình hình kinh tế xã hội hiện nay, xu hướng toàn cầu hóa và hội nhập quốc tế đã trở thành xu thế chung của thời đại, thu hút sự quan tâm của đông đảo các quốc gia và trở thành vấn đề thời sự của cả thế giới Khi khoa học kỹ thuật của nhân loại phát triển như vũ bão, nền kinh tế tri thức có tính toàn cầu thì nhiệm vụ của ngành giáo dục vô cùng to lớn, vừa mang tính giáo dục, vừa mang tính giáo dưỡng nhưng cao hơn là giáo dưỡng hướng thiện khoa học Trong xu thế đó, mỗi quốc gia cần tự tìm một hướng đi thích hợp với điều kiện hoàn cảnh cụ thể của quốc gia mình để tồn tại và phát triển

Nhận thức rõ yêu cầu khách quan trước tình hình mới, phát triển giáo dục là một trong những mục tiêu quốc sách hàng đầu được Đảng và Nhà nước đặc biệt

quan tâm và chú trọng Tại điều 24.2, Luật Giáo dục: "Phương pháp giáo dục phổ

thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh" [8]

Tuy nhiên, việc dạy và học hóa học trong trường phổ thông hiện nay giáo viên mới chỉ cung cấp kiến thức cơ bản cho học sinh mà chưa thực sự tạo được mối liên hệ giữa kiến thức khoa học và kiến thức thực tế, chưa đáp ứng được nhu cầu giải thích những vấn đề liên quan đến hóa học trong đời sống và sản xuất của giáo viên cũng như học sinh

Từ những lý do đó, tác giả đã chọn đề tài “Thiết kế hệ thống tình huống gắn

với thực tiễn trong dạy học hóa học 10” để nghiên cứu và xây dựng một số tình

huống có nội dung gắn với thực tiễn nhằm góp phần xây dựng nguồn tư liệu cho giáo viên và học sinh trong quá trình dạy học hóa học THPT, nâng cao chất lượng

dạy và học phù hợp với mục tiêu giáo dục của Đảng và Nhà nước đề ra “học đi đôi

với hành, giáo dục kết hợp với lao động sản xuất, lí luận gắn liền với thực tiễn”[8]

Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu

Năm 1870, Christopher Columbus Langdell là người khởi xướng và sử dụng các tình huống trong giảng dạy về quản trị kinh doanh tại Đại học kinh doanh Havard Đây là phương tiện đột phá khỏi cái hệ thống đọc - nghe - ghi chép truyền thống của giáo dục kinh viện với tác dụng rõ rệt là sinh viên có thể trao đổi, phản biện, tích cực tham gia vào bài giảng

Năm 1921, quyển sách đầu tiên về tình huống ra đời, tác giả cuốn sách Copeland đã nhìn thấy tầm quan trọng và tác dụng to lớn của việc áp dụng phương pháp tình huống trong giảng dạy quản trị nên đã nỗ lực phổ biến phương pháp giảng dạy này trong toàn trường Phương pháp này sau đó dần dần đã được áp dụng phổ biến trong hầu hết các ngành nghề đào tạo như y dược, luật, hàng không, và trong các trường học ở tất cả các cấp bậc đào tạo, đặc biệt là đào tạo đại học Không chỉ trong lĩnh vực giảng dạy kinh doanh mà cả trong y học, phương pháp tình huống cũng đã được đưa vào giảng dạy tương đối sớm

Ở Việt Nam trong những năm gần đây đang diễn ra một quá trình cải cách tương đối toàn diện trong giáo dục Một trong những vấn đề trọng tâm của cải cách

là nhu cầu đưa vào sử dụng những phương pháp giảng dạy hiện đại và phù hợp để nâng cao chất lượng đào tạo dạy học Mặc dù được áp dụng từ khá lâu đời ở các nước phát triển trên thế giới; song phương pháp dạy học tình huống vẫn là phương pháp khá mới đối với Việt Nam Vì vậy phương pháp này đang được kỳ vọng sẽ đem đến một luồng gió mới cho mối quan hệ dạy - học giữa giáo viên và học sinh

để đưa những kiến thức khoa học khô khan trở nên gần gũi với học sinh hơn và tăng khả năng vận dụng kiến thức đã học vào cuộc sống

Phương pháp dạy học tình huống được nhiều tác giả nghiên cứu và áp dụng trong giảng dạy ở các lĩnh vực như :

- Quản trị kinh doanh với những tác giả như: Nguyễn Hữu Lam (2003), Vũ Từ Huy (2003), Ngô Quí Nhâm, Vũ Thế Dũng (2007), Nguyễn Thị Lan (2006), Nguyễn Quang Vinh (2008)…

- Luật học: với tác giả Vũ Thị Thúy (2010),…

- Giáo dục học với các tác giả như: Lê Thị Thanh Chung (1999), Nguyễn Thị

Phương Hoa (2010)…

1.2 Tình huống dạy học

1.2.1 Khái niệm tình huống dạy học [10]

1.2.1.1 Khái niệm tình huống

Theo Từ điển Tiếng Việt: “Tình huống là toàn thể những sự việc xảy ra tại

một địa điểm, trong một thời gian cụ thể, buộc người ta phải suy nghĩ, hành động, đối phó, tìm cách giải quyết ”

Theo Boehrer (1995) thì: “Tình huống là một câu chuyện, có cốt truyện và

nhân vật, liên hệ đến một hoàn cảnh cụ thể, từ góc độ cá nhân hay nhóm, và thường

là hành động chưa hoàn chỉnh Đó là một câu chuyện cụ thể và chi tiết, chuyển nét sống động và phức tạp của đời thực vào lớp học” [23].

1.2.1.2 Khái niệm tình huống dạy học

Theo PGS.TS Phan Trọng Ngọ thì “Tình huống dạy học là tình huống trong

đó có sự ủy thác của người giáo viên Sự ủy thác này chính là quá trình người giáo viên đưa ra những nội dung cần truyền thụ vào trong các sự kiện tình huống và cấu trúc các sự kiện tình huống sao cho phù hợp với logic sư phạm, để khi người học giải quyết nó sẽ đạt được mục tiêu dạy học” [10]

Tuy nhiên, một tình huống thông thường chưa phải là tình huống dạy học

Để một tình huống thông thường trở thành tình huống dạy học khi có sự ủy thác của giáo viên và được giáo viên sử dụng với dụng ý tạo ra môi trường làm việc cho người học [10] Tình huống không phải là những trường hợp bất kỳ trong thực tế

mà là những tình huống đã được điều chỉnh, nghiên cứu kỹ lưỡng để mang tính điển hình và phục vụ tốt cho mục đích và mục tiêu giáo dục, tức là giúp cho người học

có thể hiểu và vận dụng tri thức cũng như rèn luyện được các kỹ năng và kỹ xảo Tình huống được sử dụng để khuyến khích người học phân tích, bình luận, đánh giá, suy xét và trình bày ý tưởng của mình để qua đó, từng bước chiếm lĩnh tri thức

hay vận dụng những kiến thức đã học vào những trường hợp thực tế Tình huống yêu cầu người đọc phải từng bước nhập vai người ra quyết định cụ thể

1.2.2 Tiêu chuẩn của một tình huống tốt [5]

Một tình huống dạy học tốt phải chịu sự tác động của cả 2 yếu tố : Nội dung

và hình thức trình bày

 Về nội dung tình huống:

- Chứa đựng vấn đề mang tính giáo dục, phù hợp với trọng tâm bài học

- Phù hợp với trình độ, nhu cầu tâm sinh lý của người học

- Có chứa đựng mâu thuẫn, có tính thúc ép, kích thích người học đưa ra quyết định để giải quyết vấn đề

- Nội dung tình huống có tính thời sự hoặc gần gũi với người học

 Về hình thức trình bày:

- Có sự đa dạng trong việc giới thiệu và giải quyết tình huống

- Các chi tiết trong tình huống được sắp xếp logic, hợp lý

- Cách hành văn cần ngắn gọn, súc tích, mạch lạc để tránh gây nhiễu cho người học khi giải quyết vấn đề

1.3 Dạy học tình huống

1.3.1 Khái niệm dạy học tình huống [3],[5],[10]]

Theo PGS.TS Trịnh Văn Biều : “Dạy học tình huống là một PPDH được tổ

chức theo những tình huống có thực của cuộc sống, trong đó người học được kiến tạo tri thức qua việc giải quyết các vấn đề có tính xã hội của việc học tập”[3]

Theo TS Nguyễn Văn Cường : “Dạy học tình huống là một quan điểm dạy

học, trong đó việc dạy học được tổ chức theo một chủ đề phức hợp gắn với các tình huống thực tiễn cuộc sống và nghề nghiệp Quá trình học tập được tổ chức trong một môi trường học tập tạo điều kiện cho học sinh kiến tạo tri thức theo cá nhân và trong mối tương tác xã hội của việc học tập”[10]

1.3.2 Ưu điểm của dạy học tình huống [3],[5],[10]

- Dạy học tình huống giúp người học dễ hiểu và dễ nhớ những vấn đề lý thuyết

phức tạp

- Gắn nội dung dạy học với thực tiễn cuộc sống

- Dạy học tình huống góp phần nâng cao tính chủ động, sáng tạo của người

học

- Dạy học tình huống góp phần gây hứng thú học tập thông qua quá trình tư

duy, tranh luận tích cực với các thành viên khác

- Dạy học tình huống góp phần nâng cao năng lực hợp tác, khả năng làm việc

theo nhóm, kỹ năng phân tích, giải quyết vấn đề, kỹ năng trình bày, bảo vệ và phản biện ý kiến trước đám đông

- Dạy học tình huống giúp cho giảng viên tiếp thu được những kinh nghiệm và

giải pháp mới từ phía người học để làm phong phú bài giảng và vốn sống của bản

thân để từ đó có thể phát hiện ra những điểm bất hợp lý hoặc sai sót của tình huống

và có những điều chỉnh nội dung tình huống sao cho phù hợp

- Cung cấp môi trường sư phạm lí tưởng cho người học qua việc tổ chức các

hoạt động học tập của mình và phát triển khả năng thích ứng của bản thân trong việc giải quyết các tình huống học tập cũng như trong cuộc sống

- Dạy học tình huống giúp cho việc liên kết các lí thuyết rời rạc của một môn

học hoặc nhiều môn học khác nhau

1.3.3 Nhược điểm của dạy học tình huống [3],[10]

- Dạy học tình huống làm gia tăng khối lượng làm việc của giáo viên

- Dạy học tình huống đòi hỏi giáo viên phải luôn đổi mới, cập nhật các thông

tin, kiến thức và kỹ năng mới

- Dạy học tình huống đòi hỏi giáo viên phải mất nhiều thời gian chuẩn bị các

phương án giải quyết để tìm ra phương án tối ưu

- Dạy học tình huống đòi hỏi giáo viên hiểu rõ các tính chất của học sinh và

các yếu tố tác động để có sự phối hợp nhuần nhuyễn và cân đối các phương pháp truyền thống

- Dạy học tình huống đòi hỏi những kỹ năng phức tạp hơn trong giảng dạy,

như cách tổ chức lớp học, bố trí thời lượng, đặt câu hỏi, tổ chức và khuyến khích học sinh thảo luận, nhận xét, phản biện Đây là sự thách thức lớn đối với giáo viên

- Dạy học tình huống đòi hỏi người học có tính năng động, sự say mê, yêu

thích kiến thức và khả năng tư duy độc lập cao.Tuy nhiên do đã quá quen thuộc với

cách tiếp thu kiến thức thụ động nên khi chuyển qua phương pháp mới thì một bộ phận học sinh khó thích ứng được

- Dạy học tình huống tốn nhiều thời gian của người học

1.3.4 Cơ hội của dạy học tình huống

Làn sóng đổi mới PPDH đang diễn ra trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng luôn nhận được sự quan tâm, chỉ đạo của các cơ quan giáo dục từ trung ương đến địa phương Đây là niềm khuyến khích, động viên to lớn để giáo viên có thể tiếp cận được các PPDH hiện đại, tích cực thông qua các chương trình tập huấn, bồi dưỡng nâng cao kiến thức

Trước đây, việc nghiên cứu và xây dựng tình huống gặp nhiều khó khăn do

sự thiếu thốn về tư liệu và tài liệu tham khảo Hiện nay, với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin như internet, ti vi, sách điện tử, báo điện tử, các phần mềm dạy học,… là nguồn cung cấp thông tin phong phú cho giáo viên thiết kế những tình huống hay, hấp dẫn và mang tính thời sự

Người học ngày càng có cơ hội tiếp cận với các PPDH hiện đại nên khả năng thích ứng và tiếp cận với các PPDH mới sẽ dễ dàng và nhanh chóng Đây là một trong những thuận lợi ban đầu khi tiến hành dạy học tình huống

1.3.5 Thách thức đối với dạy học tình huống

Dạy học tình huống không phải là chìa khoá vạn năng trong giảng dạy Những thách thức khi vận dụng dạy học tình huống vào trong dạy học bao gồm cả các yếu tố chủ quan (giáo viên và học sinh) và các yếu tố khách quan (môi trường, điều kiện vật chất) như:

- Dạy học tình huống là PPDH đòi hỏi cả người học và người dạy phải có những kiến thức, kỹ năng nhất định Nếu người học và người dạy không được rèn luyện thường xuyên sẽ khó đạt được hiệu quả cao trong dạy học

- Tâm lý ngại đổi mới, ngại áp dụng những phương pháp mới thay cho những phương pháp giảng bài truyền thống hoặc giáo viên sợ tốn thời gian, công sức

- Việc sử dụng dạy học tình huống quá liều sẽ làm giảm sự tiếp thu các tri thức

lý thuyết và làm người học lầm tưởng rằng thực tế luôn luôn sẽ diễn ra đúng như tình huống cụ thể được học

- Không phải nội dung dạy học nào cũng có thể áp dụng được dạy học tình huống mà giáo viên phải cân nhắc, chọn lựa nội dung sao cho phù hợp với mục tiêu dạy học

- Môi trường dạy học, điều kiện cơ sở vật chất, qui mô lớp học, sự hợp tác của các tổ chức xã hội khác… là một trong những yếu tố khách quan ảnh hưởng không nhỏ đến chất lượng dạy và học Nếu lớp học quá đông người, giáo viên khó quản lý lớp học hiệu quả hoặc ở những nơi vùng sâu, vùng xa, vùng kinh tế khó khăn sẽ khó

có điều kiện cho học sinh tiếp cận với dạy học tình huống

Chương 2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG TÌNH HUỐNG GẮN VỚI THỰC TIỄN TRONG DẠY HỌC HÓA HỌC 10 2.1 Nguyên tắc thiết kế hệ thống tình huống gắn với thực tiễn trong dạy học Hóa học

 Kích thích hứng thú, khả năng sáng tạo của người học

2.2 Quy trình thiết kế hệ thống tình huống gắn với thực tiễn trong dạy học Hóa học

Tình huống dạy học là một vấn đề cần phải được giải quyết Điều đầu tiên cần phải nhớ khi thiết kế tình huống là tình huống phải chứa đựng vấn đề để người học giải quyết Các tình huống phải có đủ thông tin mà trong đó người học có thể hiểu vấn đề đó là gì và sau khi suy nghĩ, phân tích thông tin thì người học có thể đề xuất phương án giải quyết

Có tám bước cơ bản khi thiết kế tình huống gắn với thực tiễn :

 Bước 1 : Xác định mục tiêu và nội dung bài học

 Bước 2 : Thiết lập hệ thống câu hỏi cần nghiên cứu

 Bước 3 : Lựa chọn chính xác vấn đề để xây dựng tình huống

 Bước 4 : Thu thập dữ liệu

 Bước 5 : Đánh giá và phân tích dữ liệu

 Bước 6 : Lựa chọn hình thức và kỹ thuật thiết kế

 Bước 7 : Thiết kế tình huống

 Bước 8 : Hoàn thiện tình huống

2.3 Hệ thống tình huống gắn với thực tiễn môn Hóa học lớp 10

Bảng 2.1 Hệ thống tình huống gắn với thực tiễn môn Hóa học lớp 10

STT Tên tình huống Bài học được áp dụng Clip

hồ bơi như thế nào? Bài 23: Clo

4 Phân biệt muối ăn

và muối iot

Bài 24: Hidro clorua Axit clohiđric

và muối clorua Bài 25: Flo - Brom - Iot

5 Trứng nổi - Trứng chìm Bài 24: Hidro clorua Axit clohiđric

7 Bí mật bình dưỡng khí Bài 29: Oxi - Ozon

Bài 32: Hợp chất của sắt (Lớp 12)

11 Thử tài mua trứng Bài 32: Hidro sunfua - Lưu huỳnh

đioxit - Lưu huỳnh trioxit

12 Khử mùi hôi cho nước

uống

Bài 32: Hidro sunfua - Lưu huỳnh

đioxit - Lưu huỳnh trioxit

13 Vì sao xuất hiện mưa

axit?

Bài 32: Hidro sunfua - Lưu huỳnh

đioxit - Lưu huỳnh trioxit Bài 45: Hóa học và vấn đề môi

trường (Lớp 12)

14 Sương mù ở Luân Đôn Bài 33: Axit sunfuric - Muối sunfat

15 Sốc với những gương

mặt bị tạt axit Bài 33: Axit sunfuric - Muối sunfat

2.3.1.1 Tình huống 1 : VÌ SAO BOM NGUYÊN TỬ CÓ TÍNH HỦY

DIỆT?

Vụ ném bom nguyên tử Hiroshima và Nagasaki là sự kiện hai quả bom nguyên tử được Quân đội Hoa Kỳ, theo lệnh của Tổng thống Harry S Truman, sử

dụng vào những ngày gần cuối của Chiến tranh thế giới lần thứ 2 tại Nhật Bản Ngày 6 tháng 8 năm 1945, quả bom nguyên tử thứ nhất mang tên "Little Boy" có chiều dài 3,3 mét, đường kính 0,7 mét, nặng 4 tấn chứa 1kg nhiên liệu Uranium đã được thả xuống thành phố Hiroshima, Nhật Bản Sau đó 3 hôm, ngày 9 tháng 8 năm

1945, quả bom thứ hai mang tên "Fat Man" có chiều dài 3,25 mét, đường kính 1,52

cm, nặng 4,5 tấn chứa vài kg Plutonium đã phát nổ trên bầu trời thành phố Nagasaki

Rất nhiều nạn nhân chết sau nhiều tháng, thậm chí nhiều năm bởi hậu quả của phóng xạ Theo ước tính, 140.000 người dân Hiroshima đã chết bởi vụ nổ cũng như bởi hậu quả của nó Số người thiệt mạng ở Nagasaki là 74.000 người

Hình 2.1 Vết tích tàn khốc của thành phố Nagasaki và Hiroshima

sau khi bị bom nguyên tử rơi xuống Vậy, bom nguyên tử là gì? Tại sao bom nguyên tử lại có khả năng phá hủy

và gây ra tác hại cho con người trong và sau chiến tranh?

Hướng dẫn trả lời:

Bom A hay còn gọi là bom nguyên tử hay vũ khí hạt nhân (tiếng Anh: atomic bomb) là loại vũ khí hủy diệt hàng loạt mà năng lượng của nó do các phản ứng phân hạch hoặc/và nhiệt hạch gây ra Bom phân hạch hoạt động trên nguyên lý

1 hạt nhân nặng nhận được sự bắn phá của 1 hạt (nơtron, electron, proton) sẽ vỡ thành 2 hay nhiều hạt nhân nhỏ hơn và năng lượng

Thực tế, chỉ có hai loại đồng vị U235 và Pu239 là có khả năng gây ra các phản ứng phân hạch dây chuyền Dưới tác dụng của nơtron, hạt nhân U235 hay Pu239 được phân ra hai mảnh, toả ra một năng lượng lớn khoảng 200 MeV, đồng thời giải phóng 2 - 3 nơtron mới Đến lượt mình, các nơtron vừa sinh ra lại gây ra phản ứng

phân hạch kế tiếp, quá trình này cứ tiếp diễn và số hạt nhân phân hạch và năng lượng phát ra tăng lên nhanh chóng Phản ứng dây chuyền này có thể kiềm chế ở trong lò phản ứng nhưng cũng có thể không chế ngự để tạo nên sức nổ khủng khiếp trong bom nguyên tử (bom A) Một vũ khí hạt nhân nhỏ nhất cũng có sức công phá lớn hơn bất kỳ vũ khí quy ước nào Vũ khí có sức công phá tương đương với 10 triệu tấn thuốc nổ có thể phá hủy hoàn toàn một thành phố

Ví dụ : Một phản ứng phân hạch kích thích đối với U235 như sau:

Trong đó U là urani, Y là ytri, I là iot

Nguyên lý chung của năng lượng hạt nhân là khi có sự hao hụt về khối lượng (vật chất chuyển thành năng lượng) thì năng lượng sinh ra sẽ tính theo phương trình của A.Einstein: E = m.c2

Trong đó: E : năng lượng thoát ra khi phân rã hạt nhân;

m (g): độ hụt khối;

c = 2,988.108 m/s : vận tốc ánh sáng trong chân không

Lượng năng lượng giải thoát phụ thuộc vào thiết kế của vũ khí và môi trường vụ nổ hạt nhân xảy ra Tuy nhiên, sau khi bom A nổ sẽ giải phóng một năng lượng khổng lồ và một đám mây bụi cực lớn phóng ra kèm theo các mảnh vỡ là các hạt nhân phóng xạ phát ra các bức xạ như tia gamma γ, hạt beta β, hạt alpha α

- Tia α có lực xuyên suốt nhỏ, chỉ cần nguồn tia bức xạ không vào trong cơ thể thì ảnh hưởng sẽ không lớn Con đường chính để vào cơ thể là qua đường hô hấp và thức ăn và qua các vết thương

- Tia β có độ xuyên suốt nằm ở giữa tia α và γ, dễ bị lớp tế bào biểu bì da hấp thụ, gây ra tổn thương bức xạ ở các lớp mô tế bào

- Độ xuyên suốt của tia γ là mạnh nhất, có thể xuyên cơ thể và các vật liệu xây dựng, có tầm ảnh hưởng rộng nhất

Tia phóng xạ có thể gây ra các triệu chứng sau: mệt mỏi, đau đầu hoa mắt, mất ngủ, da mẫn đỏ, lở loét, xuất huyết, rụng tóc, bệnh máu trắng, nôn mửa, đau bụng đi ngoài Do tế bào bạch cầu không ngừng hạ thấp, thậm chí còn tăng thêm tỉ

lệ phát bệnh ung thư, các bệnh di truyền và quái thai Nếu lượng tia phóng xạ chiếu vào trên 50ge thì có thể gây tổn thương não, người bị nhiễm sẽ tử vong trong vòng

2 ngày

Do chu kỳ bán rã của các nguyên tố phóng xạ rất dài (VD: Plutonium có chu

kỳ bán rã khoảng 20.000 năm) nên sự ảnh hưởng của các tia này lên sức khỏe con người âm thầm và lâu dài

2.3.1.2 Tình huống 2 : HOẠT ĐỘNG CỦA ĐÈN HALOGEN

Trong kỹ nghệ người ta dùng bóng đèn hoặc dây đèn halogen để sưởi hoặc sấy khô đồ Vậy bóng đèn này hoạt động như thế nào?

Hình 2.2 Một số hình ảnh về đèn halogen

Hướng dẫn trả lời:

Hình 2.3 Cấu tạo bóng đèn Halogen

Bóng halogen có công suất và tuổi thọ cao hơn bóng đèn thường Đây là loại đèn thế hệ mới có nhiều ưu điểm so với đèn thế hệ cũ như: Đèn halogen chứa khí halogen như iot hoặc brom Các chất khí này tạo ra một quá trình hoá học khép kín: Iot kết hợp với vonfram (hay Tungsten) bay hơi ở dạng khí thành iotua vonfram, hỗn hợp khí này không bám vào vỏ thủy tinh như bóng đèn thường mà thay vào đó

sự chuyển động đối lưu sẽ mang hỗn hợp này trở về vùng khí nhiệt độ cao xung

quanh tim đèn (ở nhiệt độ cao trên 14500C) thì sẽ tách thành 2 chất: vonfram bám trở lại tim đèn và các phần tử khí halogen được giải phóng trở về dạng khí

Quá trình tái tạo này không chỉ ngăn chặn sự đổi màu bóng đèn mà còn giữ cho tim đèn luôn hoạt động ở điều kiện tốt trong một thời gian dài Bóng đèn halogen phải được chế tạo để hoạt động ở nhiệt độ cao hơn 250oC Ở nhiệt độ này khí halogen mới bốc hơi Người ta sử dụng phần lớn thủy tinh thạch anh để làm bóng vì loại vật liệu này chịu được nhiệt độ và áp suất rất cao (khoảng 5 đến 7 bar) cao hơn thủy tinh bình thường làm cho dây tóc đèn sáng hơn và tuổi thọ cao hơn bóng đèn thường

Thêm vào đó, một ưu điểm của bóng halogen là chỉ cần một tim đèn nhỏ hơn

so với bóng thường, điều này cho phép điều chỉnh tiêu điểm chính xác hơn

2.3.1.3 Tình huống 3 : DUNG DỊCH CLO LÀM SẠCH HỒ BƠI NHƯ

THẾ NÀO?

Khi đến các hồ bơi, chúng ta thường nghe mùi hắc rất đặc trưng của khí clo Như vậy quá trình khử khuẩn của dung dịch clo hòa trong các bể bơi diễn ra như thế nào? Có tác dụng ra sao?

Hướng dẫn trả lời:

Trong các hồ bơi, clo dùng để khử nước hồ khỏi các vi khuẩn có thể nguy hại cho con người Dung dịch clo khi hòa vào trong nước sẽ phân hủy thành axit hypoclorơ (HClO) và ion hypoclorit (ClO-) theo phương trình:

Cl2 + H2O  HCl + HClO HClO  H+ + ClO-

Cả hai chất này giết chết các vi sinh vật và vi khuẩn bằng cách tấn công vào lớp lipit của thành tế bào rồi phá hủy các enzym và các cấu trúc bên trong tế bào khiến chúng bị oxi hóa, trở nên vô hại Sự khác biệt giữa HClO và OCl- là tốc độ oxi hóa của chúng Axit hypoclorơ có khả năng oxi hóa các vi sinh vật chỉ trong vài giây, trong khi các ion hypoclorit có thể mất đến 30 phút

Hoạt tính của HClO và ClO- thay đổi theo độ pH của hồ bơi Nếu độ pH quá cao, không đủ lượng HClO trong hồ bơi thì quá trình làm sạch có thể mất nhiều thời

gian hơn bình thường Độ pH lý tưởng nhất trong hồ bơi khoảng giữa 7 – 8 mà 7,4

là lý tưởng nhất vì đây cũng chính là độ pH trong nước mắt con người

Sau khi HClO và ClO- đã hoàn tất quá trình làm sạch các hồ bơi, chúng sẽ kết hợp với hóa chất khác, như một hợp chất có nitơ hay amoniac hoặc chia thành các nguyên tử đơn và mất hoạt tính Ánh sáng mặt trời cũng góp phần làm tăng tốc

độ các quá trình này Chính vì thế, người ta cần phải tiếp tục thêm clo vào hồ bơi để quá trình làm sạch diễn ra liên tục

Tuy nhiên, clo có mùi khá khó chịu, có thể gây kích ứng cho một số loại da gây ngứa, rát Các ion hypoclorit làm cho nhiều loại vải bạc màu và sờn nhanh chóng nếu không gột sạch ngay sau khi rời khỏi hồ bơi

Chính vì vậy, ngày nay, một số công ty đã phát triển một số loại hóa chất khác để thay thế cho clo Tuy nhiên, cho đến nay clo vẫn là giải pháp tối ưu cho việc khử trùng, tẩy trắng với hiệu quả cao và giá rẻ

2.3.1.4 Tình huống 4 : PHÂN BIỆT MUỐI ĂN VÀ MUỐI IOT

Cơ thể tiếp nhận được một phần iot cần thiết dưới dạng hợp chất của iot có sẵn trong muối ăn và một số loại thực phẩm Thiếu hụt iot trong cơ thể dẫn đến hậu quả rất tai hại như: bệnh bướu cổ, đần độn, chậm chạp, có thể điếc, câm, liệt tứ chi, lùn và hàng loạt các rối loạn khác Để khắc phục sự thiếu hụt iot, người ta phải cho thêm hợp chất của iot vào thực phẩm như : muối ăn, bột canh, nước mắm, sữa kẹo…Muối Iot là muối ăn có trộn thêm một lượng nhỏ hợp chất của iot (thường

thường không thể phân biệt được muối thường và muối giả iot vì tất cả các gói đều giống nhau và đều in chữ "có iot ""

Vậy, làm thế nào để người tiêu dùng phân biệt được muối ăn và muối iot ?

Hướng dẫn trả lời:

Để phân biệt muối ăn và muối Iot, người tiêu dùng có thể dùng cách đơn giản sau : Vắt nước chanh vào muối, sau đó thêm vào một ít nước cơm Nếu thấy màu xanh đậm xuất hiện chứng tỏ muối đó là muối iot

Nước chanh có môi trường axit Trong môi trường axit, KI không bền bị phân hủy một phần thành I2 I2 mới tạo thành tác dụng với hồ tinh bột có trong nước cơm tạo thành phức chất có màu xanh đậm

- Cốc 1: Quả trứng chìm xuống đáy cốc

- Cốc 2: Quả trứng nổi lên trên mặt nước

Thực ra, thí nghiệm này rất dễ dàng thực hiện Ba cốc nước đó là:

- Cốc 1: chứa nước; vì tỉ trọng của nước nhỏ hơn tỉ trọng của trứng nên khi

cho quả trứng vào, trứng trong cốc 1 sẽ chìm xuống đáy

- Cốc 2 : chứa lượng nước muối bằng cốc 1 (có thể hòa tan lượng muối ăn

khoảng 6 muỗng) Cho trứng vào, trứng sẽ nổi lên trên mặt nước do tỉ trọng của nước muối (cốc 2) lớn hơn trứng nên trứng nổi

- Cốc 3: chứa lượng nước ít hơn cốc 2 và hòa tan lượng muối ăn ít hơn

(khoảng 2- 3 muỗng ) Cho trứng vào, trứng sẽ nổi Ta tiếp tục thêm nước vào, trứng sẽ lơ lửng vì tỉ trọng của nước muối (cốc 3) cân bằng với tỉ trọng của trứng

2.3.1.6 Tình huống 6 : KÍNH ĐỔI MÀU

Giới thiệu đoạn video clip về tình huống “kính đổi màu”

Kính đổi màu là gì? Nguyên tắc chế tạo kính đổi màu như thế nào?

Hướng dẫn trả lời:

Để chế tạo các loại kính đổi màu từ các loại thủy tinh đổi màu, khi chế tạo người ta thêm vào nguyên liệu muối halogenua bạc như bạc clorua AgCl làm thành phần cảm quang, một lượng nhỏ đồng Cu làm chất tăng nhạy, sau đó đem nung chảy AgCl khi gặp ánh sáng bị phân giải thành bạc kim loại ở dạng hạt rất bé, làm mắt kính bị sẫm màu, độ trong suốt của kính thay đổi tương đối nhiều

PTHH: 2AgCl → 2Ag + Cl2

Nhưng tại sao kính đổi màu lại trở thành bình thường? Nguyên do là khi chế tạo mắt kính người ta thêm một chất keo làm sáng, có tác dụng khi không có ánh sáng mặt trời chiếu vào loại keo này làm cho bạc và clo tác dụng trở lại thành bạc clorua làm cho màu ở mắt kính bị mất và kính trở lại bình thường

2.3.1.7 Tình huống 7 : BÍ MẬT BÌNH DƯỠNG KHÍ

Chúng ta hít thở không khí hàng ngày trong điều kiện thường của môi trường sống Tuy nhiên, đối với người thợ lặn khi lặn dưới biển sâu thì phải mang bình dưỡng khí Người ta thấy rằng nếu hàm lượng oxi trong bình thấp hơn 10% thì người thợ lặn sẽ bất tỉnh Còn nếu ở độ sâu 10-15m mà thở bằng oxi tinh khiết thì sau 2-3h cũng sẽ bị co giật, bất tỉnh

Vậy thành phần khí trong bình dưỡng khí gồm những khí gì? Cơ chế hoạt động ra sao?

Hướng dẫn trả lời:

Càng xuống sâu, không khí càng bị nén Áp suất càng cao thì lượng Oxi trong không khí thở phải càng giảm, nên người ta thở bằng hỗn hợp khí oxi - heli

Để pha loãng khí Oxi người ta dùng khí heli vì khí heli không độc, không mùi, không vị

Ngày nay, người ta thường sử dụng hệ thống tái sinh không khí hô hấp và khử CO2 hiện đại bằng cách bổ sung lượng Oxi thiếu hụt bằng quá trình :

2Na2O2 + 2 CO2  2Na2CO3 + O2

4NaO2 (Supeoxit) + 2CO2  2Na2CO3 + 3O2

Quá trình này vừa tách khí CO2 vừa sinh khí O2

2.3.1.8 Tình huống 8 : GIÀN MƯA

Ở những bể cá hoặc trong các đầm nuôi tôm, người ta sử dụng giàn mưa để

xử lý nước ngầm Do ảnh hưởng của điều kiện địa tầng, thời tiết, nắng mưa và các quá trình phong hóa, sinh hóa trong khu vực nên thành phần đáng quan trọng trong

xử lý nước ngầm là các tạp chất hòa tan (chủ yếu là các ion sắt hoặc ion mangan) Nước có hàm lượng sắt cao, làm cho nước có mùi tanh và có màu vàng, gây ảnh hưởng không tốt đến chất lượng nước ăn uống sinh hoạt và sản xuất Do đó, khi nước có hàm lượng sắt cao hơn giới hạn cho phép theo tiêu chuẩn thì chúng ta phải tiến hành khử sắt

Vậy phương pháp xử lý sắt của giàn mưa hoạt động ra sao?

Hướng dẫn trả lời:

Tùy theo mục đích sử dụng hoặc tùy theo chất lượng nguồn nước mà người

ta thiết kế sử dụng giàn mưa để lọc sắt và mangan Trong nước ngầm, sắt thường tồn tại ở dạng ion sắt Fe2+, là thành phần của các muối hoà tan như: Fe(HCO3)2; FeSO4…Hàm lượng sắt có trong các nguồn nước ngầm thường cao và phân bố không đồng đều trong các lớp trầm tích dưới đất sâu Nguyên lý của phương pháp này là oxi hoá Fe2+ thành Fe3+ và tách chúng ra khỏi nước dưới dạng Fe(OH)3 Trong nước ngầm, Fe(HCO3)2 là một muối không bền, dễ thủy phân thành Fe(OH)2 theo phản ứng Fe(HCO3)2 + 2H2O → Fe(OH)2 + 2H2CO3

Nếu trong nước có oxi hoà tan, sắt Fe(OH)2 sẽ bị oxi hoá thành Fe(OH)3 theo phản ứng: 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 → 4Fe(OH)3 ↓

Sắt (III) hyđroxit trong nước kết tủa thành bông cặn màu vàng và có thể tách

ra khỏi nước một cách dễ dàng nhờ quá trình lắng lọc

Kết hợp các phản ứng trên ta có phản ứng chung của quá trình oxi hoá sắt như sau: 4Fe2+ + 8HCO3- + O2 + H2O → 4Fe(OH)3 + 8H+ + 8HCO3-

Nước ngầm thường không chứa oxi hoà tan hoặc có hàm lượng oxi hoà tan rất thấp Để tăng nồng độ oxi hoà tan trong nước ngầm, biện pháp đơn giản nhất là làm thoáng

Hình 2.4 Một số hình ảnh khử sắt bằng giàn mưa

2.3.1.9 Tình huống 9 : MÁY TẠO OZON

Giới thiệu đoạn video clip “Máy tạo ozon”

Hiện nay trên thị trường có nhiều loại máy tạo Ozon dùng để khử trùng thức

ăn, rau quả Vậy cơ chế hoạt động của các loại máy này như thế nào?

Hướng dẫn trả lời:

Máy tạo Ozon khử độc lấy không khí từ bên ngoài, không khí được đưa vào một điện trường và tia lửa điện với hiệu điện thế trên 4000V (nằm trong máy) khí ozon được tạo ra và đẩy lên qua một đầu lọc rồi hoà tan trong nước bằng lực quay

ly tâm Rau, quả, thịt cá được khử độc ngay trong máy, hết thời gian khử độc, xả nước ra bên ngoài, vặn đồng hồ một phút để máy vắt khô, mở nắp ra chờ trong vòng

ba phút, khí ozon sẽ được phân ly thành một phân tử (O2) và một nguyên tử oxi [O] rất có lợi cho sức khoẻ: O3  O2 + [O]

2.3.1.10 Tình huống 10 : THU GOM THỦY NGÂN

HS xem đoạn video clip “Thu gom thủy ngân”

Nhiệt kế là một dụng cụ quen thuộc trong tủ thuốc gia đình Tuy nhiên, nhiệt

kế rất dễ vỡ, đặc biệt khi vỡ chất thủy ngân trong nhiệt kế sẽ tràn ra ngoài và đây là một chất độc cực mạnh, có thể gây ngộ độc cho mọi người

Nêu cách xử trí khi bị vỡ nhiệt kế Tại sao khi chúng ta làm vỡ nhiệt kế thủy ngân lại sử dụng bột lưu huỳnh để thu gom?

Hướng dẫn trả lời:

Thủy ngân trong cặp nhiệt độ dù với một lượng rất ít nhưng khí độc của nó

có thể ảnh hưởng mạnh đến phổi của mọi người, đặc biệt là trẻ nhỏ trong nhà Ngoài ra, chất thủy ngân dễ dàng liên kết với chất béo trong máu và mô khiến nội tạng của con người bị ảnh hưởng, đặc biệt là hệ thần kinh

Cách xử trí:

Một là, nhanh chóng đưa mọi người trong nhà, nhất là trẻ em sang phòng

khác ngay Đóng cửa phòng lại để tránh hít phải hơi bốc của thủy ngân Mở cửa sổ, bật quạt điện để tăng cường lưu thông không khí trong phòng Tắt điều hoà nhiệt độ hoặc lò sưởi để giảm thủy ngân bốc hơi

Hai là, rắc một chút bột lưu huỳnh vì lưu huỳnh và thủy ngân kết hợp thành

HgS khó bốc hơi theo phương trình: Hg + S  HgS Ở gia đình không có bột lưu huỳnh, có thể sử dụng lòng đỏ trứng gà sống, cũng đạt được hiệu quả như trên Sau đó thu hết những hạt thủy ngân trên mặt đất bằng cách đeo khẩu trang, dùng que bông ướt hoặc tờ danh thiếp (card) hay giấy Pơluya thu gom thủy ngân lại

và cho vào lọ thủy tinh có bịt kín Động tác phải hết sức nhẹ nhàng nhằm tránh các hạt thủy ngân lại phân li, chia thành nhiều hạt nhỏ, không thể thu hồi được

Ba là, sau khi thu hồi thủy ngân vào lọ thủy tinh, miệng lọ phải đậy nắp (nút)

rồi quấn chặt, bịt kín bằng băng dính và ghi rõ nhãn ở bên ngoài rồi để vào thùng rác phân loại Hết sức tránh đổ thủy ngân đã thu thập được xuống các cống rãnh thoát nước để tránh làm ô nhiễm nguồn nước ngầm

Cuối cùng, phải mở hết cửa để thông gió trong phòng với bên ngoài trong

nhiều giờ mới có thể vào phòng và sinh hoạt bình thường