Tích hợp sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong dạy học vật lí cấp THPT

Giáo dục sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong phạm vi trường THPT là một quá trình tạo dựng cho học sinh những nhận thức và mối quan tâm đối với các nguồn năng lượng như về các

A ĐẶT VẤN ĐỀ

I LỜI MỞ ĐẦU

Năng lượng không thể thiếu trong sản xuất, sinh hoạt và hầu hết mọi hoạt động của cuộc sống Sự thiếu hụt năng lượngtrong một thời gian dài sẽ là nhân tố kìm hãm sự phát triển liên tục của nền kinh tế quốc dân, gây hiệu ứng xấu đến tăng trưởng kinh

tế và phát triển xã hội Nguồn năng lượng truyền thống có thể khai thác để cung cấp cho nhu cầu của xã hội không phải là vô tận Nước ta được thiên nhiên ưu đãi, có sự phong nphú về tài nguyên năng lượng nhưng trên thực tế cho thấy khả năng khai thác, chế biến, sử dụng còn nhiều hạn chế, hiệu quả thấp Nếu tình trạng này cứ tiếp tục kéo dài thì sẽ hết sức nguy hiểm Do vậy, việc giáo dục năng lượng tiết kiệm và hiệu quả là một yêu cầu cấp thiết Hành động và ứng xử của con người đối với các nguồn năng lượng quý giá bị điều chỉnh bởi chính thái độ và nhận thức của họ mà giáo dục có vai trò to lớn

Giáo dục sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong phạm vi trường THPT là một quá trình tạo dựng cho học sinh những nhận thức và mối quan tâm đối với các nguồn năng lượng như về các loại năng lượng, ý nghĩa to lớn của nó, tình trạng khai thác sử dụng hiện nay và những nguy có làm cạn kiệt các nguồn năng lượng sao cho các em có đủ kiến thức, thái độ, động cơ và kĩ năng để có thể hoạt động một cách độc lập hoặc phối hợp nhằm tìm ra giải pháp sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong hiện tại và tương lai

II THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

NL có vai trò sống còn đối với cuộc sống con người, nó quyết định sự tồn tại, phát triển và chất lượng cuộc sống con người Ngày nay, có thể thấy rõ các vấn đề khủng hoảng NL thường có tác động rất lớn tới kinh tế và xã hội của các nước trên thế giới

Do vậy, nhiều nước đã đưa vấn đề năng lượng thành quốc sách, đặt thành vấn đề “an ninh NL” đối với sự phát triển quốc gia

Việc gia tăng khai thác và sử dụng các nguồn tài nguyên NL như hiện nay trên TG cũng như VN đã dẫn đến nguồn tài nguyên năng lượng không tái sinh như than, dầu lửa, khí đốt đang bị cạn kiệt Dân số toàn cầu hiện nay đã hơn 6 tỉ người Muốn duy

trì sự phát triển của xã hội cần khai thác được các nguồn tài nguyên lớn trong đó có tài nguyên năng lượng

Việc khai thác và sử dụng các nguồn nguyên liệu hóa thạch có quy mô càng lớn thì càng ảnh hưởng đến môi trường sinh thái và làm gia tăng hiệu ứng nhà kính là một trong những nguyên nhân chủ yếu tác động đến môi trường trên TĐ ở qui mô lớn (ô nhiễm nguồn nước, cạn kiệt nguồn nước; tài nguyên bờ biển bị đe doạ do nước biển dâng cao; sức khoẻ của con người bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ toàn cầu tăng, bệnh tật truyền nhiễm phát sinh; cháy rừng thường xuyên xảy ra; tiêu thụ năng lượng tăng do nhu cầu làm lạnh) Ở Việt nam, các biểu hiện và hậu quả của sự biến đổi khí hậu Trái đất đã bộc lộ ngày càng rõ: thời tiết bất thường, bão lũ và khô hạn thường xuyên hơn, chế độ thời tiết gió mùa bị xáo động bất thường Hiện tượng ngập úng vùng đồng bằng châu thổ mở rộng vào mùa mưa lũ, các dòng sông tăng cường xâm thực ngang gây sụt lở lớn các vùng dân cư tập trung ở hai bờ trên nhiều khu vực Về mùa khô hiện tượng phổ biến là thuỷ triều tác động ngày càng sâu về phía trung du, hiện tượng nhiễm mặn ngày càng tiến sâu vào lục địa Ở vùng biển, đã thấy rõ hiện tượng úng ngập do thuỷ triều

Sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả ngày nay đang là xu hướng chng cho tất

cả các quốc gia trên thế giới, từ các quốc gia phát triển đến các quốc gia đang phát triển; các nước có nguồn tài nguyên năng lượng dồi dào cũng như các nước khan hiếm nguồn năng lượng Việc sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả cũng là yêu cầu cấp thiết của mỗi quốc gia và cũng là một trong các biện pháp quan trọng để góp phần giải quyết các vấn đề toàn cầu hiện nay, trước hết đó là vấn đề môi trường, vấn

đề phát triển bền vững

Trong thực tế ở các nước phát triển để nâng cao khả năng cạnh tranh của các sản phẩm công nghiệp, bảo vệ môi trường thì vấn đề đặt ra là phải sử dụng nguồn năng lượng một cách tiết kiệm và hiệu quả Để thực hiện thành công việc sử dụng nguồn năng lượng một cách tiết kiệm và hiệu quả, ngoài các giải pháp kĩ thuật như

sử dụng công nghệ mới nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng, tìm các nguồn năng

lượng mới thay thế, các quốc gia đều quan tâm tới giải pháp tuyên truyền giáo dục để nâng cao ý thức người tiêu dùng về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả

Từ thực trạng trên cùng với đặc thù bộ môn và kết quả của các đợt tập huấn ''Tích hợp sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả vào trong dạy học'' tôi mạnh dạn tìm tòi và nêu các giải pháp và biện pháp để tổ chức ''Tích hợp sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả'' trong dạy học vật lí cấp THPT

B GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

I LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI

1.1 Vai trò của giáo dục sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong nhà trường 1.1.1 Về cơ sở lí luận

Nhà trường đào tạo, giáo dục, hình thành nhân cách thế hệ trẻ để họ trở thành những công dân xây dựng và bảo vệ tổ quốc Giáo dục ở nhà trường được thực hiện thông qua hoạt động dạy học Các hoạt động dạy học dựa trên các chương trình giáo dục được xây dựng khoa học và chặt chẽ, bao gồm các thành tố: mục tiêu, nội dung, phương pháp và hình thức tổ chức giáo dục, đánh giá kết quả giáo dục Trong đó nội dung dạy học phải phản ánh được những vấn đề đang được cả loài người quan tâm, trong đó có vấn đề sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả

Giáo dục nhà trường thông qua các hoạt động phong phú đa dạng và hỗ trợ lẫn nhau như: vui chơi, lao động, hoạt động xã hội thông qua sinh hoạt tập thể, tự tu dưỡng Vì vậy, giáo dục phổ thông hoàn toàn có khả năng, điều kiện thực hiện các yêu cầu về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả, thực hiện việc giáo dục sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả

Nhà trường đóng vai trò quan trong đối với giáo dục sử dụng năng lượng tiết kiệm

và hiệu quả vì ngoài đối tượng học sinh và thông qua học sinh có thể tác động một cách rộng rãi lên các thành viên khác trong xã hội, trước hết là các thành viên trong gia đình học sinh Vì vậy, thực hiện giáo dục sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong nhà trường là một trong các biện pháp hữu hiệu nhất, kinh tế nhất và có tính bền vững nhất

1.1.2 Về cơ sở thực tiễn

Số lượng học sinh, giáo viên các cấp, bậc học của Việt nam hiện nay chiếm gần 1/3 dân số cả nước, trong đó học sinh, giáo viên các cấp THPT, THCS là gần 10 triệu người Đó là một lực lượng hùng hậu, là đối tượng quan trọng thực hiện sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả Đồng thời đây cũng là lực lượng quan trong thực hiện tuyên truyền, giáo dục, vận động các đối tượng khác trong xã hội thực hiện mục tiêu sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả

Việc đổi mới giáo dục Việt nam hiện nay là cơ sở cho việc đưa các nội dung giáo dục năng lượng tiết kiệm và hiệu quả vào hệ thống giáo dục quốc dân Vì một trong các yêu cầu đối với giáo dục là nội dung phương pháp giáo dục phải đáp ứng được các yêu cầu của xã hội

1.1.3 Cơ sở pháp lí

- Nghị định số 102/2003/NĐ-CP của Chính phủ về ''sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả''

- Pháp lệnh số 02/1998/PL-UBTVQH10 về thực hành tiết kiệm, chống lãng phí

- Luật điện lực năm 2005, qui định về tiết kiệm trong phát điện, truyền tải và phân phối điện

1.2 Một số nguyên tắc lựa chọn nội dung giáo dục sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong các môn học ở trường trung học

Việc lựa chọn các nội dung giáo dục sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả để đưa vào môn học cần tuân theo một số nguyên tắc chung sau:

- Nội dung được lựa chọn cần phù hợp với đặc điểm tâm, sinh lí và sự phát triển của học sinh

- Nội dung lựa chọn phải gắn với chương trình, sách giáo khoa của cấp học, không đưa thêm nội dung mới gây quá tải quá trình học tập của học sinh

- Trên cơ sở các mục tiêu, nội dung cơ bản cần xác định mục tiêu, nội dung cụ thể cho từng lớp học, cấp học và đảm bảo tính kế thừa giữa các lớp học, cấp học

- Các nội dung được lựa chọn phải thiết thực, gần gũi trong đời sống và sản xuất

- Nội dung được lựa chọn phải phù hợp với đặc điểm kinh tế-xã hội và tập quán văn hoá của các vùng miền

1.3 Có thể nêu lên một số lí do của việc dạy học tích hợp (trong đó có tích hợp sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả) như sau:

- Góp phần thực hiện mục tiêu giáo dục toàn diện của nhà trường phổ thông

- Do bản chất của mối liên hệ giữa các tri thức khoa học

II CÁC BIỆN PHÁP TỔ CHỨC THỰC HIỆN

2.1 Mức độ tích hợp trong giáo dục sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả

- Tích hợp toàn phần

Tích hợp toàn phần được thực hiện khi hầu hết các kiến thức của môn học, hoặc nội dung của một bài học cụ thể cũng chính là các kiến thức về sử dụng năng lượng

và các vấn đề năng lượng

- Hình thức liên hệ

Liên hệ là hình thức đơn giản hơn khi chỉ có một số nội dung của môn học liên quan tới vấn đề năng lượng và sử dụng năng lượng, song không nêu rõ trong nội dung bài học Trong trường hợp này giáo viên phải khai thác kiến thức môn học và liên hệ chúng với các nội dung về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả Đây là trường hợp thường xảy ra

2.2 Mục tiêu tích hợp giáo dục sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả

2.2.1 Về kiến thức

- Học sinh nêu được các khái niệm cơ bản như: năng lượng, cơ năng, điện năng, nhiệt năng, hạt nhân nguyên tử, công, công suất, hiệu suất; các định luật Jun - lenxơ và các máy phát điện, máy cơ…, vận dụng để sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả có thể trình bày lại hoặc nhận ra chúng khi được yêu cầu

- Học sinh hiểu được nguồn gốc sinh ra các dạng năng lượng, các máy và hoạt động tiêu thụ năng lượng, hiệu suất của quá trình và vận dụng để nâng cao hiệu suất sử dụng

và tiết kiệm năng lượng trong đời sống cũng như khoa học kỹ thuật

- HS vận dụng giữa các khái niệm cơ bản mà giáo viên đã giới thiệu tích hợp và trình bày trên lớp với thực tiễn cuộc sống hàng ngày

- Học sinh sử dụng các kiến thức để giải quyết các vấn đề mới, không chỉ có những điều đã được học hoặc trình bày trong SGK mà còn có những điều phù hợp hoàn

cảnh cụ thể Đây là những vấn đề giống với các tình huống học sinh gặp phải trong đời sống

2.2.2 Về kĩ năng

- Làm TN, quan sát, nhận xét qua tranh ảnh, hình vẽ, thực tế việc sử dụng năng l-ượng ở địa phương

- Thu thập, xử lí thông tin, viết báo cáo và trình bày các thông tin về sử dụng sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả qua môn Vật lí: sử dụng các thiết bị điện, vận hành các động cơ …

- Phân tích mối quan hệ giữa hoạt động của con người với môi trường, tác động của con người vào môi trường thông qua việc khai thác tài nguyên năng lượng (than, dầu mỏ, khí đốt ) và phát triển các ngành công nghiệp

- Liên kết các môn học với nhau về sử dụng sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả

Có hành vi sử dụng sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả ở trong lớp học, tại nhà trường, địa phương nơi các em đang sống; có thái độ phê phán và tuyên truyền về

sử dụng sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong gia đình và cộng đồng

2.3 Nội dung và địa chỉ tích hợp giáo dục sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trong môn vật lí cấp THPT

Lớp 10 NC

Tên bài

Địa chỉ (tích hợp vào nội dung nào của bài)

Nội dung giáo dục sử dụng NLTK&HQ (những kiến thức, kĩ năng có thể tích hợp)

Mức

độ tích hợp

Ghi chú

Bài 2: Vận tốc

trong chuyển

động thẳng

Chuyển động

Mục 5:

Chuyển động thẳng đều

Sử dụng NL tiết kiệm khi

sử dụng xe máy, ôtô trong giao thông

Liên hệ

Đi như thế nào thì khoẻ - tiết kiệm năng lượng nhất ?

thẳng đều

Bài 43: Ứng

dụngcủa định luật

Becnuli

- Động tác cúi mình trên xe của các vận động viên đua

xe đạp, môtô

Liên hệ

Giải thích việc làm của vận động viên đua xe ?

- Giải thích việc xếp đội hình của đàn chim di cư?

Bài 20: Lực ma

sát

Phần 4- mục b: Vai trò của ma sát lăn

- Việc thay những chuyển động trượt bằng những chuyển động lăn nhằm làm tăng hiệu suất của quá trình chuyển hoá cácdạng năng lượng khác thành cơ năng

Liên hệ

Việc thay đổi thì hiệu quả chuyển hoá năng lượng thay đổi thế nào ?

Bài 56: Sự hoá

hơi và sự ngưng

tụ

Mục 3- sự sôi

- sử dụng năng lượng tiết kiệm trong đun nấu

Liên hệ

Khi nước đã sôi nếu nhiệt lượng cung cấp cho nước tăng thêm, nhiệt độ cuả nước có tăng thêm không ?

Bài 60: nguyên

tắc hoạt động của

động cơ nhiệt và

máy lạnh

Phần 2- Máy lạnh

- Tiết kiệm năng lượng khi sử dụng tủ lạnh, máy lạnh

Liên hệ

Tại sao máy lạnh thường phải để nơi thoáng mát ?

Có nhận xét gì về sự tiêu thụ điện của một máy lạnh khi đặt ở vị trí không được thoáng mát so với đặt ở vị trí thoáng mát ?

Lớp 10 CB

Tên bài

Địa chỉ (tích hợp vào nội dung nào của bài)

Nội dung giáo dục sử dụng NLTK&HQ (những kiến thức, kĩ năng có thể tích hợp)

Mức

độ tích hợp

Ghi chú

Bài 3: Chuyển

động biến đổi dều

- Cách đi xe đạp đỡ tốn sức,đi xe mô tô tiết kiệm xăng

- Biết điều hoà, duy trì tốc

độ đi xe để hạn chế nhất việc phanh xe có thể

Liên hệ

Củng cố bài

Bài 13: Lực ma

sát

Phần 1- mục 2: Độ lớn của lực

ma sát phụ thuộc

những yếu

tố nào?

- Sử dụng xe đạp và các loại

xe đúng cách nhằm tiết kiệm năng lượng

Liên hệ

Nên hay không nên

để lốp xe quá non?

Lớp 11 NC

Tên bài

Địa chỉ (tích hợp vào nội dung nào của bài)

Nội dung giáo dục sử dụng NLTK&HQ (những kiến thức, kĩ năng có thể tích hợp)

Mứ

c độ tích hợp

Ghi chú

Bài 12: điện năng

và công xuất

Mục 3:

công xuất

Giảm hao phí điện do toả nhiệt trênđiện trở

Liên hệ

Có nguyên nhân nào khác sinh ra

điện Định luật

jun-len xơ

dụng cụ tiêu thụ điện

điện trở trong mạng điện gia đình không? Cách khắc phục?

Bài 22: Dòng

điện trong chất

khí

Mục 5: Sự phóng điện trong chất khí ở áp suất thấp

Sử dụng đèn ống, compáct trong chiếu sáng

Liên hệ

So sánh sự chiếu của đèn ống, com pact với đèn sợi đốt

có cùng công suất

Bài 33: Khung

dây có dòng điện

đặt trong từ

trường

Mục 1:

Khung dây đặt trong từ trường

Động cơ điện

Liên hệ

Dựa trên cấu tạo và hoạt động của động

cơ nhiệt trên xe gắn máy, có thể đưa ra phương án kết hợp động cơ điện vào

đó được không? Bài 40: Dòng

điện phu -cô

Phần 2:

Ứng dụng của dòng điện phu cô

Việc sử dụng bếp từ- một ứng dụng của dòng phu cô

có hiệu suất chuyển hoá năng lượng rất cao vì đáy nồi tự phát nóng

Liên hệ

Gv thông báo

Lớp 11 CB

Tên bài

Địa chỉ (tích hợp vào nội dung nào của bài)

Nội dung giáo dục sử dụng NLTK&HQ (những kiến thức, kĩ năng có thể tích hợp)

Mứ

c độ tích hợp

Ghi chú

Bài 10: đoạn mạch

chứa nguồn điện

Phần 2:

ghép các

- Không ghép nguồn mới với nguồn cũ

Liên hệ

Nên hay không nên ghép pin cũ và pin

Ghép các nguồn

điện thành bộ

nguồn điện thành bộ

- biết cách bảo quản pin, ắc qui, biết cách xử lí khi pin hết điện để không làm ô nhiễm môi trường

mới vì sao?

- Bảo quản pin ntn

là đúng cách? xử lí pin hết điện ntn? Bài 13: Dòng điện

trong kim loại

Phần II: Sự phụ thuộc của điện trở suất vào nhiệt độ

Không nên để các thiết bị điện hđ ở gần giới hạn trên của gh nhiệt độ hđ của thiết

bị

Liên hệ

Không nên để các thiết bị điện hđ ở gần gh trên của gh nhiệt độ hđ của thiết bị vì lí do gì? Bài 16: Dòng điện

trong chân không

Phần II

Mục 4:

Ứng dụng của tia catốt

Biết cách điều chỉnh độ sáng tối, tương phản của màn hình TV hay máy tính (CRT) hợp lí mà tiết kiệm điện năng

Liên hệ

GV thông báo cho hs

Bài 17: Dòng điện

trong chất bán dẫn

Phần IV:

Điốt bán dẫn

Giới thiệu đèn LED siêu sáng sử dụng tiết kiệm điện năng

Liên hệ

GV thông báo

Lớp 12 NC

Tên bài

Địa chỉ (tích hợp vào nội dung nào của bài)

Nội dung giáo dục sử dụng NLTK&HQ (những kiến thức, kĩ năng có thể tích hợp)

Mứ

c độ tích hợp

Ghi chú

Bài 14: Sóng cơ

Phương trình sóng

Phần 2

Mục e:

Năng lượng sóng

Khai thác NL sóng - nguồn tài nguyên vô tận để phát điện

Liên hệ

GV thông báo

Bài 25: Truyền

thông bằng sóng

Phần 2:

Nguyên tắc

Sử dụng điện thoại không dây ở chế độ chờ khi không

Liên hệ

GV thông báo