8. Cấu trúc khóa luận
1.4.3.2. Quy trình tổ chức cho học sinh học theo dự án
3 bƣớc học theo dự án: + Bước 1: Lập kế hoạch - Lựa chọn chủ đề - Xây dựng tiểu chủ đề - Lập kế hoạch các nhiệm vụ học tập + Bước 2: Thực hiện dự án
- Thu thập thông tin - Xử lý thông tin - Tổng hợp kết quả
+ Bước 3: Tổng hợp báo cáo kết quả
- Xây dựng sản phẩm
- Báo cáo trình bày sản phẩm - Đánh giá
KẾT LUẬN CHƢƠNG 1
Trong chƣơng này khóa luận đã trình bày những cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài dạy học tích hợp:
+ Trình bày khái niệm, những thuận lợi và khó khăn của dạy học tích hợp hiện nay, những nguyên tắc và các mức độ dạy học tích hợp.
+ Phân tích khái niệm về năng lực và năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trung học phổ thông, từ đó thấy đƣợc vai trò của DHTH trong phát triển năng lực cho học sinh.
+ Khảo sát và tìm hiểu tình hình vận dụng DHTH ở trong và ngoài nƣớc, qua đó để xây dựng các chủ đề phù hợp nhằm phát triển năng lực cho học sinh.
Những nghiên cứu về thực tiễn và lý luận trong chƣơng 1 là cơ sở để xây dựng tiến trình giảng dạy nhằm phát triển năng lực cho học sinh trong chủ đề “Không khí và sự sống” – sgk vật lý 10 mà nội dung đƣợc thực hiện trong chƣơng 2 của khóa luận này.
CHƢƠNG 2: XÂY DỰNG TIẾN TRÌNH DẠY HỌC CHỦ ĐỀ TÍCH HỢP “KHÔNG KHÍ VÀ SỰ SỐNG” CHO HỌC SINH TRUNG HỌC
PHỔ THÔNG 2.1. Mục tiêu dạy học của chủ đề
- Trình bày đƣợc các khái niệm: sự nóng chảy, sự bay hơi, sự sôi. - Trình bày đƣợc khái niệm về độ ẩm tuyệt đối, độ ẩm cực đại, độ ẩm tỉ đối.
- Khai thác các tài liệu khoa học và nêu đƣợc nguyên nhân của hiệu ứng nhà kính.
- Tìm hiểu đƣợc nguyên nhân và hậu quả của ô nhiễm môi trƣờng, biện pháp khắc phục ô nhiễm môi trƣờng hiện nay.
- Tiến hành thí nghiệm chứng minh đƣợc sự nóng chảy, sự bay hơi, sự sôi của các chất trong không khí.
- Rèn luyện đƣợc kĩ năng quan sát hiện tƣợng, phân tích tổng hợp vấn đề.
- Rèn luyện đƣợc kĩ năng tích cực, kỹ năng giải quyết vấn đề thực tiễn. - Có thể thu nhận thông tin từ nhiều nguồn khác nhau từ đó xử lý tốt các thông tin đã thu nhận.
2.2. Nội dung về Không khí và sự sống trong chƣơng trình vật lí Những nội dung kiến thức đã học Những nội dung kiến thức đã học
- Phân biệt đƣợc 3 thể của chất.
- Trình bày đƣợc đặc điểm của các thể: rắn, lỏng, khí.
- Nêu điều kiện để một số chất có thể chuyển từ thể này sang thể khác.
Những nội dung kiến thức trọng tâm qua chủ đề
- Định nghĩa và nêu đƣợc các đặc điểm của sự nóng chảy và sự đông đặc; sự bay hơi và sự ngƣng tụ; sự sôi.
- Tiến hành thí nghiệm đo độ ẩm trong không khí.
- Nêu đƣợc định nghĩa hiệu ứng nhà kính, nguồn gốc và đặc điểm của các khí nhà kính.
- Xác định đƣợc nguyên nhân gây ra ô nhiễm và đề xuất các biện pháp làm giảm ô nhiễm không khí.
2.2.1. Sự nóng chảy
2.2.1.1. Khái niệm
- Quá trình chuyển từ thể rắn sang thể lỏng của các chất gọi là sự nóng chảy.
- Quá trình chuyển ngƣợc lại từ thể lỏng sang thể rắn của các chất gọi là sự đông đặc.
- Mỗi chất rắn kết tinh nóng chảy (hoặc đông đặc) ở một nhiệt độ xác định không đổi ứng với áp suất bên ngoài xác định. Các chất rắn vô định hình (thủy tinh, nhựa dẻo, sáp nến,…) không có nhiệt độ nóng chảy xác định.
2.2.1.2. Nhiệt nóng chảy
Nhiệt lƣợng Q cung cấp cho chất rắn trong quá trình nóng chảy gọi là nhiệt nóng chảy:
Q = λm
Trong đó: m là khối lƣợng riêng của chất rắn
λ là nhiệt nóng chảy riêng của chất rắn, đo bằng J/kg.
Bảng 2.1. Nhiệt nóng chảy riêng λ của một số chất rắn kết tinh
Chất rắn λ (J/kg) Nƣớc đá 3,33. 105 Nhôm 3,97.105 Sắt 2,72.105 Chì 0,25.105 Bạc 0,88.105 Vàng 0,64.105 Thiếc 0,59.105
2.2.1.3. Ứng dụng
Các kim loại đƣợc nấu chảy và giữ ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ nóng chảy tc của chúng để đúc các chi tiết máy, đúc tƣợng và chuông, để luyện thành gang thép và các hợp kim khác nhau.
2.2.2. Sự bay hơi
2.2.2.1. Khái niệm
- Quá trình chuyển từ thể lỏng sang thể khí (hơi) ở bề mặt chất lỏng gọi là sự bay hơi.
- Quá trình chuyển ngƣợc lại từ thể khí sang thể lỏng gọi là sự ngƣng tụ. Sự bay hơi xảy ra ở nhiệt độ bất kỳ và luôn kèm theo sự ngƣng tụ.
2.2.2.2. Hơi khô và hơi bão hòa
- Khi tốc độ bay hơi lớn hơn tốc độ ngƣng tụ, áp suất hơi tăng dần và hơi ở phía trên bề mặt chất lỏng là hơi khô. Hơi khô tuân theo định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt.
- Khi tốc độ bay hơi bằng tốc độ ngƣng tụ, hơi ở phía trên bề mặt chất lỏng là hơi bão hòa có áp suất đạt giá trị cực đại gọi là áp suất hơi bão hòa. Áp suất hơi bão hòa không phụ thuộc vào thể tích và không tuân theo định luật Bôi-lơ – Ma-ri-ốt, nó chỉ phụ thuộc bản chất và nhiệt độ của chất lỏng.
2.2.2.3. Ứng dụng
Nƣớc từ biển, sông, hồ,… không ngừng bay hơi tạo thành mây, sƣơng mù, mƣa, làm cho khí hậu điều hòa và cây cối phát triển. Sự bay hơi nƣớc biển đƣợc sử dụng trong ngành sản xuất muối. Sự bay hơi của amoniac, freon,… đƣợc sử dụng trong ngành kĩ thuật làm lạnh.
2.2.3. Sự sôi
2.2.3.1. Khái niệm
- Quá trình chuyển từ thể lỏng sang thể khí (hơi) xảy ra cả ở bên trong và trên bề mặt chất lỏng gọi là sự sôi.
- Mỗi chất lỏng sôi ở nhiệt độ xác định và không đổi.
- Nhiệt độ sôi của chất lỏng phụ thuộc áp suất chất khí ở phía trên bề mặt chất lỏng. Áp suất chất khí càng lớn, nhiệt độ sôi của chất lỏng càng cao.
2.2.3.2. Nhiệt hóa hơi
Nhiệt lƣợng Q cung cấp cho khối chất lỏng trong khi sôi gọi là nhiệt hóa hơi của khối chất lỏng ở nhiệt độ sôi:
Q = Lm
Trong đó: m là khối lƣợng của phần chất lỏng biến thành hơi. L là nhiệt hóa hơi riêng của chất lỏng và đo bằng J/kg.
Bảng 2.2. Nhiệt hóa hơi riêng L của một số chất lỏng ở nhiệt độ sôi và áp suất chuẩn. Chất lỏng L (J/kg) Nƣớc 2,3.106 Amoniac 1,4.106 Rƣợu 0,9.106 Ete 0,4.106 Thủy ngân 0,3.106
2.2.4. Độ ẩm tuyệt đối, độ ẩm cực đại và độ ẩm tỉ đối
2.2.4.1. Độ ẩm tuyệt đối
- Độ ẩm tuyệt đối a của không khí trong khí quyển là đại lƣợng đo bằng khối lƣợng m (tính ra gam) của hơi nƣớc có trong 1m3 không khí.
- Đơn vị đo của a là g/m3.
2.2.4.2. Độ ẩm cực đại
- Độ ẩm tuyệt đối của không khí ở trạng thái bão hòa hơi nƣớc có giá trị lớn nhất và đƣợc gọi là độ ẩm cực đại (A).
- Độ ẩm cực đại A có độ lớn bằng khối lƣợng riêng của hơi nƣớc bão hòa tính theo đơn vị g/m3
.
2.2.4.3. Độ ẩm tỉ đối (hay độ ẩm tương đối)
- Độ ẩm tỉ đối (f) của không khí là đại lƣợng đo bằng tỉ số phần trăm giữa độ ẩm tuyệt đối a và độ ẩm cực đại A của không khí ở cùng nhiệt độ:
f =
hoặc tính gần đúng bằng tỉ số phần trăm giữa áp suất riêng phần P của hơi nƣớc và áp suất Pbh của hơi nƣớc bão hòa trong không khí ở cùng một nhiệt độ:
f =
Điểm sƣơng: Nếu không khí ẩm bị lạnh đi, thì đến một nhiệt độ nào đó hơi nƣớc trong không khí trở thành bão hòa. Nếu lạnh xuống dƣới nhiệt độ ấy thì hơi nƣớc đọng lại thành sƣơng. Nhiệt độ mà tại đó hơi nƣớc trong không khí trở thành bão hòa gọi là điểm sƣơng.
Có thể đo độ ẩm của không khí bằng các ẩm kế, ẩm kế tóc, ẩm kế khô – ƣớt, ẩm kế điểm sƣơng.
2.2.4.4. Ảnh hưởng của độ ẩm không khí
- Độ ẩm của không khí ảnh hƣởng đến rất nhiều quá trình trên Trái Đất. Độ ẩm tỉ đối là một thông số quan trọng trong dự báo thời tiết. Độ ẩm ảnh hƣởng đến độ bền của vật liệu, độ ẩm cao tạo điều kiện là han rỉ vật liệu kim loại, làm mục gỗ,…
- Độ ẩm và nhiệt độ là những điều kiện cần thiết cho những quá trình sinh học (sự sinh sôi của vi khuẩn, việc lên men nấm mốc,…)
Trong nhiều ngành sản xuất (nhƣ ngành vải, bánh kẹo,…) cần duy trì một độ ẩm cần thiết.
Độ ẩm tỉ đối ảnh hƣởng nhiều đến sự bay hơi của nƣớc trong không khí. Độ ẩm tỉ đối mà lớn thì nƣớc bay hơi rất chậm, quần áo ƣớt rất lâu khô, mồ hôi toát ra từ cơ thể cũng lâu khô làm ta cảm thấy oi bức. Nếu độ ẩm tỉ đối mà thấp quá thì nƣớc bay hơi nhanh, quần áo phơi trong phòng cũng chóng khô, da của cơ thể chúng ta có thể bị khô nẻ.
Trong các con tàu vũ trụ có ngƣời làm việc, không những phải đảm bảo nhiệt độ và áp suất của không khí trong con tàu, mà còn phải duy trì một độ ẩm tỉ đối thích hợp đối với cơ thể con ngƣời (40 – 60%).
2.3. Nội dung về Không khí và sự sống trong các môn học khác
2.3.1. Sinh học
2.3.1.1.Khái niệm Hiệu ứng nhà kính
Hiệu ứng nhà kính là hiện tƣợng khí quyển cho phép ánh sáng Mặt trời truyền qua bề mặt Trái Đất nhƣng giữ lại một phần bức xạ nhiệt phát ra từ bề mặt Trái Đất, dẫn đến nhiệt độ của khí quyển Trái Đất cũng nhƣ nhiệt độ của bề mặt Trái Đất giữ ở mức ổn định (khoảng + 150
2.3.1.2. Sự hấp thụ và phản xạ bức xạ mặt trời trong hiệu ứng nhà kính
Hình 2.1: Hiệu ứng nhà kính
Hiệu ứng nhà kính dùng để chỉ hiệu ứng xảy ra khi năng lƣợng bức xạ của các tia sáng Mặt trời xuyên qua các cửa sổ hoặc mái nhà bằng kính, các năng lƣợng bức xạ này đƣợc hấp thụ và phân tán trở lại dẫn đến việc sƣởi ấm toàn bộ không gian bên trong chứ không phải chỉ những chỗ đƣợc chiếu sáng.
Khi ánh sáng Mặt trời chiếu vào Trái Đất, một phần đƣợc Trái Đất hấp thụ và một phần đƣợc phản xạ vào không gian. Các khí nhà kính có tác dụng giữ lại nhiệt của Mặt trời, không cho nó phản xạ đi. Nếu các khí nhà kính tồn tại vừa phải thì chúng giúp cho nhiệt độ không khí bề mặt Trái Đất không quá lạnh, nhƣng nếu chúng có quá nhiều trong khí quyển thì kết quả là Trái Đất nóng lên.
Bản chất của bức xạ mặt trời: bức xạ mặt trời là sóng điện từ có bƣớc sóng từ 0,2 – 0,24 m.
Đặc trƣng của bức xạ mặt trời: năng lƣợng bức xạ mặt trời có thể chuyển sang các dạng khác nhƣng không tái tạo và cũng không biến mất.
+ Bức xạ mặt trời là nguồn gốc năng lƣợng cho các quá trình vật lý, hóa học và sinh học xảy ra trên mặt đất.
+ Bức xạ mặt trời cung cấp năng lƣợng cho sự tồn tại và phát triển của mọi hệ sinh thái và cho sự sống trên Trái đất.
+ Bức xạ mặt trời quyết định nhiệt độ bề mặt Trái đất.
2.3.1.3. Các khí nhà kính, nguồn gốc và đặc điểm
Bảng 2.3. Nguồn gốc và đặc điểm các khí nhà kính
Các khí nhà kính Nguồn gốc Đặc điểm
CO2 Sản sinh từ đốt nhiên
liệu hóa thạch (than, dầu, khí,…) và khai thác rừng. Chiếm khoảng một nửa khối lƣợng khí nhà kính. Đóng góp tới 60% cho quá trình làm tăng nhiệt độ khí quyển. Từ 1975 đến nay, nồng độ CO2 trong khí quyển tăng lên 28%.
Mê tan (CH4) Sản sinh ra từ ruộng lúa
nƣớc, phân súc vật, mỏ khai thác nhiên liệu.
Xếp thứ hai sau CO2 về khối lƣợng.
Xếp thứ hai sau CO2
trong quá trình làm tăng nhiệt độ khí quyển. Khoảng cuối thập kỷ 1960 mới có những đo đạc chính thức.
Các khí nhà kính Nguồn gốc Đặc điểm
Ô zôn đối lƣu (O3) Tạo ra trong tự nhiên, sản sinh từ động cơ ô tô, xe máy, nhà máy điện,…
Ô zôn đối lƣu làm tăng nồng độ khí nhà kính trong khi Ô zôn bình lƣu đƣợc gọi là lá chắn bảo vệ sinh vật trên Trái đất khỏi các tia bức xạ tử ngoại khỏi mặt trời. Xếp thứ ba sau khí CO2 và CH4 về khối lƣợng. Xếp thứ ba sau khí CO2 và CH4 trong quá trình làm tăng nhiệt độ khí quyển. Từ năm 1975 đến nay tăng khoảng 15%.
Ô-xit Nito (N2O) Vốn có trong khí quyển,
sản sinh ra từ đốt nhiên liệu hóa thạch, sản xuất và sử dụng phân bón, sản xuất hóa chất, phá rừng,…
Mới đƣợc đo đạc trong khoảng vài mƣơi năm gần đây.
Từ đầu thế kỷ đến nay tăng khoảng 8%.
Các khí nhà kính Nguồn gốc Đặc điểm
Clorofluorocarbons (CFC)
Hoàn toàn do hoạt động nhân tạo sinh ra, sản sinh ra từ thiết bị làm lạnh (điều hòa nhiệt độ, tủ lạnh, bình xịt mỹ phẩm),…
Bắt đầu xuất hiện từ năm 1930.
Từ năm 1970, đƣợc phát hiện là tác nhân phá hủy tầng Ô zôn.
Hơi nƣớc (H2O) Vốn có trong tự nhiên. Đóng vai trò quan
trọng trong việc điều chỉnh nhiệt độ Trái đất thông qua mây.
Hình thành và mất đi nhanh chóng.
Đang đƣợc nghiên cứu về vai trò đối với biến đổi khí hậu.
2.3.1.4. Tác động của hiệu ứng nhà kính
Theo nghiên cứu của các nhà khoa học, hiệu ứng nhà kính gây nên những tác động khó lƣờng đến biến đổi khí hậu và cuộc sống của con ngƣời nhƣ:
- Sự thay đổi khí hậu: bão, hạn hán, lũ lụt trở nên thƣờng xuyên hơn. Hiện tƣợng sa mạc hóa tăng lên.
- Tuyết, băng ở các cực, các tảng băng trôi trên biển tan dẫn đến làm tăng mực nƣớc biển.
- Các đảo thấp, các đồng bằng đông dân cƣ có nguy cơ bị nhấn chìm. - Một số loài động vật và thực vật biến mất.
- Sức khỏe con ngƣời bị đe dọa: ô nhiễm, bệnh dịch tăng,…
2.4. Ô nhiễm không khí
2.4.1. Khái niệm
+ Ô nhiễm môi trƣờng là vấn đề tổng hợp, nó đƣợc xác định bằng sự biến đổi môi trƣờng theo hƣớng không tiện nghi, bất lợi đối với cuộc sống con ngƣời, động vật, thực vật do các hoạt động của chính con ngƣời gây ra ở quy mô, mức độ và bằng các phƣơng thức khác nhau trực tiếp hoặc gián tiếp tác động làm thay đổi thành phần hóa học, tính chất vật lý và sinh học của môi trƣờng.
+ Phân loại ô nhiễm môi trƣờng: Có nhiều cách phân loại môi trƣờng nhƣng phổ biến là hai cách phân loại:
Theo đối tƣợng: ô nhiễm không khí, đất, nƣớc,…
Theo tác nhân gây ô nhiễm: CO2, NOx, các chất độc,…
+ Ô nhiễm môi trƣờng không khí là sự có mặt của các chất lạ hoặc một sự biến đổi quan trọng trong thành phần khí quyển gây ảnh hƣởng xấu đến sức khỏe con ngƣời và các sinh vật, gây mùi khó chịu hoặc làm giảm tầm nhìn.
2.4.2. Nguyên nhân
Do hoạt động của con ngƣời gây ra.
Do hoạt động tự nhiên: núi lửa, vi sinh vật gây bệnh phát triển… Ô nhiễm do các chất khí thải từ hoạt động công nghiệp và sinh hoạt:
- Việc đốt các nhiên liệu đã tạo ra các khí CO, CO2, SO2, NOx,…
- Công nghệ sản xuất không phù hợp hoặc hợp chất rò rỉ, bốc hơi, thất thoát các chất độc hại nhƣ toluen, xylen trong sản xuất sơn, HF trong sản xuất
- Việc sử dụng các nhiên liệu xăng dầu cho các động cơ đã tạo ra một lƣợng đáng kể các khí thải SO2, CO, HC,… đặc biệt là ô nhiễm tiếng ồn.