1.3.3 .Quy trình tổ chức dạy học theo phƣơng pháp giải quyết vấn đề
2.3. Xây dựng hệ thống tình huống có vấn đề nhằm phát triển NL GQVĐ cho học sinh
2.3.1. Nguyên tắc lựa chọn nội dung các kiến thức có tình huống có vấn đề
Nguyên tắc 1: Phải chứa đựng mâu thuẫn nhận thức giữa kiến thức đã có và
kiến thức mới.
Nguyên tắc 2: Đảm bảo nội dung khoa học của các kiến thức cần chuyển tới
HS qua các các tình huống có vấn đề.
Nguyên tắc 3: Phản ánh đƣợc tính hệ thống, tính khái qt.
2.3.2. Các tình huống có vấn đề khi dạy chương Hóa học và vấn đề phát triển kinh tế, xã hội, môi trường.
Tình huống 1. Tại sao khi đốt xăng hay cồn thì cháy hết sạch cịn khi đốt gỗ hay than đá lại cịn tro?
GQVĐ: Bởi vì so với gỗ và than đá thì xăng và cồn là những hợp chất hữu cơ có độ
thuần khiết cao. Khi đốt xăng và cồn chúng sẽ cháy hoàn toàn tạo thành CO2 và hơi H2O, tất cả chúng đều bay vào khơng khí. Xăng tuy là hỗn hợp của nhiều hiđrocacbon, nhƣng chúng là những chất dễ cháy. Vì vậy cho dù ở trạng thái hỗn hợp nhƣng khi đốt đều cháy hết.
Với than đá và gỗ thì lại khác. Cả hai vật liệu đều có những thành phần rất phức tạp. Những thành phần của chúng nhƣ xenlulozơ, bán xenlulozơ, gỗ, nhựa là những hợp chất hữu cơ dễ cháy và có thể cháy hết. Nhƣng gỗ thƣờng có các khống vật, những khống vật này đều khơng cháy đƣợc. Vì vậy sau khi đốt cháy gỗ, những chất này sẽ còn lại và tạo thành tro.
Than đá cũng vậy, trong thành phần than đá ngoài cacbon và các hợp chất hữu cơ phức tạp cịn có các khống là các muối silicat nên so với gỗ khi đốt cháy than cịn cho nhiều tro hơn.
Tình huống 2. Vì sao khi tên lửa bắn trúng máy bay ta thấy xuất hiện khói màu nâu? GQVĐ: Nitơ (IV) oxit NO2 đƣợc dùng làm chất oxit hố trong nhiên liệu phóng tên
lửa.
Khi tên lửa bắn trúng máy bay thì ở vị trí tên lửa trúng đích xuất hiện đám khói màu nâu. Đó là do trong tên lửa cịn dƣ nhiên liệu là NO2. Khi đầu đạn chạm nổ, đồng thời nhiên liệu dƣ cũng bốc hơi. Nếu tên lửa không bắn trúng mục tiêu sẽ bay hết và tự huỷ, khi đó nghe tiếng nổ và quan sát ta chỉ thấy khối trắng vì lúc này trong tên lửa đã hết nhiên liệu.
Tình huống 3. Hiện tại khí đốt và các nhiên liệu hóa thạch đang được làm các nguyên, nhiên liệu cho đời sống. Tại sao người ta vẫn phát triển mạnh đơteri. Vì sao gọi đơteri là nguyên liệu của tương lai?
GQVĐ: Đơteri là một đồng vị của hidro (2
1H). Các hạt nhân của đơteri khi kết hợp với nhau sẽ toả ra một năng lƣợng rất lớn. Một kilogam đơteri khi kết hợp thành nguyên tử Heli sẽ cho năng lƣợng tƣơng đƣơng khi đốt 40.000 tấn than.
Phân tử nƣớc nặng do 2 nguyên tử đơteri hoá hợp với một nguyên tử oxi mà thành.
Trong nƣớc biển, trung bình cứ 6000 phân tử nƣớc thì có một phân tử nƣớc nặng. Trong một lít nƣớc biển có gần 0,02 gam đơteri. Tổng trữ lƣợng của đơteri trong nƣớc biển có đến 25.000 tỉ tấn, tƣơng đƣơng với 5000 tỉ tỉ tấn dầu mỏ.
Tại sao nói đơteri là ngun liệu của tƣơng lai cịn hiện tại lại chƣa sử dụng đƣợc? Vấn đề ở chỗ là hiện nay chƣa nắm đƣợc kĩ thuật khống chế phản ứng nhiệt hạch tổng hợp hạt nhân này.
Tình huống 4. Xăng A92, A95 đang được sử dụng phổ biến tại Việt Nam. Tại sao chính phủ lại có chính sách hướng đến sử dụng xăng sinh học E5 làm nguyên liệu thay thế cho xăng A92, A95 truyền thống?
GQVĐ: Xăng A92 hay xăng A95 về bản chất đều là xăng khoáng, tức là lấy
từ nhiên liệu hóa thạch. Các nhiên liệu hóa thạch chứa hàm lƣợng cacbon và hydrocacbon cao - đƣợc tạo thành bởi q trình phân hủy kỵ khí của các sinh vật chết bị chơn vùi cách đây hơn 300 triệu năm. Sản phẩm tạo thành sau khi đốt cháy nhiên liệu bao gồm khí CO2 và CO những khí rất có hại cho mơi trƣờng.
Mặt khác xăng E5 chính là xăng A92 trộn lẫn 5% ethanol, xăng đƣợc điều chế từ các hợp chất có nguồn gốc từ động thực vật, nhƣ chất béo, ngũ cốc, chất thải nông nghiệp (rơm, rạ)...
Theo các nghiên cứu, xăng sinh học E5 khi đốt cháy có mức khí thải độc hại thấp hơn hẳn so với các loại nhiên liệu hóa thạch thơng thƣờng.
Kết quả thử nghiệm cho thấy, nhờ có hàm lƣợng Oxy cao hơn xăng thông dụng, quá trình đốt cháy bên trong động cơ diễn ra hiệu quả hơn, giúp tăng công suất động cơ, đồng thời giảm tiêu hao nhiên liệu.
Về các chỉ số an toàn, do chỉ số octane trong ethanol cao hơn so với xăng thông thƣờng, nên chỉ số octane thành phẩm của xăng E5 sẽ rơi vào mức 93-94.
Điều này có lợi khi chủ yếu các phƣơng tiện tại Việt Nam có tỉ suất nén lớn hơn 9/1. Việc sử dụng xăng A92, dù ít hay nhiều cũng gây hiện tƣợng kích nổ, hao mịn máy và giảm hiệu suất động cơ.
Mức độ tiêu hao nhiên liệu của xăng E5 tốt hơn so với xăng A92.
Tình huống 5. Nước thường được dùng để dập tắt các đám cháy tại sao lại không dùng nước để dập tắt các đám cháy do xăng dầu?
GQVĐ: Do xăng dầu không tan trong nƣớc, nên khi đổ nƣớc vào xăng dầu đang
cháy làm cho xăng dầu nổi trên nƣớc, nƣớc lan đến đâu lửa sẽ lan đến đó. Vì vậy mà khơng dùng nƣớc để dập đám cháy xăng dầu đƣợc. Ngƣời ta thƣờng trùm vải dày hoặc phủ cát lên đám cháy nhằm mục đích cách li vật cháy với oxi trong khơng khí.
Tình huống 6. Vì sao để bảo vệ vỏ tàu biển bằng thép, người ta gắn các tấm kẽm vào phía ngồi vỏ tàu ở phần chìm trong nước biển?
GQVĐ: Khi thép và kẽm cùng ở trong nƣớc biển thì sẽ xuất hiện cặp pin hóa học và
có sự ăn mịn điện hóa. Kẽm là cực âm, thép là cực dƣơng và nƣớc biển là dung dịch điện li. Trong quá trình ăn mịn điện hóa thì kẽm sẽ bị ăn mịn. Do đó, vỏ tàu biển đƣợc bảo vệ. Đây là phƣơng pháp bảo vệ kim loại bằng phƣơng pháp điện hóa.
Tình huống 7. Vì sao nhơm được dùng làm dây dẫn điện đường cao thế mặc dù độ dẫn điện của nhôm chỉ bằng 2/3 của đồng?
GQVĐ: Tính dẫn điện của nhơm bằng 2/3 của đồng, nhƣng do nhôm nhẹ hơn nên
chúng đƣợc sử dụng nhiều hơn bởi nếu cùng truyền một dịng điện thì dây nhơm nhẹ bằng 1/2 của đồng.
Tình huống 8. Túi ni lơng được sản xuất từ các loại vật liệu PE, PP… không độc hại. Nhưng tại sao việc sử dụng túi ni lông đựng thực phẩm lại gây tổn hại đến sức khỏe con người?
GQVĐ: Túi ni lông gây tổn hại đến sức khỏe con ngƣời bởi những chất phụ gia để
tạo độ dẻo, dai ở túi ni lơng có khả năng gây độc cho ngƣời nếu bị làm nóng ở nhiệt độ cao. Ở nhiệt độ 70- 80 độ C, phụ gia chứa trong túi ni lơng sẽ hịa tan vào trong thực phẩm. Một số chất phụ gia làm tổn thƣơng và thối hóa thần kinh ngoại biên và tủy sống. Nếu sử dụng túi ni lơng để đựng các thực phẩm chua có tính axit nhƣ dƣa muối, cà muối, các chất hóa dẻo trong túi ni lông sẽ tách khỏi thành phần nhựa và gây độc cho thực phẩm. Khi ngấm vào dƣa chua, axit lactic ở trong dƣa, cà sẽ hòa tan một số kim loại thành muồi thủy ngân có thể gây ung thƣ. Ngồi ra bao bì ni lơng màu đựng thực phẩm làm ô nhiễm thực phẩm do chứa các kim loại nhƣ: chì, cađimi gây tác hại cho não và là nguyên nhân gây ung thƣ phổi…
Tình huống 9.Sử dụng đồ dùng bằng nhơm có ảnh hưởng gì khơng?
GQVĐ: Nhơm là kim loại có hại cho cơ thể nhất là đối với ngƣời già. Bệnh lú lẫn và
các bệnh khác của ngƣời già, ngoài nguyên nhân do cơ thể bị lão hóa cịn có thể do sự đầu độc vơ tình của các đồ nấu ăn, đồ dựng bằng nhơm. Tế bào thần kinh trong não ngƣời già mắc bệnh nào có chứa rất nhiều ion nhôm Al3+, nếu dùng đồ nhôm trong một thời gian dài sẽ làm tăng cơ hội ion nhôm xâm nhập vào cơ thể, làm nguy cơ đến toàn bộ hệ thống thần kinh não.
Sử dụng đồ nhôm phải biết cách bảo quản, không nên đựng thức ăn bằng đồ nhôm hoặc không nên ăn thức ăn để trong đồ nhôm qua đêm, không nên dùng đồ nhôm để đựng rau trộn trứng gà và giấm…
Tình huống 10. Chảo, mi, dao đều được làm từ sắt. Vì sao chảo lại giịn? Mi lại dẻo? Còn dao lại sắc?
GQVĐ: Chảo xào rau, muôi và dao đều làm từ các hợp kim của sắt nhƣng chúng lại
không giống nhau.
Sắt dùng để làm chảo là “gang”. Gang có tính chất là rất cứng và giịn. Trong cơng nghiệp, ngƣời ta nấu chảy lỏng gang để đổ vào khuôn, gọi là “đúc gang”.
Muôi múc canh đƣợc chế tạo bằng “thép non”. Thép non khơng giịn nhƣ gang nó dẻo hơn. Vì vậy ngƣời ta thƣờng dùng búa để rèn, biến thép thành các đồ vật có h́ình dạng khác nhau.
Dao thái rau khơng chế tạo từ thép non mà bằng “thép”. Thép vừa dẻo vừa dát mỏng đƣợc, có thể rèn, cắt gọt nên rất sắc.
Tình huống 11. Vì sao “chảo chống dính” khi chiên rán thức ăn lại khơng bị dính? GQVD: Thực ra mặt trong của chảo khơng dính ngƣời ta có trải một lớp hợp chất
cao phân tử. Đó là politetra floetylen (-CF2-CF2-)n đƣợc tơn vinh là “vua chất dẻo” thƣờng gọi là “teflon”. Politetra floetilen chỉ chứa 2 nguyên tố C và F nên liên kết với nhau rất bền chắc. Khi cho teflon vào axit vô cơ hay axit H2SO4 đậm đặc, nƣớc cƣờng thủy (hỗn hợp HCl và HNO3 đặc), vào dung dịch kiềm đun sơi thì teflon khơng hề biến chất. Dùng teflon tráng lên đáy chảo khi đun với nƣớc sôi không hề xảy ra bất kì tác dụng nào. Các loại dầu ăn, muối, dấm,..cũng không xảy ra hiện tƣợng gì. Cho dù khơng cho dầu mỡ mà trực tiếp rán cá, trứng trong chảo thì cũng khơng xảy ra hiện tƣợng gì.
Một điều chú ý là khơng nên đốt nóng chảo khơng trên bếp lửa vì teflon ở nhiệt độ trên 2500C là bắt đầu phân hủy và thốt ra chất độc. Khi rửa chảo khơng nên chà xát bằng các đồ vật cứng vì có thể gây tổn hại cho lớp chống dính.
Tình huống 12. Các con số ghi trên chai bia như 120, 140 có ý nghĩa như thế nào?
Có giống với độ rượu hay khơng?
GQVĐ: Trên thị trƣờng có bày bán nhiều loại bia đóng chai. Trên chai có nhãn ghi
ra hiểu nhƣ vậy là không đúng. Số ghi trên chai bia không biểu thị lƣợng rƣợu tinh khiết (độ rƣợu) mà biểu thị độ đƣờng trong bia.
Nguyên liệu chủ yếu để nấu bia là đại mạch. Qua quá trình lên men, tinh bột đại mạch chuyển hóa thành đƣờng mạch nha (đó là Mantozơ - một đồng phân của đƣờng saccarozơ). Bấy giờ đại mạch biến thành dịch men, sau đó lên men biến thành bia.
Khi đại mạch lên men sẽ cho lƣợng lớn đƣờng mantozơ, chỉ có một phần mantozơ chuyển thành rƣợu, phần mantozơ còn lại vẫn tồn tại trong bia. Vì vậy hàm lƣợng rƣợu trong bia khá thấp. Độ dinh dƣỡng của bia cao hay thấp có liên quan đến lƣợng đƣờng.
Trong quá trình ủ bia, nếu trong 100ml dịch lên men có 12g đƣờng ngƣời ta biểu diễn độ đƣờng lên men là bia 120. Do đó bia có độ 140 có giá trị dinh dƣỡng cao hơn bia 120.
Tình huống 13. Củ sắn và măng là hai thực phẩm phổ biến nhưng tại sao có khi ăn sắn hay măng lại bị ngộ độc?
GQVĐ: Ăn sắn hay măng bị ngộ độc khi chúng chứa nhiều axit xianhiđric (HCN).
Ở dạng tinh khiết axit xianhidric là chất khí mùi hạnh nhân, có vị đắng và rất độc. Nhiệt độ nóng chảy là - 13,30C, tan trong nƣớc, rƣợu, ete và là axit rất yếu. Trong thiên nhiên gặp ở dạng liên kết trong một số thực vật (hạt mận, đào, củ sắn, măng tƣơi).
Sắn luộc hay măng luộc hoặc xào nấu có vị đắng là chứa nhiều axit xianhiđric, có nguy cơ bị ngộ độc. Khi luộc sắn cần mở vung để axit xianhiđric bay hơi. Sắn đã phơi khô, giã thành bột để làm bánh thì khi ăn khơng bao giờ bị ngộ độc vì khi phơi khơ axit xianhiđric sẽ bay hơi hết.
Tình huống 14. Tro bếp và phân đạm cùng dùng để bón cho cây trồng nhưng lại khơng được phép sử dụng đồng thời với nhau?
GQVĐ: Vì khi sử dụng tro bếp và phân đạm cùng với nhau sẽ làm mất đạm, NH3 bị
thất thoát do phản ứng: Đối với phân đạm một lá:
(NH4)2SO4 + K2CO3 (trong tro bếp) → 2 NH3↑ + CO2↑ + K2SO4 + H2O Đối với phân đạm hai lá:
2 NH4NO3 + K2CO3 (trong tro bếp) → NH3↑ + CO2↑ +2 KNO3 + H2O
Tình huống 15. Tại sao quần áo, chăn, ga, rèm cửa...khi mới mua về phải giặt trước rồi mới được sử dụng?
GQVĐ: Do formol đƣợc sử dụng rộng rãi trong các ngành cơng nghiệp dệt (ở cơng
đoạn in nhuộm và hồn tất nhắm giữ màu và tạo liên kết ngang để chống nhăn cho vải). Tuy nhiên formol gây hại cho sức khỏe con ngƣời, cơ thể con ngƣời nếu tiếp xúc với formol trong thời gian dài thì dù hàm lƣợng cao hay thấp cũng gây ra nhiều tác hại cho da và hệ thống hô hấp, gây ung thƣ đƣờng hô hấp nhƣ: Mũi, họng, phổi.... Vì formol có đặc tính hịa tan trong nƣớc, nên tốt nhất quần áo, chăn, ga, rèm cửa hay vải bọc ghế...mới mua về nên giặt sạch trƣớc khi dùng để giảm nguy cơ nhiễm độc. Dƣ lƣợng formol trong vải dệt may giảm 60% sau khi giặt lần đầu và theo thời gian dƣ lƣợng formol trong vải dệt may sẽ mất dần do q trình phân hủy trong khơng khí bởi đây là chất khí dễ bay hơi.
Tình huống 16. Tại sao rượu giả có thể gây chết người?
GQVĐ: Để thu đƣợc nhiều rƣợu (rƣợu etylic) ngƣời ta thêm nƣớc vào pha lỗng ra
những vì vậy rƣợu nhạt đi ngƣời uống khơng thích. Nên họ pha thêm một ít rƣợu metylic làm nồng độ rƣợu tăng lên. Chính rƣợu metylic gây ngộ độc, nó tác động vào hệ thần kinh và nhãn cầu, làm rối loạn chức năng đồng hóa của cơ thể gây nên sự nhiễm độc.
Tình huống 17. Tại sao nước cất là nước tinh khiết, nguyên chất nhưng lại không được dùng để uống hàng ngày?
GQVĐ: Thƣờng xuyên sử dụng nƣớc tinh khiết có thể bị nguy hiểm bởi vì sự mất
chất điện phân một cách nhanh chóng (natri, kali, clorua) và các chất khống nhƣ magie. Sự thiếu hụt các chất đó có thể gây loạn nhịp tim và cao huyết áp. Nấu các thực phẩm với nƣớc cất làm mất các khoáng chất và giá trị dinh dƣỡng của chúng. Ngoài ra nƣớc tinh khiết là một chất hấp thụ hoạt tính. Khi chúng tiếp xúc với khơng khí, chúng sẽ hấp thụ CO2 làm cho chúng có tính axit. Ngƣời nào uống càng nhiều nƣớc tinh khiết, cơ thể sẽ có độ axit cao.
Tình huống 18. CO2 khơng duy trì sự sống và sự cháy. Tại sao trong các bình oxi dùng trợ thở lại cho thêm CO2 vào?
GQVĐ: Trong y học, tới 5% CO2 đƣợc thêm vào O2 nguyên chất để trợ thở sau khi
ngừng thở và để ổn định cân bằng O2/CO2 trong máu.
Tình huống 19. Vì sao bơi vơi vào chỗ ong, kiến đốt sẽ đỡ đau?
GQVĐ: Do trong nọc của ong, kiến, nhện (và một số cây) có axit hữu cơ tên là axit
fomic. Vơi là chất bazơ, nên trung hồ axit làm ta đỡ đau. 2HCOOH + Ca(OH)2 (HCOO)2Ca + 2H2
Tình huống 20. Tại sao nên súc miệng bằng dung dịch nước muối sinh lí 0,9% mà không nên tự pha nước muối để súc miệng?
GQVĐ: Dung dịch có nồng độ muối 0,9% gọi là dung dịch sinh lí, vì với tế bào
ngƣời nó là đẳng trƣơng nên không giết tế bào miệng của chúng ta nhƣng ở nồng độ này nó lại là ƣu trƣơng với các vi khuẩn trong miệng của ta. Vì vậy nƣớc muối 0,9% có tính sát khuẩn mà vơ hại với ngƣời. Nếu tự pha nƣớc muối mặn hơn nồng