ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM PGS.TS NGUYỄN VĂN KHẢI TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN DẠY HỌC TÍCH HỢP TRONG DẠY HỌC VẬT LÝ Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG (Sản phẩm đề tài Khoa học công nghệ cấp Bộ trọng điểm Mã số: B2010-TN03-30TĐ) Thái Nguyên, 2011 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM Đề tài Khoa học công nghệ cấp Bộ trọng điểm HÌNH THÀNH NĂNG LỰC DẠY HỌC TÍCH HỢP CHO GIÁO VIÊN TRUNG HỌC PHỔ THÔNG Mã số: B2010-TN03-30TĐ Chủ nhiệm đề tài: PGS.TS Nguyễn Phúc Chỉnh Tham gia thực đề tài: PGS.TS Nguyễn Như Ất PGS.TS Nguyễn Văn Khải PGS.TS Đỗ Hồng Thái TS Hoàng Hữu Bội TS Hoàng Thị Chiên Ths Tô Anh Tuấn Ths Ngô Giang Nam Thái Nguyên, 2011 - PPGD Sinh học - PPGD Vật Lý - PPGD Lịch sử - PPGD Ngữ Văn - PPGD Hoá học - PPGD Địa lý - Thư ký đề tài MỤC LỤC Chương CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA DẠY HỌC TÍCH HỢP 1.1 Các khái niệm dạy học tích hợp 1.2 Các nguyên tắc dạy học tích hợp .10 1.3 Cơ sở lí thuyết dạy học tích hợp 12 1.4 Những cách tích hợp môn học 16 1.5 Dạy học tích hợp phương pháp dạy học 22 1.6 Vận dụng tích hợp dạy học vật lý trường phổ thông 27 Chương RÈN LUYỆN CÁC KĨ NĂNG CƠ BẢN VỀ DẠY HỌC TÍCH HỢP CHO SINH VIÊN VẬT LÍ 2.1 Kĩ xây dựng nội dung dạy học tích hợp 33 2.2 Các nội dung tích hợp dạy học vật lí trường phổ thông .42 2.3 Kĩ lập kế hoạch sử dụng nội dung dạy học tích hợp -Ma trận nội dung 73 Chương TIẾN TRÌNH DẠY HỌC TÍCH HỢP MỘT SỐ DẠNG KIẾN THỨC CỤ THỂ 3.1 Xây dựng tiến trình dạy học tích hợp dạy học vật lí .74 3.2 Vận dụng dạy học tích hợp số dạng học vật lí 75 3.3 Giới thiệu số dạng dạy học tích hợp theo chương trình vật lí phổ thông .82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 117 Chương CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA DẠY HỌC TÍCH HỢP 1.1 Các khái niệm dạy học tích hợp 1.1.1 Khái niệm tích hợp Theo từ điển bách khoa "Le petit Larousse illustrée" (2002) [29] Từ điển tiếng Pháp nghĩa từ “tích hợp” (Integrer) là: " gộp lại, sát nhập vào thành tổng thể" - Về lí thuyết Sư phạm tích hợp Xavier Roegier (1996) [21] dùng thuật ngữ: "La pedagogie de l’integration" dịch "khoa sư phạm tích hợp" (KSPTH), (người dịch: Đào Trọng Quang, Nguyễn Ngọc Nhị - Sách dẫn) Theo từ điển "Le petit Larousse illustrée" (2002) giải nghĩa: La pédagogie = 1) Théorie, science de l’education des enfants; 2) Méthode d'enseignement, có nghĩa là: 1) Lý thuyết, khoa học giáo dục trẻ em; 2) Phương pháp dạy học Vì vậy, lí thuyết SPTH hiểu lý thuyết hay tư tưởng giáo dục, hiểu phương pháp dạy học, tùy theo ngữ cảnh sử dụng cụ thể Với ý nghĩa lí thuyết đạo hoạt động dạy học nên nhiều tài liệu người ta thường dùng thuật ngữ " dạy học tích hợp" Với lí vậy, vận dụng vào môn học cụ thể, sử dụng thuật ngữ "dạy học tích hợp" - Theo Xavier Roegiers (1996) [21, tr 73]: " lí thuyết SPTH quan niệm trình học tập toàn thể trình học tập góp phần hình thành học sinh lực rõ ràng, có dự tính trước điều cần thiết cho học sinh, nhằm phục vụ cho trình học tập tương lai, nhằm hòa nhập học sinh vào sống lao động- Lí thuyết SPTH tìm cách làm cho trình học tập có ý nghĩa" Ngoài trình học tập đơn lẻ cần thiết cho lực, lí thuyết SPTH dự định hoạt động tích hợp học sinh học cách sử dụng phối hợp kiến thức, kĩ động tác lĩnh hội cách rời rạc" Một quan niệm khác tích hợp giáo dục: "Tích hợp giáo dục trình học sinh đạo giáo viên thực việc chuyển đổi liên tiếp thông tin từ ngôn ngữ môn học sang ngôn ngữ môn học khác mà nhờ trình học sinh nắm vững kiến thức, hình thành khái niệm, phát triển phẩm chất cá nhân" [28] Trong lĩnh vực khoa học giáo dục, Theo Dương Tiến Sỹ (2001) [24; 25]; tích hợp kết hợp cách hữu cơ, có hệ thống kiến thức (khái niệm) thuộc môn học khác thành nội dung thống nhất, dựa sở mối liên hệ lí luận thực tiễn đề cập môn học Mặc dù có quan niệm khác dạy học tích hợp, song thống tư tưởng: Tích hợp phương pháp sư phạm mà người học huy động (mọi) nguồn lực để giải "tình phức hợp – có vấn đề" 1.1.2 Các mục tiêu dạy học tích hợp Lí thuyết SPTH nhấn mạnh mục tiêu sau Làm cho trình học tập có ý nghĩa Bằng cách đặt trình học tập vào hoàn cảnh (tình huống) để học sinh nhận thấy ý nghĩa kiến thức, kĩ năng, lực cần lĩnh hội Điều có ý nghĩa to lớn tạo động lực học tập cho học sinh Trong trình học tập kiến thức, kĩ năng, lực huy động gắn với thực tế sống Nghĩa là: "Không hai giới riêng biệt, giới nhà trường giới sống Trái lại người ta tìm cách hòa nhập giới nhà trường vào giới sống" [23, tr73] Do vậy, cần liên kết môn học khác nhà trường Phân biệt cốt yếu với quan Phải lựa chọn tri thức, kĩ cốt yếu xem quan trọng trình học tập học sinh dành thời gian, giải pháp hợp lí cho chúng Dạy sử dụng kiến thức tình Thể cụ thể là: - Nêu bật cách thức sử dụng kiến thức lĩnh hội - Tạo tình học tập để học sinh vận dụng kiến thức cách sáng tạo, tự lực để hình thành người lao động có lực, tự lập Theo tư tưởng này, SPTH quan tâm không đánh giá kiến thức mà học sinh lĩnh hội được, mà chủ yếu "đánh giá học sinh có khả sử dụng kiến thức tình có ý nghĩa hay không Xavier Rogiers gọi khả học sinh lực hay gọi mục tiêu tích hợp (MTTH)." Lập mối liên hệ khái niệm học Ở lí thuyết SPTH hướng tới thiết lập mối quan hệ khái niệm khác môn học môn học khác Đây tư tưởng sư phạm quan trọng: đào tạo HS có lực đáp ứng thách thức lớn xã hội ngày học sinh có khả huy động có hiệu kiến thức lực để giải cách hữu ích tình xuất hiện, đối mặt với khó khăn bất ngờ, tình chưa gặp Tư tưởng sư phạm gắn liền với việc phát triển lực giải vấn đề phát triển lực sáng tạo học sinh trình dạy học 1.1.3 Một số khái niệm lí thuyết dạy học tích hợp 1.1.3.1 Nội dung - Nội dung "vấn đề giảng dạy" hay "một đối tượng học tập" Về nội dung môn học - Phân loại đối tượng học tập: Theo D'Hainaut, đối tượng học tập chia thành loại theo mức độ trừu tượng: + Những cá biệt: Những yếu tố, kiện riêng lẻ tính khái quát Ví dụ: thời điểm kiện, công thức hóa học chất, … + Những lớp: Tập hợp yếu tố có tính chất chung Ví dụ: Khái niệm mầu, hình vuông, phép cộng, danh từ, tính từ… khái niệm + Những quan hệ: quan hệ mệnh đề có chứa biến số, nghĩa mệnh đề chung nhận giá trị đặc biệt Ví dụ: "diện tích hình chữ nhật tích chiều dài chiều rộng", định luật, công thức, qui tắc… + Những toán tử phép tính: Các thuật toán phép tính quan hệ chủ thể can thiệp Ví dụ: "để tìm diện tích hình chữ nhật, ta nhân chiều dài với chiều rộng" + Những cấu trúc hệ: Các cấu trúc hệ tập hợp quan hệ Một cấu trúc có yếu tố quan hệ yếu tố Ví dụ: Thuyết, sơ đồ tổ chức, phép chứng minh Lưu ý: vật cá biệt cấu trúc tùy theo việc sử dụng vật Chẳng hạn, ghế cá biệt người ngồi nó, cấu trúc người thợ mộc làm 1.1.3.2 Kỹ - Kỹ khả thực - Kỹ biểu thông qua nội dung Theo X Roegiers, "kĩ hoạt động thực hiện" Ví dụ: đọc, so sánh, cộng, đánh giá… - Kỹ đạt suốt đời - Các loại kỹ bản: De Ketele đưa phân loại kĩ sau: + Kĩ nhắc lại: Những hoạt động nối lại khôi phục thông tin học cung cấp mà biến đổi đáng kể Ví dụ: - Kĩ nhắc lại nguyên văn - Kĩ nhắc lại chuyển đổi - Kỹ lặp lại + Kỹ nhận thức: Những hoạt động đòi hỏi công việc biến đổi thông tin cung cấp không cung cấp Ví dụ: nhận biết, so sánh, tổ hợp, phân tích… + Kỹ hoạt động chân tay: Là hoạt động chủ yếu động tác đòi hỏi làm chủ cảm giác vận động: Ví dụ: tiện, phay chi tiết khí, sử dung compa,… + Kỹ xử sự: Là hoạt động người biểu lộ cách nhận thức thân (khái niệm tôi, tính tự kỉ,…) người khác, tình sống nói chung Kỹ xử tích hợp ba loại kĩ + Kỹ tự phát triển: Là hoạt động theo dự án, xây dựng dự án, kế hoạch hóa dự án, thực dự án, đánh giá dự án, điều chỉnh dự án KSPTH dựa nhiều vào khoa sư phạm dự án nên kĩ tự phát triển kĩ quan trọng Lưu ý: - Một kỹ hỗn hợp nhiều loại kỹ Ví dụ: Kĩ "viết nghị luận" - Đa số kỹ xuyên môn; có kỹ môn hay đặc thù Chủ yếu nội dung có tính môn Ví dụ: Kỹ làm thí nghiệm sử dụng không môn vật lý, mà môn hóa học, sinh học… 1.1.3.3 Khái niệm mục tiêu - Khái niệm: Một mục tiêu tác động kỹ lên nội dung: Mục tiêu = (kỹ năng) x (nội dung) Ví dụ: Kẻ hai đường thẳng song song - Các mục tiêu đơn lẻ: Để phân biệt với mục tiêu tích hợp, người ta nêu lên mục tiêu đơn lẻ sau: + Mục tiêu thuộc kỹ nhắc lại, hoạt động đề cho học sinh hoạt động nhắc lại + Mục tiêu thuộc kĩ lặp lại + Mục tiêu thuộc kĩ nhận thức: Hoạt động đề cho học sinh hoạt động nhận thức + Mục tiêu thuộc kĩ hoạt động chân tay + Mục tiêu thuộc kĩ xử 1.1.3.4 Khái niệm lực - Định nghĩa: Theo X.Roegiers: Năng lực tích hợp kĩ tác động cách tự nhiên lên nội dung loạt tình cho trước để giải vấn đề cho tình đặt Sơ đồ hóa: Năng lực = (những kĩ * nội dung) * tình = (những mục tiêu) * (những tình huống) Năng lực khái niệm tích hợp chỗ bao hàm nội dung, hoạt động cần thực hiện, tình diễn hoạt động Theo De Ketele, "loại tình huống" có nghĩa là, ta muốn xem học sinh hình thành lực chính, ta không trình bầy cho học sinh tình y tình gặp, mà trình bầy tình loại Một diễn đạt khác định nghĩa lực: "Năng lực tập hợp kĩ (các hoạt động) tác động lên nội dung tình có ý nghĩa học sinh" Ví dụ: Giải tình ứng dụng tế bào quang điện để điều khiển đóng, mở tự động bóng đèn chiếu sáng đường phố - Vấn đề hình thành lực: + Cần trình bày cho học sinh nhiều tình tương đương để tránh cho học sinh tái điều học, để học sinh biểu lộ lực giải tình + Để hình thành lực cần nhiều kĩ tác động lên nhiều nội dung nhiều tình khác Nếu kĩ đạt suốt đời, lực đạt dần dần, lâu dài, đòi hỏi đóng góp nhiều môn học - Bloom (1971) đề xuất bảng mục tiêu, phân biệt mục tiêu khác để hình thành lực (xem [23, trang 93]): Bảng mục tiêu bảng nêu rõ mục tiêu phảI theo đuổi để hình thành lực đIểm giao kĩ nội dung (Xem hình 1) Qui trình hình thành lực nêu lên sau: Năng lực phân tích thành mục tiêu bảng mục tiêu Trong lớp học giáo viên thực ba loại hoạt động: + Những hoạt động (bài học) liên quan đến mục tiêu + Những hoạt động giáo viên đề nghị học sinh tích hợp nhiều mục tiêu tình tích hợp có ý nghĩa Đây “mức” lực Các kỹ Các nội dung 1.1 2.1 2.2 1.3Năng lực 3.3 Các mục tiêu Hình Bảng mục tiêu 10 nguyên nhân gây suy giảm Trong thảo luận trị công khai "suy giảm tầng ôzôn" đồng nghĩa với lý thuyết cho xu hướng suy giảm ôzôn toàn cầu, gây vỡ thải cỏc khớ CFC, tạo điều kiện cho xạ cực tím đến mặt đất nhiều Cường độ gia tăng xạ cực tím nghi ngờ nguyên nhân gây nhiều hậu sinh học, thí dụ gia tăng khối u ác tính, tiêu hủy sinh vật phù du tầng cú ỏnh sỏng biển Tạo thành ôzôn Ôzôn bầu khí tạo thành tia cực tím chạm phải phân tử ôxy (O2), chứa hai nguyên tử ôxy, tạo thành hai nguyên tử ôxy đơn, gọi ụxy nguyờn tử Ôxy nguyên tử kết hợp với phân tử ôxy tạo thành ôzôn (O 3) Phân tử ôzôn có hoạt tính cao, bị tia cực tím chạm phải, lại tách thành phân tử ôxy ôxy nguyên tử, trình liên tục gọi chu kỳ ôxy – ôzôn Trước bắt đầu xu hướng suy giảm ôzôn, lượng ôzôn tầng bỡnh lưu giử ổn định nhờ vào cân tạo thành phân hủy phân tử ụzụn nhờ vào tia cực tớm Phân hủy ôzôn Ôzôn bị phá hủy nguyờn tử clo, flo hay brôm bầu khí Các nguyên tố có số hợp chất bền định, đặc biệt chlorofluorocacbon (CFC), vào tầng bình lưu giải phóng tia cực tím Quan trọng nguyên tử clo tạo thành trở thành chất xúc tác hủy diệt phân tử ôzôn chu kỳ khép kín Trong chu kỳ này, nguyên tử clo tác dụng với phân tử ôzôn, lấy nguyên tử ôxy (tạo thành ClO) để lại phân tử ôxy bỡnh thường Tiếp theo, ôxy nguyên tử tự lấy ôxy từ ClO kết cuối phân tử ôxy nguyên tử clo, bắt đầu lại chu kỳ Một nguyên tử clo đơn độc phân hủy ôzôn mói mói phản ứng khác mang nguyên tử clo khỏi chu kỳ cách tạo nên nguồn chứa khác axít clohydric clo nitrat (ClONO2) Phản ứng nguyờn tử clo cỏc nguồn chứa thụng thường chậm gia tăng có đám mây tầng bỡnh lưu địa cực, xuất mùa Đông 103 Nam Cực, dẫn đến chu kỳ tạo thành lỗ thủng ôzôn theo mùa Các nguyên nhân lỗ thủng ôzôn Lỗ thủng ôzôn nam cực phần tầng bình lưu nam cực mà mức độ ôzôn giảm xuống 33% so với cỏc trị trước năm 1975 lỗ thủng ôzôn xuất vào mùa xuân nam cực, từ tháng đầu tháng 12, gió tây mạnh bắt đầu thổi tuần hoàn lục địa tạo thành bầu chứa khí "gió xoáy địa cực" này, 50% ôzôn vùng phía tầng bỡnh lưu bị phân hủy mùa xuân Ánh sáng mặt trời vùng địa cực dao động nhiều nơi khác ba tháng mùa đông tối tăm xạ mặt trời nhiệt độ không khí vào khoảng -80°c hay lạnh gần suốt mùa đông tạo nờn cỏc đám mây tầng bỡnh lưu địa cực phần tử đám mây bao gồm axít nitric hay nước đóng băng tạo nên bề mặt cho phản ứng hóa học gia tăng tốc độ phân hủy phõn tử ôzôn Như giải thích phần trên, nguyên nhân giảm sút ôzôn nam cực nơi khác diện khí gốc có chứa clo (trước cfc hợp chất clo với bon liên quan) bị phân giải có tia cực tím tạo thành nguyên tử clo trở thành chất xúc tác phân hủy ôzôn giảm sút ôzôn clo chất xúc tác xảy trạng thái khí tăng đột ngột có diện đám mây tầng bình lưu địa cực Quan sát chủ yếu thông thường phần lớn clo tầng bính lưu "hợp chất chứa" bền, chủ yếu hydro clorua (Hcl) clo nitrat (Clono 2) mùa đông xuân nam cực phản ứng bề mặt phần tử mây chuyển hóa hợp chất chứa trở lại thành gốc tự có hoạt tính cao, Cl Clo đám mây lấy NO từ khí cách biến đổi chúng thành axít nitric, ngăn không cho clo vừa tạo thành bị biến đổi trở lại clono ánh sáng cực tím gia tăng mùa xuân tạo cho hợp chất clo phản ứng hủy diệt 17% ôzôn hợo chất brôm làm giảm sút thêm 33% vai trũ ỏnh sỏng mặt trời giảm sỳt ụzụn chớnh lý giảm sỳt ôzôn nam cực lớn vào mùa xuân mùa đông, có nhiều mây nhất, ánh sáng địa cực để thúc đẩy phản ứng hóa học Phần lớn ôzôn bị phá hủy phía tầng bình lưu đối ngược với việc giảm sút ôzôn nhiều thông qua phản ứng thể khí đồng xảy trước hết phía tầng bình lưu Nhiệt độ sưởi ấm vào cuối xuân phá vỡ gió xoáy vào trung tuần tháng 12 ấm lên, không khí giàu ôzôn bay vĩ độ 104 thấp, đám mây tầng bình lưu bị phá hủy, trình làm giảm sút ôzôn ngưng lại lỗ thủng ôzôn hàn gắn trở lại Hậu giảm sút ôzôn Vì tầng ôzôn hấp thụ tia cực tớm từ mặt trời, giảm sút tầng ô zôn dự đoán tăng cường độ tia cực tím bề mặt trái đất, dẫn đến nhiều thiệt hại bao gồm gia tăng bệnh ung thư da lý dẫn đến nghị định thư Montreal mặc dự giảm sút ôzôn tầng bình lưu gắn liền với CFC có nhiều lý lẽ lý thuyết để tin giảm sút ôzôn dẩn đến tăng tia cực tím bề mặt trái đất, chưa có nhiều quan sát trực tiếp chứng minh liên hệ giảm sút ôzôn gia tăng tỷ lệ phát bệnh ung thư da người Các tác động sinh học tăng cường tia cực tím Mối quan tâm dư luận lỗ thủng ôzôn tác động ôzôn đến sức khỏe người Khi lỗ thủng ôzôn Nam Cực tăng to đến mức bao phủ phần phía nam Úc New Zealand, người bảo vệ môi trường lo tia cực tím bề mặt Trái Đất gia tăng đáng kể Các tia xạ cực tím có lượng cao hấp thụ ôzôn công nhận chung yếu tố tham gia tạo thành khối u ỏc tớnh (ung thư da) Thí dụ theo nghiên cứu, tăng 10% tia cực tím có lượng cao liên kết với tăng 19% khối u ác tính đàn ông 16% phụ nữ Cho đến thâm thủng ôzôn phần lớn địa điểm tiêu biểu vào khoảng vài phần trăm Nếu thâm thủng mức độ cao quan sát thấy lỗ thủng ôzôn trở thành chung cho toàn cầu, tác động thực chất tăng nhiều Thí dụ nghiên cứu phõn tớch cho thấy việc tiờu hủy rộng lớn cỏc phiờu sinh vật triệu năm trước trùng khớp với băng đến gần Các nhà nghiên cứu cho hủy diệt gây vỡ lớp ôzôn suy yếu thời gian xạ từ băng tạo thành ôxít nitơ làm chất xúc tác phá hủy ôzôn (các phiêu sinh vật đặc biệt nhạy tác động tia cực tím quan trọng dây chuyền thức ăn biển Tăng cường xạ tia cực tím ảnh hưởng đến mùa màng Sản lượng nhiều loại trồng có tầm quan trọng kinh tế lúa phụ thuộc vào quỏ trỡnh cố định nitơ vi khuẩn lam cộng sinh rễ Mà vi khuẩn lam nhạy cảm với ánh sáng cực tím bị chết hàm lượng tia cực tím gia tăng Bên cạnh ảnh hưởng trực tiếp xạ cực tím sinh vật, gia tăng tia 105 cực tím bề mặt làm gia tăng lượng ôzôn tầng đối lưu Ở mặt đất ôzôn thông thường công nhận yếu tố gây nguy hiểm đến sức khỏe ôzôn có độc tính thể theo tính chất ôxy hóa mạnh Vào thời điểm ôzôn mặt đất tạo thành chủ yếu qua tác dụng xạ cực tím khí thải từ xe cộ BÀI 72-73: PHẢN ỨNG HẠT NHÂN (Vật lí 12 SGK thí điểm, ban khoa học tự nhiên) I Mục tiêu Kiến thức: - Vận dụng định luật bảo toàn vào tượng phóng xạ, phát biểu qui tắc dịch chuyển - Biết cách xác định hạt nhân biết phân rã hạt nhân mẹ - Nắm lượng phản ứng hạt nhân dạng lượng Kĩ năng: vận dụng kiến thức trước vào học, phân tích, suy luận, đánh giá, giải thích; Vận dụng kiến thức khoa học vào kĩ thuật, đời sống, BVMT Thái độ: Nghiêm túc, thận trọng nghiên cứu; Giáo dục kĩ thuật tổng hợp, lòng say mê, yêu thích môn học; Trách nhiệm bảo vệ môi trường II Chuẩn bị cho giảng Giáo viên: Bảng hệ thống tuần hoàn, phiếu học tập Học sinh: - Ôn lại: Cấu tạo nguyên tử, tượng phóng xạ, phản ứng hạt nhân định luật bảo toàn - Mang theo bảng hệ thống tuần hoàn 106 III Tiến trình dạy học Kiến thức: - Các qui tắc dịch chuyển phóng xạ - Năng lượng phản ứng hạt nhân Sơ đồ lô gíc xây dựng kiến thức Hoạt động dạy học (Học viên nghiên cứu SGK biên soạn) - Trong phản ứng hạt nhân, chuyển hóa lượng diễn nào? - Có tận dụng lượng không? A+B→C+D M0 = mA + mB M = mC + mD M < M0 Phản ứng tự xảy tỏa lượng: Q = (M0 - M)C2 Năng lượng có dạng động hạt C, D lượng γ M > M0 Phản ứng không tự xảy cần phải cung cấp lượng: W = (M0 - M)C2 + Ed Năng lượng có dạng động hạt A bằn phá B Sử dụng lượng hạt nhân: SX điện Năng lượng nhiệt,… - Tàu phá băng M < M0 Phản ứng hạt nhân tỏa lượng gọi lượng hạt nhân M > M0 Cần cung cấp cho hạt tham gia phản ứng lượng dạng động ban đầu hạt 107 GDMT: Năng lượng hạt nhân bảo vệ môi trường IV Tư liệu phục vụ GDMT (Tư liêu sử dụng dạy nội dung: Hiện tượng phóng xạ, đồng vị phóng xạ lượng hạt nhân) Phóng xạ Phóng xạ tượng số hạt nhân nguyên tử không bền tự biến đổi phát xạ hạt nhân (thường gọi tia phóng xạ) Các nguyên tử có tính phóng xạ gọi đồng vị phóng xạ, nguyên tử không phóng xạ gọi cỏc đồng vị bền Các nguyên tố hóa học gồm đồng vị phóng xạ (không có đồng vị bền) gọi nguyên tố phóng xạ Tia phóng xạ chùm hạt mang điện dương hạt anpha, hạt proton; mang điện âm chựm electron (phóng xạ beta); không mang điện hạt nơtron, tia gamma (có chất giống ánh sáng lượng lớn nhiều) tự biến đổi hạt nhân nguyên tử, thường gọi phân rã phóng xạ hay phân rã hạt nhân Sự phóng xạ tự nhiên Năm 1896, nhà vật lý người Pháp Henri Becquerel sau ông bà Pierre Curie Marie Curie phát hợp chất uranium có khả tự phát tia không không nhìn thấy được, xuyên qua vật mà tia sáng thường không qua gọi tia phúng xạ tác dụng điện trường tia phúng xạ bị tách làm tia: • Tia anpha lệch phía cực âm điện trường, gồm hạt anpha mang điện tích dương (gấp lần điện tích proton), có khối lượng khối lượng nguyên tử heli 108 • Tia beta lệch phía cực dương điện trường gồm hạt electron • Tia gamma không lệch cực điện trường, có chất tia sáng Tia phóng xạ theo nghĩa gốc dòng hạt chuyển động nhanh phóng từ chất phóng xạ (các chất chứa hạt nhân nguyên tử không trạng thái cân bền) hạt phóng chuyển động thành dòng định hướng Cú nhiều loại dòng hạt phát từ chất phóng xạ cụ thể: • Tia alpha: gồm cỏc hạt alpha cú điện tích gấp đôi điện tớch proton, tốc độ tia khoảng 20.000 km/s • Tia beta: gồm electron tự do, tương tự tia âm cực phóng với vận tốc lớn nhiều, khoảng 100.000 km/s • Tia gamma: dòng hạt photon, không mang điện tích, có chất gần giống ánh sáng bước sóng nhỏ hơn, chuyển động với tốc độ ánh sáng Dòng neutron điện tích Dòng hạt neutrino điện tích, chuyển động với tốc độ gần tốc độ ánh sáng (phát với hạt beta phân rã beta) phân rã tự nhiên chất phóng xạ, tia phúng xạ quan sát từ nguồn khác phản ứng hạt nhân, máy gia tốc hay va chạm tia vũ trụ khí trái đất Các lò phản ứng hạt nhân tạo dòng hạt neutron mạnh máy gia tốc sinh dòng hạt tổ hợp có khối lượng cao Còn tia vũ trụ sản sinh Muon Meson Thuật ngữ tia phóng xạ mở rộng, để bao gồm dòng hạt chuyển động nhanh phát từ nguồn Tương tác với vật chất Các hạt alpha dễ dàng chặn lại tờ giấy tia beta cần miếng kim loại để chặn Trong đó, dòng tia gamma có khả xuyên qua vật chất cao; cần khối vật chất có mật độ dày đặc chặn lại Các hạt neutrino không tương tác với vật chất xuyên qua tất vũ trụ NGUY CƠ TỪ NHỮNG NGÔI NHÀ KÍN Theo Báo Giáo dục & thời đại Số 113, ngày 20 / 09/2003 * Vì nhà kín nguy hiểm ? Trong lượng chất phóng xạ mà người nhận vào thể 65% phóng xạ tự nhiên, khí rađôn chiếm tới 47% Mặt khác, phân rã, rađôn phóng lượng 109 phóng xạ dạng hạt alpha mà hít lượng hạt alpha gây tổn thương mặt sinh học gấp 20 lần hạt khác (như hạt bêta, tia gama, tia X) Và thế, nồng độ khí rađôn không khí cao thời gian hít thở bầu không khí chứa rađôn dài nguy bị ung thư phổi lớn Cơ chế gây ung thư phổi : Khi hít phải khí rađôn hạt nhân nó, số phân rã phóng xạ xảy phổi Các hạt alpha sinh gây tổn hại đến mô phổi, phá huỷ DNA, tức làm biến đổi gene sản xuất tế bảo phổi, từ dẫn đến ung thư phổi Theo nghiên cứu Ban an toàn xạ Hạt nhân - Bộ Khoa học & Công nghệ, nhà kín, nồng độ khí rađôn cao gấp nhiều lần so với không khí trời Bình thường, nồng độ rađôn không khí khoảng 10 Bq/m3, nghĩa ta tập hợp trăm triệu triệu triệu (1020) phân tử không khí (khoảng thìa càphê đầy) tìm thấy khoảng 10 nguyên tử rađôn Còn nhà, nồng độ rađôn từ 20 lên tới 10.000 Bq/m3, chí cao hiệu ứng "bẫy rađôn" Với nhà "hộp" xuất ngày nhiều đô thị nay, cộng thêm với việc sử dụng điều hoà không khí trở nên phổ biến không khí phòng khó lưu thông, đặc biệt việc hút thuốc phòng kín điều kiện để nồng độ rađôn tăng cao Nồng độ khí rađôn nhà cao nhà xây từ vật liệu lấy từ nguồn có chất phóng xạ, xây đất có nguồn phóng xạ Nhiều nước khuyến cáo rằng, nồng độ rađôn trung bình hàng năm nhà không nên vượt 200 Bq/m (mức can thiệp) * Có hay không nguy từ khí rađôn ? Tuy nhiên, bình thường, nồng độ khí rađôn nhà chưa đủ để gây nguy ung thư phổi cho người Bởi sống không khí có nồng độ rađôn khoảng 150 Bq/m3 năm có khoảng 28 người chết ung thư phổi triệu dân Vậy sống nhà có nồng độ rađôn khoảng 20Bq/m năm, nguy bị chết ung thư phổi khoảng 4/1.000.000 Theo điều tra Ban an toàn xạ hạt nhân - Bộ Khoa học & Công nghệ Trung tâm kỹ thuật An toàn xạ Môi trường - Viện khoa học kỹ thuật hạt nhân tiến hành với 300 nhà dân HN năm 1995, nồng độ khí rađôn nhà trung bình khoảng 27 Bq/m 3, có 1- nhà có nồng độ rađôn cao mức bình thường : khoảng 130-140 Bq/m nhà làm gạch xỉ than Một điều tra khác Cục Địa chất tiến hành cho thấy số nơi nước ta có nồng độ 110 rađôn cao bất thường thị trấn Triệu Phong - Đông Hà - Quảng Trị có nồng độ rađôn 171-249 Bq/m3 vật liệu xây dựng có chứa phóng xạ cao ; nồng độ rađôn công ty khai thác khoáng sản Thừa Thiên Huế 137-145 Bq/m dùng đất thải xưởng tuyển sa khoáng để đắp nền, số nhà dân, quán nước khu vực bãi tắm Hội An có nồng độ rađôn khoảng 155 Bq/m3 nhà dùng cát chứa sa khoáng có nhiều phóng xạ… Tuy nhiên, theo ông Nguyễn Hào Quang - Trung tâm kỹ thuật An toàn xạ Môi trường - Viện Khoa học kỹ thuật hạt nhân, nồng độ rađôn nhà thành phố lớn năm gần chắn tăng lên đáng kể xuất ngày nhiều kiểu nhà hộp, kín cổng cao tường, xây diện tích chật hẹp, nhà luôn đóng kín sử dụng điều hoà Trong đó, Việt Nam lại chưa ý đến nguy tiềm ẩn khí rađôn Không có nguy từ nhà kín, không thông thoáng mà nguy từ việc sử dụng nguồn nước chưa qua xử lý cao (trong vùng sâu, vùng xa nước ta, nơi thiếu nước sinh hoạt điều dễ xảy ra) mà cần áp dụng cách xử lý đơn giản nhất, lượng rađôn nước giảm tới 90-95% Đo nồng độ rađôn suối nước khoáng Thanh Thuỷ (Phú Thọ) thấy nồng độ nước lên tới 100.000-130.000 Bq/m3 ( thông thường nồng độ rađôn nguồn nước khoảng 4.0005.000 Bq/m3) Tuy vậy, đánh giá nguồn nước ý đến nồng độ rađium (được coi "mẹ" khí rađôn) * làm để giảm nộng độ khí rađôn ? Ông Đặng Thanh Lương - Ban An toàn xạ hạt nhân - Bộ Khoa học Công nghệ cho biết: Hầu hết nhà có nồng độ rađôn cao phần lớn lượng rađôn phát từ nhà Vì phương pháp để giảm mức rađôn nhà tăng cường thông gió cho không gian nhà Điều thực cách mở rộng ô thông gió tường, cho phép dịch chuyển không khí tự nhiên dễ dàng (trong trường hợp tường chịu lực phải tuân theo qui phạm xây dựng thích hợp) Những nhà xây dựng sàn bêtông cần có nhiều cửa sổ thông gió, nhiều trường hợp phải sử dụng thông gió cưỡng (cần biện pháp cải tạo riêng phù hợp) Bên cạnh đó, việc lựa chọn vật liệu xây dựng quan trọng sử dụng vật liệu xây dựng (đất, đá, cát…) lấy từ nguồn có chất phóng xạ, không qua kiểm định nồng độ rađôn nhà chẵn cao Đặc biệt nhà kín (như nhà sử dụng điều hoà không khí), lại thêm hút thuốc nhà nguy bị ung 111 thư phổi người sống nhà tăng lên rõ rệt Sống nhà gỗ nhà xây dựng cột (nhà sàn) thông gió tốt, lo lắng ảnh hưởng khí rađôn sức khoẻ Nhà máy điện nguyên tử Nhà máy điện nguyên tử hay nhà máy điện hạt nhân nhà máy tạo điện quy mô công nghiệp, sử dụng lượng thu từ phản ứng hạt nhân Các loại máy điện nguyên tử phổ biến thực tế nhà máy nhiệt điện, chuyển tải nhiệt thu từ phản ứng phân hủy hạt nhân thành điện Đa số thực phản ứng dây chuyền có điều khiển lò phản ứng nguyên tử phân hủy hạt nhân với nguyên liệu ban đầu đồng vị Uran 235 sản phẩm thu sau phản ứng thường Pluton, neutron lượng nhiệt lớn Nhiệt lượng này, theo hệ thống làm mát khép kín (để tránh tia phóng xạ rò rỉ ngoài) qua máy trao đổi nhiệt, đun sôi nước, tạo nước áp suất cao làm quay turbine nước, quay máy phát điện, sinh điện Nhà máy điện nguyên tử Cattenom, Pháp Các ống khói nhả nước không phóng xạ từ tháp làm nguội Lò phản ứng hạt nhân đặt nhà hình Khiống quátròn trình sản xuất vả xử lý chất thải bảo đảm an toàn cao, nhà máy điện nguyên tử sản xuất lượng điện tương đối rẻ so với nhà máy sản xuất điện khác, đặc biệt gây ô nhiễm môi trường nhà máy nhiệt điện đốt than hay khí thiên nhiên Tuy nhiên, không đảm bảo an toàn để có cố thảm họa Thảm hoạ nguyên tử Chernobyl xảy vào ngày 26 tháng năm 1986 nhà 112 máy điện nguyên tử Chernobyl Pripyat, Ukraina (khi phần Liên bang Xô viết) bị nổ Đây coi vụ tai nạn hạt nhân trầm trọng lịch sử lượng hạt nhân Do tường chắn, đám mây bụi phúng xạ tung lên từ nhà máy lan rộng nhiều vùng phía tây Liên bang Xô viết, Đông Tây Âu, Scandinav, Anh quốc, đông Hoa Kỳ Nhiều vùng rộng lớn thuộc Ukraina, Belarus Nga bị ô nhiễm nghiêm trọng, dẫn tới việc phải sơ tán tái định cư cho 336.000 người Khoảng 60% đám mây phóng xạ rơi xuống Belarus Theo báo cáo năm 2006 TORCH, nửa lượng phóng xạ rơi xuống bên lãnh thổ ba nước cộng hoà Xô viết Thảm hoạ phát lượng phóng xạ lớn gấp bốn trăm lần so với bom nguyên tử ném xuống Hiroshima Vũ khí hạt nhân Vũ khí hạt nhân (tiếng Anh: nuclear weapon) loại vũ khí hủy diệt hàng loạt mà lượng phản ứng phân hạch hoặc/và nhiệt hạch gây Một vũ khí hạt nhân nhỏ có sức công phá lớn vũ khí quy ước Vũ khí có sức công phá tương đương với 10 triệu thuốc nổ phá hủy hoàn toàn thành phố Nếu sức công phá 100 triệu (mặc dù chưa thể thực được) phá hủy vùng với bán kính 100 - 160 km Cho đến nay, có hai bom hạt nhân dùng chiến tranh Thế giới hai: bom thứ ném xuống Hiroshima (Nhật Bản) vào ngày tháng năm 1945 có tên Little Boy làm từ uranium; sau có tên Fat Man ném xuống Nagasaki, Nhật Bản ba ngày sau đó, làm từ plutonium Hơn hai ngàn vụ nổ hạt nhân sau việc thử nghiệm hạt nhân, chủ yếu quốc gia sau thực hiện: Hoa Kỳ, Liên Xô, Pháp, Anh, Trung quốc, Ấn độ Pakistan Đám mây hình nấm bom nguyên tử ném xuống Nagasaki, Nhật Bản vào năm 1945 cao đến 18 km 113 Các nước công bố có vũ khí hạt nhân Hoa Kỳ, Nga, Pháp, Anh, Trung quốc, Ấn độ Pakistan thêm vào đó, Israel có nhiều dấu hiệu chứng tỏ sở hữu bom hạt nhân chưa thức thừa nhận g Gần đây, CHDCND Triều tiên công bố chế tạo vũ khí hạt nhân Ukraina sở hữu bom hạt nhân có từ thời Liên Xô sai lầm thời kỳ hậu chiến tranh lạnh Việc phi quân hóa lượng hạt nhân đề xuất cho nhiều ứng dụng dân Ảnh hưởng vụ nổ hạt nhân Năng lượng từ vụ nổ vũ khí hạt nhân thoát bốn loại sau đây: Áp lực — 40-60% tổng lượng Bức xạ nhiệt — 30-50% tổng lượng Bức xạ ion — 5% tổng lượng Bức xạ dư (bụi phóng xạ) — 5-10% tổng lượng Năng lượng giải thoát vụ nổ bom hạt nhân đo kiloton megaton - tương đương với hàng ngàn hàng triệu thuốc nổ TNT (tri-nitro-toluen) v Vũ khí phân hạch có sức công phá đo vài ngàn kiloton, vụ nổ bom khinh khí lớn đo 10 megaton Trên thực tế vũ khí hạt nhân tạo sức công phá khác nhau, từ nhỏ kiloton vũ khí hạt nhân cầm tay davy crockett Hoa Kỳ 54 megaton bom Sa hoàng (Tsar-bomba) Nga ( vào ngày 30/10/1961 ) Hiệu ứng quan trọng vũ khí hạt nhân áp lực xạ nhiệt có chế phá hủy giống vũ khí quy ước Sự khác biệt vũ khí hạt nhân giải thoát lượng lớn lượng thời điểm Tàn phá chủ yếu bom hạt nhân không liên quan trực tiếp đến trình hạt nhân giải thoát lượng mà liên quan đến sức mạnh vụ nổ Mức độ tàn phá ba loại lượng khác tùy theo kích thước bom Bức xạ nhiệt suy giảm theo khoảng cách chậm nhất, đó, bom lớn hiệu ứng phá hủy nhiệt mạnh Bức xạ ion bị suy giảm nhanh chóng không khí, nên nguy hiểm vũ khí hạt nhân hạng nhẹ áp lực suy giảm nhanh xạ nhiệt chậm xạ ion 114 TÀI LIỆU THAM KHẢO Karl Marx, F.Engels, V.I Lênin: Bàn giáo dục - NXB Giáo dục - 1984 Luật giáo dục 2005 Bộ Giáo dục Đào tạo (2006): Chương trình giáo dục phổ thông – Cấp THPT – NXB Giáo dục – H Bộ GD&ĐT (2002): Đưa nội dung bảo vệ môi trường vào hệ thống giáo dục quốc dân, Hà Nội Hoàng Việt Anh (1983), Vận dụng phương pháp sơ đồ Graph vào dạy học Địa lý lớp trường THCS, Luận án PTS KH SP – TL, Hà Nội Nguyễn Phúc Chỉnh (2005), Phương pháp Graph dạy học Sinh học, NXB Giáo dục, Hà Nội Nguyễn Gia Cốc (1997): Chất lượng đích thực giáo dục phổ thông – Tạp chí Nghiên cứu giáo dục 9/1997, trang 10 Nguyễn Văn Cường (2007): Đổi phương pháp dạy học trường THPT – Tạp chí Giáo dục – 159 (Q1/2007), trang Delors J.(1996): “Học tập: kho báu tiềm ẩn – UNESCO.Paris – 1996 – (Bản dịch – NXB Giáo dục Hà Nội: 2002, tái 2003) 10 Nguyễn Văn Đường (2002): Tích hợp dạy học Ngữ văn bậc THCS – Tạp chí Giáo dục (Q4/2002), trang 25 11 Dương Xuân Hải (2006), Vận dụng tư tưởng sư phạm tích hợp vào dạy học số học phần “Tư trường” “Cảm ứng điện từ” lớp 11 THPT nhằm nâng cao chất lượng giáo dục học sinh – Luận văn thạc sĩ giáo dục học , ĐHSP - ĐH Thái Nguyên 115 12 Nguyễn Trọng Hoàn (2002): Tích hợp liên hội hướng tới kết nối dạy học Ngữ văn – Tạp chí Giáo dục, trang 21 13 Nguyễn Kim Hồng (2001): Giáo dục môi trường – NXB Giáo dục – H 14 Đặng Thành Hưng (2002): Những cách tiếp cận lý thuyết nội dung học vấn – Tạp chí Giáo dục, 43 (11/2002), trang 20 15 Phạm Khiêm Ích (2006): Cải cách giáo dục trước thách đố kỷ XXI Web.: TT khoa học xã hội & nhân văn 20/82006 16 Nguyễn Văn Khải (2002): Giáo dục môi trường qua dạy học môn khoa học tự nhiên trường THPT miền núi - Đề tài NCKH cấp Bộ : B 1999 – 03 –1 17 Nguyễn Văn Khải (2004): Nghiên cứu xây dựng chương trình, biên soạn tài liệu giảng dạy học tập Giáo dục môi trường qua dạy học môn trường THPT miền núi phía Bắc – Dự án Bộ Giáo dục Đào tạo – DA – 2002 GDMT 18 Nguyễn Văn Khải (2007): Vận dụng tư tưởng sư phạm tích hợp dạy học Vật lý để nâng cao chất lượng giáo dục học sinh – Tạp chí Giáo dục, 176 – (11/2007) - trang 29 19 Nguyễn Minh Phương – Cao Thị Thặng (2002): Xu tích hợp môn học nhà trường phổ thông – Tạp chí Giáo dục, 22 (2/2002), trang 12 20 Phương pháp giảng dạy Vật lý trường phổ thông Liên xô CHDC Đức – NXB Giáo dục – 1993 (Bản dịch: Nguyễn Đức Thâm, An Văn Chiên, Vũ Đào Chỉnh, Phạm Hữu Tòng) 21 Xavier Roegiers (1996 – Bản dịch): Khoa Sư phạm tích hợp hay làm để phát triển lực nhà trường, NXB Giáo dục, Hà Nội (Người dịch: Đào Trọng Quang, Nguyễn Ngọc Nhị) 22 Dương Tiến Sỹ (2001): Giảng dạy tích hợp khoa học nhằm nâng cao chất lượng giáo dục đào tạo – Tạp chí Giáo dục, (7/2001), trang 27 23 Dương Tiến Sỹ (2002): Phương thức nguyên tắc tích hợp môn học nhằm nâng cao chất lượng giáo dục đào tạo – Tạp chí Giáo dục, 26 (3/2002), trang 21 24 Vũ Văn Tảo (1997): Vài nét xu đổi PPGD học tập đại học giới Giáo dục học đại học, Bộ GD&ĐT, Q1, trang 150, Hà Nội 25 Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng, Phạm Xuân Quế (2002): Phương pháp dạy học Vật lý trường phổ thông , NXB ĐHSP, Hà Nội 26 Thái Duy Tuyên (1999): Những vấn đề bản- Giáo dục học đại , NXB Giáo dục 116 – Hà Nội Tiếng nước ngoài: 32 Bloom B.S (1956), Taxonomy of Educational Objectives, Hand book 1, New York 27 Vật lý tiến khoa học kỹ thuật (1980), Razumôvxki B.G …, NXB Prosvesenie, M.(Tiếng Nga) 28 Данилкж А Я.(2000): Теория интеграции образования – Ростов н/Д: Изд-во Рост Пед ун-та 29 Le petit Larousse illustrée (2002) 117