Mục lục
A. Đặt vấn đề
I. Lời mở đầu
II. Thực trạng vấn đề nghiên cứu
1. Thực trạng
2. Kết quả và hiệu quả
a) Kết quả
b) Hiệu quả
B. Giải quyết vấn đề
I. Cơ sở lý luận của vấn đề nghiên cứu
1. Các khái niệm về : môi trường, ô nhiễm môi trường, ô nhiễm
phóng xạ.
2. Thế nào là dạy học tích hợp, tích hợp môi trường trong giảng
dạy.
3. Kiến thức liên quan
3.1. Hiện tượng phóng xạ, các tia phóng xạ.
3.2 . Phản ứng phân hạch hạt nhân, phản ứng nhiệt
hạch.
3.3 . Lò phản ứng hạt nhân, nhà máy điện hạt nhân,
vũ khí hạt nhân.
II.Trình tự giải quyết các vấn đề
1. Chuẩn bị.
2. Thực hiện trên lớp.
a) Địa chỉ tích hơp.
b) Kiến thức môi trường giáo dục
c) Tổ chức thực hiện.
III. Phương pháp thiết kế.
1. Xây dựng ý tưởng phù hợp với kiểu bài dạy:
1
“Thuyết trình + đàm thoại + xem băng hình”.
2. Chuẩn bị.
các em học sinh tôi lựa chọn một đề tài nhỏ về tích hợp môi trường
trong giảng dạy bộ môn vật lý ở trường THPT: “Tích hợp giáo dục
môi trường vào trong một số tiết học phần hạt nhân nguyên tử vật lý
12 năng cao” .
Những gì tôi muốn truyền tải trong đề tài này nhằm cho học
sinh thấy rõ được thế nào là ô nhiễm phóng xạ? Thế nào là năng
lượng hạt nhân? Thế nào là vũ khí hạt nhân? Cũng như những
hiểm họa môi trường mà chúng mang lại.
II.Thực trạng của vấn đề nghiên cứu
1. Thực trạng.
Hơn 100 năm trước, Henri Becquerel phát hiện ra sự phóng xạ.
Phát hiện này và những công trình khoa học theo sau đó khiến cho thế
kỉ của chúng ta hoàn toàn khác hẳn những thế kỉ trước. Sự phóng xạ,
tính chất lạ lùng này của vật chất: loài người đã có thể khai thác năng
lượng của nó và sử dụng nó (cho những điều tốt đẹp nhất và cả những
điều tồi tệ nhất !)
Trường THPT Tống Duy Tân nơi tôi đang công tác đóng trên
khu vực mà hơn 90% là nông nghiệp, nên ô nhiễm phóng xạ, điện hạt
nhân trở nên rất xa lạ không chỉ với đa phần người dân ở trong khu
vực mà còn với đa phần học sinh.
Chương vật lý hạt nhân là chương cuối cùng của vật lý THPT
gồm các kiến thức cơ bản về hạt nhân nguyên tử, phóng xạ, phản
ứng hạt nhân, phân hạch và nhiệt hạch và theo cách trình bày của
sgk thì học sinh mới thấy được các kiến thức cơ bản về hạt nhân
4
nguyên tử, phóng xạ, phản ứng hạt nhân, tiềm năng về điện hạt
nhân, về bom hạt nhân mà chưa thấy hết được những vấn nạn về
môi trường một cách khủng khiếp mà những điều đó mang lại
Vì lẽ đó nên tôi đã tích hợp việc giáo dục môi trường và
chương vật lý hạt nhân để những điều mà các em vẫn nghe trên
nhiệt độ, bức xạ.
Tuy nhiên, môi trường chỉ được coi là bị ô nhiễm nếu trong đó
hàm lượng, nồng độ hoặc cường độ các tác nhân trên đạt đến mức có
khả năng tác động xấu đến con người, sinh vật và vật liệu.
- Ô nhiễm phóng xạ: Ô nhiễm phóng xạ là sự phát tán của các
tia có năng lượng cao và các chất phóng xạ vào đất, nước, không khí,
sinh vật quá liều lượng cho phép.
Vậy thế nào để biết là quá liều lượng cho phép?
Đơn vị sử dụng để đo lường phóng xạ ion hóa tương đối phức
tạp .
6
Tuy nhiên trong thực tế ta hay dùng đơn vị đo Liều lượng phóng
xạ bằng đơn vị sievert, viết tắt là Sv, theo tên cuả nhà vật lý y học
người Thụy Điển, Rolf Sievert. Đây là đơn vị đo năng lượng phóng
xạ, tính bằng joule (J), ngấm vào 1 kg vật chất: 1 Sv = 1 J/kg = 1
m2/giây2.
1 Sv = 1,000 mSv (milisieverts) = 1,000,000 μSv
(microsieverts).
Như vậy 1 mSv = 1,000 μSv.
Dưới đây là một số ví dụ về liều lượng phóng xạ:
- Một lần chụp răng bằng X-quang: 5 μSv
- Một chuyến bay khứ hồi Tokyo – New York: 200 μSv
- Một lần chụp kiểm tra ung thư vú: 3,000 μSv
- Một lần chụp CT scan ngực: 6,000 – 18,000 μSv
- Phóng xạ tự nhiên trong cơ thế con nguời: 400 μSv/năm, tức
khoảng 0.046 μSv/giờ
- Liều lượng phóng xạ cao nhất mà con người có thể chịu được
mà không bị tổn hại sức khoẻ: 5.7 μSv/giờ
- Hút 1.5 bao thuốc lá mỗi ngày: 13 mSv/năm, hay 1.48 μSv/giờ
Như vậy con người tiếp xúc với phóng xạ hằng ngày nhưng sẽ
Tùy theo đặc trưng mỗi bài học, môn học mà giáo viên có thể
lựa chọn mức độ, phương pháp phù hợp để việc giáo dục có hiệu quả
cao nhất.
Sau đây tôi sử dụng phương pháp “thuyết trình + đàm thoại +
xem băng hình” ở mức độ liên hệ vào một số tiết của chương “hạt
nhân nguyên tử” để tích hợp giáo dục bảo vệ môi trường.
3. Kiến thức liên quan.
a. Hiện tượng phóng xạ, các tia phóng xạ.
8
- Trình bày các kiến thức về hiện tượng phóng xạ và các
tia phóng xạ như SGK
b. Phản ứng phân hạch hạt nhân, phản ứng nhiệt hạch.
- Trình bày các kiến thức về phản ứng phân hạch, phản
ứng nhiệt hạch như SGK
c. Lò phản ứng hạt nhân, nhà máy điện hạt nhân, vũ khí hạt
nhân.
- Trình bày các kiến thức về lò phản ứng hạt nhân, nhà
máy điện hạt nhân, vũ khí hạt nhân như SGK.
II. Trình tự giải quyết các vấn đề
1. Chuẩn bị.
Giáo Viên chuẩn bị các kiến thức ngắn gọn về ô nhiễm môi
trường, ô nhiễm phóng xạ, Các câu hỏi liên quan đến vấn đề môi
trường đặt ra.
- Một số đoạn băng hình về khả năng ảnh hưởng của các tia
phóng xạ đến môi trường đến con người
- Lý thuyết ngắn gọn về năng lượng hạt nhân: Ưu điểm và những
thách thức.
- Một số đoạn băng hình về thảm họa môi trường do sự cố điện
hạt nhân: Chernobyl (Ukraine), Fukushima
- Một số đoạn băng hình về sức tàn phá của bom hạt nhân.
nước nhiễm phóng xạ này sau đó sẽ ngấm vào cây cối, động vật
uống phải, hoặc hoà tan vào nguồn nước sinh hoạt của con người
và cuối cùng tích luỹ vào cơ thể.
Cũng theo điều tra của uỷ ban này, thực chất, lượng phóng
xạ rò rỉ trong không khí, không gây nguy hiểm nhiều cho con
người bằng lượng phóng xạ vào nguồn nước. Bởi vì, trong không
khí – các tia phóng xạ chỉ có một không gian tác động rất hạn chế
10
và giảm dần theo thời gian; còn trong nước, nó có thể đi xa hơn và
gây độc cho những vùng lân cận. Không những thế ảnh hưởng của
chúng ngày càng tăng theo thời gian do sự tích tụ phóng xạ trong
nước ngày càng lớn hơn. Vì vậy, khi Hiroshima và Chernobyl bị
ảnh hưởng trực tiếp của phóng xạ hạt nhân nhưng những vùng
rất xa ở xung quanh cũng bị tác động theo, do nguồn nước ngầm
liên thông giữa các vùng. Người ta đã phát hiện những triệu
chứng nhiễm độc phóng xạ trên cơ thể con người sống ở những
vùng rất xa hai trung tâm phóng xạ này, dù theo lý thuyết thì
những vùng đó không thể bị ảnh hưởng vì nằm quá tầm hoạt
động của các tia phóng xạ sau các vụ nổ. Tuy nhiên, kết quả thực
tế cho thấy chúng vẫn bị ảnh hưởng….
- Các hạt phóng xạ hình thành các ion khi nó phản ứng với các
phân tử sinh học. Những ion này sau đó hình thành các gốc tự do phá
hủy protein, màng, acid nucleic, gây tổn thương tế bào ADN dẫn đến
ung thư, khuyết tật di truyền đến các thế hệ sau, có thể gây chết.
- Sự tiếp xúc với phóng xạ có thể:
+ Gây rối loạn hệ thần kinh trung ương đặc biệt là ở não nhức
đầu, chóng mặt, buồn nôn, hồi hộp, khó ngủ, kén ăn, mệt mỏi… lượng
bức xạ càng nhiều thì các triệu chứng này càng nghiêm trọng và có thể
gây chết.
+ Chỗ tia phóng xạ chiếu da sẽ bị bỏng hoặc tấy đỏ, vùng da bị
phóng xạ để một lần nữa h.ọc sinh thấy được sự nguy hại của ô nhiễm
phóng xạ một cách trực quan.
Bài 56: Phản ứng phân hạch
a) Địa chỉ tích hợp
Mục 2: phản ứng dây truyền
Mục 4: Nhà máy điện hạt nhân
b) Kiến thức môi trường cần tích hợp
Vũ khí hạt nhân (tiếng Anh: nuclear weapon) là loại vũ khí hủy
diệt hàng loạt mà năng lượng của nó do các phản ứng phân hạch hạt
nhân hoặc/và phản ứng hợp hạch gây ra. 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. Nếu sức công phá là 100 triệu tấn (mặc dù
hiện nay chưa thể thực hiện được) thì có thể phá hủy một vùng với
bán kính 100 – 160 km. Cho đến nay, mới chỉ có hai quả bom hạt
13
nhân được dùng trong Đệ nhị thế chiến: quả bom thứ nhất được ném
xuống Hiroshima (Nhật Bản) vào ngày 6 tháng 8 năm 1945 có tên
là Little Boy và được làm từ uranium; quả sau có tên là Fat Man và
được ném xuống Nagasaki, cũng ở Nhật Bản ba ngày sau đó, được
làm từ plutonium.
- Con người đã tồn tại hàng ngàn năm và chẳng gây mấy ảnh
hưởng lớn tới bầu sinh quyển. Tuy nhiên, chỉ trong vòng 5 thế kỷ gần
đây, do ảnh hưởng của các cuộc cách mạng về nông nghiệp, công
nghiệp và y học, dân số thế giới tăng chóng mặt nhu cầu về năng
lượng của con người ngày càng cao. Điều đó vô hình dung đã làm cho
các nguồn nguyên liệu hóa thạch cạn kiệt, gây hiệu ứng nhà kính làm
cho khí hậu thay đổi Các nguồn năng lượng tái tạo và thân thiện với
môi trường như mặt trời, gió, sinh nhiệt và địa nhiệt - cần được ủng
hộ, thế nhưng khả năng tạo ra điện năng bằng các công nghệ này còn
thương nào?
HS: Mỹ ném bom nguyên tử xuống thành phố nagasaki của nhật
trong thế chiến thứ hai và lễ tưởng niệm 67 năm ngày Mỹ ném bom
nguyên tử xuống 2 thành phố của nhật.
15
Giáo Viên cho học sinh xem đoạn băng hình ngắn về sức tàn phá
cuả bom nguyên tử
Sau khi học sinh đã có kiến thức về lò phản ứng hạt nhân, về nhà
máy điện nguyên tử giáo viên liên hệ: Sự cần thiết của năng lượng hạt
nhân, ảnh hưởng của việc khai thác năng lượng hạt nhân đến môi
trường
Giáo viên đặt câu hỏi thảo luận
Câu hỏi: Các em hãy quan sát chu trình nhiên liêu hạt nhân sau
đây và cho cô biết chu trình này đòi hỏi ở con người điều gì? Liệu
Việt nam của chúng ta có thể thực hiên đủ chu trình này khi mà chúng
ta đang chuẩn bị xây dựng nhà máy điện hạt nhân hay không?
HS: Muốn thực hiện tốt chu trình này thì con người phải có
trình độ khoa học kỹ thuật nhất định. Việt nam chúng ta không thuộc
các nước được phép sử dụng vũ khí hạt nhân nên chúng ta không có
quyền khai thác làm giàu Uranium.
Giáo viên cho học sinh xem một số đọa băng hình về thảm họa
hạt nhân Chernobyl, cách làm việc của hệ thống bảo vệ của nhà máy
điện Fukushima 1.
16
Bài 57: phản ứng nhiệt hạch
a) Địa chỉ tích hợp
Mục 3: Thực hiện phản ứng nhiệt hạch trên trái đất
b) kiến thức môi trường giáo dục
Ngay từ lúc mới phát minh, phản ứng nhiệt hạch có sức hấp dẫn
rất lớn đối với con người. Bởi những ưu việt sau đây: Một là nguồn
18
Hình 3 -192 chùm laser hội tụ tại buồng chứa nhiên
liệu tạo điều kiện cho phản ứng nhiệt hạch xảy ra.
Năng lượng này sẽ tạo ra môi trường đặc biệt kích
hoạt phản ứng nhiệt hạch. Ảnh: Lawrence Livermore
National Laboratory
Cho đến nay, sau nhiều thập niên, cả hai loại lò đều có những
tiến triển đáng kể, nhưng đều chưa đến độ hoàn hảo. Có thể xem, ở
thời điểm này, phản ứng tổng hợp nhiệt hạch hãy còn là chú ngựa bất
kham.
Trong cơn thảm hoạ điện hạt nhân phân hạch ở Fukushima ,
nhân loại càng nóng lòng hướng về điện hạt nhân nhiệt hạch, như
nguồn năng lượng cứu cánh tương lai.
c) Tổ chức thực hiện
Sau khi học sinh có kiến thức về phản ứng nhiệt hạch, điều kiện
để có phản ứng nhiệt hạch giáo viên liên hệ kiến thức môi trường cần
giáo dục: Chế tạo bom, hướng tới sản xuất điện năng.
Giáo viên cho học sinh xem băng hình về sức tàn phá của bom
khinh khí và nêu câu hỏi
Câu hỏi: So sánh sức công phá của bom nguyên tử sử dụng
phản ứng phân hạch với bom khinh khí?
HS: Bom khinh khí có sức công phá lớn gấp nhiều lần so với
bom nguyên tử sử dụng phản ứng phân hạch.
Giáo viên cho học sinh xem các mô hình của lò phản ưng nhiệt
hạch tiềm năng cũng như những giới hạn chưa vượt qua.
Trước mắt con người vẫn phải sử dụng năng lượng hạt nhân từ
phản ứng phân hạch mặc dù nó không thật sự sạch như ta hằng mong
đợi
III. Phương pháp thiết kế
19
tiết, riêng bài phản ứng nhiệt hạch thì kiến thức cơ bản trong sách giáo
khoa tương đối ngắn nên việc tích hợp kiến thức môi trường vào các
bài trên là khá thuận lợi.
Hơn nữa phương pháp tích hợp phù hợp với đối tượng tích hợp
cũng như đối tượng học sinh, vấn đề tích hợp khá hấp dẫn, vừa quen
vừa lạ: các em đã được nghe , được xem ít nhiều trên các phương tiện
thông tin đại chúng nhưng hiểu rõ vấn đề thì chưa nên cùng với việc
tiếp thu kiến thức mới đồng thời sử dụng kiến thức đó để giải thích
được một số vấn đề của đời sống đã làm cho các em rất hứng thú với
bài học, với môn học vốn rất nặng về tư duy.
II. Kiến nghị và đề xuất.
1. Đối với giáo viên:
Trong qua trình giảng dạy giáo viên phải chú ý các vấn đề sau:
+ Các câu hỏi phải gần gũi nhưng phải sát mục tiêu giáo dục tích
hợp đồng thời không được xa rời với kiến thức của bài học.
+ Các câu trả lời của học sinh nên yêu cầu ngắn gọn chứa thông tin
chính yếu.
+ Các video clip phải ngắn gọn để không làm ảnh hưởng đến
thời lượng tiết học.
2. Đối với nhà trường
- Nên bố trí một máy tính cùng với hệ thống loa ở phòng máy
chiếu để tiết kiệm thời gian lắp máy cho giáo viên.
21
- Nên trang bị hệ thống rèm cửa cho phòng học máy chiếu để các
hình ảnh trình chiếu rõ nét hơn nhất là vào mùa hè.
22
D. Tài liệu tham khảo
1. Sách giáo khoa vật lý 12 nâng cao NXB giáo dục.
2.
3.