Ke hoach du an STEM

SỞ GIÁO DỤC - ĐÀO TẠO HẢI DƯƠNG

TRƯỜNG THPT NAM SÁCH II

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

THÔNG TIN CHUNG VỀ DỰ ÁN/PROJECT BACKGROUND

Tên dự án

(Project title)

Sản xuất nước rửa chén, bát từ rác thải có nguồn gốc thực vật.

Độ tuổi của học sinh

(Age of pupils)

Từ 16 – 18 tuổi

(16 – 18 years old)

Kiến thức/kĩ năng học sinh cần có để thực hiện dự án

(Knownledge/skills that pupils must already have to begin)

- Hiểu rõ các kiến thức về lên men vi sinh vật, các quá trình chuyển hoá vật chất do vi sinh vật thực hiện trong tự nhiên.

- Tận dụng nguồn rác thải trong sinh hoạt hàng ngày để sản xuất nước rửa chén, bát có giá thành thấp, đảm bảo an toàn vệ sinh và không hại da tay.

- Góp phần vào việc bảo vệ môi trường sống, giảm thiểu ô nhiễm môi trường trong cộng đồng dân cư.

Vấn đề đặt ra/vấn đề cần giải quyết

Main focus or problem

- Phân loại rác thải sinh hoạt thành các nhóm khác nhau để có biện pháp xử lí thích hợp.

- Tạo ra được các sản phẩm nước rửa chén, bát có nguồn gốc thực vật được thu gom từ chất thải sinh hoạt sau khi đã phân loại.

Câu chuyện, bối cảnh lịch sử, xã hội là cơ sở để hình thành dự án

What story, history and local considerations form the background to this project?

- Nước rửa bát hàng ngày hầu hết được sản xuất theo phương pháp công nghiệp và hóa chất. Mặc dù rất sạch, thơm và tiện dụng, tuy nhiên thường gây tắc đường ống dẫn nước và hố nước thải sinh hoạt gia đình có mùi hôi thối. Khi sử dụng gây dị ứng da tay hoặc bong da tay, khi thải ra môi trường thường không được vi sinh vật phân giải gây ô nhiễm môi trường.

- Một số loại nước rửa chén bát có nguồn gốc hữu cơ được nhập khẩu từ nước ngoài hay sản xuất trong nước cũng có giá thành khá cao nên ít được lựa chọn.

- Trong cuộc sống hàng ngày những loại rác thải sinh hoạt có nguồn gốc từ thực vật như vỏ hoa quả, gốc rau, củ quả,... khi thải ra ngoài môi trường gây hôi thối và lãng phí nguồn nguyên liệu có thể tái sử dụng.

 Từ những lí do trên và kiến thức được học, nhóm nghiên cứu đã hình thành ý tưởng sử dụng những rác thải hữu cơ bỏ đi của gia đình để tạo ra loại nước rửa chén vừa rẻ, không gây ô nhiễm môi trường.

Sự liên kết với ngành công nghiệp/nhà nghiên cứu,…

What links are there to industry/research/careers?

- Liên kết với các bộ môn khoa học như Sinh học, Vật lí, Hóa học, Khoa học Môi trường, CNTT và Toán học.

- Sử dụng các dụng cụ, đồ dùng đơn giản trong quá trình thực hiện dự án.

- Kết hợp với Trung tâm Labo xét nghiệm An toàn vệ sinh thực phẩm của Trường Đại học Kỹ thuật y tế Hải Dương trong việc đánh giá sản phẩm.

TỔ CHỨC BÀI HỌC/LESSON ORGANISATION

Tên bài học/số thứ tự bài học

Lesson title/number

- Dinh dưỡng, chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật (Bài 22 - Sinh học 10).

- Quá trình tổng hợp và phân giải các chất ở vi sinh vật (Bài 23 – Sinh học 10).

- Thực hành : Lên men lactic và êtilic (Bài 24 – Sinh học 10).

- Axit cacboxilic (Bài 45 – Hóa học 11)

Số lượng học sinh của từng nhóm

Number of pupils per team

3 – 5 học sinh/nhóm.

Nguồn lực cần có cho từng đội/vật liệu

Resouces required per team/consumables

- Để sản xuất được 10 lít nước rửa chén bát cần các nguyên liệu sau:

+ 3 kg rác thải có nguồn gốc thực vật.

+ 0,7 kg đường mía có màu nâu (hoặc 500 ml dung dịch nước rửa chén bát thô của quá trình ủ men trước).

+ 12 lít nước sạch.

+ 0,5 kg quả bồ kết khô để tạo bọt và một số loại tinh dầu để tạo hương thơm (sả, lá chanh).

- Dụng cụ: bình nhựa hoặc thủy tinh có nắp kín dung tích 10l, các khay, kéo, vải lọc, khay thủy tinh, các dụng cụ đong, cân, các dụng cụ phòng hộ,… để xử lí nguyên liệu.

Điều kiện an toàn

Safety considerations

- Chú ý cẩn thận trong việc sử dụng các dụng cụ sắc như dao, kéo, đồ dùng thủy tinh.

- Sử dụng gang tay cao su, khẩu trang khi tiến hành.

Không gian/cơ sở vật chất cần có (lớp học/phòng thí nghiệm, không gian ngoài trời).

Space/facilities required (Classroom, lab, outside space)

- Tiến trình dạy lí thuyết được tiến hành trên lớp học, phòng học bộ môn, phòng Hội thảo,…

- Thực hiện các công đoạn trong quy trình sản xuất tại nhà, phòng học, phòng thí nghiệm đều được.

LẬP KẾ HOẠCH BÀI GIẢNG/LESSON PLANNING

Kết quả học tập mong đợi

Sản phẩm mà anh/chị có thể nhìn thấy được.

Learning outcomes

What will you be able to see at the end?

- Quá trình lên men êtilic do nấm men thực hiện trong điều kiện kị khí sẽ tạo ra sản phẩm là rượu êtilic, khí CO2. Với nguyên liệu là phế phẩm thực vật có chứa tinh bột, đường các loại được bổ sung đường saccarôzơ qua quá trình lên men rượu sẽ tạo ra sản phẩm rượu êtilic có mùi đặc trưng. Nhờ vi khuẩn axêtic, rượu êtilic được chuyển hóa thành axit axêtic.

- Sản phẩm của quá trình chuyển hóa kết hợp với một số sản phẩm khác tạo nước rửa chén, bát vừa tiết kiệm, an toàn lại giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường do chất thải sinh hoạt.

Liên hệ tới chương trình:

Dự án này phù hợp với chủ đề nào? Phần nào của sách giáo khoa?

- Dự án này phù hợp với các kiến thức khoa học trong SGK Sinh học 10 và Hóa học 11 của chương trình giáo dục hiện hành.

- Các vấn đề lí thuyết và thực hành trong các nội dung học được vận dụng một cách hợp lí trong việc xử lí, chế biến rác thải thực vật theo một quy trình logic để tạo ra các sản phẩm nước rửa chén bát.

Curriculum Links:

What topics does this match? What parts of the textbook?

- Là một công trình nghiên cứu khoa học ứng dụng trong lĩnh vực sinh học và Khoa học môi trường có ý nghĩa thiết thực, có tính khả thi cao và có thể phát triển trên quy mô lớn hơn với việc tận dụng các sản phẩm thải trong chế biến sản phẩm nông nghiệp.

Học sinh sẽ xác định vấn đề và lên kế hoạch giải quyết vấn đề đó như thế nào?

How will pupils identify the problem and plan to solve it?

- Áp dụng kiến thức: chuyển hóa vật chất và năng lượng ở vi sinh vật vào thực tiễn xử lí ô nhiễm môi trường.

- Tư duy phản biện: giải đáp được các vấn đề, hiện tượng phát sinh trong quá trình thực hiện dự án.

- Tư duy sáng tạo: mở rộng phạm vi ứng dụng với các nguyên liệu, phế phẩm nông nghiệp để giải quyết tốt hơn vấn đề chất thải gây ô nhiễm môi trường.

- Dự đoán trước: dựa trên cơ sở lí thuyết có thể đoán trước được kết quả của các giai đoạn thực hiện.

- Thiết kế quy trình: xây dựng được quy trình cụ thể gồm 4 bước để thực hiện.

- Đánh giá tính khả thi: có tính khả thi cao do quy trình dễ thực hiện, các dụng cụ dễ kiếm, nguyên liệu dồi dào và không tốn kém.

- Cân nhắc các khía cạnh đạo đức: không vi phạm các vấn đề về đạo đức sinh học và xã hội.

Học sinh sẽ thu thập và phân tích bằng chứng như thế nào?

How will students gather and analyse evidence?

- Làm việc nhóm: chia làm 3 nhóm với các công việc tương tự:

+ Bước 1: xử lí rác – cá nhóm phân loại các loại rác thải sinh hoạt đã chuẩn bị sẵn theo các cách khác nhau.

+ Bước 2: Ủ lên men.

      Các HS mỗi nhóm đảm bảo các quy trình, lượng đường, nước đúng tỉ lệ; cho rác, đường và nước vào bình nén rác và đảm bảo điều kiện yếm khí.

- Sử dụng thiết bị: các đồ dùng, thiết bị được sử dụng trong các công đoạn đều đơn giản, dễ mua.

- Lắp ráp: không đòi hỏi phức tạp, chỉ cần đảm bảo điều kiện yếm khí trong quá trình xử lí.

- Quan sát: HS quan sát các quy trình thí nghiệm rõ ràng, thông qua sự biến đổi của nguyên liệu theo thời gian có thể khẳng định sự thành công hay thất bại của thí nghiệm.

- Đo đạc: Đòi hỏi tính toán các tỉ lệ nguyên liệu cho các công đoạn, tỉ lệ phụ gia để đảm bảo quy trình, hiệu quả kinh tế.

- Kỹ thuật toán: Vận dụng toán học trong các quy trình kĩ thuật.

- Vẽ biểu đồ: Nếu mở rộng dự án trên quy mô lớn có thể sử dụng các biểu đồ để đánh giá hiệu quả của các tỉ lệ khác nhau, hiệu quả kinh tế.

- Đưa ra kết luận: Mô hình sản xuất nước rửa chén bát nhìn chung có tính khả thi, đảm bảo vấn đề hiệu quả kinh tế cũng như giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường. Có thể áp dụng mô hình này trên quy mô lớn hơn với sự đầu tư thỏa đáng.

Học sinh sẽ đánh giá và thực hiện truyền thông như thế nào?

- Đánh giá quy trình: Đa số HS tham gia dự án đánh giá quy trình dễ làm, dễ thực hiện và đạt hiệu quả kinh tế cao. Tuy nhiên để đảm bảo hiệu quả của các giai đoạn cần điều chỉnh một số điều kiện, nguyên liệu sử dụng.

How will students evaluate and communicate?

- Đánh giá thế mạnh của kết luận: Các kết luận đều có cơ sở khoa học và thực tiễn đảm bảo có thể áp dụng thực tế và giải quyết được những vấn đề về môi trường.

- Sử dụng ngôn ngữ/biểu đồ: Ngôn ngữ đảm bảo tính khoa học và dễ hiểu nên có khả năng vận dụng.

- Kỹ năng trình bày: Trình bày các vấn đề dễ hiểu, đơn giản, phương pháp dạy học tích cực đảm bảo phương pháp dạy học theo hương STEM.

- Xác định các bước tiếp theo: HS có thể xác định các bước tiếp theo, nghiên cứu quy trình thực hiện, dự báo được các kết quả thông qua nhận biết bằng thị giác, khứu giác.

- Cân nhắc các khía cạnh đạo đức: Không vi phạm các vấn đề đạo đức trong lĩnh vực khoa học sinh học, môi trường.

Dự án được đánh giá như thế nào?

(trong suốt quá trình của dự án)

How will the project be assessed?

(throughout the project)

- Dự án được nhóm HS thực hiện dựa trên sự hướng dẫn khoa học của Ths. Bùi Thị Lan, được đánh giá có ý nghĩa khoa học và thực tiễn quan trọng trong vấn đề khắc phục ô nhiễm môi trường và tận dụng nguồn phế phẩm từ quá trình sinh hoạt của người dân.

- Tham gia cuộc thi Sáng tạo Khoa học kỹ thuật cấp tỉnh dành cho HS và được đánh giá có chất lượng tốt, đạt giải khuyến khích cấp tỉnh.

- Mặc dù chưa được đầu tư thích đáng để mở rộng quy mô nhưng có thể nói dự án đã mang lại những kết quả tốt, điều quan trọng là giúp HS tham gia dự án hiểu được ý nghĩa của các quá trình chuyển hóa vật chất do vi sinh vật thực hiện để có thể áp dụng trong nhiều mặt của đời sống một cách thiết thực nhất.

Những ghi chú khác:

Any other notes:

- Có thể phát triển dự án lớn hơn trong việc tận dụng các nguyên liệu thừa của các ngành sản xuất, chế biến như công nghiệp mía đường, sản xuất etanol công nghiệp, chế biến tinh bột. Các sản phẩm dư thừa từ các quá trình đó có thể gây ô nhiễm môi trường lớn nhưng nếu tận thu để sản xuất nước rửa chén bát sẽ khắc phục vấn đề ô nhiễm môi trường.

- Khi áp dụng trên quy mô lớn để sản xuất nước rửa chén bát cần hướng dẫn người dân cách phân loại các loại rác thải, điều mà hầu hết mọi nơi chưa làm được.

Thời điểm thực hiện các hoạt động

Timeline của activities

Hoạt động của học sinh

Pupil activity

Giáo viên hỗ trợ và đặt câu hỏi

Teacher support and questions

- HS phân loại rác theo các cách khác nhau (tùy quan điểm) và giải thích được lí do phân loại.

- Đưa ra các giải pháp khác nhau hạn chế ô nhiễm môi trường từ nguồn rác thải sinh hoạt.

- Đánh giá thực trạng nước rửa chén bát hiện nay (nguồn gốc, giá thành,…)

Các câu hỏi thảo luận:

1. Hãy phân loại các loại rác thải?

2. Em có giải pháp nào để giảm thiểu ô nhiễm môi trường từ nguồn rác thải này?

3. Em có suy nghĩ gì về nước rửa chén bát trên thị trường ngày nay?

- HS thực hiện các quy trình xử lí rác thải theo quy trình.

- GV hướng dẫn quy trình xử lí rác thải thành nước rửa chén bát gồm 4 bước:

Chọn và xử lí nguyên liệu

↓

Ủ lên men

↓

Lọc sản phẩm lên men

↓

Pha chế thành phẩm

(Đưa các hình ảnh minh họa).

- HS dựa trên những hiểu biết, phán đoán để đưa ra luận điểm của mình.

- Bổ sung thêm các nội dung cho dự án để có thể tăng hiệu quả của mỗi giai đoạn thực hiện.

Câu hỏi thảo luận:

1. Sau khi lên men, sản phẩm chính thu được là gì?

2. Em hãy dự đoán thời gian thu được sản phẩm?

3. Trong môn hóa học, các em đã học về các axit hữu cơ. Em hãy cho biết tác dụng của axit axêtic là gì?

4. Sau khi học xong bài Lên men - Sinh học 10, em hãy cho biết muốn rút ngắn thời gian lên men cần bổ sung thêm nguyên liệu gì?

5. Theo bài 25. Sinh trưởng của vi sinh vật - Sinh học 10, nếu muốn tăng sinh khối, em sẽ tiến hành thí nghiệm như thế nào?