Bồi dưỡng thường xuyên môn Sinh học THPT: Tích hợp kiến thức liên môn trong dạy học Sinh học

Chia sẻ: Mã Thiên Vũ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:51

Thêm vào BST

Báo xấu

33
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bồi dưỡng thường xuyên môn Sinh học THPT: Tích hợp kiến thức liên môn trong dạy học Sinh học có nội dung trình bày về: cơ sở lý luận về dạy học tích hợp; tích hợp sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả trong dạy học Sinh học; một số giáo án dạy học tích hợp sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả ở trường phổ thông. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bồi dưỡng thường xuyên môn Sinh học THPT: Tích hợp kiến thức liên môn trong dạy học Sinh học

BỒI DƯỠNG THƯỜNG XUYÊN MÔN SINH HỌC THPT: TÍCH HỢP KIẾN THỨC LIÊN MÔN TRONG DẠY HỌC SINH HỌC 1
MỞ ĐẦU Trong Luật giáo dục, điều 24.2 ghi rõ: “Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, chủ động, tự giác, sáng tạo của HS phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học, bồi dưỡng phương pháp tự học, rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tác động vào tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho HS”. Nghị quyết Trung ương II khóa VIII đã khẳng định “Đổi mới phương pháp giáo dục - đào tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện nếp tư duy sáng tạo cho người học. Từng bước áp dụng các phương pháp tiên tiến và phương pháp hiện đại vào quá trình dạy học, đảm bảo điều kiện và thời gian tự học, tự nghiên cứu cho học sinh, nhất là sinh viên đại học, phát triển phong trào tự học, tự đào tạo thường xuyên và rộng khắp toàn dân, nhất là thanh niên”. Theo Bộ GD - ĐT, sau năm 2015, giáo dục phổ thông sẽ cấu trúc 2 giai đoạn. - Giai đoạn 1: học 9 năm (gồm tiểu học và THCS), cung cấp người học cơ bản nhất hình thành nhân cách, trang bị kiến thức kỹ năng tối thiểu; học xong THCS để bảo đảm đi học, đi làm tiếp và sống với mọi người xung quanh. Không yêu cầu cao, sâu, nhưng phải toàn diện cơ bản để hình thành nhân cách. - Giai đoạn 2: (3 năm THPT), tiếp tục hoàn thiện hơn nhân cách người công dân. Và để học sinh không bị đột ngột thì lớp 10 sẽ được thiết kế là lớp “chuyển hóa từ giai đoạn tổng hợp sang giai đoạn phân hóa”. Lớp 11 và 12 là giai đoạn thực hiện phân hóa mạnh và hướng nghiệp cao. Theo đánh giá của nhiều nhà nghiên cứu, nhìn chung giáo dục ở Việt Nam còn nhiều bất cập, chưa đáp ứng được yêu cầu của giáo dục trong thời đại mới. Về nội dung: kiến thức còn hàn lâm cứng nhắc, coi trọng lý thuyết hơn thực hành, thiếu tính liên thông các bài học với nhau, nhiều vấn đề khai thác trùng lặp trong nhiều môn học, làm chương trình trở nên thiếu tính hệ thống, quá tải. Về phương pháp: dạy học chủ yếu nặng về thuyết trình, ít có sự liên hệ kiến thức giữa các bộ môn với nhau cũng như kiến thức giữa các bài học trong cùng một bộ môn. Mục tiêu dạy học chỉ chú trọng vào việc cung cấp kiến thức mà ít chú trọng đến phát triển kỹ năng cho HS, ít có sự liên hệ giữa lý thuyết học trong nhà trường và thực tiễn cuộc sống. Trong khi các tình huống ngoài thực tiễn cuộc sống luôn mang tính tích hợp thì dạy học trong nhà trường còn thiếu sự tích hợp giữa các bộ môn. Do yêu cầu đổi mới PPDH hiện nay: cùng với việc đổi mới nội dung, đổi mới PPDH đã trở thành một yêu cầu cấp thiết để nâng cao chất lượng giáo dục. Đổi mới PPDH ở trường phổ thông là một vấn đề lớn, thu hút sự quan tâm không chỉ của những người làm công tác giáo dục mà còn thu hút sự quan tâm của mọi tầng lớp xã hội. Chương trình giáo dục mới được xây dựng dựa trên quan điểm: “Lấy quan điểm tích hợp làm nguyên tắc chỉ đạo tổ chức nội dung chương trình, biên soạn sách giáo khoa và lựa chọn các phương pháp giảng dạy”. Việc xây dựng chương trình và sách giáo khoa mới theo quan điểm tích hợp là đòi hỏi tất yếu của nền giáo dục hiện đại. Chương trình phổ thông của nhiều nước chỉ gồm một số môn học tích hợp, phổ biến là các môn học như tiếng mẹ đẻ và văn chương, toán học, khoa học tự nhiên (Lý, Hóa, 2
Sinh…), khoa học xã hội và nhân văn (Sử, Địa, Kinh tế, Luật…), ngoại ngữ (tiếng anh và một số ngoại ngữ chính), máy tính và công nghệ, giáo dục thể chất. Trong khi đó, ở nước ta nội dung chương trình phổ thông được xây dựng chủ yếu theo cách tiếp cận mục tiêu, chương trình SGK mới hiện đang quá tải về khối lượng kiến thức và chưa thực sự chú trọng đến phát triển kỹ năng, cấu trúc chương trình lạc hậu so với thế giới, các môn học có sự chồng chéo về kiến thức. Xây dựng cấu trúc chương trình phổ thông theo hướng tích hợp các môn riêng rẽ, chỉ học chuyên sâu từng môn khi đào tạo nghề là xu hướng tất yếu của giáo dục nước ta trong tương lai. Vì vậy, việc GV vận dụng quan điểm tích hợp vào dạy học hiện đang là vấn đề cần thiết và cấp thiết. Xuất phát từ những lý do trên, chúng tôi lựa chọn nội dung “Tích hợp kiến thức liên môn trong dạy học sinh học” làm chuyên đề bồi dưỡng thường xuyên cho giáo viên phổ thông. Nội dung này được xây dựng dựa trên sự tổng hợp, cập nhật, lựa chọn và kiểm tra kiến thức, thông tin từ các nguồn tài liệu khác nhau nên chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Chúng tôi rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của quý thầy, cô giáo và bạn đọc. Xin chận thành cảm ơn. 3
CHƯƠNG I. CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ DẠY HỌC TÍCH HỢP 1. Khái niệm dạy học tích hợp Theo Xavier Roegiers, “Sư phạm tích hợp là một quan niệm về quá trình học tập góp phần hình thành ở học sinh những năng lực rõ ràng, có dự tính trước những điều cần thiết cho học sinh, nhằm phục vụ cho các quá trình học tập tương lai hoặc nhằm hòa nhập học sinh vào cuộc sống lao động. Như vậy, sư phạm tích hợp nhằm làm cho quá trình học tập có ý nghĩa”. Theo Phạm Văn Lập, “Tích hợp có nghĩa là những kiến thức, kỹ năng học được ở môn học này, phần này của môn học được sử dụng như những công cụ để nghiên cứu học tập trong môn học khác, trong các phần khác của cùng một môn học. Thí dụ, toán học được sử dụng như một công cụ đắc lực trong nghiên cứu sinh học. Tin học được sử dụng như một công cụ để mô hình hóa các quá trình sinh học v.v…” 2. Mục tiêu của dạy học tích hợp - Dạy học tích hợp làm cho quá trình học tập có ý nghĩa. - Dạy học tích hợp giúp phân biệt cái cốt yếu với cái ít quan trọng hơn. - Dạy học tích hợp quan tâm đến việc sử dụng kiến thức trong tình huống cụ thể. - Ngoài ra, dạy học tích hợp còn giúp người học xác lập mối liên hệ giữa các khái niệm đã học. 3. Các quan điểm tích hợp trong dạy học. - Quan điểm “đơn môn”: có thể xây dựng chương trình học tập theo hệ thống của mỗi môn học riêng biệt. Các môn học được tiếp cận một cách riêng rẽ. - Quan điểm “đa môn”: thực chất là những tình huống, những “đề tài” được nghiên cứu theo những quan điểm khác nhau, nghĩa là theo những môn học khác nhau. - Quan điểm “liên môn”: trong dạy học những tình huống chỉ có thể được tiếp cận hợp lý qua sự soi sáng của nhiều môn học. - Quan điểm “xuyên môn”: có thể phát triển những kỹ năng mà học sinh có thể sử dụng trong tất cả các môn học, trong tất cả các tình huống. 4. Vai trò của tích hợp trong dạy học Dạy học tích hợp giúp HS trở thành người tích cực, người công dân có năng lực giải quyết tốt các tình huống có vấn đề mang tính tích hợp trong thực tiễn cuộc sống. Dạy học tích hợp cho phép rút ngắn được thời gian dạy học, đồng thời tăng cường được khối lượng và chất lượng thông tin. Ở nước ta, có một số nhà giáo dục đã và đang vận dụng quan điểm tích hợp vào việc dạy học ở trường phổ thông với nhiều công trình tiêu biểu có hiệu quả. Một trong những nguyên tắc chỉ đạo khi xây dựng chương trình và sách giáo khoa theo hướng tích hợp là: chương trình và sách giáo khoa phổ thông phải là công trình khoa học sư phạm trong đó phải lựa chọn được các nội dung cơ bản, phổ thông, cập nhật được các tiến bộ mới của khoa học công nghệ của kinh tế - xã hội, gần gũi với đời sống và phù hợp với trình độ nhận thức của học sinh trong từng giai đoạn học tập, gắn bó với thực tế phát triển của đất nước, tích 4
hợp nhiều mặt giáo dục trong từng nội dung, nâng cao chất lượng hoạt động thực hành, vận dụng theo năng lực từng đối tượng học sinh. Trong nội dung tài liệu này, chúng tôi chỉ đề cập hai vấn đề nhỏ trong “tích hợp kiến thức liên môn trong dạy học sinh học” đó là: - Tích hợp sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu qủa trong dạy học sinh học - Tích hợp một số kiến thức toán học trong dạy học sinh học 12 - phần Di truyền học CHƯƠNG II. TÍCH HỢP SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TIẾT KIỆM, HIỆU QUẢ TRONG DẠY HỌC SINH HỌC I. Năng lượng và vai trò của năng lượng đối với con người 1. Năng lượng Theo Từ điển Bách khoa Việt Nam, năng lượng được định nghĩa là: "độ đo định lượng chung cho mọi dạng vận động khác nhau của vật chất". Trong Từ điển tiếng Việt và Từ điển vật lý phổ thông , năng lượng được định nghĩa là "đại lượng đặc trưng cho khả năng sinh công của một vật". Theo Nghị định số 102/2003/NĐ-CP của chính phủ về sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả thì năng lượng được hiểu là "dạng vật chất có khả năng sinh công, bao gồm nguồn năng lượng sơ cấp: than, dầu, khí đốt và nguồn năng lượng thứ cấp là nhiệt năng, điện năng được sinh ra thông qua quá trình chuyển hoá năng lượng sơ cấp". Như vậy, tuỳ mục đích khác nhau, khái niệm năng lượng được định nghĩa có tính chất khái quát khác nhau. Trong tài liệu này, với mục tiêu phổ cập việc giáo dục HS phổ thông về sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả phù hợp với thực tiễn lao động sản xuất và cuộc sống, chúng ta sẽ sử dụng thường xuyên khái niệm năng lượng như nêu trong Nghị định 102/2003/NĐ-CP. 2. Các dạng năng lượng Việc phân loại các dạng năng lượng là rất đa dạng, phụ thuộc vào các mục đích khác nhau. Dưới đây chỉ đưa ra một số cách phân loại thường được sử dụng. 2.1. Phân loại theo vật lý - kỹ thuật Với đối tượng HS THPT, các em đã được làm quen với các dạng năng lượng qua chương trình vật lý phổ thông như: Cơ năng; Nội năng; Điện năng; Quang năng; Hoá năng; Năng lượng hạt nhân (năng lượng nguyên tử). 5
Các nhà máy điện hạt nhân hiện nay thực tế phổ biến là nhà máy nhiệt điện chuyển đổi nhiệt năng thu được từ phản ứng phân huỷ hạt nhân thành điện năng. Đa số các nhà máy này thực hiện phản ứng dây chuyền có điều khiển trong lò phản ứng phân huỷ hạt nhân với nguyên liệu ban đầu là đồng vị U235, sản phẩm thu được sau phản ứng thường là pluton, các nơtron và lượng năng lượng nhiệt lớn. Nhiệt lượng này, theo hệ thống làm mát khép kín (để tránh phóng xạ rò rỉ ra ngoài), qua các máy trao đổi nhiệt, đun sôi nước, tạo ra hơi nước ở áp suất cao làm quay các tuabin hơi nước, quay máy phát điện sinh ra điện năng. Công nghệ điện hạt nhân an toàn hiện nay ít gây ô nhiềm môi trường hơn các nhà máy nhiệt điện đốt than hay khí thiên nhiên. Tuy nhiên, trong quá trình sản xuất và sử lí chất thải hạt nhân vẫn chứa đựng các nguy cơ gây ô nhiễm môi trường sinh thái nếu để rò rỉ các chất phóng xạ. Sự cố ở nhà máy điện nguyên tử Chernobyl (Ukraina) là một ví dụ. III. Xu hướng sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả ở Việt Nam và trên thế giới 1. Khái niệm tiết kiệm, hiệu quả Nghị định số 102/2003/NĐ-CP ngày 03 tháng 9 năm 2003 của Chính phủ về sử dụng NLTK&HQ đã đưa ra sự giải thích như sau: "sử dụng NLTK&HQ là sử dụng năng lượng một cách hợp lý, nhằm giảm mức tiêu thụ năng lượng, giảm chi phí năng lượng cho hoạt động của các phương tiện, thiết bị sử dụng năng lượng mà vẫn đảm bảo nhu cầu năng lượng cần thiết cho các quá trình sản xuất, dịch vụ và sinh hoạt". Theo Từ điển tiếng Việt (Viện ngôn ngữ học Việt Nam): "Tiết kiệm là sử dụng đúng mức, không phí phạm". Như vậy, tiết kiệm không đồng nghĩa với việc hạn chế sử dụng đến mức ảnh hưởng tới sự phát triển, sức khoẻ và hiệu quả công việc. Ví dụ: tiết kiệm điện không có nghĩa là thường xuyên cắt điện một cách không hợp lí, không báo trước dẫn đến đình trệ sản xuất, ảnh hưởng đến công việc có nhu cầu sử dụng điện. Nếu tiết kiệm điện mà chỉ bằng giải pháp cắt điện có thể lại dẫn đến sự lãng phí, không tiết kiệm. Cũng theo Từ điển tiếng Việt: "Hiệu quả là kết quả thực của việc làm mang lại". Khái niệm hiệu quả cũng có thể có cách hiểu khác. Theo Từ điển Bách khoa Việt Nam: Hiệu quả là "kết quả mong muốn, cái sinh ra kết quả mà con người chờ đợi và hướng tới” Ý nghĩa của hiệu quả có nội dung khác nhau ở những lĩnh vực khác nhau như: trong sản xuất, hiệu quả có nghĩa là hiệu suất, là năng suất; Trong kinh doanh, hiệu quả là lãi suất, lợi nhuận, ...; Trong xã hội học, một hiện tượng, một sự biến có hiệu quả xã hội tức là có tác dụng tích cực đối với sự phát triển của xã hội, của lĩnh vực đó. Khái niệm hiệu suất trong lĩnh vực biến đổi năng lượng cũng là khái niệm gần với khái niệm hiệu quả. Theo Từ điển Bách khoa Việt Nam: Hiệu suất là thông số nói lên tính hiệu quả của một quá trình hoặc một hệ về mặt biến đổi năng lượng, đo bằng tỉ số giữa phần 13
năng lượng hữu ích thu được và phần năng lượng phải cung cấp cho hệ. Hiệu suất luôn luôn nhỏ hơn 1. Như vậy ta có thể hiểu: sử dụng NLTK&HQ nghĩa là giảm bớt số năng lượng sử dụng bằng cách loại bỏ việc tiêu thụ năng lượng lãng phí không cần thiết và không đúng cách. Điều đó còn có nghĩa là sử dụng năng lượng phù hợp với mục đích sử dụng, không lãng phí, sử dụng những thiết bị ít tiêu hao năng lượng ( ví dụ như tắt thiết bị điện khi không có nhu cầu sử dụng, tắt bớt đèn chiếu sáng không cần thiết, không để thiết bị trong trạng thái chờ). Sử dụng năng lượng hiệu quả có nghĩa là giảm mức tiêu thụ năng lượng cho cùng một nhu cầu, một công việc hoặc một đơn vị sản phẩm (ví dụ: tắt tivi bằng nút Power sẽ tiết kiệm điện năng hơn là dùng thiết bị điều khiển từ xa; thay thế 1 bóng đèn tròn sợi đốt có công suất 100 W bằng 1 bóng đèn huỳnh quang Compact 20 W mà vẫn đạt độ chiếu sáng như nhau nhưng giảm được 80% điện năng sử dụng,..). Bằng việc tiết kiệm năng lượng, nâng hiệu quả sử dụng năng lượng, các cá nhân, hộ gia đình, tập thể cơ quan, đơn vị doanh nghiệp sẽ tiết kiệm được chi phí, đồng thời góp phần tiết kiệm được tài nguyên của đất nước, bảo vệ môi trường. 2.2. Sự cần thiết phải sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả Sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả ngày nay đang là xu hướng chung của tất cả các quốc gia trên thế giới, từ các quốc gia phát triển đến các quốc gia đang phát triển; các nước có nguồn tài nguyên năng lượng dồi dào cũng như các nước khan hiếm nguồn tài nguyên năng lượng. Việc sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả cũng là yêu cầu cấp thiết của mỗi quốc gia và cũng là một trong các biện pháp quan trọng để góp phần giải quyết các vấn đề toàn cầu hiện nay, trước hết đó là vấn đề môi trường, vấn đề phát triển bền vững. Các lý do cụ thể (phải sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả) có thể nêu lên là: - Các nguồn tài nguyên năng lượng, đặc biệt là các nguồn nhiên liệu hoá thạch như than, dầu mỏ và khí thiên nhiên là có hạn, đang bị khai thác với một tốc độ lớn để đáp ứng nhu cầu tăng trưởng kinh tế, đang dần bị cạn kiệt; - Những vấn đề môi trường gây ra do các hoạt động của con người, trong đó việc khai thác, sử dụng các nguồn năng lượng, đặc biệt là năng lượng hoá thạch, đóng góp phần chủ yếu; - Sử dụng năng lượng, tiết kiệm và hiệu quả đóng góp vào việc thực hiện các nguyên tắc phát triển bền vững của Trái đất cũng như của mỗi quốc gia. Phát triển bền vững “là sự phát triển có thể đáp ứng được nhu cầu hiện tại mà không ảnh hưởng, tổn hại đến những khả năng đáp ứng nhu cầu của các thế hệ tương lai." 14
Một số nguyên tắc xây dựng "một xã hội hiểu biết" để phát triển bền vững được nêu lên như sau: - Tôn trọng và quan tâm đến cuộc sống cộng đồng; - Cải thiện chất lượng của cuộc sống con người; - Bảo vệ sức sống và tính đa dạng của Trái đất; - Hạn chế đến mức thấp nhất việc làm suy giảm nguồn tài nguyên không tái tạo; - Tôn trọng khả năng chịu đựng của Trái đất; - Thay đổi tập tục và thói quen cá nhân; - Xây dựng một khối liên minh toàn cầu; - Để cho các cộng đồng tự quản lí môi trường của mình. 2.3. Xu hướng sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả Trong sản xuất công nghiệp, mức tiêu hao năng lượng để sản xuất ra một đơn vị sản phẩm tại Việt Nam hiện còn quá cao so với nhiều nước trong khu vực. Ví dụ, để cùng làm ra một giá trị sản phẩm như nhau, sản xuất công nghiệp của Việt Nam tiêu tốn năng lượng cao gấp 1,5 đến 1,7 lần so với Thái Lan, Malaysia. Chưa tính đến các hậu quả về môi trường, việc tiêu hao năng lượng cao cho một đơn vị sản phẩm, trong bối cảnh hiện nay khi mà giá năng lượng cao, cạnh tranh toàn cầu gay gắt, thì sức cạnh tranh của hàng Việt Nam sẽ bị hạn chế. Tiềm năng tiết kiệm năng lượng trong các ngành công nghiệp Việt Nam như sản xuất xi măng, thép, sành sứ, hàng tiêu dùng còn rất lớn, khoảng 20% (kết quả khảo sát của Bộ Công nghiệp). Nếu tính với mức sử dụng năng lượng thương mại hiện nay (xấp xỉ 19 triệu tấn dầu tương đương), thì số tiền tiết kiệm được có thể tới 13,5 nghìn tỉ đồng mỗi năm. Đây là một giá trị không nhỏ, chưa tính đến tiềm năng tiết kiệm trong sinh hoạt và dịch vụ. Các nhà khoa học đã tính toán: Chi phí để tiết kiệm 1 kWh điện rẻ hơn nhiều so với số tiền bỏ ra để sản xuất 1 kWh điện. Ví dụ, ở Thái Lan, người ta đã tính rằng, để có thêm 1 kWh điện do tiết kiệm được bằng việc nâng cao hiệu suất sử dụng phải đầu tư 2 cent, trong khi sản xuất ra 1 kWh điện phải tốn trung bình: 4 - 6 cent. Đối với Việt Nam, chế độ tiết kiệm được coi là một quốc sách đối với toàn bộ nền kinh tế quốc dân, từng cơ quan và từng người lao động. Trong lĩnh vực tiết kiệm năng lượng Chính phủ Việt Nam có Nghị định số 102/2003/NĐ-CP về sử dụng NLTK&HQ. 15
Trong 25 năm qua, nhu cầu về năng lượng trên thế giới ngày càng tăng. Ví dụ, ở châu Á, nhu cầu dầu mỏ tăng 105%; châu Âu tăng 2,5%, Mỹ tăng 20%. Nhiều nước trên thế giới buộc phải thực hiện tiết kiệm năng lượng nhằm giảm bớt tác động của việc tăng giá dầu mỏ tới nền kinh tế. Tuỳ tình hình ở mỗi quốc gia, người ta thực hiện một số biện pháp khác nhau ở từng lĩnh vực. Ví dụ: Chính phủ Pháp dự định hạn chế tốc độ ôtô chạy trên đường cao tốc từ 130km/h xuống 115km/h, đồng thời phát triển chương trình mới về khai thác các nguồn năng lượng "không truyền thống". Tây Ban Nha đặt mục tiêu giảm tiêu thụ năng lượng 8,5% trong giai đoạn 2005 - 2007, khuyến khích người dân chuyển sang sử dụng các loại xe nhỏ nhằm giảm tiêu hao nhiên liệu. Philippine yêu cầu tất cả các cơ quan giảm ít nhất 10% năng lượng tiêu thụ. Indonesia cắt giảm trợ giá nhiên liệu, số tiền này ước tính khoảng 6,4 tỷ USD mỗi năm. Bên cạnh các giải pháp kỹ thuật, Trung Quốc chú trọng các giải pháp tuyên truyền, phổ biến kiến thức sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả. Trung Quốc phát hành cuốn “Cẩm nang” đề cập tới 36 hành vi thường gặp trong cuộc sống và hơn 500 cách thức tiết kiệm năng lượng. Theo ước tính của Bộ Khoa học và Công nghệ, nếu toàn dân hưởng ứng chiến dịch này, Trung Quốc sẽ tiết kiệm mỗi năm 70 triệu tấn than và giảm được 200 triệu tấn khí thải. Như vậy, để thực hiện thành công việc sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả, ngoài các giải pháp kĩ thuật như sử dụng công nghệ mới nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng, tìm các nguồn năng lượng mới thay thế, các quốc gia đều quam tâm tới gải pháp tuyên truyền giáo dục để nâng cao ý thức người tiêu dùng về sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả. Khái niệm sử dụng hiệu quả ngồn năng lượng cũng cần được hiểu một cách rộng hơn, nghĩa là không chỉ ở khía cạnh lợi nhuận kinh tế, và phải có cách tiếp cận tổng thể, bao gồm những tác động tích cực của các giải pháp sử dụng năng lượng tới môi trường sinh thái. Đó là hiệu quả to lớn và lâu dài mà nhiều nhà đầu tư hiện nay chưa tính đến. So sánh sản suất điện năng từ năng lượng truyền thống (năng lượng hoá thạch) với sản xuất điện từ các năng lượng tái tạo, các nhà đầu tư đều cho rằng, suất đầu tư và giá điện sản xuất từ gió và năng lượng mặt trời khá cao, khó cạnh tranh với điện truyền thống (nhiệt điện và thuỷ điện). Hiện nay, suất đầu tư cho nhà máy nhiệt điện chạy than xấp xỉ 1 triệu USD/MW; trong khi đó điện gió cao gấp 1,2 - 1,7 lần, điện nguyên tử cao gấp 3 - 3,5 lần so với nhiệt điện; giá thành của điện gió, điện mặt trời đều cao hơn so với thuỷ điện, nhiệt điện ... Song các nhà khoa học kinh tế cho rằng, khi so sánh các loại năng lượng này, nhiều người đã "bỏ quên" nhiều yếu tố chi phí chưa được tính đủ như: sản xuất điện từ than gây ô nhiễm lớn ảnh hưởng tới sức khoẻ con người và mất nhiều kinh phí để khắc phục ô nhiễm (và chữa bệnh!). Một nhà máy điện từ than công suất 1000 MW, mỗi năm phát thải 6 triệu tấn CO2, 44 ngàn tấn SO2, 22 ngàn tấn NOx và nửa triệu tấn chất thải rắn. Trong khi đó, khi sử dụng năng lượng sạch tái tạo sẽ giảm khí nhà kính. Mặt khác, có thể "bán phát thải khí nhà kính" thu về nhiều triệu USD, giảm bớt sự chênh lệch chi phí giữa hai loại năng lượng. Trên thực 16
tế, nhiều quốc gia trên thế giới cũng không tính các loại phí "môi trường" vào sản xuất năng lượng. Thực tế giá thành sản xuất than và điện hiện nay cao hơn giá bán, nhà nước bao cấp để đảm bảo điện năng cho nhu cầu tiêu dùng xã hội. Nếu hạch toán đầy đủ vào giá thành, giá nhiệt điện, thuỷ điện chưa hẳn đã rẻ hơn giá điện sản xuất từ năng lượng tái tạo, từ các dạng năng lượng sạch mới. Vì vậy, việc khai thác các ngồn năng lượng tái tạo, các dạng năng lượng sạch mới cần được xem như một xu hướng sử dụng năng lượng tiết kiệm, hiệu quả. 2.4. Các biện pháp chung về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả 2.4.1. Các biện pháp quản lí - Xây dựng các văn bản pháp quy về sử dụng NLTK&HQ ( của quốc gia, quốc tế); - Lựa chọn cơ cấu kinh tế cho hiệu quả cao về sử dụng năng lượng; phát triển hợp lí các ngành tiêu thụ nhiều năng lượng; - Có chính sách ưu tiên ( thuế, quy hoạch,...) đối với việc phát triển các nguồn năng lượng mới và nguồn năng lượng tái sinh; - Hợp lí hóa quá trình sản xuất. 2.4.2. Các biện pháp tuyên truyền, giáo dục - Đưa nội dung giáo dục sử dụng NLTK&HQ vào các cấp học; - Tuyên truyền về sử dụng NLTK&HQ trong gia đình, trường học, cộng đồng; - Xây dựng nhà trường sử dụng NLTK&HQ. 2.4.3. Các biện pháp kĩ thuật - Giảm tổn thất trong quá trình chuyển đổi năng lượng ( thất thoát khi truyền tải điện, vận chuyển nhiên liệu,...; - Giảm tổn thất trong quá trình sử dụng năng lượng; - Sử dụng các thiết bị điều khiển tự động để giảm tiêu thụ năng lượng; - Đổi mới công nghệ, năng cao hiệu suất máy móc; tăng cường sử dụng thiết bị có hiệu suất sử dụng năng lượng cao; - Thu hồi năng lượng thải từ các quá trình sản xuất, sinh hoạt và tái sử dụng ; 17
dầu trên biển, trên sông do các sự cố tràn dầu của các phương tiện vận chuyển hủy hoại môi trường cả một vùng biển rộng lớn. - Việc sử dụng các nguồn năng lượng hoá thạch làm gia tăng hiệu ứng nhà kính là nguyên nhân chủ yếu tác động xấu đến môi trường trên Trái đất ở qui mô lớn . Hiệu ứng nhà kính do Jean Baptiste Joseph Fourier (Pháp) đặt tên, dùng để chỉ hiệu ứng xảy ra khi năng lượng bức xạ của tia sáng mặt trời xuyên qua các cửa sổ hoặc mái nhà bằng kính, được hấp thụ và phân tán trở lại thành nhiệt cho bầu không khí bên trong nhà, dẫn đến việc sưởi ấm toàn bộ không gian bên trong nhà chứ không chỉ ở những chỗ được chiếu sáng. Hiệu ứng này đã được sử dụng trong các nhà kính trồng cây ở nơi khí hậu lạnh.Nó cũng được sử dụng trong kiến trúc, dùng năng lượng mặt trời một cách thụ động để tiết kiệm chất đốt sưởi ấm nhà ở. Trong khí quyển cũng xảy ra hiện tượng tương tự gọi là hiệu ứng nhà kính khí quyển. Khi các tia bức xạ sóng ngắn (chẳng hạn tia cực tím) từ Mặt trời xuyên qua bầu khí quyển đến mặt đất và được phản xạ trở lại thành các bức xạ nhiệt, một số phân tử trong khí quyển (trong đó chủ yếu là đioxit các bon (C02) và hơi nước) có thể hấp thụ những bức xạ nhiệt này và nhờ đó giữ hơi ấm lại trong bầu khí quyển. Trải qua hàng triệu năm tiến hoá, với sự xuất hiện của thảm thực vật trên trái đất, quá trình quang hợp của cây cối lấy đi một phần khí CO2 trong không khí tạo nên các điều kiện khí hậu tương đối ổn định trên Trái đất. Tuy nhiên, từ khoảng 100 năm nay, con người tác động mạnh vào sự cân bằng nhạy cảm giữa năng lượng mặt trời chiếu xuống Trái đất và lượng bức xạ nhiệt của mặt đất vào Vũ trụ. Sự thay đổi nồng độ của các khí nhà kính trong vòng 100 năm trở lại đây: đioxit các bon tăng 20%, metal tăng 90%, …..) đã làm tăng nhiệt độ trái đất lên 2oC . Tới cuối lthế kỷ XXI nhiệt độ tăng thêm từ 1,4oC - 4oC (gọi là hiệu ứng nhà kính nhân loại , tức là hiệu ứng nhà kính do con người gây ra). Người ta đã xác định được các khí gây ra hiệu ứng nhà kính là: Hơi nước, CO2, CH4, N2O, O3, CFC. Người ta ước tính, các khí góp vào việc gây ra hiệu ứng nhà kính theo tỉ lệ như sau: CO2: 50% ; CH4: 16% ; N2O: 6% ; O3: 8% ; CFC: 20%. Hiệu ứng nhà kính dẫn đến sự biến đổi khí hậu trên Trái Đất và có thể gây ra các hậu quả sau: + Các nguồn nước: Chất lượng và số lượng của nước uống, nước cho tưới tiêu, cho kỹ nghệ và các nhà máy điện, các loài thuỷ sản có thể bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi lượng mưa rào lớn, bởi sự tăng khí bốc hơi. Mưa bão tăng có thể gây lụt lội thường xuyên hơn. + Các tài nguyên bờ biển: mực nước biển dâng cao, nhiều vùng đất ven biển bị ngập (dự báo cuối thế kỷ XXI mực nước biển dâng thêm 28 đến 43cm); mưa tăng trong vòng 50-100 năm qua trung bình là: 1,8mm/năm, 12 năm trở lại đây: 3mm/năm. 11
- Khai thác và sử dụng các nguồn năng lượng mới thay thế năng lượng hóa thạch; Các biện pháp trên rất đa dạng và bao quát nhiều lĩnh vực. Tuy nhiên với mục tiêu đưa giáo dục sử dụng NLTK&HQ vào nhà trường qua việc giảng dạy các môn học, việc giới thiệu một số xu hướng khoa học, công nghệ liên quan tới vấn đề sử dụng năng lượng hiện nay là cần thiết. Trước hết nó phù hợp với đối tượng HS và với yêu cầu phải tích hợp các nội dung này vào các môn học. Nó giúp GV dễ dàng khai thác kiến thức môn học phù hợp với các xu hướng phát triển khoa học công nghệ về năng lượng, và giúp HS biết vận dụng kiến thức vào thực tiễn cuộc sống. 2.5. Sử dụng các nguồn năng lượng tái sinh ít gây ô nhiễm môi trường Hiện nay nguồn nguồn năng lượng tái sinh đã có đóng góp đáng kể vào công nghiệp điện năng trên thế giới, đến năm 2007 nó đã chiếm 4% nguồn điện thế giới. Các dạng năng lượng tái sinh được sử dụng phổ biến hiện nay là năng lượng sinh học (nhiên liệu sinh học), năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng biển, năng lượng địa nhiệt. Nhiên liệu sinh học là loại nhiên liệu được hình thành từ các hợp chất có nguồn gốc động, thực vật (sinh học), chủ yếu từ thực vật. Các nguồn nhiên liệu sinh học gồm:các chất đốt rắn tái tạo; rác đô thị, phế liệu hữu cơ của nông nghiệp và công nghiệp, phân gia xúc (biogas); những thực vật được trồng để là nguồn năng lượng (các cây lấy dầu,...). Có 3 phương pháp để tăng nguồn năng lượng sinh học: trồng cây có đường: mía, củ cải ngọt, ngũ cốc (lúa, ngô, ...); trồng các cây tự nhiên có dầu; rong, hoa hướng dương, cọ dầu,...; trồng riêng những cây phát triển nhanh như: trúc, bạch đàn, cây dương, thông,... Hàng năm sự đóng góp của năng lượng sinh học là khá lớn: 13.300 TWh ở dạng sơ cấp, 11.800 TWh ở dạng khả dụng, chiếm 10% năng lượng sơ cấp và 13% năng lượng khả dụng. Về mặt môi trường, năng lượng sinh học ít gây ô nhiễm môi trường hơn. Nếu tính về tổng thể, việc trồng cây và khai thác chúng làm nhiên liệu cân bằng về phát thải CO2. Việc đốt rác thải đô thị, các phế liệu từ nông nghiệp, công nghiệp, biogas,.. cũng là một biện pháp phân huỷ chúng để bảo vệ môi trường. - Năng lượng mặt trời (quang năng) thu được trên Trái Đất là năng lượng của dòng bức xạ điện từ (dòng phôtôn) xuất phát từ Mặt Trời đến Trái Đất. Trái Đất nhận được dòng năng lượng này cho đến khi phản ứng hạt nhân trên Mặt Trời hết nhiên liệu, vào khoảng 5 tỷ năm nữa. Hiện nay có hai loại phương pháp sử dụng năng lượng mặt trời: + Phơi nắng để các vật tiếp thu trực tiếp photon, làm nóng các vật, tức là chuyển thành nhiệt năng (quang năng chuyển thành nhiệt năng): phơi, xấy quần áo, thóc, ... Ví 18
dụ: Bình đun nước mặt trời, làm sôi nước trong các máy nhiệt điện của tháp mặt trời, máy điều hoà mặt trời, ... + Sử dụng hiệu ứng quang điện: Ví dụ; Pin mặt trời. Nguồn năng lượng mặt trời rất lớn, gần như vô tận. Lưu lượng quang năng từ Mặt Trời xuống mặt đất là 1.366 W mỗi mét vuông. Nhưng vì Mặt Trời chỉ lần lượt chiếu sáng từng phần của Trái Đất và do bị mây che, nên trung bình mỗi mét vuông chỉ nhận được 150 - 500 kWh/m2/ năm tuỳ từng nơi. Ngành năng lượng mặt trời đã có bước nhảy vọt trong năm 2007, với công suất tới 100 MW điện mới trên toàn thế giới được đưa vào sử dụng. Nhiều thiết bị tiêu thụ ít điện hiện nay có thể sử dụng pin quang điện như: đồng hồ, máy tính xách tay, radio, máy thu hình công suất nhỏ; trạm tín hiệu, rơle viễn thông. Ở Việt Nam đã và đang nghiên cứu sử dụng năng lượng mặt trời: Thiết bị đun nóng, các trạm phát điện mặt trời công suất nhỏ. Tháng 12/2007, Thủ tướng Chính phủ đã phê duyệt “Chiến lược phát triển năng lượng quốc gia của Việt Nam đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2050”. Ngoài việc phấn đấu cung cấp đủ năng lượng cho nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội, chương trình đề ra mục tiêu phấn đấu tăng tỷ lệ các nguồn năng lượng mới và tái tạo trong tổng năng lượng thương mại sơ cấp. Theo Phó thủ tướng Hoàng Trung Hải, việc phát triển nguồn năng lượng mới, trong đó có điện mặt trời khi năng lượng hóa thạch đang dần cạn kiệt là mục tiêu quan trọng. “Phấn đấu đến năm 2010, tỷ lệ các nguồn năng lượng mới và tái tạo chiếm khoảng 3% tổng năng lượng thương mại sơ cấp; đến 2050 là 11%. Việc phát triển điện mặt trời ở Việt Nam sẽ góp phần hoàn thành mục tiêu sử dụng năng lượng tái tạo chương trình điện khí hóa nông thôn của Chính phủ". - Năng lượng gió là động năng của không khí di chuyển trong bầu khí quyển Trái Đất. Năng lượng gió là hình thức gián tiếp của năng lượng mặt trời. Sử dụng năng lượng gió là một trong các cách lấy năng lượng xa xưa nhất từ môi trường tự nhiên và được biết đến từ thời cổ đại. Dùng năng lượng gió để sản xuất điện là ý tưởng đã có từ khi phát minh ra máy phát điện. Từ sau cuộc khủng hoảng dầu trong thập niên 1970, nhiều quốc gia đã nghiên cứu và phát triển công nghệ sử dụng năng lượng gió để phát điện. Đức, Tây Ban Nha, Mỹ, Đan Mạch, Ấn Độ,… là những quốc gia sử dụng năng lượng gió nhiều nhất trên thế giới (hiện nay khoảng 20 nước). Năm 2007, thế giới đã xây mới các trạm phát điện gió công suất khoảng 20.073 MW điện từ gió, trong đó: Mỹ 5244 MW, Tây Ban Nha 3522 MW, Trung Quốc 3449 MW, Ấn Độ 1730 MW, Đức 1667MW. Xếp thứ tự một số quốc gia về công xuất điện gió như sau: Đức (22.247 MW), Mỹ (16.818 MW), Tây Ban Nha (15.145 MW), Ấn Độ (8.000 MW),… Năng lượng gió được đánh giá là thân thiện nhất với môi trường và ít gây ảnh hưởng xấu đối với xã hội. Không phải lo các rủi ro có thể xảy ra như với đập nước. Không phải lo 19
nhiều về di dân và tái định cư vì mất đất canh tác, vì các trạm phát điện gió có thể đặt ở vùng duyên hải hoặc ngoài khơi. Năng lượng gió có nhiều lợi thế để tạo ra nguồn điện năng rẻ. Nhưng vấn đề lớn nhất mà các nhà máy điện sử dụng năng lượng gió gặp phải là trong thực tế không phải lúc nào cũng có gió, vì vậy mà nguồn điện sẽ không ổn định. Tuy nhiên, người ta khắc phục được nhược điểm trên bằng cách kết nối các nhà máy điện sử dụng năng lượng gió bằng hệ thống đường dây truyền tải. Năng lượng gió ở nhiều nơi sẽ bổ trợ cho nhau, tạo ra nguồn điện năng được duy trì ổn định.Theo nghiên cứu của hai nhà khoa học Mỹ là Cristina Archer và Mark Jacobson, cứ có 3 nhà máy năng lượng gió nối liền trở lên sẽ đảm bảo được việc cung cấp nguồn điện năng liên tục, giúp giảm bớt thất thoát trong quá trình phân phối điện. Thay vì sử dụng nhiều hệ thống đường dây nối liền từng nhà máy với nơi tiêu thụ, điện sau khi nối mạng sẽ được tập trung tại một điểm và chuyển tới các thành phố bằng hệ thống đường dây duy nhất. Hiện nay Mỹ và một vài nước khác đã bắt đầu kết nối các nhà máy điện sử dụng năng lượng gió. Những nhà máy này đang được kỳ vọng sẽ trở thành nơi sản xuất nguồn năng lượng rẻ nhất và sạch nhất, giúp giảm đáng kể nguồn điện năng phải sản xuất từ các nhà máy điện đốt than đá, từ đó giảm phát thải khí nhà kính vào bầu khí quyển Trái đất. Tiềm năng và triển vọng năng lượng gió ở Việt Nam là rất lớn vì nước ta ở khu vực nhiệt đới gió mùa, có bờ biển dài hơn 3000 km. Trong chương trình đánh giá về năng lượng cho châu Á, Ngân hàng thế giới đã có một khảo sát chi tiết về năng lượng gió ở khu vực Đông Nam Á, trong đó có Việt Nam. Theo đánh giá này thì việt Nam có tiềm năng gió lớn nhất (hơn hẳn Thái Lan, Lào, Campuchia). Theo Văn phòng tiết kiệm năng lượng quốc gia, nước ta có khoảng 28.000 km² diện tích có tiềm năng gió được xếp vào từ loại tốt trở lên ( tức là vận tốc trung bình > 7 m/s tại độ cao 65m so với mặt đất). Tiềm năng điện gió của Việt Nam ước đạt 513.360 MW, tức là bằng hơn 200 lần công suất thiết kế của thuỷ điện Sơn La, hơn 10 lần tổng công suất các nhà máy điện mà ngành điện dự báo đạt được vào năm 2020. Việt Nam hiện đang triển khai một dự án nhà máy điện gió ở Phương Mai (Bình Định) có công suất 50 MW. .[6] - Năng lượng biển (hải năng) được sử dụng ở hai dạng: + Lợi dụng sự chênh lệch nhiệt độ trong nước biển: nhiệt độ nước ở trên mặt biển thường cao và ở sâu dưới đáy biển nhiệt độ thấp hơn. Chênh lệch này có thể lên tới 500C ở những vùng nhiệt đới. Lợi dụng sự chênh lệch nhiệt độ này có thể sản xuất điện năng. Mỹ đã có một nhà máy điện dùng nhiệt lượng của biển tại Hawai. + Lợi dụng năng lượng thuỷ triều: khi thuỷ triều lên, nước đổ vào vịnh và khi thuỷ triều xuống thì nước trong vịnh chảy ra ngoài khơi. Hai lần mỗi ngày, ở cửa vịnh sẽ có một luồng nước chảy vào vịnh rồi chảy ngược ra khơi. Nếu xây một đập ở cửa vịnh và lắp đặt một tuabin chạy hai chiều thì có thể sản xuất điện. Vịnh dùng làm hồ tích năng. 20
Việt Nam có bờ biển dài, lại ở vùng nhiệt đới nên tiềm năng năng lượng biển của Việt Nam sẽ là rất lớn - Năng lượng từ lòng đất (địa năng): nhiệt độ Trái Đất tăng 100C mỗi lần xuống sâu dưới mặt đất 20m đến 30m. Các nhà khoa học cho rằng: nguồn gốc của nhiệt độ này là do những hạt nhân Uranium, Thorium và Potassium tự phân hạch và do những lớp địa chất vận động, ma sát với nhau. Ma sát làm tăng nhiệt độ các lớp địa chất. Những khối Plasma từ trung tâm Trái Đất lên tới gần mặt đất thường phun ra khỏi lòng đất thành núi lửa cùng làm tăng nhiệt độ của các lớp đất. Người ta có thể bơm nước vào lòng đất để lấy ra nước nóng dùng làm năng lượng. Năng lượng này thường được dùng vào các mục đích sau: + Dưới 1000C thì dùng để cung cấp nước nóng cho tiện nghi nhà ở, trung tâm thương mại và dịch vụ công cộng; + Trên 1000C đến dưới 2000C thì dùng cho công nghiệp; + Trên 2000C thì có thể dùng để sản xuất điện. Một số nước trên thế giới đã sử dụng thành công địa năng để sản xuất điện năng, điển hình là Iceland. Theo Hiệp hội Địa nhiệt, hiện đang có 24 quốc gia khai thác địa nhiệt để sản xuất điện năng. Năm 2003 điện địa nhiệt đã đạt 57.000 GWh. Mỹ đi đầu về sản xuất điện địa nhiệt, chiếm 32% công suất điện địa nhiệt toàn thế giới. CHƯƠNG III. MỘT SỐ GIÁO ÁN DẠY TÍCH HỢP SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG TIẾT KIỆM, HIỆU QUẢ Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG. Bài: CACBONHIĐRAT VÀ LIPID I. Mục Tiêu Bài Học Giới thiệu sử dụng nguồn năng lượng từ hợp chất Cacbonhiđrat thay thế nguồn năng lượng khác. Cần phải thường xuyên cung cấp đầy đủ các chất cho cơ thể để đảm bảo đầy đủ năng lượng cho các hoạt động sống. Không ăn dư thừa các chất => có thể gây bệnh lãng phí năng lượng. 1. Kiến thức Sau khi học xong bài này HS có thể: - Liệt kê được tên các loại đường đơn, đường đôi, và đường đã có trong cơ thể sinh vật. 21
- Trình bày được chức năng của một số loại đường trong cơ thể sinh vật. - Liệt kê các loại lipit có trong cơ thể sinh vật. - Trình bày chức năng của các loại lipit. (Chú ý: Đây là bài có nội dung rất dài, nhiều kiến thức hóa hữu cơ học sinh chưa được học, nên trọng tâm của bài là HS nêu được chức năng của một số loại cacbohidrat và lipit trong tế bào - vai trò của chúng với cơ thể lại là nội dung của lớp 11). 2. Kỹ năng - Phân biệt được saccarit và lipit về cấu tạo, tính chất, vai trò. 3. Thái độ, hành vi - Rèn kỹ năng phân tích, so sánh để phân biệt các chất. II. Thiết Bị Dạy Học Cần Thiết - Hình 4.1; 4.2 trong SGK. - Tranh ảnh (hay mẫu vật thật) các loại thực phẩm, hoa quả có nhiều đường và lipit, đường glucôzơ và fructôzơ tinh khiết. III. Tiến Trình Tổ Chức Bài Học 1. Bài cũ a. Các nguyên tố vi lượng có vai trò như thế nào đối với sự sống? Cho một vài ví dụ về nguyên tố vi lượng ở người. b. Tại sao khi tìm kiếm sự sống trên hành tinh khác trong vũ trụ các nhà khoa học trước hết lại tìm xem ở đó có nước hay không? 2. Phần mở bài - Thế nào là hợp chất hữu cơ? - Chất hữu cơ khác với chất vô cơ như thế nào? - Trong tế bào có những loại đại phân tử hữu cơ nào? - Tại sao người ta gọi là đại phân tử? 22
3. Nội dung bài học CACBOHIDRAT và LIPIT Các kiến thức của bài là cơ sở để học các bài về sau (cấu trúc màng tế bào, trao đổi chất và năng lượng,...) nên cần trang bị tốt cho học sinh. Tuy nhiên, đây lại là những kiến thức hóa hữu cơ nên trừu tượng với học sinh. Vì vậy, trọng tâm của bài không phải là yêu cầu học sinh ghi nhớ máy móc các công thức hóa học mà là phân biệt được saccarit và lipit về cấu tạo, tính chất, vai trò. Cần lưu ý HS, tuy cacbohiđrat và lipit đều có C, H, O nhưng lại khác nhau về tỉ lệ các nguyên tố trong phân tử. Cacbohidrat và lipit còn khác nhau ở tính chất hòa tan trong các dung môi khác nhau. Các đường đơn có vai trò chủ yếu là cung cấp năng lượng, các đường đa có vai trò chủ yếu là dự trữ năng lượng trong khi vai trò đặc biệt của lipit là cấu trúc nên hệ thống màng sinh học và các vai trò khác như các hoocmôn, các vitamin tham gia vào quá trình điều chỉnh cho nhiều quá trình sống,... Cũng cần cho HS phân biệt sự khác nhau giữa đường đơn và đường đôi tuy giống nhau về tính hòa tan trong nước nhưng lại khác nhau về tính chất: đường đơn có tính khử mạnh còn đường đôi thì không (trừ mantôzơ và lactôzơ). Các đường đơn thường gặp như glucôzơ, fructôzơ, galactôzơ đều có công thức phân tử là C6H12O6 nhưng công thức cấu tạo lại khác nhau (do sự sắp xếp khác nhau của các nguyên tử trong phân tử) nên có đặc tính khác nhau. Các đường đa như tinh bột, glicôgen, xenlulôzơ đều được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân mà đơn phân là glucôzơ. Các đường này có các đặc tính khác nhau là do cấu trúc đa phân của chúng: tinh bột và glicôgen có những mạch có nhánh bên còn xenlulôzơ là những mạch không có nhánh bên tạo thành nhiều sợi chắc bền. Mỡ, dầu và sáp là các dạng lipit thường gặp trong cơ thể sống. Dầu ở trạng thái lỏng, mỡ ở trạng thái nửa lỏng nửa rắn, còn sáp ở trạng thái rắn trong điều kiện nhiệt độ bình thường. Do tính chất không tan trong nước nên trong nước chúng thường tạo thành một lớp màng mỏng, vì thế tế bào mới sử dụng lipit để tạo nên các dạng màng ngăn cách (như màng sinh chất ngăn cách tế bào với môi trường, màng các bào quan ngăn cách chất tế bào thành từng ô riêng biệt). Mục đích và nội dung dạy học Hoạt động của GV và HS Có 4 loại đại phân tử hữu cơ quan - GV cho HS đọc SGK và phát vấn: Các hợp trọng cấu tạo nên mọi tế bào của cơ chất hữu cơ quan trọng cấu tạo nên mọi loại thể là cacbohidrat, lipit, prôtêin và tế bào của cơ thể là gì? các axit nuclêic. - Đặc điểm chung của nhóm các hợp chất hữu cơ? 23
- Khai thác và sử dụng các nguồn năng lượng mới thay thế năng lượng hóa thạch; Các biện pháp trên rất đa dạng và bao quát nhiều lĩnh vực. Tuy nhiên với mục tiêu đưa giáo dục sử dụng NLTK&HQ vào nhà trường qua việc giảng dạy các môn học, việc giới thiệu một số xu hướng khoa học, công nghệ liên quan tới vấn đề sử dụng năng lượng hiện nay là cần thiết. Trước hết nó phù hợp với đối tượng HS và với yêu cầu phải tích hợp các nội dung này vào các môn học. Nó giúp GV dễ dàng khai thác kiến thức môn học phù hợp với các xu hướng phát triển khoa học công nghệ về năng lượng, và giúp HS biết vận dụng kiến thức vào thực tiễn cuộc sống. 2.5. Sử dụng các nguồn năng lượng tái sinh ít gây ô nhiễm môi trường Hiện nay nguồn nguồn năng lượng tái sinh đã có đóng góp đáng kể vào công nghiệp điện năng trên thế giới, đến năm 2007 nó đã chiếm 4% nguồn điện thế giới. Các dạng năng lượng tái sinh được sử dụng phổ biến hiện nay là năng lượng sinh học (nhiên liệu sinh học), năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng biển, năng lượng địa nhiệt. Nhiên liệu sinh học là loại nhiên liệu được hình thành từ các hợp chất có nguồn gốc động, thực vật (sinh học), chủ yếu từ thực vật. Các nguồn nhiên liệu sinh học gồm:các chất đốt rắn tái tạo; rác đô thị, phế liệu hữu cơ của nông nghiệp và công nghiệp, phân gia xúc (biogas); những thực vật được trồng để là nguồn năng lượng (các cây lấy dầu,...). Có 3 phương pháp để tăng nguồn năng lượng sinh học: trồng cây có đường: mía, củ cải ngọt, ngũ cốc (lúa, ngô, ...); trồng các cây tự nhiên có dầu; rong, hoa hướng dương, cọ dầu,...; trồng riêng những cây phát triển nhanh như: trúc, bạch đàn, cây dương, thông,... Hàng năm sự đóng góp của năng lượng sinh học là khá lớn: 13.300 TWh ở dạng sơ cấp, 11.800 TWh ở dạng khả dụng, chiếm 10% năng lượng sơ cấp và 13% năng lượng khả dụng. Về mặt môi trường, năng lượng sinh học ít gây ô nhiễm môi trường hơn. Nếu tính về tổng thể, việc trồng cây và khai thác chúng làm nhiên liệu cân bằng về phát thải CO2. Việc đốt rác thải đô thị, các phế liệu từ nông nghiệp, công nghiệp, biogas,.. cũng là một biện pháp phân huỷ chúng để bảo vệ môi trường. - Năng lượng mặt trời (quang năng) thu được trên Trái Đất là năng lượng của dòng bức xạ điện từ (dòng phôtôn) xuất phát từ Mặt Trời đến Trái Đất. Trái Đất nhận được dòng năng lượng này cho đến khi phản ứng hạt nhân trên Mặt Trời hết nhiên liệu, vào khoảng 5 tỷ năm nữa. Hiện nay có hai loại phương pháp sử dụng năng lượng mặt trời: + Phơi nắng để các vật tiếp thu trực tiếp photon, làm nóng các vật, tức là chuyển thành nhiệt năng (quang năng chuyển thành nhiệt năng): phơi, xấy quần áo, thóc, ... Ví 18
dụ: Bình đun nước mặt trời, làm sôi nước trong các máy nhiệt điện của tháp mặt trời, máy điều hoà mặt trời, ... + Sử dụng hiệu ứng quang điện: Ví dụ; Pin mặt trời. Nguồn năng lượng mặt trời rất lớn, gần như vô tận. Lưu lượng quang năng từ Mặt Trời xuống mặt đất là 1.366 W mỗi mét vuông. Nhưng vì Mặt Trời chỉ lần lượt chiếu sáng từng phần của Trái Đất và do bị mây che, nên trung bình mỗi mét vuông chỉ nhận được 150 - 500 kWh/m2/ năm tuỳ từng nơi. Ngành năng lượng mặt trời đã có bước nhảy vọt trong năm 2007, với công suất tới 100 MW điện mới trên toàn thế giới được đưa vào sử dụng. Nhiều thiết bị tiêu thụ ít điện hiện nay có thể sử dụng pin quang điện như: đồng hồ, máy tính xách tay, radio, máy thu hình công suất nhỏ; trạm tín hiệu, rơle viễn thông. Ở Việt Nam đã và đang nghiên cứu sử dụng năng lượng mặt trời: Thiết bị đun nóng, các trạm phát điện mặt trời công suất nhỏ. Tháng 12/2007, Thủ tướng Chính phủ đã phê duyệt “Chiến lược phát triển năng lượng quốc gia của Việt Nam đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2050”. Ngoài việc phấn đấu cung cấp đủ năng lượng cho nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội, chương trình đề ra mục tiêu phấn đấu tăng tỷ lệ các nguồn năng lượng mới và tái tạo trong tổng năng lượng thương mại sơ cấp. Theo Phó thủ tướng Hoàng Trung Hải, việc phát triển nguồn năng lượng mới, trong đó có điện mặt trời khi năng lượng hóa thạch đang dần cạn kiệt là mục tiêu quan trọng. “Phấn đấu đến năm 2010, tỷ lệ các nguồn năng lượng mới và tái tạo chiếm khoảng 3% tổng năng lượng thương mại sơ cấp; đến 2050 là 11%. Việc phát triển điện mặt trời ở Việt Nam sẽ góp phần hoàn thành mục tiêu sử dụng năng lượng tái tạo chương trình điện khí hóa nông thôn của Chính phủ". - Năng lượng gió là động năng của không khí di chuyển trong bầu khí quyển Trái Đất. Năng lượng gió là hình thức gián tiếp của năng lượng mặt trời. Sử dụng năng lượng gió là một trong các cách lấy năng lượng xa xưa nhất từ môi trường tự nhiên và được biết đến từ thời cổ đại. Dùng năng lượng gió để sản xuất điện là ý tưởng đã có từ khi phát minh ra máy phát điện. Từ sau cuộc khủng hoảng dầu trong thập niên 1970, nhiều quốc gia đã nghiên cứu và phát triển công nghệ sử dụng năng lượng gió để phát điện. Đức, Tây Ban Nha, Mỹ, Đan Mạch, Ấn Độ,… là những quốc gia sử dụng năng lượng gió nhiều nhất trên thế giới (hiện nay khoảng 20 nước). Năm 2007, thế giới đã xây mới các trạm phát điện gió công suất khoảng 20.073 MW điện từ gió, trong đó: Mỹ 5244 MW, Tây Ban Nha 3522 MW, Trung Quốc 3449 MW, Ấn Độ 1730 MW, Đức 1667MW. Xếp thứ tự một số quốc gia về công xuất điện gió như sau: Đức (22.247 MW), Mỹ (16.818 MW), Tây Ban Nha (15.145 MW), Ấn Độ (8.000 MW),… Năng lượng gió được đánh giá là thân thiện nhất với môi trường và ít gây ảnh hưởng xấu đối với xã hội. Không phải lo các rủi ro có thể xảy ra như với đập nước. Không phải lo 19
nhiều về di dân và tái định cư vì mất đất canh tác, vì các trạm phát điện gió có thể đặt ở vùng duyên hải hoặc ngoài khơi. Năng lượng gió có nhiều lợi thế để tạo ra nguồn điện năng rẻ. Nhưng vấn đề lớn nhất mà các nhà máy điện sử dụng năng lượng gió gặp phải là trong thực tế không phải lúc nào cũng có gió, vì vậy mà nguồn điện sẽ không ổn định. Tuy nhiên, người ta khắc phục được nhược điểm trên bằng cách kết nối các nhà máy điện sử dụng năng lượng gió bằng hệ thống đường dây truyền tải. Năng lượng gió ở nhiều nơi sẽ bổ trợ cho nhau, tạo ra nguồn điện năng được duy trì ổn định.Theo nghiên cứu của hai nhà khoa học Mỹ là Cristina Archer và Mark Jacobson, cứ có 3 nhà máy năng lượng gió nối liền trở lên sẽ đảm bảo được việc cung cấp nguồn điện năng liên tục, giúp giảm bớt thất thoát trong quá trình phân phối điện. Thay vì sử dụng nhiều hệ thống đường dây nối liền từng nhà máy với nơi tiêu thụ, điện sau khi nối mạng sẽ được tập trung tại một điểm và chuyển tới các thành phố bằng hệ thống đường dây duy nhất. Hiện nay Mỹ và một vài nước khác đã bắt đầu kết nối các nhà máy điện sử dụng năng lượng gió. Những nhà máy này đang được kỳ vọng sẽ trở thành nơi sản xuất nguồn năng lượng rẻ nhất và sạch nhất, giúp giảm đáng kể nguồn điện năng phải sản xuất từ các nhà máy điện đốt than đá, từ đó giảm phát thải khí nhà kính vào bầu khí quyển Trái đất. Tiềm năng và triển vọng năng lượng gió ở Việt Nam là rất lớn vì nước ta ở khu vực nhiệt đới gió mùa, có bờ biển dài hơn 3000 km. Trong chương trình đánh giá về năng lượng cho châu Á, Ngân hàng thế giới đã có một khảo sát chi tiết về năng lượng gió ở khu vực Đông Nam Á, trong đó có Việt Nam. Theo đánh giá này thì việt Nam có tiềm năng gió lớn nhất (hơn hẳn Thái Lan, Lào, Campuchia). Theo Văn phòng tiết kiệm năng lượng quốc gia, nước ta có khoảng 28.000 km² diện tích có tiềm năng gió được xếp vào từ loại tốt trở lên ( tức là vận tốc trung bình > 7 m/s tại độ cao 65m so với mặt đất). Tiềm năng điện gió của Việt Nam ước đạt 513.360 MW, tức là bằng hơn 200 lần công suất thiết kế của thuỷ điện Sơn La, hơn 10 lần tổng công suất các nhà máy điện mà ngành điện dự báo đạt được vào năm 2020. Việt Nam hiện đang triển khai một dự án nhà máy điện gió ở Phương Mai (Bình Định) có công suất 50 MW. .[6] - Năng lượng biển (hải năng) được sử dụng ở hai dạng: + Lợi dụng sự chênh lệch nhiệt độ trong nước biển: nhiệt độ nước ở trên mặt biển thường cao và ở sâu dưới đáy biển nhiệt độ thấp hơn. Chênh lệch này có thể lên tới 500C ở những vùng nhiệt đới. Lợi dụng sự chênh lệch nhiệt độ này có thể sản xuất điện năng. Mỹ đã có một nhà máy điện dùng nhiệt lượng của biển tại Hawai. + Lợi dụng năng lượng thuỷ triều: khi thuỷ triều lên, nước đổ vào vịnh và khi thuỷ triều xuống thì nước trong vịnh chảy ra ngoài khơi. Hai lần mỗi ngày, ở cửa vịnh sẽ có một luồng nước chảy vào vịnh rồi chảy ngược ra khơi. Nếu xây một đập ở cửa vịnh và lắp đặt một tuabin chạy hai chiều thì có thể sản xuất điện. Vịnh dùng làm hồ tích năng. 20