Skkn thiết kế bài tập vật lý từ mô hình thực tế chƣơng vật lý hạt nhân lớp 12 theo Định hƣớng phát triển năng lực giải quyết vấn Đề thực tiễn

Bên cạnh đó để đáp ứng yêu cầu của các kỳ thi: đánh giá năng lực, đánh giá tư duy… của các trường đại học tổ chức cũng như kỳ thi THPT quốc gia với xu hướng ra đề mới, yêu cầu HS phải gi

2 PHAN THỊ KIM DUNG - 0915108777

TỔ CHUYÊN MÔN: KHOA HỌC TỰ NHIÊN

LĨNH VỰC: VẬT LÝ

TP VINH - THÁNG 3/2025

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2

1 Phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn trong dạy học

vật lý

3

2 Biện pháp bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề 3

2.1 Bồi dưỡng năng lực thực tiễn thông qua tiến trình giải quyết

vẫn đề

3

2.2 Hướng dẫn học sinh giải quyết vẫn đề giải quyết vẫn đề thực

tiễn trong dạy học vật lý

5

2.3 Các tiêu chí đánh giá năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn

trong dạy học vật lý

6

1 Thiết kế bài tập vật lý từ mô hình thực tế chương Vật lý hạt

nhân

7

1.1 Tầm quan trọng của việc sử dụng bài tập từ mô hình thực tế

trong giảng dạy vật lý

7

1.2 Đặc điểm, vị trí, vai trò và tầm quan trọng của chương vật lý

hạt nhân trong chương trình vật lý 12 hiện hành

8

1.3 Tầm quan trọng của chương vật lý hạt nhân trong việc phát

triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn

9

2 Khái niệm về mô hình vật lý thực tế 10

3 Thiết kế bài tập vật lý từ mô hình thực tế chương Vật lý hạt

nhân lớp 12 theo định hướng phát triển năng lực giải quyết

vấn đề thực tiễn

11

4 Thiết kế bài tập từ mô hình thực tế chương Vật lý hạt nhân

3

4.2 Bài toán 2 Hệ thống theo dõi lưu thông máu bằng chất

đánh dấu phóng xạ

19

4.5 Bai toán 5: Mô hình máy chấn đoán hình ảnh PET-CT ghi

hình phóng xạ

30

5 Trực quan hóa hiện tƣợng vật lý bằng các mô phỏng 38

6 Thực nghiệm sƣ phạm và đánh giá hiệu quả 44

PHẦN 3 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 48

DANH MỤC VIẾT TẮT TRONG ĐỀ TÀI

TT TỪ VIẾT TẮT NGHĨA TIẾNG VIỆT

là giáo dục con người phát triển toàn diện, vừa đáp ứng yêu cầu xã hội vừa phát triển cao nhất tiềm năng của mỗi cá nhân Ngoài ra, chương trình còn đảm bảo phát triển năng lực, phẩm chất người học, phát triển hài hòa đức, trí, thể, mỹ thay vì chú trọng về mặt kiến thức Song song đó, kết hợp hài hòa giữa dạy người, dạy chữ với dạy nghề Bên cạnh đó, chương trình giáo dục phổ thông mới cũng hướng tới giáo dục theo hướng tinh giản, cơ bản, hiện đại, tăng thực hành,

vận dụng kiến thức và kỹ năng vào thực tiễn

Bên cạnh đó để đáp ứng yêu cầu của các kỳ thi: đánh giá năng lực, đánh giá tư duy… của các trường đại học tổ chức cũng như kỳ thi THPT quốc gia với

xu hướng ra đề mới, yêu cầu HS phải giải quyết các vấn đề thực tiễn, các bài toán xuất phát từ các mô hinh thực tế, các ứng dụng của vật lý trong khoa học kỹ thuật và đời sống Trong khi đó trong giảng dạy truyền thống thường tập trung vào lý thuyết, công thức và bài tập tính toán, ít tạo cơ hội cho HS tiếp cận kiến thức qua thực nghiệm hoặc bài toán mô hình thực tế Vì vậy việc cho HS tiếp cận, rèn luyện các dạng bài tập từ mô hình thực tế, xuất phát từ tình huống thực

tế, các ứng dụng vật lý trong quá trình giảng dạy là vô cùng cần thiết giúp HS đáp ứng yêu cầu của các kỳ thi cũng như giải quyết các vấn đề thực tiễn

Vật lý hạt nhân là một nội dung quan trọng, mang tính trừu tượng cao trong chương trình lớp 12, có nhiều ứng dụng thực tiễn trong đời sống và khoa học công nghệ HS thường gặp khó khăn trong việc tiếp cận các khái niệm trừu tượng và thiếu khả năng vận dụng kiến thức vào thực tế Việc sử dụng bài tập từ

mô hình thực tế giúp HS rèn luyện tư duy logic, khả năng giải quyết vấn đề thực tiễn, đồng thời tăng cường sự hứng thú đối với môn học

Kiến thức về vật lý hạt nhân có nhiều ứng dụng trong đời sống, y học, công nghệ, năng lượng và bảo vệ môi trường… Khi HS được tiếp cận theo hướng thực tiễn, các em sẽ hiểu rõ hơn về vai trò của môn học và có định hướng nghề nghiệp tốt hơn

Với lí do đó chúng tôi hướng tới việc "Thiết kế bài tập vật lý từ mô hình

thực tế chương Vật lý hạt nhân lớp 12 theo định hướng phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn"

2

2 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng hệ thống bài tập mô hình vật lý thực tế: Thiết kế và triển khai

các dạng bài tập từ mô hình vật lý thực tế giúp HS dễ dàng tiếp cận và hiểu sâu hơn về kiến thức và ứng dụng của Vật lý hạt nhân lớp 12

Nâng cao khả năng vận dụng kiến thức vào thực tế: Giúp HS phát triển

năng lực giải quyết vấn đề, tư duy logic và khả năng vận dụng kiến thức vào các tình huống thực tiễn như y học hạt nhân, công nghệ hạt nhân, và bảo vệ môi trường

Phát triển phương pháp giảng dạy hiệu quả hơn: Đề xuất cách tiếp cận

mới trong giảng dạy Vật lý hạt nhân nhằm tăng cường tính trực quan, thực hành

và sự chủ động của HS trong học tập

Đánh giá tác động của phương pháp mới: Thực hiện các nghiên cứu thực

nghiệm để so sánh hiệu quả giữa phương pháp dạy học truyền thống và phương pháp sử dụng bài tập từ mô hình thực tế, từ đó đề xuất cải tiến phương pháp giảng dạy

Định hướng nâng cao chất lượng giáo dục: Cung cấp tài liệu hỗ trợ GV

trong việc thiết kế và sử dụng bài tập mô hình, đồng thời khuyến khích HS tích cực, sáng tạo và chủ động trong học tập

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu:

Các dạng thức bài tập từ mô hình vật lý thực tế chương Vật lý hạt nhân

HS lớp 12, những người đang học chương Vật lý hạt nhân theo chương trình sách giáo khoa hiện hành

Phạm vi nghiên cứu:

Nội dung chương Vật lý hạt nhân trong chương trình Vật lý lớp 12 của các

bộ sách hiện hành

4 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết: Phân tích sách giáo khoa, tài liệu hướng dẫn chương

trình GDPT 2018 và các nghiên cứu khoa học liên quan đến phương pháp dạy học phát triển năng lực Tìm hiểu các mô hình giáo dục hiện đại và phương pháp thiết kế bài tập từ mô hình thực tế trong giảng dạy Vật lý

Phân tích đề thi mẫu: Nghiên cứu đề thi tham khảo môn vật lí 2025 do Bộ

giáo dục và đào tạo ban hành, đề minh họa của các kỳ thi đánh giá năng lực do các trường đại học ban hành

Thực nghiệm sư phạm: Triển khai thử nghiệm các bài tập vật lí từ mô hình

thực tế tại một số lớp 12

Điều tra, khảo sát: khảo sát dành cho HS và GV để thu thập thông tin về

mức độ hiểu bài, sự hứng thú và khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tính khả thi của đề tài

Thống kê và xử lý dữ liệu: Thu thập, tổng hợp và phân tích dữ liệu từ kết quả thực nghiệm và khảo sát Sử dụng các công cụ thống kê để đánh giá tác

động của phương pháp dạy học mới từ đó đưa ra kết luận và đề xuất cải tiến dựa trên kết quả phân tích

3

PHẦN 2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

I CƠ SỞ LÍ LUẬN

1 Phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn trong dạy học

Năng lực: “Năng lực là khả năng thực hiện thành công hoạt động trong

một bối cảnh nhất định nhờ sự huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí, Năng lực của cá nhân được đánh giá qua phương thức và kết quả hoạt động của cá nhân đó khi giải

quyết các vấn đề của cuộc sống.”

Hay “Năng lực là sự tổng hợp các kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính cá

nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí,… để thực hiện có hiệu quả các hoạt động trong bối cảnh nhất định”

Chương trình GDPT 2018 hướng đến phát triển phẩm chất và năng lực của HS, giúp các em vận dụng kiến thức vào thực tiễn thay vì chỉ học lý thuyết

Vì vậy năng lực của HS phổ thông theo chương trình giáo dục phổ thông 2018

sẽ được cấu trúc theo định hướng phát triển năng lực bao gồm:

Năng lực giải quyết vấn đề: NLGQVĐ là khả năng huy động kiến thức,

kĩ năng, thái độ và các thuộc tính cá nhân khác để hiểu và giải quyết vấn đề nảy

sinh, những tình huống có vấn đề trong học tập, cuộc sống một cách hiệu quả

Trong thực tế, có rất nhiều cách tiếp cận khác nhau về giải quyết vấn đề,

do vậy đề tài sử dụng khái niệm “năng lực giải quyết vấn đề” muốn nhấn mạnh đến việc giải quyết các vấn đề gắn với thực tiễn NLGQVĐ sẽ được đề cập trong cấu trúc và các thành tố của NLGQVĐ, chỉ tập trung vào những khía cạnh liên quan đến thực tiễn

Phát triển NLGQVĐ là một yêu cầu quan trọng trong giáo dục hiện đại, giúp HS vận dụng kiến thức đã học để xử lý các tình huống thực tế Dạy học theo hướng phát triển NLGQVĐ giúp HS không chỉ tiếp thu kiến thức mà còn có khả năng phân tích, đánh giá và áp dụng vào các lĩnh vực khác nhau

2 Biện pháp bồi dƣỡng năng lực giải quyết vấn đề

2.1 Bồi dưỡng NLGQVĐ thực tiễn thông qua tiến trình giải quyết vẫn đề

Bồi dưỡng NLGQVĐ thực tiễn thông qua tiến trình GQVĐ giúp HS phát triển kỹ năng giải quyết các vấn đề thực tiễn Phương pháp này không chỉ giúp

HS tiếp cận các bài toán, tình huống mà còn phát triển khả năng tư duy phản biện, sáng tạo và quyết đoán khi đối diện với các vấn đề trong học tập cũng như trong cuộc sống, hướng đến việc phát triển các kỹ năng, tư duy sáng tạo, khả năng phân tích, ra quyết định và ứng phó với những tình huống cụ thể, thực tiễn

Khuyến khích HS quan sát môi trường xung quanh, từ đó nhận diện vấn đề cụ thể mà họ gặp phải hoặc chứng kiến trong cuộc sống thực tế

Khuyến khích HS sáng tạo và tìm ra các giải pháp đa dạng để giải quyết vấn đề, từ các giải pháp đơn giản đến phức tạp

Dạy HS cách phân tích ưu nhược điểm của từng giải pháp, lựa chọn phương án tối ưu với khả năng thực hiện và hiệu quả cao nhất

5 Thực hiện

giải pháp

Áp dụng giải pháp đã chọn vào tình huống của bài toán và thực hiện các bước cần thiết

HS triển khai các giải pháp, ứng dụng kiến thức liên quan

và theo dõi kết quả

6

Đánh giá kết

quả và rút ra

bài học

Đánh giá hiệu quả của việc

áp dựng kiến thức vào bài tooán thực tế, rút ra bài học kinh nghiệm và cải thiện nếu cần

HS tự đánh giá kết quả, nhận diện các yếu tố thành công và thất bại, từ đó rút ra bài học để

HS học cách điều chỉnh và cải thiện dựa trên kết quả đạt được, đưa ra quy trình cho việc giải quyết các bài toán thực tế

Các nguyên tắc trong phương pháp này:

Tính thực tiễn: Phương pháp này đặc biệt chú trọng đến giải quyết các bài

toán từ mô hình thực tế HS sẽ không chỉ giải toán mà còn áp dụng kiến thức vào

tình huống thực tế, giúp phát triển kỹ năng giải quyết vấn đề trong đời sống

Tư duy phản biện và sáng tạo: HS không chỉ cần tư duy phân tích mà còn

phải có khả năng sáng tạo trong việc đưa ra các giải pháp mới mẻ và hiệu quả

Ứng dụng kết quả vào thực tế: Quá trình giải quyết vấn đề không chỉ dừng

lại ở lý thuyết mà cần có sự thực hành, ứng dụng vào những tình huống thực tế

trong cuộc sống học đường hoặc ngoài xã hội

5

Phương pháp này không chỉ giúp HS giải quyết vấn đề trong học tập mà còn chuẩn bị cho các tình huống thực tế trong cuộc sống và công việc tương lai

2.2 Hướng dẫn HS giải quyết vấn đề thực tiễn trong dạy học vật lý

Giải quyết vấn đề thực tiễn trong dạy học vật lý giúp HS phát triển tư duy khoa học, sáng tạo, khả năng vận dụng kiến thức vào đời sống

Tiến trình hướng dẫn HS giải quyết vấn đề thực tiễn trong dạy học vật lý

Bước 1: Xác định vấn đề thực tế liên quan đến kiến thức vật lý

- GV đưa ra một tình huống thực tế có liên quan đến kiến thức vật lý đã học

- HS quan sát, phân tích để xác định vấn đề cần giải quyết

Ví dụ các vấn đề thực tế:

 Làm thế nào để sử dụng năng lượng hạt nhân an toàn và hiệu quả?

 Phóng xạ ảnh hưởng như thế nào đến sức khỏe con người?

 Ứng dụng của đồng vị phóng xạ trong y học, nông nghiệp và công nghiệp

Bước 2: Xác định kiến thức vật lý liên quan

- HS liên hệ vấn đề với các khái niệm đã học, ví dụ như:

 Cấu trúc hạt nhân, số khối, số proton, neutron

 Phản ứng phân hạch, nhiệt hạch, chuỗi phản ứng hạt nhân

 Phóng xạ: alpha, beta, gamma

 Ứng dụng năng lượng hạt nhân

Ví dụ:

 Nếu giải quyết vấn đề sự nguy hiểm của phóng xạ, cần hiểu về chu kỳ bán

rã, liều phóng xạ an toàn

 Nếu nghiên cứu ứng dụng đồng vị phóng xạ trong y học, cần hiểu về bán

rã, phát hiện bức xạ, phương pháp điều trị ung thư bằng Cobalt-60

Bước 3: Hướng dẫn HS xây dựng giả thuyết, đề xuất giải pháp

- HS dự đoán kết quả dựa trên kiến thức lý thuyết

- Đề xuất cách giải quyết vấn đề, có thể bằng tính toán hoặc nghiên cứu tài liệu

Bước 4: Kiểm chứng giải pháp bằng thí nghiệm hoặc số liệu thực tế

- HS có thể tìm kiếm dữ liệu thực tế, thực hiện thí nghiệm mô phỏng

- Sử dụng phần mềm mô phỏng như PhET, Tracker để kiểm chứng tính toán

Ví dụ:

 Dùng bảng chu kỳ bán rã để dự đoán sự suy giảm của chất phóng xạ theo thời gian

 Phân tích số liệu thực tế về tác động của phóng xạ lên môi trường sau sự

cố hạt nhân (Chernobyl, Fukushima)

Bước 5: Phân tích kết quả, rút ra kết luận

- HS so sánh kết quả với dự đoán ban đầu

- Nếu có sai lệch, cần tìm nguyên nhân và cải tiến giải pháp

Ví dụ:

Bước 6: Ứng dụng kết quả vào thực tiễn

- HS thảo luận về ứng dụng kiến thức vào đời sống

- Đề xuất biện pháp thực tiễn để giải quyết các vấn đề môi trường và y học

Ví dụ:

 Đề xuất công nghệ xử lý rác thải phóng xạ an toàn

 Nghiên cứu liệu pháp xạ trị an toàn cho bệnh nhân ung thư

Một số phương pháp hỗ trợ hướng dẫn HS

Học theo dự án (Project-Based Learning)

 HS thực hiện dự án về ứng dụng năng lượng hạt nhân

 Ví dụ: Thiết kế mô hình nhà máy điện hạt nhân an toàn

Sử dụng mô phỏng số

 Dùng phần mềm mô phỏng, mô hình về phản ứng phân hạch, nhiệt hạch

 Ví dụ: Mô phỏng lò phản ứng hạt nhân

Học tập theo nhóm

 HS làm việc nhóm để thảo luận các vấn đề năng lượng hạt nhân

 Ví dụ: Nhóm 1 nghiên cứu về tác hại của phóng xạ, nhóm 2 nghiên cứu về ứng dụng của đồng vị phóng xạ

Kết hợp công nghệ

 Tìm kiếm thông tin từ tài liệu khoa học, báo cáo về tai nạn hạt nhân

 Dùng cảm biến đo phóng xạ (nếu có điều kiện thí nghiệm)

Kết luận: Việc hướng dẫn HS giải quyết vấn đề thực tế trong dạy học vật lý

giúp các em:

- Nắm vững kiến thức lý thuyết đã được học

- Phát triển tư duy khoa học và giải quyết vấn đề

- Vận dụng kiến thức vào giải quyết các vấn đề thực tiễn

Trong dạy học GV cần linh hoạt áp dụng các phương pháp giảng dạy hiện đại để HS tiếp cận bài học một cách chủ động và hiệu quả hơn!

2.3 Các tiêu chí đánh giá năng lực GQVĐ thực tiễn trong dạy học vật lý

STT Tiêu chí đánh giá Mô tả chi tiết Ví dụ minh họa

- Tra cứu thông tin về phản ứng phân hạch, tổng hợp hạt nhân

- Phân tích số liệu thực tế về mức phóng xạ ở một khu vực

- Đề xuất biện pháp xử lý chất thải phóng xạ trong nhà máy điện hạt nhân

- Thiết kế quy trình kiểm soát

an toàn phóng xạ trong bệnh viện

4 Thực hiện và kiểm

chứng giải pháp

Ứng dụng mô phỏng hoặc thí nghiệm để kiểm tra tính chính xác của phương án đề xuất

- Sử dụng phần mềm mô phỏng phản ứng phân hạch để kiểm tra hiệu suất

- Tính toán mức độ an toàn của lò phản ứng hạt nhân

tế

- Xây dựng giải pháp quản lý chất thải phóng xạ cho các bệnh viện sử dụng xạ trị

- Đề xuất mô hình sử dụng năng lượng hạt nhân an toàn

và bền vững

Mỗi tiêu chí có thể được đánh giá theo các mức độ khác nhau, từ cơ bản (nhận biết vấn đề) đến nâng cao (đề xuất và ứng dụng vào thực tế)

II GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ

1 Thiết kế bài tập vật lý từ mô hình thực tế chương Vật lý hạt nhân

1.1 Tầm quan trọng của việc sử dụng bài tập từ mô hình thực tế trong giảng dạy vật lý

Các nghiên cứu giáo dục cho thấy rằng việc tích hợp các bài tập thực tiễn vào giảng dạy giúp nâng cao tư duy phản biện, khả năng sáng tạo và kỹ năng giải quyết vấn đề của HS

Tăng cường tính trực quan và trực nghiệm: Các khái niệm vật lý, đặc biệt

là vật lý hạt nhân, thường mang tính trừu tượng cao Việc sử dụng bài tập từ mô hình thực tế giúp HS dễ dàng hình dung và hiểu sâu hơn về các hiện tượng vật lý thông qua việc quan sát và thực hành

Phát triển tư duy logic và kỹ năng giải quyết vấn đề: Khi tiếp cận bài tập

từ mô hình thực tế, HS phải phân tích tình huống, xác định các yếu tố quan trọng, đề xuất giải pháp và kiểm chứng kết quả Điều này giúp rèn luyện khả năng tư duy logic và giải quyết vấn đề một cách khoa học

8

Gắn kết lý thuyết với thực tiễn, nâng cao khả năng vận dụng kiến thức:

Bài tập từ mô hình thực tế giúp HS thấy được mối liên hệ giữa lý thuyết vật lý

và ứng dụng thực tiễn trong đời sống Điều này giúp các em hiểu rõ hơn về ý nghĩa của môn học và khuyến khích tư duy sáng tạo HS không chỉ học lý thuyết

mà còn có cơ hội thực hành, áp dụng kiến thức vào việc giải quyết các bài toán thực tế, từ đó nâng cao khả năng vận dụng kiến thức vào đời sống

Tăng cường kỹ năng thực hành và làm việc nhóm: Khi giải quyết bài tập

từ mô hình thực tế, HS thường làm việc theo nhóm, từ đó rèn luyện kỹ năng hợp tác, thảo luận và trình bày ý kiến Ngoài ra, các bài toán mô hình yêu cầu HS thao tác với thiết bị thí nghiệm hoặc phần mềm mô phỏng, giúp nâng cao kỹ năng thực hành

Tạo hứng thú học tập: Các hoạt động liên quan đến bài tập từ mô hình

thực tế giúp HS cảm thấy hứng thú hơn so với phương pháp giảng dạy thuần lý thuyết Khi HS nhận thấy rằng kiến thức có thể được áp dụng để giải quyết vấn

đề thực tiễn, HS sẽ có động lực học tập tốt hơn

Nâng cao hiệu quả giảng dạy và kiểm tra đánh giá: GV có thể sử dụng

bài tập từ mô hình thực tế như một công cụ để kiểm tra và đánh giá năng lực của

HS, thay vì chỉ dựa vào bài kiểm tra lý thuyết truyền thống Việc HS vận dụng kiến thức để giải quyết các vấn đề thực tiễn sẽ phản ánh chính xác hơn khả năng hiểu và ứng dụng của các em

1.2 Đặc điểm, vị trí, vai trò và tầm quan trọng của chương vật lý hạt nhân trong chương trình vật lý 12 hiện hành

Đặc điểm của chương vật lý hạt nhân

- Tính trừu tượng cao: Nội dung về hạt nhân nguyên tử, phóng xạ, phản

ứng hạt nhân khó hình dung trực quan do liên quan đến thế giới vi mô

- Kết hợp lý thuyết và thực nghiệm: Kiến thức trong chương dựa trên các

thí nghiệm của các nhà khoa học như Rutherford, Chadwick, Becquerel

- Tính ứng dụng cao: Chương trình đề cập đến các ứng dụng thực tế như

điện hạt nhân, y học hạt nhân, đo tuổi vật liệu, bảo vệ môi trường…

- Liên hệ liên môn: Kết nối với hóa học (nguyên tố phóng xạ), sinh học

(ảnh hưởng bức xạ), địa lý (xác định tuổi địa chất), công nghệ (sản xuất năng lượng)

- Tác động đến năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn:

HS phải vận dụng kiến thức để phân tích tình huống thực tế, ví dụ: tác động của phóng xạ lên môi trường và con người

Giúp HS hiểu cách vận dụng vật lý hạt nhân để giải quyết các bài toán về năng lượng, y học, công nghệ

Vị trí của chương vật lý hạt nhân

- Chương nằm ở cuối chương trình Vật lý 12, sau khi HS đã có nền tảng

về cơ học, điện từ học và quang học

- Là phần kiến thức quan trọng của vật lý hiện đại, cùng với thuyết tương đối hẹp và cơ học lượng tử

9

- Tạo nền tảng cho giáo dục STEM, kết nối với các vấn đề thực tiễn như năng lượng tái tạo, kỹ thuật hạt nhân, bảo vệ môi trường

Tác động đến năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn:

HS có thể áp dụng các kiến thức về phản ứng hạt nhân, năng lượng hạt

nhân, phóng xạ để đánh giá các tình huống thực tế như an toàn hạt nhân, sử dụng năng lượng hiệu quả Giúp HS hiểu các rủi ro và lợi ích của công nghệ hạt nhân

Vai trò và tầm quan trọng của chương vật lý hạt nhân

- Cung cấp kiến thức khoa học nền tảng về hạt nhân nguyên tử, phản ứng phân hạch, nhiệt hạch và phóng xạ

- Kết nối vật lý với thực tiễn, giúp HS hiểu rõ về tác động của bức xạ ion hóa, ứng dụng của đồng vị phóng xạ…

- Phát triển tư duy phản biện: HS được khuyến khích đánh giá tính an toàn của năng lượng hạt nhân, ứng dụng y học hạt nhân…

- Hỗ trợ định hướng nghề nghiệp, đặc biệt là trong các ngành khoa học vật liệu, kỹ thuật hạt nhân, y học, công nghệ sinh học

Tác động đến năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn:

HS được hướng dẫn cách phân tích tình huống thực tế về tác động của bức

xạ, vấn đề an toàn hạt nhân, phương pháp xử lý chất thải phóng xạ

HS có thể thực hiện dự án STEM liên quan đến năng lượng hạt nhân, phóng xạ môi trường…

1.3 Tầm quan trọng của chương vật lý hạt nhân trong việc phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn

Tiêu chí Mô tả Tác động đến năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn Kiến thức

khoa học

Cung cấp kiến thức về hạt nhân, phóng xạ, phản ứng hạt nhân

HS biết cách phân tích thông tin, đưa ra lập luận khoa học khi giải quyết vấn đề

Ứng dụng

thực tiễn

Kiến thức liên quan đến y học hạt nhân, điện hạt nhân, môi trường

HS biết cách vận dụng lý thuyết để giải quyết các vấn đề như bảo vệ con người khỏi tác động của bức xạ

Liên hệ liên

môn

Kết hợp với hóa học, sinh học, công nghệ

HS có khả năng tích hợp kiến thức liên môn để giải quyết các bài toán thực tế như

xử lý rác thải phóng xạ, phát triển năng lượng sạch

Định hướng

nghề nghiệp

Mở ra các cơ hội trong ngành KH vật liệu, KT hạt nhân, y học

HS có thể định hướng nghiên cứu các vấn

đề khoa học liên quan đến năng lượng hạt nhân, công nghệ bức xạ

Kết luận: Chương Vật lý hạt nhân trong SGK Vật lý 12 hiện hành không

chỉ là một phần kiến thức quan trọng mà còn đóng vai trò then chốt trong việc

10

phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn cho HS Thông qua việc học về

năng lượng hạt nhân, bức xạ và ứng dụng của vật lý hạt nhân, HS có cơ hội tiếp cận với các vấn đề thực tế như an toàn hạt nhân, y học hạt nhân, môi trường…

Từ đó, HS không chỉ hiểu sâu về kiến thức khoa học mà còn có khả năng áp

dụng vào thực tiễn, góp phần vào sự phát triển của công nghệ và xã hội

2 Khái niệm về mô hình vật lý thực tế

Mô hình vật lý thực tế là các hệ thống, thiết bị hoặc cách thức mô phỏng

lại các hiện tượng, quá trình, định luật vật lý trong thực tiễn giúp HS trực quan hóa kiến thức và rèn luyện kỹ năng giải quyết vấn đề

2.1 Phân loại một số mô hình vật lý thực tế

Loại mô hình Mô tả Ví dụ trong chương Vật lý hạt nhân

Mô hình thí

nghiệm thực tế

Sử dụng thiết bị thí nghiệm để minh họa hiện tượng vật lý

- Mô phỏng phân rã phóng xạ bằng máy đếm hạt nhân còn lại sau mỗi chu

- Lò phản ứng hạt nhân trong sản xuất điện

- Chụp X-quang, CT scan, PET scan trong y học

- Hệ thống theo dõi lưu thông máu bằng chất đánh dấu phóng xạ

xạ theo thời gian

- Mô phỏng tương tác giữa các hạt trong phản ứng nhiệt hạch

Mô hình đồ họa Biểu đồ, sơ đồ mô tả hiện tượng vật lý

- Đồ thị mô tả sự giảm dần của chất phóng xạ theo thời gian

- Sơ đồ chu trình nhiên liệu hạt nhân

2.2 Vai trò của mô hình vật lý thực tế trong dạy học

- Giúp HS hiểu sâu hơn về hiện tượng vật lý: HS không chỉ học lý thuyết

mà còn thấy được ứng dụng của kiến thức đã học thực tế

- Tăng khả năng tư duy và sáng tạo: Khi làm việc với mô hình, HS có thể phân tích, dự đoán kết quả, đề xuất cải tiến

- Phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn: HS phải liên hệ kiến thức với thực tế, từ đó rèn luyện kỹ năng tư duy phản biện

- Tăng tính hấp dẫn trong dạy học: HS hứng thú hơn với môn học khi thấy được sự liên quan giữa vật lý và đời sống

Kết luận: Mô hình vật lý thực tế là công cụ quan trọng giúp HS kết nối lý

thuyết với thực tiễn, từ đó phát triển tư duy và năng lực giải quyết vấn đề

3.1 Nguyên tắc thiết kế bài tập từ mô hình thực tế

- Tính thực tiễn: Bài tập cần gắn với các ứng dụng của vật lý hạt nhân trong đời sống, y học, công nghệ, năng lượng, môi trường

- Tính mở: Câu hỏi không chỉ dừng lại ở việc tính toán mà còn đòi hỏi HS phân tích, đề xuất giải pháp hoặc đánh giá vấn đề

- Phát triển tư duy bậc cao: Giúp HS rèn luyện kỹ năng giải quyết vấn đề,

tư duy phản biện, sáng tạo

- Gắn với thí nghiệm hoặc mô hình: Bài tập nên khai thác từ các mô hình thực tế, số liệu từ thực tiễn để HS dễ hình dung

3.2 Quy trình thiết kế bài tập

Bước 1: Lựa chọn mô hình, tình huống thực tế - Tìm hiểu các hiện tượng,

vấn đề thực tế liên quan đến vật lý hạt nhân

Ví dụ:

- Ứng dụng phân hạch trong nhà máy điện hạt nhân, bom hạt nhân

- Ứng dụng đồng vị phóng xạ trong y học (chụp PET, điều trị ung thư)

- Tác động của phóng xạ đối với môi trường và con người

- Ứng dụng phản ứng nhiệt hạch trong nghiên cứu năng lượng sạch

Bước 2: Xây dựng bài tập từ mô hình, tình huống thực tế Xác định dữ

kiện thực tế

Ví dụ:

- Lượng nhiên liệu U-235 trong một lò phản ứng hạt nhân

- Năng lượng phát ra từ một phản ứng phân hạch

- Mức độ phóng xạ của một chất phóng xạ theo thời gian

tố ảnh hưởng

"So sánh mức độ nguy hiểm của hai chất phóng xạ có chu kỳ bán rã khác nhau."

Bước 4: Kiểm tra, đánh giá và hoàn thiện bài tập

- Đảm bảo bài tập có lời giải phù hợp với trình độ HS

- Xây dựng hướng dẫn giải giúp HS tiếp cận vấn đề logic

- Kiểm tra mức độ khả thi khi áp dụng vào dạy học

Kết luận: Việc thiết kế bài tập từ mô hình thực tế giúp HS không chỉ nắm

vững kiến thức mà còn rèn luyện năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn Điều này giúp các em hiểu rõ hơn về ứng dụng của vật lý hạt nhân trong đời sống và nâng cao tư duy phản biện, sáng tạo

13

4 Thiết kế bài tập từ mô hình thực tế chương Vật lý hạt nhân lớp 12

4.1 Bài toán 1 Mô hình lò phản ứng hạt nhân

\

Sơ đồ đơn giản của một nhà máy điện hạt nhân

1 Ngữ liệu từ mô hình nhà máy điện hạt nhân trong thực tế

Các nhà máy điện hạt nhân hiện nay đều khai thác năng

lượng từ các phản ứng phân hạch dây chuyền được tạo ra và

kiểm soát trong các lò phản ứng Nhiên liệu phân hạch trong

phần lớn các lò phản ứng hiện nay là 23

92 5

Uvà 23994U Để kiểm soát năng lượng tỏa ra từ lò phản ứng, người ta dùng các

thanh điều khiển có chứa Boron hay Cadmium Các thanh

này có vai trò hấp thụ neutron để đảm bảo duy trì được phản

ứng phân hạch dây chuyền có kiểm soát Năng lượng tỏa ra

từ lò phản ứng hạt nhân dùng để biến nước thành hơi ở áp

suất cao và làm quay tuabin của máy phát điện Năm 2021,

trên thế giới có khoảng 445 lò phản ứng hạt nhân, tạo ra

10% sản lượng điện toàn cầu

Quét QR để xem

mô phỏng hoạt động của nhà máy điện hạt nhân

2 Thiết kế các dạng thức câu hỏi, bài tập từ ngữ liệu thực tế của mô hình

Câu hỏi trắc nghiệm dạng thức nhiều lựa chọn

Câu 1 Nhiên liệu nào thường được sử dụng trong lò phản ứng hạt nhân?

A Than đá B Dầu mỏ C Uranium-235 D Khí tự nhiên

Câu 2 Trong lò phản ứng hạt nhân, neutron có vai trò gì?

A Làm chậm phản ứng phân hạch

B Kích thích phản ứng phân hạch dây chuyền

C Hấp thụ toàn bộ năng lượng từ phản ứng

D Không có vai trò quan trọng

Câu 3 Vai trò chính của các thanh điều khiển chứa Boron hoặc Cadmium trong

lò phản ứng hạt nhân là gì?

A Tăng tốc độ phản ứng phân hạch

B Hấp thụ neutron để kiểm soát phản ứng dây chuyền

C Tạo ra năng lượng bổ sung để nâng cao hiệu suất

D Biến đổi nhiên liệu hạt nhân thành điện năng trực tiếp

14

Câu 4 Nhà máy điện hạt nhân tạo ra điện bằng cách

A Đốt cháy nhiên liệu hạt nhân để tạo ra điện trực tiếp

B Dùng nhiệt từ phản ứng hạt nhân để làm sôi nước, tạo hơi nước quay tua-bin

C Sử dụng bức xạ từ phản ứng hạt nhân để tạo điện trực tiếp

D Biến đổi neutron thành dòng điện

Câu 5 Tác hại lớn nhất của tai nạn hạt nhân là gì?

A Ô nhiễm không khí do khí CO2

B Gây mất điện tạm thời

C Hao phí nhiên liệu Uranium

D Phát tán chất phóng xạ gây ảnh hưởng đến sức khỏe và môi trường

Câu 6 Nếu một lò phản ứng hạt nhân bị rò rỉ phóng xạ, cách tốt nhất để bảo vệ

Câu 7 Một số lò phản ứng hạt nhân thế hệ mới sử dụng Thorium-232 thay vì

Uranium-235 Điểm mạnh của Thorium (Th) so với Uranium (U) là

A Th có trữ lượng phong phú hơn U

B Phản ứng phân hạch Th tạo ra ít chất thải phóng xạ hơn

C Lò phản ứng Th an toàn hơn vì khó bị lợi dụng để chế tạo vũ khí hạt nhân

D Cả ba đáp án trên đều đúng

Câu 8 Lượng điện năng mà các lò phản ứng hạt nhân trên thế giới cung cấp vào

năm 2021 chiếm khoảng bao nhiêu phần trăm tổng sản lượng điện toàn cầu?

Câu 9 Trong quá trình vận hành nhà máy điện hạt nhân, năng lượng từ lò phản ứng được sử dụng để làm gì?

A Tạo ra điện trực tiếp từ phản ứng phân hạch

B Làm nóng nước để tạo hơi áp suất cao quay tuabin phát điện

C Biến đổi trực tiếp thành năng lượng hóa học lưu trữ

D Phóng xạ năng lượng ra môi trường xung quanh

Câu 10 Yếu tố nào quyết định khả năng duy trì phản ứng phân hạch dây chuyền

trong lò phản ứng hạt nhân?

A Số lượng neutron sinh ra trong mỗi phản ứng phân hạch

B Áp suất và nhiệt độ của lò phản ứng

C Khả năng phản xạ neutron của thành lò

D Độ dày của lớp vỏ bảo vệ bên ngoài lò phản ứng

Đáp án:

15

Câu hỏi trắc nghiệm dạng thức Đúng (Đ), Sai (S)

Câu 1 Nhà máy điện hạt nhân sử dụng phản ứng nhiệt hạch để tạo ra năng

Câu 4 Nhiệt lượng từ phản ứng phân hạch được dùng để làm nóng nước, tạo ra

hơi nước quay tua-bin phát điện

Câu 5 Năm 2021, trên thế giới có hơn 1000 lò phản ứng hạt nhân đang hoạt

động, cung cấp hơn 50% sản lượng điện toàn cầu

Câu 6 Các lò phản ứng hạt nhân hiện nay chỉ sử dụng Uranium-235 làm nhiên

liệu phân hạch

Câu 7 Thanh điều khiển trong lò phản ứng hạt nhân có thể dừng phản ứng phân

hạch dây chuyền bằng cách hấp thụ neutron

Câu 8 Năng lượng từ phản ứng phân hạch trong lò phản ứng hạt nhân được

chuyển hóa trực tiếp thành điện năng

Câu 9 Điện hạt nhân cung cấp khoảng 10% tổng sản lượng điện toàn cầu theo

thống kê năm 2021

Câu 10 Tất cả các lò phản ứng hạt nhân đều có thể hoạt động mà không cần

thanh điều khiển

Đáp án:

Câu hỏi trả lời nhanh

Câu 1 Chức năng chính của thanh điều khiển trong lò phản ứng hạt nhân là gì? Câu 2 Vì sao hiệu suất của nhà máy điện hạt nhân thường thấp hơn 40%?

Câu 3 Loại bức xạ nào được phát ra trong quá trình phân hạch hạt nhân?

Câu 4 Kể tên một quốc gia có nhiều nhà máy điện hạt nhân nhất thế giới

Câu 5 Một nhà máy điện hạt nhân có công suất điện 1000 MW, hiệu suất 35%

Tính công suất nhiệt của lò phản ứng

Dạng bài tập sáng tạo có tình huống thực tế và giải quyết vấn đề

Một quốc gia đang lên kế hoạch xây dựng nhà máy điện hạt nhân để giảm

sự phụ thuộc nhiên liệu hóa thạch Họ có hai lựa chọn về công nghệ lò phản ứng:

1 Lò phản ứng nước áp lực (PWR): An toàn cao nhưng chi phí xây dựng đắt

2 Lò phản ứng nước sôi (BWR): Chi phí thấp hơn nhưng khó kiểm soát hơn

Nếu được em sẽ tư vấn chính phủ nước này nên chọn công nghệ nào? Giải thích lý do dựa trên các yếu tố: an toàn, chi phí, khả năng kiểm soát và rủi ro môi trường

Gợi ý trả lời: Nếu ưu tiên an toàn, nên chọn PWR vì hệ thống này có hệ

thống kiểm soát nhiệt tốt hơn Nếu muốn giảm chi phí, có thể xem xét BWR, nhưng cần tăng cường các biện pháp kiểm soát sự cố

16

Dạng câu hỏi suy luận và phản biện khoa học

Có một số ý kiến phản đối sử dụng năng lượng hạt nhân vì lo ngại về chất thải phóng xạ Tuy nhiên, một số nhà khoa học cho rằng "nếu quản lý tốt, nhà máy điện hạt nhân vẫn là lựa chọn bền vững" Bạn có đồng ý với quan điểm này không? Giải thích lập luận của bạn

Gợi ý trả lời: Nhà máy điện hạt nhân nếu được kiểm soát tốt sẽ là nguồn

năng lượng sạch, không tạo ra khí CO2 như nhiên liệu hóa thạch Tuy nhiên, cần

có hệ thống quản lý chất thải hiệu quả để tránh rủi ro phóng xạ

Điểm sáng tạo trong bài tập này

- Tình huống thực tế giúp rèn kỹ năng phản biện

- Bài toán khoa học giúp rèn luyện tư duy toán lý

- Câu hỏi liên ngành giúp mở rộng kiến thức về công nghệ hạt nhân

Bài tập thực hành và mô phỏng về nhà máy điện hạt nhân

Giả sử em đang là kỹ sư trưởng của một dự án phát triển nhà máy điện hạt nhân mới Em có ba lựa chọn về loại lò phản ứng:

Lò phản ứng nước áp lực (PWR) - An toàn cao nhưng đắt tiền

Lò phản ứng nước sôi (BWR) - Rẻ hơn nhưng có rủi ro cao hơn

Lò phản ứng muối nóng chảy (MSR) - Công nghệ tiên tiến, an toàn, nhưng chưa phổ biến

Yêu cầu: Hãy lập bảng so sánh giữa ba loại lò phản ứng này theo các tiêu chí: hiệu suất năng lượng, độ an toàn, chi phí vận hành, mức độ xử lý chất thải hạt nhân, ứng dụng trong tương lai Từ bảng so sánh, hãy viết một đoạn ngắn (5-

7 câu) tư vấn cho chính phủ về lựa chọn loại lò phản ứng tối ưu nhất

So sánh các lò phản ứng

Loại lò phản

ứng

Hiệu suất

Độ an toàn Chi phí

Chất thải phóng xạ Ứng dụng PWR Cao Rất cao Đắt Trung bình Phổ biến nhất

bình

Trung bình

Rẻ hơn PWR Cao hơn PWR Một số nước sử

dụng

MSR Rất cao Rất cao Chưa rõ Thấp Công nghệ

tương lai

Khuyến nghị: Nên đầu tư vào PWR nếu ưu tiên an toàn, hoặc nghiên cứu

MSR cho tương lai

Bài toán khoa học - Tính toán năng lượng sinh ra từ lò phản ứng

Nếu nhà máy điện hạt nhân sử dụng lò phản ứng Th-232 thay vì U-235 Biết rằng mỗi phản ứng phân hạch của Thorium-232 giải phóng 180 MeV năng lượng Lò phản ứng có công suất nhiệt là 4000 MW và hiệu suất 40%

a Tính công suất điện của nhà máy

b Tính số hạt nhân Thorium-232 bị phân hạch mỗi giây

17

Tình huống khẩn cấp - Xử lý sự cố hạt nhân

Giả sử em là giám đốc vận hành của một nhà máy điện hạt nhân Một ngày nọ, hệ thống làm mát gặp trục trặc, và nhiệt độ trong lò phản ứng bắt đầu tăng cao em sẽ làm gì để ngăn chặn một thảm họa hạt nhân? Hãy sắp xếp các bước dưới đây theo thứ tự ưu tiên và giải thích tại sao em lại chọn thứ tự đó?

A Kích hoạt thanh điều khiển chứa Boron để hấp thụ neutron

B Báo động toàn bộ nhà máy và sơ tán nhân viên không cần thiết

C Kiểm tra hệ thống bơm nước làm mát và khôi phục nếu có thể

D Dừng ngay lập tức phản ứng phân hạch trong lò phản ứng

E Yêu cầu sự hỗ trợ từ các chuyên gia bên ngoài để kiểm tra lò phản ứng

Thứ tự ưu tiên:

A Kích hoạt thanh điều khiển (Giảm tốc phản ứng ngay lập tức)

D Dừng ngay lập tức phản ứng phân hạch (Ngăn chặn nhiệt độ tăng cao hơn)

C Kiểm tra hệ thống làm mát (Khôi phục nếu có thể)

B Báo động và sơ tán (Đảm bảo an toàn cho nhân viên)

E Yêu cầu chuyên gia kiểm tra (Xác định nguyên nhân và biện pháp lâu dài)

Mở rộng: So sánh lò phản ứng phân hạch & nhiệt hạch

Đặc

điểm Phân hạch (Fission) Nhiệt hạch (Fusion)

Cơ chế Chia nhỏ hạt nhân nặng (Uranium,

dụng Nhà máy điện hiện tại Công nghệ tương lai

Khuyến nghị: Nếu có thể, đầu tư vào nhiệt hạch, vì nó an toàn hơn và không tạo ra chất thải phóng xạ nguy hiểm

Những bài toán và bài tập mô phỏng về nhà máy điện hạt nhân không chỉ giúp HS hiểu về lý thuyết mà còn tăng khả năng tư duy khoa học, kỹ năng giải quyết vấn đề thực tế và nhận thức về công nghệ năng lượng trong tương lai Mỗi dạng bài toán có vai trò, chức năng khác nhau trong dạy học: bài toán mô phỏng thực tế giúp học cách quản lý nhà máy điện hạt nhân, bài toán khoa học giúp rèn luyện tư duy tính toán, tình huống khẩn cấp giúp cải thiện kỹ năng ra quyết định,

So sánh công nghệ giúp hiểu rõ hướng đi tương lai

3 Cách sử dụng hệ thống bài tập hiệu quả trong dạy học

- Sử dụng bài toán làm công cụ giảng dạy thực tế

Trước khi dạy lý thuyết: GV có thể đặt ra một câu hỏi thực tế:

"Em có biết 10% điện năng thế giới đến từ năng lượng hạt nhân không?"

"Tại sao một số quốc gia sử dụng điện hạt nhân nhiều, trong khi một số khác lại không?"

18

Lợi ích: Gợi sự tò mò và giúp HS chủ động tìm hiểu trước bài học

Trong khi giảng bài: Đưa bài toán vào từng phần kiến thức, yêu cầu HS tính toán và giải thích Ví dụ:

Khi giảng về phản ứng phân hạch, GV có thể yêu cầu HS tính năng lượng sinh ra từ một lò phản ứng thực tế

Khi dạy về hiệu suất nhà máy điện, GV có thể cho HS so sánh công nghệ PWR, BWR và MSR

Lợi ích: Giúp HS hiểu ngay lý thuyết thông qua bài tập thực tế

- Áp dụng phương pháp dạy học chủ động

Học theo nhóm: Chia lớp thành nhóm nhỏ, mỗi nhóm phân tích một vấn

đề liên quan đến nhà máy điện hạt nhân (ví dụ: xử lý chất thải hạt nhân, công nghệ lò phản ứng thế hệ IV…) Sau đó, các nhóm trình bày quan điểm và tranh luận

Lợi ích: Phát triển kỹ năng làm việc nhóm, tư duy phản biện và khả năng diễn đạt

Thực hành mô phỏng: Sử dụng các phần mềm mô phỏng lò phản ứng hạt nhân hoặc yêu cầu HS tự thiết kế một mô hình nhà máy điện hạt nhân đơn giản trên giấy

Lợi ích: Giúp HS hình dung rõ ràng về cách một lò phản ứng hoạt động

- Kết hợp với kiến thức liên môn

Hóa học: Phân tích nhiên liệu hạt nhân (Uranium-235, Plutonium-239), vai trò của các chất hấp thụ neutron (Boron, Cadmium)

Công nghệ & môi trường: So sánh năng lượng hạt nhân với các nguồn năng lượng khác, phân tích ưu/nhược điểm về môi trường

Lợi ích: Giúp HS thấy được sự liên kết giữa các môn học, từ đó hiểu sâu hơn về vấn đề

4 Giá trị của các bài tập trong dạy học

Ứng dụng thực tế và phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn: Giúp

HS hiểu cách năng lượng hạt nhân vận hành trong thế giới thực và khả năng ứng biễn với các vấn đề về năng lượng hạt nhân cũng như tác động của nó đến môi trường sống

Rèn luyện tư duy logic và khoa học: giúp HS hình thành kỹ năng dự đoán, phân tích, suy luận, tính toán và tổng hợp

Khuyến khích sáng tạo: định hướng HS tìm hiểu về công nghệ mới, như nhiệt hạch hoặc lò phản ứng thế hệ IV

Tăng sự hứng thú với môn học: HS cảm thấy gần gũi hơn với thực tiễn, thấy được ứng dụng của kiến thức mình được học với thực tiễn, tránh học vẹt

GV có thể áp dụng các bài tập này vào giảng dạy theo hướng tích cực, giúp HS vừa nắm vững lý thuyết vừa có cơ hội vận dụng thực tế và phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn

19

4.2 Bài toán 2 Hệ thống theo dõi lưu thông máu bằng đánh dấu phóng xạ

Hình minh họa khoa học và chi tiết về hệ

thống theo dõi lưu thông máu bằng chất

đánh dấu phóng xạ

Quét QR để xem Video mô phỏng hệ thống theo dõi lưu thông máu bằng chất đánh dấu phóng xạ Video này trình bày chi tiết về cách sử dụng chất đánh dấu phóng xạ trong y học hạt nhân để theo dõi lưu thông máu

độ phóng xạ ở từng vị trí để đánh giá lưu thông máu Nếu tuần hoàn tốt, phóng

xạ sẽ di chuyển đều đến các vị trí xa Ngược lại, nếu có vấn đề tắc nghẽn hoặc giảm lưu thông, mức phóng xạ ở vị trí tương ứng sẽ thấp hơn Phương pháp này giúp chẩn đoán các vấn đề về tắc nghẽn hoặc lưu thông kém ở các mạch máu, đặc biệt hữu ích trong việc đánh giá hệ tuần hoàn chi dưới

2 Thiết kế các dạng thức câu hỏi, bài tập từ ngữ liệu thực tế của mô hình

Câu hỏi trắc nghiệm nhiều lựa chọn

Câu 1 Chất đánh dấu phóng xạ 24NaCl được tiêm vào bệnh nhân để theo dõi

hệ tuần hoàn Nếu bệnh nhân có lưu thông máu bình thường, mức phóng xạ đo

được tại các vị trí xa sẽ

A Cao hơn so với vị trí gần điểm tiêm B Phân bố đều tại các vị trí xa

C Tăng dần theo thời gian D Không thay đổi theo thời gian

Câu 2 Phương pháp theo dõi lưu thông máu bằng chất đánh dấu phóng xạ có

thể giúp chẩn đoán tình trạng

A Nhồi máu cơ tim B Suy giảm trí nhớ

Câu 3 Bệnh viện sử dụng chất đánh dấu phóng xạ 99mTc để theo dõi tuần hoàn máu Ban đầu, bệnh nhân được tiêm 10 mCi chất phóng xạ Biết rằng chu

20

kỳ bán rã của 99mTclà 6 giờ, lượng chất phóng xạ còn lại trong cơ thể bệnh nhân sau 12 giờ là

A 10 mCi B 5 mCi C 2.5 mCi D 1.25 mCi

Câu 4 Phương pháp theo dõi tuần hoàn bằng chất đánh dấu phóng xạ có ưu

điểm gì so với siêu âm Doppler là

A Phát hiện sớm các tắc nghẽn nhỏ mà siêu âm Doppler có thể bỏ sót

B Cho hình ảnh trực quan hơn về dòng chảy máu

C Đánh giá lưu thông máu trên phạm vi toàn cơ thể

D Tất cả các ý trên đều đúng

Câu 5 Một bệnh nhân bị tắc nghẽn động mạch chân Khi sử dụng hệ thống theo

dõi lưu thông máu bằng chất đánh dấu phóng xạ, kết quả nào sau đây là hợp lý?

A Mức phóng xạ đồng đều ở cả hai chân

B Mức phóng xạ thấp hơn ở vùng sau chỗ tắc nghẽn

C Mức phóng xạ cao hơn ở vùng tắc nghẽn do máu ứ đọng

D Không phát hiện được mức phóng xạ ở bất kỳ vị trí nào

Câu 6 Chất đánh dấu phóng xạ thường được sử dụng trong hệ thống theo dõi

lưu thông máu là

Câu 7 Khi thực hiện phương pháp này, yếu tố có thể ảnh hưởng đến độ chính

xác của kết quả là

A Nhịp tim và huyết áp của bệnh nhân B Màu da của bệnh nhân

C Chế độ ăn uống trước khi thực hiện xét nghiệm

D Hướng nằm của bệnh nhân khi đo

Câu 8 So với các phương pháp chẩn đoán khác như siêu âm Doppler, hệ thống

theo dõi lưu thông máu bằng chất đánh dấu phóng xạ có ưu điểm

A Có thể đo lưu lượng máu tại các mạch máu nhỏ hơn và sâu hơn

B Không cần sử dụng thiết bị y tế hiện đại

C Không gây phơi nhiễm phóng xạ cho bệnh nhân

D Không yêu cầu chuyên gia y tế thực hiện

Câu 9 Một bệnh nhân có dấu hiệu thiếu máu cục bộ ở não Khi sử dụng chất

đánh dấu phóng xạ để theo dõi lưu thông máu, Kết quả bác sĩ có thể mong đợi là

A Phóng xạ thấp hơn ở vùng não bị ảnh hưởng

B Phóng xạ cao hơn ở toàn bộ vùng não

C Không phát hiện được mức phóng xạ trong cơ thể

D Phóng xạ tăng bất thường ở tim thay vì não

Câu 10 Thiết bị được sử dụng để theo dõi sự di chuyển của chất đánh dấu

phóng xạ trong cơ thể là

A Máy cộng hưởng từ (MRI) B Máy chụp X-quang

C Máy dò phóng xạ (gamma detectors) D Máy siêu âm Doppler

Đáp án:

21

Câu hỏi trắc nghiệm dạng Đúng (Đ), Sai (S)

Câu 1 Chất đánh dấu phóng xạ như 24NaCl được sử dụng để kiểm tra tình trạng lưu thông máu trong cơ thể

Câu 2 Nếu tuần hoàn máu bình thường, mức phóng xạ đo được ở các vị trí xa sẽ

cao

Câu 3 Hệ thống theo dõi này không thể phát hiện được tình trạng tắc nghẽn

mạch máu

Câu 4 Phát xạ gamma từ chất đánh dấu phóng xạ có thể được phát hiện bởi các

thiết bị đo phóng xạ (gamma detectors)

Câu Phương pháp này chỉ được sử dụng để kiểm tra lưu thông máu ở tim,

không áp dụng cho các cơ quan khác

Câu 6 Chất đánh dấu phóng xạ được sử dụng để đánh giá lưu thông máu bằng

cách đo mức độ phóng xạ ở từng vị trí trong cơ thể

Câu 7 Nếu có tắc nghẽn động mạch, mức phóng xạ ở vùng bị ảnh hưởng sẽ cao

hơn do chất đánh dấu bị mắc kẹt tại đó

Câu 8 Chu kỳ bán rã của chất phóng xạ càng ngắn thì mức phóng xạ giảm càng

nhanh theo thời gian

Câu 9 Hệ thống theo dõi lưu thông máu bằng chất đánh dấu phóng xạ có thể

giúp chẩn đoán sớm nguy cơ đột quỵ do tắc nghẽn mạch máu não

Câu 10 Nếu hệ thống phát hiện mức phóng xạ phân bố đều ở hai chân, có thể

kết luận bệnh nhân không gặp vấn đề về tuần hoàn máu ở chi dưới

Đáp án:

Câu hỏi trắc nghiệm dạng thức trả lời ngắn

Câu 1 Một chất đánh dấu phóng xạ phát ra tia gamma có năng lượng 140 keV

Nếu một máy dò ghi nhận 500.000 tia gamma trong 10 giây, thì công suất bức xạ trung bình là bao nhiêu?

Câu 2 Một bệnh nhân được tiêm 50 MBq chất đánh dấu phóng xạ có chu kỳ

bán rã 6 giờ Hỏi sau bao lâu lượng chất này giảm còn 6,25 MBq?

Câu 3 Một bệnh nhân mắc bệnh động mạch chi dưới được tiêm 80 MBq chất

đánh dấu phóng xạ Sau 8 giờ, máy quét đo được 10 MBq Hỏi chu kỳ bán rã của chất đánh dấu này là bao nhiêu?

Câu 4 Một bác sĩ muốn sử dụng chất đánh dấu phóng xạ có chu kỳ bán rã 5 giờ

để theo dõi lưu thông máu Nếu bệnh nhân cần được quét sau 15 giờ, thì lượng chất đánh dấu ban đầu nên lớn hơn lượng tối thiểu cần thiết là bao nhiêu lần?

Câu 5 Một chất đánh dấu phóng xạ có chu kỳ bán rã 2 giờ được tiêm vào cơ thể

để theo dõi sự lưu thông máu Sau 8 giờ, một bác sĩ muốn đo nồng độ phóng xạ còn lại Nếu ban đầu tiêm 160 MBq, thì giá trị đo được là bao nhiêu?

Đáp án:

22

Ý nghĩa của việc khai thác các ngữ liệu từ mô hình trên trong dạy học:

Sử dụng linh hoạt phương pháp giảng dạy hiện đại như học theo dự án, khám phá, và ứng dụng công nghệ giúp bài giảng trở nên hấp dẫn và dễ tiếp thu,

HS không chỉ nắm vững kiến thức mà còn hiểu sâu về các ứng dụng của khoa học trong thực tiễn HS hiểu rằng các kiến thức vật lý không chỉ tồn tại trong sách vở mà còn có ứng dụng thực tế, đặc biệt trong y học Các khái niệm về bức

xạ, phản ứng hạt nhân, phân rã phóng xạ, hấp thụ năng lượng trở nên dễ hiểu hơn khi liên hệ với ứng dụng chẩn đoán bệnh Khi HS làm việc với dữ liệu thực

tế, họ phải phân tích, suy luận và đưa ra kết luận Các bài tập tình huống giúp

HS rèn luyện khả năng tư duy phản biện, như đánh giá tình trạng lưu thông máu dựa trên mức độ phóng xạ đo được

Tạo sự hứng thú trong học tập: HS thường quan tâm hơn khi thấy vật lý có ảnh hưởng đến đời sống thực tế, đặc biệt là sức khỏe con người Các thí nghiệm

mô phỏng hoặc bài tập liên quan đến y học giúp HS hiểu hơn về các công nghệ tiên tiến đang được sử dụng trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe

Kết hợp liên môn với sinh học, hóa học và toán học giúp HS có cái nhìn toàn diện hơn về ứng dụng của vật lý trong đời sống

Ứng dụng công nghệ vào dạy học: sử dụng video mô phỏng về hoạt động của máy PET-CT hoặc hệ thống theo dõi lưu thông máu bằng chất đánh dấu phóng xạ Cho HS sử dụng các phần mềm mô phỏng phân rã phóng xạ để tính toán chu kỳ bán rã của chất đánh dấu

4.3 Bài toán 3 Thiết bị kiểm tra rò rỉ khí Radon trong nhà ở

- Hình ảnh mô phỏng thiết bị kiểm tra rò

rỉ khí Radon trong nhà ở, bao gồm màn

hình hiển thị nồng độ Radon, cảm biến

đo khí trong không khí và đất, cùng các

thành phần quan trọng khác

- Thiết bị hoạt động bằng cách phát

hiện bức xạ alpha phát ra từ sự phân rã

của Radon-222 trong không khí

- Một số thiết bị sử dụng buồng ion hóa,

cảm biến bán dẫn hoặc buồng phát hiện

Đây là mô hình mô phỏng cách khí

Radon (Rn-222) xâm nhập vào nhà từ

đất, nước ngầm và vật liệu xây dựng Hình ảnh cũng thể hiện cách kiểm soát

Radon bằng hệ thống thông gió và máy

đo Radon trong nhà

- Radon Gas → Khí Radon

- Radon gas in a house → Khí Radon trong một ngôi nhà

- Radon gas seeping from the soil into

23

buồng than hoạt tính để thu thập và

phân tích mẫu khí

- Màn hình hiển thị kết quả đo bằng đơn

vị Bq/m³ hoặc picocurie/lít (pCi/L)

Thiết bị kiểm tra Radon là công cụ hữu

ích giúp phát hiện và đánh giá nguy cơ

phơi nhiễm phóng xạ trong nhà

- Kết quả đo lường giúp bạn đưa ra

quyết định bảo vệ sức khỏe cho bản thân

và gia đình khỏi tác động của Radon

- Nếu mức Radon quá cao, hãy thực

hiện các biện pháp giảm thiểu để đảm

bảo an toàn

the basement and lower floors → Khí Radon thấm từ đất vào tầng hầm và các tầng dưới

- Radon gas into the basement → Khí Radon xâm nhập vào tầng hầm

- Ventilation system reducing Radon concentration by expelling air → Hệ thống thông gió giúp giảm nồng độ Radon bằng cách đẩy không khí ra

- Ventilation reducing Radon inside the building floor → Hệ thống thông gió giúp giảm Radon bên trong sàn nhà

- Radon detector → Máy dò khí Radon Quét QR để xem Video minh họa chi tiết cách Radon, một loại khí

phóng xạ tự nhiên, có thể thâm nhập vào không gian sống của

chúng ta thông qua các con đường như đất, nước ngầm, vật liệu

xây dựng…

1 Ngữ liệu từ mô hình kiểm tra rò rỉ khí Radon trong nhà ở

Radon 22286Rnlà một loại khí phóng xạ được giải phóng từ sự phân rã tự nhiên của các nguyên tố Uranium, Thorium và Radium trong đá và đất Khí Radon không màu, không mùi, không vị, thấm qua mặt đất và khuếch tán vào không khí Khí Radon có thể xâm nhập và tích tụ trong các ngôi nhà từ lòng đất, nước ngầm, vật liệu xây dựng Nếu lượng radon tích tụ trong nhà với nồng độ cao trong một khoảng thời gian dài có thể tăng nguy cơ ung thư phổi cho những người sinh sống trong đó Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ ước tính rằng, cứ

15 ngôi nhà ở Mỹ thì có 1 ngôi nhà có mức Radon cao đạt hoặc vượt quá 4 pCi (1 pCi = 3.66.10-2 Bq) trong mỗi lít không khí Cho biết chu kỳ bán rã của Radon

là 3,82 ngày

2 Thiết kế các dạng thức câu hỏi, bài tập từ ngữ liệu thực tế của mô hình Câu hỏi trắc nghiệm nhiều lựa chọn

Câu 1 Radon là một loại khí phóng xạ được giải phóng từ sự phân rã của

A Hidro, Heli và Neon B Uranium, Thorium và Radium

C Carbon, Nitơ và Oxy D Sắt, Đồng và Nhôm

Câu 2 Khí Radon có đặc điểm

A Có mùi hắc, màu vàng nhạt

B Không màu, không mùi, không vị

C Có mùi nồng, dễ phát hiện bằng mắt thường

D Có màu xám bạc, phát sáng trong bóng tối

Câu 3 Radon có thể xâm nhập vào nhà từ các nguồn

A Không khí trong lành từ bên ngoài.`

B Nguồn nước máy

C Lòng đất, nước ngầm và vật liệu xây dựng

D Hệ thống điều hòa không khí