Thiết kế dạy học chủ đề khoa học tự nhiên cho học sinh trung học phổ thông an toàn hỏa hoạn

Hiện nay người ta rất coi trọng những nghiên cứu đổi mới dạy học ở trường phổ thông theo hướng đảm bảo được sự phát triển năng lực sáng tạo của học sinh, bồi dưỡng tư duy khoa học, năng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

KHOA VẬT LÝ

NGUYỄN THỊ NGOAN

THIẾT KẾ DẠY HỌC CHỦ ĐỀ KHOA HỌC TỰ NHIÊN

CHO HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

AN TOÀN HỎA HOẠN

Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn vật lý

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Người hướng dẫn khoa học Th.S NGÔ TRỌNG TUỆ

LỜI CẢM ƠN

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới thầy giáo Th.S Ngô Trọng Tuệ, người đã hướng dẫn em nhiệt tình và hiệu quả trong suốt thời

gian thực hiện và hoàn thành đề tài này

Qua đây, em cũng gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo trong khoa Vật lí

đã trang bị cho em hệ thống kiến thức trong suốt thời gian học tập vừa qua, cảm ơn các bạn sinh viên đã đóng góp ý kiến để khóa luận này được hoàn thành

Hà Nội, ngày 20 tháng 5 năm 2017

Sinh viên

Nguyễn Thị Ngoan

LỜI CAM ĐOAN

Khóa luận tốt nghiệp này được hoàn thành dưới sự hướng dẫn của thầy

giáo Th.S Ngô Trọng Tuệ, tôi xin cam đoan rằng:

Đề tài của tôi không sao chép bất cứ đề tài nào

Kết quả của đề tài này là do nghiên cứu đảm bảo tính chính xác và trung thực

Nếu sai tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Hà Nội, ngày 20 tháng 5 năm 2017

Sinh viên

Nguyễn Thị Ngoan

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 2

4 Giả thuyết khoa học 2

5 Nhiệm vụ của đề tài 3

6 Phương pháp nghiên cứu 3

7 Đóng góp của đề tài 3

8 Cấu trúc đề tài 3

Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIẾN TRONG DẠY HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN 5

1.1 Dạy học các môn khoa học tự nhiên 5

1.1.1 Đặc điểm của các môn khoa học tự nhiên 5

1.1.2 Vai trò của các môn khoa học tự nhiên 9

1.1.3 Môn KHTN của một số nước 10

1.1.4 Tổ chức dạy học môn Khoa học Tự nhiên 12

1.2 Phát huy năng lực sáng tạo của HS trong dạy học khoa học tự nhiên 13

1.2.1 Khái niệm năng lực 13

1.2.2 Khái niệm năng lực sáng tạo 13

1.2.3 Những biểu hiện năng lực sáng tạo của học sinh trong học tập 13

1.2.4 Các biện pháp phát triển năng lực sáng tạo của học sinh 15

1.3 Điều tra thực tế về dạy học chủ đề "An toàn hỏa hoạn” 18

1.3.1 Mục đích điều tra 18

1.3.2 Đối tượng, phương pháp điều tra 18

1.3.3 Kết quả điều tra 19

Kết luận chương 1 21

Chương 2 SỬ DỤNG KIẾN THỨC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TRONG

HOẠT ĐỘNG DẠY VỚI CHỦ ĐỀ AN TOÀN HỎA HOẠN 23

2.1 Mục tiêu chủ đề 23

2.2 Nội dung kiến thức khoa học tự nhiên trong chủ đề 23

2.2.1 Một số kiến thức cơ bản 23

2.2.2 Kiến thức chung về an toàn cháy nổ 29

2.3 Một số thí nghiệm sử dụng trong chủ đề 60

2.4 Tiến trình tổ chức dạy học chủ đề 62

2.4.1 Dự án 1: An toàn cháy nổ khi sử dụng điện trong gia đình 62

2.4.2 Dự án 2: Tổ chức buổi diễn tập chữa cháy ở nhà cao tầng (địa điểm: tại phòng học) 64

2.4.3 Dự án 3: An toàn cháy nổ khi sử dụng khí gas 66

Kết luận chương 2 67

CHƯƠNG 3 DỰ KIẾN THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 69

3.1 Mục đích, đối tượng nghiên cứu thực nghiệm sư phạm 69

3.1.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 69

3.1.2 Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 69

3.1.3 Đối tượng thực nghiệm sư phạm 69

3.1.4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 69

3.2 Dự kiến triển khai thực nghiệm sư phạm 69

3.2.1 Thời gian triển khai thực nghiệm sư phạm 69

3.2.2 Các tiêu chí đánh giá kết quả thực nghiệm sư phạm 69

Kết luận chương 3 75

KẾT LUẬN CHUNG 76

TÀI LIỆU THAM KHẢO 78

PHỤ LỤC 79

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Chữ viết đầy đủ Chữ viết tắt

Cảnh sát phòng cháy chữa cháy CSPCCC Cứu nạn cứu hộ CNCH

Khoa học tự nhiên KHTN Phòng cháy chữa cháy PCCC Trung học cơ sở THCS Trung học phổ thông THPT

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Môn khoa học tự nhên ở một số nước 10 Bảng 1.2: Mức độ tổ chức dạy học tích hợp trong trường THPT 19 Bảng 1.3: Các mức độ tích hợp của hoạt động dạy học tích hợp liên môn 20

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Các hình thức tích hợp trong dạy học 11

Hình 2.1: Các yếu tố cần cho sự cháy 24

Hình 2 2: Phương pháp làm ngạt 29

Hình 2.3: Các biện pháp thoát nạn 31

Hình 2.4: Xe cứu hỏa chữa cháy 33

Hình 2.5: Khí đốt hóa lỏng LPG 35

Hình 2.6: Một số loại bình ga 37

Hình 2.7: Rơ le an toàn 38

Hình 2.8: Điều áp kiểu chụp – van gạt 39

Hình 2.9: Điều áp dành cho van vặn 39

Hình 2.10: Cách lắp đặt bếp gas 42

Hình 2.11: Cách bảo quản và lắp đặt bình gas đúng cách 42

Hình 2.12: Biểu hiện quá tải dòng điện 45

Hình 2.13: Hiện tượng phóng điện 46

Hình 2.14: Các thiết bị sinh nhiệt 47

Hình 2.15: Cách lắp đặt hệ thống điện hợp lý 48

Hình 2.16: Thiết bị điện để gần vật liệu dễ cháy 49

Hình 2.17: Cắm các thiết bị điện trên cùng một ổ cắm 49

Hình 2.18: Bố trí đường điện đi sai quy cách 50

Hình 2.19: Máy tính bị hư hỏng gây rò rỉ điện 50

Hình 2.20: Phơi quần áo gần đường điện 51

Hình 2.21: Sửa chữa, bảo dưỡng thiết bị điện 51

Hình 2.22: Điều kiện để có sự cháy 61

Hình 2.23: Hiện tượng hồ quang điện 62

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Đất nước ta đang bước vào thời kì công nghiệp hóa và hiện đại hóa Điều

đó đã tạo ra rất nhiều thời cơ, vận hội mới và đồng thời cũng gặp phải không

ít những thử thách và khó khăn

Nghị quyết của hội nghị lần thứ tư, Ban chấp hành trung ương Đảng khóa VII (01/1993), Hội nghị lần thứ hai, Ban chấp hành Trung ương Đảng cộng sản Việt Nam khóa VIII (12/1996) đã xác định giáo dục là quốc sách hàng đầu Trong luật giáo dục (12/1998), Nghị quyết của Quốc hội khóa X về đổi mới chương trình giáo dục phổ thông (12/2000) và trong các chỉ thị của Thủ tướng và Bộ trưởng Bộ Giáo Dục và đào tạo… Đã nêu rõ nghành giáo dục và đào tạo phải có những đổi mới cơ bản và mạnh mẽ Nhằm phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh trong học tập, bồi dưỡng trí tuệ khoa học, năng lực sáng tạo thế hệ trẻ và thế hệ trong tương lai của đất nước sẽ gánh vác trọng trách xây dựng đất nước phát triển và vươn tới ngang tầm các nước tiên tiến trong khu vực và trên thế giới

Hiện nay người ta rất coi trọng những nghiên cứu đổi mới dạy học ở trường phổ thông theo hướng đảm bảo được sự phát triển năng lực sáng tạo của học sinh, bồi dưỡng tư duy khoa học, năng lực tự tìm tòi chiếm lĩnh tri thức, năng lực tự giải quyết vấn đề thích ứng với thực tiễn cuộc sống và sự phát triển của nền kinh tế tri thức Để đáp ứng được những yêu cầu đó trong việc dạy học thì người giáo viên khi dạy học phải trả lời các câu hỏi sau: Dạy cái gì?

Người học phải biết gì hoặc biết làm gì trước, trong và sau khi học? Thực tế người học biết gì?

Cần dạy như thế nào?

Như vậy chức năng mới của người giáo viên không phải là người có quyền lực quyết đoán, truyền giảng, áp đặt tri thức mà phải là người chỉ đạo họat động, nhà tư vấn và tổ chức tình huống học tập, kiểm tra, đánh giá, định hướng hoạt động và thể chế hóa tri thức Những quan niệm như vậy đã chuyển học sinh từ vị trí “tôi học thuộc, tôi làm theo mẫu” lên vị trí “tôi tự hỏi, tôi tự tìm tòi giải quyết vấn đề”

Với vai trò là người giáo viên trung học phổ thông tôi thấy rằng việc bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho học sinh thông qua hoạt động dạy học tích hợp kiến thức khoa học tự nhiên là một trong những vấn đề quan trọng và không thể thiếu trong hoạt động dạy học Tuy nhiên công việc này là khá khó khăn,

vì nó đòi hỏi “người đạo diễn” hay là giáo viên phải liên tục tìm tòi, học hỏi, liên tục đổi mới và sáng tạo trong chính bài giảng của mình thì kết quả đạt được sẽ tích cực lên gấp nhiều lần

Xuất phát từ những lí do trên, việc nghiên cứu dề tài: Thiết kế dạy học chủ đề khoa học tự nhiên cho học sinh trung học phổ thông: “An toàn hỏa hoạn” nhằm phát huy năng lực sáng tạo cho học sinh

2 Mục đích nghiên cứu

Vận dụng kiến thức khoa học tự nhiên để thiết kế tiến trình dạy học chủ

đề An toàn hỏa hoạn nhằm phát huy năng lực sáng tạo của HS

3 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Dạy học chủ đề khoa học tự nhiên cho học sinh trung học phổ thông

Phạm vi nghiên cứu: Tổ chức dạy học chủ đề An toàn hỏa hoạn cho HS

nhằm phát huy năng lực sáng tạo của HS

4 Giả thuyết khoa học

Nếu tăng cường sử dụng kiến thức khoa học tự nhiên cho học sinh trung

học phổ thông để dạy học chủ đề An toàn hỏa hoạn thì sẽ phát huy được năng

lực sáng tạo của HS

5 Nhiệm vụ của đề tài

- Nghiên cứu nội dung kiến thức khoa học tự nhiên liên quan tới sự cháy

- Nghiên cứu một số cơ sở lí luận về tổ chức dạy học khoa học tự nhiên

- Nghiên cứu lý luận về năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy học vật lí

- Điều tra thực trạng về cháy nổ và dạy học liên quan tới cháy nổ

6 Phương pháp nghiên cứu

6.1 Nghiên cứu lí luận

- Nghiên cứu kiến thức khoa học tự nhiên

- Nghiên cứu lí luận về chủ đềAn toàn hỏa hoạn trong dạy học Vật lí

6.2 Nghiên cứu thực tiễn

- Nghiên cứu thực tiễn về việc áp dụng các biện pháp phòng chống cháy

nổ cho học sinh

- Điều tra cơ bản bằng quan sát và trao đổi ý kiến với giáo viên về tính

khả thi của tiến trình với chủ đề An toàn hỏa hoạn

6.3 Dự kiến thực nghiệm sư phạm

Để kiểm tra giả thuyết khoa học của đề tài và tiến trình tổ chức dạy học

7 Đóng góp của đề tài

- Đưa ra tiến trình day học chủ đề An toàn hỏa hoạn

- Góp phần nâng cao khả năng phòng tránh và bảo vệ cá nhân mỗi học sinh

8 Cấu trúc đề tài

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIẾN TRONG DẠY

HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

1.1 Dạy học các môn khoa học tự nhiên

1.2 Phát huy năng lực sáng tạo của HS trong dạy học khoa học tự nhiên 1.3 Điều tra thực tế về dạy học chủ đề "An toàn hỏa hoạn"

1.4 Kết quả điều tra

Kết luận chương

CHƯƠNG 2: SỬ DỤNG KIẾN THỨC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

TRONG HOẠT ĐỘNG DẠY VỚI CHỦ ĐỀ

AN TOÀN HỎA HOẠN

CHƯƠNG 3: DỰ KIẾN THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM

3.1 Mục đích, đối tượng nghiên cứu thực nghiệm sư phạm

3.2 Dự kiến triển khai thực nghiệm sư phạm

Kết luận chương 3

KẾT LUẬN CHUNG

Chương 1

CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIẾN TRONG DẠY HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

1.1 Dạy học các môn khoa học tự nhiên

1.1.1 Đặc điểm của các môn khoa học tự nhiên

a) Môn học cốt lõi thuộc lĩnh vực giáo dục khoa học tự nhiên

- Lĩnh vực giáo dục khoa học tự nhiên có ưu thế hình thành và phát triển cho học sinh các phẩm chất như tự tin, trung thực, các năng lực tìm hiểu và khám phá thế giới tự nhiên qua quan sát và thực nghiệm, năng lực vận dụng, tổng hợp kiến thức khoa học để giải quyết vấn đề trong cuộc sống, ứng xử với

tự nhiên phù hợp với yêu cầu phát triển bền vững của xã hội và môi trường lĩnh vực giáo dục khoa học tự nhiên được thực hiện trong nhiều môn học nhưng chủ yếu là các môn học: cuộc sống quanh ta (các lớp 1, 2, 3); tìm hiểu

tự nhiên (các lớp 4, 5); khoa học tự nhiên (cấp THCS); vật lý, hóa học, sinh học, khoa học tự nhiên (các lớp THPT)

- Nội dung chủ yếu của các môn học được tổ chức theo các mạch; theo đối tượng môn học (vật chất, năng lượng, sự sống, trái đất) các quy luật chung của thế giới tự nhiên (tương tác, vận động, phát triển và tiến hóa), vai trò của khoa học đối với sự phát triển xã hội, vận dụng kiến thức khoa học trong sử dụng và khai thác thiên nhiên một cách bền vững Những vấn đề trên sẽ được

cụ thể hóa theo các lĩnh vực vật lý, hóa học, sinh học, khoa học trái đất cũng như các nội dung liên môn

- Cấu trúc nội dung môn khoa học tự nhiên ở cấp trung học cơ sở gồm các phân môn với các chủ đề được sắp xếp sao cho vừa đảm bảo theo liên hệ lôgic tuyến tính đồng thời có thêm một số chủ đề liên phân môn, vừa tích hợp đồng tâm hình thành các nguyên lý, quy luật chung của thế giói tự nhiên

- Hình thức tổ chức và phương pháp dạy học là tạo cơ hội cho học sinh được quan sát, thực nghiệm, tìm hiểu và khám phá khoa học, vận dụng kiến thức để giải quyết các vấn đề lý thuyết và thực tiễn thông qua đó phát triển các phẩm chất và năng lực

- Hình thức và phương pháp kiểm tra đánh giá theo định hướng phát triển năng lực học sinh, trong đó tập trung đánh giá năng lực tìm tòi, khám phá tự nhiên và năng lực giải quyết các vấn đề thực tiễn Sử dụng đa dạng các hình thức và phương pháp kiểm tra đánh giá, phối hợp đánh giá của giáo viên

và học sinh, đánh giá trong nhà trường và ngoài nhà trường, bài thi, bài kiểm tra theo hình thức tự luận và trắc nghiệm khách quan [1]

b) Những nét đặc trưng của môn khoa học tự nhiên

- Là môn khoa học thực nghiệm Thực hành thí nghiệm và tham gia các hoạt động trải nghiệm sáng tạo là nét đặc trưng có tính ưu thế trong việc rèn luyện và phát triển các phẩm chất và năng lực cho học sinh Nội dung kiến thức được chọn đưa vào chủ yếu là những kiến thức phổ thông và cơ bản cần thiết cho việc nhận biết đúng đắn các hiện tượng tự nhiên, cho cuộc sống hàng ngày và cho việc lao động trong nhiều ngành kĩ thuật

- Là môn khoa học luôn gắn với sự phát triển của cuộc cách mạng khoa học kĩ thuật Nội dung chương trình đề cập đến một số kiến thức của khoa học hiện đại có liên quan đến nhiều dụng cụ và thiết bị khoa học kĩ thuật đang được sử dụng phổ biến trong cuộc sống và sản xuất

- Là môn học có những vấn đề thực tiễn được vận dụng giải quyết bởi các kiến thức tích hợp liên môn vật lý, hóa học, sinh học và các môn học khác

- Nội dung trong mỗi bài của sách hướng dẫn học được trình bày một cách phù hợp với thời lượng và khả năng tiếp thu của học sinh (gồm 5 hoạt động: khởi động, hình thành kiến thức, luyện tập, vận dụng và tìm tòi, khám

phá) Khối lượng kiến thức và kĩ năng của mỗi chủ đề được cân đối và phù hợp trong các hoạt động học

- Học sinh là những ngôi sao trong lớp học Kinh nghiệm của họ, nhận thức riêng cuả họ, câu hỏi của họ là nguồn gốc của việc giảng dạy của bạn, do

đó ý tưởng của họ có giá trị và quan trọng Điều quan trọng là khuyến khích học sinh tham gia với thế giới, để điều tra và khám phá nó một cách sáng tạo Hãy luôn luôn nhớ rằng trẻ em là những nhà phát minh, những nghệ sĩ, nhà

nghiên cứu, nhà khám phá và những triết gia nhỏ tuổi

 Phương pháp giảng dạy môn khoa học tự nhiên

- Khoa học giúp chúng ta hiểu cách thức vận động của tự nhiên Bằng cách thu thập những trải ngiệm từ môi trường sống chung (thể chất, xã hội …) học sinh đã hình thành các ý tưởng riêng về các hiện tượng sinh học, vật lý…ngay cả trước khi chúng đến trường Chúng thực hiện điều đó xuất phát

từ nhu cầu của chúng để dự đoán hay giải thích bất cứ điều gì xảy ra xung quanh, mặc dù hầu hết các ý tưởng này xa với các mô hình khoa học

- Trong việc giảng dạy khoa học, giáo viên phải kích thích sự hứng thú của người học và thay đổi định kiến của họ về các chủ đề khoa học Một điều

rõ ràng rằng học sinh học tập tốt nhất khi họ được phép làm việc, được đưa ra

lời giải thích của riêng mình theo thời gian thông qua một loạt các kinh nghiệm học tập Người học có thêm kiến thức từ những trải nghệm của thực tại và liên kết một cách xuyên suốt những thông tin mới thu nhận với kiến thức trước đây của họ Để giúp họ đưa ra các kết nối giữa những gì họ đã biết

và thông tin mới Chúng ta phải tuân theo 5 bước khác nhau của quá trình học tập: thu hút, khám phá, giải thích, vận dụng và đánh giá

Bước 1: Thu hút/tạo hứng thú

Đầu tiên các học sinh được khuyến khích bằng một câu hỏi tư duy Điểm khởi đầu này thu hút sự quan tâm của họ và cung cấp một số cơ hội cho họ thể hiện những gì họ biết về các khái niệm Họ có thể nói lên ý tưởng riêng, định hướng của họ về chủ đề

Bước 2: Khám phá

Người học thực hiện các hoạt động mà cho phép họ khám phá khái niệm trong chủ đề Họ vật lộn với các vấn đề hoặc hiện tượng và mô tả nó theo cách riêng của họ Nếu họ có quan niệm sai lầm về chủ đề này, bước này có

xu hướng để chứng minh với họ rằng những ý tưởng riêng của họ không thể giải thích một hiện tượng nhất định

Bước 3: Giải thích

Sau khi khám phá, những giải thích và các thuật ngữ để mô tả những gì

họ đã trải nghiệm sẽ được đưa ra Khía cạnh quan trọng của giai đoạn này là

sự giải thích theo những trải nghiệm

Hầu hết những giải thích không được đưa ra bởi các giáo viên Người học đi đến các kết luận riêng của họ qua các thí nghiệm Do đó qua sự giải thích theo kinh nghiệm, người học tự đi đến kết luận của riêng mình

Bước 4: Vận dụng

Giai đoạn này tạo cơ hội cho người học áp dụng các điều đã học vào các tình huống mới và để phát triển một sự hiểu biết sâu sắc hơn Là bước quan trọng để thảo luận và so sánh ý tưởng của họ với nhau

Bước 5: Đánh giá

Phần cuối cùng có mục đích kép Người học vẫn được tiếp tục phát triển

sự hiểu biết đồng thời với sự đánh giá những gì họ đã biết Đây cũng là giai đoạn hợp lý để đánh giá trình độ của người học về các khái niệm [1]

1.1.2 Vai trò của các môn khoa học tự nhiên

- Môn khoa học trong nhà trường phổ thông là một trong tám môn học của chương trình THCS theo mô hình trường học mới Việt Nam Môn khoa học tự nhiên giúp học sinh có kiến thức về những tri thức khoa học phổ thông

cơ bản về các đối tượng trong tự nhiên và đời sống, tập trung vào việc tìm hiểu các khái niệm cơ bản của khoa học tự nhiên Ngoài ra môn khoa học tự nhiên cũng có quan hệ chặt chẽ với các môn học khác như: toán học, tin học, công nghệ…Dó đó việc dạy học môn khoa học tự nhiên cần đặt trong mối liên hệ tổng thể với các môn khoa học khác

- Khoa học tự nhiên là cơ sở của nhiều ngành kĩ thuật và công nghệ quan trọng Sự phát triển của khoa học tự nhiên gắn bó chặt chẽ và có tác động qua lại, trực tiếp với tiến bộ của kĩ thuật và công nghệ và do vậy có giá trị to lớn trong đời sống và sản xuất Việc giảng dạy môn khoa học tự nhiên có nhiệm

vụ cung cấp cho học sinh trung học một hệ thống kiến thức cơ bản về khoa học tự nhiên ở trình độ phổ thông, bước đầu hình thành cho học sinh những kĩ năng và thói quen làm việc khoa học; hình thành và phát triển năng lực cho học sinh; rèn luyện cho học sinh tư duy logic và tư duy biên chứng; hình thành cho họ niềm tin về bản chất khoa học của các hiện tượng tự nhiên cũng như khả năng nhận biết của con người, khả năng ứng dụng khoa học để đẩy mạnh sản xuất, cải thiện đời sống, qua đó góp phần hình thành và phát triển ở

họ các năng lực nhận thức, năng lực hành động và các phẩm chất và nhân cách mà mục tiêu giáo dục đề ra, chuẩn bị cho học sinh tiếp tục tham gia lao động sản xuất, có thể thích ứng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật, học nghề, trung cấp chuyên nghiệp và trung học phổ thông [1]

1.1.3 Môn KHTN của một số nước

- Giáo dục khoa học tự nhiên có ý nghĩa vô cùng qua trọng đối với sự phát triển toàn diện của học sinh, có vai trò nền tảng trong việc giáo dục nhân cách của học sinh, góp phần đáp ứng yêu cầu cung cấp nguồn nhân lực trẻ cho giai đoạn công nghiệp hóa và hiện đại hóa của đất nước

Bảng 1.1: Môn khoa học tự nhên ở một số nước

STT Tên nước Tên môn học ở từng cấp

1 Hàn Quốc KH

(lớp 3-6)

Khoa học KH: vật lý, hóa học, sinh học

2 Anh Khoa học Khoa học KH: vật lý, hóa học, sinh học

3 Pháp KH thực

nghiệm và công nghệ (lớp1-5)

Khoa học sự sống và khoa học trái đất; vật

lý - hóa học

Vật lý - hóa học KH sự sống và khoa học trái đất (lớp 10) Vật lý

- hóa học (bắt buộc), KH sự sống và khoa học trái đất (tự chọn lớp 11 và 12 ban KH) KH (lớp 11 ban văn và ban KT-XH)

4 Singapo KHTN Khoa học KH: vật lý, hóa học, sinh học

5 Thụy Sĩ Khoa học KH: vật lý, hóa học, sinh học

6 Nhật Bản KH (lớp 3-6) Khoa học KH: vật lý, hóa học, sinh học

7 Canada KHTN Khoa học KH: vật lý, hóa học, sinh học

8 Hoa Kì Khoa học Khoa học KH: vật lý, hóa học, sinh học

9 Australia Khoa học Khoa học KH đại cương: vật lý, hóa học,

sinh học

10 Niu Di Lân KHTN Khoa học KH: vật lý, hóa học, sinh học

- Trên thế giới môn khoa học tự nhiên được học ở các lớp và các cấp học khác nhau, tên gọi và tiêu chí xây dựng và mức độ tích hợp có khác nhau nhưng xu hướng chung là tích hợp cao ở các lớp dưới và phân hóa dần ở các lớp trên Trong chương trình giáo dục mới của chúng ta lần này, giáo dục khoa học tự nhiên với chủ trương tích hợp thành 1 môn học ở THCS và phân hóa sâu thành các môn ở THPT là phù hợp với xu hướng chung trên thế giới, trong đó có nhiều nước giáo dục phát triển

 Môn khoa học tự nhiên ở một số nước:

- Vậy việc xây dựng môn khoa học tự nhiên và môn khoa học xã hội là giảm số môn học đồng thời tránh sự trùng lặp kiến thức giữa các môn học

- Có nhiều mức độ tích hợp khác nhau Theo đó mức độ tích hợp đơn giản nhất là tích hợp nội môn tiếp theo đó là liên môn Cao hơn là tích hợp xuyên môn đến đa môn Trong chương trình đổi mới lần này chúng ta chọn mức độ tích hợp liên môn là dựa trên năng lực của giáo viên, của các tác giả chương trình, sách giáo khoa, của kinh nghiệm giáo dục nhiều năm qua… Tích hợp liên môn sẽ không làm sáo trộn đội ngũ giáo viên hiện tại mà vẫn đạt được mục tiêu đổi mới giáo dục Hiện nay nhiều nước trên thế giới có tích hợp liên môn nên chúng ta có nhiều cơ sở để học tập kinh nghiêm

Hình 1.1: Các hình thức tích hợp trong dạy học [9]

Tích hợp

Tạo môn học mới

Tạo chủ dề tích hợp

Xuyên môn

Liên môn

Đa môn

Nội môn

1.1.4 Tổ chức dạy học môn Khoa học Tự nhiên

- Giáo dục khoa học, học sinh được quan sát, thực nghiệm, tìm hiểu và khám phá khoa học, vận dụng kiến thức để giải quyết các vấn đề lý thuyết và thực tiễn: thông qua đó phát triển các phẩm chất và năng lực

- Từ những phân tích trên cho thấy, để đạt những mục tiêu phát triển năng lực trong đó chú trọng tới con đường hình thành kiến thức của học sinh, giáo dục khoa học tự nhiên cần đi đôi với các hoạt động trải nghiệm sáng tạo, thực nghiệm khoa học Trong chương trình giáo dục mới trải nghiệm sáng tạo

đã được thiết lập thành hoạt động học tập quan trọng ngay trong từng môn học (trong đó có môn khoa học tự nhiên) và cả những hoạt động trải nghiệm sáng tạo được thiết kế mang tính liên môn/ tổng hợp

- Ở cấp THCS, môn KHTN là môn học bắt buộc được phát triển từ môn tìm hiểu tự nhiên ở các lớp 4, 5 Đây là giai đoạn giáo dục cơ bản nên giáo dục môn KHTN tập trung vào những kiến thức và kĩ năng cơ bản, cốt lõi và phổ thông

- Ở cấp THPT đây là giai đoạn giáo dục phân hóa và định hướng nghề nghiệp, các lĩnh vực khoa học tự nhiên được tách thành các môn học riêng rẽ: vật lý, hóa học, sinh học, là các môn học tự chọn ở các lớp 10, 11, 12 Nội dung các môn học này được thiết kế theo logic tuyến tính tiếp theo giai đoạn giáo dục cơ bản, đảm bảo logic phát triển các kiến thức cốt lõi, nâng cao và chuyên sâu, đáp ứng tốt định hướng nhóm ngành cụ thể sau THPT Bên cạnh

đó môn KHTN là môn tích hợp, là môn tự chọn được học ở lớp 10 và 11 và dành cho các học sinh không chọn học các môn vật lý, hóa học, sinh học Giáo dục KHTN ở cấp THPT nhằm củng cố những tri thức khái quát nhất có tính nguyên lý chung nhất của giới tự nhiên cần thiết cho tất cả học sinh để duy trì sự hiểu biết rộng và nâng cao theo định hướng nghề nghiệp ở bất kì nhóm ngành nào

- Hình thức và phương pháp kiểm tra dánh giá theo định hướng phát triển năng lực học sinh: trong đó tập trung đánh giá năng lực tìm tòi khám phá

tự nhiên và năng lực phát hiện và giải quyết các vấn đề thực tiễn, sử dụng các hình thức và phương pháp kiểm tra đánh giá; phối hợp đánh giá của giáo viên

và học sinh; đánh giá trong nhà trường và ngoài nhà trường, bài thi, bài kiểm tra theo hình thức tự luận và trắc nghiệm khách quan, các dự án học tập, nghiên cứu khoa học kĩ thuật, thu họach tham quan thực tế…[9]

1.2 Phát huy năng lực sáng tạo của HS trong dạy học khoa học tự nhiên

1.2.1 Khái niệm năng lực

Theo Ph N Gôlôbôlin: “Trong khoa tâm lí, người ta coi năng lực là những thuộc tính tâm lí riêng lẻ của cá nhân, nhờ những thuộc tính ấy mà con người hoàn thành tốt một hoạt động nào đó và mặc dù bỏ ra ít sức lao động nhưng vẫn đạt kết quả cao”

1.2.2 Khái niệm năng lực sáng tạo

“Sáng tạo là một loại hoạt động mà kết quả của nó là một sản phẩm tinh thần hay vật chất có tính cách tân ý nghĩa xã hội, có giá trị giúp giải quyết những khó khăn, những bế tắc (Bách khoa toàn thư Liên Xô, Tập 42, trang 54)

Năng lực sáng tạo là khả năng tạo ra những giá trị mới về vật chất và tinh thần, tìm ra cái mới, giải pháp mới, công cụ mới, vận dụng thành công những hiểu biết đã có vào hoàn cảnh mới [10]

1.2.3 Những biểu hiện năng lực sáng tạo của học sinh trong học tập

Trong quá trình học tập của học sinh sáng tạo là yêu cầu cao nhất trong bốn cấp độ nhận thức: biết, hiểu, vận dụng, sáng tạo Tuy nhiên ngay từ những buổi đầu lên lớp hoặc làm việc mỗi học sinh đã có thể có những biểu hiện tích cực thể hiện năng lực sáng tạo của mình Những biểu hiện cụ tể đó là:

- Dám mạnh dạn đề xuất những cái mới không theo đường mòn, không theo những quy tắc đã có và biết cách biện hộ và phản bác vấn đề đó

- Biết tự tìm ra vấn đề, tự phân tích, tự giải quyết đúng với những bài tập mới, vấn đề mới

- Biết trả lời nhanh, chính xác câu hỏi của giáo viên, biết phát hiện những vấn đề, mấu chốt, tìm ra những ẩn ý trong những câu hỏi, bài tập hay vấn đề nào đó

- Biết kết hợp các thao tác tư duy và các phương pháp phán đoán, đưa ra kết luận chính xác, ngắn gọn nhất

- Biết trình bày linh hoạt một vấn đề, dự kiến nhiều phương án giải quyết

- Luôn biết đánh giá và tự đánh giá công việc, bản thân và đề xuất biện pháp hoàn thiện

- Biết cách học thầy, học bạn, biết kết hợp các phương tiện thông tin khoa học, kĩ thuật hiện đại trong khi tự học Biết vận động và cải tiến nhứng điều học được

- Biết thường xuyên liên tưởng

- Đặt câu hỏi khác nhau về một sự vật, hiện tượng; xác định và làm rõ thông tin, ý tưởng mới; phân tích, tóm tắt những thông tin liên quan từ nhiều nguồn khác nhau

- Hình thành ý tưởng dựa trên các nguồn thông tin đã cho; đề xuất giải pháp cải tiến hay thay thế các giải pháp không còn phù hợp; so sánh và bình luận được về các giải pháp đề xuất

- Suy nghĩ và khái quát hoá thành tiến trình khi thực hiện một công việc nào đó; tôn trọng các quan điểm trái chiều; áp dụng điều đã biết vào tình huống tương tự với những điều chỉnh hợp lý

-Hứng thú, tự do trong suy nghĩ; chủ động nêu ý kiến; không quá lo lắng

về tính đúng sai của ý kiến đề xuất; phát hiện yếu tố mới, tích cực trong những ý kiến khác

 Năng lực chuyên biệt môn Vật lí được cụ thể hóa từ năng lực chung:

- Thiết kế được phương án thí nghiệm để kiểm tra giả thuyết (hoặc dự đoán)

- Lựa chọn được phương án thí nghiệm tối ưu

- Giải được bài tập sáng tạo

- Lựa chọn được cách thức giải quyết vấn đề một cách tối ưu [11]

1.2.4 Các biện pháp phát triển năng lực sáng tạo của học sinh

 Xây dựng nội dung kiến thức vật lý trong dạy học phỏng theo chu trình sáng tạo khoa học

- Theo V.G Razumôvxki, chu trình sáng tạo khoa học vật lí gồm các giai đoạn: Tập hợp những sự kiện khởi đầu; Xây dựng mô hình giả thuyết; Rút ra các hệ quả; Kiểm tra các hệ quả bằng thực nghiệm Tư duy của người nghiên cứu trong các giai đoạn ấy là khác nhau Nếu như khi rút ra các hệ quả

lý thuyết từ mô hình trừu tượng, tư duy logic diễn ra từ từ theo chuỗi suy luận tuần tự giữ vai trò quan trọng, thì khi chuyển từ các sự kiện khởi đầu đến mô hình trừu tượng và từ các hệ quả lý thuyết đến sự kiểm tra chúng bằng thực nghiệm, tư duy trực giác và phỏng đoán giữ vai trò quyết định Ở đó, lập luận logic diễn ra muộn hơn Do đó, để phát triển năng lực sáng tạo của học sinh cần phát triển ở họ cả khả năng suy diễn dự đoán khoa học kĩ thuật lẫn trực giác Và cần lưu ý rằng nhu cầu giải quyết vấn đề mà không có thông tin đầy

đủ cho nó là điều kiện của sự tìm tòi, sáng tạo

- Quan niệm về tính chu trình sáng tạo của khoa học cho phép xây dựng nội dung kiến thức vật lý trong dạy học một cách hợp lý và nâng cao trình độ khoa học của giáo trình vật lý ở trường phổ thông, đồng thời tạo điều kiện

thuận lợi rèn luyện cho học sinh tư duy sáng tạo trong quá trình chiếm lĩnh tri thức [2]

 Luyện tập dự đoán, xây dựng giả thuyết

Dự đoán có vai trò rất quan trọng trong quá trình sáng tạo khoa học Dự đoán dựa chủ yếu vào trực giác Tuy dự đoán khoa học không chắc chắn, nhưng không phải là tùy tiện mà luôn có căn cứ Trong giai đoạn xây dựng

mô hình giả thuyết dựa trên sự khái quát hóa các sự kiện thực nghiệm, những kinh nghiệm cảm tính, có thể có các cách dự đoán sau:

1) Dựa vào sự liên tưởng tới một kinh nghiệm đã có

2) Dựa vào sự tương tự

3) Dựa vào sự xuất hiện đồng thời giữa hai hiện tượng mà dự đoán giữa chúng có quan hệ nhân quả

4) Dựa vào nhận xét thấy hai hiện tượng luôn biến đổi đồng thời (cùng tăng hoặc cùng giảm) mà dự đoán giữa chúng có quan hệ nhân quả

5) Dựa vào sự mở rộng phạm vi ứng dụng của kiến thức đã biết sang lĩnh vực khác [2]

- Luyện tập cách đề suất phương án kiểm tra dự đoán

- Dự đoán, giả thuyết là sự phán đoán các sự kiện thực nghiệm nên có tính trừu tượng, do vậy thường không thể kiểm tra trực tiếp được Muốn kiểm tra xem sự phù hợp của nó với thực tế như thế nào, cần từ dự đoán suy ra được một vài hệ quả có thể quan sát được trong thực tế, sau đó tiến hành thí nghiệm xem xét hệ quả thí nghiệm không

- Việc rút ra các hệ quả thường dựa vào suy luận logic, suy luận toán học nên không đòi hỏi sự sáng tạo Sự sáng tạo thể hiện ở chỗ đề xuất được phương án kiểm tra hệ quả đã rút ra được Ví dụ, từ dự đoán “Giống như chất lỏng, chất rắn cũng nở ra khi nóng lên”, yêu cầu học sinh suy ra hệ quả về một vật rắn cụ thể như một thanh nhôm Vấn đề đặt ra cần giải quyết là: Cần

bố chí thí nghiệm như thế nào để biết thanh nhôm nở ra khi nóng lên? Có những cách nào để làm nóng thanh nhôm? Có những cách nào để biết thanh nhôm nở ra? Học sinh có thể đưa ra một số phương án mà họ cho là hợp lý Giáo viên cần phân tích cho học thấy tính khả thi của từng phương án và rút

ra phương án tối ưu

- Đôi khi để suy ra được một hệ quả có thể kiểm tra được trong thực tiễn, cần thực hiện một chuỗi suy luận liên tiếp Nhưng việc đề ra phương án thí nghiệm kiểm tra dự đoán lại đơn giản Ví dụ để kiểm tra dự đoán lực tương tác giữa hai vật chuyển động là hai lực trực đối, ta phải đo lực Tuy nhiên, không thể dùng lực kế để đo lực trong trường hợp này, nên phải dựa vào công thức định nghĩa lực F=ma Nghĩa là, để đo lực F, phải đo m và a Khối lượng của vật dễ dàng đo được bằng cân, vì thế chỉ cần đo gia tốc Do không có dụng cụ đo trực tiếp gia tốc, nên dựa vào công thức tính định nghĩa của nó a=(vt - v0)/∆t Khoảng thời gian tương tác ∆t giữa các vật là cực ngắn nên không thể dùng thì kế được Nhưng cũng không nhất thiết phải đo gia tốc của từng vật thu được trong tương tác mà có thể chỉ là so sánh chúng với nhau Nên có thể so sánh độ biến thiên vận tốc của các vật trong cùng một khoảng thời gian Nếu chọn lúc đầu các vật đứng yên, thì ta chỉ cần so sánh vận tốc của các vật sau tương tác tại cùng một thời điểm Hơn nữa nếu loại trừ lực ma sát để chỉ sét lực tương tác giữa hai vật thì sau khi tương tác, chuyển động của hai vật là thẳng đều Đến đây, học sinh có thể đề ra nhiều phương án thí nghiệm khác nhau [2]

 Luyện tập giải bài tập sáng tạo

- Bài tập sáng tạo là loại bài tập mà khi giải nó, ngoài việc vận dụng kiến thức đã học người giải phải có suy nghĩ, cách thức hành động sáng tạo không thể suy ra một cách logic từ những kiến thức đã biết Nó khác hẳn với bài tập luyện tập ở chỗ điều kiện cho trong bài tập sáng tạo không thể hiện

tường minh một algôrít giải, còn điều kiện cho trong bài luyện tập đã mang tính chất nhắc bảo cách giải chúng

V.G Razumôvxki phân biệt hai loại bài tập sáng tạo tương ứng với hai giai đoạn đòi hỏi sự sáng tạo trong chu trình sáng tạo khoa hcoj vật lý: Xây dựng mô hình giả thuyết từ các sự kiện khởi đầu; Kiểm tra các hệ quả lý thuyết bằng thực nghiệm Giai đoạn đầu đòi hỏi sự giải thích hiện tượng thực phù hợp với mô hình trừu tượng, tức là trả lời cho câu hỏi “tại sao?” Còn giai đoạn sau đòi hỏi phải tạo ra một hiện tượng thực phù hợp với mô hình trừu tượng, tức là trả lời chô câu hỏi: làm như thế nào? Hai loại bài tập sáng tạo ứng với hai trường hợp ấy có tên là bài tập nghiên cứu, bài tập thiết kế Ví dụ như bài tập: “Tại sao đang đi bị vấp, người lại ngã về phía trước?”, “Có một tấm ván, khúc gỗ và thước đo góc Làm thế nào đo được lực ma sát trượt giữa khúc gỗ và tấm ván?

1.3 Điều tra thực tế về dạy học chủ đề " An toàn hỏa hoạn”

- Việc dạy học chủ đề cháy và an toàn sự cháy trong dạy học vật lý nói

riêng và dạy học tích hợp liên môn nói chung

- Tình hình học tập, khả năng thực hành vận dụng kiến thức của học sinh, mức độ hứng thú của học sinh khi dạy học chủ đềAn toàn hỏa hoạn

1.3.2 Đối tượng, phương pháp điều tra

- Gặp gỡ và trao đổi trực tiếp với tổ trưởng bộ môn và giáo viên giảng dạy vật lí Sử dụng phiếu phỏng vấn giáo viên, tham gia dự giờ

- Trao đổi trực tiếp với học sinh, tham khảo kết quả học tập của học sinh năm vừa qua

- Tham quan, khảo sát việc dạy học chủ đề An toàn hỏa hoạn

1.3.3 Kết quả điều tra

- Công tác điều tra, khảo sát về việc dạy học theo chủ đề tích hợp An toàn hỏa hoạn có thể đưa ra được các nhận xét ban đầu

 Về phía giáo viên:

Tiến hành điều tra bằng phiếu phỏng vấn đối với 35 giáo viên bộ môn vật lí, hóa, sinh của 5 trường THPT: Trường THPT Tiền Phong (Hà Nội), THPT Cẩm Giàng (Hải Dương), THPT Quế Võ 1 (Bắc Ninh), THPT Lê Quý Đôn (Nam Định), THPT Chí Linh (Hải Dương), khảo sát về việc dạy học tích

hợp chủ đề An toàn hỏa hoạn các số liệu cụ thể thu được ở bảng sau:

Thực trạng việc dạy học tích hợp chủ đề An toàn hỏa hoạn

Kết quả điều tra

Bảng 1.2: Mức độ tổ chức dạy học tích hợp trong trường THPT

- Từ bảng số liệu trên thấy được rằng, chỉ có 3 GV (chiếm 8.57%) trên

tổng số 35 GV là ở mức độ thỉnh thoảng tổ chức dạy học tích hợp cho học sinh, tức là ở mức rất thấp, ở mức độ hiếm khi có 10 GV (chiếm 28.57%) là tổ chức dạy học tích hợp cho học sinh Trong khi đó, 22 GV (chiếm 62.86%) là chưa từng tổ chức dạy học tích hợp

- Hầu hết các giáo viên cho rằng việc sử dụng dạy học theo chủ đề tích

hợp An toàn hỏa hoạn còn mới, khá hay và hiệu quả Có thể áp dụng trong

dạy học vật lý giúp cho học sinh có hứng thú, chủ động, tích cực tìm hiểu kiến thức mới Nhưng bên cạnh đó chỉ có một số giáo viên cho rằng trang thiết bị phục vụ cho dạy học còn thiếu Để chuẩn bị cho một bài dạy của chủ đề này mất rất nhiều thời gian

- Một số giáo viên đã ý thức được sự cần thiết trong việc truyền tải các kiến thức của bộ môn vật lý nói riêng vá các môn khoa học nói chung về chủ

đề An toàn hỏa hoạn cho học sinh nên rất đồng tình với việc đưa chủ đề này

vào trong chương trình

 Về phía học sinh

Tiến hành điều tra bằng phiếu điều tra cho học sinh khối 10 (2 lớp), khối

11 (2 lớp) và khối 12 (1 lớp) (gồm 195 học sinh) của trường THPT Tiền Phong (Hà Nội) khảo sát về mức độ tích hợp của hoạt động dạy học tích hợp liên môn

chủ đề An toàn hỏa hoạn mà HS đạt được Các số liệu cụ thể thu được ở bảng

liên môn có 75 HS đạt được (chiếm 38.46%), mức độ hòa trộn có 80 HS đạt được (chiếm 41.02 %)

- Đa số các em được tham gia những giờ học vật lí đều cảm thấy hứng

thú và cho rằng chủ đề này khá thiết thực và mang lại những kiến thức không những phục vụ cho việc học trên lớp mà còn đem lại rất nhiều kiến thức ứng dụng trong thực tế

- Theo các em, để học tập theo hình thức dạy học theo chủ đề này đạt hiệu quả thì phải tìm hiểu nội dung kiến thức trước khi đến lớp Nhờ tìm hiểu kiến thức bài học trước khi lên lớp dưới sự định hướng của GV thông qua mạng internet Giúp các em dễ dàng hiểu được nội dung trọng tâm của bài học, các khái niệm, các định luật vật lý, đặc biệt là những khái niệm trừu tượng, các hiện tượng, tình huống xảy ra…

Học sinh ít được làm thí nghiệm hay ít được quan sát thí nghiệm nên khả năng quan sát hay thiết kế phương án thí nghiệm còn hạn chế

Vì vậy, việc dạy học tích hợp các môn khoa học tự nhiên cho học sinh THPT là vô cùng cần thiết, nhằm phát huy năng lực sáng tạo, năng lực hợp tác nhóm cho học sinh

Kết luận chương 1

Trong chương này chúng tôi trình bày cơ sở lí luận và thực tiễn về việc

dạy học chủ đề An toàn hỏa hoạn trong dạy học vật lý nói riêng và trong vật

lý, hóa học, sinh học nói chung, bao gồm những vấn đề cơ bản sau:

- Trình bày, phân tích đặc điểm, vai trò của các môn khoa học tự nhiên; phát huy năng lực của học sinh; môn khoa học tự nhiên ở một số nước…cho phép chúng tôi đưa ra một số kết luận quan trọng sau đây:

- Dạy học tích hợp chủ đề An toàn hỏa hoạn bao gồm việc học trên lớp

và việc tìm hiểu kiến thức ở nhà (trên mạng) tạo kích thích ở học sinh, nhu

cầu tìm hiểu vấn đề, lôi cuốn các em vào hoạt động nhận thức tự lực nhằm nắm vững kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo mới, phát triển tính tích cực trí tuệ và hình thành cho họ năng lực tự mình thông hiểu và chiếm lĩnh thông tin khoa học mới

Những nội dung trên sẽ là cơ sở quan trọng để chúng tôi dạy học tích hợp chủ đềAn toàn hỏa hoạn trong dạy học vật lí nói riêng và trong dạy học

tích hợp các môn khoa học tự nhiên nói chung nhằm phát huy năng lực sáng tạo, năng lực hợp tác nhóm của học sinh Mà nội dung nghiên cứu cụ thể sẽ được trình bày ở chương sau

Chương 2

SỬ DỤNG KIẾN THỨC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TRONG HOẠT

ĐỘNG DẠY VỚI CHỦ ĐỀ AN TOÀN HỎA HOẠN

2.1 Mục tiêu chủ đề

-Trang bị cho học sinh những kiến thức cần thiết về cháy nổ, nhằm hạn chế tối đa các sự cố cháy nổ xảy ra Giúp học sinh biết cách xử lý hiệu quả khi có sự cố xảy ra

- Gắn kiến thức vật lý với thực tế: cháy do dùng điện quá tải, cháy do chập mạch, cháy do hồ quang điện, cháy do sự chuyền nhiệt của vật liệu tiêu thụ, tại sao xe chở xăng lại phải thả dây xích lòng thòng xuống đường…

- Có kĩ năng cơ bản để bảo trì, sửa chữa các thiết bị điện để hạn chế tối

đa sự cố cháy nổ xảy ra

- Phát triển năng lực sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề và năng lực hợp tác nhóm

2.2 Nội dung kiến thức khoa học tự nhiên trong chủ đề

2.2.1 Một số kiến thức cơ bản

2.2.1.1 Định nghĩa sự cháy

- Cháy là một phản ứng hóa học có tỏa nhiệt và phát ra ánh sáng

- Theo định nghĩa ta thấy cháy có 3 dấu hiệu đặc trưng:

2.2.1.2 Những yếu tố điều kiện cần và đủ để tạo thành sự cháy, sự cháy

- Được hình thành trước hết cần 3 yếu tố:

 Chất cháy

 Ôxy

 Nguồn nhiệt

Khi có đủ 3 yếu tố nói

trên thì sự cháy vẫn chưa xuất

hiện được mà cần phải có 3

điều kiện nữa thì sự cháy mới có thể xuất hiện

 Ôxy phải lớn hơn: 14%

 Nguồn nhiệt phải đạt tới giới hạn bắt cháy của chất cháy

 Thời gian tiếp xúc của 3 yếu tố đủ để xuất hiện sự cháy

Như vậy: bản chất của sự cháy được hình thành nhờ có đủ 3 yếu tố và 3 điều kiện nói trên muốn phòng ngừa không để cháy xảy ra và dập tắt được sự cháy cần sử dụng nguyên lý loại bỏ một trong những yếu tố tạo nên sự cháy

- Về vật cháy là cả thế giới vật chất hết sức đa dạng, phong phú và tồn tại ở 3 trạng thái rắn, lỏng, khí, chất cháy là chất có khả năng tiếp tục cháy sau khi đã tách khỏi nguồn nhiệt

- Về ôxy: Ôxy là chất khí không cháy được nhưng nó là dưỡng khí cần thiết, không có ôxy thì không sinh ra sự cháy được ôxy chiếm tỉ lệ 21% trong không khí nếu ôxy giảm xuống nhỏ hơn 14% thì hầu hết các chất cháy không duy trì được sự cháy nữa, trừ 1 số ít chất đặc biệt cháy được trong điều kiện nghèo ôxy (ví dụ hiđro và mêtan còn 5% ôxy vẫn cháy được) Nguồn lửa hay nguồn nhiệt: nguồn lửa nguồn nhiệt gây cháy thường xuất phát từ các nguồn gốc

 Điện năng biến thành nhiệt năng (do các nguyên nhân quá tải, nghẽn mạch, gia nhiệt, hồ quang điện, tĩnh điện)

 Phản ứng hóa học sinh nhiệt dẫn tới cháy

 Ma sát (cơ năng biến thành nhiệt năng)

Hình 2.1: Các yếu tố cần cho sự cháy

 Ngọn lửa trần, nhiệt trần (nguồn lửa, nguồn nhiệt ở trạng thái mở như điếu thuốc, ngọn đèn, hàn xì khô)

 Thiên nhiên sét, nhiệt mặt trời[12]

2.2.1.3 Khái niệm về đám cháy

- Đám cháy là quá trình cháy xảy ra ngoài ý muốn, nó sẽ tiếp tục phát triển cho đến khi chưa cháy hết chất cháy, hoặc chưa có các biểu hiện điều kiện dẫn đến tự tắt hoặc chừng nào chưa áp dụng các biện pháp tích cực để khống chế và dập tắt nó

- Theo luật PCCC quy định: “Đám cháy được hiểu là trường hợp xảy ra cháy không kiểm soát được có thể gây thiệt hại về người, tài sản và ảnh hưởng tới môi trường

- Theo chất cháy, đám cháy được phân loại như sau:

 Đám cháy chất lỏng

 Đám cháy chất rắn

 Đám cháy chất khí

 Đám cháy kim loại

 Đám cháy thiết bị điện

2.2.1.4 Các nguyên nhân gây cháy

 Cháy do con người gây nên

Do sơ suất bất cẩn gây cháy Nguyên nhân này là do chính con người thiếu kiến thức phòng cháy chữa cháy, không hiểu biết về cháy, các tính chất nguy hiểm cháy nổ của các chất cháy… dẫn đến việc sử dụng lửa, điện, xăng, dầu… mất an toàn gây cháy Nguyên nhân này chiếm tỉ lệ cao trong tổng số

vụ cháy hằng năm

 Cháy do thiên tai

- Do sét đánh, núi lửa hoạt động gây ra cháy

- Do bão lụt gây ra cháy: khi các chất lỏng cháy nhẹ hơn nước, chúng sẽ nổi lên trên mặt nước, sau đó có đủ điều kiện cháy thì sẽ gây cháy…

 Do tự cháy

- Là trường hợp ở nhiệt độ nhất định, chất cháy tiếp xúc với môi trường không khí và tự cháy, hoặc do chất cháy đó gặp một chất khác sinh ra phản ứng hóa học có thể tự bốc cháy mà không cần cung cấp nhiệt từ bên ngoài Một số chất kiềm như: Na, Ca, k, Ba… khi gặp nước sẽ tự bốc cháy

- Ngoài ra tự cháy còn do quá trình tích nhiệt: giẻ lau thấm dầu mỡ chất thành đống, bị oxy hóa, tích nhiệt dẫn đến tự bốc cháy [12]

2.2.1.5 Sản phảm cháy - khói

 Sản phẩm cháy

- Thành phần của sản phẩm cháy: chúng phụ thuộc vào thành phần của

chất cháy, chất ôxy hóa và điều kiện xảy ra cháy Ngoài ra do không khí tham gia vào sự cháy nên sản phẩm cháy còn có mặt của Nitơ và ôxy dư

- Căn cứ vào điều kiện xảy ra sự cháy, người ta chia sản phẩm cháy thành hai loại là sản phẩm cháy hoàn toàn và sản phẩm cháy không hoàn toàn:

 Sản phẩm cháy hoàn toàn: là sản phẩm được tạo thành ở điều kiện nhiệt

độ của đám cháy có đủ ôxy cung cấp cho sự cháy Sản phẩm cháy thu được là những chất cháy không có khả năng cháy tiếp tục được nữa: CO2, CO, SO2 ,…

 Sản phẩm cháy không hoàn toàn: là sản phẩm được tạo thành khi cháy

ở nhiệt đô thấp, thiếu ôxy cung cấp Sản phẩm cháy có những chất có thể tiếp tục tham gia cháy được nữa: CO, H2, CH4…

Trong thành phần của sản phẩm cháy đa số là các hợp chất của ôxy như:

CO2, CO, SO2,… là những khí độc đối với con người, thâm nhập vào cơ thể chủ yếu qua đường hô hấp

 Khói:

- Trong các đám cháy thường xuất hiện các cột khói bốc lên Khói là một

hệ thống gồm những phần tử rắn rất nhỏ của sản phẩm cháy, phân bố lơ lửng

trong hỗn hợp các sản phẩm cháy dạng khí và không khí Những hạt rắn nhỏ

ấy thường là muội than (hạt cacbon), các Oxit kim loại,…có kích thước vào khoảng 10-4 đến 10-5 mm Tùy theo thành phần của chất cháy khác nhau mà khói có màu sắc và mùi vị khác nhau[6]

2.2.1.6 Các dấu hiệu để nhận biết đám cháy

Thường có 3 dấu hiệu cơ bản để nhận biết được đám cháy:

- Mùi vị sản phẩm cháy được hình thành do sự cháy không hoàn toàn của chất cháy tạo nên, do đó sản phẩm cháy của chất nào thì mang mùi vị đặc trưng của chất đó

- Khói: khói là sản phẩm của sự cháy, sinh ra từ các chất cháy khác nhau nên có màu sắc khác nhau màu sắc của khói phụ thuộc vào điều kiện cháy đủ không khí hoặc thiếu không khí

- Ánh lửa và tiếng nổ là biểu hiện đặc trưng của phản ứng cháy từ sự phát sáng của ngọn lửa mà phát hiện được cháy Hoặc sự cháy xảy ra gây nổ

và phát hiện được cháy

Từ các dấu hiệu của đám cháy giúp ta phát hiện được đám cháy phán đoán được loại chất cháy để có biện pháp sử dụng phương tiện thiết bị kỹ thuật chữa cháy cho phù hợp đạt hiệu quả cao

- Mùi cháy khét: Cháy cao su, chất sừng, sợi bông

- Mùi dấm chua: Triaxetat, Xenluloxe, Polyvilyn axetat…

- Mùi khí sốc: SO2, SO3, Cl…

- Mùi đắng: Benzyl xenluloxe

- Mùi thơm: mật đường…

- Khói trắng: các vật liệu ẩm

- Khói đen: xăng, dầu, nhựa đường

- Khói xám: rơm, rạ, giấy vụn, cỏ khô

- Ánh lửa và củi khô: khi có cháy tiếng nổ và ánh sáng sẽ phát ra xung quanh [6]

2.2.1.7 Phân loại đám cháy

Căn cứ vào trạng thái của chất cháy đám cháy được phân thành các loại như sau:

Chất cháy rắn: Ký hiệu A

Chất cháy lỏng: Ký hiệu B

Chất cháy khí: Ký hiệu C

Chất cháy kim loại: Ký hiệu D

Cháy điện: Ký hiệu E

Phân loại đám cháy và quy ước ký hiệu đám cháy để sản xuất thiết bị phương tiện chữa cháy và sử dụng phương tiện chữa cháy đúng với từng loại đám cháy (trên các bình chữa cháy ghi ký hiệu chữ gì thì sử dụng chữ được những loại đám cháy đó) [6]

2.2.1.8 Các phương pháp chưa cháy cơ bản

 Phương pháp làm loãng

Làm giảm nồng độ hơi cháy để lượng hơi cháy không đủ kết hợp với oxy mang không khí tạo thành

Hỗn hợp cháy (sử dụng khí trơ, bột, hơi nước để chữa cháy…) Do đó,

sự cháy không được duy trì

 Phương pháp làm lạnh

Hạ thấp nhiệt độ đám cháy xuống dưới nhiệt độ đám cháy của vật cháy

sẽ làm ngừng sự cháy (sử dụng khí, nước để chữa cháy…)

 Phương pháp cách ly

Ngăn cách nguồn điện với vật cháy và oxy không khí với vật cháy do đó đám cháy tự tắt (sử dụng khí, bột chữa cháy…)

cháy trên đều có tác dụng cắt đứt 1

trong 3 yêu tố hình thành sự cháy

do đó đám cháy được dập tắt [12]

2.2.2 Kiến thức chung về an toàn cháy nổ

2.2.2.1 An toàn phong cháy chữa cháy và thoát nạn nhà tầng

- Quá trình đô thị hóa, công nghiệp hóa, nạn kẹt xe… đã buộc con người chiếm lĩnh không gian bằng các tòa nhà cao tầng, giành lại đất cho nông nghiệp, giao thông, công viên, cây xanh… Xã hội hiện đại luôn luôn đi kèm cùng các nhà cao tầng

Theo tiêu chuẩn Việt Nam: Nhà cao tầng là các tòa nhà cao từ 25 100m, tương đương 10 – 30 tầng Nhà từ 2 -9 tầng gọi là nhà nhiều tầng, nhà cao trên 100 mét hay trên 30 tầng gọi là nhà siêu cao tầng (sau đây gọi chung

-là nhà tầng)

- Ưu điểm của nhà tầng là mức độ tiện nghi, đặc biệt là cao tầng, vì đây

là khối9 kiến trúc hoàn chỉnh, khép kín, đáp ứng ở mức cao nhất các yêu cầu tiêu chuẩn kỹ thuật với hệ thống thang máy, cấp thoát nước, thông gió, phòng cháy chữa cháy…

- Thủ đô Hà Nội là một trong 2 đô thị dẫn đầu cả nước về số lượng cũng như chiều cao các tòa nhà cao tầng Xu thế chung cho các chung cư mới của các đô thị nước ta hiện nay cũng l6à các nhà tầng Tuy nhiên do công năng

Hình 2.2: Phương pháp làm ngạt

phức tạp, nhiều thiết bị kỹ thuật, số lượng người đông và lại ở trên cao nên khi xảy ra hỏa hoạn hay sự cố thì việc di chuyển thoát nạn của con người đang là vấn đề đặt nên hàng đầu

- Hàng loạt các vụ cháy như TTC ở thành phố Hồ Chí Minh, vụ khủng

bố 11/9 WTC ở New York; các vụ cháy chung cư ở Paris… khiến chúng ta phải chú ý đến vấn đề an toàn một cách nghiêm túc…

a Đặc điểm nguy hiểm cháy nhà tầng

- Ngọn lửa cháy thường sinh ra khói khí độc với nồng độ cao, dễ lan truyền theo các đường ống kỹ thuật, đặc biệt là khi có gió mạnh, cháy xảy ra

ở cao tầng Cháy kèm theo mất điện, gây khó khăn cho việc chiếu sáng thoát nạn và chứa cháy, đặc biệt là các nhà không có chiếu sáng sự cố Việc tiếp cận và triển khai lực lượng phương tiện chứa cháy khó khăn tốn nhiều thời gian do cháy ở trên cao Thoát nạn cũng cần nhiều thời gian hơn, đáng chú ý

là các nhà và công trình công cộng, nơi mà đa số những người lui tới đây không thường xuyên, không thông thuộc đường đi, lối thoát nạn

- Còn quá nhiều người coi thang máy là lối thoát nạn Thực tế thì hoàn toàn ngược lại với các lý do sau đây: khi có cháy thang máy tự động chở về tầng 1 (lầu trệt), nguồn điện sẽ bị cắt, theo đó hệ thống thông gió, chiếu sáng cũng ngừng làm việc Giếng thang trở thành đường ống dẫn khói đe dọa trực tiếp đến tính mạng người trong thang Bạn thử hình dung (cho dù thang máy

có nguồn điện riêng) hành trình của thang máy sẽ ra sao khi tất cả các tầng đều gọi thang, thang lại không được phép dùng ở tầng bị cháy, mỗi chuyến đi chở nhiều nhất 10, 15 người, chưa kể tình trạng thang kẹt đột ngột do biến dạng hay mất điện

b Giải pháp thoát nạn khi có cháy xảy ra

- Bình tĩnh suy xét là yếu tố quan trọng nhất Sử dụng các phương tiện sẵn có để dập cháy Nếu không được hãy tìm cách thoát ra khỏi tòa nhà qua

các lối thoát nạn thông thường cầu thang bộ, nơi có đèn EXIT –LỐI RA là

- Nếu có dây cứu nạn hay thang dây…thì dùng nó để thoát, nếu không có thì có thể tận dụng các dây đủ chắc sẵn có trong nhà để tụt xuống Đôi khi tấm rèm ga xé dọc cũng là sợi dây kéo lý tưởng

- Nếu phải băng qua lửa, hãy làm ướt quần áo, dùng chăn, áo chất liệu cotton nhúng nước trùm lên đầu Nếu di chuyển trong phòng có nhiều khói hãy bò hoặc đi khom người vì nồng độ oxy ở dưới nhiều hơn[12]

Hình 2.3: Các biện pháp thoát nạn

2.2.2.2 An toàn phòng cháy chữa cháy trong sử dụng xăng dầu

a Tính chất nguy hiểm cháy nổ của xăng dầu

- Xăng, dầu, đặc biệt là xăng rất dễ bay hơi, kể cả khi nhiệt độ môi trường xuống thấp, xăng vẫn hóa hơi kết hợp với oxy trong không khí tạo thành hỗn hợp nguy hiểm cháy, nổ

- Hơi xăng dầu nặng hơn không khí 2,5 lần, khi khuyếch tán vào không khí thường bay là là trên mặt đất và tích tụ ở chỗ trũng, kín, khuất gió Khi tích tụ ở mức độ nhất định sẽ tạo thành hỗn hợp nguy hiểm cháy nổ Hơi xăng dầu có nhiệt độ bắt cháy thấp -390 0C

- Xăng dầu là chất lỏng nhưng không hòa tan trong nước và nhẹ hơn nước, có tỉ trọng từ 0,7 đến 0,9 vì thế khi gặp nước xăng dầu nổi lên trên nước

và nhanh chóng lan rộng ra xung quanh, gặp nguồn lửa sẽ gây cháy rất nhanh -Tốc độ cháy, lan của xăng dầu rất nhanh, khoảng từ 20 đến 30m/s và tỏa

ra nhiệt lượng lớn 10450 đến 11450 kcal/kg kèm theo các sản phẩm cháy độc hại, khói đen và có khả năng tạo thành những đám cháy mới

- Xăng dầu là chất không dẫn điện, điện trở suất của xăng dầu rất lớn từ

1012 dến 1017 W, nên xăng dầu có khả năng phát sinh tĩnh điện Trong qua trình bơm rót, vận chuyển, xăng dầu bị xáo trộn, các phần tử xăng dầu ma sát với nhau và ma sát với các thiết bị khác sinh ra tĩnh điện, các điện tích này tích điện đến một điện thế đủ lớn (300V) sẽ gây ra hiện tượng phóng tia lửa điện gây cháy hỗn hợp hơi xăng dầu

- Xăng dầu có khả năng tạo thành sufua sắt vì trong thành phần xăng dầu

có lưu huỳnh, lưu huỳnh tác dụng với kim loại (thiết bị chứa) tạo thành các sun phua sắt (FeS2, Fe2S3) Các sun phua sắt tác dụng với oxy của không khí tỏa ra một lượng nhiệt lớn, trong điều kiện thích hợp có thể gây cháy hơi xăng dầu và oxy trong không khí tồn tại trên mặt thoáng của thiết bị chứa

b Phân loại mức độ nguy hiểm của cháy nổ