Vận dụng dạy học dự án trong việc hướng dẫn sinh viên nghiên cứu xác định hàm lượng chì trong một số loại rau tại thành phố Hải Phòng

JOURNAL OF SCIENCE OF HNUE Interdisciplinary Sci., 2014, Vol. 59, No. 6, pp. 31-38 VẬN DỤNG DẠY HỌC DỰ ÁN TRONG VIỆC HƯỚNG DẪN SINH VIÊN NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CHÌ TRONGMỘT SỐ LOẠI RAU TẠI THÀNH PHỐ HẢI PHÒNG Vũ Thị Yến1, Trần Trung Ninh2 1Trường Đại học Hải Phòng, 2Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Tóm tắt. Dạy học dự án (DHDA) là một phương pháp dạy học kết hợp chặt chẽ giữa lí thuyết với thực tiễn. DHDA vừa góp phần nâng cao chất lượng đào tạo theo hướng phát triển năng lực chủ động, sáng tạo vừa kết hợp giữa học tập và nghiên cứu khoa học ở bậc đại học. Hướng dẫn sinh viên vận dụng DHDA xác định hàm lượng chì trong một số loại rau tại thành phố Hải Phòng có chức năng kép. Thông qua DHDA giúp sinh viên sư phạm nắm vững các kiến thức, kĩ năng về bộ môn phân tích định lượng, góp phần nâng cao năng lực nghề dạy học, khả năng nghiên cứu khoa học của sinh viên trường Đại học Hải Phòng đồng thời cho người sử dụng hiểu biết hơn về mức độ an toàn thực phẩm. Từ khóa:Dạy học dự án, Hóa học Phân tích định lượng, Trường Đại học Hải Phòng, Hàm lượng chì trong rau xanh. 1. Mở đầu Dạy học theo dự án (DHDA) là một phương pháp dạy học, trong đó người học thực hiện một nhiệm vụ học tập phức hợp, có sự kết hợp giữa lí thuyết và thực hành, tạo ra các sản phẩm có thể giới thiệu hoặc đưa vào thực tiễn. Nhiệm vụ này được người học thực hiện với tính tự lực cao trong toàn bộ quá trình học tập [2, 4]. Ngày nay DHDA được quan tâm nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trên thế giới, đặc biệt ở các nước phương Tây. Ở Việt Nam tuy mới triển khai ứng dụng nhưng phương pháp này đã mang lại những hiệu quả thiết thực và được giáo viên (GV), học sinh (HS) tiếp cận một cách hứng thú. DHDA có đặc điểm định hướng vào người học, định hướng sản phẩm, định hướng hành động, hợp tác nhóm và quan điểm dạy học tích hợp. DHDA góp phần gắn lí thuyết với thực hành, tư duy và hành động, nhà trường và xã hội. DHDA vừa góp phần nâng cao chất lượng đào tạo vừa trợ giúp những giáo viên tương lai có thể vận dụng phương pháp DHDA. Bài viết này giới thiệu sự vận dụng DHDA học phần Hóa học Phân tích định lượng. Ngày nhận bài: 10/08/2013. Ngày nhận đăng: 12/02/2014. Liên hệ: Trần Trung Ninh, e-mail: trantrungninh@gmail.com. 31 Vũ Thị Yến, Trần Trung Ninh 2. Nội dung nghiên cứu 2.1. Phương pháp nghiên cứu Các nhóm phương pháp nghiên cứu lí luận, nghiên cứu thực tiễn và xử lí thống kê các số liệu thực nghiệm đã được sử dụng. 2.2. Kết quả và thảo luận Tên dự án: “Phân tích hàm lượng chì (Pb) trong rau xanh trên một số địa bàn tại thành phố Hải phòng” 2.2.1. Xây dựng kế hoạch bài học có sử dụng phương pháp DHDA Mục tiêu dạy học Sau bài học này sinh viên đạt những kết quả sau: Kiến thức - Sinh viên trình bày được các phương pháp phân tích thể tích, phân tích công cụ, phương pháp chuẩn độ oxi hóa - khử và phương pháp trắc quang. - Sinh viên giải thích rõ ràng về ngộ độc thực phẩm (kim loại nặng tồn tại trong thực phẩm), nguyên nhân gây ngộ độc thực phẩm. - Sinh viên vận dụng được DHDA trong nghiên cứu khoa học và trong dạy học hóa học sau này. Có khả năng tạo môi trường hợp tác cho sinh viên (phân nhóm, phân công nhiệm vụ cho từng thành viên, thảo luận, cùng hoàn thành sản phẩm). Kĩ năng - Hình thành thói quen làm việc theo kế hoạch, làm việc nhóm, làm việc hợp tác. - Có kĩ năng khai thác, tìm kiếm, lưu trữ thông tin, soạn thảo, trình bày văn bản, trình chiếu. . . Thái độ - Phát triển khả năng tự học tự nghiên cứu, tự chịu trách nhiệm của SV. Có thái độ chủ động tích cực, trung thực và nghiêm túc trong học tập và nghiên cứu khoa học. Xây dựng bộ câu hỏi định hướng Câu hỏi khái quát Điều gì là quan trọng ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng cuộc sống con người? Câu hỏi bài học 1. An toàn vệ sinh thực phẩm có ảnh hưởng như thế nào đến chất lượng cuộc sống con người? 2. DHDA có giúp ích SV phát triển năng lực dạy học và nghiên cứu khoa học không? Câu hỏi nội dung 1. Thế nào là chuẩn độ oxi hóa - khử: xây dựng đường chuẩn độ, cách tính sai số, độ nhậy của các thuốc thử. . . 32 Vận dụng dạy học dự án trong việc hướng dẫn sinh viên nghiên cứu... 2. Mô tả các phương pháp phân tích công cụ: chủ yếu phương pháp trắc quang. 3. Thế nào là an toàn, vệ sinh thực phẩm? Tác hại của kim loại chì tới sức khỏe con người? 4. Vai trò của rau xanh trong đời sống con người. 5. Thực trạng ô nhiễm chì trong rau xanh ở thành phố Hải phòng như thế nào? 2.2.2. Thực hiện dự án - Đã chia lớp thành 5 nhóm, gợi ý cho SV phân công cụ thể cho từng nhóm và có kế hoạch kiểm tra tiến độ của dự án. Các nhóm được phân công như sau: nhóm tìm kiếm thông tin và xử lí thông tin (từ các nguồn tài liệu, giáo trình khác nhau); nhóm nghiên cứu (tìm hiểu về các phép phân tích thể tích, chủ yếu phân tích oxi hóa - khử, phân tích công cụ, tập trung vào phân tích trắc quang); nhóm sử dụng công nghệ thông tin để xử lí kết quả và trình bày ý tưởng trên văn bản, word, tập san. . . hoặc các hình thức khác; nhóm khảo sát (tìm hiểu về an toàn thực phẩm và khảo sát địa bàn thực nghiệm rau); nhóm trình bày báo cáo sản phẩm trước tập thể lớp hoặc hội đồng. - Lên kế hoạch thực hiện dự án một cách cụ thể, giúp cho việc kiểm tra tiến độ được thuận lợi Bảng 1: Kế hoạch thực hiện Thời gian Cách thức làm việc Nội dung 1 ngày Làm việc chung cả nhóm Xác định: mục tiêu, nội dung, kế hoạch hoàn thành dự án. 1 ngày Các nhóm chuyên gia làm việc riêng lẻ. - Thu thập các thông tin, dữ liệu về nội dung kiến thức đã được phân công. - Xử lí các thông tin thu được. 1 ngày Làm việc chung cả nhóm Thảo luận về nội dung, hình thức trình bày dự án. 1 ngày Nhóm công nghệ thông tin và nhóm trình bày Sử dụng CNTT để trình bày ý tưởng về dự án của nhóm. 2.2.3. Sản phẩm của dự án Tìm hiểu về vai trò của rau xanh Rau xanh có chứa nhiều sinh tố, khoáng chất và chất xơ nên rau rất cần thiết cho cơ thể người. Rau có thể ăn đươc dưới dạng lá, hoa, củ quả. . . Rau xanh không những là thực phẩm cần thiết hằng ngày mà nó còn là các vị thuốc chữa bệnh dễ tìm, dễ sử dụng như: - Bắp cải: là thuốc làm dịu cho bệnh nhân thấp khớp đau dây thần kinh hông, thống phong. . . Đặc biệt nó là loại thuốc chữa bệnh mất ngủ dành cho người lo âu và suy nhược thần kinh. Rau muống là rau mọc bò trong các ao hồ, ruộng nước. Rau có vị ngọt, mát, có tác dụng thanh nhiệt giải độc, lợi tiểu. Ngoài ra còn có rất nhiều loại rau có nhiều công dụng khác nữa như rau lang, nấm, trà xanh. . . 33 Vũ Thị Yến, Trần Trung Ninh Tóm lại rau xanh giúp cải thiện tình trạng sức khỏe như tăng cường khả năng miễn dịch của cơ thể để phòng chống các bệnh tật, chống stress và tăng cường minh mẫn, vì vậy nên sử dụng nhiều rau quả tươi trong khẩu phần ăn hằng ngày. Các yếu tố gây ô nhiễm cho rau Có nhiều yếu tố gây ô nhiễm cho rau [1, 3], chủ yếu là các yếu tố sau: Dư lượng thuốc bảo vệ thực vật và dư lượng kim loại nặng. Trong thuốc bảo vệ thực vật và phân bón chứa một số kim loại nặng, trong quá trình sử dụng các kim loại này bị rửa trôi xuống ao, hồ gây ô nhiễm đất, nước từ đó tưới lên rau gây ô nhiễm cho rau. Nguồn nước thải của các khu công nghiệp chứa rất nhiều kim loại nặng sẽ chuyển trực tiếp vào rau xanh. Một số hình ảnh về nguồn nước sử dụng tưới rau và rau trồng trên nước ô nhiễm Tác hại của rau xanh nhiễm chì Chì là một kim loại nặng, nếu ăn phải sẽ tích tụ từ từ trong cơ thể, gây ra tình trạng rối loạn về mặt di truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác. Trung bình liều lượng chì tối đa có thể chấp nhận hằng ngày cho người do thức ăn cung cấp, được tạm thời quy định là 0,005 mg/kg thể trọng. Ngộ độc cấp tính do chì thường ít gặp; nhưng ngộ độc thường do ăn phải thức ăn có chứa một lượng chì, tuy ít nhưng liên tục hằng ngày. Chỉ cần hằng ngày cơ thể hấp thu từ 1 mg chì trở lên, sau một vài năm, sẽ có những triệu chứng: hơi thở thối, sưng lợi với viền đen ở lợi, da vàng, đau bụng dữ dội, táo bón, đau khớp xương, bại liệt chi trên, tay bị biến dạng, mạch yếu, nước tiểu ít, phụ nữ dễ bị sẩy thai. Nguyên nhân của việc nhiễm chì có thể do cách bảo quản rau xanh của người bán như để gần đường, không che đậy, khói bụi bám vào. . . Rau xanh nhiễm chì còn có thể là do nông dân đã trồng rau ở những nơi có nguồn đất, nguồn nước bị nhiễm độc, gần bãi rác, môi trường ô nhiễm hoặc sử dụng nước thải để tưới. 34 Vận dụng dạy học dự án trong việc hướng dẫn sinh viên nghiên cứu... Bảng 2: Giới hạn tối đa kim loại chì trong thực phẩm (QĐ số 46/2007/ QĐ_BYT 19/12/07) Tên sản phẩm mg/kg Tên sản phẩm mg/kg Dầu, mỡ bao gồm chất béo trong sữa 0,1 Quả 0,1 Động vật thân mềm 2 mảnh vỏ 1,5 Nước ép hoa quả 0,05 Nước chấm 2,0 Ngũ cốc, đậu,đỗ 0,2 Thịt trâu, bò, gia cầm lợn 0.1 Rau bắp cải (trừ rau cải xoăn), rau ăn lá 0,3 Phương pháp xác định hàm lượng chì trong rau: phương pháp cromat - Nguyên tắc: dựa vào tính oxi hóa của bicromat trong môi trường axit - Sơ đồ: phân tích mẫu Bước 1: Chuẩn bị mẫu 1. Xử lí ướt bằng axit đặc nóng: Dùng axit đặc và nóng (HCl, H2SO4) hay axit có tính oxi hóa mạnh (HNO3, HClO4). . . để phân hủy mẫu trong điều kiện đun nóng bằng bình kenđan, trong ống nghiệm hay lò vi sóng. 35 Vũ Thị Yến, Trần Trung Ninh 2. Xử lí khô: Kĩ thuật nung để xử lí mẫu trong lò nung ở một nhiệt độ thích hợp. Khi nung các các chất hữu cơ của mẫu sẽ bị đốt cháy thành CO2 và H2O. Bước 2: Tiến hành phân tích 1. Cân 0,35g÷0,5g mẫu phân tích trong bình nón chịu nhiệt loại 100mL, rót vào 200mL HCl 1:1 đun nóng sau đó thêm 3÷5mL HNO3 đđ đến khi khói nâu bay hết + 5mL HCl đem cô khô mẫu. Thêm 20mL H2O cất nóng để loại Sn(OH)4 + 10÷15mL H2O cất + 2mL axit xitric 10%. Sau đó, dùng NH3 10% trung hòa tạo phức [Cu(NH3)4]2+. Điều chỉnh pH 5÷6 tạo màu xanh của Cu2+. 2. Thêm 10÷15mL K2CrO4 10% từ từ tạo PbCrO4. Lọc PbCrO4, dùng dd K2CrO4 1% để rửa kết tủa + H2O rửa hết ion CrO2−4 . 3. Hòa tan kết tủa bằng 25mL hỗn hợp axit nóng (20mL HCl đđ + 5g NaCl + H2O = 100mL). Dùng H2O cất nóng rửa giấy lọc hết axit + KI 10%. Cho vào tối (5’) lấy ra chuẩn độ bằng Na2S2O3 0,05N + 5 giọt HTB 1% đến khi dd mất màu. Bước 3: Tính toán kết quả (NV)R: số mini đương lượng dung dịch chuẩn đã sử dụng. mm: khối lượng mẫu cân (g) Bảng 3: Kết quả thực nghiệm (hàm lượng chì trong một số mẫu rau tại thành phố Hải Phòng, theo phương pháp phân tích trắc quang) Stt Mẫu Địa điểm lấy mẫu Loại rau Kết quả (ppm) 1 1 Xã An Tràng, huyện An Lão Rau muống 0,075 2 2 Xã Hòa Nghĩa, huyện Kiến Thụy Cải xoong 0,102 3 3 Xã Dương Kinh, huyện Kiến thụy Rau cần 0,105 4 4 Xã An Đồng, huyện An Dương Rau muống 0,077 5 5 Thị trấn Núi Đèo, huyện Thủy Nguyên Dền đỏ 0,081 6 6 Xã Tân Liên, huyện Vĩnh Bảo Cải xoong 0,095 7 7 Khu 4, thị trấn Tiên Lãng, huyện Tiên Lãng Rau muống 0,035 - Mức độ ô nhiễm Pb ở các địa phương là khác nhau và trên các loại rau khác nhau thì độ ô nhiễm cũng khác nhau. - Phần lớn những loại rau sống trên mặt nước (cải xoong, rau cần, rau muống...) thì mức độ ô nhiễm chì nhiều hơn. - Vùng rau trồng gần các khu công nghiệp, nhà máy dùng trực tiếp nước thải từ nhà máy thì mức độ ô nhiễm chì nặng hơn (ở Kiến Thụy, ở Tân Liên- Vĩnh Bảo). - Ở những vùng không có nhà máy (khu 4 Tiên Lãng) nhưng vẫn bị ô nhiễm chì, mặc dù mức độ ô nhiễm là tương đối thấp. Sau quá trình nghiên cứu và dựa vào những kết quả thu được thì ở khu vực Kiến Thụy (nhất là khu vực Dương Kinh) là vùng chịu sự ô nhiễm kim loại nặng trong rau xanh 36 Vận dụng dạy học dự án trong việc hướng dẫn sinh viên nghiên cứu... nhiều nhất. Tiếp đó là các vùng chuyên canh nông nghiệp lâu năm. Việc thải nước thải chưa qua xử lí ra môi trường sẽ gây tích tụ kim loại độc hại trong nước, đất mà ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe con người thông qua nước sinh hoạt, rau quả thực phẩm sử dụng hàng ngày. 2.3. Thực nghiệm sư phạm Việc nghiên cứu bài học thông qua dự án đã giúp cho SV khả năng tự học tự nghiên cứu cao. Đồng thời thực hiện được nhiệm vụ quan trọng trong mục đích đào tạo của các trường đại học. Qua khảo sát về tác dụng của DHTDA với 60 SV của Trường Đại học Hải phòng về tác dụng của DHTDA đối với việc NCKH của SV chúng tôi thu được kết quả như sau: Qua số liệu thống kê ở trên ta thấy: Qua bảng số liệu này thấy được tác dụng to lớn của DHDA, tới 75,15% sinh viên cho rằng nếu áp dụng cách dạy và học theo phương pháp này sẽ làm tăng khả năng nghiên cứu khoa học (NCKH) của SV, rèn luyện được các đức tính của nhà nghiên cứu như tính kiên trì, nhẫn nại, khả năng hợp tác trong công việc (85,45% sinh viên đánh giá cao về khả năng này). Bên cạnh đó DHTDA còn giúp cho công việc sau này khi ra công tác (45,35%) sinh viên nhận định như vậy. 3. Kết luận Như vậy, việc sử dụng DHDA ở học phần Phân tích định lượng không những nâng cao kiến thức và kĩ năng mà còn phát triển năng lực vận dụng khoa học vào cuộc sống. Việc sử dụng DHDA góp phần rèn luyện cho sinh viên khả năng NCKH, một tiêu chí cần có của sinh viên đại học. Qua thực hiện dự án SV đã đào sâu suy nghĩ về những điều quan trọng ảnh hưởng lớn đến chất lượng cuộc sống. Trong số đó, an toàn, vệ sinh thực phẩm 37 Vũ Thị Yến, Trần Trung Ninh là rất quan trọng. Đảm bảo vệ sinh, an toàn thực phẩm không chỉ là công việc của cơ quan quản lí nhà nước mà còn là ý thức cộng đồng. Các kết quả dự án đã lên tiếng báo động về tình hình ô nhiễm chì trong rau xanh trên địa bàn thành phố Hải Phòng.Về mặt lí luận DHDA còn giúp cho SV các trường ĐHSP hiểu sâu sắc và toàn diện hơn về một phương pháp dạy học mới có thể đem áp dụng cho việc giảng dạy cho học sinh trong các trường phổ thông nhằm phát triển khả năng chủ động, tích cực học tập của học sinh, tăng khả năng hứng thú và sáng tạo của các em trong việc học tập môn hóa học. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Thị Ngọc Ân, 2007. Đáng giá hiện trạng ô nhiễm chì (Pb) trong rau xanh ở thành phố HCM. Tạp chí phát triển KH&CN, tập 10, số 07-2007. [2] Nguyễn Cường, Bernd Meier, 2010.Một số vấn đề chung và đổi mới PPDH ở trường THPT. NXB Berlin/Hà Nội. [3] Nguyễn Thị Hường, 2010. Xây dựng quy trình phân tích hàm lượng kim loại đồng trong rau muống ở một số khu vực thuộc TP Đà Nẵng. Tạp chí KH&CN, Đại Học Đà Nẵng- số 5(40). [4] Nguyễn Thị Diệu Thảo, 2009. Luận án tiến sĩ “Dạy học theo dự án và vận dụng trong đào tạo giáo viên Trung học cơ sở môn Công Nghệ”. Đại học sư phạm Hà Nội ABSTRACT Applying project based learning to teach students how to determine the lead content of vegetables in Hai Phong Project based learning (PBL), a teaching method that incorporates theory and prac- tice, develops undergraduate student initiative and creativeness, and combines academic learning and scientific research involvement. Teaching students to apply project based learning in determining the lead content of vegetables in Hai Phong City is beneficial in two way: making practical use of information learned in quantitative analysis courses which improves their ability to teach, and increasing awareness of the need for food safety and hygiene. 38