Giáo án Bài 22. Dự án: Thiết kế sản phẩm đơn giản

HS nêu được nhiệm vụ của dự án là thiết kế nguyên mẫu giữ cặn trên nước mẫu an toàn, đồng thời nhận ra rằng nước trong không đồng nghĩa với nước uống được.

GV nêu tình huống: "Nhà bạn An dùng nước giếng khoan có nhiều cặn. Sau khi lắng và lọc qua cát, nước nhìn trong hơn. Bạn An nói: nước đã trong thì uống được. Em có đồng ý không? Vì sao?" Sau đó GV nêu nhiệm vụ dự án và các giới hạn: không uống, không nếm, không dùng nước ô nhiễm thật, không hóa chất, không áp lực.

Mỗi HS ghi được ba ý vào vở:

• Nhiệm vụ: thiết kế nguyên mẫu lọc cặn trọng lực để giữ hạt cặn, không tạo nước uống.
• Ý kiến về tình huống: không đồng ý, vì nước trong chỉ cho thấy cặn nhìn thấy được giảm; vi sinh và chất hòa tan không nhìn thấy được.
• Ranh giới an toàn: không uống, không nếm, không dùng nước ô nhiễm thật, hóa chất hay bình áp.

HS nêu được khái niệm nguyên mẫu lọc cặn và so sánh được phương án A (chỉ vải) với phương án B (vải–cát–sỏi) theo tiêu chí đã cho để chọn nguyên mẫu.

HS hoạt động nhóm 4 theo kĩ thuật mảnh ghép đơn giản: mỗi cặp đọc một phương án, sau đó ghép nhóm để so sánh. Nhóm hoàn thành Phiếu học tập số 1 gồm: mô tả phương án, dự đoán ưu và nhược điểm, chọn phương án làm nguyên mẫu và lí do.
Câu hỏi GV đặt ra:

• Nguyên mẫu lọc cặn là gì? Vì sao phải nói "trong phạm vi xác định"?
• Phương án A có ưu điểm gì? Khả năng giữ hạt cần kiểm tra điều gì?
• Phương án B giữ được nhiều cỡ cặn hơn nhưng có thể làm giảm điều gì?
• Vì sao chọn B làm nguyên mẫu nhưng vẫn ghi A bị loại tạm?

• Khái niệm: nguyên mẫu lọc cặn là bộ thử để giữ hạt cặn trong phạm vi xác định.
• Phương án A (chỉ vải): ít vật liệu, ít cản dòng; khả năng giữ hạt cần thử.
• Phương án B (từ đáy lên: vải, cát sạch 150 g, sỏi sạch 80 g): giữ được nhiều cỡ cặn; có thể làm giảm lưu lượng.
• Lựa chọn: chọn B làm nguyên mẫu, ghi A bị loại tạm. Đây là dự đoán, chưa phải kết quả thử.
• Tiêu chí của nguyên mẫu: thu 200 mL trong không quá 4 phút, giảm cặn nhìn thấy, không rò/đổ, không cạnh sắc.

HS nêu được khái niệm lưu lượng và tính được lưu lượng trung bình của hai lần thử giả định.

GV trình bày nhật kí thử GIẢ của phương án B:

• Lần 1: thu 200 mL trong 5 phút.
• Lần 2 (sau điều chỉnh cách xếp theo GV): thu 200 mL trong 4 phút.
  Nhiệm vụ: tính lưu lượng L = V/t của mỗi lần, so với yêu cầu tối thiểu 50 mL/phút; trả lời các câu hỏi:
• Lưu lượng là gì?
• Lần nào đạt tốc độ? Đã đủ kết luận về rò và cặn chưa?
• Vì sao không được suy ra nước an toàn uống từ độ trong?

• Khái niệm: lưu lượng là thể tích chất lỏng thu được trên một đơn vị thời gian.
• Lần 1: $L = \dfrac{200\ \mathrm{mL}}{5\ \mathrm{phút}} = 40\ \mathrm{mL/phút}$, chưa đạt.
• Lần 2: $L = \dfrac{200\ \mathrm{mL}}{4\ \mathrm{phút}} = 50\ \mathrm{mL/phút}$, đạt riêng tiêu chí tốc độ.
• Chưa đủ kết luận: chưa có số đo rò và cặn, không suy ra nước uống được từ độ trong.

HS nêu được khái niệm kiểm chứng chất lượng và phân biệt được cặn nhìn thấy với khả năng đảm bảo nước dùng cho sinh hoạt hay uống.

GV tổ chức thảo luận theo nhóm 4 với câu hỏi:

• Nước nhìn trong sau lọc qua cát chắc chắn uống được không? Vì sao?
• Kiểm chứng chất lượng là gì? Muốn kết luận nước đạt cho một mục đích, cần những gì?
• TDS, EC, pH chỉ phản ánh điều gì? Vì sao không đo hết vi khuẩn?
• Khi chưa có số đo rò, cặn và bằng chứng phòng kiểm nghiệm, ghi thế nào trong báo cáo?

• Khái niệm: kiểm chứng chất lượng là đánh giá theo phép đo và tiêu chuẩn phù hợp mục đích sử dụng.
• Nước nhìn trong sau lọc qua cát không chắc chắn uống được vì cặn nhìn thấy khác vi sinh và chất hòa tan.
• TDS, EC, pH chỉ phản ánh chỉ tiêu tương ứng, không đo hết vi khuẩn hay chất độc.
• Muốn kết luận chức năng làm nước sinh hoạt hay uống: phải có phụ trách chuyên môn, phép thử đúng yêu cầu hiện hành và bằng chứng phòng kiểm nghiệm cho toàn bộ chỉ tiêu liên quan.
• Nếu chưa có: ghi "chưa được kiểm chứng".

HS vận dụng khái niệm và số liệu để trả lời các câu hỏi trắc nghiệm, ghép thuật ngữ và nêu kết luận đúng phạm vi.

GV chiếu bài tập tương tác trên NeoEdu hoặc trình chiếu các câu sau; HS làm cá nhân rồi kiểm tra cặp đôi:

1. Trong bài 22: thiết kế sản phẩm đơn giản, mô tả nào đúng về nguyên mẫu lọc cặn? A. Bộ thử để giữ hạt cặn trong phạm vi xác định; B. Thể tích chất lỏng thu được trên một đơn vị thời gian; C. Đánh giá theo phép đo và tiêu chuẩn phù hợp mục đích sử dụng; D. Nước nhìn trong sau lọc qua cát chắc chắn uống được.
2. Nước nhìn trong sau lọc qua cát chắc chắn uống được. (Đúng hay sai?)
3. Thể tích chất lỏng thu được trên một đơn vị thời gian được gọi là ... (điền thuật ngữ).
4. Mẫu GIẢ thu 200 mL trong 4 phút. Lưu lượng trung bình là bao nhiêu mL/phút?
5. Hoàn thành lựa chọn giữa mẫu 1 (200 mL/5 phút) và mẫu 2 (200 mL/4 phút) với yêu cầu tối thiểu 50 mL/phút. Nêu kết luận đúng phạm vi.

Đáp án:

1. A. Bộ thử để giữ hạt cặn trong phạm vi xác định.
2. Sai. Cặn nhìn thấy khác vi sinh và chất hòa tan; không uống và cần kiểm nghiệm chuyên môn theo mục đích.
3. Lưu lượng.
4. $\dfrac{200}{4}=50$ mL/phút; không cho thông tin về an toàn uống.
5. Mẫu 1 = 40 mL/phút (chưa đạt); mẫu 2 = 50 mL/phút (đạt tiêu chí lưu lượng theo dữ liệu giả). Còn phải kiểm rò và cặn; không kết luận nước uống được hay đã thử thật.

HS vận dụng quy trình dự án để lập hồ sơ tóm tắt cho nguyên mẫu lọc cặn, gồm nhu cầu, tiêu chí, phương án, sơ đồ, vật tư và tiền, nhật kí thử giả và giới hạn kết luận.

Nhóm hoàn thành Phiếu học tập số 2 (hồ sơ tóm tắt). Sau đó các nhóm đổi phiếu cho nhóm bên cạnh và đánh giá chéo theo ba tiêu chí: đầy đủ thông tin; kết luận đúng phạm vi; có ghi giới hạn an toàn.
Câu hỏi GV đặt ra: Hồ sơ đã đủ để kết luận nước dùng được chưa? Nếu chưa, cần bổ sung gì? Nếu nhóm bạn chưa có dữ liệu rò và cặn thì ghi thế nào?

Hồ sơ mẫu của nhóm gồm:

• Nhu cầu và nguồn: giữ cặn nhìn thấy trên nước mẫu an toàn, không tạo nước uống.
• Tiêu chí: thu 200 mL trong không quá 4 phút; giảm cặn nhìn thấy; không rò/đổ; không cạnh sắc.
• Phương án A và B cùng lí do; chọn B, A bị loại tạm.
• Sơ đồ: vải ở đáy, cát sạch 150 g ở giữa, sỏi sạch 80 g ở trên (theo thứ tự từ đáy lên).
• Bảng vật tư, tiền: bình/giá 20000 đ, vật liệu 15000 đ, khay 5000 đ, cốc mượn 0 đ; tổng 40000 đ.
• Nhật kí GIẢ: lần 1 là 40 mL/phút; lần 2 là 50 mL/phút.
• Giới hạn: chưa có số đo rò và cặn nên ghi "chưa được kiểm chứng"; không kết luận nước an toàn uống; sản phẩm là thiết kế mẫu để thử, không công thức làm nước uống.