Giáo án NLS chuyên đề Sinh học 10 Bài 9: Vai trò của vi sinh vật trong xử lí ô nhiễm môi trường

Ngày soạn:…/…/…

Ngày dạy:…/…/…

CHUYÊN ĐỀ 3: CÔNG NGHỆ VI SINH VẬT TRONG XỬ LÍ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG

BÀI 9: VAI TRÒ CỦA VI SINH VẬT TRONG XỬ LÍ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG

I. MỤC TIÊU

1. Về kiến thức

Sau bài học này, HS sẽ:

• Nêu được vai trò của vi sinh vật trong xử lí ô nhiễm môi trường.

2. Năng lực

• Năng lực chung: 
• Giải quyết được những nhiệm vụ học tập một cách độc lập, theo nhóm và thể hiện sự sáng tạo. 
• Góp phần phát triển năng lực giao tiếp và hợp tác qua hoạt động nhóm và trao đổi công việc với giáo viên.
• Lựa chọn được nguồn tài liệu phù hợp để tìm hiểu thêm về vai trò của vi sinh vật trong xử lí ô nhiễm môi trường.
• Năng lực riêng: 
• Nắm được khái niệm ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng của ô nhiễm kim loại nặng, nhận biết được nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường
• Nêu được vai trò của vi sinh vật trong xử lí ô nhiễm môi trường.

Năng lực số: 

• [1.3.NC1b]: Quản lý dữ liệu, thông tin và nội dung số - HS biết sử dụng phần mềm bảng tính (Google Sheets/Excel) để nhập liệu, tổ chức và sắp xếp các số liệu giới hạn kim loại nặng trong đất thành một cấu trúc dễ phân tích. 
• [2.1.NC1a]: Tương tác thông qua công nghệ số - HS sử dụng thiết bị điện thoại thông minh để truy cập và tương tác trực tiếp trên nền tảng Quizizz/Kahoot nhằm hoàn thành bài tập trắc nghiệm củng cố kiến thức ở phần Luyện tập. 
• [2.2.NC1a]: Chia sẻ thông tin và nội dung thông qua công nghệ số - HS biết chụp ảnh thực trạng rác thải hữu cơ tại địa phương và chia sẻ dữ liệu này lên không gian học tập chung (Padlet/Zalo nhóm) để cùng thảo luận. 
• [3.1.NC1b]: Phát triển nội dung số - Thông qua việc thiết kế Infographic tuyên truyền bảo vệ môi trường trên Canva, HS thể hiện được quan điểm cá nhân và ý thức sinh thái của bản thân. 
• [5.2.NC1b]: Xác định nhu cầu và giải pháp công nghệ - HS áp dụng phần mềm đồ họa số (Canva/PowerPoint) để giải quyết nhu cầu thiết kế một sản phẩm truyền thông môi trường trực quan, sinh động thay vì viết tay. 

Năng lực AI: 

• [10.B3.1]: Đạo đức trong vận hành và sáng tạo AI - HS trình bày được ví dụ minh họa một số vấn đề đạo đức (thiếu minh bạch, thao túng dữ liệu) có thể phát sinh nếu hệ thống AI giám sát ô nhiễm môi trường bị can thiệp bởi các nhà máy xả thải.
• [10.C3.1]: Cách đặt prompt phù hợp với mục tiêu cụ thể - HS thực hành thiết lập được câu lệnh (prompt) đóng vai và yêu cầu AI giải thích cơ chế vi sinh vật phân hủy rác thải một cách đơn giản, dễ hiểu nhất
• [10.D2.1]: Hệ thống AI - HS mô tả được các thành phần cơ bản của hệ thống AI (Computer Vision) ứng dụng trong thùng rác thông minh tự động phân loại rác hữu cơ/vô cơ (gồm: Dữ liệu hình ảnh camera -> Thuật toán nhận diện -> Đầu ra mở nắp thùng tương ứng). 

3. Phẩm chất

• Thấy được vai trò của vi sinh vật trong vấn đề xử lí ô nhiễm môi trường. 
• Có thêm động lực để tìm hiểu về công nghệ ứng dụng vi sinh vật vào trong thực tiễn đời sống hằng ngày.
• Có hành động thiết thực như tuyên truyền làm gương trong việc bảo vệ môi trường, bảo vệ sự đa dạng sinh học, hướng tới sự phát triển bền vững.

II. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU

1. Đối với giáo viên

• SGK, Sách chuyên đề học tập Sinh học 10, SGV, KHBD.
• Tranh, ảnh liên quan đến nội dung chuyên đề.
• Máy tính, máy chiếu (nếu có).
• Máy tính cá nhân/Laptop, màn hình máy chiếu/Tivi tương tác, kết nối Internet tốc độ cao. Các phần mềm ứng dụng: Quizizz/Kahoot (tạo câu hỏi trắc nghiệm), website kenhhoctap.edu.vn, nền tảng AI (ChatGPT/Gemini), ứng dụng Google Sheets/ Padlet, Canva.
• Video AI tạo bằng công cụ AI được dùng để khởi động bài học.

2. Đối với học sinh

• Sách chuyên đề học tập Sinh học 10.
• Điện thoại thông minh (Smartphone) hoặc máy tính bảng có kết nối Internet, cài sẵn trình duyệt web.
• Hình ảnh, tranh vẽ liên quan đến nội dung bài học.

III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC

1. HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG

…………………………………………..

…………………………………………..

…………………………………………..

2. HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

Hoạt động 1: Tìm hiểu vi sinh vật trong xử lí ô nhiễm kim loại nặng

a. Mục tiêu: Thông qua hoạt động:

- HS nắm được nguyên nhân dẫn đến môi trường bị ô nhiễm kim loại nặng.

- HS nắm được đặc điểm của vi sinh vật dùng để xử lí ô nhiễm kim loại nặng. 

- HS kể tên được một số vi sinh vật điển hình có khả năng làm ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường. 

b. Nội dung: 

- GV hướng dẫn HS đọc thông tin tr.56, 57, 58 và quan sát bảng Giới hạn tối đa hàm lượng tổng số của một số kim loại nặng trong tầng đất. 

- HS thảo luận, trao đổi và trả lời câu hỏi. 

c. Sản phẩm học tập: HS ghi được vào vở:

- Nguyên nhân dẫn đến môi trường bị ô nhiễm kim loại nặng.

- Đặc điểm của vi sinh vật dùng để xử lí ô nhiễm kim loại nặng. 

- Tên được một số vi sinh vật điển hình có khả năng làm ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường. 

d. Tổ chức hoạt động:

HOẠT ĐỘNG CỦA GV – HS	DỰ KIẾN SẢN PHẨM	NLS/AI
Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập - GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi:  + Kim loại nặng là gì? + Kể tên các kim loại nặng. + Thế nào là ô nhiễm kim loại? - GV hướng dẫn HS đọc thông tin mục I, quan sát Bảng 9, SGK tr.56 57 và trả lời câu hỏi:  + Tại sao đất, nước lại bị ô nhiễm kim loại? + Nguồn kim loại ở đâu ra để gây ô nhiễm?  + Dạng kim loại nào gây ô nhiễm đất, nước? - Để so sánh các số liệu trong Bảng 9, HS hãy triển khai việc tổ chức và sắp xếp dữ liệu trong môi trường có cấu trúc: Sử dụng điện thoại/máy tính mở Google Sheets, nhập các số liệu giới hạn của As, Cd, Cu, Pb, Zn. Dùng công cụ "Sort" (Sắp xếp) để tìm ra kim loại nào có giới hạn cho phép thấp nhất (độc nhất). - GV đặt tình huống cho HS thảo luận để tìm ra câu trả lời: "Giả sử một hệ thống AI được lập trình để đo lường tự động nồng độ kim loại nặng ở một khu công nghiệp. Tuy nhiên, công ty xả thải đã hối lộ kĩ sư để can thiệp vào thuật toán, làm AI luôn báo cáo 'môi trường an toàn'. Em hãy trình bày vấn đề đạo đức trong vận hành AI ở tình huống này?" - GV dẫn dắt: Rõ ràng, các kim loại hiện diện trong môi trường ở ngưỡng nồng độ ô nhiễm không thể nhìn thấy bằng mắt thường nên trạng thái của kim loại thường ở dạng hòa tan hoặc kết hợp với các chất hữu cơ khác.  - GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi: Vì sao chúng ta phải làm sạch môi trường khi canh tác nông nghiệp?  - GV hướng dẫn HS thảo luận theo cặp đôi, trao đổi và trả lời câu hỏi: Theo em, có thể loại bỏ, giảm nồng độ kim loại khỏi môi trường bằng cách nào? - GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi:  + Để xử lí ô nhiễm môi trường bằng phương pháp sử dụng vi sinh vật, cần lựa chọn nhóm vi sinh vật có đặc điểm gì? + Nêu tên một số vi sinh vật điển hình có khả năng làm giảm ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường.  - GV mở rộng kiến thức: Tên và ý nghĩa tên của vi sinh vật như Thiobacillus ferrooxydans. + Thio có nghĩa là lưu huỳnh. Ferro có nghĩa là sắt. Tên của vi sinh vật này có nghĩa là có khả năng oxy hóa lưu huỳnh và sắt. + Thiobacillus ferrooxydans được tìm thấy ở các mỏ lưu huỳnh, sắt trong môi trường acid. Ở độ pH thấp, nhiều kim loại bị hòa tan thành dạng ion và nước chảy qua các khu vực mỏ này kéo các kim loại đi xa hàng nghìn km.  Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập - HS đọc thông tin mục I, quan sát Bảng 9, SGK tr.56 57 thảo luận, trao đổi và trả lời câu hỏi.  - HS thao tác nhập liệu và sắp xếp trên Google Sheets. - HS thảo luận về tính minh bạch của dữ liệu AI. - GV hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết).  Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận - GV mời đại diện HS trả lời câu hỏi. - Báo cáo NLS & AI: Từ Google Sheets, Cadmium (Cd) có giới hạn thấp nhất. Vấn đề đạo đức AI: Sự thao túng dữ liệu và thiếu minh bạch đã vi phạm đạo đức, gây hệ lụy nghiêm trọng đến tính mạng người dân và hệ sinh thái. - GV mời HS khác nhận xét, bổ sung.  Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập GV đánh giá, nhận xét, chuẩn kiến thức, chuyển sang nội dung mới.	I. Vi sinh vật trong xử lí ô nhiễm kim loại nặng - Kim loại nặng là các kim loại khối lượng phân tử lớn và gây độc hại cho cơ thể.  - Một số tên các kim loại nặng: hủy ngân (Hg), Asen (As), Cadmium (Cd), Đồng (Cu), Kẽm (Kz), chì (Pb), Crom (Cr), Niken (Ni) và Thallium (Tl).  - Ô nhiễm kim loại là các kim loại có khả năng gây ô nhiễm, gây độc cho con người.  - Đất, nước bị ô nhiễm kim loại là do:  + Nước thải, chất thải chưa qua quy trình xử lí nghiêm ngặt thải ra môi trường, dẫn đến tích tụ kim loại nặng. + Chất thải từ sản xuất công nghiệp, chất thải sinh hoạt, hoạt động y tế, nông nghiệp không được xử lí đúng cách, dư lượng thuốc trừ sâu.  - Phải làm sạch môi trường khi canh tác nông nghiệp vì: + Hầu hết các sinh vật sống trong môi trường bị ô nhiễm kim loại nặng sẽ tích tụ một lượng lớn kim loại trong cơ thể.   + Các sinh vật này là thức ăn cho sinh vật khác, trong đó có con người. + Con người sử dụng động vật, thực vật nhiễm kim loại nặng làm thức ăn gây nên bệnh ung thư và một số bệnh khác.  - Có thể loại bỏ, giảm nồng độ kim loại khỏi môi trường bằng: + Phương pháp hóa học: cho phản ứng kết tủa kim loại. + Phương pháp vật lí: để lắng tự nhiên, sử dụng chất hấp phụ, hút các kim loại. + Phương pháp sinh học: sử dụng vi sinh vật. - Đặc điểm của nhóm vi sinh vật được lựa chọn để xử lí ô nhiễm môi trường: có khả năng hấp phụ, lưu giữ, thay đổi trạng thái điện tích kim loại nặng bằng cách liên kết các kim loại trong tế bà, kết tủa, tích tụ, đóng gói các ion kim loại trong màng nhầy ở ngoài tế bào.  - Tên một số vi sinh vật điển hình có khả năng làm giảm ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường: + Vi khuẩn: Baccillus cereus, Thiobacillus ferrooxydans,… + Một số nấm: Aspergillus niger,…	[1.3.NC1b]: HS triển khai được việc chuyển đổi dữ liệu từ sách giáo khoa (Bảng 9) vào phần mềm bảng tính có cấu trúc (Google Sheets), biết sắp xếp dữ liệu (Sort) để rút ra kết luận logic về mức độ độc hại của kim loại. [10.B3.1]: HS trình bày được ví dụ minh họa sắc bén về vấn đề đạo đức (thiếu minh bạch, gian lận dữ liệu) trong quá trình vận hành hệ thống AI giám sát môi trường, đe dọa sự sống cộng đồng.

Hoạt động 2: Tìm hiểu vi sinh vật trong xử lí chất thải hữu cơ.

a. Mục tiêu: Thông qua hoạt động:

- HS nêu được một số nguồn chất thải hữu cơ phổ biến.

- HS nắm được cách vi sinh vật phân hủy các chất thải hữu cơ.

- HS nêu được các sản phẩm chính của các vi sinh vật khi phân giải các chất hữu cơ gây ô nhiễm. 

- HS kể tên được một số ứng dụng của vi sinh vật trong xử lí ô nhiễm môi trường trường, cải tạo môi trường và ứng dụng tạo sản phẩm hữu ích trong cuộc sống. 

b. Nội dung: 

- GV hướng dẫn HS đọc thông tin, quan sát Hình 9.1, 9.2 tr.58, 59 và trả lời câu hỏi. 

- HS thảo luận, trao đổi và trả lời câu hỏi. 

c. Sản phẩm học tập: HS ghi được vào vở:

- Một số nguồn chất thải hữu cơ phổ biến.

- Cách vi sinh vật phân hủy các chất thải hữu cơ.

- Các sản phẩm chính của các vi sinh vật khi phân giải các chất hữu cơ gây ô nhiễm. 

- Một số ứng dụng của vi sinh vật trong xử lí ô nhiễm môi trường trường, cải tạo môi trường và ứng dụng tạo sản phẩm hữu ích trong cuộc sống. 

d. Tổ chức hoạt động:

…………………………………………..

…………………………………………..

…………………………………………..

3. HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP 

a. Mục tiêu: HS biết vận dụng kiến thức đã học để trả lời câu hỏi Luyện tập.

b. Nội dung: GV đưa ra nhiệm vụ; HS sử dụng kiến thức đã học để trả lời câu hỏi. HS trả lời câu hỏi trắc nghiệm. 

c. Sản phẩm học tập: 

- Câu trả lời của HS về những tiêu chí để xác định môi trường bị ô nhiễm.

- Câu trả lời của HS về những tiêu chí để xác định môi trường đất bị ô nhiễm kim loại nặng.

- Đáp án các câu hỏi trắc nghiệm để tổng hợp kiến thức bài học. 

d. Tổ chức thực hiện

Nhiệm vụ 1: Trả lời câu hỏi tự luận

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV giao nhiệm vụ cho HS: Trả lời các câu hỏi 1, 2, tr.60

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS tiếp nhận, thực hiện nhiệm vụ, thảo luận, đưa ra câu trả lời

- GV quan sát quá trình HS thảo luận, hỗ trợ khi HS cần.

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

Câu 1. Môi trường được gọi là ô nhiễm khi các tính chất vật lí, hóa học, sinh học của môi trường bị thay đối, gây tác hại tức thời hoặc lâu dài tới sức khỏe con người, các loại sinh vật và các điều kiện sống khác.

Câu 2. 

- Muốn xác định đất có bị ô nhiễm kim loại nặng hay không phải tiến hành quan trắc, phân tích hàm lượng các kim loại nặng có trong đất để xác định hàm lượng cụ thể, sau đó so sánh với bảng tiêu chuẩn. 

- Nếu hàm lượng vượt quá giới hạn cho phép thì đất đã bị ô nhiễm kim loại nặng, gây ảnh hưởng xấu đến sự sinh trưởng, phát triển của nhiều loại sinh vật, trong đó có con người. 

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV nhận xét, đánh giá, chuẩn kiến thức. 

Nhiệm vụ 2: Trả lời câu hỏi trắc nghiệm 

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV tổ chức game trắc nghiệm trên Quizizz/Kahoot.

- GV sử dụng ứng dụng kenhhoctap.edu.vn để tham khảo và cho sinh làm trắc nghiệm online.

- GV cung cấp mã phòng thi.

- GV trình chiếu lần lượt các câu hỏi trắc nghiệm yêu cầu HS chọn ra 1 đáp án đúng:

Câu 1: Kim loại nào sau đây thuộc nhóm kim loại nặng gây ô nhiễm môi trường?

A. Sodium (Na). 

B. Calcium (Ca).

C. Chì (Pb). 

D. Potassium (K).

Câu 2: Vi sinh vật phân hủy các chất thải hữu cơ phức tạp bằng cơ chế nào?

A. Nuốt trọn chất thải vào bụng. 

B. Tiết enzyme ra ngoài môi trường để phân giải thành chất đơn giản. 

C. Hô hấp tạo ra nước.

D. Dùng ánh sáng mặt trời để đốt cháy.

Câu 3: Việc xử lí chất thải chăn nuôi bằng vi sinh vật để tạo ra khí sinh học (Biogas) mang lại sản phẩm chính nào dùng làm nhiên liệu?

A. Khí O2. 

B. Acid béo. 

C. Khí Nitrogen.

D. Khí Methane (CH4). 

Câu 4: …………………………………………..

…………………………………………..

…………………………………………..

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS vận dụng kiến thức đã học và trả lời câu hỏi. 

- GV hướng dẫn, theo dõi, hỗ trợ HS nếu cần thiết. 

- HS sử dụng thiết bị di động truy cập, hoàn thành bài tập trong thời gian 5 phút.

Bước 3: HS báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- Hệ thống tự động chấm điểm và xếp hạng.

- GV chiếu bảng xếp hạng và chữa nhanh câu sai nhiều nhất.

- GV mời đại diện HS trả lời:

Đáp án câu hỏi trắc nghiệm khách quan:

- GV mời đại diện HS khác nhận xét, bổ sung. 

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- GV đánh giá, nhận xét, chuẩn kiến thức.

[2.1.NC1a: Sử dụng được nhiều công nghệ số để tương tác. HS sử dụng Smartphone truy cập thành công vào nền tảng Kahoot/Quizizz, đọc hiểu câu hỏi trên màn hình và thực hiện tương tác (chọn đáp án) trong một môi trường số đa người dùng.]

- GV chuyển sang hoạt động vận dụng.

4. HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG

a. Mục tiêu: HS biết vận dụng kiến thức thực tế để trả lời câu hỏi Vận dụng.

b. Nội dung: GV đưa ra nhiệm vụ; HS sử dụng kiến thức thực tế để trả lời câu hỏi.

c. Sản phẩm học tập: 

- Câu trả lời của HS về một số sản phẩm trong đời sống hằng ngày là kết quả của xử lí chất thải hữu cơ bởi vi sinh vật.

- Câu trả lời của HS về những ưu điểm của việc xử lí chất thải trong trồng trọt bằng ứng dụng công nghệ vi sinh so với việc xử lí bằng đốt các chất thải trên. 

d. Tổ chức thực hiện

…………………………………………..

…………………………………………..

…………………………………………..