Vận dụng mô hình 5e và thí nghiệm ảo trong dạy học chủ đề “tốc độ phản ứng” hóa học lớp 10 nhằm phát triển năng lực tìm hiểu tự nhiên dưới góc độ hóa học

95 HNUE JOURNAL OF SCIENCE DOI 10 18173/2354 1075 2021 0192 Educational Sciences 2021, Volume 66, Issue 4E, pp 95 107 This paper is available online at http //stdb hnue edu vn VẬN DỤNG MÔ HÌNH 5E VÀ T[.]

HNUE JOURNAL OF SCIENCE Educational Sciences 2021, Volume 66, Issue 4E, pp 95-107 This paper is available online at http://stdb.hnue.edu.vn DOI: 10.18173/2354-1075.2021-0192 VẬN DỤNG MƠ HÌNH 5E VÀ THÍ NGHIỆM ẢO TRONG DẠY HỌC CHỦ ĐỀ “TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG”- HĨA HỌC LỚP 10 NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TÌM HIỂU TỰ NHIÊN DƯỚI GÓC ĐỘ HÓA HỌC Phạm Thị Bình Đỗ Thị Hồng Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Tóm tắt Bài báo phân tích quy trình thực mơ hình 5E, phương pháp sử dụng thí nghiệm để hình thành kiến thức biểu lực tìm hiểu giới tự nhiên góc độ hóa học; phù hợp thí nghiệm ảo với mơ hình 5E dạy học hóa học để phát triển lực tìm hiểu giới tự nhiên góc độ hóa học; đề xuất quy trình hoạt động giáo viên (GV), học sinh (HS) vận dụng mơ hình 5E với sử dụng thí nghiệm ảo dạy học hóa học; xây dựng ví dụ minh họa qua chủ đề “Tốc độ phản ứng” - Hóa học 10 Nội dung đề xuất dạy thực nghiệm sư phạm với HS lớp 10 trường THPT Trần Văn Lan, tỉnh Nam Định đánh giá, khẳng định tính khả thi hiệu Từ khóa: Mơ hình 5E, thí nghiệm ảo, tìm hiểu giới tự nhiên góc độ hóa học, hóa học, dạy học phát triển lực Mở đầu Trong năm gần đây, mơ hình 5E nhiều hệ thống giáo dục giới đặc biệt quan tâm vận dụng tính hiệu việc tích cực hóa người học Mơ hình 5E tiến sĩ Rodger W Bybee cộng làm việc Tổ chức Giáo dục Nghiên cứu Khung Chương trình dạy học sinh học (Biological Sciences Curriculum Study) Hoa Kỳ đề xuất vào khoảng năm 1987, để cải tiến chương trình mơn Sinh học bậc Tiểu học Mơ hình dựa lí thuyết kiến tạo, theo người học xây dựng kiến thức từ q trình trải nghiệm Cho đến nay, có nhiều cơng trình nghiên cứu khám phá khoa học theo mơ hình 5E áp dụng việc nâng cao thành tích khoa học thái độ lĩnh vực khoa học khác [1] Ở Việt Nam, mơ hình 5E nghiên cứu vận dụng việc đổi phương pháp dạy học Tuy nhiên số cơng trình cơng bố cịn hạn chế Có thể kể đến số cơng trình tác giả Phạm Thị Bích Đào, Vũ Thị Minh Nguyệt [2]; Dương Giáng Thiên Hương [3]; Ngô Thị Phương [4]; Vũ Thị Minh Nguyệt [5] Trong dạy học hóa học có số luận văn thạc sĩ Trường ĐHSP Hà Nội thực nghiên cứu vận dụng mơ hình 5E dạy học hóa học để phát triển lực cho HS tác giả Tô Thị Phương Lịch [6]; Nguyễn Thị Hịa [7]; Đào Thị Vân [8],… Các cơng trình chủ yếu đề cập đến việc sử dụng thí nghiệm thực dạy học theo mơ hình 5E nhằm phát triển lực giải vấn đề, lực tìm hiểu tự nhiên, cho HS trường THCS Ngày nhận bài: 15/9/2021 Ngày sửa bài: 21/10/2021 Ngày nhận đăng: 28/10/2021 Tác giả liên hệ: Phạm Thị Bình Địa e-mail: ptbinh@hnue.edu.vn 95 Phạm Thị Bình Đỗ Thị Hồng Trong bối cảnh dịch bệnh Covid kéo dài, nhiều tỉnh thành phải thực giãn cách xã hội, HS GV thực thí nghiệm thực mà phải dùng video thí nghiệm, thí nghiệm mơ phỏng/thí nghiệm ảo Các thí nghiệm ảo thực phần mềm lập trình sẵn có ưu điểm phù hợp với thí nghiệm độc hại, khó thực hiện, khắc phục khó khăn trang thiết bị hóa chất dụng cụ, an tồn quan trọng HS tự thực trình nghiên cứu, tìm tịi để khám phá kiến thức mà không bị đặt trước video ghi hình thí nghiệm thực hay thí nghiệm làm mơ sẵn Trong hình thức dạy học trực tuyến nay, việc sử dụng thí nghiệm ảo biện pháp phù hợp Thí nghiệm ảo đề cập đến mục hướng dẫn thực Chương trình Hóa học 2018 thiết bị dạy học [9; tr 56] Một số cơng trình cơng bố có đề cập đến việc sử dụng số phần mềm thí nghiệm ảo tài liệu [10, 11] Tuy nhiên, thực tế dạy học hóa học, thí nghiệm ảo GV sử dụng Để góp phần đổi phương pháp dạy học phát triển phẩm chất, lực HS, tăng cường ứng dụng công nghệ thông tin dạy học, tích cực hóa hoạt động học online dựa sở phân tích tiến trình dạy học mơ hình 5E, phương pháp sử dụng thí nghiệm hình thành kiến thức mới, biểu lực tìm hiểu giới tự nhiên (NL THTGTN) góc độ hóa học, báo: (1) Trình bày phù hợp việc sử dụng thí nghiệm ảo theo mơ hình 5E để phát triển NL THTGTN góc độ hóa học cho HS; (2) Đề xuất quy trình vận dụng mơ hình 5E sử dụng thí nghiệm ảo để hình thành kiến thức nhằm phát triển NL THTGTN góc độ hóa học cho HS; (3) Đề xuất hoạt động GV, HS vận dụng mơ hình 5E sử dụng thí nghiệm ảo dạy học hóa học; (4) Xây dựng ví dụ minh họa chủ đề “Tốc độ phản ứng” - Hóa học 10 Nội dung nghiên cứu 2.1 Phương pháp khách thể nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu sử dụng báo gồm: Phương pháp phân tích, tổng hợp sở lí luận, thực tiễn để xây dựng kế hoạch học biện pháp ứng dụng công nghệ thông tin tổ chức dạy học; Phương pháp thực nghiệm sư phạm toán học thống kê để đánh giá kết học tập tìm hiểu giới tự nhiên góc độ hóa học HS Khách thể nghiên cứu trình dạy học hóa học trường THPT 2.2 Kết nghiên cứu 2.2.1 Mơ hình 5E, phương pháp sử dụng thí nghiệm biểu lực tìm hiểu giới tự nhiên góc độ hóa học * Mơ hình 5E 5E mơ hình HS học tập khám phá dựa lí thuyết kiến tạo theo pha, hình thành động học tập, khám phá, giải thích, vận dụng đánh giá Đây chu trình học tập có hiệu dành cho mơn khoa học, phịng thí nghiệm thực hành hoạt động thảo luận tương tác Theo tài liệu [12], giai đoạn mơ hình mơ tả sau: Giai đoạn 1: Gắn kết/hình thành động học tập (Engage) Mục đích giai đoạn để khơi gợi tò mò, quan tâm khuyến khích HS tham gia vào học GV nên thực kết nối chủ đề học khái niệm phù hợp với trình độ hoạt động nhận thức HS HS tham gia hoạt động tạo mối liên hệ kinh nghiệm học tập khứ, tại, thiết lập tảng tổ chức cho hoạt động tới Giai đoạn 2: Khám phá (Explore) HS đặt câu hỏi, đưa dự đốn, phát triển giả thuyết để tích cực khám phá khái niệm Giai đoạn cho phép HS học theo cách thực hành, làm việc nhóm, giao tiếp trực tiếp khám phá, thao tác giáo cụ, học liệu để kiểm tra giả thuyết họ đưa GV 96 Vận dụng mơ hình 5E thí nghiệm ảo dạy học chủ đề “Tốc độ phản ứng” - Hóa học lớp 10… hướng dẫn, dẫn dắt HS thông qua câu hỏi, phương tiện dạy học, học liệu cung cấp kiến thức bản, tảng Giai đoạn 3: Giải thích (Explain) Mục đích giai đoạn tạo hội để HS mơ tả, trình bày, phân tích trải nghiệm thu hoạch, kết quan sát giai đoạn khám phá GV hướng dẫn giúp HS tổng hợp kiến thức đặt câu hỏi HS cần làm rõ thêm vấn đề, bổ sung, xác hóa kiến thức thức cho HS Giai đoạn 4: Áp dụng (Elaborate) Giai đoạn tập trung vào việc tạo hội, khơng gian, hoạt động cho HS áp dụng học GV giúp HS thực hành vận dụng kiến thức học giai đoạn Giải thích, làm sâu sắc hiểu biết, khéo léo kĩ năng, áp dụng tình hồn cảnh khác Điều giúp kiến thức trở nên sâu sắc GV u cầu HS trình bày chi tiết tiến hành khảo sát bổ sung để củng cố kĩ Giai đoạn nhằm giúp HS củng cố kiến thức trước đánh giá thông qua kiểm tra Giai đoạn 5: Đánh giá (Evaluate) Đây giai đoạn GV xác định xem người học có đạt hiểu biết khái niệm kiến thức hay khơng Có loại hình đánh giá (thơng qua kiểm tra thông qua câu hỏi, trao đổi thảo luận) GV sử dụng hình thức để đánh giá trình nhận thức khả HS, từ đưa phương hướng điều chỉnh hỗ trợ phù hợp, giúp HS đạt mục tiêu học Giai đoạn Đánh giá thực cuối lồng ghép trình thực giai đoạn * Phương pháp sử dụng thí nghiệm dạy học hóa học trường phổ thơng Trong dạy học hóa học, thí nghiệm sử dụng với mục đích khác khâu khác Theo tài liệu [13], hình thành kiến thức mới, thí nghiệm sử dụng theo phương pháp với tiến trình dạy học sau: - Thí nghiệm minh họa: GV cung cấp kiến thức cho HS trước sau thực hiện, quan sát thí nghiệm minh họa cho lời nói - Thí nghiệm kiểm chứng: (1) GV nêu vấn đề cần tìm hiểu thí nghiệm, (2) HS dự đốn kiến thức mới, tượng thí nghiệm, (3) đề xuất cách thực thí nghiệm, (4) sau thực hiện/quan sát thí nghiệm, (5) nêu tượng, so sánh với dự đoán ban đầu rút kết luận - Thí nghiệm tạo tình có vấn đề giải vấn đề: (1) Nêu vấn đề, tạo mâu thuẫn nhận thức (có thể thí nghiệm), phát biểu vấn đề cần tìm hiểu, đề xuất hướng giải gồm (2) đề xuất giả thuyết, (3) cách giải thực hiện/sát/phân tích thí nghiệm, (4) thực kế hoạch giải quyết, (5) từ rút kết luận - Thí nghiệm nghiên cứu: (1) Nêu vấn đề nghiên cứu, (2) đề xuất giả thuyết cách giải thí nghiệm, (3) thực hiện/quan sát thí nghiệm, (4) phân tích giải thích tượng để xác nhận giả thuyết đúng, (5) rút kết luận Trong phương pháp sử dụng thí nghiệm minh họa tích cực nhất, khơng mang tính chất tìm tịi, khám phá Tùy mục tiêu, nội dung, đối tượng HS cụ thể mà lựa chọn phương pháp sử dụng thí nghiệm cho phù hợp phát triển lực tìm tịi, khám phá, học tập Hóa học cho HS * Năng lực tìm hiểu giới tự nhiên góc độ hóa học NL THTGTN góc độ hóa học lực thành phần lực hóa học, lực đặc thù hình thành phát triển cho HS dạy học mơn Hóa học trường THPT 97 Phạm Thị Bình Đỗ Thị Hồng Theo Chương trình mơn Hóa học 2018 [9], biểu NL THTGTN góc độ hóa học quan sát, thu thập thơng tin; phân tích, xử lí số liệu; giải thích; dự đốn kết nghiên cứu số vật, tượng tự nhiên đời sống Các biểu cụ thể gồm: (1) Đề xuất vấn đề: nhận đặt câu hỏi liên quan đến vấn đề; phân tích bối cảnh để đề xuất vấn đề; biểu đạt vấn đề (2) Đưa phán đoán xây dựng giả thuyết: phân tích vấn đề để nêu phán đốn; xây dựng phát biểu giả thuyết nghiên cứu (3) Lập kế hoạch thực hiện: xây dựng khung logic nội dung tìm hiểu; lựa chọn phương pháp thích hợp (quan sát, thực nghiệm, điều tra, vấn, ); lập kế hoạch triển khai tìm hiểu (4) Thực kế hoạch: thu thập kiện chứng (quan sát, ghi chép, thu thập liệu, thực nghiệm); phân tích liệu nhằm chứng minh hay bác bỏ giả thuyết; rút kết luận và điều chỉnh kết luận cần thiết (5) Viết, trình bày báo cáo thảo luận: sử dụng ngơn ngữ, hình vẽ, sơ đồ, biểu bảng để biểu đạt trình kết tìm hiểu; viết báo cáo sau trình tìm hiểu; hợp tác với đối tác thái độ lắng nghe tích cực tôn trọng quan điểm, ý kiến đánh giá người khác đưa để tiếp thu tích cực giải trình, phản biện, bảo vệ kết tìm hiểu cách thuyết phục 2.2.2 Vận dụng mơ hình 5E dạy học hóa học với thí nghiệm ảo nhằm phát triển lực tìm hiểu giới tự nhiên góc độ hóa học * Sự phù hợp vận dụng mơ hình 5E với thí nghiệm ảo với mơn hóa học phát triển NL THTGTN góc độ hóa học Căn lí thuyết trình bày phù hợp vận dụng mơ hình 5E với thí nghiệm dạy học hóa học để phát triển NL THTGTN góc độ hóa học sau: - Tiến trình giai đoạn mơ hình 5E cho thấy phù hợp với việc tổ chức dạy học môn khoa học, phịng thí nghiệm thực hành hoạt động thảo luận tương tác Dạy học theo mô hình 5E, HS thực hoạt động thực hành khám phá để tìm kiến thức kĩ năng, học thơng qua trải nghiệm qua phát triển phẩm chất, lực đáp ứng mục tiêu dạy học trường phổ thông - Tùy theo mục tiêu, nội dung, đối tượng điều kiện cụ thể mà GV tổ chức cho HS thực kiểu hoạt động khám phá khác Với mơn Hóa học hoạt động khám phá đặc trưng, quan trọng thông qua thực hiện, quan sát thí nghiệm - Về phương pháp, GV hướng dẫn HS thực (hoặc quan sát) thí nghiệm để nghiên cứu kiểm chứng, giải vấn đề Đối chiếu tiến trình dạy học phương pháp sử dụng thí nghiệm với biểu NL THTGTN góc độ hóa học cho thấy việc sử dụng thí nghiệm theo phương pháp phù hợp để phát triển NL THTGTN góc độ hóa học cho HS Cụ thể biểu NL THTGTN góc độ hóa học có số thứ tự từ (1) - (5) thể bước thực có số thứ tự tương ứng (1) - (5), tiến trình dạy học sử dụng thí nghiệm Ví dụ biểu (1) Đề xuất vấn đề thể bước số (1) tiến trình dạy học phương pháp sử dụng thí nghiệm Thí nghiệm ảo hình thức phù hợp dạy học theo mơ hình 5E, đặc biệt dạy học trực tuyến Về thí nghiệm sử dụng dạy học, GV lựa chọn cách phù hợp hình thức khác thí nghiệm làm thực tế, thí nghiệm ảo (làm máy vi tính), video quay thí nghiệm làm thực tế dạng mơ tùy vào điều kiện hồn cảnh cụ thể Với mơ hình 5E, sử dụng hình thức thí nghiệm mà HS đươc thực làm thao tác để khám phá diễn biến phản ứng (thí nghiệm thực làm phần mềm thí nghiệm ảo) tốt việc sử dụng thí nghiệm làm sẵn (dạng video ghi hình thí nghiệm thực mơ 98 Vận dụng mơ hình 5E thí nghiệm ảo dạy học chủ đề “Tốc độ phản ứng” - Hóa học lớp 10… sẵn q trình diễn biến thí nghiệm) Thí nghiệm thực nhìn chung hình thức tốt cả, nhiên với thí nghiệm nguy hiểm, thao tác thực phức tạp đặc biệt hình thức học trực tuyến, việc thực thí nghiệm ảo lại có ưu điểm khả thi * Quy trình vận dụng mơ hình 5E sử dụng thí nghiệm ảo dạy học hóa học (1) Tìm hiểu cách sử dụng phần mềm thí nghiệm ảo Để sử dụng thí nghiệm ảo, trước hết GV cần tìm hiểu cách cài đặt sử dụng phầm mềm làm thí nghiệm ảo, xác định thí nghiệm có sẵn, thí nghiệm thực với dụng cụ hóa chất phần mềm tượng, thông tin thu thập thực thí nghiệm ảo GV cần hướng dẫn HS cài đặt phần mềm thí nghiệm ảo, tìm hiểu giao diện thực thao tác (2) Lựa chọn học vận dụng mơ hình 5E thí nghiệm ảo Bài học lựa chọn cần thỏa mãn hai điều kiện: thí nghiệm sử dụng học phải có liệu phần mềm thực thí nghiệm ảo (bởi phần mềm có giới hạn dụng cụ, hóa chất định); mức độ phức tạp nội dung phù hợp để HS tư duy, hiểu khám phá (3) Làm thử thí nghiệm ảo GV cần làm thử thí nghiệm ảo dự kiến sử dụng học, ghi lại cách tiến hành thao tác phần mềm để hỗ trợ HS (4) Lập kế hoạch dạy hoạt động sử dụng thí nghiệm ảo GV lập kế hoạch dạy theo mơ hình 5E với hoạt động phù hợp giai đoạn, sử dụng thí nghiệm ảo để HS thực khám phá theo phương pháp phù hợp kiểm chứng, giải vấn đề nghiên cứu Chú ý hướng dẫn HS thực thí nghiệm cần mơ tả thao tác phần mềm thí nghiệm ảo Cài phần mềm máy tính sử dụng học * Tổ chức thực sử dụng thí nghiệm ảo theo mơ hình 5E dạy học hóa học Hoạt động HS Hoạt động GV HS tham gia trả lời câu hỏi, tương tác với tình bối cảnh GV đưa GV nêu câu hỏi, tạo tình huống, dẫn dắt để nêu vấn đề cần tìm tòi khám phá Nên xuất phát từ câu hỏi hay vấn đề thực tiễn mà học sinh trả lời giải kiến thức biết kinh nghiệm thân Từ đó, kích thích tị mị, hiếu kì HS, biến mâu thuẫn khách quan thành mâu thuẫn chủ quan HS, tạo động cơ, hút, hào hứng vào thực hoạt động E2: Khám HS phải tự thực phá thí nghiệm khám phá thường theo nhóm, nên thiết kế thành nhiệm vụ thảo luận thực GV giao nhiệm vụ thực thí nghiệm để tìm tịi khám phá cho HS GV cần quan sát, nhắc nhở, hỗ trợ HS trình khám phá để HS rút Hướng dẫn làm việc nhóm cần thiết kế cho định hướng HS tư thực thí nghiệm theo tiến trình kiểm chứng, giải vấn đề nghiên cứu, tùy trường hợp cụ thể cho phù hợp (Có thể xác định phương pháp sử dụng thí nghiệm theo phân tích tài liệu [13]) GV hỗ trợ HS thao tác thực thí nghiệm phần mềm thơng qua phiếu hướng dẫn, hỗ trợ thêm hướng dẫn trực tiếp Vì thông thường HS quen với đề xuất cách làm thí nghiệm dụng cụ Giai đoạn E1: Hình thành động học tập Lưu ý 99 Phạm Thị Bình Đỗ Thị Hồng thí nghiệm nhận hóa chất thực, thực thí nghiệm ảo định kiến cần chuyển từ thao tác thực thí nghiệm làm thực tế sang thao tác phần mềm thí thức nghiệm ảo E3: Giải HS trình bày kết thích thí nghiệm, kết luận rút câu hỏi, thắc mắc thí nghiệm, kiến thức GV tổ chức: Nêu u cầu trình bày, chọn nhóm, thứ tự trình bày, u cầu với nhóm nghe nhận xét Điều khiển trình bày, thảo luận, nhận xét, đánh giá GV cần định hướng HS phân tích, thảo luận, bổ sung để rút kiến thức Đồng thời cần nhận xét, đánh giá, rút kinh nghiệm, q trình thực thảo luận, làm thí nghiệm khám phá để HS phát triển NL THTGTN góc độ hóa học Đó yêu cầu cần đạt chương trình, phương pháp học tập, nghiên cứu hóa học GV cần giúp HS làm rõ, giải thích chất kiến thức mới, liên hệ, so sánh với kiến thức liên quan Áp HS giải tập, trả lời câu hỏi… GV tổ chức kiểm tra, nêu câu hỏi, tập, tình huống… Chấm, đánh giá kết quả, câu trả lời GV ý hướng dẫn HS vận dụng tri thức vừa phát để giải tình phát sinh thực tế chuẩn bị cho hoạt động tìm tòi, khám phá E5: Đánh HS làm kiểm tra, tự giá đánh giá, đánh giá đồng đẳng kĩ khám phá GV tổ chức cho HS làm kiểm tra, chấm điểm, nhận xét, hướng dẫn tự đánh giá, đánh giá đồng đẳng Việc đánh giá khơng thực cuối mà kết hợp đánh giá qua quan sát, hỏi đáp HS thực hoạt động khám phá, áp dụng E4: dụng 2.2.3 Minh họa kế hoạch dạy “Tốc độ phản ứng” theo mơ hình 5E với thí nghiệm ảo phần mềm Crocodile Chemistry nhằm phát triển lực tìm hiểu giới tự nhiên góc độ hóa học cho HS * Giới thiệu phần mềm Crocodile Chemistry Crocodile Chemistry phần mềm mơ phịng thí nghiệm hóa học với nhiều thí nghiệm phổ biến chương trình phổ thơng “Phịng thí nghiệm” có dung lượng 23MB, với phần Contents, Parts Library Properties với 63 đồ dùng hướng dẫn thao tác làm thí nghiệm, thiết kế (mơ phỏng) thí nghiệm hóa học Phiên Crocodile Chemistry 6.05 gồm có 73 học mẫu thiết kế sử dụng q trình dạy học khám phá Khi sử dụng nên vào phần Contents có sẵn chủ đề, hướng dẫn thao tác sử dụng chương trình (Getting started), thao tác tiến hành thí nghiệm phân loại vật chất (Classifying Materials), loại phản ứng hóa học (Equations and amounts), tốc độ 100 Vận dụng mô hình 5E thí nghiệm ảo dạy học chủ đề “Tốc độ phản ứng” - Hóa học lớp 10… phản ứng (Reaction rates), lượng phản ứng (Engery), nước dung dịch (Water and solutions),… Với phần Parts Library chọn chất, dụng cụ, thực phản ứng Phần mềm cịn có chức vẽ đồ thị, hiển thị chi tiết thông số phản ứng (khối lượng, nhiệt độ chất rắn, nồng độ chất dung dịch; thể tích, khối lượng, nhiệt độ chất lỏng; pH dung dịch; thể tích, thành phần phần trăm chất khí,…), chèn văn bản, lời dẫn… giúp HS dễ dàng hiểu rõ bản chất phản ứng xảy thí nghiệm * Kế hoạch dạy minh họa chủ đề “Tốc độ phản ứng” - Hóa học 10 Do giới hạn số trang, báo mô tả vắn tắt mục tiêu lực đặc thù tổ chức chuỗi hoạt động theo giai đoạn mơ hình 5E Bài học trình bày thực thực nghiệm sư phạm theo chương trình mơn Hóa học 2006 Thời lượng thực tiết (1) Mục tiêu: - Trình bày khái niệm tốc độ phản ứng hố học cách tính tốc độ trung bình phản ứng, yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng - Nêu giải thích yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng như: nồng độ, nhiệt độ, áp suất, diện tích bề mặt, chất xúc tác - Thực số thí nghiệm nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng (nồng độ, nhiệt độ, áp suất, diện tích bề mặt, chất xúc tác) - Vận dụng kiến thức tốc độ phản ứng hố học vào việc giải thích số vấn đề sống sản xuất (2) Chuỗi hoạt động học cách tổ chức: Chuỗi hoạt động học trình bày theo mơ hình 5E, ghép giai đoạn khám phá giải thích để tìm hiểu ảnh hưởng yếu tố nhiệt độ yếu tố lại Việc tách hoạt động tìm hiểu ảnh hưởng yếu tố nhiệt độ trước để HS làm quen với cách thực • Hoạt động 1: Engage (Kích thích động học tập) (10 phút) Mục đích hoạt động hình thành khái niệm tốc độ phản ứng cơng thức tính tốc độ trung bình, HS nêu hiểu biết thực tế ảnh hưởng yếu tố đến tốc độ phản ứng để dẫn đến nhiệm vụ khám phá GV tổ chức cho HS quan sát video thí nghiệm thực Na2S2O3 với H2SO4 BaCl2 với H2SO4, GV yêu cầu HS nêu tượng cho biết phản ứng xảy nhanh hơn? Dựa vào dấu hiệu để rút kết luận phản ứng xảy nhanh hay chậm hơn? HS quan sát trả lời GV gợi ý để HS làm rõ dấu hiệu xác định phản ứng nhanh hay chậm thời điểm xuất kết tủa lượng kết tủa khoảng thời gian, tức dựa vào thay đổi lượng chất khoảng thời gian GV cho biết khái niệm tốc độ phản ứng để đặc trưng cho khả xảy nhanh hay chậm phản ứng hóa học Từ đặt tiếp câu hỏi tính tốc độ phản ứng khoảng thời gian nào? Lấy ví dụ phản ứng nhanh, chậm thực tế GV hỏi HS giải thích tượng thức ăn bị ôi thiu tốc độ ôi thiu theo nhiệt độ, hay bắt đầu đun bếp củi thường chẻ nhỏ củi,… Từ đặt vấn đề cần tìm hiểu: Những yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng? Ảnh hưởng nào? Tại sao? • Hoạt động 2: Khám phá, giải thích ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc độ phản ứng (25 phút) GV giao nhiệm vụ tổ chức thực hoạt động sau: - HS thảo luận nhóm dự đốn ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc độ phản ứng đề xuất cách tiến hành thí nghiệm theo Phiếu học tập số (chia lớp thành nhóm) 101 Phạm Thị Bình Đỗ Thị Hồng - HS nhóm báo cáo, thảo luận (1 nhóm báo cáo, nhóm khác bổ sung, nhận xét), GV chốt phương án thí nghiệm - HS làm thí nghiệm ảo theo hướng dẫn Phiếu học tập số - HS báo cáo kết thí nghiệm, rút kết luận ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc độ phản ứng, giải thích nguyên nhân PHIẾU HỌC TẬP SỐ Thảo luận nhóm thực nhiệm vụ sau: Dự đoán nhiệt độ ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng hóa học? Tại sao? Đề xuất thí nghiệm để kiểm chứng ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc độ phản ứng hóa học theo dự đoán với dụng cụ hóa chất cho sẵn bảng Ghi lại cụ thể bước, thao tác tiến hành thí nghiệm mơ tả tượng dự đốn Dụng cụ - Hóa chất Đề xuất cách tiến hành thí nghiệm Dự đoán tượng Dụng cụ: cốc thủy tinh 100 mL, đèn cồn, kiềng chân, lưới amiăng, công tơ hút, kẹp gỗ, thìa thủy tinh, cân tiểu li Hóa chất: Dung dịch HCl 1M, CaCO3 dạng bột mịn PHIẾU HỌC TẬP SỐ Nhiệm vụ: Làm việc theo nhóm, tiến hành thí nghiệm ảo phần mềm Crocodile theo hướng dẫn để kiểm chứng ảnh hưởng nhiệt độ đến tốc độ phản ứng, ghi lại tượng quan sát được, giải thích kết luận Thao tác phần mềm Hiện tượng Giải thích Kết luận - Mở phần mềm/Contents/ Reaction Rates/Temperature and rate/ (Khi xuất ống nghiệm có sẵn CaCO3 axit HCl, thí nghiệm ghi 00C thí nghiệm ghi 850C) - Kích chọn bóng màu xanh, đưa vào miệng ống nghiệm dự đoán phản ứng xảy nhanh Quả bóng màu đỏ đưa vào ống nghiệm lại - Bấm nút button (Quan sát tượng ống nghiệm bóng) • Hoạt động 3: Khám phá, giải thích ảnh hưởng yếu tố nồng độ, áp suất, diện tích tiếp xúc xúc tác đến tốc độ phản ứng (45 phút) Trong hoạt động HS làm việc theo nhóm thực nhiệm vụ Phiếu học tập số Hoạt động thực tương tự với hoạt động 2, nhiên, HS thực liên tục nhiệm vụ từ dự đốn, đề xuất thí nghiệm đến thực thí nghiệm ảo khơng có hoạt động báo cáo đề xuất thí nghiệm trước lớp hoạt động Sau GV tổ chức giai đoạn giải thích cách cho HS báo cáo kết quả, biểu diễn thí nghiệm ảo, giải thích, GV chốt kiến thức sơ đồ tư Ở giai đoạn khám phá GV chuẩn bị sẵn phiếu hỗ trợ tương tự hướng dẫn phiếu học tập số để trợ giúp nhóm gặp khó khăn làm thí nghiệm ảo 102 Vận dụng mơ hình 5E thí nghiệm ảo dạy học chủ đề “Tốc độ phản ứng” - Hóa học lớp 10… PHIẾU HỌC TẬP SỐ Thảo luận nhóm thực thí nghiệm theo nhiệm vụ sau: Nhiệm vụ (với tất nhóm): - Dự đốn nồng độ, áp suất, diện tích tiếp xúc, xúc tác ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng hóa học? Tại sao? Nhiệm vụ (nhóm 1,2 làm với yếu tố nồng độ, nhóm 3, làm với yếu tố diện tích tiếp xúc nhóm 5, làm với yếu tố xúc tác): - Đề xuất cách thực thí nghiệm để kiểm tra ảnh hưởng yếu tố nồng độ/diện tích tiếp xúc/xúc tác đến tốc độ phản ứng CaCO3 với dung dịch HCl phản ứng phân hủy H2O2 có xúc tác MnO2 Ghi lại dự đốn, sở dự đốn, dụng cụ, hóa chất, bước tiến hành thí nghiệm mơ tả tượng dự đốn - Thực thí nghiệm đề xuất phần mềm Crocodile, ghi lại tượng quan sát được, so sánh với dự đốn, giải thích rút kết luận ảnh hưởng nồng độ/diện tích tiếp xúc/xúc tác đến tốc độ phản ứng Hình Sơ đồ tư tổng kết yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng • Hoạt động Áp dụng kiến thức ảnh hưởng yếu tố đến tốc độ phản ứng đánh giá kết học tập HS (10 phút) GV tổ chức tách riêng kết hợp việc áp dụng đánh giá HS thông qua cho HS làm số câu hỏi trắc nghiệm mức độ biết, hiểu làm tập tự luận để vận dụng kiến thức Một số tự luận như: (1) Tại để thức ăn bên ngồi tủ lạnh, trời nóng thức ăn nhanh bị thiu? (2) Tại nhóm bếp củi người ta thường dùng củi mỏng, nhỏ cho dễ cháy? (3) Tại người ta dùng khơng khí nén, nóng thổi vào lị cao để đốt cháy than cốc (trong sản xuất gang)? 2.2.4 Thực nghiệm sư phạm * Mục đích, đối tượng, địa bàn thực nghiệm sư phạm Tiến hành TNSP chủ đề ‘Tốc độ phản ứng” lớp 10 thuộc trường THPT Trần Văn Lan, huyện Mỹ Lộc tỉnh Nam Định nhằm khẳng định tính khả thi hiệu đề xuất vận dụng mơ hình 5E với thí nghiệm ảo nhằm phát triển NL THTGTN góc độ hóa học cho HS * Phương pháp thực nghiệm thu thập liệu Thực đánh giá NL THTGTN góc độ hóa học HS thời điểm trước sau thực nghiệm sư phạm với hình thức HS tự đánh giá Tính so sánh điểm trung bình NL thời điểm 103 Phạm Thị Bình Đỗ Thị Hồng Đánh giá kết nhận thức HS thông qua kiểm tra thông thường sau dạy thực nghiệm sư phạm lớp thực nghiệm đối chứng (lớp đối chứng dạy bình thường) Phiếu đánh giá theo tiêu chí theo tiêu chí mức, mức mô tả sở mức độ thực đầy đủ, xác thành thạo quy điểm để tính tốn thống kê sau: mức độ - điểm, mức độ - điểm, mức độ - điểm Sáu tiêu chí đánh giá gồm: + Nêu câu hỏi liên quan đến vấn đề cần tìm hiểu; + Đề xuất giả thuyết nghiên cứu; + Xây dựng quy trình thực thí nghiệm để kiểm chứng giả thuyết; + Thực thí nghiệm theo quy trình xây dựng; + Thu thập xử lý liệu để chứng minh/phủ định giả thuyết, rút kết luận cần thiết; + Trình bày trình kết tìm hiểu * Kết thực nghiệm sư phạm Một số hình ảnh thực nghiệm Hình Hình ảnh hoạt động khởi động kết nối Hình Một số hình ảnh báo cáo nhiệm vụ 1, hoạt động 104 Vận dụng mơ hình 5E thí nghiệm ảo dạy học chủ đề “Tốc độ phản ứng” - Hóa học lớp 10… * Kết đánh giá NL THTGTN góc độ hóa học Bảng Kết đánh lực tìm hiểu giới tự nhiên góc độ hóa học HS Trước tác động Sau tác động Biểu P t-test Số HS đạt mức Số HS đạt mức phụ thuộc 3 13 16 1,83 13 17 2,30 0,00000013 16 12 1,78 12 17 2,27 0,0000042 17 13 1,69 12 18 2,33 0,00000081 17 15 1.64 15 16 2,30 0,00000063 18 11 1,69 12 18 2,33 0,00000056 16 15 1,69 14 15 2,22 0,0000018 Điểm TB NL 1,72 2,29 0,0000017 Điểm trung bình tiêu chí điểm trung bình tiêu chí NL THTGTN góc độ hóa học HS sau tác động cao trước tác động, giá trị t-test phụ thuộc p nhỏ 0,05; điều chứng tỏ học sinh có phát triển NL THTGTN góc độ hóa học; điểm trung bình tiêu chí tăng ngẫu nhiên mà tác động mang lại * Kết đánh giá nhận thức HS Bảng Điểm kiểm tra học sinh lớp thực nghiệm đối chứng sau tác động Số học sinh đạt điểm Xi Đối Số TB tượng HS 10 TN 36 0 7 10 7,11 ĐC 35 0 10 6,01 Bảng Các tham số đặc trưng kiểm tra Các giá trị TN Mode Trung vị (median) Giá trị TB (mean) 7,11 Độ lệch chuẩn (SD) 1,50 0.001028 Giá trị p Quy mô ảnh hưởng (ES) 0,78 ĐC 6 6,01 1,41 Hình Biểu đồ phân loại kết học sinh sau kiểm tra 105 Phạm Thị Bình Đỗ Thị Hồng Từ kết phân loại điểm kiểm tra cho thấy lớp TN có tỉ lệ % HS giỏi cao tỉ lệ % HS giỏi lớp ĐC; ngược lại, tỉ lệ HS yếu trung bình lớp TN thấp tỉ lệ % HS yếu trung bình lớp ĐC Điểm TB lớp TN cao lớp đối chứng, độ lệch chuẩn nhỏ giá trị P < 0,05 chứng tỏ kết lớp thực nghiệm cao so với đối chứng Như qua kết đánh giá NL THTGTN góc độ hóa học điểm số, bước đầu nhận thấy việc vận dụng mơ hình 5E thí nghiệm ảo khả thi có tác dụng phát triển NL THTGTN góc độ hóa học nâng cao kết học tập HS Điều hoàn toàn phù hợp với việc phân tích phù hợp biện pháp với biểu NL THTGTN góc độ hóa học HS lĩnh hội kiến thức thông qua tìm tịi, khám phá, thảo luận thường nhớ hiểu Việc sử dụng thí nghiệm ảo thuận lợi với HS THPT HS tiếp cận sử dụng phần mềm nhanh Điểm hạn chế việc sử dụng thí nghiệm ảo tượng mô phỏng, không chân thực thí nghiệm thực phần mềm thí nghiệm ảo có giới hạn với số thí nghiệm định nên học sử dụng Kết luận Học tập khám phá theo mơ hình 5E phương pháp dạy học phù hợp với mục tiêu phát triển lực với mơn khoa học Hóa học mơn khoa học thực nghiệm, việc vận dụng mơ hình 5E sử dụng thí nghiệm để HS khám phá kiến thức, phát triển lực nói chung NL THTGTN góc độ hóa học nói riêng phù hợp Thí nghiệm sử dụng hình thức khác thí nghiệm thực thí nghiệm mơ phỏng, thí nghiệm ảo Mặc dù thí nghiệm thực có ưu đặc biệt so với hình thức khác, trường hợp không thuận lợi với việc sử dụng thí nghiệm thực, đặc biệt dạy học trực tuyến, thí nghiệm ảo hình thức phù hợp cho việc tổ chức dạy học khám phá Vậy nên GV tổ chức dạy học theo mơ hình 5E sử dụng thí nghiệm ảo phù hợp biện pháp để nâng cao kết học tập phát triển NL THTGTN góc độ hóa học cho HS Bài báo phù hợp thí nghiệm ảo với mơ hình 5E dạy học hóa học để phát triển lực tìm hiểu giới tự nhiên góc độ hóa học; Đưa quy trình hoạt động dạy học vận dụng mơ hình 5E với sử dụng thí nghiệm ảo dạy học hóa học; Xây dựng kế hoạch dạy chủ đề “Tốc độ phản ứng” - Hóa học 10 làm ví dụ minh họa tiến hành thực nghiệm sư phạm, khẳng định tính khả thi hiệu nội dung đề xuất TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bybee, R W., Taylor, J A., Gardner, A., Van Scotter, P., Powell, J C., Westbrook, A., & Landes, N., 2006 The BSCS 5E instructional model: Origins and effectiveness Colorado Springs, Co: BSCS, 5, pp 88-98 [2] Phạm Thị Bích Đào, Vũ Thị Minh Nguyệt, 2016 Vận dụng mơ hình 5E thiết kế chủ đề tích hợp liên mơn tài liệu học tập môn Khoa học Tự nhiên nhằm phát triển lực học sinh Tạp chí Khoa học Giáo dục, Số 131, tr 61 - 66 [3] Dương Giáng Thiên Hương, 2017 Dạy học khám phá theo mơ hình 5E - Một hướng vận dụng lí thuyết kiến tạo dạy học Tiểu học Tạp chí Khoa học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, Vol 62, tr 112-121 DOI: 10.18173/2354- 1075.2017-0063 [4] Ngơ Thị Phương, 2019 Vận dụng mơ hình 5E dạy học chủ đề Ánh sáng môn Khoa học lớp Tạp chí Khoa học Quản lí Giáo dục, số 01 (21), tr 130-135 [5] Vũ Thị Minh Nguyệt, 2016 Vận dụng mơ hình 5E dạy học khoa học qua khám phá thiết kế kế hoạch học Tạp chí Giáo dục, số 384, tr 60-62 106 Vận dụng mơ hình 5E thí nghiệm ảo dạy học chủ đề “Tốc độ phản ứng” - Hóa học lớp 10… [6] Tô Thị Phương Lịch, 2019 Vận dụng mơ hình 5E dạy học chương Dung dịch - Hóa học nhằm phát triển lực Giải vấn đề sáng tạo cho HS Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Sư phạm Hà Nội [7] Nguyễn Thị Hịa, 2019 Vận dụng mơ hình 5E phương pháp bàn tay nặn bột dạy học chương hóa học nhằm phát triển lực tìm hiểu tự nhiên cho HS Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Sư phạm Hà Nội [8] Đào Thị Vân, 2020 Vận dụng mơ hình 5E dạy học Hóa học hữu lớp nhằm phát triển lực tìm hiểu tự nhiên Luận văn Thạc sĩ Trường Đại học Sư phạm Hà Nội [9] Bộ Giáo dục Đào tạo, 2018 Chương trình Giáo dục phổ thơng, mơn Hóa học (Ban hành kèm theo Thơng tư số 32/2018/TT-BGDĐT ngày 26 tháng 12 năm 2018 Bộ trưởng Bộ Giáo dục Đào tạo [10] Vũ Thị Thu Hoài, Vũ Thu Trang, 2020 Sử dụng phần mềm “Chemist by thix” để xây dựng thí nghiệm hóa học ảo nhằm phát triển lực thực nghiệm hóa học cho học sinh Trung học phổ thơng Tạp chí Giáo dục, Số 470 (Kì - 1/2020), tr 40-45 [11] Thái Hồi Minh, 2012 Quy trình hướng dẫn sinh viên sư phạm sử dụng phần mềm yenka để thiết kế thí nghiệm hóa học ảo Tạp chí Khoa học Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, Vol 57, No 4, tr 93-101 [12] Lakenna Chitman, Kathy Kopp, 2013 The 5E of Inquiry - Based Science Shell Educational Publishing California, United States: Shell education [13] Phạm Thị Bình, Đặng Thị Oanh, 2013 Sử dụng thí nghiệm theo hướng tích cực dạy học hóa học trường THPT Tạp chí Hóa học Ứng dụng, Số Chuyên đề Kết nghiên cứu khoa học, số 2(18), tr 21-25 ABSTRACT Application of 5E model with the virtual experiment in teaching “Rate of reaction” - Grade 10 Chemistry to develop the competence to inquiry the Natural World from a chemical perspective Pham Thi Binh and Do Thi Hong Faculty of Chemistry, Hanoi National University of Education The article analyzed the process of implementing the 5E model, the methods of using experiments to form new knowledge and the manifestations of the competence to inquiry the natural world from a chemical perspective Thereby (1) showing the suitability of virtual experiments with the 5E model in teaching chemistry to develop the ability to understand the natural world from a chemical perspective; (2) Propose the application process and activities of teachers and students in applying the 5E model and using virtual experiments in teaching chemistry; (3) Building an illustrative example through the topic "Rate of reaction" - Chemistry 10 To evaluate and confirm the feasibility and effectiveness of the proposed content, the article was conducted the pedagogical experiment with the 10th grader at Tran Van Lan High School, Nam Dinh province Keywords 5E model, virtual experiment, inquiry the natural world from a chemical perspective, chemistry, competence development teaching 107 ... học hóa học với thí nghiệm ảo nhằm phát triển lực tìm hiểu giới tự nhiên góc độ hóa học * Sự phù hợp vận dụng mơ hình 5E với thí nghiệm ảo với mơn hóa học phát triển NL THTGTN góc độ hóa học Căn... sử dụng thí nghiệm cho phù hợp phát triển lực tìm tịi, khám phá, học tập Hóa học cho HS * Năng lực tìm hiểu giới tự nhiên góc độ hóa học NL THTGTN góc độ hóa học lực thành phần lực hóa học, lực. .. phần mềm thí nghiệm ảo) tốt việc sử dụng thí nghiệm làm sẵn (dạng video ghi hình thí nghiệm thực mơ 98 Vận dụng mơ hình 5E thí nghiệm ảo dạy học chủ đề “Tốc độ phản ứng” - Hóa học lớp 10? ?? sẵn