(Skkn 2023) phát triển phẩm chất, năng lực học sinh thông qua giáo dục stem chủ đề liên kết ion – hóa học lớp 10

MỤC LỤC PHẦN I ĐẶT VẤN ĐỀ 1 Lí chọn đề tài Mục đích, nhiệm vụ nghiên cứu 2.1 Mục đích nghiên cứu 2.2 Nhiệm vụ nghiên cứu Đối tượng, phạm vị nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu 3.2 Phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Tính đề tài, đóng góp đề tài PHẦN II NỘI DUNG Cơ sở khoa học 1.1 Cơ sở lý luận 1.1.1 Khái niêm STEM 1.1.2 Giáo dục STEM 1.1.3 Hình thức tổ chức giáo dục STEM 1.1.4 Bài học STEM 1.1.5 Xây dựng thực học STEM 1.2 Cơ sở thực tiễn 10 1.2.1 Giáo dục STEM trường THPT 10 1.2.2 Thực trạng giáo dục STEM trường THPT Anh Sơn 11 1.3 Đánh giá giáo dục STEM với môn hóa học 14 THIẾT KẾ GIÁO ÁN VÀ TỔ CHỨC DẠY HỌC CHỦ ĐỀ 16 2.1 Lí chọn chủ đề 17 2.2 Kiến thức STEM chủ đề 18 2.3 Mục tiêu chủ đề 18 2.4 Chuẩn bị 20 2.5 Phương pháp 20 2.6 Tiến trình dạy học 20 KẾT QUẢ ÁP DỤNG ĐỀ TÀI 32 3.1 Mục đích thực thực nghiệm 32 3.2 Nội dung kết thực nghiệm 32 PHẦN III KẾT LUẬN 36 Kết luận 36 Kiến nghị 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO 38 PHỤ LỤC 39 PHẦN I ĐẶT VẤN ĐỀ Lí chọn đề tài Nằm lộ trình đổi đồng phương pháp dạy học kiểm tra, đánh giá nhằm phát triển phẩm chất, lực học sinh tinh thần Nghị số 29-NQ/TW đổi bản, toàn diện giáo dục đào tạo, áp dụng thể tinh thần, nội dung chương trình giáo dục phổ thông 2018, giáo dục STEM trở thành xu hướng giáo dục mang tính tất yếu giới nói chung Việt Nam nói riêng Hình thức giáo dục đóng vai trị đòn bẩy để thực mục tiêu giáo dục lực cho công dân tương lai đáp ứng nhu cầu khoa học công nghệ 4.0 kỉ XXI Việt Nam trọng triển khai giáo dục STEM chương trình giáo dục phổ thơng, giúp học sinh hướng tới hoạt động trải nghiệm vận dụng kiến thức để tạo sản phẩm giải vấn đề thực tế sống Đặc biệt, Chỉ thị số 16/CT-TTg ngày 04 tháng năm 2017 Thủ tướng Chính phủ việc tăng cường lực tiếp cận cách mạng công nghiệp lần thứ đưa giải pháp, nhiệm vụ cụ thể… Về mặt giáo dục: “Thay đổi mạnh mẽ sách, nội dung, phương pháp giáo dục dạy nghề nhằm tạo nguồn nhân lực có khả tiếp nhận xu cơng nghệ sản xuất mới, cần tập trung vào thúc đẩy đào tạo khoa học, công nghệ, kĩ thuật toán học (STEM), ngoại ngữ, tin học chương trình giáo dục phổ thơng” đồng thời đưa nhiệm vụ: “Thúc đẩy triển khai giáo dục khoa học, cơng nghệ, kĩ thuật tốn học (STEM) chương trình giáo dục phổ thơng Ngày 07 tháng 10 năm 2019 Sở GD&ĐT Nghệ An ban hành Công văn số 1841/SGD&ĐT-GDTrH việc hướng dẫn thực giáo dục STEM trường trung học từ năm học 2019 – 2020 Thời gian qua, ngành giáo dục tổ chức linh hoạt hình thức tổ chức giáo dục STEM như: dạy học môn khoa học theo bài/chủ đề STEM, tổ chức hoạt động trải nghiệm STEM, tổ chức hoạt động nghiên cứu khoa học, kĩ thuật thông qua học STEM, xây dựng chủ đề dạy học liên môn… Việc dạy học bài/chủ đề STEM góp phần đổi phương pháp dạy học, kiểm tra, đánh giá Trong q trình dạy học mơn hóa học nay, việc tiếp cận, thực dạy học STEM tạo hứng thú học tập, tinh thần hăng say nghiên cứu, tìm tịi học sinh bước đầu tạo hiệu ứng tích cực việc giáo dục STEM trường học Trường THPT Anh Sơn đóng địa bàn huyện miền núi Anh Sơn, học sinh thuộc vùng trung du miền núi nên có nhiều nguồn ngun liệu tự nhiên thích hợp có giá trị, sống học sinh gần gũi với thiên nhiên, thích tìm tịi khám phá nguồn tư liệu, phương tiện trực quan có giá trị để dạy học STEM phần liên kết ion thuộc chương trình hóa học 10 thuộc chương trình giáo dục phổ thông 2018 Xuất phát từ thực tế giảng dạy phạm vi Sáng kiến kinh nghiệm muốn chia sẽ, trao đổi đồng nghiệp đề tài: Phát triển phẩm chất, lực học sinh thông qua giáo dục STEM chủ đề "Liên kết ion – Hóa học lớp 10 ” Mục đích, nhiệm vụ nghiên cứu 2.1 Mục đích nghiên cứu Thực chủ trương, hướng dẫn Ngành đổi phương pháp, hình thức tổ chức dạy học; dạy học nhằm phát triển phẩm chất, lực học sinh, thực giáo dục STEM nhà trường… Đưa cách dạy học chủ đề “Liên kết ion - Hóa học lớp 10” trường THPT theo hướng vận dụng giáo dục STEM để phát triển phẩm chất, lực học sinh Rèn luyện cho học sinh kỹ làm việc theo nhóm, hợp tác cách có hiệu quả, từ hình thành lực hợp tác; lực vận dụng kiến thức vào giải vấn đề thực tiễn… 2.2 Nhiệm vụ nghiên cứu Nghiên cứu sở lí luận thực tiễn dạy học theo hướng vận dụng giáo dục STEM dạy học nhằm phát triển phẩm chất, lực cho học sinh Khảo sát thực trạng dạy học theo định hướng vận dụng giáo dục STEM, dạy học theo phát triển phẩm chất, lực học sinh mơn Hóa học Nghiêm cứu phương pháp cách thức tổ chức hoạt động dạy học theo hướng vận dụng giáo dục STEM Xây dựng kế hoạch dạy, thiết kế giáo án tổ chức dạy học chủ đề “Liên kết ion - Hóa học lớp 10” trường THPT Anh Sơn theo hướng vận dụng giáo dục STEM nhằm phát triển phẩm chất, lực học sinh Đối tượng, phạm vị nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu Đề tài tập trung tìm hiểu, nghiên cứu, phân tích đánh giá thực trạng; đưa phương phương pháp hình thức tổ chức dạy học chủ đề “Liên kết ion - Hóa học lớp 10” trường THPT Anh Sơn 3.2 Phạm vi nghiên cứu Tập trung nghiên cứu thực đổi phương pháp, hình thức tổ chức dạy học, cụ thể vận dụng giáo dục STEM dạy học số học/chủ đề thuộc môn Hóa học chương trình GDPT2018 Đề tài nghiên cứu, thực nghiệm áp dụng trường THPT Anh Sơn Phương pháp nghiên cứu - Nhóm phương pháp nghiên cứu lí luận: + Đọc nghiên cứu tài liệu giáo dục STEM, tài liệu liên quan đến đề tài nghiên cứu; + Nghiên cứu mẫu biểu khảo sát, thống kê số liệu… + Dạy học theo hướng vận dụng giáo dục STEM mơn Hóa học; - Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn: + Tìm hiểu, quan sát, trao đổi với giáo viên học sinh; + Khảo sát tình hình thực đổi phương pháp, hình thức tổ chức dạy học… giáo viên; + Khảo sát tình hình việc áp dụng giáo dục STEM vào dạy học; + Tổng hợp số liệu, nội dung tìm hiểu, quan sát, thu thập; tổng kết kinh nghiệm thực tiễn; - Nhóm phương pháp hỗ trợ khác: + Phương pháp 5E; + Phương pháp thống kê tốn học; Tính đề tài, đóng góp đề tài Đề tài triển khai vận dụng phương pháp, kĩ thuật dạy học tích cực như: Làm việc nhóm; 5E, quan sát; trình bày báo cáo thu hoạch; phối hợp phương pháp đánh giá; tổng hợp xử lý số liệu ; Sử dụng kiến thức liên môn để giải vấn đề đặt Đề tài góp phần làm sáng tỏ sở lí luận thiết kế tổ chức hoạt động dạy học theo hướng vận dụng giáo dục STEM mơn Hóa học trường phổ thông Đề tài tác giả áp dụng có hiệu dạy học trường THPT Anh Sơn 1, mạnh dạn đưa trao đổi, chia với với đồng nghiệp để áp dụng, nhân rộng trường THPT địa bàn PHẦN II NỘI DUNG Cơ sở khoa học 1.1 Cơ sở lý luận 1.1.1 Khái niêm STEM STEM thuật ngữ viết tắt từ Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kĩ thuật) Mathematics (Toán học) Khái niệm STEM hiệu nhiều góc độ khác STEM thuật ngữ rút gọn thường sử dụng bàn đến sách phát triển Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật Toán học quốc gia Hiện thuật ngữ, khái niệm STEM dùng hai ngữ cảnh khác ngữ cảnh giáo dục ngữ cảnh nghề nghiệp Trong ngữ cảnh giáo dục, nói đến khái niệm STEM muốn nhấn mạnh đến quan tâm giáo dục mơn Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật Tốn học Quan tâm đến việc tích hợp mơn học gắn với thực tiễn để nâng cao lực cho người học Giáo dục STEM hiểu diễn giải nhiều cấp độ như: sách STEM, chương trình STEM, nhà trường STEM, mơn học STEM, học STEM hay hoạt động STEM Trong ngữ cảnh nghề nghiệp, khái niệm STEM hiểu nghề nghiệp thuộc lĩnh vực Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật Tốn học, ví dụ: Nhóm ngành nghề cơng nghệ thông tin; Y sinh; Kĩ thuật, Điện tử Truyền thông… 1.1.2 Giáo dục STEM Hiện nay, giáo dục STEM nhiều tổ chức, nhà giáo dục quan tâm nghiên cứu Do đó, khái niệm giáo dục STEM định nghĩa dựa cách hiểu khác Có ba cách hiểu giáo dục STEM là: - Giáo dục STEM hiểu theo nghĩa quan tâm đến môn Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật Toán học Đây quan niệm giáo dục STEM Bộ giáo dục Mỹ “Giáo dục STEM chương trình nhằm cung cấp hỗ trợ, tăng cường, giáo dục Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật Toán học (STEM) tiểu học trung học bậc sau đại học” (U.S Department of Education, 2007) - Giáo dục STEM hiểu theo nghĩa tích hợp (liên ngành) lĩnh vực/mơn Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật Tốn học (Merrill & Daugherty, 2009; Morrison & Bartlett, 2009) Tác giả Tsupros định nghĩa “Giáo dục STEM phương pháp học tập tiếp cận liên ngành, kiến thức hàn lâm kết hợp chặt chẽ với học thực tế thông qua việc học sinh áp dụng kiến thức Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật Toán học vào bối cảnh cụ thể tạo nên kết nối nhà trường, cộng đồng doanh nghiệp cho phép người học phát triển kĩ STEM tăng khả cạnh tranh kinh tế mới” (Tsupros&Hallinen, 2009) - Giáo dục STEM hiểu theo nghĩa tích hợp (liên ngành) từ lĩnh vực/môn học Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật Toán học trở lên Theo quan niệm này, tác giả Sanders định nghĩa “Giáo dục STEM phương pháp tiếp cận, khám phá giảng dạy học tập hai hay nhiều môn học STEM, chủ đề STEM nhiều môn học khác nhà trường” (Sanders, 2009) Bên cạnh đó, giáo dục STEM quan niệm chương trình đào tạo dựa ý tưởng giảng dạy cho học sinh bốn lĩnh vực cụ thể: Khoa học, Cơng nghệ, Kĩ thuật Tốn học liên ngành phương pháp tiếp cận ứng dụng Thay dạy bốn lĩnh vực theo mơn học tách biệt rời rạc, STEM tổng hợp chúng thành mơ hình học tập liền mạch dựa ứng dụng thực tế (Hom, 2014) Những nghiên cứu khái niệm STEM giáo dục STEM cho thấy có nhiều quan điểm khác nhau, nhiên có xu hướng hội tụ tới khái niệm giáo dục STEM cách tiếp cận đa chiều, nhiều bình diện trội tiếp cận liên môn, nhằm mục tiêu phát triển lực người học hướng tới phát triển nguồn nhân lực chất lượng cao đáp ứng yêu cầu xã hội Như vậy, giáo dục STEM phương thức giáo dục nhằm trang bị cho học sinh kiến thức khoa học gắn liền với ứng dụng chúng thực tiễn, qua phát triển cho học sinh lực phát giải vấn đề với lực khác tương ứng, đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế – xã hội 1.1.3 Hình thức tổ chức giáo dục STEM a) Dạy học mơn học thuộc lĩnh vực STEM Khi hình thức tổ chức giáo dục STEM chủ yếu nhà trường, học, hoạt động giáo dục STEM triển khai q trình dạy học mơn học STEM theo hướng tiếp cận liên môn Các chủ đề, học, hoạt động STEM bám sát chương trình mơn học thành phần Hình thức giáo dục STEM không làm phát sinh thêm thời gian học tập b) Hoạt động trải nghiệm STEM Học sinh khám phá thí nghiệm, ứng dụng khoa học, kỹ thuật thực tiễn đời sống Qua đó, nhận biết ý nghĩa khoa học, công nghệ, kỹ thuật toán học đời sống người, nâng cao hứng thú học tập môn học STEM Các trường phổ thơng triển khai giáo dục STEM thơng qua hình thức câu lạc Cần có tham gia, hợp tác bên liên quan như: sở giáo dục nghề nghiệp, trường đại học, doanh nghiệp Đây hoạt động theo sở thích, khiếu học sinh, diễn định kỳ, năm học c) Hoạt động nghiên cứu khoa học Giáo dục STEM triển khai thơng qua hoạt động nghiên cứu khoa học tổ chức thi sáng tạo KHKT với nhiều chủ đề khác 1.1.4 Bài học STEM a) Nội dung học STEM nằm chương trình giáo dục phổ thơng, gắn kết vấn đề thực tiễn xã hội - Nội dung học STEM đuợc gắn kết với vấn đề thực tiễn đời sống xã hội, khoa học, công nghệ học sinh đuợc yêu cầu tìm giải pháp đế giải vấn đề, chiếm lĩnh kiến thức, đáp ứng yêu cầu cần đạt học - Nội dung kiến thức học thuộc mơn học số mơn học chương trình; bảo đảm giải vấn đề đặt cách tương đối trọn vẹn b) Bài học STEM dựa theo quy trình thiết kế kĩ thuật - Bài học STEM đuợc xây dựng dựa theo quy trình thiết kế kĩ thuật với tiến trình bao gồm bước: xác định vấn đề; nghiên cứu kiến thức nền; đề xuất giải pháp; lựa chọn giải pháp; chế tạo mô hình (nguyên mẫu); thử nghiệm đánh giá; chia sẻ thảo luận; điều chỉnh thiết kế - Cấu trúc học STEM đuợc chia thành hoạt động chính, thể rõ bước quy trình thiết kế kĩ thuật sau: Hoạt động 1: Xác định vấn đề yêu cầu chế tạo sản phẩm ứng dụng gắn với nội dung học với tiêu chí cụ thể Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức (bao gồm kiến thức học cần sử dụng để giải vấn đề chế tạo sản phẩm theo yêu cầu) đề xuất giải pháp thiết kế đáp ứng tiêu chí nêu Hoạt động 3: Trình bày thảo luận phương án thiết kế, sử dụng kiến thức để giải thích, chứng minh lựa chọn, hoàn thiện phương án tốt (trong truờng hợp có nhiều phương án) Hoạt động 4: Chế tạo sản phẩm theo phương án thiết kế đuợc lựa chọn; thử nghiệm đánh giá trình chế tạo Hoạt động 5: Trình bày thảo luận sản phẩm chế tạo; điều chỉnh, hoàn thiện thiết kế ban đầu c) Phương pháp dạy học đưa học sinh vào hoạt động tìm tịi khám phá, định hướng hành động + Hoạt động học học sinh đuợc thiết kế theo hướng mở điều kiện thực hiện, cụ thể tiêu chí sản phẩm cần đạt + Hoạt động học học sinh hoạt động chuyển giao hợp tác định giải pháp giải vấn đề học sinh + Học sinh thực hoạt động trao đổi thông tin để chia sẻ ý tưởng thiết kế lại nguyên mẫu cần + Học sinh tự điều chỉnh ý tưởng xây dựng hoạt động tìm tịi, khám phá thân d) Hình thức tổ chức dạy học cần lôi học sinh vào hoạt động kiến tạo, tăng cường hoạt động nhóm, tự lực chiếm lĩnh kiến thức vận dụng kiến thức để giải vấn đề + Hình thức tổ chức học STEM linh hoạt, kết hợp hoạt động lớp học cần đảm bảo mục tiêu dạy học phần nội dung kiến thức chương trình + Tăng cường tổ chức hoạt động theo nhóm để phát triển lực giao tiếp hợp tác cho học sinh phải rõ nhiệm vụ sản phẩm cụ thể học sinh nhóm e) Thiết bị dạy học cần lưu ý đến việc sử dụng thiết bị, công nghệ sẵn có, dễ tiếp cận với chi phí tối thiếu - Sử dụng tối đa thiết bị sẵn có thuộc danh mục thiết bị dạy học tối thiểu theo quy định - Tăng cường sử dụng vật liệu, công cụ gia dụng, cơng nghệ sẵn có, dễ tiếp cận, chi phí rẻ an tồn - Khuyến khích sử dụng nguồn tài nguyên số bổ trợ, thí nghiệm ảo, mơ phỏng, phần mềm, dễ dàng truy cập sử dụng lớp học để học sinh chủ động học tập 1.1.5 Xây dựng thực học STEM a) Quy trình xây dựng học STEM Bước 1: Lựa chọn nội dung dạy học Căn vào nội dung kiến thức chương trình mơn học tượng, q trình gắn với kiến thức tự nhiên, xã hội; quy trình thiết bị cơng nghệ ứng dụng kiến thức thực tiễn để lựa chọn nội dung học Bước 2: Xác định vấn đề cần giải Xác định vấn đề cần giải để giao cho học sinh thực cho giải vấn đề đó, học sinh phải học kiến thức, kĩ cần dạy chương trình mơn học lựa chọn vận dụng kiến thức, kỹ biết để xây dựng học Bước 3: Xây dựng tiêu chí sản phẩm/giải pháp giải vấn đề Xác định rõ tiêu chí giải pháp/sản phẩm làm quan trọng để đề xuất giả thuyết khoa học/giải pháp giải vấn đề/thiết kế mẫu sản phẩm Bước 4: Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học - Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học thiết kế theo phương pháp kĩ thuật dạy học tích cực với hoạt động học bao hàm bước quy trình kĩ thuật - Mỗi hoạt động học thiết kế rõ ràng mục đích, nội dung, dự kiến sản phẩm học tập mà học sinh phải hoàn thành cách thức tổ chức hoạt động học tập Các hoạt động học tập tổ chức lớp học (ở trường, nhà cộng đồng) - Cần thiết kế học điện tử mạng để hướng dẫn, hỗ trợ hoạt động học học sinh bên lớp học b) Thiết kế tiến trình dạy học - Tiến trình học STEM tuân theo quy trình kĩ thuật, bước quy trình khơng cần thực cách mà thực song song, tương hỗ lẫn Hoạt động nghiên cứu kiến thức tổ chức thực đồng thời với việc đề xuất giải pháp; hoạt động chế tạo mẫu thực đồng thời với việc thử nghiệm đánh giá Trong đó, bước vừa mục tiêu vừa điều kiện để thực bước - Mỗi học STEM tổ chức theo hoạt động Trong đó, hoạt động tổ chức thực cách linh hoạt lớp học theo nội dung phạm vi kiến thức học - Mỗi hoạt động phải mô tả rõ mục đích, nội dung, dự kiến sản phẩm hoạt động học sinh cách thức tổ chức hoạt động - Nội dung hoạt động biên soạn thành mục chứa đựng thông tin nguyên liệu, kèm theo lệnh yêu cầu hoạt động để học sinh tìm hiểu, gia cơng trí tuệ để giải vấn đề đặt hoạt động; cách thức tổ chức hoạt động thể phương pháp dạy học, mô tả cách thức tổ chức mục nội dung hoạt động để học sinh đạt mục đích tương ứng Hoạt động 1: Xác định vấn đề Giáo viên giao cho học sinh nhiệm vụ học tập chứa đựng vấn đề Trong đó, học sinh phải hoàn thành sản phẩm học tập giải vấn đề cụ thể với tiêu chí địi hỏi học sinh phải sử dụng kiến thức học đế để xuất, xây dựng giải pháp Tiêu chí sản phẩm yêu cầu quan trọng, buộc học sinh phải nắm vững kiến thức thiết kế, giải thích thiết kế cho sản phẩm cần làm Hoạt động 2: Nghiên cứu kiến thức đề xuất giải pháp Tổ chức cho học sinh thực hoạt động học tích cực, tăng cường mức độ tự lực tuỳ thuộc đối tượng học sinh hướng dẫn cách linh hoạt giáo viên Khuyến khích học sinh hoạt động tự tìm tịi, chiếm lĩnh kiến thức để sử dụng vào việc đề xuất, thiết kế sản phẩm Hoạt động 3: Lựa chọn giải pháp Tổ chức cho học sinh trình bày, giải thích bảo vệ thiết kế kèm theo thuyết minh (sử dụng kiến thức học kiến thức có); giáo viên tổ chức góp ý, trọng việc chỉnh sửa xác thực thuyết minh học sinh để học sinh nắm vững kiến thức tiếp tục hoàn thiện thiết kế trước tiến hành chế tạo, thử nghiệm Hoạt động 4: Chế tạo mẫu, thử nghiệm đánh giá Tổ chức cho học sinh tiến hành chế tạo mẫu theo thiết kế, kết hợp tiến hành thử nghiệm trình chế tạo Hướng dẫn học sinh đánh giá mẫu điều chỉnh thiết kế ban đầu để bảo đảm mẫu chế tạo khả thi Hoạt động 5: Chia sẻ, thảo luận, điều chỉnh Tổ chức cho học sinh trình bày sản phẩm học tập hồn thành; trao đổi, thảo luận, đánh giá để tiếp tục điều chỉnh, hồn thiện c) Tiêu chí đánh giá học STEM; đánh giá kết học tập Mỗi học/chủ đề STEM thực nhiều tiết học nên hoạt động học thực ngồi lớp học Vì thế, tiết học thực số hoạt động học tiến trình học theo phương pháp dạy học tích cực sử dụng Các tiêu chí đánh giá tiến trình dạy học nêu rõ Cơng văn số 5555/BGDĐT–GDTrH ngày 08/10/2014; văn đạo hướng dẫn hành Tổ chức hoạt động họ Kế hoạch tài liệu dạy học Nội dung Tiêu chí Mức độ phù hợp chuỗi hoạt động học với mục tiêu, nội dung phương pháp dạy học sử dụng Mức độ rõ ràng mục tiêu, nội dung, kĩ thuật tổ chức sản phẩm cần đạt nhiệm vụ học tập Mức độ phù hợp thiết bị dạy học học liệu sử dụng để tổ chức hoạt động học học sinh Mức độ hợp lí phương án kiểm tra, đánh giá trình tổ chức hoạt động học học sinh Mức độ sinh động, hấp dẫn học sinh phương pháp hình thức chuyển giao nhiệm vụ học tập Khả theo dõi, quan sát, phát kịp thời khó khăn học sinh Mức độ phù hợp, hiệu biện pháp hỗ trợ khuyến khích học sinh hợp tác, giúp đỡ thực nhiệm vụ học tập Hóa chất: 250g NaOH, 250ml nước cất Giấy nhôm, axit oxalic, MgSO4 Cách làm: - Cho 250ml nước nguội vào cốc thủy tinh - Cho giấy nhôm vào cốc thủy tinh trên, phản ứng mạnh 2Al +2NaOH +2H2O →2NaAlO2 + 3H2 - Cho axit oxalic vào hỗn hợp trên, khuấy đều, phản ứng mạnh kết thúc Chùm tinh thể NH4Cl xà phòng - Cho tiếp MgSO4 vào vào dung dịch khuấy 15 phút đến dung dịch có màu vàng - Tiếp tục cho muối Na3Co(C2O4)3 vào hỗn hợp khuấy cho ta dung dịch màu xanh - Dùng phễu giấy lọc,lọc lấy dung dịch cho kết tinh thành tinh thể,khi có mầm lấu mầm buộc dây thả vào dung dịch nuôi tiếp - Kết hợp tinh thể nuôi ghép thành tranh ảnh phía Kết quả: Học sinh tạo ni mầm tinh thể phịng thí nghiệm Tinh thể NaMgAl(C2O4)3 26 Tinh thể ALUM, ghép thành tranh phố núi Tinh ALUM ghép tinh thể thành tranh Huy hiệu đoàn Đánh giá a) Nhiệm vụ chung: - Học sinh nhóm đề hồn thành mục tiêu, nhiệm vụ đề ra, cụ thể liệt kê hợp chất (tên, công thức) biết sử dụng sống thường ngày b) Nhiệm vụ nhóm: Nhóm 1: - Đã tạo lắp ráp mơ hình phân tử NaCl từ đất nặn tăm tre + Yêu cầu: đảm bảo 27 + Hình thức: Đẹp - Đã tạo ni mầm tinh thể NH4Cl phịng thí nghiệm Yêu cầu: Đạt yêu cầu, chất; Hình thức: Đẹp Nhóm 2: - Đã tạo lắp ráp mơ hình phân tử NaCl từ cà pháo tăm tre + Yêu cầu: đảm bảo + Hình thức: Đẹp - Đã tạo nuôi mầm tinh thể phèn chua, tinh thể NaMg(Al(C2O4)3), xếp thành huy hiệu đoàn nhà Yêu cầu: Đạt yêu cầu, chất; Hình thức: Đẹp Hoạt động 4: Câu hỏi tập thực tiễn nhằm phát triển lực, tư (Thực lồng ghép) Mục đích - Hướng dẫn cho học sinh vận dụng kiến thức học để trả lời dạng câu hỏi, tập; - Liên hệ kiến thức học với vấn đề thực tiễn, dạng câu hỏi, tập liên quan đến thực tiễn thường gặp để vận dụng vào các kỳ thi - Định hướng nội dung tìm hiểu, học tập Nội dung - Ion hình thành liên kết ion; Nêu số ví dụ cụ thể tuân theo quy tắc octet - Tính chất hợp chất ion; Tinh thể ion - Biết cách lắp đặt mơ hình tinh thể ion muối ăn nguồn nguyên liệu đơn giản, dễ kiếm, dễ làm… - Trải nghiệm nuôi tinh thể ion - Các dạng câu hỏi tập thường gặp đề thi: thi tốt nghiệp THPT, kì thi đánh giá lực, đánh giá tư tuyển sinh vào trường đại học… Một số câu hỏi thực tiễn nhằm phát triển lực, tư cho học sinh Bài 1: Các nguyên tử sau nhường hay nhận electron để đạt cấu hình khí gần nhất? a) Magnesium b) Chlorine Đáp án: 28 a) Cấu hình electron rút gọn Mg: [Ne]3s2 Cấu hình khí Neon với electron lớp vỏ hóa trị đạt nguyên tử Mg nhường electron nằm phân lớp 3s Sau nhường electron, nguyên tử Mg tạo thành hạt có 12 proton hạt nhân 10 electron âm lớp vỏ => trở thành ion dương (2+) b) Cấu hình electron rút gọn Cl: [Ne]3s23p5 Nguyên tử Cl đạt cấu hình Ne cách electron hóa trị Tuy nhiên, thuận lợi nhiều mặt lượng để đạt cấu hình argon (Ar) cách thêm electron vào vỏ hóa trị Electron tạo vỏ electron bền vững chuyển nguyên tử Cl thành ion chloride mang điện âm Trong Cl- có 17 proton 18 electron => Mang điện tích (1-) Bài 2: Sodium bromide (NaBr) hợp chất sử dụng nhiếp ảnh, tổng hợp hữu cơ, sản xuất loại thuốc như: thuốc an thần, thuốc ngủ, thuốc chống co giật,… Trong phân tử sodium bromide, nguyên sodium bromine đạt cấu hình electron ngun tử khí gần nhất, xác định khí Mơ hình cấu trúc mạng tinh thể sodium bromide Đáp án: [Ne]3s1 => Khi tham gia phản ứng hoá học xu hướng Na nhường electron để đạt cấu hình bền vững khí Ne 11Na: + 35Br: [Ar]3d104s24p5 => Khi tham gia phản ứng hoá học xu hướng Br nhận thêm elctron để đạt cấu hình bền vững khí Kr Bài 3: Sodium chloride (NaCl) muối có nhiều ứng dụng ngành công nghiệp sản xuất cao su, khai thác dầu khí, dung dịch khoan giếng khoan, …) Bên cạnh đó, cơng nghiệp thực phẩm sodium chloride thành phần có muối ăn cịn sử dụng để bảo quản thực phẩm có khả hút ẩm Ước tính lượng sodium chloride tiêu thụ cho ngành công nghiệp năm lên đến khoảng 200 triệu - chiếm 80% sản lượng muối tồn giới -Dựa vào mơ hình cấu trúc phân tử cho biết ion Cl- có ion Na+ bên cạnh -Nêu cách bảo quản muối ăn gia đình Mơ hình cấu trúc phân tử sodium chloride 29 Đáp án: - Mỗi ion Cl- có ion Na+ bên cạnh - Vì có tính hút ẩm mạnh (dễ cháy nước) nên muốn để muối ăn lâu ngày để lọ (thủy tinh sành sứ), đậy kín, để nơi khơ Bài 4: Theo nghiên cứu Đại học Harvard vào năm 2013, trẻ em sinh sống khu vực có nguồn nước bị nhiễm Fluorine có số IQ trung bình thấp so với trẻ em sống vùng khác Anion F- (fluoride) có độc tính mạnh với hệ thần kinh Với lượng tương đối thấp: 0,2 gam ion F - thể có trọng lượng 70 kg gây tử vong Tuy nhiên, có mặt anion fluoride lại giúp men khỏe chống chọi bệnh sâu răng, anion fluoride thêm vào nước uống đóng chai với nồng độ 1mg ion F- 1L nước bổ sung lượng nhỏ dạng muối sodium fluoride (NaF) kem đánh a Viết sơ đồ mô tả hình thành hợp chất NaF từ nguyên tử Na (Z = 11) F (Z = 9)? Men bổ sung ion fluoride b Một bạn học sinh nặng khoảng 70kg sử dụng loại nước chứa ion F - với lượng 1mg/1L để giúp men khỏe, chống sâu Sau đọc thơng tin độc tính ion F-, bạn học sinh lo lắng Hãy tính xem với thể tích nước mà bạn học sinh uống ngày lít ion F- có nước đạt đến mức gây độc tính? c Theo hiệp hội nha khoa Hoa Kỳ, người trưởng thành nên bổ sung 3,0 mg Fmỗi ngày dạng muối sodium fluoride (NaF) để ngăn ngừa sâu Lượng NaF không gây độc cho thể mức 3,19.10-2 gam/1 kg thể Một mẫu kem đánh chứa 0,28% NaF, tính khối lượng mẫu kem đánh mà người nặng 75 kg nuốt khơng gây độc tính với thể? Đáp án: a + Quá trình hình thành liên kết hợp chất NaF Sự tạo thành ion: Na →Na+ + 1e F + 1e → F– Sự tạo thành liên kết: Na+ + F- → NaF mg/ 1L liều lượng không độc b 0,2 g/70kg liều lượng đến mức F- gây độc tính (ở đâu đấy?) 0,2 g = 200 mg tương ứng 200L nước Vậy người 70kg uống 200 L nước chứa F- có khả nhiễm độc fluoride 30 c 3,19.10-2  75 = 2,3925 g mkem đánh răng= 2,3925.100/0,28 = 854,464 gam Bài 5: Trong đời sống muối ăn (NaCl) gia vị, phụ gia C5H8NO4Na (bột ngọt) C7H5O2Na (Chất bảo quản thực phẩm) có chứa ion sodium Hiệp hội Tim mạch Hoa Kỳ khuyến cáo lượng ion sodium ngày nạp vào thể người cần thấp 2300mg để bảo vệ tim mạch thận Nếu trung bình ngày người dùng tổng cộng gam muối ăn; 0,5 gam bột ngọt; 0,05 gam chất bảo quản lượng sodium tiêu thụ có vượt q mức tiêu thụ cho phép nói khơng? Dùng nhiều sodium gây ảnh hưởng tới tim mạch Đáp án: Lượng sodium người tiêu thụ ngày là: [(5 x 23) : 58,5] + [0,5 x 23) : 169] + [0,05 x 23) : 144] = 2,042 gam = 2042 mg < 2300 mg => Người tiêu thụ lượng sodium chưa vượt mức cho phép Bài 6: a) Nêu khác cấu tạo mạng tinh thể nguyên tử tinh thể ion Liên kết hoá học hai loại mạng thuộc loại liên kết gì? b) Giải thích naphtalene iodine lại dễ thăng hoa không dẫn điện, trái lại NaCl lại khó thăng hoa lại dẫn điện trạng thái dung dịch trạng thái nóng chảy? Sự thăng hoa Iodine Đáp án: Cấu trúc mạng tinh thể Tinh thể nguyên tử Tinh thể ion Các nguyên tử nằm nút mạng tinh thể, liên kết với liên kết cộng hóa trị Vì tinh thể ngun tử kim cương, than chì, gemani, silic,… cứng, nhiệt độ sôi Các ion âm dương phân bố luân phiên, đặn nút mạng tinh thể Các ion liên kết với liên kết ion Vì tinh thể ion NaCl, CaF2,… cứng, nhiệt độ sơi nhiệt độ nóng chảy cao 31 nhiệt độ nóng chảy cao Liên kết hoá học Liên kết cộng hoá trị Liên kết ion b) Phân tử naphtalen iodine có liên kết cộng hoá trị bền Ở trạng thái rắn, naphtalen iodine có mạng tinh thể phân tử, phân tử tương tác với tương tác van der Waals bền vững Vì vậy, đun nóng phân tử dễ dàng tách khỏi bay (thăng hoa) Hơi naptalen iodine phân tử trung hịa nên khơng dẫn điện Ngược lại, phân tử NaCl có cấu trúc tinh thể ion, lực liên kết mạnh nên khó nóng chảy khó bay (khó thăng hoa) Ở trạng thái nóng chảy dung dịch, NaCl phân li thành ion Na+ Cl- ion chuyển động tự nên dẫn điện Bài 7: Hầu hết khách sạn, công viên lớn thường xây giếng phun nước nhân tạo Mục đích gì? Đáp án: Tăng cường sức khỏe cho người Thông tin thêm: Mục đích xây dựng giếng phun nước nhân tạo tạo ion âm Các ion âm sau người hấp thụ điều tiết công hệ thần kinh trung ương, tăng sức miễn dịch, tăng cảm giác khỏe khoắn dễ chịu, giảm viêm phế quản, hen, đau đầu, ngủ, suy nhược thần kinh… KẾT QUẢ ÁP DỤNG ĐỀ TÀI 3.1 Mục đích thực thực nghiệm Kiểm tra tính đắn giả thuyết khoa học, đánh giá tính khả thi, hiệu giá trị thực tiễn đề tài 3.2 Nội dung kết thực nghiệm Bước 1: Chuẩn bị kế hoạch, giáo án dạy, nhiệm vụ… Bước 2: Tiến hành thực nghiệm Đề tài áp dụng giảng dạy cho học sinh lớp 10 trường THPT Anh Sơn 1, năm học 2022 – 2023 Lớp thực nghiệm: 10A1: 42 học sinh Lớp đối chứng: 10A2: 42 học sinh Kết khảo sát đầu năm mơn Hóa học (năm học 2022 – 2023) Lớp Số học sinh 10A1 42 10A2 42 X loại Giỏi 12 (28,57%) 10 (23,81%) X loại Khá 24 (57,14%) 25 (59,52%) X loại TB (14,29%) (16,67%) X loại Yếu, Ghi 32 Nhận xét: Năng lực mơn Hóa học lớp 10 A1 10 A2 đồng Bước 3: Tiến hành khảo sát học sinh: Hình thức 1: Lấy phiếu thăm dò lớp thực nghiệm 10 A1 Khảo sát mức độ hứng thú học sinh học mơn Hóa học theo định hướng STEM Em cho biết ý kiến thân học môn hóa học theo định hướng STEM sau học chủ đề “LIÊN KẾT ION” theo giáo dục STEM A Say mê (Rất hứng thú) B Hứng thú C Bình thường D Không hứng thú (Đánh dấu (x) vào ô tương ứng Kết quả: - 12/42 (28,6%): chọn Say mê - 25/42 (59,5): chọn hứng thú Say mê - 4/42 (9,5%): chọn bình thường Hứng thú - 01/42 (2,4%): chọn khơng hứng thú Bình thường Khơng hứng thú Biểu đồ khảo sát ý kiến học sinh 10A1 Hình thức 2: Sau áp dụng đề tài lớp 10A1, tổ chức cho học sinh lớp làm khảo sát với nội dung kiến thức chủ yếu liên quan đến chủ đề liên kết ion Đối chiếu kết học sinh lớp bảng thống kê đồ thị sau: Bảng tổng hợp kết khảo sát sau dạy chủ đề Điểm