Xây dựng một số thí nghiệm ảo phần vô cơ nhằm nâng cao chất lượng dạy và học môn hóa học ở trường phổ thông

SVTH: Nguyễn Thị Kim Dung Lớp: 08SHH 2. Kiến nghị ........................................................................................................... 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 78 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Một đất nước phát triển bền vững, giàu mạnh thì cần có những con người lao động tự chủ và sáng tạo, điều đó có nghĩa là đất nước đó cần có một nền giáo dục tiến bộ. Đảng và nhà nước ta khẳng định “ Giáo dục là quốc sách hàng đầu ”. Nhiệm vụ của giáo dục là đào tạo ra những con người năng động, sáng tạo, tiếp thu những tri thức hiện đại nhằm thúc đẩy đất nước phát triển. Để thực hiện nhiệm vụ trên, nền giáo dục cần đổi mới từ nội dung cho đến PPDH. Ngày nay cùng với sự tiến bộ của KHKT, nhiều phương tiện kĩ thuật hiện đại ra đời, nhiều cách tiếp cận thông tin nhanh chóng và tiện lợi, sự phát triển mạnh mẽ của CNTT đã phần nào làm giảm bớt lối nghiên cứu cũ kỹ, lạc hậu tốn thời gian. Vì vậy, một trong những hướng đổi mới PPDH là kết hợp các PPDH với các phương tiện kĩ thuật dạy học hiện đại nhằm nâng cao hiệu quả của quá trình dạy và học. Hóa học là một môn khoa học thực nghiệm, vì vậy việc lồng ghép các thí nghiệm vào trong các bài học hóa học là một bộ phận quan trọng để nâng cao chất lượng dạy và học. Ở nước ta hiện nay, tình trạng các em học sinh có thể nói vanh vách kiến thức lý thuyết nhưng đến khi làm thực hành thì các em rất lúng túng, phải nói là khá phổ biến. Điều này không chỉ tồn tại ở bộ phận nhỏ, ở các em học sinh bình thường mà ngay các học sinh tham dự các cuộc thi lớn như Olympic quốc tế, các môn thực hành như vật lý, hóa học, sinh học cũng mắc phải, trong khi điểm lý thuyết rất cao còn điểm thực hành gần như không có. Việc sử dụng TN trực quan lại có rất nhiều ưu điểm, điều đầu tiên TN trực quan tạo được nhiều sự hưng phấn, sôi nổi trong lớp học, làm cho học sinh có sự yêu thích đối với môn học, từ đó làm cho các em có thể tiếp thu kiến thức một cách dễ dàng và nhớ lâu hơn. TN giúp chứng minh, làm rõ lý thuyết, khơi dậy tính tò mò trong học sinh từ đó rèn luyện cho các em kỹ năng giải quyết vấn đề bằng khoa học. Khóa luận tốt nghiệp 2 GVHD: Th.S Nguyễn Thị Lan Anh SVTH: Nguyễn Thị Kim Dung Lớp: 08SHH Qua đó ta thấy TN có vai trò rất lớn trong việc nâng cao chất lượng dạy học. Chỉ có TN trực quan mới tạo sự hứng khởi, giúp học sinh nắm bài dễ dàng và sâu sắc hơn. Tuy nhiên theo thống kê của bộ GD ĐT cuối năm 2007, qua nhiều đợt tăng cường cơ sở vật chất cho ngành GD chỉ có 1264 tỉnh, thành đáp ứng 90 % nhu cầu phòng học, 8 tỉnh thành đáp ứng 70 – 90 % nhu cầu phòng thí nghiệm, trong đó bậc THPT chỉ có 40 % đạt chuẩn. Đến những năm gần đây, tuy đã cải thiện về cơ sở vật chất nhưng nhìn chung vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu học tập của các em học sinh. Trước tình hình đó, để giúp cho việc lĩnh hội kiến thức của học sinh nhẹ nhàng, sinh động và hiệu quả hơn, chúng tôi đã chọn nghiên cứu đề tài “ Xây dựng một số thí nghiệm ảo phần vô cơ nhằm nâng cao chất lƣợng dạy và học môn hóa học ở trƣờng phổ thông.” 2. Mục đích nghiên cứu 1. Tìm hiểu thực trạng việc sử dụng TN trong giảng dạy hóa học ở trường phổ thông. 2. Nghiên cứu quy trình thiết kế mô hình TN bằng cách ứng dụng các phần mềm mô phỏng TN. 3. Ứng dụng các phần mềm mô phỏng TN vào trong một số bài giảng hóa học phổ thông ( phần vô cơ ). 3. Nhiệm vụ nghiên cứu 1. Tìm hiểu về cơ sở lý luận phương pháp dạy học hóa học, vai trò của TN trong dạy học hóa học ở trường phổ thông. 2. Nghiên cứu quy trình thiết kế mô hình TN bằng một số phần mềm mô phỏng TN. 3. Thiết kế một số mô hình bài TN để đưa vào bài giảng hóa học phần vô cơ chương trình phổ thông. 4. Thiết kế một số giáo án điện tử có sử dụngTN ảo. 4. Đối tƣợng và khách thể nghiên cứu 1. Đối tượng : Ứng dụng một số phần mềm mô phỏng TN vào việc thiết kế mô hình TN trong chương trình hóa học phổ thông phần vô cơ.

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Nhiệm vụ nghiên cứu 2

4 Đối tượng và khách thể nghiên cứu 2

5 Giả thuyết khoa học 3

6 Phương pháp nghiên cứu 3

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI 4

1.1 Đổi mới phương pháp dạy và học 4

1.1.1 Phương pháp dạy học 4

1.1.2 Định hướng đổi mới phương pháp dạy học 5

1.1.3 Đặc trưng của phương pháp dạy học tích cực 6

1.1.4 Đổi mới phương pháp dạy học có sự hổ trợ của công nghệ thông tin 6

1.2 Phần mềm dạy học 7

1.2.1 Khái quát phần mềm dạy học 7

1.2.2 Ưu điểm và nhược điểm của việc sử dụng phần mềm dạy học 8

1.2.2.1 Ưu điểm 8

1.2.2.2 Nhược điểm 9

1.3 Giới thiệu một số phần mềm mô phỏng thí nghiệm 10

1.3.1 Phần mềm ChemLab 10

1.3.1.1 Sử dụng ChemLab 10

1.3.1.2 Ưu điểm và nhược điểm của phần mềm 12

1.3.2 Phần mềm Crocodile Chemistry 605 13

1.3.2.1 Sử dụng Crocodile Chemistry 605 13

1.3.2.2 Ưu điểm và nhược điểm của phần mềm 16

1.3.3 Phần mềm Science Teacher’s Helper soạn giáo án trong word 17

1.3.3.1 Sử dụng Science Teacher’s Helper 17

1.3.3.2 Ưu điểm và nhược điểm của phần mềm 18

1.4 Quy trình ứng dụng các phần mềm để xây dựng một mô hình thí nghiệm 18

1.5 Yêu cầu sư phạm cần thiết khi sử dụng các phần mềm mô phỏng thí nghiệm kết hợp với bài giảng điện tử 19

CHƯƠNG II: XÂY DỰNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM ẢO PHẦN VÔ CƠ Ở TRƯỜNG THPT 22

2.1 Vai trò của thí nghiệm 22

2.2 Điểm mạnh của thí nghiệm ảo 22

2.3 Thiết kế một số thí nghiệm ảo trong chương trình hóa học vô cơ bậc THPT 23

2.3.1 Thí nghiệm mô tả chuyển động nguyên tử, ion trong phản ứng hóa học Fe với axit HCl 23

2.3.2 Thí nghiệm điều chế clo bằng phương pháp điện phân dung dịch muối ăn 24

2.3.3 Thí nghiệm clo tác dụng với natri kim loại 27

2.3.4 Thí nghiệm lưu huỳnh tác dụng với hydro 28

2.3.5 Thí nghiệm lưu huỳnh tác dụng với bột nhôm 30

2.3.6 Phản ứng nhiệt nhôm 31

2.3.7 Thí nghiệm các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng 32

2.3.7.1 Ảnh hưởng của nồng độ 32

2.3.7.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ 33

2.3.7.3 Ảnh hưởng của diện tích bề mặt 34

2.3.7.4 Ảnh hưởng của chất xúc tác 35

2.3.8 Thí nghiệm chuẩn độ dung dịch HCl 0,2M bằng dung dịch NaOH 0,2M với chỉ thị phenolphtalein………36

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ CÓ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM ẢO 40

3.1 Bài 30: Clo 40

3.2 Bài 43: Lưu huỳnh 49

3.3 Bài 49: Tốc độ phản ứng hóa học 57

3.4 Bài 18: Bài thực hành 63

3.5 Bài 33: Nhôm 68

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76

1 Kết luận 76

Để thực hiện nhiệm vụ trên, nền giáo dục cần đổi mới từ nội dung cho đến PPDH Ngày nay cùng với sự tiến bộ của KHKT, nhiều phương tiện kĩ thuật hiện đại ra đời, nhiều cách tiếp cận thông tin nhanh chóng và tiện lợi, sự phát triển mạnh

mẽ của CNTT đã phần nào làm giảm bớt lối nghiên cứu cũ kỹ, lạc hậu tốn thời gian

Vì vậy, một trong những hướng đổi mới PPDH là kết hợp các PPDH với các phương tiện kĩ thuật dạy học hiện đại nhằm nâng cao hiệu quả của quá trình dạy và học

Hóa học là một môn khoa học thực nghiệm, vì vậy việc lồng ghép các thí nghiệm vào trong các bài học hóa học là một bộ phận quan trọng để nâng cao chất lượng dạy và học Ở nước ta hiện nay, tình trạng các em học sinh có thể nói vanh vách kiến thức lý thuyết nhưng đến khi làm thực hành thì các em rất lúng túng, phải nói là khá phổ biến Điều này không chỉ tồn tại ở bộ phận nhỏ, ở các em học sinh bình thường mà ngay các học sinh tham dự các cuộc thi lớn như Olympic quốc tế, các môn thực hành như vật lý, hóa học, sinh học cũng mắc phải, trong khi điểm lý thuyết rất cao còn điểm thực hành gần như không có

Việc sử dụng TN trực quan lại có rất nhiều ưu điểm, điều đầu tiên TN trực quan tạo được nhiều sự hưng phấn, sôi nổi trong lớp học, làm cho học sinh có sự yêu thích đối với môn học, từ đó làm cho các em có thể tiếp thu kiến thức một cách

dễ dàng và nhớ lâu hơn TN giúp chứng minh, làm rõ lý thuyết, khơi dậy tính tò mò trong học sinh từ đó rèn luyện cho các em kỹ năng giải quyết vấn đề bằng khoa học

Qua đó ta thấy TN có vai trò rất lớn trong việc nâng cao chất lượng dạy học Chỉ có

TN trực quan mới tạo sự hứng khởi, giúp học sinh nắm bài dễ dàng và sâu sắc hơn Tuy nhiên theo thống kê của bộ GD & ĐT cuối năm 2007, qua nhiều đợt tăng cường cơ sở vật chất cho ngành GD chỉ có 12/64 tỉnh, thành đáp ứng 90 % nhu cầu phòng học, 8 tỉnh thành đáp ứng 70 – 90 % nhu cầu phòng thí nghiệm, trong đó bậc THPT chỉ có 40 % đạt chuẩn Đến những năm gần đây, tuy đã cải thiện về cơ sở vật chất nhưng nhìn chung vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu học tập của các em học sinh

Trước tình hình đó, để giúp cho việc lĩnh hội kiến thức của học sinh nhẹ

nhàng, sinh động và hiệu quả hơn, chúng tôi đã chọn nghiên cứu đề tài “ Xây dựng một số thí nghiệm ảo phần vô cơ nhằm nâng cao chất lượng dạy và học môn hóa học ở trường phổ thông.”

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

1 Tìm hiểu về cơ sở lý luận phương pháp dạy học hóa học, vai trò của TN trong dạy học hóa học ở trường phổ thông

2 Nghiên cứu quy trình thiết kế mô hình TN bằng một số phần mềm mô phỏng TN

3 Thiết kế một số mô hình bài TN để đưa vào bài giảng hóa học phần vô cơ chương trình phổ thông

4 Thiết kế một số giáo án điện tử có sử dụngTN ảo

4 Đối tượng và khách thể nghiên cứu

1 Đối tượng : Ứng dụng một số phần mềm mô phỏng TN vào việc thiết kế

mô hình TN trong chương trình hóa học phổ thông phần vô cơ

2 Khách thể : Học sinh

5 Giả thuyết khoa học

Nếu thiết kế được mô hình TN bằng phần mềm mô phỏng TN một cách chính xác và có phương pháp hợp lí sẽ góp phần đổi mới và nâng cao chất lượng dạy học

bộ môn hóa học chương trình hóa học phổ thông

6 Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu tài liệu, giáo trình lý luận dạy học có liên quan đến vấn đề phát triển tính chủ động, tự lực, sáng tạo của học sinh

- Nghiên cứu về tài liệu thí nghiệm ở trường phổ thông

- Nghiên cứu các tài liệu hướng dẫn sử dụng các phần mềm CROCODILE, CHEMLAB, SCIENCE TEACHER’S HELPER…

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN

LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI 1.1 Đổi mới phương pháp dạy và học

1.1.1 Phương pháp dạy học

Phương pháp dạy học là cách thức hoạt động của thầy trong việc tổ chức, chỉ đạo các hoạt động nhận thức của trò nhằm giúp trò chủ động đạt các mục tiêu dạy học Tùy theo nội dung của từng bài mà chọn phương pháp dạy học cụ thể, phù hợp như phương pháp trực quan, dùng lời nói, thực hành, thường thì người dạy sẽ kết hợp các phương pháp này tùy vào nội dung bài giảng để việc truyền tải kiến thức có hiệu quả.[3]

Thứ nhất đó là phương pháp trực quan Nói đến phương pháp này điều đầu tiên cần nhắc tới đó là phương tiện trực quan, đó là những sự vật, dụng cụ, đồ dùng, thiết bị kỹ thuật từ đơn giản đến phức tạp được dùng trong dạy học, với tư cách là

mô hình đại diện cho hiện thực khách quan, là nguồn cung cấp thông tin chính về sự vật hiện tượng nghiên cứu, làm cơ sở, tạo thuận lợi cho sự lĩnh hội kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo về hiện thực đó của học sinh Như vậy, khi sử dụng phương pháp trực quan trong dạy học, người dạy đã sử dụng phương tiện trực quan, phối hợp nhịp nhàng với các phương pháp dạy học khác nhằm giúp cho học sinh hiểu được dễ dàng, vững chắc kiến thức

Thứ hai là phương pháp dùng lời Trong dạy học hóa học có những nội dung không thể làm thí nghiệm và cũng không có đồ dùng trực quan, lúc này lời nói của giáo viên hoặc sách giáo khoa có ý nghĩa quan trọng Đó là nguồn cung cấp kiến thức; lời nói có tác dụng đến việc hình thành các khái niệm Ở đây bước chuyển từ cảm giác đến tư duy, từ cụ thể đến trừu tượng được thực hiện dưới hình thức lời giảng

Cuối cùng là phương pháp thực hành Phương pháp này giúp hình thành khái niệm Hóa học ở học sinh một cách chính xác, có hiệu quả, hoặc có thể dùng lời

minh họa hay cụ thể hóa lại những kiến thức đã học; rèn luyện khả năng độc lập suy nghĩ, cộng tác và khả năng tư duy logic Phát triển kỹ năng, kỹ xảo thực hành hóa học.[3]

Kết quả học tập sẽ được nâng cao nếu chúng ta biết phối hợp tốt các phương pháp dạy học một cách hợp lí

1.1.2 Định hướng đổi mới phương pháp dạy học

Hòa mình vào sự đổi mới của đất nước, ngành giáo dục cũng đang từng bước đổi mới toàn diện Vấn đề được chú trọng hiện nay đó là đổi mới PPDH Trong

Chiến lược phát triển giáo dục Việt Nam 2009 – 2020, Đảng và Nhà nước đã yêu

cầu thực hiện cuộc vận động toàn ngành đổi mới PPDH theo hướng phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của người học, biến quá trình học tập thành quá trình tự học có sự hướng dẫn và quản lý của giáo viên Hoàn thành việc xây dựng chuẩn quốc gia về cơ sở vật chất kỹ thuật cho tất cả các loại hình trường, nhằm đảm bảo những điều kiện vật chất cơ bản thực hiện việc đổi mới quá trình dạy học Trong đó, chú trọng đến chuẩn hóa phòng học, phòng thí nghiệm, phòng học bộ môn và trang thiết bị dạy học ở các cấp học Thực hiện giảm tải cơ cấu chương trình hợp lí vừa đảm bảo chuẩn kiến thức phổ thông, cơ bản, vừa tạo điều kiện phát triển năng lực của mỗi học sinh, nâng cao năng lực tư duy, kỹ năng thực hành, tăng tính thực tiễn, bổ sung những thành tựu khoa học và công nghệ hiện đại phù hợp với khả năng tiếp thu của học sinh và tiếp cận trình độ giáo dục phổ thông ở các nước trong khu vực.[1]

Bên cạnh những định hướng đổi mới trên, trong chiến lược cũng đã yêu cầu

triển khai Đề án dạy tin học và ứng dụng CNTT trong nhà trường Đây là một vấn

đề rất mới mẽ nhưng lại nhận được sự ủng hộ của đông đảo giáo viên và học sinh Ngày nay, việc đưa CNTT vào giảng dạy đã trở thành mục tiêu phấn đấu của các trường học Các tiết dạy có sự hỗ trợ của CNTT dần dần đã nâng cao được hiệu quả giáo dục, đồng thời nó cũng đã đáp ứng được yêu cầu của xã hội trong giai đoạn hiện nay.[1]

1.1.3 Đặc trưng của phương pháp dạy học tích cực

PPDH tích cực là những PPDH phát huy tính tích cực, chủ động sáng tạo của người học Phương pháp tích cực hướng tới việc hoạt động hóa, tích cực hóa hoạt động nhận thức của người học, nghĩa là tập trung vào phát huy tính tích cực của người học chứ không phải tập trung vào người dạy Lấy người học làm trung tâm, giáo viên là “nhạc trưởng” dẫn lái và định hướng, hỗ trợ, giải đáp, khuyến khích….Thầy chủ động và trò chủ động sẽ tạo nên môi trường hợp tác hữu ích giữa người dạy và người học Trong quá trình dạy và học, người học phải được rèn luyện

về phương pháp, kỹ năng, thói quen, ý chí tự học để khơi dậy nội lực vốn có của mỗi người, kết quả học sẽ tăng lên gấp bội Vì vậy, ngày nay người ta nhấn mạnh hoạt động học trong quá trình dạy học, nổ lực tạo sự chuyển biến tự học tập thụ động sang tự học chủ động, đặt vấn đề tự học trong trường phổ thông, không chỉ tự học ngay trong trường phổ thông, không phải tự học ở nhà mà cả tự học trong tiết học có sự hướng dẫn của giáo viên.[10]

Bên cạnh tính chủ động sáng tạo, PPDH tích cực còn đòi hỏi tính kế thừa, bao gồm kế thừa cả kỹ năng và PPDH truyền thống thích hợp, kết hợp chặt chẽ với các phương tiện, quan hệ với thế giới mới, quan trong hệ thống nền kinh tế tri thức toàn cầu Đồng thời, cần giáo dục cho học sinh kỹ năng hiểu và ứng xử từ đơn giản đến phức tạp

Qua đó, ta thấy đặc trưng cơ bản của PPDH tích cực đó là khai thác tính chủ động, sáng tạo trong học sinh, lấy người học làm trung tâm

1.1.4 Đổi mới phương pháp dạy học có sự hổ trợ của CNTT

Chỉ thị 29/2001/CT – BGD & ĐT của Bộ trưởng Bộ GD & ĐT đã nêu rõ : “

Đối với giáo dục và đào tạo, công nghệ thông tin có tác động mạnh mẽ, làm thay đổi phương pháp, phương thức dạy và học Công nghệ thông tin là phương tiện để tiến tới một xã hội học tập”.[13]

CNTT mở ra triển vọng to lớn trong việc đổi mới các phương pháp và hình thức dạy học Những PPDH theo cách tiếp cận kiến tạo, PPDH theo dự án, dạy học phát hiện và giải quyết vấn đề càng có nhiều điều kiện để ứng dụng rộng rãi Các

hình thức dạy học như dạy học theo lớp, theo nhóm, dạy cá nhân cũng có những đổi mới trong môi trường CNTT

Nhận thức rõ vai trò, tầm quan trọng và hiệu quả của ứng dụng CNTT trong dạy học; nhiều trường học hiện nay đã và đang xây dựng, triển khai kế hoạch ứng dụng CNTT trong nhà trường

Để thực hiện yêu cầu trên, điều đầu tiên đó là phải bồi dưỡng một đội ngũ giáo viên có trình độ về tin học, đặc biệt là các kỹ năng ứng dụng CNTT trong từng môn học cụ thể Hiện nay, có rất nhiều trường học đã tổ chức các hoạt động như: tổ chức các lớp bồi dưỡng kỹ năng tin học; tổ chức sinh hoạt chuyên môn, chuyên đề

để trao đổi về kinh nghiệm ứng dụng CNTT trong giảng dạy Mỗi một giáo viên luôn phải có ý thức sưu tầm tài liệu hướng dẫn ứng dụng CNTT hiệu quả Đồng thời luôn tích cực học hỏi, sẵn sàng chia sẽ

Ngoài việc bồi dưỡng để có một đội ngũ giáo viên ứng dụng CNTT giỏi, mỗi trường học đã và đang tích cực trang bị cơ sở vật chất, thiết bị về tin học Bố trí thời gian, lịch học hợp lý để tất cả giáo viên và học sinh đều được học tập nghiên cứu, khai thác có hiệu quả việc ứng dụng CNTT vào dạy học

Nhìn chung, vấn đề ứng dụng CNTT vào công tác giảng dạy đã và đang có

sự tiến bộ, góp phần nâng cao chất lượng dạy và học Tuy nhiên, cần xác định rõ CNTT chỉ là phương tiện tạo thuận lợi cho việc triển khai phương pháp tích cực chứ không phải là điều kiện đủ của phương pháp này

Việc ứng dụng CNTT vào dạy học góp phần đổi mới PPDH là một công việc khó khăn, lâu dài, đòi hỏi rất nhiều điều kiện về cơ sở vật chất, tài chính và năng lực của đội ngũ giáo viên Do đó, để đẩy mạnh ứng dụng và phát triển CNTT trong dạy học có hiệu quả cần có sự quan tâm, đầu tư về cơ sở vật chất của các cấp, sự chỉ đạo đồng bộ của ngành – của mỗi nhà trường và đặc biệt là sự nỗ lực học hỏi, rút kinh nghiệm của bản thân mỗi giáo viên

1.2 Phần mềm dạy học

1.2.1 Khái quát phần mềm dạy học

PMDH là một trong những chương trình ứng dụng được xây dựng nhằm mục đích hỗ trợ cho quá trình dạy học, là một tập hợp các câu lệnh được viết theo một

ngôn ngữ lập trình nào đó, để yêu cầu máy tính thực hiện các thao tác cần thiết ( cập nhật, lưu giữ, xử lí dữ liệu và truy xuất thông tin ) theo một kịch bản ( giải thuật ) và yêu cầu đã được định trước PMDH bao hàm trong nó những tri thức của khoa học giáo dục và các kỹ thuật của CNTT Hay nói cách khác, PMDH là sản phẩm được kết tinh từ hai loại chuyên gia: sư phạm và tin học Như vậy, không phải cứ một phần mềm nào được sử dụng vào dạy học thì được gọi là PMDH, mà chỉ có thể nói đến việc khai thác những khả năng của nó để hỗ trợ cho quá trình dạy học mà thôi.[2]

Các PMDH có thể sử dụng trong dạy học với các chức năng sau:

- Dạy – học kiến thức mới

- Ôn tập, củng cố, hoàn thiện kiến thức

- Kiểm tra, đánh giá kết quả học tập của học sinh

1.2.2 Ƣu điểm và nhƣợc điểm của việc sử dụng phần mềm dạy học

1.2.2.1 Ƣu điểm

- Môi trường đa phương tiện kết hợp với những hình ảnh video, camera,… với âm thanh, văn bản, biểu đồ…được trình bày qua máy tính theo kịch bản vạch sẵn nhằm đạt hiệu quả tối đa qua một quá trình học đa giác quan

- Kỹ thuật đồ họa nâng cao có thể mô phỏng nhiều quá trình, hiện tượng trong tự nhiên, xã hội, trong con người mà không thể hoặc không nên để xảy ra trong điều kiện nhà trường

- Công nghệ tri thức nối tiếp trí thông minh của con người, thực hiện những công việc mang tính trí tuệ cao

- Những ngân hàng dữ liệu khổng lồ và đa dạng được kết nối với nhau và với người sử dụng qua những mạng máy tính kể cả internet …có thể được khai thác để tạo nên những điều kiện cực kỳ thuận lợi và nhiều khi không thể thiếu để học sinh học tập trong hoạt động tự giác, tích cực và sáng tạo, được thực hiện độc lập hoặc trong giao lưu

- Những thí nghiệm, tài liệu được cung cấp bằng nhiều kênh: kênh hình, kênh chữ, âm thanh sống động làm cho học sinh dễ thấy, dễ tiếp thu và bằng suy luận có lí, học sinh có thể có những dự đoán về các tính chất, những quy luật mới

Đây là một ưu điểm lớn của CNNT và truyền thông trong quá trình đổi mới phương pháp dạy học Có thể khẳng định rằng, môi trường CNTT và truyền thông chắc chắn sẽ có tác động tích cực tới sự phát triển trí tuệ của học sinh và điều này làm nảy sinh những lý thuyết học tập mới

1.2.2.2 Nhƣợc điểm

Theo sự đánh giá chung trong thời gian vừa qua, việc đưa CNTT và truyền thông ứng dụng vào lĩnh vực giáo dục và đào tạo bước đầu đạt được những kết quả khả quan Tuy nhiên, những gì đạt được vẫn còn hết sức khiêm tốn Khó khăn, vướng mắc và những thách thức vẫn còn phía trước bởi những vấn đề nảy sinh từ thực tiễn Chẳng hạn :

- Tuy máy tính điện tử mang lại rất nhiều thuận lợi cho việc dạy học nhưng trong một mức độ nào đó, thì công cụ hiện đại này cũng không thể hỗ trợ giáo viên hoàn toàn trong các bài giảng của họ Nó chỉ thực sự hiệu quả đối với một số bài giảng chứ không phải toàn bộ chương trình do nhiều nguyên nhân, mà cụ thể là, với những bài học có nộ dung ngắn, không nhiều kiến thức mới, thì việc dạy theo phương pháp truyền thống sẽ thuận lợi hơn cho học sinh, vì giáo viên sẽ ghi tất cả nội dung bài học đó đủ trên một mặt bảng và như vậy sẽ dễ dàng củng cố bài học từ đầu đến cuối mà không cần phải lật lại từng slide như khi dạy trên máy tính điện tử Những mạch kiến thức vận dụng đòi hỏi giáo viên phải kết hợp với phấn trắng bảng đen và các phương pháp dạy học truyền thống mới rèn luyện được kỹ năng cho học sinh

- Bên cạnh đó, kiến thức, kỹ năng về CNTT ở một số giáo viên vẫn còn hạn chế, chưa đủ vượt ngưỡng để đam mê và sáng tạo, thậm chí còn né tránh Mặt khác, PPDH cũ vẫn còn như một lối mòn khó thay đổi, sự uy quyền, áp đặt vẫn chưa thể xoá được trong một thời gian tới Việc dạy học tương tác giữa người - máy, dạy theo nhóm, dạy phương pháp tư duy sáng tạo cho học sinh, cũng như dạy học sinh cách biết, cách làm, cách chung sống và cách tự khẳng định mình vẫn còn mới mẻ đối với giáo viên và đòi hỏi giáo viên phải kết hợp hài hòa các PPDH đồng thời phát huy ưu điểm của PPDH này làm hạn chế những nhược điểm của PPDH truyền

thống Điều đó làm cho CNTT, dù đã được đưa vào quá trình dạy học, vẫn chưa thể phát huy tính trọn vẹn tích cực và tính hiệu quả của nó

- Việc sử dụng CNTT để đổi mới PPDH chưa được nghiên cứu kỹ, dẫn đến việc ứng dụng nó không đúng chỗ, không đúng lúc, nhiều khi lạm dụng nó

- Việc đánh giá một tiết dạy có ứng dụng CNTT còn lúng túng, chưa xác định hướng ứng dụng CNTT trong dạy học Chính sách, cơ chế quản lý còn nhiều bất cập, chưa tạo được sự đồng bộ trong thực hiện Các phương tiện, thiết bị phục

vụ cho việc đổi mới PPDH bằng phương tiện chiếu projector, … còn thiếu, chưa đồng bộ và chưa được hướng dẫn sử dụng nên chưa triển khai rộng khắp và hiệu quả

- Việc kết nối và sử dụng Internet chưa được thực hiện triệt để và có chiều sâu; sử dụng không thường xuyên do thiếu kinh phí, do tốc độ đường truyền Công tác đào tạo, công tác bồi dưỡng, tự bồi dưỡng đội ngũ giáo viên chỉ mới dừng lại ở việc xoá mù tin học nên giáo viên chưa đủ kiến thức, mất nhiều thời gian và công sức để sử dụng CNTT trong lớp học một cách có hiệu quả

1.3 Giới thiệu một số phần mềm mô phỏng thí nghiệm

1.3.1 Phần mềm ChemLab

Model ChemLab là một trong những phần mềm mạnh nhất trong các phần mềm Model Science được dùng để mô phỏng khoảng hơn 32 bài thí nghiệm khác nhau thuộc các lĩnh vực hóa đại cương, phân tích, vô cơ, hữu cơ, hóa lý… Sức mạnh vượt trội của ChemLab là trang bị một phòng thí nghiệm hóa học mô phỏng hiện đại với rất nhiều dụng cụ và hóa chất thí nghiệm, cho phép người dùng lựa chọn các bài thí nghiệm khác nhau và có khả năng tự thiết kế các thí nghiệm tương

tự, phục vụ cho mục đích nghiên cứu và giảng dạy hóa học

1.3.1.1 Sử dụng ChemLab

ChemLab là một phần mềm nhỏ gon và tiện lợi, với kho thiết bị và những thí nghiệm có sẵn giúp cho người sử dụng dễ dàng thiết kế nên một mô hình thí nghiệm Khi sử dụng các thí nghiệm có sẵn, chỉ cần thực hiện theo các bước: kích vào biểu tượng của ChemLab trên destop  xuất hiện hộp thoại ChemLab Simulation Modules  chọn bài thí nghiệm  OK

Các bạn có thể nhìn thấy trong Toolbar là các dụng cụ thí nghiệm như đèn đốt, các loại bình hình trụ, bình hình tròn, để đựng hoá chất như dưới đây:

Phía bên phải màn hình chính là khung màu trắng được giành để thực hiện thí

nghiệm, phía bên trái là phần giới thiệu khái quát trong Introduction, các bước thực hiện dạng thí nghiệm trong Procedure, ghi lại những gì quan sát được và kết quả

vào

Để chọn dụng cụ thí nghiệm và các thao tác thực hiện, ta làm như sau:

- Kích chuột trái vào dụng cụ thí nghiệm trên thanh Chem Tool xuất hiện dụng cụ trong cửa sổ Lab Có thể chọn dụng cụ thí nghiệm menu Equipment

- Kích chuột phải vào dụng cụ đã chọn  xuất hiện một menu context giúp lựa chọn các thao tác khi tiến hành thí nghiệm ( lấy hóa chất, đo nhiệt

độ, đo pH, cân khối lượng, rót hóa chất,…) Có thể lấy hóa chất bằng cách chọn Chemical

- Kích đúp chuột trái vào dụng cụ chứa hóa chất  xuất hiện hộp thoại Chemical properties cho biết tính chất của chất

Với phần mềm này chúng ta có thể thực hành các dạng thí nghiệm sau:

- Kiểm tra chuẩn độ pH thông qua phản ứng axit - bazơ, đo độ pH của dung dịch

- Phản ứng hoà tan muối, tạo muối kết tủa

- Mối quan hệ giữa thể tích và áp suất của chất khí trong môi trường nhiệt độ không đổi

- Một số thí nghiệm chung

- Xác định thành phần của một hoá chất có gốc muối Cl-

- Phản ứng oxi hoá khử

- Thí nghiệm về nhiệt.[11]

1.3.1.2 Ƣu điểm và nhƣợc điểm của phần mềm

ChemLab được thiết kế trong môi trường Window nên màn hình giao diện khá quen thuộc: thanh Menu chính, Chem Tool, Text Tool, Text Tab và thanh trạng thái Giúp cho người sử dụng dễ dàng làm quen và sử dụng

Với các thí nghiệm có sẵn, người sử dụng có thể tiết kiện được thời gian và công sức Đồng thời, cũng có thể dựa vào các thí nghiệm đó để thiết kế các thí nghiệm tương tự

Bên cạnh những ưu điểm đó, ChemLab vẫn còn tồn tại một số khuyết điểm

Để sử dụng và khai thác có hiệu quả phần mềm này, yêu cầu giáo viên phải có trình

độ tiếng anh chuyên ngành hóa học tối thiểu để nắm được các bước thực hiện một thí nghiệm mô phỏng ( Procedure ) Hơn thế nữa, để thiết kế được một thí nghiệm theo ý muốn, giáo viên phải biết sử dụng LabWizard để chuẩn bị các công việc:

- Tạo các file định dạng RTF ( Rich Text Format ) để trình bày các mục: giới thiệu ( Introduction ), các bước thí nghiệm ( Procedure ) và kết quả nhận được ( Observation )

Lab Window

w

- Khai báo dữ liệu các hóa chất cần thiết cho một thí nghiệm ( bao gồm chất tham gia phản ứng, sản phẩm cũng như các chất chỉ thị )

- Liệt kê danh sách các phản ứng xảy ra trong quá trình tiến hành thí nghiệm.[2]

1.3.2 Phần mềm Crocodile Chemistry 605

1.3.2.1 Sử dụng Crocodile Chemistry 605

Crocodile Chemistry là phần mềm ứng dụng dùng để mô phỏng các bài thí nghiệm về hóa đại cương, hóa phân tích, hóa vô cơ và hữu cơ được dùng nhiều ở bậc trung học phổ thông Phiên bản mới nhất là 605

Sau khi cài đặt, ta kích đúp vào biểu tượng của Crocodile Chemistry 605 trên destop, ta sẽ thấy giao diện màn hình như sau:

Copy một đối tượng được chọn lưu vào clipboard (Ctrl+C) Đưa một đối tượng đang có trong clipboard ra màn hình (Ctrl+V)

Hủy bỏ thao tác vừa thực hiện (Ctrl+Z) Thực hiện lại thao tác vừa hủy bỏ (Ctrl+Y)

Mở bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học Phóng to (Ctrl+ =)

Thu nhỏ (Ctrl+ -) Hiển thị thuộc tính của màn hình đang làm việc Cho dừng hoặc chạy thí nghiệm (Ctrl+shift+P) Tăng hoạc giảmtốc độ thời gian

* Side Pane:

◊ Contents: kho chứa các bài thí nghiệm

◊ Parts Library: kho chứa hóa chất, dụng cụ

Giới thiệu các thao tác làm thí nghiệm Phân loại các chất

Phương trình hóa học và số lượng Tốc độ phản ứng

Năng lượng Nước và dung dịch Axit, bazo và muối Điện hóa

Bảng tuần hoàn

Đá và kim loại Nhận biết các chất Nội dung trực tuyến Nội dung cá nhân

63 đồ dùng trong Crocodile Chemistry được thiết kế xung quanh chương trình khoa học mới làm cho việc sử dụng trở nên dễ dàng hơn nhiều để thiết lập những thí nghiệm Mỗi đồ dùng giải quyết một đề tài đặc biệt từ chương trình khoa học Trong mỗi ngăn đồ dùng bạn sẽ tìm thấy một mô hình để bắt đầu, đây là một môi trường làm sẵn nơi người sử dụng có thể thiết lập thí nghiệm Người sử dụng cũng sẽ tìm thấy hóa chất, thiết bị cần và thiết lập như mong muốn

Cách lấy hóa chất: mở kho hóa chất, click chuột vào biểu tượng hóa chất cần lấy, kéo rê ra vùng thực hiện thí nghiệm

Cách tạo phản ứng giữa các chất: chọn một hóa chất đặt ở trên vùng làm việc, sau đó lựa chọn tiếp chất thứ hai mang lại đúng vị trí của lọ thứ nhất, rồi bấm chuột trái, lập tức hóa chất trong lọ thứ hai sẽ được đổ vào lọ thứ nhất Ngoài ra, bạn còn có thể xoay lọ hóa chất thứ hai để đổ vào lọ thứ nhất Cứ như vậy bạn có thể hòa nhiều chất khác nhau vào cùng một lọ Sau khi trộn, nếu có phản ứng xảy ra bạn sẽ thấy những hiện tượng bên trong lọ Bạn xem ở phần Information Toolbar để biết phương trình phản ứng xảy ra Những phản ứng xảy ra trong chương trình này

rất vui nhộn, có cả các phản ứng nổ Ví dụ, khi bạn đổ nước vào lọ chứa bột natri (Na) thì một “cú” nổ sẽ xảy ra ngay lập tức

Equipment: bao gồm đầy đủ các dụng cụ thí nghiệm hóa học thông dụng dùng trong nhà trường phổ thông Click chuột phải vào dụng cụ cần chọn và kéo rê vào vùng làm việc, đặt tại vị trí hợp lý

◊ Properties: thiết lập các thuộc tính của đối tượng.[2]

1.3.2.2 Ƣu điểm và nhƣợc điểm của phần mềm

Crocodile Chemistry 605 mang đến cho người sử dụng một môi trường mô phỏng hiện đại: những đồ dùng lý tưởng cho bài học của các sinh viên hoặc bạn cũng có thể tạo ra những môi trường cho riêng mình Ngăn đồ dùng cất giữ tất cả hóa chất và đồ thí nghiệm mà bạn cần Mô hình mô phỏng những phản ứng nguyên

tử, phân tử dưới dạng 3D, phân tích quá trình phản ứng như sự kết tinh hay sự sôi, bạn cũng có thể theo dõi quá trình phản ứng ở chế độ toàn màn hình và ẩn đi những

thanh công cụ

Cung cấp nhiều tính năng linh hoạt hoạt hơn phần mềm khoa học khác Như một thư viện đồ dùng, hóa chất với cơ cấu dễ dàng, bạn hoàn toàn có thể sử dụng nhiều hóa chất, số lượng dùng và kết hợp chúng như bạn muốn Giáo viên có thể dạy cho học sinh theo cách của riêng mình cho họ thấy những phản ứng bạn muốn

Khả năng linh hoạt của Crocodile Chemistry là rất lớn, người sử dụng có thể thay đổi những tham số giúp minh họa những phản ứng khác nhau, những hiệu ứng của việc thay đổi những điều kiện là vai trò của năng lượng trong hóa học, nó cũng giúp đỡ với phép lấy vi phân Với những đồ dùng mới người sử dụng chỉ cần thay

đổi những thông số cần thiết khi muốn, xây dựng mô hình theo ý muốn , khi đó sẽ thấy thoải mái khi làm việc với phần mềm

Với Crocodile Chemistry, giáo viên có thể để cho học sinh của mình tự thiết

kế nên một thí nghiệm với độ an toàn rất cao Phần mềm là ý tưởng hoàn hảo cho quá trình học tập, làm việc, hoạt động nhóm, điều tra nghiên cứu hay thực hành trong cuộc sống thật Nó cũng rất hữu ích, tránh được những sai lầm trong thí nghiệm thực sự.[9]

Tuy vậy, Crocodile Chemistry vẫn còn một số nhược điểm Ngôn ngữ phần mềm là tiếng Anh nên còn hạn chế khả năng sử dụng của giáo viên Kho hóa chất chưa đáp ứng hết các thí nghiệm cần thiết, vì vậy một số thí nghiệm không thể thực hiện với Crocodile Chemistry

1.3.3 Phần mềm Science Teacher’s Helper soạn giáo án trong word

1.3.3.1 Sử dụng Science Teacher’s Helper

Science Teacher’s Helper là phần mềm hỗ trợ soạn giáo án trên word Sau khi cài đặt, tiện ích này sẽ được gắn trên thanh công cụ của phần mềm soạn thảo word như một Plug-in và người dùng chỉ cần sử dụng nó cho công việc của mình

Trên thanh công cụ Science Teacher’s Helper được gắn trong phần mềm MicrosoftWord gồm các phần như: Physics ( vật lý ), Chem ( hóa học ), Math ( toán học ), Electronic ( điện từ ), một số các kí hiệu, biểu tượng chung…

Toolbar Science

Teacher’s Helper

Để biểu diễn một dụng cụ thí nghiệm hóa học, ta chỉ cần click chuột vào chủ

đề Chem, một menu con sổ xuống vói các chủ đề quan trọng được phân loại các dạng hình vẽ cơ bản như: các dạng bình chứa khí, nhiệt độ,…

Trên đây là một số dụng cụ thí nghiệm mà các bạn có thể tìm thấy như: bình đựng hóa chất, đèn cồn, ống đong,….Và còn rất nhiều dụng cụ nữa mà giáo viên hóa học có thể sử dụng để vẽ nhanh chóng các thí nghiệm hóa học sinh động.[8]

1.3.3.2 Ƣu điểm và nhƣợc điểm của phần mềm

Science Teacher’s Helper là một phần mềm tiện ích nhỏ gọn nhưng chức năng thì không hề nhỏ Bạn có thể cài đặt trên các hệ điều hành Windows 98/Me/2000/XP/2003/Vista và sử dụng tốt nhất trên phần mềm soạn thảo MicrosoftWord 97 và các phiên bản sau của word Công cụ này không những chỉ giúp giáo viên vẽ hình trong bộ môn Hóa học mà nó còn được ứng dụng trong các môn như Vật lý, Toán học ngay trong phần mềm soạn thảo word rất nhanh chóng

Cách sử dụng đơn giản và kho dụng cụ phong phú là thế mạng của Science Teacher’s Helper Chỉ cần một cú click chuột, các bạn đã có một dụng cụ thí nghiệm như mong muốn.[8]

Tuy vậy, Science Teacher’s Helper chỉ sử dụng được trên MicrosoftWord

2003 Các dụng cụ thí nghiệm chỉ dùng để mô phỏng thí nghiệm trên giáo án word,

chưa đáp ứng được nhu cầu học tập và nghiên cứu của học sinh và giáo viên

1.4 Quy trình ứng dụng các phần mềm để xây dựng một mô hình thí nghiệm

Để xây dựng được một thí nghiệm ảo, ta cần thực hiện các bước sau:

- Khảo sát: Nhằm xem xét nột dung thí nghiệm, xem xét bản chất của sự vật, hiện tượng

- Xây dựng kịch bản: Bước này là quan trọng nhất, cần có những tài liệu chính xác và các chuyên gia, giáo viên nhiều kinh nghiệm xây dựng Việc chuẩn bị tài liệu xây dựng thí nghiệm rất khác so với việc biên soạn tài liệu truyền thống Các kịch bản phải được thiết kế chuyên dụng, không đơn thuần như các slide bài giảng

- Xây dựng khung thí nghiệm: Bước này mô hình hóa kịch bản, phân tích các cảnh, các công cụ sử dụng trong kịch bản, xây dựng các mô hình, phân tích các tương tác của thí nghiệm

- Xây dựng thí nghiệm: Sau khi đã xây dựng được khung thí nghiệm, kết hợp các dụng cụ, tương tác, các cảnh trong kịch bản… lắp ghép các công cụ lại thành 1 thí nghiệm hoàn chỉnh

- Hiệu chỉnh: Bước này nhằm tinh chỉnh, kiểm tra, xem xét lại toàn bộ thí nghiệm xem đã thể hiện đúng bản chất của sự việc hay chưa?… Tại bước này thí nghiệm được kiểm tra cẩn trọng, tỷ mỉ nhằm phát hiện ra các phần còn thiếu sót của thí nghiệm

1.5 Yêu cầu sƣ phạm cần thiết khi sử dụng các phần mềm mô phỏng thí nghiệm kết hợp với bài giảng điện tử

Trước hết cần phân biệt: Thế nào là thí nghiệm ảo? Thế nào là bài giảng điện tử?

Bài giảng điện tử: là một hình thức tổ chức bài lên lớp mà ở đó toàn bộ kế hoạch hoạt động dạy học đều được chương trình hoá do giáo viên điều khiển thông qua môi trường multimedia do máy vi tính tạo ra Cần lưu ý bài giảng điện tử không phải đơn thuần là các kiến thức mà học sinh ghi vào tập mà đó là toàn bộ hoạt động dạy và học tất cả các tình huống sẽ xảy ra trong quá trình truyền đạt và tiếp thu kiến thức của học sinh Bài giảng điện tử càng không phải là một công cụ để thay thế

“bảng đen phấn trắng” mà nó phải đóng vai trò định hướng trong tất cả các hoạt động trên lớp Các đơn vị của bài học đều phải được Mutimedia hoá Trong môi trường multimedia thông tin được truyền dưới các dạng: văn bản (text), đồ hoạ (graphics), hoạt ảnh (animation), ảnh chụp (image), âm thanh (audio) và phim video

(videoclip) Giáo án điện tử là bản thiết kế cụ thể toàn bộ kế hoạch hoạt động dạy học của giáo viên trên giờ lên lớp, toàn bộ hoạt động dạy học đó đã được multimedia hoá một cách chi tiết, có cấu trúc chặt chẽ và logic được quy định bởi cấu trúc của bài học Giáo án điện tử là một sản phẩm của hoạt động thiết kế bài dạy được thể hiện bằng vật chất trước khi bài dạy học được tiến hành Giáo án điện tử chính là bản thiết kế của bài giảng điện tử, chính vì vậy xây dựng giáo án điện tử hay thiết kế bài giảng điện tử là hai cách gọi khác nhau cho một hoạt động cụ thể để

có được bài giảng điện tử

Thí nghiệm ảo: Là tập hợp các tài nguyên đa phương tiện dưới hình thức đối tượng học tập, nhằm mục đích mô phỏng các hiện tượng vật lý, hóa học, sinh học…xảy ra trong tự nhiên hay trong phòng thí nghiệm, có đặc điểm là có tính năng tượng tác cao, giao diện thân thiện với người sử dụng và có thể mô phỏng những quá trình, điều kiện tới hạn khó xảy ra trong tự nhiên hay khó thu được trong phòng thí nghiệm Thí nghiệm ảo giúp giảm thiểu việc học chay, dạy chay thường gặp do thiếu phương tiện, điều kiện thí nghiệm giúp người học chủ động học tập phù hợp với tinh thần người học là trung tâm của giáo dục hiện đại

Vậy:

Thí nghiệm ảo cũng giống với bài giảng điện tử, ngoài ra, một ưu điểm của thí nghiệm ảo trên máy tính là có thể giả lập những tình huống, điều kiện tới hạn, khó xảy ra trong thế giới thực giúp người học nắm được bản chất của vấn đề Tuy nhiên, thí nghiệm ảo không thể thay thế được kinh nghiệm thực tiễn, hãy thử tưởng tượng phi công lái máy bay hạ cánh khi chỉ toàn thực tập trên mô hình ảo, hay một bác sĩ phẫu thuật mổ tim trong khi lại chỉ toàn kinh nghiệm với dao mổ ảo trên máy tính

Thí nghiệm ảo và bài giảng điện tử gắn bó chặt chẽ với nhau, không thể tách rời, thí nghiệm ảo giúp tăng hiệu quả giáo dục của bài giảng điện tử qua tính năng tương tác cao với người tiến hành thí nghiệm, với hệ thống trong khi bài giảng điện

tử giúp xâu chuỗi các thí nghiệm ảo theo một trình tự logic, mang tính giáo dục Thí nghiệm ảo cùng với bài giảng điện tử giúp áp dụng được cả 3 yếu tố giáo dục hiện

đại trong phần mềm dạy học là: HỌC + THỰC HÀNH + KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ, cần thiết hiệu quả học tập đạt được cao

Khi đưa thí nghiệm vào bài giảng cần kết hợp chặt chẽ giữa thí nghiệm với bài giảng: trước khi trình bày thí nghiệm giáo viên phải nói rõ mục đích thí nghiệm; tác dụng của từng dụng cụ; hướng dẫn học sinh quan sát các hiện tượng xảy ra để

họ nhận biết được các hiện tượng và đó là cơ sở để họ giải thích các hiện tượng và rút ra các kết luận khoa học của vấn đề nghiên cứu Số lượng thí nghiệm trong một bài phải vừa phải, chọn thí nghiệm trình chiếu hợp lý để bài giảng đạt hiệu quả cao nhất.[10]

CHƯƠNG II XÂY DỰNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM ẢO PHẦN VÔ CƠ Ở TRƯỜNG THPT 2.1 Vai trò của thí nghiệm

TN có vai trò hết sức quan trọng vì chúng không chỉ là phương tiện, công cụ

lao động sư phạm của hoạt động dạy học mà giúp cho quá trình khám phá, lĩnh hội tri thức của học sinh trở nên sinh động hơn, nhẹ nhàng hơn và đạt hiệu quả cao hơn

Vì những lí do sau:

- Giúp học sinh dễ hiểu bài, hiểu chính xác, hiểu sâu hơn, nhớ lâu và vận dụng tốt các kiến thức hóa học

- Giúp nâng cao lòng tin của học sinh vào khoa học

- Giúp kích thích hứng thú học tập bộ môn, tạo động cơ và thái độ học tập tích cực, đúng đắn

- Giúp phát triển tư duy của học sinh

Ngoài ra, TN biểu diễn còn có những ưu điểm riêng:

- Hình thành những kỹ năng TN đầu tiên cho học sinh một cách chính xác: làm cho họ hiểu, ghi nhớ và nhờ vậy mà hình thành trong trí nhớ các em kỹ năng thí nghiệm chính xác

- Tiết kiệm được thời gian, hóa chất và dụng cụ.[9]

2.2 Điểm mạnh của thí nghiệm ảo

Dễ dùng, trực quan sinh động: Giao diện thân thiện, dễ dùng với âm thanh

và hình ảnh trực quan sinh động, học sinh không chỉ được nhìn, xem, còn có cơ hội tham gia thực sự các thí nghiệm ảo qua các thao tác đã được trực quan hóa với những thiết bị ảo, đây chính là một điểm mạnh của phần mềm so với những bài giảng power point truyền thống Tính chủ động của học sinh, sinh viên tăng lên do

có thể tự học ở nhà trên đĩa CD hay web trong khi giáo viên có thể sử dụng trên lớp như giáo cụ trực quan minh họa cho bài giảng, do đó khắc phục được phần nào về tình trạng thiếu thiết bị, nguyên vật liệu thí nghiệm như hiện nay

Hiệu quả đạt được: Do kết hợp BÀI GIẢNG + tương tác THỰC HÀNH +

TRẮC NGHIỆM đánh giá: TN mô phỏng góp vai trò vào 2/3 yếu tố làm tăng tính chủ động học tập Trực quan, tương tác cao, cho phép đánh giá mức độ tiếp thu kiến

thức của sinh viên là những yếu tố không thể thiếu đối với một phần mềm giáo dục hiện đại

Tích hợp đa phương tiện: Việc tích hợp tính năng multimedia (đoạn phim,

âm thanh,…) làm TN sinh động cùng với lập trình hành động tạo đối tượng thí nghiệm ảo dễ dùng lại sẽ tiết kiệm công sức thiết kế phát triển đối với những vòng đời sau của phần mềm

Việc xây dựng thư viện đối tượng TN, thiết bị ảo giúp tối ưu quá trình phát triển phần mềm vì cho phép dùng lại khi xây dựng phần mềm tương đương Thiết bị

TN ảo giúp sinh viên làm quen với thiết bị, nắm được kiến thức và yêu cầu thực nghiệm, làm tiền đề khai thác TN thực Thiết bị ảo được xây dựng qua nhiều bước: Thiết kế trạng thái, hành vi, tính chất, chụp hình, bóc tách,… lập trình, lồng ghép, đóng gói

Khả năng tiến hành các TN ảo, thử nghiệm các tình huống giả định, khó thu được trong thực nghiệm, tiến hành nhiều lần giúp tiết kiệm thời gian, chi phí nguyên vật liệu, giảm sai hỏng thiết bị do thao tác sai Đây là một ưu điểm của phần mềm so với cách giảng bài kiểu cũ

Một điều tra đã cho thấy mức độ sinh động bài giảng có sử dụng thí nghiệm

ảo tăng lên 26% so với bài giảng không sử dụng thí nghiệm ảo Độ khó hiểu giảm 4% Như vậy áp dụng phần mềm đã thực sự tăng hiệu quả, chất lượng bài giảng.[9]

2.3 Thiết kế một số thí nghiệm ảo trong chương trình hóa học vô cơ bậc THPT 2.3.1 Thí nghiệm mô tả chuyển động nguyên tử, ion trong phản ứng hóa học

Fe với axit HCl

Thí nghiệm này được thiết kế sẵn trong Contents:

Bước 1: Vào Contents  Classifyting Materials  Atomic animation Bước 2: Rót axit HCl vào cốc có sẵn trong khay thí nghiệm Quan sát chuyển động của các ion trong cốc

Bước 3: Nhúng đinh sắt vào cốc Quan sát hiện tượng trong cốc và mô hình chuyển động của các nguyên tử, ion khi phản ứng xảy ra

Bước 4: Click File  Save  Tên file

2.3.2 Thí nghiệm điều chế clo bằng phương pháp điện phân dung dịch muối

- Nguồn điện một chiều

* Hóa chất: nước, đá muối

Các bước thực hiện thí nghiệm:

Bước 1: Mở Crocodile Chemistry  New model  Parts Library Equipment

Bước 2: Click vào  đưa chuột đến biểu tượng

, kéo thả biểu tượng vào vùng thí nghiệm

, kéo thả vào bình tam giác 2 điện cực cacbon

Click vào  đưa chuột đến biểu tượng , kéo thả biểu tượng vào vùng thí nghiệm Đưa chuột đến biểu tượng , kéo thả vào vùng thí nghiệm và nối các thiết bị này lại với nhau, và nối với 2 điện cực cacbon

, kéo thả biểu tượng vào miệng bình tam giác

Click vào  đưa chuột đến biểu tượng , kéo thả biểu tượng vào vùng thí nghiệm Nối van nước với một ống dẫn của nắp bình tam giác

Đưa chuột đến biểu tượng , kéo thả biểu tượng vào vùng thí nghiệm Nối ống dẫn còn lại của bình tam giác với Gas tube

Đưa chuột đến biểu tượng , kéo thả biểu tượng vào vùng thí nghiệm Nối với đầu ống còn lại của Gas tube

Sau khi lắp các dụng cụ ta có mô hình như sau:

Bước 3: Click vào    đưa chuột đến biểu tượng , kéo thả biểu tượng vào bình tam giác Mở khóa nước cho nước chảy vào bình tam giác, đến khi mức nước trong bình đến đàu 2 điện cực thì khóa van Click chuột vào Swich để bật On Quan sát sự chuyển động của các phân tử trong bình tam giác bằng cách đưa chuột đến bình tam giác, xuất hiện cụm

Bước 4: Lưu lại file

2.3.3 Thí nghiệm clo tác dụng với natri kim loại

Thí nghiệm này người dùng tự thiết kế với các dụng cụ và hóa chất cần thiết:

* Dụng cụ: - Đèn cồn, giá đỡ

- Bình tam giác

* Hóa chất: - Khí clo

- Mẫu natri

Các bước tiến hành thí nghiệm:

Bước 1: Mở Crocodile Chemistry  New model  Parts Library Equipment

Bước 2: Click vào  lần lượt đưa chuột đến biểu tượng

và , kéo thả ra vùng thí nghiệm

Click vào   đưa chuột đến biểu tượng

, kéo thả ra vùng thí nghiệm

Lấy nút đậy có ống dẫn khí từ Stoppers đậy bình tam giác lại

Bước 3: Click vào   đưa chuột đến biểu tượng , kéo thả biểu tượng ra vùng thí nghiệm Nối đầu ống dẫn khí bình tam giác với bình clo

Click vào    đua chuột đến biểu tượng , kéo thả biểu tượng vào bình tam giác

Ta có mô hình thí nghiệm như sau:

Bước 4: Mở khóa Bunser bunner, sau đó mở khóa van bình chứa khí clo Đưa chuột đến bình tam giác, lần lượt click vào biểu tượng và để xem chuyển động của các phân tử và phản ứng xảy ra

Bước 5: Lưu lại file

2.3.4 Thí nghiệm lưu huỳnh tác dụng với hydro

Đây là thí nghiệm tự thiết kế với các dụng cụ và hóa chất cần thiết là:

Các bước thực hiện thí nghiệm:

Bước 1: Mở Crocodile Chemistry  New model  Parts Library Equipment

Bước 2: Click vào   lần lượt đưa chuột đến các biểu tượng , , kéo thả ra vùng thí nghiệm

Click vào   đưa chuột đến biểu tượng

, kéo thả biểu tượng vào miệng Test tube Nối 1 đầu Gas tube với ống dẫn khí ở Test tube

Click vào  đưa chuột đến biểu tượng , kéo thả

ra vùng thí nghiệm

Bước 3: Click vào   đưa chuột đến biểu tượng , kéo thả biểu tượng ra vùng thí nghiệm Nối đầu còn lại của Gas tube với bình chứa khí hydro

, kéo thả biểu tượng ra vùng thí nghiệm

Sau khi hoàn thành các thao tác chọn hóa chất và dụng cụ ta có mô hình sau:

Bước 4: Kéo thả lọ hóa chất chứa bột lưu huỳnh vào Gas tube Lần lượt mở khóa Bunsen burner và bình chứa khí hydro Đưa chuột đến Gas tube, lần lượt click vào biểu tượng và để xem chuyển động của các phân tử và phản ứng xảy ra

Bước 5: Lưu lại file

2.3.5 Thí nghiệm lưu huỳnh tác dụng với bột nhôm

Thí nghiệm này chúng ta tự thiết kế với các dụng cụ và hóa chất cần thiết là:

* Dụng cụ: - Đèn cồn

- Chén sứ

* Hóa chất: - Bột nhôm

- Bột lưu huỳnh

Các bước thực hiện thí nghiệm:

Bước 1: Mở Crocodile Chemistry  New model  Parts Library Equipment

kéo thả biểu tượng ra vùng thí nghiệm

Click vào   đưa chuột đến biểu tượng

, kéo thả biểu tượng ra vùng thí nghiệm

chuột đến biểu tượng , kéo thả biểu tượng ra vùng thí nghiệm

, kéo thả biểu tượng ra vùng thí nghiệm

Ta có mô hình thí nghiệm như sau:

Bước 4: Lần lượt kéo thả lọ hóa chất chứa bột nhôm và lưu huỳnh vào chén

sứ Mở khóa van Bunsen burner Quan sát hiện tượng và các phản ứng xảy ra

Bước 5: Lưu lại file

Các bước tiến hành thí nghiệm:

Bước 1: Mở Crocodile Chemistry  New model  Parts Library Equipment

Bước 2: Click vào  lần lượt đưa chuột đến biểu tượng

và , kéo thả biểu tượng ra vùng thí nghiệm

Click vào   đưa chuột đến biểu tượng

, kéo thả biểu tượng ra vùng thí nghiệm

Bước 3: Click vào    đưa chuột đến biểu tượng , kéo thả biểu tượng ra vùng thí nghiệm

Click vào  đưa chuột đến biểu tượng , kéo và thả biểu tượng ra vùng thí nghiệm

Kéo từng lọ hóa chất thả vào chén sứ

Bước 4: Mở khóa Bunsen burner Quan sát hiện tượng và phản ứng xảy ra

Bước 5: Lưu lại file

2.3.7 Thí nghiệm các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng

Các thí nghiệm này đã được thiết kế sẵn trong Contents Người dùng chỉ cần

mở Crocodile Chemistry  Contents  Reaction Rates

2.3.7.1 Ảnh hưởng của nồng độ

Bước 1: Click Ta có mô hình thí nghiệm được thiết kế sẵn như sau:

Trong mỗi ống nghiệm chứa dung dịch HCl với các nồng độ khác nhau và lượng muối Canxicacbonat là như nhau

Bước 2: Lần lượt nối các quả bong bóng với các ống dẫn khí

Tương tự như thí nghiệm trên, trong hai ống nghiệm là dung dịch HCl cùng nồng độ và muối CaCO3 cùng khối lượng Hai phản ứng được thực hiện ở hai nhiệt

độ khác nhau

Bước 2: Lần lượt nối các quả bong bóng với các ống dẫn khí

Bước 3: Click vào biểu tượng trên Toolbar để phản ứng xảy ra Quan sát hiện tượng xảy ra

Bước 4: Lưu lại file

2.3.7.3 Ảnh hưởng của diện tích bề mặt

Bước 1: Click , ta được mô hình thí nghiệm như sau:

Với 3 ống nghiệm, trong mỗi ống chứa một mẩu CaCO3 với chất lượng khác nhau tốt (fine), vừa (medium), xấu (Coarse) phản ứng với HCl

Bước 2: Lần lượt nối các quả bong bóng với các ống dẫn khí

Bước 3: Click vào biểu tượng trên Toolbar để phản ứng xảy ra Quan sát hiện tượng xảy ra

Bước 4: Lưu lại file

2.3.7.4 Ảnh hưởng của chất xúc tác

Bước 1: Click , ta có mô hình thí nghiệm như sau:

Bước 2: Lần lượt cho H2O2 vào 2 ống nghiệm với thể tích như nhau Cho vào ống nghiệm thứ nhất một ít MnO2

Bước 3: Click vào biểu tượng trên Toolbar để phản ứng xảy ra Quan sát hiện tượng xảy ra

Bước 4: Lưu lại file

Đối với các thí nghiệm mô tả các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng, ta

các yếu tố ảnh hưởng ( Catalysts ( chất xúc tác ), Contentration ( nồng độ ), Temperature ( nhiệt độ )…) để xem mô hình thí nghiệm

2.3.8 Thí nghiệm chuẩn độ dung dịch HCl 0,2M bằng dung dịch NaOH 0,2M với chỉ thị phenolphtalein

Với thí nghiệm này ta sử dụng phần mềm ChemLab

Trong thí nghiệm này ta sử dụng một axit mạnh ( HCl ) và một bazơ mạnh ( NaOH ) để biểu diễn

Chọn bài thí nghiệm: Mở ChemLab  xuất hiện hộp thoại ChemLab Simulation Modules, ta chọn Acid – Base Titration và click vào nút OK

Tiến hành bài thí nghiệm theo các bước sau:

Bước 1: Từ menu Equipment  Erlenmeyer flask ( bình tam giác 100 ml ) hoặc có thể chọn trực tiếp từ biểu tượng trên Chem Tool Kích chuột phải vào bình, chọn Label và dán nhãn bình A

Lấy 35 ml dung dịch HCl 0,2M vào bình A bằng cách chọn menu Chemicals

 All Chemicals  xuất hiện hộp thoại Chemicals, ta chọn hóa chất và thể tích cần thiết  OK

Bước 2: Thêm chất chỉ thị vào bình A bằng cách chọn bình A rồi click chuột phải chọn Indicators  chọn chất chỉ thị là phenolphtalein, thêm khoảng 2 giọt

OK