skkn xây dựng một số đề tài nghiên cứu khoa học – môn hóa học cho học sinh phổ thông

Do HĐKH Sở GD&ĐT ghi SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM XÂY DỰNG MỘT SỐ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC – MÔN HÓA HỌC CHO HỌC SINH PHỔ THÔNG Người thực hiện: PHAN VĂN NHÂN Lĩnh vực nghiên cứu: - Quản lý g

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐỒNG NAI

Đơn vị: Trường THPT Võ Trường Toản

Mã số: (Do HĐKH Sở GD&ĐT ghi)

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM XÂY DỰNG MỘT SỐ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC –

MÔN HÓA HỌC CHO HỌC SINH PHỔ THÔNG

Người thực hiện: PHAN VĂN NHÂN Lĩnh vực nghiên cứu:

- Quản lý giáo dục 

- Phương pháp dạy học bộ môn: Hóa học 

(Ghi rõ tên bộ môn)

- Lĩnh vực khác: 

(Ghi rõ tên lĩnh vực)

Có đính kèm: Các sản phẩm không thể hiện trong bản in SKKN

 Mô hình  Đĩa CD (DVD)  Phim ảnh  Hiện vật khác

(các phim, ảnh, sản phẩm phần mềm)

Năm học: 2013 – 2014

SƠ LƯỢC LÝ LỊCH KHOA HỌC

––––––––––––––––––

I THÔNG TIN CHUNG VỀ CÁ NHÂN

2 Ngày tháng năm sinh: 16 – 07 – 1985

4 Địa chỉ: Cọ Dầu II, Xuân Đông, Cẩm Mỹ, Đồng Nai

8 Nhiệm vụ được giao: Giảng dạy môn hóa học

9 Đơn vị công tác: Trường THPT Võ Trường Toản

II TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO

- Học vị cao nhất: Thạc sĩ

- Chuyên ngành đào tạo: Hóa học hữu cơ

III KINH NGHIỆM KHOA HỌC

- Lĩnh vực chuyên môn có kinh nghiệm: Giảng dạy hóa học

Số năm có kinh nghiệm: 6

- Các sáng kiến kinh nghiệm đã có trong 5 năm gần đây: không

Tên SKKN: XÂY DỰNG MỘT SỐ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC –

MÔN HÓA HỌC CHO HỌC SINH PHỔ THÔNG

I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Hiện nay, việc đổi mới phương pháp dạy và học ở nhà trường phổ thông đang từng bước được tiến hành một cách sâu rộng, kết hợp nhiều hình thức, đặc biệt là các phương pháp gắn lí thuyết với thực tiễn cuộc sống Do đó, nhiều cuộc thi khoa học, kĩ thuật được triển khai nhằm mục đích giúp học sinh phổ thông tìm hiểu về các phương pháp nghiên cứu khoa học, ứng dụng những vấn đề lí thuyết vào thực tiễn, từ đó làm tăng niềm say mê học hỏi, nghiên cứu của học sinh

Bộ môn hóa học là môn khoa học tự nhiên gắn liền với đời sống, sản xuất, nên rất cần những nghiên cứu, ứng dụng từ lí thuyết vào thực tiễn Trong nhà trường phổ thông, việc giảng dạy hóa học vẫn chủ yếu nặng về lí thuyết, việc thực hành còn sơ sài và chưa mang tính ứng dụng Việc tăng cường ứng dụng nghiên cứu khoa học để góp phần giải quyết các vấn đề trong cuộc sống, xã hội sẽ phát huy những giá trị của kiến thức lí thuyết, đồng thời giúp học sinh bước đầu làm quen với các phương pháp nghiên cứu khoa học; học tập các phương pháp giải quyết các vấn đề trong tự nhiên, xã hội

Tuy nhiên, với những sự hạn chế về kiến thức, sự thiếu thốn về cơ sở vật chất, việc học sinh tự tìm hiểu, mày mò để thực hiện các đề tài là hết sức khó khăn, đòi hỏi có sự định hướng, giúp đỡ của giáo viên để học sinh có thể tạo ra các đề tài phù hợp với điều kiện sẵn có và trình độ của học sinh

Đề tài “ xây dựng một số đề tài nghiên cứu khoa học – môn hóa học cho học sinh trung học phổ thông” nhằm mục đích:

– Định hướng một số đề tài nghiên cứu phù hợp cho học sinh

– Hình thành các nhóm học sinh thực hiện các đề tài

– Ứng dụng phương pháp dạy học theo dự án vào giảng dạy hóa học

– Góp phần giải quyết một số vấn đề trong cuộc sống ở địa phương

II CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN

Việc triển khai các cuộc thi sáng tạo khoa học kỹ thuật cho học sinh phổ thông đã được tiến hành trong những năm gần đây ở các tỉnh thành trong cả nước,

đã có rất nhiều đề tài có giá trị của học sinh được nghiên cứu Tuy nhiên, việc triển khai rộng rãi đến tất cả các trường, để thực sự trở thành phong trào thường xuyên vẫn còn gặp rất nhiều khó khăn như: tìm kiếm đề tài phù hợp, cơ sở vật chất, điều kiện thực nghiệm còn rất hạn chế, kinh phí thực hiện

Phương pháp dạy học theo dự án đã rất phát triển ở phương Tây, ở Việt Nam, việc đưa phương pháp dạy học theo dự án vào trong chương trình dạy học không phải là ý tưởng mới lạ hay mang tính cách mạng trong giáo dục Tuy nhiên, trong những năm gần đây việc triển khai dự án trong thực tế đã được phát triển chính thức thành một chiến lược dạy học ở nhiều trường với một trong các hình thức đó là các dự án sáng tạo khoa học, kĩ thuật

Theo sự tìm hiểu của tác giả về công tác nghiên cứu khoa học của học sinh ở trường trung học phổ thông Gia Định – TPHCM cho thấy nhiều hiệu quả tích cực đối với việc dạy và học môn hóa học Đối với trường THPT Võ Trường Toản, năm

2013 mới bắt đầu có các đề tài nghiên cứu của học sinh, gồm một đề tài môn vật lí

và một đề tài môn công nghệ Bộ môn hóa học đã triển khai được một đề tài nhỏ Trong việc nghiên cứu thuộc lĩnh vực hóa học, đòi hỏi các thiết bị kĩ thuật cao, nhiều hóa chất mà ở phòng thí nghiệm trường phổ thông không có sẵn, do đó việc xây dựng các đề tài phù hợp, dễ làm, có tính gần gũi với học sinh là rất cần thiết Hiện cơ sở vật chất của trường đang được hoàn thiện, đội ngũ giáo viên cũng đầy

đủ sẽ tạo điều kiện thuận lợi hơn cho việc nghiên cứu khoa học của học sinh, đặc biệt là trong môn hóa học

Trường THPT Võ Trường Toản ở vùng nông thôn, xung quanh khu vực có rất nhiều loài thực vật, trong đó có nhiều thực vật có giá trị về mặt dược liệu, hơn nữa một số công đoạn nghiên cứu về các loài thực vật không cần đòi hỏi nhiều thiết bị, hóa chất phức tạp, vì vậy, việc tập trung khai thác các đề tài liên quan sẽ thuận lợi

Nước - nguồn tài nguyên vô cùng quý giá nhưng không phải vô tận Mặc dù lượng nước chiếm hơn 97% bề mặt trái đất nhưng lượng nước có thể dùng cho sinh hoạt và sản xuất rất ít, chỉ chiếm khoảng 3% Nhưng hiện nay nguồn nước này đang bị ô nhiễm trầm trọng do nhiều nguyên nhân mà nguyên nhân chính là do sự phát triển dân số, các hoạt động sản xuất và ý thức của con người Ở vùng nông thôn như huyện Cẩm Mỹ, thực trạng con người xả rác trực tiếp xuống các con suối

là rất thường xuyên và người dân chủ yếu sử dụng nước giếng khoan chưa qua xử

lí để phục vụ cho đời sống Do đó, tìm hiểu về chất lượng nguồn nước, các biện pháp cải tạo chất lượng nước là những vấn đề rất đáng quan tâm

Việc hướng dẫn học sinh nghiên cứu khoa học giúp cho việc cải tiến và đổi mới các phương pháp dạy học hiện có; phát huy sự say mê nghiên cứu khoa học của học sinh; tạo điều kiện cho học sinh bước đầu làm quen với việc nghiên cứu

khoa học, kĩ thuật, đồng thời góp phần giải quyết các vấn đề trong đời sống, sản xuất

Trong phạm vi của đề tài, tác giả trình bày hai dự án cho học sinh nghiên cứu, dự kiến thực hiện trong thời gian tới (tại trường THPT Võ Trường Toản) và hiệu quả của một dự án nghiên cứu đã được thực hiện (tại trường THPT Gia Định – TPHCM) và một đề tài nhỏ đã thực hiện (tại trường THPT Võ Trường Toản) Đề tài này góp phần bổ sung thêm các phương pháp dạy học hiện có, phát triển phương pháp dạy học theo dự án, tạo điều kiện cho học sinh tiếp cận nghiên cứu khoa học kĩ thuật trong môn hóa học

III TỔ CHỨC THỰC HIỆN CÁC GIẢI PHÁP

1 Phạm vi – đối tượng áp dụng:

– Đề tài được thực hiện trong phạm vi nhà trường phổ thông

– Đề tài được ứng dụng cho học sinh phổ thông

2 Thời gian thực hiện giải pháp:

– Ở trường THPT Gia Định: Năm học 2011/2012

– Ở trường THPT Võ Trường Toản: Năm học 2013/2014 và 2014/ 2015

3 Nội dung đề tài:

a, Các bước tiến hành cho học sinh nghiên cứu:

+ Lập các nhóm nghiên cứu: mỗi nhóm gồm 3 – 5 học sinh có trình độ phù hợp với đề tài

+ Phân công giáo viên hướng dẫn học sinh nghiên cứu: Giáo viên đóng vai trò rất quan trọng trong việc định hướng, tư vấn, giúp đỡ các em hoàn thành đề tài

+ Lập đề cương và phương pháp nghiên cứu: Với mỗi đề tài, dưới sự hướng dẫn của giáo viên, học sinh tiến hành lập đề cương và tìm hiểu tổng quan, phương pháp nghiên cứu cho đối tượng trong đề tài

+ Thực nghiệm: Học sinh tiến hành nghiên cứu thực nghiệm trên cơ sở đề cương và phương pháp nghiên cứu

+ Ghi nhận kết quả và đánh giá quá trình thực hiện

b, Các đề tài gợi ý:

 ĐỀ TÀI 1: CHIẾT XUẤT TINH DẦU TỪ CÂY BẠCH ĐÀN CHANH

Eucalyptus Citriodora (Hook.f) BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHƯNG CẤT LÔI

CUỐN HƠI NƯỚC

Cây bạch đàn chanh có tên khoa học là Eucalyptus Citriodora (Hook.f) là

loại bạch đàn được trồng rất phổ biến ở Việt Nam, lá có mùi sả, chứa hàm lượng tinh dầu lớn Tinh dầu bạch đàn hay còn gọi là tinh dầu khuynh diệp có hương thơm dịu mát làm thanh thản đầu óc và tác dụng làm mát da, là chất làm thông mũi rất tốt khi bị cảm cúm và cảm lạnh, làm cơ thể sảng khoái Tinh dầu khuynh diệp

có tác dụng trị cảm cúm và giúp các em bé không bị ảnh hưởng của gió độc, kích

thích tuần hoàn máu, đẩy nhanh sự hình thành tế bào mới, có thể dùng khi đau nhức cơ và giúp làm lành chỗ da bị trầy xước Tinh dầu khuynh diệp có khả năng sát trùng và điều trị vết thương tốt Được dùng để xông điều trị các chứng lên quan đến đường hô hấp, hạ sốt Ngoài ra, khi da bị dị ứng, côn trùng cắn có vết sưng có thể bôi một ít tinh dầu khuynh điệp sẽ làm giảm tình trạng dị ứng, vết sưng Tinh dầu khuynh diệp có tác dụng làm se da rất tốt, pha chế thêm các loại kem và dầu dưỡng không mùi để xông mặt hoặc thoa vào chân, nó giúp chống đổ mồ hôi chân

Phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước là một phương pháp chiết tách các chất đơn giản, với các thiết bị dụng cụ không quá phức tạp, có thể thực hiện được trong phòng thí nghiệm ở trường phổ thông

Hiện nay, ở Việt Nam việc trồng bạch đàn chủ yếu lấy gỗ, chưa chú trọng khai thác nguồn dược liệu từ cây bạch đàn, vì vậy đề tài này cũng góp phần nghiên cứu khai thác tinh dầu cây bạch đàn

Một số hướng dẫn cho học sinh thực hiện đề tài:

(1) Tìm hiểu về tinh dầu

(2) Tìm hiểu về cây bạch đàn, xác định loài bạch đàn chanh ở địa phương

(3) Tìm hiểu về phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước

(4) Xây dựng qui trình thực nghiệm:

– Thu mẫu: dự kiến lá cây bạch đàn chanh ở địa phương

– Thực nghiệm:

+ Dùng phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước tại phòng thí nghiệm trường để chiết xuất tinh dầu

+ Dùng một số phương pháp làm sạch tinh dầu như chiết, chưng cất (5) Xác định một số tính chất của tinh dầu thu được

 ĐỀ TÀI 2: XÁC ĐỊNH MỘT SỐ CHỈ TIÊU HÓA HỌC CỦA NGUỒN NƯỚC Ở SUỐI, AO, HỒ, GIẾNG KHOAN Ở ĐỊA PHƯƠNG

Nước có vai trò đặc biệt quan trọng với cơ thể, con người có thể nhịn ăn được vài ngày, nhưng không thể nhịn uống nước Nước chiếm khoảng 70% trọng lượng cơ thể, 65-75% trọng lượng cơ, 50% trọng lượng mỡ, 50% trọng lượng xương Nước là chất quan trọng để các phản ứng hóa học và sự trao đổi chất diễn

ra không ngừng trong cơ thể Nước là một dung môi, nhờ đó tất cả các chất dinh dưỡng được đưa vào cơ thể, sau đó được chuyển vào máu dưới dạng dung dịch nước Uống không đủ nước ảnh hưởng đến chức năng của tế bào cũng như chức năng các hệ thống trong cơ thể Uống không đủ nước sẽ làm suy giảm chức năng thận, thận không đảm đương được nhiệm vụ của mình, kết quả là trong cơ thể tích lũy nhiều chất độc hại Tuy nhiên một số người lại lầm tưởng về tác dụng của việc uống nhiều nước, họ cho rằng uống càng nhiều nước thì sẽ tăng cường thải các chất độc hại ra khỏi cơ thể, và họ đã uống quá nhiều nước (4-5 lít/ngày) Thực ra khi uống nhiều nước sẽ gây quá tải cho thận, kèm theo với thải các sản phẩm

chuyển hóa, các chất độc hại, cơ thể còn thải các dưỡng chất và các nguyên tố vi lượng

Nước còn đóng vai trò rất lớn trong sản xuất nông nghiệp, công nghiệp và sinh hoạt thông thường của con người Tuy nhiên, nguồn nước ngày càng bị ô nhiễm, gây ra những tác hại tiêu cực cho việc sản xuất, sinh hoạt và sự khỏe con người

Đề tài này giúp nghiên cứu một số chỉ tiêu hóa học của nguồn nước ở đại phương, đặc biệt là phát hiện các loại ion kim loại nặng, nguy hại đến sức khỏe con người trong các nguồn nước

Một số hướng dẫn cho học sinh thực hiện đề tài:

(1) Tìm hiểu về các chỉ tiêu hóa học của một nguồn nước

(2) Tìm hiểu các phương pháp xác định chỉ tiêu hóa học của một nguồn nước (3) Tìm hiểu phương pháp phân tích ion

(4) Xây dựng qui trình thực hiện:

– Lấy mẫu: dự kiến lấy các nguồn nước ở ao, hồ, sông, suối, giếng khoan ở địa phương

– Thực nghiệm: Tiến hành xác định các chỉ tiêu hóa học của các nguồn nước tại phòng thí nghiệm trường:

+ Xác định cặn toàn phần: sử dụng cách đun nóng một thể tích nước đến khi thu được chất rắn có khối lượng không đổi

+ Xác định độ cứng của nước

+ Xác định pH của nước

+ Định tính một số ion kim loại trong nước như: sắt, mangan, asen, chì

IV KẾ HOẠCH CHI TIẾT CHO HỌC SINH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

Thời gian thực hiện đề tài: đề tài được thực hiện trong thời gian 3 tháng

 ĐỀ TÀI 1: CHIẾT XUẤT TINH DẦU TỪ CÂY BẠCH ĐÀN CHANH

Eucalyptus Citriodora (Hook.f) BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHƯNG CẤT LÔI

CUỐN HƠI NƯỚC

1

1 - Tìm hiểu về cơ sở lí thuyết về tinh dầu

- Tìm hiểu về cây bạch đàn (các tài liệu tham khảo

về thành phần, công dụng, dược tính…), đặc biệt là các loại tinh dầu đã được cô lập từ cây bạch đàn

- Tìm hiểu về phương pháp chưng cất lôi cuốn hơi nước, xây dựng trên lí thuyết một quy trình chưng cất phù hợp với điều kiện phòng thí nghiệm sẵn có

2

3

4 - thống chưng cất, ống sinh hàn, bình lóng…)Chuẩn bị hệ thống chưng cất lôi cuốn hơi nước (hệ

2

5 - Thu hái mẫu cây bạch đàn (dự kiến tiến hành

nghiên cứu trên lá cây) tại địa phương

- Tiến hành định danh, và sơ chế mẫu (rửa sạch, bỏ

đi những bộ phận hư, sâu)

- Chưng cất ngay mẫu cây tươi sau khi thu hái để tránh thất thoát tinh dầu

- Ngưng tụ tinh dầu, và làm sạch tinh dầu bằng các phương pháp chiết, chưng cất lại…

6 7

8

3

9 - Tiếp tục tiến hành chưng cất thu tinh dầu

- Đem phần tinh dầu thu được đi thử hoạt tính

- Nghiên cứu, và thử ứng dụng của tinh dầu trong việc chữa các bệnh thông thường, làm hương liệu và làm đẹp…

10

11 - Đánh giá và kiểm nghiệm tính ứng dụng của đề

tài

- Viết bài báo cáo về kết quả thu được

12

 ĐỀ TÀI 2: XÁC ĐỊNH MỘT SỐ CHỈ TIÊU HÓA HỌC CỦA NGUỒN NƯỚC Ở SUỐI, AO, HỒ, GIẾNG KHOAN Ở ĐỊA PHƯƠNG

1

1 - Tìm hiểu về các chỉ tiêu hóa học của một nguồn nước

- Tìm hiểu các phương pháp xác định chỉ tiêu hóa học của một nguồn nước

- Tìm hiểu phương pháp phân tích ion

- Xây dựng qui trình thực hiện trên lí thuyết, theo điều kiện thiết bị và hóa chất cho phép

2 3 4

2

5 - Lấy mẫu: dự kiến lấy các nguồn nước ở ao, hồ, sông,

suối, giếng khoan ở địa phương

- Thực nghiệm: Tiến hành xác định các chỉ tiêu hóa học của các nguồn nước tại phòng thí nghiệm trường:

+ Xác định cặn toàn phần: sử dụng cách đun nóng một thể tích nước đến khi thu được chất rắn có khối lượng không đổi

+ Xác định độ cứng của nước

+ Xác định pH của nước

+ Định tính một số ion kim loại trong nước như: sắt, mangan, asen, chì

6 7 8

3

9

10

11 - Đánh giá và kiểm nghiệm tính ứng dụng của đề

tài

- Viết bài báo cáo về kết quả thu được

12

V HIỆU QUẢ CỦA ĐỀ TÀI

1 Hiệu quả chung của đề tài:

Đề tài được áp dụng góp phần làm phong phú các phương pháp dạy học, đổi mới các hình thức dạy học, dạy học gắn liền lí thuyết và thực tiễn

Tạo thuận lợi, định hướng cho học sinh bước đầu làm quen với việc nghiên cứu khoa học

Tăng hứng thú học tập, đam mê khoa học cho học sinh; Phát huy tính tự lập, trách nhiệm cho học sinh; Phát triển khả năng sáng tạo, làm việc nhóm, rèn luyện năng lực đánh giá và khả năng giải quyết các vấn đề thực tiễn cho học sinh

Tạo sân chơi tri thức cho học sinh, góp phần đưa việc nghiên cứu khoa học

kĩ thuật của học sinh ở trường phổ thông thành một phong trào thường xuyên, bổ ích

- NaCl bão hòa

- Axit citric

- Chất tạo nhũ

- Chất bảo quản

Kiểm tra pH

- Chất diệt khuẩn

- Chất giữ ẩm

- Màu, mùi

- NaOH

- Etanol

- đun 90 o C

- khuấy nhẹ

Lọc nóng với than hoạt tính

(*)

Dầu thải chứa tạp chất rắn

Lọc nóng bằng bông gòn (*)

Dầu thải qua lọc

Dầu thải sau khi xử lý

Xà phòng thô, NaOH dư

Glixerol

Xà phòng

Thành phẩm

Hỗn hợp qua lọc

pH ~ 8 – 10

Giải quyết được một số vấn đề trong đời sống, sản xuất ở địa phương

2 Đánh giá kết quả:

a, Đánh giá kết quả của đề tài : ‘Điều chế xà phòng từ dầu ăn thải” (Học sinh

trường THPT Gia Định – TPHCM – Năm học 2011/2012)

 Mục đích:

Tận dụng lượng dầu thải bỏ đi ở các hộ gia đình làm xà phòng sẽ giúp hạn chế chất thải hóa học tác động đến môi trường sống gây ô nhiễm nguồn nước, bảo

vệ sức khỏe con người, đẩy mạnh tiêu chí tái sử dụng hóa chất một cách “xanh” và sạch

Tối ưu hóa quy trình tổng hợp xà phòng dựa trên các yếu tố cơ bản: nhiệt độ tiến hành phản ứng và hàm lượng NaOH

 Cách tiến hành: Sơ đồ tóm tắt quy trình điều chế xà phòng:

(*) Các quá trình lọc đều sử dụng phễu thủy tinh xốp và lọc nóng dưới áp suất thấp.