vận dụng stem lồng ghép vào hóa THPT hiện nay

GIẢI PHÁP ĐƯA STEM VÀO DẠY HỌC MƠN HĨA Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG HIỆN NAY A ĐẶT VẤN ĐỀ Thực Nghị Hội nghị lần thứ 8, Ban Chấp hành Trung ương khóa XI Nghị số 29-NQ/TW) đổi bản, toàn diện giáo dục đào tạo, đáp ứng u cầu cơng nghiệp hóa, đại hóa điều kiện kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa hội nhập quốc tế, toàn ngành giáo dục sức nỗ lực thực nhằm nâng cao chất lượng giáo dục nước nhà Trong giáo viên đóng vai trò then chốt cho phát triển đó, giáo viên THPT tơi trăn trở để tìm giải pháp đổi nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển giáo dục đất nước Khoa học tự nhiên nói chung, mơn hóa học nói riêng ngày đóng vai trò lớn kinh tế thời đại công nghệ Tuy nhiên làm để thu hút em yêu thích lựa chọn mơn học lại gặp nhiều khó khăn đặc thù môn tự nhiên cần kĩ tính tốn tư logic nên đa số em ngại học phương pháp dạy học phù hợp Mặc dù tăng thời lượng tiết thực hành, luyện tập chủ yếu hoạt động phạm vi không gian trường học, lực vận dụng kiến thức vào thực tế hạn chế Đồng thời phương pháp dạy học truyền thống nặng kiến thức lí thuyết hàn lâm chưa kích thích em tham gia nghiên cứu, học tập hiệu quả, khả thí nghiệm thực hành yếu Giáo dục cần hướng tới học sinh phải có khả vận dụng kiến thức học để giải vấn đề phức tạp sống Cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 ảnh hưởng sâu rộng vào mặt đời sống, xã hội, giáo dục không ngoại lệ Vì đòi hỏi giáo viên phải thay đổi phương pháp, học sinh phải thay đổi cách học Do vậy, vai trò giáo viên phải chuyển đổi từ “dạy gì”, “điều gì” sang dạy cho học sinh “phải làm gì” “làm nào” Phương pháp dạy học STEM lựa chọn nhiều nước có giáo dục đại thơng qua trình học giúp em tự lĩnh hội kiến thức, kĩ có khả vận dụng kiến thức, kĩ học để giải vấn đề thực tế Nhưng làm để vận dụng phương pháp dạy học STEM vào trường THPT ta để mang lại hiệu quả? Qua ba năm vận dụng lồng ghép STEM với dạy học truyền thống xây dựng số chủ đề dạy học theo điều kiện trường, mang lại hiệu khả quan Chính tơi mạnh dạn viết sáng kiến “GIẢI PHÁP ĐƯA STEM VÀO DẠY HỌC MÔN HĨA Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THƠNG HIỆN NAY” B NỘI DUNG I Cơ sở lí luận đề tài I.1 Khái niệm dạy học STEM STEM thuật ngữ xuất phát từ phương pháp giảng dạy học tập tích hợp nội dung kỹ khoa học, cơng nghệ, kỹ thuật tốn học Giáo dục STEM phương thức giáo dục tích hợp theo cách tiếp cận liên môn (interdisciplinary) thông qua thực hành, ứng dụng Thay dạy bốn mơn học đối tượng tách biệt rời rạc, STEM kết hợp chúng thành mơ hình học tập gắn kết dựa ứng dụng thực tế Qua đó, học sinh vừa học kiến thức khoa học, vừa học cách vận dụng kiến thức vào thực tiễn Thuật ngữ STEM hiểu “tổ hợp đa lĩnh vực” bao gồm: Khoa học (Science), Công nghệ (Technology), Kỹ thuật (Engineering) Toán học (Mathematics) Bốn lĩnh vực mô tả sau: Khoa học, việc nghiên cứu giới tự nhiên, bao gồm quy luật tự nhiên Vật lý, Hoá học, Sinh học giải ứng dụng tượng, nguyên lý, quan niệm quy tắc môn Khoa học vừa chỉnh thể kiến thức tích luỹ qua thời gian, vừa tiến trình - mang tính khoa học - tạo kiến thức Kiến thức từ khoa học cung cấp thông tin cho tiến trình thiết kế kỹ thuật Cơng nghệ, lĩnh vực, theo nghĩa chặt chẽ nhất, bao gồm toàn hệ thống người tổ thức, kiến thức, tiến trình, thiết bị dùng để tạo thao tác đồ vật (tạo tác) cơng nghệ, đồ vật Suốt chiều dài lịch sử, người tạo công nghệ để thoả mãn mong muốn nhu cầu Phần lớn cơng nghệ đại sản phẩm khoa học kỹ thuật, công cụ công nghệ sử dụng hai lĩnh vực Kỹ thuật, vừa chỉnh thể kiến thức - thiết kế chế tạo sản phẩm nhân tạo - vừa trình giải vấn đề Quá trình chịu ảnh hưởng ràng buộc Một số quy luật tự nhiên, khoa học Những ràng buộc khác kể đến thời gian, tiền bạc, nguyên vật liệu sẵn có, hệ sinh thái, quy định môi trường, khả sản xuất sửa chữa Kỹ thuật sử dụng khái niệm khoa học tốn học cơng cụ cơng nghệ Tốn học, việc nghiên cứu mơ hình mối quan hệ số lượng, số không gian Không giống khoa học, nơi chứng thực nghiệm tìm kiếm để đảm bảo bác bỏ mệnh đề, mệnh đề toán học đảm bảo lập luận logic dựa giả định Những lập luận logic, thân phần toán học với mệnh đề Cũng khoa học, kiến thức toán ngày phát triển, không giống khoa học, kiến thức tốn khơng thể bị bác bỏ, giả định bị thay đổi Các loại khái niệm toán đặc thù 12 năm học phổ thông bao gồm số số học, đại số, hàm số, hình học, xác suất, thống kê Tốn học dùng khoa học, kỹ thuật công nghệ Không đơn mô tả bốn lĩnh vực STEM, đoạn trích nói cho thấy bốn lĩnh vực diện cách riêng lẻ mà cần phải tích hợp, liên kết chặt chẽ với 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 Theo Howard-Brown Martinez (chuyên gia giáo dục Mỹ), phương pháp giải vấn đề dạy học cho phép liên mơn lĩnh vực nói Đó cách nhìn nhận giải vấn đề cách toàn diện, xem thành phần STEM tương tác với Nói cách đơn giản, giao thoa hội tụ khoa học, cơng nghệ, kỹ thuật tốn học Nó sử dụng hợp lĩnh vực để giải vấn đề I.2 Tính ưu việt hình thức dạy học STEM - Giáo dục STEM phương thức giáo dục tích hợp theo cách tiếp cận liên môn (interdisciplinary) thông qua thực hành, ứng dụng Thay dạy bốn mơn học đối tượng tách biệt rời rạc, STEM kết hợp chúng thành mơ hình học tập gắn kết dựa ứng dụng thực tế Qua đó, học sinh vừa học kiến thức khoa học, vừa học cách vận dụng kiến thức vào thực tiễn Giáo dục STEM phá khoảng cách hàn lâm thực tiễn, tạo người có lực làm việc “tức thì” mơi trường làm việc có tính sáng tạo cao với cơng việc đòi hỏi trí óc kỷ 21 - Giáo dục STEM đề cao đến việc hình thành phát triển lực giải vấn đề cho người học Trong học theo chủ đề STEM, học sinh đặt trước tình có vấn đề thực tiễn cần giải liên quan đến kiến thức khoa học.Để giải vấn đề đó, học sinh phải tìm tòi, nghiên cứu kiến thức thuộc mơn học có liên quan đến vấn đề (qua sách giáo khoa, học liệu, thiết bị thí nghiệm, thiết bị cơng nghệ) sử dụng chúng để giải vấn đề đặt - Giáo dục STEM đề cao phong cách học tập cho người học, phong cách học tập sáng tạo Đặt người học vào vai trò nhà phát minh, người học phải hiểu thực chất kiến thức trang bị; phải biết cách mở rộng kiến thức; phải biết cách sửa chữa, chế biến lại chúng cho phù hợp với tình có vấn đề mà người học phải giải I.3 Xu tất yếu dạy học STEM thời đại công nghệ Những học sinh học theo cách tiếp cận giáo dục STEM có ưu bật như: kiến thức khoa học, kỹ thuật, công nghệ toán học chắn; khả sáng tạo, tư logic; hiệu suất học tập làm việc vượt trội; có hội phát triển kỹ mềm tồn diện khơng gây cảm giác nặng nề, tải học sinh, tránh nhàm chán học quanh quẩn phạm vi không gian lớp học Với học sinh phổ thơng, việc theo học mơn học STEM có ảnh hưởng tích cực tới khả lựa chọn nghề nghiệp tương lai Khi học nhiều dạng kiến thức thể tích hợp, học sinh chủ động thích thú với việc học tập thay thái độ e ngại tránh né lĩnh vực đó, từ khuyến khích em có định hướng tốt chọn chuyên ngành cho bậc học cao chắn cho nghiệp sau Hiện với kết nối từ trường học, cộng đồng đến tổ chức toàn cầu; kỷ nguyên giới phẳng, cách mạng cơng nghiệp 4.0 nơi mà tự động hóa điều khiển từ xa thông qua thiết bị điện tử di động lên ngôi, thông qua đường truyền Internet Do vậy, q trình giáo dục STEM khơng hướng đến vấn đề cụ thể địa phương mà phải đặt mối liên hệ với bối cảnh kinh tế toàn cầu xu hướng chung giới, ví dụ biến đổi khí hậu, lượng tái tạo… Ở Việt Nam trung tâm giáo dục ngoại khoá sớm áp dụng chương trình đào tạo STEM cho học sinh Ngày 1/12/2015, Cơng ty DTT Educspec thức mắt chuỗi trung tâm Học viện STEM đáp ứng nhu cầu bạn học sinh đam mê STEM sở toàn quốc với địa website hocvienstem.com Một địa tiếng Học viện Khám phá Trên môi trường mạng, mạng xã hội chuyên giáo dục STEM - stem.vn thức "hòa mạng" Hệ tri thức Việt số hóa (itrithuc.vn) ngày 1/1/2018 vừa qua Mạng xã hội stem.vn xây dựng nhằm hỗ trợ thành viên cộng đồng STEM Việt Nam, người quan tâm tới giáo dục STEM Việt Nam trao đổi, chia sẻ tài học liệu, khóa học, tăng cường trải nghiệm, thông tin hoạt động giáo dục STEM - chủ đề phục vụ Cách mạng công nghiệp 4.0 Theo Chỉ thị 16/CT-TT ngày 4/5/2017 tăng cường lực tiếp cận Cách mạng công nghiệp lần thứ tư (còn gọi cách mạng cơng nghiệp 4.0), để chủ động nắm bắt hội, đưa giải pháp thiết thực tận dụng tối đa lợi thế, đồng thời giảm thiểu tác động tiêu cực cách mạng công nghiệp 4.0 Việt Nam, Thủ tướng Chính phủ đạo bộ, ngành, địa phương triển khai đồng nhiều giải pháp Trong đó, Thủ tướng Chính phủ có yêu cầu phải 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 STEM bên cạnh ngoại ngữ, tin học chương trình giáo dục phổ thơng I.4 Vì nên vận dụng phương pháp dạy học STEM vào mơn hóa học trường phổ thơng Hóa học mơn học nhóm science, thấy cần phải tiếp cận với phương pháp quan điểm dạy học để đưa môn học từ lý thuyết chuyển sang ứng dụng vào thực tế nhiều hơn, đặc thù mơn hóa học liên quan đến thí nghiệm thực hành thực tế sống nhiều nên vận dụng phương pháp em hứng thú học tập đam mê nghiên cứu Với mục tiêu việc dạy học để học sinh vận dụng kiến thức vào q trình thực tế, nên tiếp cận với quan điểm dạy học định hướng tích hợp giáo dục STEM Khi vận dụng phương pháp em thấy chỉnh thể khoa học hóa học khơng tách rời mơn khoa học khác Qua em có thay đổi phần cảm nhận môn khoa học tự nhiên – môn thường bị coi khơ khan khó học, nặng lý thuyết khơng có liên hệ thực tế - trở thành niềm hấp dẫn mẻ, khơi gợi cảm hứng, niềm yêu thích say mê khoa học với nhiều em học sinh Và qua việc học theo định hướng STEM, có nhiều em học sinh chia sẻ lựa chọn khoa học đường tương lai cho thân Trong q trình dạy học tơi may mắn tham gia vào nhiều khóa học tập huấn giáo dục STEM: STEM - Community Based learning; STEM Hóa học; STEM Ambassadors; STEM-Basic (Quy trình STEM science and engineering), qua khóa học tơi thấy giáo dục STEM xu tất yếu để phát triển cho học sinh tư nhà khoa học giải vấn đề như kỹ sư; hình thành quy trình thiết kế kỹ thuật giải vấn đề kỹ sư để đáp ứng tốt thời đại kỷ ngun số- hay gọi cơng nghệ 4.0 Qua q trình thực tơi nhận thấy hiệu cụ thể sau Đối với giáo viên: cần huy động kiến thức nhiều môn học khoa học, kĩ thuật, toán học tin học Giáo viện học hỏi tham vấn ý kiến chuyên môn môn liên quan Qua lần soạn kiến thức khơng nâng lên mà kĩ rèn luyện, kĩ sử dụng thí nghiệm thực hành, kĩ tổ chức quản lí học sinh bên ngồi lớp học va kĩ ứng dụng công nghệ thông tin, … Đối với người học: mục tiêu mà tiết học mang lại nội dung kiến thức, khả áp dụng kiến thức vào thực tiễn học giúp người học hiểu rõ chất, thấy vật tượng giới ln có mối liên hệ biện chứng với Đồng thời người học rèn luyện tính tự học, tự giác cao, lực làm liệc nhóm , lực giải vấn đề bối cảnh thực tế Người học hình thành dự án khoa học cho việc phát triển bn thõn tng lai I.5 Đối tợng nghiên cứu: Häc sinh líp 11 Trêng THPT Ngun Duy Trinh, THTP Nghi Lộc 4, THPT Nghi Lộc 5, THPT Cửa lò Nghệ An I.6 Thêi gian nghiªn cøu: Năm học: 2016 – 2017 thực thí điểm khối 11 THPT Nguyễn Duy Trinh Năm học: 2017-2018 thực thí điểm thêm trường THTP Nghi Lộc 4, THPT Nghi Lộc 5, THPT Ca lũ Ngh An I.7 Phơng pháp nghiên cứu: - Phương pháp phân tích – tổng hợp tài liệu - Phơng pháp iu tra , kho sỏt qua phiu - Phng phỏp so sỏnh, i chiu - Phơng pháp tng kt kinh nghim giỏo dc - Phơng pháp nghiờn cu cỏc sn phm hot ng - Phơng pháp vÊn - Phương pháp thống kê toán học II Thực trạng dạy học mơn hóa học trường phổ thơng Nguyễn Duy Trinh - Mơn hóa học mơn khoa học lí lựa chọn mơn hóa học học sinh chủ yếu học để thi đại học - Do chương trình thi cử nặng nề lí thuyết nhiều tập tính tốn nên đa số em học theo kiểu nhồi nhét kiến thức để đáp ứng cho kì thi, mà em nhận thấy vai trò ứng dụng hóa học vào đời sống - Năng lực thí nghiệm thực hành đặc biệt lực tư sáng tạo tìm tòi nghiên cứu để vận dụng kiến thức hóa học vào sống hạn chế Đó lí em học hóa học chủ yếu để đối phó với kì thi yếu tố đam mê u thích Chính đầu năm học 2016-2017 tiến hành khảo sát 200 em học sinh khối 11 ( gồm lớp 11A, 11B, 11A2, 11A3, 11A4) hứng thú, cách thức học nội dung phương pháp học mơn hóa PHIẾU KHẢO SÁT Em tích vào nội dung câu hỏi sau Câu Nội dung Sự hứng thú học mơn Hóa em thuộc mức Ý kiến học sinh ? Rất thích Thích Bình thường Khơng thích Em thích học mơn Hóa vì: Mơn hố môn thi vào trường ĐH, CĐ Bài học sinh động, thầy cô dạy vui vẻ, dễ hiểu Kiến thức dễ nắm bắt Kiến thức gắn thực tế nhiều Trong học mơn hố em thích học Tập trung nghe giảng, phát biểu ý kiến, thảo luận làm việc Nghe giảng ghi chép cách thụ động Được làm thí nghiệm thực hành để hiểu sâu sắc vấn đề hóa học Làm tập nhiều để ôn thi đại học Nội dung dạy học Khơng cần thí nghiệm thực hành nhiều Tăng cường học lí thuyết giải tập tính tốn gắn với kì thi đại học cao đẳng Giảm tải lí thuyết, vận dụng kiến thức học để đưa kiến thức vào thực tiễn, tăng cường thí nghiệm thực hành Kết khảo sát Câu Nội dung Kết Số lượng Tỉ lệ % 12 35 95 58 17,5 47,5 29 Mơn hố môn thi vào 39 19,5 trường ĐH, CĐ Bài học sinh động, thầy cô dạy vui vẻ, dễ 78 39 38 45 19 22,5 học Tập trung nghe giảng, phát biểu ý kiến, thảo 65 32,5 luận làm việc Nghe giảng ghi chép cách thụ động Được làm thí nghiệm thực hành để hiểu 35 50 17,5 25 sâu sắc vấn đề hóa học Làm tập nhiều để ôn thi đại học Nội dung dạy học 60 30 Khơng cần thí nghiệm thực hành nhiều Tăng cường học lí thuyết giải tập tính 50 90 25 45 tốn gắn với kì thi đại học cao đẳng Giảm tải lí thuyết, vận dụng kiến thức học 60 30 Sự hứng thú học mơn Hóa em thuộc mức ? Rất thích Thích Bình thường Khơng thích Em thích học mơn Hóa vì: hiểu Kiến thức dễ nắm bắt Kiến thức gắn thực tế nhiều Trong học mơn hố em thích để đưa kiến thức vào thực tiễn, tăng cường thí nghiệm thực hành Kết khảo sát cho thấy số lượng học sinh yêu thích thích mơn hóa thấp chiếm 6% 17%; em thích học mơn hóa giáo viên dạy, môn thi đại học kiến thức gắn với thực tiễn Các em nội dung dạy học gắn với kì thi chiếm 45% Rõ ràng qua phân tích em chủ yếu học theo lối truyền thống nặng thi cử đối phó, mà em có yếu tố đam mê nghiên cứu thực yêu thích ít, kĩ thí nghiệm thực hành hạn chế nguyên nhân lực làm việc hạn chế sau trường, đặc biệt thời đại 4.0 với kỉ nguyên giới phẳng khả đáp ứng đầu sau trường lại khó khăn Vậy lí tơi muốn đưa phương pháp dạy học STEM vào để giảng dạy kết hợp phương pháp truyền thống III Những thuận lợi khó khăn đưa STEM vào trường phổ thông III.1.Thuận lợi - Trong thời đại công nghệ số việc giáo viên em có khả tiếp cận với phương pháp dạy học học tập tương đối dễ dàng nhờ hệ thống kết nối toàn cầu Học sinh giáo viên tham khảo mơ hình dạy học STEM trường học ngồi nước - Mỗi trường học có phòng thực hành hóa học có sở vật chất tương đối đầy đủ Đặc biệt trường khu vực Vinh, trường I huyện, trường đạt chuẩn Quốc Gia sở vật chất tương đối tốt - Bộ Giáo dục, Sở giáo dục, phòng đào tạo trường học số trường học Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh, Nam Định…đã thực thí điểm cho nhiều kết tốt, học sinh tích cực sáng tạo chủ động cách tiếp cận phương pháp học tập - Thủ tướng Chính phủ giao trách nhiệm cho Bộ GD&ĐT thúc đẩy triển khai giáo dục STEM chương trình giáo dục phổ thơng; tổ chức thí điểm số trường phổ thông từ năm học 2017-2018 III.2 Khó khăn - Việc học sinh tiếp cận phương pháp dạy học STEM đòi hỏi định mặt lực khoa học tự nhiên em phải đam mê chịu khó làm việc với chương trình nên áp dụng chủ đề lớp theo khối khoa học tự nhiên - Học sinh yếu tố đam mê nghiên cứu chưa nhiều em ngại làm việc lối giáo dục tiếp cận kiến thức quen thuộc nên em tương đối bị động cơng việc - Việc thực ngồi khơng gian trường học gặp số khó khăn, em đội nhóm nhiều địa bàn khác - Với chương trình thi cử hành thân mơn hóa nặng lực tính tốn chưa trọng yếu tố thực hành khả vận dụng vào sống rào cản mà giáo viên học sinh khơng tích cực với phương pháp dạy học Vì đa số suy nghĩ giáo viên học sinh với lối tư ‘‘thi học nấy’’ - Ở trường phổ thơng thời gian ngồi lớp em chủ yếu học thêm để thi nên khó khăn triển khai cơng việc ngồi giờ, em học thêm 3,4 ca ngày lịch học dày đặc khơng có thời gian xếp - Đa số giáo viên nông thôn chưa hiểu phương pháp dạy học tiếp cận STEM ngại tìm hiểu tham gia - Cơ sở vật chất để trường nơng thơn hạn chế - Hình thức dạy học truyền thống ăn sâu vào tâm thức giáo viên để họ thay đổi nhận thức sớm chiều Tư tưởng an phận không chịu tiếp thu rào cản việc đưa STEM vào trường phổ thông IV Các biện pháp đưa STEM vào mơn hóa trường trung học phổ thơng IV Về phía nhà trường - Tổ chức tập huấn tốt hình thức dạy học STEM làm cho học sinh giáo viên hiểu đầy đủ đắn ý nghĩa hình thức học tập - Mở câu lạc STEM hướng dẫn giáo viên, tổ nhóm chun mơn - Có hình thức động viên, khuyến khích, khen thưởng kịp thời với giáo viên có đóng góp cho phát triển phong trào dạy học STEM nhà trường - Tích cực tuyên truyền cho giáo viên học sinh thấy ý nghĩa dạy học STEM - Cơ sở vật chất nhà trường đầu tư thêm để đáp ứng nhu cầu cho giáo viên học sinh giảng dạy học tập - Tạo diễn đàn (FORUM) việc học tập STEM trang web nhà trường, nơi giáo viên thảo luận cách soạn bài, phương pháp, cách thức tổ chức triển khai học, em học sinh trao đổi kiến thức bài, nội dung học, tập hay giao lưu kết bạn IV.2 Về phía giáo viên - Tích cực tham gia buổi tập huấn, chương trình học STEM qua khóa học có chất lượng - Tích cực soạn giảng có định hướng STEM - Tham gia diễn đàn chương trình dạy học STEM khắp nước diễn đàn nhà trường nói riêng - Hướng dẫn học sinh cách học tập nghiên cứu theo phương pháp để học sinh cảm nhận tính ưu việt phương pháp dạy học 10 PHỤ LỤC II: MỘT SỐ BÀI SOẠN THIẾT KẾ VẬN DỤNG STEM VI.1 Vận dụng STEM để thiết kế “Sự điện li” I Mục tiêu - HS nắm cách lắp mạch điện để xác định chất dẫn điện hay dung dịch dẫn điện, so sánh độ dẫn điện chất cụ thể độ dẫn điện dung dịch - HS biết chất điện li, chất không điện li, chất điện li mạnh chất điện li yếu, cách viết phương trình điện li - HS biết vận dụng kiến thức để giải thích khả dẫn điện dung dịch NaCl ( đặc điểm loại liên kết hóa học, tương tác tính điện dung dịch), ý thức tính thực tiễn hóa học vấn đề liên quan đến thực tế II Chuẩn bị GV: hóa chất: dung dịch pha sãn nồng độ NaCl, CH 3COOH, đường saccarozo, nước cất, H2SO4, NaOH Dụng cụ: Cốc thủy tinh HS: thiết kế sẵn dụng cụ thử tính dẫn điện bao gồm nguồn điện, dây dẫn, điện cực, đèn leb (6 nhóm cái) III Tiến trình dạy học Hoạt động 1: Thế chất điện li GV Yêu cầu HS chuẩn bị trước nhà lắp ráp dụng cụ thử tính dẫn điện Dây đồng dẫn điện, điện cực Bóng đèn led Nguồn điện- pin 3V với đế pin Cốc thủy tinh Các dung dịch axit : HCl, H2SO4, NaCl, CH3COOH, đường saccarozo - GV tổ chức cho HS tiến hành thí nghiệm xác định tính dẫn điện dung dịch nước cất, đường saccarozo, muối ăn ( thêm vài dung dịch khác) -HS Tiến hành: 1/ Gắn hệ thống dây dẫn, bóng đèn nguồn điện nối tiếp 2/ Chuẩn bị dung dịch axit HCl, H2SO4 loãng, CH3COOH, NaCl, đường saccarozo, nước cất 3/ Cốc thủy tinh - Cho vào 1/2 cốc thủy tinh dung dịch HCl 34 - Cho điện cực dương, âm hệ thống vào cốc thủy tinh ( ý không điên cực chạm vào nhau, điện cực phải chạm vào dung dịch) - Quan sát tượng xảy ( đèn có sáng hay khơng) - Đổi dung dịch H2SO4 loãng, CH3COOH, NaCl, đường saccarozo - Từ thực nghiệm HS xác định dung dịch dẫn điện dung dịch không dẫn điện Nhận xét: - Dung dịch đường saccarozo, nước cất, muối khan không dẫn điện - Dung dịch NaCl, NaOH dẫn điện - Vận dụng kiến thức học ( tính dẫn điện vật chất) đặc điểm liên kết hóa học để giải thích dung dịch NaCl dẫn điện => Từ GV giúp HS hình thành khái niệm: tượng điện li, điện li, chất điện li chất không điện li GV giải thích thêm chất khơng điện li: muối rắn, hay chất hữu (ví dụ ancol etylic) chất không điện li Kết luận: - Như dung dịch NaCl dẫn điện tan nước tạo thành phần tử mang điện có khả dịch chuyển Hiện tượng gọi tượng điện li - Chất mà tan nước có khả phân li thành ion gọi chất điện li - Các axit, bazo, muối chất điện li Hoạt động Chất điện li mạnh, chất điện li yếu GV Chuẩn bị: 1/ Dây dẫn, kẹp cá sấu, bóng đèn led, nguồn điện 2/ Dung dịch axit HCl 1M CH3COOH 1M 3/ Cốc thủy tinh - HS tiến hành thí nghiệm với dung dịch axit axetic axit clohidric với nồng độ 1M thể tích dung dịch Từ nhận xét độ sáng đèn Tiến hành Lắp hệ thống dây dẫn bóng đèn, nguồn điện với dung dịch HCl 1M CH3COOH 1M Quan sát mức độ đèn sáng hai trường hợp => kết luận 35 => Dung dịch HCl dẫn điện tốt dung dịch CH 3COOH hay dung dịch HCl chất điện li mạnh CH3COOH chất điện li yếu => HS xem thêm video dẫn điện số dung dịch => HS kết luận chất điện li mạnh chất điện li yếu GV hướng dẫn dắt HS cách thiết lập phương trình điện li HS rút kết luận: 1/ Chất điện li mạnh - chất tan nước, phân tử hòa tan phân li ion - Gồm hầu hết muối , axit mạnh, bazo mạnh - Pt điện li: NaCl > Na+ + Cl2/ Chất điện li yếu - Là chất tan nước, phân tử hòa tan phân li phần ion - Gồm axit yếu, bazo yếu số muối HgCl2, Hg(CN)2 - Pt điện li: CH3COOH⇋ CH3COO- + H+ Hoạt động Phần củng cố nhà GV: Hướng dẫn học sinh nhà tận dụng nguồn điện thiết bị pin điện thoại, viên pin để tự thiết kế thiết bị thử tính dẫn điện dung dịch thử tính dẫn điện nước chanh, giấm, nước cam, nước xà phòng GV: sau tuần thu chấm sản phẩm VI.2 Vận dụng STEM để thiết kế “Sự điện li nước pH Chất thị axit- bazơ” (2 tiết) I Mục tiêu - HS thiết lập nhận biết nước chất điện li yếu, nắm tích số ion nước phạm vi áp dụng, xác định môi trường dung dịch dựa nồng độ H+ pH - HS thực kỹ năng: đo pH dựa thang pH chất thị, dựa máy đo pH số tạo dung dịch chất thị pH sử dụng lâu dài Cách tính sai số phép đo, giá trị trung bình - Biết cách tự chế số thuốc thử từ nguyên liệu tự nhiên - HS hình thành ý thức thái độ làm việc khoa học ( cẩn thận, có kế hoạch xác ), ý thức tư khoa học gắn với đời sống thực tiễn II Chuẩn bị GV: mơ hình phân tử nước, q tím, giấy đo pH, máy đo pH, dung dịch HCl, NaOH, rây lọc, bếp đun 36 HS: bắp cải tím, cam, vắt cam, backing soda, nước 7up không màu, nước rửa chén, sữa tắm, dầu gội, xà phòng, nước rửa tay, nước uống ngày III Tiến trình dạy học Hoạt động 1- Sự điện li nước GV Chuẩn bị: 1/ Mơ hình phân tử H2O ( dung phần mềm để vẽ mô phỏng) 2/ Dùng mô minh họa phân li nước ( triệu phân tử, có phân tử nước phân li) 3/ Dùng thí nghiệm mơ phỏng, mơ tả thí nghiệm nước có điện li (đèn sáng yếu, phân tử phân li thành ion) GV cho HS giải thích đặc điểm cấu tạo phân tử nước GV dùng thí nghiệm mô để mô tả điện li nước ( có) Yêu cầu: HS rút kết luận đặc điểm trình điện li nước - Nước có chất điện li khơng? Mạnh hay yếu? - Khi điện li, nước phân li cho thành phần nào? - Dựa vào trước kết luận tính axit, bazo nước? Lưu ý: HS hoạt động theo nhóm Hoạt động 2: Tích số ion nước pH dung dịch GV: hướng dẫn HS thiết lập tích số ion nước Từ tích số áp dụng cho dung dịch lỗng ( axit lỗng, bazơ lỗng ) tính nồng độ ion dung dịch axit, bazơ rút kết luận Yêu cầu HS: 1/ Dựa vào phương trình điện li, xác định mối liên hệ nồng độ H+ OH- môi trường nước ( trung tính) 2/ GV cung cấp giá trị thực nghiệm nồng độ => Tích số ion nước 3/ Giáo viên dùng phần mềm mô nồng độ H+ OH - dung dịch axit loãng bazơ loãng => Kết luận GV Yêu cầu HS thực phiếu học tập Bài Dẫn 112 ml khí HCl vào bình kín chứa lít nước thu dung dịch A giả thiết thể tích dung dịch thay đổi khơng đáng kể Tính nồng độ in dung dịch A? Bài Hòa tan 0,04g NaOH vào lit H2O thu dung dịch X Tính nồng độ ion dung dịch X? 37 HS Có thể làm cá nhân, cặp đơi, đơn vị nhóm tùy vào đặc điểm lớp GV Hướng dẫn HS rút kết luận 1.Trong dung dịch axit lỗng bazo lỗng [H+].[OH-] ═ 10-14 Nếu [H+] ═ 10-7M ═> môi trường trung tính Nếu [H+] < 10-7 M ═> mơi trường axit Nếu [H+] > 10-7 M ═> môi trường bazo 3.Trong dung dịch axit ln có lượng nhỏ ion OH- ngược lại GV Trong dung dịch nồng độ ion H+ hay OH- nhỏ ( só mũ âm), nên để tiện việc xác định môi trường vật chất người ta đưa khái niệm pH quy ước, [H+]=10-a => pH =a GV: yêu cầu HS kết luận cho tính axit bazơ môi trường Nếu pH =7 => MT dung dịch trung tính Nếu pH MT dung dịch axit Nếu pH>7 => MT dung dịch bazơ HS vận dụng công thức làm tập sau: Bài tập vận dụng: - Tính pH hai dung dịch phiếu học tập trên? -Dung dịch A có pH = Tính nồng độ ion H+ ion OHThực phiếu học tập Yêu cầu: HS tính nồng độ ion dung dịch sau: ( GV cho HS hoạt động riêng, hoạt động theo nhóm giấy A0 nhóm so sánh nhận xét kết cho nhau) BT1: Dẫn 224 ml khí HCl ( điều kiện chuẩn) vào bình kín chứa 10 lít nước, Kết luận ( HS kết luận): 1/ Trong dung dịch axit loãng bazơ lỗng [H+][OH-]=10^-14 2/ Nếu [H+]=10^-7M=> MT: trung tính [H+]< 10^-7 M => MT: kiềm [H+]> 10^-7 M => MT: axit Hoạt động 3: Chất thị axit – bazơ GV: hướng dẫn HS dùng thị màu để đo pH dung dịch quen thuộc mà em biết, từ rút nhận xét HS kết luận chất thị gì? Yêu cầu 38 - HS hoạt động theo nhóm - HS dùng thị màu quỳ tím ( giấy pH) xác định pH dung dịch dựa màu thang pH với dung dịch sau: giấm, axit HCl, dung dịch NaOH,nước, nước cam, dung dịch Baking soda, nước 7up ( loại khơng có màu) u cầu - HS hoạt động theo nhóm - HS dùng thị màu quỳ tím ( giấy pH) xác định pH dung dịch dựa màu thang pH với dung dịch sau: giấm, axit HCl, dung dịch NaOH,nước, nước cam, dung dịch Baking soda, nước 7up ( loại khơng có màu) GV: u cầu HS hoạt động nhóm - HS dùng chất thị màu q tím, giấy đo pH để xác định pH dung dịch dựa màu thang pH với dung dịch sau: giấm, dung dịch axit HCl, dung dịch NaOH, nước cất, nước cam, dung dịch backing soda, nước 7up - Các nhóm so sánh kết nhận xét giải thích nhóm lại có kết khác GV Hướng dẫn HS làm thí nghiệm tiếp Chuẩn bị 1/ Giấy quỳ- giấy pH ( màu vàng), ống nhỏ nhỏ giọt, cốc thủy tinh (có thể dùng ly nhựa nhỏ để thay thế) 2/ Đồ vắt cam, rây lọc Thực Chuẩn bị: Giấy quì (hoặc giấy pH), ống nhỏ giọt, cốc thủy tinh, đế sứ, đồ vắt cam, rây lọc Thực hiện: HS nhỏ ô đế sứ giọt dung dịch loại, dùng bảng màu pH để xác định giá trị pH cho loại Nhận xét rút kết luận, tính sai số phép đo pH phương pháp so màu thang pH? Từ HS rút kết luận: Thế chất thị? Kể tên số chất thị mà em biết? Hoạt động 4: Chế tạo chất thị bắp cải tím (Tiết 2) GV: hướng dẫn HS thực dựa phiếu học tập 39 HS: tiến hành dùng dung dịch bắp cải tím để kiểm tra biến đổi màu dung dịch khác rút kết luận GV: hướng dẫn HS thảo luận để đưa biện pháp kỹ thuật nhằm tạo dung dịch chất thị dùng phòng thí nghiệm ( dùng thời gian dài) HS: thảo luận thực sản phẩm giao nộp sau tuận dựa chốt vấn đề giáo viên Yêu cầu: HS hoạt động theo nhóm - Tạo dung dịch chất thị màu từ bắp cải tím - Xác định màu bắp cải tím dung dịch (giấm, dung dịch axit HCl, dung dịch NaOH, nước cất, nước cam, dung dịch backing soda, nước 7up) - Để tạo dung dịch chất dùng lâu dài phòng thí nghiệm cần có biện pháp kĩ thuật nào? Chuẩn bị:- bắp cải tím, nồi, dao, bếp, cân, rây lọc - Cốc thủy tinh (hoặc ống đong) - Các dung dịch giấm, dung dịch axit HCl, dung dịch NaOH, nước cất, nước cam, dung dịch backing soda, nước 7up Tiến hành: HS tiến hành theo nhóm, giám sát GV - Cân lượng vừa đủ 200g bắp cải tím cắt 200ml nước cho vào nồi đun bếp, đến xuất màu tím đậm đun tiếp phút - Để cho nguội, lọc lấy nước, cho vào cốc thủy tinh - Lấy 5ml nước bắp cải tím cho sãn vào cốc chứa dung dịch giấm, dung dịch axit HCl, dung dịch NaOH, nước cất, nước cam, dung dịch backing soda, nước 7up Quan sát nhận xét HS nhóm thảo luận đưa phương án làm để chế tạo dung dịch chất thị làm PTN sử dụng lâu dài? GV chốt phương án: nhóm thực nộp sản phẩm sau hoàn thành (khoảng tuần sau) Hoạt động 5: Đo pH thiết bị số ( máy đo pH) HS làm việc theo nhóm, tiến hành đo pH số dung dịch quen thuộc Tính giá trị trung bình sai số cho phép đo HS nhận xét giải thích nguyên nhân dẫn đến sai số so sánh với độ xác đo chất thị màu Yêu cầu: - HS phải đo pH dung dịch giấm, dung dịch axit HCl, dung dịch NaOH, nước cất, nước cam, dung dịch backing soda, nước 7up 40 - HS tính giá trị trung bình tính sai số phép đo - HS thảo luận tìm nguyên nhân sai số phép đo Chuẩn bị: Cốc thủy tinh có chứa dung dịch trên, máy đo pH số Tiến hành: - Dùng máy đo số tiến hành đo pH dung dịch trên, dung dịch đo lần tính giá trị trung bình sai số phép đo? - So sánh giá trị đo máy với phương pháp so màu bằng chất thị rút kết luận GV: yêu cầu nhóm đo pH sản phẩm nước rửa chén, sữa tắm, dầu gội, xà phòng, nước rửa tay, nước uống ngày Sau đo đạc tính tốn xong cảnh báo tính an tồn cho nguười sử dụng Hoạt động 6: pH số dung dịch quen thuộc HS sử dụng phần mềm mô Mỗi nhóm HS thuyết trình cho dung dịch xác định giải thích Các nhóm lại phản biện nhận xét HS làm việc theo nhóm, nhóm trình bày mơi trường pH trường hợp cụ thể HS dùng mô để trình bày pH số dung dịch tự nhiên HS nhóm lại nghe phản biện, đóng góp ý kiến thảo luận Yêu cầu - HS phải đo pH dung dịch sau: giấm ăn, dung dịch Baking soda ( gv cho em tự pha, pha sẵn dung dịch A có nồng độ xác định), nước up, dung dịch nước cam - HS tính giá trị trung bình sai số phép đo - HS thảo luận rút nguyên nhân sai số phép đo Chuẩn bị - Cốc thủy tinh ly nhựa, có chứa mẫu - Máy đo pH thị số Hoạt động Chế tạo que thử hàn the giò chả GV: hướng dẫn học sinh nhà làm Nguyên liệu: nghệ tươi củ, cồn 90o, giấy lọc Cách làm: - Nghệ gọt vỏ, rửa - Giã nát, ngâm cồn 900 vòng 3-4 h 41 - Lọc lấy nước nghệ, ngâm giấy lọc 1-2h Vớt để nước, ngâm tiếp từ 1-2h Lấy phơi khô Cách thử mẫu thực phẩm có hàn the hay khơng Tẩm ướt mẫu giấy thử nước thông thường Chạm đầu giấy vào mẫu cần thử 30-50 giây Giấy chuyển đỏ có hàn the VI.3 Vận dụng STEM để thiết kế “ Khái niệm Tecpen” (2 tiết) I Mục tiêu + HS biết khái niệm tecpen, thành phần cấu tạo tecpen + HS biết nguồn gốc giá trị số tecpen đơn giản để khai thác sử dụng hợp lí nguồn tecpen + HS biết cách điều chế tinh dầu hoa hồng, tinh dầu bưởi, tinh dầu sả, phương pháp chưng cất lôi nước + HS ý thức giá trị tecpen có nguồn gốc tự nhiên, biết bảo vệ phát triển sử dụng hợp lí nguồn tài nguyên II Chuẩn bị GV: Bộ dụng cụ chưng cất lôi nước, bếp đun, nồi, ancol etylic HS: Vỏ bưởi, sả, hoa hồng II Tiến trình dạy học Hoạt động 1: Thành phần, cấu tạo dẫn xuất -GV: Đưa số hình ảnh ví dụ gần gũi với đời sống tecpen như: dầu thông, carot, cà chua, húng quế, chanh….kèm theo tên CTPT - GV: dựa vào tên gọi có “en”, CTPT tecpen, em rút khái niệm tecpen? Tecpen có CT nào? - GV: Cho HS quan sát số hình ảnh CTCT số tecpen - GV: Em có nhận xét cấu tạo Tecpen? -GV:Giới thiệu cho HS vài dẫn xuất chứa oxi Tecpen HS nghiên cứu SGK rút khái niệm tecpen CT -HS: rút nhận xét cấu tạo tecpen 1.Thành phần Tecpen tên gọi nhóm hidrocacbon khơng no thường có CT chung (C5H8)n 2.Cấu tạo Tecpen có cấu tạo mạch hở mạch vòng, có chứa liên kết đơi C=C Dẫn xuất chứa oxi Tecpen Hoạt động 2: Nguồn tecpen thiên nhiên -GV: Em đọc sách giáo khoa, cho biết nguồn gốc tecpen thiên nhiên? - GV: tecpen có nhiều thực vật, làm để khai thác tecpen từ thực vật? 42 - GV: Giới thiệu cho HS sơ đồ chưng cất lôi nước - GV: Em nêu ứng dụng tecpen? HS: dựa SGK cho biết nguồn gốc tecpen thiên nhiên -HS: nêu ứng dụng tecpen KL: Nguồn tecpen thiên nhiên 1.Nguồn tecpen thiên nhiên: + Thực vật: lá, thân, hoa, quả, rễ… + Động vật: lòng đỏ trứng, tinh dầu, gan cá… 2.Khai thác tecpen - Phương pháp chưng cất lôi nước Ứng dụng tecpen Làm hương liệu trong: + Công nghiệp mĩ phẩm + Công nghiệp thực phẩm + Dược phẩm Hoạt động Chưng cất tinh dầu bưởi GV: tổ chức thành nhóm hướng dẫn cách chưng cất tinh dầu bưởi, cách lắp ráp dụng cụ HS: làm việc theo nhóm, sở lí thuyết học giải thích lại lại dùng phương pháp chưng cất lôi nước Chuẩn bị: vỏ bưởi quả, nước cất, đèn cồn, dụng cụ chưng cất lôi nước, cốc hứng ( bình tam giác ) Tiến hành: - Thái vỏ bưởi thật nhỏ, cắt hết phần cùi, lấy phần tinh vỏ ngồi - Cho vào bình cầu, cho nước ngập bưởi, lắp dụng cụ theo hướng dẫn giáo viên - Đun bình cầu sơi, để chừng 30 phút GV: Yêu cầu nêu giải thích tượng xẩy ra, sản phẩm thu có tinh khiết không? Cho biết ứng dụng tinh dầu bưởi? HS: Quan sát trả lời? Hoạt động 4: Hướng dẫn học sinh nhà làm tinh dầu hoa hồng, tinh dầu sả GV: chia lớp thành nhóm: nhóm 1,2 làm tinh dầu hoa hồng nhóm 3,4 làm tinh dầu sả Hướng dẫn cách làm tinh dầu hoa hồng nhà Nguyên liệu chuẩn bị: 20 hoa hồng lớn, dầu oliu, túi nilong sạch, búa nhỏ cán gỗ, lọ thủy tinh 43 Cách làm: Bước 1: Sau hái, hoa hồng cần sơ chế để tránh tình trạng hoa bị héo, làm giảm lượng tinh dầu Tách riêng cánh hoa ra, sau rửa bụi bẩn, để chỗ thơng thống cho Bước 2: Đợi cho cánh hoa mỏng manh nước, cho tất vào túi nilong buộc chặt lại Làm dập cánh hoa cách dùng búa nhỏ đập dập, dùng cán gỗ lăn qua lăn lại túi nilong Bước 3: Đặt cánh hoa làm cho dập nát vào hũ thủy tinh, cho dầu oliu cho lượng dầu ngập cánh hoa Bước 4: Lắc hũ thủy tinh qua lại để cánh hoa ngấm tinh dầu, bảo quản nơi ấm áp vòng 24 Thực thao tác lắc chai tầm 30 phút – tiếng/ lần Cứ sau 24 lọc lấy phần dầu bỏ phần xác cánh hoa Hướng dẫn cách làm tinh dầu sả nhà Nguyên liệu chuẩn bị: - Cây sả chanh: Cắt bỏ rể – lấy phần thân - Rượu nguyên chất - Lọ thuỷ tinh Cách làm: - Cắt sả thành khúc nhỏ khoảng 3-4cm, đập nhẹ để khúc sả dập Sau bỏ vào lọ thủy tinh đổ rượu nguyên chất vào ngập khỏi sả Giữ sả nơi thoáng mát, tránh ánh nắng mặt trời vòng - ngày - Tiếp tục dùng sả ngâm với rượu vào máy xay, xay nhuyễn Trút hỗn hợp xay vào lọ thủy tinh ngâm vòng 30 ngày - Sau 30 ngày, màu trắng rượu ngả sang màu vàng nhẹ, tinh dầu sả ngun chất Bạn dùng ray lọc, lọc xác xả bỏ Dự trữ tinh dầu sả lọ để dùng dần GV: photo cho nhóm, yêu cầu báo cáo kết tuần 44 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ giáo dục đào tạo (2009), Hóa học 11 nâng cao, nxb giáo dục Bộ giáo dục đào tạo (2009), Hóa học 11 bản, nxb giáo dục Thư viện stem.vn Học viện khám phá.com Stem education Hocvienstem.com Itrithuc.vn 46 MỤC LỤC Trang A: ĐẶT VẤN ĐỀ: B: NỘI DUNG I Cơ sở lí luận I.1 Khái niệm dạy học STEM I.2 Tính ưu việt dạy học STEM I.3 Xu tất yếu dạy học STEM thời đại công nghệ I.4 Vì nên vận dụng phương pháp dạy học STEM vào mơn hóa học trường phổ thơng I.5 Đối tợng nghiên cứu I.6 Thời gian nghiên cứu: I.7 Phơng pháp nghiên cứu: II Thc trng dạy học mơn hóa học trường phổ thơng Nguyễn Duy Trinh III Những thuận lợi khó khăn đưa STEM vào trường phổ thông III Thực trạng áp dụng dạy học STEM trường phổ thơng III.1 Thuận lợi III Khó khăn IV Các giải pháp đưa STEM vào môn hóa trường phổ thơng IV.1 Về phía nhà trường IV.2 Về phía giáo viên IV.3 Về phía học sinh IV.4 Kết hợp xây dựng chủ đề dạy học STEM với phương pháp dạy học truyền thống IV.5 Một số kinh nghiệm thiết kế chủ đề dạy học theo định hướng STEM IV.5.1 Lựa chọn chủ đề IV.5.2 Chuẩn bị học liệu, thí nghiệm chủ đề 12 IV.5.3 Một số chủ đề chương trình hóa 11 THPT thiết kế theo định 17 47 hướng STEM IV.5.4 Hướng dẫn thiết kế số STEM hóa 11 THPT 20 V Đánh giá kết thực nghiệm 21 C : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ I KÕt kuËn: II Kiến nghị Phụ lục I II 27 27 HÌNH ẢNH CÁC HOẠT ĐỘNG STEM TẠI TRƯỜNG MỘT SỐ BÀI SOẠN THIẾT KẾ THEO ĐỊNH HƯỚNG STEM Tài liệu tham khảo 48 ... cần tập trung vào thúc đẩy đào tạo STEM bên cạnh ngoại ngữ, tin học chương trình giáo dục phổ thơng I.4 Vì nên vận dụng phương pháp dạy học STEM vào mơn hóa học trường phổ thơng Hóa học mơn học... thấy vai trò ứng dụng hóa học vào đời sống - Năng lực thí nghiệm thực hành đặc biệt lực tư sáng tạo tìm tòi nghiên cứu để vận dụng kiến thức hóa học vào sống hạn chế Đó lí em học hóa học chủ yếu... STEM: STEM - Community Based learning; STEM Hóa học; STEM Ambassadors; STEM- Basic (Quy trình STEM science and engineering), qua khóa học tơi thấy giáo dục STEM xu tất yếu để phát triển cho học