Thực tế giảng dạy ở các trƣờng THPT cho thấy việc dạy và học theo phƣơng thức thực nghiệm còn gặp một số khó khăn. Phòng thí nghiệm của nhiều trƣờng còn chƣa đƣợc trang bị đầy đủ (thiếu dụng cụ, hóa chất), nhiều thí nghiệm độc hại,... Chính vì vậy, tự thân mỗi GV phải mất rất nhiều thời gian và công sức thu thập nghiên cứu tài liệu, video thí nghiệm liên quan sau đó biên soạn nội dung chƣơng trình dạy học sao cho đảm bảo thời gian và dễ dàng hơn với học sinh của trƣờng mình. Với mong muốn phát huy tính tích cực nhận thức của học sinh theo mục tiêu chung của Bộ Giáo dục và Đào tạo, chúng tôi lựa chọn đề tài: “Phát triển năng lực thực nghiệm hóa học cho học sinh trung học phổ thông qua mô hình giáo dục STEM phần ancol”.
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC ĐỖ MINH THU PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM HĨA HỌC CHO HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THƠNG QUA MƠ HÌNH GIÁO DỤC STEM PHẦN ANCOL KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH SƢ PHẠM HÓA HỌC Hà Nội – 2020 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM HÓA HỌC CHO HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THƠNG QUA MƠ HÌNH GIÁO DỤC STEM PHẦN ANCOL KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH SƢ PHẠM HÓA HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS Phạm Thị Kim Giang Sinh viên thực khóa luận: Đỗ Minh Thu Hà Nội – 2020 LỜI CẢM ƠN Khóa luận đƣợc hoàn thành khoa Sƣ phạm – Trƣờng Đại học Giáo dục – ĐHQGHN Với lòng tri ân biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn cô giáo TS Phạm Thị Kim Giang, ngƣời tận tình hƣớng dẫn em suốt trình nghiên cứu hồn thành khóa luận Em xin chân thành cảm ơn BGH thầy cô giáo trƣờng THPT Lƣơng Thế Vinh THPT Cẩm Phả – Tỉnh Quảng Ninh nhiệt tình giúp đỡ q trình hồn thành khóa luận Cuối xin cám ơn gia đình, bạn bè, gia đình giúp đỡ, động viên tơi hồn thành khóa luận Hà Nội, ngày tháng năm 2020 Sinh viên Đỗ Minh Thu i DANH MỤC NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT SỬ DỤNG TRONG KHÓA LUẬN NLTNHH Năng lực thực nghiệm hóa học GV Giáo viên HS Học sinh HH Hóa học VD Ví dụ THPT Trung học phổ thông TN Thực nghiệm ĐC Đối chứng VĐ Vấn đề ii DANH MỤC BẢNG Bảng 1 Các thành tố lực thực nghiệm hóa học 10 Bảng Tiến trình dạy học theo dự án 20 Bảng Số lượng giáo viên học sinh chuyên hóa tham gia điều tra 22 Bảng Số lượng giáo viên học sinh chuyên hóa tham gia điều tra 23 Bảng Kết điều tra câu (phiếu số 1) 24 Bảng Kết điều tra câu (phiếu số 1) 25 Bảng Kết điều tra câu (phiếu số 1) 25 Bảng Kết điều tra câu (phiếu số 2) 27 Bảng Kết điều tra câu (phiếu số 2) 27 Bảng 10 Kết điều tra câu (phiếu số 2) 28 Bảng 11 Kết điều tra câu (phiếu số 2) 29 Bảng 12 Kết điều tra câu (phiếu số 2) 29 Bảng 13 Kết điều tra câu (phiếu số 2) 29 Bảng Kiến thưc STEM thí nghiệm điều chế giấm chuối 40 Bảng 2 Kiến thức STEM thí nghiệm điều chế nước rửa tay khô 42 Bảng Kiến thức STEM thí nghiệm điều chế rượu hoa 45 Bảng Nhiệm vụ cần thực nhóm 55 Bảng Bảng kiểm quan sát biểu NLTN HH HS 57 Bảng Bảng kiểm quan sát biểu NLTN HH HS 61 Bảng Phiếu đánh giá sản phẩm dự án (HS đánh giá) 64 Bảng Ma trận đề kiểm tra 15 phút 67 Bảng Ma trận đề kiểm tra 45 phút 70 Bảng 10 Phiếu đánh giá sản phẩm dự án (GV đánh giá) 75 iii Bảng Đối tượng địa bàn thực nghiệm sư phạm 79 Bảng Kết bảng kiểm quan sát phiếu hỏi tự đánh giá 81 Bảng 3 Bảng phân bố tần số tần suất lũy thừa kiểm tra số 85 Bảng Bảng phân bố tần số tần suất lũy thừa kiểm tra số 86 Bảng Tóm tắt tham số đặc trưng 88 iv DANH MỤC HÌNH Hình 1 Biểu đồ kết điều tra câu (phiếu số 1) 24 Hình Biểu đồ kết điều tra câu 4(phiếu số 1) 25 Hình Hình ảnh dạy tiến sĩ Phạm Thị Kim Giang 31 Hình Hình ảnh buổi nguội khóa trường THPT Olympia 32 Hình Quy trình thiết kế thí nghiệm STEM 38 Hình 2 Sản phẩm nhóm 1: Giấm chuối 54 Hình Sản phẩm nhóm 2: Nước rửa tay khơ 54 Hình Sản phẩm nhóm 3: Rượu hoa 55 Hình Đồ thị đường tích lũy kiểm tra số 88 Hình Đồ thị đường tích lũy kiểm tra số 89 Hình 3 Một số hình ảnh tổ chức dạy học lớp 11A0 90 v MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Khách thể đối tƣợng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Câu hỏi nghiên cứu Giả thuyết khoa học Phƣơng pháp nghiên cứu Đóng góp đề tài 10 Cấu trúc khóa luận CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ DẠY HỌC PHẦN ANCOL THEO MƠ HÌNH GIÁO DỤC STEM ĐỂ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CHO HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 1.1 Lịch sử nghiên cứu giáo dục STEM 1.1.1 Trên giới 1.1.2 Tại Việt Nam 1.2 Năng lực học sinh THPT 1.3 Năng lực thực nghiệm hóa học học sinh THPT 1.3.1 Định nghĩa lực thực nghiệm hóa học 1.3.2 Cấu trúc lực thực nghiệm hóa học 10 1.3.3 Các phương pháp đánh giá lực thực nghiệm hóa học 12 1.4 Mơ hình giáo dục STEM 14 1.4.1 STEM 14 1.4.2 Giáo dục STEM 15 1.4.3 Mơ hình giáo dục STEM 16 1.4.4 Ưu điểm mơ hình giáo dục STEM 17 1.5 Phƣơng pháp dạy học dự án 18 vi 1.5.1 Khái niệm phương pháp dạy học dự án 18 1.5.2 Đặc điểm phương pháp dạy học dự án 18 1.5.3 Tiến trình dạy học theo dự án 20 1.6 Khảo sát thực trạng dạy học theo mơ hình giáo dục STEM để phát triển lực thực nghiệm hóa học chủa học sinh số trƣờng THPT tỉnh Quảng Ninh 22 1.6.1 Mục đích điều tra 22 1.6.2 Đối tượng điều tra 22 1.6.3 Mô tả phiếu điều tra 22 1.6.4 Kết điều tra 23 1.6.5 Thực tế phát triển lực thực nghiệm học sinh THPT theo mơ hình giáo dục STEM 30 TIỂU KẾT CHƢƠNG 33 CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM DẠY HỌC THEO MƠ HÌNH GIÁO DỤC STEM PHẦN ANCOL NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM CHO HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 34 2.1 Phân tích vị trí, mục tiêu, nội dung kiến thức 34 2.2 Nguyên tắc thiết kế thí nghiệm STEM 36 2.3 Quy trình thiết kế thí nghiệm STEM 37 2.4 Một số thí nghiệm STEM phần ancol 39 2.4.1 Thí nghiệm điều chế giấm táo 39 2.4.2 Điều chế nước rửa tay khô 41 2.4.3 Điều chế rượu hoa 44 2.5 Vận dụng thí nghiệm dạy học theo mơ hình giáo dục STEM phần ancol để phát triển lực thực nghiệm hóa học cho học sinh trung học phổ thông 46 2.6 Bộ công cụ đánh giá lực thực nghiệm hóa học học sinh 56 2.6.1 Xác định tiêu chí lực thực nghiệm hóa học 56 2.6.2 Xây dựng công cụ đánh giá lực thực nghiệm học sinh 57 2.6.3 Phiếu đánh giá sản phẩm giáo viên 75 TIỂU KẾT CHƢƠNG 78 CHƢƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 79 3.1 Mục đích nhiệm vụ thực nghiệm sƣ phạm 79 3.2 Đối tƣợng nội dung thực nghiệm sƣ phạm 79 vii 3.3 Kết thực nghiệm sƣ phạm 81 3.4 Một số hình ảnh tổ chức dạy học 90 TIỂU KẾT CHƢƠNG 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO 93 PHỤ LỤC 95 viii 3.4 Một số hình ảnh tổ chức dạy học Hình 3 Một số hình ảnh tổ chức dạy học lớp 11A0 trường THPT Lương Thế Vinh 90 TIỂU KẾT CHƢƠNG Trong q trình thực nghiệm sƣ phạm, thơng qua việc tổ chức theo dõi, đánh giá trình thực dự án học sinh, dựa vào kết kiểm tra công cụ đánh giá lực HS đƣợc hình thành, từ kết th thấy việc vận dụng thí nghiệm dạy học theo mơ hình giáo dục STEM phần ancol đạt đƣợc mục đích phát triển lực thực nghiệm cho học sinh Đồng thời giúp HS hứng thú, u thích với mơn Hóa học hơn, HS đƣợc trải nghiệm thực tế đƣợc lĩnh hội tri thức khơng khí học tập sơi nổi, hào hứng Bên cạnh việc vận dụng thí nghiệm dạy học theo mơ hình giáo dục STEM đáp ứng đƣợc định hƣớng đổi phƣơng pháp dạy học giai đoạn 91 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ a Kết luận - Đề tài hệ thống hóa đầy đủ sở lí luận thực tiễn lực thực nghiệm hóa học HS mơ hình giáo dục STEM giới Việt Nam; làm rõ khái niệm, thành phần biểu lực thực nghiệm hóa học; làm rõ khái niệm khái niệm mơ hình giáo dục STEM, nguyên tắc thiết kế thí nghiệm STEM - Khảo sát thực trạng tình hình phát triển lực thực nghiệm hóa học cho học sinh THPT theo mơ hình giáo dục STEM trƣờng tỉnh Quảng Ninh - Đã thiết kế thí nghiệm theo mơ hình giáo dục STEM để phát triển lực thực nghiệm hóa học - Đã xây dựng kế hoạch dạy học dạy thực nghiệm kế hoạch cặp lớp TN – ĐC trƣờng THPT Lƣơng Thế Vinh Quảng Ninh - Kết thực nghiệm sƣ phạm cho thấy đa số học sinh phát triển lực thực nghiệm hóa học - Kết chứng minh tính đắn giả thuyết khoa học đạt đƣợc mục tiêu đề tài b Khuyến nghị - Vận dụng giáo dục STEM vào dạy học đƣợc GD&ĐT với nhiều giáo viên Vậy nên cần tổ chức lớp tập huấn giáo dục STEM để giáo viên ắm vững vận dụng mặt tốt mơ hình giáo dục vào dạy học - Giáo viên vàn có đầu tƣ, thƣờng xuyên đƣa thí nghiệm có ứng dụng thực tế nhằm phát triển lực thực nghiệm choHS - Nhà trƣờng cần đầu tƣ sở vật chất để dạy học theo định hƣớng STEM 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO Danh mục tài liệu tiếng Việt Bộ Giáo Dục Đào Tạo (26 tháng 12 năm 2018), “Chương trình giáo dục phổ thơng mơn Hóa Học” Bộ Giáo Dục Đào (2014), Tài liệu tập huấn dạy học tích hợp trường trung học sở, trung học phổ thông,Nxb Đại học Sƣ phạm Bộ Giáo Dục Đào Tạo (2014), Tài liệu tập huấn cấp trung học phổ thơng, Mơn Hóa học Bộ Giáo Dục Đào Tạo, Sách giáo khoa Hóa Học 11 bản, Nxb Giáo dục Việt Nam Bộ Giáo Dục Đào Tạo, Sách giáo khoa Hóa Học 11 nâng cao, Nxb Giáo dục Việt Nam Lê Kim Dung (2018), “Phát triển lực thực hành thí nghiệm cho học sinh thơng qua dạy học phần hóa học phi kim lớp 11 trường trung học phổ thông”, Luận văn thạc sĩ khoa học giáo dục, trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nôi Sái Công Hồng-Lê Thái Hƣng-Lê Thị Hoàng Hà-Lê Đức Ngọc (2017), Kiểm tra đánh giá dạy học, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội Lê Kim Long-Nguyễn Thị Kim Thành (2017), Phương pháp dạy học hóa học trường phổ thơng NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội Nguyễn Thị Huyền (2018), “ Vận dụng mơ hình giáo dục STEM dạy học phần ba sinh học vi sinh vật, sinh học 10 trung học phổ thông”, Luận án thạc sĩ khoa học trƣờng Đại học Giáo Dục 93 10 Nguyễn Thanh Nga (2017), Thiết kế tổ chức dạy học chủ đề STEM cho học sinh trung học sở trung học phổ thông, Nxb Đại học Sƣ phạm TP Hồ Chí Minh 11 Minh Nhật (2019), “Chuyên gia mách nước chị em làm son dưỡng 100% từ thiên nhiên cực dễ”, tạp chí Dân trí Danh mục tài liệu tiếng Anh 12.BrownR., BrownJ., Reardon K., anh MerrillC (2011), Understanding STEM: Current Perceptions”, Technology and Engeineering Teacher, 70(6), pp5-9 13.Toulmin C.N and Groome M (2007), Building a Science, Technology, Engineering, and Math Agenda, National Governors Association Hà Nội, ngày 16 tháng năm 2020 Sinh viên thực Đỗ Minh Thu 94 PHỤ LỤC 1: TÌM HIỂU Ý KIẾN GIÁO IÊN, HỌC SINH Phiếu số Phiếu tìm hiểu ý kiến giáo viên PHIẾU THAM KHẢO Ý KIẾN GIÁO VIÊN PHẦN I: MỘT SỐ THÔNG TIN CÁ NHÂN (Quý thầy vui lịng điền số thơng tin cá nhân, đánh dấu x vào trống) Họ tên: (Có thể ghi khơng)…………………………………………………… Năm sinh:…………Giới tính: Nam Nữ Số năm giảng dạy:……… Trƣờng:………………………….…… Thành phố/Tỉnh:………………… PHẦN II: NỘI DUNG ĐIỀU TRA Xin quý thầy vui lịng cho biết ý kiến việc phát triển lực thực nghiệm cho HS trƣờng THPT mà thầy/cô công tác (Đánh dấu x vào nội dung mà quý thầy/cô lựa chọn) Câu 1: Thầy/cô quan tâm đến hoạt động dạy học nhằm phát triển lực thực nghiệm hóa học cho HS mức độ nào? Rất quan tâm Quan tâm Ít quan tâm Không quan tâm Câu 2: Theo thầy/cô việc tổ chức hoạt động nhằm phát triển lực thực nghiệm hóa học cho HS cần thiết nhƣ nào? 95 Rất cần thiết Cần thiết Ít cần thiết Khơng cần thiết Câu 3: Khi dạy học Hóa học thầy/cô sử dụng phƣơng pháp dạy học sau mức độ nào? Mức độ sử dụng STT Phƣơng pháp dạy học Rất Thƣờng Thỉnh Chƣa thƣờng xuyên thoảng xuyên Thuyết trình GQVĐ Dạy học dự án Dạy học theo góc Đàm thoại Hợp tác theo nhóm nhỏ Câu 4: Trong trình dạy học phƣơng pháp nhằm phát triển lực thực nghiệm cho HS thầy/cơ gặp khó khăn gì? Mức độ STT Khó khăn Rất đồng ý 96 Đồng ý Không đồng ý Mất nhiều thời gian chuẩn bị lớp Khó tạo thí nghiệm gắn với thực tiễn Khó hƣớng dẫn HS thực nghiệm Chƣa có kinh nghiệm tổ chức dạy học thực nghiệm Câu 5: Thầy/cơ có quan tâm đến mơ hình giáo dục STEM khơng? Rất quan tâm Quan tâm Ít quan tâm Khơng quan tâm Câu 6: Thầy có thƣờng xun sử dụng mơ hình giáo dục STEM dạy học nhằm phát triển lực thực nghiệm cho học sinh không? Rất thƣờng xuyên Thƣờng xuyên Thỉnh thoảng Xin trân trọng cảm ơn ý kiến thầy/cô! 97 Không bao Phiếu số Phiếu hỏi ý kiến học sinh PHIẾU TÌM HIỂU Ý KIẾN CỦA HỌC SINH Họ tên: (Có thể ghi khơng)…………………………………………………… Trƣờng:…………………………………………… ……… Lớp:…………… Thành phố/Tỉnh:………………… Năm sinh:…………………… Giới tính: Nam / Nữ………………… Các em vui lịng cho biết thơng tin việc phát triển lực thực nghiệm em q trình học tập mơn Hóa học trƣờng (Đánh dấu x vào lựa chọn em) Câu 1: Em quan tâm đến vấn đề hóa học học thực tiễn nhƣ nào? Rất quan tâm Quan tâm Ít quan tâm Không quan tâm Câu 2: Em liên hệ kiến thức hóa học học với vật, việc, tƣợng thực tiễn theo mức độ nào? Rất thƣờng xuyên Thƣờng xuyên Thỉnh thoảng Không Câu 3: Trong học GV đƣa câu hỏi câu hỏi vận dụng kiến thức hóa học vào thực tế em thƣờng làm gì? 98 Tập trung suy nghĩ, tự tìm lời giải nhanh Trao đổi với nhóm bạn tìm câu trả lời Trao đổi với GV để có thêm gợi ý trả lời Chờ câu trả lời từ phía bạn GV Câu 4: Theo em có cần thiết phải rèn luyện để phát triển lực thực nghiệm không? Rất cần thiết Cần thiết Ít cần thiết Khơng cần thiết Câu 5: Em có quan tâm đến mơ hình giáo dục STEM khơng? Rất quan tâm Quan tâm Ít quan tâm Khơng quan tâm Câu 6: Em có thƣờng xun đƣợc làm thí nghiệm theo mơ hình giáo dục STEM khơng? Rất thƣờng xuyên Thƣờng xuyên 99 Thỉnh thoảng Không bao PHỤ LỤC 2: ĐÁP ÁN BÀI KIỂM TRA SỐ I TRẮC NGHIỆM Câu Đáp án D B D C C II TỰ LUẬN Câu Đáp án chi tiết Câu Ta có: Độ rƣợu = (V rƣợu ng.chất / V dd rƣợu (5 điểm) Điểm )*100 Phƣơng trình phản ứng: điểm 2Na + 2C2H5OH → 2C2H5ONa + H2 x 2Na + 2H2O → x điểm 2NaOH + H2 y nH2O x/2 y y/2 = 0,5 điểm y (mol) nH2 = 170,24 / 22.4 = 7,6 mol = x/2 + y/2 100 => => nC2H5OH mC2H5OH = = x 3,2.46 = 3,2 = 147,2 mol 0,5 điểm gam => V ancol ng.chất = m/d = 147,2/0,8 = 184 ml V dung dịch = 184 + 216 = 400 0,5 điểm ml 0,5 điểm => D = 184.100/400 = 46 độ 0,5 điểm 0,5 điểm 101 PHỤ LỤC 3: ĐÁP ÁN BÀI KIỂM TRA SỐ I Trắc nghiệm Câu Đáp án C A D B C A II Tự luận Câu Đáp án chi tiết Câu Điểm CH4↑ + Na2CO3 (1) CH3COONa + NaOH → (3 điểm) HC≡CH + 3H2↑ (2) 2CH4 → 0,5 điểm 0,5 điểm 0,5 điểm (3) HC≡CH + H2 → (4) CH2 = CH2 + H2O → CH2 = CH2 CH3CH2OH (5) CH3CH2OH + O2 → CH3COOH + H2O (6) CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O Câu a, 102 0,5 điểm 0,5 điểm 0,5 điểm (3 điểm) 2CH3OH + 2Na → 2CH3ONa + H2 x (mol) x (mol) (1) (mol) 2C3H7OH + 2Na → 2C3H7ONa + H2 y (mol) 0,5 điểm y (mol) (2) 0,5 điểm (mol) b, Đặt số mol CH3OH C3H7OH lần lƣợt x,y mol (1 điểm) (x,y > 0) Ta có: 32x + 60y = 9,4; 54x + 82y = 14,9 → x = 0,2; y = 0,05 mCH3OH = 6,4 (g); mC3H7OH = (g) Vhiđro = ( Câu (1 điểm) ) 22,4 = 2,8 (l) Ta có: Độ rƣợu = (V rƣợu ng.chất / V dd rƣợu ).100 (0,5 điểm) (0,5 điểm) 0,5 điểm => V ancol ng.chất = 0,23.1000 = 230 ml => m ancol = D V = 230.0,8 = 184 gam 0,5 điểm Phƣơng trình phản ứng: C2H5OH + O2 → CH3COOH + H2O 103 46 184 60 → m=? => m CH3COOH = (184 60) / 46 = 240 gam 104 ... đồng thời chí đánh giá dự án đạt đƣợc - Chuẩn bị tài liệu hỗ 20 trợ GV HS nhƣ điều kiện thực dự án thực tế Thực - dự án - Thu thập - thông tin - Thực - Thảo với - viên Tham vấn giáo viên thực dự... Kết thúc - Tiến hành thu thập, xử lý tạo điều kiện thu? ??n lợi cho - Xây dựng sản phẩm luận - thành giá HS trình mời cần thiết cho HS điều tra Theo dõi, hƣớng dẫn, đánh - Phân công nhiệm vụ - Đánh... phần ancol là: - Phƣơng pháp dạy học theo dự án - Phƣơng pháp dạy học giải vấn đề - Phƣơng pháp thuyết trình - Phƣơng pháp giải thích diễn giảng - Phƣơng pháp thảo luận theo nhóm - Phƣơng pháp