Dạy học theo định hướng tiếp cận giáo dục STEM phần este nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trung học phổ thông

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC TRUNG THỊ HƯƠNG DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG TIẾP CẬN GIÁO DỤC STEM PHẦN ESTE NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THƠNG LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM HĨA HỌC HÀ NỘI – 2021 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC TRUNG THỊ HƯƠNG DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG TIẾP CẬN GIÁO DỤC STEM PHẦN ESTE NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM HĨA HỌC CHUN NGÀNH: LÍ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC HÓA HỌC Mã số: 8140212.01 Người hướng dẫn khoa học: TS PHẠM THỊ KIM GIANG HÀ NỘI – 2021 LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy cô giáo trường Đại học Giáo dục – Đại học Quốc Gia Hà Nội tạo điều kiện cho tác giả có mơi trường học tập tốt suốt thời gian học tập, nghiên cứu trường Đặc biệt, tác giả xin gửi lời cảm ơn chân thành tri ân sâu sắc tới TS Phạm Thị Kim Giang – người tận tình hướng dẫn suốt q trình nghiên cứu hồn thành luận văn thạc sĩ Và tác giả xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy giáo, cô giáo em học sinh trường THPT Việt Hoàng trường THPT Đinh Tiên Hồng – Ba Đình nhiệt tình cộng tác, giúp đỡ trình thực nghiệm sư phạm Cuối tác giả xin cảm ơn tới gia đình, bạn bè ln ủng hộ, động viên tác giả hồn thành tốt luận văn thạc sĩ Mặc dù có nhiều cố gắng luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót Tác giả mong nhận nhận xét góp ý quý thầy cô Tác giả xin trân trọng cảm ơn! Tác giả Trung Thị Hương i MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG vi MỞ ĐẦU CHƯƠNG CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN VỀ DẠY HỌC ĐỊNH HƯỚNG TIẾP CẬN GIÁO DỤC STEM VÀ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 1.1 Tổng quan nghiên cứu dạy học theo định hướng giáo dục STEM 1.1.1 Nghiên cứu giới 1.1.2 Nghiên cứu nước 10 1.1.3 Tổng quan nghiên cứu lực phát triển lực cho học sinh dạy học giới Việt Nam 11 1.2 Năng lực phát triển lực cho học sinh trung học phổ thông 13 1.2.1 Khái niệm lực 13 1.2.2 Các lực cần phát triển cho học sinh trung học phổ thông 14 1.3 Năng lực giải vấn đề 15 1.3.1 Khái niệm lực giải vấn đề 15 1.3.2 Cấu trúc biểu lực giải vấn đề 16 1.4 Giáo dục STEM 17 1.4.1 Khái niệm STEM 17 1.4.2 Khái niệm giáo dục STEM 18 1.4.3 Dạy học chủ đề theo định hướng giáo dục STEM 19 1.5 Phương pháp dạy học ứng dụng dạy học STEM 24 1.5.1 Dạy học dự án 24 1.5.2 Dạy học giải vấn đề 27 1.5.3 Dạy học theo nhóm 28 1.6 Thực trạng dạy mơn Hóa học theo định hướng tiếp cận giáo dục STEM lực giải vấn đề học sinh trung học phổ thông 30 ii 1.6.1 Mục đích điều tra 30 1.6.2 Địa bàn đối tượng điều tra 31 1.6.3 Tổ chức phương pháp điều tra 31 1.6.4 Kết điều tra đánh giá 31 Tiểu kết chương 36 CHƯƠNG XÂY DỰNG CÁC CHỦ ĐỀ PHẦN ESTE TRONG DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG TIẾP CẬN GIÁO DỤC STEM NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 37 2.1 Vị trí, mục tiêu, cấu trúc chương Este-Lipit chương trình hóa học 12 37 2.1.1 Đặc điểm, vị trí chương Este - Lipit 37 2.1.2 Mục tiêu dạy học chương Este – Lipit 37 2.1.3 Cấu trúc nội dung chương Este - Lipit 38 2.2 Phân tích nội dung kiến thức thí nghiệm chương Este – Lipit 41 2.3 Nguyên tắc xây dựng chủ đề phần este theo định hướng tiếp cận giáo dục STEM 44 2.4 Quy trình xây dựng chủ đề STEM phần este 45 Với nguyên tắc xây dựng chủ đề STEM mục 2.3, tác giả đề xuất quy trình xây dựng chủ đề STEM phần este sau: 45 2.5 Thiết kế 05 thí nghiệm STEM chủ đề phần este theo định hướng tiếp cận giáo dục STEM 48 2.5.1 Nước hoa hồng 48 2.5.2 Nước hoa nhài 50 2.5.3 Rấm chuối 52 2.5.4 Nước hoa khô 54 2.5.5 Nến thơm 56 2.6 Thiết kế kế hoạch dạy học chủ đề este theo định hướng tiếp cận giáo dục STEM 59 I MỤC TIÊU 59 iii 2.6.2 Kế hoạch dạy học 2: Chủ đề “Sự kì diệu hương hoa quả” 70 2.6.3 Kế hoạch dạy học 3: Chủ đề “Este số sản phẩm handmade” 82 2.7 Xây dựng công cụ đánh giá lực giải vấn đề học sinh trung học phổ thông 91 2.7.1 Cơ sở thiết kế công cụ kiểm tra đánh giá 91 2.7.2 Thiết kế bảng kiểm quan sát (dành cho giáo viên) 94 2.7.3 Thiết kế phiếu tự đánh giá (dành cho học sinh) 95 2.7.4 Đánh giá qua kiểm tra 97 Tiểu kết chương 98 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 99 3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 99 3.2 Đối tượng thực nghiệm 99 3.3 Thời điểm thực nghiệm 99 3.4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 99 3.5 Kết thực nghiệm sư phạm xử lý số liệu thực nghiệm sư phạm 100 3.5.1 Phương pháp xử lý kết 100 3.5.2 Kết thực nghiệm sư phạm 102 3.5.3 Phân tích kết thực nghiệm 108 3.6 Đánh giá phát triển lực giải vấn đề học sinh 109 3.6.1 Kết bảng kiểm quan sát GV HS 109 3.6.2 Kết học sinh tự đánh giá (trước thực nghiệm) 110 3.6.3 Kết học sinh tự đánh giá (sau thực nghiệm) 111 Tiểu kết chương 114 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 115 Kết luận 115 Khuyến nghị 116 TÀI LIỆU THAM KHẢO 117 PHỤ LỤC iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt STT Chữ viết đầy đủ CT Chương trình CT GDPT Chương trình giáo dục phổ thơng DHDA Dạy học dự án GV Giáo viên HS Học sinh ND Nội dung NL Năng lực NL GQVĐ Năng lực giải vấn đề NL GQVĐ & ST Năng lực giải vấn đề sáng tạo 10 PPDH Phương pháp dạy học 11 QTHT Quá trình học tập 12 STEM Science, Technology, Engineering, Mathematics (Khoa học, Cơng nghệ, Kỹ thuật, Tốn học) 13 STN Sau thực nghiệm 14 THPT Trung học phổ thông 15 TTN Trước thực nghiệm v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Một số nội dung phần este lựa chọn để xây dựng chủ đề STEM 45 Bảng 2.2 Ứng dụng kiến thức phần este thực tiễn 46 Bảng 2.3 Các mức độ đánh giá lực GQVĐ 91 Bảng 2.4 Bảng kiểm quan sát mức độ lực GQVĐ dạy học chủ đề theo định hướng tiếp cận giáo dục STEM 94 Bảng 2.5 Đánh giá lực GQVĐ dạy học chủ đề theo định hướng tiếp cận giáo dục STEM dành cho học sinh tự đánh giá 96 Bảng 3.1 Điểm kiểm tra 15 phút 102 Bảng 3.2 Điểm kiểm tra 45 phút 104 Bảng 3.3 Kết kiểm tra số 15 phút 105 Bảng 3.4 Các giá trị đặc trưng kiểm tra 15 phút 106 Bảng 3.5 Kết kiểm tra 45 phút 106 Bảng 3.6 Các giá trị đặc trưng kiểm tra 45 phút 107 Bảng 3.7 Kết bảng kiểm quan sát đánh giá lực giải vấn đề giáo viên học sinh 109 vi DANH MỤC BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ VÀ HÌNH Sơ đồ 1.1 Cấu trúc lực giải vấn đề 16 Biểu đồ 1.1 Học sinh đánh giá cần thiết lực giải vấn đề 32 Biểu đồ 1.2 Học sinh tự đánh giá việc hình thành phát triển lực giải vấn đề 32 Biểu đồ 1.3 Học sinh tự đánh giá lực giải vấn đề thân 32 Biểu đồ 1.4 Đánh giá quan tâm học sinh STEM 33 Biểu đồ 1.5 Giáo viên đánh giá tầm quan trọng việc phát triển lực giải vấn đề cho học sinh 34 Biểu đồ 1.6 Đánh giá tích hợp liên môn giáo viên 34 Biểu đồ 1.7 Đánh giá quan tâm giáo viên STEM 35 Sơ đồ 2.1 Hệ thống kiến thức chương Este - Lipit 39 Hình 2.1 Nước hoa hồng 48 Hình 2.2 Nước hoa nhài 51 Hình 2.3 Nhóm rấm chuối 52 Hình 2.4 Thí nghiệm làm nước hoa khơ 54 Hình 2.5 Thí nghiệm làm nến thơm 56 Biểu đồ 3.1 Đường lũy tích kiểm tra 15 phút 106 Biểu đồ 3.2 Đường lũy tích kiểm tra 45 phút 107 vii MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 mang đến hội thách thức ngành giáo dục việc đào tạo nguồn nhân lực Sự thay đổi quan niệm, tư trình dạy học yếu tố then chốt để tiến tới đổi bản, toàn diện giáo dục đào tạo nói chung, đổi theo hướng giáo dục 4.0 nói riêng Để thực việc đào tạo nguồn nhân lực đáp ứng xu hội nhập quốc tế đổi giáo dục ln đầu Đảng, Nhà nước ta quan tâm Nghị Quyết số 29 NQ/TW Đảng ngày 04/11/2013 đổi 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 nêu rõ: “Đổi toàn diện giáo dục đào tạo đổi vấn đề lớn, cốt lõi cấp thiết từ quan điểm, tư tưởng đạo đến mục tiêu, nội dung, phương pháp, chế, sách, điều kiện đảm bảo thực hiện; đổi từ lãnh đạo Đảng, quản lí Nhà nước đến hoạt động quản trị sở giáo dục - đào tạo việc tham gia gia đình, cộng đồng, xã hội thân người học; đổi tất ngành học” [1] Chương trình GDPT xây dựng theo mơ hình phát triển lực, thông qua kiến thức bản, thiết thực, đại phương pháp tích cực hóa hoạt động người học, giúp học sinh hình thành phát triển phẩm chất lực mà nhà trường xã hội kỳ vọng Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể (ban hành kèm theo Thông tư số 32/2018BGDĐT ngày 26 tháng 12 năm 2018) xác định mười lực cốt lõi cần hình thành phát triển cho học sinh phổ thơng Các lực gồm lực tự chủ tự học, lực giao tiếp hợp tác, lực giải vấn đề sáng tạo, lực ngơn ngữ, lực tính tốn, lực khoa học, MA TRẬN ĐỀ KIỂM TRA 45 PHÚT Nội dung Este Vận dụng Nhận biết Thông hiểu Tổng Thấp Cao Tiêu chí 1: Tiêu chí 2: Tiêu chí 3: Tiêu chí 4: - Xác định So sánh -Xác định - Xác định công nhiệt độ được phát thức tổng este với axit, cách để làm biểu đúng, quát este ancol tăng hiệu sai thí no, đơn suất phản nghiệm phản chức, mạch ứng este hóa ứng thủy hở (câu 1) (câu 13, 18) phân este - Biết - Xác định (câu 12) tính chất vật cơng lí thức phân tử este: este có este đơn mùi thơm giản (câu 2) (câu 17) vòng - Biết - Tính (câu 20) tính chất đặc khối lượng trưng chất rắn thu este phản sau ứng thủy phản ứng xà phân phịng hóa (câu 3) - Biết (câu 8, 9) este (câu 15) - Xác định công thức cấu tạo este - Tính thể tích dung dịch kiềm phản ứng với este đặc biệt (câu 16) ứng dụng - Xác định este công thức cấu tạo (câu 5, 6) khối lượng hỗn hợp hai este (câu 19) Số câu 5 15 Số điểm 2,5 1,0 2,5 1,5 7,5 Tỉ lệ % 25% 10% 25% 15% 75% Chất béo - Gọi tên Tiêu chí 6: Tiêu chí 7: chất béo - Xác định - Tính (câu 4) phát khối lượng biểu sai chất rắn thu chất béo sau (câu 10) phản ứng xà phịng hóa este (câu 14) - Phân biệt dầu ăn dầu bôi trơn (câu 7) Tiêu chí 8: - Xác định số lượng phát biểu sai chất béo (câu 11) Số câu 1 Số điểm 0,5 0,5 1,5 2,5 Tỉ lệ % 5% 5% 15% 0% 25% 20 Số điểm 3,0 1,5 4,0 1,5 10 Tỉ lệ % 30% 15% 40% 15% 100% Tổng: Số câu Đề kiểm tra 45 phút Câu 1: Công thức tổng quát este tạo axit no, đơn chức, mạch hở ancol no, đơn chức, mạch hở có dạng A CnH2n+2O2 ( n ≥ 2) B CnH2nO2 (n ≥ 3) C CnH2nO2 ( n ≥ 2) D CnH2n-2O2 ( n ≥ 4) Câu 2: Trong số este sau, este có mùi chuối chín A isoamyl axetat B metyl axetat C etyl fomiat D geranyl axetat Câu 3: Phản ứng thủy phân este mơi trường kiềm cịn gọi A phản ứng hidrat hóa B phản ứng xà phịng hóa C phản ứng trung hịa D phản ứng este hóa Câu 4: Tristearin chất béo trạng thái rắn Công thức tristearin A (C17H33COO)3C3H5 B (C17H35COO)3C3H5 C (C15H31COO)3C3H5 D (C17H21COO)3C3H5 Câu 5: Polime dùng để chế tạo thuỷ tinh hữu (plexiglas) điều chế phản ứng trùng hợp A CH2=C(CH3)COOCH3 B CH2 =CHCOOCH3 C C6H5CH=CH2 D CH3COOCH=CH2 Câu 6: Vào mùa mưa khí hậu ẩm ướt, đặc biệt vùng mưa lũ dễ phát sinh số bệnh ghẻ lở Người bị bệnh khun nên bơi vào vị trí ghẻ lở loại thuốc thông dụng DEP Thuốc DEP có thành phần hố học quan trọng điethyl phtalat Công thức phân tử điethyl phtalat A C6H4(COOC2H5)2 B C6H4(COOCH3)2 C C6H5(COOCH3)2 D C6H5(COOC2H3)2 Câu 7: Loại dầu sau este axit béo glixerol? A Dầu vừng (mè) B Dầu lạc (đậu phộng) C Dầu luyn D Dầu dừa Câu 8: Trong chất sau, chất có nhiệt độ sơi thấp A C2H5COOH B HCOOCH3 C CH3COOH D C2H5OH Câu 9: Trong phịng thí nghiệm có bốn lọ hóa chất có dán tên etyl axetat, ancol etylic, axit axetic metyl fomat bốn tờ đề can có ghi nhiệt độ sơi 77oC, 32oC, 117,9oC, 78,3oC Có phương án điền nhiệt độ sơi tương ứng trình bày bảng sau: Chất CH3COOC2H5 CH3CH2OH CH3COOH HCOOCH3 77oC 78,3oC 117,9oC 32oC Phương 78,3oC 32oC 77oC 117,9oC án 32oC 117,9oC 78,3oC 77oC 117,9oC 77oC 32oC 78,3oC Phương án A B C D Câu 10: Phát biểu sau sai? A Chất béo bị thủy phân mơi trường kiềm, đun nóng B Chất béo khơng tan nước nhẹ nước C Ở điều kiện thường, chất béo dạng lỏng rắn D Triolein có khả tham gia phản ứng cộng hiđro Câu 11: Cho phát biểu sau: (1) Chất béo nhẹ nước, không tan nước tan dung môi hữu không phân cực (2) Chất béo trieste glixerol với axit béo (3) Phản ứng thủy phân chất béo môi trường kiềm phản ứng thuận nghịch (4) Tristearin có nhiệt độ nóng chảy cao nhiệt độ nóng chảy triolein Số phát biểu A B C D Câu 12: Tiến hành thí nghiệm điều chế isoamyl axetat theo bước sau đây? Bước 1: Cho ml CH3CH(CH3)CH2CH2OH, ml CH3COOH vài giọt dung dịch H2SO4 đặc vào ống nghiệm Bước 2: Lắc ống nghiệm, đun cách thủy (trong nồi nước nóng) khoảng - phút 65 - 70oC Bước 3: Làm lạnh, sau rót ml dung dịch NaCl bão hòa vào ống nghiệm Phát biểu sau đúng? A H2SO4 đặc có vai trò làm chất xúc tác cho phản ứng B Mục đích việc thêm dung dịch NaCl bão hịa để tránh phân hủy sản phẩm C Sau bước 2, ống nghiệm CH3CH(CH3)CH2CH2OH CH3COOH D Sau bước 3, chất lỏng ống nghiệm trở thành đồng Câu 13: Để tăng hiệu suất tổng hợp etyl axetat, dùng biện pháp sau đây? A Dùng dư axit axetic B Giảm nồng độ chất phản ứng C Dùng H2SO4 đặc xúc tác D Cả biện pháp A C Câu 14: Xà phịng hóa hồn tồn 17,24 gam chất béo cần vừa đủ 0,06 mol NaOH Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu khối lượng xà phòng A 16,68 gam B 18,38 gam C 18,24 gam D 17,80 gam Câu 15: Cho 8,8 gam etyl axetat tác dụng với 150 ml dung dịch NaOH 1M Cô cạn dung dịch sau phản ứng khối lượng chất rắn khan thu bao nhiêu? A 8,2 gam B 10,5 gam C 12,3 gam D 10,2 gam Câu 16: Cho axit salixylic (axit o-hiđroxibenzoic) phản ứng với anhiđrit axetic, thu axit axetylsalixylic (o-CH3COO-C6H4-COOH) dùng làm thuốc cảm (aspirin) Để phản ứng hoàn toàn với 43,2 gam axit axetylsalixylic cần vừa đủ V lít dung dịch KOH 1M Giá trị V A 0,72 B 0,24 C 0,48 D 0,96 Câu 17: Hỗn hợp X gồm hai este no, đơn chức, mạch hở Đốt cháy hoàn toàn lượng X cần dùng vừa đủ 3,976 lít khí O2 (ở đktc), thu 6,38 gam CO2 Mặt khác, X tác dụng với dung dịch NaOH, thu muối hai ancol đồng đẳng Công thức phân tử hai este X là: A C2H4O2 C3H6O2 B C3H4O2 C4H6O2 C C3H6O2 C4H8O2 D C2H4O2 C5H10O2 Câu 18: Điều chế etyl axetat phịng thí nghiệm mơ tả theo hình vẽ: Phát biểu sau sai? A phản ứng điều chế etyl axetat phản ứng thuận nghịch B Có thể thay H2SO4 đặc HCl đặc C etyl axetat sinh thể khí nên cần dùng nước đá để ngưng tụ D sau đun nóng hỗn hợp phản ứng thời gian ngửi thấy mùi thơm đặc trưng Câu 19: Hỗn hợp Z gồm hai este X Y tạo ancol hai axit cacboxylic dãy đồng đẳng (MX < MY) Đốt cháy hoàn toàn m gam Z cần dùng 6,16 lít khí O2 (đktc), thu 5,6 lít khí CO2 (đktc) 4,5 gam H2O Công thức este X giá trị m tương ứng là: A (HCOO)2C2H4 6,6 B HCOOCH3 6,7 C CH3COOCH3 6,7 D HCOOC2H5 9,5 Câu 20: Este X chứa vịng benzen có cơng thức phân tử C9H10O2 Cho X tác dụng với dung dịch NaOH, tạo hai muối có phân tử khối lớn 80 Cơng thức cấu tạo thu gọn X là: A CH3COOCH2C6H5 B C2H5COOC6H5 C C6H5COOC2H5 D HCOOC6H4C2H5 ĐÁP ÁN C A 11 D 12 C B B A A C 13 D 14 D 15 D 16 A 17 C B D 10 A 18 B 19 B 20 B Phụ lục Chùm ảnh chủ đề “Sự kì diệu hương hoa quả” Phụ lục Chùm ảnh chủ đề “Este sản phẩm handmade” ... hướng tiếp cận giáo dục STEM phát triển lực giải vấn đề cho học sinh trung học phổ thông Chương 2: Xây dựng chủ đề phần este dạy học theo định hướng tiếp cận giáo dục STEM nhằm phát triển lực giải. .. lực lực giải vấn đề, dạy học theo định hướng tiếp cận giáo dục STEM - Đánh giá thực trạng dạy - học theo định hướng tiếp cận giáo dục STEM thực trạng phát triển lực giải vấn đề dạy học phần este. .. trình dạy học theo định hướng tiếp cận giáo dục STEM phần este nhằm phát triển lực giải vấn đề cho học sinh trung học phổ thông * Khách thể nghiên cứu: Dạy học hóa học bậc Trung học phổ thông nhằm