Chƣơng 1 Cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài
2.3. Thiết kế các hoạt động dạy học giúp nâng cao nhận thức về mơ
2.3.3.2.1. Các bƣớc tổchức dạy học theo dự án nghiên cứu khoa học
Bƣớc 1. Tìm cơ sở nghiên cứu khoa học để liên kết với trƣờng THPT Điều kiện trang thiết bị dùng cho nghiên cứu của các trƣờng THPT thƣờng khơng đủ đáp ứng các dự án khoa học, vì vậy nhà trƣờng và các GV cần chủ động tìm kiếm, đặt vấn đề với các cơ sở nghiên cứu nhƣ viện hàn lâm, trƣờng đại học chuyên ngành Khoa học kỹ thuật, …
Bƣớc 2. Lựa chọn hƣớng nghiên cứu và nhà khoa học hƣớng dẫn
Thơng thƣờng, cĩ hai cách lựa chọn hƣớng nghiên cứu và nhà khoa học hƣớng dẫn. Cách một là, GV hỗ trợ HS tìm hiểu và đề xuất hƣớng nghiên cứu các em muốn theo đuổi và thấy cĩ tiềm năng; sau đĩ GV tìm kiếm những nhà khoa học cĩ hƣớng nghiên cứu gần với hƣớng của các em để nhờ hỗ trợ tƣ vấn chuyên mơn. Cách hai là, GV và HS tìm hiểu các nhà khoa học giàu kinh nghiệm về nghiên cứu xử lý ơ nhiễm mơi trƣờng và nhờ định hƣớng hƣớng NCKH.
Mỗi cách lựa chọn lại cĩ những ƣu, nhƣợc điểm nhất định. Đối với cách lựa chọn hƣớng NCKH thứ nhất, đề tài sẽ gần gũi dễ hiểu với HS THPT hơn và định hƣớng là do chính các em lựa chọn nên khi tham gia làm việc, các em cũng hào hứng, nhiệt tình hơn. Tuy nhiên, vì cịn thiếu kinh nghiệm NCKH nên hƣớng đi các em HS lựa chọn khơng đảm bảo sẽ thu đƣợc kết quả tốt. Ngƣợc lại, nếu hƣớng NCKH cho chính các nhà nghiên cứu giàu kinh nghiệm gĩp ý thì thƣờng mang lại kết quả tốt, tuy nhiên tầm kiến thức cĩ thể vƣợt khỏi khả năng tiếp thu của HS THPT.
Sau khi HS đã cĩ hƣớng NCKH, các em cần sự hỗ trợ của GV trong việc củng cố các kiến thức khoa học cơ bản cĩ liên quan đến hƣớng NCKH. Ví dụ, nếu HS theo đề tài NCKH xử lý ơ nhiễm mơi trƣờng nƣớc, các em cần đƣợc củng cố kiến thức về sự điện li, pH, cơng thức tính nồng độ, phản ứng của các ion trong dung dịch … Nếu HS theo đề tài NCKH xử lý ơ nhiễm mơi trƣờng khơng khí, các em cần hiểu đƣợc bản chất của khuếch tán chất khí, độc tính của các chất khí khi thâm nhập vào cơ thể con ngƣời và sinh vật qua đƣờng hơ hấp …
Bƣớc 4. Tham gia NCKH
Quá trình NCKH bao gồm những bƣớc tiến hành đặc thù, mà trong mỗi bƣớc HS đều cần đến sự quan tâm sát sao và hỗ trợ của GV và nhà nghiên cứu hƣớng dẫn.
Nhƣ vậy, hai vai trị chính của GV THPT trong q trình HS tham gia NCKH đĩ là:
- Cầu nối giữa kiến thức khoa học cơ bản và kiến thức nghiên cứu thực tiễn - Động viên, hỗ trợ, giám sát HS xuyên suốt quá trình học theo dự án NCKH 2.3.3.2.2. Định hƣớng nghiên cứu khoa học cho học sinh lớp 10, 11
Một trong số những phƣơng pháp xử lý ơ nhiễm mơi trƣờng đƣợc quan tâm nghiên cứu nhất hiện nay là phƣơng pháp hấp phụ, trong đĩ Cacbon hoạt tính, oxit graphene và silica (chƣơng Cacbon – silic) là những vật liệu đƣợc sử dụng phổ biến vì giá thành hợp lý, hiệu quả tốt và thân thiện với mơi trƣờng.
Phƣơng pháp tổng hợp vật liệu thƣờng dùng là phƣơng pháp sol-gel với cơ sở lý thuyết và thao tác tiến hành thí nghiệm tƣơng đối đơn giản và an tồn.
Vì vậy, tổ chức dạy học theo định hƣớng nghiên cứu khoa học “Chế tạo vật liệu nanocomposite từ cacbon hoạt tính, oxit graphene và silica nhằm xử
lý ơ nhiễm mơi trƣờng” là phù hợp với HS THPT và cĩ nhiều tiềm năng ứng dụng thực tiễn.
Kiến thức Hĩa học trong chƣơng trình THPT mà HS cĩ thể ứng dụng trong NCKH:
+ Các dạng thù hình của Cacbon và đặc tính riêng của chúng
+ Ứng dụng của cacbon, oxit graphen và silica trong ngành khoa học mơi trƣờng
+ Tính chất và phƣơng pháp tổng hợp Cacbon hoạt tính, oxit graphene, silica + Tính chất và phƣơng pháp tổng hợp một số hợp chất vơ cơ khác nhƣ Fe3O4,
Kiến thức ngồi chƣơng trình THPT mà HS cĩ thể tiếp thu đƣợc trong quá trình thực hiện dự án NCKH:
+ Khái niệm phƣơng pháp hấp phụ trong xử lý ơ nhiễm mơi trƣờng. + Khái niệm phƣơng pháp tổng hợp vật liệu sol-gel.
+ Khái niệm về các phƣơng pháp, kỹ thuật phân tích đặc trƣng vật liệu: Quang phổ tử ngoại – khả kiến (UV-Vis), quang phổ hồng ngoại (FTIR), phổ tán xạ tia X (XRD), kính hiển vi điện tử truyền qua (SEM), kính hiển vi điện tử quét (TEM), phân tích thành phần nguyên tố (EDS), ...
+ Khái niệm về các phƣơng pháp, kỹ thuật, chỉ số đánh giá hiệu quả xử lý chất ơ nhiễm trong mơi trƣờng nƣớc.
+ Trạng thái, tính chất vật lý, tính chất hĩa học, độc tính, phƣơng pháp điều chế, ứng dụng của các chất đặc trƣng riêng cho từng dự án NCKH.
Ngồi ra, HS cịn đƣợc tiếp nhận một số kiến thức mà chƣơng trình THPT khác với thực tiễn, ví dụ nhƣ sau:
+ Các chất rắn thƣờng khơng tồn tại ở trạng thái phân tử, mà kết đám thành các hạt nhằm giảm năng lƣợng bề mặt. Tính chất của các hạt ở kích thƣớc nano thƣờng rất khác khi ở trạng thái micro, vì vậy phƣơng pháp tổng hợp vật liệu kích thƣớc nano khơng giống nhƣ các phƣơng trình hĩa học thƣờng sử dụng trong chƣơng trình THPT.
+ Các dạng thù hình khác nhau của cacbon cĩ khả năng tham gia phản ứng cháy khác nhau, ví dụ nhƣ đốt cháy cacbon hoạt tính dạng nanotube cần nhiệt độ trên 4500C, và thƣờng cacbon khơng phản ứng với axit sunfuric đặc nĩng tạo khí cacbonic.
2.3.3.2.3. Khả năng hình thành và phát triển các kĩ năng của học sinh thơng qua nghiên cứu khoa học qua nghiên cứu khoa học
Thơng thƣờng, một dự án NCKH về vật liệu hấp phụ sẽ đƣợc tiến hành nhƣ sau:
Bƣớc 1. Tìm hiểu các tài liệu tham khảo.
- Tìm hiểu đối tƣợng chất gây ơ nhiễm: Tên gọi, cơng thức cấu tạo, tính chất vật lý, tính chất hĩa học, các nguồn phát thải, liều lƣợng gây độc cho ngƣời và động vật, liều lƣợng ngồi mơi trƣờng thực tế và lí do cần phải xử lý.
- Tìm hiểu các phƣơng pháp xử lý đã đƣợc cơng bố và định hƣớng phƣơng pháp xử lý mới.
Thơng qua việc tìm hiểu đối tƣợng chất gây ơ nhiễm cần xử lý, HS sẽ nhận
thức đƣợc tác hại của các chất này đối với mơi trƣờng và sức khỏe con ngƣời, đồng thời vận dụng kiến thức đã cĩ để phát triển nghiên cứu ứng dụng thực tiễn
Bƣớc 2. Lập kế hoạch nghiên cứu Bƣớc 3. Tiến hành thực nghiệm
Bƣớc 4. Tổng hợp và phân tích số liệu, rút kinh nghiệm tiến hành thực nghiệm và điều chỉnh kế hoạch nghiên cứu
Bƣớc 5. Đánh giá kết quả nghiên cứu và viết báo cáo cơng bố kết quả nghiên cứu
Thơng qua các bƣớc này, HS đƣợc học cách làm việc của các nhà nghiên
cứu khoa học, biết cách sắp xếp trình tự cơng việc hợp lý, biết vận dụng kiến thức để giải thích các hiện tƣợng quan sát đƣợc cũng nhƣ đánh giá đƣợc hiệu
quả cơng việc. Kết quả NCKH của HS sẽ đĩng gĩp cho sự phát triển của khoa học mơi trƣờng.
2.3.3.3. Vị trí của các hoạt động dạy học giúp hình thành nhận thức trở về thực tiễn thực tiễn
Một dự án nghiên cứu khoa học cần rất nhiều thời gian, vì vậy khơng thể tiến hành trong giờ học chính khĩa mà phải tổ chức dƣới hình thức ngoại khĩa. Thêm vào đĩ, điều kiện phịng thí nghiệm của các trƣờng THPT sẽ khơng đáp ứng đủ các yêu cầu cần thiết cho một dự án nghiên cứu khoa học nên các trƣờng THPT cần liên kết với trƣờng đại học hoặc viện nghiên cứu để đƣợc hỗ trợ.
Thơng thƣờng, một dự án NCKH của HS kéo dài khoảng 1 năm. Xuyên suốt năm học, HS vừa tiếp thu kiến thức trên trƣờng, vừa vận dụng luơn những kiến thức đĩ vào trong nghiên cứu. Dự kiến, thời gian bắt đầu nghiên cứu của HS là tháng 9 năm trƣớc và kết thúc vào tháng 3-4. Tháng 6-8 hằng năm là thời điểm nghỉ hè của HS Việt Nam, cũng là thời gian mà nhiều cuộc thi khoa học kỹ thuật trong nƣớc và quốc tế đƣợc tổ chức. Đây chính là thời điểm các em HS cĩ thể mang thành quả nghiên cứu của mình cơng bố.
HS lớp 10 tham gia NCKH thì phải học trƣớc nhiều kiến thức, HS lớp 12 cần tập trung cho kì thi THPT Quốc gia, vì vậy tầm tuổi tham gia NCKH phù hợp nhất chính là lớp 11.
2.4. Thiết kế cơng cụ đánh giá hiệu quả nâng cao nhận thức về mơi trƣờng trƣờng
2.4.1. Bài kiểm tra kiến thức
2.4.1.1. Hình thức của bài kiểm tra kiến thức
Hiệu quả nâng cao nhận thức lý tính về mơi trƣờng cho HS THPT cĩ thể đƣợc phản ánh thơng qua kết quả kiểm tra kiến thức Hĩa học liên quan đến mơi
trƣờng. Nhƣ vậy, về mặt hình thức, cơng cụ đánh giá này khơng khác bài kiểm tra thơng thƣờng.
2.4.1.2. Tiêu chí đánh giá của bài kiểm tra kiến thức
- Bao quát nội dung chƣơng trình đã học
- Đảm bảo mục tiêu dạy học đã đƣợc quy định trong chƣơng trình - Đảm báo tính chính xác, khoa học
- Phù hợp với thời gian kiểm tra
- Gĩp phần đánh giá khách quan kỹ năng vận dụng kiến thức đã học vào giải quyết các vấn đề thực tiễn liên quan đến mơi trƣờng của HS
- Tỉ lệ điểm dành cho các câu hỏi về mơi trƣờng phù hợp với tỉ lệ điểm dành cho các mức độ nhận thức chung: Nhận biết 50%, thơng hiểu 30%, vận dụng 20%.
- Diễn đạt câu hỏi rõ ràng, đơn nghĩa, nêu đúng và đủ yêu cầu của đề bải
2.4.1.3. Một số bài kiểm tra kiến thức
Sau đây chúng tơi xin trình bày 4 mẫu đề kiểm tra trắc nghiệm 15 phút khi dạy học kết thúc các chƣơng Halogen, Oxi-lƣu huỳnh, Nito-photpho, cacbon-silic. Đề kiểm tra gồm 10 câu, trong đĩ cĩ 3 câu liên quan đến mơi trƣờng đƣợc đặt ở cuối mỗi đề. Kết quả HS trả lời 3 câu hỏi này đƣợc thống kê riêng với kết quả chung của bài kiểm tra. Nội dung bài kiểm tra kết thúc các chƣơng Phi kim – Hĩa học 10, 11 đƣợc đề cập trong phần Phụ lục.
2.4.2. Phỏng vấn chuyên sâu
Hiện nay đã cĩ nhiều cuộc thi khoa học kỹ thuật quy mơ địa phƣơng, quốc gia và quốc tế, vì vậy kết quả NCKH của HS cĩ thể đƣợc phản ánh
phản ánh đƣợc hiệu quả nâng cao nhận thức quay về thực tiễn của HS về mơi trƣờng.
Để đánh giá hiệu quả nâng cao nhận thức của HS, chúng tơi đề xuất tiến hành khảo sát ý kiến của HS trƣớc và sau khi thực hiện dự án bằng hình thức phỏng vấn.
2.4.2.1. Tiêu chí đánh giá của bài phỏng vấn chuyên sâu
- Đảm bảo tính chính xác, khoa học
- Đảm bảo cách diễn đạt câu hỏi rõ ràng, đơn nghĩa
- Đảm bảo nội dung câu hỏi gĩp phần tìm hiểu, đánh giá những vấn đề sau đây:
+ HS cĩ nhận thức đƣợc tầm quan trọng của mỗi cá thể trong cơng cuộc BVMT chung của tồn xã hội hay khơng? BVMT là trách nhiệm chung của tồn xã hội, ngƣời nhỏ làm việc nhỏ, ngƣời lớn làm việc lớn, tùy theo sức của mình, tùy vào vị trí của mình mà đĩng gĩp. Vì vậy, vai trị của ai cũng quan trọng.
+ HS cĩ hình thành đƣợc thĩi quen, kĩ năng vận dụng kiến thức đã đƣợc học vào các vấn đề đời sống hay khơng? Khơng kể đến các vấn đề mơi trƣờng, trong đời sống hằng ngày con ngƣời đều sử dụng các sản phẩm của khoa học cơng nghệ mà nguồn gốc sâu xa từ những kiến thức cơ bản đƣợc học trên trƣờng. Tuy nhiên, đa số HS THPT khơng cĩ thĩi quen và kĩ năng vận dụng kiến thức cơ bản để tìm hiểu sâu về sự hình thành, nguyên lý hoạt động, những ƣu nhƣợc điểm của một vật, hay một hiện tƣợng. Sự thiếu hiểu biết, thiếu suy nghĩ cĩ thể dẫn đến những hành động BVMT khơng phù hợp, thậm chí gây hại cho bản thân và ngƣời xung quanh. Ví dụ nhƣ tránh xả thải đồ nhựa ra ngồi mơi trƣờng nên giữ lại để sử dụng, nhƣng lại khơng để ý các kí hiệu trên sản phẩm để biết loại nhựa đĩ cĩ nên đƣợc dùng để đựng thực phẩm
hay khơng. Vì vậy, hình thành thĩi quen, kỹ năng vận dụng kiến thức vào giải quyết vấn đề cũng gĩp phần quan trọng trong việc nâng cao nhận thức về BVMT của HS THPT.
+ HS cĩ tích cực tham gia vào các hoạt động BVMT và cĩ chủ động lên kế hoạch tham gia các hoạt động BVMT trong tƣơng lai hay khơng? Khi HS đã hình thành ý thức BVMT, HS cĩ thể nhận biết và tham gia nhiều hoạt động BVMT khác nhau, từ những việc nhỏ khơng tốn thời gian cho đến những dự án nghiên cứu lớn. Sự tích cực và chủ động tham gia các hoạt động BVMT của HS cĩ thể khơng mang lại hiệu quả cơng việc trƣớc mắt, nhƣng là điều kiện tiền đề cho các thành tựu sau này.
2.4.2.2. Bộ câu hỏi phỏng vấn chuyên sâu
Bộ câu hỏi phỏng vấn HS trƣớc và sau khi thực hiện dự án NCKH đƣợc trình bày dƣới đây.
Bộ câu hỏi phỏng vấn học sinh
Câu 1. Em tự đánh giá vai trị của mình trong cơng cuộc BVMT là quan trọng
hay khơng đáng kể.
Câu 2. Em hãy đánh giá mức độ vận dụng kiến thức sách vở để hiểu và giải
quyết các vấn đề mơi trƣờng thực tiễn của mình.
Câu 3. Em hãy liệt kê một số hoạt động BVMT em đã từng tham gia.
Câu 4. Em hãy cho biết kế hoạch hay hoạt động của cá nhân em trong tƣơng
lai nhằm BVMT.
2.5. Thiết kế một số kế hoạch dạy học Hĩa học tích hợp giáo dục nâng cao nhận thức về mơi trƣờng cao nhận thức về mơi trƣờng
2.5.1. Kế hoạch dạy học bài “Sơ lược về hợp chất cĩ oxi của clo”
I. MỤC TIÊU
- Hiểu đƣợc: Tính oxi hĩa mạnh của một số hợp chất cĩ oxi của clo (nƣớc Gia-ven, clorua vơi).
2.Kỹ năng
- Viết đƣợc các PTHH minh hoạ tính chất hĩa học và điều chế nƣớc Gia-ven, clorua vơi .
- Sử dụng cĩ hiệu quả, an tồn nƣớc Gia-ven, clorua vơi trong thực tế.
3.Thái độ:
-Tích cực, chủ động
- Say mê, hứng thú, tự chủ trong học tập; trung thực; yêu khoa học.
- Nhận thức đƣợc vai trị quan trọng của nƣớc Gia-ven và clorua vơi, cĩ ý thức vận dụng kiến thức đã học về nƣớc Gia-ven và clorua vơi vào thực tiễn cuộc sống.
- Nâng cao ý thức bảo vệ mơi trƣờng.
- Sử dụng clorua vơi và nƣớc Gia-ven một cách an tồn, tiết kiệm và hiệu quả.
4. Năng lực hướng tới
- Năng lực giải quyết vấn đề, năng lực tƣ duy, năng lực hợp tác (trong hoạt động nhĩm).
- Năng lực thực hành hĩa học: Quan sát hiện tƣợng, giải thích các hiện tƣợng xảy ra khi xem thí nghiệm ảo điều chế nƣớc Gia-ven và clorua vơi .
- Năng lực vận dụng kiến thức hĩa học vào thực tiễn cuộc sống.
- Năng lực sử dụng ngơn ngữ: Diễn đạt, trình bày ý kiến, nhận định của bản thân.
- Năng lực tính tốn qua việc giải các bài tập hĩa học cĩ bối cảnh thực tiễn.
5. Biện pháp nâng cao nhận thức về mơi trường
- GV cung cấp các thơng tin bổ sung liên quan đến kiến thức, liên hệ thực tiễn - HS vận dụng kiến thức Hĩa học để giải thích nguyên nhân gây hại và biện pháp khắc phục tác hại của các loại hĩa chất đƣợc sử dụng trong thực tiễn
II. PHƢƠNG PHÁP VÀ KỸ THUẬT DẠY HỌC - Phƣơng pháp dạy học nhĩm, dạy học nêu vấn đề.
- Các kĩ thuật dạy học: - Hỏi đáp tích cực. - Nhĩm nhỏ. - Sử dụng kĩ thuật khăn trải bàn. - Thí nghiệm.
III. CHUẨN BỊ
1. Giáo viên
- Làm các slide trình chiếu, giáo án.
- Nam châm (để gắn nội dung báo cáo của HS lên bảng từ).
- Phiếu học tập. - Dụng cụ hĩa chất:
+ Phơi liệu: Mẫu vải mốc (hoặc bẩn), mẫu nƣớc bẩn, mùn cƣa,…