Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
2.2. Xây dựng bài tập để phát triển năng lực vận dụng kiến thức hĩa học vào
cuộc sống
2.2.1. Nguyên tắc thiết kế bài tập phát triển năng lực vận dụng kiến thức
Bài tập phát triển năng lực vận dụng kiến thức hĩa học vào cuộc sống là những
bài tập địi hỏi HS phải vận dụng kiến thức, kĩ năng hĩa học (những điều kiện và yêu cầu) cùng với các kiến thức của các mơn học khác kết hợp với kinh nghiệm, kĩ năng sống để giải quyết một số vấn đề đặt ra từ những bối cảnh và tình huống nảy sinh từ thực tiễn. Khi xây dựng dạng bài tập này cần đảm bảo các nguyên tắc sau:
a) Đảm bảo tính mục tiêu của chương trình, chuẩn kiến thức kĩ năng và định hướng phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho HS. Đảm bảo tính chính xác, khoa học, hiện đại của các nội dung kiến thức hĩa học và các mơn khoa học cĩ liên quan.
Trong một số bài tập về sản xuất hố học nên đưa vào các dây chuyền cơng nghệ đang được sử dụng ở Việt Nam hoặc trên Thế giới, khơng nên đưa các cơng nghệ đã quá cũ và lạc hậu hiện khơng dùng hoặc ít dùng.
Ví dụ: Bài tập số 30 chương “ Sự điện li” về quy trình xử lý nước thải nhà máy Cốt thép Huyndai.
Giai đoạn 1: Tẩy sạch cột thép bằng axit, nước thải cĩ chứa: H2SO4 =8%, Fe2+ =1,5%, Zn2+ =0,6%.
Giai đoạn 2: Rửa cột thép trước khi đưa vào mạ, nước thải cĩ chứa Fe2+ = 500ppm, Zn2+ = 50ppm, pH = 2-3.
Giai đoạn 3: Nhúng mạ kẽm, nước thải cĩ chứa Crom: Thành phần Cr+6 = 0,02% , pH= 3-4.
a. Để xử lý nước thải (loại bỏ tương đối các chất gây ơ nhiễm, đưa pH về mơi trường trung tính) cĩ thể sử dụng phương pháp kết tủa hĩa học, các dạng kết tủa này tách ra khỏi nước nhờ quá trình lắng lọc. Em hãy đề xuất một số hĩa chất cĩ thể sử dụng cho phương pháp nêu trên.
b. Trong thực tế, hĩa chất mang lại hiệu quả kinh tế để xử lý nước thải trên là Ca(OH)2 . Em hãy viết các phản ứng xảy dưới dạng ion rút gọn.
b) Phải gần gũi với cuộc sống và kinh nghiệm học tập của HS, lựa chọn đa dạng các loại bài tập.
Những vấn đề thực tiễn cĩ liên quan đến hố học thì rất nhiều, rất rộng. Nên chọn BTHH thực tiễn cĩ nội dung gần gũi với đời sống, kinh nghiệm của HS thì sẽ tạo cho các em động cơ và hứng thú khi giải.
Ví dụ bài tập số 7 chương “Cân bằng phản ứng hĩa học” vận dụng kiến thức về tốc độ phản ứng để giải thích ý nghĩa của một số cách làm trong đời sống hoặc lời cha mẹ dạy.
a. Các viên than tổ ong thường cĩ nhiều hàng lỗ xuyên dọc.
b. Người ta phải rắc men vào tinh bột đã nấu chín (cơm, ngơ, sắn…) để ủ rượu. c. Cá để trong tủ lạnh bảo quản được lâu hơn so với để ở ngồi.
d. Cha mẹ thường dạy “ăn chậm nhai kỹ”.
c) Phải phát huy được tính tích cực tìm tịi và vận dụng tối đa kiến thức đã cĩ của HS để giải quyết nhiệm vụ đặt ra trong bài tập.
BTHH cần cĩ nội dung sát với chương trình mà HS được học. Nếu BTHH nội dung hồn tồn mới về kiến thức thì sẽ khơng tạo động lực cho HS để giải bài tập đĩ.
Ví dụ bài tập số 27 chương “ Sự điện ly” HS cần vận dụng kiến thức về pH, kĩ năng tính tốn và kiến thức thực tế về xử lý nước sinh hoạt để giải quyết yêu cầu đặt ra. Tại Xí nghiệp Cấp nước Nhơn Trạch, Đồng Nai, để xác định hàm lượng NaOH nhân viên phịng Hĩa nghiệm tiến hành như sau:
- Đo pH nước thơ (chưa xử lý): pH = 4,47. - Cân 1gam NaOH bột pha trong 0,5 lít nước.
- Chuẩn bị 4 cốc. Mỗi cốc đựng 1 lít nước thơ cần xử lý. Lần lượt cho V ml dung dịch NaOH vào mỗi cốc, chờ phản ứng và đo pH. Kết quả thí nghiệm: Tên mẫu Số lần thí nghiệm VNaOH (ml) đã dùng/1 lit H2O Thời gian chờ phản ứng pH NaOH bột 1 2 3 4 0,06 0,08 0,1 0,12 5 phút 5 phút 5 phút 5 phút 5,69 6,32 6,75 7,24
a. Đánh giá mơi trường nước thơ ban đầu.
b. Theo kết quả thí nghiệm, để l lít nước đã qua xử lý đạt pH từ 6,75 – 7,24 cần dùng bao nhiêu thể tích dung dịch NaOH?
c. Tính khối lượng NaOH bột cần dùng để xử lý 100 m3 nước thơ để đạt pH như trên.
d) Phải cĩ tính hệ thống và đảm bảo logic sư phạm.
Các tình huống thực tiễn thường phức tạp hơn những kiến thức hố học phổ thơng trong chương trình, nên khi xây dựng BTHH thực tiễn cho HS phổ thơng cần phải cĩ bước xử lý sư phạm để làm đơn giản tình huống thực tiễn. Các yêu cầu giải BTHH thực tiễn cũng phải phù hợp với trình độ, khả năng nhận thức của HS. Cụ thể:
- Với HS yếu hoặc trung bình nên sử dụng câu hỏi mức 1 và 2 (dựa trên mức độ nhận thức của HS).
- Với HS khá hoặc giỏi nên sử dụng câu hỏi mức 3 và 4.
Khi kiểm tra-đánh giá cần kết hợp sử dụng các loại BTHH ở các mức khác nhau.
2.2.2. Quy trình thiết kế bài tập phát triển năng lực vận dụng kiến thức
Nghiên cứu các tài liệu [3] [4] [19] và thực tế dạy học, bài tập phát triển năng lực vận dụng kiến thức hĩa học vào cuộc sống được xây dựng trên cơ sở xây dưng bài tập định hướng năng lực gồm các bước sau:
Bước 1: Xác định mục tiêu, lựa chọn đơn vị kiến thức, hiện tượng, tình huống
thực tiễn cĩ liên quan.
- Đầu tiên, giáo viên cần phân tích mục tiêu của chương, bài để định hướng cho việc thiết kế bài tập. Nghiên cứu kỹ nội dung các tài liệu giáo khoa, tài liệu tham khảo về nội dung hĩa học và ứng dụng hĩa học trong thực tiễn, tìm hiểu các cơng nghệ, nhà máy sản xuất cĩ liên quan đến nội dung của bài.
- Chọn đơn vị kiến thức (chủ đề) để xây dựng bài tập. Chủ đề cần cĩ ý nghĩa mặt Hĩa học và gắn liền với thực tiễn, với đời sống của cá nhân và cộng đồng, phát huy được năng lực khoa học, năng lực giải quyết vấn đề, năng lực vận dụng kiến thức hĩa học vào thực tiễn,… của HS.
Bước 2: Thiết kế hệ thống bài tập theo mục tiêu.
Dựa trên mục tiêu và nội dung đơn vị kiến thức đã lựa chọn, giáo viên xây dựng các bài tập tương tự các bài tập đã cĩ hoặc xây dựng bài tập hồn tồn mới. Cần nghiên cứu đặc điểm trình độ nhận thức của học sinh, kinh nghiệm sống của học sinh để thiết kế bài tập thực tiễn phù hợp, tạo hứng thú cho học sinh khi giải các bài tập đĩ.
Bước 3: Xây dựng đáp án, chỉnh sửa và hồn thiện bài tập.
Nhằm làm rõ hơn quy trình, chúng tơi giới thiệu một bài tập và phân tích các bước xây dựng.
Bước 1: Xác định mục tiêu, lựa chọn đơn vị kiến thức
Mục tiêu: tìm hiểu pH và ảnh hưởng của pH của một số cơ quan trong cơ thể (dạ dày, tụy).
+ Đơn vị kiến thức: pH và ý nghĩa của pH trong thực tiễn.
+ Tình huống/vấn đề đặt ra: phân tích sự ảnh hưởng pH đến hoạt tính enzim trong dạ dạy, tụy trong cơ thể người.
+ Kĩ năng: Phân tích đồ thị, tính tốn giá trị pH khi biết nồng độ H+ để giải quyết nhiệm vụ đặt ra.
+ Vận dụng được kiến thức hố học để phân tích/ đánh giá mơi trường của dịch vị dạ dày, tụy và nhận xét về ảnh hưởng của mơi trường đến hoạt tính enzim.
Bước 2: Thiết kế hệ thống bài tập theo mục tiêu.
Enzim pepsin cĩ vai trị quan trọng trong quá trình tiêu hĩa thức ăn ở dạ dày, giúp thủy phân protein thành những chuỗi polipeptit cĩ kích thước khác nhau, thủy phân collagen. Qua đồ thị (Hình 2.10) biểu diễn ảnh hưởng của độ pH tới hoạt tính enzim và hãy cho biết:
a. Enzim pepsin (trong dạ dày) hoạt động trong mơi trường nào? Hoạt động tối ưu ở pH bằng bao nhiêu?
b. Nêu ảnh hưởng của pH đến hoạt tính của các enzim khác nhau.
c. Em hãy nhận xét hoạt tính của enzim pepsin trong mơi trường nồng độ H+ vào khoảng 3,2.10-6M đến 7,0.10-5M.
Bước 3: Xây dựng đáp án, chỉnh sửa và hồn thiện bài tập.
(a) Dựa vào đồ thì ta thấy: Enzim pepsin trong dạ dày hoạt động trong mơi trường axit (pH<4), Hoạt động tối ưu ở pH bằng 2
(b) Dựa vào đồ thị ta thấy, mỗi loại enzim chỉ phù hợp với một khoảng pH nhất định. Nếu pH thay đổi, thì hoạt tính enzim cũng thay đổi theo. Ví dụ: Enzim Pepsin hoạt động mạnh trong mơi trường axit (khoảng pH từ 1.6 đến 3.2), cịn Tripsin hoạt động trong mơi trường kiềm (khoảng pH từ 7,8 đến 9).
(c) Nồng độ H+ vào khoảng 3,2.10-6M đến 7,0.10-5M. Ta cĩ giá trị pH tương ứng vào khoảng 5,49 đến 4,15. Căn cứ đồ thị, ở khoảng pH này hoạt tính enzim pepsin vơ hiệu.