CHƢƠNG 2 : DẠY HỌC STEM
2.5. Thiết kế một số chủ đề STEM áp dụng dạy học phần Hóa học lớp 11
2.5.1. Chủ đề 1: Chế tạo thiết bị thử tính dẫn điện của dung dịch
A. KẾ HOẠCH DẠY HỌC MÔ TẢ CHỦ ĐỀ
Vấn đề thực tiễn Bối cảnh: Hiện nay, tai nạn về điện ln là vấn đề có thể xảy
ra quanh ta, đặc biệt vào những ngày mƣa lũ.
Tình huống cụ thể: Tìm hiểu nguyên nhân các dung dịch dẫn
đƣợc điện, cũng nhƣ cách phòng tránh tai nạn điện. Đồng thời HS nghiên cứu và chế tạo Thiết bị thử tính dẫn điện của dung dịch
đơn giản từ những nguyên vật liệu dễ kiếm.
Nhiệm vụ chung/Sản phẩm
của chủ đề
Nhiệm vụ: Chế tạo thiết bị thử tính dẫn điện của dung dịch với
các yêu cầu:
Chế tạo từ những vật liệu dễ kiếm. (2) Mẫu mã đẹp, cân đối.
(3) Có đủ thơng tin về các thông số kĩ thuật như: loại vật liệu, lượng chất sử dụng…
(4) Thiết bị có khả năng thử tính dẫn điện.
Sản phẩm: Tài liệu thiết kế, thiết bị thử tính dẫn điện hoạt
động tốt
VỊ TRÍ CHỦ ĐỀ TRONG CHƢƠNG TRÌNH Bài Sự điện li – Hóa học 11
Mơn học chủ đạo Hóa học
Nội dung chủ yếu và yêu cầu
Nội dung
cần đạt Sự điện li
Thiết kế và chế tạo thiết bị thử tính dẫn điện của
dung dịch từ vật liệu dễ kiếm.
Các kiến thức đƣợc tích hợp
Thơng qua chủ đề thiết kế thiết bị thử tính dẫn điện của dung dịch, GV lồng ghép các yếu tố
- Science:
+ Vận dụng kiến thức vật lí để giải thích tính dẫn điện của vật, từ đó chế tạo đƣợc thiết bị thử tính dẫn điện đơn giản.
+ Vận dụng kiến thức hóa học để giải thích vì sao dung dịch axit, bazơ, muối dẫn đƣợc điện; dự đoán đƣợc nồng độ các dung dịch đƣa vào thử nghiệm.
- Technology:
+ Sử dụng Internet để tìm hiểu kiến thức, cách thức chế tạo thiết bị thử tính dẫn điện đơn giản.
+ Các công cụ, thiết bị sử dụng trong suốt quá trình triển khai tạo thành sản phẩm: Dây điện, pin 3V, bóng đèn led, kéo, băng dính đen, dĩa nhựa.
-Engineering: HS thực hiện các giải pháp kĩ thuật thiết kế nên
sản phẩm, sử dụng các dụng cụ, phƣơng tiện kỹ thuật để gia công. Thiết kế và lắp ráp thành một sản phẩm hồn chỉnh. Ví dụ: uốn, vẽ hình, kết nối… để thực hiện hóa ý tƣởng thiết kế.
- Mathematics: Kiến thức về tốn, nhƣ tính tốn dự trù chi
phí cho sản phẩm, tính tốn kích thƣớc vật liệu cần để thiết kế.
Thời gian thực hiện
Trên lớp: 01 tiết.
MỤC TIÊU BÀI HỌC CHỦ ĐỀ STEM
(1) Nắm đƣợc khái niệm: Sự điện li, chất điện li, chất điện li mạnh, chất điện li yếu.
(2) Hiểu và giải thích đƣợc vì sao có dung dịch dẫn đƣợc điện và có dung dịch khơng dẫn đƣợc điện. Vận dụng các kiến thức cũ của các bài học: Dịng điện và nguồn điện (Vật lí 7)
(3) Bản vẽ mơ hình thiết bị thử tính dẫn điện chi tiết giúp truyền đạt, sáng tỏ các ý tƣởng.
(4) Thiết kế đƣợc sản phẩm vừa vận hành tốt, vừa mang tính thẩm mỹ. (5) Sử dụng nguyên vật liệu tái chế, hạn chế ô nhiễm môi trƣờng. (6) Có ý thức cẩn thận khi sử dụng điện.
MA TRẬN CÁC PHA HOẠT ĐỘNG
Theo định hƣớng 5 hoạt động của Vụ trung học, bảng này chia thành 6 pha hoạt động để chi tiết hóa hơn hoạt động của học sinh
Pha hoạt động Thời gian Mục tiêu Phƣơng pháp – kĩ thuật dạy học Học liệu 1. Xác định nhiệm vụ của chủ đề 5 phút, trên lớp HS xác định đƣợc sản phẩm cần hồn thành và tiêu chí cụ thể của sản phẩm Tự học, Thảo luận nhóm Phim: Biện pháp phòng tránh tai nạn điện – VTV1, Phiếu học tập số 1 2. Nghiên cứu kiến thức nền ở lớp 1, 3, 4 Tự học, tự tìm hiểu tài liệu, Thảo luận nhóm. Phiếu học tập số 1, Sách giáo khoa. 3. Đề xuất phƣơng án thiết kế 10 phút 3, 4, 5 Thảo luận nhóm Sử dụng CNTT, tra tài liệu qua Internet
Phiếu học tập số 1, Sách giáo khoa. 4. Báo cáo phƣơng án thiết kế 3, 4, 5 Thuyết trình, Vấn đáp, Phản biện, Thảo luận cả lớp. Bản thiết kế trình bày trên giấy A4.
5. Thi cơng sản phẩm
15 phút
1, 4, 5 Thảo luận nhóm. Nguyên vật liệu
GV chuẩn bị. 6. Báo cáo sản phẩm 15 phút 4 Thảo luận cả lớp. Sản phẩm đã hồn thành. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC
Hoạt động 1 – XÁC ĐỊNH NHIỆM VỤ CỦA CHỦ ĐỀ (05 phút)
Mục đích: HS xác định rõ nhiệm vụ của mình cần làm là thiết kế và chế tạo thiết
bị thử tính dẫn điện của dung dịch từ vật liệu dễ kiếm. Nêu đƣợc nguyên lí hoạt
động của thiết bị thử tính dẫn điện.
Hoạt động Hoạt động của GV Hoạt động của HS
Giao nhiệm vụ GV chiếu đoạn phim về “Biện pháp
phòng tránh tai nạn điện – VTV1” để HS thấy đƣợc tai nạn về điện là vấn đề có thể xảy ra quanh ta, đặc biệt là vào những ngày mƣa lũ. Sau đó GV dẫn một số video, hình ảnh điện giật khi lội nƣớc sau mƣa gần các cây cột điện… từ đó dẫn đến nhiệm vụ dự án là Chế tạo thiết bị thử tính dẫn điện
của dung dịch
Chia nhóm HS.
Phổ biến các nội dung hoạt động. Phát phiếu học tập cho các nhóm, hƣớng dẫn HS làm sản phẩm và hoàn thành phiếu học tập số 1 HS quan sát đoạn phim ngắn về “Biện pháp phòng tránh tai nạn điện – VTV1”, từ đó hình thành ý tƣởng ban đầu về sản phẩm.
Ghi lại nhiệm vụ GV giao cho.
Nhận phiếu học tập số 1.
Phân công nhiệm vụ thành viên.
Tổng kết Thông báo cụ thể các yêu cầu cần thiết đối với sản phẩm:
-Thiết bị có khả năng thử tính dẫn điện.
-Chế tạo từ những vật liệu dễ kiếm, vật liệu tái chế, đồ dùng quen thuộc. - Hình thức gọn gàng, đẹp mắt.
Ghi lại yêu cầu của sản phẩm.
Đánh giá: Thông qua biểu hiện của HS trong hoạt động thảo luận, nhận và phân
công nhiệm vụ.
Hoạt động 2 – NGHIÊN CỨU KIẾN THỨC NỀN, ĐỀ XUẤT VÀ THẢO LUẬN PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ (10 phút)
Mục đích:
- HS tự tìm hiểu cùng lúc với quá trình thiết kế và chế tạo thiết bị thử tính dẫn điện, cuối cùng đƣợc HS kết luận trong phiếu học tập số 1.
- HS thảo luận đƣa ra bản thiết kế cho thiết bị.
- Thông qua hoạt động báo cáo bản thiết kế, HS sẽ làm rõ những kiến thức “ẩn” trong sản phẩm.
Hoạt động Hoạt động của GV Hoạt động của HS
Hƣớng dẫn HS thực hiện nhiệm
vụ.
Trong q trình HS hoạt động nhóm, GV sẽ trực tiếp hỗ trợ khi HS gặp vƣớng mắc.
Phân chia nhiệm vụ trong nhóm để hồn thành phiếu học tập số 1. Đề xuất giải pháp Quan sát, hỗ trợ HS khi cần thiết. Phỏng vấn HS để có cơ sở đánh giá.
Chú ý HS đặc biệt và lƣu vào
Tự thiết kế thiết bị thử tính dẫn điện từ các vật liệu dễ kiếm (GV đã chuẩn bị sẵn) theo lựa chọn thống nhất của nhóm.
Sau đó HS thảo luận nhóm để cùng nhau thống nhất thiết kế theo yêu
hồ sơ, là căn cứ để quy từ điểm chung của nhóm sang điểm cá nhân.
cầu mà GV đƣa ra.
Đƣa thiết kế cho GV duyệt trƣớc khi bắt tay làm sản phẩm.
Duyệt thiết kế ttrƣớc khi HS chế tạo sản phẩm
Báo cáo thiết kế
Phỏng vấn khi HS trình bày thiết kế tại nhóm.
Báo với GV khi đã thống nhất thiết kế trong nhóm.
Yêu cầu sản phẩm học tập: – Cấu tạo (hình vẽ)
– Ngun lí hoạt động (có lí giải). Trả lời các câu hỏi của GV
Dự kiến sản phẩm của HS: Bản
thiết kế sơ đồ mạch điện của thiết bị:
Đánh giá: Dựa vào biểu hiện của HS trong quá trình hoạt động cá nhân, thảo luận
nhóm, bản thiết kế của nhóm, phiếu học tập số 1 và chất lƣợng trả lời câu hỏi của HS.
Hoạt động 3 – CHẾ TẠO THIẾT BỊ THỬ TÍNH DẪN ĐIỆN THEO PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ (15 phút)
Mục đích: HS vận dụng kĩ năng thực hành, kĩ năng đọc hiểu sơ đồ mạch điện để
cùng nhau chế tạo sản phẩm từ bản thiết kế đã thống nhất. Hồn thiện lí thuyết và lí giải đƣợc nguyên lí hoạt động của thiết bị.
Ở hoạt động này, HS sau khi đã thống nhất phƣơng án thiết kế của nhóm thì bắt tay hồn thành sản phẩm với những ngun liệu đã đƣợc GV chuẩn bị trƣớc. Trong trƣờng hợp phải điều chỉnh, HS ghi lại những thay đổi trong thiết kế vào phiếu học tập.
GV cần quan sát liên tục và hƣớng dẫn HS làm đúng bản thiết kế. Trong hoạt động này, GV cần chú ý cho HS xác định cực dƣơng, âm của pin và chú ý HS lắp bóng đèn đúng cực để đèn sáng.
Sau khi HS chế tạo xong thiết bị thử tính dẫn điện có thể thử xem thiết bị hoạt động tốt không bằng cách thử với kéo sắt. Một số phƣơng án chế tạo thiết bị thử tính dẫn điện của dung dịch
- Thiết bị sử dụng hệ thống: nguồn điện là bình acqui, dây dẫn và bóng đèn
mắc nối tiếp với nhau.
- Thiết bị sử dụng hệ thống: nguồn điện là bình acqui, dây dẫn và bóng đèn
mắc nối tiếp với nhau.
Đánh giá: Dựa vào q trình hoạt động nhóm của HS chế tạo sản phẩm, chất
lƣợng của sản phẩm. Phiếu học tập số 1.
Hoạt động 4 – TRÌNH BÀY VÀ THẢO LUẬN VỀ SẢN PHẨM ĐƢỢC CHẾ TẠO, ĐIỀU CHỈNH THIẾT KẾ (15 phút)
Hoạt động Hoạt động của GV Hoạt động của HS
Thông báo Yêu cầu HS trƣng bày sản phẩm lên
bục giảng.
Chuẩn bị cho mỗi nhóm 7 cốc đựng
Trƣng bày sản phẩm tại vị trí GV u cầu.
lần lƣợt các hóa chất sau: (1) nƣớc cất, (2) dung dịch NaCl, (3) dung dịch NaOH,
(4) dung dịch HCl, (5) dung dịch etanol (cồn tuyệt đối 900), (6) dung dịch saccarozơ, (7) NaCl rắn khan. Phân cơng mỗi nhóm 2HS làm nhiệm vụ: 1HS thử nghiệm sản phẩm. - 1HS làm giám sát: Các nhóm giám sát theo vịng trịn (nhóm 1 giám sát nhóm 2, nhóm 2 giám sát nhóm 3… nhóm cuối cùng giám sát nhóm 1).
Thơng báo: Sau khi kết thúc thử nghiệm, HS sẽ bình chọn sản phẩm xuất sắc nhất theo các tiêu chí đã thống nhất.
Chuẩn bị thực hiện nhiệm vụ.
Lắng nghe GV hƣớng dẫn
Ghi kết quả thử nghiệm của các nhóm vào hồ sơ học tập.
Bóng đèn sáng: (2), (3), (4)
→ Định nghĩa Sự điện li, chất điện li gồm axit, bazơ và muối.
Bóng đèn khơng sáng: (1), (5), (6), (7)
→ Chất khơng điện li. Báo cáo sản
phẩm
Tổ chức thử nghiệm sản phẩm Thực hiện nhiệm vụ
đƣợc giao GV cho HS về chỗ ngồi để tổng kết,
nhận xét và phân tích kết quả Các nhóm đánh giá cho
điểm sản phẩm.
Thảo luận Trao thƣởng nhóm xếp thứ nhất.
Gọi nhóm xếp thứ nhất lên trình bày về thiết kế trƣớc cả lớp. Nội dung trình bày bao gồm:
Phân cơng trình bày
Giới thiệu bản thiết kế
- Giải thích ý nghĩa, tác dụng, thông số của từng bộ phận của thiết bị.
- Lí giải vì sao nhóm mình thành cơng hoặc nhóm khác khơng thành cơng.
Nêu những vƣớng mắc mà nhóm đã gặp phải.
Chuẩn bị 2 cốc đựng dung dịch NaCl cùng nồng độ, (1) 1 cốc giữ nguyên, (2) 1 cốc pha loãng bằng nƣớc cất. Sau đó u cầu 1 nhóm lên thử tính dẫn điện ở 2 cốc, quan sát và so sánh độ sáng của bóng đèn? Độ sáng của đèn tỉ lệ nhƣ thế nào với nồng độ của dung dịch?
Tƣơng tự chuẩn bị 2 dung dịch HCl và CH3COOH có cùng nồng độ để HS thử tính dẫn điện, quan sát và so sánh độ sáng của bóng đèn? Rút ra kết luận?
Các nhóm cịn lại nghe, ghi chép lại những điều cần lƣu ý, đặt câu hỏi phản biện hoặc bổ sung, góp ý để các nhóm đều có phƣơng hƣớng cải tiến sản phẩm của nhóm mình.
HS nhận nhiệm vụ, phân công thành viên thực hiện: đèn ở cốc (1) sáng hơn đèn ở cốc (2) → Độ sáng của bóng đền tỉ lệ thuận với nồng độ của dung dich.
Bóng đèn ở dung dịch HCl sáng hơn trong dung dịch CH3COOH mặc dù cả 2 dung dịch đều có cùng nồng độ. Vậy đèn sáng phụ thuộc vào nồng độ của ion ở trong dung dịch chứ không phải nồng độ của chất. Tức là phụ thuộc vào khả năng phân li, mức độ điện li của các chất trong dung dịch.
Hoạt động nhóm hồn thành bảng: So
sánh chất điện li mạnh và chất điện li yếu: Sau 3 phút thảo luận các nhóm
báo cáo vịng trịn, nhóm sau báo cáo khác nhóm trƣớc đã nêu đến khi hết ý thì GV dừng cuộc chơi cuộc chơi, tuyên bố nhóm thắng - thua cuộc dựa theo số chất mà các nhóm nêu đƣợc.
HS rút ra trong dung dịch HCl phân li ra nhiều ion hơn trong dung dịch CH3COOH HCl điện li mạnh hơn CH3COOH → định nghĩa chất điện li mạnh và chất điện li yếu. HS hào hứng nhận và thực hiện nhiệm vụ.
Ghi lại kiến thức cần nhớ.
Tổng kết Tổng kết và đánh giá chung về dự án:
Kiến thức kĩ năng liên quan, thái độ làm việc, kết quả đạt đƣợc…
Một số câu hỏi gợi ý trong buổi tổng kết:
1. Dịng điện là gì? Nguồn điện là gì? Vì sao có những dung dịch dẫn đƣợc điện, có những dung dịch không dẫn đƣợc điện? Những dung dịch dẫn đƣợc điện là do các tiểu phân nào? Em đã vận dụng các kiến thức trên nhƣ thế nào để chế tạo thiết bị thử tính dẫn điện của dung dịch?
2. Chất điện li mạnh là gì? Chất điện li yếu là gì? Làm sao để nhận biết đƣợc chất điện li mạnh hay yếu bằng thiết bị
Ghi lại kiến thức cần nhớ.
thử tính dẫn điện của dung dịch?
3. Nêu những kĩ năng mà em rèn luyện đƣợc qua dự án?
4. Em thích sản phẩm của nhóm nào nhất? Tại sao?
5. Nếu có thời gian thêm để làm sản phẩm, em sẽ cải tiến sản phẩm nhƣ thế nào ?...
Nhắc HS về nhà hoàn thành phiếu học
tập số 2 và tìm hiểu trả lời các câu hỏi sau :
6. Nêu nguyên nhân tai nạn về điện và một số kĩ năng cần thiết để sơ cứu ngƣời khi bị điện giật?
7. Biện pháp an toàn khi sử dụng điện? Ngƣời ta vận dụng các kiến thức nào về điện để bảo đảm an toàn khi sử dụng điện?
Ghi lại nhiệm vụ về nhà.
Đánh giá: Dựa vào biểu hiện của HS trong quá trình thuyết trình, phản biện, hỏi
và đặt câu hỏi, góp ý với nhóm bạn, chất lƣợng sản phẩm.
NGUỒN TÀI LIỆU HỖ TRỢ
Sách giáo khoa Hóa học 11 cơ bản.
Nguyên liệu cần thiết: Dây điện, pin 3V, bóng đèn led, kéo, băng dính đen, dĩa nhựa, bút chì, giấy viết.
B. PHIẾU HỌC TẬP PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1
Từ những vật liệu đƣợc chuẩn bị sẵn: Dây điện, pin 3V, bóng đèn led, kéo, băng dính đen, dĩa nhựa. Em hãy thiết kế và chế tạo thiết bị thử tính dẫn điện thỏa mãn yêu cầu sau:
- Thiết bị có khả năng thử tính dẫn điện.
- Chế tạo từ những vật liệu dễ kiếm, vật liệu tái chế, đồ dùng quen thuộc. - Hình thức gọn gàng, đẹp mắt
Yêu cầu: HS vẽ sơ đồ mạch điện của bản thiết kế, hồn thành bảng ở ơ bên dƣới. Nếu có bất cứ thay đổi gì về thiết kế trong quá trình làm sản phẩm, các em ghi vào ô bên phải.
Sơ đồ mạch điện:………………………………………………………….
Bản thiết kế Sản phẩm/ Kết quả
Phƣơng án 1: Phƣơng án 2:
Kết luận:
- Khái niệm: Chất điện li, chất điện li mạnh và chất điện li yếu?
………………………………………………………………………………… - So sánh sự giống và khác nhau giữa chất điện li mạnh và chất điện li yếu?
Lấy ví dụ từng loại? Viết phƣơng trình điện li.
…………………………………………………………………………………
PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2 Câu 1: Chất điện li là chất tan trong nƣớc
A. phân li ra ion. B. phân li một phần ra ion. C. phân li hịan tồn thành ion. D. tạo dung dịch dẫn điện tốt. Câu 2: Chất nào sau đây là chất điện li mạnh?
A. NaCl. B. C6H12O6. C. HF. D. H2O.
Câu 3: Chất nào sau đây là chất điện li yếu?
A. KNO3. B. CH3COOH. C. NaCl. D. KOH.
Câu 4: Chất nào dƣới đây là chất không điện li?