Chương 2: MỘT SỐ BIỆN PHÁP PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TÌM TÒI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC HÓA HỌC Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG
2.3. Một số biện pháp phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học cho học sinh Trung học phổ thông trong dạy học hóa học
2.3.2. Biện pháp 2: Vận dụng phương pháp “Bàn tay nặn bột” theo định hướng phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học cho học sinh Trung học phổ thông
2.3.2.1. Phương pháp“Bàn tay nặn bột” và khả năng phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học cho học sinh
Dạy học hóa học dựa trên TTNC là một PP dạy và học môn KHTN xuất phát từ sự hiểu biết về cách thức học tập của HS, bản chất của NCKH hóa học và sự xác định các kiến thức cũng như kỹ năng về hóa học mà HS cần nắm vững. Các pha trong dạy học theo PP BTNB có nhiều điểm tương đồng với quá trình NCKH của các nhà khoa học và TT NCKH của HS.
So sánh 5 pha của PP BTNB với quy trình TT NCKH đề xuất cho thấy vận dụng PP BTNB là một biện pháp hữu hiệu để phát triển NL TT NCKH cho HS vì giữa chúng có những điểm tương đồng, điều này được thể hiện trong bảng 2.11.
Bảng 2.11. So sánh quy trình TT NCKH và quy trình dạy học BTNB Quy trình chung Quy trình tìm tòi NCKH Quy trình học theo PP BTNB
Lập kế hoạch
Xác định chủ đề TT NC
Chủ đề học tập
Tình huống xuất phát và câu hỏi nêu vấn đề
Xác định CHNC và GTNC Nêu CHNC và GTNC Lập kế hoạch TTNC PAT TTNC
Thực hiện kế hoạch
Điều tra, (thực nghiệm tìm tòi) TNTT.
Tiến hành TNTT
Thu thập thông tin Thu thập thông tin Xử lí thông tin Xử lí thông tin
Kiểm chứng giả thuyết Kiểm chứng giả thuyết Tổng hợp viết báo
cáo và trình bày kết quả
Tổng hợp kết quả TTNC Kết luận và hợp thức hóa kiến thức
Viết báo cáo nghiên cứu Viết báo cáo kết quả TNTT Trình bày kết quả TT NC Trình bày kết quả TNTT
2.3.2.2. Quy trình thực hiện phương pháp “Bàn tay nặn bột” theo hướng phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học cho học sinh Trung học phổ thông
Dựa trên cơ sở khoa học trên, theo chúng tôi, quy trình dạy học PP BTNB theo hướng phát triển NL TT NCKH cho HS THPT trong dạy học hóa học có thể tiến hành như sau:
Pha 1: Tình huống xuất phát và câu hỏi nêu vấn đề:
Xác định vấn đề nghiên cứu: Hình thành câu hỏi lớn của bài học.
Đây là tình huống mà GV đưa ra như một cách dẫn nhập vào bài học. Từ tình huống đó hình thành câu hỏi lớn của bài học.
Thí dụ: Khi nghiên cứu chủ đề “Tính chất hóa học của phenol”, GV có thể sử dụng tình huống sau:
GV: Em hãy thảo luận nhóm quan sát hai dãy chất sau và so sánh cấu tạo của ancol và phenol?
Phenol: C6H5OH, o-CH3C6H4OH, m-C2H5-C6H4-OH.
Ancol: CH3CH2OH, C6H5CH2OH, p-CH3C6H4CH2OH, C6H5CH2CH2OH.
HS thảo luận và rút ra kết luận:
- Giống nhau: đều chứa nhóm OH.
- Khác nhau: + Phenol: nhóm OH đính trực tiếp vào vòng benzen.
+ Ancol: nhóm OH không đính trực tiếp vào vòng benzen.
GV: Vậy phenol có những tính chất hóa học gì?
Pha 2: Hình thành câu hỏi nghiên cứu của học sinh:
- HS bộc lộ các quan niệm ban đầu về vấn đề nghiên cứu TT.
- Đề xuất các CHNC: HS đề xuất những vấn đề cần nghiên cứu TT.
Thí dụ: Khi nghiên cứu chủ đề “Tính chất hóc học của phenol”, GV có thể xây dựng biểu tượng ban đầu như sau:
- Em hãy dự đoán và giải thích tính chất hóa học của C6H5OHdựa vào cấu tạo phân tử cũng như các kiến thức đã học?
Dựa vào cấu tạo, HS dự đoán và giải thích có thể như sau:
- Trong phân tử C6H5OH có 1 nhóm OH và 1 vòng benzen => C6H5OH có thể có tính chất của ancol và benzen.
- Vòng benzen hút electron của nhóm OH => làm nguyên tử H trên nhóm OH linh động hơn của OH ancol => phenol có thể có tính axit yếu.
- Nhóm OH đẩy electron về phía vòng benzen => làm tăng khả năng phản ứng thế của vòng benzen, đặc biệt vị trí ortho và para. => phenol có thể tham gia phản ứng thế dễ hơn benzen và thế được tất cả các vị trí ortho và para trong vòng benzen.
- Đại diện nhóm trình bày, HS thảo luận, so sánh, nhận xét và kết luận.
Pha 3: Xây dựng giả thuyết và thiết kế phương án thực nghiệm tìm tòi:
- Xây dựng giả thuyết: HS tự tìm câu trả lời giả định cho CHNC hay xây dựng GTNC cho vấn đề nghiên cứu tìm tòi
- Thiết kế phương án thực nghiệm:
+ Ý tưởng, dự kiến phương án (thông thường là thí nghiệm thực do HS tự tiến hành).
+ Dự kiến tên thí nghiệm, cách tiến hành, dự đoán hiện tượng, những lưu ý để thí nghiệm thành công, phân công nhiệm vụ các thành viên.
+ Cách tổng hợp kết quả thí nghiệm: Bảng biểu, hình vẽ, ...
Thí dụ: CHNC và GTNC khi nghiên cứu chủ đề “Tính chất hóa học của phenol”:
STT CHNC GTNC
1 Phenol có phản ứng với Na không? Phenol có phản ứng với Na tạo khí H2.
2 Phenol có khả năng tác dụng với axit cacboxylic (phản ứng este hóa) không?
Phenol có khả năng tham gia phản ứng este hóa.
3 Phenol có làm đổi màu quỳ tím và có phản ứng với NaOH không?
Phenol không làm đổi màu quỳ tím và có phản ứng với NaOH.
4 Phenol có bị CO2 đẩy ra khỏi muối của phenol (C6H5ONa) không? Sản phẩm tạo thành là gì?
Phenol có thể bị CO2 đẩy ra khỏi muối của phenol (C6H5ONa). Sản phẩm tạo thành là C6H5OH.
5 Phenol có tác dụng với dung dịch nước brom không? Hiện tượng xảy ra như thế nào?
Phenol làm mất màu dung dịch nước brom đồng thời tạo kết tủa trắng.
Pha 4: Tiến hành thực nghiệm tìm tòi nghiên cứu:
- Lựa chọn hóa chất dụng cụ (chính xác đầy đủ) cần thiết cho thí nghiệm.
- Tiến hành TN TTNC. HS các nhóm có thể tiến hành theo các cách khác nhau các cách đó đều phải được sự cho phép của GV.
- Phát hiện và giải quyết vấn đề nảy sinh trong quá trình tiến hành thí nghiệm.
- Thu thập, xử lí kết quả: Quan sát, mô tả hiện tượng, giải thích, viết phương trình hoá học và ghi kết quả vào vở thí nghiệm theo bảng tự thiết kế.
- Kiểm chứng giả thuyết.
Pha 5: Kết luận và hợp thức hoá kiến thức:
- Kết luận, bổ xung thông tin (tư liệu, SGK, hoàn thiện, hợp thức hóa kiến thức).
- Viết báo cáo kết quả TNTT.
- Trình bày kết quả TNTT.
- Đánh giá NL TT NCKH của HS.
Hình 2.8: Sơ đồ tiến trình dạy học PP BTNB theo định hướng phát triển NL TT NCKH cho HS
Pha 4: Tiến hành thực nghiệm tìm tòi nghiên cứu:
- Lựa chọn hóa chất dụng cụ, tiến hành TN TTNC.
- Phát hiện và giải quyết vấn đề nảy sinh trong quá trình tiến hành TN.
- Thu thập, xử lí kết quả.
- Kiểm chứng giả thuyết.
Pha 5: Kết luận và hợp thức hoá kiến thức:
- Kết luận, bổ xung thông tin (tư liệu, SGK, ..), hoàn thiện, hợp thức hóa kiến thức.
- Viết báo cáo kết quả TNTT.
- Trình bày kết quả TNTT.
- Đánh giá NL TT NCKH của HS.
Pha 2: Hình thành câu hỏi nghiên cứu của HS:
- Bộc lộ các quan niệm ban đầu.
- Đề xuất các CHNC.
Pha 1: Tình huống xuất phát và câu hỏi nêu vấn đề:
Xác định vấn đề nghiên cứu: Hình thành câu hỏi lớn của bài học.
Pha 3: Xây dựng giả thuyết và thiết kế phương án thực nghiệm, tìm tòi:
- Xây dựng GTNC.
- Thiết kế PATN:
+ Ý tưởng, dự kiến phương án (thông thường là thí nghiệm thực do HS tự tiến hành).
+ Dự kiến tên thí nghiệm, mục tiêu, hóa chất dụng cụ, cách tiến hành, dự đoán hiện tượng, giải thích và viết phương trình hóa học, lưu ý khi tiến hành thí nghiệm.
+ Phương án phân công nhiệm vụ các thành viên.
+ Phương án tổng hợp và báo cáo kết quả thí nghiệm.
2.3.2.3. Thiết kế kế hoạch bài học theo phương pháp “Bàn tay nặn bột” nhằm phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học cho học sinh
a. Yêu cầu kế hoạch bài học theo phương pháp “Bàn tay nặn bột” nhằm phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học cho học sinh
- KHBH được xây dựng với mục đích phát triển NL TT NCKH cho HS sau mỗi chủ đề học tập và cả quá trình TTNC của HS.
- Hoạt động của GV và HS phải tương đồng với từng tiêu chí đánh giá NL TT NCKH. Trong mỗi hoạt động, cần dự kiến chi tiết các hoạt động của GV và HS cụ thể: cách đặt CHNC, GTNC và xây dựng PATN TTNC, tiến hành TN TTNC, ...
- Lựa chọn PPDH và kỹ thuật dạy học trong KHBH thích hợp nhằm đánh giá được NL TT NCKH của HS: PP thí nghiệm thực hành, phát hiện và giải quyết vấn đề, PP TTNC, ...
b. Quy trình thiết kế kế hoạch bài học theo phương pháp “Bàn tay nặn bột” nhằm phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học cho học sinh
Bước 1: Xác định mục tiêu, lựa chọn chủ đề học tập.
Bên cạnh việc chú trọng kiến thức kỹ năng cần đạt thì mục tiêu chính của KHBH là định hướng phát triển NL TT NCKH cho HS. Nên khi xác định mục tiêu cần có sự cụ thể hóa từng tiêu chí của NL TT NCKH. Đây là điểm khác biệt so với các KHBH thông thường.
Bước 2: Lựa chọn tổ hợp phương pháp dạy học và kỹ thuật dạy học chủ yếu.
PPDH chủ yếu là BTNB. Ngoài ra có thể sử dụng PP thí nghiệm, phát hiện và giải quyết vấn đề, ... thích hợp nhằm đánh giá được NL TT NCKH của HS.
Thí dụ với chủ đề “Tính chất hóa học của HCl”, GV có thể định hướng như sau:
- Chủ yếu: PP BTNB định hướng phát triển NL TT NCKH.
- Hỗ trợ: + PPDH tích cực: Phát hiện và giải quyết vấn đề, hợp tác nhóm, sử dụng thí nghiệm.
+ Kỹ thuật sơ đồ tư duy.
Bước 3: Chuẩn bị của giáo viên và học sinh.
Để đáp ứng được mục tiêu định hướng phát triển NL TT NCKH thì thông thường HS lựa chọn PATN TTNC là thí nghiệm thực do HS tự tiến hành. Ngoài thiết
bị hỗ trợ cho hoạt động nhóm như giấy A0, bút dạ, nam châm, thiết bị dạy học khác ... GV cần chuẩn bị đầy đủ dụng cụ hóa chất có thể sử dụng để TN kiểm chứng giả thuyết (có thể dự kiến thêm một số hóa chất khác khi HS có những PATN ngoài SGK). Các thiết bị này phải đủ cho các nhóm và có dự phòng.
Thí dụ: Ngoài những dụng cụ chung của các nhóm HS, với nhóm thí nghiệm
“Thử tính bazơ yếu của NH3”, GV có thể dự kiến cụ thể như sau:
Dụng cụ thí nghiệm Hóa chất
Nhóm thí nghiệm 1: Thử tính bazơ yếu của NH3 TN1.1: Tác dụng của NH3 với chất chỉ
thị màu.
- Ống nghiệm: 02 chiếc.
- Ống hút nhỏ giọt: 1 chiếc.
- Dung dịch đậm đặc NH3. - Dung dịch phenolphtalein.
- Giấy quỳ tím, nước cất.
TN1.2: Phản ứng của NH3 với axit.
Đũa thủy tinh 2 chiếc, bông, dây buộc.
Dung dịch HCl đặc, dung dịch đậm đặc NH3 .
TN1.3: Phản ứng của dung dịch NH3 với dung dịch muối.
- Ống nghiệm: 2 chiếc.
- Ống hút nhỏ giọt: 1 chiếc.
- Dung dịch NH3. - Dung dịch AlCl3. - Dung dịch FeCl3. - Dung dịch BaCl2.
Bước 4: Thiết kế các hoạt động dạy học của giáo viên và học sinh theo hướng phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học.
Tương ứng mỗi hoạt động đều hướng tới phát triển một tiêu chí của NL TT NCKH cho HS. Cần xác định rõ từng hoạt động của GV và HS tương ứng với từng nội dung học tập: CHNC, GTNC, PATN TT, thực hiện TTNC, ... sao cho phù hợp nhằm phát triển NL TT NCKH của HS.
Bước 5: Tổ chức đánh giá năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học của học sinh.
Cuối mỗi chủ đề học tập, GV tổ chức đánh giá NL TT NCKH của HS thông qua bộ công cụ phù hợp với nội dung chủ đề TTNC.
c. Lựa chọn nội dung dạy học theo phương pháp “Bàn tay nặn bột”
- Yêu cầu chung nội dung dạy học hóa học + Nội dung thuộc chương trình hóa học THPT.
+ Có thể thực hiện theo quy trình TT NCKH.
+ Có thể kiểm chứng GTNC bằng thí nghiệm thực hành.
- Đề xuất nội dung một số chủ đề tìm tòi nghiên cứu lớp 10, 11
Nhiều nội dung môn Hóa học ở trường THPT có thể áp dụng PP BTNB, đặc biệt là nội dung về tính chất hóa học của các loại chất hoặc chất cụ thể. Các chủ đề TTNC có thể thực hiện như bảng 2.12.
Bảng 2.12. Một số chủ đề tìm tòi nghiên cứu có thể áp dụng PP BTNB
STT Nội dung chủ đề TTNC
Tên bài/chương/lớp PPDH chủ yếu 1 Tính chất hóa
học của Cl2
Bài 22 - Chương 5: Nhóm halogen - SGK
lớp 10 nâng cao BTNB
2 Tính chất hóa học của HCl
Bài 23 - Chương 5: Nhóm halogen - SGK lớp 10 nâng cao
BTNB
3 Tính chất hóa học của O2
Bài 29 - Chương 6: Oxi lưu huỳnh- SGK lớp 10 nâng cao
BTNB
4 Tính chất hóa học của S
Bài 30 - Chương 6: Oxi lưu huỳnh- SGK lớp 10 nâng cao
BTNB
5 Tính chất hóa học của NH3
Bài 8 - Chương 2: Nitơ – Photpho - SGK lớp 11 nâng cao
BTNB
6 Tính chất hóa học của HNO3
Bài 9 - Chương 2: Nitơ – Photpho - SGK lớp 11 nâng cao
BTNB
7 Tính chất hóa học của ancol
Bài 40 - Chương 8: Dẫn xuất halogen, ancol, phenol - SGK lớp 11 nâng cao
BTNB
8 Tính chất hóa học của phenol
Bài 41 - Chương 8: Dẫn xuất halogen, ancol, phenol - SGK lớp 11 nâng cao
BTNB 9 Tính chất hóa
học của anđehit
Bài 44 - Chương 9: Anđehit, xeton, axit cacboxylic - SGK lớp 11 nâng cao
BTNB
10
Tính chất hóa học của axit cacboxylic
Bài 44 - Chương 9: Anđehit, xeton, axit cacboxylic - SGK lớp 11 nâng cao
BTNB
2.3.2.4. Kế hoạch bài học minh họa
Chúng tôi đã thiết kế 3 KHBH vận dụng PP BTNB, (xem bảng 2.15):
Chủ đề 1: Tính chất hóa học của ammoniac, kí hiệu KHBH TN5.
Chủ đề 2: Tính chất hóa học của axit nitric, kí hiệu KHBH TN6.
Chủ đề 3: Tính chất hóa học của phenol, kí hiệu KHBH TN8.
Sau đây xin giới thiệu KHBH minh họa TN6 (các KHBH TN5, TN8 đính kèm phụ lục 3).
KẾ HOẠCH BÀI HỌC THỰC NGHIỆM 6 (TN6): AXIT NITRIC Chủ đề tính chất hóa học của HNO3
(Chương trình sách giáo khoa Hoá học 11 nâng cao THPT) PHẦN 1: KẾ HOẠCH BÀI HỌC
I. MỤC TIÊU
1. Kiến thức: HS trình bày được tính chất hóa học của HNO3:
- Tính axit mạnh: Tác dụng với chỉ thị màu, bazơ, oxit bazơ, muối của axit yếu hơn.
- Tính oxi hóa mạnh: Tác dụng với hầu hết kim loại, một số phi kim, hợp chất khử.
2. Kỹ năng
- Dự đoán tính chất hóa học, kiểm tra bằng TN (tiến hành thí nghiệm) và kết luận về tính chất hóa học của HNO3.
- Quan sát hiện tượng, giải thích và viết phương trình hoá học về tính chất hóa học của HNO3.
3. Thái độ:
- Tham gia tích cực, chủ động, sáng tạo vào các hoạt động để TTNC tính chất hóa học của HNO3.
- Trung thực khách quan với kết quả thực nghiệm. Có ý thức bảo vệ môi trường trong quá trình học tập hóa học.
4. Năng lực: NL TT NCKH, cụ thể:
- Xác định được CHNC: thể hiện rõ định hướng và có thể TTNC được.
- Đề xuất được GTNC/dự đoán: rõ ràng, có thể kiểm chứng được, phù hợp với CHNC.
- Thiết kế được PATN TTNC khả thi để kiểm chứng giả thuyết và trả lời cho CHNC.
- Tiến hành PATN TTNC đã đề ra , kiểm chứng giả thuyết rút ra kết luận.
- Viết được báo cáo với nội dung đầy đủ và khoa học.
- Trình bày kết quả TTNC theo ngôn ngữ khoa học.
II. PHƯƠNG PHÁP
Chủ yếu là phương pháp bàn tay nặn bột.
Kết hợp với một số PPDH tích cực như: Phát hiện và giải quyết vấn đề, sử dụng thí nghiệm hóa học, sử dụng câu hỏi và bài tập hóa học, học tập hợp tác.
III. THIẾT BỊ SỬ DỤNG
Máy chiếu, giấy A0, bút dạ, bảng nhóm.
GV chuẩn bị mỗi nhóm HS một bộ dụng cụ và hóa chất kèm 1 bộ dụng cụ dự phòng đầy đủ tương tự như bộ dụng cụ chính thức. Không xếp thành từng bộ mà xếp theo loại dụng cụ để HS lựa chọn.
Hóa chất chung: HNO3 loãng và đặc (đề phòng các nhóm thí nghiệm thiếu).
Chậu thủy tinh to: 02 ( đựng nước vôi để khử chất thải lỏng sau thí nghiệm).
Mỗi nhóm 1 bộ dụng cụ (kèm 1 bộ dự phòng) gồm:
Khay đựng dụng cụ hóa chất: 1, ống nghiệm (đầy giá: 12 chiếc), kẹp gỗ: 2, kẹp hóa chất rắn: 2, đèn cồn: 1, công tơ hút: 2, giấy giáp: 1 mảnh, thìa thuỷ tinh: 2, cốc thủy tinh: 2, bông y tế: 1 gói, chổi lông: 2, nút cao su: 4, giấy lọc: 1.
Hóa chất (chia vào các lọ có dán nhãn riêng biệt cho mỗi nhóm: Dung dịch:
Ca(OH)2, HNO3 loãng, HNO3 đặc, NaOH, CuSO4, FeCl2 và dầu hỏa; Đinh sắt, Cu mảnh, Al mảnh, vỏ bào; Bột: CuO, CaCO3, S, P, C; Bóng nitơ.
IV. THIẾT KẾ CÁC HOẠT ĐỘNG TÌM TÒI NGHIÊN CỨU (3 tiết) Chia HS thành 4 hoặc 6 nhóm tùy theo số HS, mỗi nhóm HS không quá 10 HS, HS bầu nhóm trưởng. Phát vật liệu học tập cho các nhóm.
Pha 1: Tình huống xuất phát và câu hỏi nêu vấn đề (5 phút)
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
GV chiếu video (1 phút) về các hình ảnh liên quan đến ứng dụng HNO3.
Quan sát, suy nghĩ.
GV cho HS dự đoán chất hoá học đang nói đến trong clip là chất nào?
Thảo luận nhóm và trả lời: HNO3.
Vậy HNO3 có những tính chất hóa học nào? Đây là nội dung chính mà chúng ta cần nghiên cứu hôm nay.
Ghi câu hỏi vào vở thí nghiệm, suy nghĩ, tìm tòi.
Pha 2: Hình thành câu hỏi nghiên cứu của học sinh (15 phút)
Làm bộc lộ quan niệm ban đầu để từ đó hình thành CHNC của HS. Trong pha này HS tự do đề xuất các biểu tượng và CHNC.