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
2.3.1. Biện pháp 1: Vận dụng phương pháp dạy học dự án theo định hướng phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học cho học sinh Trung học phổ thông
2.3.1.1. Phương pháp dạy học dự án và khả năng phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học cho học sinh
DHDA một PP dạy học tích cực cho tất cả các môn học. Tuy nhiên vận dụng DHDA trong dạy học các môn KHTN nói chung và môn Hóa học nói riêng có nét khác biệt nếu hướng dẫn HS thực hiện TTNC một chủ đề DA theo quy trình NCKH.
So sánh quy trình học theo DA và quy trình TT NCKH được thể hiện trong bảng 2.9.
Bảng 2.9. So sánh quy trình TT NCKH và quy trình DHDA Quy trình chung Quy trình tìm tòi NCKH Quy trình học theo dự án
Lập kế hoạch
Xác định chủ đề TTNC Xác định chủ đề DA– chủ đề học tập Xác định CHNC và GTNC Câu hỏi định hướng/nghiên cứu/nêu
vấn đề
Lập kế hoạch TTNC Lập kế hoạch thực hiện DA Thực hiện kế
hoạch
Điều tra, TN TT Điều tra, TN TT Thu thập thông tin Thu thập thông tin Xử lí thông tin Xử lí thông tin Kiểm chứng giả thuyết Kết luận Tổng hợp viết
báo cáo và trình bày kết quả
Tổng hợp kết quả TTNC Tổng hợp kết quả DA Viết báo cáo nghiên cứu Viết báo cáo kết quả DA Trình bày kết quả TTNC Trình bày kết quả DA
Như vậy giữa quy trình học theo DA và quy trình TT NCKH của HS có những điểm tương đồng. Có thể vận dụng DHDA theo quy trình TT NCKH trên sẽ là biện pháp hiệu quả có thể phát triển NL TT NCKH cho HS.
2.3.1.2. Quy trình thực hiện dạy học dự án theo hướng phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học cho học sinh
Dựa vào cơ sở khoa học trên, theo chúng tôi, quy trình thực hiện DHDA theo hướng phát triển NL TT NCKH cho HS THPT trong dạy học hóa học có thể tiến hành như sau:
Bước 1: Lập kế hoạch dự án
1. Xác định chủ đề dự án – xác định chủ đề nghiên cứu
- Chọn chủ đề lớn: HS tự đề xuất chủ đề DA hoặc theo gợi ý của GV liên quan đến nội dung học tập.
- Nhóm HS phát triển các chủ đề nhỏ theo kỹ thuật sơ đồ tư duy, KWL hoặc 5W1H.
HS thảo luận và lựa chọn tiểu chủ đề theo sơ thích và NL: HS đưa ra tên DA của nhóm (tiểu chủ đề).
- Phát triển ý tưởng của chủ đề nhỏ: Sử dụng kỹ thuật sơ đồ tư duy, 5W1H.
Thí dụ: Sơ đồ tư duy phát triển ý tưởng nghiên cứu có thể như sau:
Hình 2.2. Sơ đồ phát triển ý tưởng nghiên cứu của tiểu chủ đề “Mưa axit”
2. Đề xuất câu hỏi nghiên cứu dự án
- Xác định vấn đề đã biết và vấn đề cần nghiên cứu, vấn đề sẽ học được theo kỹ thuật KWL.
- Đề xuất CHNC, thảo luận và hoàn thiện CHNC.
Thí dụ: tiểu chủ đề Tầng ozon – áo giáp vàng bảo vệ trái đất. Có thể nêu CHNC sau:
CHNC 1: Liệu ozon có cấu tạo và tính chất tương tự oxi không? Sự tạo thành của tầng ozon trong khí quyển như thế nào?
CHNC 2: Tầng ozon có vai trò quan trọng với cuộc sống của con người không?
CHNC 3: Hiện nay tầng ozon có đang bị suy giảm không? Sự suy giảm đó xảy ra như thế nào?
CHNC 4: Các biện pháp khắc phục sự suy giảm tầng ozon hiện nay trên thế giới đã hiệu quả chưa?
3. Lập kế hoạch thực hiện dự án – lập kế hoạch nghiên cứu
- Đề xuất GTNC: Dự kiến câu trả lời cho các CHNC. Chọn giả thuyết có thể kiểm chứng được.
- Đề xuất PATN TT để kiểm chứng giả thuyết và trả lời cho CHNC.
+ Trách nhiệm của các thành viên: Nhóm trưởng, thư ký, các thành viên.
+ Xác định mục tiêu DA.
+ Đề xuất có lập luận: Tên thí nghiệm, nội dung điều tra, phỏng vấn.
+ Dự kiến phương tiện, nguồn lực TN: Dụng cụ, máy móc, hóa chất, nguyên vật liệu, địa điểm, thời gian, hỗ trợ …
+ Cách thu thập dữ liệu và phân tích kết quả.
+ Dự kiến sản phẩm cụ thể ... thời gian hoàn thành.
Thí dụ: tiểu chủ đề Tầng ozon – áo giáp vàng bảo vệ trái đất. Từ CHNC 2, có thể đề xuất GTKH và xây dựng PATN tương ứng:
CHNC 2: Tầng ozon có vai trò quan trọng với cuộc sống của con người không? Đặc điểm của tầng ozon như thế nào?
GTNC 2: Tầng ozon có tác dụng như một tấm lá chắn, ngăn tia tử ngoại, bảo vệ cho sự sống trên trái đất. Tầng ozon hấp thụ tia tử ngoại ở tầng cao của không khí.
PATN 2: Nghiên cứu tài liệu SGK, sách tham khảo, sách báo, mạng internet, ... về đặc điểm, vị trí (khoảng cách so với trái đất), khả năng hấp thụ tia tử ngoại của tầng ozon.
Bước 2: Thực hiện kế hoạch dự án (thực nghiệm, điều tra) – thực hiện nghiên cứu
- Tiến hành TN hóa học, điều tra, phỏng vấn, tìm thông tin: HS chủ động TN, GV theo dõi và trao đổi với các nhóm HS để hỗ trợ hoặc điều chỉnh kịp thời.
- Thu thập thông tin: Thu thập minh chứng, số liệu thực nghiệm, kết quả điều tra phỏng vấn, tranh ảnh và clip.
- Xử lí thông tin: Kết quả TN, phân tích kết quả điều tra, phỏng vấn, phân tích và xử lí thông tin một cách khoa học.
- Thảo luận trong nhóm: Trao đổi và xin ý kiến GV hướng dẫn.
- Kết luận:
+ So sánh kết quả TN với CHNC, GTNC để kiểm chứng sự đúng đắn của giả thuyết đã nêu ra.
+ Rút ra kết luận sơ bộ.
Bước 3: Tổng hợp kết quả, viết báo cáo và trình bày kết quả
- Mỗi cá nhân hoặc nhóm viết báo cáo về nhiệm vụ và sản phẩm của mình bao gồm cả kênh chữ, kênh hình, phiếu điều tra khảo sát, kết quả TNTT...
- Tổng hợp kết quả DA: Nhóm trưởng tổng hợp kết quả từ các thành viên, hình thành sản phẩm của nhóm.
- Viết báo cáo kết quả DA:
+ Lập đề cương báo cáo.
+ Nhóm trưởng hoặc thư kí viết báo cáo: sử dụng ngôn ngữ khoa học đa dạng phong phú, kênh chữ hình ... theo một cấu trúc logic.
+ Thảo luận trong nhóm, xin ý kiến GV và hoàn thiện.
- Trình bày kết quả dự án trước lớp:
+ Lựa chọn hình thức báo cáo phù hợp với điều kiện trang thiết bị cơ sở vật chất.
+ Trình bày sản phẩm DA.
- Đánh giá kết quả DA: HS tự đánh giá, GV nhận xét theo bảng tiêu chí đánh giá.
- Đánh giá NL TT NCKH, thu thập dữ liệu thô:
+ GV hoàn thiện phiếu hỏi, bảng kiểm quan sát, đánh giá hồ sơ DA của mỗi nhóm.
+ HS trả lời phiếu hỏi, làm bài kiểm tra hóa học về nội dung tương ứng.
+ Tổng hợp kết quả bài kiểm tra, phiếu đánh giá, bảng kiểm, quy điểm trung bình.
+ Phân tích dữ liệu theo phương pháp thống kê toán học.
+ Thảo luận kết quả rút ra kết luận.
+
Hình 2.3: Sơ đồ tiến trình dạy học PP DHDA theo định hướng phát triển NL TT NCKH cho HS Bước 1: Lập kế hoạch dự án
Xác định chủ đề dự án - Chọn chủ đề lớn: HS tự đề xuất hoặc GV lựa chọn.
- HS phát triển các chủ đề nhỏ.
- Nhóm HS lựa chọn tiểu chủ đề theo sơ tthích và NL.
- Phát triển ý tưởng của chủ đề nhỏ Đề xuất CHNC
- Xác định vấn đề đã biết, cần nghiên cứu, sẽ học được theo kỹ thuật KWL.
- Đề xuất CHNC, thảo luận và hoàn thiện CHNC.
Lập kế hoạch thực hiện dự án
* GTNC: Dự kiến câu trả lời cho CHNC.
* PATN TT: Để kiểm chứng GTNC và trả lời cho CHNC:
- Trách nhiệm của các thành viên.
- Đề xuất có lập luận: Tên thí nghiệm, nội dung điều tra, phỏng vấn.
- Dự kiến phương tiện, nguồn lực TN: Dụng cụ, máy móc, hóa chất, nguyên vật liệu, địa điểm, thời gian, hỗ trợ…
- Cách thu thập dữ liệu và phân tích kết quả.
- Dự kiến sản phẩm cụ thể ... thời gian hoàn thành.
Bước 2: Thực hiện kế hoạch dự án (thực nghiệm, điều tra)
- Tiến hành thực nghiệm hóa học, điều tra, phỏng vấn, tìm thông tin ..
- Thu thập thông tin.
- Xử lí thông tin: Kết quả TN, phân tích kết quả điều tra, phỏng vấn, phân tích và xử lí thông tin một cách khoa học.
- Thảo luận trong nhóm, trao đổi và xin ý kiến GV hướng dẫn.
- Kết luận: So sánh kết quả TN với CHNC để kiểm chứng GTNC.
Bước 3: Tổng hợp viết báo cáo và trình bày kết quả
* Tổng hợp kết quả dự án.
* Viết báo cáo kết quả dự án.
- Lập đề cương báo cáo
- Tổng hợp các sản phẩm dự án và viết báo cáo: sử dụng ngôn ngữ khoa học đa dạng phong phú.
* Trình bày kết quả dự án.
- Lựa chọn hình thức báo cáo.
- Trình bày sản phẩm.
* Đánh giá kết quả dự án: Theo bảng tiêu chí đánh giá.
* Đánh giá NL TT NCKH.
2.3.1.3. Thiết kế kế hoạch bài học dạy học dự án theo định hướng phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học cho học sinh
a. Yêu cầu kế hoạch bài học dạy học dự án theo định hướng phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học cho học sinh
- KHBH minh họa được việc vận dụng DHDA để phát triển được NL TT NCKH cho HS.
- Hoạt động của HS trong DA tương ứng với các hoạt động của quy trình NCKH.
- Hệ thống nhiệm vụ tạo điều kiện để HS độc lập sáng tạo ở mức độ nhất định và thực hiện theo quy trình TT NCKH giúp phát triển NL TT NCKH cho HS.
- Mỗi KHBH phải kèm theo công cụ đánh giá phù hợp để đánh giá NL TT NCKH của HS ở những thời điểm phù hợp.
b. Quy trình thiết kế kế hoạch bài học dạy học dự án theo định hướng phát triển năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học cho học sinh
Bước 1: Xác định mục tiêu, lựa chọn chủ đề dự án.
Ngoài mục tiêu theo chuẩn kiến thức kỹ năng cần chú ý đến mục tiêu chính là phát triển NL TT NCKH cho HS. Nên mục tiêu cần có sự cụ thể hóa theo từng tiêu chí của NL TT NCKH.
Chủ đề DA có thể để HS tự do nêu ý kiến nhưng thông thường là GV dự định lựa chọn trước sao cho phù hợp với nội dung cần nghiên cứu.
Bước 2: Xác định phương pháp dạy học chủ yếu là dạy học dự án và một số kỹ thuật dạy học hỗ trợ.
Dựa theo nội dung DA và mục tiêu cần đạt, GV có thể sử dụng thêm một số PPDH và kỹ thuật dạy học bổ trợ.
Thí dụ: Với DA công nghiệp silicat. GV có thể định hướng như sau:
- Chủ yếu: PP dạy học DA định hướng phát triển NL TT NCKH.
- Hỗ trợ: + PP dạy học tích cực: Phát hiện và giải quyết vấn đề, hợp tác nhóm, sử dụng thí nghiệm.
+ Kỹ thuật sơ đồ tư duy, KWL, 5W1H.
Bước 3: Chuẩn bị
Tùy theo PP dạy học chủ yếu, kỹ thuật dạy học và nội dung cụ thể mà GV và HS có thể chuẩn bị cho phù hợp. Cần nêu rõ tên của dụng cụ, hóa chất, thiết bị, mục đích sử dụng. Ngoài ra GV cần chuẩn bị hệ thống câu hỏi dẫn dắt, hỗ trợ khi cần thiết.
Một số dụng cụ thường sử dụng trong DHDA như: Dụng cụ hóa chất, thiết bị dạy học hiện đại, máy chiếu, máy ảnh, camera, phiếu điều tra, giấy A0, bút dạ...
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.
Mục tiêu của mỗi hoạt động đều hướng tới phát triển 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 cho HS. Sau mỗi hoạt động DA, GV có thể dự kiến sản phẩm cần đạt để định hướng cho HS TTNC.
Thí dụ: Trong DA “Hóa học với vấn đề ô nhiễm môi trường” một số hoạt động có thể thực hiện như sau:
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
Hoạt động 1. Lựa chọn chủ đề dự án (10 phút)
HS cần xây dựng được sơ đồ tư duy gồm chủ đề lớn và các tiểu chủ đề - Chiếu clip về hình ảnh môi trường bị phá
hủy và đề nghị HS nêu nguyên nhân của hiện tượng này.
- Nêu chủ đề DA: “Hóa học với vấn đề ô nhiễm môi trường”. Nội dung cơ bản có trong SGK nhưng nghiên cứu TT theo PP DHDA.
- Yêu cầu HS thảo luận rút ra những vấn đề thực tiễn liên quan đến ảnh hưởng của hóa học đến sự ô nhiễm môi trường.
- Yêu cầu HS vẽ sơ đồ tư duy về chủ đề ảnh hưởng của hóa học đến sự ô nhiễm môi trường.
- Quan sát, suy nghĩ.
- Thảo luận nhóm, xác định: Sự ảnh hưởng do các hóa chất gây nên.
- HS thảo luận.
- Vẽ sơ đồ tư duy về chủ đề ảnh hưởng của hóa học đến sự ô nhiễm môi trường.
Hoạt động 2. Xác định tiểu chủ đề dự án (15 phút)
Nhóm HS thảo luận để xác định tiểu chủ đề của nhóm mình, xây dựng sơ đồ tư duy chủ đề của mỗi nhóm.
Hoạt động 3. Đề xuất câu hỏi nghiên cứu dự án (20 phút)
Xác định vấn đề đã biết và vấn đề cần nghiên cứu, vấn đề sẽ học được theo kỹ thuật KWL.
Bước 5: Tổ chức đánh giá năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học của học sinh.
Cuối mỗi chủ đề DA, GV tổ chức đánh giá NL TT NCKH của HS thông qua bộ công cụ phù hợp với nội dung DA. Trong quá trình HS thực hiện DA, GV cần có sự quan sát HS và nhóm HS kết hợp với sản phẩm DA để có thể đánh giá NL TT NCKH cho HS một cách chính xác nhất.
c. Lựa chọn nội dung dạy học dự án - Yêu cầu chung chủ đề dự án hóa học
+ Nội dung thuộc chương trình hóa học phổ thông.
+ Gắn liền với thực tiễn đời sống sản xuất, cập nhật thực tiễn hiện nay (quy trình khai thác chế biến, sản xuất trong công nghiệp, vấn đề ô nhiễm môi trường, an toàn thực phẩm, ... gắn với nội dung môn Hóa học.
+ Có thể thực hiện theo quy trình TT NCKH.
- Đề xuất nội dung một số chủ đề dự án ở lớp 10, 11 Bảng 2.10. Một số chủ đề nội dung dạy học dự án
STT Nội dung chủ đề DA Tên chương/lớp PPDH
chủ yếu 1 Phản ứng oxi hóa khử Chương 4: Phản ứng oxi hóa khử- SGK lớp 10
nâng cao DHDA
2 Clorua vôi Chương 5: Nhóm halogen - SGK lớp 10 nâng
cao DHDA
3 Nước giaven Chương 5: Nhóm halogen - SGK lớp 10 nâng
cao DHDA
4 Sợ suy giảm tầng ozon Chương 6: Oxi lưu huỳnh- SGK lớp 10 nâng cao DHDA 5 Oxi-lưu huỳnh và hợp chất Chương 6: Oxi - Lưu huỳnh DHDA 6 Sản xuất axit sunfuric Chương 6: Oxi lưu huỳnh - SGK lớp 10 nâng
cao DHDA
7 Phân bón hóa học Chương 2: Nitơ – Photpho - SGK lớp 11 nâng
cao DHDA
8 Công nghiệp silicat Chương 3: Cacbon – Silic - SGK lớp 11 nâng
cao DHDA
9 Tecpen Chương 6: Hiđrocacbon không no - SGK lớp 11
nâng cao DHDA
10 Nguồn hiđrocacbon thiên nhiên
Chương 7: Hiđrocacbon thơm, nguồn hiđrocacbon thiên nhiên, hệ thống hóa về hiđrocacbon - SGK lớp 11 nâng cao
DHDA
2.3.1.4. Kế hoạch bài học minh họa
Chúng tôi đã lựa chọn thiết kế 2 KHBH vận dụng PP DHDA (xem bảng 2.15):
Dự án 1: Oxi - Lưu huỳnh và hợp chất (Hóa học 10), kí hiệu KHBH TN4.
Dự án 2: Công nghiệp silicat (Hóa học 11), kí hiệu KHBH TN7.
Sau đây xin giới thiệu KHBH TN7 (KHBH TN4 đính kèm phần phụ lục 3).
BÀI HỌC THỰC NGHIỆM 7 (TN7) DỰ ÁN CÔNG NGHIỆP SILICAT PHẦN 1. KẾ HOẠCH BÀI HỌC
I. MỤC TIÊU DỰ ÁN
1. Kiến thức: HS trình bày được một số nội dung về:
- Xi măng: (1) Thành phần hóa học, tính chất của xi măng và ứng dụng của mỗi loại xi măng trong xây dựng dân dụng và các lĩnh vực xây dựng khác nhau. (2) Quy trình sản xuất xi măng và một số biện pháp kỹ thuật để nâng cao hiệu quả sản xuất xi măng. (3) Ô nhiễm môi trường tại khu vực nhà máy xi măng và các biện pháp phòng chống ô nhiễm môi trường.
- Gốm: (1) Thành phần hóa học của gốm. (2) Quy trình sản xuất gạch ngói, gạch chịu lửa. Ưu điểm và hạn chế của từng loại. (3) Công dụng và hạn chế của sành sứ.
- Thủy tinh: (1) Thành phần hóa học của thủy tinh. (2) Tính chất vật lí và hóa học của thủy tinh. (3) Quy trình sản xuất thủy tinh và một vài kinh nghiệm, lưu ý khi sử dụng đồ dùng bằng thủy tinh.
2. Kỹ năng:
Kỹ năng học theo DA, kỹ năng tìm kiếm thông tin, kỹ năng thí nghiệm thực hành, làm việc nhóm, kỹ năng TTNC, ...
3. Thái độ:
Tích cực, chủ động, sáng tạo tham gia các hoạt động của cá nhân, nhóm và toàn lớp. Trung thực, khoa học, khách quan trong báo cáo kết quả thí nghiệm, điều tra, thu thập thông tin,... Có ý thức bảo vệ môi trường.
4. Năng lực: Năng lực tìm tòi nghiên cứu khoa học
- Chọn chủ đề, tên DA nghiên cứu của nhóm (tiểu chủ đề).
- Đề xuất CHNC để định hướng và cụ thể hóa vấn đề nghiên cứu.
- Xây dựng GTNC phù hợp với CHNC.
- Đề xuất PATN TT: Thí nghiệm thực, điều tra, phỏng vấn, tìm thông tin trên mạng ... (nhiệm vụ, mục tiêu, phương tiện, thời gian hoàn thành, phương án phân công nhiệm vụ, báo cáo kết quả, ...).
- Tiến hành TN hóa học, điều tra, phỏng vấn, tìm thông tin, quan sát, ... để thu thập chứng cứ khoa học.