CHƯƠNG 4. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
4.2. Kết quả thực nghiệm sư phạm
4.2.1. Phân tích diễn biến của học sinh trong tiến trình dạy học
Tình huống xuất phát
Do được quan sát các hình ảnh gần gũi, quen thuộc, HS đã:
- Huy động những hiểu biết đã có để gọi tên các trạng thái của nước.
Hình 4.1.Sản phẩm của học sinh sau khi quan sát một số hình ảnh trạng thái của nước - Giải thích được độ ẩm không khí là trong không khí có chứa 80% là nước - Tất cả các em đều chỉ ra được nước tồn tại ở 3 trạng thái: rắn, lỏng, khí - Khi được hỏi về những điều em đã biết, điều muốn biết về nước thì nhiều suy nghĩ được bộc bạch và thê hiện ở đây. Kết quả cụ thể như sau:
Điều đã biết (Know)
Điều muốn biết (Want) - Nước tồn tại ở 3 trạng thái.
- Nước có thể chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác
- Nước có mặt mọi nơi trên thế giới;
- Nước chiếm ắ thế giới;
- Nước chiếm phần lớn trong cơ thể người - Nước không có hình dạng xác định, không màu, không mùi, không vị
- Các trạng thái tồn tại của nước có gì khác nhau?
- Thành phần có trong nước
- Nhiệt độ nóng chảy và đông đặc của nước.
- Nước cung cấp những chất gì cho cơ thể - Vì sao nước cần thiết cho con người - Vì sao nước lại có khả năng bốc hơi…
- Vì sao khi nước đun lại bị bay hơi..
- Tại sao lại có mưa đá?
- Quá trình nóng chảy, đông đặc nhiệt độ thay đổi như thế nào…
Kết quả cho thấy, các em đã biết về các trạng thái tồn tại của nước, vai trò và sự có mặt của nước trong đời sống, HS cũng muốn biết nhiều điều về nước.
Tuy nhiên, hầu hết các em đều quan niệm sai lầm sương mù ở thể khí và nhiều em chưa chỉ ra được nước ở thể khí khi đun (hình 4.1). Các thuật ngữ thường được sử dụng: hơi nước (hơi nước thoát ra từ điều hòa, hơi nước đọng trên thành cốc nước lạnh, … với nghĩa là nước ở thể khí.
Để tấn công vào sai lầm HS mắc phải và những điều em biết, GV thảo luận cùng HS và chốt vấn đề cần giải quyết:
- Đặc điểm, tính chất của nước khi tồn tại ở các trạng thái khác nhau?
Chúng có khác nhau hay không? Làm thế nào biết được điều đó?
- Nếu tồn tại nước ở trạng thái khí thì làm thế nào nhận biết được nó?
- Bề mặt của nước khi đứng yên có hình dạng như thế nào?
Đề xuất giả thuyết/giải pháp và thực hiện giải pháp
* Với vấn đề nghiên cứu đặc điểm, tính chất của nước ở các trạng thái khác nhau, HS đề xuất rất nhiều giải pháp khác nhau, như HS lập bảng để so sánh về hình dạng, thể tích, khối lượng và lí giải:
- Cục đá có thể cầm trong tay, nhưng nước không giữ được trong tay - Nước có thể đổ vào các cốc có hình dạng khác nhau
- Hơi nước có trong không khí, nhất là khi trời ẩm
Hình 4.2.HS so sánh hình dạng và thể tích của nước ở các trạng thái khác nhau
* Với vấn đề nghiên cứu nhận biết nước ở thể khí, HS đã đề xuất các giải pháp khác nhau và cho rằng có thể quan sát thấy nước ở thể khí:
- Cho nước vào tủ lạnh, sau đó lấy ra sẽ thấy khí bay lên, đó là nước ở thể khí - Khi mùa đông đến ta thở thấy khí bay ra
- Quan sát sương mù ở Sapa…
- Đổ nước, đun nước, mở vung ra khi nó sôi. Nhìn thấy khí bay lên
Hình 4.3.Học sinh đề xuất các giải pháp quan sát nước ở TT khí
Các giải pháp đưa ra vẫn nhầm lẫn giữa khí (Hơi nước) đã ngưng tụ với hơi nước ở thể lỏng. Điều này cần nhiều thời gian để HS nhận biết:
- Khí (hơi nước) không thể quan sát được, do không khí đã chứa sẵn hơi nước nên khi gặp lạnh, các khí này ngưng tụ thành hơi nước (ở thể lỏng).
Các thí nghiệm hoặc các quan sát đã tiến hành, HS có thể nhận biết sự tồn tại của hơi nước (thể khí) khi nó đã ngưng tụ thành hơi nước (ở thể lỏng).
* Với vấn đề nghiên cứu nhận biết bề mặt của nước khi đứng yên, HS vẽ hình đưa ra các hình vẽ, so sánh và từ đó nhu cầu tiến hành thí nghiệm nảy sinh. Kết quả thí nghiệm được đối chiếu với các hình vẽ ban đầu để HS thay đổi quan niệm.
Hợp thức hóa kiến thức bằng các câu hỏi định hướng - Nước tồn tại ở những trạng thái nào?
- Đặc điểm về thể tích và hình dạng của nước ở các trạng thái đó
Thêm nữa, để nhận biết sự thay đổi quan niệm của HS, HS được tô màu để nhận biết các trạng thái tồn tại của nước.
Bài 2. Sự biến đổi trạng thái của nước Tình huống xuất phát
HS quan sát chu trình tuần hoàn của nước và đặt ra các câu hỏi liên quan đến sự biến đổi trạng thái của nước như:
- Nước tồn tại ở các trạng thái khác nhau. Vậy trong điều kiện nào nước sẽ chuyển trạng thái? Quá trình chuyển trạng thái đó có gì đặc biệt? Làm thế nào biết được điều đó?
- Nước có thể chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác? Trong quá trình chuyển trạng thái đó thể tích, khối lượng, nhiệt độ của nước có thay đổi không?
Đề xuất giả thuyết/giải pháp và thực hiện giải pháp Việc đề xuất giải
pháp, mặc dù chưa có đưa ra được trình tự các bước cần thực hiện trong thí nghiệm thật rõ ràng, nhưng HS đã nêu được các dụng cụ cần có như: cân, nhiệt kế, bình chia độ và bước đầu chỉ ra được các giai đoạn thí nghiệm như: đánh dấu vị trí trước và sau khi chuyển trạng thái.
Hình 4.4.Các phương án đề xuất của HS khảo sát khối lượng, thể tích, nhiệt độ trong quá trình
chuyển trạng thái
Để thuận lợi cho hoạt động tìm tòi khám phá, chúng tôi yêu cầu HS lần lượt nghiên cứu các quá trình chuyển trạng thái:
- Ở nhiệt độ nào, nước chuyển từ trạng thái lỏng sang rắn và ngược lại? Thể tích và khối lượng của chúng có thay đổi không khi chuyển trạng thái?
- Nước sôi ở nhiệt độ nào? Khi nước đã sôi, nhiệt độ của nước thay đổi như thế nào?
- Quá trình bay hơi của nước phụ thuộc vào các yếu tố nào và thí nghiệm nào cho biết được điều đó?
Kết quả của hoạt động thực hiện giải pháp: quá trình nước chuyển từ trạng thái lỏng sang rắn và ngược lại, thể tích và khối lượng của chúng có thay đổi không. HS tiến hành thí nghiệm và thu được kết quả như hình…
Hình 4.5.HS khảo sát thể tích và khối lượng của nước khi chuyển trạng thái từ lỏng sang rắn và ngược lại
Với thí nghiệm về sự sôi, HS đã lấy được số liệu và lập bảng, từ đó đã rút ra được kết luận: Khi nước đã sôi, tiếp tục đun thì nhiệt độ của nước không thay đổi.
Hình 4.6.HS khảo sát sự sôi của nước
Với thí nghiệm về bay hơi, HS đã lấy đề xuất được các cách khác để kiểm tra giả thuyết về sự bay hơi phụ thuộc vào các yếu tố: nhiệt độ, diện tích mặt thoáng và tốc độ gió.
Hợp thức hóa kiến thức bằng các câu hỏi định hướng - Đặc điểm của quá trình biến đổi của nước:
✓ Từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn và ngược lại
✓ Sự sôiê
✓ Từ trạng thái lỏng sang khí và ngược lại
Qua kết quả hoạt động tìm tòi khám phá mà HS được trải nghiệm, các em cũng tự hình thành cho mình những kiến thức cơ bản:
Hình 4.7. Sản phẩm vẽ sơ đồ từ duy của học sinh về nội dung Nước là gì
Bài 3, 4. Cấu tạo phân tử nước. Tính chất của nước. Sự hòa tan Tình huống xuất phát
GV cho HS quan sát thí nghiệm hòa tan đường, muối và yêu cầu HS đặt ra các câu hỏi về tính chất của nước.
HS đặt ra nhiều câu hỏi để khám phá một nhiệm vụ khoa học như:
- Sự hòa tan của các chất khác nhau trong nước có khác nhau không? Độ tan của các chất phụ thuộc vào những yếu tố nào? Thành phần cấu tạo của nước như thế nào? Tại sao nước lại không hòa tan một số chất như dầu, mỡ….?
Lớp thảo luận để đề xuất vấn đề cần giải quyết: Trong tự nhiên, nước có thể hòa tan được rất nhiều chất. Vậy nước có cấu tạo như thế nào để có tính chất đặc biệt như vậy?
Đề xuất giả thuyết/giải pháp và thực hiện giải pháp:
HS đề xuất giải pháp khác nhau như: Tạo mô hình phân tử nước; thí nghiệm điện phân nước; thí nghiệm chứng tỏ giữa các phân tử nước có khoảng cách..
Với giải pháp tạo mô hình phân tử nước học sinh dự đoán cấu tạo phân tử nước và vẽ được mô hình, HS từ những thông tin mà hàng ngày nghe được, xem TV, đài báo…nên đã sơ bộ vẽ được mô hình (hình 4.8)
Hình 4.8.Sản phẩm HS vẽ mô hình phân tử nước Tuy nhiên, với dự đoán của mình, HS vẫn
mong muốn kiểm tra lại việc mình vẽ phân tử nước có đúng hay không, thí nghiệm phân tích nước bằng điện phân là một hoạt động khá khó đối với các em, với giải pháp này, GV cho HS quan sát vedeo thí nghiệm điện phân nước và từ đó kết luận về thành phần cấu tạo của nước
Bài 5 “Công dụng của nước”
Tình huống xuất phát
Với câu hỏi: “Nước có công dụng gì trong đời sống?”, HS đã tiếp nhận và trao đổi, thảo luận rất sôi nổi, tích cực đề xuất những suy nghĩ về những công dụng của nước trong đời sống thực tiễn và đưa ra các ý kiến khá phong phú và đa dạng như: làm nước uống, vệ sinh cá nhân, giúp cho cây phát triển, điều hòa nhiệt độ, duy trì sự sống, rửa bát, tắm, giặt quần áo, tưới cây, chạy điện, lau nhà, sản xuất các sản phẩm, giúp thiên nhiên trong lành, bơi lội,…..
Khi được yêu cầu phân loại công dụng của nước theo các lĩnh vực, HS cũng nhanh chóng phân loại được theo các lĩnh vực đa dạng, phong phú như sau:
✓ cung cấp trong nông nghiệp (chăn nuôi, trồng trọt);
✓ sinh hoạt gia đình;
✓ nước trong công nghiệp (nhà máy, công xưởng);
✓ nước giúp chúng ta khỏe mạnh…..
Tuy HS đã phân loại được theo các lĩnh vực gắn bó xung quanh với đời sống nhưng vẫn còn nhỏ lẻ, lộn xộn…..
Tiếp đến, GV cho HS xem phim về “Khi lãng phí nguồn nước”, yêu cầu HS trình bày suy nghĩ của em về nước sạch. HS đã trình bày được tầm quan trọng của
nước đối với đời sống sinh hoạt con người, từ đó GV yêu cầu HS chia nhóm và thực hiện ba nhiệm vụ sau:
- Đóng vai một tuyên truyền viên giúp mọi người hiểu vai trò của nguồn nước sinh hoạt trong gia đình, đề ra các biện pháp tiết kiệm nước sinh hoạt.
- Đóng vai một bác sĩ, giúp người dân hiểu rằng vai trò của nước rất quan trọng đối với cơ thể người và bổ sung nước thế nào để có khỏe mạnh.
- Đóng vai một kĩ sư nông nghiệp, giúp người dân hiểu vai trò của nước đối với thực vật như thế nào?
Lựa chọn tiểu chủ đề mà em yêu thích, từ đó xác định mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của nhóm.
Dự án: Nhóm tuyên truyền viên
Xác định vấn đề nghiên cứu cho dự án
Ở nhóm này, HS đã giải thích được nước có tầm quan trọng với con người và đặt được câu hỏi nghiên cứu: “Nguồn nước quan trọng đối với đời sống sinh hoạt con người, vậy cần có những biện pháp gì để sử dụng hợp lý nguồn nước sinh hoạt?”
Từ đó, HS đã xác định các nhiệm vụ chính của dự án là đề xuất các biện pháp để tiết kiệm nguồn nước sinh hoạt trong gia đình.
Ở đây, các em đã tìm ra được vấn đề quan trọng của dự án đó là cần phải tìm hiểu lượng nước mà các gia đình sử dụng như thế nào (Có dữ liệu minh chứng).
Đánh giá về lượng nước mà các gia đình đã sử dụng (có cơ sở để đánh giá).
Tìm ra nguyên nhân lãng phí nước sinh hoạt ở các gia đình, từ đó đề ra biện pháp tiết kiệm nguồn nước (có thiết kế sản phẩm tiết kiệm nước trong gia đình).
Qua hoạt động này, HS đã nhận ra và nhớ lại kiến thức đã học để giải thích được tầm quan trọng của nước với đời sống xã hội, từ đó đặt ra được các câu hỏi nghiên cứu, để đề xuất các biện pháp tiết kiệm nước sinh hoạt.
Đề xuất giả thuyết, giải pháp và lựa chọn giải pháp tối ưu
- HS đã đề xuất nguồn tìm kiếm thông tin bằng cách cách tra google với các từ khóa: “Sử dụng nước sinh hoạt hợp lý”; “tiết kiệm nguồn nước sinh hoạt”; “lãng phí nước sinh hoạt”; “biện pháp tiết kiệm nước sinh hoạt”; “thiết bị chống tràn nước tự động”; “tưới cây bằng chai nhựa”….
- HS đã đề xuất tìm hiểu lượng nước mà các gia đình sử dụng bằng cách đọc hóa đơn tiền nước, theo dõi đồng hồ đo nước, vẽ biểu đồ sử dụng nước của các gia đình. Từ đó đánh giá lượng nước mà các gia đình sử dụng qua so sánh các số liệu, hỏi kĩ sư chuyên ngành nước.
- HS đã đề xuất tìm hiểu nguyên nhân gây ra lãng phí nước bằng cách khảo sát thực tế, quan sát, thu thập, hỏi thói quen việc sử dụng nước sinh hoạt ở các hộ gia đình.
- Đề xuất các thiết bị, vật tư cần thiết như: máy tính để trình bày poster, các nguyên vật để chế tạo dụng cụ.
- HS lập kế hoạch thiết kế dụng cụ báo nước tràn nước tự động: (theo các phương án tìm kiếm trên nguồn thông tin) và dụng cụ tưới cây tiết kiệm nước (thay bằng việc cầm cả vòi phun tưới chảy lênh láng)
Với dụng cụ chống tràn:
✓ Cần có một phao
✓ Một tụ có tiếp điểm, một chuông báo để khi nước tràn, phao nổi hệ thống chuông sẽ kêu.
Dựa trên thông tin và mô hình đã thu thập được về cách thiết kế các dụng cụ báo tràn nước ở bước trên, mỗi thành viên trong nhóm đưa ra ý kiến của mình về đồ dùng, dụng cụ và phương án bố trí mô hình thí nghiệm của nhóm dưới sự gợi ý của giáo viên khuyến khích các nguyên vật liệu đơn giản, dễ kiếm, rẻ tiền.
Tương tự, với dụng cụ tưới cây HS nghĩ đến việc dùng chai lavie, đục lỗ làm lỗ phun nước, vừa tiết kiệm nguyên liệu, vừa tiết kiệm nước.
Tìm kiếm, thu thập các nguyên liệu cần thiết và tiến hành giải pháp Ở hoạt động này, HS biết lập kế hoạch để phân công nhiệm vụ từng thành viên của nhóm theo thời gian quy định. Ngoài việc tìm hiểu về các thông tin về sử dụng nước sinh hoạt gây lãng phí cũng như tìm hiểu biện pháp tiết kiệm nước, HS còn thực hiện các nhiệm vụ tìm kiếm và thu thập các minh chứng, phân tích một cách khoa học về vấn đề sử dụng nước trong các gia đình.
Mới đầu HS lúng túng, chưa biết cách đọc hóa đơn tiền nước, cũng như đọc số đo lượng nước sử dụng trên đồng hồ, cũng như không biết cách đánh giá lượng nước sử dụng của các gia đình. Sau đó, với sự trợ giúp của GV cũng như hỏi phụ huynh, HS đã thu thập được dữ liệu như dự kiến trong kế hoạch đã phân công. HS chuyển đổi được dữ liệu từ số đo trên đồng hồ, hóa đơn để so sánh, đánh giá.
Ngày 1- Đồng hồ 1 Ngày 7 – đồng hồ 1 Ngày 1- Đồng hồ 2 Ngày 7 – đồng hồ 2
Kết quả theo dõi đồng hồ đo nước của hai gia đình trong một tuần, HS đã đọc được
Nguyên nhân gây lãng phí nguồn nước trên thực tế thu được qua khảo sát
Với giải pháp thiết kế dụng cụ tiết kiệm nước, HS cũng phân công nhau mỗi người tìm kiếm, mua sắm các dụng cụ để lắp ráp thiết và vận hành thiết bị. Cá nhân và nhóm làm việc theo kế hoạch đã vạch ra:
- Chuẩn bị dụng cụ:
- Lắp ráp thiết bị theo phương án đã thiết kế
- Kiểm tra lại cách bố trí, lắp ráp các dụng cụ thí nghiệm
Sản phẩm dụng cụ tưới cây, thay cho việc qua quan sát thực tế một số gia đình dùng vòi phun nước chảy lênh láng, lãng phí.
Phân tích kết quả nghiên cứu
HS vận hành thử thiết bị vừa lắp đặt, theo dõi hiện tượng xảy ra trong quá trình. HS đã dự đoán được một số khả năng có thể xảy ra: Nếu nước bơm vào xô mà phao không nổi lên cùng, thì phải kiểm tra trọng lượng của hệ thống (vận dụng về sự nổi để giải thích). Nếu chuông báo không kêu thì kiểm tra hệ thống tiếp điểm, chỗ tiếp xúc.
Hoạt động trình bày, thảo luận, kết luận, tổng quát hóa.
Các thành viên đã HĐ rất tích cực và sau đó thảo luận để chắt lọc và lựa chọn các thông tin cần thiết để đưa vào bài báo cáo và làm poster rất sinh động có hình vẽ minh họa. Khi sản phẩm của nhóm báo cáo, các thành viên của các nhóm còn lại rất hào hứng, thú vị với kiến thức sử dụng và tiết kiệm nước sinh hoạt mà các nhà “tuyên truyền viên” vừa kêu gọi.