CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
Tổng quan về vấn đề nghiên cứu
Đề án phát triển hệ thống trường THPT chuyên giai đoạn 2010 - 2020 nhằm nâng cao chất lượng giáo dục, tiếp cận tiêu chuẩn quốc tế Để thực hiện mục tiêu này, cần tăng cường đầu tư cơ sở vật chất, phát triển đội ngũ giáo viên và cán bộ quản lý, đồng thời đổi mới chương trình, tài liệu dạy học và phương thức thi HSG Một trong những thay đổi quan trọng là đưa bài thi thực hành vào Kỳ thi chọn HSG quốc gia từ năm học 2012-2013 cho các môn Vật lý, Hóa học, Sinh học, Tin học và Tiếng Anh Bộ Giáo dục và Đào tạo đã biên soạn tài liệu chuyên sâu về thực hành hóa học để đáp ứng yêu cầu đổi mới trong dạy học và thi chọn HSG môn Hóa học THPT.
1 Hướng dẫn Thí nghiệm thực hành trường THPT chuyên môn Hóa học, Vụ
Tài liệu này gồm hai phần:
Phần thứ nhất: Giới thiệu chung về thí nghiệm thực hành môn Hóa học
- Vai trò của dạy học thực hành đối với HS trường THPT chuyên
- Thực trạng thực hành môn Hóa học THPT và các giải pháp cải tiến thực trạng
- Những yêu cầu cần thiết cho việc dạy thực hành hóa học có hiệu quả
- Quy tắc làm việc trong PTN hóa học
Phần thứ hai: Một số bài thí nghiệm thực hành môn hóa học
- Bài 1 Phản ứng oxi hóa khử
- Bài 2 Tốc độ phản ứng – cân bằng hóa học
- Bài 3 Chuẩn độ axit – bazơ
- Bài 4 Nghiên cứu tính chất hóa học của anđehit, xeton, axit cacboxylic
- Bài 5 Nghiên cứu tính chất hóa học của cacbohiđrat, amino axit
- Bài 6 Xác định hàm lượng axit axetylsalixylic có trong viên thuốc aspirin
- Bài 7 Phân tích định lượng axit ascorbic trong viên thước vitamin C
Bài 8 Điều chế axit benzoic bằng phản ứng oxi hóa toluen với KMnO4 nóng
- Bài 9 Nhận biết và tách các ion trong dung dịch
2 Tài liệu tập huấn giáo viên trường THPT chuyên về dạy học thực hành, thí nghiệm môn Hóa học, Vụ Giáo dục THPT (2013)
Tài liệu này gồm hai phần:
Phần thứ nhất: Một số định hướng thực hành TN các môn khoa học tự nhiên Phần thứ hai: Một số bài TN thực hành môn Hóa học
- Bài 1 Thực hành hóa học vô cơ Điều chế và xác định hàm lượng sắt trong muối Mohr (NH4) 2 SO 4 FeSO 4 6H 2 O
- Bài 2 Thực hành hóa học hữu cơ
- Bài 3 Thực hành phân tích định tính
Phân tích hỗn hợp cation và anion
- Bài 4 Thực hành hóa lý
Một số ứng dụng của việc đo sức điện động
- Bài 5 Thực hành phân tích định lượng
Phương pháp Winkler được sử dụng để xác định chỉ số oxy hòa tan trong nước, một kỹ thuật quan trọng trong thực hành môn Hóa học Bài viết cung cấp tài liệu khoa học chi tiết, giới thiệu về các thí nghiệm thực hành trong môn học này, giúp người đọc hiểu rõ hơn về quy trình và ý nghĩa của việc đo lường oxy hòa tan.
Hóa học bao gồm các lĩnh vực như thực hành hóa vô cơ, phân tích định tính, phân tích định lượng và tổng hợp hữu cơ Nội dung các bài thí nghiệm được thiết kế gần gũi với các đề thi thực hành trong kỳ thi.
IChO cung cấp các lưu ý quan trọng cho các phương án thực hiện, nhằm đảm bảo rằng thử nghiệm (TN) diễn ra an toàn và thành công Bên cạnh đó, tài liệu cũng đưa ra một số câu hỏi để củng cố và mở rộng kiến thức cho từng nội dung của thử nghiệm.
Bên cạnh đó, một số công trình nghiên cứu đã được công bố có nội dung liên quan và gần gũi với đề tài:
1 Luận văn thạc sĩ Hóa lý thuyết và Hóa lý “Xây dựng hệ thống bài thực nghiệm phần hóa đại cương vô cơ huấn luyện học sinh giỏi cấp quốc gia, quốc tế” của tác giả
Nguyễn Thị Nhung (2012), Trường Đại học Khoa học Tự nhiên ĐHQG Hà Nội Luận văn có 3 chương:
Chương 1: Đưa ra tổng quan các vấn đề lí luận và thực tiễn về công tác TN thực hành trong dạy học hóa học của chương trình THPT cơ bản, nâng cao và THPT chuyên, trong các kì thi HSG cấp quốc gia ở nước ta hiện nay
Chương 2: Xây dựng được sáu bài TN thực hành hóa đại cương vô cơ về nghiên cứu tốc độ phản ứng, cân bằng hoá học và tổng hợp đại cương vô cơ, Đề xuất hệ thống câu hỏi, thang điểm đánh giá phù hợp với từng mức độ của các kì thi HSG quốc gia và Olympic hóa học quốc tế
Chương 3 Thực nghiệm sư phạm
Kết quả của nghiên cứu này có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo bổ ích cho
GV tham gia ôn luyện HSG và các em HS tham gia các kì thi HSG quốc gia, quốc tế; các em HS yêu thích môn hóa học
2 Luận văn thạc sĩ Hóa lý thuyết và Hóa lý “Xây dựng hệ thống những bài thực nghiệm phần hóa hữu cơ huấn luyện học sinh giỏi cấp quốc gia, quốc tế”của tác giả
Lê Thị Thịnh (2012), Trường Đại học Khoa học Tự nhiên ĐHQG Hà Nội
Chương 1: Tổng quan về công tác bồi dưỡng HSG, TN thực hành hóa học trong chương trình THPT ở nước ta và trong các kì thi IChO gần đây
Chương 2: Xây dựng và đề xuất 6 bài thực nghiệm phần hóa hữu cơ nhằm huấn luyện HSG cấp quốc gia và chuẩn bị cho kì thi IChO
Chương 3: Làm TN thực hành đưa ra kết quả và đề xuất thang điểm đánh giá
TNSP đã tiến hành xử lý số liệu và khảo sát để đánh giá hiệu quả và tính khả thi của đề tài, đồng thời điều chỉnh thang điểm Tài liệu này rất thiết thực và hữu ích cho việc dạy và học thực hành tại trường THPT chuyên, với trọng tâm nghiên cứu sâu về chuyên ngành Hóa hữu cơ.
Chúng tôi đã thu thập nhiều kiến thức hữu ích và những gợi ý quan trọng, đồng thời áp dụng một số ý tưởng từ các tài liệu liên quan để phục vụ cho đề tài của mình.
Một số vấn đề về sự đổi mới quá trình dạy học hóa học
Sự đổi mới trong quá trình dạy học hóa học bao gồm việc cải cách đồng bộ các mục tiêu, nội dung giáo dục, phương pháp dạy học và hình thức tổ chức lớp học, đồng thời chú trọng đến hoạt động của giáo viên và học sinh Ngoài ra, cần cập nhật phương tiện dạy học và cải tiến cách đánh giá kết quả học tập.
1.2.1 Sự đổi mới mục tiêu
Trong bối cảnh xã hội hiện đại, mục tiêu giáo dục cần được điều chỉnh nhằm đào tạo những cá nhân có khả năng thích ứng với sự phát triển của xã hội và đáp ứng nhu cầu của bản thân người học.
Trong mục tiêu giáo dục hiện nay, các cấp học đã chú trọng hơn đến việc phát triển năng lực cho học sinh, bao gồm năng lực nhận thức, năng lực hành động để giải quyết vấn đề, và năng lực thích ứng với các điều kiện xã hội.
Mục tiêu của môn hóa học không chỉ dừng lại ở việc trang bị cho học sinh những kiến thức và kỹ năng cơ bản, mà còn nhấn mạnh tầm quan trọng của việc phát triển các kỹ năng vận dụng kiến thức trong nghiên cứu khoa học Học sinh cần được rèn luyện khả năng quan sát, phân loại, thu thập thông tin, dự đoán khoa học, đề ra giả thuyết và giải quyết vấn đề Qua đó, học sinh sẽ có khả năng tự phát hiện và giải quyết một cách chủ động, sáng tạo các vấn đề thực tế liên quan đến hóa học.
1.2.2 Sự đổi mới hoạt động của giáo viên hóa học
Để đáp ứng yêu cầu đổi mới phương pháp dạy học theo hướng tích cực hóa hoạt động học tập của học sinh, giáo viên hóa học cần có sự đổi mới trong cách thức giảng dạy Giáo viên hóa học đóng vai trò quan trọng trong việc thiết kế, tổ chức và điều khiển các hoạt động học tập của học sinh nhằm đạt được mục tiêu giáo dục Do đó, giáo viên cần thực hiện các hoạt động cụ thể để nâng cao hiệu quả dạy học.
Thiết kế giáo án giờ học cần bao gồm các hoạt động của học sinh phù hợp với các mục tiêu cụ thể của từng bài học hóa học mà học sinh cần đạt được.
Tổ chức các hoạt động học tập trong lớp giúp học sinh hoạt động cá nhân hoặc theo nhóm, từ việc nêu ra vấn đề nghiên cứu đến việc thực hiện các hoạt động tìm tòi, khám phá tri thức và phát triển kỹ năng hóa học.
Định hướng và điều chỉnh hoạt động học tập của học sinh là cần thiết để củng cố khái niệm hóa học, giúp các em rút ra kết luận chính xác về bản chất hóa học của các hiện tượng mà mình khám phá Thêm vào đó, giáo viên cần cung cấp những thông tin bổ sung mà học sinh chưa tự tìm ra được trong quá trình học tập trên lớp.
Thiết kế và thực hiện việc sử dụng các phương tiện trực quan, hiện tượng thực tế, thí nghiệm hóa học, và mô hình mẫu vật là những nguồn thông tin quan trọng giúp học sinh khai thác, tìm kiếm và phát hiện kiến thức cùng kỹ năng hóa học.
Khuyến khích học sinh áp dụng kiến thức hóa học vào giải quyết các vấn đề thực tiễn trong đời sống và sản xuất Điều này không chỉ giúp các em củng cố kiến thức mà còn phát triển kỹ năng tư duy và khả năng giải quyết vấn đề.
1.2.3 Sự đổi mới hoạt động học tập của học sinh
Hoạt động học tập của học sinh được chú trọng và tăng cường trong giờ học, khuyến khích tính chủ động Quá trình học tập là sự tự học, tự khám phá và tìm tòi kiến thức một cách tích cực Đây là quá trình tự phát hiện và giải quyết vấn đề Trong giờ học hóa học, học sinh được hướng dẫn thực hiện các hoạt động này.
- Phát hiện vấn đề cần nghiên cứu hoặc nắm bắt vấn đề học tập do GV nêu
Thực hiện các hoạt động cá nhân hoặc hợp tác nhóm nhằm tìm hiểu và giải quyết các vấn đề đặt ra, góp phần nâng cao năng lực hành động và giao tiếp.
+ Dự đoán, phán đoán, suy luận trên cơ sở lí thuyết, đề ra giả thuyết khi giải quyết một vấn đề mang tính lí luận
+ Tiến hành TN, quan sát, mô tả, giải thích và rút ra kết luận
+ Trả lời câu hỏi, giải bài toán hóa học
+ Thảo luận vấn đề học tập theo nhóm và rút ra kết luận
+ Báo cáo kết quả hoạt động cá nhân, nhóm hoặc phát biểu quan điểm, nhận định của mình về một vấn đề học tập
- Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã biết để giải thích, tìm hiểu một số hiện tượng hóa học xảy ra trong thực tế đời sống
- Đánh giá việc nắm vững kiến thức, kĩ năng hóa học của bản thân và các bạn trong lớp (tự đánh giá và đánh giá lẫn nhau)
Đổi mới phương pháp dạy học hóa học cần tập trung vào việc khuyến khích học sinh hoạt động và suy nghĩ tích cực hơn, từ đó giúp các em chủ động chiếm lĩnh kiến thức và kỹ năng hóa học Qua các hoạt động học tập tích cực, học sinh không chỉ nắm vững kiến thức mà còn phát triển phương pháp học tập, kỹ năng tìm tòi, phát hiện và giải quyết vấn đề một cách linh hoạt và sáng tạo, đồng thời biết vận dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn đời sống.
1.2.4 Đổi mới hình thức tổ chức dạy học và sử dụng phương tiện dạy học
Hình thức tổ chức dạy học đã trở nên đa dạng và phong phú, phù hợp với hoạt động học tập cá nhân, theo nhóm và cả lớp Địa điểm học của học sinh không chỉ giới hạn trong lớp học mà còn mở rộng ra phòng bộ môn, phòng học đa phương tiện và không gian ngoài trường Học sinh không chỉ tiếp nhận thông tin từ sách giáo khoa mà còn từ sách tham khảo, các phương tiện thông tin và kỹ thuật như băng, đĩa, internet, đồng thời tham gia vào các hoạt động chia sẻ thông tin thu được.
Phương tiện dạy học hiện nay đã được đa dạng hóa, không chỉ giới hạn ở phấn, bảng và sách vở, mà còn bao gồm dụng cụ thí nghiệm, hóa chất, mô hình, mẫu vật, biểu bảng, hình ảnh, băng hình, bản trong, máy chiếu, máy vi tính và phần mềm dạy học hóa học.
Thực hành thí nghiệm trong dạy học hóa học
Theo Từ điển Tiếng Việt NXB Khoa học Xã hội 1992, thí nghiệm được hiểu theo hai nghĩa: đầu tiên là việc tạo ra hiện tượng hoặc sự biến đổi trong điều kiện xác định nhằm quan sát và nghiên cứu; thứ hai là quá trình thử nghiệm để rút ra kinh nghiệm.
Theo Đại từ điển tiếng Việt NXB Văn hóa thông tin 1999, thí nghiệm được định nghĩa là hành động thực hiện theo các điều kiện và nguyên tắc đã được xác định nhằm mục đích nghiên cứu và chứng minh.
Trong bài viết này, khái niệm thí nghiệm được định nghĩa hẹp hơn, tập trung vào việc “thực hiện các phản ứng và quá trình hóa học nhằm phục vụ cho việc dạy học hóa học”.
1.3.1.2 Vai trò của thí nghiệm trong dạy học hoá học a) Thí nghi ệm là phương tiện trực quan
Thí nghiệm là phương tiện trực quan quan trọng trong dạy học hóa học, giúp học sinh chuyển đổi giữa tư duy cụ thể và trừu tượng Qua việc tiếp xúc trực tiếp với các tính chất lý hóa của chất, học sinh có thể hiểu rõ các quá trình hóa học và nắm bắt các khái niệm, định luật, học thuyết hóa học Thí nghiệm cũng đóng vai trò là cầu nối giữa lý thuyết và thực tiễn trong giáo dục hóa học.
Nhiều TN rất gần gũi với đời sống, với các quy trình công nghệ Chính vì vậy,
Thực nghiệm (TN) giúp học sinh (HS) áp dụng kiến thức đã học vào thực tế cuộc sống Qua việc quan sát TN, HS ghi nhớ và dễ dàng hình dung lại kiến thức khi gặp hiện tượng tự nhiên Điều này không chỉ phát huy tính tích cực và sáng tạo của HS mà còn giúp các em ứng dụng kiến thức một cách nhạy bén trong nhiều tình huống khác nhau Như vậy, việc dạy học hóa học đáp ứng mục tiêu giáo dục toàn diện, hình thành những kỹ năng cần thiết và khả năng thích ứng cho HS.
Trong các thí nghiệm khoa học, đặc biệt là hóa học, sự cẩn thận là rất quan trọng để tránh những nguy hiểm có thể dẫn đến tử vong Học sinh cần thực hiện đúng các thao tác và sử dụng lượng hóa chất phù hợp, từ đó không chỉ nâng cao kỹ năng thao tác mà còn phát triển khả năng giải quyết vấn đề Qua quá trình này, học sinh sẽ hình thành những đức tính cần thiết của người lao động mới như cẩn thận, ngăn nắp, kiên nhẫn, trung thực, chính xác và có phương pháp khoa học Đồng thời, việc này cũng giúp phát triển tư duy và nâng cao lòng tin vào khoa học.
Thí nghiệm giúp học sinh phát triển tư duy và hình thành thế giới quan duy vật biện chứng Khi đối diện với hiện tượng tự nhiên, học sinh sẽ nâng cao khả năng chú ý và thực hiện các thao tác tư duy như phân tích, tổng hợp, so sánh và khái quát hóa để rút ra kết luận chính xác Việc tham gia thí nghiệm hoặc quan sát trực tiếp các hiện tượng hóa học không chỉ củng cố niềm tin vào kiến thức đã học mà còn gia tăng sự tự tin vào bản thân học sinh Thí nghiệm cũng tạo hứng thú cho học sinh trong quá trình học tập.
Việc sử dụng thí nghiệm (TN) trong tiết học sẽ tạo ra hứng thú cho học sinh (HS) trong quá trình học tập Khi HS được quan sát những TN hấp dẫn, họ sẽ có động lực để khám phá các TN và tính chất hóa học của các chất Điều này giúp HS tự đặt ra các câu hỏi như: làm thế nào để thực hiện TN hấp dẫn? Tại sao các chất lại phản ứng với nhau và tạo ra hiện tượng như vậy? Liệu có thể sử dụng chất khác để tạo ra hiện tượng tương tự hay không? Từ đó, HS sẽ chủ động tìm hiểu vấn đề thay vì chỉ chờ đợi sự hướng dẫn từ giáo viên.
Thí nghiệm hóa học đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu khoa học và dạy học hóa học Việc thực hiện và quan sát thí nghiệm là điều cần thiết, vì nếu ai học hóa học mà chưa trải nghiệm thí nghiệm thì có thể coi như chưa thực sự học hóa.
1.3.1.3 Phân loại a) Thí nghiệm trong hệ thống các phương tiện dạy học
Phương tiện dạy học cơ bản phổ biến rộng rãi trong nhà trường gồm 3 loại [13], gồm:
- Phương tiện kỹ thuật dạy học (các phương tiện nghe nhìn và máy dạy học)
- Phương tiện trực quan (đồ dùng dạy học trực quan)
- Thí nghiệm nhà trường Đối với hoá học thì TN nhà trường là phương tiện dạy học quan trọng nhất b) Phân loại thí nghiệm
* Thí nghiệm của giáo viên
Là những TN do GV trực tiếp thực hiện, trình bày trước HS Đây là hình thức
TN quan trọng nhất trong dạy học hóa học ở trường phổ thông
Thí nghiệm của GV có những ưu điểm sau:
- Nhanh, tiết kiệm hóa chất, ít tốn thời gian thực hiện
- Thao tác mẫu mực, cho kết quả chuẩn xác
- Dụng cụ được chuẩn bị chu đáo, có chọn lọc và đơn giản
- Có thể thực hiện được các TN phức tạp, nguy hiểm, độc hại
* Thí nghiệm của học sinh
Là những TN do HS trực tiếp thực hiện trong quá trình học tập, được áp dụng trong một số trường hợp sau:
- Khi học bài mới: HS có thể thực hiện một số TN nghiên cứu tính chất của các chất
Khi ôn tập và luyện tập, học sinh có thể thực hiện một số thí nghiệm để củng cố kiến thức, đồng thời áp dụng lý thuyết vào việc giải quyết các bài toán thực tiễn.
Khi kiểm tra, học sinh có thể thực hiện kiểm tra năng lực để khơi gợi và tái hiện kiến thức cũ, từ đó tạo nền tảng vững chắc cho việc tiếp thu kiến thức mới.
Trong sách giáo khoa hiện hành, tỷ lệ bài thực hành đã tăng đáng kể khoảng 9% Các thí nghiệm mà học sinh thực hiện thường là những thí nghiệm đơn giản, dễ thực hiện với dụng cụ cơ bản và hóa chất ít độc hại.
Về cách thức tiến hành, TN của HS có thể được tiến hành theo một số cách:
- Thí nghiệm đồng loạt: đây là hình thức tổ chức cho một nội dung TH tốt nhất, trong đó từng HS được thực hiện TN một cách độc lập
- Thí nghiệm theo nhóm HS: là hình thức trong đó một số HS thay nhau làm
TN, số còn lại quan sát, theo dõi, thảo luận
Thí nghiệm ngoại khóa là những hoạt động thí nghiệm mà học sinh thực hiện ngoài trường học Giáo viên có thể giao nhiệm vụ và hướng dẫn học sinh thực hiện các thí nghiệm tại nhà khi có điều kiện Những thí nghiệm này rất đa dạng và phong phú, giúp học sinh áp dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn, từ đó nâng cao tính thực tiễn trong việc dạy và học hóa học, đồng thời tạo sự hứng thú cho học sinh.
Có thể tóm tắt sự phân loại các TN hóa học ở trường phổ thong theo sơ đồ sau:
Hình 1.1 Phân loại các TN hóa học ở trường phổ thông 1.3.2 Bài thực hành hóa học
Bài thực hành hóa học là hoạt động tự thực hiện của học sinh, giúp củng cố và ôn tập kiến thức đã học, đồng thời rèn luyện kỹ năng và kỹ xảo trong lĩnh vực hóa học.
1.3.2.2 Phân loại bài thực hành hóa học
- Dựa vào lĩnh vực nghiên cứu có thể chia bài thực hành hóa học thành 3 loại:
* Bài thực hành đại cương vô cơ
* Bài thực hành phân tích
* Bài thực hành hữu cơ
- Dựa vào cách thức thể hiện có thể chia bài thực hành hóa học thành 2 loại:
* Bài thực hành định tính
* Bài thực hành định lượng
TN HÓA HỌC Ở TRƯỜNG PT
(DO GV THỰC HIỆN) TN CỦA HỌC SINH
(DO HS THỰC HIỆN) TN CỦA HỌC SINH
TN NGHIÊN CỨU KIẾN THỨC MỚI
TN KHI ÔN TẬP, LUYỆN TẬP, KIỂM TRA
TN NGHIÊN CỨU HỌC TẬP
- Dựa vào mục tiêu sử dụng có thể chia bài thực hành hóa học làm hai loại:
* Bài thực hành làm trực tiếp
* Bài thực hành bằng quan sát (mô phỏng)
1.3.2.3 Ý nghĩa của các bài thực hành hoá học
- Giúp HS nắm vững kiến thức và thiết lập được lòng tin vào khoa học, hình thành và nâng cao hứng thú học tập bộ môn
- Phát triển tốt hơn hoạt động của các giác quan, hoạt động tư duy và tư duy sáng tạo
Rèn luyện kỹ năng hóa học cho học sinh là rất quan trọng, bao gồm việc sử dụng hóa chất và dụng cụ thí nghiệm một cách thành thạo Học sinh cần phát triển khả năng quan sát và mô tả hiện tượng tự nhiên, đồng thời áp dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn để nâng cao hiểu biết và kỹ năng của mình.
Tư liệu dạy học
Tư liệu là một khái niệm rộng, bao gồm thông tin từ nhiều nguồn khác nhau như tài liệu viết tay, in ấn, đồ vật sản xuất, công trình kiến trúc, đồ dùng cá nhân, phim ảnh, băng hình, và internet, cùng với những thông tin sống động từ con người.
Tư liệu, theo định nghĩa của từ điển Tiếng Việt do Hoàng Phê chủ biên (2005), là những vật chất mà con người sử dụng trong các lĩnh vực hoạt động cụ thể Ngoài ra, tư liệu còn có thể được hiểu là tài liệu phục vụ cho mục đích nghiên cứu.
Có thể phân loại tư liệu theo các tiêu chí sau đây [33]:
- Phân chia theo hình thức cố định tư liệu:
+ Tư liệu văn tự: thông tin được lưu giữ dưới dạng ký tự ngôn ngữ, số liệu trong các văn bản, các bảng biểu, sơ đồ
Tư liệu phi văn tự bao gồm các công trình kiến trúc, tác phẩm nghệ thuật như tranh và ảnh, cùng với các chương trình truyền hình và băng đĩa có hình ảnh, âm thanh Những tài liệu này đóng vai trò quan trọng trong việc truyền tải thông điệp và cảm xúc mà không cần sử dụng ngôn từ.
- Phân chia theo tính chất pháp lý của tư liệu:
Tư liệu chính thức là những tài liệu được công nhận và công bố bởi các cơ quan nhà nước và tổ chức xã hội.
Tư liệu không chính thức là những tài liệu chưa được công nhận và công bố chính thức bởi các cơ quan nhà nước hoặc tổ chức xã hội.
- Phân chia theo tính chất tồn tại của tư liệu:
+ Tư liệu động : là những tư liệu sống động như phim, ảnh động + Tư liệu tĩnh: là tư liệu cố định trong các văn bản, giấy tờ
- Phân chia theo cách thức lấy tư liệu:
Tư liệu trực tiếp là loại tư liệu được thu thập thông qua sự tiếp xúc trực tiếp với các sự kiện và con người, không qua bất kỳ khâu trung gian nào Đây là nguồn thông tin đáng tin cậy, giúp phản ánh chân thực và sống động về thực tế.
+ Tư liệu gián tiếp: là loại tư liệu thu thập, tìm hiểu được thông qua một trung gian (người khác hoặc vật khác)
1.4.3.1 Khái niệm tư liệu dạy học
Tư liệu dạy học bao gồm các tài liệu chứa đựng nội dung học tập, được trình bày qua các phương tiện trực quan như tranh ảnh, mẫu vật, phim hoặc dưới dạng ngôn ngữ viết Những tài liệu này giúp học sinh khám phá và suy luận để đạt được tri thức.
1.4.3.2 Vai trò của tư liệu dạy học a) Là nguồn bổ sung tri thức quan trọng, làm sáng tỏ nội dung sách giáo khoa
Sách giáo khoa là nguồn tri thức chính cho học sinh, nhưng nhiều nội dung lại trình bày quá cô đọng, gây khó khăn cho việc hiểu Tư liệu bổ sung giúp giáo viên giải thích rõ ràng hơn, giúp học sinh nắm bắt vấn đề một cách chi tiết Hơn nữa, sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật đã làm gia tăng khối lượng tri thức, tạo ra mâu thuẫn giữa lượng kiến thức cần dạy và thời gian hạn chế tại trường THPT Do đó, việc sưu tầm tư liệu sẽ hỗ trợ học sinh trong việc bổ sung kiến thức.
Nguồn tri thức từ tư liệu không chỉ hỗ trợ hoàn thành nhiệm vụ trí dục trong chương trình học mà còn nâng cao sự hiểu biết cho học sinh, đồng thời tạo hứng thú học tập cho các em.
Hứng thú có vai trò quan trọng trong hoạt động học của HS Khi có hứng thú,
HS sẽ tiến hành hoạt động học một cách hăng say, chủ động tìm kiếm tri thức
Tư liệu sau khi được biên tập chứa nhiều thông tin mới, đa dạng và phong phú
Học sinh (HS) tiếp cận tài liệu qua phương tiện truyền thông và các tình huống thực tiễn, điều này kích thích giác quan và tạo sự hứng thú trong việc học Việc này không chỉ giúp HS sẵn sàng tiếp nhận kiến thức mới mà còn góp phần đổi mới phương pháp dạy học.
Với nguồn tri thức từ tư liệu sưu tầm, giáo viên có thể áp dụng trong nhiều khâu của quá trình dạy học như dạy kiến thức mới, củng cố và đánh giá kiến thức, kỹ năng và thái độ Tư liệu cũng hỗ trợ giáo viên tổ chức các hoạt động học tập tích cực cho học sinh, như xây dựng bài tập và tình huống có vấn đề Những hoạt động dạy học được tổ chức khoa học và hấp dẫn sẽ kích thích hứng thú và sự chủ động của học sinh Hứng thú giúp học sinh sẵn sàng tiếp nhận kiến thức, phát triển tư duy độc lập và sáng tạo Qua đó, sự hợp tác giữa giáo viên và học sinh trong dạy và học được nâng cao, giúp giáo viên nhận được sự hỗ trợ từ học sinh, và học sinh hiểu kiến thức mới thông qua sự hướng dẫn của giáo viên, góp phần đổi mới phương pháp dạy học.
1.4.3.3 Phân loại tư liệu dạy học
Tư liệu sưu tầm và thu thập được thể hiện qua nhiều hình thức và chứa đựng thông tin đa dạng Để quản lý và sử dụng hiệu quả các tư liệu này, cần tiến hành phân loại chúng một cách hợp lý.
- Dựa vào hình thức thể hiện của tư liệu có:
+ Tư liệu bằng ngôn ngữ viết: các đoạn trích
+ Tư liệu là các bảng số liệu, các sơ đồ
+ Tư liệu là các tranh ảnh
+ Tư liệu là các đoạn phim, mô hình động
+ Tư liệu là các mẫu vật, mô hình
- Dựa vào mục đích dạy học:
+ Tư liệu để dạy bài mới
+ Tư liệu để minh họa cho kiến thức đã học
+ Tư liệu để kiểm tra đánh giá
+ Tư liệu để củng cố, ra bài tập về nhà
- Dựa vào cách sử dụng tư liệu:
+ Tư liệu để xây dựng bài tập nhận thức
+ Tư liệu để xây dựng câu hỏi
+ Tư liệu để xây dựng phiếu học tập
+ Tư liệu để xây dựng tình huống có vấn đề.
Thực trạng dạy học tiết thực hành hóa học cho học sinh chuyên Hóa ở trường
Nghiên cứu tình hình dạy học tiết thực hành cho học sinh chuyên Hóa tại trường THPT chuyên, bao gồm quan điểm của giáo viên về tầm quan trọng của các tiết thực hành, tỷ lệ phần trăm số tiết thực hành so với tổng số tiết dạy Hóa học cho lớp chuyên, và cách thức tổ chức dạy học được thực hiện để đảm bảo hiệu quả giáo dục.
- Tìm hiểu thuận lợi và khó khăn trong việc dạy học thực hành cho HS chuyên Hóa ở trường THPT
- Tìm các biện pháp để nâng cao chất lượng dạy học tiết thực hành cho HS chuyên Hóa ở trường THPT
1.5.2 Đối tượng và phương pháp điều tra
Chúng tôi đã tiến hành phát phiếu tham khảo ý kiến (Phụ lục 1) đến các GV hóa học đại diện các trường THPT chuyên ở các tỉnh và thu về 93 phiếu
Bảng 1.2 Thông tin GV được điều tra
STT Trường THPT Số lượng
1 Chuyên Thăng Long – Lâm Đồng 10
2 Chuyên Trần Hưng Đạo – Bình Thuận 9
3 Chuyên Lương Thế Vinh – Đồng Nai 12
4 Chuyên Lê Quý Đôn – Vũng Tàu 10
5 Chuyên Trần Đại Nghĩa – Tp.HCM 14
6 Chuyên Nguyễn Quang Diệu – Đồng Tháp 7
7 Chuyên Hoàng Lê Kha – Tây Ninh 6
8 Chuyên Nguyễn Bỉnh Khiêm – Vĩnh Long 12
9 Chuyên Long An – Long An 6
10 Chuyên Tiền Giang – Tiền Giang 7
Bảng 1.3 Điều tra về đội ngũ giáo viên
Cử nhân H ọc viên cao học Th ạc sĩ Ti ến sĩ
2 Thâm niên công tác (Đơn vị tính: năm) a Số năm công tác
9 9,68% 42 45,16% 32 34,4 % 10 10,76 % b S ố năm tham gia dạy lớp chuyên Hóa
6 6,45 % 28 30,12 % 43 46,24 % 16 17,19 % c Số năm tham gia dạy thực hành cho lớp chuyên Hóa
Bảng 1.3 cho thấy một số vấn đề sau:
Đội ngũ giáo viên tại trường chuyên có nhiều kinh nghiệm giảng dạy, với 45,16% giáo viên có thâm niên từ 15 năm trở lên Hơn nữa, trình độ chuyên môn của họ rất cao, với 65,6% giáo viên sở hữu bằng cao học, thạc sĩ và tiến sĩ Điều này tạo ra thuận lợi lớn trong công tác bồi dưỡng học sinh giỏi và đào tạo nhân tài cho đất nước.
Mặc dù số năm giáo viên tham gia giảng dạy chuyên môn còn hạn chế, với chỉ 17,19% giáo viên có kinh nghiệm trên 10 năm, nhưng tỷ lệ giáo viên dạy thực hành cho lớp chuyên Hóa còn thấp hơn, chỉ chiếm 23%.
1.5.3.2 Về quan điểm của GV
Câu 1: Theo ý kiến riêng của mình, thầy/cô đánh giá như thế nào về mức độ cần thiết của việc dạy học tiết thực hành cho HS chuyên Hóa?
Bảng 1.4 Mức độ cần thiết của việc dạy thực hành cho HS chuyên Hóa
Lựa chọn Số phiếu Phần trăm
Đa số giáo viên nhận thức được tầm quan trọng của việc dạy thực hành cho học sinh chuyên Hóa, điều này tạo thuận lợi cho việc giảng dạy Nhờ vào nhận thức đúng đắn, giáo viên sẽ tích cực đầu tư cho bài giảng và nỗ lực khắc phục những khó khăn trong quá trình dạy học.
1.5.3.3 Về qui định của nhà trường
Câu 2: Ở trường của thầy/cô, việc tổ chức dạy học thực hành cho HS chuyên Hóa hiện nay là:
Bảng 1.5 Quan điểm về việc dạy thực hành hiện nay
Lựa chọn số phiếu phần trăm bắt buộc là 67, chiếm 72,04% Số phiếu khuyến khích nhưng không bắt buộc là 0, tương đương 0% Tùy theo khối lớp, số phiếu này cũng là 0% Chỉ có 26 phiếu, chiếm 27,96%, dành cho đội tuyển thi HSG cấp Quốc gia và khu vực.
Theo số liệu, tất cả các trường đều tổ chức dạy thực hành, nhưng có 27,96% trường chỉ tập trung vào việc dạy thực hành cho đội tuyển thi HSG cấp Quốc gia và khu vực do điều kiện thực tế.
1.5.3.4 Về mức độ thực hành
Số lượng tiết thực hành trong chương trình dạy Hóa học cho lớp chuyên chiếm khoảng bao nhiêu phần trăm so với tổng số tiết dạy?
Bảng 1.6 Tỉ lệ tiết thực hành được thực hiện so với cả chương trình chuyên
Kết quả chỉ ra rằng tỷ lệ thực hiện bài thực hành trong chương trình chuyên môn vẫn còn thấp so với yêu cầu "học đi đôi với hành".
1.5.3.5 Về nội dung thực hành
Câu 4: Nội dung nào được thầy/cô chú trọng khi giảng dạy tiết thực hành cho HS chuyên Hóa? (Có thể đánh dấu vào nhiều lựa chọn)
Bảng 1.7 Nội dung được GV chú trọng trong dạy học thực hành
Bên cạnh việc chú trọng Hóa vô cơ trong nội dung thực hành, thực hành PTĐL chiếm tỉ lệ cao nhất do đề thi thực hành Chọn HSG Quốc gia hiện nay tập trung vào lĩnh vực này Thực hành Hóa vô cơ là nội dung nền tảng, với thí nghiệm ngắn gọn và dễ thực hiện.
1.5.3.6 Về tài liệu thực hành
Câu 5: Các nguồn tài liệu thầy/cô đã tham khảo để giảng dạy thực hành cho HS chuyên Hóa ?
Bảng 1.8 Các loại tài liệu tham khảo được GV sử dụng trong dạy học thực hành
Mức độ sử dụng Mức độ trung bình
Tài liệu do Bộ GD-ĐT ban hành 1 5 36 51 3,47
Tài liệu do Tổ chuyên môn biên soạn 53 38 2 0 1,45 Tài liệu của các trường Đại học, Cao đẳng 16 29 31 17 2,57
Tài liệu giáo viên tự biên soạn 37 44 10 2 1,75
Tài liệu chính mà giáo viên thường sử dụng để soạn giáo án thực hành chủ yếu là do Bộ GD - ĐT ban hành, tuy nhiên, nguồn tài liệu này còn hạn chế Do đó, giáo viên cần tìm kiếm thêm tài liệu từ các trường Đại học, Cao đẳng và trên Internet, mặc dù một số nội dung có thể không phù hợp với thực tế của trường THPT chuyên Hơn nữa, tài liệu do Tổ chuyên môn biên soạn hiện còn ít, vì vậy cần có sự đầu tư nghiên cứu và biên soạn thêm để đáp ứng yêu cầu của trường THPT, từ đó giúp giải quyết những khó khăn mà giáo viên đang gặp phải.
1.5.3.7 Những khó khăn khi giảng dạy TH cho HS chuyên Hóa
Trong việc đánh giá những khó khăn trong công tác giảng dạy thực hành cho học sinh chuyên Hóa, giáo viên được yêu cầu xếp hạng mức độ khó khăn từ 1 đến 5 Để xác định mức độ khó khăn trung bình cho từng nội dung, chúng tôi sẽ tính toán bằng cách nhân số lượng lựa chọn tương ứng với từng mức độ với giá trị định lượng của mức độ đó, tạo ra các giá trị Xi Cuối cùng, tổng các giá trị Xi sẽ được chia cho tổng số phiếu, là 93, để đưa ra mức độ trung bình.
Kết quả được thể hiện trong bảng 1.9
Bảng 1.9 Xếp hạng mức độ khó khăn GV gặp phải khi dạy bài thực hành
Mức độ Mức độ trung bình
1 Sự quan tâm của lãnh đạo Sở, Trường 43 32 5 7 6 1,93
2 Phòng thí nghiệm thực hành bộ môn 37 31 10 8 7 2,11
3 Chất lượng dụng cụ, hóa chất thực hành 29 28 17 10 12 2,51
4 Quỹ thời gian dành cho giảng dạy thực hành 0 3 14 37 39 4,2
5 Tài liệu hướng dẫn thực hành 2 10 17 33 31 3,87
6 Cán bộ chuyên trách của PTN 8 5 9 33 38 3,95
7 Năng lực thực hành TN của GV 4 14 20 31 24 3,61
8 Kiểm tra, đánh giá liên quan đến thực hành 5 16 26 23 23 3,46
9 Hứng thú học tập của HS trong giờ thực hành 51 20 14 8 0 1,77
Trong bối cảnh hiện nay, giáo dục nhận được sự quan tâm từ nhà nước và các cấp lãnh đạo, khuyến khích dạy học thực hành Việc đầu tư vào cơ sở vật chất, phòng thí nghiệm và dụng cụ hóa chất đã được nâng cao, tạo điều kiện thuận lợi cho giáo viên trong việc tổ chức dạy học thực hành Điều này không chỉ giúp việc dạy học hóa học trở nên thực tế và hấp dẫn hơn mà còn kích thích sự yêu thích môn học từ học sinh Tâm lý ham thích thực hành của học sinh là một lợi thế lớn, tuy nhiên, giáo viên gặp khó khăn do phải đầu tư nhiều thời gian và công sức trong khi thời gian dành cho thực hành còn hạn chế Hơn nữa, việc không sử dụng thường xuyên cũng khiến giáo viên, đặc biệt là những người trẻ, gặp khó khăn trong việc hướng dẫn học sinh thực hành.
Các nguyên nhân phổ biến mà giáo viên lựa chọn chủ yếu thuộc nhóm nguyên nhân khách quan, trong đó nguyên nhân 6 nhấn mạnh tầm quan trọng của việc có nhân viên phụ trách phòng thí nghiệm để hỗ trợ giáo viên trong việc tổ chức các bài thực hành.
Vấn đề khó khăn trong việc dạy học thực hành cho học sinh chuyên Hóa đang chiếm tỷ lệ cao, với chỉ 3,87% tài liệu đề cập đến lĩnh vực này Số lượng sách tham khảo về dạy học thực hành còn hạn chế so với sách lý thuyết và bài tập, dẫn đến giáo viên chủ yếu tập trung vào việc trang bị kỹ năng dạy học lý thuyết và giải bài tập Học sinh cũng ưu tiên học lý thuyết hơn là kỹ năng thực hành Xu hướng này phản ánh rõ rệt qua kết quả dạy học hóa học hiện nay, khi mà các đề thi, kiểm tra thường ít khi có câu hỏi liên quan đến thực nghiệm Điều này cho thấy sự thiếu hụt trong việc chú trọng dạy thực hành trong môn hóa học hiện nay.
Câu 7: Thầy/cô vui lòng cho biết ý kiến về các biện pháp khắc phục những khó khăn hiện nay, cũng như mức độ cần thiết của giải pháp đó
(Mức độ: 0 – không cần thiết; 1 – ít cần thiết; 2 – cần thiết; 3- rất cần thiết)
Bảng 1.10 Xếp hạng các biện pháp giúp nâng cao chất lượng dạy học thực hành
Giải pháp Mức độ Mức độ trung bình
1 Đào tạo nhân viên phụ trách PTN 0 3 18 72 2,74
2 Tập huấn cho GV về kĩ năng TH 0 7 44 40 2,31
3 Biên soạn giáo trình TH riêng cho lớp chuyên 0 8 49 36 2,3
4 Thiết kế sẵn hình ảnh, videoclip thí nghiệm để thuận lợi cho việc hướng dẫn HS 3 13 48 29 2,11
5 Đưa nội dung TH vào nội dung kiểm tra/thi 4 12 53 24 2,04
6 Soạn các câu hỏi có nội dung thực nghiệm để củng cố, mở rộng kiến thức cho HS 3 16 49 25 2,03
7 Thiết kế vở TH thí nghiệm cho HS 5 26 41 21 1,84
8 Tăng thời gian cho tiết TH 12 32 34 15 1,56
9 Có chế độ đãi ngộ cho GV giảng dạy TH 0 7 51 35 2,3
Ba biện pháp quan trọng để nâng cao chất lượng giảng dạy tại các phòng thí nghiệm (PTN) bao gồm: đào tạo nhân viên phụ trách PTN, tập huấn kỹ năng cho giáo viên trong PTN, và chế độ đãi ngộ cho giáo viên giảng dạy thực hành Những biện pháp này được đề xuất nhằm cải thiện hiệu quả giảng dạy tại các trường Sư phạm, các Sở giáo dục và nhà trường.
THIẾT KẾ TƯ LIỆU DẠY HỌC PHẦN THỰC HÀNH HÓA
Cơ sở khoa học của việc thiết kế tư liệu dạy học phần thực hành hóa học phân tích định lượng ở trường THPT chuyên
2.1.1 Các kiến thức về tâm lí học
2.1.1.1 Nhu cầu của người học
Trong quá trình nghiên cứu, chúng tôi đã xác định một số nhu cầu cơ bản của người học Đầu tiên là nhu cầu “giải thích”, vì người học thường cảm thấy khó chịu khi thực hiện công việc mà không hiểu rõ Sự thiếu giải thích có thể dẫn đến việc quên kiến thức và thiếu khả năng ứng phó với tình huống khó khăn Chỉ những học sinh hiểu rõ công việc của mình mới có thể tiếp tục học hỏi và phát triển Thứ hai là nhu cầu “làm chi tiết”, khi người học mong muốn được xem trình diễn cụ thể trong quá trình học kỹ năng để nắm bắt rõ yêu cầu và cách thức thực hiện.
+ Họ được trông chờ phải làm gì?
+ Họ có thể làm việc đó tốt nhất bằng cách nào?
+ Làm sao họ biết đã sử dụng đúng kĩ năng hoặc khả năng đó?
+ Sử dụng kĩ năng này khi nào và ở đâu thì thích hợp?
Người học thường cần ví dụ cụ thể để dễ dàng bắt chước và thực hành tốt, vì việc tìm ra cách "làm chi tiết" là rất quan trọng trong quá trình học bất kỳ kỹ năng nào Có nhiều phương pháp để truyền đạt điều này, như trình diễn, nghiên cứu tình huống, mẫu, hướng dẫn cách thức, hoặc khám phá Dù học kỹ năng nào, từ dễ đến khó, việc thực hành là cần thiết và hướng dẫn thực hành trở thành phương pháp giảng dạy không thể thiếu.
Việc tạo cơ hội cho học sinh tự hình thành kỹ năng là rất quan trọng, đồng thời giáo viên cũng nhận được thông tin phản hồi để đánh giá mức độ nắm bắt bài học của học sinh và xác định cần cải tiến phương pháp dạy học hay không Kiểm tra và hiệu chỉnh kỹ năng là cần thiết, với mong muốn mỗi bài học đều được kiểm tra nhiều lần và có sự điều chỉnh kèm theo giải thích và trình diễn Mục tiêu là giúp học sinh tránh lặp lại những sai lầm, từ đó học hỏi hiệu quả hơn Việc kiểm tra cần chi tiết và cụ thể để học sinh biết rõ những gì cần điều chỉnh.
Việc tạo điều kiện cho học sinh tự kiểm tra và điều chỉnh công việc của mình là rất quan trọng, giúp tiết kiệm thời gian cho giáo viên Tuy nhiên, trong giai đoạn đầu khi học kỹ năng mới, giáo viên vẫn cần thực hiện việc kiểm tra Học sinh nên được kiểm tra và điều chỉnh công việc ngay sau khi hoàn thành, hoặc trong quá trình thực hiện, để cung cấp phản hồi quan trọng cho giáo viên Ngoài ra, học sinh cần có tài liệu ghi nhớ để hỗ trợ trí nhớ khi bắt đầu làm việc với những điều mới hoặc khó khăn Việc ôn lại kiến thức cũng rất cần thiết, vì chỉ có lặp đi lặp lại mới giúp ghi nhớ hiệu quả Giáo viên cần đảm bảo rằng mọi kiến thức quan trọng đều được nhắc lại và sử dụng thường xuyên, đồng thời việc đánh giá sau khi học một kỹ năng cũng là cần thiết để củng cố kiến thức.
Học sinh luôn mong muốn xác định xem mình đã học đúng và có thể áp dụng kỹ năng vào thực tiễn mà không cần sự trợ giúp từ giáo viên Tương tự, giáo viên cũng quan tâm đến khả năng của học sinh trong việc vận dụng những gì đã học vào các tình huống thực tế Để đảm bảo điều này, việc đánh giá quá trình học tập là cần thiết, bao gồm các hình thức như lượng giá, trắc nghiệm hoặc kiểm tra Nếu đánh giá diễn ra trong suốt khóa học, học sinh sẽ có cơ hội khắc phục những thiếu sót nếu chất lượng học chưa đạt yêu cầu, điều này đóng vai trò quan trọng trong quá trình giảng dạy.
Việc xây dựng các bài kiểm tra để đánh giá việc học có thể thực hiện một cách kín đáo hoặc công khai, nhằm giúp giáo viên nhận biết được mức độ tiếp thu của học sinh Học sinh thường có nhu cầu đặt câu hỏi trong quá trình học, nhưng một số em có thể cảm thấy e ngại khi hỏi trước lớp Do đó, giáo viên cần tạo cơ hội cho những học sinh này đặt câu hỏi trong bối cảnh chỉ có thầy và trò, đặc biệt là trong giai đoạn "sử dụng" khi giáo viên di chuyển trong lớp để kiểm tra và giải đáp thắc mắc.
Mọi nhu cầu của người học đều hiện diện trong từng bài học, mặc dù không nhất thiết phải theo thứ tự cụ thể Một số yếu tố có thể được kết hợp trong các hoạt động khác nhau, nhưng tất cả đều phải được xem xét Việc hạn chế thời gian có thể yêu cầu giảm thời gian trình bày cho từng nhu cầu, tuy nhiên, không được phép bỏ qua hoàn toàn bất kỳ nhu cầu nào, trừ khi đã đảm bảo rằng nhu cầu đó đã được đáp ứng.
Để học một kỹ năng hiệu quả, học sinh cần hiểu rõ những kỳ vọng về khả năng thực hiện và cách thức thực hiện một cách chi tiết Các em cần nhận thức được lý do tại sao phương pháp đó là tốt nhất, cùng với thông tin cơ bản liên quan Học sinh cũng cần có cơ hội thực hành, kiểm tra và hiệu chỉnh kỹ năng đã học Do bộ nhớ có khả năng quên, người học cần có phương tiện ghi nhớ và cơ hội ôn tập lại nội dung đã học Cuối cùng, việc đánh giá quá trình học tập và đặt câu hỏi cho học sinh là rất cần thiết.
2.1.1.2 Sức mạnh của hình ảnh
Hình ảnh có sức mạnh vượt trội trong việc truyền đạt thông điệp, như câu nói "Trăm nghe không bằng mắt thấy" hay "Một bức ảnh có sức mạnh ngàn lời" đã chỉ ra Những câu cách ngôn này nhấn mạnh tầm quan trọng của hình ảnh trong việc ảnh hưởng đến tư duy và cảm nhận của con người.
- Tạp chí khoa học Scientific American xuất bản năm 1970 đã công bố các kết quả của một thí nghiệm lý thú do Ralph Haber thực hiện [43]:
Ông đã tổ chức một thí nghiệm với những tình nguyện viên, yêu cầu họ xem 2.560 bức ảnh đèn chiếu trong 7 giờ, với tốc độ 10 giây mỗi bức Sau một giờ nghỉ, ông tiến hành kiểm tra khả năng nhận diện của họ bằng cách cho mỗi người xem 2.560 cặp ảnh, bao gồm một bức họ đã xem và một bức tương tự chưa xem, đạt độ chính xác nhận dạng trung bình từ 85% đến 95%.
Haber đã tiến hành thí nghiệm thứ hai để kiểm tra khả năng nhận dạng nhanh của bộ não sau khi xác nhận độ chính xác trong việc tiếp nhận và hồi ức thông tin Trong thí nghiệm này, người tham gia xem mỗi giây một hình ảnh chiếu sáng Kết quả cho thấy bộ não không chỉ có khả năng ghi nhớ và hồi ức phi thường mà còn duy trì độ chính xác cao ngay cả khi tốc độ xử lý thông tin nhanh chóng.
Haber đã tiếp tục thách thức khả năng của não bộ qua thí nghiệm thứ ba, trong đó người tham gia được xem hình ảnh đèn chiếu với tốc độ 1 giây.
Một bức ảnh được phản chiếu qua gương cho thấy rằng, ngay cả khi di chuyển với tốc độ cao, bộ não vẫn có khả năng đảo ngược hình ảnh trong không gian ba chiều mà không làm giảm hiệu quả nhận thức.
Haber nhận xét rằng các thí nghiệm với tác nhân kích thích thị giác cho thấy khả năng nhận dạng ảnh của bộ não là gần như hoàn hảo Ông cũng cho rằng nếu thử nghiệm với 25.000 bức ảnh thay vì 2.500, kết quả sẽ không khác biệt nhiều.
Con người có khả năng nhận dạng ảnh vượt trội nhờ vào việc bức ảnh kích thích nhiều kỹ năng tư duy trên vỏ não như màu sắc, hình thể, đường nét và kết cấu Hình ảnh không chỉ giúp não hoạt động hiệu quả hơn so với từ ngữ mà còn gợi lên những liên kết phong phú và chính xác, từ đó tăng cường khả năng ghi nhớ và tư duy sáng tạo.
Thiết kế tư liệu dạy học phần thực hành hóa học phân tích định lượng ở trường
2.2.1 Tuyển chọn, xây dựng một số bài thực hành hóa học phân tích định lượng
Dựa trên chương trình chuyên sâu cho lớp chuyên Hóa và định hướng các đề thi chọn HSG, chúng tôi đã phát triển hệ thống bài thực hành hóa học PTĐL nhằm nâng cao kỹ năng và kiến thức cho học sinh.
15 bài Nội dung chi tiết như sau:
Bài 1: GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH THỂ TÍCH - THAO TÁC CƠ BẢN TRONG THỰC HÀNH PHÂN TÍCH THỂ TÍCH
I Các khái niệm cơ bản
• Phương pháp phân tích thể tích
Là phương pháp xác định hàm lượng 1 cấu tử trong một dung dịch bằng thể tích dung dịch thuốc thử đã biết chính xác nồng độ
Ví dụ: aA+ bB → cC + dD
Tại điểm tương đương của phản ứng giữa A và B, dung dịch không còn dư A hay B Khi B phản ứng hoàn toàn với thể tích VA (ml) của dung dịch A, ta có thể tính nồng độ chất A nếu biết nồng độ chất B (CB(N)) và thể tích chất B đã sử dụng (VB(ml)).
- Dung dịch A gọi là dung dịch cần chuẩn độ
- Dung dịch B gọi là dung dịch chuẩn
- Quá trình thêm từ từ dung dịch B vào dung dịch A: sự chuẩn độ
- Thời điểm B tác dụng vừa đủ với A: điểm tương đương
- Thời điểm kết thúc chuẩn độ: điểm cuối hay điểm dừng chuẩn độ
Điểm cuối thường không trùng với điểm tương đương, điều này có nghĩa là thể tích dung dịch chuẩn thêm vào không khớp với thể tích dung dịch tương ứng tại điểm tương đương.
Để xác định điểm tương đương trong quá trình titration, có thể sử dụng chất chỉ thị, giúp tạo ra hiện tượng quan sát được như thay đổi màu sắc hoặc xuất hiện kết tủa gần điểm tương đương.
II Các phương pháp chuẩn độ dựa trên bản chất phản ứng:
1 Phương pháp axit - bazơ: phản ứng chuẩn độ là phản ứng trung hòa
2 Phương pháp oxy hóa - khử: phản ứng chuẩn độ là phản ứng oxi hóa-khử
3 Phương pháp kết tủa: phản ứng chuẩn độ là phản ứng tạo kết tủa
4 Phương pháp phức chất: phản ứng chuẩn độ là phản ứng tạo phức
III Nồng độ đương lượng và định luật đương lượng
Là số gam chất đó tương đương hóa học với 1 ion gam H + (hay 1 ion gam OH - hay 1 ion gam hóa trị I) trong phản ứng mà ta đang xét
CT tính Đ - Trong phản ứng trung hòa: n là số ion H + hay OH - của 1 phân tử tham gia phản ứng
Ví dụ: 2NaOH + H3PO 4 → Na 2 HPO 4 + 2H 2 O ĐH3PO4 = M/2 = 98/2 = 49 gam
- Trong phản ứng tạo kết tủa: n là số điện tích + hay – của 1 phân tử tham gia phản ứng kết hợp ion
Ví dụ: BaCl2 + H 2 SO 4 → BaSO 4 ↓ + 2HCl ĐH2SO4 = M/2 = 98/2 = 49 gam ĐBaCl2 = M’/2 = 208/2 = 104 gam
- Trong phản ứng oxi hóa-khử: n là số electron cho/nhận ứng với 1 phân tử chất đó tham gia phản ứng
- Trong phản ứng tạo phức: n là số liên kết cộng hóa trị hay phối trí tạo nên từ 1 phân tử chất đó
Ví dụ: Ag + + 2CN - → Ag(CN) 2 - ĐAgNO3 = M/2 = 170/2 = 85 gam ĐKCN = M/1 = 26/1 = 26 gam
Là số đương lượng gam chất tan trong 1 lít dung dịch
Trong 1 phản ứng hóa học, tổng số đương lượng gam các chất tham gia phản ứng phải bằng nhau
IV Một số dụng cụ cơ bản trong chuẩn độ
- Được dùng để pha chế các dung dịch có nồng độ xác định bằng cách thêm nước cất đến vạch mức
Khi thêm nước tới vạch phải quan sát ở mức mà mắt cùng mặt phẳng với vạch Khi làm đầy bình mct Đ
Để đảm bảo đo lường chính xác, bình định mức cần được đặt ở vị trí phẳng và có ánh sáng rõ ràng, sao cho mặt cong phía dưới của dung dịch tiếp xúc với vạch chia.
- Không được rửa bình định mức bằng dung dịch định lượng hay thuốc thử như buret và pipet
- Không rót thẳng các dung dịch nóng hay lạnh vào bình định mức mà phải chờ đến khi nguội về nhiệt độ phòng mới rót vào bình định mức.
- Khi làm việc với bình định mức, tránh tiếp xúc bằng tay vào bầu bìnhvì nhiệt sẽ truyền từ tay vào thành bình làm thay đổi dung tích bình
- Dùng để hút chính xác thể tích dung dịch
- Khi làm việc với pipet, không được chạm tay vào phần giữa của pipet vì nhiệt từ tay sẽ làm thay đổi dung tích của pipet
- Để giảm sai số, các pipet đều phải sạch và không dính dầu mỡ Phải tráng rửa pipet trước khi dùng bằng chính dung dịch cần hút
- Gồm 2 loại: pipet bầu (pipet chính xác) và pipet chia vạch
Hình 2.2 Pipet bầu và pipet chia vạch
Pipet bầu (bulb pipet) là dụng cụ đo thể tích chính xác theo quy định của pipet Người sử dụng không bao giờ nên "thổi" hoặc sử dụng lực ngoài trọng lực để đẩy giọt cuối ra khỏi đầu pipet, vì thể tích trong pipet đã được chuẩn hóa không bao gồm giọt cuối Nếu pipet bầu bị nứt hoặc mẻ đầu, cần phải loại bỏ ngay vì điều này sẽ dẫn đến sai số trong phép đo.
Pipet chia vạch (measuring pipet) chỉ đảm bảo độ chính xác tương đối Khi sử dụng pipet có chữ BLOWOUT, viền kính nhám rộng 3-5 mm hoặc hai viền màu quanh cổ, cần thổi giọt cuối Đối với pipet không có những đặc điểm này, chỉ nên sử dụng trọng lực mà không cần tác động thêm.
Khi sử dụng pipet để lấy dung dịch, bạn nên cầm đầu trên của pipet bằng ngón cái và ngón giữa của tay thuận, sau đó nhúng đầu dưới của pipet vào dung dịch gần đáy bình Sử dụng tay kia để cầm quả bóp cao su, bóp nhẹ và đưa vào đầu trên của pipet để hút dung dịch vào pipet cho đến khi dung dịch đạt mức cao hơn 2-3 cm so với vạch mức.
Để sử dụng pipet chính xác, đầu tiên dùng ngón tay trỏ bịt chặt đầu trên của pipet để ngăn chất lỏng chảy ra Sau đó, dùng tay không thuận nâng bình chứa dung dịch lên và điều chỉnh ngón tay trỏ để chất lỏng chảy từ từ cho đến khi mặt cong của chất lỏng trùng với vạch của pipet Khi đạt được thể tích chính xác, lại dùng ngón tay trỏ bịt đầu pipet và chuyển pipet sang bình chuẩn độ, lưu ý giữ pipet ở vị trí thẳng đứng trong suốt quá trình Cuối cùng, khi chất lỏng đã chảy xong, hãy chạm nhẹ pipet vào phần bình không chứa dung dịch, nhưng tuyệt đối không thổi để làm rơi giọt dung dịch còn lại trong pipet, đặc biệt nếu pipet có chú thích là loại TD.
Hình 2.3 Cách sử dụng pipet a- Hút dung dịch lên b- Điều chỉnh mức chất lỏng trong pipet
- Kiểm tra buret trước khi chuẩn độ:
+ Bị nứt mẻ đầu, phải loại bỏ vì đã mất tác dụng kiểm sóat tốc độ chảy
+ Khóa buret phải đảm bảo kín và trơn, có thể dùng vaselin giúp làm trơn khóa
- Phải tráng buret 2 lần bằng nước cất và 1 lần bằng chính dung dịch dùng trong buret trước khi chứa đầy dung dịch trong buret
+ Khóa buret, rót khoảng 15ml nước cất vào buret
+ Giữ buret gần như nằm ngang, nghiêng nhẹ và xoay buret để nước chảy đều khắp thành buret
+ Nghiêng buret để loại bỏ nước rửa
+ Đặt buret vào giá ở vị trí thẳng đứng
Hình 2.4 Cách tráng rửa cột buret
+ Thêm khoảng 5ml nước cất, mở khóa cho nước chảy qua phần đuôi buret, đồng thời nghiêng nhẹ và xoay buret tương tự ở trên
+ Rửa lại 1 lần bằng nước cất và 1 lần bằng dung dịch chứa trong buret
+ Dùng khăn giấy mỏng thấm hết nước bám bên ngoài buret
Hình 2.5 Cách rửa đuôi buret
- Cách đọc mực chất lỏng trong buret:
Khi đọc chỉ số trên buret, cần đảm bảo rằng mắt ở vị trí ngang với vạch khum Đối với việc xác định thể tích buret, mắt phải được đặt ngang với mặt khum phía dưới của dung dịch trong suốt hoặc phần trên mặt khum đối với dung dịch có màu.
Hình 2.6 Cách đọc mực chất lỏng của từng loại dung dịch
+ Muốn nhìn mặt khum rõ hơn, có thể đặt phía sau buret một miếng bìa đen, đặt dưới vòm khum khoảng 1cm
Hình 2.7 Cách đọc thể tích chất lỏng trong cột buret
Kẹp buret ở vị trí thẳng đứng và trước mỗi lần chuẩn độ, hãy đổ dung dịch chuẩn vào buret cho đến vạch “0”, đồng thời đảm bảo làm đầy cả phần cuối và khóa buret.
(a) nạp dung dịch vào buret
(b) Kiểm tra xem có còn bọt khí ở khóa van không
(c) rửa đầu buret bằng nước cất
(d) làm sạch và khô buret trước khi chuẩn độ
Hình 2.8 Các thao tác với buret trước khi chuẩn độ
Khi thực hiện quá trình chuẩn độ, cần để dung dịch chảy từ buret một cách từ từ, đảm bảo rằng toàn bộ chất lỏng đã chảy ra sau 30 giây trước khi đọc kết quả Vào cuối quá trình, nên nhỏ từng giọt dung dịch và thực hiện nhiều lần để tính giá trị trung bình Phép chuẩn độ được xem là hoàn tất khi hiệu thể tích giữa các lần chuẩn độ song song không vượt quá ± 0,1 ml.
Sau khi hoàn tất quá trình chuẩn độ, hãy đổ bỏ hóa chất dư thừa trong buret Tiến hành tráng buret bằng nước cất ít nhất hai lần, sau đó đổ đầy nước cất vào buret và treo lên giá đỡ.
4 Một số dụng cụ đo thể tích khác
Becher, bình nón và ống đong chỉ được sử dụng để đo thể tích tương đối, không nên dùng cho mục đích đo thể tích chính xác Độ sai số của các dụng cụ này có thể lên tới 10%.
Hình 2.9 Các dụng cụ đo thể tích a)Becher b)Bình nón c) Ống đong
Trước khi sử dụng, các dụng cụ cần được rửa sạch bằng nước cất và để khô Trong quá trình chuẩn độ, hãy cầm bình nón bằng ba ngón tay của tay thuận: ngón cái, ngón trỏ và ngón giữa.
Hình 2.10 Cách cầm bình nón khi chuẩn độ
V Một số thao tác cơ bản trong thực hành phân tích thể tích
1 C ách lấy dung dịch để chuẩn độ
Vận dụng các tư liệu đã xây dựng để thiết kế một số giáo án thực hành hóa học phân tích định lượng
3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm
- Khẳng định hướng đi đúng đắn và cần thiết của đề tài
Xác định tính khả thi và hiệu quả của tư liệu thiết kế là yếu tố quan trọng nhằm nâng cao chất lượng giờ thực hành hóa học tại trường THPT chuyên Việc này không chỉ giúp cải thiện kỹ năng thực hành của học sinh mà còn đảm bảo rằng các phương pháp giảng dạy được áp dụng một cách hiệu quả và phù hợp với chương trình học.
- Rút ra những bài học kinh nghiệm trong việc tổ chức giờ thực hành hóa học PTĐL ở trường THPT chuyên
Chúng tôi tổ chức thực nghiệm cho 198 HS lớp chuyên Hóa của các trường sau:
Bảng 3.1 Danh sách các trường và GV tham gia thực nghiệm
TN Sĩ số ĐC Sĩ số
Hóa 2 33 Hà Lê Yến Anh
Do điều kiện giới hạn về thời gian, chúng tôi đã tiến hành thực nghiệm 06 bài thực hành thuộc phần chuẩn độ axit – bazơ
Bài 1: Giới thiệu phương pháp phân tích thể tích
Bài 2: Chuẩn độ axit mạnh bằng bazơ mạnh
Bài 3: Chuẩn độ axit yếu bằng bazơ mạnh
Bài 4: Chuẩn độ bazơ yếu bằng axit mạnh.