I. CỞ SỞ LÍ LUẬN VỀ VẤN ĐỀ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TÌM HIỂU THẾ GIỚI TỰ NHIÊN DƯỚI GÓC ĐỘ HÓA HỌC 1.1. Khái niệm và cấu trúc năng lực 1.1.1. Khái niệm về năng lực Theo tác giả Bernd Meiner và Nguyễn Văn Cường, NL được định nghĩa như sau: “Năng lực là khả năng thực hiện có trách nhiệm và hiệu quả các hành động, giải quyết các nhiệm vụ, vấn đề trong các tình huống thay đổi thuộc các lĩnh vực nghề nghiệp, xã hội hay cá nhân trên cơ sở hiểu biết, kĩ năng, kĩ xảo và kinh nghiệm cũng như sẵn sàng hành động”. 2, tr.68 Theo Denys Tremblay (2002), nhà tâm lý học người Pháp: “Năng lực là khả năng hành động, đạt được thành công và chứng minh sự tiến bộ nhờ vào khả năng huy động và sử dụng hiệu quả nhiều nguồn lực tích hợp của cá nhân khi giải quyết các vấn đề trong cuộc sống”. 3 Theo PGS.TS Nguyễn Công Khanh “Năng lực là khả năng thực hiện thành công hoạt động trong bối cảnh nhất định nhờ sự huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí,… Năng lực của các cá nhân được đánh giá qua phương thức và kết quả hoạt động của cá nhân đó khi giải quyết các vấn đề xác định của cuộc sống”. 4 Như vậy, NL là tổng hợp các đặc điểm, thuộc tính tâm lý của cá nhân phù hợp với yêu cầu đặc trưng của một hoạt động, nhất định nhằm đảm bảo cho hoạt động đó đạt hiệu quả cao.
CỞ SỞ LÍ LUẬN VỀ VẤN ĐỀ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TÌM HIỂU THẾ GIỚI TỰ NHIÊN DƯỚI GÓC ĐỘ HÓA HỌC
Khái niệm và cấu trúc năng lực
1.1.1 Khái niệm về năng lực
Theo tác giả Bernd Meiner và Nguyễn Văn Cường, NL được định nghĩa như sau:
Năng lực được định nghĩa là khả năng thực hiện một cách có trách nhiệm và hiệu quả các hành động, giải quyết các nhiệm vụ và vấn đề trong các tình huống thay đổi Điều này áp dụng cho nhiều lĩnh vực khác nhau như nghề nghiệp, xã hội và cá nhân, dựa trên sự hiểu biết, kỹ năng, kỹ xảo và kinh nghiệm, đồng thời thể hiện sự sẵn sàng hành động.
Theo nhà tâm lý học Pháp Theo Denys Tremblay (2002), năng lực được định nghĩa là khả năng hành động và đạt được thành công Điều này liên quan đến việc cá nhân có thể huy động và sử dụng hiệu quả nhiều nguồn lực tích hợp để giải quyết các vấn đề trong cuộc sống, từ đó chứng minh sự tiến bộ của bản thân.
Theo PGS.TS Nguyễn Công Khanh, năng lực được định nghĩa là khả năng thực hiện thành công các hoạt động trong bối cảnh cụ thể, nhờ vào việc kết hợp tổng hợp kiến thức, kỹ năng và các thuộc tính cá nhân như hứng thú, niềm tin và ý chí Đánh giá năng lực của cá nhân dựa trên phương thức và kết quả hoạt động khi giải quyết các vấn đề trong cuộc sống.
NL là tổng hợp các đặc điểm và thuộc tính tâm lý của cá nhân, phù hợp với yêu cầu của một hoạt động cụ thể, nhằm đảm bảo hiệu quả cao cho hoạt động đó.
Theo Chương trình Giáo dục phổ thông môn Hóa học ban hành tháng 12 năm
2018 của Bộ Giáo dục và Đào tạo, NL được chia thành 2 loại NL cốt lõi là NL chung và
- NL chung bao gồm: NL tự chủ và tự học, NL giao tiếp và hợp tác, NL giải quyết vấn đề và sáng tạo
NL đặc chuyên biệt bao gồm: NL ngôn ngữ, NL tính toán, NL khoa học, NL công nghệ, NL tin học, NL thẩm mỹ, NL thể chất, và NL tìm hiểu tự nhiên và xã hội.
Theo Bernd Meier và Nguyễn Văn Cường, cấu trúc chung của năng lực hành động được hình thành từ sự kết hợp của bốn thành phần chính: năng lực chuyên môn, năng lực phương pháp, năng lực xã hội và năng lực cá thể.
NL chuyên môn là khả năng thực hiện nhiệm vụ chuyên môn và tự đánh giá kết quả một cách độc lập, chính xác và có phương pháp.
Phương pháp NL (Methodical competency) đề cập đến khả năng thực hiện các hành động có kế hoạch và định hướng mục đích nhằm giải quyết hiệu quả các nhiệm vụ và vấn đề.
NL xã hội, hay năng lực xã hội, là khả năng đạt được mục tiêu trong các tình huống giao tiếp và tương tác xã hội, đồng thời thực hiện hiệu quả các nhiệm vụ phối hợp với các thành viên khác.
NL cá thể (Năng lực cá nhân) là khả năng nhận diện và đánh giá cơ hội phát triển cũng như những giới hạn của bản thân Nó bao gồm việc phát triển năng khiếu, xây dựng và thực hiện kế hoạch để tối ưu hóa tiềm năng cá nhân.
PT cá nhân, những quan điểm, chuẩn giá trị đạo đức và động cơ chi phối các thái độ và hành vi ứng xử
Bốn NL thành phần trên cũng có thể được chia nhỏ hơn thành 2 loại NL cụ thể:
NL chung bao gồm năng lực tự chủ và tự học, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, cùng với năng lực giao tiếp và hợp tác Trong khi đó, NL chuyên biệt bao gồm năng lực ngôn ngữ, năng lực tính toán, năng lực khoa học, năng lực công nghệ, năng lực tin học, năng lực thẩm mỹ và năng lực thể chất.
Năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ hóa học
1.2.1 Khái niệm năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ hóa học
Theo Bộ Giáo dục và Đào tạo, năng lực tư duy hóa học trong giáo dục thể hiện qua khả năng quan sát, thu thập thông tin, phân tích và xử lý số liệu Điều này cho phép học sinh giải thích và dự đoán kết quả nghiên cứu về các sự vật, hiện tượng trong tự nhiên và đời sống Việc đưa ra dự đoán và giả thuyết là một phần quan trọng trong quá trình học tập và khám phá khoa học.
Lập kế hoạch thực hiện
Viết, trình bày và thảo luận
Năng lưc THTGTN dưới góc độ hóa học
1.2.2 Cấu trúc năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ hóa học
Theo Bộ Giáo dục và đào tạo [1], cấu trúc NL THTGTN dưới góc độ hóa học được mô tả bằng hình 1.1 dưới đây:
Hình 1.1 Cấu trúc NL THTGTN dưới dóc độ hóa học
Cụ thể, các thành tố của NL THTGTN dưới góc độ hóa học được mô tả như sau:
Để đề xuất một vấn đề hiệu quả, trước tiên cần nhận diện và đặt ra những câu hỏi liên quan đến vấn đề đó Việc phân tích bối cảnh sẽ giúp làm rõ hơn nội dung cần đề xuất Cuối cùng, cần biểu đạt vấn đề một cách rõ ràng và mạch lạc để người nghe hoặc người đọc dễ dàng tiếp cận và hiểu được ý nghĩa.
- Đưa ra phán đoán và xây dựng giả thuyết: phân tích được vấn đề để nêu được phán đoán; xây dựng và phát biểu được giả thuyết nghiên cứu
Để thực hiện một kế hoạch nghiên cứu hiệu quả, cần xây dựng khung logic cho nội dung tìm hiểu, lựa chọn phương pháp phù hợp như quan sát, thực nghiệm, điều tra hoặc phỏng vấn, và lập kế hoạch triển khai chi tiết cho quá trình nghiên cứu.
Thực hiện kế hoạch nghiên cứu bao gồm việc thu thập sự kiện và chứng cứ thông qua quan sát, ghi chép, thu thập dữ liệu và thực nghiệm Sau đó, phân tích dữ liệu nhằm chứng minh hoặc bác bỏ giả thuyết Cuối cùng, rút ra kết luận và điều chỉnh khi cần thiết để đảm bảo tính chính xác của nghiên cứu.
Việc viết và trình bày báo cáo là rất quan trọng trong quá trình nghiên cứu, bao gồm việc sử dụng ngôn ngữ, hình vẽ, sơ đồ và biểu bảng để thể hiện kết quả tìm hiểu một cách rõ ràng Người thực hiện cần viết báo cáo sau khi hoàn thành nghiên cứu, đồng thời hợp tác với đối tác bằng thái độ lắng nghe tích cực và tôn trọng ý kiến của người khác Điều này giúp tiếp thu thông tin một cách hiệu quả và có khả năng giải trình, phản biện cũng như bảo vệ kết quả nghiên cứu một cách thuyết phục.
1.2.3 Tiêu chí phát triển năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ hóa học Để đánh giá được sự hình thành và PT NL THTGTN dưới góc độ hóa học ở HS, chúng ta phải xã định các biểu hiện của NL và xây dựng bộ tiêu chí, công cụ ĐG Dựa trên những biểu hiện của NL THTGTN dưới góc độ hóa học chúng tôi xây dựng tiêu chí đánh giá NL THTGTN dưới góc độ hóa học thông qua bảng 1.2
Bảng 1.2 Các tiêu chí và mức độ đánh giá NL THTGTN dưới góc độ hóa học
NL THTGTN dưới góc độ hóa học
1 Nhận ra và đặt câu hỏi liên quan đến vấn đề
Chưa nhận ra được vấn đề, chưa đặt được các câu hỏi liên quan đến vấn đề
Nhận ra được vấn đề, chưa đặt được các câu hỏi liên quan đến vấn đề
HS nhận ra và đặt được câu hỏi liên quan đến vấn đề
2 Phân tích bối cảnh để đề xuất vấn đề
Chưa phân tích được bối cảnh để đề xuất vấn đề
Phân tích được bối cảnh để đề xuất vấn đề
Phân tích được đầy đủ bối cảnh để đề xuất vấn đề
Chưa biểu đạt vấn đề
Biểu đạt được vấn đề
Biểu đạt được rõ ràng, đầy đủ vấn đề
2 Đưa ra phán đoán và xây dựng giả thuyết
4 Phân tích được vấn đề để nêu được phán đoán
Chưa phân tích được vấn đề, chưa nêu được phán đoán
Phân tích được vấn đề, chưa nêu được phán đoán
Phân tích được đầy đủ vấn đề, nêu được phán đoán
5 Xây dựng và phát biểu giả thuyết nghiên cứu
Xây dựng được giả thuyết nhưng chưa chia tiết, đầy đủ, chưa phát biểu được nghiên cứu
Xây dựng được chia tiết, đầy đủ giả thuyết, phát biểu chưa rõ ràng về nghiên cứu
Xây dựng được chia tiết, đầy đủ giả thuyết, phát biểu rõ ràng về nghiên cứu
3 Lập kế hoạch thực hiện
6 Xây dựng khung nội dung tìm hiểu
Chưa xây dựng được khung nội dung tìm hiểu hoặc khung nội dung tìm hiểu sơ sài, đối phó
Xây dựng được khung nội dung tìm hiểu nhưng chưa chia tiết, không logic
Xây dựng khung nội dung tìm hiểu đầy đủ, logic.
Chưa lựa chọn được phương pháp.
Lựa chọn được phương pháp nhưng chưa thích hợp
Lựa chọn được phương pháp thích hợp
8 Lập kế hoạch triển khai tìm hiểu
Chưa lập được kế hoạch triển khai tìm hiểu, lập kế hoạch sơ sài
Lập được kế hoạch triển khai tìm hiểu nhưng chưa hợp lí
Lập được kế hoạch triển khai tìm hiểu chia tiết, hợp.
9 Thu thập sự kiện và chứng cứ
Chưa thu thập được sự kiện và chứng cứ hoặc thu thập sơ sài
Thu thập được sự kiện và chứng cứ nhưng chưa phù hợp với kế hoạch
Thu thập được sự kiện và chứng cứ chia tiết, phù hợp với kế hoạch
5 Viết, trình bày báo cáo và thảo luận
10 Phân tích dữ liệu nhằm chứng minh hay bác bỏ giả thuyết
Chưa phân tích được dữ liệu hoặc phân tích sơ sài không chứng nhưng hay bác bỏ được giả thuyết
Phân tích được dữ liệu nhưng chưa chứng minh hay bác bỏ giả thuyết
Phân tích được dữ liệu, chứng minh được hay bác bỏ được giả thuyết
Chưa rút ra được kết luận hoặc rút ra kết luận sơ sài
Rút ra được kết luận nhưng chưa đầy đủ
Rút ra được kết luận đầy đủ có những điều chỉnh lại kết luận hợp lí nhất
5 Viết, trình bày báo cáo và thảo luận
12 Sử dụng ngôn ngữ, hình vẽ, sơ đồ, biểu bảng để biểu đạt quá trình và kết quả tìm hiểu
Chưa sử dụng được ngôn ngữ, hình vẽ, sơ đồ, biểu bảng để biểu đạt quá trình và kết quả tìm hiểu hoặc sử dụng sơ sài
Sử dụng được ngôn ngữ, hình vẽ, sơ đồ, biểu bảng để biểu đạt quá trình và kết quả tìm hiểu nhưng chưa hợp lí
Sử dụng được ngôn ngữ, hình vẽ, sơ đồ, biểu bảng để biểu đạt quá trình và kết quả tìm hiểu đầy đủ và hợp lí
13 Viết báo cáo sau quá trình tìm hiểu
Chưa viết được báo cáo sau quá trình tìm hiểu hoặc viết báo cáo xơ sài
Viết được báo cáo sau quá trình tìm hiểu nhưng chưa phù hợp với vấn đề/ chủ đề.
Viết được báo cáo sau quá trình tìm hiểu đầy đủ, phù hợp với vấn đề/ chủ đề
14 Ciải trình, phản biện, bảo vệ kết quả tìm hiểu
Chưa giải thích, trả lời được các câu hỏi thảo luận hoặc giải thích trả lời sơ sài
Giải thích, trả lời được các câu hỏi thảo luận
Giải thích, trả lời được các câu hỏi thảo thuyết phục
Nhận ra được những thiếu sót, sai lầm để sửa chữa
Với 14 tiêu chí, tổng số điểm tối đa đạt được là 42 điểm Việc đánh giá NL THTGTN dưới góc độ hóa học của HS căn cứ vào tổng số điểm theo từng tiêu chí được hiện, cụ thể như sau:
- Mức độ chưa đạt: Từ 14 điểm đến 20 điểm
- Mức độ đạt: Từ 21 điểm đến 29 điểm
- Mức độ tốt: Từ 30 điểm đến 37 điểm.
Một số phương pháp và kĩ thuật dạy học góp phần phát triển năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ hóahọc
Dạy học dự án là phương pháp giáo dục quan trọng, giúp thực hiện quan điểm dạy học tập trung vào người học, nhấn mạnh hoạt động học tập và áp dụng dạy học theo hướng tích cực.
Theo Bernd Meier và Nguyễn Văn Cường (2014), DHDA là phương pháp dạy học mà trong đó người học thực hiện nhiệm vụ phức hợp liên quan đến thực tiễn, kết hợp lý thuyết và thực hành để tạo ra sản phẩm có thể giới thiệu Người học có tính tự lực cao trong việc xác định mục tiêu, lập kế hoạch, thực hiện dự án và đánh giá kết quả.
Tác giả Lê Kim Long và Nguyễn Thị Kim Thành, “Dạy học theo dự án (Project
Học tập dựa trên dự án là một phương pháp học tập trong đó nhóm học viên chọn một chủ đề, thống nhất nội dung làm việc, tự lập kế hoạch và thực hiện công việc để đạt được kết quả có ý nghĩa, thường là sản phẩm có thể trình bày.
DHDA là một phương pháp học tập trong đó người học hoặc nhóm người học thực hiện nhiệm vụ để tạo ra sản phẩm cụ thể, với mục tiêu rõ ràng, kế hoạch thực hiện và được đánh giá kết quả.
1.3.1.2 Các đặc điểm của dạy học dự án Định hướng vào HS
Chú trọng vào hứng thú và tính tự lực của học sinh là yếu tố quan trọng trong giáo dục Học sinh được khuyến khích tham gia trực tiếp vào việc chọn đề tài và nội dung học tập phù hợp với khả năng và sở thích cá nhân, từ đó phát huy tính tích cực, tự lực, trách nhiệm và sự sáng tạo Giáo viên đóng vai trò là người tư vấn, hướng dẫn và hỗ trợ học sinh trong quá trình học tập.
Người học được khuyến khích làm việc nhóm và lựa chọn nhiệm vụ phù hợp, giúp rèn luyện kỹ năng cộng tác giữa các thành viên trong nhóm, giáo viên và học sinh, cũng như các lực lượng xã hội tham gia dự án Các dự án này được thực hiện với định hướng thực tiễn, tạo cơ hội cho người học phát triển khả năng làm việc chung hiệu quả.
Chủ đề của dự án được hình thành từ các tình huống thực tiễn trong nghề nghiệp và đời sống xã hội, đảm bảo phù hợp với trình độ của người học.
Các dự án học tập trong nhà trường có ý nghĩa thực tiễn xã hội sâu sắc, khi kết nối kiến thức với đời sống thực tiễn và môi trường địa phương, từ đó tạo ra những tác động tích cực cho cộng đồng.
Kết hợp lý thuyết và thực hành giúp kiểm tra và củng cố kiến thức lý thuyết, đồng thời rèn luyện kỹ năng hành động và tích lũy kinh nghiệm thực tiễn cho người học.
Dự án tích hợp nội dung kết hợp kiến thức từ nhiều môn học và lĩnh vực khác nhau nhằm giải quyết các vấn đề phức tạp, với định hướng tập trung vào sản phẩm.
Các sản phẩm được phát triển không chỉ dừng lại ở lý thuyết, mà còn bao gồm những sản phẩm vật chất từ hoạt động thực tiễn và thực hành Những sản phẩm này có thể được sử dụng, công bố và giới thiệu đến công chúng.
1.3.1.3 Các giai đoạn của dạy học dự án
Giai đoạn 1: Xác định mục tiêu dự án
GV và HS có thể cùng nhau đề xuất ý tưởng về dự án hoặc GV giới thiệu một số hướng của đề tài để HS chọn dự án
Giai đoạn 2: Thiết kế dự án là bước quan trọng để khuyến khích người học tham gia tích cực vào quá trình học tập Giáo viên cần lập kế hoạch và chuẩn bị kỹ lưỡng để đảm bảo hiệu quả giảng dạy.
Để định hướng cho học sinh, việc xác định mục tiêu là rất quan trọng Cần suy nghĩ về sản phẩm cuối cùng mà học sinh sẽ tạo ra, từ đó xác định kiến thức, kỹ năng và năng lực cần thiết để đạt được mục tiêu đó.
Để giúp học sinh tập trung vào những ý tưởng quan trọng và nội dung mấu chốt của bài học, giáo viên cần xây dựng một bộ câu hỏi định hướng Những câu hỏi này nên khái quát, thú vị và lôi cuốn để thu hút sự chú ý của người học.
- Lập kế hoạch ĐG và xây dựng tiêu chí ĐG: Quá trình ĐG nên khuyến khích HS tự ĐG, ĐG đồng đẳng và sử dụng ĐG quá trình
- Xây dựng nguồn tài liệu tham khảo: Cần cung cấp địa chỉ trang Website, sách, báo,… để HS tham khảo và lấy thông tin
Giai đoạn 3: Tiến hành dạy học theo dự án
Bước 1: Hướng dẫn HS xác định mục tiêu và thảo luận ý tưởng dự án
Bước 2: Đánh giá nhu cầu, kiến thức người học trước khi tiến hành dự án
Bước 3: Chia nhóm và lập kế hoạch dự án
Bước 4: Học sinh thực hiện dự án
Trong quá trình thực hiện dự án HS phải liên tục phản hồi và chia sẻ thông tin với
GV và các thành viên trong nhóm để tự điều chỉnh và định hướng, đồng thời tự đánh giá và đánh giá các bạn trong nhóm
Giai đoạn 4: Trình bày sản phẩm
Các nhóm học sinh trình bày dự án của mình, có thể thực hiện trong trường hoặc ngoài trường tùy thuộc vào quy mô dự án Giáo viên và các học sinh khác sẽ lắng nghe, dựa vào các tiêu chí đánh giá sản phẩm để đánh giá và cùng nhau rút ra kinh nghiệm, tổng kết nội dung bài học.
Giai đoạn 5: Đánh giá dự án
GV và HS cùng nhau ĐG quá trình thực hiện được, tổng kết các kết quả thu được và rút kinh nghiệm cho dự án sau
1.3.1.4 Ưu điểm, hạn chế của phương pháp dạy học dự án Ưu điểm của dạy học dự án
- Những lợi ích HS nhận được khi học tập theo dự án:
+ Tăng sự chuyên cần, tự tin của HS và cải tiến đáng kể thái độ học tập
PHÂN TÍCH THỰC TRẠNG, NGUYÊN NHÂN VÀ GIẢI PHÁP NĂNG LỰC TÌM HIỂU THẾ GIỚI TỰ NHIÊN DƯỚI GÓC ĐỘ HÓA HỌC
Thực trạng
Theo nghiên cứu của Nguyễn Thị Thương Thương, việc phát triển năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên qua môn hóa học cho học sinh tại một số trường phổ thông đã được điều tra và đánh giá.
- Hiện nay HS ở các trường THPT chưa hứng thú với việc học môn Hóa học có đến 14%
HS không thích các giờ học hóa trên lớp và có tới 63% HS bình thường không thích cũng không ghét các giờ học hóa.
Đa số học sinh (88%) chưa biết đến năng lượng thủy triều xanh dưới góc độ hóa học, điều này có thể hiểu được vì đây là một nguồn năng lượng mới mà học sinh chưa có cơ hội trải nghiệm.
Chỉ có một tỷ lệ nhỏ học sinh vận dụng kiến thức hóa học để giải thích các hiện tượng tự nhiên, với 22% chưa bao giờ áp dụng và 63% chỉ thỉnh thoảng sử dụng kiến thức này Sự hạn chế trong việc ứng dụng kiến thức hóa học có thể ảnh hưởng đến khả năng hiểu biết và giải thích các hiện tượng xung quanh.
Các thầy cô đã phát triển nhiều năng lực cho học sinh như năng lực nhận thức hóa học đạt 80%, năng lực giao tiếp hợp tác 40%, năng lực tự chủ và tự học 55%, năng lực tính toán 70% Tuy nhiên, năng lực tư duy hóa học dưới góc độ hóa học chỉ đạt 10%, cho thấy đây là một năng lực mới mà giáo viên chưa phát triển cho học sinh.
Hiện nay, năng lượng tái tạo từ nguồn thiên nhiên (NL THTGTN) dưới góc độ hóa học vẫn còn khá mới mẻ, với chỉ 15% giáo viên (GV) nắm vững khái niệm này Đáng chú ý, có tới 65% GV có hiểu biết gần đúng và 40% GV chưa hiểu đúng về khái niệm liên quan đến NL THTGTN.
Giáo viên cho rằng việc phát triển năng lực học sinh gặp nhiều khó khăn chủ yếu do trình độ học sinh không đồng đều (60%), thiếu hệ thống bài tập bổ trợ cho việc tự học (55%) và không đủ thời gian để triển khai (25%).
Giáo viên đánh giá học sinh qua các bài kiểm tra định kỳ theo kế hoạch dạy học với tỷ lệ 80%, trong khi đánh giá qua quan sát quá trình hoạt động của học sinh đạt 40% Đánh giá đồng đẳng giữa các học sinh trong cùng nhóm và giữa các nhóm trong lớp chỉ đạt 25% Tuy nhiên, đánh giá qua sản phẩm của học sinh như bài báo cáo và powerpoint lên tới 85% Kết quả đánh giá học sinh thông qua các bài kiểm tra và sản phẩm này là chấp nhận được, nhưng còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố như phân phối chương trình và phương pháp kiểm tra đánh giá chưa có sự thay đổi đáng kể.
- Có 65% GV cho rằng cần thiết DH để PT NL THTGTN dưới góc độ hóa học chỉ có 30% GV cho rằng không cần thiết
Kết quả khảo sát cho thấy, năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên (NL THTGTN) là một lĩnh vực mới mà giáo viên và học sinh chưa có nhiều cơ hội trải nghiệm Do đó, các trường học và giáo viên cần chú trọng hơn đến việc nghiên cứu và phát triển năng lực này, đặc biệt trong môn hóa học cho học sinh cấp THPT.
Giải pháp
Giáo viên cần nắm vững đặc điểm tâm lý của học sinh THPT để giáo dục các em nhận thức đúng về việc khám phá thế giới tự nhiên qua lăng kính hóa học, từ đó khuyến khích động lực học tập tích cực Cần giao nhiệm vụ tìm hiểu thế giới tự nhiên cho học sinh, hỗ trợ các em điều chỉnh kế hoạch tự học phù hợp với thực tế, đồng thời theo dõi, kiểm tra việc thực hiện kế hoạch và khen thưởng kịp thời những học sinh có thành tích tốt.
- Các trường THPT cần đẩy mạnh đổi mới công tác kiểm tra, đánh giá kết quả học tập của
Đổi mới biên soạn đề kiểm tra nhằm khuyến khích phát triển năng lực của học sinh là một trong những mục tiêu quan trọng Cần cải cách cách tổ chức các bài kiểm tra định kỳ theo hình thức kiểm tra chung để nâng cao tính công bằng và hiệu quả Hơn nữa, việc đổi mới quy trình chấm, sửa bài và đánh giá kết quả học tập của học sinh cũng rất cần thiết Cuối cùng, hướng dẫn học sinh cách tự kiểm tra và đánh giá trong quá trình học tập sẽ giúp các em phát triển kỹ năng tự học và tự đánh giá.
- Cho HS tham gia các hoạt động ngoại khóa, trải nghiệm, để phát triển được năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ hóa học
THIẾT KẾ HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC THEO CHƯƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THÔNG MỚI
KẾ HOẠCH BÀI DẠY TÊN BÀI DẠY: ALKANE
Thời gian thực hiện: (3 tiết)
- Khái niệm về alkane, nguồn alkane trong tự nhiên, công thức chung của alkane
- Đặc điểm về tính chất vật lí (nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi, tỉ khối, tính tan) của một số alkane.
Liên kết hóa học trong phân tử alkane chủ yếu là liên kết đơn carbon-carbon và carbon-hydro, tạo nên cấu trúc ổn định Methane và ethane có hình dạng phân tử đặc trưng, với methane là một khối tứ diện và ethane có cấu trúc hình chóp Các phản ứng hóa học của alkane bao gồm phản ứng thế, trong đó một nguyên tử hydro bị thay thế bởi một nguyên tử khác, và quá trình cracking, nơi alkane được phân hủy thành các hydrocarbon nhỏ hơn Reforming là quá trình chuyển đổi các alkane thành các hợp chất có giá trị hơn, trong khi phản ứng oxi hóa hoàn toàn tạo ra carbon dioxide và nước Ngược lại, phản ứng oxi hóa không hoàn toàn dẫn đến sự hình thành carbon và các sản phẩm khác, ảnh hưởng đến hiệu suất năng lượng.
Trong thí nghiệm, hexane được cho vào dung dịch thuốc tím và tương tác với dung dịch bromine ở nhiệt độ thường cũng như khi đun nóng hoặc chiếu sáng Qua việc đốt cháy hexane, các hiện tượng thí nghiệm được quan sát và mô tả, từ đó giải thích được tính chất hóa học của alkane.
- Ứng dụng của alkane trong thực tiễn và cách điều chế alkane trong công nghiệp
Năng lực nhận thức hóa học
- Nêu được khái niệm về alkane, nguồn alkane trong tự nhiên, công thức chung của alkane
- Trình bày và giải thích được đặc điểm về tính chất vật lí (nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi, tỉ khối, tính tan) của một số alkane
Phân tử alkane có đặc điểm liên kết hoá học bền vững, với hình dạng phân tử của methane và ethane là dạng hình cầu Các phản ứng chính của alkane bao gồm phản ứng thế, trong đó một nguyên tử hydro được thay thế bằng một nguyên tử khác, và phản ứng cracking, giúp phân tách các phân tử lớn thành các phân tử nhỏ hơn Phản ứng reforming là quá trình chuyển đổi cấu trúc phân tử để tạo ra nhiên liệu chất lượng cao hơn Ngoài ra, alkane còn tham gia vào phản ứng oxi hoá hoàn toàn, sản sinh ra nước và carbon dioxide, cũng như phản ứng oxi hoá không hoàn toàn, dẫn đến việc tạo ra các sản phẩm khác như carbon monoxide và soot.
Tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ hóa học
- Trình bày được các ứng dụng của alkane trong thực tiễn và cách điều chế alkane trong công nghiệp
Ô nhiễm không khí một phần lớn đến từ các chất độc hại trong khí thải của các phương tiện giao thông Để giảm thiểu tình trạng này, cần thực hiện một số biện pháp như sử dụng phương tiện công cộng, bảo trì xe thường xuyên, và khuyến khích đi bộ hoặc đạp xe Những hành động này không chỉ giúp cải thiện chất lượng không khí mà còn bảo vệ môi trường sống của chúng ta.
Vận dụng kiến thức kĩ năng đã học
Vận dụng kiến thức đã học về alkane để giải quyết một số bài tập liên quan
Năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo
Để giảm thiểu tác động của metan đối với khí hậu và môi trường sống, cần áp dụng các biện pháp hiệu quả dựa trên kiến thức và kỹ năng hóa học Việc kiểm soát nguồn phát thải metan từ nông nghiệp, chăn nuôi và các hoạt động công nghiệp là rất quan trọng Ngoài ra, việc tăng cường nghiên cứu và phát triển công nghệ xử lý khí thải cũng góp phần đáng kể trong việc giảm lượng metan thải ra môi trường Hơn nữa, nâng cao nhận thức cộng đồng về tác hại của metan và khuyến khích các hành động bảo vệ môi trường sẽ giúp tạo ra một môi trường sống bền vững hơn.
Chăm chỉ: Học sinh học tập chủ động, đặt câu hỏi, thực hiện nhiệm vụ giáo viên yêu cầu.
Trung thực: Mô tả, báo cáo trung thực các hiện tượng thí nghiệm
III Thiết bị dạy học và học liệu
- Dụng cụ: ống nghiệm, giá ống nghiệm, ống hút nhỏ giọt, đèn cồn, kẹp gỗ.
- Hóa chất: dd hexane, thuốc tím và dd bromine
- Máy tính nối mạng, máy chiếu, giáo án powerpoint, video thí nghiệm.
- Giấy A0, bút lông, phiếu học tập
- Phiếu đánh giá học tập
- Các tài liệu tham khảo và nguồn tài liệu trên Internet…
- Video về điều chế methane
III Tiến trình dạy học
Tăng khả năng hứng thú học tập cho HS, giúp học sinh định hình kiến thức cần tìm hiểu
- Sau đó, GV yêu cầu HS điền những điều đã biết, muốn biết về alkane (cụ thể là methane: CH4) vào cột K và cột W của bảng
Hãy liệt kê những điều em biết về alkane (cụ thể là methane: CH4)
Hãy liệt kê những điều muốn biết thêm về alkane (cụ thể là methane: CH4)
Sau khi hoàn thành hai cột K và W, các nhóm tiến hành báo cáo và so sánh thông tin với nhau để thu thập dữ liệu đầy đủ hơn Giáo viên dựa vào những điểm chung đã nêu và có thể bổ sung thêm ý kiến nếu cần thiết để hoàn thiện bài viết.
Trong bài học hôm nay, chúng ta sẽ khám phá về các hợp chất hiđrocacbon no, hay còn gọi là alkane, có mặt trong nhiều sản phẩm như nến, xăng, mỡ bôi trơn và khí gas Giáo viên sẽ giới thiệu về khí biogas và thành phần chính của nó, đồng thời phân tích những lợi ích mà công nghệ biogas mang lại cho nông dân Việt Nam Bên cạnh đó, chúng ta cũng sẽ tìm hiểu về cấu trúc hóa học của alkane để hiểu rõ hơn về vai trò của chúng trong cuộc sống.
Dự kiến sản phẩm học tập
- HS trả lời các câu hỏi trên và hoàn thành hai cột K và W
- Không tan trong nước và nhẹ hơn nước
- Là nguồn nhiên liệu quan trọng
- Danh pháp và đồng phân
- Tính chất hóa học của alkane
- Ứng dụng trong đời sống
- Định hướng được các kiến thức cần tìm hiểu.
- GV đánh giá qua quan sát: quá trình thảo luận, cách trình bày.
- Nhận xét về quá trình thực hiện nhiệm vụ học tập của học sinh; phân tích, nhận xét kết quả
Hoạt động 2: Hình thành kiến thức
Hoạt động 2.1: Tìm hiểu khái niệm, danh pháp và viết đồng phân
Alkane là một loại hydrocarbon bão hòa, có công thức chung là CnH2n+2, và thường được tìm thấy trong tự nhiên từ dầu mỏ và khí thiên nhiên Để đặt tên cho các alkane, ta sử dụng quy tắc danh pháp thay thế, trong đó các alkane mạch không phân nhánh từ C1 đến C10 được gọi tên theo thứ tự từ metan đến dekane Ngoài ra, một số alkane mạch nhánh với không quá 5 nguyên tử carbon cũng có thể được đặt tên theo quy tắc này.
- GV chia lớp thành 6 nhóm (mỗi nhóm từ 6-8 học sinh), HS hoàn thành phiếu học tập số
(1) CH3-CH2-CH2-CH3 (2) CH3-CH(CH3)-CH3 (3) CH2=CH-CH2,
(4) CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 (5) CH3-CH2-OH (6) (CH3)2CH-CH2-CH3
(7) CH3=CH2-CH(CH3)-CH3 (8) CH3-(CH3)2C-CH3 (9) C6H5-CH2
Câu 1: Trong các chất trên chất nào alkane?
Câu 2: Trong số các chất trên, alkane nào mạch không phân nhánh, mạch phân nhánh?
Câu 3: Viết đồng phân của C4H10 và gọi tên các đồng phân đó
Dự kiến sản phẩm học tập
PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1 Câu 1:
Alkane mạch không phân nhánh: (1), (4)
CTPT tổng quát Alkane: CnH2n+2 (n ≥ 1).
(1) CH3-CH2-CH2-CH3 (pentane) (2) CH3-CH(CH3)-CH3 (2-methyl-propane)
- HS hoàn thành phiếu học tập số 1 và báo cáo kết quả từng nhóm.
- HS các nhóm thảo luận đóng góp ý kiến.
+ Định nghĩa: anlkane (parafin) là những hyđrocacbon no, mạch hở.
+ Alkane có trong dầu mỏ, khí thiên, nến, xăng dầu, mỡ bôi trơn, gas,
Quy tắc gọi tên theo danh pháp thay thế cho phép đặt tên cho các alkane từ C1 đến C10, bao gồm cả các alkane mạch không phân nhánh và một số alkane mạch nhánh với tối đa 5 nguyên tử carbon.
+ Chọn mạch chính: mạch carbon dài nhất có nhiều nhánh nhất.
+ Đánh số mạch chính: từ phía phân nhánh sớm hơn
Phần nhánh Phần mạch chính
Vị trí nhánh – tên nhánh
+ Gọi tên mạch nhánh (tên nhóm alkyl) theo thứ tự vần chữ cái
+ Số chỉ vị trí nhánh nào đặt ngay trước gạch nối với tên nhánh đó.
Trong quá trình thực hiện nhiệm vụ, học sinh đã thể hiện sự nỗ lực và trách nhiệm cao Việc phân tích và đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ cho thấy sự tiến bộ rõ rệt trong kỹ năng và kiến thức của các em Đồng thời, các ý kiến tham luận của học sinh không chỉ phản ánh sự sáng tạo mà còn góp phần làm phong phú thêm cho quá trình học tập, tạo điều kiện cho việc cải thiện phương pháp giảng dạy.
- Phiếu GV đánh giá hoạt động nhóm:
Mức độ 3 Kém Hoạt động của nhóm
Hoạt động tích cực, không tranh cãi
Hoạt động tích cực, thỉnh thoảng có tranh cãi
Hoạt động không tích cực
Trình bày chính xác trên 2/3 nội dung yêu cầu.
Trình bày chính xác 1/3 – 2/3 nội dung yêu cầu
Trình bày chính xác dưới 1/3 nội dung yêu cầu
Hoạt động 2.2: Tìm hiểu tính chất vật lí và đặc điểm về liên kết hóa học
Bài viết trình bày các đặc điểm về tính chất vật lý của một số alkane, bao gồm nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi, tỉ khối và tính tan Đồng thời, bài viết cũng giải thích liên kết hóa học trong phân tử alkane và hình dạng phân tử của methane và ethane.
- GV cho xem mô hình của methane và HS trình bày đặc điểm cấu tạo của alkane
+ Mô hình methane: + Mô hình buthane
- GV nói thêm về tính chất vật lí của alkane
Dự kiến sản phẩm học tập
- Đặc điểm liên kết alkane: chỉ có liên kết đơn
+ Nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy, khối lượng riêng tăng theo chiều tăng của khối lượng phân tử
+ Nhẹ hơn nước, không tan trong nước, tan được trong một số dung môi hữu cơ.
- Phân tích, nhận xét qua câu trả lời HS
Hoạt động 2.3: Tìm hiểu tính chất hóa học của alkane
Phản ứng thế, cracking và reforming là những quá trình quan trọng trong hóa học, bao gồm phản ứng oxi hoá hoàn toàn và không hoàn toàn Học sinh cần chủ động trong việc học tập, đặt câu hỏi và thực hiện các nhiệm vụ do giáo viên yêu cầu Đồng thời, việc mô tả và báo cáo trung thực các hiện tượng thí nghiệm cũng là một phần không thể thiếu trong quá trình học.
- GV chia lớp học thành 6 nhóm, thực hiện các nhiệm vụ học tập theo hướng dẫn
Bước Hoạt động của GV Hoạt động của HS
- GV phát phiếu học tập trong đó có sẵn danh mục hóa chất, dụng cụ.
HS thảo luận nhóm và hoàn thành các thông tin trong phiếu học tập Đại diện nhóm nhận hóa chất và dụng cụ cần thiết do GV chuẩn bị.
2- Đề xuất giả thuyết và cách giải quyết
GV yêu cầu học sinh đề xuất các thí nghiệm cần thực hiện và nêu ra các giả thuyết liên quan đến phản ứng hóa học Cần xác định phản ứng nào sẽ xảy ra, phản ứng nào không xảy ra, và nếu có phản ứng xảy ra thì sản phẩm tạo thành sẽ là gì.
- Thảo luận, đề xuất TN và dự đoán hiện tượng, phản ứng hóa học xảy ra (theo PHT số 2 và số 3).
DANH MỤC HÓA CHẤT DỤNG CỤ
Dung dịch hexane Thuốc tím
Dung dịch bromine ống nghiệm, cốc thủy tinh,đèn cồn, ống nhỏ giọt
- GV tổ chức cho HS làm thí nghiệm
- Yêu cầu ghi nhận lại hiện tượng quan sát được
-GV quan sát, ghi nhận quá trình làm việc của các nhóm.
- HS Thực hiện thí nghiệm nghiên cứu chất hóa học của alkane theo đề xuất đưa ra.
4- Phân tích dữ liệu thực nghiệm
- GV yêu cầu HS nêu hiện tượng quan sát được và giải thích.
- HS nêu các hiện tượng quan sát được và hoàn thành phiếu học tập 3
- Thống nhất giữa nội dung báo cáo và các kết quả thí nghiệm trong quá trình thực hiện.
5- Kết luận - Yêu cầu HS kết luận và giải thích các kết quả thí nghiệm.
- GV nói thêm về quá trình reforming, phản ứng cracking
- GV đặt vấn đề cho phản ứng điều chế methane
- HS kết luận về tính chất hóa học của alkane và trình bày báo cáo.
- HS lắng nghe, và chuẩn bị tâm thế nhận nhiệm vụ học tập mới.
Dự kiến sản phẩm học tập
- Xác định được các thí nghiệm cần thực hiện.
- Hoàn thành phiếu học tập 3.
Phiếu học tập số 3 Thí nghiệm Hiện tượng (dự đoán) PTHH (dự đoán)
Hexane tác dụng KMnO4 Tách lớp Không phản ứng
Hexane tác dụng dd bromine Không hiện tượng Không phản ứng
Hexane tác dụng dd bromine (t 0 ) Dd bromine mất màu C6H14 + Br2 C6H13Br + HBr Hexane tác dụng với O2 Có khí sinh ra C6H14 + O2 6CO2 + 7H2O
- Trình bày kết quả trên phiếu học tập số 3
Alkane không phản ứng cộng với KMnO4 và dung dịch brom, mà chỉ tham gia phản ứng thế với brom khi được đun nóng Chúng cũng có khả năng phản ứng oxi hóa hoàn toàn và không hoàn toàn.
CH3-CH3 -500độ C, xt-> CH2=CH2 + H2
+ Reforming: Là quá trình chế biến dầu mỏ, chủ yếu là phân đoạn nhẹ, xảy ra ở 470 –
540 0 C và áp suất 3 – 5 atm, để tạo xăng có chỉ số octane cao (80 trở lên) và đây là công nghệ làm sạch dầu mỏ
+ Phản ứng oxi hóa hoàn toàn:
+ Phản ứng oxi hóa không hoàn toàn:
- GV đánh giá qua quan sát: bài làm trên phiếu học tập, quá trình thảo luận, cách trình bày.
- HS đánh giá đồng đẳng qua nhận xét.
Hoạt động 2.4: tìm hiểu ứng dụng, điều chế
Mục tiêu: Trình bày được các ứng dụng của alkane trong thực tiễn và cách điều chế alkane trong công nghiệp.
- GV cho xem hình ảnh các ứng dụng của alkane và video điều chế alkane trong PTN
- GV yêu cầu HS hoàn thành cột L trong bảng KWL
Dự kiến sản phẩm học tập
- Ứng dụng của alkane: Làm nhiên liệu, làm nguyên liệu để tổng hợp nên các hợp chất khác dùng cho các nghành công nghiệp
- Điều chế alkane trong công nghiệp:
+ Chưng cất phân đoạn dầu mỏ.
+ Thu từ khí thiên nhiên và khí dầu mỏ.
Ô nhiễm không khí chủ yếu xuất phát từ khí thải của các phương tiện giao thông Để giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường, việc hiểu và áp dụng một số biện pháp hạn chế ô nhiễm do giao thông là rất cần thiết.
- HS Hoàn thành cột L trong bảng KWL
- Không tan trong nước và nhẹ hơn nước
- Là nguồn nhiên liệu quan trọng
- Danh pháp và đồng phân
- Tính chất hóa học của alkane
- Ứng dụng một số chất
- Biết được phản ứng refoming
- Giải pháp hạn chế ô nhiễm môi trường
- Biết được alkane điều chế như thế nào
- Phân tích, nhận xét kết quả thông qua bảng KWL, chốt kiến thức.
Vận dụng kiến thức đã học về alkane để giải quyết một số bài tập liên quan
- HS củng cố kiến thức thông qua trò chơi KAHOOT.
- Hệ thống câu hỏi củng cố:
Câu 1: Công thức tổng quát của alkane là
Câu 2: Số dồng phân cấu tạo ứng với công thức phân tử C5H12 là
Câu 3: Số đồng phân cấu tạo ứng với công thức phân tử C6H14 là
Câu 4: Hợp chất (CH3)2CHCH2CH2CH3 có tên gọi là
A 3-ethyl-2-methylpentane B 2- methylpentane C isopentane D 1,1-đimethylbutane
Câu 5: Thành phần chính của khí thiên nhiên là:
Dự kiến sản phẩm học tập
- Câu trả lời của HS.
- Đánh giá qua câu trả lời của HS.