(SKKN 2022) dạy học chủ đề điện phân theo định hướng STEM nhằm phát huy năng lực sáng tạo hóa học cho học sinh lớp 12 trường thpt nông cống 3

Thảo luận cùng nhóm chuyên môn, đề xuất dạy học chủ đề điện phân theo định hướng STEM nhằm phát huy năng lực sáng tạo hóa học cho học sinh lớp 12……… 7 3.2.. Theo đó, học sinh sẽ phải tìm

MỤC LỤC

A MỞ ĐẦU 1

1 Lí do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 1

3 Đối tượng nghiên cứu 1

4 Phương pháp nghiên cứu 1

5 Thời gian, địa điểm nghiên cứu……… 2

B NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM……… 3

1 Cơ sở lí luận ……… 3

1.1 Sự hình thành va phát triển của giáo dục stem……… 3

1.2 Ưu điểm của mô hình STEM……… 3

1.3 Vai trò của giáo dục STEM 4

1.4 Quy trình xây dựng chủ đề dạy học theo định hướng STEM…… 5

1.5 Thiết kế dạy học theo định hướng STEM……… 5

2 Thực trạng dạy và học môn Hóa học tại trường THPT Nông Cống 3 trước khi triển khai giáo dục STEM

6 2.1 Thực trạng dạy học môn Hoá học của giáo viên……… 6

2.2 Thực trạng học môn Hoá học của học sinh……… 7

2.3 Thực trạng giáo dục STEM……… 7

3 Biện pháp khắc phục 7

3.1 Thảo luận cùng nhóm chuyên môn, đề xuất dạy học chủ đề điện phân theo định hướng STEM nhằm phát huy năng lực sáng tạo hóa học cho học sinh lớp 12………

7 3.2 Tiến hành thiết kế một số chủ đề STEM 7

3.2.1 Thiết kế “ Dạy học chủ đề điện phân theo định hướng STEM nhằm phát huy năng lực sáng tạo hóa học cho học sinh lớp 12” 7 3.2.2.Một số bài thực nghiệm trong chủ đề điện phân ……… 10

4 Thực nghiệm sư phạm……… 14

4.1 Mục đích thực nghiệm……… 14

4.2 Nhiệm vụ thực nghiệm……… 14

4.3 Nội dung và kế hoạch thực nghiệm……… 14

4.4 Tiến Hành thực nghiệm……… 15

4.6 Kết quả thực nghiệm sư phạm……… 16

4.6.1 Kết quả về mặt định tính……… 16

4.6.2 Kết quả định lượng……… 19

C KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 22

D TÀI LIỆU THAM KHẢO 24

A MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Điện hóa nói chung và điện phân nói riêng là một chuyên ngành rất quantrọng trong ngành hóa học và có ứng dụng vô cùng rộng lớn Đối với chươngtrình Hóa học bậc THPT - ban Cơ bản kiến thức điện phân cũng được đề cậpkhá nhiều Để dạy và học điện phân có rất nhiều phương pháp và kĩ thuật khácnhau nhưng một trong những cách đó là áp dụng dạy học STEM đạy hiệu quảrất cao

Giáo dục STEM hình thành và phát triển năng lực giải quyết vấn đề chongười học Trong mỗi bài học theo chủ đề STEM, học sinh được đặt trước mộttình huống có vấn đề thực tiễn Theo đó, học sinh sẽ phải tìm tòi, nghiên cứunhững kiến thức thuộc các môn học có liên quan đến vấn đề và sử dụng chúng

để giải quyết vấn đề đặt ra Bên cạnh đó, giáo dục STEM khuyến khích phongcách học tập sáng tạo Người học không chỉ tiếp thu các kiến thức nền tảng,nguyên lý mà sẽ tích hợp chúng vào trong thực tế

Bên cạnh đó, giáo dục STEM đề cao đến việc hình thành và phát triểnnăng lực giải quyết vấn đề cho người học Trong mỗi bài học theo chủ đềSTEM, học sinh được đặt trước một tình huống có vấn đề thực tiễn cần giảiquyết liên quan đến các kiến thức khoa học Để giải quyết vấn đề đó, học sinhphải tìm tòi, nghiên cứu những kiến thức thuộc các môn học có liên quan đếnvấn đề (qua sách giáo khoa, học liệu, thiết bị thí nghiệm, thiết bị công nghệ) và

sử dụng chúng để giải quyết vấn đề đặt ra

Ngoài ra, giáo dục STEM đề cao một phong cách học tập mới cho ngườihọc, đó là phong cách học tập sáng tạo Đặt người học vào vai trò của một nhàphát minh, người học sẽ phải hiểu thực chất của các kiến thức được trang bị;phải biết cách mở rộng kiến thức; phải biết cách sửa chữa, chế biến lại chúngcho phù hợp với tình huống có vấn đề mà người học đang phải giải quyết

Với những đặc điểm trên, việc áp dụng giáo dục STEM vào dạy và học

chủ đề điện phân là rất phù hợp Vì vậy tôi chọn đề tài: “Dạy học chủ đề điện phân theo định hướng STEM nhằm phát huy năng lực sáng tạo hóa học cho học sinh lớp 12 trường thpt Nông Cống 3”

2 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu cơ sở lí luận, cơ sở thực tiễn, từ đó thiết kế và tổ chức một sốchủ đề dạy học theo định hướng STEM trong dạy học chủ đề điện phân nhằmphát triển năng lực sáng tạo hóa học cho học sinh lớp 12, qua đó góp phần nângcao chất lượng dạy học bộ môn Hóa học ở trường THPT Nông Cống 3

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu:Chủ đề dạy học theo định hướng STEM phần điện

phân và các biện pháp phát huy năng lực sáng tạo cho học sinh THPT Nông Cống 3

- Phạm vi nghiên cứu:Các nội dung kiến thức về điện phân theo định hướng

STEM

4 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu lí luận

- Nghiên cứu những cơ sở lí luận về dạy học STEM, các NL chung, NLchuyên biệt và NL đặc thù môn Hóa học, các phương pháp và kĩ thuật dạy học

Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

- Phương pháp phỏng vấn

- Phương pháp quan sát

- Phương pháp điều tra qua phiếu hỏi

- Phương pháp thực nghiệm sư phạm

Phương pháp thống kê

- Ứng dụng toán học thống kê để xử lý kết quả thực nghiệm sư phạm

5 Thời gian, địa điểm nghiên cứu

Đề tài được tiến hành nghiên cứu từ tháng 8/2021 đến hết tháng 05/2022 tai trường trung học phổ thông Nông Cống 3, huyện Nông Cống, tỉnh Thanh Hóa

B NỘI DUNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

1 Cơ sở lý luận

1.1 Sự hình thành và phát triển của giáo dục STEM

STEM là viết tắt của các từ: Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Math (Toán học) Giáo dục STEM về bản chấtđược hiểu là trang bị cho người học những kiến thức và kỹ năng cần thiết liênquan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kỹ thuật và toán học Những kiến thức và kỹ năng nay được tích hợp và lồng ghép, bổ trợ lẫn nhau để giúp họcsinh vừa hiểu được nguyên lý, vừa có thể áp dụng để thực hành và tạo ra đượcnhững sản phẩm trong cuộc sống thường ngày

Hình 1.1 Giáo dục STEM với thực tiễn

Với kỹ năng khoa học, học sinh được trang bị kiến thức về các khái niệm,các nguyên lý, các định luật và các cơ sở lý thuyết của giáo dục khoa học Từ đóhọc sinh có khả năng liên kết các kiến thức để thực hành và có tư duy sử dụngkiến thức vào thực tiễn để giải quyết vấn đề

Kỹ năng công nghệ giúp học sinh có khả năng sử dụng, quản lý và truy cập công nghệ từ những vật dụng đơn giản đến những hệ thống phức tạp Kỹnăng kỹ thuật giúp học sinh có cái nhìn tổng quan và đưa ra được những giảipháp trong các vấn đề liên quan đến thiết kế, xây dựng quy trình Và cuối cùng,

kỹ năng toán học là khả năng nhìn nhận và nắm bắt được vai trò của toán họctrong mọi khía cạnh tồn tại trên thế giới

Giáo dục STEM tạo ra những con người có thể đáp ứng được nhu cầucông việc của thế kỷ 21, đáp ứng sự phát triển kinh tế, xã hội của quốc gia và cóthể tác động tích cực đến sự thay đổi của nền kinh tế tri thức trong bối cảnh toàncầu hóa

1.2 Ưu điểm của mô hình STEM

Giáo dục STEM hình thành và phát triển năng lực giải quyết vấn đề chongười học Trong mỗi bài học theo chủ đề STEM, học sinh được đặt trước mộttình huống có vấn đề thực tiễn Theo đó, học sinh sẽ phải tìm tòi, nghiên cứunhững kiến thức thuộc các môn học có liên quan đến vấn đề và sử dụng chúng

để giải quyết vấn đề đặt ra Bên cạnh đó, giáo dục STEM khuyến khích phongcách học tập sáng tạo Người học không chỉ tiếp thu các kiến thức nền tảng,nguyên lý mà sẽ tích hợp chúng vào trong thực tế.

Giáo dục STEM là phương thức giáo dục tích hợp theo cách tiếp cận liênmôn (interdisciplinary) và thông qua thực hành, ứng dụng Thay vì dạy bốn mônhọc như các đối tượng tách biệt và rời rạc, STEM kết hợp chúng thành một môhình học tập gắn kết dựa trên các ứng dụng thực tế Qua đó, học sinh vừa họcđược kiến thức khoa học, vừa học được cách vận dụng kiến thức đó vào thựctiễn

Bên cạnh đó, giáo dục STEM đề cao đến việc hình thành và phát triểnnăng lực giải quyết vấn đề cho người học Trong mỗi bài học theo chủ đềSTEM, học sinh được đặt trước một tình huống có vấn đề thực tiễn cần giảiquyết liên quan đến các kiến thức khoa học Để giải quyết vấn đề đó, học sinhphải tìm tòi, nghiên cứu những kiến thức thuộc các môn học có liên quan đếnvấn đề (qua sách giáo khoa, học liệu, thiết bị thí nghiệm, thiết bị công nghệ) và

sử dụng chúng để giải quyết vấn đề đặt ra

1.3 Vai trò của giáo dục STEM

Một thống kê ở Mỹ cho thấy từ năm 2004 đến năm 2014, việc làm liênquan đến khoa học và kỹ thuật tăng 26%, gấp hai lần so với tốc độ tăng trưởngtrung bình của các ngành nghề khác Trong khi đó, việc làm STEM có tốc độtăng trưởng gấp 4 lần so với tốc độ tăng trưởng trung bình của các ngành khácnếu tính từ năm 1950 đến 2007

Hình 1.2 Sơ đồ vai trò giáo dục STEM

Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì nhu cầu việc làm liên quanđến STEM ngày càng lớn, đòi hỏi ngành giáo dục cũng phải có những thay đổi

để đáp ứng nhu cầu của xã hội Giáo dục STEM có thể tạo ra những con ngườiđáp ứng được nhu cầu công việc của thế kỷ mới, có tác động lớn đến sự thayđổi nên kinh tế đổi mới

Quán triệt các văn bản chỉ đạo của các cấp quản lý giáo dục về các hoạtđộng giáo dục liên quan đến giáo dục STEM để có thống nhất cao trong thựchiện các nhiệm vụ, giải pháp thực hiện

1.4 Quy trình xây dựng chủ đề dạy học theo định hướng STEM

- Bước thứ nhất: Xác định VĐ thực tiễn VĐ thực tiễn được hiểu là các tình

huống xảy ra có VĐ đối với HS, có tính chất kĩ thuật Nó có thể là các ứng dụngtrong cuộc sống hằng ngày, con người cần giải quyết một công viêc nào đó, thôithúc HS tìm hiểu và thực hiện để đáp ứng nhu cầu Nó cũng có thể là yêu cầucủa định hướng nghề nghiệp, đòi hỏi HS giải quyết nhằm trải nghiệm một sốnhiệm vụ của nghề nghiệp nào đó trong thực tế

- Bước thứ hai: Lên ý tưởng về chủ đề STEM Ý tưởng chủ đề STEM là bài

toán mở được hình thành có tính chất kĩ thuật nhằm giải quyết VĐ thực tiễn

- Bước thứ ba: Xác định kiến thức STEM liên quan cần để giải quyết Kiến

thức về Khoa học, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học liên quan cần để giải quyếtVĐ

- Bước thứ tư:Xác định mục tiêu của chủ đề Xác định mục tiêu là xác định

các kiến thức, kĩ năng, thái độ HS sẽ đạt được sau khi học xong chủ đề

- Bước thứ năm:Xây dựng hệ thống câu hỏi định hướng chủ đề STEM Câu

hỏi định hướng là các câu hỏi được đặt ra cho HS nhằm gợi ý để giúp HS đềxuất các giải pháp, nhiệm vụ nhằm đạt được mục tiêu của chủ đề STEM

1.5 Thiết kế hoạt động dạy học theo định hướng STEM

Cấu trúc của bài học STEM thường được phỏng theo quy trình kĩ thuật.Bên cạnh đó, bài học STEM phải đảm bảo các tiêu chí, đặc trưng của bài họcSTEM Dựa trên các cơ sở đó, tác giả đề xuất các bước thiết kế hoạt động dạyhọc theo định hướng STEM Cụ thể được trình bày trong bảng sau

Bước 1:Lựa chọn chủ đề bài học, xây dựng mục tiêu dạy học của chủ đề

- GV phải căn cứ vào nội dung kiến thức trong chương trình môn học vàcác hiện tượng, quá trình gắn với các kiến thức đó trong tự nhiên; quy trình hoặcthiết bị công nghệ có sử dụng của kiến thức đó trong thực tiễn để lựa chọn chủ

đề của bài học

- Để xác định mục tiêu chủ đề STEM, GV cần rà soát xem kiến thức cầndạy, kĩ năng cần rèn luyện thông qua chủ đề từng môn là những kiến thức, kĩnăng nào Đồng thời GV cũng căn cứ vào cấu trúc các NL chung và NL chuyênbiệt của môn khoa học tự nhiên xác định các NL HS có thể được hình thành vàphát triển thông qua chủ đề

Bước 2: Xác định vấn đề cần giải quyết, xác định các kiến thức cần thiết để giải quyết vấn đề

- GVđịnh hướng các nội dung cần được đưa vào chủ đề HS có thể trả lờiđược

- Kiến thức trong chủ đề STEM cần có sự tích hợp giữa KTKN của cáclĩnh vực chuyên môn riêng Để sáng tỏ điều này ta cần nêu rõ trong chủ đề giáodục STEM đang xây dựng có huy động các KTKN nào của từng lĩnh vực Khoahọc, Công nghệ, Kĩ thuật và Toán học Tuy nhiên, dù kiến thức thuộc lĩnh vựcnào thì nó cũng thuộc 3 loại kiến thức sau:

- Kiến thức đã học, còn gọi là kiến thức nền

- Kiến thức sẽ học: Đây là những kiến thức dự kiến được HS chiếm lĩnhthông qua chủ đề STEM, những kiến thức này được ghi trong mục tiêu dạy học

- Kiến thức cơ sở khoa học: Một số kiến thức mở rộng, cung cấp dưới

dạng thông tin để qua đó tạo điều kiện cho HS rèn luyện các kĩ năng, phát triểnNL.

Bước 3: Xây dựng nội dung các hoạt động dạy học của chủ đề, lập kế hoạch dạy học chủ đề.

-GV cần chỉ ra: Chủ đề có những hoạt động nào, từng hoạt động đó thựchiện vai trò gì trong trong việc đạt được mục tiêu dạy học chủ đề

- Khi xây dựng kịch bản dạy học, mỗi hoạt động của kế hoạch dạy họctheo định hướng STEM , GV cần thực hiện các công việc sau:

+ Xác định mục tiêu hoạt động

+ Xây dựng nội dung học dưới dạng các tư liệu học tập: phiếu họctập, thông tin

+ Chuẩn bị phương tiện, thiết bị dạy học cho hoạt động

+ Dự kiến nguồn nhân lực, vật lực để tổ chức hoạt động (sự phối hợpgiữa các GV bộ môn, dụng cụ, thiết bị )

+ Lập kế hoạch tổ chức hoạt động dạy học: Có thể áp dụng nhiềucách thức tổ chức hoạt động học tập (hoạt động cá nhân, hoạt động theo nhóm,thực hiện dự án…)

+ Xây dựng công cụ đánh giá (ĐG) mục tiêu hoạt động: Mỗi hoạtđộng GV cần có công cụ ĐG mục tiêu hoạt động

+ Dự kiến thời gian cho mỗi hoạt động

Bước 4: Tổ chức dạy học và đánh giá chủ đề

-Tùy theo điều kiện trang thiết bị, cơ sở vật chất, trình độ HS và thời giancho phép, GV linh hoạt tổ chức dạy học chủ đề theo định hướng STEM như kếhoạch dạy học đã xây dựng

- Sau khi dạy học, GV cần đánh giá các khía cạnh sau:

+ Tính phù hợp thực tế dạy học với thời lượng dự kiến

+ Mức độ đạt được mục tiêu của HS, thông qua kết quả đánh giá cáchoạt động học tập

+ Sự hứng thú của HS với chủ đề thông qua quan sát và phỏng vấnHS

+ Mức độ khả thi với điều kiện cơ sở vật chất

Từ đó, giúp GV điều chỉnh, bổ sung chủ đề cho phù hợp hơn

2 Thực trạng dạy và học môn Hoá học tại trường trung học phổ thông Nông Cống 3 trước khi triển khai giáo dục STEM

2.1 Về thực trạng dạy học môn Hoá học của giáo viên

Tôi cùng các đồng nghiêp đã vận dụng được một số phương pháp dạy họctích cực như phương pháp góc, phương pháp dạy học nêu vấn đề, kĩ thuật mảnhghép và thu được những hiệu quả tích cực nhất định trong giảng dạy

Tuy nhiên việc khai thác đồ dùng thí nghiệm để phục vụ việc dạy họcmôn Hoá học nói chung, và dạy học nội dung ứng dụng khoa học kĩ thuật củamôn Hoá học nói riêng gặp nhiều khó khăn do phòng thí nghiệm của trườngtrung học phổ thông Nông Cống 3 chỉ có các hoá chất và dụng cụ thí nghiệmđơn giản, một số đồ dùng thí nghiệm còn bị hư hỏng

2.2 Thực trạng học môn Hoá học của học sinh

Về phương pháp học tập: Học sinh chủ yếu học tập trong nội dung sáchgiáo khoa Các em đến trường nghe thầy cô giảng bài, sau đó trước buổi lên lớpcác em thường học thuộc lòng nội dung lý thuyết và làm bài tập trong sách giáokhoa, và sách bài tập Trên lớp, khi thầy cô phát vấn câu hỏi, thao tác đầu tiên làcác em tìm các nội dung liên quan trong sách giáo khoa mà ít khi suy nghĩ, tưduy, sáng tạo Nếu nội dung nào không có trong sách giáo khoa là thường các

em không trả lời được câu hỏi của giáo viên Ngoài ra còn một số học sinh yếukém, cá biệt trong nhà trường lười học, không chịu học bài, xem lại bài cũ trướckhi lên lớp

2.3 Thực trạng giáo dục STEM

Năm 2012, giáo dục STEM bắt đầu xuất hiện từ các cơ sở giáo dục tưnhân ở Việt Nam Tới nay, giáo dục STEM đã được nhắc tới nhiều trên cácphương tiện thông tin đại chúng, sách báo Theo Chỉ thị 16/CT-TTg ngày4/5/2017 về tăng cường năng lực tiếp cận cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ

tư, Thủ tướng Chính phủ cũng đã giao trách nhiệm cho Bộ Giáo dục và Đào tạothúc đẩy triển khai giáo dục STEM trong chương trình giáo dục phổ thông; tổchức thí điểm tại một số trường phổ thông ngay từ năm học 2017-2018 Tuynhiên trên thực tế giáo dục STEM chưa được triển khai diện rộng

3 Về giải pháp khắc phục

Trên cơ sở thực trạng dạy và học môn Hóa học ở trường Trung Học Phổ Thông Nông Cống 3 nêu trên Tôi đã đề xuất một số giải pháp khắc phục như sau:

3.1 Thảo luận cùng nhóm chuyên môn, đề xuất “Dạy học chủ đề điện phân theo định hướng STEM nhằm phát huy năng lực sáng tạo hóa học cho học sinh lớp 12 trường thpt Nông Cống 3”

Trước hết tôi giới thiệu với các thành viên trong Tổ chuyên môn về giáo dục STEM thông qua các tài liệu và nội dung mà cá nhân tôi đã được tham gia tập huấn do sở giáo dục và đào tạo tổ chức Nội dung cụ thể mà tôi đã giới thiệu baogồm:

- Khái niệm về giáo dục STEM

- Vai trò, ý nghĩa của giáo dục STEM

- Quy trình thiết kế các hoạt động dạy học một chủ đề STEM

Sau khi thống nhất trong Tổ chuyên môn tôi đã xin ý kiến chỉ đạo của tổtrưởng Tổ chuyên môn, Ban chuyên môn nhà trường và nhận được sự nhất trícao Tôi đã tiến hành thiết kế chủ đề điện phân theo định hướng STEM nhằmphát huy năng lực sáng tạo hóa học cho học sinh lớp 12

3.2 Tiến hành thiết kế các chủ đề giáo dục STEM

3.2.1 Thiết kế “ Dạy học chủ đề điện phân theo định hướng STEM nhằm

phát hy năng lực sáng tạo hóa học cho học sinh lớp 12”

3.2.1.1 Nội dung kiến thức điện phân trong chương trình Hóa học THPT

- Ban Cơ bản

Lớp 10:

- Sản xuất Clo trong công nghiệp

- Sản xuất nước Gia - ven trong công nghiệp

- Sản xuất Flo trong công nghiệp.

- Sản xuất Oxi trong công nghiệp

Lớp 12:

- Điều chế kim loại bằng phương pháp điện phân

- Sản xuất NaOH bằng phương pháp điện phân dung dịch NaCl

Nhận xét:

Trong chương trình Hóa học THPT có một số đơn vị kiến thức liên quanđến điện phân Tuy nhiên kiến thức về điện phân không được đưa vào chươngtrình một cách chính thống vì vậy học sinh gặp nhiều khó khăn trong việc họctập

3.2.1.2 Thiết kế hoạt động học kiến thức nền cho chủ đề điện phân

a Mục tiêu dạy học

* Về kiến thức:

- HS nêu được: Khái niệm điện phân

- HS viết được quá trình cho nhận electron trên các bề mặt điện cực,phương trình điện phân

- HS nêu và giải thích được các quá trình điện phân, vai trò của dòng điệnmột chiều trong quá trình điện phân

- HS viết được phương trình hóa học minh họa các quá trình điện phân

- HS giải được các bài tập định tính và định lượng liên quan đến điệnphân, áp dụng thành thạo định luật Faraday

- HS có niềm tin vào khoa học, có hứng thú và say mê học tập hóa học

- HS tích cực chủ động trong giải quyết nhiệm vụ học tập, hợp tác nhóm

để hoàn thành nhiệm vụ chung

* Phát triển NL:

- Phát triển NLVDKTKN thông qua dạy học chủ đề chương cacbohiđrattheo định hướng STEM HS vận dụng kiến thức, kĩ năng để giải quyết các vấn

đề thực tiễn như:

+ Thiết kế các thí nghiệm điện phân đơn giản

+ Vấn đề rác thải công nghiệp và bảo vệ môi trường

+ Vai trò của điện phân.

- Bên cạnh đó còn phát triển cho HS các NL sau: NL GQVĐ và sáng tạo;

NL thực hành Hóa học; NL sử dụng CNTT và TT; NL tự học; NL sử dụng ngônngữ Hóa học; NL hợp tác, làm việc nhóm…

b Hệ thống câu hỏi định hướng hoạt động học

1) Tìm hiểu khái niệm về sự điện phân

- Nêu định nghĩa, lấy ví dụ minh họa

- Nêu vai trò của dòng điện một chiều trong quá trình điện phân

- So sánh giữa phản ứng điện phân với các phản ứng oxi hóa - khử đã biết.2) Thứ tự xảy ra của các quá trình cho - nhận electron trên các bề mặt điện cực trong quá trình điện phân dung dịch

- Bản chất hóa học của quá trình

- Vai trò và tác dụng của dòng điện một chiều trong quá trình điện phân

- Sự giống và khác nhau giữa phản ứng điện phân và các phản ứng oxi hóa - khử mà HS đã biết

3) Phương trình Faraday

c Phương pháp và kĩ thuật dạy học

- Kĩ thuật lắng nghe và phản hồi tích cực

- Kĩ thuật đặt câu hỏi…

d Chuẩn bị

* GV: Chuẩn bị dụng cụ và hóa chất thí nghiệm

* HS: Hoàn thành nhiệm vụ tìm hiểu kiến thức nền theo câu hỏi định hướng, vẽ

sơ đồ tư duy trên giấy A0

e Hoạt động học kiến thức nền của chủ đề điện phân

Hoạt động 1: Báo cáo kết quả tìm hiểu kiến thức của chủ đề điện phân

* Mục tiêu:

- Hệ thống lại các kiến thức về điện phân đã biết.

- Tìm tòi các kiến thức mới về điện phân theo những câu hỏi định hướng.

- Rèn kĩ năng khái quát hóa kiến thức, thuyết trình, phản biện, đánh giá cho

giữa các cá nhân và các nhóm

* Thời gian: 45 phút

GV tổ chức cho các nhóm

báo cáo kiến thức nền dưới

dạng sơ đồ tư duy

- Các nhóm báo cáo kết quả tại lớp trong vòng

GV yêu cầu mỗi nhóm đặt

câu hỏi cho nhóm khác và

phản biện nhóm khác

luật Faraday

- Khi mỗi nhóm báo cáo xong, đặt câu hỏi chocác nhóm khác để kiểm tra các nhóm có tìmhiểu về nội dung của nhóm mình hay không?

- Các nhóm khác nghe báo cáo của nhóm bạn,phản biện và đánh giá nhóm bạn

- Khi các nhóm đánh giá

xong, GV nhận xét, bổ sung

và yêu cầu HS hoàn thiện

nội dung kiến thức nền vào

bài tập điền khuyết

+ HS giải thích được các quá trình hóa học xảy ra

+ HS trình bày cách thiết kế các thiết bị điện phân giải thích được bằng

kiến thức đã học

+ HS vận dụng kiến thức STEM để giải quyết nhiệm vụ học tập

- Về kĩ năng:

+ HS viết được PTHH xảy ra trong quá trình điện phân

+ HS vận dụng lí thuyết đã học để giải được các dạng bài tập điện phân trong chương trình THPT

+ HS rèn luyện tư duy nghiên cứu khoa học thông qua thực hiện các hoạt động thí nghiệm

+ HS có khả năng tư duy độc lập; khả năng xây dựng giả thuyết, quan sáthiện tượng thí nghiệm, đưa ra nhận xét và kết luận; khả năng hoạt động nhóm,thu thập thông tin và báo cáo

+ Tự thiết kế được một số thí nghiệm điện phân đơn giản và ứng dụngnhững kiến thức đã học để dự đoán và giải thích, xử lí được những kết quả củathực nghiệm

- Về thái độ và năng lực được hình thành:

+ Học tập tích cực chủ động, yêu thích nghiên cứu khoa học

+ NLVDKTHH vào đời sống: Phát hiện các nội dung kiến thức HH vềcacbohiđrat được ứng dụng trong các VĐ của đời sống; Phát hiện các VĐ trongđời sống liên quan đến tính chất và sử dụng kiến thức HH để giải thích; độc lậpsáng tạo trong việc xử lý các VĐ thực tế

3.2.2.2 Kiến thức STEM trong chủ đề

Khoa học (S) - Tác dụng hóa học của dòng điện một chiều

- Các quá trình oxi hóa khử xảy ra trên các bề mặt điện cực

- Định luật Faraday

Kiểm chứng lại kiến thức đã biết thong qua các thí nghiệmđịnh tính và định lượng

Công nghệ (T) - Áp dụng công nghệ điện hóa trong thí nghiệm điện phân

- Ứng dụng của sự điện phân

Kỹ thuật (E) Tối ưu hóa quy trình điện phân

Toán học (M) Tính toán định lượng sản phẩm của các quá trình điện

Thí nghiệm 1: Điện phân dung dịch HCl

Nội dung thí nghiệm:

Tiến hành điện phân dung dịch HCl có hòa sẵn quỳ tím với điện cực trơ, I=5A

Dự kiến kết quả đạt được:

- Hiện tượng thu được:

Có bọt khí không màu thoát ra ở Catot, bọt khí màu vàng lục thoát ra ởAnot một thời gian sau đó bọt khí ngừng thoát ra

Dung dịch có màu đỏ, sau đó nhạt dần và chuyển sang màu tím

- Học sinh trình bày được cách làm và giải thích được các kết quả của thínghiệm

Các nhóm khác đưa ra câu hỏi phản biện

GV chính xác hóa các kiến thức có liên quan

Thí nghiệm 2: Điện phân dung dịch H2SO4

Nội dung thí nghiệm:

Tiến hành điện phân dung dịch H2SO4 có hòa sẵn quỳ tím với điện cực trơ,I=5A

Dự kiến kết quả đạt được:

- Hiện tượng thu được:

Có bọt khí không màu thoát ra ở cả hai điện cực

Dung dịch có màu đỏ, trong cả quá trình điện phân, màu sắc của dungdịch hầu như không thay đổi

- Học sinh trình bày được cách làm và giải thích được các kết quả của thínghiệm

Các nhóm khác đưa ra câu hỏi phản biện

GV chính xác hóa các kiến thức có liên quan

GV lưu ý cho HS: Bản chất của quá trình điện phân dung dịch H2 SO 4 là điện phân H 2 O Axit H 2 SO 4 đóng vai trò là chất dẫn điện.

Nhóm 2: Trình bày sản phẩm nghiên cứu quá trình điện phân dung dịch KNO 3

và dung dịch CuSO 4

Thí nghiệm 3: Điện phân dung dịch KNO3Nội dung thí nghiệm:

Tiến hành điện phân dung dịch KNO3có hòa sẵn quỳ tím với điện cực trơ, I=5A

Dự kiến kết quả đạt được:

- Hiện tượng thu được

Có bọt khí không màu thoát ra ở cả hai điện cực

Dung dịch có màu tím, trong cả quá trình điện phân, màu sắc của dungdịch không thay đổi

- Học sinh trình bày được cách làm và giải thích được các kết quả của thínghiệm

Các nhóm khác đưa ra câu hỏi phản biện

GV chính xác hóa các kiến thức có liên quan

GV lưu ý cho HS: Bản chất của quá trình điện phân dung dịch KNO3 là điện phân H 2 O KNO 3 đóng vai trò là chất dẫn điện.

Thí nghiệm 4: Điện phân dung dịch CuSO4

Nội dung thí nghiệm:

Tiến hành điện phân dung dịch CuSO4điện cực trơ, I=5A

Dự kiến kết quả đạt được:

- Hiện tượng thu được

Giai đoạn 1: Có bọt khí không màu thoát ra ở Anot, có Cu màu đỏ bámvào Catot, màu xanh lam của dung dịch nhạt dần rồi mất hẳn

Giai đoạn 2: Khi dung dịch mất màu xanh lam thì có bọt khí thoát ra ở cảhai điện cực

- Học sinh trình bày được cách làm và giải thích được các kết quả của thínghiệm

Các nhóm khác đưa ra câu hỏi phản biện

GV chính xác hóa các kiến thức có liên quan

Nhóm 3: Trình bày sản phẩm nghiên cứu quá trình điện phân dung dịch NaOH

và dung dịch chứa 2 muối Cu(NO 3 ) 2 và Ag NO 3

Thí nghiệm 5: Điện phân dung dịch NaOH

Nội dung thí nghiệm:

Tiến hành điện phân dung dịch NaOH, điện cực trơ, I=5A

Dự kiến kết quả đạt được:

- Hiện tượng thu được:

Có bọt khí không màu thoát ra ở cả 2 điện cực

- Học sinh trình bày được cách làm và giải thích được các kết quả của thínghiệm

Các nhóm khác đưa ra câu hỏi phản biện

GV chính xác hóa các kiến thức có liên quan

Thí nghiệm 6: Điện phân dung dịch NaOH

Nội dung thí nghiệm:

Tiến hành điện phân dung dịch chứa 2 muối Cu(NO3)2 và Ag NO3, điện cực trơ,I=5A

Dự kiến kết quả đạt được:

- Hiện tượng thu được:

Giai đoạn 1: Có bọt khí không màu thoát ra ở Anot, có Ag màu trắng bạcbám vào Catot, màu xanh của dung dịch không thay đổi

Giai đoạn 2: Có bọt khí không màu thoát ra ở Anot, có Cu màu đỏ bámvào Catot, màu xanh lam của dung dịch nhạt dần rồi mất hẳn

Giai đoạn 3: Có bọt khí không màu thoát ra ở cả 2 điện cực

- Học sinh trình bày được cách làm và giải thích được các kết quả của thínghiệm

Các nhóm khác đưa ra câu hỏi phản biện

GV chính xác hóa các kiến thức có liên quan

Nhóm 4:

Thí nghiệm 7: Kiểm chứng định luật Faraday

Nội dung thí nghiệm:

- Tiến hành điện phân dung dịch CuSO4điện cực trơ trong những khoảng thờigian bằng nhau với cường độ dòng điện là 1A, 2A, 3A, 4A, 5A

Dự kiến kết quả đạt được:

Lượng Cu giải phóng ở Catot tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện

- Tiến hành điện phân dung dịch CuSO4điện cực trơ, I=5Atrong những khoảngthời gian 15 phút, 30 phút,45 phút, 60 phút và 75 phút

Dự kiến kết quả đạt được:

Lượng Cu giải phóng ở Catot tỉ lệ thuận với thời gian điện phân

Các nhóm khác đưa ra câu hỏi phản biện

GV chính xác hóa các kiến thức có liên quan

Nhóm 5:Điều chế Cu bằng phương pháp điện phân dung dịch CuSO 4 và mạ bạc lên bề mặt của sắt bằng phương pháp điện phân

Thí nghiệm 8: Điều chế Cu bằng phương pháp điện phân dung dịch CuSO4

Nội dung thí nghiệm:

- Tiến hành điện phân dung dịch CuSO4điện cực trơ, I = 5A

Dự kiến kết quả đạt được:

Lượng Cu giải phóng ở Catot, qua đó chứng tỏ có thể dùng phương pháptrên để điều chế Cu

Các nhóm khác đưa ra câu hỏi phản biện

GV chính xác hóa các kiến thức có liên quan

Thí nghiệm 9: Mạ bạc lên bề mặt của sắt bằng phương pháp điện phân

Nội dung thí nghiệm:

- Chuẩn bị thiết bị điện phân với điện Anot trơ, Catot là vật cần mạ, dung dịchAgNO3 1M

Dự kiến kết quả đạt được:

Sau một thời gian, có một lớp Ag mỏng bám lên bề mặt của vật cần mạ

Các nhóm khác đưa ra câu hỏi phản biện