95 HNUE JOURNAL OF SCIENCE DOI 10 18173/2354 1075 2021 0192 Educational Sciences 2021, Volume 66, Issue 4E, pp 95 107 This paper is available online at http //stdb hnue edu vn VẬN DỤNG MÔ HÌNH 5E VÀ T[.]
Trang 1This paper is available online at http://stdb.hnue.edu.vn
VẬN DỤNG MÔ HÌNH 5E VÀ THÍ NGHIỆM ẢO TRONG DẠY HỌC
CHỦ ĐỀ “TỐC ĐỘ PHẢN ỨNG”- HÓA HỌC LỚP 10 NHẰM PHÁT TRIỂN
NĂNG LỰC TÌM HIỂU TỰ NHIÊN DƯỚI GÓC ĐỘ HÓA HỌC
Phạm Thị Bình và Đỗ Thị Hồng
Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội
Tóm tắt Bài báo phân tích quy trình thực hiện mô hình 5E, các phương pháp sử dụng thí
nghiệm để hình thành kiến thức mới và các biểu hiện của năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ hóa học; chỉ ra sự phù hợp của thí nghiệm ảo với mô hình 5E trong dạy học hóa học để phát triển năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ hóa học; đề xuất quy trình và các hoạt động của giáo viên (GV), học sinh (HS) trong vận dụng mô hình 5E với sử dụng thí nghiệm ảo trong dạy học hóa học; xây dựng ví dụ minh họa qua chủ đề
“Tốc độ phản ứng” - Hóa học 10 Nội dung đề xuất đã được dạy thực nghiệm sư phạm với
HS lớp 10 trường THPT Trần Văn Lan, tỉnh Nam Định và đã đánh giá, khẳng định được
tính khả thi và hiệu quả của nó
Từ khóa: Mô hình 5E, thí nghiệm ảo, tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ hóa học, hóa
học, dạy học phát triển năng lực
1 Mở đầu
Trong những năm gần đây, mô hình 5E được nhiều hệ thống giáo dục trên thế giới đặc biệt quan tâm và vận dụng bởi tính hiệu quả của nó trong việc tích cực hóa người học Mô hình 5E được tiến sĩ Rodger W Bybee và các cộng sự làm việc trong Tổ chức Giáo dục Nghiên cứu Khung Chương trình dạy học sinh học (Biological Sciences Curriculum Study) của Hoa Kỳ đề xuất vào khoảng năm 1987, để cải tiến chương trình các môn Sinh học ở bậc Tiểu học Mô hình này dựa trên lí thuyết kiến tạo, theo đó người học xây dựng kiến thức từ quá trình trải nghiệm Cho đến nay, có nhiều công trình nghiên cứu về khám phá khoa học theo mô hình 5E và áp dụng trong việc nâng cao thành tích khoa học cũng như thái độ đối với các lĩnh vực khoa học khác nhau [1]
Ở Việt Nam, mô hình 5E đã được nghiên cứu và vận dụng trong việc đổi mới phương pháp dạy học Tuy nhiên số công trình đã công bố còn hạn chế Có thể kể đến một số công trình của các tác giả Phạm Thị Bích Đào, Vũ Thị Minh Nguyệt [2]; Dương Giáng Thiên Hương [3]; Ngô Thị Phương [4]; Vũ Thị Minh Nguyệt [5] Trong dạy học hóa học có một số luận văn thạc sĩ Trường ĐHSP Hà Nội thực hiện nghiên cứu vận dụng mô hình 5E trong dạy học hóa học để phát triển năng lực cho HS như tác giả Tô Thị Phương Lịch [6]; Nguyễn Thị Hòa [7]; Đào Thị Vân [8],… Các công trình này chủ yếu đề cập đến việc sử dụng các thí nghiệm thực khi dạy học theo mô hình 5E nhằm phát triển các như năng lực giải quyết vấn đề, năng lực tìm hiểu tự nhiên, cho HS ở các trường THCS
Ngày nhận bài: 15/9/2021 Ngày sửa bài: 21/10/2021 Ngày nhận đăng: 28/10/2021
Tác giả liên hệ: Phạm Thị Bình Địa chỉ e-mail: ptbinh@hnue.edu.vn
Trang 296
Trong bối cảnh dịch bệnh Covid kéo dài, nhiều tỉnh thành phải thực hiện giãn cách xã hội,
HS và GV không thể thực hiện các thí nghiệm thực mà phải dùng các video thí nghiệm, thí nghiệm mô phỏng/thí nghiệm ảo Các thí nghiệm ảo thực hiện trên các phần mềm lập trình sẵn
có ưu điểm là phù hợp với các thí nghiệm độc hại, khó thực hiện, khắc phục những khó khăn về trang thiết bị hóa chất dụng cụ, an toàn và quan trọng là HS có thể tự thực hiện quá trình nghiên cứu, tìm tòi để khám phá kiến thức mà không bị sắp đặt trước như các video ghi hình thí nghiệm thực hay thí nghiệm làm mô phỏng sẵn Trong hình thức dạy học trực tuyến như hiện nay, việc
sử dụng thí nghiệm ảo là một biện pháp phù hợp Thí nghiệm ảo cũng được đề cập đến trong mục hướng dẫn thực hiện Chương trình Hóa học 2018 về thiết bị dạy học [9; tr 56] Một số công trình đã công bố có đề cập đến việc sử dụng một số phần mềm thí nghiệm ảo như tài liệu [10, 11] Tuy nhiên, trong thực tế dạy học hóa học, thí nghiệm ảo rất ít được GV sử dụng
Để góp phần đổi mới phương pháp dạy học phát triển phẩm chất, năng lực HS, tăng cường ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học, tích cực hóa hoạt động học online và dựa trên cơ
sở phân tích tiến trình dạy học của mô hình 5E, phương pháp sử dụng thí nghiệm hình thành kiến thức mới, các biểu hiện của năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên (NL THTGTN) dưới góc độ hóa học, bài báo: (1) Trình bày về sự phù hợp của việc sử dụng thí nghiệm ảo theo mô hình 5E
để phát triển NL THTGTN dưới góc độ hóa học cho HS; (2) Đề xuất quy trình vận dụng mô hình 5E và sử dụng thí nghiệm ảo để hình thành kiến thức mới nhằm phát triển NL THTGTN dưới góc độ hóa học cho HS; (3) Đề xuất các hoạt động của GV, HS trong vận dụng mô hình 5E
và sử dụng thí nghiệm ảo trong dạy học hóa học; (4) Xây dựng ví dụ minh họa chủ đề “Tốc độ phản ứng” - Hóa học 10
2 Nội dung nghiên cứu
2.1 Phương pháp và khách thể nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu được sử dụng trong bài báo này gồm: Phương pháp phân tích, tổng hợp cơ sở lí luận, thực tiễn để xây dựng kế hoạch bài học và biện pháp ứng dụng công nghệ thông tin trong tổ chức dạy học; Phương pháp thực nghiệm sư phạm và toán học thống kê
để đánh giá kết quả học tập và tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ hóa học của HS
Khách thể nghiên cứu là quá trình dạy học hóa học ở trường THPT
2.2 Kết quả nghiên cứu
2.2.1 Mô hình 5E, phương pháp sử dụng thí nghiệm và biểu hiện của năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ hóa học
* Mô hình 5E
5E là mô hình trong đó HS học tập khám phá dựa trên lí thuyết kiến tạo theo 5 pha, hình thành động cơ học tập, khám phá, giải thích, vận dụng và đánh giá Đây là một trong những chu trình học tập có hiệu quả dành cho các môn khoa học, trong phòng thí nghiệm thực hành hoặc các hoạt động thảo luận tương tác Theo tài liệu [12], 5 giai đoạn của mô hình này được mô tả như sau:
Giai đoạn 1: Gắn kết/hình thành động cơ học tập (Engage)
Mục đích của giai đoạn này là để khơi gợi sự tò mò, quan tâm và khuyến khích HS tham gia vào bài học GV nên thực hiện kết nối chủ đề học hoặc khái niệm phù hợp với trình độ và hoạt động nhận thức của HS HS tham gia hoạt động sẽ tạo ra mối liên hệ giữa kinh nghiệm học tập trong quá khứ, hiện tại, thiết lập nền tảng tổ chức cho các hoạt động sắp tới
Giai đoạn 2: Khám phá (Explore)
HS đặt câu hỏi, đưa ra các dự đoán, phát triển các giả thuyết để tích cực khám phá khái niệm mới Giai đoạn này cho phép HS học theo cách thực hành, làm việc nhóm, giao tiếp và trực tiếp khám phá, thao tác trên giáo cụ, học liệu để kiểm tra các giả thuyết họ đưa ra GV
Trang 3hướng dẫn, dẫn dắt HS thông qua những câu hỏi, các phương tiện dạy học, học liệu cung cấp những kiến thức cơ bản, nền tảng
Giai đoạn 3: Giải thích (Explain)
Mục đích của giai đoạn này là tạo cơ hội để HS mô tả, trình bày, phân tích trải nghiệm hoặc bản thu hoạch, kết quả quan sát trong giai đoạn khám phá GV hướng dẫn giúp HS tổng hợp kiến thức mới và đặt câu hỏi nếu HS cần làm rõ thêm vấn đề, bổ sung, chính xác hóa kiến thức thức cho HS
Giai đoạn 4: Áp dụng (Elaborate)
Giai đoạn này tập trung vào việc tạo cơ hội, không gian, hoạt động cho HS áp dụng những
gì đã học được GV giúp HS thực hành và vận dụng các kiến thức đã học được ở giai đoạn Giải thích, làm sâu sắc hơn các hiểu biết, khéo léo hơn các kĩ năng, và có thể áp dụng được trong
những tình huống và hoàn cảnh khác nhau Điều này giúp các kiến thức trở nên sâu sắc hơn
GV có thể yêu cầu HS trình bày chi tiết hoặc tiến hành khảo sát bổ sung để củng cố các kĩ năng mới Giai đoạn này cũng nhằm giúp HS củng cố kiến thức trước khi được đánh giá thông qua các bài kiểm tra
Giai đoạn 5: Đánh giá (Evaluate)
Đây là giai đoạn GV xác định xem người học có đạt được sự hiểu biết về các khái niệm và kiến thức hay không Có 2 loại hình đánh giá (thông qua bài kiểm tra hoặc thông qua các câu hỏi, trao đổi thảo luận) GV có thể sử dụng 1 hoặc cả 2 hình thức này để đánh giá quá trình nhận thức và khả năng của từng HS, từ đó đưa ra các phương hướng điều chỉnh và hỗ trợ phù hợp,
giúp HS đạt được các mục tiêu bài học Giai đoạn Đánh giá có thể thực hiện cuối hoặc lồng
ghép trong quá trình thực hiện các giai đoạn trên
* Phương pháp sử dụng thí nghiệm trong dạy học hóa học ở trường phổ thông
Trong dạy học hóa học, thí nghiệm được sử dụng với mục đích khác nhau và ở các khâu khác nhau Theo tài liệu [13], khi hình thành kiến thức mới, thí nghiệm được sử dụng theo 4 phương pháp với tiến trình dạy học như sau:
- Thí nghiệm minh họa: GV cung cấp kiến thức cho HS trước sau đó thực hiện, quan sát thí
nghiệm minh họa cho lời nói
- Thí nghiệm kiểm chứng: (1) GV nêu vấn đề cần tìm hiểu bằng thí nghiệm, (2) HS dự đoán
kiến thức mới, hiện tượng thí nghiệm, (3) đề xuất cách thực hiện thí nghiệm, (4) sau đó thực hiện/quan sát thí nghiệm, (5) nêu hiện tượng, so sánh với dự đoán ban đầu và rút ra kết luận
- Thí nghiệm tạo tình huống có vấn đề và giải quyết vấn đề: (1) Nêu vấn đề, tạo mâu thuẫn
nhận thức (có thể bằng thí nghiệm), phát biểu vấn đề cần tìm hiểu, đề xuất hướng giải quyết gồm (2) đề xuất các giả thuyết, (3) cách giải quyết bằng thực hiện/sát/phân tích thí nghiệm, (4) thực hiện kế hoạch giải quyết, (5) từ đó rút ra kết luận
- Thí nghiệm nghiên cứu: (1) Nêu vấn đề nghiên cứu, (2) đề xuất các giả thuyết và cách giải
quyết bằng thí nghiệm, (3) thực hiện/quan sát thí nghiệm, (4) phân tích và giải thích hiện tượng
để xác nhận giả thuyết đúng, (5) rút ra kết luận
Trong đó phương pháp sử dụng thí nghiệm minh họa là kém tích cực nhất, không mang tính chất tìm tòi, khám phá Tùy từng mục tiêu, nội dung, đối tượng HS cụ thể mà lựa chọn phương pháp sử dụng thí nghiệm cho phù hợp sẽ phát triển năng lực tìm tòi, khám phá, học tập Hóa học cho HS
* Năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ hóa học
NL THTGTN dưới góc độ hóa học là một trong 3 năng lực thành phần của năng lực hóa học, năng lực đặc thù hình thành và phát triển cho HS trong dạy học môn Hóa học ở trường THPT
Trang 498
Theo Chương trình môn Hóa học 2018 [9], biểu hiện của NL THTGTN dưới góc độ hóa học là quan sát, thu thập thông tin; phân tích, xử lí số liệu; giải thích; dự đoán được kết quả
nghiên cứu một số sự vật, hiện tượng trong tự nhiên và đời sống Các biểu hiện cụ thể gồm:
(1) Đề xuất vấn đề: nhận ra và đặt được câu hỏi liên quan đến vấn đề; phân tích được bối
cảnh để đề xuất vấn đề; biểu đạt được vấn đề
(2) 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
(3) Lập kế hoạch thực hiện: xây dựng được khung logic nội dung tìm hiểu; lựa chọn được phương pháp thích hợp (quan sát, thực nghiệm, điều tra, phỏng vấn, ); lập được kế hoạch triển khai tìm hiểu
(4) Thực hiện kế hoạch: thu thập được sự kiện và chứng cứ (quan sát, ghi chép, thu thập dữ liệu, thực nghiệm); phân tích được dữ liệu nhằm chứng minh hay bác bỏ giả thuyết; rút ra được kết luận và và điều chỉnh được kết luận khi cần thiết
(5) Viết, trình bày báo cáo và thảo luận: sử dụng được ngôn ngữ, hình vẽ, sơ đồ, biểu bảng
để biểu đạt quá trình và kết quả tìm hiểu; viết được báo cáo sau quá trình tìm hiểu; hợp tác với đối tác bằng thái độ lắng nghe tích cực và tôn trọng quan điểm, ý kiến đánh giá do người khác đưa ra để tiếp thu tích cực và giải trình, phản biện, bảo vệ kết quả tìm hiểu một cách thuyết phục
2.2.2 Vận dụng mô hình 5E trong dạy học hóa học với thí nghiệm ảo nhằm phát triển năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ hóa học
* Sự phù hợp khi vận dụng mô hình 5E với thí nghiệm ảo với môn hóa học và phát triển
NL THTGTN dưới góc độ hóa học
Căn cứ trên các lí thuyết trình bày ở trên có thể chỉ ra sự phù hợp khi vận dụng mô hình 5E với thí nghiệm trong dạy học hóa học để phát triển NL THTGTN dưới góc độ hóa học như sau:
- Tiến trình 5 giai đoạn của mô hình 5E cho thấy rất phù hợp với việc tổ chức dạy học trong các môn khoa học, trong phòng thí nghiệm thực hành hoặc các hoạt động thảo luận tương tác Dạy học theo mô hình 5E, HS sẽ thực hiện các hoạt động thực hành và khám phá để tìm ra kiến thức kĩ năng, được học thông qua trải nghiệm và qua đó phát triển phẩm chất, năng lực đáp ứng mục tiêu dạy học ở trường phổ thông hiện nay
- Tùy theo mục tiêu, nội dung, đối tượng và điều kiện cụ thể mà GV có thể tổ chức cho HS thực hiện các kiểu hoạt động khám phá khác nhau Với môn Hóa học thì hoạt động khám phá đặc trưng, quan trọng là thông qua thực hiện, quan sát các thí nghiệm
- Về phương pháp, GV có thể hướng dẫn HS thực hiện (hoặc quan sát) thí nghiệm để nghiên cứu hoặc kiểm chứng, giải quyết vấn đề Đối chiếu tiến trình dạy học của mỗi phương pháp sử dụng thí nghiệm với các biểu hiện của NL THTGTN dưới góc độ hóa học cho thấy việc
sử dụng thí nghiệm theo các phương pháp này là phù hợp để phát triển NL THTGTN dưới góc
độ hóa học cho HS Cụ thể các biểu hiện của NL THTGTN dưới góc độ hóa học có số thứ tự từ (1) - (5) được thể hiện trong bước thực hiện có số thứ tự tương ứng (1) - (5), trong các tiến trình dạy học sử dụng thí nghiệm Ví dụ biểu hiện (1) Đề xuất vấn đề thể hiện trong bước số (1) của tiến trình dạy học mỗi phương pháp sử dụng thí nghiệm
Thí nghiệm ảo là hình thức phù hợp trong dạy học theo mô hình 5E, đặc biệt trong dạy học trực tuyến
Về thí nghiệm sử dụng trong dạy học, GV sẽ lựa chọn một cách phù hợp các hình thức khác nhau như thí nghiệm làm thực tế, thí nghiệm ảo (làm trên máy vi tính), video quay thí nghiệm làm thực tế hoặc dạng mô phỏng tùy vào điều kiện hoàn cảnh cụ thể
Với mô hình 5E, sử dụng hình thức thí nghiệm mà HS đươc thực hiện làm các thao tác để khám phá sự diễn biến của phản ứng (thí nghiệm thực hoặc làm trên các phần mềm thí nghiệm ảo) tốt hơn việc sử dụng thí nghiệm đã làm sẵn (dạng video ghi hình thí nghiệm thực hoặc mô
Trang 5phỏng sẵn quá trình diễn biến của thí nghiệm) Thí nghiệm thực nhìn chung là hình thức tốt hơn
cả, tuy nhiên với các thí nghiệm nguy hiểm, thao tác thực hiện phức tạp và đặc biệt trong hình thức học trực tuyến, việc thực hiện thí nghiệm ảo lại có ưu điểm và khả thi hơn
* Quy trình vận dụng mô hình 5E sử dụng thí nghiệm ảo trong dạy học hóa học
(1) Tìm hiểu cách sử dụng phần mềm thí nghiệm ảo
Để sử dụng thí nghiệm ảo, trước hết GV cần tìm hiểu cách cài đặt và sử dụng phầm mềm làm thí nghiệm ảo, xác định các thí nghiệm có sẵn, các thí nghiệm có thể thực hiện với các dụng
cụ hóa chất trên phần mềm và hiện tượng, thông tin thu thập được khi thực hiện thí nghiệm ảo
GV cũng cần hướng dẫn HS cài đặt phần mềm thí nghiệm ảo, tìm hiểu giao diện và thực hiện
các thao tác cơ bản
(2) Lựa chọn bài học vận dụng mô hình 5E và thí nghiệm ảo
Bài học lựa chọn cần thỏa mãn hai điều kiện: thí nghiệm sử dụng trong bài học phải có trong dữ liệu phần mềm thực hiện thí nghiệm ảo (bởi mỗi phần mềm có giới hạn các dụng cụ, hóa chất nhất định); mức độ phức tạp của nội dung phù hợp để HS có thể tư duy, hiểu và khám phá (3) Làm thử các thí nghiệm ảo
GV cần làm thử các thí nghiệm ảo dự kiến sử dụng trong bài học, ghi lại cách tiến hành và các thao tác trên phần mềm để có thể hỗ trợ HS
(4) Lập kế hoạch bài dạy và hoạt động sử dụng thí nghiệm ảo
GV lập kế hoạch bài dạy theo mô hình 5E với các hoạt động phù hợp trong từng giai đoạn, trong đó sử dụng thí nghiệm ảo để HS thực hiện khám phá theo phương pháp phù hợp là kiểm chứng, giải quyết vấn đề và nghiên cứu Chú ý khi hướng dẫn HS thực hiện thí nghiệm cần mô
tả các thao tác trên phần mềm thí nghiệm ảo
Cài phần mềm trên các máy tính sử dụng trong giờ học
* Tổ chức thực hiện sử dụng thí nghiệm ảo theo mô hình 5E trong dạy học hóa học
Giai đoạn Hoạt động của HS Hoạt động của GV Lưu ý
E1: Hình
thành
động cơ
học tập
HS tham gia trả lời câu hỏi, tương tác với các tình huống bối cảnh GV đưa ra
GV nêu câu hỏi, tạo tình huống, dẫn dắt
để nêu vấn đề cần tìm tòi
khám phá
Nên xuất phát từ một câu hỏi hay một vấn đề trong thực tiễn mà học sinh không thể trả lời hoặc giải quyết được bằng những kiến thức
đã biết và kinh nghiệm của bản thân Từ đó, kích thích sự tò mò, hiếu kì của HS, biến các mâu thuẫn khách quan thành mâu thuẫn chủ quan của HS, tạo động cơ, sự cuốn hút, hào hứng vào thực hiện hoạt động tiếp theo
E2: Khám
phá
HS phải tự thực hiện thí nghiệm khám phá
và thường theo nhóm,
do đó nên thiết kế thành nhiệm vụ thảo luận và thực hiện
nhiệm vụ thực hiện thí nghiệm để tìm tòi khám phá cho HS
GV cần quan sát, nhắc nhở,
hỗ trợ HS trong quá trình khám phá để
HS rút ra được
Hướng dẫn làm việc nhóm cần thiết kế sao cho định hướng HS tư duy và thực hiện thí nghiệm theo tiến trình của kiểm chứng, giải quyết vấn đề và nghiên cứu, tùy từng trường hợp cụ thể cho phù hợp (Có thể xác định phương pháp sử dụng thí nghiệm theo phân tích trong tài liệu [13])
GV hỗ trợ HS về thao tác thực hiện thí nghiệm trên phần mềm thông qua các phiếu hướng dẫn, hỗ trợ thêm hoặc hướng dẫn trực tiếp Vì thông thường HS quen hơn với đề xuất cách làm thí nghiệm trên các dụng cụ
Trang 6100
thí nghiệm những nhận
định về kiến thức mới
hóa chất thực, khi thực hiện thí nghiệm ảo cần chuyển từ thao tác thực hiện thí nghiệm làm thực tế sang thao tác trên phần mềm thí nghiệm ảo
E3: Giải
thích
HS trình bày kết quả thí nghiệm, các kết luận rút ra và các câu hỏi, thắc mắc về thí nghiệm,
kiến thức
GV tổ chức:
Nêu yêu cầu trình bày, chọn nhóm, thứ tự trình bày, yêu cầu với các nhóm khi nghe
và nhận xét
Điều khiển trình bày, thảo luận, nhận xét,
đánh giá
GV cần định hướng HS phân tích, thảo luận,
bổ sung để rút ra kiến thức đúng Đồng thời cũng cần nhận xét, đánh giá, rút kinh nghiệm, quá trình thực hiện thảo luận, làm thí nghiệm khám phá để HS phát triển NL THTGTN dưới góc độ hóa học Đó là yêu cầu cần đạt trong chương trình, cũng là phương pháp học tập, nghiên cứu hóa học
GV cũng cần giúp HS làm rõ, giải thích bản chất của kiến thức mới, liên hệ, so sánh với
các kiến thức liên quan
E4: Áp
dụng
HS giải các bài tập, trả lời câu
hỏi…
GV tổ chức kiểm tra, nêu câu hỏi, bài tập, tình huống…
Chấm, đánh giá kết quả,
câu trả lời
GV chú ý hướng dẫn HS vận dụng tri thức vừa phát hiện ra để giải quyết các tình huống phát sinh trong thực tế và chuẩn bị cho hoạt động tìm tòi, khám phá tiếp theo
E5: Đánh
giá
HS làm bài kiểm tra, tự đánh giá, đánh giá đồng đẳng
về các kĩ năng khám phá
GV tổ chức cho HS làm bài kiểm tra, chấm điểm, nhận xét, hướng dẫn tự đánh giá, đánh giá đồng đẳng
Việc đánh giá này cũng có thể không thực hiện ở cuối mà kết hợp đánh giá qua quan sát, hỏi đáp khi HS thực hiện hoạt động khám phá, áp dụng
2.2.3 Minh họa kế hoạch bài dạy “Tốc độ phản ứng” theo mô hình 5E với thí nghiệm ảo trên phần mềm Crocodile Chemistry nhằm phát triển năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên
dưới góc độ hóa học cho HS
* Giới thiệu phần mềm Crocodile Chemistry
Crocodile Chemistry là phần mềm mô phỏng phòng thí nghiệm hóa học với rất nhiều thí
nghiệm phổ biến trong chương trình phổ thông “Phòng thí nghiệm” này có dung lượng 23MB,
với 3 phần Contents, Parts Library và Properties với 63 đồ dùng hướng dẫn các thao tác làm thí nghiệm, thiết kế (mô phỏng) các thí nghiệm hóa học Phiên bản mới nhất là Crocodile Chemistry 6.05 gồm có 73 bộ bài học mẫu được thiết kế có thể sử dụng trong quá trình dạy học
khám phá
Khi mới sử dụng nên vào phần Contents có sẵn các chủ đề, hướng dẫn các thao tác sử dụng chương trình (Getting started), thao tác cơ bản khi tiến hành các thí nghiệm về sự phân loại vật chất (Classifying Materials), về các loại phản ứng hóa học (Equations and amounts), về tốc độ
Trang 7phản ứng (Reaction rates), về năng lượng phản ứng (Engery), về nước và dung dịch (Water and solutions),…
Với phần Parts Library có thể chọn chất, dụng cụ, thực hiện các phản ứng Phần mềm còn
có các chức năng vẽ đồ thị, hiển thị chi tiết các thông số của phản ứng (khối lượng, nhiệt độ của chất rắn, nồng độ của các chất trong dung dịch; thể tích, khối lượng, nhiệt độ của chất lỏng; pH của dung dịch; thể tích, thành phần phần trăm của chất khí,…), chèn văn bản, lời chỉ dẫn… giúp
HS dễ dàng hiểu rõ được bản bản chất các phản ứng xảy ra trong thí nghiệm
* Kế hoạch bài dạy minh họa chủ đề “Tốc độ phản ứng” - Hóa học 10
Do giới hạn về số trang, trong bài báo này chúng tôi mô tả vắn tắt mục tiêu về năng lực đặc thù và tổ chức chuỗi các hoạt động theo các giai đoạn của mô hình 5E Bài học này được trình bày và thực hiện thực nghiệm sư phạm theo chương trình môn Hóa học 2006 Thời lượng thực hiện là 2 tiết
(1) Mục tiêu:
- Trình bày được khái niệm tốc độ phản ứng hoá học và cách tính tốc độ trung bình của phản ứng, các yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng
- Nêu và giải thích được các yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng như: nồng độ, nhiệt độ,
áp suất, diện tích bề mặt, chất xúc tác
- Thực hiện được một số thí nghiệm nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng (nồng độ, nhiệt độ, áp suất, diện tích bề mặt, chất xúc tác)
- Vận dụng được kiến thức tốc độ phản ứng hoá học vào việc giải thích một số vấn đề trong
cuộc sống và sản xuất
(2) Chuỗi các hoạt động học và cách tổ chức:
Chuỗi các hoạt động học được trình bày theo mô hình 5E, trong đó ghép giai đoạn khám phá và giải thích để lần lượt tìm hiểu ảnh hưởng của yếu tố nhiệt độ và các yếu tố còn lại Việc tách hoạt động tìm hiểu ảnh hưởng của yếu tố nhiệt độ trước để HS làm quen với cách thực hiện
• Hoạt động 1: Engage (Kích thích động cơ học tập) (10 phút)
Mục đích của hoạt động là hình thành khái niệm tốc độ phản ứng và công thức tính tốc độ trung bình, HS nêu hiểu biết thực tế về sự ảnh hưởng của các yếu tố đến tốc độ phản ứng để dẫn đến nhiệm vụ khám phá tiếp theo
GV tổ chức cho HS quan sát 2 video thí nghiệm thực giữa Na2S2O3 với H2SO4 và giữa BaCl2 với H2SO4, GV yêu cầu HS nêu hiện tượng và cho biết phản ứng nào xảy ra nhanh hơn? Dựa vào dấu hiệu nào để rút ra kết luận phản ứng xảy ra nhanh hay chậm hơn?
HS quan sát và trả lời GV gợi ý để HS làm rõ được dấu hiệu xác định phản ứng nhanh hay chậm là thời điểm xuất hiện kết tủa và lượng kết tủa trong cùng một khoảng thời gian, tức là dựa vào sự thay đổi lượng chất trong một khoảng thời gian GV cho biết khái niệm tốc độ phản ứng để đặc trưng cho khả năng xảy ra nhanh hay chậm của phản ứng hóa học Từ đó đặt tiếp câu hỏi có thể tính tốc độ phản ứng trong một khoảng thời gian như thế nào? Lấy ví dụ phản ứng nhanh, chậm trong thực tế
GV hỏi HS giải thích hiện tượng thức ăn bị ôi thiu và tốc độ ôi thiu theo nhiệt độ, hay tại sao khi bắt đầu đun bếp củi thường chẻ nhỏ củi,… Từ đó đặt vấn đề cần tìm hiểu: Những yếu tố nào có thể ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng? Ảnh hưởng như thế nào? Tại sao?
• Hoạt động 2: Khám phá, giải thích ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng (25 phút)
GV giao nhiệm vụ và tổ chức thực hiện lần lượt các hoạt động sau:
- HS thảo luận nhóm dự đoán ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng và đề xuất cách tiến hành thí nghiệm theo Phiếu học tập số 1 (chia lớp thành 6 nhóm)
Trang 8102
- HS các nhóm báo cáo, thảo luận (1 nhóm báo cáo, các nhóm khác bổ sung, nhận xét), GV chốt phương án thí nghiệm
- HS làm thí nghiệm ảo theo hướng dẫn ở Phiếu học tập số 2
- HS báo cáo kết quả thí nghiệm, rút ra kết luận ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng, giải thích nguyên nhân
PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1
Thảo luận nhóm thực hiện các nhiệm vụ sau:
1 Dự đoán nhiệt độ ảnh hưởng như thế nào đến tốc độ phản ứng hóa học? Tại sao?
2 Đề xuất thí nghiệm để kiểm chứng sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng hóa
học theo dự đoán ở trên với các dụng cụ và hóa chất cho sẵn trong bảng dưới đây Ghi lại cụ thể các bước, thao tác tiến hành thí nghiệm và mô tả hiện tượng dự đoán
Dụng cụ - Hóa chất Đề xuất cách tiến
hành thí nghiệm
Dự đoán hiện tượng
Dụng cụ: 3 cốc thủy tinh 100 mL, 1 đèn cồn, 1 kiềng 3
chân, 1 lưới amiăng, 1 công tơ hút, 1 kẹp gỗ, 1 thìa
thủy tinh, 1 cân tiểu li
Hóa chất: Dung dịch HCl 1M, CaCO3 dạng bột mịn
PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2
Nhiệm vụ: Làm việc theo nhóm, tiến hành thí nghiệm ảo trên phần mềm Crocodile theo
hướng dẫn để kiểm chứng sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng, ghi lại hiện tượng quan sát được, giải thích và kết luận
tượng
Giải thích - Kết luận
- Mở phần mềm/Contents/ Reaction Rates/Temperature and rate/
(Khi đó xuất hiện 2 ống nghiệm đã có sẵn CaCO3 và axit HCl, 1
thí nghiệm ghi ở 00C và 1 thí nghiệm ghi ở 850C)
- Kích chọn quả bóng màu xanh, đưa vào miệng ống nghiệm dự
đoán là phản ứng xảy ra nhanh hơn Quả bóng màu đỏ đưa vào
ống nghiệm còn lại
- Bấm nút button
(Quan sát hiện tượng ở 2 ống nghiệm và 2 quả bóng)
• Hoạt động 3: Khám phá, giải thích ảnh hưởng của các yếu tố nồng độ, áp suất, diện tích tiếp xúc và xúc tác đến tốc độ phản ứng (45 phút)
Trong hoạt động này HS làm việc theo 6 nhóm và thực hiện nhiệm vụ trong Phiếu học tập số 3 Hoạt động này thực hiện tương tự với hoạt động 2, tuy nhiên, HS sẽ thực hiện liên tục các nhiệm vụ từ dự đoán, đề xuất thí nghiệm đến thực hiện thí nghiệm ảo và không có hoạt động báo cáo đề xuất thí nghiệm trước lớp như ở hoạt động 2 Sau đó GV tổ chức giai đoạn giải thích bằng cách cho HS báo cáo kết quả, biểu diễn thí nghiệm ảo, giải thích, GV chốt kiến thức bằng
sơ đồ tư duy
Ở giai đoạn khám phá GV cũng chuẩn bị sẵn các phiếu hỗ trợ tương tự hướng dẫn trong phiếu học tập số 2 để trợ giúp các nhóm gặp khó khăn khi làm thí nghiệm ảo
Trang 9PHIẾU HỌC TẬP SỐ 3
Thảo luận nhóm và thực hiện thí nghiệm theo các nhiệm vụ sau:
Nhiệm vụ 1 (với tất cả các nhóm):
- Dự đoán nồng độ, áp suất, diện tích tiếp xúc, xúc tác ảnh hưởng như thế nào đến tốc độ
phản ứng hóa học? Tại sao?
Nhiệm vụ 2 (nhóm 1,2 làm với yếu tố nồng độ, nhóm 3, 4 làm với yếu tố diện tích tiếp xúc
và nhóm 5, 6 làm với yếu tố xúc tác):
- Đề xuất cách thực hiện thí nghiệm để kiểm tra sự ảnh hưởng của yếu tố nồng độ/diện tích
tiếp xúc/xúc tác đến tốc độ phản ứng của CaCO3 với dung dịch HCl và phản ứng phân hủy H2O2
có xúc tác MnO2 Ghi lại các dự đoán, cơ sở dự đoán, dụng cụ, hóa chất, các bước tiến hành thí
nghiệm và mô tả hiện tượng dự đoán
- Thực hiện thí nghiệm đề xuất trên phần mềm Crocodile, ghi lại hiện tượng quan sát được,
so sánh với dự đoán, giải thích và rút ra kết luận về ảnh hưởng của nồng độ/diện tích tiếp xúc/xúc tác đến tốc độ phản ứng
Hình 1 Sơ đồ tư duy tổng kết các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng
• Hoạt động 4 Áp dụng kiến thức ảnh hưởng của các yếu tố đến tốc độ phản ứng và đánh giá kết quả học tập của HS (10 phút)
GV có thể tổ chức tách riêng hoặc kết hợp việc áp dụng và đánh giá HS thông qua cho HS làm một số câu hỏi trắc nghiệm mức độ biết, hiểu và làm bài tập tự luận để vận dụng kiến thức Một số bài tự luận như:
(1) Tại sao khi để thức ăn bên ngoài tủ lạnh, trời càng nóng thì thức ăn càng nhanh bị ôi thiu?
(2) Tại sao khi nhóm bếp củi người ta thường dùng các thanh củi mỏng, nhỏ cho dễ cháy?
(3) Tại sao người ta dùng không khí nén, nóng thổi vào lò cao để đốt cháy than cốc (trong sản xuất gang)?
2.2.4 Thực nghiệm sư phạm
* Mục đích, đối tượng, địa bàn thực nghiệm sư phạm
Tiến hành TNSP chủ đề ‘Tốc độ phản ứng” tại 2 lớp 10 thuộc trường THPT Trần Văn Lan, huyện Mỹ Lộc tỉnh Nam Định nhằm khẳng định tính khả thi và hiệu quả của đề xuất vận dụng
mô hình 5E với thí nghiệm ảo nhằm phát triển NL THTGTN dưới góc độ hóa học cho HS
* Phương pháp thực nghiệm và thu thập dữ liệu
Thực hiện đánh giá NL THTGTN dưới góc độ hóa học của HS tại 2 thời điểm trước và sau thực nghiệm sư phạm với hình thức HS tự đánh giá Tính và so sánh điểm trung bình NL ở 2 thời điểm
Trang 10104
Đánh giá kết quả nhận thức của HS thông qua bài kiểm tra thông thường sau khi dạy thực nghiệm sư phạm của lớp thực nghiệm và đối chứng (lớp đối chứng dạy bình thường)
Phiếu đánh giá theo tiêu chí theo 6 tiêu chí và 3 mức, các mức được mô tả trên cơ sở mức
độ thực hiện đầy đủ, chính xác và thành thạo và quy ra điểm để tính toán thống kê như sau: mức
độ 1 - 1 điểm, mức độ 2 - 2 điểm, mức độ 3 - 3 điểm Sáu tiêu chí đánh giá gồm:
+ Nêu câu hỏi liên quan đến vấn đề cần tìm hiểu;
+ Đề xuất giả thuyết nghiên cứu;
+ Xây dựng quy trình thực hiện thí nghiệm để kiểm chứng giả thuyết;
+ Thực hiện thí nghiệm theo quy trình đã xây dựng;
+ Thu thập và xử lý dữ liệu để chứng minh/phủ định giả thuyết, rút ra được kết luận cần thiết; + Trình bày quá trình và kết quả tìm hiểu
* Kết quả thực nghiệm sư phạm
Một số hình ảnh thực nghiệm
Hình 2 Hình ảnh trong hoạt động khởi động kết nối
Hình 3 Một số hình ảnh báo cáo nhiệm vụ 1, 2 trong hoạt động 2