Xây dựng tư liệu hướng dẫn chuyên đề hóa học và công nghệ thông tin trong chương trình phổ thông mới

Việc ứng dụng CNTT hỗ trợ nhiều trong quá trình dạy học hóa học như vẽ CTCT các chất, viết phương trình phản ứng, mô tả CTCT là công việc thường xuyên và không thể thiếu, đặc biệt là việ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

KHOA HÓA HỌC



VŨ THỊ KIM NGÂN

XÂY DỰNG TƯ LIỆU HƯỚNG DẪN CHUYÊN ĐỀ

“HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN” TRONG

CHƯƠNG TRÌNH PHỔ THÔNG MỚI

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Hóa hữu cơ

HÀ NỘI, 2019

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

KHOA HÓA HỌC



VŨ THỊ KIM NGÂN

XÂY DỰNG TƯ LIỆU HƯỚNG DẪN CHUYÊN ĐỀ

“HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN” TRONG

CHƯƠNG TRÌNH PHỔ THÔNG MỚI

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Hóa hữu cơ

Người hướng dẫn khoa học: TS Chu Anh Vân

HÀ NỘI, 2019

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành được khóa luận này tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến giảng viên đã giao đề tài, hết lòng hướng dẫn, chỉ bảo, truyền đạt kinh nghiệm quý báu cho tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành khóa luận này Đồng thời, tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo thuộc bộ môn hóa Hữu cơ thuộc trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi hoàn thành khóa luận

Trong khuôn khổ của một bài khóa luận, do điều kiện về thời gian, năng lực và cũng lần đầu nghiên cứu khoa học nên không tránh khỏi những hạn chế, thiếu sót Vì vậy, tôi kính mong nhận được sự góp ý của thầy giáo,

cô giáo và toàn thể bạn đọc để khóa luận được hoàn thiện hơn

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 02 tháng 05 năm 2019

Sinh viên

Vũ Thị Kim Ngân

thuật, toán học (Science, Technology, Engineering, Mathematic)

dụng (International Union of Pure and Applied Chemistry)

Ab Inito Phương pháp tính toán thuàn túy lí thuyết

AM1 Phương pháp bán kinh nghiệm tính toán thuộc tính điện tử

(Austin model 1)PM3 Phương pháp bán kinh nghiệm tính toán thuộc tính điện

tử được tham số hóa từ AM1 (Parametric Method 3)

CNDO Phương pháp bán kinh nghiệm tính toán thuộc tính điện tử

bỏ qua hoàn toàn xen phủ vi phân (Complete Neglect of Differential Overlap)

INDO Phương pháp bán kinh nghiệm tính toán thuộc tính điện tử

gián tiếp bỏ qua xen phủ vi phân (Intermediate Neglect of Differential Overlap)

MNDO Phương pháp bán kinh nghiệm tính toán thuộc tính điện tử

bằng cách sử dụng các tham số (Modified Neglect of Diatomic Overlap)

phân tử (Recife Model 1)

TNDO Phương pháp bán kinh nghiệm tính toán thuộc tính điện tử

bỏ qua xen phủ vi phân bao gồm các tham số không chỉ cho số thứ tự nguyên tử mà còn cho kiểu nguyên tử

RMS

Gadient

Vectơ mô tả trường lực trên một nguyên tử

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG

Hình 1.1 Chân dung người HS mới 4

Hình 1.2 Hệ thống các môn học trong chương trình phổ thông mới 5

Bảng 1.3 Năng lực hóa học 9

Hình 1.4 Giao diện làm việc của Chemwin 13

Hình 1.5 Giao diện làm việc của ADC Lab 14

Hình 1.6 Giao diện làm việc của Materials Studio 14

Hình 1 7 Giao diện làm việc của FullProf 15

Hình 1 8 Giao diện làm việc của Gaussian98 15

Hình 1.9 Giao diện làm việc của ObitanViewer 16

Hình 1.10 Giao diện làm việc của Titration 16

Hình 2.1 Quy trình xây dựng nội dung chuyên đề 18

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Nội dung chính của đề tài, các vấn đề cần giải quyết 2

Chương 1 TỔNG QUAN 3

1.1 Giới thiệu về chương trình phổ thông tổng thể 3

1.1.1 Mục tiêu của chương trình giáo dục phổ thông tổng thể 3

1.1.2 Yêu cầu cần đạt về phẩm chất và năng lực của học sinh phổ thông 3

1.1.3 Kế hoạch giáo dục 4

1.2 Giới thiệu vài nét về chương trình môn Hóa học 5

1.2.1 Đặc điểm của môn Hóa học 5

1.2.2 Mục tiêu của chương trình môn Hóa học 7

1.2.3 Yêu cầu cần đạt về phẩm chất và năng lực 7

1.2.4 Môn Hóa học sẽ dạy như thế nào trong chương trình phổ thông mới? 9

1.3 Công nghệ thông tin trong dạy học hóa học 12

1.3.1 Vai trò của CNTT trong dạy học hóa học 12

1.3.2 Một số phần mềm sử dụng trong dạy học Hóa học 13

Chương 2 THỰC NGHIỆM 17

2.1 Xây dựng nội dung và yêu cầu cần đạt 17

2.2 Quy trình xây dựng nội dung chuyên đề 18

Chương 3 KẾT QUẢ - THẢO LUẬN 19

3.1 Vẽ CTCT của một số chất bằng phần mềm Chemoffice 19

3.1.1 Giới thiệu chung về Chemoffice 19

3.1.2 Vẽ CTCT, công thức Lewis, công thức phối cảnh 21

3.2 Thực hành thí nghiệm ảo với Crocodile Chemistry 25

3.2.1 Giới thiệu về Crocodile Chemistry 25

3.2.2 Các thao tác cơ bản của Crocodile Chemistry 26

3.3 Thực hành thí nghiệm ảo bằng ChemLab 30

3.3.1 Giới thiệu chung về Chemlab 30

3.3.2 Thực hành chuẩn độ acid -base 31

3.4 Tính toán một số thông số lượng tử bằng Hyperchem 35

3.4.1 Giới thiệu chung về Hyperchem 35

3.4.2 Xây dựng phân tử 36

3.5 Xây dựng video hướng dẫn sử dụng phần mềm Hóa học trong chuyên đề 41

3.5.1 Thiết kế video hướng dẫn sử dụng phần mềm hóa học bằng phần mềm quay video Camtasia 9 41

3.5.2 Sử dụng Notepad bổ sung hướng dẫn thao tác 43

3.5.3 Sản phẩm video hướng dẫn 43

KẾT LUẬN 46

TÀI LIỆU THAM KHẢO 47

PHỤ LỤC 48

ở tất cả các cấp học Trong đó, việc ứng dụng CNTT đã góp phần giúp HS chủ động tiếp nhận kiến thức, hoàn thiện đầy đủ các kỹ năng

Với sự phát triển của khoa học - kỹ thuật, nhiều phương tiện hỗ trợ dạy học ra đời đã mang lại hiệu quả giúp GV có thể định hướng HS tiếp cận với nguồn tri thức phong phú, dễ hiểu nhất Từ việc lên lớp bằng giáo án điện tử, dạy học bằng trình chiếu trên màn hình (Powerpoint), những năm gần đây còn xuất hiện thêm những thiết bị công nghệ dạy học hiện đại như: Bảng điện tử thông minh, sách giáo khoa điện tử, phần mềm thiết kế bài giảng E - learning, Các bậc học từ mầm non đến THPT đều đã đưa các phần mềm thiết kế bài giảng trên thiết bị công nghệ vào giảng dạy tại tất cả các tiết học

Chiến lược phát triển giáo dục Việt Nam 2010 – 2020 là đưa giáo dục nước ta trở thành một nên giáo dục tiên tiến, khoa học, dân tộc, đại chúng và thích ứng với nền kinh tế thị trường theo định hướng xã hội chủ nghĩa, hướng tới một xã hội học tập, có khả năng hội nhập quốc tế Việc ứng dụng CNTT vào giảng dạy giúp GV linh hoạt hơn trong việc soạn giáo án và thiết kế bài giảng sinh động hơn từ đó sẽ gây được hứng thú cho HS Hơn nữa, sẽ tiết kiệm được nhiều thời gian

Hóa học là môn khoa học thực nghiệm, vì vậy giảng dạy lí thuyết trên lớp gặp nhiều khó khăn Cụ thể như kiến thức khô khan, hàn lâm, ví dụ không được sát thực, quá nhiều CTHH khiến cho HS khó hiểu, khó tiếp thu, chóng chán và mang tâm lí sợ học bộ môn này

Việc ứng dụng CNTT hỗ trợ nhiều trong quá trình dạy học hóa học như

vẽ CTCT các chất, viết phương trình phản ứng, mô tả CTCT là công việc thường xuyên và không thể thiếu, đặc biệt là việc mô phỏng các quá trình, các thí nghiệm mà trong điều kiện thường không thể thực hiện được

Để HS tiếp cận gần hơn với hóa học thì không chỉ dừng lại ở các công thức, phương trình, … trong sách vở mà hiện nay người ta đang mong muốn

2

để HS tự tay thiết kế các phân tử, tự tay thiết kế các thí nghiệm với các hiện tượng xảy ra như lý thuyết Hướng tới mục tiêu đó chúng tôi lựa chọn đề tài:

“Xây dựng tư liệu hướng dẫn chuyên đề Hóa học và công nghệ thông tin

trong chương trình phổ thông mới”

2 Nội dung chính của đề tài, các vấn đề cần giải quyết

- Từ Chemoffice nêu được cách vẽ CTCT, công thức Lewis và chèn vào office

- Từ Crocodile Chemistry, Chemlab nêu được cách tiến hành một số thí nghiệm ảo

- Từ Hyperchem thiết lập được quy trình tính toán bán kinh nghiệm và khai thác được một số thông số lượng tử của chất

- Xây dựng video hướng dẫn sử dụng những phần mềm nêu trên

3

Chương 1 TỔNG QUAN

1.1 Giới thiệu về chương trình phổ thông tổng thể

1.1.1 Mục tiêu của chương trình giáo dục phổ thông tổng thể

CTGD phổ thông cụ thể hóa mục tiêu giáo dục phổ thông, giúp người học làm chủ kiến thức phổ thông; biết vận dụng hiệu quả kiến thức vào đời sống và tự học suốt đời; có định hướng lựa chọn nghề nghiệp phù hợp; biết xây dựng và phát triển hài hòa các mối quan hệ xã hội; có cá tính, nhân cách

và đời sống tâm hồn phong phú; nhờ đó có được cuộc sống có ý nghĩa và đóng góp tích cực vào sự phát triển của đất nước và nhân loại

CTGD tiểu học giúp HS hình thành và phát triển những yếu tố căn bản đặt nền móng cho sự phát triển hài hòa về thể chất và tinh thần, phẩm chất và năng lực; định hướng chính vào giáo dục về giá trị bản thân, gia đình, cộng đồng và những thói quen, nề nếp cần thiết trong học tập và sinh hoạt

CTGD THCS giúp HS phát triển các phẩm chất, năng lực đã được hình thành và phát triển ở cấp tiểu học; tự điều chỉnh bản thân theo các chuẩn mực chung của xã hội; biết vận dụng các phương pháp học tập tích cực để hoàn chỉnh tri thức và kỹ năng nền tảng; có những hiểu biết ban đầu về các ngành nghề và có ý thức hướng nghiệp để tiếp tục học lên THPT, học nghề hoặc tham gia vào cuộc sống lao động

CTGD THPT giúp HS tiếp tục phát triển những phẩm chất, năng lực cần thiết đối với người lao động, ý thức và nhân cách công dân; khả năng tự học và ý thức học tập suốt đời; khả năng lựa chọn nghề nghiệp phù hợp với năng lực và sở thích, điều kiện và hoàn cảnh của bản thân để tiếp tục học lên, học nghề hoặc tham gia vào cuộc sống lao động; khả năng thích ứng với những đổi thay trong bối cảnh toàn cầu hóa và cách mạng công nghiệp mới [1]

1.1.2 Yêu cầu cần đạt về phẩm chất và năng lực của học sinh phổ thông

CTGD phổ thông hình thành và phát triển cho HS những phẩm chất chủ yếu sau: yêu nước, nhân ái, chăm chỉ, trung thực, trách nhiệm Đồng thời, CTGD phổ thông hình thành và phát triển cho HS những năng lực cốt lõi sau:

4

+ Những năng lực chung được tất cả các môn học và hoạt động giáo dục góp phần hình thành, phát triển: năng lực tự chủ và tự học, năng lực giao tiếp và hợp tác, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo

+ Những năng lực chuyên môn được hình thành, phát triển chủ yếu thông qua một số môn học và hoạt động giáo dục nhất định: năng lực ngôn ngữ, năng lực tính toán, năng lực tìm hiểu tự nhiên và xã hội, năng lực công nghệ, năng lực tin học, năng lực thẩm mỹ, năng lực thể chất Bên cạnh việc hình thành, phát triển các năng lực cốt lõi, CTGD phổ thông còn góp phần phát hiện, bồi dưỡng năng lực đặc biệt (năng khiếu) của HS [1]

Hình 1.1 Chân dung người HS mới

5

Hình 1.2 Hệ thống các môn học trong chương trình phổ thông mới

1.2 Giới thiệu vài nét về chương trình môn Hóa học

1.2.1 Đặc điểm của môn Hóa học

Hoá học là ngành khoa học thuộc lĩnh vực KHTN, nghiên cứu về thành phần cấu trúc, tính chất và sự biến đổi của chất

Hoá học kết hợp chặt chẽ giữa lí thuyết và thực nghiệm, là cầu nối các ngành KHTN khác như Vật lí, Sinh học, Y dược và Địa chất học Những tiến

bộ trong lĩnh vực hoá học gắn liền với sự phát triển của những phát hiện mới trong các lĩnh vực của các ngành Sinh học, Y học và Vật lí Hoá học đóng

6

một vai trò quan trọng trong cuộc sống, sản xuất, góp phần vào sự phát triển kinh tế – xã hội Những thành tựu của hoá học được ứng dụng vào các ngành vật liệu, năng lượng, dược phẩm, công nghệ sinh học, nông – lâm – ngư nghiệp và khoa học và vũ trụ

Trong nhà trường phổ thông, môn Hoá học giúp HS có được những tri thức cốt lõi về Hoá học và ứng dụng những tri thức này vào cuộc sống Môn Hoá học ở trường phổ thông có mối quan hệ với nhiều lĩnh vực giáo dục khác Cùng với Toán học, Tin học và Công nghệ, môn Hoá học góp phần thúc đẩy giáo dục STEM, một trong những xu hướng giáo dục đang được coi trọng ở nhiều quốc gia trên thế giới

Nội dung Chương trình môn Hoá học được phân chia theo 2 giai đoạn: – Giai đoạn giáo dục cơ bản:

Ở cấp tiểu học, các nội dung liên quan đến Hoá học được trình bày ở mức độ đơn giản (vật liệu, nước, không khí, ) trong môn Khoa học (lớp 4, lớp 5), góp phần giúp HS có nhận thức bước đầu về thế giới tự nhiên

Ở cấp THCS, nội dung giáo dục hoá học được tích hợp ở mức độ cao hơn trong môn KHTN

– Giai đoạn giáo dục định hướng nghề nghiệp:

Ở cấp THPT, Hoá học là môn học lựa chọn theo nguyện vọng và định hướng nghề nghiệp thuộc nhóm môn KHTN (bao gồm ba môn: Vật lí, Hoá học, Sinh học) Nội dung môn Hoá học được thiết kế thành các chủ đề vừa bảo đảm củng cố các mạch nội dung, phát triển kiến thức và kĩ năng thực hành trên nền tảng những năng lực chung và năng lực tìm hiểu tự nhiên đã được hình thành ở giai đoạn giáo dục cơ bản, vừa giúp HS có hiểu biết sâu sắc hơn về các kiến thức cơ sở chung của Hoá học, làm cơ sở nghiên cứu về hoá học vô cơ và hoá học hữu cơ

Ngoài ra, trong mỗi năm học, những HS có định hướng nghề nghiệp cần sử dụng nhiều kiến thức hoá học được chọn ba chuyên đề học tập phù hợp với nguyện vọng của bản thân và điều kiện tổ chức của nhà trường Các chuyên đề này nhằm thực hiện yêu cầu phân hoá sâu, giúp HS tăng cường kiến thức và kĩ năng thực hành, vận dụng kiến thức giải quyết những vấn đề của thực tiễn, đáp ứng yêu cầu định hướng nghề nghiệp [2]

7

1.2.2 Mục tiêu của chương trình môn Hóa học

Môn Hoá học góp phần hình thành và phát triển ở HS các phẩm chất chủ yếu, năng lực chung cốt lõi và năng lực chuyên môn Năng lực tìm hiểu

tự nhiên thể hiện ở các năng lực thành phần mà môn Hoá học có ưu thế hình thành, phát triển ở HS như: năng lực nhận thức kiến thức hoá học, năng lực tìm tòi, khám phá thế giới tự nhiên dưới góc độ hoá học và năng lực vận dụng kiến thức hoá học vào thực tiễn, từ đó biết ứng xử với tự nhiên một cách đúng đắn, khoa học và có khả năng lựa chọn nghề nghiệp phù hợp với năng lực và

sở thích, điều kiện và hoàn cảnh của bản thân [2]

1.2.3 Yêu cầu cần đạt về phẩm chất và năng lực

Ngoài các phẩm chất và năng lực chung, môn Hoá học góp phần hình thành và phát triển ở HS năng lực tìm hiểu tự nhiên, cụ thể là năng lực hoá học, bao gồm các thành phần sau:

– Nhận biết và nêu được tên của các đối tượng, sự kiện, khái niệm hoặc quá trình hoá học

– Trình bày được các sự kiện, đặc điểm, vai trò của các đối tượng, khái niệm hoặc quá trình hoá học

– Mô tả được đối tượng bằng các hình thức nói, viết, công thức, sơ đồ, biểu đồ, bảng

– So sánh, phân loại, lựa chọn được các đối tượng, khái niệm hoặc quá trình hoá học theo các tiêu chí khác nhau

– Phân tích được các khía cạnh của các đối tượng, khái niệm hoặc quá trình hoá học theo logic nhất định

– Giải thích và lập luận được về mối quan hệ giữa các các đối tượng, khái niệm hoặc quá trình hoá học (cấu tạo - tính chất,

8

nguyên nhân - kết quả, )

– Tìm được từ khoá, sử dụng được thuật ngữ khoa học, kết nối được thông tin theo logic có ý nghĩa, lập được dàn ý khi đọc và trình bày các văn bản khoa học

– Thảo luận, đưa ra được những nhận định phê phán có liên quan đến chủ đề

– 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

– 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

– 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

– 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 – 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

Vận dụng

kiến thức, kĩ

Vận dụng được kiến thức, kĩ năng đã học để giải quyết một số vấn đề trong học tập, nghiên cứu khoa học và một số tình

9

năng đã học huống cụ thể trong thực tiễn Các biểu hiện cụ thể:

– Vận dụng được kiến thức hoá học để phát hiện, giải thích được một số hiện tượng tự nhiên, ứng dụng của hoá học trong cuộc sống

–Vận dụng được kiến thức hoá học để phản biện, đánh giá ảnh hưởng của một vấn đề thực tiễn

– Vận dụng được kiến thức tổng hợp để đánh giá ảnh hưởng của một vấn đề thực tiễn và đề xuất một số phương pháp, biện pháp, mô hình, kế hoạch giải quyết vấn đề

– Định hướng được ngành, nghề sẽ lựa chọn sau khi tốt nghiệp THPT

– Ứng xử thích hợp trong các tình huống có liên quan đến bản thân, gia đình và cộng đồng phù hợp với yêu cầu phát triển bền vững xã hội và bảo vệ môi trường

Bảng 1.3 Năng lực hóa học [2]

1.2.4 Môn Hóa học sẽ dạy như thế nào trong chương trình phổ thông mới?

PGS.TS Đặng Thị Oanh – chủ biên xây dựng chương trình môn Hóa học đã khẳng định trên vnexpress.net ngày 13/01/2018: “Điểm mới quan trọng nhất trong Chương trình môn Hóa học là định hướng tăng cường bản chất hóa học của đối tượng; giảm bớt và hạn chế các nội dung phải ghi nhớ máy móc cũng như phải tính toán theo kiểu “toán học hóa”, ít đi vào bản chất hoá học và thực tiễn”

Hạn chế các nội dung phải ghi nhớ máy móc

Chương trình môn Hóa học cấp THPT đảm bảo tính khoa học (cơ bản, hiện đại), kế thừa và phát triển các nội dung giáo dục của môn KHTN ở THCS theo cấu trúc đồng tâm kết hợp cấu trúc tuyến tính nhằm mở rộng và nâng cao kiến thức, kỹ năng cho HS

Điểm mới quan trọng nhất trong Chương trình môn Hóa học là định hướng tăng cường bản chất hoá học của đối tượng; giảm bớt và hạn chế các nội dung phải ghi nhớ máy móc cũng như phải tính toán theo kiểu “toán học hoá”, ít đi vào bản chất hoá học và thực tiễn

10

Để phát triển phẩm chất và năng lực của người học, Chương trình môn Hóa học chú trọng trang bị các khái niệm công cụ và phương pháp sử dụng công cụ, đặc biệt là giúp HS có kỹ năng thực hành thí nghiệm, kỹ năng vận dụng các tri thức hoá học vào việc tìm hiểu và giải quyết ở mức độ nhất định một số vấn đề của thực tiễn, đáp ứng được yêu cầu của cuộc sống

Chương trình môn Hóa học vận dụng các phương pháp giáo dục tích cực hóa hoạt động của người học, nhằm khơi gợi hứng thú, phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của HS, tăng cường các hoạt động trải nghiệm, rèn luyện kỹ năng cho HS Cách đánh giá kết quả giáo dục cũng được đổi mới để

hỗ trợ việc phát triển phẩm chất và năng lực cho HS

Ba mạch nội dung cốt lõi

Chương trình môn Hóa học gồm 3 mạch nội dung cốt lõi: kiến thức cơ

sở hóa học chung, kiến thức hóa học vô cơ và kiến thức hóa học hữu cơ

Trục phát triển chính của Chương trình môn Hóa học là hệ thống các chủ đề và chuyên đề về kiến thức cơ sở hóa học chung về cấu tạo chất và quá trình biến đổi hoá học

Các kiến thức về cấu tạo của nguyên tử, liên kết hóa học, năng lượng hóa học, tốc độ phản ứng hóa học, cân bằng hóa học, phản ứng oxi – hóa khử

và dòng điện, bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học là cơ sở lý thuyết chủ đạo để HS giải thích được bản chất, nghiên cứu được quy luật hoá học ở các nội dung hoá học vô cơ và hoá học hữu cơ

Bên cạnh nội dung giáo dục cốt lõi (70 tiết/lớp/năm), trong mỗi năm học, những HS có thiên hướng KHTN và công nghệ được chọn học một số chuyên đề (35 tiết/lớp/năm) Mục tiêu của các chuyên đề này là nhằm thực hiện yêu cầu phân hoá sâu, mở rộng nâng cao kiến thức, tăng cường kỹ năng thực hành, luyện tập và vận dụng kiến thức giải quyết những vấn đề của thực tiễn, đáp ứng yêu cầu định hướng nghề nghiệp cho HS

Đổi mới phương pháp dạy Hóa theo hướng tiếp cận năng lực

Việc đổi mới PPDH Hóa học theo hướng tiếp cận năng lực là trọng tâm của Chương trình CTGD môn Hóa học đặc biệt chú trọng định hướng phát triển năng lực thông qua thiết kế hoạt động dạy học cho mỗi nội dung, mỗi chủ đề học tập

11

Dùng câu hỏi hoặc bài kiểm tra để đánh giá

Chương trình môn Hóa học đặc biệt quan tâm đến đánh giá năng lực nhận thức kiến thức hoá học thông qua các câu hỏi (nói, viết), bài tập, thông qua việc trình bày, so sánh, hệ thống hoá kiến thức hay vận dụng kiến thức hoá học để giải thích, chứng minh, giải quyết vấn đề

Việc đánh giá năng lực tìm tòi, khám phá kiến thức hoá học áp dụng các phương pháp đánh giá như: Quan sát (sử dụng các công cụ hỗ trợ như bảng kiểm quan sát theo các tiêu chí đã xác định, quan sát quá trình thực hiện tiến trình tìm tòi, khám phá, quá trình thực hành thí nghiệm của HS, )

Sử dụng các câu hỏi, bài kiểm tra nhằm đánh giá hiểu biết của người học về kỹ năng thí nghiệm, khả năng suy luận để rút ra hệ quả, đưa ra phương

án kiểm nghiệm, xử lý các dữ liệu đã cho để rút ra kết luận, khả năng thiết kế thí nghiệm hoặc nghiên cứu để thực hiện một nhiệm vụ học tập được giao và

có thể đề xuất các thiết bị, kỹ thuật thích hợp; Sử dụng báo cáo thực hành để đánh giá toàn diện quá trình thực hành (ví dụ quá trình thực nghiệm để kiểm tra một giả thuyết) của HS

Việc đánh giá năng lực vận dụng kiến thức hoá học vào thực tiễn được thực hiện thông qua yêu cầu người học trình bày vấn đề thực tiễn cần giải quyết, trong đó HS phải sử dụng được ngôn ngữ hoá học, các bảng biểu, mô hình, để mô tả, giải thích hiện tượng hoá học trong vấn đề đang xem xét; sử dụng các câu hỏi đòi hỏi người học vận dụng kiến thức vào giải quyết vấn đề, đặc biệt các vấn đề thực tiễn

Không thiết kế theo bài/tiết như chương trình cũ

Khác với chương trình hiện hành, nội dung Chương trình môn Hóa học cấp THPT lần này không thiết kế theo bài/tiết, sắp xếp xen kẽ giữa các mạch nội dung mà theo hệ thống chủ đề, nghiên cứu các kiến thức cơ sở hóa học chung làm nền tảng, làm cơ sở lý thuyết chủ đạo để nghiên cứu kiến thức hóa học vô cơ và hóa học hữu cơ

Tuy nhiên, hệ thống kiến thức về cơ bản không thay đổi Do đó, GV chỉ cần nghiên cứu kỹ chương trình là có thể thực hiện được

Điểm mới về sử dụng thuật ngữ trong chương trình môn Hóa học lần này là sử dụng thuật ngữ theo khuyến nghị của IUPAC có tham khảo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 5529:2010 và 5530: 2010 của Tổng cục Tiêu chuẩn

12

Đo lường Chất lượng), phù hợp với thực tiễn Việt Nam, từng bước đáp ứng yêu cầu thống nhất và hội nhập [8]

1.3 Công nghệ thông tin trong dạy học hóa học

1.3.1 Vai trò của CNTT trong dạy học hóa học

Cùng với sự phát triển của xã hội trong thời đại kỹ thuật số, CNTT được ứng dụng trong các lĩnh vực của đời sống xã hội, góp phần to lớn trong việc cải tạo cuộc sống và nâng cao chất lượng cuộc sống của con người

- CNTT hỗ trợ đắc lực trong công tác quản lý và giảng dạy trong nhà trường, góp phần nâng cao chất lượng và hiệu quả các hoạt động giáo dục và đào tạo

- CNTT góp phần cho việc đổi mới PPDH, là công cụ hỗ trợ giúp GV trong việc thiết kế bài giảng Powerpoint; giáo án điện tử e-Learning (sử dụng các phần mềm trình chiếu; tìm kiếm thông tin phục vụ nội dung tiết dạy trên mạng; trao đổi và chia sẻ về những vấn đề cần thảo luận trong các nhóm GV hay trên mạng của trường học kết nối; tham khảo sách điện tử, giáo trình điện tử, )

- CNTT là thiết bị phục vụ dạy học: Giúp GV Hóa học dùng các phần mềm mô phỏng các thí nghiệm để dạy, thiết kế các clip hình ảnh động hay tiến trình của các hoạt động sản xuất, điều chế trong phòng thí nghiệm hoặc trong công nghiệp

- Đối với HS: CNTT giúp các em có thêm phương pháp tiếp cận với môn hóa học và các kiến thức thông qua các bài giảng của GV được thể hiện qua các kênh hình, kênh chữ, âm thanh; giúp các em cùng chia sẻ bài học thông qua các bài học trên trang mạng trường học kết nối; đối với những em đam mê khoa học thì CNTT là công cụ hữu hiệu để các em tiếp cận và đến với khoa học; CNTT cũng giúp nhiều cho các em trong môn học ngoại ngữ,

Hóa học là một môn khoa học thực nghiệm với nhiều phản ứng thú vị nhưng cũng không kém phần nguy hiểm Việc đưa các PMHH vào dạy học sẽ

hỗ trợ nhiều cho quá trình dạy học, đặc biệt là việc mô phỏng các quá trình, thí nghiệm mà điều kiện thường không thực hiện được

PMHH góp phần cho việc đổi mới PPDH, là công cụ hỗ trợ giúp GV trong việc thiết kế giáo án, bài giảng Powerpoint, xây dựng mô hình phân tử,

mô phỏng thí nghiệm một cách dễ dàng, chính xác Đối với những kiến thức

ChemWindow v6.0 có thư viện hình vẽ khoảng 4500 chất hữu cơ, dược phẩm với tên thông thường và tên thương mại, thư viện hình vẽ các dụng cụ thuỷ tinh, các ký hiệu trong công nghệ hóa học

Hạn chế: Chemwin còn thiếu nhiều tính năng so với phần mềm vẽ công thức khác như ChemOffice Chương trình này đòi hỏi phải có máy in mới chạy được Nếu máy tính của bạn chưa cài máy in thì bạn phải cài một máy in

ảo mặc định trong máy tính

Hình 1.4 Giao diện làm việc của Chemwin

1.3.2.2 ADC Lab

Phần mềm miễn phí ACD Lab 10 của hãng Advanced Chemistry Development Inc sử dụng để vẽ công thức hóa hữu cơ Như mọi chương trình

Hình 1.6 Giao diện làm việc của Materials Studio

16

1.3.2.6 ObitanViewer

Chương trình xem hình dạng các orbital ở nhiều góc độ các dạng

orbital s, p, d, f và có nhiều tùy chọn xuất ra rất sinh động dành cho giảng dạy

bài học trừu tượng về orbital ở các chương trình giảng dạy

Hình 1.9 Giao diện làm việc của ObitanViewer 1.3.2.7 Titration

Titration là một chương trình rất nhỏ dùng xem biểu đồ biểu diễn quá

trình chuẩn độ acid – base, chuẩn độ một số chất khác có thể xuất ảnh của đồ

thị sang dạng BMP rồi chép vào Word

Hình 1.10 Giao diện làm việc của Titration [9]

- Hướng dẫn sử dụng phần mềm Chemoffice để vẽ cấu trúc phân tử

- Thực hành vẽ CTCT, công thức Lewis của một số hợp chất vô cơ, hữu cơ

- Vẽ được CTCT, công thức Lewis của một số chất vô cơ và hữu cơ

- Lưu được các file, chèn được hình ảnh vào file Word, PowerPoint

- Hướng dẫn sử dụng phần mềm Crocodile Chemistry, Chemlab để tiến hành thí nghiệm hoá học ảo

- Thực hành sử dụng phần mềm Crocodile Chemistry, Chemlab để tiến hành thí nghiệm ảo

Thực hiện được các thí nghiệm ảo theo nội dung được cho trước từ GV Phân tích và lí giải được kết quả thí nghiệm ảo

- Giới thiệu một số phần

- Nêu được quy trình tính toán bằng phương pháp bán kinh nghiệm (nhập file đầu vào, chọn

18

lượng mềm để tính cấu trúc và năng

lượng

- Hướng dẫn sử dụng phần mềm HyperChem để tính năng lượng và các thông số lượng tử

- Thực hành sử dụng phần mềm HyperChem để tính năng lượng và các thông số

lượng tử

phương pháp tính, thực hiện tính toán, lưu kết quả)

- Sử dụng được kết quả tính toán để thấy được hình học phân tử, xu hướng thay đổi độ dài, góc liên kết và năng lượng phân tử trong dãy các chất (cùng nhóm, chu

kì, dãy đồng đẳng, )

2.2 Quy trình xây dựng nội dung chuyên đề

Hình 2.1 Quy trình xây dựng nội dung chuyên đề

Yêu cầu cần đạt

Chuẩn bị tài liệu tham khảo

Xây dựng nội dung cốt lõi, khai

thác tính năng của phần mềm

Chuyển hóa thành video

hướng dẫn

Click đúp chuột trái vào biểu tượng của chương trình trên màn hình

Hoặc chọn: Star/Program/ChemOffice 2016/ChemDraw Professional

click đúp chuột trái

Màn hình làm việc của chương trình xuất hiện

- Màn hình làm việc chia làm 3 phần chính:

Phần thứ nhất: Các công cụ trên thanh menu

Phần thứ hai: bên trái gồm 3 mục:

Contents: là phần chứa các thí nghiệm được chuẩn bị sẵn cùng với hướng dẫn rất cụ thể

Parts Library: là phần chứa tất cả các hóa chất và dụng cụ cần cho việc làm thí nghiệm hiệu chỉnh tính năng của các công cụ mà chúng ta đang chọn

Properties: là phần chứa tất cả các công cụ phục vụ cho chúng ta làm thí nghiệm bao gồm các hóa chất dụng cụ và các phần hỗ trợ khác

20

Phần thứ 3: là phần chiếm gần hết giao diện của chương trình, phòng

thí nghiệm của chúng ta mọi thao tác chúng ta đều thực hiện ở đây

- Cách sử dụng các thanh công cụ

- Để thoát chương trình, chọn menu (menu File ➙ Exit)

21

3.1.2 Vẽ CTCT, công thức Lewis, công thức phối cảnh

Trước hết cần vẽ công thức ra giấy làm căn cứ để xây dựng bằng ChemOffice Dùng các công cụ thích hợp trong thanh công cụ để vẽ liên kết,

kí hiệu Hóa học Hoặc sử dụng lệnh Structure/Convert name to Structure,

xuất hiện cửa sổ Insert Structure gõ danh pháp IUPAC của chất cần vẽ

3.1.2.1 Vẽ CTCT của chất Hóa học

Ví dụ minh họa vẽ phân tử H 2 SO 4

− Chọn text để viết các kí hiệu nguyên tử Đầu tiên vẽ nguyên tố trung tâm

− Chọn liên kết thích hợp Click chuột trái vào kí hiệu nguyên tử khi thấy có ô vuông màu xanh thì giữ chuột và kéo từ nguyên tố ra ngoài (hoặc kéo đến 1 kí hiệu nguyên tử khác) để hình thành liên kết

− Click chuột trái vào đầu còn lại của liên kết đến khi xuất hiện ô vuông xanh

chọn text điền các nguyên tử còn lại vào

− Hoàn thành công thức

3.1.2.2 Xây dựng công thức Lewis

Bước 1: Vẽ CTCT của phân tử

Bước 2: Click chuột trái vào chemical symbols chọn các biểu diễn electron thích hợp với từng nguyên tử trong công thức sau đó click chuột trái vào nguyên tử cần điền electron

22

Chú ý: Nếu điền thừa e thì sẽ hiển thị viền đỏ

Ví dụ:

Ví dụ minh họa: Công thức Lewis của phân tử H 2 O

Bước 1: Vẽ CTCT của phân tử H2O

Bước 2: Click chuột trái vào chemical symbols chọn click chuột vào

O click chuột 2 lần ta được công thức Lewis của phân tử H2O

23

3.1.2.3 Xây dựng công thức phối cảnh

Bước 1: Biểu diễn các nguyên tử và các liên kết mạch chính

Bước 2: Chọn liên kết thích hợp click chuột vào nguyên tử trung tâm rồi kéo

ra các hướng xác định để hình thành liên kết

Ví dụ minh họa vẽ công thức phối cảnh của phân tử C 2 H 6.

Bước 1: Vẽ liên kết C-C của mạch chính

Bước 2: Chọn các liên kết thích hợp để biểu diễn các liên kết C-H

- Chọn công cụ Hashed Wedged Bond, click chuột vào nguyên tử C rồi kéo ra

để hình thành liên kết che khuất

- Chọn công cụ Bold Wedged Bond click chuột vào nguyên tử C rồi kéo ra để

vẽ liên kết hướng về phía trước

24

- Chọn công cụ Solid Bond click chuột vào nguyên tử C rồi kéo ra để vẽ liên

kết C-H còn lại

Bước 3: Điền H vào các đầu còn lại của liên kết để hoàn thành công thức

- Click chuột vào text di chuyển chuột đến đầu còn lại của liên kết khi xuất

hiện ô vuông xanh thì click chuột rồi điền kí hiệu H vào

25

- Hoàn thành công thức

3.2 Thực hành thí nghiệm ảo với Crocodile Chemistry

3.2.1 Giới thiệu về Crocodile Chemistry

- Khởi chạy Crocodile Chemistry

Click đúp chuột vào biểu tượng của chương trình trên màn hình

Hoặc vào Star/Crocodile Clip/Crocodile Chemistry 6.05

Màn hình làm việc của chương trình xuất hiện

26

- Màn hình làm việc chia làm 3 phần chính:

Phần thứ nhất: các công cụ trên thanh menu

Phần thứ hai: nằm bên tay trái gồm ba mục:

Contents là phần chứa các thí nghiệm được chuẩn bị sẵn cùng

với hướng dẫn rất cụ thể

Parts Library là phần chứa tất cả các hóa chất và dụng cụ cần cho

việc làm thí nghiệm hiệu chỉnh tính năng của các công

cụ mà chúng ta đang chọn

Properties là phần chứa tất cả các công cụ phục vụ cho chúng ta

làm thí nghiệm bao gồm các hóa chất dụng cụ và các phần hỗ trợ khác

Phần thứ ba: là phần chiếm gần hết giao diện của chương trình, là

phòng thí nghiệm của chúng ta mọi thao tác chúng ta đều thực hiện ở đây

3.2.2 Các thao tác cơ bản của Crocodile Chemistry

3.2.2.1 Tạo thí nghiệm mới

Bước 1: Click vào biểu tượng trên thanh công cụ hoặc chọn lệnh

27

Bước 3: Click vào trên thanh công cụ chọn Generral ➙xuất hiện hộp

thoại Properties ở cửa sổ bên trái

Bước 4: Chọn thẻ Details, điều chỉnh kích thước vùng thí nghiệm bằng cách

gõ số thích hợp vào ô Wide (chiều rộng), Height (chiều cao) (mặc định 1400 x1600)

Bước 5: Chọn thể background để điều chỉnh màu nền, hình nền bạn thích

28

− Điều chỉnh thông số thể tích và nồng độ của dung dịch: chọn dung dịch

(vào Parts Library/Halides/Solutions) ➙ Click vào thông số nồng độ và

thể tích để điều chỉnh thích hợp về giá trị và đơn vị

− Điều chỉnh thông số khối lượng và độ mịn của chất rắn dạng bột: chọn chất

rắn (vào Parts Library/Halides/Powders) ➙ Click vào thông số khối lượng

và độ mịn để điều chỉnh thích hợp về giá trị và đơn vị

Độ mịn có ba chế độ: Fine: mịn, Medium: hơi mịn, Coarse: thô

− Lấy hóa chất vào cốc bằng pipet

+ Đưa pipet vào lọ đựng dung dịch, dung dịch tự động hút vào pipet + Đưa pipet vào cốc, khi đó xuất hiện mũi tên màu đen, hướng xuống, dung dịch từ pipet tự động chảy vào cốc

3.2.2.4 Lắp ráp dụng cụ thí nghiệm

- Chọn các dụng cụ thí nghiệm cần dùng để lắp ráp

- Lắp ráp các dụng cụ đó chính xác theo mô tả các bươc lắp ráp thực nghiệm

29

Ví dụ minh họa: Lắp dụng cụ thí nghiệm sự dẫn điện của dung dịch

Lấy dụng cụ

- Chậu thủy tinh: Vào Parts Library/Glassware/Standard chọn Bath

click giữ chuột và kéo vào phần giao diện làm thí nghiệm

- Nguồn điện: Vào Parts Library/Equipment/Electrochemistry/

Equipment chọn Battery click giữ chuột và kéo vào phần giao diện làm thí

nghiệm

- Bóng đèn: Vào Parts Library/Equipment/Electrochemistry/Equipment chọn Light bulb click giữ chuột và kéo vào phần giao diện làm thí nghiệm

- Điện cực cacbon: Vào Parts Library/Equipment/Electrochemistry/

Electrodes chọn Carbon click giữ chuột và kéo vào phần giao diện làm thí

30

3.3 Thực hành thí nghiệm ảo bằng ChemLab

3.3.1 Giới thiệu chung về Chemlab

ChemLab là chương trình làm thí nghiệm ảo trên máy tính với các phần chuẩn độ, định lượng, chất chỉ thị màu và các hình ảnh bộ dụng cụ làm thí

nghiệm như: burret, becher, erlen, đèn cồn,… và bạn có thể Copy vào các

trang Word làm tư liệu dạy học

- Khởi chạy ứng dụng ChemLab

Click đúp chuột trái vào biểu tượng

Hoặc chọn Star/Program/ChemLab Eval v2.5.1 click đúp chuột trái

Màn hình làm việc của chương trình xuất hiện

- Trong cửa sổ làm việc, chúng ta thực hành ở phần bên trái Còn phần bên phải là lý thuyết gồm các thẻ:

Introduction: Giới thiệu khái quát

Procedure: Các bước trong trình tự thực hành

Observation: Quan sát và báo cáo lại kết quả thực hiện

Click chuột trái vào menu File/New trong hộp Chemlab simulation Modules chọn thí nghiệm, chọn OK để vào môi trường làm việc

- Bản dùng thử Phần mềm ChemLab của Model Science cho phép chúng ta làm 7 thí nghiệm khác nhau đó là:

và áp suất của chất khí trong môi trường nhiệt độ không đổi

Generic Lab: Thử một vài thiết bị trong phòng thí nghiệm

Gravimetric Analysis of Chloride Introduction: thực nghiệm hóa phân tích để xác định thành phần của một hóa chất có gốc muối clorua (Cl-)

Reaction kinetics in redox reaction (Iodine & hydrogen peroxide): Nghiên cứu tốc độ phản ứng hóa học qua phản ứng giữa Iot và nước oxy già

Specific head lab Introduction: Thử nghiệm về nhiệt dung

3.3.2 Thực hành chuẩn độ acid - base

Click chuột trái vào menu File/New trong hộp Chemlab simulation Modules chọn Acid - Base Titration, chọn OK để vào môi trường làm việc

Click chọn thẻ Procedure và thực hành theo hướng dẫn trong thẻ này

Bước 1: Thêm 35 ml dung dịch HCl 2M vào một bình Erlenmeyer 100 ml

Bên cửa sổ phải, click chuột phải vào khoảng trống, trong menu, chọn

Erlenmayer flask>> 100ml flask (Bình nón có dung tích 100ml)

Thêm vào bình nón này 35ml dung dịch HCl 0.2M: Click chuột phải

vào bình nón, chọn Chemicals để có hộp Chemicals trong khung Chemicals chọn (0.2M) HCl, khung Volume chọn 35ml, chọn OK sẽ thấy một lượng

dung dịch không màu xuất hiện trong bình

32

Bước 2: Thêm chỉ thị (phenolphtalein) vào acid

Click chuột phải vào bình nón chọn Indicators Trong hộp Indicators chọn chất chỉ thị là Phenolphthalein, khung Drops to Add chọn 2, chọn OK

Bước 3: Hiển thị thước đo pH

Hiển thị thước đo độ pH bằng cách click chuột phải vào bình nón chọn pH

Meter Dưới đáy bình xuất hiện khung nhỏ màu xanh ghi pH: 0.7

Bước 4: Bật thu thập dữ liệu chuẩn độ

Click chuột phải vào bình, đánh dấu chọn Collect Titration Data