Thiết kế tài liệu tự học có hướng dẫn theo module nhằm tăng cường năng lực tự học chương “hóa học vật liệu” và “phản ứng đốt cháy nhiên liệu”, học phần khoa học tự nhiên 2 (KLTN k41)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2KHOA HÓA HỌC NGUYỄN THU HÀ THIẾT KẾ TÀI LIỆU TỰ HỌC CÓ HƯỚNG DẪN THEO MODULE NHẰM TĂNG CƯỜNG NĂNG LỰC TỰ HỌC CHƯƠNG “HÓA HỌC VẬT LIỆU” VÀ “PHẢN ỨNG ĐỐT CHÁ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

KHOA HÓA HỌC

NGUYỄN THU HÀ

THIẾT KẾ TÀI LIỆU TỰ HỌC CÓ HƯỚNG DẪN

THEO MODULE NHẰM TĂNG CƯỜNG NĂNG LỰC TỰ HỌC CHƯƠNG “HÓA HỌC VẬT LIỆU” VÀ “PHẢN ỨNG ĐỐT CHÁY

NHIÊN LIỆU”, HỌC PHẦN KHOA HỌC TỰ NHIÊN 2

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Hóa học Vô cơ

HÀ NỘI – 2019

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2

KHOA HÓA HỌC

NGUYỄN THU HÀ

THIẾT KẾ TÀI LIỆU TỰ HỌC CÓ HƯỚNG DẪN

THEO MODULE NHẰM TĂNG CƯỜNG NĂNG LỰC TỰ HỌC CHƯƠNG “HÓA HỌC VẬT LIỆU” VÀ “PHẢN ỨNG ĐỐT CHÁY

NHIÊN LIỆU”, HỌC PHẦN KHOA HỌC TỰ NHIÊN 2

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Chuyên ngành: Hóa học Vô cơ

Người hướng dẫn khoa học

TS ĐĂNG THỊ THU HUYỀN

HÀ NỘI – 2019

Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Đăng Thị Thu Huyền –

người đã trực tiếp giảng dạy, hướng dẫn, luôn tận tâm chỉ bảo và định hướng giúp

đỡ em trong quá trình làm khóa luận tốt nghiệp

Em xin cảm ơn gia đình, anh em, bạn bè, những người đã luôn ở bên, chia sẻ,động viên và giúp đỡ em trong suốt quá trình em làm khóa luận tốt nghiệp

Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng khóa luận của em không tránh khỏinhững thiếu sót, em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của thầy cô và các bạn đểkhóa luận hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 14 tháng 05 năm 2019

Sinh viên

Nguyễn Thu Hà

Khóa luận tốt

nghiệp

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Đối tượng nghiên cứu 2

4 Phạm vi nghiên cứu 2

5 Nhiệm vụ nghiên cứu 2

6 Phương pháp nghiên cứu 2

7 Giả thuyết khoa học 2

8 Đóng góp mới của đề tài 2

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 3

1.1 Đổi mới phương pháp dạy học 3

1.2 Cơ sở lí thuyết của quá trình tự học 4

1.2.1 Khái niệm tự học 4

1.2.2 Các kĩ năng tự học 5

1.2.3 Quy trình tự học 6

1.2.4 Các hình thức tự học 6

1.2.5 Tác dụng của tự học 7

1.2.6 Năng lực tự học 8

1.3 Module dạy học 11

1.3.1 Khái niệm module dạy học 11

1.3.2 Những đặc trưng cơ bản của một module dạy học 11

1.3.3 Cấu trúc của một module dạy học 11

1.4 Tài liệu tự học có hướng dẫn theo module 13

1.4.1 Khái niệm tài liệu tự học hướng dẫn theo module 13

1.4.2 Cấu trúc nội dung tài liệu tự học 13

1.4.3 Phương pháp tự học có hướng dẫn theo module 14

1.5 Hướng dẫn cách học theo module 16

Khóa luận tốt

nghiệp

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ TÀI LIỆU TỰ HỌC CÓ HƯỚNG DẪN THEO MODULE CHƯƠNG “HÓA HỌC VẬT LIỆU” VÀ “PHẢN ỨNG ĐỐT CHÁY NHIÊN LIỆU” 17

2.1 Cấu trúc học phần khoa học tự nhiên 2 172.2 Thiết kế tài liệu tự học có hướng dẫn theo module chương “Hóa học vậtliệu” 17

2.3 Thiết kế tài liệu tự học có hướng dẫn theo module chương “Phản ứng đốt cháynhiên liệu” 51

70

TÀI LIỆU THAM KHẢO 71

Khóa luận tốt

nghiệp

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1: Biểu hiện của năng lực tự học 9

Hình 1.2: Cấu trúc của một module dạy học 12

Hình 7.1: Nhà máy xi măng Hải Phòng 20

Hình 7 2: Sơ đồ lò quay sản xuất clinker 22

Hình 7.3: Bụi từ quá trình sản xuất xi măng 23

Hình 7.4: Cửa làm từ thủy tinh 25

Hình 7.5: Bát, đĩa làm từ thủy tinh 25

Hình 7.6: Dụng cụ trong phòng thí nghiệm làm từ thủy tinh 25

Hình 7.7: Sơ đồ quá trình sản xuất thủy tinh 26

Hình 7.8: Sản phẩm thủy tinh được khắc bằng HF 28

Hình 7.9: Sản phẩm thủy tinh được khắc bằng máy khắc laser 28

Hình 7.10: Làng gốm Bát Tràng 29

Hình 7.11: Một số sản phẩm làm từ gốm 29

Hình 7.12: Một số sản phẩm từ sứ 31

Hình 7.13: Vôi sống (CaO) 36

Hình 7.14: Sơ đồ lò nung vôi công nghiệp 38

Hình 7.15: Một số ứng dụng của vôi 39

Hình 7.16: Một số sản phẩm làm từ PE 41

Hình 7.17: Một số sản phẩm làm từ PVC 41

Hình 7.18: Kính ô tô, máy bay được làm từ poly(methyl methacrylate) 42

Hình 7.19: Chảo chống dính làm từ teflon 42

Hình 7.20: Một số sản phẩm làm từ cao su thiên nhiên 46

Hình 7.21: Một số sản phẩm từ vật liệu composite 49

Hình 8.1: Đốt cháy nhiên liệu rắn (than) 53

Hình 8.2: Đốt cháy gỗ, rơm, rạ 53

Hình 8.3: Khai thác than 54

Hình 8.4: Xe Fiat 147 chạy hoàn toàn bằng nhiên liệu ethanol 56

Hình 8.5:Tháp khoan khai thác dầu mỏ và khí thiên nhiên 58

Khóa luận tốt

nghiệp

Hình 8.6: Sơ đồ hoạt động và ứng dụng của hầm biogas 59

Hình 8.7: Xe Toyota Fine N sử dụng pin nhiên liệu 62

Hình 8.8: Cơ cấu hoạt động của pin Lithium - air 62

Hình 8.9: Nhà máy điện hạt nhân Gundremmingen 63

Hình 8.10: Các tấm pin năng lượng mặt trời có trục xoay 63

Hình 8.11: Sơ đồ khai thác năng lượng địa nhiệt 63

Hình 8.12: Sử dụng năng lượng khi đốt cháy vào thực tiễn 66

Hình 8.13: Sử dụng nhiên liệu tiết kiệm và hiệu quả 68

DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 7.1: Ứng dụng của vật liệu polymer trong một số lĩnh vực 40

Khóa luận tốt

nghiệp

Để đáp ứng được nhu cầu của thời đại, Đảng và Nhà nước ta đã đưa ra nghịquyết số 29/TW hội nghị TW 8 (khóa XI) về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục vàđào tạo, đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước trong điều kiệnkinh tế thị trường định hướng xã hội và hội nhập quốc tế [14].

Tự học đóng một vai trò rất quan trọng trên con đường học vấn của mỗi conngười, luôn là phương pháp học tập hiệu quả, ít tốn kém và phù hợp cho mọi đốitượng Tự học là chìa khóa vàng của giáo dục, là yếu tố quyết định sự phát triển cácphẩm chất nhân cách và quyết định chất lượng học tập của sinh viên, chất lượng đàotạo của ngành giáo dục Tự học là con đường tốt nhất để phát triển và hoàn thiệnbản thân cũng như khai thác tối đa tài năng của mỗi người, đồng thời cũng là conđường nhanh chóng để đưa sự nghiệp giáo dục nước ta tiến kịp các nước trong khuvực và trên thế giới

Mạng internet đang phát triển nhanh chóng, đó là nguồn cung cấp thông tinkhổng lồ cho việc nghiên cứu tài liệu của sinh viên Tuy nhiên, cũng có bất cập đó

là lượng kiến thức quá lớn, sinh viên không thể hiểu hết và khó khăn trong việc tìmhiểu

Trong quá trình tự hình thành và nâng cao năng lực tự học cho sinh viên, mỗigiảng viên cần hướng dẫn sinh viên xác định động cơ học tập một cách đúng đắn.Giảng viên tích cực đổi mới phương pháp dạy học để giúp nâng cao năng lực tự họccho sinh viên

Module dạy học là một hướng đi trong thiết kế tài liệu và tổ chức dạy họchọc bằng phương pháp tự học có hướng dẫn, nhờ các module mà người học từngbước đạt được kiến thức, kỹ năng và thái độ trong từng module Phương pháp nàygiúp người học học tập ở lớp và ở nhà có hiệu quả và có thể học tập bất cứ lúc nào

và bất cứ đâu

Xuất phát từ những lý do trên em đã lựa chọn đề tài: Thiết kế tài liệu tự học

có hướng dẫn theo module nhằm tăng cường năng lực tự học chương “Hóa học vật liệu” và “Phản ứng đốt cháy nhiên liệu”, học phần Khoa học tự nhiên 2.

2 Mục đích nghiên cứu

Góp phần tăng cường năng lực tự học cho sinh viên khi học học phần Khoahọc Tự nhiên 2 (đặc biệt là về chương 7: Hóa học vật liệu và chương 8: Phản ứngđốt cháy nhiên liệu) thông qua việc thiết kế các module

3 Đối tượng nghiên cứu

Mối quan hệ giữa phương pháp tự học có hướng dẫn theo module với chất

lượng học hai chương Hóa học vật liệu và Phản ứng đốt cháy nhiên liệu của học

phần Khoa học tự nhiên 2 và nghiên cứu cách sử dụng tài liệu đó để tăng cườngnăng lực tự học cho sinh viên

4 Phạm vi nghiên cứu

Nội dung hai chương Hóa học vật liệu và Phản ứng đốt cháy nhiên liệu của

học phần Khoa học tự nhiên 2 ở trường Đại học sư phạm Hà Nội 2

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Thiết kế tài liệu tự học có hướng dẫn theo module của hai chương Hóa học vật liệu và Phản ứng đốt cháy nhiên liệu.

- Xây dựng các module và các tiểu module kiến thức hai chương Hóa học vật liệu và Phản ứng đốt cháy nhiên liệu của học phần Khoa học tự nhiên 2.

6 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu tài liệu: đọc và nghiên cứu các tài liệu về lí luậndạy học có sử dụng các module, cách thức và phương pháp xây dựng các module vàtiểu module để hướng dẫn tự học

- Phương pháp chuyên gia: xin ý kiến đóng góp của thầy (cô) am hiểu lĩnhvực nghiên cứu để hoàn thành đề tài nghiên cứu

7 Giả thuyết khoa học

Nếu thiết kế được tài liệu tự học có hướng dẫn tốt và sử dụng tài liệu đó mộtcách hiệu quả thì sẽ góp phần nâng cao năng lực tự học, tự đọc của sinh viên, nângcao chất lượng dạy và học bộ môn Khoa học tự nhiên 2 ở trường Đại học Sư phạm

Hà Nội 2

8 Đóng góp mới của đề tài

Soạn thảo bộ tài liệu tự học có hướng dẫn chương Hóa học vật liệu và Phản ứng đốt cháy nhiên liệu của học phần Khoa học tự nhiên 2 Đề xuất một số cách rèn

luyện khả năng tự học cho sinh viên thông qua hệ thống câu hỏi và bài tập hóa học

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1.1 Đổi mới phương pháp dạy học

Một trong những định hướng cơ bản của việc đổi mới giáo dục là chuyển từnền giáo dục mang tính hàn lâm, xa rời thực tiễn sang một nền giáo dục chú trọngviệc hình thành năng lực hành động, phát huy tính chủ động, sáng tạo của ngườihọc Định hướng quan trọng trong đổi mới phương pháp dạy học là phát huy tínhtích cực, tự lực và sáng tạo, phát triển năng lực hành động, năng lực cộng tác làmviệc của người học Đó cũng là những xu hướng tất yếu trong cải cách phương phápdạy học ở mỗi nhà trường

Nghị quyết Hội nghị Trung ương 8 khóa XI về đổi mới căn bản, toàn diệngiáo dục và đào tạo nêu rõ: “Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy và họctheo hướng hiện đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo và vận dụng kiếnthức, kỹ năng của người học; khắc phục lối truyền thụ áp đặt một chiều, ghi nhớmáy móc Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học, tạo cơ sở đểngười học tự cập nhật và đổi mới tri thức, kỹ năng, phát triển năng lực Chuyển từhọc chủ yếu trên lớp sang tổ chức hình thức học tập đa dạng, chú ý các hoạt động xãhội, ngoại khóa, nghiên cứu khoa học Đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin vàtruyền thông trong dạy và học” [15] Để thực hiện tốt mục tiêu về đổi mới căn bản,toàn diện GD&ĐT theo Nghị quyết số 29 – NQ/TW, cần có nhận thức đúng về bảnchất của đổi mới phương pháp dạy học theo định hướng phát triển năng lực ngườihọc và một số biện pháp đổi mới phương pháp dạy học theo hướng này

Đổi mới phương pháp dạy học thực chất không phải là sự thay thế cácphương pháp dạy học cũ bằng một loạt các phương pháp dạy học mới Về mặt bảnchất, đổi mới phương pháp dạy học là đổi mới cách tiến hành các phương pháp, đổimới các phương tiện và hình thức triển khai phương pháp trên cơ sở khai thác triệt

để ưu điểm của các phương pháp cũ và vận dụng linh hoạt một số phương pháp mớinhằm phát huy tối đa tính tích cực, chủ động và sáng tạo của người học

Do phương pháp học tập ở đại học khác cơ bản so với phương pháp học ởphổ thông, ở đại học không có sự kiểm tra hàng ngày của giáo viên nên việc học tậpcủa sinh viên phần lớn là tự học Đó là hoạt động diễn ra liên tục, trong một phạm

vi lớn nhằm lĩnh hội rất nhiều tri thức Có thể nói: Bản chất của công việc tự họccủa sinh viên đại học là quá trình nhận thức một cách tự giác, tích cực, tự lực không

có sự tham gia hướng dẫn trực tiếp của giáo viên nhằm đạt được mục đích, nhiệm

vụ dạy học Nói khác đi, việc tự học ngoài lớp học đóng vai trò trọng yếu ở đại học

Năng lực tự học cũng là một khả năng, một phẩm chất vốn có của mỗi cánhân Tuy nhiên nó luôn luôn biến đổi tùy thuộc vào hoạt động của cá nhân trongmôi trường văn hóa – xã hội Năng lực tự học là khả năng bẩm sinh của mỗi ngườinhưng phải được đào tạo, rèn luyện trong hoạt động thực tiễn thì nó mới bộc lộđược những ưu điểm giúp cho cá nhân phát triển, nếu không sẽ mãi là khả năngtiềm ẩn Năng lực tự học của sinh viên sẽ là nền tảng cơ bản đóng vai trò quyết địnhđến sự thành công của các em trên con đường phía trước và đó cũng chính là nềntảng để các em tự học suốt đời.

Tự học giúp cho sinh viên có thể chủ động học tập suốt đời, học tập để khẳngđịnh năng lực phẩm chất và để cống hiến Tự học giúp sinh viên thích ứng với mọibiến cố của sự phát triển kinh tế - xã hội Bằng con đường tự học mỗi cá nhân sẽkhông cảm thấy bị lạc hậu so với thời cuộc, thích ứng và bắt nhịp nhanh với nhữngtình huống mới lạ mà cuộc sống hiện đại mang đến, kể cả những thách thức to lớn

từ môi trường nghề nghiệp Nếu rèn luyện cho sinh viên có được phương pháp, kĩnăng tự học, biết linh hoạt vận dụng những điều đã học vào thực tiễn thì sẽ tạo cho

họ lòng ham học, nhờ đó kết quả học tập sẽ ngày càng được nâng cao Đối với sinhviên sư phạm, việc định hình phương pháp tự học mang một ý nghĩa rất quan trọngbởi kết quả học tập chưa phải là đích cuối cùng, kiến thức và các kĩ năng đạt đượctrong quá trình tự học sẽ là hành trang cho sinh viên trong suốt cuộc đời giảng dạy

Trên những cơ sở đó, nhận thấy rằng tài liệu tự học có hướng dẫn theomodule nhằm phát triển năng lực tự học của sinh viên trường đại học trong học tập,

là một công cụ rất hữu hiệu trong việc phát năng lực tự học của sinh viên, qua đógóp phần nâng cao hiệu quả đào tạo của nhà trường

1.2 Cơ sở lí thuyết của quá trình tự học

1.2.1 Khái niệm tự học

Theo từ điển giáo dục học – Nhà xuất bản Từ điển Bách khoa 2001: “Tự học

là quá trình tự mình hoạt động lĩnh hội tri thức khoa học và rèn luyện kĩ năng thựchành”

Nhà tâm lý học N.ARubakin coi: Tự tìm lấy kiến thức – có nghĩa là tự học

Tự học là quá trình lĩnh hội tri thức, kinh nghiệm xã hội, lịch sử trong thực tiễn hoạtđộng cá nhân bằng cách thiết lập các mối quan hệ cải tiến kinh nghiệm ban đầu, đốichiếu với các mô hình phản ánh hoàn cảnh thực tại, biến tri thức của loài ngườithành vốn tri thức, kinh nghiệm, kỹ năng, kỹ xảo của chủ thể

Trong cuốn “Học tập hợp lí” R.Retke chủ biên, coi “Tự học là việc hoànthành các nhiệm vụ khác không nằm trong các lần tổ chức giảng dạy”.

Theo tác giả Nguyễn Văn Đạo: “Tự học phải là công việc tự giác của mỗingười do nhận thức được đúng vai trò quyết định của nó đến sự tích luỹ kiến thứccho bản thân, cho chất lượng công việc mình đảm nhiệm, cho sự tiến bộ của xãhội”

Từ những quan điểm về tự học nêu trên có thể thấy rằng: Tự học là tự mìnhđộng não suy nghĩ, sử dụng các khả năng trí tuệ (quan sát, so sánh, phân tích, tổnghợp…) và có khi cả cơ bắp (sử dụng công cụ thực hành) cùng các phẩm chất của cánhân như động cơ, tình cảm, nhân sinh quan, thế giới quan (không ngại khó khăn,

có ý chí, kiên nhẫn, nhẫn nại, có lòng say mê khoa học…) để chiếm lĩnh một lĩnhvực hiểu biết nào đó của nhân loại, biến lĩnh vực đó thành sở hữu của riêng mình

1.2.2 Các kĩ năng tự học [4]

Để đạt kết quả tốt trong tự học, người học cần nắm vững những kỹ năng,phải rèn luyện để hình thành cho mình những kỹ năng Căn cứ vào chức năng củatừng loại hoạt động có thể chia kỹ năng tự học làm bốn nhóm [1]

Thứ nhất: Kỹ năng kế hoạch hóa việc tự học.

Kỹ năng này cần tuân thủ các nguyên tắc sau: Đảm bảo thời gian tự họctương xứng với lượng thông tin của môn học; Xen kẽ hợp lý giữa các hình thức tựhọc, giữa các môn học, giữa giờ tự học, giờ nghỉ ngơi

Thứ hai: Kỹ năng nghe và ghi bài trên lớp.

Quy trình nghe giảng gồm các khâu như ôn bài cũ, làm quen với bài sắp học,hình dung các câu hỏi đối với bài mới Khi nghe giảng cần tập trung theo dõi sự dẫndắt của thầy, liên hệ với kiến thức đang nghe, kiến thức đã có với các câu hỏi đãhình dung trước

Thứ ba: Kỹ năng ôn tập.

Kỹ năng này được chia làm hai nhóm là kỹ năng ôn tập, kỹ năng tập luyện

Kỹ năng ôn bài là hoạt động có ý nghĩa quan trọng trong việc chiếm lĩnh kiến thứcbài giảng của thầy Đó là hoạt động tái nhận bài giảng như xem lại bài ghi, mối quan

hệ giữa các đoạn rời rạc, bổ sung bài ghi bằng những thông tin nghiên cứu được ởcác tài liệu khác, nhận diện cấu trúc từng phần và toàn bài Việc tái hiện bài giảngdựa vào những biểu tượng, khái niệm, phán đoán được ghi nhận từ bài giảng củathầy, từ hoạt động tái nhận bài giảng, dựng lại bài giảng của thầy bằng ngôn ngữ củachính mình, đó

là những mối liên hệ logic có thể có cả kiến thức cũ và mới Kỹ năng tập luyện cótác dụng trong việc hình thành kỹ năng tương ứng với những tri thức đã học Từ việcgiải bài tập của thầy đến việc người học tự thiết kế những loại bài tập cho mình giải,

từ bài tập củng cố đơn vị kiến thức đến bài tập hệ thống hóa bài học, chương học,cũng như những bài tập vận dụng kiến thức vào cuộc sống

Thứ tư: Kỹ năng đọc sách.

Phải xác định rõ mục đích đọc sách, chọn cách đọc phù hợp như tìm hiểu nộidung tổng quát của quyển sách, đọc thử một vài đoạn, đọc lướt qua nhưng có trọngđiểm, đọc kĩ có phân tích, nhận xét, đánh giá Khi đọc sách cần phải tập trung chú ý,tích cực suy nghĩ, khi đọc phải ghi chép [1]

1.2.3 Quy trình tự học

Quy trình tự học của người học gồm [1]:

- Tự nghiên cứu: người học tự tìm tòi, tự quan sát, mô tả, giải thích, pháthiện vấn đề, định hướng, giải quyết vấn đề, và tự tìm ra kiến thức mới

- Tự thể hiện: người học tự thể hiện mình bằng lời nói, bằng văn bản, tự đóngvai trong các tình huống, vấn đề, tự trình bày, bảo vệ kiến thức, tự thể hiện qua sựhợp tác, trao đổi, đối thoại, giao tiếp với thầy cô và bạn bè để tạo ra sản phẩm mangtính cộng đồng

- Tự kiểm tra, tự điều chỉnh: sau khi đã qua trao đổi với thầy cô, bạn bè Sau

đó thầy kết luận, người học tự kiểm tra, đánh giá sản phẩm của mình, tự sửa sai, tựđiều chỉnh thành sản phẩm khoa học

1.2.4 Các hình thức tự học

Có 5 hình thức tự học:

Tự học hoàn toàn (không có giáo viên): Thông qua tài liệu, qua tìm hiểu thực

tế, học kinh nghiệm của người khác Sinh viên gặp nhiều khó khăn do có nhiều lỗhổng kiến thức, sinh viên khó thu xếp tiến độ, kế hoạch tự học, không tự đánh giáđược kết quả tự học của mình Từ đó dễ chán nản và không tiếp tục tự học

Tự học trong một giai đoạn của quá trình học tập: Thí dụ như học bài hay

làm bài tập ở nhà (khâu vận dụng kiến thức) là công việc thường xuyên củasinhviên Để giúp sinh viên có thể tự học ở nhà, giáo viên cần tăng cường kiểm tra, đánhgiá kết quả học bài, làm bài tập ở nhà của sinh viên

Tự học qua phương tiện truyền thông (học từ xa): sinh viên được nghe giáo

viên giảng giải minh họa, nhưng không được tiếp xúc với giáo viên, không được hỏihan, không nhận được sự giúp đỡ khi gặp khó khăn

Tự học qua tài liệu hướng dẫn: Trong tài liệu trình bày cả nội dung, cách xây

dựng kiến thức, cách kiểm tra kết quả sau mỗi phần, nếu chưa đạt thì chỉ dẫn cáchtra cứu, bổ sung, làm lại cho đến khi đạt được (thí dụ học theo các phần mềm trênmáy tính)

Tự lực thực hiện một số hoạt động học dưới sự hướng dẫn chặt chẽ của giáo viên ở lớp: Với hình thức này cũng đem lại kết quả nhất định Song nếu sinh viên

vẫn sử dụng sách giáo khoa như hiện nay thì họ cũng gặp khó khăn khi tiến hành tựhọc vì thiếu sự hướng dẫn về phương pháp học

Các hình thức tự học ở trên chúng ta thấy rằng mỗi hình thức tự học cónhững mặt ưu điểm và nhược điểm nhất định Để nhằm khắc phục được nhữngnhược điểm của các hình thức tự học đã có này và xét đặc điểm của sinh viên giỏihoá học chúng tôi đề xuất một hình thức tự học mới: Tự học theo tài liệu hướng dẫn

và có sự giúp đỡ trực tiếp một phần của giáo viên gọi tắt là “Tự học có hướng dẫn”[1]

1.2.5 Tác dụng của tự học

Ở bất kỳ bậc học hay cấp học nào hoạt động tự học cũng có ý nghĩa rất quantrọng đối với kết quả học tập, tuy nhiên đối với sinh viên ở các trường đại học nó lạicàng thiết thực hơn bởi hoạt động tự học của sinh viên ở các trường đại học có nétđặc thù so với phổ thông, thể hiện hoạt động nhận thức của sinh viên ở mức caohơn, mang tính chất độc lập, tự lực, tự giác, sáng tạo trong việc tiếp thu tri thứccũng như việc vận dụng tri thức vào các tình huống cụ thể Phương pháp học tậpcủa sinh viên cũng khác, nó mang tính chất tự học, tự nghiên cứu nhưng điều đócũng không có nghĩa là thiếu vai trò của người giáo viên Do đó có thể nói hoạtđộng tự học là một khâu của quá trình giáo dục, là một quá trình gia công, chế biến

và tự điều khiển theo đúng mục tiêu giáo dục quy định

Tự học không chỉ có ý nghĩa với bản thân người học mà còn góp phần to lớnnâng cao chất lượng dạy học và đào tạo [9]:

- Tự học có ý nghĩa quyết định sự thành đạt trong mỗi con người, ảnh hưởngtrực tiếp đến kết quả học tập

- Tự học là con đường khẳng định của mỗi con người Người có tinh thần tựhọc luôn chủ động, tự tin trong cuộc sống.

- Tự học là con đường tạo ra tri thức bền vững cho con người, quá trình tựhọc khác hẳn với quá trình học tập thụ động, nhồi nhét, áp đặt Kiến thức có được là

do tự học, là kết quả của sự hứng thú, đam mê, không chịu sự chi phối của bất kỳyếu tố nào Đó là một quy luật tự nhiên Sinh viên từ đó có tinh thần tự giác, chủđộng, tích cực và có thái độ đúng đắn trong học tập

- Tự học giúp cho sinh viên tích lũy được lượng kiến thức khổng lồ của cácnăm học tại trường đại học

- Tự học của sinh viên ở trong trường đại học có vai trò quan trọng đối vớiyêu cầu đổi mới giáo dục và đào tạo, nâng cao chất lượng giáo dục

1.2.6 Năng lực tự học

a Khái niệm năng lực tự học

Nguyễn Cảnh Toàn đưa ra quan niệm về năng lực tự học như sau: “Năng lực

tự học được hiểu là một thuộc tính kỹ năng rất phức hợp Nó bao gồm kỹ năng và kĩ xảo cần gắn bó với động cơ và thói quen tương ứng, làm cho người học có thể đáp ứng được những yêu cầu mà công việc đặt ra” [10] Năng lực tự học là sự bao hàm

cả cách học, kỹ năng học và nội dung học: “Năng lực tự học là sự tích hợp tổng thể cách học và kỹ năng tác động đến nội dung trong hàng loạt tình huống – vấn đề khác nhau” [11].

Năng lực tự học là những thuộc tính tâm lí mà nhờ đó chúng ta giải quyếtđược các vấn đề đặt ra một cách hiệu quả nhất, nhằm biến kiến thức của nhân loạithành sở hữu của riêng mình

b Những biểu hiện của năng lực tự học

Năng lực tự học là một khái niệm trừu tượng và bị chi phối bởi rất nhiều yếu

tố Trong nghiên cứu khoa học, để xác định được sự thay đổi các yếu tố của nănglực tự học sau một quá trình học tập, các nhà nghiên cứu đã tập trung mô phỏng,xác định những dấu hiệu của năng lực tự học được bộc lộ ra ngoài Điều này đãđược thể hiện trong nghiên cứu dưới đây:

Tác giả Taylor khi nghiên cứu về vấn đề tự học của học sinh trong trườngphổ thông đã xác định năng lực tự học có những biểu hiện sau [20]:

Hình 1.1: Biểu hiện của năng lực tự học

Taylor đã xác nhận người tự học là người có động cơ học tập và bền bỉ, cótính độc lập, kỉ luật, tự tin và biết định hướng mục tiêu, có kỹ năng hoạt động phùhợp Thông qua mô hình trên tác giả đã phân tích ra có ba yếu tố cơ bản của người

tự học, đó là thái độ, tính cách và kỹ năng Có thể nhận thấy, sự phân định đó đểnhằm xác định rõ ràng những biểu hiện tư duy của bản thân và khả năng hoạt độngtrong thực tế chứ không đơn thuần chỉ đề cập đến khía cạnh tâm lí của người học

Biểu hiện năng lực của học sinh khi tự học, tự hoàn thiện [13]:

- Xác định được nhiệm vụ học tập dựa trên kết quả đã đạt được; biết đặt mụctiêu học tập chi tiết, cụ thể, khắc phục những hạn chế

- Đánh giá và điều chỉnh được kế hoạch học tập; hình thành cách học riêngcủa bản thân; tìm kiếm, đánh giá và lựa chọn được nguồn tài liệu phù hợp với mụcđích, nhiệm vụ học tập khác nhau; ghi chép thông tin bằng các hình thức phù hợp,thuận lợi cho việc ghi nhớ, sử dụng, bổ sung khi cần thiết

- Tự nhận ra và điều chỉnh được những sai sót, hạn chế của bản thân trongquá trình học tập; suy ngẫm cách học của mình, rút kinh nghiệm để có thể vận dụngvào các tình huống khác; biết tự điều chỉnh cách học.

- Biết thường xuyên tu dưỡng theo mục tiêu phấn đấu cá nhân và các giá trịcông dân

Như vậy “Năng lực tự học là khả năng xác định được nhiệm vụ học tập một cách tự giác, chủ động; tự đặt được mục tiêu học tập để đòi hỏi sự nỗ lực phấn đấu thực hiện; thực hiện các phương pháp học tập hiệu quả; điều chỉnh những sai sót, hạn chế của bản thân khi thực hiện các nhiệm vụ học tập thông qua tự đánh giá hoặc lời góp ý của giáo viên, bạn bè; chủ động tìm kiếm sự hỗ trợ khi gặp khó khăn trong học tập”.

c Phát triển năng lực tự học cho sinh viên

Động cơ hóa hoạt động học tập của sinh viên:

- Tăng cường hứng thú học tập của sinh viên

- Kết hợp chặt chẽ phương pháp dạy của giáo viên và phương pháp tự họccủa sinh viên

Tổ chức cho sinh viên làm việc theo nhóm kết hợp với thảo luận lớp:

Thông qua làm việc theo nhóm kết hợp với thảo luận toàn lớp làm cho việchọc của sinh viên trở nên mềm mại, linh hoạt, không máy móc, rập khuôn Với biệnpháp này sẽ có tác dụng tạo môi trường học tập đa thông tin cho sinh viên, tạo cơhội giúp sinh viên tự nghiên cứu, tự bộc lộ để thể hiện năng lực và kết quả nghiêncứu của cá nhân Tự kiểm tra, đánh giá kết quả học tập và nghiên cứu, đồng thời cótác dụng giúp sinh viên phát triển hài hòa nhân cách của mình

Hướng dẫn sinh viên chọn lọc tư liệu, tình huống liên quan đến nội dung bài học qua các kênh thông tin đại chúng hoặc qua thực tế đời sống phù hợp với bộ môn:

Ngày nay, tài liệu không chỉ có trong sách vở, các điều kiện thông tin rấtthuận lợi, người học rất thông minh, nhanh nhạy, nếu chúng ta biết tận dụng, khaithác sẽ là nguồn tư liệu phong phú và quý giá phục vụ cho quá trình dạy học Vìvậy, tùy vào bài học cụ thể, mà giáo viên khuyến khích, giao cho sinh viên thu thậptài liệu, tình huống liên quan đến nội dung bài học Những tư liệu mà các em tìmđược sẽ là những minh chứng sống động làm cho giờ học trở nên thực tế hơn Hơnnữa, các em sẽ phấn khởi, tự tin khi khiến thức mà mình thu thập được thầy cô ứngdụng vào bài học, được các bạn trong lớp phân tích, mổ xẻ trở thành những kiến

thức sống động Đây chính là một biện pháp hiệu quả nhất làm nâng cao năng lực tựhọc của sinh viên.

1.3 Module dạy học

1.3.1 Khái niệm module dạy học

Module dạy học là một đơn vị chương trình dạy học tương đối độc lập đượccấu trúc đặc biệt nhằm phục vụ cho người học và chứa đựng mục tiêu, nội dung,phương pháp dạy học cũng như hệ thống các công cụ đánh giá kết quả tạo thànhmột chỉnh thể

Mỗi module gồm các tiểu module, là các thành phần cấu trúc module đượcxây dựng tương ứng với các nhiệm vụ học tập mà người học phải thực hiện

1.3.2 Những đặc trưng cơ bản của một module dạy học

Có 5 đặc trưng cơ bản [7]:

- Tính trọn vẹn: Mỗi module dạy học mang một chủ đề xác định từ đó xác

định mục tiêu, nội dung, phương pháp và quy trình thực hiện do vậy nó không phụthuộc vào nội dung đã có và sẽ có sau nó Tính trọn vẹn là dấu hiệu bản chất củamodule dạy học thể hiện sự độc đáo khi xây dựng nội dung dạy học

- Tính cá biệt (tính cá nhân hóa): Tính cá biệt nghĩa là chú ý tới trình độ

nhận thức và các điều kiện khác nhau của người học Module dạy học có khả năngcung cấp cho người học nhiều cơ hội để có thể học tập theo nhịp độ của cá nhân,việc học tập được cá thể hóa và phân hóa cao độ

- Tính tích hợp: Tính tích hợp là đặc tính căn bản tạo nên tính chỉnh thể, tính

liên kết và tính phát triển của module dạy học Trước hết mỗi module dạy học đều

là sự tích hợp giữa lý thuyết và thực hành cũng như các yếu tố của quá trình dạyhọc

- Tính phát triển: Module dạy học được thiết kế theo hướng "mở" tạo ra cho

nó khả năng dung nạp – bổ sung những nội dung mang tính cập nhật Vì thế moduledạy học luôn có tính "động" và tính "phát triển"

- Tính tự kiểm tra, đánh giá: Quy trình thực hiện một module dạy học được

đánh giá thường xuyên bằng hệ thống câu hỏi dạng kiểm tra diễn ra trong suốt quátrình thực hiện module dạy học nhằm tăng thêm động cơ cho người học

1.3.3 Cấu trúc của một module dạy học [4]

Cấu trúc của một module dạy học gồm 3 phần được biểu diễn bằng sơ đồ sau:

Hình 1.2: Cấu trúc của một module dạy học

- Hệ vào của module: Hệ vào của module thực hiện chức năng đánh giá về

điều kiện tiên quyết của người học trong mối quan hệ với các mục tiêu dạy học củamodule Tùy theo mức độ của mối quan hệ, người học sẽ nhận thức được nhữnghữu ích của nó hoặc là họ sẽ tiếp tục học module hoặc là đi tìm một module khácphù hợp hơn Căn cứ vào chức năng trên có thể nhận thấy các thành phần của hệvào bao gồm: tên gọi hay tiêu đề của module; hệ thống mục tiêu của module; kiểmtra vào module: nhằm kiểm tra điều kiện tiên quyết của một người học tương ứngvới các mục tiêu của module; những khuyến cáo dành cho người học sau khi họtham dự kiểm tra

- Thân của module: Thân module bao gồm một loạt các tiểu module tương

ứng với các mục tiêu đã được xác định ở hệ vào của module Cũng có trường hợpthân của module tương ứng với một tiểu module duy nhất Các tiểu module liên kếtvới nhau bởi các kiểm tra trung gian và đều cần đến một thời gian học tập nhất định.Các tiểu module được cấu trúc bởi các thành phần:

+ Mở đầu: Xác định những mục tiêu cụ thể của tiểu module, cung cấp chongười học những tri thức điểm tựa và huy động kinh nghiệm đã có của người họccung cấp cho người học các con đường để giải quyết vấn đề nhận thức để họ tự lựachọn

+ Nội dung và phương pháp học tập: Qua đó người học sẽ tiếp thu được một

số mục tiêu cụ thể của tiểu module

+ Kiểm tra trung gian: Đánh giá xem người học đã đạt được đến mức độ nàođối với các mục tiêu của tiểu module và kết quả của kiểm tra có thể được xem nhưđiều kiện tiên quyết để người học thực hiện tiểu module tiếp theo Khi cần thiết thânmodule còn được bổ sung các module phụ đạo giúp người học bổ sung kiến thứccòn thiếu, sửa chữa sai sót và ôn tập

- Hệ ra của module: Hệ ra của module bao gồm: Một bản tổng kết chung,

kiểm tra kết thúc, hệ thống chỉ dẫn để tiếp tục học tập tuỳ theo kết quả học tập

module của người học Nếu đạt tất cả các mục tiêu của module người học sẽ

chuyển sang học tập module tiếp theo, hệ thống hướng dẫn dành cho người dạy và người học

1.4 Tài liệu tự học có hướng dẫn theo module

1.4.1 Khái niệm tài liệu tự học hướng dẫn theo module

Tài liệu tự học có hướng dẫn theo module là tài liệu được biên soạn theonhững đặc trưng và cấu trúc của một module Tài liệu có thể được phân thành nhiềuloại: theo nội dung lí thuyết hoặc theo nội dung bài tập

1.4.2 Cấu trúc nội dung tài liệu tự học [7], [8]

Bao gồm: Tên của module (tiểu module)

A Mục tiêu

B Tài liệu tham khảo

C Hướng dẫn người học tự học

D Nội dung lí thuyết cần nghiên cứu (Thông tin phản hồi)

E Bài tập tự kiểm tra đánh giá sau khi đã nghiên cứu thông tin phản hồi

a Mục tiêu

Các mục đích, yêu cầu của module là những gì mà sinh viên phải nắm đượcsau mỗi bài học Giáo viên cũng căn cứ vào mục tiêu để theo dõi, hướng dẫn, kiểmtra đánh giá sinh viên một cách cụ thể, chính xác

Với hệ thống mục đích, yêu cầu của module, tài liệu giảng dạy được biênsoạn theo tiếp cận module trở nên khác một cách căn bản hơn so với tài liệu biênsoạn theo kiểu truyền thống vì nó chứa đựng đồng thời cả nội dung và phương phápdạy học

b Nội dung và phương pháp dạy học

Nội dung dạy học cần được trình bày một cách chính xác, phản ánh được bảnchất nội dung khoa học cần nghiên cứu và phải phù hợp với đối tượng sinh viên đạihọc

c Câu hỏi chuẩn bị đánh giá

Trong mỗi module gồm 2 loại câu hỏi:

- Loại 1: Câu hỏi hướng dẫn sinh viên tự học

- Loại 2: Câu hỏi để tự kiểm tra, tự đánh giá sau khi đã tự học kiến thức mới

d Bài tập áp dụng

Chúng tôi thiết kế loại bài tập có hướng dẫn, vận dụng kiến thức trong bàihọc nhằm hệ thống hóa kiến thức, rèn luyện khả năng vận dụng kiến thức vào thựctiễn đời sống, lao động sản xuất và bảo vệ môi trường; Rèn luyện cho sinh viên đứctính chính xác, kiên nhẫn, trung thực và lòng say mê bộ môn Hóa học Phát triển ởsinh viên năng lực tư duy, logic, biện chứng, khái quát độc lập, thông minh và sángtạo.

Như vậy, mỗi module với cấu trúc như trên thì sinh viên tự học thuận lợi hơnrất nhiều so với một phần tương ứng trong tài liệu cũ Vì vậy khi bước vào mỗimodule sinh viên đã được kiểm tra kết quả hoàn thành module trước Với mỗimodule thì hệ thống mục đích, yêu cầu đã được định hướng rõ nét những kiến thức

mà sinh viên cần phải học Tiêu chuẩn đánh giá sẽ xác định những kiến thức sinhviên cần phải đạt Nội dung dạy học trình bày trong module rõ ràng hơn, rành mạchhơn trong tài liệu cũ Chính nhờ các module mà việc học tập của tập thể sinh viênđược phân hóa Qua mỗi module việc học của tập thể sinh viên lại được phân hóamột lần qua kiểm tra của giáo viên Đây là điểm cơ bản của tài liệu mới

1.4.3 Phương pháp tự học có hướng dẫn theo module

Nội dung chính của phương pháp dạy học này là nhờ các module mà sinhviên được dẫn dắt từng bước để đạt tới mục tiêu dạy học Nhờ nội dung dạy họcđược phân nhỏ ra từng phần, nhờ hệ thống mục tiêu chuyên biệt và hệ thống kiểmtra, sinh viên có thể tự học và tự kiểm tra mức độ nắm vững các kiến thức, kỹ năng

và thái độ trong từng tiểu module Bằng cách này họ có thể tự học theo nhịp độriêng của mình

Phương pháp tự học có hướng dẫn theo module đảm bảo tuân theo nhữngnguyên tắc cơ bản của quá trình dạy học sau đây:

- Nguyên tắc cá thể hoá trong học tập

- Nguyên tắc đảm bảo hình thành ở sinh viên kỹ năng tự học từ thấp đến cao

- Nguyên tắc giáo viên thu thập thông tin về kết quả học tập của sinh viênsau quá trình tự học, giúp đỡ họ khi cần thiết, điều chỉnh nhịp độ học tập

Ưu đ i ể m [2]:

- Giúp sinh viên học tập ở lớp và ở nhà có hiệu quả vì module là tài liệu tựsinh viên có thể mang theo mình để học tập bất cứ ở đâu và bất cứ lúc nào có điềukiện

- Tạo điều kiện cho sinh viên học tập với nhịp độ cá nhân, luyện tập việc tựđánh giá kết quả học tập, học tập theo cách giải quyết vấn đề, do đó nâng cao đượcchất lượng dạy học thực tế.

- Tránh được sự tuỳ tiện của giáo viên trong quá trình dạy học vì nội dung vàphương pháp dạy học đều đã được văn bản hoá

- Cập nhật được những thông tin mới về khoa học và công nghệ do đó cóđiều kiện thuận lợi trong việc bổ sung nội dung mới và tài liệu dạy học (nhờ cácmodule phụ đạo)

- Cho phép sử dụng đội ngũ cán bộ giảng dạy, theo dõi kèm cặp một cách tối

ưu tuỳ theo mức độ phức tạp của nhiệm vụ dạy học

- Đảm bảo tính thiết thực của nội dung dạy học

- Đảm bảo được tính vững chắc của tri thức, kỹ năng, kỹ xảo vì người học tựchiếm lĩnh kiến thức, đồng thời hình thành và rèn luyện được thói quen tự học

Như ợ c điể m [2]:

- Việc thiết kế hệ thống module dạy học và biên soạn tài liệu dạy học theomodule khá công phu Cần khoảng 5 đến 7 giờ biên soạn module dạy học cho mộtgiờ học

- Đòi hỏi sinh viên phải có động cơ học tập tốt, có năng lực học tập nhất định(vì tự học đòi hỏi người học có trình độ và sự nỗ lực cao hơn các phương pháp họctập khác)

- Có thể nảy sinh tâm lý buồn chán do tính đơn điệu của việc tự học

- Dạy học những nội dung có tính biến động cao, thường xuyên phải đổi mới

vì module có khả năng “lắp ghép” và “tháo gỡ” nên có nhiều thuận lợi trong việcthay đổi nội dung, chương trình dạy học

- Khắc phục những nhược điểm của hệ thống dạy học cũ như: đồng loạt, không phân hoá, không tiến triển theo nhịp độ cá nhân.

- Đặc biệt rất phù hợp cho hình thức đào tạo giáo dục từ xa nếu kết hợp với hình thức biên soạn tài liệu dạng mở

1.5 Hướng dẫn cách học theo module

Trước khi đến lớp, sinh viên phải dành thời gian cho việc học ở nhà đểnghiên cứu tài liệu và chuẩn bị bài Cần nắm được:

- Mục tiêu module

- Số lượng tiểu module và những tài liệu, module phụ đạo có liên quan

- Với mỗi tiểu module phải thấy rõ mục tiêu của tiểu module cần nghiên cứusau đó nghiên cứu đến nội dung bằng cách trả lời các câu hỏi và bài tập được giáoviên biên soạn, nghiên cứu xong phần nội dung thì tự trả lời câu hỏi ở cuối mỗi tiểumodule Nếu trả lời được thì chuyển sang module tiếp theo, nếu chưa trả lời đượcthì nghiên cứu lại phần nội dung cho đến khi trả lời được

Ở lớp, mỗi sinh viên làm một bài kiểm tra nhỏ để đánh giá mức độ chuẩn bịbài ở nhà trong khoảng từ 10 – 15 phút

- Nếu đạt yêu cầu thì sinh viên bắt tay vào nghiên cứu nội dung bài mới, nếukhông đạt yêu cầu thì sinh viên tiếp tục xem lại tài liệu

- Nếu đạt yêu cầu thì sinh viên tự học theo nhịp độ riêng của mình, theo từngphần nhỏ của tiểu module, ghi lại thu hoạch và những nội dung cần chú ý

- Chia nhóm, giáo viên hướng dẫn thảo luận, mỗi nhóm cử sinh viên phátbiểu trình bày thu hoạch của mình, các nhóm còn lại đưa ra câu hỏi đối với nhómtrình bày Giáo viên nhận xét, bổ sung và chính xác hóa những kết luận đưa ra,hướng dẫn sinh viên tự kiểm tra

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ TÀI LIỆU TỰ HỌC CÓ HƯỚNG DẪN THEO MODULE CHƯƠNG “HÓA HỌC VẬT LIỆU” VÀ “PHẢN ỨNG ĐỐT

CHÁY NHIÊN LIỆU”

2.1 Cấu trúc học phần khoa học tự nhiên 2

Học phần Khoa học tự nhiên 2 được chia thành 8 chương tương ứng với 8 module sau:

Module 1: Các nguyên tố hóa học, hợp chất, hỗn hợp

Module 2: Cấu tạo phân tử liên và kết hóa học

Module 3: Acid, base và muối

Module 4: Phản ứng hóa học trong cơ thể người

Module 5: Các mỏ kim loại

Module 6: Hóa dầu mỏ

Module 7: Hóa học vật liệu

Module 8: Phản ứng đốt cháy nhiên liệu

Trong phạm vi nghiên cứu đề tài, chúng tôi chỉ giới hạn nghiên cứu module7: Hóa học vật liệu và module 8: Phản ứng đốt cháy nhiên liệu

2.2 Thiết kế tài liệu tự học có hướng dẫn theo module chương “Hóa học vật

liệu”

Xây dựng module 7 “Hóa học vật liệu” chia thành 2 tiểu module sau:

- Tiểu module 7.1: Các loại vật liệu của hợp chất silicate

- Tiểu module 7.2: Các vật liệu khác

MODULE 7: HÓA HỌC VẬT LIỆU TIỂU MODULE 7.1: CÁC LOẠI VẬT LIỆU CỦA HỢP CHẤT SILICATE

A Mục tiêu

1 Kiến thức

- Sinh viên kể tên được tên các loại vật liệu trong tự nhiên

- Sinh viên trình bày được cách khai thác vật liệu tự nhiên

- Sinh viên nêu được cách tổng hợp vật liệu nhân tạo

- Sinh viên trình bày được tính chất của các loại vật liệu của hợp chất silicate

- Sinh viên phát biểu được ứng dụng của các loại vật liệu của hợp chất silicate

- Sinh viên vận dụng: Trả lời câu hỏi, làm bài tập, nghiên cứu khoa học,giảng dạy phổ thông sau này vận dụng vào các vấn đề thực tiễn có liên quan đếnkiến thức của chương

- Say mê, yêu thích bộ môn hóa học

- Có niềm tin vào khoa học

- Tích cực, chủ động, tự giác trong học tập

- Có ý thức bảo vệ môi trường

4 Định hướng phát triển năng lực

- Rèn luyện tư duy khoa học

- Rèn luyện và nâng cao năng lực tự học: năng lực nhận biết, tìm tòi, pháthiện và giải quyết vấn đề, năng lực đánh giá và tự đánh giá, vận dụng kiếnthức khoa học vào thực tiễn

B Tài liệu tham khảo

1 Nguyễn Văn Dũng (2015), Vật liệu đại cương, Trường Đại học Bách khoa,trang 37 – 54

2 Phùng Tiến Đạt, Trần Thị Bính (2004), Hóa kỹ thuật đại cương, Nhà xuấtbản Đại học Sư phạm, trang 219 – 238

3 Sách giáo khoa hóa học 11, Nhà xuất bản Giáo dục, trang 80 – 83

C Hướng dẫn sinh viên tự học

Sinh viên tự đọc tài liệu tham khảo ở nhà và tìm thông tin trên mạng internettrả lời những câu hỏi sau:

1 Tìm hiểu các loại vật liệu được sử dụng để xây nhà?

2 Thành phần hóa học chủ yếu trong xi măng? Mô tả công đoạn chính của quá

trình sản xuất xi măng? Tại sao sau khi đổ bê tông, đổ trần nhà người ta lạiphải tưới nước?

3 Thành phần hóa học chủ yếu trong thủy tinh, nguyên liệu để sản xuất thủy

tinh? Người ta có thể khắc chữ lên thủy tinh bằng cách nào?

4 Thành phần hóa học chủ yếu trong đồ gốm? Kể tên các nguyên liệu, công

Hóa vật liệu nghiên cứu các tính chất vật lý như mật độ, độ dẫn điện, độ dẫnnhiệt, v.v… hay cơ tính như độ bền, độ dẻo, độ cứng, độ đàn hồi,… hoặc tính côngnghệ như độ chảy loãng, khả năng gia công cắt gọt… và các tính năng làm việc nhưtính chống ăn mòn, tính chống mài mòn, tính giòn lạnh, tính bền nhiệt… của vậtliệu sẽ cho phép xác định lĩnh vực ứng dụng hợp lý các vật liệu khác nhau, tuynhiên có kể đến các đòi hỏi của tính kinh tế

Tóm lại, vật liệu là môn khoa học phục vụ cho sự phát triển và sử dụng vậtliệu, trên cơ sở đó đề ra các biện pháp công nghệ nhằm cải thiện tính chất và sử

dụng thích hợp ngày một tốt hơn Nó liên quan trực tiếp đến tất cả những người làm việc trong lĩnh vực chế tạo, gia công và sử dụng vật liệu.

2 Các vật liệu của hợp chất silicate

2.1 Xi măng

Xi măng là loại vật liệu xây dựng cơ bản và thông dụng nhất được sử dụngrộng rãi trong xây dựng cơ sở hạ tầng, phát triển kinh tế, văn hóa xã hội, giáo dục,quốc phòng,

Trên thế giới hiện nay có khoảng hơn 160 nước sản xuất xi măng Các nướctiêu thụ lượng xi măng lớn trong những năm qua phải kể đến: Trung Quốc, Ấn Độ,

Mỹ, Nhật bản, Hàn Quốc, Nga, Tây Ban Nha, Italya, Brazil, Iran, Mexico, Thổ Nhĩ

Kỳ, Việt Nam, Ai Cập, Pháp, Đức

Ở Việt Nam, xi măng là ngành công nghiệp phát triển sớm nhất (để phục vụcho công cuộc khai thác thuộc địa của người Pháp) Hải Phòng là cái nôi của ngành

xi măng Việt Nam hiện nay

Các nhà máy xi măng ở nước ta hàng năm sản xuất khoảng trên 60 triệu tấn

xi măng Một số nhà máy xi măng lớn ở nước ta: Các nhà máy xi măng Hải Phòng,Hoàng Thạch, Chinfon, Bỉm Sơn, Hà Tiên, Hoàng Mai,…

Hình 7.1: Nhà máy xi măng Hải Phòng

Hiện nay các nhà máy xi măng phân bố không đồng đều giữa các khu vực.Hầu hết các nhà máy xi măng tập trung ở miền Bắc nơi gần vùng nguyên liệu đầuvào (mỏ đá vôi), trong khi đó các nhà máy phía Nam còn rất hạn chế

Hiện nay trên sản phẩm xi măng trên thị trường có nhiều loại, tuy nhiênthông dụng trên thị trường Việt Nam gồm hai loại sản phẩm chính:

- Xi măng Portland Ví dụ: PC 30, PC 40, PC 50.

- Xi măng Portland hỗn hợp Ví dụ: PCB 30, PCB 40

2.1.1 Thành phần hoá học

Xi măng thuộc loại vật liệu kết dính Nó là một chất bột mịn màu lục xám,

aluminate 3CaO.Al2O3

Xi măng Portland có thành phần chủ yếu là clinker Portland chiếm tỉ lệ 95 –96% và thạch cao chiếm tỉ lệ 4 – 5%

Thành phần khoáng vật của clinker Portland:

Celit: 3C a O .Al 2 O3 (C3A) chiếm 4 – 12%

ng

u y ên c ủa căn bệnh d ị ứ ng xi măng đố i với những người có cơ địa dị ứng hoặc cóthời gian tiếp xúc thường xuyên và đủ lâu với xi măng

2.1.2 Phương pháp sản xuất

Quy trình sản xuất xi măng trải qua 5 giai đoạn:

Giai đoạn 1: Chuẩn bị nguyên liệu

Nguyên liệu chính để sản xuất xi măng bao gồm: đá vôi, đất sét có nhiều

SiO2 và một ít quặng sắt Nguyên liệu sau đó được đem đi nghiền nhỏ

Giai đoạn 2: Phối hợp nguyên liệu

Sau khi được nghiền, nguyên liệu sẽ được phân chia tỷ lệ, tỉ lệ thông thường

80 : 20 Trong đó đá vôi chiếm 80%, còn lại là đất sét

Giai đoạn 3: Nung tạo clinker

Giai đoạn 4: Nghiền clinker với các phụ gia khác

Nghiền clinker với thạch cao (khoảng 5%) và một số chất phụ gia khác (xỉ lòcao, tro than, pozzolan tự nhiên v.v…) sẽ được bột mịn gọi là xi măng

Giai đoạn 5: Đóng bao và vận chuyển

Sau khi bột được nghiền mịn thành xi măng, chúng được đóng bao với trọnglượng từ 20 – 50 kg/ bao và được đưa đến kho Sau đó mới được đưa đến các cửahàng vật liệu, đại lý vật liệu xây dựng

Hình 7 2: Sơ đồ lò quay sản xuất clinker

2.1.3 Quá trình đông cứng xi măng

Trong xây dựng, xi măng được trộn với nước thành khối nhão, sau vài giờ sẽbắt đầu đông cứng lại Quá trình đông cứng xi măng chủ yếu do sự kết hợp của cáchợp chất của xi măng với nước, tạo nên những tinh thể hydrate đan xen với nhauthành khối cứng và bền

Do đó, trong quá trình xi măng đông cứng người ta phải tưới nước

2.1.4 Mác xi măng

Mác xi măng là cường độ chịu nén của xi măng khi đem vữa xi măng, cát,

bảo dưỡng từ khi trộn xi măng với nước

Tiến hành đúc một mẫu tiêu chuẩn có kích thước 40×40×160 (cm) dưỡng

ẩm trong vòng 28 ngày, đem thử trong thiết bị đo cường độ chịu nén, cường độ củamẫu đo chính là mác xi măng

Ví dụ: PCB 30, PCB 40 hay PCW 30, PCW 40,…

2.1.5 Công dụng của xi măng trong xây dựng

Trong các công trình xây dựng, xi măng đóng vai trò là một sản phẩm tạonên bê tông tươi, giúp làm nền móng hoặc làm hỗn hợp trát tường Với tính kết dínhcao, độ mịn tốt đảm bảo độ bền theo thời gian nên xi măng có thể được đùng để baophủ bề mặt và làm mịn bề mặt

Hiện nay, trong công nghiệp còn sản suất các loại xi măng có tính năng khácnhau: xi măng chịu acid, xi măng chịu nước biển…

2.1.6 Sản xuất xi măng và vấn đề bảo vệ môi trường

Hình 7.3: Bụi từ quá trình sản xuất xi măng

Các nhà máy xi măng sử dụng một khối lượng lượng nguyên liệu và phụ gia.Nguồn gây ô nhiễm không khí chủ yếu của nhà máy xi măng là do khói của lò hơi,các buồng đốt phụ, bụi trong quá trình nghiền đập, vận chuyển nguyên liệu, nhiênliệu, xi măng và các chất khí độc hại, bụi từ quá trình nung và nghiền clinker

Ảnh hưởng của các chất ô nhiễm đặc trưng từ công nghệ sản xuất xi măng:

- Tác động đến môi trường không khí là: bụi (bụi than, đá sét, đá vôi, thạchcao, xỉ pyrite, clinker, xi măng và bụi của quá trình đốt dầu FO) và khí thải (CO2,

CO, NO, SO2…) Bên cạnh đó, quá trình sản xuất xi măng còn kèm theo tiếng ồnlàm ảnh hưởng đến công nhân và dân cư xung quanh

- Tác động đến môi trường đất và nước là các chất hữu cơ, chất rắn lơ lửng,dầu mỡ, hợp chất fluorine, bùn hoạt tính, bụi, làm ảnh hưởng tới chất lượng nước

và mất cảnh quan khu vực

- Tác động đến giao thông vận tải: quá trình vận chuyển xi măng tạo ra khíthải và gây ồn Ngoài ra, khi sản xuất xi măng nhà máy sẽ thải ra môi trường một

lượng lớn bụi và khí thải gây giảm tầm nhìn và khó khăn cho người tham gia giaothông.

- Tác động ảnh hưởng tới sức khỏe con người: các loại bụi, khí trong quátrình sản xuất xi măng sẽ ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe con người: mệt mỏi,chóng mặt, buồn nôn, suy nhược đường hô hấp, bệnh về phổi, các bệnh về da, gâythiếu hụt vitamin B, C,…

Biện pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường:

Giảm sự phát thải bụi từ nguồn gây ra bụi:

+ Thay thế quy trình công nghệ, thay đổi công nghệ khô bằng công nghệ ướt, cơ giới hóa, tự động hóa các khâu sản xuất phát thải nhiều bụi

+ Thực hiện đúng chế độ vận hành, bảo dưỡng thiết bị

+ Dùng các phương pháp xử lý bụi, lọc bụi, che chắn nguồn phát sinh ra bụi

Giảm sự tác động của bụi đến người lao động:

+ Làm ẩm ướt hoặc che kín nguồn phát sinh ra bụi

+ Giảm thời gian làm việc tiếp xúc với bụi

+ Tổ chức tập huấn cho người làm việc có tiếp xúc với bụi biết tác hại của bụi và các biện pháp làm việc an toàn

Trồng nhiều cây xanh quanh khu nhà máy sản xuất xi măng nhằm giảm ô nhiễm tiếng ồn, ô nhiễm môi trường.

2.2 Thủy tinh

2.2.1 Khái quát

Thủy tinh là vật thể vô định hình, đồng nhất, đẳng hướng; có được khi làmlạnh chất nóng chảy của oxide silicon với các oxide khác

Thủy tinh loại thông thường là hỗn hợp của sodium silicate, calcium silicate

và silicon dioxide, có thành phần gần đúng viết dưới dạng Na2O.CaO.6SiO2, được

- Thủy tinh dùng trong xây dựng: kính, thủy tinh bọt, gạch thủy tinh, thủy tinh cốt thép.

Hình 7.4: Cửa làm từ thủy tinh

- Thủy tinh dân dụng: chai lọ, bao bì, cốc, bát, đĩa…

Hình 7.5: Bát, đĩa làm từ thủy tinh

- Thủy tinh quang học: dùng trong dụng cụ quang học, có thể trong suốt hoặc

có màu

- Thủy tinh an toàn: làm kính ô tô, máy bay (tác động lực lớn không bị vỡ, hoặc khi bị vỡ không tạo thành mảnh sắc)

- Thủy tinh bền hóa nhiệt: dụng cụ thí nghiệm, thủy tinh thạch anh, thủy tinh

Hình 7.6: Dụng cụ trong phòng thí nghiệm làm từ thủy tinh

2.2.2 Sản xuất thủy tinh

a Nguyên liệu

Nguyên liệu chính: Cát (SiO2) chiếm 60 – 70% phối liệu, felspat, đá vôi,dolomite, borax, sodium carbonate, sodium sulfate, potassium carbonate, mảnh thủytinh vỡ.

Nguyên liệu phụ: Chất khử bọt, chất khử màu, chất nhuộm màu, chất làmgợn đục

b Quá trình sản xuất thủy tinh

Sản xuất thủy tinh được thực hiện theo sơ đồ sau:

Hình 7.7: Sơ đồ quá trình sản xuất thủy tinh

Giai đoạn 1: Chuẩn bị nguyên liệu

Các vụn thủy tinh được nghiền nhỏ, mục đích để làm mồi cho quá trình nấu.Nguyên liệu sau khi sơ chế được trộn theo đúng tỉ lệ cho phép Lò nấu nguyên liệusau khi trộn xong vận chuyển đổ vào thùng chứa để ròng rọc kéo đưa lên vào lò nấu

Giai đoạn 2: Giai đoạn tạo thủy tinh

nhưng còn nhiều bọt, thành phần thủy tinh chưa thống nhất Sau khi quá trình khử

nhất định ở nhiệt độ cao Do ở nhiệt độ như vậy độ nhớt của thủy tinh rất thấp tạođiều kiện khuếch tán các thành phần của nguyên liệu đồng đều ở các hướng

Giai đoạn 3: Giai đoạn làm lạnh

Ở trạng thái quá lỏng không thể gia công sản phẩm thủy tinh, phải hạ thấp

Giai đoạn 4: Tạo hình sản phẩm

Được tiến hành bằng các phương pháp: Phương pháp kéo, phương pháp rót,phương pháp cán, phương pháp ép, phương pháp li tâm, phương pháp thổi Để đảmbảo độ vững chắc của sản phẩm thủy tinh chúng cần được ủ và xử lý nhiệt Quátrình này mất từ 30 phút đến 2 giờ Sản phẩm cuối cùng được kiểm tra chất lượngbằng các thiết bị chuyên dụng Các sản phẩm không đạt yêu cầu quay trở lại tái chế,các sản phẩm đạt yêu cầu sẽ được đóng gói và vận chuyển

c Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nấu thủy tinh

- Nhiệt độ cao thì thời gian nấu ngắn đi Ví dụ: nấu một loại thủy tinh

độ ảnh hưởng đến độ bền vật liệu lót lò và nồi nấu Loại thủy tinh thông thường nấu

- Thành phần hóa học: tăng oxide kim loại kiềm và kiềm thổ dễ nấu, nhưngchất lượng (độ bền hóa nhiệt) thủy tinh kém; còn B2O3, Al2O3, Si2O3 tăng làm nhiệt

độ nấu thủy tinh phải cao song chất lượng thủy tinh cao

d Lò nấu thủy tinh

Trong thực tế người ta dùng hai loại lò nấu thủy tinh: lò gián đoạn và lò liên tục

- Lò gián đoạn: phối liệu cho vào lấy ra từng mẻ một Lò gián đoạn gồm lònồi và lò bể

- Lò liên tục: lò liên tục có năng suất rất cao Phối liệu và thủy tinh cho vào

và lấy ra liên tục Kích thước lò rộng 2 – 5m, dài 20 – 30m Năng suất từ 5 – 100tấn/24 giờ

2.2.3 Khắc chữ lên thủy tinh

a Khắc chữ lên thủy tinh bằng HF

Thủy tinh vốn rất cứng, lại trơn nên việc chạm khắc lên nó là việc rất khó.Muốn chạm khắc hoa văn lên bề mặt thủy tinh, trước tiên người ta quét lên mặt thủytinh một lớp paraffin Sau đó người ta chạm trổ hoa văn lên lớp paraffin đó, làm chophần thủy tinh khắc sẽ lộ ra Sau khi khắc, trổ xong tạo thành các rãnh, người ta nhỏ

gặp phần thủy tinh lộ ra do chạm khắc, xảy ra sự ăn mòn thủy tinh Các quá trìnhxảy ra:

Hình 7.8: Sản phẩm thủy tinh được khắc bằng HF

b Khắc chữ lên thủy tinh bằng laser

Để khắc tạo hình lên thủy tinh người ta hay dùng máy khắc laser CO2, cácmẫu khắc có thể là logo, chữ hay ký tự thể hiện thông tin muốn truyền tải Thôngthường máy khắc laser chỉ có thể xử lý các vật mẫu dạng phẳng hoặc hơi gồ ghềbằng cách đặt chúng lên vùng làm việc của máy và khắc Tuy nhiên với vật mẫu cóhình trụ, tròn, các nhà sản xuất máy laser đã thiết kế ra công cụ quay thích hợp vớitừng loại máy Chỉ cần cho dụng cụ giữ chặt mẫu thủy tinh khi khắc chúng sẽ tựđộng xoay tròn để máy laser có thể khắc lên từng vị trí mà người dùng mong muốn

Hình 7.9: Sản phẩm thủy tinh được khắc bằng máy khắc laser

Ưu điểm khi sử dụng máy khắc laser: tạo lớp khắc rất mỏng, cách làm nhanhgọn và đơn giản, nét khắc đẹp, mịn, bền

2.3 Gốm, sứ

2.3.1 Khái quát

Từ trước công nguyên, con người đã biết nhào nặn đất sét thành hình rồi đemnung, nhiều sản phảm đồ gốm đã được biết đến từ rất xa xưa như bình, chum, vạichứa nước, thực phẩm hay gạch nung,…Gốm được chia làm 2 loại: Gốm thô vàgốm mịn (sứ)

Ở Việt Nam gốm, sứ đã có cách đây sáu, bảy ngàn năm, thời cực thịnh củagốm, sứ là thời kỳ Lý – Trần (thế kỷ XI – XIV) Gốm là một trong những phát minhquan trọng của tổ tiên ta từ ngàn đời nay, với trí sáng tạo và đôi bàn tay khéo léo củangười thợ gốm, đồ gốm đã trở thành một loại hình nghệ thuật mang tính dân gian sâusắc

Hình 7.10: Làng gốm Bát Tràng

Làng gốm Bát Tràng (Hà Nội), Thổ Hà, Phù Lãng (Bắc Ninh), các nhà máy

sứ Hải Dương, Đồng Nai,… là những cơ sở sản xuất gốm, sứ nổi tiếng ở nước ta

2.3.2 Gốm

a Khái niệm

Gốm thô: là vật liệu vô cơ phi kim, được tạo nên do khối vật chất gồm cáchạt nhỏ, mịn của các chất rắn được nung tới nhiệt độ thiêu kết để kết dính vào nhau;sau khi để nguội cả khối sẽ đông cứng lại Hình dạng của đồ gốm được giữ nguyênnhư khi chúng được tạo thành hình trước khi nung

Hình 7.11: Một số sản phẩm làm từ gốm

- Gốm xây dựng: gồm các loại gạch, ngói, ống dẫn nước, gạch clinker, tấm

ốp tường, lát nền, tấm ốp lát granite, sứ vệ sinh…

- Gốm dân dụng và mỹ nghệ: đồ đất nung như chậu cảnh, lu chậu sành, sứbàn ăn và sứ mỹ nghệ,…

- Gốm kỹ thuật: dùng trong chi tiết máy mài, máy cắt trong ngành chế tạomáy: bình nghiền, ống dẫn, các chi tiết bền acid, bền hóa cho bơm và thiết bịngành hóa; các vật liệu cách điện, các chi tiết trong thiết bị điện, điện tử,…

d Sản xuất gốm

Nguyên liệu sản xuất gốm

Nguyên liệu sản xuất chủ yếu gồm: Đất sét, cao lanh, chất phụ gia

Phương pháp sản xuất gốm

Để sản xuất gốm thường phải trải qua những công đoạn sau: Khai thác cácloại nguyên liệu, chuẩn bị phối liệu, tạo hình sản phẩm, sấy và nung sản phẩm,trang hoàng sản phẩm

Nung sản phẩm gốm thô

Quá trình nung gốm thô được tiến hành qua 4 giai đoạn:

các carbonate phân hủy

được hình thành, khoáng tridimit, cristohalit xuất hiện

2.3.3 Gốm mịn (sứ)

a Khái niệm

Gốm mịn (gốm tinh vi, gốm tinh hay sứ): bao gồm sản phẩm có độ kết khốicao, mặt gãy đồng nhất, cỡ hạt mịn, độ xốp và độ hút nước bé Vết mảnh vỡ mịn và

sáng Sản phẩm được bọc một lớp men mỏng Đa số gốm mịn có màu trắng, một sốkhác có màu giống gốm thô.