This paper is available online at http://stdb.hnue.edu.vn
SỬ DỤNG BÀI TẬP TÌNH HUỐNG NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TÌM HIỂU THẾ GIỚI TỰ NHIÊN DƯỚI GÓC ĐỘ HÓA HỌC CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC
VỀ NGUYÊN TỐ NITROGEN VÀ HỢP CHẤT CỦA NITROGEN
Vũ Thị Thu Hoài1 và Hoàng Thị Hiếu2
1Phòng Đào tạo, Trường Đại học Giáo dục, Đại học Quốc gia Hà Nội
2Trường Trung học phổ thông Tây Thụy Anh, Thái Bình
Tóm tắt. Dạy học phát triển năng lực cho người học được xác định là mục tiêu đổi mới giáo dục của nhiều quốc gia trên thế giới. Để thực hiện mục tiêu này cần phải đổi mới từ nội dung, chương trình và phương pháp dạy học. Chương trình Giáo dục phổ thông năm 2018 đã xác định năng lực chung và những năng lực cốt lõi, đặc thù của từng môn học cần phát triển cho học sinh. Trong dạy học hóa học, năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ hóa học là một trong ba năng lực thành phần của năng lực hóa học. Để dạy học phát triển năng lực cho học sinh, có thể dùng nhiều biện pháp khác nhau với những phương pháp dạy học khác nhau. Bài viết đề xuất khung năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ hoá học gồm 6 năng lực thành phần; đề xuất 5 nguyên tắc xây dựng và quy trình 7 bước xây dựng bài tập tình huống nhằm phát triển năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ hóa học cho học sinh. Vận dụng đề xuất sử dụng bài tập tình huống phát triển năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ hóa học trong dạy học về nitrogen và hợp chất của nitrogen - Hóa học 11. Những kết quả của nghiên cứu bước đầu khẳng định tính khả thi của đề xuất, góp phần nâng cao chất lượng dạy học hóa học, đáp ứng yêu cầu của Chương trình Giáo dục phổ thông năm 2018.
Từ khóa: năng lực, năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên, bài tập tình huống.
1. Mở đầu
Trước những yêu cầu đặt ra nhằm thực hiện mục tiêu đổi mới giáo dục, dạy học phát triển năng lực đã được quan tâm và triển khai ở nhiều bậc học. Trong dạy học hóa học, nhiều nhà giáo dục đã quan tâm, nghiên cứu và đề xuất các giải pháp, biện pháp góp phần nâng cao chất lượng dạy học, phát triển năng lực cho học sinh (HS). Một trong những biện pháp được nhiều tác giả đề xuất đó là sử dụng bài tập trong dạy học hóa học. Bài tập hóa học được khẳng định vừa là phương pháp, vừa là phương tiện hữu ích trong dạy học nhằm phát triển năng lực cho HS. Gần đây, việc xây dựng và sử dụng bài tập trong dạy học hóa học vẫn được nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu như công trình [1] đã nghiên cứu, thiết kế và đề xuất các biện pháp sử dụng bài tập tiếp cận PISA nhằm phát triển năng lực khoa học tự nhiên cho HS Trung học cơ sở, công trình đang được tiến hành thực nghiệm sư phạm để đánh giá sự phù hợp và hiệu quả phát triển năng lực khoa học tự nhiên với HS; Các tác giả trong công trình [2, 3] đã xây dựng và lựa chọn được hệ thống bài tập để sử dụng trong quá trình dạy học chương Nhóm nitơ, phương pháp sử dụng bài tập thực hành thí nghiệm phần phi kim - Hóa học 11 nâng cao nhằm hình thành và phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, năng lực thực nghiệm cho HS.
Ngày nhận bài: 7/9/2021. Ngày sửa bài: 15/10/2021. Ngày nhận đăng: 22/10/2021.
Tác giả liên hệ: Vũ Thị Thu Hoài. Địa chỉ e-mail: [email protected]
Các biện pháp phát triển năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn thông qua hệ thống bài tập thực tiễn về kim loại cũng được các tác giả nghiên cứu và đề xuất trong công trình [4]; Bên cạnh đó, việc nghiên cứu và đề xuất quy trình xây dựng hệ thống bài tập thực nghiệm hóa học ở cấp Trung học phổ thông dựa theo tiếp cận nghiên cứu bài học, sử dụng bài tập tình huống gắn liền với thực tiễn trong dạy học hóa học ở trường phổ thông cũng được các tác giả đề xuất trong công trình [5, 6]. Thực nghiệm sư phạm của các công trình nghiên cứu trên cho thấy việc xây dựng và sử dụng hợp lí bài tập hóa học giúp phát huy tính tích cực chủ động của người học và tạo hiệu quả trong việc phát triển năng lực của HS.
Năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên (THTGTN) dưới góc độ hóa học là một trong ba năng lực thành phần của năng lực hóa học cần phải hình thành và phát triển cho HS trong dạy học hóa học. Đã có những nghiên cứu về dạy học nhằm phát triển năng lực này cho HS phổ thông.
Các tác giả trong các công trình [7, 8] đã đề xuất các hướng dẫn dạy học và kiểm tra đánh giá nhằm phát triển năng lực trong đó có năng lực THTGTN dưới góc độ hóa học. Trong nghiên cứu [9], các tác giả đã đề xuất sử dụng PPDH WebQuest phát triển năng lực THTGTN dưới góc độ hóa học cho HS; việc thiết kế và sử dụng thí nghiệm cho câu lạc bộ hóa học nhằm phát triển năng lực THTGTN cho HS và đã khẳng định được các kết quả bước đầu về dạy học phát triển năng lực [10].
Tuy nhiên, nghiên cứu xây dựng và sử dụng bài tập hóa học tình huống nhằm phát triển năng lực THTGTN trong dạy học hóa học ở trường THPT còn chưa được nghiên cứu nhiều. Bài báo nghiên cứu tổng quan cơ sở lí luận về năng lực, năng lực THTGTN dưới góc độ hóa học, xác định thành phần, cấu trúc năng lực này để nghiên cứu đề xuất khung năng lực THTGTN dưới góc độ hóa học cho HS Trung học phổ thông; Xác định nguyên tắc và quy trình xây dựng bài tập tình huống trong dạy học về nguyên tố nitrogen và hợp chất. Từ đó đề xuất cách thức sử dụng bài tập hóa học đã xây dựng nhằm hình thành và phát triển năng lực THTGTN dưới góc độ hóa học cho HS, góp phần thực hiện mục tiêu Chương trình Giáo dục phổ thông năm 2018.
2. Nội dung nghiên cứu
2.1. Khái niệm năng lực và năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ hóa học
* Khái niệm năng lực
Đã có nhiều tác giả nước ngoài và trong nước nghiên cứu, đưa ra khái niệm năng lực như trong các nghiên cứu: [11-15],... Trên cơ sở khái niệm năng lực mà các nhà khoa học đã xác định, chúng tôi cho rằng: Năng lực là thuộc tính, đặc trưng ở mỗi cá nhân, được bộc lộ qua hoạt động, hoạt động này nhằm giải quyết yêu cầu đặt ra trong những tình huống, bối cảnh cụ thể. Để có được kết quả thành công trong hoạt động cần sự huy động nhiều yếu tố: các yếu tố có sẵn như năng khiếu bẩm sinh; các yếu tố từ quá trình học tập, luyện tập như kiến thức, kĩ năng và các yếu tố tinh thần tích cực như ý chí, động lực, niềm tin, thái độ…
* Khái niệm năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ hóa học
Trên cơ sở khái niệm năng lực được các nhà khoa học đề xuất và theo Chương trình Giáo dục phổ thông môn Hóa học [16], chúng tôi xác định: Năng lực THTGTN dưới góc độ hóa học của HS là khả năng thực hiện có hiệu quả các hoạt động trong học tập (quan sát, thu thập thông tin; phân tích, lập kế hoạch, thực hiện kế hoạch, xử lí số liệu; giải thích; kết luận; báo cáo…) nhằm tìm tòi, khám phá các sự vật, hiện tượng trong thế giới tự nhiên và trong đời sống nhờ sự huy động những kiến thức, kĩ năng, thái độ có được thông qua quá trình học tập và trải nghiệm môn Hóa học ở trường phổ thông.
* Khung năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ hóa học
Trên cơ sở xác định khái niệm năng lực THTGTN dưới góc độ hóa học của HS, cấu trúc năng lực đã được công bố trong Chương trình Hóa học phổ thông năm 2018 [16], chúng tôi đề
xuất khung năng lực THTGTN dưới góc độ hóa học gồm 6 năng lực thành phần và các biểu hiện cụ thể được mô tả ở Bảng 1.
Bảng 1. Khung năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ hóa học Năng lực
thành phần Biểu hiện
1. Phát hiện, đề xuất vấn đề
- Phân tích bối cảnh học tập, nghiên cứu và thực tiễn liên quan để phát hiện hoặc tự đề xuất vấn đề cần tìm hiểu.
- Đặt được câu hỏi chính xác cho vấn đề cần tìm tòi bằng ngôn ngữ của bản thân.
2. Phán đoán, xây dựng giả thuyết
- Phân tích nội dung vấn đề bằng tri thức, kinh nghiệm thực tiễn đã có.
- Đưa ra được phán đoán và đề xuất giả thuyết nghiên cứu.
3. Xây dựng kế hoạch
- Xây dựng khung nội dung của vấn đề.
- Lựa chọn phương pháp giải quyết vấn đề (quan sát, điều tra, phỏng vấn, làm thực nghiệm,...).
- Lập kế hoạch tìm tòi, khám phá (mục tiêu, nội dung, phương tiện, nhân lực, vật lực,…).
4. Thực hiện kế hoạch, đánh giá
- Thu thập thông tin, dữ liệu về sự vật, hiện tượng tự nhiên (qua quan sát thực tiễn, ghi chép, thực nghiệm…).
- Phân tích nguồn thông tin thu được để khẳng định hoặc bác bỏ giả thuyết.
- Điều chỉnh kế hoạch và việc thực hiện kế hoạch một cách linh động, phù hợp với bối cảnh để đạt hiệu quả.
- Rút ra kết luận (dấu hiệu chung, riêng của sự vật, hiện tượng; các quy luật;…) và điều chỉnh kết luận khi cần thiết.
5. Viết báo cáo, trình bày vấn đề
- Sử ngôn ngữ, sơ đồ, hình vẽ, video… để mô tả chính xác về quá trình tìm tòi và kết quả thu được.
- Thuyết trình tự tin, mạch lạc, chắc chắn, logic; nhấn mạnh được điểm mấu chốt trọng tâm khi giải quyết vấn đề, kết quả nghiên cứu nổi bật; có cảm xúc và ngôn ngữ cơ thể phù hợp.
- Lắng nghe, tôn trọng quan điểm và nhận xét của người khác; biết lập luận, phản biện để bảo vệ kết luận đưa ra hoặc tiếp thu một cách tích cực những nhận xét đưa ra.
6. Đề xuất sau nghiên cứu
- Đề xuất việc sử dụng kết quả thu được trong học tập hoặc vận dụng vào thực tiễn.
- Đề xuất hướng nghiên cứu, tìm tòi tiếp theo từ kết quả đã thu được.
2.2. Khái niệm bài tập tình huống
Đã có nhiều tác giả đưa ra khái niệm về bài tập tình huống trong dạy học:“Bài tập tình huống là một dạng bài tập trong đó chứa tình huống học tập hoặc thực tiễn gây mâu thuẫn nhận thức cho HS, đòi hỏi HS phải vận dụng kiến thức, kĩ năng hoặc tìm hiểu thêm kiến thức mới nhằm giải quyết tình huống qua đó chiếm kĩnh kiến thức và hình thành kĩ năng, năng lực” [17, tr. 225];
hoặc “Bài tập tình huống trong dạy học là bài tập chứa đựng các tình huống thực tế hoặc giả định khác nhau, chứa đựng các mâu thuẫn nhận thức tạo ra động lực thúc đẩy tìm tòi, sáng tạo của HS, vừa giúp HS củng cố, chiếm lĩnh tri thức, vừa rèn luyện được các kĩ năng cần thiết”
[18, tr. 212],…
Từ việc phân tích, tổng hợp các quan điểm trên, chúng tôi cho rằng: Bài tập tình huống sử dụng trong dạy học là bài tập chứa đựng tình huống giả định hoặc tình huống đã, đang, có thể xảy ra trong học tập cũng như trong thực tiễn, được đưa ra cho HS trong một bối cảnh học tập
cụ thể, đòi hỏi HS giải quyết những vấn đề trong tình huống đặt ra nhờ sự vận dụng kiến thức, kĩ năng đã có hoặc tìm tòi thêm những kiến thức mới, thông qua việc giải quyết các tình huống chứa những vấn đề gặp phải trong học tập hoặc trong thực tiễn đó HS được củng cố tri thức, kĩ năng đã có đã có hoặc chiếm lĩnh tri thức, kĩ năng mới. Từ đó giúp HS hình thành và phát triển năng lực chung cũng như một số các năng lực đặc thù môn học.
2.3. Xây dựng và sử dụng bài tập tình huống nhằm phát triển năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ hóa học cho học sinh thông qua dạy học về nguyên tố nitrogen và hợp chất của nitrogen
2.3.1. Nguyên tắc xây dựng bài tập tình huống phát triển năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ hóa học cho học sinh
Trên cơ sở xác định khái niệm về bài tập tình huống và vai trò của dạng bài tập này trong dạy học phát triển năng lực, chúng tôi đề xuất các nguyên tắc xây dựng bài tập tình huống nhằm phát triển năng lực THTGTN trong dạy học hóa học như sau:
Nguyên tắc 1: Phù hợp với yêu cầu đổi mới giáo dục; bám sát yêu cầu cần đạt về phát triển năng lực THTGTN.
Để đạt được mục tiêu phát triển năng lực người học đòi hỏi tổng hoà nhiều yếu được sử dụng trong dạy học. Do vậy, việc sử dụng bài tập cần hướng tới với mục tiêu đổi mới giáo dục, phù hợp với nội dung, yêu cầu cần đạt về phẩm chất, năng lực mà mỗi chủ đề dạy học đề ra.
Việc xây dựng và sử dụng bài tập tình huống nhằm phát triển năng lực THTGTN dưới góc độ hóa học cần bám sát các mục tiêu phát triển năng lực của chủ đề hay một nội dung dạy học.
Nguyên tắc 2: Đảm bảo tính hợp lí, logic, chính xác, hiện đại, khoa học và tính phù hợp.
Đối với các tình huống giả định, nội dung tình huống phải đảm bảo tính hợp lí và logic.
Đối với các tình huống có thật, đã và đang xảy ra hoặc có thể xảy ra thì các thông tin cung cấp cần chính xác. Các kết luận rút ra (kết luận hướng đến sau khi giải quyết tình huống) cần chính xác, đảm bảo tính khoa học và hiện đại. Bên cạnh đó, để hướng tới mục tiêu hình thành và phát triển năng lực, năng lực THTGTN các yêu cầu đưa ra phải phù hợp với đặc điểm nhận thức của HS, đồng thời các yêu cầu đưa ra cần phù hợp với bối cảnh và điều kiện học tập, các phương tiện nghiên cứu.
Nguyên tắc 3: Đảm bảo được tính ứng dụng, thực tiễn
Các kiến thức, kĩ năng được hình thành và kết luận rút ra từ việc giải quyết bài tập tình huống có tính ứng dụng, góp phần giải quyết các vấn đề trong học tập cũng như trong thực tiễn cuộc sống.
Nguyên tắc 4: Tạo hứng thú, kích thích tư duy và nhu cầu tìm tòi, khám phá của HS.
Năng lực THTGTN được hình thành trong quá trình tìm tòi, khám phá các sự vật, hiện tượng trong tự nhiên và cuộc sống mà HS đã, đang và có thể sẽ gặp phải. Vì vậy các tình huống đưa ra trong các bài tập cần hấp dẫn, sinh động, tạo hứng thú và kích thích nhu cầu tìm hiểu của HS.
Nguyên tắc 5: Đảm bảo tính phân hóa.
Tính phân hóa có thể thể hiện trong một bài tập (với nhiều yêu cầu ứng với các mức độ của năng lực) hoặc trong một hệ thống bài tập tình huống giáo viên xây dựng nhằm phát triển năng lực THTGTN. Qua đó, có thể định hướng xây dựng được đường phát triển năng lực cần hình thành đối với HS hoặc giúp giáo viên, HS đánh giá được các mức độ năng lực THTGTN.
2.3.2. Quy trình xây dựng bài tập tình huốn phát triển năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ hóa học
Quy trình xây dựng bài tập tình huống nhằm phát triển năng lực THTGTN dưới góc độ hóa học cho HS về cơ bản vẫn tuân theo quy trình xây dựng bài tập hóa học nói chung: xác định mục tiêu xây dựng bài tập → xác định nội dung → mục tiêu kiến thức, kĩ năng → thu thập thông tin → thiết kế bài tập → giải thử, chỉnh sửa,… Tuy nhiên năng lực THTGTN được thể
hiện qua các hoạt động tìm tòi, khám phá về sự vật, hiện tượng trong tự nhiên và trong đời sống nên giáo viên phải lựa chọn nội dung kiến thức có liên quan đến các tiêu chí, các biểu hiện của năng lực để xây dựng thành bài tập tình huống nhằm phát triển hoặc đánh giá năng lực THTGTN. Trên cơ sở này, chúng tôi đề xuất quy trình 7 bước xây dựng bài tập tình huống nhằm phát triển năng lực THTGTN cụ thể như sau:
Bước 1: Xác định mục tiêu xây dựng bài tập. Ví dụ: Xây dựng bài tập về nitrogen, hợp chất của nitrogen nhằm phát triển năng lực THTGTN dưới góc độ hóa học.
Bước 2: Xác định sự vật (chất), hiện tượng và nội dung vấn đề cần tìm hiểu. Ví dụ:
nitrogen - tính chất vật lí; ammonia- tính tan trong nước; ammonia - tính khử; nitric acid- tính oxi hóa; dinitrogen oxide - vấn đề sử dụng bóng cười,…
Bước 3: Xác định các kiến thức, kĩ năng đã có; kiến thức và kĩ năng cần hình thành thông qua bài tập tình huống.
Bước 4: Xác định kiểu bài tập tình huống (bài tập thực nghiệm/bài tập gắn với thực tiễn;
tình huống có thật/ tình huống giả định) và bối cảnh sử dụng.
Bước 5: Thu thập tư liệu, lựa chọn thông tin; xác định dữ liệu cung cấp cho HS, nội dung yêu cầu/ câu hỏi dành cho HS.
Bước 6: Viết thành lời văn bài tập hoàn chỉnh (đầy đủ thông tin cung cấp, câu hỏi/yêu cầu dành cho HS).
Bước 7: Xây dựng lời giải bài tập, đánh giá, chỉnh sửa hoàn thiện.
2.3.3. Một số chú ý chung khi xây dựng bài tập tình huống nhằm phát triển năng lực THTGTN dưới góc độ hóa học
+ Cần tuân thủ các nguyên tắc xây dựng bài tập tình huống phát triển năng lực THTGTN dưới góc độ hóa học.
+ Đối với bài tập tình huống chứa những tình huống trong thực tiễn, các vấn đề thực tiễn đưa vào cần phù hợp với bối cảnh học tập, trình độ, điều kiện học tập của HS, đặc biệt cần khai thác tối đa đặc điểm và ưu thế của các địa phương để HS tìm hiểu, nghiên cứu và có thể vận dụng kiến thức rút ra từ bài tập đó vào thực tiễn. Ví dụ, khi dạy học về nitrogen và hợp chất của nguyên tố nitrogen - Hóa học 11, với các trường THPT trên địa bàn nông thôn, cần sử dụng bài tập tình huống có chứa các vấn đề thực tiễn như: phân bón hóa học - cây trồng, chế biến bảo quản nông sản,…; với HS miền biển, đảo có thể xây dựng chủ đề như “Nitrogen - Kẻ thù của thợ lặn” hay cho HS nghiên cứu các phương pháp chế biến và bảo quản hải sản, ví dụ “Tác hại của việc sử dụng phân đạm trong bảo quản thủy, hải sản”,… Việc lấy các tư liệu về các sự kiện, các câu chuyện, vấn đề thực tiễn có thể từ các nguồn sách báo, internet,… nhưng cần kiểm tra tính chính xác và cần được gia công sư phạm cho ngắn gọn, súc tích, đảm bảo cung cấp đủ thông tin và nhiệm vụ vừa sức với HS.
+ Ngoài sách giáo khoa, giáo viên có thể sử dụng đa dạng các nguồn thông tin, tư liệu từ các phương tiện truyền thông, internet, sách báo, tạp chí,…. Tuy nhiên, cần thẩm định tính xác thực và khoa học của các vấn đề được đưa ra. Nên có sự tóm lược, gia công sư phạm các thông tin, đảm bảo súc tích. Bài tập xây dựng cần ngắn gọn, ngôn ngữ dễ hiểu, đơn nghĩa.
+ Bài tập tình huống phát triển năng lực THTGTN nên chú trọng bản chất hóa học, không đặt nặng việc tính toán.
2.3.4. Ví dụ minh họa: Quy trình xây dựng bài tập tình huống: “Nitrogen - kẻ thù của thợ lặn”
Bước 1: Xác định mục tiêu xây dựng bài tập: Xây dựng bài tập về nitrogen nhằm phát triển năng lực THTGTN dưới góc độ hóa học.
Bước 2: Xác định sự vật (chất), hiện tượng và nội dung vấn đề cần tìm hiểu: Đơn chất nitrogen - Ảnh hưởng của nitrogen với quá trình hô hấp trong điều kiện đặc biệt của con người (thợ lặn, phi công).
Bước 3: Xác định các kiến thức, kĩ năng đã có; kiến thức và kĩ năng cần hình thành.
- Kiến thức, kĩ năng đã có: Đặc điểm cấu tạo phân tử nitrogen, tính tan, tính trơ của nitrogen, ứng dụng, trạng thái tự nhiên của nitrogen.
- Kiến thức, kĩ năng cần hình thành: HS phân tích được ở điều kiện thường, nitrogen hầu như không tham gia vào quá trình trao đổi chất trong quá trình hô hấp của con người. Trong các điều kiện hô hấp đặc biệt, nitrogen có thể bị hấp thụ vào máu gây các tác động nguy hiểm cho con người. HS có kĩ năng thu thập và xử lí thông tin, nhận xét và rút ra kết luận.
Bước 4: Xác định kiểu bài tập: Bài tập thực tiễn, bối cảnh sử dụng: Khi củng cố kiến thức về trạng thái tự nhiên, ứng dụng của nitrogen.
Bước 5: Thu thập tư liệu, lựa chọn thông tin; xác định dữ liệu cung cấp cho HS, nội dung yêu cầu/câu hỏi dành cho HS.
Bước 6: Viết thành lời văn bài tập hoàn chỉnh:
Đọc đoạn thông tin sau và trả lời câu hỏi:
“Trong không khí, nitrogen chiếm khoảng 78,16% về thể tích. Trong điều kiện hô hấp bình thường nitrogen không độc với cơ thể con người. Với các thợ lặn sử dụng bình dưỡng khí chứa hỗn hợp như oxy, nitrogen và các khí khác, sự hô hấp diễn ra chịu ảnh hưởng của áp suất môi trường nước xung quanh. Nếu việc hít thở khí nén không đúng cách hoặc dưới độ lặn sâu có thể dẫn tới một số rối loạn, nguy hiểm cho người lặn, trong đó có hiện tượng “say nitrogen”
(nitrogen narcosis) làm thợ lặn có thể hôn mê, bất tỉnh”.
- Em hãy tìm hiểu hiện tượng “say nitrogen” để xác định nguyên nhân và tác hại của hiện tượng đó?
- Thợ lặn cần làm gì khi cảm giác được tình trạng say nitrogen?
Các biện pháp xử lí khi gặp hiện tượng say nitrogen và phòng tránh hiện tượng trên?
Bước 7: Xây dựng lời giải bài tập, đánh giá, chỉnh sửa hoàn thiện.
- Lí do: Khi lặn sâu, áp suất tăng lên, nitrogen tan vào trong máu nhiều hơn tác động lên hệ thần kinh trung ương gây rối loạn ý thức. Các biểu hiện của hiện tượng này như: Phán đoán kém, mất phương hướng và không thể di chuyển lên mặt nước hoặc rơi vào trạng thái hôn mê ở dưới nước sâu.
- Việc phát hiện các triệu chứng của hiện tượng say nitrogen do chính thợ lặn hoặc người lặn cùng nhận ra. Thợ lặn cần ngoi từ từ lên mặt nước, tránh ngoi lên đột ngột làm nitơ trong máu bị giãn nở nhanh tạo nên những bọt khí làm tắc mạch máu vô cùng nguy hiểm.
Để phòng tránh nguy cơ say nitrogen cần tuân thủ các quy tắc, khuyến cáo về an toàn lặn.
Người lặn cần đảm bảo đầy đủ các yêu cầu về sức khỏe, trang thiết bị lặn. Sử dụng dưỡng khí không chứa nitrogen, ví dụ chứa chứa oxi, heli và các khí khác.
2.4. Sử dụng bài tập tình huống phát triển năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ hóa học cho học sinh
2.4.1. Cách thức sử dụng bài tập tình huống
Hóa học là môn học nghiên cứu về thành phần, cấu trúc, tính chất và sự biến đổi của các đơn chất và hợp chất. Hóa học kết hợp chặt chẽ giữa lí thuyết và thực nghiệm; gắn liền với tự nhiên, thực tiễn và đời sống con người. Quá trình giải quyết những vấn đề nêu ra trong bài tập tình huống, đặc biệt bài tập liên quan đến các tình huống thực tiễn cuộc sống và thực nghiệm HS được rèn luyện kĩ năng quan sát; thu thập; xử lí thông tin; đề xuất phương án (nghiên cứu lí
thuyết, nghiên cứu thực tiễn, làm thí nghiệm); thực hiện kế hoạch; rút ra kết luận và nhận xét.
Đây cũng là những kĩ năng cốt lõi để hình thành và phát triển năng lực THTGTN.
Bài tập tình huống phát triển năng lực THTGTN có thể sử dụng một cách đa dạng và rộng rãi với các dạng bài học môn Hóa học:
+ Với dạng bài hình thành kiến thức mới, có thể sử dụng bài tập có tình huống thực tiễn hoặc bài tập có tình huống thực nghiệm (dưới dạng bài tập nhận thức) để yêu cầu HS giải quyết trong hoạt động tìm hiểu, nghiên cứu đặc điểm, tính chất các chất,…
+ Có thể sử dụng bài tập tình huống trong dạng bài hoàn thiện, củng cố kiến thức, kĩ năng (bài ôn tập, luyện tập, thực hành).
+ Có thể sử dụng trong dạng bài kiểm tra, đánh giá nhằm đánh giá năng lực THTGTN dưới góc độ hóa học của HS.
+ Có thể sử dụng bài tập tình huống nhằm phát triển năng lực THTGTN cho HS trong các hoạt động ngoại khóa, câu lạc bộ Hóa học.
Sử dụng bài tập tình huống nhằm phát triển năng lực THTGTN cần kết hợp với các phương pháp dạy học tích cực khác như dạy học trực quan (bài tập có hình vẽ, mô phỏng,…), dạy học giải quyết vấn đề (bài tập tình huống có vấn đề), dạy học hợp tác,… để tăng hiệu quả dạy học.
Việc đánh giá hiệu quả của việc sử dụng bài tập tình huống trong dạy học, chúng tôi sẽ trình bày trong một nghiên cứu khác. Trong khuôn khổ bài viết, chúng tôi xây dựng và trích đoạn một số các hoạt động học tập sử dụng bài tập tình huống trong dạy học nhằm phát triển năng lực cho HS, đề xuất những biểu hiện các tiêu chí của năng lực THTGTN dưới góc độ hoá học của HS thông qua giải quyết các nhiệm vụ học tập.
2.4.2. Ví dụ minh họa sử dụng bài tập tình huống trong dạy học về nitrogen và hợp chất của nitrogen
Bảng 2. Hoạt động nghiên cứu phương pháp điều chế và tính chất chất vật lí của ammonia
* Mục đích hoạt động: Hoạt động này nhằm thực hiện mục tiêu HS đề xuất và thực hiện được thí nghiệm điều chế ammonia, trình bày được phương pháp điều chế ammonia trong phòng thí nghiệm; đề xuất và thực hiện được thí nghiệm nghiên cứu tính chất vật lí của ammonia;
giải thích tính chất vật lí của ammonia.
Phát triển năng lực THTGTN dưới góc độ hóa học thông qua hoạt động thảo luận, quan sát, tiến hành thí nghiệm; góp phần phát triển năng lực hợp tác, giải quyết vấn đề, và các năng lực hóa học khác.
* Thời gian: 15 phút
* Tổ chức hoạt động: Sử dụng bài tập thực nghiệm dưới dạng phiếu học tập kết hợp với dạy học khám phá.
Bài 1. Trong phòng thí nghiệm có chuẩn bị các hóa chất sau: NH4Cl (rắn), NH4Cl (dung dịch), CaO, NaOH (dung dịch), dung dịch NH3 đặc. Hãy đề xuất hóa chất, dụng cụ, cách tiến hành và thực hiện thí nghiệm điều chế và thu khí ammonia. Hãy dự đoán phương pháp điều chế NH3 trong phòng thí nghiệm.
Bài 2. Sử dụng khí NH3 vừa thu được hãy:
- Tìm hiểu về tính chất vật lí của NH3.
- Dự đoán về khả năng tan trong nước của ammonia, đề xuất cách tiến hành và thực hiện thí nghiệm tìm hiểu tính tan của khí NH3 theo đề xuất đã đưa ra. Giải thích hiện tượng thí nghiệm quan sát được.
- Có thể thu khí ammonia bằng phương pháp dời nước được không?
Hoạt động của giáo viên (GV) và HS 1-GV nêu vấn đề: Ammonia là chất quen thuộc và có nhiều ứng dụng trong công nghiệp cũng như đời sống. Hãy kể tên những nguồn sinh ra khí ammonia trong tự nhiên mà em biết?
- GV: Từ nguồn sinh ra ammonia mà em biết, em có thể xác định được những tính chất vật lí nào của ammonia?
- GV dẫn dắt: Ngoài các tính chất vật lí mà các em biết thì ammonia còn có các tính chất vật lí nào, chúng ta sẽ thực hiện điều chế khí ammonia để tìm hiểu các tính chất vật lí của ammonia.
2-GV yêu cầu HS hoàn thành Bài 1 trong Phiếu học tập:
- GV yêu cầu HS đề xuất hóa chất, dụng cụ, cách tiến hành thí nghiệm điều chế NH3. - GV yêu cầu các nhóm HS thực hiện thí nghiệm điều chế thu khí ammonia theo cách mình đề xuất và tìm hiểu tính chất vật lí của ammonia.
3-GV yêu cầu HS hoàn thành bài 2 của phiếu học tập:
- GV yêu cầu HS quan sát khí NH3 thu được, nhận xét về trạng thái, màu sắc, mùi.
- GV đặt vấn đề: Khả năng tan trong nước của khí ammonia như thế nào?
- GV yêu cầu HS đưa ra giả thuyết về khả năng tan trong nước của ammonia
- GV yêu cầu đề xuất phương án nghiên cứu tính tan trong nước của ammonia hoặc GV gợi ý HS đưa ra phương án nghiên cứ tìm hiểu.
- GV yêu cầu HS thực hiện thí nghiệm theo cách đã đề xuất.
- GV yêu cầu HS nêu và giải thích hiện tượng quan sát được.
- GV yêu cầu HS rút ra kết luận từ thí nghiệm trên.
- GV yêu cầu HS giải thích về khả năng tan của ammonia trong nước.
- GV bổ sung thông tin về tỉ lệ tan trong nước ở điều kiện thường (1 lít H2O + 800 lít khí NH3), nồng độ, khối lượng riêng của dung dịch ammonia đậm đặc.
Biểu hiện năng lực THTGTN Tiêu chí 1: Phát hiện, đề xuất vấn đề:
+ Phân tích được bối cảnh tình huống: xác định được dữ kiện đề bài cho (hóa chất nào).
+ Đặt được câu hỏi cho vấn đề cần tìm tòi:
điều chế NH3 trong phòng thí nghiệm; tính chất vật lí của NH3?
Tiêu chí 2: Phán đoán, xây dựng giả thuyết:
+ Phân tích nội dung vấn đề điều chế bằng kiến thức đã có và nguồn thông tin SGK….
+ Phán đoán và đề xuất các phương án điều chế NH3, phương án nghiên cứu tính chất vật lí của NH3.
Tiêu chí 3: Xây dựng được kế hoạch: Xây dựng kế hoạch thí nghiệm (lựa chọn hóa chất, dụng cụ, cách lắp dụng cụ, phân công nhóm,…).
Tiêu chí 4: Thực hiện kế hoạch:
+ Thu thập thông tin từ thí nghiệm: Làm thí nghiệm (biết điều chỉnh kế hoạch đã đưa ra cho phù hợp điều kiện lớp học); quan sát, ghi chép hiện tượng.
+ Phân tích kết quả thí nghiệm thu được.
Khẳng định giả thuyết: Thu được NH3 từ phương án đã thực hiện; thí nghiệm đã cho thấy mức độ tan trong nước của NH3. + Đưa ra kết luận và điều chỉnh (nếu có) về phương pháp điều chế NH3 và tính chất vật lí của ammonia.
Tiêu chí 5: Báo cáo trình bày vấn đề:
+ Sử dụng ngôn ngữ, bảng báo cáo, hình vẽ… mô tả chính xác về quá trình thí nghiệm, kết quả thu được.
+ Thuyết trình mạch lạc, chắc chắn, logic + Lắng nghe nhận xét của GV, nhóm khác, lập luận về vấn đề đưa ra.
Tiêu chí 6: Đề xuất sau nghiên cứu:
Đề xuất sử dụng kết quả thu được: NH3 tan rất nhiều trong nước để:
+ Điều chế dung dịch NH3 đặc → điều chế khí NH3 trong phòng thí nghiệm.
+ Đề xuất nghiên cứu tính base của dung dịch NH3: Dùng chât chỉ thị base, phản ứng của NH3 với acid, dung dịch muối,…
- GV: Có thể thu khí ammonia bằng phương pháp dời nước được không? Để thu khí ammonia có thể dùng phương pháp nào? Lưu ý gì?
4-Vận dụng, đề xuất gì từ khả năng tan rất nhiều của ammonia trong nước?
5-Dự đoán hiện tượng khi đặt mẩu giấy quỳ ẩm lên miệng bình khí ammonia.
* Sản phẩm HS cần đạt được
1-Nêu được các nguồn sinh khí ammonia trong tự nhiên + Ammonia sinh ra từ sự phân hủy urea trong nước tiểu.
+ Sự phân hủy protein trong xác sinh vật; các nguồn sinh ra NH3 khác.
2-HS đề xuất được các phương án điều chế ammonia từ hóa chất và dụng cụ cho sẵn:
+ Cách 1: Đun nóng NH4Cl (rắn) với CaO. Dụng cụ, cách lắp đặt tương tự hình 2.5 (SGK Hóa học 11, tr 35).
+ Cách 2: Cho NH4Cl (dung dịch) tác dụng NaOH (dung dịch), đun nóng nhẹ. Thay ống nghiệm chứa chất phản ứng trong hình bằng hệ thống (bình cầu, phễu nhỏ giọt), thay đổi cách lắp dụng cụ thí nghiệm.
+ Cách 3: Đun nóng dung dịch ammonia đặc có sẵn trong phòng thí nghiệm, thu khí NH3
bay hơi lên. Thay ống nghiệm chứa chất phản ứng trong cách 1 bằng bình cầu có nhánh, thay đổi cách lắp dụng cụ thí nghiệm.
- HS thực hiện được thí nghiệm điều chế ammonia.
- HS kết luận được phương pháp điều chế: Khí ammonia được điều chế bằng cách cho muối ammonium tác dụng với kiềm, đun nóng. Muốn điều chế nhanh một lượng nhỏ khí ammonia, ta đun nóng dung dịch ammonia đậm đặc.
3-HS nhận xét về trạng thái, màu sắc, mùi của khí ammonia.
- HS đề xuất thực hiện thí nghiệm thử tính tan của ammonia.
+ Cách 1: Tiến hành tương tự thí nghiệm thử tính tan của hydrogen chloride HCl (lớp 10). (Thí nghiệm tương tự SGK)
+ Cách 2: Thực hiện thí nghiệm trứng chui bình.
- HS kết luận: Ammonia tan rất nhiều trong nước, dung dịch ammonia có tính base.
- HS giải thích được dựa vào đặc điểm cấu tạo phân tử NH3
- HS trả được phương pháp thu khí ammonia:
+ Không thể thu khí ammonia bằng phương pháp dời nước.
+ Thu khí ammonia bằng phương pháp dời không khí, úp ngược bình, bình thu khí phải khô.
4- HS trả lời: Vận dụng để điều chế dung dịch ammonia đậm đặc, sử dụng để điều chế nhanh khí ammonia trong phòng thí nghiệm.
5- HS dự đoán giấy quỳ hóa xanh.
* Hình thức đánh giá:
- Đánh giá trông qua quan sát: Thái độ học tập, ý thức trong làm việc nhóm, thao tác thí nghiệm, kết quả thí nghiệm.
- Đánh giá thông qua hỏi đáp: HS trình bày câu trả lời, báo cáo, nhận xét nhóm khác.
- Đánh giá thông qua sản phẩm: Bảng kết quả thảo luận và các yêu cầu cần đạt để thực hiện thí nghiệm an toàn, thành công.
- Đánh giá theo Phiếu đánh giá theo tiêu chí.
3. Kết luận
Trên cơ sở nghiên cứu cơ sở lí luận về khái niệm năng lực, năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ hoá học cho HS; bài tập tình huống và vai trò của bài tập trong việc phát triển năng lực, bài viết đề xuất khung năng lực THTGTN dưới góc độ hoá học; đề xuất nguyên tắc và quy trình xây dựng bài tập tình huống phát triển năng lực trong dạy học hoá học, chúng tôi sử dụng bài tập tình huống trong dạy học nhằm hình thành và phát triển năng lực THTGTN cho HS. Những kết quả thực nghiệm bước đầu khẳng định việc sử dụng bài tập tình huống để phát triển năng lực THTGTN dưới góc độ hóa học cho HS là rất cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn.
Nghiên cứu này là cơ sở để chúng tôi mở rộng nghiên cứu đánh giá năng lực THTGTN dưới góc độ hoá học cho HS thông qua sử dụng bài tập tình huống, góp phần nâng cao chất lượng dạy học học định hướng phát triển năng lực cho HS THPT, thực hiện mục tiêu của Chương trình Giáo dục phổ thông 2018.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Nguyễn Thị Diễm Hằng, Lê Danh Bình, 2021. Sử dụng bài tập tiếp cận PISA nhằm phát triển năng lực khoa học tự nhiên của HS ở trường Trung học cơ sở. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Sư phạm TP. Hồ Chí Minh, Tập 18, Số 2, tr. 342-357.
[2] Trần Thị Huế, Nguyễn Đức Dũng, 2018. Phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho HS thông qua một số bài tập chương nhóm nitơ (Hóa học 11 nâng cao). Tạp chí Giáo dục, số Đặc biệt tháng 6/2018, tr. 194-199.
[3] Nguyễn Thị Kim Ánh, Nguyễn Ngọc Thúy, 2018. Sử dụng hệ thống bài tập thực hành thí nghiệm phần phi kim trong dạy học hóa học nhằm phát triển năng lực thực nghiệm cho HS lớp 11. Tạp chí Giáo dục, Số Đặc biệt, Kì 2 tháng 5/2018, tr. 200-205.
[4] Nguyen Thị Kim Anh, Tran Anh Tuan, 2018. The Measures to Develop the Competence of Knowledge Manipulation in Real Life for Pupils through the System of Real Exercises with Metal Chemistry of Grade 12. American Journal of Educational Research, Vol. 6, No. 5, pp. 377-382.
[5] Vũ Thị Thu Hoài, Phạm Thị Tình, 2018. Quy trình xây dựng hệ thống bài tập thực nghiệm hóa học ở cấp trung học phổ thông dựa theo cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu bài học. Hội thảo Khoa học quốc tế: Giáo dục cho mọi người (Education for all). IBSN- 978 - 604- 626- 622- 8, p. 241-253.
[6] Nguyễn Trí Ngẫn, 2013. Thiết kế hệ thống tình huống gắn với thực tiễn trong dạy học hóa học ở trường phổ thông. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Sư phạm thành phố Hồ Chí Minh, Số 50, tr. 46-54.
[7] Đặng Thị Oanh, Phạm Thị Bích Đào, Phạm Thị Thu Hiền, Hà Thị Lan Hương, Đỗ Thị Quỳnh Mai, 2020. Dạy học phát triển năng lực môn Hóa học Trung học cơ sở. NXB Đại học Sư phạm.
[8] Đặng Thị Oanh, Phạm Thị Bình, Nguyễn Ngọc Hà, Vũ Quốc Trung, Dương Bá Vũ, 2019.
Hướng dẫn dạy học môn Hóa học theo chương trình phổ thông mới. NXB Đại học Sư phạm.
[9] Vũ Thị Thu Hoài, Dương Nữ Khánh Lê, Nguyễn Minh Ngọc, 2019. Sử dụng Webquest trong dạy học dự án “Nghiên cứu sự có mặt của chlorine trong nước sinh hoạt” (Hóa học 10) nhằm phát triển năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên cho HS. Tạp chí Giáo dục, số 457, tr. 53-59.
[10] Nguyễn Hoàng Huy, Phan Đồng Châu Thủy, 2020. Thiết kế và sử dụng thí nghiệm cho câu lạc bộ hóa học nhằm phát triển năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên cho HS lớp 10 trường THPT Ngô Quyền, Thành phố Hồ Chí Minh. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Sư phạm thành phố Hồ Chí Minh, Tập 17, Số 11, tr. 1984-1995.
[11] OECD, 2002. Definition and selection of Competencies: Theoutical and Conceptual foundation.
[12] Denyse Tremblay, 2002. The competence_Based Approach: Helping learners become automous. In Adult Education - Aliflong Journey.
[13] T. Lobanova, Yu. Shunin, 2008. Compence - based education - A common European strategy. Computer Modelling and New Technologies, Vol. 12, No. 2, pp. 45-65.
[14] Hoàng Hòa Bình, 2015. Năng lực và đánh giá theo năng lực. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Sư phạm TP Hồ Chí Minh, Số 6 (71), tr. 21-31.
[15] Bernd Meier, Nguyễn Văn Cường, 2019. Lí luận Dạy học hiện đại - Cơ sở đổi mới mục tiêu, nội dung và phương pháp dạy học. NXB Đại học Sư phạm Hà Nội.
[16] Bộ Giáo dục và Đào tạo, 2018. Chương trình Giáo dục phổ thông môn Hóa học (Ban hành kèm theo Thông tư số 32/2018/TT-BGDĐT ngày 26/12/2018 của Bộ trưởng Bộ Giáo dục và Đào tạo).
[17] Nguyễn Thị Thanh, 2018. Xây dựng và sử dụng bài tập tình huống nhằm phát triển năng lực Giải quyết vấn đề cho HS trong dạy học phần vi sinh học (Sinh học 10). Tạp chí Giáo dục, Số Đặc biệt tháng 8/2018, tr. 225-228.
[18] Nguyễn Hồng Quyên, 2018. Phát triển năng lực Giải quyết vấn đề bằng bài tập tình huống trong dạy học “Sinh thái học” (Sinh học 12) ở trường Trung học phổ thông. Tạp chí Giáo dục, Số Đặc biệt, Kì 1 tháng 5/2018, tr. 212-217.
ABSTRACT
Use case exercises to develop the capacity to learn the natural world
in the view of chemistry for students in teaching about nitrogen and alliance elements Vu Thi Thu Hoai1 and Hoang Thi Hieu2
1Training Department, University of Education, Vietnam National University, Hanoi
2Tay Thuy Anh High School, Thai Binh province Teaching capacity development for learners identifying as an educational innovation goal of many countries. To gain this goal, it is necessary to innovate from content, programs, and teaching methods. The General Education Program in 2018 has identified general competencies and core and specific competencies of each subject that need to be developed for students. In teaching chemistry, the ability to understand the natural world from a chemical perspective is one of the three specific competencies in chemistry. To teach and develop students' capacity, many different methods can be used with different teaching methods. The article proposes a framework for understanding the natural world from a chemical perspective, including 6 component competencies; propose 5 construction principles and a seven-step process to develop case exercises to develop students' ability to understand the natural world from a chemical perspective. Applying the proposal to use case exercises to develop the ability to learn about the natural world from a chemical perspective in teaching about nitrogen and nitrogen compounds - Chemistry 11. The results of the study initially confirmed the feasibility of the proposal, contributing to improving the quality of chemistry teaching, meeting the requirements of the General Education Program in 2018.
Keywords: capacity, ability to learn about the natural world, case exercises.
