Tài liệu Thiết kế tư liệu dạy học phần thực hành hóa học phân tích định lượng ở trường thpt chuyên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH Nguyễn Thanh Hương THIẾT KẾ TƯ LIỆU DẠY HỌC PHẦN THỰC HÀNH HÓA HỌC PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG Ở TRƯỜNG THPT CHUYÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC Thành phố Hồ Chí Minh - 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH Nguyễn Thanh Hương THIẾT KẾ TƯ LIỆU DẠY HỌC PHẦN THỰC HÀNH HÓA HỌC PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG Ở TRƯỜNG THPT CHUYÊN Chuyên ngành : Lí luận và phương pháp dạy học bộ môn Hóa học Mã số : 60 14 01 11 LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. DƯƠNG BÁ VŨ Thành phố Hồ Chí Minh - 2014 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này, bên cạnh nỗ lực của bản thân, tôi đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ nhiệt thành từ thầy cô, gia đình và bạn bè. Đầu tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Dương Bá Vũ, người đã luôn tận tình hướng dẫn và cho em những góp ý chuyên môn vô cùng quý báu trong quá trình em thực hiện đề tài. Em xin cảm ơn quý Thầy Cô dạy lớp Cao học Lý luận và phương pháp dạy học hóa học khóa 23 đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho em những kiến thức quý báu trong suốt khóa học. Xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, tổ Hóa học trường THPT chuyên Lương Thế Vinh – tỉnh Đồng Nai, đã hỗ trợ tôi về chuyên môn, góp ý cho tôi khi tiến hành giảng dạy và cả khi tôi gặp khó khăn về thời gian trong suốt quá trình vừa đi dạy vừa đi học. Xin chân thành cảm ơn Quý thầy cô và các em học sinh của Trường THPT chuyên Trần Hưng Đạo – Bình Thuận, Trường THPT chuyên Lê Quí Đôn – Bà Rịa Vũng Tàu đã giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành phần thực nghiệm sư phạm. Cảm ơn những người bạn thân thiết đã luôn đồng hành cùng mình qua mọi khó khăn, vất vả. Sự giúp đỡ, cổ vũ, động viên của các bạn là động lực lớn lao giúp mình không ngừng cố gắng. Cuối cùng, con xin dành lời cảm ơn sâu sắc nhất đến Ba Mẹ, gia đình nhỏ đã hết lòng thương yêu, quan tâm, tạo mọi điều kiện tốt nhất cho con trong suốt quá trình học tập, là chỗ dựa vững chắc giúp con có thêm niềm say mê trong nghiên cứu khoa học. Mặc dù đã cố gắng hoàn thành khóa luận trong khả năng và phạm vi cho phép, nhưng chắc chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được sự cảm thông và tận tình chỉ bảo của quý Thầy Cô và tất cả các bạn để đề tài hoàn thiện hơn. Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 9 năm 2014 Nguyễn Thanh Hương MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cảm ơn Mục lục Danh mục các chữ viết tắt Danh mục các bảng Danh mục các hình MỞ ĐẦU.... ..................................................................................................................... 1 Chương 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI ................................. 4 1.1. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu ............................................................................ 4 1.2. Một số vấn đề về sự đổi mới quá trình dạy học hóa học ........................................ 7 1.2.1. Sự đổi mới mục tiêu........................................................................................ 7 1.2.2. Sự đổi mới hoạt động của giáo viên hóa học.................................................. 7 1.2.3. Sự đổi mới hoạt động học tập của học sinh .................................................... 8 1.2.4. Đổi mới hình thức tổ chức dạy học và sử dụng phương tiện dạy học ............ 9 1.2.5. Sử dụng phối hợp một cách linh hoạt các phương pháp đặc thù của hóa học ....... 9 1.2.6. Sự đổi mới quá trình dạy học hóa học ở trường THPT chuyên ................... 10 1.3. Thực hành thí nghiệm trong dạy học hóa học ....................................................... 12 1.3.1. Thí nghiệm hoá học ...................................................................................... 12 1.3.2. Bài thực hành hóa học ................................................................................. 15 1.4. Tư liệu dạy học ...................................................................................................... 18 1.4.1. Khái niệm tư liệu .......................................................................................... 18 1.4.2. Phân loại tư liệu ............................................................................................ 19 1.4.3. Tư liệu dạy học ............................................................................................. 19 1.5. Thực trạng dạy học tiết thực hành hóa học cho học sinh chuyên Hóa ở trường THPT chuyên ........................................................................................................ 21 1.5.1. Mục đích điều tra .......................................................................................... 21 1.5.2. Đối tượng và phương pháp điều tra .............................................................. 22 1.5.3. Kết quả điều tra ............................................................................................. 22 1.5.4. Đánh giá chung về thực trạng dạy học thực hành hóa học ở trường THPT chuyên 28 Tiểu kết chương 1 .......................................................................................................... 29 Chương 2. THIẾT KẾ TƯ LIỆU DẠY HỌC PHẦN THỰC HÀNH HÓA HỌC PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG Ở TRƯỜNG THPT CHUYÊN .................................................................................................. 30 2.1. Cơ sở khoa học của việc thiết kế tư liệu dạy học phần thực hành hóa học phân tích định lượng ở trường THPT chuyên ............................................................... 30 2.1.1. Các kiến thức về tâm lí học .......................................................................... 30 2.1.2. Tổng quan về hóa học phân tích định lượng ................................................ 34 2.1.3. Định hướng về nội dung ............................................................................... 36 2.1.4. Các nguyên tắc cơ bản của việc thiết kế tư liệu dạy học ............................. 42 2.1.5. Quy trình thiết kế tư liệu dạy học ................................................................. 43 2.2. Thiết kế tư liệu dạy học phần thực hành hóa học phân tích định lượng ở trường THPT chuyên ........................................................................................................ 44 2.2.1. Tuyển chọn, xây dựng một số bài thực hành hóa học phân tích định lượng...... 44 2.2.2. Xây dựng thư viện hình ảnh hỗ trợ cho việc dạy học thực hành hóa học phân tích định lượng .................................................................................... 98 2.2.3. Xây dựng một số phim hướng dẫn thực hành hóa học phân tích định lượng .... 102 2.2.4. Thiết kế hệ thống câu hỏi củng cố, đánh giá kĩ năng thực hành hóa học phân tích định lượng của học sinh ............................................................. 103 2.3. Vận dụng các tư liệu đã xây dựng để thiết kế một số giáo án thực hành hóa học phân tích định lượng ........................................................................................... 116 Tiểu kết chương 2 ........................................................................................................ 121 Chương 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ................................................................ 122 3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm .......................................................................... 122 3.2. Đối tượng thực nghiệm ....................................................................................... 122 3.3. Nội dung thực nghiệm ......................................................................................... 122 3.4. Phương pháp thực nghiệm .................................................................................. 123 3.3.1. Phân tích định lượng ................................................................................... 123 3.3.2. Phân tích định tính ...................................................................................... 124 3.4. Tiến trình thực nghiệm ........................................................................................ 124 3.4.1. Chọn lớp thực nghiệm – đối chứng ............................................................ 124 3.4.2. Gặp GV tham gia thực nghiệm ................................................................... 125 3.4.3. Tiến hành thực nghiệm ............................................................................... 125 3.4.4. Phương pháp đánh giá ................................................................................ 125 3.5. Kết quả thực nghiệm ........................................................................................... 126 3.5.1. Tổng hợp các số liệu thu được từ thực nghiệm .......................................... 126 3.5.2. Phân tích kết quả thực nghiệm.................................................................... 130 3.6. Bài học kinh nghiệm ........................................................................................... 131 Tiểu kết chương 3 ........................................................................................................ 133 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................... 134 TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................... 137 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT ĐC : đối chứng GV : giáo viên HS : học sinh HSG : học sinh giỏi NXB : nhà xuất bản PPDH : phương pháp dạy học PTĐL : phân tích định lượng PTN : phòng thí nghiệm THPT : trung học phổ thông TLDH : tư liệu dạy học TN : thí nghiệm T/N : thực nghiệm DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. So sánh giờ thực hành hóa học ở trường THPT và THPT chuyên ............ 18 Bảng 1.2. Thông tin GV được điều tra ....................................................................... 22 Bảng 1.3. Điều tra về đội ngũ giáo viên .................................................................... 22 Bảng 1.4. Mức độ cần thiết của việc dạy thực hành cho HS chuyên Hóa ................. 23 Bảng 1.5. Quan điểm về việc dạy thực hành hiện nay ............................................... 23 Bảng 1.6. Tỉ lệ tiết thực hành được thực hiện so với cả chương trình chuyên .......... 24 Bảng 1.7. Nội dung được GV chú trọng trong dạy học thực hành ............................ 24 Bảng 1.8. Các loại tài liệu tham khảo được GV sử dụng trong dạy học thực hành ... 25 Bảng 1. 9. Xếp hạng mức độ khó khăn GV gặp phải khi dạy bài thực hành .............. 26 Bảng 1.10. Xếp hạng các biện pháp giúp nâng cao chất lượng dạy học thực hành .... 27 Bảng 2.1. Màu chỉ thị murexit theo môi trường ......................................................... 77 Bảng 2.2. Màu chỉ thị ErioT theo môi trường ............................................................ 78 Bảng 2.3. Một số hình ảnh dụng cụ thí nghiệm hoá học ............................................ 98 Bảng 2.4. Sự đổi của chỉ thị theo pH dung dịch....................................................... 101 Bảng 2.5. Danh sách phim hướng dẫn thực hành .................................................... 102 Bảng 3.1. Danh sách các trường và GV tham gia thực nghiệm ............................... 122 Bảng 3.2. Quy trình TNSP ....................................................................................... 125 Bảng 3.3. Thang điểm đánh giá bài thực hành ......................................................... 126 Bảng 3.4. Bảng phân phối kết quả kiểm tra ............................................................. 126 Bảng 3.5. Bảng phân phối kết quả và % HS đạt điểm Xi trở xuống ........................ 127 Bảng 3.6. Bảng phân loại kết quả học tập của HS ................................................... 127 Bảng 3.7. Bảng tổng hợp các tham số đặc trưng ...................................................... 130 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Phân loại các TN hóa học ở trường phổ thông .......................................... 15 Hình 2.1. Cách đọc mực chất lỏng trong bình định mức ........................................... 46 Hình 2.2. Pipet bầu và pipet chia vạch ...................................................................... 47 Hình 2.3. Cách sử dụng pipet..................................................................................... 48 Hình 2.4. Cách tráng rửa cột buret............................................................................. 49 Hình 2.5. Cách rửa đuôi buret .................................................................................... 49 Hình 2.6. Cách đọc mực chất lỏng của từng loại dung dịch ...................................... 50 Hình 2.7. Cách đọc thể tích chất lỏng trong cột buret ............................................... 50 Hình 2.8. Các thao tác với buret trước khi chuẩn độ ................................................. 51 Hình 2.9. Các dụng cụ đo thể tích.............................................................................. 51 Hình 2.10. Cách cầm bình nón khi chuẩn độ ............................................................... 52 Hình 2.11. Các thao tác lấy dung dịch vào bình nón bằng pipet ................................. 52 Hình 2.12. Các thao tác trong quá trình chuẩn độ ....................................................... 53 Hình 2.13. Bố trí thí nghiệm chuẩn độ dung dịch HCl bằng dung dịch NaOH........... 56 Hình 2.14. Chuẩn độ dung dịch HCl bằng dung dịch NaOH ...................................... 56 Hình 2.15. Bố trí thí nghiệm chuẩn độ dung dịch CH3COOH bằng dung dịch NaOH ......................................................................................................... 58 Hình 2.16. Chuẩn độ dung dịch CH3COOH bằng dung dịch NaOH ........................... 58 Hình 2.17. Bố trí thí nghiệm chuẩn độ dung dịch NH3 bằng dung dịch HCl .............. 59 Hình 2.18. Chuẩn độ dung dịch NH3 bằng dung dịch HCl.......................................... 60 Hình 2.19. Bố trí thí nghiệm chuẩn độ dung dịch H3PO4 bằng dung dịch NaOH....... 61 Hình 2.20. Bố trí thí nghiệm chuẩn độ dung dich Na2CO3 bằng dung dịch HCl ở nấc 1 ........................................................................................................... 64 Hình 2.21. Bố trí thí nghiệm chuẩn độ dung dịch Na2CO3 bằng dung dịch HCl ở nấc 2 ........................................................................................................... 65 Hình 2.22. Bố trí thí nghiệm chuẩn độ dung dịch KMnO4 bằng dung dịch H2C2O4 ... 68 Hình 2.23. Bố trí thí nghiệm chuẩn độ dung dịch Na2S2O3 bằng dung dịch K2Cr2O7 ...................................................................................................... 73 Hình 2.24. Chuẩn độ dung dịch Na2S2O3 bằng dung dịch K2Cr2O7 ............................ 74 Hình 2.25. Bố trí thí nghiệm chuẩn độ dung dịch Na2S2O3 bằng dung dịch K2Cr2O7 ...................................................................................................... 76 Hình 2.26. Bố trí thí nghiệm chuẩn độ dung dịch Ni2+ bằng dung dịch EDTA .......... 78 Hình 2.27. Chuẩn độ Ni2+ bằng EDTA ........................................................................ 79 Hình 2.28. Bố trí thí nghiệm chuẩn độ dung dịch Ca2+, Mg2+bằng dung dịch EDTA ......................................................................................................... 80 Hình 2.29. Chuẩn độ Ca2+, Mg2+ bằng EDTA ............................................................. 81 Hình 2.30. Bố trí thí nghiệm chuẩn độ dung dịch AgNO3 bằng dung dịch NaCl theo PP Mohr ............................................................................................. 83 Hình 2.31. Chuẩn độ dung dịch AgNO3 bằng dung dịch NaCl theo PP Mohr............ 83 Hình 2.32. Bố trí thí nghiệm chuẩn độ dung dịch AgNO3 bằng dung dịch NaCl theo PP Fajans ............................................................................................ 85 Hình 2.33. Chuẩn độ dung dịch AgNO3 bằng dung dịch NaCl theo PP Fajans .......... 85 Hình 2.34. Chén nung bằng sứ..................................................................................... 88 Hình 2.35. Lò nung ...................................................................................................... 88 Hình 2.36. Cân kỹ thuật và cân phân tích điện tử hiện số ........................................... 89 Hình 2.37. Cân kỹ thuật và sơ đồ làm việc của cân Mettler ........................................ 90 Hình 2.38. Cân điện tử và nguyên lý hoạt động .......................................................... 90 Hình 2.39. Thao tác gấp giấy lọc trong phân tích trọng lượng .................................... 92 Hình 2.40. Kích thước giấy lọc so với phễu ................................................................ 93 Hình 2.41. Lọc kết tủa.................................................................................................. 94 Hình 2.42. Rửa gạn kết tủa .......................................................................................... 94 Hình 2.43. Rửa kết tủa trong cốc ................................................................................. 94 Hình 2.44. Kỹ thuật rửa kết tủa trên giấy lọc .............................................................. 95 Hình 3.1. Đồ thị đường lũy tích bài đánh giá lần 1 ................................................. 128 Hình 3.2. Đồ thị đường lũy tích bài đánh giá lần 2 ................................................. 128 Hình 3.3. Đồ thị đường lũy tích tổng hợp qua 2 lần đánh giá ................................. 128 Hình 3.4. Biểu đồ phân loại kết quả học tập của HS qua bài đánh giá lần 1 ........... 129 Hình 3.5. Biểu đồ phân loại kết quả học tập của HS qua bài đánh giá lần 2 ........... 129 Hình 3.6. Biểu đồ phân loại kết quả tổng hợp qua 2 lần đánh giá ........................... 129 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Một trong những nhiệm vụ trọng yếu của giáo dục đào tạo là bồi dưỡng tri thức, phát huy tiềm năng ẩn chứa trong mỗi con người. Hệ thống trường THPT chuyên đã được thí điểm triển khai, từng bước khẳng định ưu thế và mở rộng ở khắp các vùng miền trong cả nước, trở thành những cái nôi quan trọng góp phần bồi đắp nguyên khí cho nước nhà. Hóa học là môn khoa học thực nghiệm và lí thuyết. Trong dạy học hóa học, thực hành hoá học vừa là phương pháp vừa là phương tiện hữu hiệu để giúp HS vận dụng các kiến thức đã học vào thực tế cuộc sống, sản xuất và tập nghiên cứu khoa học, biến những kiến thức đã thu được qua bài học thành kiến thức của chính mình. Nhưng đối với chương trình THPT chuyên hiện nay, việc giảng dạy thường nặng về lí thuyết và ít có các nội dung thực nghiệm. Trong khi đó, kì thi HSG hóa học quốc tế (IChO – International Chemistry Olympiads) luôn gồm hai phần, phần lí thuyết (chiếm 60%) và phần thực hành (chiếm 40% tổng số điểm). Nhận thức được tính cấp thiết đó, từ năm học 2012 2013 lãnh đạo Bộ Giáo dục & Đào tạo Việt Nam đã triển khai thêm phần thực nghiệm hóa học vào kì thi HSG quốc gia nhằm phát triển và đánh giá toàn diện hơn khả năng học tập hóa học của học sinh, đồng thời bắt kịp với xu hướng của các đề thi quốc tế, chuẩn bị tốt cho kì thi HSG hóa học quốc tế năm 2014 (IChO 46) được tổ chức tại Việt Nam. Bài thi thực hành HSG quốc gia môn Hóa học tập trung vào phần phân tích định lượng. Thứ nhất, đây là một chủ đề không thể thiếu trong các bài thi IChO. Thứ hai, việc tiến hành một bài phân tích định lượng rèn luyện cho học sinh kĩ năng quan sát, thao tác thí nghiệm, phân tích, tính toán xử lý số liệu,… Từ đó học sinh sẽ hình thành những đức tính cần thiết của người lao động mới: tác phong làm việc nghiêm túc, cẩn thận, ngăn nắp, kiên trì, trung thực, chính xác, khoa học,… Bên cạnh đó, thời lượng cho một bài phân tích định lượng là không quá dài, hóa chất ít độc hại và hiện tượng quan sát được một cách rõ ràng. Tuy nhiên, hiện nay nội dung đề cập đến hóa học phân tích ở chương trình THPT 2 chưa nhiều, chưa có chương trình thực hành đồng bộ và chất lượng, HS chưa có điều kiện tiếp xúc nhiều với các bài thực hành phân tích định lượng. Từ thực tế trên, với mong muốn góp phần xây dựng một tài liệu phục vụ cho công tác bồi dưỡng HSG ở trường THPT chuyên nói chung, và cho các em HS tham dự các kì thi HSG quốc gia nói riêng, tôi xin chọn đề tài “THIẾT KẾ TƯ LIỆU DẠY HỌC PHẦN THỰC HÀNH HÓA HỌC PHÂN TÍCH ĐỊNH LƯỢNG Ở TRƯỜNG THPT CHUYÊN”. 2. Đối tượng và khách thể nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: việc thiết kế TLDH phần thực hành hóa học PTĐL ở trường THPT chuyên. - Khách thể nghiên cứu: qúa trình dạy học Hóa học ở trường THPT chuyên. 3. Mục đích nghiên cứu Thiết kế giáo án thực hành, thư viện câu hỏi, phim ảnh hỗ trợ cho việc dạy thực hành hóa học PTĐL ở trường THPT chuyên, góp phần cụ thể hóa đồng thời nâng cao chất lượng của hoạt động này ở trường THPT chuyên. 4. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu tổng quan các vấn đề lí luận về thực hành thí nghiệm. - Tìm hiểu thực trạng dạy học tiết thực hành hóa học ở một số trường THPT chuyên. - Nghiên cứu nội dung chương trình, kiến thức hóa học chuyên; các đề thi HSG cấp tỉnh, cấp khu vực, cấp quốc gia và quốc tế phần hóa PTĐL. Đi sâu nghiên cứu các bài thực hành hóa PTĐL trong các đề thi HSG quốc gia, quốc tế qua các năm. - Thiết kế một số giáo án thực hành hóa học PTĐL phù hợp với điều kiện trường THPT chuyên, và mức độ của các kì thi HSG. - Xây dựng hệ thống câu hỏi giúp HS củng cố kỹ năng, thao tác thực hành hóa học. - Xây dựng thư viện phim ảnh về thao tác thí nghiệm, hiện tượng thí nghiệm giúp học sinh dễ dàng quan sát. - Thực nghiệm, kiểm tra tính khả thi của đề tài; xử lý kết quả thu được. 3 5. Giả thuyết khoa học Nếu các giáo án, hệ thống câu hỏi, thư viện phim ảnh được thiết kế tốt, đảm bảo tính chính xác, khoa học, đẹp và dễ sử dụng; đó sẽ là công cụ đắc lực hỗ trợ giáo viên trong việc dạy học phần thực hành hóa học PTĐL. 6. Phương pháp nghiên cứu 6.1. Phương pháp nghiên cứu lí luận - Nghiên cứu các tài liệu liên quan về lí luận dạy học, các tài liệu khoa học cơ bản liên quan đến đề tài, đặc biệt nghiên cứu kĩ những cơ sở lí luận về thực hành hóa học PTĐL. - Phương pháp phân tích và tổng hợp. - Phương pháp phân loại và hệ thống hóa. 6.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn - Phương pháp điều tra: điều tra và tổng hợp ý kiến các GV dạy hóa ở trường THPT chuyên về thực trạng dạy thực hành hóa học. - Thực nghiệm sư phạm để đánh giá chất lượng và hiệu quả của đề tài. 6.3. Phương pháp xử lí thông tin - Xử lí số liệu bằng phương pháp thống kê toán học. - Sử dụng các phần mềm tin học. 7. Phạm vi nghiên cứu - Nội dung: các bài thực hành hóa học PTĐL, các đề thi thực hành HSG hóa học quốc gia, đề thi Olympic hóa học quốc tế. - Địa bàn: một số trường THPT chuyên ở khu vực phía Nam. - Thời gian: 09/2013 – 09/2014 8. Điểm mới của đề tài - Tuyển chọn và xây dựng hệ thống bài thực hành hóa học PTĐL phù hợp với điều kiện thực tế ở trường THPT chuyên. - Xây dựng thư viện phim ảnh thí nghiệm đơn giản, dễ sử dụng giúp GV thuận tiện trong việc hướng dẫn HS làm thực hành. - Xây dựng hệ thống câu hỏi trắc nghiệm củng cố, kiểm tra kỹ năng, thao tác thực hành hóa học của HS. 4 Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu Đề án phát triển hệ thống trường THPT chuyên giai đoạn 2010 - 2020 được ban hành với mục tiêu tạo sự chuyển biến cơ bản về chất lượng giáo dục trong các trường THPT chuyên theo hướng tiếp cận với trình độ tiên tiến của thế giới. Bên cạnh việc tăng cường đầu tư cơ sở vật chất, phát triển đội ngũ giáo viên, cán bộ quản lý, công tác đổi mới chương trình, tài liệu dạy học và phương thức thi HSG đã được đẩy mạnh. Một trong những thay đổi mạnh mẽ đó, là việc đưa bài thi thực hành vào Kì thi chọn HSG quốc gia các môn Vật lý, Hóa học, Sinh học, Tin học, Tiếng Anh từ năm học 2012-2013. Để đáp ứng yêu cầu đổi mới dạy học và thi chọn HSG môn Hóa học THPT, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã tổ chức biên soạn các tài liệu có nội dung chuyên sâu về thực hành hóa học: 1. Hướng dẫn Thí nghiệm thực hành trường THPT chuyên môn Hóa học, Vụ Giáo dục THPT (2012). Tài liệu này gồm hai phần: Phần thứ nhất: Giới thiệu chung về thí nghiệm thực hành môn Hóa học. - Vai trò của dạy học thực hành đối với HS trường THPT chuyên. - Thực trạng thực hành môn Hóa học THPT và các giải pháp cải tiến thực trạng. - Những yêu cầu cần thiết cho việc dạy thực hành hóa học có hiệu quả. - Quy tắc làm việc trong PTN hóa học. Phần thứ hai: Một số bài thí nghiệm thực hành môn hóa học. - Bài 1. Phản ứng oxi hóa khử. - Bài 2. Tốc độ phản ứng – cân bằng hóa học. - Bài 3. Chuẩn độ axit – bazơ. - Bài 4. Nghiên cứu tính chất hóa học của anđehit, xeton, axit cacboxylic. - Bài 5. Nghiên cứu tính chất hóa học của cacbohiđrat, amino axit. 5 - Bài 6. Xác định hàm lượng axit axetylsalixylic có trong viên thuốc aspirin. - Bài 7. Phân tích định lượng axit ascorbic trong viên thước vitamin C. - Bài 8. Điều chế axit benzoic bằng phản ứng oxi hóa toluen với KMnO4 nóng. - Bài 9. Nhận biết và tách các ion trong dung dịch. - Bài 10. Chuẩn độ complexon. 2. Tài liệu tập huấn giáo viên trường THPT chuyên về dạy học thực hành, thí nghiệm môn Hóa học, Vụ Giáo dục THPT (2013). Tài liệu này gồm hai phần: Phần thứ nhất: Một số định hướng thực hành TN các môn khoa học tự nhiên. Phần thứ hai: Một số bài TN thực hành môn Hóa học. - Bài 1. Thực hành hóa học vô cơ Điều chế và xác định hàm lượng sắt trong muối Mohr (NH4)2SO4. FeSO4.6H2O. - Bài 2. Thực hành hóa học hữu cơ Tổng hợp glusazon. - Bài 3. Thực hành phân tích định tính Phân tích hỗn hợp cation và anion. - Bài 4. Thực hành hóa lý Một số ứng dụng của việc đo sức điện động. - Bài 5. Thực hành phân tích định lượng Xác định chỉ số oxi hòa tan trong nước bằng phương pháp Winkler. Đây là những tài liệu có tính khoa học cao được biên soạn tỉ mỉ và công phu, gồm giới thiệu chung về TN thực hành môn Hóa học và một số bài TN thực hành môn Hóa học, trong đó có thực hành hóa vô cơ, phân tích định tính, phân tích định lượng, và tổng hợp hữu cơ… Nội dung các bài thí nghiệm tiệm cận với các đề thi thực hành của kì thi IChO. Tài liệu còn nêu các chú ý ứng với các phương án thực hiện nhằm giúp cho TN được thực hiện an toàn, thành công nhất, cũng như cung cấp một số câu hỏi củng cố, mở rộng cho mỗi nội dung TN. Bên cạnh đó, một số công trình nghiên cứu đã được công bố có nội dung liên quan và gần gũi với đề tài: 6 1. Luận văn thạc sĩ Hóa lý thuyết và Hóa lý “Xây dựng hệ thống bài thực nghiệm phần hóa đại cương vô cơ huấn luyện học sinh giỏi cấp quốc gia, quốc tế” của tác giả Nguyễn Thị Nhung (2012), Trường Đại học Khoa học Tự nhiên ĐHQG Hà Nội. Luận văn có 3 chương: Chương 1: Đưa ra tổng quan các vấn đề lí luận và thực tiễn về công tác TN thực hành trong dạy học hóa học của chương trình THPT cơ bản, nâng cao và THPT chuyên, trong các kì thi HSG cấp quốc gia ở nước ta hiện nay. Chương 2: Xây dựng được sáu bài TN thực hành hóa đại cương vô cơ về nghiên cứu tốc độ phản ứng, cân bằng hoá học và tổng hợp đại cương vô cơ,... Đề xuất hệ thống câu hỏi, thang điểm đánh giá phù hợp với từng mức độ của các kì thi HSG quốc gia và Olympic hóa học quốc tế. Chương 3. Thực nghiệm sư phạm Kết quả của nghiên cứu này có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo bổ ích cho GV tham gia ôn luyện HSG và các em HS tham gia các kì thi HSG quốc gia, quốc tế; các em HS yêu thích môn hóa học. 2. Luận văn thạc sĩ Hóa lý thuyết và Hóa lý “Xây dựng hệ thống những bài thực nghiệm phần hóa hữu cơ huấn luyện học sinh giỏi cấp quốc gia, quốc tế” của tác giả Lê Thị Thịnh (2012), Trường Đại học Khoa học Tự nhiên ĐHQG Hà Nội. Luận văn có 3 chương: Chương 1: Tổng quan về công tác bồi dưỡng HSG, TN thực hành hóa học trong chương trình THPT ở nước ta và trong các kì thi IChO gần đây. Chương 2: Xây dựng và đề xuất 6 bài thực nghiệm phần hóa hữu cơ nhằm huấn luyện HSG cấp quốc gia và chuẩn bị cho kì thi IChO. Chương 3: Làm TN thực hành đưa ra kết quả và đề xuất thang điểm đánh giá. Sau đó TNSP, xử lý số liệu, khảo sát đánh giá tính hiệu quả và khả thi của đề tài, điều chỉnh thang điểm. Đây là tài liệu thiết thực và hữu dụng cho việc dạy và học thực hành ở trường THPT chuyên, tập trung nghiên cứu sâu vào chuyên ngành Hóa hữu cơ. Chúng tôi đã rút ra nhiều điều bổ ích và những gợi ý quan trọng, vận dụng một số ý tưởng của các tài liệu trên để phục vụ cho đề tài. 7 1.2. Một số vấn đề về sự đổi mới quá trình dạy học hóa học Sự đổi mới quá trình dạy học hóa học được thực hiện với sự đổi mới đồng bộ mục tiêu, nội dung giáo dụ, PPDH và hình thức tổ chức dạy học (trong đó chú ý đến hoạt động của GV và HS), phương tiện dạy học và đánh giá kết quả dạy học [46]. 1.2.1. Sự đổi mới mục tiêu Từ yêu cầu của xã hội hiện đại, mục tiêu giáo dục cũng cần được thay đổi để đào tạo những con người thích ứng với xã hội phát triển, với bản thân người học. Trong mục tiêu giáo dục của các cấp học, bậc học đã có điểm mới là tập trung hơn nữa vào việc hình thành năng lực cho HS đó là: năng lực nhận thức, năng lực hành động (năng lực giải quyết vấn đề), năng lực thích ứng với điều kiện xã hội. Trong mục tiêu của môn hóa học đã xác định rõ: “Ngoài những kiến thức, kĩ năng hóa học cơ bản HS phải đạt được, cần chú ý nhiều hơn tới việc hình thành các kĩ năng vận dụng kiến thức, kĩ năng tiến hành nghiên cứu khoa học hóa học như: quan sát, phân loại, thu thập thông tin, dự đoán khoa học, đề ra giả thuyết, giải quyết vấn đề, tiến hành TN từ đơn giản đến phức tạp… để HS có thể tự phát hiện và giải quyết một cách chủ động, sáng tạo các vấn đề thực tế có liên quan tới hóa học”. 1.2.2. Sự đổi mới hoạt động của giáo viên hóa học Với yêu cầu đổi mới PPDH theo hướng tích cực hóa hoạt động học tập của HS thì hoạt động của GV hóa học cũng phải có sự đổi mới. Người GV hóa học với vai trò người thiết kế, tổ chức, điều khiển các hoạt động của HS để đạt mục tiêu dạy học. Người GV hóa học cần thực hiện các hoạt động cụ thể như: - Thiết kế giáo án giờ học bao gồm các hoạt động của HS theo các mục tiêu cụ thể của mỗi bài học hóa học mà HS cần đạt được. - Tổ chức các hoạt động trên lớp để HS hoạt động theo cá nhân hoặc theo nhóm như: nêu vấn đề cần nghiên cứu, tổ chức các hoạt động tìm tòi, phát hiện tri thức và hình thành kĩ năng hóa học. - Định hướng, điều chỉnh các hoạt động của HS: chính xác hóa khái niệm hóa học được hình thành, các kết luận về bản chất hóa học của các hiện tượng mà HS tự tìm tòi, thông báo thêm một số thông tin mà HS không tự tìm tòi được qua các hoạt động trên lớp. 8 - Thiết kế và thực hiện việc sử dụng các phương tiện trực quan, hiện tượng thực tế, TN hóa học, mô hình mẫu vật như là nguồn thông tin để HS khai thác, tìm kiếm, phát hiện kiến thức, kĩ năng hóa học. - Động viên, khuyến khích, tạo điều kiện để HS vận dụng được nhiều hơn những kiến thức thu được vào giải quyết một số vấn đề có liên quan tới hóa học trong thực tế đời sống, sản xuất. 1.2.3. Sự đổi mới hoạt động học tập của học sinh Hoạt động học tập của HS được chú trọng, tăng cường trong giờ học và mang tính chủ động. Quá trình học tập là quá trình HS tự học, tự khám phá tìm tòi để thu nhận kiến thức một cách chủ động tích cực. Đây chính là quá trình tự phát hiện và giải quyết các vấn đề. Như vậy trong giờ học hóa học, HS được hướng dẫn để tiến hành các hoạt động sau: - Phát hiện vấn đề cần nghiên cứu hoặc nắm bắt vấn đề học tập do GV nêu. - Thực hiện các hoạt động cá nhân hoặc hợp tác theo nhóm để tìm tòi, giải quyết các vấn đề đặt ra (tăng cường năng lực hành động và giao tiếp) như: + Dự đoán, phán đoán, suy luận trên cơ sở lí thuyết, đề ra giả thuyết khi giải quyết một vấn đề mang tính lí luận. + Tiến hành TN, quan sát, mô tả, giải thích và rút ra kết luận. + Trả lời câu hỏi, giải bài toán hóa học. + Thảo luận vấn đề học tập theo nhóm và rút ra kết luận. + Báo cáo kết quả hoạt động cá nhân, nhóm hoặc phát biểu quan điểm, nhận định của mình về một vấn đề học tập. - Vận dụng kiến thức, kĩ năng đã biết để giải thích, tìm hiểu một số hiện tượng hóa học xảy ra trong thực tế đời sống. - Đánh giá việc nắm vững kiến thức, kĩ năng hóa học của bản thân và các bạn trong lớp (tự đánh giá và đánh giá lẫn nhau). Như vậy, việc đổi mới PPDH hóa học là phải tác động vào HS để HS được hoạt động nhiều hơn, suy nghĩ nhiều hơn; tích cực, chủ động trong các hoạt động chiếm lĩnh kiến thức, kĩ năng hóa học, có ý thức và biết cách vận dụng kiến thức hóa học vào thực tế đời sống. Thông qua các hoạt động học tập tích cực thì HS không chỉ nắm 9 vững các kiến thức, kĩ năng hóa học mà còn nắm được phương pháp học tập, kĩ năng hoạt động tìm tòi, phát hiện và giải quyết vấn đề học tập một cách linh hoạt và sáng tạo. 1.2.4. Đổi mới hình thức tổ chức dạy học và sử dụng phương tiện dạy học Hình thức tổ chức dạy học lớp - bài được thay đổi đa dạng, phong phú hơn để phù hợp với hoạt động học tập tìm tòi cá nhân, hoạt động theo nhóm và cả lớp học. Địa điểm học của HS không chỉ diễn ra trên lớp mà còn được thực hiện ở phòng bộ môn, phòng học đa phương tiện, ở ngoài trường học… HS không chỉ thu nhận thông tin trong sách giáo khoa mà còn qua sách tham khảo, các phương tiện thông tin, phương tiện kĩ thuật (băng, đĩa, mạng internet) và tham gia các hoạt động chia sẻ thông tin thu được. Các phương tiện dạy học được đa dạng hóa, không chỉ là phấn, bảng, sách vở… mà còn dùng dụng cụ TN, hóa chất, mô hình, mẫu vật, biểu bảng, hình ảnh, băng hình, bản trong, máy chiếu, máy vi tính, phần mềm dạy học hóa học. Các T/N hóa học, phương tiện dạy học được sử dụng chủ yếu như là nguồn kiến thức để HS tìm tòi, phát hiện, thu nhận kiến thức và cả phương pháp nhận thức. Việc sử dụng phương tiện dạy học chứng minh cho lời giảng được hạn chế dần. 1.2.5. Sử dụng phối hợp một cách linh hoạt các phương pháp dạy học đặc thù của hóa học Trong quá trình đổi mới PPDH hóa học, GV hóa học cần chú trọng đến việc khai thác các yếu tố tích cực trong từng PPDH được sử dụng và cáp PPDH đặc thù của hóa học để thực hiện yêu cầu tạo điều kiện cho HS được hoạt động nhiều hơn, tích cực hơn, chủ động hơn trong giờ học. GV cần tăng cường sử dụng các PPDH: nêu và giải quyết vấn đề, đàm thoại tìm tòi, nghiên cứu… kết hợp với TN, phương tiện nghe nhìn hiện đại, các câu hỏi, bài tập hóa học theo hướng dạy học tích cực như: - Các TN hóa học chủ yếu do HS thực hiện theo hướng nghiên cứu, dùng TN kiểm tra giả thuyết khoa học, kiểm nghiệm dự đoán. - Hoạt động đàm thoại tìm tòi được thực hiện bằng phiếu học tập, trong đó yêu cầu HS trả lời hệ thống câu hỏi, bài tập nhằm giải quyết một nội dung học tập. - HS báo cáo kết quả hoạt động bằng lời, bằng giấy, hoặc bản trong. 10 - PPDH nêu và giải quyết vấn đề được thực hiện theo hướng GV nêu vấn đề hoặc tổ chức cho HS hoạt động phát hiện vấn đề. Mỗi HS hoặc nhóm HS hoạt động tích cực dưới sự chỉ đạo của GV để giải quyết vấn đề, tìm ra tri thức cần lĩnh hội. Trong quá trình giải quyết vấn đề cần tổ chức cho mọi HS đều tham gia các hoạt động cá nhân, TN, thảo luận, trao đổi trong nhóm, nhận xét, đánh giá, rút ra kết luận về kiến thức, phương pháp nhận thức cần lĩnh hội. 1.2.6. Sự đổi mới quá trình dạy học hóa học ở trường THPT chuyên Ở Việt Nam, tỉ lệ HSG chủ yếu tập trung ở hệ thống các trường chuyên. Tính đến năm 2014, cả nước có 76 trường và khối THPT chuyên, trong đó có 68 trường THPT chuyên và 9 khối THPT chuyên trong các Đại học. Tổng số HS THPT chuyên toàn quốc là gần 50 nghìn, chiếm 1,74% số học sinh THPT tỉ lệ bình quân toàn quốc [34]. Hơn lúc nào hết, sự nghiệp bồi dưỡng, phát triển nhân tài cho đất nước phải được đặt lên một tầm cao mới với “yêu cầu mới, nguồn lực mới và cách làm mới” nhằm đáp ứng sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện đại hóa của đất nước. Các trường THPT chuyên là hình mẫu của các trường THPT về cơ sở vật chất, đội ngũ nhà giáo và tổ chức các hoạt động giáo dục. Vì vậy, công tác đổi mới càng được triển khai sâu rộng hơn, để đáp ứng yêu cầu của một cơ sở giáo dục chất lượng cao. Đề án Phát triển hệ thống trường THPT chuyên giai đoạn 2010 – 2020 đã được Thủ Tướng Chính Phủ phê duyệt, với một số nội dung chính như sau: - Ưu tiên mở rộng diện tích; đầu tư xây dựng các trường THPT chuyên đảm bảo đạt chuẩn quốc gia; trong đó hệ thống phòng chức năng, phòng học bộ môn hóa học đủ số lượng, đạt tiêu chuẩn với trang thiết bị đồng bộ và hiện đại; phục vụ cho việc bồi dưỡng HS năng khiếu. - Đổi mới PPDH, kiểm tra đánh giá của GV và việc học tập, làm quen nghiên cứu khoa học của HS. - Biên soạn khung tài liệu chuyên sâu giảng dạy môn chuyên; tài liệu hướng dẫn phát triển chương trình các môn chuyên; tài liệu phục vụ cho việc thực hiện giảng dạy bằng tiếng Anh các môn toán, vật lí, hóa học, sinh học, tin học; tài liệu về tổ chức các