Luận văn Thạc sĩ Sư phạm Hóa học: Sử dụng phần mềm mô phỏng trong dạy học thí nghiệm chương oxi - lưu huỳnh nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:145

Thêm vào BST

Báo xấu

30
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài nghiên cứu được thực hiện nhằm ứng dụng phần mềm thí nghiệm hóa học ảo, thiết kế tiến trình dạy học hóa học nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh thông qua dạy học thí nghiệm chương oxi - lưu huỳnh hóa học lớp 10 ở trường trung học phổ thông. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Sư phạm Hóa học: Sử dụng phần mềm mô phỏng trong dạy học thí nghiệm chương oxi - lưu huỳnh nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC NGUYỄN THỊ LUYẾN SỬ DỤNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG TRONG DẠY HỌC THÍ NGHIỆM CHƢƠNG OXI - LƢU HUỲNH NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM HÓA HỌC HÀ NỘI - 2020
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC NGUYỄN THỊ LUYẾN SỬ DỤNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG TRONG DẠY HỌC THÍ NGHIỆM CHƢƠNG OXI - LƢU HUỲNH NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM HÓA HỌC CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC BỘ MÔN HÓA HỌC Mã số: 8.14.01.11 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Hữu Chung HÀ NỘI - 2020
LỜI CẢM ƠN Để làm luận văn này, tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Ban Giám hiệu, các thầy cô giáo và cán bộ của trƣờng Đại học Giáo dục - Đại học Quốc gia Hà Nội đã giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình học tập và tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp tác giả trong quá trình hoàn thiện luận văn. Đặc biệt, tác giả xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn Hữu Chung - với lòng biết ơn sâu sắc, thầy đã dành nhiều thời gian để đọc bản thảo, bổ sung và giúp đỡ tác giả trong suốt quá trình nghiên cứu và thực hiện luận văn. Xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, tập thể giáo viên và học sinh trƣờng Trung tâm GDNN - GDTX thị xã Từ Sơn - Bắc Ninh, Trƣờng THPT Lý Thƣờng Kiệt - Bắc Ninh đã hỗ trợ tác giả trong quá trình thực nghiệm. Sau cùng tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã luôn quan tâm, động viên, giúp đỡ trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn. Hà Nội, tháng 1 năm 2020 Tác giả Nguyễn Thị Luyến i
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Viết đầy đủ CNTT Công nghệ thông tin ĐC Đối chứng GD & ĐT Giáo dục & đào tạo GDNN - GDTX Giáo dục nghề nghiệp – giáo dục thƣờng xuyên GQVĐ Giải quyết vấn đề GV Giáo viên HS Học sinh NXB Nhà xuất bản PMDH Phần mềm dạy học PHT Phiếu học tập PPDH Phƣơng pháp dạy học PTHH Phƣơng trình hóa học SGK Sách giáo khoa TN Thực nghiệm THCS Trung học cơ sở THPT Trung học phổ thông VD Ví dụ ii
DANH MỤC CÁC HÌNH, SƠ ĐỒ VÀ BIỂU ĐỒ Hình 1.1. Các bƣớc cài đặt phần mềm Crocodile Chemistry ......................................... 23 Hình 1.2. Giao diện chƣơng trình Crocodile Chemistry................................................. 24 Hình 1.3. Các công cụ trên thanh menu .......................................................................... 24 Hình 1.4. Kho chứa các bài thí nghiệm có hƣớng dẫn.................................................... 25 Hình 1.5. Thƣ viện thí nghiệm......................................................................................... 25 Biểu đồ 1.1. Sự cần thiết của việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học ........................... 28 Biểu đồ 1.2. Tần suất sử dụng thí nghiệm trong dạy học ............................................... 29 Biểu đồ 1.3. Giai đoạn dạy học sử dụng thí nghiệm thƣờng xuyên nhất ....................... 30 Biểu đồ 1.4. Mức độ quan tâm đến việc phát triển năng lực cho học sinh .................... 32 Sơ đồ 2.1. Quy trình thiết kế thí nghiệm mô phỏng........................................................ 41 Hình 2.1. Magie cháy trong khí oxi ................................................................................. 45 Hình 2.2. Phản ứng của sắt với oxi.................................................................................. 46 Hình 2.3. Phản ứng của kẽm với oxi ............................................................................... 46 Hình 2.4. Thí nghiệm cacbon cháy trong oxi .................................................................. 48 Hình 2.5. Ancol cháy trong khí oxi ................................................................................. 50 Hình 2.6. Điều chế khí oxi bằng cách phân hủy kali pemanganat ................................. 51 Hình 2.7. Điều chế khí oxi bằng cách phân hủy hidro peoxit......................................... 53 Hình 2.8. Thí nghiệm tạo pháo hoa đen .......................................................................... 55 Hình 2.9. Lƣu huỳnh tác dụng với sắt ............................................................................. 56 Hình 2.10. Lƣu huỳnh cháy trong khí H2 ........................................................................ 58 Hình 2.11. Lƣu huỳnh cháy trong khí oxi ....................................................................... 60 Hình 2.12. Điều chế khí hidro sunfua.............................................................................. 61 Hình 2.13. Điều chế khí SO2............................................................................................ 63 Hình 2.14. Tính chất của axit sunfuric loãng .................................................................. 65 Hình 2.15. Thí nghiệm vui ............................................................................................... 67 Hình 2.16. H2SO4 đặc tác dụng với đƣờng...................................................................... 68 Hình 2.17. Giao diện các loại bài tập trắc nghiệm của phần mềm Ispring Suite 9 ........ 70 Hình 2.18. Kết quả thiết kế trang đầu tiên của bài kiểm tra............................................ 70 Hình 2.19. Hƣớng dẫn thiết kế bài tập trắc nghiệm ........................................................ 71 iii
Hình 2.20. Đánh giá kết quả bài kiểm tra của học sinh bằng phần mềm Ispring Suite 972 Hình 2.21. Giao diện thiết lập các công cụ cho bài kiểm tra .......................................... 73 Hình 2.22. Giao diện thiết lập thông tin học sinh làm bài kiểm tra................................ 73 Biểu đồ 3.1. Phân loại kết quả học tập qua bài kiểm tra số 1 (trƣớc thực nghiệm) ....... 99 Biểu đồ 3.2. Phân loại kết quả học tập qua bài kiểm tra số 2 (sau thực nghiệm)........... 99 Biểu đồ 3.3. Phân loại kết quả học tập qua bài kiểm tra số 3 (sau thực nghiệm)......... 100 Biểu đồ 3.4. Đƣờng lũy tích biểu diễn kết quả bài kiểm tra số 1 (trƣớc thực nghiệm)101 Biểu đồ 3.5. Đƣờng lũy tích biểu diễn kết quả bài kiểm tra số 2 (sau thực nghiệm)... 102 Biểu đồ 3.6. Đƣờng lũy tích biểu diễn kết quả bài kiểm tra số 3 (sau thực nghiệm)... 103 iv
DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Mô tả các biểu hiện của năng lực giải quyết vấn đề....................................... 15 Bảng 1.2. So sánh đặc điểm của thí nghiệm trực tiếp và thí nghiệm ảo......................... 19 Bảng 1.3. Sự cần thiết sử dụng thí nghiệm trong dạy học bộ môn................................. 28 Bảng 1.4. Tần suất sử dụng thí nghiệm trong dạy học.................................................... 29 Bảng 1.5. Mức độ sử dụng thí nghiệm vào các giai đoạn quá trình dạy học ................. 29 Bảng 1.6. Kết quả điều tra việc khai thác, thiết kế và sử dụng thí nghiệm ảo trong dạy học30 Bảng 1.7. Mức độ quan tâm đến sự phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh31 Bảng 1.8. Đánh giá tầm quan trọng của việc phát triển năng lực GQVĐ cho HS ........ 32 Bảng 1.9. Kết quả điều tra mức độ sử dụng phƣơng pháp dạy học của giáo viên......... 32 Bảng 1.10. Kết quả điều tra mức độ hứng thú của học sinh đối với bộ môn hóa học... 33 Bảng 1.11. Kết quả điều tra mức độ tổ chức các hoạt động dạy học của giáo viên....... 34 Bảng 1.12. Kết quả điều tra mức độ sử dụng thí nghiệm của giáo viên......................... 34 Bảng 1.13. Kết quả khảo sát các hình thức sử dụng thí nghiệm trong dạy học của giáo viên.................................................................................................................................... 34 Bảng 1.14. Kết quả điều tra hứng thú của học sinh trong giờ học có sử dụng thí nghiệm35 Bảng 1.15. Kết quả khảo sát tầm quan trọng của kiến thức hóa học trong cuộc sống .. 35 Bảng 1.16. Các kết quả điều tra mức độ giải quyết vấn đề trong cuộc sống ................. 35 Bảng 2.1. Phân phối nội dung chƣơng oxi – lƣu huỳnh hóa học lớp 10 ........................ 39 Bảng 2.2. Hệ thống các thí nghiệm trong chƣơng oxi – lƣu huỳnh ............................... 44 Bảng 2.3. Các tiêu chí và mức độ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh ... 86 Bảng 2.4. Bảng kiểm quan sát đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh (dành cho giáo viên) ................................................................................................................... 88 Bảng 2.5. Phiếu tự đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh ........................... 90 (dành cho học sinh) .......................................................................................................... 90 Bảng 3.1. Danh sách các lớp thực nghiệm và lớp đối chứng ......................................... 93 Bảng 3.2. Đánh giá mức độ đạt đƣợc của năng lực giải quyết vấn đề ........................... 96 Bảng 3.3. Tổng hợp kết quả đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh ............ 97 Bảng 3.4. Số học sinh đạt điểm Xi .................................................................................. 98 Bảng 3.5. Phân loại kết quả bài kiểm tra của học sinh.................................................... 98 v
Bảng 3.6. Phân phối tần số, tần suất, tần suất lũy tích bài kiểm tra số 1 ...................... 100 Bảng 3.7. Phân phối tần số, tần suất, tần suất lũy tích bài kiểm tra số 2 ...................... 101 Bảng 3.8. Phân phối tần số, tần suất, tần suất lũy tích bài kiểm tra số 3 ...................... 102 Bảng 3.9. Bảng tổng hợp các tham số đặc trƣng........................................................... 103 vi
MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................................... i DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT............................................................................... ii DANH MỤC CÁC HÌNH, SƠ ĐỒ VÀ BIỂU ĐỒ ......................................................... iii DANH MỤC CÁC BẢNG ................................................................................................ v MỞ ĐẦU ............................................................................................................................ 2 1. Lí do chọn đề tài ........................................................................................................... 2 2. Mục đích nghiên cứu ................................................................................................... 4 3. Nhiệm vụ nghiên cứu................................................................................................... 4 4. Khách thể nghiên cứu và đối tƣợng nghiên cứu....................................................... 4 5. Phạm vi nghiên cứu...................................................................................................... 5 6. Địa bàn nghiên cứu ...................................................................................................... 5 7. Câu hỏi nghiên cứu ...................................................................................................... 5 8. Giả thuyết khoa học ..................................................................................................... 5 9. Các phƣơng pháp nghiên cứu ..................................................................................... 5 10. Đóng góp của đề tài ................................................................................................... 6 11. Cấu trúc của luận văn ................................................................................................ 6 CHƢƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI ................................. 7 1.1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu ................................................................................. 7 1.1.1. Trên thế giới ........................................................................................................... 7 1.1.2. Ở Việt Nam............................................................................................................. 7 1.2. Những định hƣớng đổi mới và phát triển phƣơng pháp dạy học hiện nay ...... 10 1.2.1. Định hƣớng đổi mới phƣơng pháp dạy học...................................................... 10 1.2.2. Một số hƣớng ứng dụng công nghệ thông tin trong đổi mới phƣơng pháp dạy học12 1.3. Năng lực và phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh ...................... 13 vii
1.3.1. Khái niệm năng lực.............................................................................................. 13 1.3.2. Năng lực giải quyết vấn đề trong dạy học ở trƣờng phổ thông ..................... 14 1.4. Thí nghiệm hóa học trong dạy học ở trƣờng phổ thông..................................... 15 1.4.1. Đặc điểm của thí nghiệm hóa học ở trƣờng phổ thông ................................... 15 1.4.2. Vai trò của thí nghiệm hóa học ở trƣờng phổ thông ....................................... 16 1.4.3. Phân lo ại thí nghiệm hóa học ở trƣờng phổ thông .......................................... 17 1.5. Sử dụng thí nghiệm ảo trong dạy học hóa học .................................................... 18 1.5.1. Khái niệm thí nghiệm ảo..................................................................................... 18 1.5.2. Đặc điểm của thí nghiệm ảo ............................................................................... 18 1.5.3. Quy trình thiết kế một thí nghiệm ảo ................................................................ 20 1.6. Sử dụng phần mềm thí nghiệm ảo trong dạy học hóa học................................. 20 1.6.1. Khái niệm phần mềm dạy học............................................................................ 20 1.6.2. Vai trò, ý nghĩa việc sử dụng phần mềm trong dạy học hóa học................... 21 1.6.3. Giới thiệu phần mềm sử dụng trong dạy học hóa học .................................... 21 1.6.4. Ƣu điểm và nhƣợc điểm của việc khai thác phần mềm trong dạy học hoá học 26 1.7. Thực trạng việc xây dựng và sử dụng thí nghiệm ảo trong dạy học hóa học ở trƣờng phổ thông. ........................................................................................................... 27 1.7.1. Mục đích điều tra ................................................................................................. 27 1.7.2. Đối tƣợng điều tra ................................................................................................ 27 1.7.3. Phƣơng pháp điều tra........................................................................................... 27 1.7.4. Nội dung điều tra ................................................................................................. 27 1.7.5. Kết quả điều tra .................................................................................................... 28 Tiểu kết chƣơng 1............................................................................................................. 37 viii
CHƢƠNG 2. SỬ DỤNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC CHƢƠNG OXI - LƢU HUỲNH .......................................................................... 38 2.1. Phân tích nội dung chƣơng trình chƣơng oxi - lƣu huỳnh, hóa học lớp 10 ..... 38 2.1.1. Mục tiêu dạy học chƣơng oxi - lƣu huỳnh........................................................ 38 2.1.2. Phân tích cấu trúc nội dung chƣơng oxi - lƣu huỳnh ...................................... 39 2.2. Thiết kế hệ thống thí nghiệm chƣơng oxi - lƣu huỳnh sử dụng phần mềm thí nghiệm.............................................................................................................................. 40 2.2.1. Nguyên tắc thiết kế thí nghiệm sử dụng phần mềm ........................................ 40 2.2.2. Quy trình thiết kế thí nghiệm sử dụng phần mềm Crocodile Chemistry ...... 41 2.3. Xây dựng hệ thống thí nghiệm chƣơng oxi - lƣu huỳnh .................................... 43 2.3.1. Hệ thống các thí nghiệm ..................................................................................... 43 2.3.2. Thiết kế thí nghiệm bằng phần mềm Crocodile Chemistry nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh ...................................................................... 44 2.3.3. Sử dụng phần mềm Ispring Suite 9 thiết kế bài kiểm tra................................ 69 2.4. Xây dựng kế hoạch dạy học sử dụng phần mềm thí nghiệm............................. 74 2.5. Thiết kế bộ công cụ đánh giá năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trung học phổ thông .................................................................................................................. 85 2.5.1. Các tiêu chí đánh giá năng lực giải quyết vấn đề ............................................ 85 2.5.2. Bảng kiểm quan sát đánh giá năng lực giải quyết vấn đề của học sinh ........ 88 2.5.3. Phiếu tự đánh giá của học sinh về mức độ đạt đƣợc năng lực giải quyết vấn đề89 2.5.4. Thiết kế bài kiểm tra............................................................................................ 90 Tiểu kết chƣơng 2............................................................................................................. 91 CHƢƠNG 3. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM .................................................................. 92 3.1. Mục đích và nhiệm vụ thực nghiệm sƣ phạm ..................................................... 92 3.1.1. Mục đích thực nghiệm ........................................................................................ 92 ix
3.1.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sƣ phạm ........................................................................ 92 3.2. Kế hoạch thực nghiệm............................................................................................ 92 3.2.1. Phƣơng pháp thực nghiệm .................................................................................. 92 3.2.2. Nội dung thực nghiệm sƣ phạm ......................................................................... 93 3.2.3. Đối tƣợng thực nghiệm sƣ phạm ....................................................................... 93 3.3. Tiến hành thực nghiệm ........................................................................................... 93 3.4. Xử lí kết quả thực nghiệm sƣ phạm...................................................................... 94 3.4.1. Phƣơng pháp xử lí kết quả thực nghiệm sƣ phạm ........................................... 94 3.4.2. Kết quả đánh giá năng lực giải quyết vấn đề qua bảng kiểm quan sát của giáo viên và tự đánh giá của học sinh .......................................................................... 96 3.4.3. Kết quả và xử lí thống kê qua điểm bài kiểm tra hóa học .............................. 97 3.4.4. Đánh giá kết quả thực nghiệm sƣ phạm.......................................................... 103 Tiểu kết chƣơng 3........................................................................................................... 106 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ............................................................................... 107 1. Kết luận....................................................................................................................... 107 2. Khuyến nghị ............................................................................................................... 108 TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................................109 PHỤ LỤC x
MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Ảnh hƣởng của các cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ ba, thứ tƣ và cách mạng công nghiệp 4.0 hiện nay, khoa học, công nghệ, kĩ thuật hiện đại tiên tiến, kinh tế tri thức, thƣơng mại điện tử,...xã hội loài ngƣời đang phát triển vƣợt bậc bằng những tƣ duy sáng tạo, tài năng và trí tuệ của con ngƣời. Việt Nam là một nƣớc đang phát triển với nền kinh tế hội nhập quốc tế. Để có thể hội nhập thành công với sự thay đổi của các cuộc cách mạng công nghiệp, nhân tố quyết định thắng lợi cuộc cách mạng công nghiệp hóa - hiện đại hóa và hội nhập quốc tế là con ngƣời - là nguồn nhân lực có trình độ cao, chất lƣợng cao. Đó là những con ngƣời năng động, sáng tạo, biết học hỏi và áp dụng những tinh hoa của nhân loại, biết tìm ra lối đi riêng phù hợp với hoàn cảnh cụ thể của đất nƣớc; những con ngƣời đủ phẩm chất và năng lực thích ứng cao trƣớc mọi biến động của thiên nhiên và xã hội; là những con ngƣời sản phẩm của nền giáo dục mới. Trƣớc những yêu cầu của thời kì đổi mới, việc đổi mới giáo dục trở thành yêu cầu cấp thiết bắt buộc, là chìa khóa cho sự phát triển của một quốc gia. Đổi mới một cách đồng bộ từ mục tiêu, nội dung, phƣơng pháp, phƣơng tiện đến cách thức đánh giá kết quả dạy học, đặc biệt là “đổi mới mạnh mẽ phƣơng pháp dạy và học theo hƣớng hiện đại, phát huy tính tích cực, lấy học sinh làm trung tâm, chủ động, sáng tạo, vận dụng kiến thức, kĩ năng của ngƣời học; khắc phục lối truyền thụ nội dung lấy giáo viên là trung tâm, học sinh ghi nhớ máy móc. Tập trung cách học, cách nghĩ, khuyến khích sáng tạo, tạo sơ sở để ngƣời học tự cập nhật và đổi mới tri thức, kĩ năng, phát triển năng lực” [1]. Điều 28, Luật giáo dục quy định: “Phƣơng pháp giáo dục ở trƣờng phổ thông phải phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học; bồi dƣỡng khả năng tự học, làm việc theo nhóm; rèn luyện kiến thức vận dụng vào thực tiễn; tác động vào tình cảm, đem lại hứng thú học tập cho mọi học sinh” [14]. Những định hƣớng đó đặt ra cho ngành giáo dục nói chung và các trƣờng phổ thông nói riêng nhiệm vụ quan trọng là làm cách nào để có thể đổi mới phƣơng pháp dạy học nhằm phát triển tính tích cực nhận thức của HS, nâng cao chất lƣợng dạy và học ở trƣờng phổ thông. 2
Tuy nhiên, một trong những vấn đề mà nền giáo dục nƣớc ta đối mặt đó là sự phát triển tƣ duy, khả năng GQVĐ của HS và tính thực tiễn của những kiến thức phổ thông còn nhiều hạn chế. Điều đó không tạo đƣợc điều kiện cho các em bƣớc vào cuộc sống, dẫn đến sự nhàm chán ở HS trong các giờ lên lớp. Vấn đề đối với GDPT hiện nay là làm thế nào để thu hút HS vào quá trình tìm tòi, khám phá, để tiếp thu kiến thức một cách có hệ thống, góp phần phát triển năng lực của HS, đặc biệt là năng lực GQVĐ - một trong những mục tiêu hàng đầu trong giai đoạn sắp tới của nền giáo dục Việt Nam. Hóa học là môn khoa học thực nghiệm, nội dung kiến thức hóa học có sự kết nối với nhau, kết nối với các lĩnh vực khác của đời sống xã hội. Các khái niệm, định luật, các thuyết đều đƣợc xây dựng trên cơ sở quan sát, phân tích, và kiểm tra trực tiếp bằng thí nghiệm. Vì vậy, việc sử dụng các thí nghiệm vào bài học là một biện pháp trực quan giúp nâng cao chất lƣợng dạy và học, góp phần tích cực vào việc lĩnh hội kiến thức của HS, trang bị kĩ năng kĩ xảo cần thiết, khả năng GQVĐ một cách sáng tạo và tạo niềm tin khoa học cho HS. Tuy nhiên, trong quá trình dạy học hóa học ở trƣờng phổ thông, do nhiều nguyên nhân khách quan dẫn đến nhiều GV nặng chú trọng truyền thụ kiến thức dƣới dạng hàn lâm, tình trạng dạy chay, học chay vẫn phổ biến; GV ít có cơ hội liên hệ kiến thức vào thực tiễn, ít sử dụng các thí nghiệm vào bài dạy hay việc cho HS trực tiếp thao tác các thí nghiệm bài thực hành ít đƣợc triển khai. Mà chỉ cho HS quan sát các thí nghiệm, hình ảnh SGK hoặc lấy một vài video trên internet. Nguyên nhân chủ yếu do cơ sở vật chất của trƣờng không đáp ứng đƣợc trang thiết bị đồ dùng, hóa chất cho việc tiến hành thí nghiệm; hay cán bộ quản lí đồ dùng không có chuyên môn hóa học dẫn đến việc trang bị đồ dùng thí nghiệm gặp khó khăn; có thể do thời lƣợng tiết học trên lớp tƣơng đối ngắn không đủ tiến hành các thí nghiệm, thậm chí các thí nghiệm không ra hiện tƣợng hay hóa chất độc hại,... Và việc sử dụng phần mềm mô phỏng dạy học thí nghiệm vào giảng dạy sẽ khắc phục bớt những khó khăn hay gặp phải của giáo viên và học sinh. Bản thân HS có thể trực tiếp tiến hành các thí nghiệm đó ở nhà. Đặc biệt với các thí nghiệm nguy hiểm, thí nghiệm có thời gian diễn ra rất nhanh (hay chậm) và các thí nghiệm có tính trừu tƣợng thì việc sử dụng phần mềm mô phỏng là một giải 3
pháp hiệu quả. Mặt khác, trong chƣơng trình hóa học phổ thông, có nhiều bài thực hành, nhiều bài đòi hỏi sử dụng thí nghiệm. Đặc biệt, việc sử dụng phần mềm thiết kế các thí nghiệm trong hóa học lớp 10 là tiền đề cho các em tự tiến hành các thao tác thí nghiệm trên phần mềm ở các lớp cao hơn. Bên cạnh đó, qua nghiên cứu cho thấy có một số đề tài nghiên cứu việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học các bộ môn khác nhau, việc sử dụng các phần mềm hóa học trong dạy học thí nghiệm hóa học ở trƣờng phổ thông hiện nay chƣa đƣợc quan tâm đúng mức. Việc triển khai các bài học thí nghiệm hóa học ở các trung tâm giáo dục thƣờng xuyên lại càng khó khăn hơn nhiều. Xuất phát từ lí do trên và với mong muốn góp phần vào việc nâng cao chất lƣợng, hiệu quả trong dạy và học hóa học, chúng tôi chọn và nghiên cứu đề tài: “Sử dụng phần mềm mô phỏng trong dạy học thí nghiệm chương oxi - lưu huỳnh nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh” làm đề tài nghiên cứu luận văn. 2. Mục đích nghiên cứu Ứng dụng phần mềm thí nghiệm hóa học ảo, thiết kế tiến trình dạy học hóa học nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh thông qua dạy học thí nghiệm chƣơng oxi - lƣu huỳnh hóa học lớp 10 ở trƣờng trung học phổ thông. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu cơ sở lý luận về năng lực GQVĐ; vai trò của thí nghiệm hóa học trong tổ chức các hoạt động học tập hóa học theo định hƣớng phát triển năng lực cho HS THPT. - Nghiên cứu cơ sở lý luận phần mềm thí nghiệm ảo trong dạy học hóa học ở trƣờng phổ thông. - Nghiên cứu mục tiêu, nội dung chƣơng Oxi – lƣu huỳnh. Xây dựng một số thí nghiệm sử dụng phần mềm phục vụ quá trình dạy học chƣơng Oxi – lƣu huỳnh. - Thiết kế kế hoạch dạy học sử dụng phần mềm trong dạy học thí nghiệm hóa học ở trƣờng phổ thông. - Thực nghiệm sƣ phạm nhằm đánh giá tính khả thi và hiệu quả của việc sử dụng phần mềm thí nghiệm vào quá trình giảng dạy. 4. Khách thể nghiên cứu và đối tƣợng nghiên cứu 4
4.1. Khách thể nghiên cứu - Quá trình dạy học thí nghiệm hóa học ảo của GV và HS thuộc lớp 10 một số trƣờng THPT thuộc địa phận tỉnh Bắc Ninh. 4.2. Đối tượng nghiên cứu - Sử dụng thí nghiệm ảo thiết kế thí nghiệm chƣơng oxi - lƣu huỳnh hóa học 10 để phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh. 5. Phạm vi nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu phát triển năng lực GQVĐ của HS trong dạy học chƣơng oxi – lƣu huỳnh, hóa học 10 với sự hỗ trợ của thí nghiệm ảo. 6. Địa bàn nghiên cứu Tiến hành nghiên cứu thực nghiệm tại 2 trƣờng là: + Trung Tâm GDNN - GDTX thị xã Từ Sơn, Bắc Ninh. + Trung học phổ thông Lý Thƣờng Kiệt, Bắc Ninh. 7. Câu hỏi nghiên cứu Sử dụng phần mềm thí nghiệm hỗ trợ và xây dựng thí nghiệm hóa học chƣơng oxi - lƣu huỳnh nhƣ thế nào để phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh? 8. Giả thuyết khoa học Nếu sử dụng phần mềm dạy học thí nghiệm ảo Crocodile Chemistry khi dạy học chƣơng oxi – lƣu huỳnh hóa học lớp 10 có hiệu quả thì sẽ phát triển đƣợc năng lực GQVĐ của HS ở trƣờng THPT. 9. Các phƣơng pháp nghiên cứu - Phƣơng pháp nghiên cứu lí luận: + Nghiên cứu lí luận về việc đổi mới các phƣơng pháp dạy học, ứng dụng CNTT trong dạy học. + Nghiên cứu lí luận về dạy học theo định hƣớng phát triển năng lực cho HS THPT, vai trò thí nghiệm trong dạy học môn hóa, lí luận về thí nghiệm ảo. + Sử dụng máy tính và các phần mềm tin học: Microsoft Powerpoint 2010, hoặc 2016, và một số phần mềm: Crocodile Chemistry 6.05, Ispring Suite 9 để áp dụng trong giảng dạy. - Phƣơng pháp nghiên cứu thực tiễn: Nghiên cứu thực tiễn việc dạy và học háo 5
học sử dụng thí nghiệm ở trƣờng phổ thông. - Phƣơng pháp điều tra, khảo sát: + Tìm hiểu việc dạy thông qua phỏng vấn, trao đổi với GV và việc học thông qua trao đổi với HS nhằm đánh giá tình hình sử dụng thí nghiệm trong dạy học hóa học ở trƣờng phổ thông và đánh giá thực trạng phát triển năng lực của HS. + Tham khảo ý kiến các chuyên gia giáo dục, chuyên gia tin học về xây dựng thí nghiệm ảo trong hóa học. - Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm: tiến hành thực nghiệm sƣ phạm ở một số lớp sử dụng thí nghiệm ảo kết hợp với thí nghiệm thật. - Phƣơng pháp thống kê toán học: tiến hành phân tích, xử lí kết quả TNSP nhằm kiểm định giả thuyết khoa học của đề tài. 1 . Đ ng g p của đề tài Đề xuất đƣợc cấu trúc năng lực GQVĐ của HS gồm 4 thành tố và 10 chỉ số hành vi. Thiết kế đƣợc 14 thí nghiệm sử dụng phần mềm Crocodile Chemistry hỗ trợ dạy học các kiến thức chƣơng Oxi – lƣu huỳnh, hóa học 10. Thiết kế đƣợc 3 tiến trình dạy học các kiến thức chƣơng Oxi – lƣu huỳnh – hóa học 10 theo quy trình đã đề xuất, đồng thời xây dựng đƣợc các công cụ đánh giá năng lực GQVĐ của HS. Tiến hành TNSP với 3 tiến trình dạy học đã thiết kế tại trƣờng THPT Lý Thƣờng Kiệt và Trung tâm GDNN – GDTX Thị xã Từ Sơn, tỉnh Bắc Ninh. Kết quả cho thấy HS đã tiếp thu đƣợc kiến thức, rèn luyện đƣợc kĩ năng theo chuẩn chƣơng trình, đồng thời phát triển đƣợc năng lực GQVĐ. 11. Cấu trúc của luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận, khuyến nghị, tài liệu tham khảo và phụ lục, luận văn gồm 3 chƣơng: - Chƣơng 1. Cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài - Chƣơng 2. Sử dụng phần mềm mô phỏng thí nghiệm trong dạy học chƣơng oxi - lƣu huỳnh. - Chƣơng 3. Thực nghiệm sƣ phạm 6
CHƢƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu 1.1.1. rên th gi i Giáo dục dựa trên năng lực (Competency – based education – CBE) bắt đầu phát triển từ những năm 1970s ở M . Nếu giáo dục truyền thống là giáo dục theo nội dung kiến thức, tập trung vào tích lũy kiến thức và vận dụng kiến thức tập trung vào việc thực hành kĩ năng thì giáo dục theo năng lực tập trung vào phát triển các năng lực cần thiết để HS có thể thành công trong cuộc sống cũng nhƣ trong công việc. Các năng lực thƣờng đƣợc tập trung phát triển gồm năng lực xử lí thông tin, giải quyết vấn đề, phản biện, năng lực học tập suốt đời (Jackson, 2007). Trong những thập kỉ gần đây với sự phát triển mạnh của khoa học kĩ thuật cũng nhƣ tri thức giáo dục nếu chỉ hƣớng tới việc nắm vững kiến thức là không đủ bởi kiến thức hôm qua còn mới, hôm nay đã thành lạc hậu. Do đó, nhiều hệ thống giáo dục đã hƣớng tới việc giáo dục để ngƣời học có đủ khả năng làm chủ kiến thức và sử dụng kiến thức để giải quyết vấn đề trong khoa học cũng nhƣ trong thực tế. Từ cuối thập niên 80 của thế kỉ XX, nhiều nhà giáo dục M nhƣ Steven Cohen, Irwin Unger Timothy J.Newby, Judith H, Sandholtz...đã đề cập đến việc sử dụng CNTT trong dạy học theo hƣớng phát huy tính tích cực của ngƣời học, nhất là yếu tố đa phƣơng tiện (Multimedia) có tác động tích cực đến các giác quan của HS. Và ngày nay, việc nghiên cứu ứng dụng CNTT vào quá trình dạy học đƣợc triển khai mạnh mẽ ở nhiều nƣớc trên thế giới. Ở nhiều nƣớc phát triển nhƣ M , Đức, Anh, Hàn Quốc,... các công ty sản xuất thiết bị dạy học về ứng dụng CNTT đã sản xuất nhiều sách điện tử, các phƣơng tiện dạy học, cho ra đời nhiều phần mềm phục vụ quá trình giảng dạy, hệ thống trƣờng học đƣợc trang bị phòng học đa chức năng với mạng máy tính, máy chiếu khuyếch đại,... đánh dấu một cuộc cách mạng mới trong công nghệ. 1.1.2. i t m Đổi mới giáo dục “theo hƣớng tiếp cận năng lực ngƣời học”, nghĩa là HS đã học đƣợc gì và vận dụng đƣợc gì thông qua việc học. Trong lĩnh vực giáo dục, tuyển dụng lao động, cụm từ: “k năng thiết yếu thế kỷ XXI” đƣợc đề cập đến khá nhiều. 7
Chƣơng trình giáo dục phổ thông mới hiện nay đƣợc xây dựng theo định hƣớng phát triển phẩm chất và năng lực của học sinh, trong đó có năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo là một trong những năng lực chung đƣợc hình thành và phát triển thông qua tất cả các môn học và hoạt động giáo dục. Đã có một số đề tài luận văn thạc sĩ và một số bài báo nghiên cứu về vấn đề dạy học phát triển năng lực giải quyết vấn đề và áp dụng vào giảng dạy tại một số trƣờng phổ thông. Phát triển năng lực GQVĐ và sáng tạo cho HS trung học phổ thông qua dạy học chƣơng oxi lƣu huỳnh của tác giả Nguyễn Thị Phƣơng đã đề xuất một số biện pháp nhằm phát triển năng lực GQVĐ và sáng tạo thông qua dạy học chƣơng oxi - lƣu huỳnh. Qua đó, xây dựng đƣợc 14 tình huống có vấn đề gắn liền với thực tiễn, phân tích đƣợc 14 ví dụ tổ chức dạy học GQVĐ, đề xuất 7 danh mục dự án và xây dựng bộ câu hỏi định hƣớng cho 5 dự án; đồng thời thiết kế 2 kế hoạch dạy học theo hƣớng phát triển năng lực GQVĐ và sáng tạo cho HS THPT [12]. Phát triển năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo cho học sinh phổ thông tại hai trƣờng THPT Nguyễn Tất Thành và Việt Trì thuộc địa phận tỉnh Phú Thọ thông qua sử dụng hệ thống bài tập thực tiễn phần hóa học phi kim lớp 10. Nghiên cứu thực nghiệm cho thấy tính khả thi của đề tài với kết quả học tập lớp thực nghiệm cao hơn lớp đối chứng. Học sinh lớp TN đạt loại khá, giỏi (17,07; 52,44) cao hơn lớp ĐC (17,32; 20,73), học sinh đạt kết quả yếu kém của lớp TN (26,58) ít hơn nhiều lớp ĐC (54,88) [21]. Phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho HS ở một số trƣờng trên địa bàn huyện Mê Linh, Hà Nội thông qua dạy học tích hợp chƣơng dẫn xuất halogen - ancol và phenol phần hóa học 11. Tác giả đã thiết kế đƣợc 3 giáo án với các chủ đề dạy học tích hợp sử dụng phƣơng pháp dạy học tích cực, áp dụng giảng dạy tại 6 lớp 11 thuộc 3 trƣờng phổ thông. Kết quả thực nghiệm cho thấy tính khả thi của vấn đề nghiên cứu với tỉ lệ HS đạt loại giỏi, khá của lớp TN là (19,09%; 49,09%) cao khá rõ rệt so với lớp đối chứng (6,36%; 29,09%). Và ngƣợc lại, tỉ lệ HS yếu kém của lớp TN thấp hơn nhiều so với lớp ĐC (8,18% và 22,73%) [9]. Phát triển năng lực giải quyết vấn đề thực tiễn cho một nhóm học sinh trƣờng THPT Bình Sơn - Kiên Giang thông qua dạy học tích hợp chủ đề nƣớc. Nghiên cứu 8
không những bồi dƣỡng năng lực GQVĐ cho HS mà còn rèn kĩ năng sống và làm việc của ngƣời học. Kết quả TN cho thấy tính khả thi của nghiên cứu với tỉ lệ HS khá giỏi của lớp TN (25%; 30,5%) cao hơn lớp ĐC (19,4%; 13,8%) [15]. Phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh tại 2 trƣờng THPT Yên Phong số 1 và THPT Hàn Thuyên, tỉnh Bắc Ninh thông qua dạy học các chủ đề tích hợp chƣơng nhóm nito - hóa học 11 nâng cao. Đây là 2 trƣờng có chất lƣợng HS tƣơng đối cao của tỉnh. Nghiên cứu đã đƣa ra quy trình xây dựng chủ đề tích hợp, đồng thời đề xuất hệ thống các chủ đề tích hợp chƣơng nhóm Nito và 1 số biện pháp phát triển năng lực GQVĐ cho HS áp dụng dạy học 3 chủ đề của chƣơng [8]. Từ việc nghiên cứu nội dung các công trình trên, tôi nhận thấy: Năng lực giải quyết vấn đề đƣợc nhiều ngƣời quan tâm, nghiên cứu. Các tác giả trong các công trình của mình đã nghiên cứu phân tích đƣợc cấu trúc của năng lực giải quyết vấn đề, đề xuất đƣợc bộ công cụ để đánh giá năng lực, đề ra các biện pháp để hình thành và phát triển các năng lực đó, chủ yếu sử dụng PPDH GQVĐ, PPDH dự án, hay sử dụng các bài tập hóa học,...vào bài dạy. Mặt khác, với sự phát triển của CNTT và truyền thông trong những năm gần đây, việc ứng dụng CNTT nhằm đổi mới PPDH là vấn đề đƣợc nhiều GV quan tâm. Đã có nhiều đề tài nghiên cứu về việc ứng dụng CNTT, sử dụng các phần mềm trong dạy học hóa học ở trƣờng phổ thông. Sử dụng phần mềm Activinspire trong giảng dạy tại 3 trƣờng THPT Hòa Bình tỉnh An Giang, THPT Phan Bội Châu và Hà Huy Tập thuộc tỉnh Khánh Hòa. Nghiên cứu đã đƣa ra quy trình thiết kế bài lên lớp bằng phần mềm, và thiết kế đƣợc hệ thống 17 bài lên lớp thuộc chƣơng trình hóa học lớp 11. Kết quả cho thấy phần mềm hỗ trợ tốt cho việc học tƣơng tác góp phần đổi mới PPDH, nâng cao kết quả học tập của HS. Cụ thể, HS tích cực tham gia vào các hoạt động đa dạng trong giờ học với tỉ lệ HS khá - giỏi tại nhóm lớp TN (54,76%; 21,83%) cao hơn nhiều so với lớp ĐC (43,05%; 5,98%). Tỉ lệ HS yếu, kém tại lớp TN (1,19%) thấp hơn nhiều so với lớp ĐC (9,46%) [16]. Sử dụng phần mềm Lecture Maker trong dạy học hóa học lớp 11 trung học phổ thông tại 3 trƣờng: THPT Phú Ngọc và Lê Hồng Phong thuộc tỉnh Đồng Nai, trƣờng THPT Nguyễn Thị Định thuộc tỉnh Bến Tre theo hƣớng tích cực hóa hoạt 9