Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Thiết kế một số chủ đề dạy học STEM trong chương Este - Lipit (SGK hóa học lớp 12 THPT)

Chia sẻ: Cỏ Xanh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:45

Thêm vào BST

Báo xấu

56
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích của sáng kiến là đề xuất nội dung và xây dựng chủ đề dạy học theo nội dung tích hợp STEM vào bài giảng Este - Lipit cho học sinh 12 hai khối KHTN và KHXH, góp phần nâng cao hiệu quả dạy và học môn hóa học THPT.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Thiết kế một số chủ đề dạy học STEM trong chương Este - Lipit (SGK hóa học lớp 12 THPT)

MỤC LỤC Nội dung Trang A. ĐẶT VẤN ĐỀ 1 B. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Chương 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 3 1. Cơ sở lí luận 3 2. Cơ sở thực tiễn 5 Chương 2. THIẾT KẾ MỘT SỐ HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 5 1. Nội dung tiến hành trong dạy học STEM 7 2. Một số chủ đề dạy học STEM trong chương 1 hóa học lớp 12 THPT 2.1. Giáo án dạy học STEM: Điều chế xà phòng organic từ chất béo 8 2.2. Giáo án dạy học STEM: Thiết kế chế độ ăn lành mạnh dành cho học 10 sinh trường THPT chuyên Phan Bội Châu. Chương 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 14 1. Mục đích thực nghiệm. 14 2. Tổ chức thực nghiệm 14 3. Nội dung thực nghiệm 15 4. Địa điểm, thời gian và đối tượng thực nghiệm 15 5. Kết quả thực nghiệm sư phạm 15 5.1. Điều chế xà phòng organic từ chất béo 5.2. Thiết kế chế độ ăn lành mạnh dành cho học sinh trường THPT chuyên Phan Bội Châu. 28 6. Đánh giá 36 7. Kết luận về thực nghiệm 37 C. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 37 TÀI LIỆU THAM KHẢO 39 PHỤ LỤC 40
A. ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Lí do chọn đề tài Trước sự bùng nổ của cuộc cách mạng 4.0, giáo dục có vai trò ngày càng quan trọng trong sự phát triển của xã hội. Theo Chỉ thị số 16/CT-TTg của Thủ tướng Chính phủ ngày 04/05/2017 đã đưa ra giải pháp về mặt giáo dục: “Thay đổi mạnh mẽ các chính sách, nội dung, phương pháp giáo dục và dạy nghề nhằm tạo ra nguồn nhân lực có khả năng tiếp nhận các xu thế công nghệ sản xuất mới, trong đó cần tập trung vào thúc đẩy đào tạo về khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học (STEM), ngoại ngữ, tin học trong chương trình giáo dục phổ thông”, đồng thời đưa ra nhiệm vụ: “Thúc đẩy triển khai giáo dục về khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học (STEM) trong chương trình giáo dục phổ thông; tổ chức thí điểm tại một số trường phổ thông ngay từ năm học 2017-2018”. Giáo dục STEM giúp hình thành và phát triển năng lực giải quyết vấn đề của học sinh (HS); đồng thời giúp HS chủ động, tích cực và sáng tạo vận dụng được kiến thức thông qua thực hành, ứng dụng. Tuy nhiên, đây là phương thức dạy học không dễ áp dụng bởi nó đòi hỏi sự đầu tư về thời gian, kinh phí, cơ sở vật chất, trong khi khung chương trình dạy học lại có giới hạn. Do vậy, vận dụng phương thức dạy học này trong bộ môn Hoá học như thế nào, trong thời điểm nào là băn khoăn, trăn trở của rất nhiều giáo viên hiện nay. Mặc dù đã có một số nghiên cứu, các bài viết, tài liệu về giáo dục STEM ở Việt Nam tuy nhiên các công trình nghiên cứu bàn về cơ sở lí luận của giáo dục STEM và vận dụng nó vào dạy học bộ môn, đặc biệt là các chủ đề dạy học STEM trong môn Hóa học còn hạn chế. Bên cạnh đó, theo thống kê một vài năm trở lại đây, trong kỳ thi THPT quốc gia, số học sinh đăng ký bài thi khoa học xã hội (KHXH) luôn áp đảo số học sinh đăng ký bài thi khoa học tự nhiên (KHTN). Vậy phải dạy học STEM cho lượng học sinh đông đảo ấy như thế nào? Phải chăng các học sinh trội về khoa học xã hội đứng ngoài cuộc trong xu thế phát triển giáo dục STEM? Tôi nhận thấy rằng, khi triển khai dạy học STEM cho các đối tượng học sinh hoàn toàn khác nhau, đặc biệt là khi HS đã bước vào năm cuối cấp THPT, các giáo viên đều gặp phải những khó khăn nhất định. Trong chương Este – Lipit (SGK Hoá học 12), các em học sinh được trang bị kiến thức về cấu tạo, tính chất của este cùng một vài ứng dụng của este trong cuộc sống. Nhưng bài tập chương này chủ yếu là các bài tập tính toán liên quan đến phản ứng đốt cháy este, phản ứng thuỷ phân este Trong vài năm trở lại đây, kì thi THPT quốc gia đã tăng cường thêm một vài câu hỏi đánh giá năng lực thực hành thí nghiệm, đưa môn Hoá học dần trở về với bản chất của nó, đó là môn khoa học thực nghiệm, gắn liền với cuộc sống và sản xuất. Trong các dự án, mô hình giáo dục STEM, các nhóm HS tự quyết định cách tiếp cận vấn đề và các hoạt động cần phải tiến hành để giải quyết vấn đề; chính HS là người thu thập dữ liệu từ nhiều nguồn khác nhau, rồi 1
tổng hợp, phân tích và tích lũy kiến thức từ quá trình làm việc của các em. Bằng cách đó kiến thức chương Este - Lipit thật sự hấp dẫn đối với HS vì vấn đề mà các em đang giải quyết là vấn đề có thật trong đời sống. Cuối cùng, chính HS trình bày kiến thức mới mà các em đã tích lũy thông qua dự án và được đánh giá dựa trên những gì đã làm được và trình bày được.  Từ những lí do trên, tôi chọn đề tài “Thiết kế một số chủ đề dạy học STEM trong chương Este - Lipit (SGK hóa học lớp 12 THPT)” với mong muốn nghiên cứu sâu hơn về khả năng vận dụng phương pháp dạy học hiệu quả đối với các đối tượng học sinh khác nhau, nhằm góp phần nâng cao chất lượng dạy học theo định hướng STEM trong thời đại công nghệ 4.0. 2. Mục đích nghiên cứu - Mục đích của sáng kiến là đề xuất nội dung và xây dựng chủ đề dạy học theo nội dung tích hợp STEM vào bài giảng Este - Lipit cho học sinh 12 hai khối KHTN và KHXH, góp phần nâng cao hiệu quả dạy và học môn hóa học THPT. - Rèn luyện cho HS kĩ năng làm việc theo nhóm một cách có hiệu quả từ đó hình thành năng lực hợp tác trong học tập và năng lực vận dụng kiến thức vào thực tiễn. - Định hướng cho HS cách tìm tòi, khai thác các tài liệu liên quan đến vấn đề học tập và định hướng cách khai thác thông tin từ tài liệu thu thập được một cách có hiệu quả. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu - Tìm hiểu cơ sở lí luận về dạy học định hướng STEM - Nghiên cứu chương trình và sách giáo khoa hóa học - Nghiên cứu các phương pháp và cách thức gắn nội dung tổ chức các hoạt động trải nghiệm với nội dung bài học theo định hướng STEM - Kết luận và đề xuất. 4. Khách thể và đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Các bài học theo định hướng STEM trong dạy học chương 1 sách giáo khoa hóa học lớp 12 THPT. Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học hóa học ở trường THPT. 5. Phạm vi nghiên cứu - Các chủ đề dạy học STEM trong chương 1 sách giáo khoa hóa học lớp 12 THPT. - Địa bàn nghiên cứu: Trường THPT chuyên Phan Bội Châu - Nghệ An - Thời gian nghiên cứu: từ tháng 8 năm 2019 đến tháng 9 năm 2020. 2
6. Giả thuyết khoa học Trong quá trình dạy học, nếu giáo viên xây dựng được các bài học STEM, xây dựng được các dự án học tập và sử dụng chúng một cách đúng đắn sẽ gây hứng thú học tập, giúp học sinh phát huy tính tích cực, chủ động trong nhận thức, tinh thần làm việc khoa học, kĩ năng hợp tác, góp phần đào tạo con người phát phát triển toàn diện và nâng cao chất lượng quá trình dạy học môn hóa ở trường THPT. 7. Những đóng góp của đề tài - Về mặt lý luận: Góp phần làm sáng tỏ cơ sở lí luận về thiết kế và tổ chức các hoạt động dạy học STEM trong dạy học hóa học ở trường THPT. - Về mặt thực tiễn: Cung cấp những giá trị cụ thể về mức độ thành công của việc đưa giáo án dạy học theo định hướng STEM vào thực tiễn giảng dạy hóa học THPT. 8. Phương pháp nghiên cứu Các phương pháp nghiên cứu lý luận - Đọc và nghiên cứu các tài liệu có liên quan đến đề tài. - Dạy học theo định hướng STEM trong bộ môn Hóa học. - Các năng lực học sinh đạt được thông qua dạy học STEM. Các phương pháp nghiên cứu thực tiễn - Quan sát, thăm lớp, dự giờ, trao đổi với giáo viên và học sinh. - Khảo sát tình hình sử dụng dạy học theo định hướng STEM hiện nay. - Tổng kết kinh nghiệm thực tiễn. B. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Chương 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1. Cơ sở lí luận 1.1 Giáo dục STEM 1.1.1. Tìm hiểu chung Giáo dục STEM là phương thức giáo dục tích hợp theo cách tiếp cận liên môn và thông qua thực hành, ứng dụng. Qua đó, học sinh vừa học được kiến thức khoa học, vừa học được cách vận dụng kiến thức đó vào thực tiễn. Giáo dục STEM đề cao đến việc hình thành và phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho người học. Trong mỗi bài học theo chủ đề STEM, học sinh được đặt trước một tình huống có vấn đề thực tiễn cần giải quyết liên quan đến các kiến thức khoa học. Để giải quyết vấn đề đó, học sinh phải tìm tòi, nghiên cứu những kiến thức thuộc 3
các môn học có liên quan đến vấn đề (qua sách giáo khoa, học liệu, thiết bị thí nghiệm, thiết bị công nghệ) và sử dụng chúng để giải quyết vấn đề đặt ra. 1.1.2. Một số đặc điểm dạy học tích hợp STEM - Là một quan điểm dạy học, bản chất là dạy học tích hợp trong đó gồm Science (Khoa học), Technology (Công nghệ), Engineering (Kỹ thuật) và Math (Toán học). - Hướng tới giải quyết các vấn đề thực tiễn. - Là hoạt động định hướng thực hành và định hướng sản phẩm - Là hoạt động nhằm hình thành xúc cảm tích cực cho người học - Là hoạt động dạy học nhằm phát triển kết hợp trí óc và chân tay. 1.1.3. Điều kiện triển khai giáo dục STEM: - Đảm bảo có sự quan tâm đầy đủ và toàn diện đến lĩnh vực giáo dục. - Hiểu biết toàn diện và thống nhất về giáo dục STEM. Kết nối hoạt động STEM với hoạt động dạy học. - Kết nối: các cơ sở giáo dục đại học, giáo dục nghề nghiệp, các trung tâm nghiên cứu, các cơ sở sản xuất để khai thác nguồn lực về con người, cơ sở vật chất hỗ trợ hoạt động giáo dục STEM. 1.2. Bài học STEM 1.2.1. Tiêu chí xây dựng bài học STEM: TC 1. Chủ đề bài học STEM tập trung vào các vấn đề thực tiễn. TC 2. Cấu trúc bài học STEM theo quy trình thiết kế kĩ thuật. TC 3. Phương pháp dạy học bài học STEM đưa HS vào hoạt động tìm tòi và khám phá, định hướng hành động, trải nghiệm và sản phẩm. TC 4. Hình thức tổ chức bài học STEM lôi cuốn HS vào hoạt động nhóm kiến tạo. TC 5. Nội dung bài học STEM áp dụng chủ yếu vào nội dung khoa học và toán mà HS đã và đang học. TC 6. Tiến trình bài học STEM tính đến có nhiều đáp án đúng và coi sự thất bại như là một phần cần thiết trong học tập. 1.2.2. Quy trình xây dựng bài học STEM: Bước 1: Lựa chọn chủ đề bài học. Bước 2: Xác định vấn đề cần giải quyết. Bước 3: Xây dựng tiêu chí, giải pháp giải quyết vấn đề. Bước 4: Thiết kế tiến trình tổ chức hoạt động dạy học. 4
Mỗi hoạt động học được thiết kế rõ ràng về mục đích, nội dung và sản phẩm học tập mà học sinh phải hoàn thành. Các hoạt động học đó có thể được tổ chức cả ở trong và ngoài lớp học (ở trường, ở nhà và cộng đồng). Đồng thời cần thiết kế bài học điện tử trên mạng để hướng dẫn, hỗ trợ hoạt động học của học sinh bên ngoài lớp học. 1.2.3. Tiến trình tổ chức hoạt động dạy học STEM Hoạt động 1: Tìm hiểu thực tiễn, phát hiện vấn đề Hoạt động 2: Hoạt động nghiên cứu kiến thức nền Hoạt động 3: Hoạt động giải quyết vấn đề 2. Cơ sở thực tiễn Về sách giáo khoa Thứ nhất, trong sách giáo khoa hiện hành còn nặng nhiều về lý thuyết, tính toán, đa số là bài tập tính liên quan đến đốt cháy este hoặc thuỷ phân este. Nội dung hóa học gắn với các vấn đề thực tiễn còn ít, đặc biệt khả năng vận dụng kiến thức đó vào thực tiễn hầu như không có – trong khi đó hóa học là bộ môn khoa học thực nghiệm. Thứ hai, tính giáo dục của môn hóa thông qua lượng bài tập thực tế trong sách giáo khoa cũng chưa thực sự nổi bật. Thứ ba, những thông tin khoa học mới và những vấn đề mang tính thời sự có liên quan đến bộ môn không được cập nhật kịp thời vào chương trình. Điều đó làm cho ý nghĩa của việc học trở nên kém hứng thú và khó thuyết phục học sinh. Về tài liệu tham khảo Hiện nay do yêu cầu đổi mới thi cử nên những tài liệu về các bài tập hóa học ứng dụng thực tế, thực hành thí nghiệm khá nhiều, tuy nhiên những tài liệu đó còn rời rạc chưa được hệ thống và phân loại chi tiết. Hầu hết các tài liệu chỉ đưa ra các bài tập (thường được trích dẫn trong các đề thi thử) mà chưa có sự phân tích, thiết kế vào các bài giảng cụ thể, gây khó khăn cho giáo viên khi tham khảo và vận dụng. Chương 2. THIẾT KẾ MỘT SỐ HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG GIÁO DỤC STEM 1. Nội dung tiến hành trong dạy học STEM 1.1. Kế hoạch bài dạy Lên kế hoạch bài dạy do GV thực hiện, ý tưởng có thể xuất phát từ thực tiễn giảng dạy, từ các vấn đề thời sự hoặc có thể nảy sinh trong quá trình đề xuất, phát biểu của HS. 5
Các bước thực hiện kế hoạch bài dạy gồm: Bước 1: Lên ý tưởng dự án Bước 2: Xác định mục tiêu Bước 3: Thiết lập bộ câu hỏi định hướng Bước 4: Lịch trình đánh giá Bước 5: Dự kiến các hoạt động 1.2. Kế hoạch thực hiện Giáo viên định hướng các hoạt động và HS là người sẽ thực hiện các ý tưởng đó. GV là người giám sát, theo dõi, hỗ trợ khi cần thiết. Các bước tiến hành kế hoạch thực hiện gồm: Bước 1: Nhóm trưởng nhận nhiệm vụ, sau đó nhóm trưởng họp các thành viên trong nhóm lại, triển khai kế hoạch và phân công cụ thể cho thành viên. Các thành viên tương tác với nhóm trưởng còn giáo viên hướng dẫn và nhóm trưởng luôn tương tác lẫn nhau. GV và nhóm trưởng tiến hành họp để báo cáo tiến độ thực hiện và khó khăn gặp phải. Bước 2: Triển khai, thực hiện nhiệm vụ: Bao gồm thứ tự các bước tiến hành: 1 2 3 4 Thời gian Thành viên Đánh giá Công việc hoàn thành thực hiện Kết quả Để triển khai các bước trên HS cần: - Tìm kiếm thông tin, tài liệu - Chuẩn bị nguyên, vật liệu - Tiến hành nhiệm vụ được giao - Chụp ảnh, quay video, làm clip về sản phẩm - Rút kinh nghiệm 1.3. Công cụ đánh giá - Để đánh giá sản phẩm của HS, GV hướng dẫn xây dựng bộ công cụ đánh giá. - Điểm sản phẩm: là trung bình cộng từ phiếu đánh giá của HS và điểm sản phẩm từ GV. 1.4. Báo cáo sản phẩm 6
Chủ đề được hoàn thành theo qui định sẽ tổ chức báo cáo sản phẩm. GV hướng dẫn điều hành, nhóm trưởng hoặc đại diện từng nhóm báo cáo sản phẩm mình làm. Các nhóm khác theo dõi, đặt câu hỏi, GV có thể đặt câu hỏi để kiểm tra kiến thức của HS trong quá trình làm. Các nhóm có thể đề xuất những khó khăn, những giải pháp tối ưu. Giáo viên rút ra kết luận, nhận xét ưu, nhược điểm từng nhóm, dựa vào công cụ đánh giá để cho điểm từng HS. 1.5. Kiểm tra kiến thức vận dụng Giáo viên tiến hành bài kiểm tra đánh giá quá trình tiếp nhận kiến thức và kĩ năng của từng học sinh. Thông qua kết quả GV có thể định hướng, điều chỉnh cho những dự án tiếp theo, rút kinh nghiệm và có kết luận đúng đắn về tính ưu việt của phương pháp dạy học theo định hướng STEM. 2. Một số chủ đề dạy học STEM trong chương 1 hóa học lớp 12 THPT Phản ứng thuỷ phân este trong môi trường kiềm là phản ứng một chiều, còn được gọi là phản ứng xà phòng hoá. RCOOR' + NaOH  RCOONa + R'OH Nếu este là chất béo thì muối natri của axit béo tạo ra được dùng làm xà phòng, glixerol thường được tách ra để dùng trong nhiều lĩnh vực khác. Phản ứng thuỷ phân este trong môi trường axit là phản ứng thuận nghịch: + H  RCOOH + R'OH RCOOR' + HOH  Nếu este là chất béo, thì phản ứng thuận xảy ra trong cơ thể người, dưới tác dụng của enzim tạo ra glixerol và axit béo. Glixerol được hấp thụ trực tiếp, còn axit béo được mật chuyển thành dạng tan dễ dàng, hấp thụ vào thành ruột. Ở thành ruột, phản ứng nghịch xảy ra tạo thành chất béo mới. Chất béo mới đi vào máu và vào mô mỡ. Khi bị oxi hoá chậm trong cơ thể, chất béo cung cấp nhiều năng lượng hơn chất đạm, chất đường 2-3 lần. Với chương 1 Este - Lipit, sách giáo khoa hóa học 12, ứng với hai đối tượng học sinh khác nhau, tôi đã tiến hành các hoạt động trải nghiệm theo dạy học STEM như sau: Dự án 1: Điều chế xà phòng organic từ chất béo (dành cho đối tượng học sinh mạnh về các môn KHTN). Dự án 2: Thiết kế chế độ ăn lành mạnh dành cho học sinh THPT chuyên Phan Bội Châu. (dành cho đối tượng học sinh mạnh về các môn KHXH). 7
2.1. Giáo án dạy học STEM: Điều chế xà phòng organic từ chất béo Lớp áp dụng dự án: Lớp chuyên Hoá 12A4 K46 2.1.1. Ý tưởng dự án: Sản phẩm phản ứng thuỷ phân chất béo là xà phòng và glixerol. Bánh xà phòng công nghiệp đang được bày bán rộng rãi trên thị trường hiện nay có giá thành thấp, tuy nhiên lại gây khô da khi sử dụng. Đó là do glixerol đã được tách riêng để sản xuất mỹ phẩm. Xà phòng hữu cơ được sản xuất từ dầu dừa, dầu oliu ... tự nhiên, không tách glixerol, tuy có giá thành cao nhưng khả năng dưỡng ẩm tốt. 2.1.2. Mục tiêu dự án a. Mục tiêu kiến thức - Xác định sản phẩm của phản ứng thuỷ phân este nói chung, chất béo nói riêng. - Xác định tính chất vật lý, tính chất hoá học của xà phòng để tìm ra cách tách chiết sản phẩm tốt nhất. - Trình bày cách đánh giá độ kiềm của dung dịch xà phòng dựa vào giá trị pH. - Tìm ra chất hoá học phù hợp để giảm độ pH của xà phòng nhưng không gây hại da tay. b. Mục tiêu kỹ năng - Rèn luyện kỹ năng quan sát, thực hành thí nghiệm (phản ứng thuỷ phân chất béo), nhận xét. - Sử dụng máy đo pH xác định giá trị pH của dung dịch xà phòng. - Rèn luyện kỹ năng hợp tác nhóm, sử dụng công nghệ thông tin. - Phát triển tư duy sáng tạo, giải quyết vấn đề. c. Mục tiêu thái độ - Củng cố niềm tin vào khoa học thực nghiệm. - Hứng thú với việc ứng dụng kiến thức để khám phá thế giới, giải quyết vấn đề thực tiễn. - Chủ động, nghiêm túc, trách nhiệm với nhiệm vụ đã nhận. - Tôn trọng kết quả thực nghiệm khi làm thí nghiệm. - Nghiêm túc hoàn thành nhiệm vụ được giao. Có trách nhiệm với sản phẩm mình làm ra. d. Mục tiêu về năng lực định hướng hình thành - Hình thành năng lực giải quyết vấn đề; năng lực hợp tác; năng lực sáng tạo; năng lực tự học. - Hình thành năng lực sử dụng công nghệ thông tin và truyền thông. 2.1.3. Dự kiến các hoạt động  Gợi ý các câu hỏi định hướng: 8
- Đánh giá chung về xu hướng và tiềm năng của mỹ phẩm organic. - Chất béo là gì? Tại sao một số chất béo là chất lỏng, số khác lại là chất rắn ở nhiệt độ thường? - Làm thế nào để điều chế được xà phòng từ chất béo? - Sử dụng nguyên liệu là dầu dừa, dầu olive… hay dầu mỡ phế thải thì có lợi cho sức khoẻ con người, cho môi trường sống của chúng ta như thế nào? - Xà phòng hữu cơ khác với xà phòng công nghiệp như thế nào?  Tổ chức nhóm: GV cùng HS chia nhóm theo đề tài dự án và các nhóm thảo luận để bầu chọn Trưởng nhóm, thư kí, đặt tên nhóm. Tên nhóm có thể có sự gắn kết với sản phẩm dự án. Sau khi chọn chủ đề dự án, thành lập các nhóm cần tổ chức cho nhóm HS: – Thảo luận để hiểu rõ mục tiêu, xác định nội dung dự án (có thể sử dụng kĩ thuật khăn trải bàn). + Nhiệm vụ 1: Tìm hiểu về nguyên tắc điều chế xà phòng từ dầu, mỡ. + Nhiệm vụ 2: Cách định lượng NaOH cần dùng cho một lượng dầu, mỡ nhất định để xà phòng tạo ra có chất lượng tốt nhất. + Nhiệm vụ 3: Cách sử dụng máy đo pH để kiểm nghiệm chất lượng xà phòng. + Nhiệm vụ 4: Tìm hiểu về chất tạo màu, tạo mùi hương cho xà phòng + Nhiệm vụ 5: So sánh xà phòng hữu cơ điều chế được với xà phòng công nghiệp trên thị trường hiện nay. + Nhiệm vụ 6: Các giải pháp phát triển và quảng bá cho sản phẩm xà phòng hữu cơ. – GV theo dõi, góp ý và tư vấn cho các nhóm HS xây dựng được kế hoạch thực hiện dự án đã chọn, chú ý đến tính khả thi và tính hiệu quả của các nội dung và phương án đề xuất. 2.1.4. Lịch trình đánh giá Sản phẩm được hoàn thành trong thời gian 6 tuần kể từ khi nhận chủ đề. Mỗi nhóm tiến hành làm thí nghiệm tại phòng thực hành và báo cáo kết quả tại phòng học 12A4. Nếu gặp vấn đề gì có thể liên lạc với giáo viên hướng dẫn. (Phụ lục 2. Tiêu chí đánh giá dự án) 2.1.5. Kế hoạch thực hiện dự án  Tìm kiếm thông tin, tài liệu phục vụ dự án - SGK Hoá học lớp 12 9
- Bài thực hành Phản ứng xà phòng hoá, Điều chế xà phòng từ dầu thực vật – Trường ĐH Dược Hà Nội. - Luận văn ”Nghiên cứu sản xuất xà phòng tự nhiên quy mô phòng thí nghiệm” – Đoàn Xuân Hoàng - Từ khoá :”xà phòng handmade”, ”xà phòng hữu cơ”, ”mỹ phẩm organic”, ”mỹ phẩm từ thiên nhiên” cho Google và Youtube.  Chuẩn bị nguyên vật liệu và dụng cụ thực hiện dự án Gợi ý các nguồn nguyên liệu có thể mua ở địa phương (TP Vinh – Nghệ An) - Kiềm NaOH (26 Nguyễn Viết Xuân) - Dầu dừa nguyên chất Vietcoco (Vinmart) - Glycerine (Số 26 Nguyễn Viết Xuân) - Màu thực phẩm (Số 36 Kim Đồng) - Tinh dầu sả chanh TokyoLife, tinh dầu nhài, tinh dầu hoa mộc lan Air Diffuser  Tiến hành sản xuất xà phòng - Chuẩn bị: Pha dung dịch NaOH 20%; Pha dung dịch NaCl bão hòa - Trộn hỗn hợp dầu dừa và dầu oliu, NaOH, etanol vào bình chứa theo thứ tự thì tỉ lệ là 5:5:8, khuấy đều. - Đun nóng hỗn hợp bằng phương pháp cách thủy dưới nhiệt độ 80-90 độ C , trong khi đun có thêm vài giọt nước để tăng hiệu suất phản ứng xà phòng hóa. - Sau khoảng 30 phút đưa hỗn hợp ra để nguội rồi cho dung dịch NaCl bão hòa vào khuấy nhẹ. - Hút chân không hỗn hợp và ép chúng vào khuôn để tạo hình.  Thử pH và khả năng tạo bọt của xà phòng. 2.2. Giáo án dạy học STEM: Thiết kế chế độ ăn lành mạnh dành cho học sinh trường THPT chuyên Phan Bội Châu. Lớp áp dụng dự án: Lớp chuyên Sử 12C2 K47 2.2.1. Ý tưởng dự án: Chất béo là trieste của glixerol với các axit béo. Chất béo ở thể rắn, thường có nguồn gốc động vật được gọi là mỡ, chất béo ở thể lỏng, thường có nguồn gốc thực vật được gọi là dầu. Trong cơ thể chúng ta luôn có một lượng mỡ nhất định và lượng mỡ này cần thiết để dự trữ năng lượng, giữ nhiệt, là mô đệm hấp thụ những chấn động, và có vai trò trong một số các chức năng khác. Chất béo là dung môi hòa tan các vitamin tan trong chất béo, tham gia cấu trúc cơ thể. Khi không được cung cấp đầy đủ chất béo, HS có nguy cơ thiếu hụt năng lượng. Học sinh THPT đang trong quá trình tăng trưởng về thể chất, nếu thiếu năng lượng, quá trình này sẽ bị chậm lại. Bên 10
cạnh đó, thiếu chất béo sẽ ảnh hưởng đến quá trình hấp thu loại vitamin A, D, E, là những vi chất quan trọng đối với quá trình tăng trưởng, đặc biệt của hệ xương. Ngoài ra, các acid béo không no như linoleic, acid alpha – liolenic, tiền tố DHA và DHA có vai trò quan trọng đối với sự phát triển của hệ thần kinh trung ương, chức năng nhìn của mắt [8]. Khi lượng chất béo dư thừa là yếu tố nguy cơ gây thừa cân và béo phì (TCBP) [8]. Ở Việt Nam, theo cuộc điều tra của Viện dinh dưỡng năm 2017-2018, tỉ lệ học sinh THPT béo phì là 13,5% (khu vực thành thị) và 6,2% (vùng nông thôn). Ở tuổi học sinh, đặc biệt là cấp THPT, do cơ thể bạn vẫn đang phát triển, vẫn cần năng lượng và các chất dinh dưỡng để xây đắp cơ thể, nên ăn uống như thế nào là hợp lý? Chúng ta cần tính toán lượng calories, đặc biệt là hàm lượng chất béo trong các loại thực phẩm phổ biến, từ đó xây dựng chế độ ăn lành mạnh dành cho đối tượng học sinh THPT. 2.2.2. Mục tiêu dự án a. Mục tiêu kiến thức - Cấu trúc và phân loại chất béo - Phản ứng thuỷ phân và tổng hợp chất béo. - Chất béo có hàm lượng calo cao, giữ vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất của cơ thể, tuy nhiên, nó cũng liên quan đến một số bệnh như béo phì, tim mạch... - Tìm hiểu về chế độ ăn kiêng Keto (giảm cân bằng cách tăng lượng chất béo trong khẩu phần ăn kiêng). - Xác định được hàm lượng chất béo trong một số loại thức ăn phổ biến của học sinh THPT. - Ước tính được lượng calo tiêu thụ trong một số hoạt động phổ biến của học sinh THPT. - Đề xuất một chế độ ăn cân bằng cho học sinh THPT. b. Mục tiêu kỹ năng - Kỹ năng quan sát, phỏng vấn, thu thập thông tin, số liệu. - Kỹ năng hợp tác nhóm, sử dụng công nghệ thông tin. - Kỹ năng tính toán và xử lý số liệu - Kỹ năng giao tiếp c. Mục tiêu thái độ, năng lực - Hứng thú với việc ứng dụng kiến thức để khám phá thế giới, giải quyết vấn đề thực tiễn. - Hình thành năng lực giải quyết vấn đề, năng lực hợp tác, năng lực sử dụng công nghệ thông tin và truyền thông. d. Mục tiêu về sản phẩm học sinh cần đạt được 11
- Đề xuất một chế độ ăn cân bằng cho học sinh THPT, có tính toán cụ thể lượng calo và hàm lượng chất béo. - Videoclip : + đoạn phim về chế độ ăn uống, tập luyện khác nhau của một số học sinh khảo sát, + đoạn phim phỏng vấn khảo sát hiểu biết của một số học sinh, giáo viên trong trường về chủ đề chất béo, chế độ ăn kiêng. - Poster: khổ A0, in màu, thiết kế hoàn chỉnh, giới thiệu tổng quan về chất béo. - Thiết kế game học tập tổng kết chương. 2.2.3. Dự kiến các hoạt động, kế hoạch thực hiện dự án Thời gian thực hiện dự án: 3 tuần * Tuần 1 - Chia nhóm và lên danh sách nhóm - Chuẩn bị bài giảng và thiết kế chương trình - Thiết kế biểu mẫu: tiêu chí chấm điểm, mẫu biên bản nhóm. * Tuần 2 - Tiến hành dạy lý thuyết chương Este - chất béo - Duyệt nội dung phỏng vấn, khảo sát và kịch bản đoạn phim. - Lên ý tưởng game luyện tập chương. - Gợi ý các nguồn tài liệu tham khảo và cách tính toán năng lượng trong khẩu phần ăn.  Thừa cân béo phì (TCBP) là tình trạng tích luỹ mỡ thái quá và không bình thường một cách cục bộ hay toàn thể tới mức ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ [1]. Chỉ số khối cơ thể viết tắt là BMI (Body Mass Index) = trọng lượng (kg)/bình phương chiều cao (m2) được sử dụng để xác định tình trạng TCBP. Là người Việt Nam, nếu chỉ số này từ 23-24,9 là thừa cân, nếu đạt trên 25 là béo phì. Nhiều bạn HS nữ có chỉ số BMI chuẩn nhưng vẫn ăn kiêng, cố ăn ít hoặc nhịn ăn để có vóc người mảnh mai, có thể dẫn đến suy nhược cơ thể, chán ăn, ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ. Một trong chế độ ăn giảm cân đang được ưa chuộng nhất hiện nay là chế độ Keto (ăn ít carbohydrate và ăn nhiều chất béo).  Hai nguyên nhân chính gây ra tình trạng thừa cân, béo phì là thói quen ăn uống và thói quen vận động. - Một khẩu phần đảm bảo đủ năng lượng và có đủ các chất dinh dưỡng chưa đủ mà còn phải là khẩu phần cân đối và hợp lý (cung cấp đủ năng lượng cho nhu cầu cơ thể; có đủ các chất dinh dưỡng cần thiết; các chất dinh dưỡng ở một tỉ lệ cân đối thích hợp). Hiện nay, trong xu thế của cuộc sống hiện đại, HS THPT cũng thường sử dụng thức ăn nhanh, đồ ăn vặt nhiều dầu mỡ hay các loại đồ uống có đường, như trà sữa, 12
nước ngọt có gas, chế độ ăn có hàm lượng canxi thấp và lượng rau xanh thiếu so với nhu cầu khuyến nghị. - Bên cạnh thực phẩm là tác nhân môi trường chính, thì sự suy giảm mức độ hoạt động thể lực là yếu tố tác nhân thứ hai gây TCBP. Hoạt động thể lực bao gồm cả các hoạt động gắng sức ở mức độ vừa là những hoạt động tiêu hao 3,5 – 7 kcal/phút và hoạt động gắng sức nặng là những hoạt động tiêu hao trên 7 kcal/phút. Mức hoạt động thể lực của học sinh THPT được xác định dựa trên khuyến nghị của WHO rằng trẻ từ 5 – 17 tuổi nên tham gia các hoạt động thể lực 60 phút/ngày, trong đó các hoạt động gắng sức từ mức độ vừa đến nặng nên thực hiện ít nhất 2 – 3 lần/tuần. Tuy nhiên HS ngày nay lại ít chơi thể thao, thời gian ngồi nhiều hơn thời gian hoạt động thể lực, xem màn hình TV, điện thoại quá nhiều. Mục tiêu dự án là khảo sát, điều tra hiểu biết về chất béo, hàm lượng chất béo trong các đồ ăn phổ biến của học sinh, vai trò và ảnh hưởng của chất béo đến sức khoẻ. Từ đó đề xuất chế độ tập luyện, tính toán và xây dựng một khẩu phần ăn hợp lý cho học sinh THPT. * Tuần 3: - Các nhóm trải nghiệm thực tế và hoàn thiện sản phẩm (clip, poster, bài thuyết trình, game...). - Tổng kết, công bố sản phẩm. - Đánh giá, rút kinh nghiệm. 2.2.4. Đánh giá GV chấm theo sản phẩm video hoặc poster; HS tự đánh giá lẫn nhau qua kết quả chơi game. 2.2.5. Kế hoạch thực hiện dự án Bảng phân vai và nhiệm vụ cho các nhóm chuyên gia Vai trò Nhiệm vụ cần hoàn thành Tên nhóm trưởng Nhóm chuyên - Tổng hợp các kiến thức cơ bản của chương Este Huy Minh gia kiến thức - Lipit - Thiết kế bộ câu hỏi ôn tập chương Nhóm chuyên - Tìm hiểu về nhận thức chung của học sinh Thu Hoài gia nghiên trong trường về chất béo, về chế độ ăn kiêng cứu thực trạng Keto. - Tìm hiểu về các món ăn trong thực đơn ăn sáng, trưa, tối của canteen KTX. 13
- Tìm hiểu về các hoạt động tiêu tốn năng lượng của học sinh trong trường Nhóm chuyên - Từ các thông tin thực tế thu thập được, các Hà Linh gia giải pháp chuyên gia giải pháp đưa ra thực đơn cân bằng giữa nhu cầu năng lượng của học sinh và thực tế đáp ứng của canteen Nhóm chuyên - Thiết kế bài báo cáo PowerPoint Lê Na gia công nghệ - Thiết kế poster ôn tập chương thông tin - Thiết kế game ôn tập kiến thức chương - Dựng film Nhóm chuyên - Giới thiệu các sản phẩm của dự án Huy Minh gia thuyết - Tổ chức trò chơi ôn tập chương trình Chương 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 1. Mục đích thực nghiệm. Kiểm tra tính hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm. 2. Tổ chức thực nghiệm 2.1. Công tác chuẩn bị - Điều tra thực trạng học tập của lớp thực nghiệm - Soạn bài giảng dạy theo nội dung của sáng kiến. 2.2.Tổ chức thực hiện * Ở lớp dạy thực nghiệm: - Dạy theo nội dung sáng kiến trong các giờ học lý thuyết, luyện tập, tự chọn, thực hành và cả kiến thức HS thực hiện ngoài giờ học. - Quan sát hoạt động học tập của HS xem các em có phát huy được tính tích cực, tự giác và có phát triển được các năng lực cần thiết hay không. - Quan sát và đánh giá thái độ của HS trong các giờ học. - Tiến hành bài kiểm tra hoặc ghi nhận kết quả chơi game của học sinh sau khi thực nghiệm. * Ở lớp đối chứng: 14
- Giáo viên thực hiện quan sát hoạt động học tập của HS ở lớp đối chứng được GV giảng dạy các bài trong chương Este-Lipit nhưng không theo hướng đi của sáng kiến. - Tiến hành cùng một đề kiểm tra có nội dung như lớp thực nghiệm. 3. Nội dung thực nghiệm Thực nghiệm theo nội dung của sáng kiến kinh nghiệm. 4. Địa điểm, thời gian và đối tượng thực nghiệm Thực nghiệm sư phạm được tiến hành tại trường THPT chuyên Phan Bội Châu. Chúng tôi đã tìm hiểu và nhận thấy trình độ chung về môn Hóa học tương ứng của lớp thực nghiệm: - Khoá 46: Lớp 12A4 và các lớp đối chứng 12A1, 12A6 là tương đương nhau. - Khoá 47: Lớp 12C2 và lớp đối chứng 12C5 là tương đương nhau. Thực nghiệm được tiến hành từ ngày 5/8/2019 đến 26/9/2019 (dự án 1), từ 7/9/2020 đến 26/9/2020 (dự án 2). 5. Kết quả thực nghiệm sư phạm 5.1. Điều chế xà phòng organic từ chất béo a. Chọn đề tài và xác định mục tiêu của dự án GV HS GV gợi ý: Có nhiều hướng để lựa chọn 4 nhóm học sinh đặt tên nhóm và mục sản xuất xà phòng hữu cơ. tiêu sản phẩm như sau: Hướng 1: Tận dụng dầu mỡ phế thải để (1) Gems Soap – Xà phòng trong suốt sản xuất xà phòng. Ưu điểm: tiết kiệm, như đá quý bảo vệ môi trường nhưng vấn đề tinh chế (2) High Soap – Xà phòng nước hoa dầu mỡ phế thải sẽ là một rào cản khó. Hướng này cần có học sinh giỏi Hoá để (3) Eco Soap – Xà phòng kháng khuẩn giải quyết các vấn đề nảy sinh trong quá (4) 4E (For Environment) Soap – Xà trình thực nghiệm. phòng hữu cơ tốt cho môi trường. Hướng 2: Xà phòng thảo dược. Bên cạnh thành phần giặt rửa là muối natri của axit béo, học sinh có thể kết hợp với các thảo dược thiên nhiên giúp thư giãn, giảm stress như sả, chanh… Hướng 3: Xà phòng diệt khuẩn. Thay vì hoá chất độc hại, một số loại cây như trầu 15
không cũng có thành phần giúp diệt khuẩn một cách an toàn. Hướng 4: Xà phòng dưỡng da. Không chỉ có tác dụng làm sạch, xà phòng có thể kết hợp với một số loại tinh dầu dưỡng da chiết xuất từ cánh hoa hồng hay cây lô hội. Ngoài ra, học sinh cũng có thể tự tìm hiểu và sáng tạo ra loại xà phòng độc đáo của riêng nhóm mình. b. Xây dựng đề cương và kế hoạch thực hiện dự án GV HS – Lập kế hoạch thực hiện dự án: + Dự kiến thời gian, cơ sở vật chất cần cho các hoạt động, cách trình bày sản phẩm. + Kinh phí thực hiện và nguồn cung cấp. – GV theo dõi, góp ý và tư vấn cho các nhóm HS xây dựng được kế hoạch thực + Phân công công việc cho các thành hiện dự án đã chọn, chú ý đến tính khả thi viên, xác định thời gian hoàn thành và và tính hiệu quả của các nội dung và các sản phẩm cần thu được. phương án đề xuất. + Phương pháp tiến hành các hoạt động và sự kiện. Nguyên liệu của tổ 1. 16
Có 3 phương pháp điều chế xà phòng: điều chế xà phòng ở nhiệt độ thường, điều chế xà phòng ở nhiệt độ cao, điều chế xà phòng có thu hồi glixerol. Nếu thu hồi glixerol (chất tạo ẩm), xà phòng tạo ra dễ làm khô da. Bảng so sánh Xà phòng hữu cơ – Xà phòng công nghiệp (tổ 4) Tất cả các loại dầu, mỡ động thực vật đều có thể dùng làm nguyên liệu sản xuất xà phòng như mỡ bò, cừu, heo, dầu dừa, dầu cọ, dầu lạc… Các dầu mỡ giàu thành phần axit béo no (mỡ heo, bò, dầu dừa…) cho xà phòng cứng hơn các dầu mỡ giàu axit béo không no. Dầu dừa là loại dầu thực vật rẻ tiền, dễ làm hơn cả, trong dầu dừa có tới 94% là axit béo bão hoà. Dầu dừa được ép từ cùi dừa (chiếm 65% trong cùi dừa khô), có tỉ trọng 0,86-0,9 ở 15oC. Nhiệt độ nóng chảy của dầu dừa là 23-26oC, chỉ số iot là 8-9. Xà phòng điều chế từ dầu dừa có tính giặt rửa và tính tạo bọt tốt nhất vì có hàm lượng axit lauric (45-52%) và myristic (16-21%) cao (những axit béo có khả năng giặt rửa và tạo bọt cao nhất). Bảng liệt kê các ưu điểm vượt trội của xà phòng dầu dừa (tổ 1) 17
c. Thực hiện dự án GV HS GV thường xuyên theo dõi tiến độ công việc của nhóm và điều HS hoạt động cá nhân, nhóm theo kế hoạch chỉnh nếu cần. và báo cáo định kì với GV kết quả từng giai đoạn. Trong quá trình theo dõi thực hiện dự án, GV cần kiểm tra và - Bước đầu, các em triển khai điều chế thử đánh giá tính khả thi của các nghiệm một lượng nhỏ theo quy trình bài phương án đề xuất trước khi HS thực hành Điều chế xà phòng từ dầu thực vật thực hiện nhiệm vụ, giải thích của trường ĐH Dược Hà Nội: Cho 5ml dầu nguyên nhân và hướng dẫn học dừa, 8ml etanol, 5ml dung dịch NaOH 20% sinh cách khắc phục một số vào bình cầu hoặc cốc thuỷ tinh, khuấy đều nhược điểm của sản phẩm: và đun cách thuỷ. Tách sản phẩm bằng cách đổ hỗn hợp sản phẩm đang nóng vào cốc - Tổ 1 đã đo độ pH của dung dịch thuỷ tinh chứa sẵn 30ml dung dịch NaCl bão xà phòng được giá trị xấp xỉ 10. hoà. Trong quá trình xà phòng hoá nên cho Các em vắt thêm nước cốt chanh dung dịch muối ăn bão hoà vào hỗn hợp phản tươi để giảm pH, tuy nhiên xà ứng để quá trình phân li của xà phòng chuyển phòng làm ra ngay ngày hôm sau dịch về phía trái, làm xà phòng ít tan trong có mùi lạ. Do vậy các em phải nước, phân lớp và nổi lên trên. tính toán lại, giảm bớt lượng kiểm đã dùng cho đến khi xà RCOONa  RCOO + Na - + phòng làm ra không làm đổi màu Khuấy đều, để nguội từ từ đến nhiệt độ giấy chỉ thị pH. phòng, xà phòng tách ra dưới dạng kết tủa. - Tổ 2 cho dư dầu so với lượng Lọc hút trên phễu lọc và rửa lại bằng nước. hướng dẫn, với mong muốn xà phòng làm ra không những có khả năng làm sạch mà còn có chức năng dưỡng da. Tuy nhiên, sản phẩm ban đầu của tổ 2 ít bọt, hơi dính tay. Tổ 2 phải điều chỉnh - Trong quá trình làm sản phẩm, HS điều lại tỉ lệ NaOH tương ứng với chỉnh nguyên liệu, tỉ lệ phản ứng và tìm ra lượng dầu sử dụng phụ gia thích hợp để tạo ra sản phẩm mong - Tổ 3 sau khi tìm hiểu thành muốn, chẳng hạn, tổ 1 thêm đường vào để phần chất béo trong các loại dầu tạo ra xà phòng trong suốt. thực vật đã sử dụng thêm dầu olive cùng dầu dừa. 18
- Tổ 4: các em thu gom dầu mỡ phế thải, đã chiên đi chiên lại nhiều lần trong các nhà hàng, quán ăn để điều chế xà phòng, nhưng xà phòng làm ra không đạt yêu cầu cảm quan, mặc dù đã lọc dầu nhiều lần. - Các tổ đều gặp vấn đề chung: xà phòng làm ra không có độ cứng như mong muốn. Hướng khắc phục: thêm phụ gia glixerol hoặc làm lạnh sâu ngay sau khi điều chế. Trên cơ sở các tài liệu được GV cung cấp, với định hướng sản phẩm riêng của từng nhóm, các tổ đã tiến hành điều chế xà phòng theo các quy trình khác nhau: Tổ 1 điều chế xà phòng quy trình nóng Tổ 3: (Hot Process); có thêm bước chuyển 1. Chuẩn bị dụng cụ, hoá chất: NaOH hóa xà phòng thành trong suốt (Germ (khan); Nước; Dầu, chất béo thực vật Soap): (quy trình sử dụng dầu dừa, dầu olive); 1. Đo lường: tính theo chỉ số xà phòng Cốc (1L); Màu thực phẩm; Tinh dầu; hóa và dư 10% dầu: Dầu dừa 300g; Khuôn NaOH 48g; Nước cất 115g 2. Cân dầu, pha kiềm - Cân lượng dầu 2. Đun hỗn hợp tầm 2 tiếng để phản ứng làm xà phòng - Sử dụng trang web xà phòng hóa xảy ra. soupcalc.net để tính lượng NaOH cần 3. Cho cồn, đường và glycerine vào để sử dụng (Cần tính chính xác để tránh dư tạo dung môi trong suốt (Glycerine 58g; kiềm) - Cho nước vào cốc, cho từ từ Cồn 90: 115g; Đường kính trắng 71g lượng NaOH vào, khuấy đều *Chú ý khuấy điều độ vì sẽ tạo bọt. Sau 3. Tiến hành phản ứng - Đun dầu nóng khi xong thì hớt hết bọt. lên, đồng thời để nguội NaOH đến khi cả hai dung dịch đạt 50°C - Đổ NaOH 4. Ủ từ 2-4 tuần, ở nơi tối để phản ứng vào dầu, dùng dụng cụ khuấy đến khi xà phòng hóa xảy ra hoàn toàn và lượng hỗn hợp đồng nhất - Cho phẩm màu và nước dư thừa bay hơi hết khỏi xà hương liệu vào, đổ hỗn hợp vào khuôn phòng. và đợi đến lúc hỗn hợp cứng lại - Lấy khuôn ra và cắt xà phòng thành từng miếng 19