Sáng kiến kinh nghiệm THPT: Thiết kế một số chủ đề dạy học theo định hướng STEM trong hóa học 11 nhằm phát triển năng lực sáng tạo nghiên cứu khoa học kỹ thuật của học sinh

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:52

Thêm vào BST

Báo xấu

5
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Sáng kiến "Thiết kế một số chủ đề dạy học theo định hướng STEM trong hóa học 11 nhằm phát triển năng lực sáng tạo nghiên cứu khoa học kỹ thuật của học sinh" được hoàn thành với mục tiêu nhằm đóng góp giải pháp cho những hạn chế còn tồn tại và việc dạy, học môn Hóa học ở trường phổ thông ngày càng hiệu quả hơn. Đáp ứng tinh thần đổi mới, phát huy tính tích cực chủ động sáng tạo của người học, hình thành kỹ năng, năng lực cho người học đòi hỏi giáo viên dạy môn Hóa học phải không ngừng phải trau dồi kiến thức.

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 theo định hướng STEM trong hóa học 11 nhằm phát triển năng lực sáng tạo nghiên cứu khoa học kỹ thuật của học sinh

1. Tên sáng kiến: Thiết kế một số chủ đề dạy học theo định hướng STEM trong hóa học 11 nhằm phát triển năng lực sáng tạo nghiên cứu khoa học kỹ thuật của học sinh. 2. Lĩnh vực : Hóa Học(05)/THPT 3. Thời gian áp dụng sáng kiến: Từ ngày 01tháng 09 năm 2018 đến ngày 20 tháng 12 năm 2019 4. Tác giả: Họ và tên: TRẦN THỊ PHƯƠNG Năm sinh: 23/11/1988 Nơi thường trú: Xóm 4 –Nghĩa Phúc - Nghĩa Hưng – Nam Định Trình độ chuyên môn: Thạc Sỹ Hóa học Chức vụ công tác: Giáo viên Nơi làm việc: Trường THPT C Nghĩa Hưng Điện thoại: 0379105555 Tỷ lệ đóng góp tạo ra sáng kiến: 100% 5. Đơn vị áp dụng sáng kiến: Tên đơn vị: Trường THPT C Nghĩa Hưng Địa chỉ: Thị trấn Rạng Đông – Nghĩa Hưng – Nam Định Điện thoại 0350387316
3 BÁO CÁO SÁNG KIẾN I. Điều kiện hoàn cảnh tạo ra sáng kiến 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” [1]. Một trong những hình thức học STEM mới đang được áp dụng hiện nay là việc học tập dựa trên cách thực hiện các bài thực hành. Theo đó, học sinh được tham gia bài học và bài thuyết trình có chất lượng cao theo từng chủ đề cụ thể, làm việc theo nhóm; khả năng tư duy chiến lược và định hướng mục tiêu; kỹ năng quản lý thời gian.Việc triển khai giáo dục STEM ở trường THPT là nhằm chuẩn bị cho học sinh (HS) những tri thức thiết yếu nhất, những kỹ năng có thể giúp HS thích nghi tốt với từng môi trường làm việc khác nhau. Hiện nay ở Việt Nam, giáo dục STEM nói riêng vẫn chưa được nghiên cứu sâu. 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 thiết kế các chủ đề dạy học theo định hướng giáo dục STEM trong môn Hóa học 11 còn hạn chế. Bên cạnh đó hàng năm bộ vẫn tổ chức cuộc thi khoa học kỹ thuật và ngày hội STEM từ cấp tỉnh đến quốc gia đến quốc tế với mục đích phổ biến và nâng cao nhận thức xã hội về giáo dục STEM, ngày hội STEM là cơ hội tốt để học sinh làm quen với việc phát triển ý tưởng sáng tạo và hướng nghiệp ngay từ khi ngồi trên ghế nhà trường, tạo điều kiện để các nhóm học sinh giới thiệu với thầy/cô và bạn bè các kết quả của quá trình vận dụng kiến thức một số môn học vào thực tiễn. Với
bộ môn Hóa học là một môn khoa học tự nhiên gắn liền với thực nghiệm và tích hợp với nhiều môn như Địa lý, Công nghệ, Toán học, Sinh học, Vật lý...do đó môn Hóa học có điều kiện để có thể tích hợp liên môn trong bài dạy từ đó phát triển được năng lực sáng tạo của học sinh để có thể tạo ra nhiều sản phẩm tham gia cuộc thi khoa học kỹ thuật mà Bộ tổ chức hàng năm. Tuy nhiên các thầy cô giáo chưa có điều kiện phối hợp được với nhau để xây dựng được các chủ đề liên môn nên nên việc hình thành và phát triển năng lực sáng tạo nghiên cứu khoa học kỹ thuật còn nhiều hạn chế. Chính vì vậy nhằm đóng góp giải pháp cho những hạn chế còn tồn tại và việc dạy, học môn Hóa học ở trường phổ thông ngày càng hiệu quả hơn. Đáp ứng tinh thần đổi mới, phát huy tính tích cực chủ động sáng tạo của người học, hình thành kỹ năng, năng lực cho người học đòi hỏi giáo viên dạy môn Hóa học phải không ngừng phải trau dồi kiến thức, tìm ra những phương pháp phù hợp nhằm đạt được mục tiêu và nhiệm vụ được giao.Với mong muốn đóng góp một phần nhỏ bé của mình vào công cuộc đổi mới phương pháp dạy học môn Hóa học ở trường phổ thông tôi lựa chọn giải pháp “Thiết kế một số chủ đề dạy học theo định hướng STEM trong Hóa Học 11 nhằm phát triển năng lực sáng tạo khoa học kỹ thuật của học sinh.” II. Mô tả giải pháp: 1. Mô tả giải pháp trước khi tạo ra sáng kiến Thực tế ở trường THPT C Nghĩa Hưng, các thầy cô giáo và các em học sinh rất tích cực tham gia các cuộc thi khoa học kỹ thuật và ngày hội STEM do Sở và Bộ phát động. Tuy nhiên kết quả đạt được chưa cao do nhận thức về giáo dục STEM còn hạn chế, do chưa có các lớp tập huấn về giáo dục STEM, các chủ đề dạy học liên môn còn ít, các môn học chưa được phối hợp với được nhau. Trong từng môn học các thầy cô chưa tổ chức được các hoạt động khơi dạy hứng thú môn học và chưa phát triển được năng lực sáng tạo cho học sinh. Đối với học sinh trong quá trình học các em ít được tiếp cận với thực hành thí nghiệm do cơ sở vật chất còn thiếu thốn, ít được tham dự các chủ đề tích hợp liên môn, các hoạt động ngoại khóa về khoa học kỹ thuật chưa diễn ra nhiều.
5 Thực trạng trên dẫn đến hệ quả là nhiều học sinh phổ thông còn thụ động trong việc học tập môn Hóa học; khả năng sáng tạo và năng lực vận dụng tri thức đã học để giải quyết các tình huống thực tiễn cuộc sống còn hạn chế. Do đó trong các cuộc thi KHKT năm nay và những năm trước học sinh chỉ được giải khuyến khích và chưa đi sâu được vào vòng trong. Còn tại trường số lượng học sinh đăng kí tham gia câu lạc bộ KHKT còn ít và chưa có sự hứng thú say mê với KHKT. Làm các sản phẩm STEM để tham gia dự thi còn rất hạn chế. 2. Mô tả giải pháp sau khi có sáng kiến 2.1. Cơ sở lí luận 2.1.1 STEM là gì và dạy học STEM như thế nào? - STEM là cách viết lấy chữ cái đầu tiên trong tiếng Anh của các từ: Science, Technology, Engineering, Maths Science (Khoa học): gồm các kiến thức về Vật lí, Hóa học, Sinh học và Khoa học trái đất nhằm giúp học sinh hiểu về thế giới tự nhiên và vận dụng kiến thức đó để giải quyết các vấn đề khoa học trong cuộc sống hàng ngày. Technology (Công nghệ): phát triển khả năng sử dụng, quản lý, hiểu và đánh giá công nghệ của học sinh, tạo cơ hội để học sinh hiểu về công nghệ được phát triển như thế nào, ảnh hưởng của công nghệ mới tới cuộc sống. Engineering (Kĩ thuật): phát triển sự hiểu biết ở học sinh về cách công nghệ đang phát triển thông qua quá trình thiết kế kĩ thuật, tạo cơ hội để tích hợp kiến thức của nhiều môn học, giúp cho khái niệm liên quan trở nên dễ hiểu. Kĩ thuật cũng cung cấp cho HS những kĩ năng để vận dụng sáng tạo cơ sở Khoa học và Toán học trong quá trình thiết kế các đối tượng, các hệ thống hay xây dựng các quy trình sản xuất. Maths (Toán học): phát triển ở học sinh khả năng phân tích, biện luận và truyền đạt ý tưởng một cách hiệu quả thông qua việc tính toán, giải thích, các giải pháp giải quyết các vấn đề toán học trong các tình huống đặt ra. 2.1.2 Phương pháp dạy và học STEM Giáo dục STEM vận dụng phương pháp học tập chủ yếu dựa trên thực hành và các hoạt động trải nghiệm sáng tạo. Các phương pháp giáo dục tiến bộ,
linh hoạt nhất như học qua dự án – chủ đề, học qua trò chơi và đặc biệt là phương pháp học qua hành luôn được áp dụng triệt để cho các môn học STEM. Với phương pháp “học qua hành”, học sinh được thu nhận kiến thức từ kinh nghiệm thực hành chứ không phải từ lí thuyết. Bằng cách xây dựng các bài giảng theo chủ đề và dựa trên thực hành, học sinh sẽ hiểu sâu về lí thuyết, nguyên lí thông qua hoạt động thực tế. Chính những hoạt động thực tế này sẽ giúp học sinh nhớ lâu hơn. Học sinh sẽ được làm việc theo nhóm, tự thảo luận tìm tòi kiến thức, tự vận dụng kiến thức vào các hoạt động thực hành rồi sau đó có thể truyền đạt lại kiến thức cho người khác. Với cách học này, giáo viên không còn là người truyền đạt kiến thức mà là người hướng dẫn học sinh tự xây dựng kiến thức cho mình. Giáo dục STEM về bản chất được hiểu là trang bị cho người học những kiến thức và kĩ năng cần thiết liên quan đến các lĩnh vực khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học. Các kiến thức và kĩ năng này phải được tích hợp, lồng ghép và bổ trợ cho nhau, giúp học sinh không chỉ hiểu biết về nguyên lí mà còn có thể thực hành tạo ra được những sản phẩm trong cuộc sống hàng ngày. Giáo dục STEM sẽ thu hẹp khoảng cách giữa hàn lâm và thực tiễn. Giáo dục STEM không phải là để học sinh trở thành những nhà toán học, khoa học, kĩ sư hay những kĩ thuật viên mà là phát triển cho học sinh những kĩ năng có thể được sử dụng để làm việc và phát triển trong thế giới công nghệ hiện đại ngày nay. Đó chính là kĩ năng STEM. Kĩ năng STEM được hiểu là sự tích hợp, lồng ghép hài hòa từ 4 nhóm kĩ năng sau: + Kĩ năng khoa học: là khả năng liên kết các khái niệm, nguyên lí, định luật và các cơ sở lí thuyết của giáo dục khoa học để thực hành và sử dụng kiến thức, để giải quyết các vấn đề trong thực tế. + Kĩ năng công nghệ: là sử dụng, quản lí, hiểu biết và truy cập được công nghệ. Công nghệ là từ những vật dụng hàng ngày đơn giản nhất như dao, kéo, bút chì… đến những hệ thống phức tạp như internet, mạng lưới điện quốc gia, vệ tinh…Tất cả những thay đổi của thế giới tự nhiên mà phục vụ nhu cầu của con người thì được gọi là công nghệ.
7 + Kĩ năng kĩ thuật: là khả năng giải quyết vấn đề thực tiễn diễn ra trong cuộc sống bằng cách thiết kế các hệ thống và xây dựng các quy trình sản xuất để tạo ra sản phẩm. Học sinh cần có khả năng phân tích, tổng hợp và kết hợp để biết cách làm thế nào cân bằng các yếu tố liên quan như: khoa học, nghệ thuật, công nghệ, kĩ thuật. Khi đó các em sẽ có những giải pháp tốt nhất trong thiết kế và xây dựng quy trình. Ngoài ra, học sinh còn có khả năng nhìn nhận ra nhu cầu và phản ứng của xã hội trong những vấn đề liên quan đến kĩ thuật. + Kĩ năng toán học: là khả năng nhìn nhận và nắm bắt được vai trò của toán học trong mọi khía cạnh tồn tại trên thế giới. Học sinh có kĩ năng toán học có khả năng thể hiện được các ý tưởng một cách chính xác, áp dụng các khái niệm và kĩ năng toán học vào cuộc sống hàng ngày Song song với việc rèn luyện các kĩ năng khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học, giáo dục STEM còn cung cấp cho học sinh những kĩ năng cần thiết giúp học sinh phát triển tốt trong thế kỉ 21 như: kĩ năng giải quyết vấn đề, kĩ năng tư duy phản biện, kĩ năng cộng tác và giao tiếp. Để có được những con người năng động, sáng tạo trong công việc, chúng ta rất cần hình thành và phát triển cho học sinh những kĩ năng tư duy phản biện, giải quyết vấn đề, hợp tác. Các kĩ năng về kĩ thuật cho phép học sinh có thể tiếp cận những phương pháp, nền tảng để thiết kế và xây dựng các thiết bị từ đơn giản đến phức tạp mà xã hội cần hoặc đã và đang sử dụng. Học sinh được cung cấp những kiến thức về công nghệ sẽ có khả năng sử dụng công nghệ thành thạo, đem lại tính hiệu quả cao hơn, nhanh hơn, chính xác trong công việc. Vì vậy, việc kết hợp giữa các kĩ năng STEM ngày càng trở nên quan trọng trong thế kỉ 21. 2.1.3 Môn học STEM là gì? STEM là môn học mà học sinh được học các kiến thức về khoa học, công nghệ, kĩ thuật và toán học một cách tích hợp. Thông thường, các môn học STEM được thiết kế dưới dạng chủ đề và học sinh được học kiến thức tích hợp dựa trên chủ đề này. Ví dụ, khi học một chủ đề về ô nhiễm môi trường, học sinh không chỉ được nghiên cứu thế nào là ô nhiễm môi trường và có những biện
pháp nào làm giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn được tìm hiểu về thực trạng ô nhiễm môi trường nơi mình đang sinh sống (sinh học), học cách đánh giá mức độ ô nhiễm môi trường thông qua việc phân tích thành phần các chất có trong môi trường (hóa học), so sánh các số liệu trong môi trường để đánh giá mức độ ô nhiễm (toán học), tìm ra giải pháp khắc phục ô nhiễm môi trường ở địa phương (sinh học + hóa học + công nghệ)… Với sự phát triển của khoa học kĩ thuật thì nhu cầu việc làm liên quan đến STEM càng lớn, đòi hỏi ngành giáo dục cũng phải có những thay đổi để đáp ứng nhu cầu của xã hội. Giáo dục STEM có thể tạo ra những con người đáp ứng được nhu cầu công việc của thế kỉ mới. 2.1.4 Quy trình lựa chọn và thực hiện một số chủ đề theo định hướng giáo dục STEM. - Căn cứ vào kinh nghiệm bản thân và từ thực tế nội dung chương trình và sách giáo khoa môn Hóa học trong chương trình giáo dục phổ thông tại Việt Nam, tôi xây dựng quy trình chung lựa chọn và thực hiện một số chủ đề theo định hướng giáo dục STEM gồm 5 bước cụ thể như sau (hình 1): Hình 1. Quy trình lựa chọn và thực hiện một số chủ đề theo định hướng giáo dục STEM. - Căn cứ vào thực hiện kế hoạch dạy học bôn môn của nhà trường và năng lực học sinh tôi đã xây dựng quy trình thực hiện chủ đề STEM cho từng lớp và từng đối tượng học sinh. Theo kế hoạch dạy học của nhà trường sau mỗi chuyên đề dạy học Hóa học lớp 11 đều có các tiết tự chọn và tùy thuộc vào mỗi chuyên đề mà lựa chọn chủ đề thực hiện sao cho phù hợp với chuyên đề mà học sinh vừa học. Mỗi chủ đề theo định hướng giáo dục STEM sẽ được thực hiện trên lớp học trong 2 tiết + Tiết thứ nhất:  Giáo viên định hướng chủ đề, thảo luận với học sinh lựa chọn chủ đề phù hợp với nội dung chuyên đề vừa học.  Phân nhóm (có thể phân nhóm theo khu vực hoặc theo tổ).
9  Hướng dẫn nhóm học sinh các nội dung cần thiết như kiến thức, nguyên liệu dụng cụ, cách tiến hành ...trong chủ đề để nhóm học sinh thực hiện ở nhà.  Phát phiếu các câu hỏi định hướng.  Phân công nhiệm vụ cụ thể cho từng thành viên trong nhóm ( nhóm trưởng, thư kí, chuẩn bị nguyên liệu, viết báo cáo...)  Quy định thời gian thực hiện chủ đề và hạn báo cáo sản phẩm. +Tiết thứ hai :  Báo cáo sản phẩm của nhóm mình sau khi thực hiện các hoạt động trong chủ đề  Trả lời các câu hỏi trong phiếu đã phát.  Các nhóm khác nhận xét sau đó giáo viên nhận xét đánh giá tùng nhóm rút kinh nghiệm và chốt lại những nội dung quan trọng.  HS hoàn thành phiếu đánh giá của toàn bộ quá trình. 2.2 Xây dựng chủ đề STEM “thuốc thử axit - bazơ từ hoa hồng đỏ” 2.2.1 Giới thiệu chủ đề - Chủ đề STEM: Thuốc thử axit – bazo từ hoa hồng đỏ - Môn học: Hoá học lớp 11 - Vị trí: Chuyên đề điện ly 2.2.2 Lí do chọn chủ đề Sau khi học xong chuyên đề điện ly của chương trình Hóa học 11 học sinh đã có kiến thức về axit bazo và cách xác định môi trường của các dung dịch dựa vào các chất chỉ thị có sẵn như quỳ tím, giấy pH...
Bên cạnh những chất chỉ thị trên thì còn có nhiều chất chỉ thị màu có sẵn trong tự nhiên. Như hoa hồng đỏ là một nguyên liệu rất phổ biến và dễ kiếm trong cuộc sống. Sắc tố chính được chiết xuất từ hoa hồng đỏ là anthocyanin và cyanin diglucosid của hệ màu anthocyanin (màu tím) và có màu sắc thay đổi rõ rệt theo pH của môi trường cần xác định. Trong môi trường axit nó có màu hồng bền, trong môi trường trung tính thì không có màu hoặc màu tím; trong môi trường kiềm có màu xanh, nhưng không bền vì nó nhanh chóng biến đổi sang màu vàng. Khoảng chuyển màu của nó từ pH = 7,5 đến pH = 9. Sử dụng dung dịch được chiết suất từ hoa hồng đỏ để nhận biết dung dịch axit, dung dịch bazơ của các chất, nhận biết được môi trường đất theo phương pháp đơn giản, giúp lựa chọn cây trồng sao cho phù hợp. Bên cạnh đó, chế tạo giấy quỳ giúp HS nhận biết được môi trường các chất, giúp người nông dân nhận biết môi trường đất một cách đơn giản. 2.2.3 Kiến thức STEM trong chủ đề Khoa học (S): Cách xác định môi trường của các chất, môi trường của đất trồng, định lượng pH của dung dịch. Công nghệ (T): Sử dụng các nguyên vật liệu dễ tìm và an toàn vệ sinh thực phẩm: hoa hồng đỏ, chanh, giấm ăn, xà phòng, nước tẩy rửa,... Kĩ thuật (E): Bản quy trình tạo ra dung dịch chỉ thị hoa hồng đỏ. Toán học (M): Định lượng pH của dung dịch cần xác định. 2.2.4 Mục tiêu chủ đề Về kiến thức: + HS trình bày được khái niệm pH, bản chất và đặc điểm của chất chỉ thị axit - bazơ. + HS trình bày được nguyên lí tạo ra chất chỉ thị axit- bazơ từ các nguyên liệu dễ tìm trong cuộc sống. + HS phân biệt được môi trường của chất quen thuộc xung quanh cuộc sống nhờ chất chỉ thị axit - bazơ điều chế được.
11 + HS phân tích được môi trường đất chua, đất kiềm từ đó có phương pháp cải tạo đất sớm mà không phải phụ thuộc vào quá trình phát triển của cây để nhận biết, lựa chọn cây trồng phù hợp với môi trường đất. + HS vận dụng được kiến thức để chế tạo giấy quỳ từ dung dịch được chiết suất từ hoa hồng đỏ. - Về kĩ năng: + HS nhận biết được môi trường của chất nhờ chất chỉ thị axit - bazơ đã điều chế. + HS chế tạo giấy quỳ để phục vụ người nông dân và dùng trong phòng thí nghiệm ở các nhà trường. + HS làm được các bài tập tính toán liên quan đến bài học. Về thái độ: + Hiểu được vai trò của thuốc thử axit-bazơ từ nguyên liệu trong đời sống. + Tăng hứng thú tìm hiểu, khám phá khoa học gắn liền với thực tiễn, tạo động lực để HS phát triển và sáng tạo cái mới. Về năng lực được hình thành: + Năng lực chung: NLGQVĐ; năng lực hợp tác + Năng lực đặc thù môn học: Năng lực thực hành hóa học; năng lực giải quyết vấn đề thông qua hóa học; năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào cuộc sống. + Từ đó hình thành và phát triển năng lực sáng tạo nghiên cứu KHKT 2.2.5 Nguyên liệu và dụng cụ Học sinh tự chuẩn bị ở nhà dung dịch Nguyên liệu: Hoa hồng đỏ, giấy lọc, que gỗ, cồn, chanh, giấm ăn, Ca(OH) 2 (nước vôi trong), nước rửa chén, xà phòng, nước cam, sữa chua... Dụng cụ: Máy xay, chày cối, cốc, bát, máy sấy...
2.2.6 Tiến hành hoạt động Giáo viên hướng dẫn để học sinh thực hiện tại nhà và đưa ra một và câu hỏi định hướng để sau khi thực hiện xong hoạt động giáo viên xây dựng trong chủ đề học sinh đã nắm được kiến thức nền có thể phát triển và mở rộng thêm các chủ đề dựa trên các câu hỏi định hướng GV đưa ra. GV phát phiếu học tập cho học sinh. 1. Có thể thay thế hoa hồng đỏ bằng nguyên liệu nào có sẵn trong tự nhiên? 2. Ngâm giấy lọc hoặc que gỗ trong dung dịch hoa hồng đỏ có pha cồn và không pha cồn giống hay khác nhau? 3. Quy trình thực hiện trên đã tối ưu chưa? Em hãy trình bày một phương pháp mà em cho là tối ưu nhất? 4. Trong quá trình thực hiện có những vướng mắc gì? Các em có hướng giải quyết ra sao? Hoạt động 1: Xây dựng quy trình tách chiết dịch màu từ hoa hồng đỏ. - Mục tiêu: HS biết cách tách chiết dịch màu từ hoa hồng đỏ. -Thực hiện: HS có thể đưa ra các quy trình tách chiết dịch màu từ hoa hồng đỏ như bảng 1 Quy trình 1 Quy trình 2 + Tách cánh hoa hồng đỏ + Tách cánh hoa hồng đỏ + Cho khoảng 50g cánh hoa vào máy+ Cho khoảng 50g cánh hoa vào 200ml xay nhuyễn hoặc cối giã nhuyễn nước đun sôi khoảng 5 phút. + Ép, lọc lấy nước + Lọc lấy phần nước màu. Bảng 1. Các quy trình tách chiết dịch màu từ hoa hồng đỏ Hoạt động 2:Thực hành làm chất chỉ thị axit - bazơ tách chiết dịch màu hoa hồng đỏ -Mục tiêu: HS biết cách thực hiện một số công đoạn chiết dịch màu hoa hồng đỏ để làm chất chỉ thị. -Thực hiện: HS có thể tùy ý chọn một quy trình thực hiện phù hợp với thời gian và hoàn cảnh
13 + Quan sát thấy dung dịch thu được từ quá trình 1 thí có màu đậm và đặc hơn dung dịch thu được từ quá trình 2 Hoạt động 3: Áp dụng thử nghiệm bộ chỉ thị để nhận biết môi trường các chất. - Mục tiêu: HS biết cách xác định môi trường nhờ chất chỉ thị là dung dịch hoa hồng đỏ. -Thực hiện: + Lấy mẫu thử của các dung dịch vào cốc có ghi tên. Nhỏ lần lượt vào các cốc dung dịch hoa hồng đỏ mà từng nhóm đã điều chế được ở hoạt động trước. + Đối với dung dịch thu được từ quá trình 1 thì cần thêm cồn để pha loãng thành 200ml dung dịch màu. + Quan sát và nhận xét sự thay đổi màu sắc của dung dịch chất chỉ thị. + Đưa ra kết luận về môi trường trong các dung dịch trên: dung dịch có tính axit là dung dịch giấm ăn, chanh.. dung dịch có tính bazơ là canxi hiđroxit, nước rửa chén... Hoạt động 4: Tiến hành làm giấy chỉ thị từ dịch màu hoa hồng đỏ -Mục tiêu: HS làm được giấy chỉ thị từ dịch màu hoa hồng đỏ. -Thực hiện: + Nêu vấn đề: Dung dịch màu hoa hồng đỏ có thể để được bao nhiêu ngày? Nếu để quá thời gian quy định thì xảy ra hiện tượng gì với dung dịch hoa hồng đỏ; làm cách nào để bảo quản dung dịch hoa hồng đỏ? Nếu không bảo quản được lâu thì làm cách nào để có chỉ thị? + Giải quyết vấn đề: Tùy vào điều kiện nhiệt độ để bảo quản dung dịch hoa hồng đỏ, thông thường ở nhiệt độ thường, dung dịch hoa hồng đỏ có thể để được 1 ngày nếu không đậy kín, để lâu hơn sẽ bị hỏng. Để bảo quản dung dịch hoa hồng đỏ lâu hơn, có thể đậy kín, hoặc làm giấy chỉ thị màu để sử dụng được lâu dài, trong điều kiện cần sử dụng ngay. + Làm giấy chỉ thị từ dung dịch hoa hồng đỏ: Bước 1: Chuẩn bị dung dịch màu hoa hồng đỏ (quy trình 1).
Bước 2: Ngâm giấy lọc (hoặc que gỗ) vào dung dịch màu hoa hồng đỏ khoảng 30 phút Bước 3: Phơi, sấy khô giấy lọc ( hoặc que gỗ) Bước 4: Cắt giấy chỉ thị cỡ 1×5 Bước 5: Bảo quản trong túi zip lock sạch hoặc lọ thủy tinh Hoạt động 5: Thử giấy vừa chế tạo với các chất cần xác định môi trường như trên. Mục tiêu: HS xác định môi trường các chất từ giấy chỉ thị. Thực hiện: Thử giấy chế tạo được với các chất cần xác định môi trường như trên. Nhận thấy giấy có tính chất như giấy quỳ tím, vậy có thể dùng cách này để chế tạo giấy quỳ phục vụ cho các bài nhận biết chất trong phòng thí nghiệm ở nhà trường hoặc thử môi trường đất Hoạt động 6: Định tính pH của các chất Mục tiêu: HS định tính pH của các chất. Thực hiện: Xác định khoảng pH của các chất. + Dựa vào thang đo pH xác định khoảng pH của: chanh, giấm ăn, nước rửa chén, nước Javen... Hoạt động 7: Hoàn thành nội dung phiếu đánh giá toàn bộ quá trình. HS thực hiện các hoạt động trên và trình bày báo cáo sản phẩm xong sau đó hoàn thành nội dung phiếu đánh giá mà giáo viên phát cho HS - Mục tiêu: HS hoàn thành phiếu đánh giá sản phẩm. - Thực hiện: + GV thiết kế các phiếu tự đánh giá sản phẩm của nhóm mình, phiếu đánh giá do GV nhận xét, phiếu hỏi về hứng thú HS sau khi thực hiện xong chủ đề. Đây là một hoạt động rất ý nghĩa và cần thiết khi kết thúc chủ đề STEM. + Điểm sản phẩm mỗi nhóm được tính bằng trung bình cộng điểm do nhóm HS tự đánh giá và GV đánh giá.
15 2.2.7 Một số hình ảnh quá trình thực hiện và sản phẩm của học sinh Hình 2: Hoa hồng đỏ và dung dịch chiết suất từ hoa hồng đỏ. Hình 3: Dung dịch hoa hồng đỏ trước và sau khi nhỏ chanh (môi trường axit)
Hình 4: Dung dịch nước hoa hồng đỏ trước và sau khi nhỏ dung dich nước vôi trong (môi trường kiềm ) Hình 5: Que thử trước và sau khi nhúng vào dung dịch kiềm, dung dịch axit
17 Hình 6: Sản phẩm của HS khi thực hiện nhận biết các dung dịch bằng chất chỉ thị màu nước hoa hồng. 2.3 Xây dựng chủ đề STEM “Thuốc thử hàn the trong thực phẩm - từ củ nghệ tươi” 2.3.1 Giới thiệu chủ đề - Chủ đề STEM: Thuốc thử hàn the trong thực phẩm – từ củ nghệ tươi - Môn học: Hoá học lớp 11 - Vị trí: Chuyên đề điện ly 2 .3.2 Lí do chọn chủ đề Vận dụng kiến thức đã được học ở chuyên đề điện ly học sinh học sinh có thể xác định được môi trường của các chất dựa vào chất chỉ thị và củ nghệ tươi là một chất chỉ thị màu trong tự nhiên. Củ nghệ tươi là một nguyên liệu rất phổ biến và dễ kiếm trong cuộc sống. Các thành phần hóa học quan trọng nhất của nghệ là curcumin (diferuloylmethane), demethoxycurcumin, các chất này tạo màu vàng cho củ nghệ. Dung dịch chứa curcumin chuyển sang màu đỏ trong môi trường kiềm. Hàn the là chính là bortat. Công thức hóa học là Na2O4B7.10 H2O là muối của axit boric (H3BO3) một axit yếu nên hàn the có môi trường kiềm. Hàn the có tính sát khuẩn nhẹ, lại làm cho sản phẩm tinh bột, cá, thịt…, trở nên dai và kéo dài thời gian bảo quản và sử dụng. Tuy nhiên hàn the có thể gây ngộ độc. Liều từ 5 gam trở lên đã gây ngộ độc cấp tính, có thể dẫn đến tử vong. Vì thế, việc sử dụng giò, chả cần hết sức cẩn thận. Sử dụng dung dịch được chiết suất từ củ nghệ tươi để nhận ra hàn the có trong thực phẩm. Bên cạnh đó chế tạo que thử giúp HS nhận biết được hàn the có trong thực phẩm và môi trường của một số dung dịch một cách đơn giản. 2.3.3 Kiến thức STEM trong chủ đề - Khoa học (S): Hiểu về vấn đề an toàn thực phẩm đang rất đáng lo ngại, môi trường axit, môi trường bazơ, môi trường trung tính...
- Công nghệ (T): Sử dụng các nguyên vật liệu dễ tìm: nghệ tươi, hàn the, giò chả, cồn... - Kĩ thuật (E): Bản quy trình tạo ra dung dịch chỉ thị từ củ nghệ tươi. - Toán học (M): Định lượng hàn the có trong thực phẩm. 2.3.4 Mục tiêu chủ đề Về kiến thức: + HS trình bày được nguyên lí tạo ra chất chỉ thị axit- bazơ từ các nguyên liệu dễ tìm trong cuộc sống. + HS xác định được các loại hóa chất không an toàn trong thực phẩm nhờ chất chỉ thị axit - bazơ điều chế được. + HS vận dụng được kiến thức để chế tạo que thử hàn the trong thực phẩm được chiết suất từ củ nghệ tươi. - Về kĩ năng: + HS nhận biết được hàn the có trong thực phẩm, nhận biết được môi trường của một số dung dịch. + HS chế tạo que thử phục vụ trong đời sống hàng ngày và dùng trong phòng thí nghiệm ở trường. + HS làm được các bài tập tính toán liên quan đến bài học. - Về thái độ: + Hiểu được vai trò của thuốc thử axit-bazơ, cách làm thuốc thử từ nguyên liệu có trong đời sống. + Tăng hứng thú tìm hiểu, khám phá khoa học gắn liền với thực tiễn, tạo động lực để HS phát triển và sáng tạo cái mới. - Về năng lực được hình thành: + Năng lực chung: NLGQVĐ; năng lực hợp tác. + Năng lực đặc thù môn học: năng lực thực hành hóa học; năng lực giải quyết vấn đề thông qua hóa học; năng lực vận dụng kiến thức hóa học vào cuộc sống. 2.3.5 Nguyên liệu và dụng cụ Học sinh tự chuẩn bị ở nhà
19 , chanh, giấm ăn, dung dịch Ca(OH) Nguyên liệu: Củ nghệ tươi, cồn 2, hàn the (muối borac)... Dụng cụ: Máy xay, cốc, đũa, máy sấy, giấy lọc, que gỗ... 2.3.6 Tiến hành hoạt động -Giáo viên hướng dẫn để học sinh thực hiện tại nhà. Sau khi thực hiện xong hoạt động giáo viên xây dựng trong chủ đề học sinh đã nắm được kiến thức nền có thể phát triển và mở rộng thêm các chủ đề dựa trên các câu hỏi định hướng GV đưa ra. GV phát phiếu học tập cho học sinh. 1. Trong đời sống hàng ngày nghệ tươi còn có những công dụng gì? 2. Thay dung dịch cồn bằng cồn 900 có được không, dung dịch thu được màu sắc có thay đổi không? 3. Quy trình thực hiện trên đã tối ưu chưa? Em hãy trình bày một phương pháp mà em cho là tối ưu nhất? 4. Các dung dịch màu thu được từ các quy trình khác nhau sẽ có màu giống hay khác nhau? Hoạt động 1: Xây dựng quy trình tách chiết dịch màu từ củ nghệ tươi. -Mục tiêu: HS biết cách tách chiết dịch màu từ củ nghệ tươi. -Thực hiện: HS có thể đưa ra các quy trình tách chiết dịch màu từ củ nghệ tươi như bảng 2. Quy trình 1 Quy trình 2 Quy trình 3 Quy trình 4 + Thái nhỏ củ + Thái nhỏ củ + Thái nhỏ củ nghệ tươi + Thái nhỏ củ nghệ tươi nghệ tươi nghệ tươi + Cho 100g + Cho 100g + Cho 100g nghệ tươi thái + Cho 50g nghệ nghệ tươi vào nghệ tươi thái nhỏ thêm 200ml nước rồi đun tươi thái nhỏ máy xay nhỏ ngâm sôi khoảng 10 phút. mỏng ngâm với nhuyễn.Sau đó 200ml với nước + Lọc lấy phần nước màu 100ml cồn 30-400 thêm 200ml cồn nóng khoảng 20 vàng. khoảng 30 phút (300-400) phút + Chắt lấy phần + Ép, lọc lấy + Chắt lấy phần dung dịch vàng phần nước màu. nước vàng. Bảng 2. Các quy trình tách chiết dịch màu từ củ nghệ tươi
Hoạt động 2:Thực hành tách chiết dung dịch màu từ củ nghệ - Mục tiêu: HS biết cách thực hiện một số công đoạn tách chiết dịch màu từ củ nghệ tươi để làm chất chỉ thị, thuốc thử. -Thực hiện: HS có thể tùy ý chọn một quy trình thực hiện phù hợp với thời gian và hoàn cảnh . Hoạt động 3: Áp dụng thử nghiệm dung dịch màu vừa điều chế được để nhận biết môi trường của các dung dịch, hàn the có trong thực phẩm. - Mục tiêu: HS biết cách xác định môi trường nhờ thuốc thử, từ đó nhận biết được hàn the có trong thực phẩm. - Thực hiện: + Lấy mẫu thử của các dung dịch vào cốc có ghi tên. Nhỏ lần lượt vào các cốc dung dịch màu từ củ nghệ tươi mà từng nhóm đã điều chế được ở hoạt động trước. + Quan sát và nhận xét sự thay đổi màu sắc của dung dịch thuốc thử. + Đưa ra kết luận về môi trường trong các dung dịch trên: Dung dịch có tính axit là dung dịch giấm ăn, nước chanh vì không làm đổi màu vàng dung dich màu chiết suất từ củ nghệ tươi. dung dịch Ca(OH) , Dung dịch có tính bazơ là 2 dung dich hàn the (muối borac) vì làm cho dung dịch màu chiết suất từ củ nghệ tươi chuyển từ màu vàng sang màu đỏ. + Lấy thuốc thử (dung dịch màu được chiết suất từ củ nghệ tươi) nhỏ vào thực phẩm (giò hoặc chả) nếu thấy dung dịch chuyển từ màu vàng sang màu đỏ thì chứng tỏ trong thực phẩm có chứa hàn the, còn nếu dung dịch không đổi màu thì trong thực phẩm không chứa hàn the. Hoạt động 4: Tiến hành làm que thử từ dịch màu chiết suất từ củ nghệ tươi - Mục tiêu: HS làm được que thử từ dịch màu chiết suất từ củ nghệ tươi - Thực hiện: