Luận văn xác định hàm lượng chì, kẽm trong đất và nước khu vực mỏ sắt Thuận Hòa – Hà Giang bằng phương pháp phổ hấp thụ và phát xạ nguyên tử

Các thầy cô cần file liên hệ với chúng tôi tại fanpage facebook O2 Education

Hoặc xem nhiều SKKN hơn tại:  Tổng hợp SKKN luận văn luận án O2 Education

MỞ ĐẦU

Môi trường và bảo vệ môi trường ngày nay đang là mối quan tâm chung của toàn xã hội. Hiện nay, đất nước ta đang trên con đường Công nghiệp hoá – hiện đại hoá. Việc khai thác các tài nguyên thiên nhiên, trong đó có tài nguyên khoáng sản kim loại phục vụ xây dựng và phát triển đất nước là rất cần thiết. Tuy nhiên, quá trình khai thác và chế biến các loại quặng này sẽ tác động nhiều mặt đến môi trường, vì vậy việc nghiên cứu ảnh hưởng của quá trình khai thác và chế biến các loại quặng sắt tới môi trường ngày càng được quan tâm.

Hà Giang là tỉnh miền núi có tiềm năng về tài nguyên khoáng sản hết sức đa dạng và phong  phú. Trong đó có những loại khoáng sản có giá trị kinh tế cao là sắt, chì, kẽm, Mangan, Antimon…Theo tài liệu địa chất và khoáng sản, đến nay trên địa bàn tỉnh Hà Giang đã xác định được 215 mỏ, điểm quặng, điểm khoáng sản với 28 loại khoáng sản khác nhau. Trong đó mỏ Quặng sắt (21 mỏ, điểm mỏ). Mỏ sắt ở Thuận Hòa có trữ lượng khoảng 19,8 – 22,0 triệu tấn đây được xem là nơi có trữ lượng sắt lớn nhất trong tỉnh [1].

Để khai thác và sử dụng có hiệu quả nguồn tài nguyên khoáng sản này cần phải có công nghệ khai thác chế biến phù hợp với điều kiện địa chất khu vực và các điều kiện thực tế khác. Song song với việc khai thác chế biến loại khoáng sản này, công tác bảo vệ môi trường cần phải hết sức quan tâm vì nước thải của quá trình khai thác và chế biến có chứa các ion kim loại nặng (như Pb và Zn) gây ô nhiễm nguồn nước và đất, các ion kim loại này thể hiện độc tính cao đối với sức khỏe của con người khi hàm lượng của chúng vượt quá tiêu chuẩn cho phép. Vì vậy cần phải phân tích đánh giá mức độ ô nhiễm ảnh hưởng đến nguồn nước và đất ở khu vực khai thác khoảng sản từ đó tìm biện pháp thích hợp để loại trừ và hạn chế ô nhiễm lan rộng là vấn đề cấp bách.

Xuất phát từ những lý do trên, chúng tôi đã chọn đề tài: “Xác định hàm lượng chì, kẽm trong đất và nước khu vực mỏ sắt Thuận Hòa – Hà Giang bằng phương pháp phổ hấp thụ và phát xạ nguyên tử”.

Với mục tiêu:

– Phân tích xác định hàm lượng chì, kẽm trong mẫu đất và nước.

– Đánh giá so sánh với tiêu chuẩn Việt Nam để đánh giá mức độ ô nhiễm.

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN TỐ CHÌ, KẼM

1.1.1. Chì

1.1.1.1. Trạng thái tự nhiên

Chì trong tự nhiên chiếm khoảng 0,0016 % khối lượng vỏ Trái đất, phân bố trong 170 khoáng vật khác nhau nhưng quan trọng nhất là galena (PbS), anglesite ( PbSO₄ ) và cerussite ( PbCO₃), hàm lượng chì trong các khoáng lần lượt là 88 %, 68% và 77%. [1, 2, 3]

1.1.1.2. Tính chất vật lí

Chì  là kim loại nặng, có ánh kim. Chì kim loại có màu xanh xám, mềm, bề mặt chì thường mờ đục do bị oxi hóa. Một số hằng số vật lí của chì: [1, 2]

Cấu hình electron	[Xe]4f145d106s26p2
Năng lượng ion hóa thứ nhất (eV)	7,42
Bán kính nguyên tử (A0)	1,75
Thế điện cực chuẩn (V)	-0,126
Khối lượng nguyên tử (đvC)	207,21
Nhiệt độ nóng chảy (oC)	327
Nhiệt độ sôi (oC)	1737
Cấu trúc tinh thể	Lập phương tâm diện

1.1.1.3. Tính chất hóa học

Nhìn chung, chì là kim loại tương đối hoạt động về mặt hoá học. Ở điều kiện thường, chì bị oxi hoá tạo thành lớp oxit màu xám xanh bao bọc bên trên mặt bảo vệ cho chì không tiếp xúc bị oxi hoá nữa:

2Pb + O₂ → 2PbO

Khi gặp nước, nước sẽ tách dần màng oxit bao bọc ngoài và tiếp tục bị tác dụng.

Chì tương tác với halogen và nhiều nguyên tố không kim loại khác:

Pb + X₂ → PbX₂

Chì có thế điện cực âm nên về nguyên tắc nó tan được trong các axit. Nhưng thực tế chì chỉ tương tác ở trên bề mặt với dung dịch axit clohiđric loãng và axit sunfuric dưới 80% vì bị bao bọc bởi lớp muối khó tan (PbCl₂; PbSO₄). Với dung dịch đậm đặc hơn của các axit đó, chì có thể tan vì muối khó tan của lớp bảo vệ đã chuyển thành hợp chất tan: [1, 2, 3]

PbCl₂ + 2HCl → H₂PbCl₄

PbSO₄ + H₂SO₄ → Pb(HSO₄)₂

Với axit nitric ở bất kỳ nồng độ nào, chì tương tác như một kim loại:

3Pb + 8HNO_3loãng → 3Pb(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

Khi có mặt oxi, chì có thể tương tác với nước:

2Pb + 2H₂O + O₂ → 2Pb(OH)₂

có thể tan trong axit axetic và các axit hữu cơ khác:

2Pb + 4CH₃COOH + O₂ → 2Pb(CH₃COO)₂ + 2H₂O

Với dung dịch kiềm, chì có tương tác khi đun nóng, giải phóng hiđro:

Pb + 2KOH + 2H₂O → K₂[Pb(OH)₄] + H₂

1.1.1.4. Tác dụng sinh hóa

Chì là một nguyên tố không cần thiết cho cơ thể sinh vật. Không khí, nước và thực phẩm bị ô nhiễm chì đều rất nguy hiểm cho con người, nhất là trẻ em đang phát triển. Chì có tác dụng âm tính lên sự phát triển của bộ não trẻ em, chì ức chế mọi hoạt động của các enzim, không chỉ ở não mà còn ở các bộ phận tạo máu, nó là tác nhân phá hủy hồng cầu.       

Chì có thể thâm nhập vào cơ thể con người qua thức ăn, nước uống, hít thở hoặc thông qua da nhưng chủ yếu lượng chì đi vào cơ thể con người là do khẩu phần ăn uống, chúng được tích tụ trong xương, ít gây độc cấp tính trừ liều lượng cao, nguy hiểm hơn là sự tích luỹ lâu dài trong cơ thể ở liều lượng thấp nhưng với thời gian dài. Triệu chứng thể hiện nhiễm độc chì là mệt mỏi, ăn không ngon, đau đầu, nó tác dụng lên hệ thần kinh trung ương và ngoại vi, hiệu ứng sinh hoá quan trọng của chì là can thiệp vào hồng cầu, nó can thiệp vào quá trình tạo hợp chất trung gian trong quá trình hình thành Hemoglobin. Khi nồng độ chì trong máu đạt 0,3 ppm thì nó ngăn cản quá trình sử dụng oxi để oxi hóa glucoza tạo a năng lượng cho quá trình sống, do đó làm cho cơ thể mệt mỏi và khi nồng độ lớn hơn 0,8 ppm thì hụt hẳn Hemoglobin gây thiếu máu và làm rối loạn chức năng thận.

Ngoài ra Pb²⁺ đồng hình với Ca²⁺ nên có thể thay thế Ca²⁺ tạo phức trong xương (làm xương đen), nếu lượng Ca²⁺ cao lại đẩy Pb²⁺ ra và Pb²⁺ được tích luỹ ở mô mềm. [4]

1.1.2. Kẽm

1.1.2.1. Trạng Thái tự nhiên

Kẽm là nguyên tố tương đối phổ biến. Trong vỏ Trái Đất kẽm chiếm khoảng 75 ppm. Đất chứa 5-77 ppm kẽm với giá trị trung bình là 64 ppm. Nước biển chứa 30 ppb và trong khí quyển chứa 0.1-4 µg/m. Ngoài ra kẽm có trong tất cả các loài vật sống, cơ thể con người chứa đến 0.001 % kẽm ở răng và hệ thần kinh và tuyến sinh dục

Kẽm (tiếng la tinh là zinc) nằm ở vị trí thứ 30 trong bảng tuần hoàn thuộc phân nhóm IIB.  Kẽm là nguyên tố phổ biến thứ 24 trong lớp vỏ Trái Đất và có 5 đồng vị bền. Quặng kẽm phổ biến nhất là quặng sphalerit, một loại kẽm sulfua. [5, 6]

1.1.2.2. Trạng thái vật lý

Kẽm là kim loại có màu trắng bạc nhưng ở trong không khí ẩm nó dần bị bao phủ bởi màng oxit nên mất ánh kim. Là kim loại mềm dễ nóng chảy, dễ bay hơi tương đối cứng và giòn..

Màu sắc	Ánh kim bạc xám
Trạng thái vật chất	Chất rắn
Nhiệt độ nóng chảy	692,68 K ​(419,53 °C, ​787,15 °F)
Nhiệt độ sôi	1.180 K ​(907 °C, ​1.665 °F)
Mật độ	7,14 g·cm−3 (ở 0 °C, 101.325 kPa)
Mật độ ở thể lỏng	ở nhiệt độ nóng chảy: 6,57 g·cm−3
Nhiệt lượng nóng chảy	7,32 kJ·mol−1
Nhiệt lượng bay hơi	123,6 kJ·mol−1
Nhiệt dung	25,470 J·mol−1·K−1

Kẽm là kim loại có màu trắng bạc nhưng ở trong không khí ẩm nó dần bị bao phủ bởi màng oxit nên mất ánh kim. Là kim loại mềm dễ nóng chảy, dễ bay hơi tương đối cứng và giòn. [5, 6]

1.1.2.3. Tính chất hóa học

Kẽm là kim loại tương đối hoạt động. Trong không khí ẩm, kẽm bền ở nhiệt độ thường do có màng oxit bảo vệ. Nhưng ở nhiệt độ cao, kẽm cháy mãnh liệt tạo thành ngọn lửa màu lam và sáng chói.

Kẽm tác dụng với halogen, lưu huỳnh và các nguyên tố không kim loại khác như photpho, selen…

Ở nhiệt độ thường, Zn bền với nóng nước vì có màng oxit bảo vệ, ở nhiệt độ cao khử hơi nước thành oxit:

Zn + H₂O  →  ZnO  + H₂

Có thế điện cực âm, kẽm dễ dàng tác dụng với axit không phải là chất oxi hoá giải phống khí hidro.

Kẽm có thể tan trong dung dịch kiềm giải phóng hidro giống như nhôm:

Zn + 2H₂O + 2 OH^– → [ Zn(OH)₄^2-]  + H₂

1.1.2.4. Tác dụng sinh hóa

Kẽm tham gia hoạt hoá khoảng 70 enzym của nhiều hoạt đông sinh lý, sinh hoá của cây. Nó là một nguyên tố có ảnh hưởng to lớn đối với năng suất cây trồng. Thực vật hấp thụ kẽm ở dạng ion Zn²⁺. Tác dụng sinh lý của kẽm:

1. Zn cần cho sự hoạt động của nhiều enzym đường phân (hexokinase, andolase…)

2. Zn hoạt hoá enzym hô hấp cacboanhydrase, xúc tác phản ứng loại nước của hydrat oxit cacbon. Phản ứng này cung cấp CO₂ cho quá trình quang hợp.

3. Zn xúc tác quá trình tổng hợp triptophan, protein, axit indolilaxetic và cần cho quá trình sử dụng P vô cơ thành P hữu cơ trong thành phần của axit nucleic, các nucleotit.

Mặc dù kẽm là vi chất cần thiết cho sức khỏe, tuy nhiên nếu hàm lượng kẽm vượt quá mức cần thiết sẽ có hại cho sức khỏe. Hấp thụ quá nhiều kẽm làm ngăn chặn sự hấp thu đồng và sắt. Ion kẽm tự do trong dung dịch là chất có độc tính cao đối với thực vật, động vật và đặc biệt là đối với người. [3, 7]

1.2. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH KẼM VÀ CHÌ

Hiện nay có rất nhiều phương pháp khác nhau để xác định Kẽm và Chì như phương pháp phân tích khối lượng, phân tích thể tích, điện hoá, phổ phân tử UV – VIS, phổ phát xạ nguyên tử (AES), phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS) và không ngọn lửa (GF-AAS), phương pháp ICP – OES,.… Dưới đây là một số phương pháp xác định Zn, Pb.

1.2.1. Các phương pháp hoá học

1.2.1.1. Phương pháp phân tích khối lượng

Phương pháp phân tích khối lượng là phương pháp cổ điển, độ chính xác có thể đạt tới 0,1%. Cơ sở của phương pháp là sự kết tủa định lượng của chất phân tích với một thuốc thử thích hợp. [7]

1.2.1.2. Phương pháp phân tích thể tích

Phương pháp phân tích thể tích dựa trên sự đo thể tích dung dịch thuốc thử để biết nồng độ chính xác (dung dịch chuẩn) được thêm vào dung dịch chất định phân để tác dụng đủ toàn bộ lượng chất định phân đó. Thời điểm thêm lượng thuốc thử tác dụng với toàn bộ chất định phân gọi là điểm tương đương. Để nhận biết điểm tương đương, người ta dùng các chất gây ra hiện tượng có thể quan sát bằng mắt gọi là các chất chỉ thị. [7]

1.2.1.3. Phương pháp phân tích công cụ.

1. Phương pháp phổ hấp thụ phân tử UV – VIS

Phương pháp này chính là phương pháp phổ hấp thụ phân tử trong vùng UV – VIS. Ở điều kiện thường, các phân tử, nhóm phân tử của chất bền vững và nghèo năng lượng. Đây là trạng thái cơ bản. Nhưng khi có một chùm sáng với năng lượng thích hợp chiếu vào thì các điện tử hoá trị trong các liên kết (л, ∂ , n) sẽ hấp thụ năng lượng chùm sáng, chuyển lên trạng thái kích thích với năng lượng cao hơn. Hiệu số giữa hai mức năng lượng (cơ bản E_o và kích thích E_m) chính là năng lượng mà phân tử hấp thụ từ nguồn sáng để tạo ra phổ hấp thụ phân tử của chất.

Nguyên tắc: Phương pháp xác định dựa trên việc đo độ hấp thụ ánh sáng của một dung dịch phức tạo thành giữa ion cần xác định với một thuốc thử vô cơ hay hữu cơ trong môi trường thích hợp khi được chiếu bởi chùm sáng. Phương pháp định lượng phép đo:

A = K.C

Trong đó:       A: độ hấp thụ quang

K: hằng số thực nghiệm

C: nồng độ nguyên tố phân tích

Phương pháp này cho phép xác định nồng độ chất ở khoảng 10^-5 – 10^-7M và là một trong các phương pháp được sử dụng khá phổ biến.

Phương pháp trắc quang có độ nhạy, độ ổn định và độ chính xác khá cao, được sử dụng nhiều trong phân tích vi lượng. Tuy nhiên với việc xác định Zn, Pb thì lại gặp rất nhiều khó khăn do ảnh hưởng của một số ion kim loại tương tự. Khi đó phải thực hiện các công đoạn che, tách phức tạp. [7]

2. Phương pháp cực phổ

Nguyên tắc: Người ta thay đổi liên tục và tuyến tính điện áp đặt vào 2 cực để khử các ion kim loại, do mỗi kim loại có thế khử khác nhau. Thông qua chiều cao của đường cong Von-Ampe có thể định lượng được ion kim loại trong dung dịch ghi cực phổ. Vì dòng giới hạn I_gh ở các điều kiện xác định tỉ lệ thuận với nồng độ ion trong dung dịch ghi cực phổ theo phương trình:

I = k.C

Phương pháp này sử dụng điện cực giọt thuỷ ngân rơi làm cực làm việc, trong đó thế được quét tuyến tính rất chậm theo thời gian (thường 1 – 5 mV/s) đồng thời ghi dòng là hàm của thế trên cực giọt thuỷ ngân rơi. Sóng cực phổ thu được có dạng bậc thang, dựa vào chiều cao có thể định lượng được chất phân tích.

Phương pháp này có khá nhiều ưu điểm: Nó cho phép xác định cả chất vô cơ và hữu cơ với nồng độ 10^-5 ÷ 10^-6M tuỳ thuộc vào cường độ và độ lặp lại của dòng dư. Sai số của phương pháp thường là 2 ÷ 3% với nồng độ 10^-3 ÷ 10^-4M, là 5% với nồng độ 10^-5  M (ở điều kiện nhiệt độ không đổi). Tuy nhiên phương pháp cực phổ bị ảnh hưởng rất lớn của dòng tụ điện, dòng cực đại, lượng oxi hoà tan hay bề mặt điện cực nên giới hạn phát hiện kém khoảng 10^-5 – 10^-6 M.

Nhằm loại trừ ảnh hưởng trên đồng thời tăng độ nhạy, hiện nay đã có các phương pháp cực phổ hiện đại: cực phổ xung vi phân (DPP), cực phổ sóng vuông (SQWP)… chúng cho phép xác định lượng vết của nhiều nguyên tố. [8]

3. Phương pháp Von-Ampe hoà tan

Về bản chất, phương pháp Von-Ampe hoà tan cũng giống như phương pháp cực phổ là dựa trên việc đo cường độ dòng để xác định nồng độ các chất trong dung dịch. Nguyên tắc gồm hai bước:

Bước 1: Điện hoá làm giàu chất cần phân tích trên bề mặt điện cực làm việc trong khoảng thời gian xác định, tại thế điện cực xác định.

Bước 2: Hoà tan kết tủa đã được làm giàu bằng cách phân cực ngược cực làm việc, đo và ghi dòng hoà tan. Trên đường Von-Ampe hoà tan xuất hiện pic của nguyên tố cần phân tích. Chiều cao pic tỉ lệ thuận với nồng độ. [8]

4. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử

Nguyên tắc: Khi nguyên tử tồn tại tự do ở thể khí và ở trạng thái năng lượng cơ bản, thì nguyên tử không thu hay không phát ra năng lượng. Tức là nguyên tử ở trạng thái cơ bản. Song, nếu chiếu vào đám hơi nguyên tử tự do một chùm tia sáng đơn sắc có bước sóng phù hợp, trùng với bước sóng vạch phổ phát xạ đặc trưng của nguyên tố phân tích, chúng sẽ hấp thụ tia sáng đó sinh ra một loại phổ của nguyên tử. Phổ này được gọi là phổ hấp thụ của nguyên tử. Với hai kỹ thuật nguyên tử hóa, nên chúng ta cũng có hai phép đo tương ứng. Đó là phép đo phổ hấp thụ nguyên tử trong ngọn lửa (F- AAS có độ nhạy cỡ 0,1 ppm) và phép đo phổ hấp thụ nguyên tử không ngọ n lửa (GF – AAS có độ nhạy cao hơn kỹ thuật ngọn lửa 50- 1000 lần, cỡ 0,1- 1 ppb).

Cơ sở của phân tích định lượng theo AAS là dựa vào mối quan hệ giữa cường độ vạch phổ và nồng độ nguyên tố cần phân tích theo biểu thức:

A_λ = a.C_X

Có 2 phương pháp định lượng theo phép đo AAS là : phương pháp đường chuẩn và phương pháp thêm tiêu chuẩn.

Thực tế cho thấy phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử có nhiều ưu việt như:

Độ nhạy, độ chính xác cao, lượng mẫu tiêu thụ ít, tốc độ phân tích nhanh. Với ưu điểm này, AAS được thế giới dùng làm phương pháp tiêu chuẩn để xác định lượng nhỏ và lượng vết các kim loại trong nhiều đối tượng khác nhau.

Phép đo phổ AAS có thể phân tích được hàm lượng vết của hầu hết các kim loại và cả những hợp chất hữu cơ hay anion không có phổ hấp thụ nguyên tử. Nó được sử dụng rộng rãi trong các ngành: địa chất, công nghiệp hóa học, hóa dầu, y học, sinh học, dược phẩm. [9]

4.1.  Phép đo phổ F-AAS

Kỹ thuật F-AAS dùng năng lượng nhiệt của ngọn lửa đèn khí để hoá hơi và

nguyên tử hoá mẫu phân tích. Do đó mọi quá trình xảy ra trong khi nguyên tử hoá mẫu phụ thuộc vào đặc trưng và tính chất của ngọn lửa đèn khí nhưng chủ yếu là nhiệt độ ngọn lửa. Đây là yếu tố quyết định hiệu suất nguyên tử hoá mẫu phân tích, mọi yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ ngọn lửa đèn khí đều ảnh hưởng đến kết quả của phương pháp phân tích. [9]

4.2. Phép đo phổ GF-AAS

Kỹ thuật GF-AAS ra đời sau kỹ thuật F-AAS nhưng đã được phát triển rất nhanh, nó đã nâng cao độ nhạy của phép xác định lên gấp hàng trăm lần so với kỹ thuật F-AAS. Mẫu phân tích bằng kỹ thuật này không cần làm giàu sơ bộ và lượng mẫu tiêu tốn ít.

Kỹ thuật GF-AAS là quá trình nguyên tử hoá tức khắc trong thời gian rất ngắn nhờ năng lượng nhiệt của dòng điện có công suất lớn và trong môi trường khí trơ (Argon). Quá trình nguyên tử hoá xảy ra theo các giai đoạn kế tiếp nhau: sấy khô, tro hoá luyện mẫu, nguyên tử hoá để đo phổ hấp thụ nguyên tử và cuối cùng là làm sạch cuvet. Nhiệt độ trong cuvet graphit là yếu tố quyết định mọi diễn biến của quá trình nguyên tử hoá mẫu. Trong đó hai giai đoạn đầu là chuẩn bị cho giai đoạn nguyên tử hóa để đạt kết quả tốt. Nhiệt độ trong cuvet graphit là yếu tố chính quyết định mọi sự diễn biến của quá trình nguyên tử hóa mẫu.

* Những ưu – nhược điểm của phép đo:

Cũng như các phương pháp phân tích khác, phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử cũng có những ưu, nhược điểm nhất định đó là:

– Ưu điểm: Đây là phép đo có độ nhạy cao và độ chọn lọc tương đối cao. Gần 60 nguyên tố hoá học có thể xác định bằng phương pháp này với độ nhạy từ 1.10^-4 – 1.10^-5 %. Đặc biệt, nếu sử dụng kỹ thuật nguyên tử hoá không ngọn lửa thì có thể đạt tới độ nhạy n.10^-7 %. Chính vì có độ nhạy cao nên phương pháp phân tích này đã được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực để xác định lượng vết các kim loại. Một ưu điểm lớn của phép đo là: trong nhiều trường hợp không phải làm giàu nguyên tố cần xác định trước khi phân tích. Do đó, tốn ít mẫu, ít thời gian cũng như hoá chất tinh khiết để làm giàu mẫu. Tránh được sự nhiễm bẩn khi xử lý mẫu qua các giai đoạn phức tạp. Đặc biệt, phương pháp này cho phép phân tích hàng loạt mẫu với thời gian ngắn, kết quả phân tích lại rất ổn định, sai số nhỏ.

– Nhược điểm: Tuy nhiên, bên cạnh những ưu điểm phép đo AAS cũng có nhược điểm là chỉ cho biết thành phần nguyên tố của chất ở trong mẫu phân tích mà không chỉ ra trạng thái liên kết của nguyên tố ở trong mẫu. [9]

5. Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử (ICP – OES)

Khi ở điều kiện thường, nguyên tử không thu hay phát ra năng lượng nhưng nếu bị kích thích thì các điện tử hoá trị sẽ nhận năng lượng chuyển lên trạng thái có năng lượng cao hơn (trạng thái kích thích). Trạng thái này không bền, chúng có xu hướng giải phóng năng lượng để trở về trạng thái ban đầu bền vững dưới dạng các bức xạ. Các bức xạ này được gọi là phổ phát xạ của nguyên tử.

Phương pháp ICP – OES dựa trên sự xuất hiện phổ phát xạ của nguyên tử tự do của nguyên tố phân tích ở trạng thái khí khi có sự tương tác với nguồn năng lượng phù hợp. Hiện nay, người ta dùng một số nguồn năng lượng để kích thích phổ AES như ngọn lửa đèn khí, hồ quang điện, tia lửa điện, plasma cao tần cảm ứng (ICP)…

Nhìn chung, phương pháp AES đạt độ nhạy rất cao (thường từ n.10^-3 đến n.10^-4%), lại tốn ít mẫu, có thể phân tích đồng thời nhiều nguyên tố trong cùng một mẫu. Vì vậy, đây là phương pháp dùng để kiểm tra đánh giá hoá chất, nguyên liệu tinh khiết, phân tích lượng vết ion kim loại độc trong nước, lương thực, thực phẩm. Tuy nhiên, phương pháp này lại chỉ cho biết thành phần nguyên tố trong mẫu mà không chỉ ra được trạng thái liên kết của nó trong mẫu. [9]

Hình 1.1. Nguyên tắc cấu tạo hệ thống máy phổ phát xạ nhiều kênh

HF-Nguồn cao tần RF. Pm-Hệ NTH mẫu. S-Tâm ngọn lửa ICP.  T-Khe sáng.

L-Hệ thấu kính. G-Cách tử. M1-Hệ chuẩn trực. M2-Hệ hội tụ. PM-Nhân quang (detectror), >>-Hệ điện tử. Sig-Bộ hiện thị kết quả. Mr-Hệ máy tính

1.3. GIỚI THIỆU CÁC MỎ QUẶNG SẮT VÀ CÔNG NGHỆ KHAI THÁC QUẶNG SẮT THUẬN HÒA HUYỆN VỊ XUYÊN, TỈNH HÀ GIANG

Hà Giang là tỉnh có tiềm năng về tài nguyên khoáng sản hết sức đa dạng và phong  phú cả về kim loại và phi kim loại. Trong đó có những loại khoáng sản có giá trị kinh tế cao là chì, kẽm, Mangan, Antimon…Theo tài liệu địa chất và khoáng sản, đến nay trên địa bàn tỉnh Hà Giang đã xác định được 215 mỏ, điểm quặng, điểm khoáng sản với 28 loại khoáng sản khác nhau. Trong đó 4 loại khoáng sản trọng điểm là: Quặng sắt (21 mỏ, điểm mỏ); quặng chì, kẽm (16 mỏ, điểm mỏ); quặng Mangan (27 mỏ, điểm mỏ) và quặng Antimon.

Mỏ sắt Tùng Bá có trữ lượng 22 triệu tấn

Mỏ sắt Thuận Hòa có trữ lượng 725,525 tấn công suất 100.000 ngìn tấn/năm

Mỏ sắt Sàng Thần (huyện Bắc Mê) trữ lượng 31,86 triệu tấn. [1]

Hình 1.2. Toàn cảnh khu khai thác mỏ sắt Thuận hòa

* Quy trình khai thác quạng sắt tại mỏ sắt Thuận Hòa

Quặng đầu được máy xúc tải cấp lên bun ke cấp liệu. Quặng từ bun ke cấp liệu được máy cấp liệu cấp lên máy đập hàm để giảm kích thước cỡ hạt xuống còn -100mm, sau đó quặng được băng tải vận chuyển lên máy đập trung  là máy đập nón để tiếp tục giảm kích thước cỡ hạt xuống còn -35mm rồi được băng tải vận chuyển tới sàng sơ bộ và kiểm tra có kích thước lỗ lưới 8mm. Sản phẩm trên sàng qua máng dẫn đổ trực tiếp vào máy đập nhỏ  là máy đập nón, sản phẩm của máy đập được băng tải  cấp trở lại sàng phân loại S1 theo một chu trình. Sản phẩm dưới sàng được băng tải  vận chuyển lên hai bun ke trung chuyển

Quặng có cấp hạt 0÷8mm từ bun ke qua máy cấp liệu qua băng tải (B5) cấp cho máy nghiền bi giai đoạn 1được nghiền đến cấp hạt -0,5mm. Sản phẩm của máy nghiền được kiểm tra lại qua phân cấp ruột xoắn, cát của phân cấp ruột xoắn được cấp trở lại máy nghiền, bùn tràn của phân cấp ruột xoắn được chảy xuống thùng  qua bơm  cấp lên thiết bị tuyển vít đứng. Qua hệ thống tuyển vít đứng quặng được chia thành 03 sản phẩm. Sản phẩm tinh quặng (tinh quặng 1) được chảy xuống thùng bơm bơm ra bể lắng quặng tinh, sản phẩm đuôi được tự chảy qua đường ống vào thùng chứa bùn quặng ; còn sản phẩn trung gian của vít đứng tự chảy vào máy nghiền giai đoạn 2.

Sản phẩm của máy nghiền giai đoạn 2 với độ mịn nghiền là -0,1mm tức tỷ lệ của cấp hạt -0,074mm chiếm khoảng 70%. Sản phẩm của máy nghiền được kiểm tra lại qua phân cấp ruột xoắn. Cát của phân cấp ruột xoắn được cấp trở lại máy nghiền, bùn tràn của phân cấp được chảy xuống thùng bơm  và qua bơm  cấp lên thiết bị tuyển vít đứng .

Qua vít xoắn, quặng được phân chia thành 02 sản phẩm: sản phẩm tinh quặng (tinh quặng 2) chảy xuống bể lắng quặng tinh, quăng đuôi của vít đứng kết hợp với quặng đuôi của vít đứng trước gộp chảy xuống thùng bơm bùn .

Qua bơm bùn quặng lên máy tuyển từ chính, bùn thải của máy tuyển từ chính lại được tuyển lại trên máy tuyển từ vét, tinh quặng của máy tuyển từ chính và máy tuyển từ vét (tinh quặng 3) được bơm về bể lắng quặng tinh. Bùn thải của máy tuyển từ vét chảy về thùng bơm bùn và được bơm  bơm ra hồ lắng bùn. Tại hồ lắng bùn nước trong được cấp trở lại dây chuyền xưởng tuyển.

Tinh quặng 1, tinh quặng 2, tinh quặng 3 được bơm về bể lắng quặng tinh theo từng ô một và luôn phiên tháo khô được máy bốc lên ô tô vận chuyển về kho chứa sản phẩm trước khi cấp cho nhà máy luyện gang.

Đập hàm

Đập côn trung

Sàng phân loại 8mm

Quặng nguyên khai

Đập côn nhỏ

Nghiền -0,5mm

Phân cấp ruột xoắn 1

Tuyển vít đứng 1

Nghiền -0,1mm

Phân cấp ruột xoắn 2

Tuyển vít đứng 2

Tuyển từ 2 cấp

Bể lắng quặng tinh

Hồ lắng quặng tinh

Tinh quặng

Nước tuần hoàn

Bùn thải

Hình 1.3. Sơ đồ công nghệ tuyển quặng sắt Thuận Hòa

CHƯƠNG 2

THỰC NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. THIẾT BỊ, HÓA CHẤT, DỤNG CỤ

2.1.1. Thiết bị

– Máy quang phổ hấp thụ nguyên tử Shimadzu AA – 6300 của Nhật Bản tại Trung tâm y tế Dự phòng Thái Nguyên.

– Máy quang phổ phát xạ nguyên tử Agilent ICP- OES 5100 của Mỹ tại phòng phân tích SGS Núi Pháo – Thái Nguyên.

– Máy cất nước hai lần Aquatron A4000D  của Mỹ .

– Cân phân tích  CPA2245 của Đức (  0,1 mg).

– Tủ lạnh, bếp điện.

2.1.2. Dụng cụ

 – Bình định mức các loại: 10, 25, 50, 100, 250 ml.

 – Pipet man.             

 – Pipet bầu 1, 2, 5, 10 ml

 – Cốc thuỷ tinh, ống đong, phễu các loại.

2.1.3. Hoá chất

– Các dung dịch chuẩn của Pb, Zn được pha từ dung dịch chuẩn có nồng độ 1000mg/l của hãng Meck (Đức) sản xuất.

– Dung dịch HCl, HNO₃, Mg(NO₃)₂ (Merk).

Các dung dịch hóa chất đều được pha chế bằng nước cất 2 lần.

Các thầy cô cần file liên hệ với chúng tôi tại fanpage facebook O2 Education

Hoặc xem nhiều SKKN hơn tại:  Tổng hợp SKKN môn hóa học cấp THPT

Hoặc xem thêm các tài liệu khác của môn hóa

• Phương pháp tư duy dồn chất xếp hình giải bài tập hóa học hữu cơ
• Tổng hợp đề thi môn hóa của bộ giáo dục từ năm 2007 đến nay
• Tổng hợp các phương pháp giải bài tập môn hoá học
• Tổng hợp giáo án chủ đề STEM trong môn hóa học

Luận văn xác định hàm lượng Chì và Asen trong một số mẫu đất và nước khu vực mỏ Trại Cau – Thái Nguyên bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử và phổ phát xạ nguyên tử

Các thầy cô cần file liên hệ với chúng tôi tại fanpage facebook O2 Education

Hoặc xem nhiều SKKN hơn tại:  Tổng hợp SKKN luận văn luận án O2 Education

MỞ ĐẦU

          Những năm gần đây, cùng với sự phát triển chung của cả nước, các hoạt động khai thác khoáng sản đã và đang góp phần to lớn vào công cuộc đổi mới đất nước. Ngành công nghiệp khai thác mỏ đã và đang ngày càng chiếm vị trí quan trọng trong nền kinh tế của Việt Nam. Trong những năm qua, hoạt động khai khoáng sản đã đóng góp tới 5,6% GDP. Tuy nhiên, bên cạnh những mặt tích cực đạt được, chúng ta cũng đang phải đối mặt với nhiều vấn đề về môi trường. Quá trình khai thác mỏ phục vụ cho lợi ích của mình, con người đã làm thay đổi môi trường xung quanh. Yếu tố chính gây tác động đến môi trường là khai trường của các mỏ, bãi thải, khí độc hại, bụi và nước thải… Làm phá vỡ cân bằng điều kiện sinh thái, đã được hình thành từ hàng chục triệu năm, gây ra sự ô nhiễm nặng nề đối với môi trường và là vấn đề cấp bách mang tính chất xã hội và chính trị của cộng đồng [1].

          Ô nhiễm không khí, nước: Các hoạt động khai thác khoáng sản thường sinh ra bụi, nước thải với khối lượng lớn, gây ô nhiễm không khí và nước. Tác động hoá học của hoạt động khai thác khoáng sản tới nguồn nước: Sự phá vỡ cấu trúc của đất đá chứa quặng khi tiến hành đào bới và khoan nổ sẽ thúc đẩy các quá trình hoà tan, rửa lũa các thành phần chứa trong quặng và đất đá, quá trình tháo khô mỏ, đổ các chất thải vào nguồn nước, chất thải rắn, bụi thải không được quản lý, xử lý chặt chẽ, tham gia vào thành phần nước mưa, nước chảy tràn cung cấp cho nguồn nước tự nhiên,… là những tác động hoá học làm thay đổi tính chất vật lý và thành phần hoá học của nguồn nước xung quanh các khu mỏ [1].

Trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên nói chung và huyện Đồng Hỷ nói riêng, tài nguyên rất phong phú và đa dạng: nhiều mỏ kim loại màu, kim loại đen, mỏ sắt đang và sẽ được khai thác trong tương lai. Trong quá trình khai thác, các hợp chất của một số kim loại nặng như: Chì, Kẽm, Thủy ngân, Cadimi, Asen…sẽ được giải phóng có thể đi vào trong môi trường đất hay nước gây ô nhiễm môi trường và khu vực xung quanh. Mỏ sắt Trại Cau là một trong những mỏ sắt lớn ở Thái Nguyên, vì vậy nó cũng tiềm ẩn nguy cơ gây ô nhiễm các kim loại nặng đối với môi trường xung quanh.

Vì những lí do trên, chúng tôi chọn đề tài:

“Xác định hàm lượng Chì và Asen trong một số mẫu đất và nước khu vực mỏ Trại Cau – Thái Nguyên bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử và phổ phát xạ nguyên tử” với các mục tiêu là:

1. Nghiên cứu, khảo sát các điều kiện tối ưu để xác định hàm lượng Chì và Asen trong một số mẫu đất và mẫu nước khu vực mỏ Trại Cau – Thái Nguyên bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử và phổ phát xạ nguyên tử.

2. Áp dụng các kết quả nghiên cứu để đánh giá khả năng ô nhiễm Chì và Asen trong mẫu đất và mẫu nước khu vực mỏ Trại Cau – Thái Nguyên.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1. Nguyên tố Chì (Pb) và Asen (As)

1.1.1. Giới thiệu về nguyên tố Chì (Pb)

1.1.1.1. Trạng thái tự nhiên

Chì trong tự nhiên chiếm khoảng 0,0016 % khối lượng vỏ Trái đất, phân bố trong 170 khoáng vật khác nhau nhưng quan trọng nhất là galena (PbS), anglesite ( PbSO₄ ) và cerussite ( PbCO₃), hàm lượng chì trong các khoáng lần lượt là 88 %, 68% và 77% [2].

1.1.1.2. Tính chất vật lí

Chì  là kim loại nặng, có ánh kim. Chì kim loại có màu xanh xám, mềm, bề mặt chì thường mờ đục do bị oxi hóa. Một số hằng số vật lí của chì [2]:

Cấu hình electron	[Xe]4f145d106s26p2
Năng lượng ion hóa thứ nhất (eV)	7,42
Bán kính nguyên tử (A0)	1,75
Thế điện cực chuẩn (V)	-0,126
Khối lượng nguyên tử (đvC)	207,21
Nhiệt độ nóng chảy (oC)	327
Nhiệt độ sôi (oC)	1737
Cấu trúc tinh thể	Lập phương tâm diện

1.1.1.3. Tính chất hóa học

Nhìn chung, chì là kim loại tương đối hoạt động về mặt hoá học. Ở điều kiện thường, chì bị oxi hoá tạo thành lớp oxit màu xám xanh bao bọc bên trên mặt bảo vệ cho chì không tiếp xúc bị oxi hoá nữa [2]:

2Pb + O₂ → 2PbO

Khi gặp nước, nước sẽ tách dần màng oxit bao bọc ngoài và tiếp tục bị tác dụng.

          Chì tương tác với halogen và nhiều nguyên tố không kim loại khác:

Pb + X₂ → PbX₂

          Chì có thế điện cực âm nên về nguyên tắc nó tan được trong các axit. Nhưng thực tế chì chỉ tương tác ở trên bề mặt với dung dịch axit clohiđric loãng và axit sunfuric dưới 80% vì bị bao bọc bởi lớp muối khó tan (PbCl₂; PbSO₄). Với dung dịch đậm đặc hơn củacác axit đó, chì có thể tan vì muối khó tan của lớp bảo vệ đã chuyển thành hợp chất tan:

PbCl₂ + 2HCl → H₂PbCl₄

PbSO₄ + H₂SO₄ → Pb(HSO₄)₂

Với axit nitric ở bất kỳ nồng độ nào, chì tương tác như một kim loại:

3Pb + 8HNO_3loãng → 3Pb(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

Khi có mặt oxi, chì có thể tương tác với nước:

2Pb + 2H₂O + O₂ → 2Pb(OH)₂

có thể tan trong axit axetic và các axit hữu cơ khác:

2Pb + 4CH₃COOH + O₂ → 2Pb(CH₃COO)₂ + 2H₂O

Với dung dịch kiềm, chì có tương tác khi đun nóng, giải phóng hiđro:

Pb + 2KOH + 2H₂O → K₂[Pb(OH)₄] + H₂

1.1.1.4. Độc tính của Chì

          Chì là một nguyên tố không cần thiết cho cơ thể sinh vật. Không khí, nước và thực phẩm bị ô nhiễm chì đều rất nguy hiểm cho con người, nhất là trẻ em đang phát triển. Chì có tác dụng âm tính lên sự phát triển của bộ não trẻ em, chì ức chế mọi hoạt động của các enzim, không chỉ ở não mà còn ở các bộ phận tạo máu, nó là tác nhân phá hủy hồng cầu.

Chì có thể thâm nhập vào cơ thể con người qua thức ăn, nước uống, hít thở hoặc thông qua da nhưng chủ yếu lượng chì đi vào cơ thể con người là do khẩu phần ăn uống, chúng được tích tụ trong xương, ít gây độc cấp tính trừ liều lượng cao, nguy hiểm hơn là sự tích luỹ lâu dài trong cơ thể ở liều lượng thấp nhưng với thời gian dài. Triệu chứng thể hiện nhiễm độc chì là mệt mỏi, ăn không ngon, đau đầu, nó tác dụng lên hệ thần kinh trung ương và ngoại vi, hiệu ứng sinh hoá quan trọng của chì là can thiệp vào hồng cầu, nó can thiệp vào quá trình tạo hợp chất trung gian trong quá trình hình thành Hemoglobin. Khi nồng độ chì trong máu đạt 0,3 ppm thì nó ngăn cản quá trình sử dụng oxi để oxi hóa glucoza tạo ra năng lượng cho quá trình sống, do đó làm cho cơ thể mệt mỏi và khi nồng độ lớn hơn 0,8 ppm thì hụt hẳn Hemoglobin gây thiếu máu và làm rối loạn chức năng thận.

          Ngoài ra Pb²⁺ đồng hình với Ca²⁺ nên có thể thay thế Ca²⁺ tạo phức trong xương (làm xương đen), nếu lượng Ca²⁺ cao lại đẩy Pb²⁺ ra và Pb²⁺ được tích luỹ ở mô mềm[3].

1.1.2. Giới thiệu về nguyên tố Asen (As)

1.1.2.1.Trạng thái tự nhiên của Asen

As chiếm khoảng 10^-4 % tổng số nguyên tử trong vỏ trái đất là các nguyên tố giàu thứ 20 sau các nguyên tố khác, nhưng ít tồn tại ở dạng nguyên chất trong tự nhiên. Người ta tìm thấy As tồn tại ở dạng hợp chất với một hay một số nguyên tố khác. Thường thì các các dạng hợp chất hữu cơ của Asen ít độc hơn hợp chất Asen vô cơ.

Asen phân bố rộng rãi trên vỏ trái đất với nồng độ trung bình khoảng 2mg/kg. Nó có mặt trong đá đất nước không khí, và một số sinh vật. Asen có thể tồn tại với 4 trạng thái oxi hóa: -3, 0, +3, +5.

Asen là nguyên tố cancofil dễ tạo sunfua với lưu huỳnh, tạo hợp chất với selen, telua và đặc biệt với đồng, niken, sắt, bạc,… Có khoảng gần 140 khoáng vật độc lập của Asen, trong đó 60% là Asenat và 35% là Sunfua. Các khoáng vật quan trọng nhất của Asen là: Asenopirit (FeAsS), Ocpirmen(As₂S₃), Rialga (AsS)… Asen còn kết hợp các nguyên tố khác, thay thế lưu huỳnh trong các hợp chất như: Lơlingit ( FeAs₂), Smartina (As₂Co), các loại hợp chất này thường tạo thành ở nhiệt độ thấp[4].

1.1.2.2. Tính chất vật lí

Asen hay còn gọi là thạch tín, là một á kim có màu xám kim loại, rất giòn, kết tinh dạng tinh thể. Asen lần đầu tiên được Albertus Magnus (Đức) viết về nó vào năm 1250. Asen là một á kim gây ngộ độc mạnh.

Asen có một vài dạng thù hình, dạng kim loại và dạng không kim loại. Ở dạng không kim loại Asen được tạo nên khi ngưng tụ hơi của nó. Đó là chất rắn mầu vàng, ở nhiệt độ thường dưới tác dụng của ánh sáng nó chuyển nhanh thành bột. Ở dạng kim loại: Asen có màu xám và là dạng bền nhất, dễ nghiền nhỏ thành bột, dẫn nhiệt và dẫn điện tốt, hơi Asen có mùi tỏi rất độc[4].

Dưới đây là một số hằng số vật lí của Asen:

Cấu hình electron	[Ar]3d104s24p3
Năng lượng ion hóa thứ nhất (eV)	10,5
Bán kính nguyên tử (A0)	1,25
Khối lượng nguyên tử (đvC)	74,92
Nhiệt độ nóng chảy (oC)	817
Nhiệt độ sôi (oC)	610

1.1.2.3. Tính chất hóa học

Asen là nguyên tố vừa có tính kim loại vừa có tính phi kim. Về lí tính nó có tính chất giống kim loại nhưng hóa tính lại giống các phi kim. Khi đun nóng trong không khí nó cháy tạo thành As₂O₃ màu trắng [4].

As + 3O₂ → As₂O₃

Ở dạng bột nhỏ As có thể bốc cháy trong khí clo tạo thành triclorua.

2As + 3Cl₂ → 2AsCl₃

Khi đun nóng As tương tác với Br, S, kim loại kiềm, kiềm thổ và một số kim loại khác tạo nên Asenua.

2As + 3M → M₃As₂ (đun nóng, M = Mg, Ca, Cu)

2As + M → MAs₂ (đun nóng, M = Zn, Ca, Fe)

As + M → MAs ( đun nóng, M = Al, Ga, In, La)

Asen không phản ứng với nước, axit loãng nhưng tan trong HNO₃ đặc, cường thủy, kiềm, chất ôxi hóa điển hình.

As + 3HCl_đ + HNO_3đ → AsCl₃ + NO↑ + H₂O

As + 5 HNO₃ + 2 H₂O → 3 H₃AsO₄ + 5 NO↑

As + 6 NaOH → 2NaAsO₃ + 2H₂

1.1.2.4. Độc tính của Asen

Về mặt hoá học As là một á kim, về mặt sinh học As nằm trong danh mục các hoá chất độc hại cần được kiểm soát. As được xếp cùng hàng với các kim loại nặng, As là chất độc có thể gây nên 19 bệnh khác nhau trong đó có ung thư da và phổi, bàng quang, ruột. Các triệu chứng cổ điển của nhiễm độc As là sậm màu da, tăng sừng hóa và ung thư, tác động đến hệ thần kinh ngoại biên và ảnh hưởng xấu đến sức khỏe như chứng to chướng gan, bệnh đái tháo đường, cao huyết áp, bệnh tim, viêm cuống phổi, các bệnh về đường hô hấp…. As ở dạng vô cơ có độc tính cao gấp nhiều lần As ở dạng hữu cơ, trong đó các hợp chất có chứa As thì hợp chất chứa As (III) độc tính cao hơn As (V), tuy nhiên trong cơ thể As (V) có thể bị khử về As (III); As(III) tác động vào nhóm – SH của các enzim do vậy ức chế hoạt động của men[3].

1.2. Một số phương pháp xác định Chì và Asen

Hiện nay có rất nhiều phương pháp khác nhau để xác định Chì và Asen như phương pháp phân tích khối lượng, phân tích thể tích, điện hoá, phổ phân tử UV – VIS, phổ phát xạ nguyên tử (ICP-OES), phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS) và không ngọn lửa (ETA-AAS), phương pháp ICP – MS,… Dưới đây là một số phương pháp xác định Chì và Asen.

1.2.1. Các phương pháp hoá học

1.2.1.1. Phương pháp phân tích khối lượng

Phương pháp phân tích khối lượng là phương pháp cổ điển, độ chính xác có thể đạt tới 0,1%. Cơ sở của phương pháp là sự kết tủa định lượng của chất phân tích với một thuốc thử thích hợp.

Asen thường được kết tủa dưới dạng Ag₃AsO₄, As₂S₃, Mg(NH₄)AsO₄ hay Ag₂HAsO₄, sau đó kết tủa được lọc, rửa, sấy rồi đem cân từ đó xác định hàm lượng chất phân tích[5].

Chì được kết tủa dưới dạng PbSO₄, PbCrO₄ hay PbMoO₄ sau đó được kết tủa được lọc, rửa, sấy hoặc nung rồi cân và từ đó xác định được hàm lượng chất phân tích.

Phương pháp này không đòi hỏi dụng cụ đắt tiền nhưng quá trình phân tích lâu, nhiều giai đoạn phức tạp đặc biệt khi phân tích lượng vết các chất. Vì vậy phương pháp này không được dùng phổ biến trong thực tế để xác định lượng vết các chất mà chỉ dùng trong phân tích hàm lượng lớn.

1.2.1.2. Phương pháp phân tích thể tích

Phương pháp phân tích thể tích dựa trên sự đo thể tích dung dịch thuốc thử để biết nồng độ chính xác (dung dịch chuẩn) được thêm vào dung dịch chất định phân để tác dụng đủ toàn bộ lượng chất định phân đó. Thời điểm thêm lượng thuốc thử tác dụng với toàn bộ chất định phân gọi là điểm tương đương. Để nhận biết điểm tương đương, người ta dùng các chất gây ra hiện tượng có thể quan sát bằng mắt gọi là các chất chỉ thị.

Asen có thể được xác định bằng phương pháp chuẩn độ iot, chuẩn độ bicromat hay phương pháp chuẩn độ Brom.

Xác định Asen bằng chuẩn độ iot người ta chuyển Asen về dạng AsO₃^3- bằng K₂CO₃, NaHCO₃ và H₂SO₄ loãng, sau đó chuẩn độ bằng iot với chỉ thị hồ tinh bột cho tới khi dung dịch xuất hiện màu xanh. Phương pháp này xác định được hàm lượng As trong khoảng từ 0,1% đến vài chục %.

Với Chì, ta có thể dùng các phép chuẩn độ như chuẩn độ phức chất, chuẩn độ ôxi hoá – khử với các chất chỉ thị khác nhau.

Để xác định chì ta có thể chuẩn độ trực tiếp bằng EDTA hay chuẩn độ ngược bằng Zn²⁺ hoặc chuẩn độ thay thế với ZnY^2- với chất chỉ thị ET-OO.

– Cách 1: Chuẩn độ trực tiếp Pb²⁺ bằng EDTA ở pH trung tính hoặc kiềm (pH khoảng 8 – 12), với chỉ thị ET-OO.

Pb²⁺ + H₂Y^2- → PbY^2- + 2H⁺

          Tuy nhiên, chì rất dễ thuỷ phân nên trước khi tăng pH phải cho Pb²⁺ tạo phức kém bền với tactrat hoặc trietanolamin.

– Cách 2: Chuẩn độ ngược Pb²⁺ bằng Zn²⁺: cho Pb²⁺ tác dụng với một lượng dư chính xác EDTA đã biết nồng độ ở pH = 10. Sau đó chuẩn độ EDTA dư bằng Zn²⁺ với chỉ thị là ET-OO.

Pb²⁺ + H₂Y^2- = PbY^2- + 2H⁺

H₂Y^2- (dư) + Zn²⁺ = ZnY^2- + 2H⁺

ZnInd + H₂Y^2- = ZnY^2- + HInd

 (đỏ nho)             (xanh)

– Cách 3: Chuẩn độ thay thế dùng ZnY^2-, chỉ thị ET-OO.

Do phức PbY^2- bền hơn ZnY^2- ở pH = 10 nên Pb²⁺ sẽ đẩy Zn²⁺ ra khỏi phức ZnY^2-. Sau đó, chuẩn Zn²⁺ sẽ xác định được Pb²⁺:

Pb^2- + ZnY^2- = Zn²⁺ + PbY^2-

ZnInd + H₂Y^2- = ZnY^2- + HInd

   (đỏ nho)            (xanh)

1.2.2.Phương pháp phân tích công cụ.

1.2.2.1. Các phương pháp quang phổ.

a. Phương pháp phổ hấp thụ phân tử UV – VIS

Phương pháp này chính là phương pháp phổ hấp thụ phân tử trong vùng UV – VIS. Ở điều kiện thường, các phân tử, nhóm phân tử của chất bền vững và nghèo năng lượng. Đây là trạng thái cơ bản. Nhưng khi có một chùm sáng với năng lượng thích hợp chiếu vào thì các điện tử hoá trị trong các liên kết (л, ∂, n) sẽ hấp thụ năng lượng chùm sáng, chuyển lên trạng thái kích thích với năng lượng cao hơn. Hiệu số giữa hai mức năng lượng (cơ bản E_o và kích thích E_m) chính là năng lượng mà phân tử hấp thụ từ nguồn sáng để tạo ra phổ hấp thụ phân tử của chất [5,7].

Nguyên tắc: Phương pháp xác định dựa trên việc đo độ hấp thụ ánh sáng của một dung dịch phức tạo thành giữa ion cần xác định với một thuốc thử vô cơ hay hữu cơ trong môi trường thích hợp khi được chiếu bởi chùm sáng. Phương pháp định lượng phép đo:

A = K.C

Trong đó:    A: độ hấp thụ quang

K: hằng số thực nghiệm

C: nồng độ nguyên tố phân tích

Phương pháp này cho phép xác định nồng độ chất ở khoảng 10^-5 – 10^-7 M và là một trong các phương pháp được sử dụng khá phổ biến.

Phương pháp trắc quang có độ nhạy, độ ổn định và độ chính xác khá cao, được sử dụng nhiều trong phân tích vi lượng. Tuy nhiên với việc xác định Pb thì lại gặp rất nhiều khó khăn do ảnh hưởng của một số ion kim loại tương tự. Khi đó phải thực hiện các công đoạn che, tách phức tạp[6].

b. Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử (ICP-OES)

Khi ở điều kiện thường, nguyên tử không thu hay phát ra năng lượng nhưng nếu bị kích thích thì các điện tử hoá trị sẽ nhận năng lượng chuyển lên trạng thái có năng lượng cao hơn (trạng thái kích thích). Trạng thái này không bền, chúng có xu hướng giải phóng năng lượng để trở về trạng thái ban đầu bền vững dưới dạng các bức xạ. Các bức xạ này được gọi là phổ phát xạ của nguyên tử.

Phương pháp ICP-OES dựa trên sự xuất hiện phổ phát xạ của nguyên tử tự do của nguyên tố phân tích ở trạng thái khí khi có sự tương tác với nguồn năng lượng phù hợp. Hiện nay, người ta dùng một số nguồn năng lượng để kích thích phổ AES như ngọn lửa đèn khí, hồ quang điện, tia lửa điện, plasma cao tần cảm ứng (ICP)…

Nhìn chung, phương pháp ICP-OES đạt độ nhạy rất cao (thường từ n.10^-3 đến n.10^-4%), lại tốn ít mẫu, có thể phân tích đồng thời nhiều nguyên tố trong cùng một mẫu. Vì vậy, đây là phương pháp dùng để kiểm tra đánh giá hoá chất, nguyên liệu tinh khiết, phân tích lượng vết ion kim loại độc trong nước, lương thực, thực phẩm. Tuy nhiên, phương pháp này lại chỉ cho biết thành phần nguyên tố trong mẫu mà không chỉ ra được trạng thái liên kết của nó trong mẫu[7].

1.2.2.2 Phương pháp điện hoá

a. Phương pháp cực phổ

Nguyên tắc: Người ta thay đổi liên tục và tuyến tính điện áp đặt vào 2 cực để khử các ion kim loại, do mỗi kim loại có thế khử khác nhau. Thông qua chiều cao của đường cong Von-Ampe có thể định lượng được ion kim loại trong dung dịch ghi cực phổ. Vì dòng giới hạn I_gh ở các điều kiện xác định tỉ lệ thuận với nồng độ ion trong dung dịch ghi cực phổ theo phương trình:

I = k.C

Phương pháp này sử dụng điện cực giọt thuỷ ngân rơi làm cực làm việc, trong đó thế được quét tuyến tính rất chậm theo thời gian (thường 1 – 5 mV/s) đồng thời ghi dòng là hàm của thế trên cực giọt thuỷ ngân rơi. Sóng cực phổ thu được có dạng bậc thang, dựa vào chiều cao có thể định lượng được chất phân tích.

Phương pháp này có khá nhiều ưu điểm: Nó cho phép xác định cả chất vô cơ và hữu cơ với nồng độ 10^-5 – 10^-6 M tuỳ thuộc vào cường độ và độ lặp lại của dòng dư. Sai số của phương pháp thường là 2 – 3% với nồng độ 10^-3 – 10^-4 M, là 5% với nồng độ 10^-5 M (ở điều kiện nhiệt độ không đổi). Tuy nhiên phương pháp cực phổ bị ảnh hưởng rất lớn của dòng tụ điện, dòng cực đại, lượng oxi hoà tan hay bề mặt điện cực nên giới hạn phát hiện kém khoảng 10^-5 – 10^-6 M.

Nhằm loại trừ ảnh hưởng trên đồng thời tăng độ nhạy, hiện nay đã có các phương pháp cực phổ hiện đại: cực phổ xung vi phân (DPP), cực phổ sóng vuông (SQWP)… chúng cho phép xác định lượng vết của nhiều nguyên tố[8].

b. Phương pháp Von-Ampe hoà tan

Về bản chất, phương pháp Von-Ampe hoà tan cũng giống như phương pháp cực phổ là dựa trên việc đo cường độ dòng để xác định nồng độ các chất trong dung dịch. Nguyên tắc gồm hai bước:

Bước 1: Điện hoá làm giàu chất cần phân tích trên bề mặt điện cực làm việc trong khoảng thời gian xác định, tại thế điện cực xác định.

Bước 2: Hoà tan kết tủa đã được làm giàu bằng cách phân cực ngược cực làm việc, đo và ghi dòng hoà tan. Trên đường Von-Ampe hoà tan xuất hiện pic của nguyên tố cần phân tích. Chiều cao pic tỉ lệ thuận với nồng độ[8].

1.2.2.3. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử

Nguyên tắc: Khi nguyên tử tồn tại tự do ở thể khí và ở trạng thái năng lượng cơ bản, thì nguyên tử không thu hay không phát ra năng lượng. Tức là nguyên tử ở trạng thái cơ bản. Song, nếu chiếu vào đám hơi nguyên tử tự do một chùm tia sáng đơn sắc có bước sóng phù hợp, trùng với bước sóng vạch phổ phát xạ đặc trưng của nguyên tố phân tích, chúng sẽ hấp thụ tia sáng đó sinh ra một loại phổ của nguyên tử. Phổ này được gọi là phổ hấp thụ của nguyên tử. Với hai kỹ thuật nguyên tử hóa, nên chúng ta cũng có hai phép đo tương ứng. Đó là phép đo phổ hấp thụ nguyên tử trong ngọn lửa (F – AAS có độ nhạy cỡ 0,1 ppm) và phép đo phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF – AAS có độ nhạy cao hơn kỹ thuật ngọn lửa 50 – 1000 lần, cỡ 0,1 – 1 ppb).

Cơ sở của phân tích định lượng theo AAS là dựa vào mối quan hệ giữa cường độ vạch phổ và nồng độ nguyên tố cần phân tích theo biểu thức:

A_λ = a.C_X

Có 2 phương pháp định lượng theo phép đo AAS là : phương pháp đường chuẩn và phương pháp thêm tiêu chuẩn.

Thực tế cho thấy phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử có nhiều ưu việt như:

Độ nhạy, độ chính xác cao, lượng mẫu tiêu thụ ít, tốc độ phân tích nhanh. Với ưu điểm này, AAS được thế giới dùng làm phương pháp tiêu chuẩn để xác định lượng nhỏ và lượng vết các kim loại trong nhiều đối tượng khác nhau.

Phép đo phổ AAS có thể phân tích được hàm lượng vết của hầu hết các kim loại và cả những hợp chất hữu cơ hay anion không có phổ hấp thụ nguyên tử. Nó được sử dụng rộng rãi trong các ngành: địa chất, công nghiệp hóa học, hóa dầu, y học, sinh học, dược phẩm…

a.  Phép đo phổ F-AAS

Kỹ thuật F-AAS dùng năng lượng nhiệt của ngọn lửa đèn khí để hoá hơi và nguyên tử hoá mẫu phân tích. Do đó mọi quá trình xảy ra trong khi nguyên tử hoá mẫu phụ thuộc vào đặc trưng và tính chất của ngọn lửa đèn khí nhưng chủ yếu là nhiệt độ ngọn lửa. Đây là yếu tố quyết định hiệu suất nguyên tử hoá mẫu phân tích, mọi yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ ngọn lửa đèn khí đều ảnh hưởng đến kết quả của phương pháp phân tích.

          b. Phép đo phổ GF-AAS

Kỹ thuật GF-AAS ra đời sau kỹ thuật F-AAS nhưng đã được phát triển rất nhanh, nó đã nâng cao độ nhạy của phép xác định lên gấp hàng trăm lần so với kỹ thuật F-AAS. Mẫu phân tích bằng kỹ thuật này không cần làm giàu sơ bộ và lượng mẫu tiêu tốn ít.

Kỹ thuật GF-AAS là quá trình nguyên tử hoá tức khắc trong thời gian rất ngắn nhờ năng lượng nhiệt của dòng điện có công suất lớn và trong môi trường khí trơ (Argon). Quá trình nguyên tử hoá xảy ra theo các giai đoạn kế tiếp nhau: sấy khô, tro hoá luyện mẫu, nguyên tử hoá để đo phổ hấp thụ nguyên tử và cuối cùng là làm sạch cuvet. Nhiệt độ trong cuvet graphit là yếu tố quyết định mọi diễn biến của quá trình nguyên tử hoá mẫu. Trong đó hai giai đoạn đầu là chuẩn bị cho giai đoạn nguyên tử hóa để đạt kết quả tốt. Nhiệt độ trong cuvet graphit là yếu tố chính quyết định mọi sự diễn biến của quá trình nguyên tử hóa mẫu.

* Những ưu – nhược điểm của phép đo:

Cũng như các phương pháp phân tích khác, phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử cũng có những ưu, nhược điểm nhất định đó là:

– Ưu điểm: Đây là phép đo có độ nhạy cao và độ chọn lọc tương đối cao. Gần 60 nguyên tố hoá học có thể xác định bằng phương pháp này với độ nhạy từ 1.10^-4 – 1.10^-5 %. Đặc biệt, nếu sử dụng kỹ thuật nguyên tử hoá không ngọn lửa thì có thể đạt tới độ nhạy n.10^-7 %. Chính vì có độ nhạy cao nên phương pháp phân tích này đã được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực để xác định lượng vết các kim loại. Một ưu điểm lớn của phép đo là: trong nhiều trường hợp không phải làm giàu nguyên tố cần xác định trước khi phân tích. Do đó, tốn ít mẫu, ít thời gian cũng như hoá chất tinh khiết để làm giàu mẫu. Tránh được sự nhiễm bẩn khi xử lý mẫu qua các giai đoạn phức tạp. Đặc biệt, phương pháp này cho phép phân tích hàng loạt mẫu với thời gian ngắn, kết quả phân tích lại rất ổn định, sai số nhỏ.

– Nhược điểm: Tuy nhiên, bên cạnh những ưu điểm phép đo AAS cũng có nhược điểm là chỉ cho biết thành phần nguyên tố của chất ở trong mẫu phân tích mà không chỉ ra trạng thái liên kết của nguyên tố ở trong mẫu[7].

1.3. Giới thiệu một số vấn đề cơ bản về phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)

1.3.1. Nguyên tắc của phép đo phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)

Hình 1.1: Máy Quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)

Muốn thực hiện được phép đo phổ hấp thụ nguyên tử của một nguyên tố cần phải thực hiện các quá trình sau đây:

1. Chọn các điều kiện và loại trang bị phù hợp để chuyển mẫu phân tích từ trạng thái ban đầu (rắn hay dung dịch) thành trạng thái hơi của các nguyên tử tự do. Đó là quá trình hóa hơi và nguyên tử hóa mẫu.

2. Chiếu chùm tia sáng bức xạ đặc trưng của nguyên tố cần phân tích qua đám hơi nguyên tử vừa sinh ra. Các nguyên tử ở trạng thái hơi sẽ hấp thụ những tia bức xạ nhất định và tạo ra phổ hấp thụ của nó. Ở đây phần cường độ của chùm tia sáng đã bị một loại nguyên tử hấp thụ là phụ thuộc vào nồng độ của nó trong môi trường hấp thụ. Nguồn cung cấp chùm tia sáng phát xạ của nguyên tố cần nghiên cứu được gọi là nguồn bức xạ đơn sắc hay bức xạ cộng hưởng.

3. Tiếp đó, nhờ một hệ thống máy quang phổ, người ta thu toàn bộ chùm sáng, phân ly và chọn 1 vạch hấp thụ của nguyên tố cần nghiên cứu để đo cường độ của nó. Cường độ đó chính là tín hiệu hấp thụ của vạch phổ hấp thụ nguyên tử. Trong một thời gian nhất định của nồng độ C, giá trị cường độ này là phụ thuộc tuyến tính vào nồng độ C của nguyên tố trong mẫu phân tích.

Ba quá trình trên chính là nguyên tắc của phép đo AAS. Vì vậy, muốn thực hiện phép đo phổ hấp thụ nguyên tử hệ thống máy đo phổ hấp thụ  phải bao gồm các phần cơ bản sau :

Phần 1: Nguồn phát tia cộng hưởng. Đó chính là các đèn catôt rỗng (HCL), các đèn phóng điện không điện cực hay nguồn phát bức xạ liên tục đã được biến điện.

Phần 2: Hệ thống nguyên tử hóa mẫu. Hệ thống này được chế tạo theo 2 loại kỹ thuật, đó là kỹ thuật nguyên tử hóa mẫu bằng ngọn lửa đèn khí và kỹ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa.

Phần 3 : Là máy quang phổ, nó là bộ phận đơn sắc, có nhiệm vụ thu, phân ly và chọn tia sáng (vạch phổ) cần đo hướng vào nhân quang điện để phát hiện tín hiệu hấp thụ AAS của vạch phổ.

Phần 4 : Là hệ thống chỉ thị tín hiệu hấp thụ của vạch phổ (tức là cường độ của vạch phổ hấp thụ hay nồng độ nguyên tố phân tích.

Hình 1.2: Sơ đồ khối thiết bị AAS

Trong đó : (1) là nguồn phát tia bức xạ đơn sắc, (2) hệ thống nguyên tử hóa, (3) hệ thống đơn sắc, (4) detector, (5) bộ khuếch đại tín hiệu [7].

1.3.2. Những ưu, nhược điểm của phép đo AAS

Cũng như các phương pháp phân tích khác, phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử cũng có những ưu, nhược điểm nhất định. Đó là :

– Phép đo AAS có độ nhạy và độ chọn lọc tương đối cao. Khoảng 65 nguyên tố hóa học có thể được xác định bằng phương pháp này với độ nhạy từ 1.10^-4 đến 1.10^-5%. Đặc biệt, nếu sử dụng kỹ thuật nguyên tử hóa không ngọn lửa thì độ nhạy đạt 10^-7%. Chính vì có độ nhạy cao, nên phương pháp phân tích này đã được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực để xác định lượng vết các kim loại. Nhất là trong phân tích các nguyên tố vi lượng trong các đối tượng mẫu y học, sinh học, nông nghiệp, kiểm tra hóa chất có độ tinh khiết cao.

– Đồng thời cũng do độ nhạy cao nên trong nhiều trường hợp không phải làm giàu nguyên tố cần xác định trước khi phân tích. Do đó tốn ít nguyên liệu mẫu, tốn ít thời gian không cần phải dùng nhiều hóa chất tinh khiết cao khi làm giàu mẫu. Mặt khác cũng tránh được sự nhiễm bẩn mẫu khi xử lý qua các giai đoạn phức tạp. Đó cũng là một ưu điểm lớn của phép đo AAS.

Bảng 1.1: Độ nhạy của các nguyên tố theo phép đo AAS

STT	Nguyên tố	F-AAS	ETA-AAS
	Ngọn lửa	Độ nhạy ()	Độ nhạy ()
1	Ag – 328,10	AA	0.05	0.10
2	Al – 309.30	NA	0.10	0.50
3	Au – 242.80	AA	0.05	0.05
4	Ba – 553.50	NA	0.10	0.50
5	Be – 234.90	NA	0.10	0.30
6	Bi – 223.10	AA	0.10	1.00
7	Ca – 422.70	AA	0.05	0.05
8	Cd – 228.80	AA	0.03	0.04
9	Co – 240.70	AA	0.10	1.00
10	Cr – 357.50	AA	0.10	0.80
11	Cu – 324.70	AA	0.04	0.05
12	Fe – 248.30	AA	0.08	0.10
13	K – 766.50	AA	0.05	0.10
14	Mg – 285.20	AA	0.03	0.10
15	Mn – 279.50	AA	0.05	0.06
16	Na – 589.60	AA	0.03	0.05
17	Ni – 232.00	AA	0.10	0.10
18	Pb – 283.30	AA	0.10	0.20
19	Sr – 466.70	AA	0.08	0.20
20	Si – 251.60	NA	0.30	1.00
21	Zn – 213.90	AA	0.03	0.10

Ghi chú : AA ngọn lửa ( không khí + Acetilen)

                NA ngọn lửa (khí N₂O + Acetilen)

– Ưu điểm thứ 3 của phương pháp này là các động tác thực hiện nhẹ nhàng. Các kết quả phân tích lại có thể ghi lại trên băng giấy hay giản đồ để lưu trữ lại sau này. Đồng thời với các trang bị hiện nay, người ta có thể xác định đồng thời hay liên tiếp nhiều nguyên tố trong một mẫu. Các kết quả phân tích lại rất ổn định, sai số nhỏ. Trong nhiều trường hợp sai số không quá 15% với vùng nồng độ cỡ 1-2 ppm. Hơn nữa bằng sự ghép với máy tính cá nhân và các phần mềm thích hợp quá trình đo và xử lý kết quả sẽ nhanh và dễ dàng, lưu lại đường chuẩn cho các lần sau.

Bên cạnh những ưu điểm đã nêu, phép đo AAS cũng có một số hạn chế nhất định. Điều hạn chế trước hết là muốn thực hiện phép đo này cần phải có một hệ thống máy AAS tương đối đắt tiền. Do đó nhiều cơ sở nhỏ không đủ điều kiện để xây dựng phòng thí nghiệm và mua sắm máy móc.

– Mặt khác cũng chính do phép đo có độ nhạy cao, cho nên sự nhiễm bẩn có ý nghĩa đối với kết quả phân tích hàm lượng vết. Vì thế môi trường không khí phòng thí nghiệm phải không có bụi. Các dụng cụ, hóa chất dùng trong phép đo có độ tinh khiết cao. Đó cũng là một khó khăn khi ứng dụng phân tích này. Mặt khác cũng vì phép đo có độ nhạy cao nên các thiết bị máy móc là khá tinh vi và phức tạp. Do đó cần phải có kỹ sư trình độ cao để bảo dưỡng và chăm sóc. Cần cán bộ làm phân tích công cụ thành thạo để vận hành máy. Những yếu tố này có thể khắc phục được qua công tác chuẩn bị và đào tạo cán bộ.

Nhược điểm chính của phương pháp phân tích này là chỉ cho ta biết thành phần nguyên tố của chất ở trong mẫu phân tích, mà không chỉ ra trạng thái liên kết của nguyên tố trong mẫu. Vì thế, nó chỉ là phương pháp phân tích thành phần hóa học của nguyên tố mà thôi [7].

1.3.3. Đối tượng và phạm vi ứng dụng của AAS

Đối tượng chính của phương pháp phân tích theo phổ hấp thụ nguyên tử là phân tích lượng nhỏ (lượng vết) các kim loại trong các loại mẫu khác nhau của các chất vô cơ và hữu cơ. Với các trang bị kỹ thuật hiện nay, bằng phương pháp phân tích này người ta có thể định lượng được hầu hết các kim loại (khoảng 65 nguyên tố) và một số á kim đến giới hạn nồng độ cỡ ppm bằng kỹ thuật F-AAS, và đến nồng độ cỡ ppb bằng kỹ thuật ETA-AAS với sai số không lớn hơn 15%. Trong khoảng 10 năm nay, phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử đã được sử dụng khá phổ biến để xác định các kim loại trong mẫu quặng, đất, đá,…

Các thầy cô cần file liên hệ với chúng tôi tại fanpage facebook O2 Education

Hoặc xem nhiều SKKN hơn tại:  Tổng hợp SKKN môn hóa học cấp THPT

Hoặc xem thêm các tài liệu khác của môn hóa

• Phương pháp tư duy dồn chất xếp hình giải bài tập hóa học hữu cơ
• Tổng hợp đề thi môn hóa của bộ giáo dục từ năm 2007 đến nay
• Tổng hợp các phương pháp giải bài tập môn hoá học
• Tổng hợp giáo án chủ đề STEM trong môn hóa học

Luận văn xác định hàm lượng cadimi, chì có trong chè Shan tuyết, Bằng Phúc – Bắc Kạn bằng phương pháp phổ hấp thụ và phát xạ nguyên tử

Các thầy cô cần file liên hệ với chúng tôi tại fanpage facebook O2 Education

Hoặc xem nhiều SKKN hơn tại:  Tổng hợp SKKN luận văn luận án O2 Education

MỞ ĐẦU

Cây trà (miền Bắc gọi là chè) dùng để lấy búp non pha nước uống, còn có tên khoa học là trà Trung Quốc hay trà tàu (Camellia sinensis). Chè tuyết là một biến thể hiếm của loài trà tàu, tên khoa học là Camellia sinensis sanon, được trồng nhiều ở miền Bắc Ấn Độ và Tây Tạng (Trung Quốc).

Chè tuyết (còn gọi là chè Shan tuyết)  là tên thông dụng nhất, vì búp non của chè phủ đầy lông tơ trắng như tuyết. Chè tuyết là cây rừng thân gỗ, đường kính 30-40 cm, cao đến 10m. Chúng ưa vùng núi có độ cao từ 1000 đến 1700m, khí hậu lạnh ẩm, nhiều sương gió. Ở xứ Bắc nước ta, chè tuyết gặp ở một số vùng thuộc các tỉnh Hà Giang, Bắc Kạn, phía tây dãy Hoàng Liên Sơn thuộc các tỉnh Lai Châu, Nghĩa Lộ, Sơn La và phần lớn là mọc hoang, tạo thành những thảm cây cổ thụ hàng trăm năm tuổi.

Chè Shan tuyết nếu được sử dụng mỗi ngày sẽđem lại rất nhiều lợi ích cho sức khỏe con người như: Xua tan cảm giác mệt mỏi, giúp tinh thần sảng khoái, tỉnh táo; giảm lượng cholesterol trong máu, giúp ngăn ngừa bệnh tim mạch, đặc biệt tốt cho sức khỏe của người già, người mắc bệnh tim mạch; giúp làm giảm nguy cơ mắc bệnh tiểu đường bởi nó làm giảm lượng đường trong máu; hạn chế nguy cơ mắc các bệnh về gan; tốt cho răng miệng, phòng chống dị ứng [1].

Nhưng cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì vấn đề ô nhiễm môi trường ảnh hưởng có hại đến chất lượng chè là một vấn đề cần kiểm tra và xem xét. Do việc sử dụng các loại hoá chất như thuốc bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu… cùng với các chất thải của nền công nghiệp, đã dẫn đến các nguồn đất, nước và không khí bị ô nhiễm, đặc biệt do nghành công nghiệp đang ngày càng phát triển thì sự ô nhiễm môi trường bởi các kim loại nặng như As, Pb, Cd, Hg …. ngày càng nghiêm trọng. Chè có thể bị nhiễm một số kim loại nặng từ đất, nước, và không khí. Vì vậy chúng ta không chỉ quan tâm nghiên cứu các chất có tác dụng sinh lý tốt với sức khoẻ con người mà cần phải quan tâm nghiên cứu và kiểm tra khống chế các chất có hại đặc biệt là các kim loại nặng ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ người sử dụng. Đã có rất nhiều các công trình nghiên cứu để xác định hàm lượng các kim loại nặng trong chè ở Việt Nam cũng như trên thế giới. Tuy nhiên đối với chè Shan tuyết, Bằng Phúc – Bắc Kạn thì chưa có đề tài nào nghiên cứu. Do vậy cần phải phân tích đề đánh giá hàm lượng kim loại nặng có trong chè Shan Tuyết Bằng, Phúc – Bắc Kạn trên các tiêu chuẩn cho phép.

Với những lý do như trên tôi đã chọn đề tài “ Xác định hàm lượng cadimi, chì có trong chè Shan tuyết, Bằng Phúc – Bắc Kạn bằng phương pháp phổ hấp thụ và phát xạ nguyên tử”.

Để thực hiện đề tài này, tôi tập trung giải quyết các nhiệm vụ sau:

1. Nghiên cứu, xây dựng quy trình phân tích xác định hàm lượng kim loại cađimi, chì trong sản phẩm chè Shan tuyết Bằng Phúc – Bắc Kạn bằng phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF – AAS) và phát xạ nguyên tử (ICP-OES).

2. Khảo sát các điều kiện tối ưu cho phép đo của kim loại cađimi và chì.

3. Khảo sát khoảng nồng độ tuyến tính của cađimi, chì.

4. Đánh giá sai số, độ lặp, khoảng tin cậy của phép đo, xác định LOD, LOQ.

5. Xác định hàm lượng cađimi, chì trong các mẫu chè Shan tuyết bằng phương pháp đường chuẩn.

6. Kiểm tra độ chính xác của kết quả phân tích bằng phương pháp thêm chuẩn.

7. So sánh kết quả phân tích hàm lượng cađimi và chì trong mẫu chè giữa phương pháp GF – AAS và ICP-OES với tiêu chuẩn Việt Nam.

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1. GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN TỐ CAĐIMI VÀ CHÌ CađimiTrạng thái tự nhiên của cađimi

Trong thiên nhiên, cađimi tồn tại ở dạng bền vững là Cd(II). Trữ lượng của cađimi trong vỏ Trái đất là 7,6.10^-6% tổng số nguyên tử tương ứng. Khoáng vật chính của cađimi là grenokit (CdS), khoáng vật này hiếm khi tồn tại riêng mà thường ở lẫn với khoáng vật của kẽm và thủy ngân là xinaba hay thần sa (HgS) [2 ,3].

1. Tính chất vật lí của cađimi

Cađimi là kim loại màu trắng bạc, mềm, dễ nóng chảy, ở trong không khí ấm cađimi dần bị bao phủ bởi lớp màng oxit nên mất ánh kim.

Bảng 1.1. Một số hằng số vật lí của cađimi [2, 3].

Cấu hình electron	[Kr]4d105s2
Năng lượng ion hóa thứ nhất (eV)	8,99
Bán kính nguyên tử (A0)	1,56
Thế điện cực chuẩn (V)	-0,402
Khối lượng nguyên tử (đvC)	112,411
Nhiệt độ nóng chảy (oC)	321,07
Nhiệt độ sôi (oC)	767
Cấu trúc tinh thể	Lục giác bó chặt

1. Tính chất hóa học của cađimi

Cađimi là nguyên tố tương đối hoạt động hóa học. Trong không khí ẩm, cađimi bền ở nhiệt độ thường nhờ màng oxit bảo vệ. Nhưng ở nhiệt độ cao cađimi cháy mãnh liệt cho ngọn lửa mầu sẫm.

2Cd + O₂ → 2CdO

Tác dụng với halogen tạo thành đihalogenua, tác dụng với lưu huỳnh và các nguyên tố không kim loại khác như photpho, selen….

Cd + S → CdS

Ở nhiệt độ thường cađimi bền với nước vì có màng oxit bảo vệ, nhưng ở nhiệt độ cao cađimi khử hơi nước biến thành oxit.

Cd + H₂O → CdO + H₂↑

Cađimi tác dụng dễ dàng với axit không phải là chất oxi hoá, giải phóng khí hiđro [2, 3].

Ví dụ với axit  HCl

Cd + 2HCl → CdCl₂ + H₂↑

Trong dung dịch thì:

Cd + H₃O⁺ + H₂O → [Cd(H₂O)₂]]²⁺ + 1/2H₂↑

1. Tác dụng sinh hóa cađimi

Cađimi là nguyên tố rất độc. Cađimi thâm nhập vào cơ thể bằng nhiều cách khác nhau và được tích tụ lại chủ yếu trong thận và có thời gian bán huỷ sinh học rất dài từ 20 – 30 năm. Nhiễm độc cađimi gây nên chứng bệnh giòn xương. Ở nồng độ cao, cađimi gây đau thận, thiếu máu và phá huỷ tuỷ xương. Phần lớn cađimi thâm nhập vào cơ thể con người được giữ lại ở thận và được đào thải, còn một phần ít (khoảng 1%) được giữ lại trong thận, do cađimi liên kết với protein tạo thành metallotionein có ở thận. Phần còn lại được giữ lại trong cơ thể và dần dần được tích luỹ cùng với tuổi tác.

Cađimi thường gắn liền với kẽm nên có khả năng thay thế kẽm. Trong cơ thể, kẽm là thành phần thiết yếu của một số hệ thống enzim nên khi bị cađimi thay thế sẽ gây ra rối loạn tiêu hoá và các chứng bệnh rối loạn chức năng thận, thiếu máu, tăng huyết áp, phá huỷ tuỷ sống, gây ung thư [4].

1.1.2. Nguyên tố chì

1.1.2.1. Trạng thái tự nhiên của chì

Chì chiếm khoảng 1,6.10^-3 % khối lượng vỏ trái đất tương ứng với 1,6.10^-4%  tổng số nguyên tử. Chì trong tự nhiên tồn tại trong 170 khoáng vật nhưng chủ yếu là: Galen (PbS), Cerndute (PbCO₃), Anglesite (PbSO₄) và Pyromophite [Pb₅Cl(PO₄)₃]. Chì có 18 đồng vị trong đó có 4 đồng vị bền ²⁰⁸Pb (52,3%), ²⁰⁷Pb (22,6%), ²⁰⁶Pb (23,6%), ²⁰⁴Pb (1,48%). [3, 5].

1.1.2.2. Tính chất vật lí của chì

Chì là kim loại nặng, có ánh kim. Chì kim loại có màu xanh xám, mềm, bề mặt chì thường mờ đục do bị oxi hóa.

Bảng 1.2. Một số hằng số vật lí của chì [3, 5].

Cấu hình electron	[Xe]4f145d106s26p2
Năng lượng ion hóa thứ nhất (eV)	7,42
Bán kính nguyên tử (A0)	1,75
Thế điện cực chuẩn (V)	-0,126
Khối lượng nguyên tử (đvC)	207,21
Nhiệt độ nóng chảy (oC)	327
Nhiệt độ sôi (oC)	1737
Cấu trúc tinh thể	Lập phương tâm diện

1.1.2.3. Tính chất hóa học của chì

Nhìn chung, chì là kim loại tương đối hoạt động về mặt hoá học [3, 5].

Ở điều kiện thường, chì bị oxi hoá tạo thành lớp oxit màu xám xanh bao bọc bên trên mặt bảo vệ cho chì không tiếp xúc bị oxi hoá nữa.

2Pb + O₂ → 2PbO

Khi gặp nước, nước sẽ tách dần màng oxit bao bọc ngoài và tiếp tục bị tác dụng.

          Chì tác dụng với halogen và nhiều nguyên tố không kim loại khác:

Pb + X₂ → PbX₂

          Chì có thế điện cực âm nên về nguyên tắc nó tan được trong các axit. Nhưng thực tế chì chỉ tương tác ở trên bề mặt với dung dịch axit clohiđric loãng và axit sunfuric dưới 80% vì bị bao bọc bởi lớp muối khó tan (PbCl₂; PbSO₄). Với dung dịch đậm đặc hơn của các axit đó, chì có thể tan vì muối khó tan của lớp bảo vệ đã chuyển thành hợp chất tan.

PbCl₂ + 2HCl → H₂PbCl₄

PbSO₄ + H₂SO₄ → Pb(HSO₄)₂

Với axit nitric ở bất kỳ nồng độ nào, chì tác dụng như một kim loại:

3Pb + 8HNO_3loãng → 3Pb(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

Khi có mặt oxi, chì có thể tác dụng với nước:

2Pb + 2H₂O + O₂ → 2Pb(OH)₂

Chì có thể tan trong axit axetic và các axit hữu cơ khác:

2Pb + 4CH₃COOH + O₂ → 2Pb(CH₃COO)₂ + 2H₂O

Với dung dịch kiềm, chì có tác dụng khi đun nóng, giải phóng hiđro:

Pb + 2KOH + 2H₂O → K₂[Pb(OH)₄] + H₂

1.1.2.4. Tác dụng sinh hóa của chì

 Chì được con người phát hiện từ trước công nguyên và được sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau. Ngày nay, chì chủ yếu được sử dụng trong công nghiệp năng lượng, luyện kim như sản xuất acquy ướt, pin, các loại cầu chì, mạch điện, phụ gia cho sản xuất xăng, dầu bôi trơn, chế tạo hợp kim. Nguồn nước thải từ các nhà máy công nghiệp này cùng với các nguồn nước thải của công nghiệp khai thác khoáng sản, và nước có tiếp xúc với các thiết bị chì, rác thải công nghiệp, … đã đưa một lượng chì đáng kể vào môi trường nước và đất.

Chì tồn tại trong nước dưới dạng chì hóa trị +2, tính năng của hợp chất chì được đánh giá chủ yếu thông qua độ tan của nó. Độ tan của hợp chất chì chủ yếu phụ thuộc vào pH (pH tăng thì độ tan giảm). Ngoài ra độ tan của hợp chất chì còn phụ thuộc vào một số yếu tố khác như độ muối (hàm lượng các ion khác) của dung dịch, điều kiện oxi hóa – khử.

Chì thâm nhập vào cơ thể con người qua thức ăn, nước uống, hít thở và cả thông qua da. Triệu chứng thể hiện khi nhiễm độc chì của cơ thể là sự mệt mỏi, chán ăn, đau đầu, chóng mặt, sưng khớp…. Các dấu hiệu trên có thể xuất hiện khi nồng độ chì trong máu khoảng 0,3 ppm. Ở các nồng độ cao hơn 0,3ppm thì chì có thể gây nên hiện tượng thiếu máu do thiếu hemoglobin. Ở các nồng độ 0,5 ppm đến 0,8 ppm thì chì có thể gây ra sự rối loạn chức năng của thận và phá hủy não.

Xương là nơi tàng trữ, tích lũy chì trong cơ thể, ở đó chì tương tác với photphat trong xương rồi truyền vào các mô mềm của cơ thể rồi thể hiện độc tính của nó.. Tác dụng hóa sinh chủ yếu của chì là ảnh hưởng tới quá trình tổng hợp máu dẫn đến phá vỡ hồng cầu, ức chế mọi hoạt động của các enzym. Chì cản trở việc sử dụng oxi và glucoza để sản xuất năng lượng cho quá trình sống.

Dấu hiệu của ngộ độc chì thường thường xuất hiện rất âm thầm, khó sớm phát hiện chỉ khi nào chì tích tụ tới mức độ cao, bệnh mới rõ rệt nhưng các triệu chứng cũng không có gì đặc biệt. Ở trẻ em, nhiễm độc cấp tính khiến cho các em trở nên cáu kỉnh, kém tập trung, ói mửa, dáng đi không vững, lên cơn kinh phong. Trường hợp mãn tính, các em có dấu hiệu chậm trí, hay gây gổ, lên kinh thường xuyên, đau bụng, thiếu máu, suy nhược cơ bắp, suy thận, đôi khi có thể đưa tới tử vong.

Thường thường, trẻ em bị tác hại của chì trầm trọng hơn ở người trưởng thành, đặc biệt là dưới 6 tuổi vì hệ thần kinh còn non yếu và khả năng thải độc chất của cơ thể chưa hoàn chỉnh. Một số em có thể bị nhiễm ngay từ khi còn ở trong lòng mẹ hoặc bú sữa mẹ có hàm lượng chì cao. Tới khi lớn, các em tiêu thụ thực phẩm có chì, nuốt chì lẫn trong đất, bụi khi bò chơi trên mặt đất hoặc ăn các mảnh vụn sơn tường nhà cũ.

Khi ngộ độc chì, người lớn hay than phiền đau tê ở đầu ngón chân, tay; bắp thịt mỏi yếu; nhức đầu, đau bụng, tăng huyết áp, thiếu máu, giảm trí nhớ, thay đổi tâm trạng, sẩy thai, kém sản xuất tinh trùng…Lâu ngày, bệnh trở thành mãn tính, đưa tới suy thận, tổn thương thần kinh ngoại vi, giảm chức năng não bộ          [4].

1.2. GIỚI THIỆU  VỀ CHÈ SHAN TUYẾT BẰNG PHÚC – BẮC KẠN, VAI TRÒ VÀ CÔNG DỤNG CHÈ

1.2.1. Giới thiệu về chè, chè Shan tuyết

Chè xanh (hay trà xanh) là loại trà được chế biến từ lá của cây chè nó được ôxy hóa ở mức tối thiểu trong quá trình chế biến. Chè xanh có nguồn gốc từ Trung Quốc và trở thành thức uống phổ biến tại nhiều nền văn hóa trên khắp châu Á. Gần đây, chè xanh đã trở nên phổ biến hơn tại phương Tây, khu vực vốn có truyền thống tiêu thụ chè đen. Chè xanh đã trở thành nguyên liệu để chiết xuất nhằm sử dụng trong các loại đồ uống, thực phẩm chức năng, bổ sung trong chế độ ăn uống, và các mặt hàng mỹ phẩm. 

Chè Shan tuyết Bằng Phúc đã có từ lâu đời. Cả xã hiện còn trên 1000 gốc chè cổ thụ trên 100 năm tuổi vẫn đang cho thu hoạch, trong đó có cả những cây 300 năm tuổi, đường kính thân cây to cỡ người ôm, chiều cao hơn chục mét, tán rộng che kín vài chục mét vuông Nước chè Shan tuyết có sắc vàng, sóng sánh, hương thơm dịu . Khác với các giống chè khác, búp chè Shan tuyết to như búp đa có phủ một lớp lông tơ trắng trông như những bông hoa tuyết; sau khi sao, búp chè không có hình móc câu mà to ngẫy như chiếc cúc áo nhỏ nhưng vẫn phủ một lớp tuyết trắng đục nên gọi là chè Shan tuyết. Chè Shan tuyết sinh trưởng khỏe, chịu ẩm, chịu lạnh, không bị sâu bệnh hại, năng suất, búp tươi cao, chất lượng tốt, có hương vị đặc biệt làm nên sản vật của địa phương, góp phần

xóa đói, làm giàu cho bà con người Tày ở Bằng Phúc – Bắc Kạn [1].

Hình 1.1 Cây chè Shan tuyết ở Bằng Phúc – Bắc Kạn

1.2.2. Đặc điểm, vai trò và công dụng của chè xanh

Trong vài thập kỉ gần đây, chè xanh đã trở thành đối tượng nghiên cứu của nhiều nhà khoa học nhằm xác định mức độ có lợi cho sức khỏe của chè, là một điều đã nổi tiếng từ lâu, theo đó đã có một số bằng chứng cho thấy rằng thường xuyên uống chè xanh có thể làm giảm nguy cơ tiến triển bệnh tim mạch và một số bệnh ung thư nhất định. Mặc dù chè xanh không làm tăng tỷ lệ trao đổi chất trong cơ thể đủ để giảm cân ngay lập tức, song chiết xuất từ chè xanh có chứa polyphenol và caffein để gây sinh nhiệt và kích thích quá trình ôxy hóa chất béo, làm tăng tỉ lệ trao đổi chất 4% mà không làm tăng nhịp tim [6].

Theo kết quả một cuộc khảo sát do Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ đưa ra vào năm 2007, giá trị của flavonoid trong một tách chè xanh cao hơn so với một khối lượng tương đương các mặt hàng thực phẩm và đồ uống truyền thống khác vốn được xem là tăng cường sức khỏe có nguồn gốc thiên nhiên, bao gồm hoa quả tươi, nước ép rau quả hay rượu vang. Flavonoid là một nhóm thành phần hóa học thực vật có trong hầu hết các sản phẩm thực vật, gây nên các tác động đến sức khỏe như chống ôxy hóa và chống ung thư. Tuy nhiên, cũng dựa trên nghiên cứu này, lượng flavonoid có thể khác biệt đáng kể giữa các sản phẩm chè khác nhau [6].

Ở Việt Nam có nhiều vùng chè ngon nổi tiếng như: Chè Mộc Châu Sơn La, chè Lâm Đồng, chè Thái Nguyên, chè Shan tuyết – Phúc Bằng – Bắc Kạn.

1.3. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH CAĐIMI VÀ CHÌ

Hiện nay có rất nhiều phương pháp khác nhau để xác định asen, cađimi và chì như phương pháp phân tích khối lượng, phân tích thể tích, điện hoá, phổ phân tử UV – VIS, phổ phát xạ nguyên tử (ICP-OES), phổ hấp thụ nguyên tử ngọn lửa (F-AAS) và không ngọn lửa (GF-AAS),.… Dưới đây là một số phương pháp xác định cađimi và chì.

1.3.1. Các phương pháp phân tích

1.3.1.1. Phương pháp phân tích khối lượng

Phương pháp phân tích khối lượng là phương pháp cổ điển, độ chính xác có thể đạt tới 0,1%. Cơ sở của phương pháp là sự kết tủa định lượng của chất phân tích với một thuốc thử thích hợp.

Cađimi thường được kết tủa dưới dạng CdS, CdSO₄, CdNH₄PO₄ sau đó kết tủa được lọc, rửa, sấy (hoặc nung) rồi đem cân từ đó xác định hàm lượng chất phân tích.

Chì được kết tủa dưới dạng PbSO₄, PbCrO₄ hay PbMoO₄ sau đó được kết tủa được lọc, rửa, sấy hoặc nung rồi cân và từ đó xác định được hàm lượng chất phân tích.

Phương pháp này không đòi hỏi dụng cụ đắt tiền nhưng quá trình phân tích lâu, nhiều giai đoạn phức tạp đặc biệt khi phân tích lượng vết các chất. Vì vậy phương pháp này không được dùng phổ biến trong thực tế để xác định lượng vết các chất mà chỉ dùng trong phân tích hàm lượng lớn [7].

1.3.1.2. Phương pháp phân tích thể tích

Phương pháp phân tích thể tích dựa trên sự đo thể tích dung dịch thuốc thử để biết nồng độ chính xác (dung dịch chuẩn) được thêm vào dung dịch chất định phân để tác dụng đủ toàn bộ lượng chất định phân đó. Thời điểm thêm lượng thuốc thử tác dụng với toàn bộ chất định phân gọi là điểm tương đương. Để nhận biết điểm tương đương, người ta dùng các chất gây ra hiện tượng có thể quan sát bằng mắt gọi là các chất chỉ thị [7].

Với cađimi và chì, ta có thể dùng các phép chuẩn độ như chuẩn độ phức chất, chuẩn độ ôxi hoá – khử với các chất chỉ thị khác nhau.

Ta có thể xác định cađimi bằng EDTA ở môi trường pH = 9 đến 10 với chỉ thị ET-OO hoặc môi trường pH = 6 với chỉ thị xylendacam. Khi đó chất chỉ thị chuyển từ màu đỏ sang màu vàng :

H₆F + Cd²⁺  →  H₄FCd + 2H⁺

H₄FCd + H₂Y^2-  → CdY^2- + H₆F

                                          (đỏ)               (vàng)

Đối với chì ta có thể chuẩn độ trực tiếp bằng EDTA hay chuẩn độ ngược bằng Zn²⁺ hoặc chuẩn độ thay thế với ZnY^2- với chất chỉ thị ET-OO.

– Cách 1: Chuẩn độ trực tiếp Pb²⁺ bằng EDTA ở pH trung tính hoặc kiềm (pH khoảng 8 đến 12), với chỉ thị ET-OO.

Pb²⁺ + H₂Y^2- → PbY^2- + 2H⁺

Tuy nhiên, chì rất dễ thuỷ phân nên trước khi tăng pH phải cho Pb²⁺ tạo phức kém bền với tactrat hoặc trietanolamin.

– Cách 2: Chuẩn độ ngược Pb²⁺ bằng Zn²⁺: cho Pb²⁺ tác dụng với một lượng dư chính xác EDTA đã biết nồng độ ở pH = 10. Sau đó chuẩn độ EDTA dư bằng Zn²⁺ với chỉ thị là ET-OO.

Pb²⁺ + H₂Y^2- = PbY^2- + 2H⁺

H₂Y^2- (dư) + Zn²⁺ = ZnY^2- + 2H⁺

ZnInd + H₂Y^2- = ZnY^2- + HInd

 (đỏ nho)             (xanh)

– Cách 3: Chuẩn độ thay thế dùng ZnY^2-, chỉ thị ET-OO.

Do phức PbY^2- bền hơn ZnY^2- ở pH = 10 nên Pb²⁺ sẽ đẩy Zn²⁺ ra khỏi phức ZnY². Sau đó, chuẩn Zn²⁺ sẽ xác định được Pb²⁺:

Pb^2- + ZnY^2- = Zn²⁺ + PbY^2-

ZnInd + H₂Y^2- = ZnY^2- + HInd

   (đỏ nho)            (xanh)

1. Phương pháp phân tích công cụPhương pháp phổ hấp thụ phân tử UV – VIS

Phương pháp này chính là phương pháp phổ hấp thụ phân tử trong vùng UV – VIS. Ở điều kiện thường, các phân tử, nhóm phân tử của chất bền vững và nghèo năng lượng. Đây là trạng thái cơ bản. Nhưng khi có một chùm sáng với năng lượng thích hợp chiếu vào thì các điện tử hoá trị trong các liên kết (л, ∂ , n) sẽ hấp thụ năng lượng chùm sáng, chuyển lên trạng thái kích thích với năng lượng cao hơn. Hiệu số giữa hai mức năng lượng (cơ bản E_o và kích thích E_m) chính là năng lượng mà phân tử hấp thụ từ

nguồn sáng để tạo ra phổ hấp thụ phân tử của chất.

Nguyên tắc: Phương pháp xác định dựa trên việc đo độ hấp thụ ánh sáng của một dung dịch phức tạo thành giữa ion cần xác định với một thuốc thử vô cơ hay hữu cơ trong môi trường thích hợp khi được chiếu bởi chùm sáng. Phương pháp định lượng phép đo:

A = K.C

Trong đó:    A: độ hấp thụ quang

K: hằng số thực nghiệm

C: nồng độ nguyên tố phân tích

Phương pháp này cho phép xác định nồng độ chất ở khoảng 10^-5 đến

10^-7M và là một trong các phương pháp được sử dụng khá phổ biến.

Phương pháp trắc quang có độ nhạy, độ ổn định và độ chính xác khá cao, được sử dụng nhiều trong phân tích vi lượng. Tuy nhiên với việc xác định cađimi, chì thì lại gặp rất nhiều khó khăn do ảnh hưởng của một số ion kim loại tương tự. Khi đó phải thực hiện các công đoạn che, tách phức tạp [8, 9].

1.3.2.2 Phương pháp điện hoá

a. Phương pháp cực phổ

Nguyên tắc: Người ta thay đổi liên tục và tuyến tính điện áp đặt vào 2 cực để khử các ion kim loại, do mỗi kim loại có thế khử khác nhau. Thông qua chiều cao của đường cong Von-Ampe có thể định lượng được ion kim loại trong dung dịch ghi cực phổ. Vì dòng giới hạn I_gh ở các điều kiện xác định tỉ lệ thuận với nồng độ ion trong dung dịch ghi cực phổ theo phương trình:

I = k.C

Phương pháp này sử dụng điện cực giọt thuỷ ngân rơi làm cực làm việc, trong đó thế được quét tuyến tính rất chậm theo thời gian (thường 1 – 5 mV/s) đồng thời ghi dòng là hàm của thế trên cực giọt thuỷ ngân rơi. Sóng cực phổ thu được có dạng bậc thang, dựa vào chiều cao có thể định lượng được chất phân tích.

Phương pháp này có khá nhiều ưu điểm: Nó cho phép xác định cả chất vô cơ và hữu cơ với nồng độ 10^-5 ÷ 10^-6M tuỳ thuộc vào cường độ và độ lặp lại của dòng dư. Sai số của phương pháp thường là 2 ÷ 3% với nồng độ 10^-3 ÷ 10^-4M, là 5% với nồng độ 10^-5  M (ở điều kiện nhiệt độ không đổi). Tuy nhiên phương pháp cực phổ bị ảnh hưởng rất lớn của dòng tụ điện, dòng cực đại, lượng oxi hoà tan hay bề mặt điện cực nên giới hạn phát hiện kém khoảng

10^-5 đến 10^-6 M.

Nhằm loại trừ ảnh hưởng trên đồng thời tăng độ nhạy, hiện nay đã có các phương pháp cực phổ hiện đại: cực phổ xung vi phân (DPP), cực phổ sóng vuông (SQWP)… chúng cho phép xác định lượng vết của nhiều nguyên tố [9, 10].

b. Phương pháp Von-Ampe hoà tan

Về bản chất, phương pháp Von-Ampe hoà tan cũng giống như phương pháp cực phổ là dựa trên việc đo cường độ dòng để xác định nồng độ các chất trong dung dịch. Nguyên tắc gồm hai bước:

Bước 1: Điện hoá làm giàu chất cần phân tích trên bề mặt điện cực làm việc trong khoảng thời gian xác định, tại thế điện cực xác định.

Bước 2: Hoà tan kết tủa đã được làm giàu bằng cách phân cực ngược cực làm việc, đo và ghi dòng hoà tan. Trên đường Von-Ampe hoà tan xuất hiện pic của nguyên tố cần phân tích. Chiều cao pic tỉ lệ thuận với nồng độ [9, 10].

1.3.2.3. Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử

Nguyên tắc: Khi nguyên tử tồn tại tự do ở thể khí và ở trạng thái năng lượng cơ bản, thì nguyên tử không thu hay không phát ra năng lượng. Tức là nguyên tử ở trạng thái cơ bản. Song, nếu chiếu vào đám hơi nguyên tử tự do một chùm tia sáng đơn sắc có bước sóng phù hợp, trùng với bước sóng vạch phổ phát xạ đặc trưng của nguyên tố phân tích, chúng sẽ hấp thụ tia sáng đó sinh ra một loại phổ của nguyên tử. Phổ này được gọi là phổ hấp thụ của nguyên tử. Với hai kỹ thuật nguyên tử hóa, nên chúng ta cũng có hai phép đo tương ứng. Đó là phép đo phổ hấp thụ nguyên tử trong ngọn lửa (F- AAS có độ nhạy cỡ 0,1 ppm) và phép đo phổ hấp thụ nguyên tử không ngọn lửa (GF – AAS có độ nhạy cao hơn kỹ thuật ngọn lửa 50- 1000 lần, cỡ 0,1- 1 ppb).

Cơ sở của phân tích định lượng theo AAS là dựa vào mối quan hệ giữa cường độ vạch phổ và nồng độ nguyên tố cần phân tích theo biểu thức:

A_λ = a.C_X

Có 2 phương pháp định lượng theo phép đo AAS là : phương pháp đường chuẩn và phương pháp thêm tiêu chuẩn.

Thực tế cho thấy phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử có nhiều ưu việt như:

Độ nhạy, độ chính xác cao, lượng mẫu tiêu thụ ít, tốc độ phân tích nhanh. Với ưu điểm này, AAS được thế giới dùng làm phương pháp tiêu chuẩn để xác định lượng nhỏ và lượng vết các kim loại trong nhiều đối tượng khác nhau.

Phép đo phổ AAS có thể phân tích được hàm lượng vết của hầu hết các kim loại và cả những hợp chất hữu cơ hay anion không có phổ hấp thụ nguyên tử. Nó được sử dụng rộng rãi trong các ngành: địa chất, công nghiệp hóa học, hóa dầu, y học, sinh học, dược phẩm…[8, 9].

a.  Phép đo phổ F-AAS

Kỹ thuật F-AAS dùng năng lượng nhiệt của ngọn lửa đèn khí để hoá hơi và nguyên tử hoá mẫu phân tích. Do đó mọi quá trình xảy ra trong khi nguyên tử hoá mẫu phụ thuộc vào đặc trưng và tính chất của ngọn lửa đèn khí nhưng chủ yếu là nhiệt độ ngọn lửa. Đây là yếu tố quyết định hiệu suất nguyên tử hoá mẫu phân tích, mọi yếu tố ảnh hưởng đến nhiệt độ ngọn lửa đèn khí đều ảnh hưởng đến kết quả của phương pháp phân tích. [8, 9].

          b. Phép đo phổ GF-AAS

Kỹ thuật GF-AAS ra đời sau kỹ thuật F-AAS nhưng đã được phát triển rất nhanh, nó đã nâng cao độ nhạy của phép xác định lên gấp hàng trăm lần so với kỹ thuật F-AAS. Mẫu phân tích bằng kỹ thuật này không cần làm giàu sơ bộ và lượng mẫu tiêu tốn ít.

Kỹ thuật GF-AAS là quá trình nguyên tử hoá tức khắc trong thời gian rất ngắn nhờ năng lượng nhiệt của dòng điện có công suất lớn và trong môi trường khí trơ (Argon). Quá trình nguyên tử hoá xảy ra theo các giai đoạn kế tiếp nhau: sấy khô, tro hoá luyện mẫu, nguyên tử hoá để đo phổ hấp thụ nguyên tử và cuối cùng là làm sạch cuvet. Nhiệt độ trong cuvet graphit là yếu tố quyết định mọi diễn biến của quá trình nguyên tử hoá mẫu. Trong đó hai giai đoạn đầu là chuẩn bị cho giai đoạn nguyên tử hóa để đạt kết quả tốt. Nhiệt độ trong cuvet graphit là yếu tố chính quyết định mọi sự diễn biến của quá trình nguyên tử hóa mẫu.

* Những ưu – nhược điểm của phép đo:

Cũng như các phương pháp phân tích khác, phương pháp phân tích phổ hấp thụ nguyên tử cũng có những ưu, nhược điểm nhất định đó là:

– Ưu điểm: Đây là phép đo có độ nhạy cao và độ chọn lọc tương đối cao. Gần 60 nguyên tố hoá học có thể xác định bằng phương pháp này với độ nhạy từ 1.10^-4 – 1.10^-5 %. Đặc biệt, nếu sử dụng kỹ thuật nguyên tử hoá không ngọn lửa thì có thể đạt tới độ nhạy n.10^-7 %. Chính vì có độ nhạy cao nên phương pháp phân tích này đã được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều lĩnh vực để xác định lượng vết các kim loại. Một ưu điểm lớn của phép đo là: trong nhiều trường hợp không phải làm giàu nguyên tố cần xác định trước khi phân tích. Do đó, tốn ít mẫu, ít thời gian cũng như hoá chất tinh khiết để làm giàu mẫu. Tránh được sự nhiễm bẩn khi xử lý mẫu qua các giai đoạn phức tạp. Đặc biệt, phương pháp này cho phép phân tích hàng loạt mẫu với thời gian ngắn, kết quả phân tích lại rất ổn định, sai số nhỏ.

– Nhược điểm: Tuy nhiên, bên cạnh những ưu điểm phép đo AAS cũng có nhược điểm là chỉ cho biết thành phần nguyên tố của chất ở trong mẫu phân tích mà không chỉ ra trạng thái liên kết của nguyên tố ở trong mẫu [8, 9].

1.3.2.4.  Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử (ICP-OES)

Khi ở điều kiện thường, nguyên tử không thu hay phát ra năng lượng nhưng nếu bị kích thích thì các điện tử hoá trị sẽ nhận năng lượng chuyển lên trạng thái có năng lượng cao hơn (trạng thái kích thích). Trạng thái này không bền, chúng có xu hướng giải phóng năng lượng để trở về trạng thái ban đầu bền vững dưới dạng các bức xạ. Các bức xạ này được gọi là phổ phát xạ của nguyên tử.

Các thầy cô cần file liên hệ với chúng tôi tại fanpage facebook O2 Education

Hoặc xem nhiều SKKN hơn tại:  Tổng hợp SKKN môn hóa học cấp THPT

Hoặc xem thêm các tài liệu khác của môn hóa

• Phương pháp tư duy dồn chất xếp hình giải bài tập hóa học hữu cơ
• Tổng hợp đề thi môn hóa của bộ giáo dục từ năm 2007 đến nay
• Tổng hợp các phương pháp giải bài tập môn hoá học
• Tổng hợp giáo án chủ đề STEM trong môn hóa học

Luận văn phát triển năng lực tự học thông qua dạy học tích hợp thực tiễn phần cacbohiđrat hóa học 12

Các thầy cô cần file liên hệ với chúng tôi tại fanpage facebook O2 Education

Hoặc xem nhiều SKKN hơn tại:  Tổng hợp SKKN luận văn luận án O2 Education

1. Lý do chọn đề tài

Trong hệ thống giáo dục Việt Nam giáo dục phổ thông có vai trò vô cùng quan trọng, nó là nền tảng cho hoạt động nhận thức của con người ở thời kì trưởng thành. Giáo dục không chỉ có chức năng chuyển tải những kinh nghiệm lịch sử xã hội của thế hệ trước cho thế hệ sau mà còn trang bị cho mỗi người phương pháp học tập. Phương pháp dạy cho người học biết cách tự học, tự nghiên cứu đã được nhiều nhà giáo dục chú trọng để giúp họ có khả năng học tập suốt đời, đáp ứng một xã hội luôn vận động và lượng tri thức tăng lên không ngừng. Điều này được thể hiện trong Nghị quyết số 29 − NQ/TƯ Hội nghị lần thứ VIII Ban Chấp Hành Trung ương Đảng khóa XI “Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy và học theo hướng hiện đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo và vận dụng kiến thức, kỹ năng của người học; khắc phục lối truyền thụ áp đặt một chiều, ghi nhớ máy móc.Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học, tạo cơ sở để người học tự cập nhật và đổi mới tri thức, kỹ năng, phát triển năng lực.”

Dạy học chủ đề tích hợp là hình thức dạy học đáp ứng với định hướng đổi mới giáo dục hiện nay. Trong dạy học chủ đề tích hợp thường có những nội dung giáo dục liên quan đến môn học vào quá trình dạy học như: tích hợp giáo dục đạo đức, lối sống; giáo dục pháp luật; an toàn giao thông; giáo dục môi trường; tích hợp thực tiễn vào dạy học các nội dung của bài học…nhằm phát triển năng lực cho học sinh (HS). Các vấn đề thực tiễn được đưa vào tích hợp sẽ kích thích khả năng tìm tòi, hứng thú học tập của người học. Khi giải thích được những hiện tượng thực tiễn liên quan đến hóa học xảy ra trong cuộc sống sẽ giúp người học phát triển những năng lực của bản thân đặc biệt năng lực tự học (NLTH).

Với đặc thù là một môn khoa học tự nhiên, trong đó có sự kết hợp giữa lý thuyết và thực nghiệm đòi hỏi người học phải có khả năng tự tìm tòi, khám phá, tự nghiên cứu để lĩnh hội tri thức. Trong quá trình dạy học, người giáo viên (GV) sử dụng các phương pháp dạy học (PPDH) tích cực một cách hợp lý sẽ tạo hứng thú học tập cho HS. Đồng thời xây dựng thái độ học tập đúng đắn, phương  pháp (PP) học tập chủ động, tích cực sáng tạo; ham hiểu biết; phát triển năng lực tự học cho HS. Hơn nữa hóa học là ngành khoa học có vai trò quan trọng trong trong đời sống và nền kinh tế quốc dân. Trong quá trình học tập, thông qua các bài học có tính thực tiễn, HS được kiểm chứng mối liên hệ giữa lý thuyết và thực tiễn. Tuy nhiên, nhiều năm qua nội dung sách giáo khoa (SGK) còn nặng về lý thuyết, hệ thống bài tập liên quan đến bối cảnh thực tiễn cuộc sống để phát triển năng lực tự học chưa đa dạng. Ngoài ra qui trình thiết kế hoạt động tích hợp nội dung liên quan đến thực tiễn trong một giờ giảng hoặc trong một chủ đề để định hướng NLTH của HS chưa được nghiên cứu sâu và phổ biến rộng rãi.

Xuất phát từ những lí do trên chúng tôi chọn đề tài “Phát triển năng lực tự học thông qua dạy học tích hợp thực tiễn phần cacbohiđrat − Hóa học 12” để nghiên cứu

2. Mục đích nghiên cứu

Xây dựng và tổ chức dạy học các chủ đề tích hợp thực tiễn phần Cacbohiđrat nhằm phát triển năng lực tự học cho HS lớp 12 THPT chương trình cơ bản.

3. Nhiệm vụ nghiên cứu

Để đạt được những mục đích trên, luận văn đã nghiên cứu, thực hiện những nhiệm vụ sau:

–  Nghiên cứu khái niệm về năng lực, năng lực tự học, các vấn đề khác liên quan đến NLTH. Nghiên cứu các vấn đề về tự học và phát triển NLTH.

–  Nghiên cứu dạy học tích hợp và dạy học chủ đề tích hợp. Nghiên cứu các qui tắc và qui trình thiết kế chủ đề dạy học tích hợp

– Nghiên cứu một số phương pháp và kỹ thuật DH tích cực phù hợp để phát triển NLTH cho HS.

– Nghiên cứu một số biện pháp nhằm phát triển NLTH cho HS thông qua DH phần cacbohiđrat lớp 12.

– Nghiên cứu nguyên tắc thiết kế và cấu trúc của “Tài liệu tự học có hướng dẫn với nội dung lý thuyết phần cacbohiđrat”.

– Nghiên cứu mục tiêu, cấu trúc nội dung, đặc điểm và PPDH phần Cacbohiđrat hóa học 12 THPT.

–  Nghiên cứu các tiêu chí thành phần của NLTH từ đó đề xuất bộ công cụ đánh giá NLTH khi dạy học tích hợp các vấn đề thực tiễn.

– Điều tra thực trạng việc sử dụng các PPDH tích cực nhằm phát triển NLTH cho HS trường THPT.

–  Thực nghiệm sư phạm (TNSP) nhằm đánh giá tính khả thi của các biện pháp phát triển NLTH cho HS ở trường THPT.

4. Khách thể và đối tượng nghiên cứu

4.1. Khách thể nghiên cứu

Quá trình dạy học hóa học ở trường phổ thông.

4.2. Đối tượng nghiên cứu

 Dạy học theo chủ đề tích hợp thực tiễn phần cacbohiđrat nhằm phát triển NLTH cho học sinh THPT.

5. Phạm vi nghiên cứu

Dạy học các chủ đề tích hợp thực tiễn phần Cacbohiđrat lớp 12 tại trường THPT Ngô Quyền – Ba Vì và THPT Quảng Oai trên địa bàn huyện Ba Vì.

6. Câu hỏi nghiên cứu

 Dạy học tích hợp thực tiễn phần Cacbohiđrat như thế nào để phát triển  năng lực tự học cho học sinh lớp 12 ở trường THPT?

7. Giả thuyết khoa học

Sự phát triển năng lực tự học của HS phụ thuộc vào tính tự giác, tích cực của người học. Nếu xây dựng được các chủ đề tích hợp thực tiễn có chất lượng và vận dụng các phương pháp dạy học phù hợp trong dạy học ở phần Cacbohiđrat sẽ góp phần phát triển NL cho HS đặc biệt là NLTH. Đồng thời nâng cao chất lượng DH .

8. Phương pháp nghiên cứu

8.1. Các phương pháp nghiên cứu lý luận

− Nghiên cứu tổng quan các vấn đề có liên quan đến đề tài

+ Khái niệm về năng lực, tự học và năng lực tự học

+ Các loại năng lực

+ Các biểu hiện của NLTH

+ Công cụ đánh giá NLTH

− Một số phương pháp dạy học

+ Dạy học dự án

+ Dạy học giải quyết vấn đề

    8.2. Các phương pháp nghiên cứu thực tiễn

* Điều tra:

− Thực trạng: Sử dụng các phương pháp dạy học hiện nay

− Hỏi ý kiến chuyên gia

* Thực nghiệm sư phạm.

  − Trước thực nghiệm

    − Sau thực nghiệm

8.3. Các phương pháp thống kê xử lí số liệu và nghiên cứu khoa học sư phạm ứng dụng để đánh giá kết quả của đề tài

9. Đóng góp mới của luận văn

Xác định được thực trạng vận dụng dạy học tích hợp thực tiễn trong dạy học môn Hóa học hướng tới phát triển NLTH ở một số trường THPT được giáo viên ưu tiên để nâng cao chất lượng dạy học.

Xác định được nội dung phần Cacbohiđrat thuận lợi cho việc xây dựng các chủ đề tích hợp có thể triển khai trong thực tiễn dạy học và đảm bảo tính khả thi.

Xác định được nguyên tắc qui trình xây dựng CĐTH các vấn đề thực tiễn. Trên cơ sở đó đề xuất và xây dựng được 3 chủ đề phần Cacbohiđrat.

Tổ chức được các hoạt động trong dạy học chủ đề tích hợp theo qui trình đã xây dựng, khi triển khai thực nghiệm để phát triển NLTH của HS.

Đề xuất 4 biện pháp phát triển NLTH cho HS THPT.

Đề xuất được bộ công cụ đánh giá sự phát triển của NLTH.

10. Cấu trúc của luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, luận văn gồm 3 chương    

Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc phát triển năng lực tự học cho học sinh THPT

Chương 2: Dạy học chủ đề tích hợp thực tiễn nhằm phát triển năng lực tự học cho học sinh THPT

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

Chương 1

CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC

PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TỰ HỌC CHO HỌC SINH THPT

1.1. Lịch sử vấn đề nghiên cứu

Tổ chức dạy học tích hợp đang trở thành xu thế của dạy học hiện đại, nó đang được nhiều quốc gia trên thế giới nghiên cứu và áp dụng vào trường học.

Trên thế giới tư tưởng DHTH bắt đầu có từ thập niên 60 của thế kỉ XX như Hội nghị tích hợp về giảng dạy các môn khoa học tổ chức tại Varna (Bungari tháng 9/1968) với sự bảo trợ của UNESCO.

Đã có nhiều nhà giáo dục nghiên cứu về quan điểm DHTH điển hình là :

Năm 1996 tác giả Xavier Roegiers đã công bố công trình nghiên cứu “ Khoa học sư phạm tích hợp hay cần làm như thế nào để phát triển năng lực ở các trường học”. Trong công trình nghiên cứu này, ông đã nhấn mạnh rằng toàn bộ quá trình học tập cần đặt vào một tình huống có ý nghĩa đối với HS.

 Ở Việt Nam, tư tưởng dạy học tích hợp bắt đầu nghiên cứu và áp dụng từ những năm đầu thập niên 90 của thế kỉ XX. Cho đến nay đã có nhiều nhà giáo dục nghiên cứu cơ sở lí luận về tích hợp và các biện pháp vận dụng giảng dạy tích hợp vào thực tiễn như:

– Tác giả Đào Trọng Quang (1997), “Biên soạn sách giáo khoa theo quan điểm tích hợp – Cơ sở lý luận và một số kinh nghiệm”, Tạp chí Nghiên cứu giáo dục, số 11, tr. 24. Tác giả đã đề cập tới bản chất của sư phạm, quan điểm, một số nguyên tắc, kỹ thuật của tích hợp.

– Tác giả Trần Viết Thụ (1997) trong công trình “Vận dụng nguyên tắc liên môn khi dạy các vấn đề văn hóa trong sách giáo khoa lịch sử trung học phổ thông” đã vận dụng kiến thức văn học, địa lý, chính trị vào giảng dạy bộ môn Lịch sử theo quan điểm liên môn. Tạp chí Nghiên cứu giáo dục, số 12, tr. 13. 37.

– Luận văn thạc sĩ giáo dục học của tác giả Đoàn Thị Thùy Dương (2008), với đề tài “Rèn luyện thao tác lập luận và so sánh cho học sinh lớp 11 theo quan điểm tích hợp và tích cực” đã nhấn mạnh việc xây dựng cơ sở lí luận và thực tiễn của thao tác lập luận so sánh để đề xuất cách thức tổ chức dạy học theo hướng tích hợp, tích cực trong dạy văn nghị luận, Trường Đại học Giáo dục – ĐHQGHN.

– Luận văn thạc sĩ giáo dục họccủa tác giả Trần Thị Tú Anh (2009) với đề tài “Tích hợp các vấn đề về Kinh tế xã hội và Môi trường vào dạy học hóa học hữu cơ lớp12”,Trường ĐHSP thành phố Hồ Chí Minh.

– Luận văn thạc sĩ giáo dục học của tác giả Đinh Xuân Giang (2009) với đề tài: “Vận dụng tư tưởng sư phạm tích hợp trong dạy học một số kiến thức về “chất khí” và “cơ sở của nhiệt động lực học” (Vật lý 10 − cơ bản) nhằm phát triển hứng thú và năng lực vận dụng kiến thức của học sinh,”, Đại học Sư phạm Thái Nguyên.

– Luận văn thạc sĩ giáo dục học của tác giả Nguyễn Thị Hường (2012) với đề tài “ Vận dụng biện pháp tích hợp vào dạy học loại bài thực hành kĩ năng sử dụng tiếng Việt lớp 10”, Trường Đại học Giáo dục − ĐHQG HN.

– Luận văn thạc sĩ giáo dục học của tác giả Phạm Minh Hải (2013) với đề tài “Tích hợp giáo dục bảo vệ môi trường trong dạy học Vật lí 12” đã nhấn mạnh việc nghiên cứu lí luận về bảo vệ môi trường và việc tích hợp giáo dục bảo vệ môi trường trong dạy học vật lí lớp12 nhằm thiết kế phương án dạy vật lí lớp 12 có tích hợp giáo dục bảo vệ môi trường, Trường Đại học Giáo dục – ĐHQG HN. 

– Luận văn thạc sĩ giáo dục học của tác giả Ngọc Châu Vân (2014) với đề tài: “Xây dựng một số chủ đề dạy học tích hợp nhằm nâng cao chất lượng dạy học ở cấp Trung học cơ sở”, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội.

– Luận văn thạc sĩ giáo dục học của tác giả Vũ Thị Thủy (2016), với đề tài“Dạy học chủ đề tích hợp phần Cacbohiđrat và Polime Hóa học 12 nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trung học phổ thông”, Trường Đại học Giáo dục – ĐHQG HN.

– v.v.v…

Như vậy việc vận dụng quan điểm tích hợp vào giảng dạy đã và đang 
thu hút sự quan tâm của nhiều nhà giáo dục cũng như nhiều GV. Những công 
trình nghiên cứu của các nhà giáo dục và GV đã khẳng định việc vận dụng 
quan điểm tích hợp vào dạy học là một trong những xu hướng dạy học tất yếu 
hiện nay. 

Dạy học gắn nội dung bài học với thực tiễn là mong muốn của rất nhiều GV và HS. Đã có nhiều đề tài nghiên cứu theo hướng tích hợp liên môn còn dạy học chủ đề tích hợp thực tiễn nhằm phát triển NLTH còn chưa được quan tâm đúng mức. Do đó tôi thấy việc lựa chọn đề tài của mình là cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn trong việc đổi mới PPDH để nâng cao chất lượng dạy học hóa học ở trường THPT.  

1.2. Đổi mới chương trình giáo dục theo định hướng năng lực

1.2.1. Định hướng chung [7, 11, 12, 35]

Trong những năm gần đây giáo dục phổ thông đang chuyển dần từ chương trình tiếp cận nội dung sang tiếp cận năng lực của người học, nghĩa là từ chỗ quan tâm tới HS học được gì đến chỗ quan tâm HS làm được gì qua việc học. Vì vậy xu hướng đổi mới phương pháp dạy học (PPDH) từ việc chỉ dạy kiến thức sang dạy cách học, cách vận dụng kiến thức vào thực tiễn, rèn luyện kỹ năng, hình thành năng lực và phẩm chất; đồng thời thay đổi đánh giá kết quả giáo dục từ nặng về kiểm tra theo định hướng nội dung thay bằng kiểm tra theo định hướng năng lực.

Ngày 28/07/2017 Bộ giáo dục và  Đào tạo đã công bố Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể với định hướng về nội dung giáo dục, định hướng phương pháp giáo dục, định hướng về đánh giá kết quả giáo dục. Tất cả các định hướng giáo dục nêu trên đều nhằm mục đích phát triển năng lực cho người học. Theo những định hướng đó, các yếu tố của quá trình giáo dục trong nhà trường THPT cần được tiếp cận theo hướng đổi mới để tạo một diện mạo mới cho giáo dục Việt Nam, đáp ứng nhu cầu phát triển của xã hội hiện đại.

1.2.2. Khái quát chung về năng lực

1.2.1.1. Khái niệm về năng lực

Khái niệm năng lực (competency) có nguồn gốc từ tiếng Latinh “competentia”. Năng lực là một thuộc tính tâm lí phức hợp, là điểm hội tụ của kiến thức, kĩ năng, kinh nghiệm và thái độ, trách nhiệm. Hiện nay, có rất nhiều khái niệm khác nhau về năng lực nhưng năng lực đều được hiểu là sự thành thạo, khả năng thực hiện của cá nhân đối với công việc.

Theo tài liệu [21], năng lực là khả năng huy động tổng hợp các kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính tâm lí cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí,…để thành công một loại công việc trong bối cảnh nhất định.

Theo tài liệu [30], “ Năng lực là khả năng thực hiện có trách nhiệm và hiệu quả các hành động, giải quyết các nhiệm vụ, vấn đề trong các tình huống thay đổithuộc các lĩnh vực nghề nghiệp, xã hội hay cá nhân trên cơ sở hiểu biết, kĩ năng, kĩ xảo và kinh nghiệm cũng như sự sẵn sàng hành động”

Theo Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể [8], “Năng lực  là thuộc tính cá nhân được hình thành, phát triển nhờ tố chất sẵn có và quá trình học tập, rèn luyện, cho phép con người huy động tổng hợp các kiến thức, kỹ năng và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú, niềm tin, ý chí,… thực hiện thành công một loại hoạt động nhất định, đạt kết quả mong muốn trong những điều kiện cụ thể”.

Trong luận văn này chúng tôi sử dụng khái niệm: Năng lực là khả năng đáp ứng yêu cầu của những hoạt động và đảm bảo cho những hoạt động đó nhanh đạt kết quả của con người.

1.2.2.2. Các loại năng lực của học sinh trung học phổ thông        

Theo tài liệu [8], NL bao gồm năng lực cốt lõi (năng lực chung, năng lực chuyên môn) và năng lực đặc biệt của môn học. Cụ thể:

• ăng lực cốt lõi

– Năng lực chung là năng lực cơ bản, thiết yếu giúp cá nhân có thể sống, làm việc và tham gia hiệu quả trong nhiều hoạt động ở các bối cảnh khác nhau của đời sống xã hội. Những năng lực chung được tất cả các môn học và hoạt động giáo dục góp phần hình thành, phát triển, đó là: năng lực tự chủ và tự học, năng lực giao tiếp và hợp tác, năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo

– Năng lực chuyên môn được hình thành, phát triển chủ yếu thông qua một số môn học và hoạt động giáo dục nhất định, đó là: năng lực ngôn ngữ, năng lực tính toán, năng lực tìm hiểu tự nhiên và xã hội, năng lực công nghệ, năng lực tin học, năng lực thẩm mỹ, năng lực thể chất.

• biệt (năng khiếu) của môn học

– Năng  lực đặc biệt của môn học là những năng lực được hình thành và phát triển trên cơ sở các năng lực chung theo hướng chuyên sâu, riêng biệt trong các loại hình hoạt động, công việc hoặc tình huống, môi trường đặc thù, cần thiết cho những hoạt động chuyên biệt, đáp ứng yêu cầu hạn hẹp hơn của các lĩnh vực học tập.

 – “Hóa học là một môn khoa học vừa lý thuyết vừa thực nghiệm” nên nó có những năng lực đặc biệt. Các năng lực đặc biệt của môn Hóa học là: Năng lực sử dụng ngôn ngữ hóa học; Năng lực thực hành hóa học; Năng lực vận dụng kiến thức hoá học vào cuộc sống; ……

 Như vậy, trong dạy học hóa học ở trường phổ thông  GV cần chú trọng phát triển những năng lực cốt lõi và các năng lực đặc biệt môn học trên giúp HS có thể đáp ứng sự phát triển của thế giới nói chung và của Việt Nam nói riêng, thích ứng với bối cảnh  thay đổi  của xã hội hiện nay.

1.2.2.3. Đánh giá năng lực của học sinh trung học phổ thông [3],

Việc đánh giá năng lực của HS đã và đang được nhiều tác giả quan tâm, có nhiều hình thức và phương pháp đánh giá. Tuy nhiên trong dạy học ở trường THPT thường sử dụng một số biện pháp đánh giá sau:

+ Đánh giá qua quan sát

+  Đánh giá qua bảng kiểm

+ Đánh giá qua các bài kiểm tra  

+ Hồ sơ học tập, đánh giá quá trình

+ Tự đánh giá

+ Đánh giá đồng đẳng

………….

1.3. Tự học và phát triển năng lực tự học cho học sinh trung học phổ thông

1.3.1.Tự học

1.3.1.1. Khái niệm về tự học

Khi còn sống chủ tịch Hồ Chí Minh đã quan niệm về tự học: “Tự học là cách học tự động” và “phải biết tự động học tập”. Theo Người: “tự động học tập” tức là tự học một cách hoàn toàn tự giác, tự chủ, không đợi ai nhắc nhở, không chờ ai giao nhiệm vụ mà tự mình chủ động vạch kế hoạch học tập cho mình, rồi tự mình triển khai, thực hiện kế hoạch đó một cách tự giác, tự mình làm chủ thời gian để học và tự mình kiểm tra đánh giá việc học của mình”.

GS Nguyễn Cảnh Toàn cho rằng: “Tự học là tự mình động não, suy nghĩ, sử dụng các năng lực trí tuệ và có khi cả cơ bắp và các phẩm chất khác của người học, cả động cơ tình cảm, nhân sinh quan, thế giới quan để chiếm lĩnh một tri thức nào đó của nhân loại, biến tri thức đó thành sở hữu của chính mình” [17,18,19]. 

GS.TSKH Thái Duy Tuyên khẳng định: “Tự học là một hoạt động độc lập chiếm lĩnh tri thức, kĩ năng, kĩ xảo, là tự mình động não, suy nghĩ, sử dụng các năng lực trí tuệ (quan sát, so sánh, phân tích, tổng hợp…) cùng các phẩm chất động cơ, tình cảm để chiếm lĩnh tri thức một lĩnh vực hiểu biết nào đó hay những kinh nghiệm lịch sử xã hội của nhân loại, biến nó thành sở hữu của chính bản thân người học” [24, 25]

Theo quan điểm dạy học tích cực, bản chất của học là tự học, nghĩa là chủ thể tác động vào nội dung học một cách tích cực, tự lực, chủ động sáng tạo để đạt được mục tiêu học tập. Như vậy tự học là mức độ cao của học, là sự tích cực, tự lực, chủ động của chủ thể nhận thức trong hoạt động học.

Từ những quan điểm về tự học nêu trên, chúng tôi sử dụng định nghĩa về tự học như sau: Tự học là quá trình cá nhân người học tự giác, tích cực, độc lập tự chiếm lĩnh tri thức ở một lĩnh vực nào đó trong cuộc sống bằng hành động của chính mình nhằm đạt được mục đích nhất định.

1.3.1.2. Vai trò của tự học

Nghị quyết số 29 − NQ/TW ngày 4/11/2013 Hội nghị Trung ương khóa 8 về đổi mới căn bản toàn diện giáo dục và đào tạo có nêu lên mục tiêu cụ thể, trong đó có đề cập tới việc:” Phát triển khả năng sáng tạo, tự học, khuyến khích học tập suốt đời“. Trong các giải pháp có nêu:” Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học, tạo cơ sở để người học tự cập nhật và đổi mới tri thức,kĩ năng, phát triển năng lực. Chuyển từ học chủ yếu trên lớp sang tổ chức hình thức học tập đa dạng, chú ý các hoạt động xã hội, ngoại khóa, nghiên cứu khoa học. Đẩy mạnh ứng dụng công nghệ thông tin và truyền thông trong dạy và học” [35].

Tự học là mục tiêu cơ bản của quá trình dạy học: Các nhà sư phạm đã nhận thức rõ ý nghĩa của phương pháp dạy tự học. Trong hoạt động dạy học giáo viên không chỉ dừng lại ở việc truyền thụ tri thức có sẵn, chỉ yêu cầu HS ghi nhớ mà quan trọng hơn là phải định hướng, tổ chức cho HS tự mình khám phá ra những qui luật, thuộc tính mới của các vấn đề khoa học.

Bồi dưỡng năng lực tự học là phương cách tốt nhất để tạo ra động lực mạnh mẽ cho quá trình học tập: Một trong những phẩm chất quan trọng của mỗi cá nhân là tính tích cực, sự chủ động sáng tạo trong mọi hoàn cảnh. Một trong những nhiệm vụ quan trọng của giáo dục là hình thành phẩm chất cho người học. Từ đó mới có thể đào tạo ra những lớp người năng động, sáng tạo, thích ứng với mọi thị trường lao động, góp phần phát triển cộng đồng. [34]

Tự học giúp cho mọi người có thể chủ động học tập suốt đời, học tập để khẳng định năng lực phẩm chất và để cống hiến. Bằng con đường tự học mỗi cá nhân sẽ không cảm thấy bị lạc hậu so với thời cuộc, thích ứng và bắt kịp nhanh với thách thức trong cuộc sống, kể cả trong môi trường nghề nghiệp. [33]

1.3.1.3. Các yếu tố của tự học

*  Động cơ tự học

Từ điển Tiếng Việt đưa ra định nghĩa: “Động cơ là những gì thôi thúc con người có những ứng xử nhất định một cách vô thức hay hữu ý và thường gắn liền với những nhu cầu”. Từ điển trực tuyến Wikipedia định nghĩa: “Động cơ là một chuỗi các lý do khiến chủ thể quyết định tham gia một hành vi cụ thể”.

Động cơ học tập là: “ Động lực thúc đẩy học sinh học tập, trên cơ sở nhu cầu hoàn thiện tri thức, mong muốn nắm vững tiến tới làm chủ tri thức mà mình được học tập, làm chủ nghề nghiệp đang theo đuổi” [17].

Trong rất nhiều động cơ học tập của HS, có thể tách thành hai nhóm cơ bản là: Động cơ hứng thú nhận thức, động cơ trách nhiệm trong học tập. Sự nảy sinh động cơ TH lúc đầu xuất phát từ ý thức trách nhiệm buộc phải hoàn thành các nhiệm vụ học tập đã thúc đẩy hoạt động TH của HS.

Khi bắt tay vào giải quyết các nhiệm vụ TH, mục đích tự học xuất hiện dưới hình thức một biểu tượng chung về sự hoàn thành nhiệm vụ đó. Xét về nội dung, biểu tượng đó còn nghèo nàn, thô sơ và có nguồn gốc từ động cơ học tập. Quá trình giải quyết các nhiệm vụ tự học, biểu tượng ban đầu ngày càng được cụ thể hoá, những mục đích bộ phận tiếp theo được hình thành, dẫn HS tới mục đích cuối cùng là chiếm lĩnh được tri thức khoa học.

Động cơ tự học của HS được hình thành bởi sự tác động của các yếu tố bên ngoài như: sự bất cập giữa trình độ bản thân với yêu cầu của công việc, nhu cầu

thăng tiến, do tự ái bạn bè, đồng nghiệp, thoả mãn nhu cầu hiểu biết, lòng khao khát tri thức…và cả những khó khăn về thời gian, trường lớp nếu đi học tập trung…Chính những mâu thuẫn giữa yêu cầu của công việc, cuộc sống với khả năng của HS làm xuất hiện nhu cầu tự học để nâng cao trình độ học vấn của họ

Động cơ tự học của HS xuất phát từ sự nhận thức, về yêu cầu nâng cao trình độ, từ sự thúc bách của nhu cầu thực tiễn…nên động cơ TH bền vững và do vậy trong hoạt động TH họ thực sự tích cực, tự giác hướng tới sự tự giáo dục, tự đào tạo bản thân. Khi động cơ đủ mạnh, tuỳ vào điều kiện của bản thân để lựa chọn hình thức, nội dung và xây dựng kế hoạch tự học thích hợp cho mình.

Như vậy, động cơ tự học hoàn toàn không xuất hiện một cách ngẫu nhiên hay do người khác mang đến mà chỉ có thể nảy sinh một cách có ý thức trong từng cá nhân nhờ các tác động phù hợp từ bên ngoài và chỉ có thể được nâng cao khi quá trình tự học có hiệu quả.

*Thái độ tự học

Thái độ tự học được hình thành trải qua 5 cấp độ trong đó cấp độ thấp nhất là HS có được “nhu cầu tự học” và cao nhất là tự bản thân có được “tính tự giác”. Việc hình thành này trải qua nhiều giai đoạn, trong thời gian dài và cần phải có sự kiên trì [37]. Thông thường thái độ tự học thể hiện qua một số mặt như dưới đây:

(1) Tự giác hoàn thành các nhiệm vụ học tập được giao và đạt kết quả cao.

(2) Nghiêm túc hoàn thành bài kiểm tra và thi cử … 

(3) Đảm bảo chuyên cần trong học tập.

(4) Tích cực thường xuyên tham khảo tìm hiểu thông qua các kênh thông tin tư liệu.

(5) Tận dụng thời gian tự học ở nhà khi rảnh.

* Chu trình tự học

    Chu trình tự học của học sinh là một chu trình gồm 4 quá trình [20] (hình 1.1)

Hình 1.1. Chu trình tự học của HS

 (2) Tự thể hiện: HS tự thể hiện mình bằng văn bản, bằng lời nói, tự trình bày, bảo vệ kiến thức hay sản phẩm cá nhân của mình, tự thể hiện qua sự đối thoại, giao tiếp với các bạn và thầy, tạo ra sản phẩm có tính chất xã hội của cộng đồng lớp học.

(3) Tự kiểm tra: Sau khi tự thể hiện mình qua sự hợp tác trao đổi với các bạn và thầy, sau khi thầy kết luận, người học tự kiểm tra, tự đánh giá sản phẩm của mình         

(4) Tự điều chỉnh: Sau khi thảo luận, hoàn thiện sản phẩm, người học tự sửa chữa, tự điều chỉnh thành sản phẩm khoa học. Qua giai đoạn 4 này học sinh sẽ có những kinh nghiệm mới được rút ra từ quá trình học và tự hoàn thiện mình hơn, đạt được kết quả tốt hơn.

Chu trình tự nghiên cứu, tự thể hiện tự kiểm tra, tự điều chỉnh “thực chất cũng là con đường” phát hiện vấn đề, định hướng giải quyết, và giải quyết vấn đề của nghiên cứu khoa học.

1.3.1.4. Các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình tự học

Các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình tự học được tóm tắt bằng sơ đồ sau:

Hình 1.2. Sơ đồ các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình tự học

Nhóm nhân tố bên trong:  Được hình thành và phát triển thông qua các hoạt động sống, trải nghiệm của mỗi cá nhân và bị chi phối bởi yếu tố tâm lí. Trong nhóm nhân tố bên trong năng lực học tập là nhân tố quan trọng bậc nhất, mang sắc thái cá nhân, vì người học là chủ thể chiếm lĩnh tri thức, chân lí bằng hành động của chính mình, tự mình thấy là hiệu quả nhất. Đồng thời động cơ, hứng thú tự học quyết định kết quả tự học của HS [18]

Nhóm nhân tố bên ngoài: Phương pháp dạy học của GV đóng vai trò quan trọng trong việc bồi dưỡng cho HS phương pháp tự học, phương pháp làm việc độc lập ngay cả khi đang học ở nhà trường và khi tiếp tục học ở bậc cao hơn. Ngoài ra điều kiện cơ sở vật chất, yêu cầu của gia đình, nhà trường và xã hội cũng là yếu tố ảnh hưởng lớn đến việc đầu tư vào học tập của HS. Yếu tố cuối cùng là thời gian, HS phải biết sắp xếp thời gian phù hợp với điều kiện để tự học. [18]

1.3.1.5. Các hình thức tự học

Theo GS Nguyễn Cảnh Toàn [18] có 5 hình thức tự học dưới đây:

– Tự học hoàn toàn (không có sự giúp đỡ của GV): thông qua tài liệu, qua tìm hiểu thực tế, học kinh nghiệm của người khác. HS gặp nhiều khó khăn do có nhiều lổ hổng kiến thức, HS khó thu xếp tiến độ, kế hoạch TH, không tự đánh giá được kết quả TH của mình. Từ đó HS dễ chán nản và không tiếp tục TH.

– Tự học trong một giai đoạn của quá trình học tập: thí dụ như học bài hay làm bài tập ở nhà (khâu vận dụng kiến thức) là công việc thường xuyên của HS phổ thông. Để giúp HS có thể TH ở nhà, GV cần tăng cường KT− ĐG kết quả học bài, làm bài tập ở nhà của họ.

– Tự học qua phương tiện truyền thông (học từ xa): HS được nghe GV giảng giải minh họa, nhưng không được tiếp xúc với GV, không được hỏi han, không nhận được sự giúp đỡ khi gặp khó khăn. Với hình thức TH này, HS cũng không đánh giá được kết quả học tập của mình.

– Tự học qua tài liệu hướng dẫn: trong tài liệu trình bày cả ND, cách xây dựng kiến thức, cách KT kết quả sau mỗi phần, nếu chưa đạt thì chỉ dẫn cách tra cứu, bổ sung, làm lại cho đến khi đạt được. Song nếu chỉ dùng tài liệu TH, HS cũng có thể gặp khó khăn và không biết hỏi ai.

– Tự lực thực hiện một số hoạt động học dưới sự hướng dẫn của GV ở lớp: với hình thức này cũng đem lại kết quả nhất định, song nếu HS vẫn sử dụng SGK hóa học như hiện nay thì họ cũng gặp khó khăn khi tiến hành TH vì thiếu sự hướng dẫn về PP học.

 Qua việc nghiên cứu các hình thức TH ở trên thấy rằng mỗi hình thức TH có những mặt ưu điểm và nhược điểm nhất định. Để nhằm khắc phục được những nhược điểm của các hình thức TH đã có này và xét đặc điểm của HS học môn Hoá học chúng tôi gợi ý một hình thức TH mới: Tự học theo tài liệu hướng dẫn và có sự hướng dẫn một phần của GV gọi tắt là “tự học có hướng dẫn”.

1.3.2. Năng lực tự học của học sinh trung học phổ thông

1.3.2.1. Khái niệm về năng lực tự học

Theo tác giả Lê Khánh Bằng: Tự học là tự mình suy nghĩ sử dụng các năng lực trí tuệ và phẩm chất tâm lí để chiếm lĩnh một số lĩnh vực khoa học nhất định. [1, 23]

Trong các tài liệu nghiên cứu của một số tác giả như: Linda Leach, Candy, Taylor, Nguyễn Cảnh toàn, Thái Duy Tuyên, Trần Bá Hoành… thì quan niệm về NLTH có thể được hiểu: là năng lực sử dụng được các phương pháp, thủ thuật học tập để đạt được mục đích học tập. Cũng có tác giả cho rằng: Năng lực tự học là hệ thống các năng lực thành tố có mặt ở đối tượng người học nhằm giúp người học tự giác, tích cực, độc lập tự chiếm lĩnh tri thức ở một lĩnh vực nào đó trong cuộc sống bằng hành động của chính mình nhằm đạt được mục đích nhất định .

Dù khái niệm có thể khác nhau nhưng đặc điểm chung khi nói đến năng lực tự học của cá nhân (HS) đều nhấn mạnh đó là sự tự giác, tích cực tự lực chiếm lĩnh tri thức để đạt được mục tiêu học tập. Về NLTH thì khái niệm NLTH mà các tác giả đưa ra không chỉ dừng lại ở mức độ chủ động tiếp thu kiến thức mà còn nhấn mạnh vào khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn.

Theo các tác giả:  NLTH là những khả năng và kỹ xảo học được của cá thể nhằm giải quyết các tình huống xác định. NLTH của mỗi cá nhân có được không dựa hoàn toàn vào chương trình giáo dục mà nó được hình thành từ nhiều lĩnh vực học tập và sự phát triển về mặt xã hội của con người.

M.A.Rubakin: Tự học là quá trình lĩnh hội tri thức, kinh nghiệm xã hội lịch sử trong thực tiễn hoạt động cá nhân bằng cách thiết lập các mối quan hệ. [31]

Theo thời gian và bối cảnh nghiên cứu định nghĩa về tự học cũng được thay đổi ngoài ra nó còn phụ thuộc vào nghiên cứu của từng tác giả. Nhưng định nghĩa về tự học (self− directed learning) của Malcolm Shepherd Knowles [30, trang 18] được sử dụng nhiều trong các nghiên cứu về giáo dục học, Theo ông “Tự học là một quá trình mà người học tự thực hiện các hoạt động học tập, có thể cần hoặc không cần sự hỗ trợ của người khác, dự đoán được nhu cầu học tập của bản thân, xác định được mục tiêu học tập, phát hiện ra nguồn tài liệu, con người giúp ích được cho quá trình học tập, biết lựa chọn và thực hiện chiến lược học tập và đánh giá được kết quả thực hiện”.

Qua các nghiên cứu về NLTH của một số tác giả nêu trên chúng tôi đưa ra khái niệm về NLTH như sau: NLTH là khả năng của mỗi cá nhân tự thực hiện các hoạt động học tập.

1.3.2.2. Các biểu hiện của năng lực tự học

Tác giả Candy [31], ông đã liệt kê NLTH có 12 biểu hiện và phân chia thành 2 nhóm, mỗi nhóm biểu hiện của NLTH sẽ bị ảnh hưởng của tác động bên ngoài là khác nhau, dựa vào đó người dạy sẽ tác động chính vào nhóm nào để phát triển

NLTH cho người học một cách phù hợp.

Sơ đồ sau mô tả các biểu hiện về NLTH theo Candy :

Hình 1.3. Biểu hiện của NLTH

Nhóm đặc điểm bên ngoài (là phương pháp học) chủ yếu được hình thành và phát triển trong quá trình tiếp thu tri thức, vì vậy PPDH  của GV sẽ tác động mạnh mẽ đến phương phương pháp học tập của HS và tạo điều kiện để HS hình thành, phát triển NLTH.

Nhóm đặc điểm bên trong (tính cách) được hình thành và phát triển chủ yếu thông qua các hoạt động sống, trải nghiệm của mỗi cá nhân và bị chi phối nhiều bởi yếu tố tâm lí. Chính vì điều đó người dạy nên tạo môi trường học tập đa dạng để người học được trải nghiệm và kiểm chứng, đôi khi chỉ cần phản ứng đúng sai trong nhận thức hoặc nhận được lời động viên, khích lệ cũng góp phần tạo động lực để người học phấn đấu, cố gắng tự học.

Khi tìm hiểu và phân tích về NLTH mà các tác giả đã nêu và quan sát từ thực tiễn và rút ra những kĩ năng của NLTH như sau:

– Kĩ năng lập kế hoạch: Dự kiến thời gian hoàn thành một hoạt động; Lập thời gian biểu chi tiết; Phân chia công việc trong nhóm

– Kĩ năng giao tiếp xã hội: Sự kiên trì lắng nghe; Quan sát và phản biện đúng thời điểm;

– Kĩ năng tự điều chỉnh trong học tập: Xác định được nội dung cần học và nội dung chưa hiểu; Tự kiểm tra việc ghi nhớ được kiến thức học trên lớp; Hoàn thành công việc được giao; So sánh kết quả học tập ở nhiều thời điểm khác nhau và lên kế hoạch  học tập tiếp theo.

Đây là một trong những cơ sở để chúng tôi thiết kế bảng tiêu chí và mức độ đánh giá sự phát triển NLTH cho HS.

1.3.2.3. Một số biện pháp phát triển năng lực tự học cho học sinh

Căn cứ vào những biểu hiện của NLTH, các kỹ năng tự học chúng tôi nhận thấy, GV có thể can thiệp vào hoạt động học tập của HS để nâng cao NLTH cho người học theo những biện pháp sau:

-Tác động vào tâm lí lứa tuổi: Đối với HS THPT, tư duy phát triển mạnh, hoạt động trí tuệ linh hoạt và nhạy bén vì vậy vậy GV cần hướng dẫn, giúp đỡ các em tư duy một cách tích cực độc lập để phân tích đánh giá sự việc và tự rút ra kết luận cuối cùng. Việc khen chê kịp thời giúp HS hứng thú hơn trong học tập.

– Tạo môi trường học tập tích cực: Trong quá trình dạy học sự thay đổi không gian học tập phù hợp với mục tiêu giáo dục sẽ làm tăng hứng thú học tập cho HS.Vì vậy GV và cán bộ quản lý nhà trường nên tạo điều kiện cho HS có những môi trường học tập tốt thân thiện, an toàn, đủ nguồn tài liệu để  tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình lĩnh hội tri thức.

– Phương pháp dạy học của giáo viên: PPDH rất quan trong trong việc phát triểnNL nói chung, NLTH nói riêng của người học. GV có thể sử dụng nhiều PPDH tích cực như: dạy học giải quyết vấn đề, dạy học dự án,…để rèn luyện và nâng cao NLTH. Nhưng cần phải chú ý đến các hoạt động như nâng cao nhận thức, vai trò của người học; tăng cường làm việc theo nhóm để rèn luyện một số kĩ năng cho HS; xây dựng các chủ đề học tập phong phú, gần gũi với thực tiễn và vừa sức với người học; tổ chức các hoạt động học tập thông qua một bộ câu hỏi được thiết kế chu đáo và thông báo trước với HS để các em chủ động định hướng các hoạt động học tập của mình…

– Thiết kế tài liệu tự học có hướng dẫn.  

Trong khuôn khổ luận văn này, chúng tôi sử dụng tài liệu tự học có hướng dẫn (phần lí thuyết) để phát triển NLTH cho HS ở trường THPT.

1.3.3. Tổ chức cho HS học tập theo tài liệu tự học có hướng dẫn

1.3.3.1. Khái niệm về tài liệu tự học có hướng dẫn

Tự học có hướng dẫn có thể được thực hiện trực tiếp giữa thầy và trò: Thực hiện trong bài lên lớp (PP đàm thoại, PP dạy học nêu vấn đề, PP tích cực hoá hoạt động của HS…); thực hiện bằng hình thức giao nhiệm vụ, cũng có thể thực hiện gián tiếp giữa GV và HS thông qua “Tài liệu TH có hướng dẫn”. Tài liệu TH có hướng dẫn là tài liệu được biên soạn theo những đặc trưng và cấu trúc của một bài dạy. Tài liệu có thể được phân thành nhiều loại: theo nội dung lí thuyết hoặc theo nội dung bài tập[20, 24]

1.3.3.2. Tài liệu tự học có hướng dẫn với nội dung lý thuyết

Sách giáo khoa hóa học được coi là một trong những nguồn cung cấp tri thức cơ bản cho HS và là phương tiện để GV tổ chức các hoạt động dạy học nhằm nâng cao chất lượng kiến thức, rèn luyện khả năng TH, tự lĩnh hội kiến thức cho HS. SGK hóa học ở nước ta hiện nay là tài liệu được văn bản hóa có chứa đựng: mục tiêu, ND và PP dạy học, tuy nhiên SGK thường chỉ trình bày kiến thức mà không có những chỉ dẫn về phương pháp hoạt động để dẫn đến kiến thức, để hình thành kĩ năng  bởi vậy HS rất bị động. Để khắc phục tình trạng đó tài liệu hướng dẫn tự học ngoài việc trình bày nội dung kiến thức, còn hướng dẫn cả cách thức hoạt động để phát hiện vấn đề, thu thập và xử lí thông tin, rút ra kết luận, kiểm tra và đánh giá kết quả.

Với tài liệu TH có hướng dẫn trong đề tài này, ngoài những nguyên tắc chung về việc xây dựng ND, cấu trúc chương trình hoá học THPT, việc thiết kế tài liệu cho HS chúng tôi đã đặc biệt chú ý các nguyên tắc sau: Đảm bảo tính chính xác, khoa học, phù hợp về nội dung kiến thức với đối

Các thầy cô cần file liên hệ với chúng tôi tại fanpage facebook O2 Education

Hoặc xem nhiều SKKN hơn tại:  Tổng hợp SKKN môn hóa học cấp THPT

Hoặc xem thêm các tài liệu khác của môn hóa

• Phương pháp tư duy dồn chất xếp hình giải bài tập hóa học hữu cơ
• Tổng hợp đề thi môn hóa của bộ giáo dục từ năm 2007 đến nay
• Tổng hợp các phương pháp giải bài tập môn hoá học
• Tổng hợp giáo án chủ đề STEM trong môn hóa học

SKKN Hướng dẫn học sinh tìm hiểu phân tích xử lý các vấn đề môi trường tại làng nghề nhằm phát triển năng lực phẩm chất của học sinh

I. ĐIỀU KIỆN HOÀN CẢNH TẠO RA SÁNG KIẾN.
―Học đi đôi với hành‖ là một nguyên lý giáo dục quan trọng có từ lâu đời, là một
phƣơng pháp học tập hiệu quả, để đạt kết quả cao trong học tập và tạo điều kiện thuần lợi
cho sự nghiệp sau này. Tuy nhiên tùy vào điều kiện xã hội mà mối quan hệ giữa học và
hành đƣợc thể hiện ở mức độ khác nhau. Trong điều kiện xã hội còn nhiều khó khăn, cơ sở
vật chất nhà trƣờng còn nhiều thiếu thốn, các kênh cung cấp thông tin còn hạn chế, ngoài
sách giáo khoa và ngƣời thầy thì học sinh còn rất ít phƣơng tiện để tìm hiểu. Điều đó dẫn
đến ngƣời thầy phải tận dụng thời gian truyền thụ càng nhiều kiến thức cho học sinh càng
tốt. Phƣơng pháp dạy học truyền thống tiết kiệm tiền của, thời gian nhƣng có rất nhiều mặt
hạn chế nhƣ chỉ chú trọng trang bị lý thuyết mà thiếu đi phần thực tiễn làm cho năng lực
xử lý các vấn đề của học sinh là rất yếu. Khi điều kiện kinh tế phát triển, đặc biệt là sự
bùng nổ của công nghệ thông tin giúp cho ngƣời học có thể tiếp nhận đƣợc rất nhiều kênh
thì vai trò của ngƣời thầy phải thay đổi. Ngƣời thầy không chỉ là ngƣời trang bị kiến thức
mà quan trọng hơn phải là ngƣời tổ chức, hƣớng dẫn học sinh trang bị tri thức. Nghị quyết
hội nghị trung ƣơng 8 khóa XI đã chỉ rõ phải đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục với mục
tiêu cao nhất là phát triển năng lực phẩm chất ngƣời học. Để thay đổi nhận thức của giáo
viên, học sinh và của xã hội nghành giáo dục đã triển khai từng bƣớc tổ chức tập huấn các
phƣơng pháp, kỹ thuật dạy học tích cực, đổi mới kiểm tra đánh giá, tổ chức phong trào dạy
học theo chủ đề, dạy học tích hợp liên môn, ngày hội STEM, cuộc thi sáng tạo khoa học kỹ
thuật, đặc biệt thay đổi chƣơng trình học cũ bằng chƣơng trình giáo dục 2018. Với sự đòi
hỏi cấp thiết của xã hội, lộ trình bài bản của các cấp quản lý hiện nay hầu hết các giáo viên
đã nhận thức và chuyển biến mạnh mẽ trong phƣơng pháp dạy học. Nhiều sáng kiến về
phƣơng pháp dạy học, phát triển năng lực, phẩm chất có chất lƣợng có tính ứng dụng cao.
Tuy nhiên các sáng kiến đa số mới dừng ở phƣơng pháp tổ chức học sinh học lý thuyết
hoặc trải nghiệm bề ngoài mà ít sáng kiến đi vào tình hình thực tiễn tại địa bàn sinh sống
của học sinh. Nói cách khác chƣa cụ thể hƣớng tới giáo dục gắn liền với thực tiễn. Vì vậy
trong sáng kiến này chúng tôi đề cập đến việc ―Hƣớng dẫn học sinh tìm hiểu, phân tích,
xử lý các vấn đề về môi trƣờng sống tại làng nghề nhằm phát triển năng lực, phẩm chất của
học sinh ‖ với mục đích cụ thể hóa việc học đi đôi với hành, tạo động lực để học sinh đam
5
mê học tập thông qua việc tự mình đƣa ra các giải pháp khoa học và kỹ thuật giải quyết
vấn đề thƣờng ngày chính mình gặp phải.
II. MÔ TẢ GIẢI PHÁP.
1. Mô tả giải pháp trước khi có sáng kiến.
Qua tìm hiểu của bản thân tôi nhận thấy thực trạng hiện nay của việc đổi mới
phƣơng pháp dạy học nhằm phát triển năng lực phẩm chất ngƣời học đã có những chuyển
biến mạnh mẽ:
+ Giáo viên đã đƣợc tập huấn, trang bị và đa số đã thành thạo các phƣơng pháp, kỹ
thuật dạy học tích cực.
+ Có nhiều chủ đề đƣợc dạy học theo hƣớng tích hợp.
+ Quản lý nhà trƣờng và đoàn trƣờng đã tổ chức cho học sinh các buổi ngoại khóa
tại trƣờng hoặc trải nghiệm ở các nơi khác.
Tuy nhiên về phía giáo viên thì đa số mới chỉ dừng ở các tiết lý thuyết trên lớp,
hoặc có dạy học tích hợp thì mới chỉ dừng ở mức độ lồng ghép hoặc mức độ hội tụ vận
dụng kiến thức liên môn, có rất ít các chủ đề dạy học ở mức độ hòa trộn xuyên môn. Về
cấp quản lý nhà trƣờng có xu hƣớng tổ chức các buổi dã ngoại ngoài tỉnh, đoàn trƣờng tổ
chức ngoại khóa về các về đề chung chủ yếu rèn kỹ năng sống mà chƣa chú trọng nhiều
đến việc phát triển năng lực phẩm chất, đặc biệt là năng lực nghiên cứu khoa học. Nhƣ vậy
có thể thấy những vấn đề thực tiễn gần gũi nhất với học sinh tác động hàng ngày đến nhận
thức, cách thức xử lý của học sinh đang bị bỏ trống. Chính vì thế chúng tôi đƣa ra sáng
kiến ―Hƣớng dẫn học sinh tìm hiểu, phân tích, xử lý các vấn đề về môi trƣờng sống của
học sinh tại làng nghề nhằm phát triển năng lực phẩm chất của học sinh‖ với mục tiêu phát
triển năng lực, phẩm chất của học sinh tạo tiền đề hình thành năng lực nghiên cứu khoa
học một cách thiết thực, hiệu quả và hi vọng đề tài là một ví dụ mẫu về chủ đề dạy học gắn
liền với thực tiễn địa phƣơng.
6
2. Mô tả giải pháp sau khi có sáng kiến.
2.1 Mục tiêu giải pháp.
Thiết kế chủ đề dạy học theo hƣớng tích hợp với các phƣơng pháp và kỹ thuật dạy
học tích cực nhằm:
– Hình thành phát triển năng lực nghiên cứu khoa học của học sinh.
– Định hƣớng ý tƣởng chọn nghề nghiệp, xây dựng ý thức phát tiển kinh tế đi đôi
với việc bảo vệ môi trƣờng sống của học sinh.
– Định hƣớng cho học sinh biết cách xử lý vấn đề gặp phải một cách khoa học.
2.2. Điểm mới của giải pháp.
– Hƣớng dẫn, tổ chức học sinh giải quyết vấn đề thực tiễn thƣờng xuyên gặp phải
ở địa bàn theo quy trình nghiên cứu khoa học.
– Sản phẩm của học sinh nhƣ một đề tài nghiên cứu khoa học cấp phổ thông.
2.3. Nội dung giải pháp.
7
2.3.1. Tổng quan về dạy học phát triển phẩm chất năng lực.
2.3.1.1. Khái niệm về dạy học tích hợp.
* Tích hợp là gì?
Tích hợp có nghĩa là sự hợp nhất, sự hòa nhập, sự kết hợp. Đó là sự hợp nhất hay
nhất thể hóa các bộ phận khác nhau để đƣa tới một đối tƣợng mới nhƣ là một thể thống
nhất dựa trên những nét bản chất của các thành phần đối tƣợng chứ không phải là phép
cộng giản đơn những thuộc tính của các thành phần ấy.
Nhƣ vậy, tích hợp có hai tính chất cơ bản, liên hệ mật thiết với nhau và quy định
lẫn nhau, đó là tính liên kết và tính toàn vẹn.
* Dạy học tích hợp là gì?
Dạy học tích hợp là hành động liên kết một cách hữu cơ, có hệ thống các đối tƣợng
nghiên cứu, học tập của một vài lĩnh vực môn học khác nhau thành nội dung thống nhất,
dựa trên cơ sở các mối liên hệ về lí luận và thực tiễn đƣợc đề cập trong các môn học đó
nhằm hình thành ở học sinh các năng lực cần thiết.
Trong dạy học tích hợp, học sinh dƣới sự chỉ đạo của giáo viên thực hiện việc
chuyển đổi liên tiếp các thông tin từ ngôn ngữ của môn học này sang ngôn ngữ của môn
học khác, học sinh học cách sử dụng phối hợp những kiến thức, những kĩ năng và những
thao tác để giải quyết một tình huống phức tạp – thƣờng là gắn với thực tiễn. Chính nhờ
quá trình đó, học sinh nắm vững kiến thức, hình thành khái niệm, phát triển năng lực và
các phẩm chất cá nhân.
Nhƣ vậy dạy học tích hợp là một quan điểm sƣ phạm, ở đó ngƣời học cần huy
động mọi nguồn lực để giải quyết một tình huống phức hợp – có vấn đề nhằm phát triển
các năng lực và phẩm chất cá nhân.
* Tại sao phải dạy học tích hợp?
Có thể có nhiều lí do để dạy học tích hợp, dƣới đây đề cập đến bốn lí do chính:
– Thứ nhất là để phát triển năng lực ngƣời học.
Dạy học tích hợp là dạy học xung quanh một chủ đề đỏi hỏi sử dụng kiến thức, kĩ
năng, phƣơng pháp của nhiều môn học trong tiến trình tìm tòi nghiên cứu. Điều này sẽ tạo
thuận lợi cho việc trao đổi và làm giao thoa các mục tiêu dạy học của các môn học khác
8
nhau. Vì thế, tổ chức dạy học tích hợp mở ra triển vọng cho việc thực hiện dạy học theo
tiếp cận năng lực
Các tình huống trong dạy học tích hợp thƣờng gắn với thực tiễn cuộc sống, gần gũi
và hấp dẫn với ngƣời học; ngƣời cần phải giải thích, phân tích, lập luận hoặc tiến hành các
thí nghiệm, xây dựng các mô hình… để giải quyết vấn đề. Chính qua đó, tạo điều kiện phát
triển các phƣơng pháp và kĩ năng cơ bản ở ngƣời học nhƣ: lập kế hoạch, phân tích, tổng
hợp thông tin, đề xuất các giải pháp một các sáng tạo…, tạo cơ hội kích thích động cơ, lợi
ích và sự tham gia các hoạt động học, thậm chí với cả các học sinh trung bình và yếu về
năng lực học.
Dạy học tích hợp không chỉ đánh giá kiến thức đã lĩnh hội đƣợc, mà chủ yếu đánh
giá xem học sinh có năng lực sử dụng kiến thức trong các tình huống có ý nghĩa hay
không. Nói cách khác, ngƣời học phải có khả năng huy động có hiệu quả kiến thức và
năng lực của mình để giải quyết một cách hữu ích một vấn đề xuất hiện, hoặc có thể đối
mặt với một khó khăn bất ngờ, một tình huống chƣa từng gặp.
Bảng 1. Dạy học tích hợp và dạy học các môn riêng rẽ.

Dạy học tích hợp	Dạy học đơn môn
Mục tiêu	Phục vụ cho mục tiêu chung của một số nội dung thuộc các môn học khác nhau	Phục vụ cho mục tiêu riêng rẽ của từng môn học.
Mục tiêu rộng, ƣu tiên các mục tiêu chung, hƣớng đến sự phát triển năng lực.	Mục tiêu hạn chế hơn, chuyên biệt hơn (thƣờng là các kiến thức và kĩ năng của môn học)
Tổ chức dạy học	Xuất phát từ tình huống kết nối với lợi ích và sự quan tâm của học sinh, của cộng đồng, liên quan tới nội dung nhiều môn học.	Xuất phát từ tình huống liên quan tới nội dung của một môn học.
Hoạt động học thƣờng xuyên xuất phát từ vấn đề mở cần giải quyết	Hoạt động học thƣờng đƣợc cấu trúc chặt chẽ theo tiến trình đã dự

9

hoặc một dự án cần thực hiện. Việc giải quyết vấn đề cần căn cứ vào các kiến thức, kĩ năng thuộc các môn học khác nhau.	kiến(trƣớc khi thực hiện hoạt động)
Trung tâm của việc dạy	Nhấn mạnh đặc biệt đến sự phát triển năng lực và làm chủ mục tiêu lâu dài nhƣ các phƣơng pháp, kĩ năng và thái độ của ngƣời học.	Có quan tâm đến sự phát triển các kĩ năng, thái độ của ngƣời học nhƣng đặc biệt nhằm tới việc làm chủ mục tiêu ngắn hạn nhƣ kiến thức, kĩ năng của một môn học.
Hiệu quả của việc học	Dẫn đến việc phát triển phƣơng pháp, thái độ và kĩ năng, trí tuệ cũng nhƣ tình cảm. Hoạt động học dẫn đến việc tích hợp các kiến thức.	Dẫn đến việc tiếp nhận kiến thức và kĩ năng mang đặc thù của môn học.

– Thứ hai là để tận dụng vốn kinh nghiệm của ngƣời học.
Dạy học tích hợp tìm cách hòa nhập các hoạt động của nhà trƣờng vào thực tế cuộc
sống. Do gắn với bối cảnh thực tế và gắn với nhu cầu ngƣời học cho phép dạy học kéo theo
những ích lợi, sự tích cực và sự chịu trách nhiệm của ngƣời học. Khi việc học đƣợc đặt
trong bối cảnh gần gũi với thực tiễn, với cuộc sống sẽ cho phép tạo ra niềm tin ở ngƣời
học, giúp họ tích cực huy động và tận dụng tối đa vốn kinh nghiệm của mình. Chính điều
đó sẽ tạo điều kiện cho học sinh đƣa ra đƣợc những lập luận có căn cứ, có lí lẽ,qua đó họ
biết đƣợc vì sao hoạt động học diễn ra nhƣ vậy – đó là cơ hội để phát triển siêu nhận thức ở
ngƣời học. Có nghĩa, ngƣời học có những đáp ứng tích cực với các hoạt động cần thực
hiện, hiểu rõ mục đích các hoạt động, thậm chí là kết quả cần đạt đƣợc. Khi đó, hoạt động
học sẽ trở thành nhu cầu tự thân và có ý nghĩa.
– Thứ ba là để thiết lập mối quan hệ giữa các kiến thức, kĩ năng và phƣơng
pháp của các môn học.
Việc tích tụ giản đơn các khái niệm, sự lặp lại một cách đơn điệu các kiến thức sẽ
trở nên không chấp nhận đƣợc bởi vì ngƣời học không thể thu nhận và lƣu giữ tất cả các
10
thông tin đến một cách riêng lẻ. Điều này cho thấy cần tổ chức lại dạy học ―xuất phát từ sự
thống nhất‖ để ngƣời học có nhiều cơ hội tập trung vào các hoạt động khai thác, hiểu và
phân tích thông tin nhằm giải quyết vấn đề thay vì việc phải ghi nhớ và lƣu giữ thông tin.
Dạy học tích hợp tạo mối liên hệ trong học tập bằng việc kết nối các môn học khác
nhau, nhấn mạnh đến sự phụ thuộc và mối quan hệ giữa các kiến thức, kĩ năng và phƣơng
pháp của các môn học đó. Do vậy, dạy học tích hợp là phƣơng thức dạy học hiệu quả để
kiến thức đƣợc cấu trúc một cách có tổ chức và vững chắc.
Trong dạy học tích hợp, nếu khéo léo thiết kế các hoạt động học thì quá trình học
sẽ diễn ra một cách thống nhất, tự nhiên, học sinh sẽ nhìn thấy tiến trình phát triển logic
của việc học trong mối quan hệ giữa các môn học, bởi vì trong cuộc sống hàng ngày, các
hiện tƣợng tự nhiên không bị chia cách thành từng phần riêng biệt, các vấn đề của xã hội
luôn mang tính toàn cầu. Học sinh sẽ học bằng cách giải thích và tiên đoán các hiện tƣợng
tự nhiên và xã hội qua mối liên hệ giữa các phần khác nhau của kiến thức thuộc các môn
học khác nhau.
– Thứ tƣ là để tinh giản kiến thức, tránh sự lặp lại các nội dung ở các môn học.
Thiết kế các chủ đề tích hợp, ngoài việc tạo điều kiện thực hiện tích hợp mục tiêu
của hai hay nhiều môn học, nó còn cho phép:
+ Thiết kế các nội dung học để tránh sự lặp lại cùng một kiến thức ở các môn học
khác nhau, do đó, tiết kiệm thời gian khi tổ chức hoạt động học mà vẫn đảm bảo học tích
cực, học sâu.
+ Tạo điều kiện tổ chức các hoạt động học đa dạng, tận dụng các nguồn tài nguyên
cũng nhƣ sự huy động các lực lƣợng xã hội tham gia vào quá trình giáo dục.
Bên cạnh những lợi ích, dạy học tích hợp cũng đặt ra những thách thức:
+ Đòi hỏi đầu tƣ nhiều thời gian, công sức cho việc xây dựng nội dung và thiết kế
các hoạt động học. Dạy học tích hợp đòi hỏi giáo viên phải có đầu óc cởi mở, mềm dẻo và
sẵn sàng đối đầu với nguy cơ. Giáo viên cần tình nguyện đầu tƣ thời gian cần thiết cho việc
thiết kế các hoạt động dạy học và sẵn sàng tiếp nhận các nguồn thông tin đến từ các môn
học khác cũng nhƣ các nguồn thông tin mới của các vấn đề thực tiễn, xã hội và khoa học.
+ Có thể phá vỡ cấu trúc logic của môn học truyền thống. Do vậy, tổ chức dạy học
xung quanh các chủ đề tích hợp vẫn cần có sự hệ thống hóa kiến thức giúp ngƣời học vừa
11
thấy đƣợc kiến thức theo chiều dọc của sự phát triển logic môn học, vừa thấy đƣợc kiến
thức theo chiều ngang trong mối quan hệ với các kiến thức thuộc các lĩnh vực khác, ví dụ
kiến thức vật lí với kiến thức hóa học hay sinh học.
Dạy học tích hợp không loại bỏ sự cần thiết của ―dạy trực tiếp kiến thức của một
môn học‖ nhằm phát triển sự làm chủ kĩ năng cơ bản hoặc tiếp nhận một số kiến thức cho
phép giáo viên và học sinh giải tỏa sức ép của việc tiếp nhận phức hợp các kiến thức.
* Có những mức độ tích hợp nào trong dạy học tích hợp?
Dạy học tích hợp đƣợc bắt đầu với việc xác định một chủ đề cần huy động kiến
thức, kĩ năng, phƣơng pháp của nhiều môn học để giải quyết vấn đề. Lựa chọn đƣợc một
chủ đề mang tính thách thức và kích thích đƣợc ngƣời học dấn thân vào các hoạt động là
điều cần thiết trong dạy học tích hợp. Có thể đƣa ra 3 mức độ tích hợp trong dạy học nhƣ
sau:
– Lồng ghép/ Liên hệ: Đó là đƣa các yếu tố nội dung gắn với thực tiễn, gắn với xã
hội, gắn với các môn học khác vào dòng chảy chủ đạo của nội dung bài học của một môn
học. Ở mức độ lồng ghép, các môn học vẫn dạy riêng rẽ. tuy nhiên, giáo viên có thể tìm
thấy mối quan hệ giữa kiến thức của môn học mình đảm nhận với nội dung của các môn
học khác và thực hiện việc lồng ghép các kiến thức đó ở những thời điểm thích hợp.
Dạy học tích hợp ở mức độ lồng ghép có thể thực hiện thuận lợi ở nhiều thời điểm
trong tiến trình dạy học. Các chủ đề gắn với thực tiễn, gắn với nhu cầu của ngƣời học sẽ có
nhiều cơ hội để tổ chức dạy học lồng ghép. Sơ đồ xƣơng cá thể hiện quan hệ giữa kiến thức
của một môn học ( trục chính) với kiến thức các môn học khác ( các nhánh).
– Vận dụng kiến thức liên môn: Ở mức độ này, hoạt động học diễn ra xung quanh
các chủ đề, ở đó ngƣời học cần vận dụng các kiến thức của nhiều môn học để giải quyết
vấn đề đặt ra. Các chủ đề khi đó đƣợc gọi là các chủ đề hội tụ.
Việc liên kết kiến thức các môn học để giải quyết tình huống cũng có nghĩa là các
kiến thức đƣợc tích hợp ở mức độ liên môn học. Có hai cách thực hiện mức độ tích hợp
này.
Cách 1: Các môn học vẫn đƣợc dạy riêng rẽ nhƣng đến cuối học kì, cuối năm học
hoặc cuối cấp học có một phần, một chƣơng về những vấn đề chung (của các môn khoa
12
học tự nhiên hoặc các môn khoa học xã hội) và các thành tựu ứng dụng thực tiễn nhằm
giúp học sinh xác lập mối liên hệ giữa các kiến thức đã đƣợc lĩnh hội.
Cách 2: Những ứng dụng chung cho các môn học khác nhau thực hiện ở những
thời điểm đều đặn trong năm học. Nói cách khác, sẽ bố trí xen một số nội dung tích hợp
liên môn vào thời điểm thích hợp nhằm làm cho học sinh quen dần với việc sử dụng kiến
thức của những môn học gần gũi với nhau.

Ví dụ về sơ đồ tích hợp theo cách 2 nhƣ dƣới đây: Vật lí 1 Thực hiện nhiệm vụ hoặc bài làm tích hợp 1Vật lí 2 Thực hiện nhiệm vụ hoặc bài làm tích hợp2Vật lí 3 Thực hiện nhiệm vụ hoặc bài làm tích hợp 3Hóa học 1Hóa học 2 Hóa học 3Sinh học 1Sinh học 2 Sinh học 3

Đây là trƣờng hợp phổ biến ở trƣờng phổ thông hiện nay khi chƣơng trình, sách
giáo khoa, giáo viên dạy có sự phân hóa khá rõ rệt giữa các môn học.
– Hòa trộn: Đây là mức độ cao nhất của dạy học tích hợp. Ở mức độ này, tiến
trình dạy học là tiến trình “không môn học”, nghĩa là nội dung kiến thức trong bài học
không thuộc riêng về một môn học mà thuộc về nhiều môn học khác nhau, do đó, các nội
dung thuộc chủ đề tích hợp sẽ không cần dạy ở các môn học riêng rẽ. Mức độ tích hợp này
dẫn đến sự hợp nhất kiến thức của hai hay nhiều môn học.
Ở mức độ hòa trộn, giáo viên phối hợp quá trình học tập những môn khác nhau
bằng các tình huống thích hợp, xoay quanh những mục tiêu chung cho nhóm môn, tạo
thành các chủ đề thích hợp.
Trong quá trình thiết kế, sẽ có những chủ đề, trong đó, các năng lực cần hình thành
đƣợc thể hiện xuyên suốt qua toàn bộ các nội dung của chủ đề mà không phải chỉ là một
nội dung nào đó của chủ đề. Các năng lực này chính là các năng lực đƣợc hình thành
13
xuyên môn học. Ví dụ, với các môn khoa học tự nhiên, đó là năng lực thực hiện các phép
đo và sử dụng công cụ đo, năng lực khoa học.
Để thực hiện tích hợp ở mức độ hòa trộn, cần sự hợp tác của các giáo viên đến từ
các môn học khác nhau. Để lựa chọn và xây dựng nội dung học, giáo viên phải có hiểu biết
sâu sắc về chƣơng trình và đặt chƣơng trình các môn học cạnh nhau để so sánh, để tôn
trọng những đặc trƣng nhằm dẫn học sinh đạt tới mục tiêu dạy học xác định, hƣớng tới
việc phát triển năng lực. Việc phân tích mối quan hệ giữa các môn học khác nhau trong
chủ đề cũng nhƣ sự phát triển các kiến thức trong cùng môn học phải đảm bảo nguyên tắc
tích hợp và hợp tác.
2.3.1.2. Quy trình tổ chức dạy học tích hợp.
Quy trình tổ chức dạy học tích hợp có thể qua 7 bƣớc nhƣ sau:

Bƣớc 1: Lựa chọn chủ đề.

Các chủ đề tích hợp thƣờng sẽ đƣợc đƣa ra hoặc gợi ý trong chƣơng trình. Tuy
nhiên, giáo viên cũng có thể tự xác định chủ đề tích hợp cho phù hợp với hoàn cảnh địa
phƣơng, trình độ học sinh. Để xác định chủ đề cần:

Các thầy cô cần file liên hệ với chúng tôi tại fanpage facebook O2 Education

Hoặc xem nhiều SKKN hơn tại:  Tổng hợp SKKN môn hóa học cấp THPT

Hoặc xem thêm các tài liệu khác của môn hóa

• Phương pháp tư duy dồn chất xếp hình giải bài tập hóa học hữu cơ
• Tổng hợp đề thi môn hóa của bộ giáo dục từ năm 2007 đến nay
• Tổng hợp các phương pháp giải bài tập môn hoá học
• Tổng hợp giáo án chủ đề STEM trong môn hóa học

SKKN Xây dựng phương pháp học chuyên đề tổng hợp dược phẩm hữu cơ 

I. ĐIỀU KIỆN HOÀN CẢNH TẠO RA SÁNG KIẾN
Các dược phẩm (các hợp chất hữu cơ có hoạt tính sinh học được sử dụng
làm thuốc) là đối tượng nghiên cứu lâu dài và đặc biệt quan trọng trong hóa học
hữu cơ. Ngành công nghiệp dược phẩm với giá trị kinh tế khổng lồ ngày càng gia
tăng do nhu cầu cấp bách chăm sóc sức khỏe của con người. Do đó, tổng hợp các
dược phẩm luôn luôn được quan tâm đầu tư từ quy mô công nghiệp đến nghiên
cứu trong các phòng thí nghiệm. Các đại dịch toàn cầu xảy ra liên tiếp gần đây
như dịch SARS, COVID-19… càng làm tăng sức ép lên các nghiên cứu tổng hợp
nên các dược chất mới.
Không có gì đáng ngạc nhiên khi nội dung kiến thức về tổng hợp các dược
phẩm hữu cơ luôn luôn xuất hiện trong tất cả các đề thi học sinh giỏi (HSG) phần
hữu cơ của các quốc gia (đặc biệt là Việt Nam), cũng như Olympic Hóa học Quốc
tế (ICHO). Bất kì những ai ở Việt Nam quan tâm và theo dõi đề thi HSG môn Hóa
học phần Hữu cơ hằng năm đều nhận thấy tần suất ngày càng dày đặc của các bài
tập chuỗi tổng hợp dược chất trong cả vòng 1 (thi HSG Quốc gia Hóa học) và
vòng 2 (thi chọn đội tuyển tham gia ICHO). Mặc dù biết rõ đề thi sẽ đề cập đến
tổng hợp các dược chất hữu cơ, nhưng việc dạy và học phần kiến thức này có lẽ
chưa bao giờ là dễ dàng với giáo viên và học sinh các trường THPT chuyên.
Nguyên nhân khách quan có thể chỉ ra là do các hợp chất được dùng làm dược
chất quá nhiều, quá rộng lớn và đa dạng. Hệ quả tất yếu là các quá trình tổng hợp
quá phong phú. Các bài tập chuỗi tổng hợp dạng này vừa yêu cầu học sinh phải
nắm cực vững tất cả các phản ứng cơ bản theo từng nhóm chức, vừa vận dụng
suy luận logic ở mức rất cao. Nguyên nhân chủ quan thì có thể do học sinh chưa
có đầy đủ các kiến thức và kĩ năng tổng hợp hữu cơ.
Để khắc phục các khó khăn của học sinh trong việc tìm hiểu và giải quyết
nội dung kiến thức và bài tập phần tổng hợp dược chất, yêu cầu cấp bách đặt ra
đối với giáo viên là việc trang bị, hệ thống hóa kiến thức, hoàn thiện kĩ năng làm
bài cho học sinh trong thời gian tương đối hạn hẹp.
3
II. MÔ TẢ GIẢI PHÁP
1. Mô tả giải pháp trước khi tạo ra sáng kiến
Trước đây, phần kiến thức tổng hợp dược chất thường được dạy rải rác nằm
trong các chuyên đề tương ứng của các nhóm chức hữu cơ. Phương pháp này có
ưu điểm giúp học sinh làm quen dần dần với kiến thức mới. Tuy nhiên, nhược
điểm rất lớn của phương pháp này là thiếu tính hệ thống và chuyên sâu. Học sinh
mới chỉ làm quen mà chưa được trang bị mãnh mẽ đủ để vượt qua những bài tập
yêu cầu vận dụng cao.
Bên cạnh đó, phương pháp truyền thống nhắm xây dựng bài tập tổng hợp
hữu cơ trước đây thường dựa vào các bài tập sẵn có được sưu tầm trong các sách
hoặc trong các đề thi các cấp qua các năm. Phương pháp này có hạn chế là nguồn
tài liệu bị giới hạn, hệ quả là số lượng bài tập ít, không phong phú về mức độ cũng
như về độ rộng kiến thức. Học sinh khi gặp bài mới dễ bị tâm lý và lúng túng
trong xử lý. Bên cạch đó, việc sửa chữa các bài tập này thành bài tập mới cũng
dẫn đến rủi ro sai đề bài do không lường trước cũng như không tiên đoán được
các kết quả thực nghiệm.
2. Mô tả giải pháp sau khi có sáng kiến
Qua sáng kiến kinh nghiệm này, tập thể các tác giả tổng hợp kinh nghiệm
và đề xuất phương pháp giảng dạy phù hợp, hiệu quả trong thời gian ngắn nhằm
giúp học sinh có thể giải quyết dạng bài tập tổng hợp hóa dược trong các kì thi
HSG Quốc gia và Quốc tế môn Hóa học. Với mục đích này, sáng kiến sẽ trình
bày kinh nghiệm xây dựng hệ thống các hướng dẫn định hướng để học sinh tự
phát huy khả năng tự học, sáng tạo của bản thân để chủ động nắm bắt kiến thức.
Đây là điểm mới đột phá so với phương pháp dạy vẫn áp dụng trước đây cho phần
kiến thức này.
Cụ thể bằng các hệ thống nhiệm vụ đề ra trong từng giai đoạn, giáo viên đã
hướng học sinh vào mục tiêu kiến thức một cách chủ động, sáng tạo. Bên cạnh
đó, thông qua việc tổng hợp lại các kiến thức đã hướng dẫn học sinh tự học, giáo
viên hướng dẫn học sinh giải hệ thống bài tập được xây dựng một cách hợp lý với
4
các mức độ khác nhau từ nguồn tự liệu dễ kiếm và phong phú trên mạng. Cuối
cùng, đề tài cung cấp phương pháp hợp lý để học sinh và giáo viên cùng trao đổi
và mở rộng kiến thức trong chuyên đề tổng hợp hóa dược nói riêng và các chuyên
đề Hóa học nói chung.
Chuyên đề sẽ trình bày chi tiết phương pháp tiếp cận để giảng dạy phần
tổng hợp các dược chất.
Phần 1: Sẽ trình bày hệ thống câu hỏi dẫn dắt để học sinh tìm hiểu các kiến
thức chuẩn bị cần đạt, cần có để làm các bài tập tổng hợp dược chất.
Phần 2: Sẽ trình bày các phương pháp xây dựng các đề bài tập từ chuỗi
tổng hợp dược chất có sẵn trong bài báo khoa học.
Phần 3: Hệ thống hóa các phần bài tập tổng hợp dược chất liên quan.
Phương pháp trao đổi giữa thầy cô và học sinh giúp mở rộng kiến thức.
Phương pháp học chuyên đề tổng hợp dược phẩm hữu cơ đã được áp dụng
trực tiếp tại ba trường THPT chuyên khác nhau bao gồm: trường THPT chuyên
Lê Hồng Phong – Nam Định, trường THPT chuyên Biên Hòa – Hà Nam và trường
THPT chuyên Lương Văn Tụy – Ninh Bình. Phương pháp bước đầu đã đem lại
những kết quả rõ rệt. Học sinh đã tiếp thu được các kiến thức khó, vận dụng để
giải quyết thành công các bài tập trong kì thi HSG Quốc gia môn Hóa học. Quan
trọng hơn, vì nắm được phương pháp học nên các em học sinh đã trở nên tự tin,
chủ động với kiến thức, không còn tâm lý e sợ và học vẹt như trước.
5
III. HIỆU QUẢ DO SÁNG KIẾN ĐEM LẠI
1. Hiệu quả kinh tế
Mặc dù hiệu quả kinh tế trực tiếp của sáng kiến rất khó đánh giá định lượng
cụ thể, tuy nhiên có thể chỉ ra một số lợi ích kinh tế trực tiếp như sau:
– Giảm thiểu việc mua và phụ thuộc vào nguồn tài liệu bài tập bên ngoài
cho cả giáo viên và học sinh. Đề tài chỉ ra phương pháp xây dựng các bài tập nhiều
cấp độ dựa trên nguồn tư liệu mở có sẵn trên mạng internet.
– Hạn chế bớt việc mời chuyên gia hoặc các giáo sư để bổ túc phần kiến
thức. Giảm thiểu thời gian trên lớp của giáo viên và học sinh.
Bên cạnh đó, là những hiệu quả gián tiếp lâu dài về mặt kinh tế như nâng
cao hiệu suất công việc của giáo viên, giúp học sinh có hứng thú hơn với môn học
và nghiên cứu khoa học…
2. Hiệu quả về mặt xã hội
Trực tiếp nâng cao chất lượng bồi dưỡng đội tuyển học sinh giỏi môn Hóa
học Quốc gia, khu vực và Quốc tế. Giúp học sinh tiếp cận các kiến thức mới mẻ,
thời sự, có phương pháp học tập đúng đắn. Các nghiên cứu khoa học hiện đại
được đưa vào nhằm đem đến cái nhìn tổng quan cho học sinh về môn học nói
riêng và quá trình nghiên cứu khoa học nói chung.
Giúp giáo viên bổ sung và nâng cao kiến thức chuyên môn cũng như hiệu
quả giảng dạy.
3. Khả năng áp dụng và nhân rộng
Đối tượng trọng tâm áp dụng của sáng kiến kinh nghiệm này là các học sinh
và giáo viên của các trường THPT chuyên, bồi dưỡng học sinh giỏi tham gia các
kì thi khu vực, quốc gia và quốc tế môn Hóa học. Ngoài ra, sáng kiến này cũng
có thể dùng làm tài liệu cho các học sinh THPT khối khoa học tự nhiên, sinh viên
các trường chuyên ngành hóa học và bất kì ai yêu hóa học, có ý định tìm hiểu về
các quá trình tổng hợp dược chất.
6
Tổng hợp dược chất rất rộng lớn và đa dạng, sáng kiến kinh nghiệm này
chú trọng lấy các dược chất chứa dị vòng pyridin làm trung tâm để giới thiệu cho
học sinh nghiên cứu và học tập.
IV. Cam kết không sao chép hoặc vi phạm bản quyền.
Tập thể các tác giả cam kết: Sáng kiến kinh nghiệm mang tên “Xây dựng
phương pháp học chuyên đề tổng hợp dược phẩm hữu cơ” là sản phẩm của các
tác giả rút ra từ kinh nghiệm giảng dạy thực tiễn, tuyệt đối không sao chép bất
hợp pháp nội dung của bất kì tài liệu nào đã công bố.

TÁC GIẢ SÁNG KIẾN

7
NỘI DUNG
I. Tìm hiểu về một số dược chất chứa vòng pyridin
Nhiệm vụ 1. Các dược chất đóng vai trò rất quan trọng trong đời sống của
con người. Dị vòng pyridin, đã được học trong các phần kiến thức trước, là một
thành phần rất phổ biến trong các dược chất. Hãy tìm hiểu và liệt kê một số dược
chất có trong các loại thuốc bán trên thị trường có chứa vòng piridin.
Một số loại thuốc phổ biến chứa vòng pyridin như như:
1. Pyridoxal phosphate:
Thuốc bổ sung Vitamin B6 đóng vai trò như coenzyme của quá trình tổng
hợp các amino axit, nơron thần kinh,…
2. Methyl nicotinate:
Methyl nicotinate được sử dụng như một hoạt chất làm chất bôi trơn được
chỉ định điều trị đau cơ và khớp. Trong thú y, methyl nicotinate được sử dụng để
điều trị các bệnh đường hô hấp, rối loạn mạch máu, viêm khớp dạng thấp và đau
cơ và khớp.
3. Phenazopyridine
8
Phenazopyridine, còn được gọi là Pyridium, là một loại thuốc giảm đau
đường tiết niệu được sử dụng để điều trị ngắn hạn chứng kích ứng đường tiết niệu
và các triệu chứng khó chịu liên quan như nóng rát và đau khi đi tiểu.
4. Isoniazid
Tác nhân kháng khuẩn được sử dụng chủ yếu làm thuốc chữa bệnh lao.
5. Betahistine
Bệnh Ménière là một bệnh tiến triển của tai trong, đặc trưng bởi chóng mặt,
ù tai và giảm thính lực. Nó có tác động đáng kể đến cả hoạt động thể chất và xã
hội của các cá nhân bị ảnh hưởng.
Betahistine là một loại thuốc chống viêm ruột giống histamine được sử
dụng để điều trị các triệu chứng liên quan đến bệnh Ménière.
6. Chlorpheniramine
9
Là một chất kháng histamine H1 được sử dụng trong các phản ứng dị ứng,
sốt cỏ khô, viêm mũi, nổi mề đay và hen suyễn. Nó cũng đã được sử dụng trong
các ứng dụng thú y. Một trong những loại thuốc kháng histamin cổ điển được sử
dụng rộng rãi nhất, thường ít gây buồn ngủ và an thần hơn promethazine.
Ngoài ra có thể tìm thấy rất nhiều các loại dược chất khác có chứa vòng
piridin.
II. Các phương pháp tổng hợp vòng piridine.
Nhiệm vụ 2. Hãy tìm hiểu các phương pháp tổng hợp vòng piridine: chất
đầu, cơ chế phản ứng, phạm vi áp dụng, ưu nhược điểm của mỗi phương pháp.
1. Tổng hợp Chichibabin[1]
a. Lý thuyết.
Phương pháp tổng hợp vòng pyridin Chichibabin dựa vào phản ứng ngưng
tụ của các hợp chất cacbonyl với các amin.
Hình 1. Tổng hợp Chichibabin tổng quát.
Phản ứng gồm các bước chính như sau:
10
Hình 2. Các bước chính của tổng hợp Chichibabin.
b. Luyện tập
Giáo viên có thể yêu cầu học sinh viết cơ chế chi tiết cho phản ứng
Chichibabin tổng quát như là một bài tập nhắc lại kiến thức phản ứng ngưng tụ
của các hợp chất cacbonyl.
Gợi ý.
11
2. Tổng hợp Hantzsch[2]
a. Lý thuyết
Phương pháp tổng hợp vòng pyridin của Hantzsch sử dụng phản ứng đa
thành phần (multi-component reaction) giữa 1 đương lượng andehit, 2 đương
lượng β-xeton este và 1 đương lượng hợp chất có chứa nitơ như amin tạo thành
dẫn xuất đihiđro pyridin, oxy hóa sản phẩm trung gian sẽ thu được dẫn xuất
piridin

Các thầy cô cần file liên hệ với chúng tôi tại fanpage facebook O2 Education

Hoặc xem nhiều SKKN hơn tại:  Tổng hợp SKKN môn hóa học cấp THPT

Hoặc xem thêm các tài liệu khác của môn hóa

• Phương pháp tư duy dồn chất xếp hình giải bài tập hóa học hữu cơ
• Tổng hợp đề thi môn hóa của bộ giáo dục từ năm 2007 đến nay
• Tổng hợp các phương pháp giải bài tập môn hoá học
• Tổng hợp giáo án chủ đề STEM trong môn hóa học

SKKN Ứng dụng phần mềm thí nghiệm ảo Crocodile Chemistry theo mô hình 5E nhằm phát triển năng lực tìm hiểu tự nhiên cho học sinh lớp 10

BÁO CÁO SÁNG KIẾN
Tên đề tài: Ứng dụng phần mềm thí nghiệm ảo Crocodile Chemistry theo
mô hình 5E nhằm phát triển năng lực tìm hiểu tự nhiên cho học sinh lớp 10
I. ĐIỀU KIỆN HOÀN CẢNH TẠO RA SÁNG KIẾN
Điều 2 Luật Giáo dục 2019 (có hiệu lực từ 01/07/2020) quy định về mục
tiêu giáo dục, cụ thể như sau: Mục tiêu giáo dục nhằm phát triển toàn diện con
người Việt Nam có đạo đức, tri thức, văn hóa, sức khỏe, thẩm mỹ và nghề
nghiệp; có phẩm chất, năng lực và ý thức công dân; có lòng yêu nước, tinh
thần dân tộc, trung thành với lý tưởng độc lập dân tộc và chủ nghĩa xã hội;
phát huy tiềm năng, khả năng sáng tạo của mỗi cá nhân; nâng cao dân trí, phát
triển nguồn nhân lực, bồi dưỡng nhân tài, đáp ứng yêu cầu của sự nghiệp xây
dựng, bảo vệ Tổ quốc và hội nhập quốc tế. Trong chương trình giáo dục phổ
thông tổng thể (Ban hành kèm theo Thông tư số 32/2018/TT-BGDĐT) nêu rõ
mục tiêu của môn Hoá học là hình thành, phát triển ở học sinh năng lực (NL)
hoá học (nhận thức hoá học, tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới góc độ hoá học,
vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học). Năng lực tìm hiểu thế giới tự nhiên dưới
góc độ hóa học (NLTHTN) là một trong những NL chuyên biệt quan trọng ở
môn Hóa học giúp HS có thể tồn tại, phát triển và hội nhập trong xã hội hiện
đại cũng như giúp HS giải quyết được nhiều vấn đề TT nảy sinh trong cuộc
sống
Để góp phần phát triển NL cho học sinh, trong dạy học Hóa học, việc đổi
mới phương pháp dạy học theo hướng tổ chức các hoạt động tích cực, tự lực,
tìm tòi, xây dựng kiến thức, hình thành và phát triển NL cho HS đã và đang
được triển khai mạnh mẽ. Một trong những phương pháp dạy học được sử
dụng để phát triển NL cho HS là dạy học theo mô hình 5E. Với phương pháp
dạy học này, HS được học tập thông qua việc sử dụng các phương pháp, thái
độ và kĩ năng tương tự như các nhà khoa học thực hiện nghiên cứu khoa học.
Mô hình 5E hướng dẫn HS học tập khám phá dựa trên lí thuyết kiến tạo theo 5
pha là hình thành động cơ học tập, khám phá, giải thích, vận dụng và đánh giá, là
một trong những chu trình học tập có hiệu quả dành cho các môn khoa học,
trong phòng thí nghiệm thực hành hoặc các hoạt động thảo luận tương tác.
Hóa học (HH) là một môn khoa học vừa có tính lí thuyết vừa có tính thực
nghiệm. Hóa học liên hệ mật thiết với thực tiễn (TT) và có ứng dụng rộng rãi
trong nhiều lĩnh vực của cuộc sống. Trong dạy học việc giúp HS tìm hiểu thế
2
giới tự nhiên sẽ phát huy được tính tích cực, chủ động, sáng tạo của HS đồng
thời gây hứng thú tìm tòi kiến thức và rèn luyện nhiều đức tính, phẩm chất
quý báu cho HS. Thí nghiệm hóa học (TNHH) không chỉ cung cấp cho HS
kiến thức mà còn chỉ ra cho HS con đường giành lấy kiến thức đồng thời lôi
cuốn HS say mê tìm tòi, phát hiện kiến thức để có thể khám phá, giải thích được
nhiều hiện tượng trong cuộc sống. Cho nên, một trong những định hướng đổi
mới dạy học hóa học là: khai thác đặc thù môn hóa học, tạo ra các hình thức
hoạt động đa dạng, phong phú cho học sinh trong tiết học. Cụ thể là tăng
cường sử dụng thí nghiệm hóa học, các phương tiện trực quan, phương tiện kĩ
thuật hiện đại trong dạy học hóa học để phát huy tính tích cực học tập của học
sinh giúp cho quá trình khám phá, lĩnh hội tri thức khoa học của học sinh trở
nên sinh động và hiệu quả hơn. Tuy nhiên, hiện nay, qua tìm hiểu thực tế ở các
trường THPT, đặc biệt là các trường ở khu vực nông thôn, việc sử dụng TNHH
còn gặp nhiều khó khăn do cơ sở vật chất chưa đầy đủ, chưa có nhân viên
phòng thí nghiệm, giáo viên mất nhiều thời gian công sức cho việc chuẩn bị
hóa chất, một số ít giáo viên chưa có thói quen sử dụng phương tiện dạy học,
tình trạng “dạy chay, học chay” vẫn còn tồn tại, học sinh quen với lối học thụ
động nên hiệu quả dạy học chưa cao. Hơn nữa, cách thức sử dụng thí nghiệm
hóa học cũng chưa có nhiều đổi mới, chủ yếu để minh họa cho kiến thức chứ
chưa khai thác theo hướng dạy học tích cực để kích thích tư duy, phát triển khả
năng tìm tòi, sáng tạo cho học sinh.
Trong thời điểm bị ảnh hưởng của dịch bệnh Covid-19 kéo dài, thí
nghiệm ảo là hình thức thí nghiệm phù hợp với dạy học online để HS thực hiện
được hoạt động khám phá, kiến tạo kiến thức. Một phần mềm chuyên dụng để
thiết kế thí nghiệm ảo cho hình ảnh tương đối rõ nét, phong phú và dễ sử dụng,
có đồ thị 3D biểu diễn cụ thể cho quá trình phản ứng là phần mềm Crocodile
Chemistry. Từ nhũng vấn đề trên, chúng tôi chọn đề tài:“Ứng dụng phần
mềm thí nghiệm ảo Crocodile Chemistry theo mô hình 5E nhằm phát triển
năng lực tìm hiểu tự nhiên cho học sinh lớp 10”
II. MÔ TẢ GIẢI PHÁP
1. Mô tả giải pháp trước khi tạo ra sáng kiến
Hoá học là một môn khoa học thực nghiệm. Do đó, các thí nghiệm giữ
vai trò quan trọng trong việc thực hiện mục tiêu, nhiệm vụ dạy học hoá học ở
trường phổ thông.
3
Mặt khác, hoá học còn có mối liên hệ mật thiết với thực tiễn đời sống con
người. Vì vậy, việc gắn kết thí nghiệm hoá học với vấn đề thực tiễn trong đời
sống sẽ tạo niềm tin khoa học, kích thích học sinh tim hiểu khám phá, vận
dụng sáng tạo các kiến thức hoá học để phát triển toàn diện năng lực và phẩm
chất, đặc biệt năng lực tìm hiểu tự nhiên.
Nhưng trong thực tế giảng dạy việc kết hợp thí nghiệm thực hành trong
thực hiện đổi mới PPDH và KTĐG còn một số hạn chế:
Thứ nhất, vấn đề đổi mới PPDH và KTĐG: nhiều GV chưa thực sự đổi
mới phương pháp, vẫn còn truyền thụ kiến thức kỹ năng kiểu “đọc chép”, HS
thụ động lĩnh hội kiến thức, ít cơ hội rèn kỹ năng thực hành làm hạn chế việc
phát triển năng lực của bản thân. Cách kiểm tra đánh giá vẫn theo truyền
thống, chủ yếu qua các bài kiểm tra dẫn đến kết quả đánh giá chưa toàn diện.
Thứ hai, thực trạng dạy và học thực hành môn Hóa học ở trường THPT:
một số đơn vị thiếu phòng thực hành bộ môn. Hóa chất thường có hạn sử dụng
12 đến 24 tháng nên vấn đề chi ngân sách đầu tư mua bổ sung thiết bị hóa chất
hàng năm và thanh lý hóa chất hết hạn đều cần các trường cân nhắc tính toán
bởi số tiền không chỉ là vài triệu mà có thể lên đến cả trăm triệu đồng trên một
năm. Hơn nữa khi tiến hành các thí nghiệm sẽ thải hóa chất ra môi trường gây
ô nhiễm; đặc biệt khi tiến hành các thí nghiệm độc hại, gây cháy nổ sẽ gây
nguy hiểm đến sức khỏe và tính mạng con người.
Thứ ba, Dịch CoVid – 19 gắn với việc dạy học trực tuyến nên việc dạy
học thực hành gặp rất nhiều khó khăn, giáo viên thường cho HS xem video thí
nghiệm trên các trang mạng chuyên ngành, nếu có thì GV làm thí ghiệm và
quay video lại để HS quan sát. Hệ quả tất yếu là HS thiếu kĩ năng, thiếu niềm
tin khoa học.
Nhận thấy những hạn chế trên, nhóm tác giả đã kết hợp cùng nhóm
chuyên môn của trường THPT Trần Văn Lan phát triển đề tài “Ứng dụng
phần mềm thí nghiệm ảo Crocodile Chemistry theo mô hình 5E nhằm phát
triển năng lực tìm hiểu tự nhiên cho học sinh lớp 10” tiến tới mở rộng cho cả
khối 11 và 12. Thực tế năm học 2019 – 2020 trường THPT Trần Văn Lan đã
áp dụng hiệu quả trong đợt dịch CoVid – 19 đầu năm 2020. Đến năm học 2020
– 2021, trường THPT Trần Văn Lan tiếp tục thực hiện, các trường THPT Quất
Lâm huyện Giao Thủy, THPT Mỹ Lộc huyện Mỹ Lộc, THPT Ninh Bình – Bạc
Liêu tỉnh Ninh Bình thực nghiệm giảng dạy.
4
Quá trình áp dụng đạt hiệu quả cao khắc phục phần nào các hạn chế trên
(có giấy xác nhận của các đơn vị áp dụng sáng kiến kinh nghiệm – kèm theo)
2.1.Tóm tắt nội dung giải pháp và làm rõ tính mới
Các nội dung cơ bản được đưa ra là:
– Nghiên cứu lí luận chung về các vấn đề
+ Mô hình 5E.
+ Thí nghiệm ảo và phần mềm Crocodile Chemistry.
+ Năng lực và năng lực tìm hiểu tự nhiên dưới góc độ hóa học.
– Hướng dẫn các bước để GV và HS tự thiết kế các thí nghiệm thực hành
(hướng dẫn chi tiết thiết kế 20 thí nghiệm thực hành Hóa học 10)
– Thiết kế 2 kế hoạch bài học minh họa.
– Kết quả thực nghiệm sư phạm.
Điểm mới – sáng tạo của giải pháp:
– Chưa có đề tài nghiên cứu, SKKN được công bố giống hoặc gần
giống với đề tài của SKKN.
– Kết hợp sáng tạo việc HS tự thiết kế và tiến hành thí nghiệm trên
phần mềm Crocodile Chemistry trong quá trình dạy học theo mô hình dạy học
5E thay cho việc học sinh phải quan sát các thí nghiệm trên video hoặc GV
làm minh họa, nhằm phát triển toàn diện năng lực người học, đặc biệt là năng
lực tìm hiểu tự nhiên dưới góc độ Hóa học.
– Phần mềm Crocodile Chemistry có dung lượng nhỏ, dễ cài đặt vào
máy tính, giao diện rõ ràng, dễ sử dụng, phí bản quyền nhỏ (có thể dùng bản
miễn phí) phù hợp với cơ sở vật chất của nhà trường, giảm bớt ngân sách đầu
tư mua và thanh lý dụng cụ, hóa chất phục vụ công tác thí nghiệm thực hành
bộ môn Hóa học. Đặc biệt an toàn khi tiến hành các thí nghiệm độc hại nguy
hiểm, không gây ô nhiễm môi trường.
– Sáng kiến cũng đề xuất đổi mới kiểm tra đánh giá thông qua bảng
tiêu chí đánh giá NLTHTN học sinh, góp phần phát triển toàn diện năng lực
người học.
– Đặc biệt, trong thời điểm dịch bệnh CoVid – 19 các nhà trường tổ
chức phương thức dạy và học trực tuyến, GV và HS không thể làm thí nghiệm
trực tiếp đươc vì vậy giải pháp ứng dụng phần mềm thí nghiệm ảo Crocodile
Chemistry theo mô hình 5E là một trong những giải pháp thiết thực và hiệu
5
quả để nâng cao chất lượng bộ môn Hóa nói riêng và chất lượng giáo dục
chung của nhà trường.
2.2. Nội dung giải pháp
Nội dung 1: TỔNG QUAN LÍ THUYẾT
a. Mô hình dạy 5E
5E là mô hình trong đó HS học tập khám phá dựa trên lí thuyết kiến tạo theo
5 pha là hình thành động cơ học tập, khám phá, giải thích, vận dụng và đánh giá.
Đây là một trong những chu trình học tập có hiệu quả dành cho các môn khoa
học, trong phòng thí nghiệm thực hành hoặc các hoạt động thảo luận tương tác.
Cụ thể 5 giai đoạn của mô hình này như sau::
Giai đoạn 1: Gắn kết/hình thành động cơ học tập (Engage)
Mục đích của giai đoạn này là để khơi gợi sự tò mò, quan tâm và khuyến
khích HS tham gia vào bài học. GV nên thực hiện kết nối chủ đề học hoặc khái
niệm phù hợp với trình độ và hoạt động nhận thức của HS. HS tham gia hoạt
động sẽ tạo ra mối liên hệ giữa kinh nghiệm học tập trong quá khứ, hiện tại,
thiết lập nền tảng tổ chức cho các hoạt động sắp tới.
Giai đoạn 2: Khám phá (Explore)
HS đặt câu hỏi, đưa ra các dự đoán, phát triển các giả thuyết để tích cực
khám phá khái niệm mới. Giai đoạn này cho phép HS học theo cách thực hành,
làm việc nhóm, giao tiếp và trực tiếp khám phá, thao tác trên giáo cụ, học liệu
để kiểm tra các giả thuyết họ đưa ra. GV hướng dẫn, dẫn dắt HS thông qua
những câu hỏi, các phương tiện dạy học, học liệu cung cấp những kiến thức cơ
bản, nền tảng.
Giai đoạn 3: Giải thích (Explain)
Mục đích của giai đoạn này là tạo cơ hội để HS mô tả, trình bày, phân tích
trải nghiệm hoặc bản thu hoạch, kết quả quan sát trong giai đoạn khám phá.
GV hướng dẫn giúp HS tổng hợp kiến thức mới, và đặt câu hỏi nếu HS cần
làm rõ thêm vấn đề, bổ sung, chính xác hóa kiến thức thức cho HS.
Giai đoạn 4: Áp dụng (Elaborate)
Giai đoạn này tập trung vào việc tạo cơ hội, không gian, hoạt động cho HS
áp dụng những gì đã học được. GV giúp HS thực hành và vận dụng các kiến
thức đã học được ở giai đoạn Giải thích, làm sâu sắc hơn các hiểu biết, khéo
léo hơn các kĩ năng, và có thể áp dụng được trong những tình huống và hoàn
cảnh đa dạng khác nhau. Điều này giúp các kiến thức trở nên sâu sắc hơn.
6
GV có thể yêu cầu HS trình bày chi tiết hoặc tiến hành khảo sát bổ sung để
củng cố các kĩ năng mới. Giai đoạn này cũng nhằm giúp HS củng cố kiến thức
trước khi được đánh giá thông qua các bài kiểm tra.
Giai đoạn 5: Đánh giá (Evaluate)
Chữ “E” là giai đoạn GV xác định xem người học có đạt được sự hiểu biết
về các khái niệm và kiến thức hay không. Có 2 loại hình đánh giá (thông qua
bài kiểm tra hoặc thông qua các câu hỏi, trao đổi thảo luận). GV có thể sử
dụng 1 hoặc cả 2 hình thức này để đánh giá quá trình nhận thức và khả năng
của từng HS, từ đó đưa ra các phương hướng điều chỉnh và hỗ trợ phù hợp,
giúp HS đạt được các mục tiêu bài học. Giai đoạn đánh giá có thể thực hiện
cuối hoặc lồng ghép trong quá trình thực hiện các giai đoạn trên.
* Ưu điểm của phương pháp dạy học theo mô hình 5E
Dạy học theo mô hình 5E có nhiều ưu điểm mà các phương pháp dạy học
tích cực và phương pháp truyền thống ít có được, như là
– Người học là trung tâm của hoạt động học.
– Mô hình 5E tăng cường tính tích cực, chủ động, phát huy tínhđộc lập,
sáng tạo của mỗi cá nhân HS trong quá trình học tập. Qua đó, phát triển kích
thích lòng đam mê học tập của HS, là động lực của quá trình học tập.
– Thông qua mô hình này tạo điều kiện giúp HS kết nối những tri thức đã
học một cách hệ thống, tăng cường hiệu quả học tập. Đồng thời, mô hình này
còn tạo điều kiện để GV tìm ra được những nội dung chính của bài, từ đó dẫn
dắt khéo léo HS qua các hoạt động trải nghiệm.
– Trong quá trình học tập, có huy động một số biện pháp học tập kết hợp
với học tập theo nhóm giúp HS tự đánh giá và điều chỉnh vốn kiến thức của
mình.
– Tăng quá trình tương tác giữa GV và HS, GV luôn có những động thái
kịp thời để hướng dẫn HS khi cần thiết.
– HS được trải nghiệm để tự rút ra kiến thức mới, được hiểu sâu kiến thức
và nhớ lâu hơn, HS cảm thấy thú vị khi được thực hành thí nghiệm.
– Với không khí lớp học tươi vui, sôi nổi, tích cực sẽ giúp một phần quá
trình tương tác sự giữa GV với HS, HS với HS và thúc đẩy sự giao tiếp của các
thành viên trong cộng đồng.
– Mô hình 5E là cách thức để HS tiếp nhận với phương pháp học tập gần
với kiểu nghiên cứu của các nhà khoa học.
7
* Hạn chế của phương pháp dạy học theo mô hình 5E
– Dạy học theo mô hình 5E cần đảm bảo về điều kiện cho học tập: cơ sở
vật chất đầy đủ, bố trí thời gian hợp lí, nội dung dạy phù hợp với chương trình.
– GV phải có kiến thức, chuyên môn nghiệp vụ vững vàng, có sự chuẩn bị chu
đáo về bài giảng . GV xử lí linh hoạt các tình huống do HS đưa ra trong quá trình
học tập.
– HS phải có kiến thức, kĩ năng cần thiết để thực hiện nhiệm vụ tìm ra
được những kiến thức mới.
– Cần nhiều thời gian trong một tiết học: tất cả hoạt động chủ yếu là HS
thực hiện, GV chỉ hướng dẫn nên HS còn khá lúng túng khi thực hiện.
– Khi áp dụng mô hình 5E, khâu đánh giá bài học và tổ chức gặp khá nhiều
khó khăn, GV cần phải linh hoạt sử dụng các hình thức đánh giá phù hợp.
– Đối với mỗi bài học áp dụng mô hình 5E, GV cần xây dựng chi tiết, cụ thể
các hoạt động và phù hợp với từng tiêu chí của nội dung bài học.
b. Phương pháp sử dụng thí nghiệm trong dạy học hóa học ở trường phổ
thông
Trong dạy học hóa học, thí nghiệm được sử dụng với mục đích khác nhau
ở các khâu khác nhau. Trong đó, khi hình thành kiến thức mới, thí nghiệm
được sử dụng theo 4 phương pháp sau:
– Thí nghiệm minh họa: GV cung cấp kiến thức cho HS trước sau đó thực
hiện, quan sát thí nghiệm minh họa cho lời nói.
– Thí nghiệm kiểm chứng: (1) GV nêu vấn đề cần tìm hiểu bằng thí
nghiệm, (2) HS dự đoán kiến thức mới, hiện tượng thí nghiệm, (3) đề xuất
cách thực hiện thí nghiệm, (4) sau đó thực hiện/quan sát thí nghiệm, (5) nêu
hiện tượng, so sánh với dự đoán ban đầu và rút ra kết luận.
– Thí nghiệm tạo tình huống có vấn đề và giải quyết vấn đề: (1) Nêu vấn
đề, tạo mâu thuẫn nhận thức (có thể bằng thí nghiệm), phát biểu vấn đề cần tìm
hiểu, đề xuất hướng giải quyết gồm (2) đề xuất các giả thuyết, (3) cách giải
quyết bằng thực hiện/sát/phân tích thí nghiệm, (4) thực hiện kế hoạch giải
quyết, (5) từ đó rút ra kết luận.
– Thí nghiệm nghiên cứu: (1) Nêu vấn đề nghiên cứu, (2) đề xuất các giả
thuyết và cách giải quyết bằng thí nghiệm, (3) thực hiện/quan sát thí nghiệm,
(4) phân tích và giải thích hiện tượng để xác nhận giả thuyết đúng, (5) rút ra
kết luận.
8
Trong đó phương pháp sử dụng thí nghiệm minh họa là kém tích cực nhất,
không mang tính chất tìm tòi, khám phá. Tùy từng mục tiêu, nội dung, đối
tượng HS cụ thể mà lựa chọn phương pháp sử dụng thí nghiệm cho phù hợp sẽ
phát triển năng lực tìm tòi, khám phá, học tập hóa học cho HS.
* Thí nghiệm hóa học ảo
+ Khái niệm thí nghiệm hóa học ảo
Thí nghiệm ảo là tập hợp các tài nguyên số đa phương tiện dưới hình thức
đối tượng học tập, nhằm mục đích mô phỏng các hiện tượng vật lý, hóa học,
sinh học,… xảy ra trong tự nhiên hay trong phòng thí nghiệm, có đặc điểm là
có tính năng tương tác cao, giao diện thân thiện với người sử dụng và có thể
mô phỏng những quá trình, điều kiện tới hạn khó xảy ra trong tự nhiên hay khó
thu được trong phòng thí nghiệm giúp người học nắm được bản chất của vấn
đề. Thí nghiệm ảo giúp giảm thiểu việc học chay, dạy học truyền thống thường
gặp do thiếu phương tiện, điều kiện thí nghiệm giúp người học chủ động học
tập phù hợp với tinh thần lấy người học là trung tâm của giáo dục hiện đại.
Như vậy, thí nghiệm ảo có thể được hiểu là thí nghiệm hóa học được mô
phỏng lại tế để kiểm nghiệm lại lí thuyết hoặc làm minh họa rõ hơn một quá
trình hóa học. TNHH ảo có các ưu điểm có thể giả lập những tình huống, điều
kiện tới hạn hay mô phỏng các hiện tượng hoá học và phản ứng hóa học khó
thực nghiệm, từ đó giúp người học hiểu rõ bản chất của vấn đề.
Trên thực tế không phải thí nghiệm nào cũng thành công mỹ mãn, nhưng
với thí nghiệm ảo do đã được lập trình sẵn nên có thể nói gần như tất cả các thí
nghiệm đều chuẩn xác, thực hiện thí nghiệm đem lại hiệu quả như mong đợi.
Một vấn đề nữa là công tác chuẩn bị dụng cụ thí nghiệm, với một thí nghiệm
đơn giản, ít dụng cụ thì giáo viên có thể dễ dàng chuẩn bị dụng cụ, di chuyển
từ lớp học này sang lớp học khác. Tuy nhiên với một thí nghiệm mà các dụng
cụ cồng kềnh thì đây lại là không phải là một điều đơn giản. Còn với thí
nghiệm ảo thì giáo viên hoàn toàn không phải lo lắng gì về vấn đề này, các
dụng cụ có sẵn trong máy vi tính, giáo viên chỉ cần một lần thực hiện đưa
phần mềm thiết kế thí nghiệm vào trong máy và cài đặt chương trình, như thế
lần sau sẽ hoàn toàn yên tâm về dụng cụ thí nghiệm… Nhờ vậy, TNHH ảo
kích thích niềm đam mê khoa học và tìm tòi khám phá cái mới của HS.
+ Phần mềm thí nghiệm ảo Crocodile Chemistry
Đặc điểm
9
Crocodile Chemistry là phần mềm mô phỏng phòng thí nghiệm hóa học
với rất nhiều thí nghiệm về hóa học phổ biến ở trong chương trình phổ thông,
nó được xem như một “phòng thí nghiệm” ảo nơi mà các thí nghiệm hóa học
ảo được mô phỏng lại.“Phòng thí nghiệm” này rất nhỏ gọn chỉ với dung lượng
23MB có 3 phần Contents, Parts Library và Properties với 63 đồ dùng hướng
dẫn các thao tác làm thí nghiệm, thiết kế (mô phỏng) các thí nghiệm hóa học
xung quanh chương trình khoa học mới. Phần mềm được xây dựng nhằm đáp
ứng nhu cầu học tập, nghiên cứu công việc hết sức dễ dàng, bạn chỉ cần kéo
hóa chất, thiết bị, lọ thí nghiệm … từ bên trái màn hình và kết hợp chúng như
bạn muốn.
Phiên bản mới nhất là Crocodile Chemistry 6.05 gồm có 73 bộ bài học
mẫu được thiết kế cho chương trình hóa học mới, giúp GV có thể dễ dàng áp
dụng chúng trong quá trình dạy học nghiên cứu. Khi mới bắt đầu ta có thể vào
phần Contents có sẵn các chủ đề hướng dẫn các thao tác sử dụng chương
trình (Getting started), thao tác cơ bản khi tiến hành thí nghiệm về sự sắp xếp
vật chất (Classifying Materials), các thí nghiệm về các loại phản ứng hóa học
(Equations and amounts), các thí nghiệm về tốc độ phản ứng (Reaction rates),
các thí nghiệm về năng lượng phản ứng (Engery), các thí nghiệm về nước và
dung dịch (Water and solutions), các thí nghiệm về axit, bazo và muối (Acids,
bases and salts), thí nghiệm tìm hiểu tính chất một số nhóm nguyên tố trong
bảng tuần hoàn (The periodic table), thí nghiệm về điện hóa
(Electrochemistry), các thí nghiệm tìm hiểu tính chất của một số oxit kim loại
và kim loại (Rocks and metals) và các thí nghiệm xác định chất (Identifying
Substances).
Với phần Parts Library bạn có thể chọn số lượng chất, loại hình phản ứng
và phản ứng sẽ diễn ra ngay khi bạn trộn lẫn chúng. Các chức năng vẽ đồ
thị, hiển thị chi tiết các thông số của phản ứng (khối lượng, nhiệt độ của chất
rắn, nồng độcủa các chất trong dung dịch; thể tích, khối lượng, nhiệt độ của
chất lỏng; pH của dung dịch; thể tích, thành phần phần trăm của chất khí, …),
chèn văn bản, lời chỉdẫn… giúp HS dễ dàng hiểu rõ được bản bản chất các
phản ứng xảy ra trong thí nghiệm.
Những đồ thị có thế lấy ở phần Properties sẽ phân tích dữ liệu từ cuộc thí
nghiệm của bạn, những phân tích này sẽ diễn ra trong không gian 3D. Mô hình
mô phỏng hiện đại tùy biến theo ý bạn, bạn có thể dạy HS làm theo cách riêng
10
của mình cho họ thấy những phản ứng thí nghiệm gần như chính xác với kết
quảthực nghiệm mà bạn muốn.
Ưu điểm
– Giao diện đơn giản, dễ sử dụng.
– Mô phỏng trực quan, sinh động.
– Mô phỏng những thí nghiệm nguy hiểm, những thí nghiệm khó làm
trong thực tế, ví dụ như phản ứng nhiệt nhôm,…
– Có thể thay đổi một số thông số cho hóa chất và dụng cụ như thể tích,
nồng độ của dung dịch, khối lượng, độ mịn của chất rắn dạng bột, điện thế của
pin, …
– Hỗ trợ các chức năng như vẽ đồ thị, hiển thị chi tiết phản ứng, chèn văn
bản, lời chỉ dẫn,..
– Các chủ đề mô phỏng mẫu rõ ràng, chi tiết, khá đa dạng,…
– So với các phần mềm mô phỏng khác, thiết kế mô phỏng bằng phần
mềm Crocodile Chemistry 605 ít tốn thời gian và công sức hơn, có thể tiến
hành trực tiếp trên lớp để học sinh theo dõi từng thao tác thí nghiệm.
– Là phần mềm khá lý tưởng cho học sinh tự nghiên cứu ở nhà.
– Các chi tiết phản ứng khá đầy đủ, rõ ràng:

Các thầy cô cần file liên hệ với chúng tôi tại fanpage facebook O2 Education

Hoặc xem nhiều SKKN hơn tại:  Tổng hợp SKKN môn hóa học cấp THPT

Hoặc xem thêm các tài liệu khác của môn hóa

• Phương pháp tư duy dồn chất xếp hình giải bài tập hóa học hữu cơ
• Tổng hợp đề thi môn hóa của bộ giáo dục từ năm 2007 đến nay
• Tổng hợp các phương pháp giải bài tập môn hoá học
• Tổng hợp giáo án chủ đề STEM trong môn hóa học

SKKN Tổ chức trò chơi trong dạy và học môn hoá học nhằm tạo hứng thú học tập và nâng cao chất lượng giảng dạy bộ môn

BÁO CÁO SÁNG KIẾN
I. ĐIỀU KIỆN HOÀN CẢNH TẠO RA SÁNG KIẾN
“Nâng cao dân trí – Đào tạo nhân lực – Bồi dưỡng nhân tài” luôn là nhiệm vụ
trung tâm của giáo dục – đào tạo. Trong đó việc phát triển và bồi dưỡng học sinh về các
môn học ở bậc phổ thông chính là bước khởi đầu quan trọng để đào tạo các em. Chúng ta
đang ở trong giai đoạn quyết định của thời kì công nghiệp hóa – hiện đại hóa, cùng với sự
phát triển của khoa học kỹ thuật, sự bùng nổ của công nghệ cao, trong xu thế toàn cầu
hóa, việc chuẩn bị và đầu tư vào con người nhằm tạo ra những con người có đủ trình độ
để nắm bắt khoa học – kỹ thuật, đủ bản lĩnh để làm chủ vận mệnh đất nước.
Hóa học là môn khoa học vừa lý thuyết vừa thực nghiệm, mục tiêu giáo dục môn
Hóa trường THPT cần cung cấp cho học sinh hệ thống kiến thức kĩ năng phổ thông cơ
bản hiện tại thiết thực và gắn với đời sống. Nội dung chủ yếu bao gồm cấu tạo chất, sự
biến đổi của các chất, những ứng dụng và tác hại của các chất trong đời sống, sản xuất và
môi trường. Những nội dung này góp phần giúp học sinh có học vấn phổ thông tương đối
toàn diện để có thể tiếp tục học lên, đồng thời có thể giải quyết một số vấn đề có liên
quan đến hóa học trong đời sống và sản xuất; mặt khác, góp phần phát triển tư duy sáng
tạo, năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh. Tuy nhiên, thực tế việc dạy Hóa ở các
trường THPT cho thấy, học sinh vẫn nặng về lý thuyết, chưa gắn các kiến thức lý thuyết
với các hiện tượng thực tiễn, chưa có nhiều hoạt động phát huy được năng lực của học
sinh. Phương pháp dạy học vẫn còn cũ, chưa khơi dậy được sự hứng thú, tính độc lập
sáng tạo của học sinh.
Việc sử dụng trò chơi trong dạy học nói chung và dạy học môn hóa học nói riêng
đang là xu thế của việc phát triển dạy học hiện đại nhằm kích thích cho học sinh tìm tòi
kiến thức môn hóa học, tạo cho học sinh niềm say mê sáng tạo và yêu thích bộ môn hơn.
Hơn nữa, hiện nay Hóa học cùng các môn học khác là Vật lí, Sinh học, Địa lí,
Lịch sử và Giáo dục công dân là các môn học tự chọn để tạo thành hai bài thi tổ hợp Tự
nhiên và tổ hợp Xã hội. Trong những năm tới, ở cấp trung học phổ thông, Hóa học sẽ là
môn học bắt buộc với lớp 10 nhưng chỉ còn là môn tự chọn với lớp 11, 12. Do đó, việc
giáo viên Hóa học phải dạy cuốn hút hơn, phải khơi gợi tình yêu Hóa học trong mỗi em
học sinh là một trong những nhiệm vụ sống còn.
Việc sử dụng trò chơi mở có thể được sử dụng để đánh giá học sinh thông qua các
hoạt động của học sinh trong trò chơi. Ngoài đánh giá về kiến thức giáo viên còn có thể
đánh gia thông qua các kĩ năng mà học sinh thể hiện để tham gia trò chơi.
Các loại trò chơi trong dạy học nói chung và dạy học môn hóa học nói riêng rất da
dạng và phong phú. Giáo viên không tìm hiểu kĩ càng thì không biết được loại trò chơi
nào phù hợp với trường mình học sinh của mình và vì thế nên giáo viên không thường
xuyên sử dụng trò chơi trong dạy học. Vì biên soạn ra một trò chơi áp dụng vào bài dạy
mất rất nhiều thời gian nên nhiều giáo viên sưu tầm được giáo án của bài dạy có sử dụng
trò chơi áp thì áp dụng luôn cho học sinh của mình mà không tìm hiểu xem có thích hợp
với học sinh của mình hay không.
Với trách nhiệm của người giáo viên Hóa học trực tiếp đứng lớp giảng dạy ở
trường trung học phổ thông nhiều năm, tôi quan tâm nhiều đến chất lượng học tập của
học sinh, đến suy nghĩ, tâm tư tình cảm của học sinh đối với bộ môn của mình, quan tâm
Trang 2
nhiều đến việc đổi mới phương pháp dạy học sao cho chất lượng dạy và học Hóa học của
thầy trò chúng tôi đạt được hiệu quả tốt nhất trong những điều kiện hiện có. Vì vậy,tôi
thường xuyên tìm hiểu và áp dụng trò chơi dạy học trong dạy và học môn Hóa học.
Chính vì những lý do đó, tôi lựa chọn đề tài: “Tổ chức trò chơi trong dạy và học
môn hóa học nhằm tạo hứng thú học tập và nâng cao chất lượng giảng dạy bộ môn”
II. MÔ TẢ GIẢI PHÁP
1. Mô tả giải pháp trước khi tạo ra sáng kiến
1.1. Thực trạng công tác dạy và học môn hóa học
1.1.1 Ưu điểm
Việc dạy học tại các trường THPT nói chung chủ yếu áp dụng phương pháp dạy
học truyền thống. Không thể phủ nhận các ưu điểm và những tích cực của dạy học truyền
thống đã mang lại như: Dạy học thống nhất và đại trà, việc soạn bài của giáo viên đơn
giản và quen thuộc, môn học và kĩ năng được dạy theo một trật tự cụ thể, chặt chẽ, đánh
giá của giáo viên đơn giản, theo những hình thức học sinh đã biết, đánh giá của trường
học, của các sở giáo dục được thực hiện một cách dễ dàng…
Đa số giáo viên đều có ý thức trong việc đổi mới phương pháp dạy học, dạy học
tích hợp liên môn, vận dụng các kỹ thuật dạy học tích cực nhằm phát huy tính tích cực,
chủ động, sáng tạo góp phần phát triển toàn diện cho học sinh. Tuy nhiên, trong thực tế
vận dụng, nhiều giáo viên còn lúng túng khi thực hiện các kĩ thuật dạy học tích cực, ứng
dụng công nghệ thông tin, liên hệ kiến thức với các vấn đề trong thực tế,…
Đối với việc sử dụng trò chơi trong dạy và học môn hóa học có nhiều ưu điểm có thể
kể ra như:
– Học trong quá trình vui chơi, là quá trình lĩnh hội tri thức vốn sống một cách nhẹ
nhàng, tự nhiên không gò bó phù hợp với đặc điểm tâm lí sinh học ở học sinh. Học tập
bằng trò chơi sẽ khơi dậy hứng thú tự nguyện, làm giảm thiểu sự căng thẳng thần kinh ở
các em.
– Trong quá trình chơi học sinh huy động các giác quan để tiếp nhận thông tin ngôn
ngữ. Học sinh phải tự phân tích tổng hợp so sánh khái quát hóa làm cho các giác quan
tinh nhạy hơn, ngôn ngữ mạch lạc hơn, các thao tác trí tuệ được hình thành.
– Qua trò chơi học tập học sinh tiếp thu, lĩnh hội và khắc sâu được nhiều tri thức
nhiều khái niệm trên cơ sở đó những phẩm chất trí tuệ của các em được hình thành như:
Sự nhanh trí, tính linh hoạt, sáng tạo và kiên trì.
– Trò chơi dạy học là kĩ thuật, hoạt động bổ trợ trong quá trình dạy học. Hoạt động
này thiên về phần chơi, trong lúc chơi con người dường như quên đi mọi nỗi ưu tư, phiền
muộn. Chính vì vậy mà trò chơi dạy học giúp xua đi nỗi lo âu nặng nề của việc học cho
học sinh, giúp gắn kết tình cảm giữa giáo viên và học sinh trong lúc chơi.
– Trong lúc chơi tinh thần của học sinh thường rất thoải mái nên khả năng tiếp thu
kiến thức trong lúc chơi sẽ tốt hơn, hoặc sau khi chơi cũng sẽ tốt hơn.
– Trò chơi dạy học cũng có thể hình thành nên cho học sinh những kĩ năng của môn
học, học sinh không chỉ có cơ hội tìm hiểu kiến thức, ôn tập lại các kiến thức đã biết mà
còn có thể có được kinh nghiệm, hành vi.
– Một số trò chơi dạy học còn giúp cho học sinh có khả năng tư duy, cách giải quyết
vấn đề nhanh nhẹn không chỉ trong lĩnh vực mình chơi mà cả các lĩnh vực của cuộc sống.
Trang 3
-Một số trò chơi có thể giúp cho học sinh có khả năng quyết định các phương án
đúng, cách giải quyết các tình huống một cách hợp lí.
– Trò chơi dạy học cũng có thể là biện pháp mà giáo viên tạo ra sự ganh đua giữa các
cá nhân học sinh hoặc giữa các nhóm học sinh. Khi tổ chức cho học sinh chơi theo nhóm
còn tạo sự gắn kết cho học sinh và tăng tinh thần đoàn kết cho học sinh.
– Trò chơi góp phần hoàn thiện phẩm chất đạo đức, rèn cho học sinh tính trung thực,
tổ chức tự lực, đoàn kết. Khi tham gia chơi mọi học sinh đều có quyền bình đẳng như
nhau. Ở trò chơi học tập các em cảm nhận được một cách trực tiếp kết quả hoạt động của
mình : Đúng hay sai, phát hiện ra cái mới…Kết quả này có ý nghĩa to lớn đối với các em,
nó mang lai niềm vui vô hạn thúc đẩy tính tích cực, mở rộng củng cố và phát triển vốn
hiểu biết của các em.
Tại trường THPT Xuân Trường C, bản thân tôi và các giáo viên khác không chỉ áp
dụng trò chơi cho các tiết hội giảng mà sử dụng linh hoạt trong các tiết dạy trên lớp.
Không nhất thiết tổ chức trò chơi trong tất cả thời gian của tiết học mà có thể chỉ trong
một hoạt động cụ thể nào đó. Những tiết học có sử dụng trò chơi học sinh cảm thấy hứng
thú, vũi vẻ hơn, không khí học tập trong lớp thoải mái, bớt nặng nền, thầy trò gần gũi và
hiểu nhau hơn. Sau mỗi tiết học học sinh không cảm thấy căng thẳng mệt mỏi mà có thể
bắt đầu ngay tiết tiếp theo. Mỗi tiết học có sử dụng trò chơi gây được sự hưởng ứng của
tất cả học sinh trong lớp có thể để lại dư âm đến rất nhiều tiết học sau đó của bộ môn.
Với cơ chế mở của thông tư 26/2020/TT-BGDĐT qua mỗi trò chơi giáo viên có
thể đánh giá học sinh bằng điểm số để khuyến khích động viên học sinh tích cực tham gia
trò chơi trong mỗi tiết học hơn.
1.1.2 Hạn chế và nguyên nhân hạn chế
Việc sử dụng trò chơi trong dạy học môn hóa học có nhiều bất cập
Đối với bộ môn hóa học
Hóa học là một môn hóa học đặc thù mang tính chất nối tiếp rất cao, nếu không
nắm vững kiến thức của bài trước sẽ khó có thể học các bài sau, nếu chương trước không
hiểu thì khi học chương sau sẽ rất dễ dẫn đến chán nản và môn hóa học sẽ trở thành một
môn học khó để theo học được.
Khi thi tuyển sinh vào lớp 10 đa số các em không được học nhiều về môn hóa mà
chỉ học các môn ngữ văn, toán, ngoại ngữ nên khi bắt đầu học lớp 10 của chương trình
trung học phổ thông các em không có các kiến thức cơ bản về môn hóa nên thường ngại
học hóa, sợ học hóa vì mất gốc.
Nhiều mảng kiến thức trừu tượng, nhiều phương trình hóa học phức tạp và danh
pháp dễ gây nhầm lẫn nhiều nên học sinh thường hay mất gốc và chán nản với bộ môn.
Học sinh học tập miễn cưỡng, chiếu lệ; ưu tiên lựa chọn các môn thuộc tổ hợp
tổng hợp xã hội với suy nghĩ học các môn này sẽ “nhàn” hơn, khi thi THPT Quốc gia sẽ
có kết quả cao hơn so với các môn thuộc tổ hợp tổng hợp tự nhiên.
Đối với học sinh
Đa số học sinh có ý thức tốt, mong muốn mình có vốn hiểu biết và kết quả học tập
cao. Nhưng Hóa học là một trong những môn học khó có tính chất nối tiếp của các phần
kiến thức nên đòi hỏi các em phải chăm chỉ và có tư duy tốt.
Trang 4
Một bộ phận học sinh có ý thức tự học còn thấp, năng lực tiếp thu bài chưa tốt để
có thể học tập tốt nội dung giáo viên truyền thụ và có thể trả lời tốt các câu hỏi của giáo
viên. Phương pháp học tập của học sinh chưa phù hợp với đặc thù bộ môn, thụ động
trong học tập, tái hiện một cách máy móc rập khuôn những gì giáo viên giảng, lười suy
nghĩ tìm tòi sáng tạo. Còn nhiều học sinh chưa chú tâm vào việc thực hiện hiệm vụ của
giáo viên giao trên lớp, làm bài tập ở nhà, lười suy nghĩ, lười chép bài hoặc chép qua loa
cho có lệ. Nhiều học sinh không học bài cũ, không nghiên cứu bài mới trước khi đến lớp.
Từ đó dẫn đến chất lượng học môn Hóa học của các em còn thấp.
Đối với giáo viên
Trong quá trình dạy học còn nặng về truyền thụ kiến thức theo kiểu đọc – chép, ít
vận dụng kiến thức vào thực tiễn cuộc sống, ít cho học sinh thực hành thí nghiệm mà chủ
yếu là thí nghiệm biểu diễn của giáo viên. Giáo viên chưa thực sự có sự công não, đa
dạng các hoạt động học cho học sinh. Vì thế từ cách nêu vấn đề đến tổ chức các hoạt
động dạy học chưa tạo được niềm say mê, hứng thú và hấp dẫn học sinh.
Giáo viên thừa nhiệt tình nhưng chưa đủ kiến thức sâu rộng và khả năng linh hoạt
về phương pháp giảng dạy. Một số giáo viên có ý thức đổi mới phương pháp dạy học
nhưng chỉ mang tính đối phó khi có thao giảng, dự giờ, kiểm tra. Một bộ phận giáo viên
không tích cực đầu tư cho tiết dạy cũng như công tác soạn giảng, thậm chí còn sao chép
giáo án của người khác hoặc tải trên mạng về điều chỉnh chút ít để làm giáo án của riêng
mình và để đối phó; lên lớp thiếu sự chuẩn bị phương tiện, đồ dùng dạy học dẫn đến tình
trạng dạy chay, giờ học nhàm chán, thiếu sức hút.
Riêng việc sử dụng trò chơi trong các tiết dạy còn nhiều bất cập như giáo viên ít
sử dụng, không biết có các loại trò chơi nào để lựa chọn cho phù hợp.
Nhiều giáo viên đã áp dụng trò chơi để nâng cao chất lượng dạy học, tạo hứng thú
cho học sinh tuy nhiên áp dụng chưa đúng lúc đúng chỗ như cố áp dụng các trò chơi
trong khi cơ sở vật chất của nhà trường, các trang thiết bị của học sinh không đáp ứng
được yêu cầu của trò chơi
Nhiều giáo viên quá lạm dụng trò chơi, khi sưu tầm được các bài giảng có tổ chức
trò chơi từ các nguồn trên internet, các nhóm đổi mới phương pháp dạy học đều dùng để
giảng dạy cho học sinh của mình mà thực sự lại không phù hợp với đối tượng học sinh
mình giảng dạy.
Nhiều giáo viên không áp dụng linh hoạt được các trò chơi trong các tiết dạy khiến
trò chơi nặng nề, quá tham về kiến thức dẫn đến mất nhiều thời gian mà học sinh không
hiểu bài.
Giáo viện chọn hình thức tổ chức trò chơi không phù hợp như chia nhóm để hoạt
động nhưng chỉ có một thành viên trong nhóm phát biểu, các học sinh khác không có các
hoạt động để chủ đông lĩnh hội kiến thức
Việc sử dụng trò chơi cũng có mặt trái là tốn thời gian, gây áp lực đến việc việc
duy trì điểm số trong các kì thi, chưa chú trọng đến kĩ năng làm bài, với cách đổi mới
kiểm tra đánh giá của Bộ Giáo dục.
Để khách quan hơn trong việc tìm hiểu nguyên nhân, thực trạng dạy và học môn
hóa học ở trường THPT Xuân Trường C, tôi đã tiến hành thu thập thông tin qua phiếu
điều tra với các em học sinh lớp tôi dạy (Phụ lục 1).
Trang 5
Thống kê cho kết quả cụ thể là:

Năm học	% học sinh yêu thích hóa học	% học sinh không yêu thích hóa học	% học sinh phân vân
2015 – 2016	12,2 %	19,5 %	68,3 %
2018 – 2019	10 %	21,2 %	68,8 %
2019 – 2020	11,2 %	21,4%	67,4%

Với tỉ lệ trên, việc đổi mới phương pháp dạy học cho phù hợp với đặc thù bộ môn
nói chung và tổ chức trò chơi trong dạy và học môn hóa học nhằm tạo hứng thú học tập
và nâng cao chất lượng giảng dạy bộ môn, để hóa học không còn mang tính đặc thù khó
hiểu như một là một trong những công việc cần làm ngay và cần làm xuyên suốt.
2. Mô tả giải pháp sau khi có sáng kiến:
2.1. Cơ sở lí luận
Chương trình giáo dục phổ thông hiện hành của Bộ Giáo dục và đào tạo có chỉ rõ:
“Phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của người học; phù hợp với đặc
trưng môn học, đặc điểm của từng đối tượng học sinh, điều kiện của từng lớp học; bồi
dưỡng cho học sinh phương pháp tự học, khả năng hợp tác; rèn luyện kĩ năng vận dụng
kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú và trách
nhiệm học tập cho học sinh”
K.D.Usinxki (một nhà giáo dục lỗi lạc người Nga) cho rằng: “Trong học tập
không có hứng thú mà chỉ dùng sức mạnh của sự cưỡng ép, nó sẽ làm cho óc sáng tạo
ngày thêm mai một, nó sẽ làm cho người học ngày một thờ ơ với loại hình hoạt động
này”.
Sự hứng thú của người học thể hiện trước hết ở sự tập trung chú ý cao độ, sự say
mê với các môn học. Sự hứng thú là động cơ thúc đẩy người học tham gia tích cực và
sáng tạo vào việc tìm hiểu kiến thức ở các môn học. Trong hoạt động học, khi không có
hứng thú sẽ làm cho người học mất đi động cơ học, kết quả học tập không cao, thậm trí
xuất hiện những cảm xúc tiêu cực vì vậy tôi đã tạo hứng thú cho học sinh thông qua sử
dụng trò chơi trong dạy học môn hóa học.
Để sử dụng trò chơi trong các tiết học nhằm tạo được hứng thú cho các em học
sinh nhằm nâng cao chất lượng bộ môn giáo viên cần lựa chọn và thiết kế trò chơi phù
hợp với nội dung kiến thức và đối tượng sử dụng.
Trước hết giáo viên cần xác định rõ mục đích mục tiêu bài học: Đây là yêu cầu
đầu tiên và quan trọng nhất để xây dựng bài giảng. Khi xác định được mục tiêu bài học
giáo viên mới xác định được các phương pháp kĩ thuật cũng như lựa chọn được trò chơi
phù hợp với nội dung kiến thức bài học.
Lựa chọn trò chơi phù hợp với nội dung và đối tượng học sinh: Khi lựa chọn trò
chơi cần phải cân nhắc để phù hợp với nội dung bài dạy và phù hợp với đối tượng học
sinh. Với một bài mới có kiến thức có liên quan nhiều đến kiến thức cũ, có thể từ bài cũ
xây dựng được nên kiến thức của bài mới giáo viên có thể lựa chọn trò chơi mà để phần
nhiều “đất diễn” cho học sinh, giáo viên chỉ cần đóng vai trò định hướng ban đầu và kết
luận lại bài học.
Thiết kế trò chơi với lượng kiến thức vừa phải mang tính chất giải trí, giảm tải
căng thẳng, tạo không khí thi đua, vừa giúp ôn tập – hình thành – rèn luyện kiến thức
Trang 6
Trò chơi phải củng cố được một nội dung kiến thức cụ thể trong chương trình (có
thể là kiến thức cũ, kiến thức bài mới, kiến thức thực hành, luyện tập, liên hệ thực tế…).
Các trò chơi được xây dựng trên cơ sở các dạng bài tập, lý thuyết cần nhẹ nhàng, gây
hứng thú cho học sinh góp phần hình thành, củng cố hoặc hệ thống kiến thức. Các trò
chơi phải giúp học sinh rèn luyện kĩ năng hóa học, phát huy trí tuệ, óc phân tích, hoặc
khả năng làm việc nhóm…
Trò chơi cần có sức hấp dẫn thu hút được sự chú ý, tham gia của học sinh, tạo
không khí vui vẻ thoải mái. Trò chơi không quá cầu kỳ, phức tạp hay theo một khuôn
mẫu nhất định nhưng cần gần gũi, phù hợp với tâm lý lứa tuổi học sinh, thích hợp với học
sinh của lớp dạy, của nhà trường.
Trò chơi cần được diễn ra trong một quỹ thời gian nhất định, trong thời gian một
tiết học ứng với 40 – 45 phút hoặc trong thời gian 5- 7 phút cuối mỗi tiết để củng cố kiến
thức tùy theo dụng ý của người giáo viên. Tùy theo thời gian mà có thể sử dụng các hình
thức chơi khác nhau có thể chơi theo nhiều vòng theo mô hình trò chơi đường lên đỉnh
Olympia hoặc chỉ 3 – 5 câu hỏi cho mỗi đội – nhóm chơi.
Hình thức chơi, các câu hỏi đưa ra trong trò chơi phải được lựa chọn và sử dụng
phù hợp, đúng địa chỉ, tránh việc lan man, không liên quan đến nội dung kiến thức hoặc
chỉ tập trung vào một số ít học sinh.
Trong quá trình tôt chức trò chơi cần linh hoạt trong mỗi tiết dạy để đạt được hiệu
quả cao nhất. Trong quá trình sử dụng trò chơi giáo viên không hẳn nhất thiết theo kịch
bản đã chuẩn bị trước, cần tùy cơ ứng biến. Giáo án chuẩn bị trước gồm nhiều phần
nhưng khi tiến hành tổ chức trò chơi nếu mất nhiều thời gian hơn so với dự định, giáo
viên có thể rút ngắn phần trò chơi, bớt đi các câu hỏi trong các phần để dành thời gian
tóm tắt, củng có lại các phần đã học.
Học sinh chưa hiểu rõ yêu cầu của trò chơi dẫn đến thực hiện không đúng yêu cầu
của giáo viên hoặc không biết phải làm gì, làm như thế nào. Để tránh tình huống này giáo
viên cần phổ biến rõ luật chơi, có động tác hỏi các em học sinh, đến khi cả lớp hiểu yêu
cầu mới tiến hành trò chơi.
Trong quá trình tổ chức trò chơi để hình thành kiến thức cho tiết học lý thuyết, học
sinh thường chỉ chú ý đến các phần của trò chơi mà không ghi chép bài, giáo viên cũng
cần chốt lại các phần kiến thức để học sinh ghi chép vào trong vở.
Trong quá trình tổ chức trò chơi có chia nhóm học sinh trong lớp, giáo viên cũng
cần phân chia các nhóm đều về số lượng, đều về học lực, và đôi khi cũng cần đều về giới
tính nếu nhiệm vụ của các nhóm liên quan hay phụ thuộc vào giới tính. Nếu sản phẩm
của mỗi nhóm là phần viết, vẽ, sơ đồ tư duy thì cũng cần phân nhóm sao cho mỗi nhóm
có một cá nhân có thể hoàn thành nhiệm vụ này để cả lớp cùng hiểu được, quan sát được
sản phẩm của mỗi nhóm.
2.2. Thực nghiệm sư phạm
Qua nghiên cứu tôi tạm chia trò chơi thành 2 loại: Loại thứ nhất là trò chơi chỉ sử
dụng các loại phương tiện dạy học cơ bản, không cần sử dụng đến mạng internet – tôi
tạm gọi là trò chơi offline. Loại thứ hai là trò chơi có sử dụng các thiết bị như laptop,
điện thoại thông minh, máy tính bảng… có kết nối mạng internet – tôi tạm gọi là trò chơi
online
2.1.1 Trò chơi offline.
Trang 7
Có rất nhiều loại trò chơi mà không cần dùng đến mạng internet như ai nhanh hơn,
thử trí thông minh, kết bạn, truyền tin… ở đây tôi xin giới thiệu trò chơi xếp hình và trò
chơi đường lên đỉnh Olympia mà tôi đã áp dụng vào các lớp tôi dạy.
2.1.1.1 Trò chơi xếp hình
– Trò chơi xếp hình sử dụng các mảnh ghép bằng giấy có ghi các thông tin về câu
hỏi và câu trả lời về các nội dung kiến thức trong bài học, không yêu cấu các thiết bị dạy
học hiện đại, vì vậy giáo viên có thể sử dụng trong bất kì tiết học nào và có thể sử dụng
cho nhiều lớp khác nhau với cùng một bộ mảnh ghép câu hỏi – câu trả lời. Đây cũng có
thể là phương án dự phòng cho các trường hợp các thiết bị dạy học như máy tính, máy
chiếu, điện thoại thông minh, máy tính bảng không được sử dụng. Do trò chơi này đơn
giản nên học sinh có thể tự thiết kế các câu hỏi, câu trả lời theo yêu cầu của giáo viên để
tổ chức ra đề – xếp hình – chấm chéo giữa các nhóm.
– Quy tắc: Hình mẫu được xếp bởi các mảnh ghép là các hình tam giác, hình
vuông, hình ngũ giác, hình lục giác… hay trộn lẫn các hình với nhau. Hai hình có chung
một cạnh sẽ có một câu hỏi và một câu trả lời (có thể màu chữ khác nhau hoặc độ dậm
nhạt khác nhau để phân biệt câu hỏi và câu trả lời). Nếu hình mẫu có nhiều mảnh ghép
thì nên có mảnh ghép gợi ý (Đặt ở vị trí cố định trong hình mẫu). Giáo viên giới hạn nội
dung và số lượng câu hỏi cho mỗi nhóm và nhóm này cho nhóm khác. Có thể cho một số
mảnh ghép gây nhễu để thử độ nhanh nhạy và chính xác của học sinh cũng như hạn chế
học sinh ghép hình theo cảm tính hay sử dụng sự thông minh toán học.
– Áp dụng vào bài dạy: Tôi áp dụng trò chơi này cho học sinh lớp 10 trong 3 bài.
Lần 1 và lần 2 tôi thiết kế để các em xếp thành hình theo ý tưởng, hình vẽ của tôi. Trên
cơ sở hiểu cách thức vận hành của trò chơi, lần ba tôi cho các em tự thiết kế hình vẽ, biên
soạn câu hỏi theo nhóm để các nhóm làm chéo bài của nhau.

Các thầy cô cần file liên hệ với chúng tôi tại fanpage facebook O2 Education

Hoặc xem nhiều SKKN hơn tại:  Tổng hợp SKKN môn hóa học cấp THPT

Hoặc xem thêm các tài liệu khác của môn hóa

• Phương pháp tư duy dồn chất xếp hình giải bài tập hóa học hữu cơ
• Tổng hợp đề thi môn hóa của bộ giáo dục từ năm 2007 đến nay
• Tổng hợp các phương pháp giải bài tập môn hoá học
• Tổng hợp giáo án chủ đề STEM trong môn hóa học