Tom tat luan van “phát triển tư duy cho học sinh thông qua các phương pháp giải bài tập hóc học vô cơ”

“Phát triển tư duy cho học sinh thông qua các phương pháp giải bài tập hóa học vô cơ”. Đây là tóm tắt luận văn của học viên lớp cao học pp giảng dạy Môn Hóa học . Dành cho những học viên lớp cao học chuẩn bị đề tài luận văn cho tốt nghiệp chương trình Thạc sĩ.

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Đổi mới phương pháp học tập nhằm phát huy tối đa sự sáng tạo và năng lực tự đào tạo của ngườihọc, coi trọng thực hành thí nghiệm, ngoại khoá, làm chủ kiến thức, tránh nhồi nhét, học vẹt, học chạy…Chính vì thế mà trong thời gian gần đây Bộ giáo dục và Đào tạo khuyến khích Giáo viên sử dụng phươngpháp dạy học tích cực nhằm hoạt động hoá người học

Một trong những phương pháp dạy học tích cực trong bộ môn hoá học là sử dụng các phương phápgiải bài tâp hoá học, kết hợp với các bài tập hoá học để phát triển tư duy cho học sinh một cách tích cực.Khi học sinh sử dụng các phương pháp để giải được các bài tập hóa học, chính học sinh đã tự lĩnh hội kiếnthức, phát triển tư duy và kỹ năng thực hành bộ môn Các phương pháp giải bài tập hoá học không chỉ củng

cố và nâng cao kiến thức, vận dụng kiến thức mà là còn phương tiện để tìm tòi, hình thành kiến thức mới.Rèn luyện tính tích cực, trí thông mính sáng tạo cho học sinh, giúp các em có hứng thú học tập, chính điềunày đã làm cho các phương pháp giải bài tập hoá học như là một công cụ rất hữu ích cho việc giải quyếtvấn đề của học sinh Do đó các phương pháp giải bài tập hoá học giữ một vai trò quan trọng trong việc dạy

và học hoá học, đặc biệt là sử dụng các phương pháp giải bài tập hoá học để phát triển tư duy cho học sinh trong quá trình dạy học.

Trong nhiều năm qua, việc nâng cao chất lượng dạy học hoá học ở trường phổ thông đã được chútrọng Tuy nhiên nhìn chung hiệu quả của việc dạy học môn này vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu đổi mới

trong giáo dục Xuất phát từ nhu cầu và thực trạng đó, chúng tôi tiến hành chọn và nghiên cứu đề tài “Phát triển tư duy cho học sinh thông qua các phương pháp giải bài tập hóc học vô cơ”

2 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng, hệ thống một số phương pháp giải bài tập hoá học cho học sinh nhằm mục đích phát triển tư duy

và trí thông minh cho học sinh

3 Nhiệm vụ của đề tài

3.1 Nghiên cứu cơ sở lý luận của đề tài

- Hoạt động nhận thức và các hình thức tư duy của HS trong quá trình giải BTHH

- Từ đó đề xuất các phương pháp giải bài tập hoá học phù hợp với các loại bài tập và mức độ của quá trìnhnhận thức, tư duy của học sinh

3.2 Phân loại các phương pháp giải nhanh bài tập hoá học, sưu tập và chọn lọc các ví dụ hay áp dụng chotừng phương pháp phù hợp với mức độ của quá trình nhận thức và tư duy của học sinh

3.3 Thực nghiện sư phạm để đánh giá chất lượng và hiệu quả

của hệ thống phương pháp giải các bài tập hoá học đã xây dựng trong thực tế dạy học ở một số trường phổthông

4 Khách thể và đối tượng nghiên cứu

4.1 Khách thể nghiên cứu

Quá trình dạy học ở trường phổ thông

4.2 Đối tượng nghiên cứu

Hoạt động tư duy của học sinh trong quá trình sử dụng các phương pháp giải để giải bài tập hoá học

và một số biện pháp nhằm phát triển tư duy cho học sinh, thông qua hệ thống các phương pháp giải bài tậphoá học

Nội dung chương trình sách giáo khoa, các phương pháp giải bài tập hoá học có thể áp dụng trongchương trình hoá học phổ thông nhằm phát triển tư duy cho học sinh

5 Phương pháp nghiên cứu

5.1 Nghiên cứu lý luận

- Nghiên cứu lí luận về việc phát triển năng lực tư duy cho học sinh

- Nghiên cứu về tác dụng và cách sử dụng các phương pháp giải bài tập trong dạy học hoá học

5.2 Nghiên cứu thực tiễn

- Tìm hiểu về năng lực tư duy của học sinh trong quá trình sử dụng các phương pháp để giải bài tập hoáhọc

- Tình hình sử dụng các phương pháp giải để phát triển tư duy của học sinh trong quá trình dạy học hoá học

ở trường THPT

hiện nay

- Thực nghiệm sư phạm để đánh giá hiệu quả của các biện

pháp và hệ thống các phương pháp giải bài tập hoá học đã đề

xuất

6 Giả thiết khoa học

Trong quá trình dạy học, nếu người giáo viên nắm vững được hệ thống phương pháp luận, là ngườiquản lí học tập, lựa chọn được các phương pháp giải bài tập hoá học phù hợp với từng loại bài tập và chú ýcoi trọng trong việc hướng dẫn dắt học sinh tích cực hoạt động tư duy trong quá trình tìm kiếm lời giải chohọc sinh:

- Có phương pháp tự học tốt

- Phát triển năng lực giải quyết vấn đề

- Phát triển năng lực tư duy hoá học

- Rèn luyện tính độc lập hành động, phát triển tư duy và trí thông minh cho học sinh là tiền đề quan trọng cho việc phát triển tính tích cực

-Nâng cao hứng thú và niềm say mê học tập bộ môn

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỂN CỦA ĐỀ TÀI

1.1 Tư duy và việc phát triển tư duy trong dạy học bộ môn hoá học ở trường phổ thông

1.1.1 Tư duy là gì ?

1.1.2 Tầm quan trọng của phát triển tư duy cho học sinh

1.1.3 Những đặc điểm của tư duy

1.1.4 Những phẩm chất tư duy

1.1.5 Các thao tác tư duy và phương pháp logic

1.1.6 Các hình thức cơ bản của tư duy

1.1.7 Quá trình tư duy

1.1.8 Tư duy hoá học

1.1.9 Vấn đề phát triển năng lực tư duy hoá học cho học học sinh

1.2 Phương pháp giải bài tập hoá học(PPG-BTHH)

1.2.1 Khái niệm về phương pháp giải bài tập hoá học

1.2.2 Vị trí của các phương pháp giải bài tập hoá học

1.2.3 Vai trò của phương pháp giải bài tập hóa học

1.2.3.1 Tác dụng trí dục

1.2.3.2 Tác dụng giáo dục

1.2.4 Phát triển tư duy hoá học thông qua các phương pháp giải bài tập

1.2.4.1 Những yêu cầu cơ bản

1.2.4.2 Một số phương pháp giải bài tập hoá học

4 Phương pháp bảo toàn nguyên tố

5 Phương pháp bảo toàn điện tích.

6 Sử dụng phương trình ion-electron.

7 Phương pháp bảo toàn electron.

8 Qui đổi nhiều chất về số lượng chất ít hơn.

9 Sử dụng sơ đồ đường chéo.

10 Phương pháp đồ thị

11 Bảo toàn mol nguyên tử

12 Tự chọn lượng chất

13 Các đại lượng ở dạng khái quát

1.3 Thực trạng sử dụng các phương pháp giải toán hoá để phát triển tư duy cho học

sinh hiện nay 1.3.1 Điều tra cơ bản

Trong chương này chúng tôi đã trình bày cơ sở lí luân và thực tiễn của đề tài bao gồm:

+ Tư duy và vấn đề phát triển tư duy cho HS

+ Khái quát về phương pháp giải bài tập hoá học: Khái niệm, ý nghĩa tác dụng, phân loại, nhữngyêu cầu lí luận dạy học cơ bản khi sử dụng các phương pháp giải bài tập hoá học

CHƯƠNG 2: PHÁT TRIỂN TƯ DUY CHO HỌC SINH THÔNG QUA CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI

BÀI TẬP HOÁ HỌC VÔ CƠ 2.1 Người học sinh cần phải làm gì để phát triển tư duy khi học môn hóa học

2.2 Một số biện pháp nhằm phát triển tư duy cho học sinh thông qua các phương pháp giải bài tập hoá học

2.2.1 Rèn năng lực quan sát

2.2.1.1 Quan hệ biện chứng giữa óc quan sát và tư duy

Khi quan sát, GV cần hướng dẫn, yêu cầu HS làm tốt các đề xuất sau:

1 Xác định rõ mục đích, ý nghĩa, yêu cầu, nhiệm vụ quan sát

2 Chuẩn bị chu đáo (cả về tri thức và phương tiện) trước khi quan sát

3 Tiến hành quan sát có kế hoạch và có hệ thống

4 Khi quan sát cần tích cực sử dụng phương tiện ngôn ngữ hoá học

5 Khuyến khích và tạo điều kiện cho HS sử dụng nhiều giác quan khi quan sát nhưng phải đảm bảo an toàn

6 Cần ghi lại các kết quả quan sát, xử lí những kết quả đó và rút ra những kết luận cần thiết

2.2.1.2 Rèn năng lực quan sát sắc sảo, mô tả, giải thích hiện tượng các quá trình hóa học

(

1) Quan sát một chất, một công thức

(

Ví dụ 2: Cho 4,48 lít hỗn hợp X (ở đktc) gồm 2 hiđrocacbon mạch hở l ội t ừ t ừ qua bình ch ứa 1,4 lít dung

dị ch Br 2 0,5M Sau khi phản ứng hoàn toàn, số mol Br2 gi ảm đi một nửa và kh ối l ượ ng bình t ăngthêm 6,7 gam Công th ức phân t ử của 2 hi đrocacbon là (cho H = 1, C = 12)

A C2 H2 và C4 H6 B C2 H2 và C4 H8 C C3 H4 và C4 H8 D C2 H2 và C3 H8

Trong những bài toán như thế này để rèn luyện khả năng tư duy linh hoạt cho học sinh GV định hướng chohọc sinh có thể dựa vào đáp án để tư duy

Cụ thể: Ta thấy nếu đáp án A thì tỉ lệ số mol hai hiđrocacbon : số mol Br2 = 1 : 2 (loại) Đáp B và C giống

giống nhau đó là hỗn hợp hai hiđrocac bon gồm một anken và một ankin

Có nhiều GV cho rằng nếu giải như vậy thì làm cho học sinh thiếu đi bản chất hoá học, nhưng đó là quanniệm sai lầm Càng tư duy như trên thì bản chất hoá học càng được học sinh sử dụng một cách linh hoạt

Ví dụ 3: Hợp chất hữu cơ no, đa chức X có công thức phân tử C7H12O4 Cho 0,1 mol X tác dụng vừa đủ với

100 gam dung dịch NaOH 8% thu được chất hữu cơ Y và 17,8 gam hỗn hợp muối Công thức cấu tạo thugọn của X là

A CH3OOC-(CH2)2-COOC2H5 B CH3COO-(CH2)2-COOC2H5

C CH3COO-(CH2)2-OOCC2H5 D CH3OOC-CH2-COO-C3H7

Ta xem công thức và trật tự liên kết thì thấy rằng đáp án A, đáp án D khi cho tác dụng với NaOH thì chỉ thu được một muối Như vậy đối với bài này ta chỉ cần thử đáp án C nữa là tìm được đáp án

Ví dụ 4: Đốt cháy hoàn toàn a mol axit h ữu cơ Y đượ c 2a mol CO2 Mặt khác, để trung hòa a mol Y cầnvừa đủ 2a mol Na OH Công thứ c cấu t ạo thu gọn của Y là

A HOOC-CH2 -CH2 -COOH B C2 H5 -COOH

C CH3 -COOH D HOOC-C OOH.

Khi gặp những bài toán như trên thì quan trọng nhất là GV hướng cho học sinh tư duy:

HCHC

n

- Nếu axit cacboxilic trung hoà với bazơ với tỉ lệ naxit : nOH  1 : x  axit có công thức R(COOH)x

Với cách tư duy như trên thì chúng ta có thể chọn nhanh được đáp án D

Như vậy nếu GV có hướng dạy tổng quát cách giải bài tập như vậy thì học sinh có thể quan sát và tìm đáp

án chỉ cần dựa vào công thức

Ví dụ 5: Hợ p chất hữu cơ X (phân t ử có vòng benzen) có công thức phân tử là

C2H8O2, tác dụng đượ c với Na và với NaOH Biết rằng khi cho X tác dụng với Na dư, số mol H2 thu đượ cbằng số mol X tham gia phản ứng và X chỉ tác dụng đượ c với NaOH theo t ỉ l ệ số mol 1:1 Công thức cấutạo thu gọn của X là

A CH3 O C6 H4 OH B C6 H5 CH( OH) 2

C HOC6 H4 CH2 OH D.CH3 C6 H3 (OH) 2

Nếu ta quan sát vào công thức của các đáp án ta thấy:

Đáp án A: khi cho chất đó tác dụng với Na thì

Đáp án B: Thì chất đó lại tác Không tác dụng được với NaOH ( loại)

Đáp án D: Thì chất đó lại tác dụng được với NaOH theo tỉ lệ n : nX NaOH  1 : 2 (loại)

Chỉ có đáp án C là thoả mãn được tính chất của X

Từ ví dụ trên ta thấy chỉ dựa vào quan sát công thức cũng có thể tìm được đáp án nhanh cho bài toán,nhưng muốn quan sát như vậy thì phải trang bị cho HS những kiến thức cơ bản Khi đã có khả năng quansát như vậy thì tư duy của học sinh chắc chắn sẽ phát triển, vì đây là quan sát phải dùng tư duy, chứ khôngphải bằng mắt là chọn được đáp án

2) Quan sát một sơ đồ phản ứng

(

3) Quan sát một bài tập hóa học

Ví dụ 1: Hoà tan 26,8 gam 1 hỗn hợp 2 axit cacboxylic no, đơn chức, mạch hở vào

nước, rồi chia dd thu được thành 2 phần bằng nhau

Phần 2: được trung hòa vừa đủ bởi 200 ml dd NaOH 1M.CTCT thu gọn và khối lượng của axit cacboxylic

có khối lượng mol phân tử lớn hơn là

A CH3COOH và 4,6 gam B C3H7COOH và 17,6 gam

C HCOOH và 9,2 gam D C2H5COOH và 17,6 gam

2.2.2.2 Một số biện pháp để rèn các thao tác tư duy cho học sinh

2.2.3 Rèn năng lực tư duy độc lập

2.2.3.1 Tại sao phải rèn năng lực tư duy độc lập cho học sinh ?

2.2.3.2 Giáo viên cần phải làm gì để rèn năng lực tư duy độc lập cho học sinh?

a) Tạo điều kiện cho học sinh suy nghĩ độc lập

b) Giúp học sinh biết phương pháp tư duy độc lập và thực hiện hành động độc lập

c) Gây cho học sinh hứng thú tư duy độc lập

d) Giáo viên có kế hoạch kiểm tra đánh giá đúng mức

2.2.4 Rèn năng lực tư duy linh hoạt, sáng tạo

2.2.4.1 Điều kiện để có tư duy linh hoạt, sáng tạo

a) Kiến thức

b) Phương pháp khoa

c) Ý chí

2.2.4.2 Một số biện pháp để rèn năng lực tư duy linh hoạt, sáng tạo cho học sinh

2.2.4.2.1 Sử dụng các phương pháp giải nhanh, thông minh nhằm rèn luyện khả năng sáng tạo của học sinh trong việc vận dụng kiến thức và các kỹ năng cơ bản để giải quyết vấn đề

Sau đây là một số (chuyên đề) phương pháp giải nhanh nhằm rèn năng lực tư duy linh hoạt, sáng tạo cho HS.

A PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN NGUYÊN TỐ

I Nội dung phương pháp

1) Định luật bảo toàn nguyên tố (BTNT): “Trong các phản ứng hóa học thông thường, các nguyên tố

luôn được bảo toàn”

là luôn bằng nhau.

Al + 3OH Al(OH) (1); Al(OH) + OH Al(OH) (2)

Qua hai ph ¬ng tr×nh trªn GV ph¶i lµm cho häc sinh hiÓu râ :

Cã kÕt tña OH ph¶i ph¶n øng hÕt vµ chuyÓn hÕt vµo Al(OH) ,

Al(OH) (cßn l¹i sau p/øng (1) vµ (2))

Dạng 2: hh (kl, oxit kl ) + HNO3(H2SO4 đ n)    muối + sản phẩm khử + H2O

tư duy của học sinh phải hoạt động

Cụ thể phải hướng HS tư duy được:

Kl(trong hh ®Çu) Kl(trong muèi)

N (HNO ) N( NO t¹o muèi) N ( trong sp khö )

Dạng 3: Oxit axit tác dụng với dd bazơ.

Chẳng hạn: CO2 + dd Ca(OH)2 Bản chất của phản ứng xẩy ra:

Đã có muối axit thì không có bazơ d , đã có bazơ d thì không có muối axit.

Tương tự đối với cỏc bài toỏn thay CO2 bằng SO2 và Ca(OH)2 bằng Ba(OH)2

học sinh ghi nhớ sau này để vận dụng giải cỏc bài tập Nghĩa là khi gặp bài tập học sinh phải suy luận, lớ luận được thỡ tư duy học sinh mới phỏt triển một cỏch tự nhiờn được

Dạng 4: Axit mạnh tỏc dụng với muối của axit yếu.

Chẳng hạn:Cho từ từ dd HCl(H2SO4) vào dd muối 2

B PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN ELECTRON

I Nội dung phương phỏp

Tổng số mol electron cỏc chất khử cho phải bằng tổng số mol electron cỏc chất oxi húa

nhận

II Phạm vi ỏp dụng

Chỉ ỏp dụng cho cỏc quỏ trỡnh oxi hoỏ-khử

III Ưu điểm và phương phỏp giải

1) Ưu điểm

2) Phương phỏp giải

IV Một số cỏch ỏp dụng bảo toàn electron

1) Giải nhanh cỏc bài tập trắc nghiệm bằng phương phỏp BTE

1 phân tử chất khử - ae Sản phẩmTrong phản ứng :

1 phân tử chất oxi hoá + be sản phẩm

chất khử chất oxi hoá

Ta có thể áp dụng nhanh BTe đó là : n a n b (1.1)

2) Áp dụng phương trỡnh ion-electron và phương phỏp bảo toàn electron

a) Kim loại tỏc dụng với dd HNO3(H2SO4 đặc, núng)

Ta cú sự biến đổi của HNO3 diễn ra như sau:

NO (t ạo muối với ion kim loại)

Từ (1), (2), (3), (4), (5) Khi cho kim loại tác dụng với dd HNO

C PHƯƠNG PHÁP BẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG

Hệ quả 1: Tổng khối lượng các chất trước phản ứng = Tổng khối lượng các chất sau phản ứng ( không phụ

thuộc vào hiệu suất phản ứng)

Hệ quả 2: Trong phản ứng có n chất tham gia, nếu biết khối lượng của (n – 1) chất thì ta dễ dàng tính khối

lượng của chất còn lại

Hệ quả 3 : Khối lượng một nguyên tử bằng tổng khối lượng các loại hạt ( proton; nơtron; electron) có

trong nguyên tử đó

Hệ quả 4: Trong một hợp chất hoá học ta luôn có: Khối lượng của hợp chất bằng tổng khối lượng của các

nguyên tố thành phần

Hệ quả 5: Khi cation kim loại kết hợp với anion phi kim để tạo ra các hợp chất

( như oxit, hiđroxít,muối) thì ta luôn có:

Khối lượng hợp chất = khối lượng kim loại + khối lượng anion

Hệ quả 6: Tổng khối lượng của một nguyên tố trước phản ứng bằng tổng khối lượng của nguyên tố đó sau

phản ứng

Hệ quả 7: Khi cation kim loại thay đổi, anion giữ nguyên tạo ra hợp chất mới, sự chênh lệch về khối lượng

giữa hai chất bằng sự chênh lệch khối lượng giữa các cation

Hệ quả 8: Trong một dung dịch, ta luôn có:

- Khối lượng của dd( mdd) = mct(trong dd) + mdm(thường gặp là H2O)

- Khi cô cạn dd muối, khối lượng muối khan thu được luôn bằng tổng khối lượng các cation kim loại(cationamoni) và anion gốc axit

Hệ quả 9: Khi trộn lẫn các dung dịch với nhau ta luôn có khối lượng dd sau cùng:

mdd sau cùng =  mcác dd ban đầu - m- m(nếu có)

3) Các dạng bài toán thường gặp

Để vận dụng nhanh phương pháp bảo toàn khối lượng này chúng ta cần lưu ý cho học sinh một số vấn đề như sau:

Dạng 1: Kim loại + axit(ancol, phenol)  muối + khí

mmuối = mkim loại + manion tạo muối

- Biết khối lượng kim loại, khối lượng anion tạo muối (tính qua sản phẩm khí)  khối lượng muối

- Biết khối lượng muối và khối lượng anion tạo muối  khối lượng kim loại

- Khối lượng anion tạo muối thường được tính theo khí thoát ra:

*Với axit HCl và H2SO4 loãng … (axit có tính oxi hoa do ion H+ quyết định)

 Bản chất của phản ứng:

n (kim lo¹i)

Ví dụ 2: Cho 15,6 gam hỗn hợp hai ancol (rượu) đơn chức, kế tiếp nhau trong dãy đồng đẳng tác dụng hết

với 9,2 gam Na, thu được 24,5 gam chất rắn Hai ancol đó là (cho H = 1, C = 12, O = 16, Na = 23)

A C3 H5 OH và C4 H7 OH B C2 H5 OH và C3 H7 OH.

C C3 H7 OH và C4 H9 OH D CH3 OH và C2 H5 OH.

Khi gặp bài toán này học sinh thường nhầm là lấy số mol Na chính là số mol của hai ancol Hai ancol tác dụng hết với Na, nghĩa là ancol phản ứng hết, Na có thể dư Vì khối lượng hai ancol đã cho, do đó để xác đinh được khối lương mol trung bình hai ancol này ta chỉ cần xác định số mol của hai ancol là được.Việc

áp dụng BTKL tìm khối lượng H2 trong bài toán này đó coi là mấu chốt để giải quyết vấn đề

Vì hai ancol là đồng đẳng liên tiếp, nên hai ancol đó là C2H5OH và C3H7OH ( Đáp án B)

Dạng 2: hh (kl, oxit kl) + HNO (H SO3 2 4(®,n ))   Muèi + SPkhöH O2

BTNT (N, S, H):

2

HNO NO (t ¹o muèi) N(trong s¶n phÈm khö )

H SO SO (t ¹o muèi) s(trong s¶n phÈm khö )

Dạng 3: Bài toán khử hỗn hợp oxit kim loại bởi các chất khí (H2,CO)

Sơ đồ: oxit kim loại + (CO, H2)  rắn + hỗn hợp khí (CO2, H2O, H2, CO)

Bản chất phản ứng: CO + [O]  CO2

H2 + [O]  H2O