nghiên cứu và thử nghiệm một số biện pháp nâng cao năng lực giải bài toán hóa học cho học sinh lớp 12 trung học phổ thông

Đa số các đề tài chủ yếu xây dựng và sử dụng bài tập để rèn luyện các năng lực của học sinh nhưng chưa chú trọng đến việc làm thế nào để nâng cao năng lực giải bài toán hóa học cho học s

Trang 1

Nguyễn Hữu Tài

NGHIÊN CỨU VÀ THỬ NGHIỆM MỘT SỐ BIỆN PHÁP NÂNG CAO NĂNG LỰC GIẢI BÀI TOÁN HÓA HỌC CHO HỌC SINH

LỚP 12 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC

Thành phố Hồ Chí Minh – 2014

Trang 2

Nguyễn Hữu Tài

NGHIÊN CỨU VÀ THỬ NGHIỆM MỘT SỐ BIỆN PHÁP NÂNG CAO NĂNG LỰC

GIẢI BÀI TOÁN HÓA HỌC CHO HỌC SINH

LỚP 12 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

Chuyên ngành : Lí luận và phương pháp dạy học bộ môn Hoá học

Mã số : 60 14 01 11

LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS TS TRỊNH VĂN BIỀU

Thành phố Hồ Chí Minh – 2014

Trang 3

Đề tài này được hoàn thành là kết quả của sự nỗ lực của bản thân, với sự hướng dẫn nhiệt tình của các thầy cô, cùng sự giúp đỡ của bạn bè, các em học sinh

Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Phòng Khoa học công nghệ - Sau đại học, Khoa Hóa học trường Đại học Sư phạm Tp.Hồ Chí Minh, quý thầy cô giảng dạy lớp Cao học Lý luận và phương pháp dạy học hóa học khóa 23

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc, chân thành đến PGS TS Trịnh Văn

Biều, người hướng dẫn đề tài đã dành nhiều thời gian đọc bản thảo, bổ sung và

đóng góp nhiều ý kiến quý báu trong suốt quá trình xây dựng đề cương và hoàn thành luận văn

Xin cảm ơn quý thầy cô và các em học sinh trường THPT Ngô Thời Nhiệm, trường THPT Thạnh Lộc Tp Hồ Chí Minh; trường THPT Vĩnh Kim tỉnh Tiền Giang và trường THPT Ngô Thời Nhiệm tỉnh Bình Dương đã tạo điều kiện giúp

đỡ tác giả trong suốt quá trình thực nghiệm

Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đối với gia đình, bạn bè đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu để tác giả có thể hoàn thành luận văn này

Nguyễn Hữu Tài

Trang 4

Lời cảm ơn

Mục lục

Danh mục chữ viết tắt

Danh mục các bảng

Danh mục các hình

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 4

1.1 Lịch sử vấn đề nghiên cứu 4

1.2 Bài toán hóa học 5

1.2.1 Khái niệm bài toán hóa học 5

1.2.2 Ý nghĩa, tác dụng của bài toán hóa học 5

1.2.3 Quá trình giải bài toán hóa học 6

1.2.4 Vận dụng phương pháp grap và algorit vào bài toán hóa học 8

1.2.5 Xu hướng của bài toán hóa học hiện nay 11

1.3 Tổng quan về bài toán hóa học lớp 12 12

1.3.1 Đặc điểm 12

1.3.2 Các dạng toán thường gặp 13

1.3.3 Một số phương pháp giải toán hóa học thông dụng 13

1.4 Năng lực giải bài toán hóa học của học sinh 24

1.4.1 Khái niệm về năng lực 24

1.4.2 Mối quan hệ giữa năng lực với kiến thức, kĩ năng 25

1.4.3 Năng lực giải bài toán hóa học của học sinh 25

1.4.4 Con đường hình thành năng lực giải bài toán hóa học cho học sinh 26

1.5 Thực trạng về năng lực giải bài toán hóa học của học sinh lớp 12 THPT 28

1.5.1 Mục đích điều tra 28

1.5.2 Phương pháp điều tra 28

1.5.3 Kết quả điều tra 28

TÓM TẮT CHƯƠNG 1 32

Trang 5

2.1 Những định hướng khi xây dựng các biện pháp nâng cao năng lực

giải bài toán hóa học cho học sinh lớp 12 33

2.1.1 Cần chú ý đến các nguyên tắc và quy luật chung của việc dạy học 33

2.1.2 Cần chú ý đến nhiệm vụ và đặc điểm của dạy học hóa học 33

2.1.3 Cần chú ý đến đặc điểm tâm sinh lý và năng lực của học sinh 34

2.1.4 Cần chú ý đến các đặc điểm của việc giải bài toán hóa học 35

2.1.5 Cần chú ý đến cấu trúc của năng lực giải bài toán hóa học 35

2.2 Một số biện pháp nâng cao năng lực giải bài toán hóa học cho học sinh lớp 12 THPT 36

2.2.1 Giúp học sinh nắm vững các khái niệm, định luật cơ bản của hóa học, tính chất lý, hóa học của các chất 36

2.2.2 Giúp học sinh xây dựng các công thức tính toán liên quan đến các chất tham gia ở những phản ứng hóa học quan trọng 38

2.2.3 Giúp học sinh nắm vững phương pháp giải các dạng toán hóa học thường gặp ở lớp 12 43

2.2.4 Rèn luyện kĩ năng sử dụng ngôn ngữ hóa học 64

2.2.5 Rèn luyện kĩ năng lập phương trình hóa học 73

2.2.6 Rèn luyện kĩ năng phân tích và tóm tắt đề 77

2.2.7 Rèn luyện kĩ năng xây dựng tiến trình luận giải bằng sơ đồ ngược 80

2.2.8 Rèn luyện kĩ năng tính toán 83

2.2.9 Rèn luyện kĩ năng giải nhanh bài toán trắc nghiệm hóa học 84

2.2.10 Rèn luyện kĩ năng tư duy hóa học 101

2.2.11 Rèn luyện kĩ năng phát hiện và giải quyết vấn đề 107

2.2.12 Rèn luyện kĩ năng vận dụng linh hoạt và sáng tạo các kiến thức đã học 108

2.3 Thiết kế một số giáo án có sử dụng các biện pháp nâng cao năng lực giải bài toán hóa học cho học sinh lớp12 THPT 110

2.3.1 Giáo án bài “Phân tích bài giải bằng sơ đồ ngược” 110

Trang 6

2.3.4 Giáo án bài “Thiết lập công thức tổng quát của các hợp chất hữu

cơ” 116

2.3.5 Giáo án bài “Phương pháp giải bài toán đốt cháy các hợp chất hữu cơ” 116

Chương 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 118

3.1 Mục đích thực nghiệm 118

3.2 Đối tượng thực nghiệm 118

3.3 Tiến hành thực nghiệm 119

3.4 Kết quả thực nghiệm 121

3.4.1 Kết quả về mặt định lượng 121

3.4.2 Kết quả về mặt định tính 140

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 144

TÀI LIỆU THAM KHẢO 148 PHỤ LỤC

Trang 7

BTE : bảo toàn electron

BTHH : bài toán hóa học

BTKL : bảo toàn khối lượng

BTNT : bảo toàn nguyên tố

Trang 8

Bảng 1.2 Ý kiến của GV về những kiến thức và kĩ năng cần có để giải BTHH 29

Bảng 1.3 Ý kiến của GV về các biện pháp nâng cao năng lực giải BTHH 30

Bảng 2.1 Các thuật ngữ hóa học thường gặp trong các BTHH lớp 12 65

Bảng 2.2 Danh pháp của một số hợp chất hữu cơ và vô cơ lớp 12 68

Bảng 2.3 Các công thức tính nồng độ 83

Bảng 2.4 Các công thức tính số mol 83

Bảng 2.5 Các công thức tính nhanh thường dùng trong các BTHH lớp 12 87

Bảng 2.6 Giải bài toán bằng cách sử dụng biểu bảng 92

Bảng 3.1 Danh sách các lớp thực nghiệm và đối chứng 118

Bảng 3.2 Phân phối tần số bài kiểm tra 1 121

Bảng 3.3 Phân phối tần suất bài kiểm tra 1 122

Bảng 3.4 Phân phối tần suất lũy tích bài kiểm tra 1 122

Bảng 3.5 Phân loại kết quả bài kiểm tra 1 123

Bảng 3.6 Tổng hợp các tham số đặc trưng của bài kiểm tra 1 123

Bảng 3.17 Bảng thống kê t và tαcủa các lớp TN và ĐC qua các bài kiểm tra 140

Bảng 3.18 Ý kiến về mức độ thành thạo các kĩ năng giải BTHH của HS 141

Bảng 3.19 Ý kiến về mức độ thành thạo năng lực giải BTHH của HS 141

Trang 9

Hình 1.2 Grap giải bài toán tìm công thức cấu tạo của este 10

Hình 2.1 Grap giải bài toán tìm CTPT este dựa vào phản ứng đốt cháy 45

Hình 2.2 Grap giải bài toán tính lượng este dựa vào phản ứng xà phòng hóa 48

Hình 2.3 Grap giải bài toán về cacbohidrat 50

Hình 2.4 Grap giải bài toán tìm công thức amino axit 52

Hình 2.5 Grap giải bài toán kim loại tác dụng với phi kim 54

Hình 2.6 Grap giải bài toán kim loại tác dụng với axit 58

Hình 2.7 Grap giải bài toán kim loại tác dụng với dung dịch muối 61

Hình 2.8 Grap giải bài toán kim loại tác dụng với nước và dung dịch kiềm 64

Hình 2.9 Giải bài toán bằng hình vẽ 90

Hình 2.10 Giải bài toán bằng sơ đồ 91

Hình 2.11 Giải bài toán bằng đồ thị 93

Hình 3.1 Đồ thị đường lũy tích bài kiểm tra 1 lớp 12A1 và 12A3 124

Hình 3.6 Biểu đồ phân loại HS bài kiểm tra 1 lớp 12A1 và 12A3 125

Hình 3.16 Biểu đồ phân loại bài kiểm tra 2 lớp 12A1 và 12A3 131

Trang 10

Trang 11

MỞ ĐẦU

1 Lý d o chọn đề tài

Hóa học có nhiều yếu tố để trở thành một môn học hấp dẫn học sinh Thứ nhất: Hóa học có bề dày lịch sử với rất nhiều câu chuyện lý thú Thứ hai: Hóa học gắn liền với cuộc sống Có thể nói Hóa học có mặt trong từng hơi thở, trong từng hoạt động của con người Thứ ba: Phương pháp và phương tiện dạy học bộ môn Hóa học ngày càng hiện đại phù hợp với thời đại công nghệ thông tin bùng nổ Thứ tư: Sự tâm huyết của các thầy cô giáo Tất cả các yếu tố trên có thể giúp những giờ dạy học hóa học trở nên sinh động, lôi cuốn Tuy nhiên trong thực tế có rất nhiều học sinh sợ môn Hóa học, mà một trong những nguyên nhân đó là bài toán hóa học đa dạng và phức tạp Nếu học sinh không được trang bị kiến thức đẩy đủ, không được rèn luyện các kĩ năng một cách bài bản, có thể sẽ không giải quyết được các bài toán hóa học Năng lực giải bài toán hóa học cũng là một trong những mục tiêu giáo dục phổ thông với môn Hóa học sau

năm 2015 Chính vì những lí do đó đã thôi thúc tôi chọn đề tài “Nghiên cứu và thử

nghiệm một số biện pháp nâng cao năng lực giải bài toán hóa học cho học sinh lớp

12 trung học phổ thông”

2 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu và thử nghiệm một số biện pháp nâng cao năng lực giải bài toán hóa học nhằm nâng cao chất lượng dạy và học môn Hóa học lớp 12 trung học phổ thông

3 Đối tượng và khách thể nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Các biện pháp nhằm nâng cao năng lực giải bài toán hóa học cho học sinh lớp 12 THPT

- Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy và học hóa học ở trường trung học phổ thông

4 Nhiệm vụ của đề tài

- Nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài

- Tìm hiểu thực trạng về năng lực giải bài toán hóa học của học sinh lớp 12 ở một

số trường trung học phổ thông

Trang 12

- Nghiên cứu các dạng toán hóa học của chương trình lớp 12 trung học phổ thông

và phương pháp giải các dạng toán đó

- Tìm hiểu các kĩ năng giải bài toán hóa học

- Đề xuất các biện pháp nhằm nâng cao năng lực giải bài toán hóa học cho học sinh lớp 12 trung học phổ thông

- Thiết kế một số giáo án để rèn luyện năng lực giải bài toán hóa học cho học sinh lớp 12 trung học phổ thông

- Thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá hiệu quả của việc sử dụng các biện pháp

đã đề xuất

5 Phạm vi nghiên cứu

- Về nội dung: Bài toán hóa học trong chương trình lớp 12

- Về địa bàn: Thành phố Hồ Chí Minh, tỉnh Tiền Giang và tỉnh Bình Dương

- Về thời gian: Từ tháng 12/2013 đến tháng 8/2014

6 Giả thuyết khoa học

Nếu có những biện pháp phù hợp, năng lực giải bài toán hóa học của học sinh lớp

12 sẽ được nâng cao, góp phần nâng cao kết quả dạy học bộ môn Hóa học ở trường

trung học phổ thông

7 Phương pháp nghiên cứu

* Các phương pháp nghiên cứu lí luận

- Đọc và nghiên cứu tài liệu liên quan đến đề tài

- Sử dụng phối hợp các phương pháp phân tích, tổng hợp, phân loại, hệ thống hóa

* Các phương pháp nghiên cứu thực tiễn

- Quan sát, trò chuyện, phỏng vấn

- Điều tra bằng phiếu hỏi

- Phương pháp chuyên gia

- Thực nghiệm

* Các phương pháp toán học

- Xử lí kết quả thực nghiệm bằng phương pháp thống kê toán học

- Sử dụng các phần mềm tin học

Trang 13

8 Những đóng góp mới của đề tài nghiên cứu

- Phát hiện những khó khăn học sinh gặp phải khi giải bài toán hóa học

- Xây dựng các công thức tính toán liên quan đến các chất tham gia ở những phản ứng hóa học quan trọng

- Nghiên cứu những kiến thức và kĩ năng cần thiết để vận dụng hiệu quả phương pháp giải các dạng toán

- Nghiên cứu một số kĩ thuật giải bài toán có thể áp dụng trong thực tế để giải nhanh bài toán hóa học lớp 12 như phân tích bài giải bằng sơ đồ ngược, giải nhanh bài toán bằng hình vẽ, sơ đồ

Trang 14

- Luận án: “Hình thành kĩ năng giải bài tập hóa học ở trường trung học cơ sở” của Cao Thị Thặng, Viện khoa học giáo dục Hà Nội năm 1995

- Luận án: “ Phát triển năng lực nhận thức và tư duy cho học sinh trung học phổ thông thông qua bài tập hóa học” của Lê Văn Dũng, trường ĐHSP Hà Nội năm 2001

- Luận án: “Xây dựng hệ thống bài tập hóa học nhằm rèn luyện tư duy trong việc

bồi dưỡng HS giỏi hóa học ở trường phổ thông” của Vũ Anh Tuấn, trường ĐHSP Hà

Nội năm 2006

- Luận văn: “Rèn luyện năng lực độc lập sáng tạo cho học sinh lớp 10 trung học

phổ thông thông qua hệ thống bài tập hóa học” của Nguyễn Cao Biên, trường ĐHSP

Tp.HCM năm 2008

- Luận văn: “Sử dụng bài tập để phát triển tư duy, rèn trí thông minh cho học sinh trong dạy học hóa học ở trường trung học phổ thông” của Nguyễn Chí Linh, trường ĐHSP Tp.HCM năm 2009

- Luận văn: “Sử dụng phương pháp phức hợp hướng dẫn học sinh giải bài tập

phần hóa hữu cơ lớp 11- chương trình cơ bản của Phan Thị Mộng Tuyền, trường ĐHSP Tp.HCM năm 2009

- Luận văn: “Xây dựng hệ thống bài tập hóa học nhằm phát triển năng lực tư duy cho học sinh trung học phổ thông chương crom-sắt-đồng, lớp 12 nâng cao” của Vân Long Trọng, trường ĐHSP Tp.HCM năm 2010

Trang 15

- Luận văn: “Thiết kế hệ thống bài toán hóa học nhiều cách giải nhằm phát triển

tư duy và nâng cao hiệu quả dạy học ở trường trung học phổ thông” của Dương Thị Kim Tiên, trường ĐHSP Tp.HCM năm 2010

- Luận văn: “Những biện pháp bồi dưỡng học sinh yếu môn Hóa lớp 10 trung học phổ thông” của Nguyễn Anh Duy, trường ĐHSP Tp.HCM năm 2011

- Luận văn: “Một số biện pháp rèn luyện kĩ năng giải bài tập cho học sinh trung bình, yếu môn Hóa lớp 10 trung học phổ thông của Nguyễn Thị Mộng Tuyền, trường ĐHSP Tp.HCM năm 2011

Đa số các đề tài chủ yếu xây dựng và sử dụng bài tập để rèn luyện các năng lực của học sinh nhưng chưa chú trọng đến việc làm thế nào để nâng cao năng lực giải bài toán hóa học cho học sinh THPT

1.2 Bài toán hóa học

1.2.1 Khái niệm bài toán hóa học

Theo giáo sư Nguyễn Ngọc Quang [28]: “Bài tập hóa học là nhiệm vụ mà giáo viên đặt ra cho người học, buộc người học phải vận dụng các kiến thức đã học sử dụng hành động trí tuệ để giải quyết các nhiệm vụ đó nhằm chiếm lĩnh tri thức, kĩ năng một cách tích cực, chủ động, sáng tạo.” Bài tập hóa học gồm bài tập định tính và bài tập định lượng Bài toán hóa học thuộc loại bài tập định lượng, có hai tính chất [13]:

Tính chất toán học: cần dùng các phép tính về số học, đại số học, các kĩ năng toán học để giải

Tính chất hóa học: cần dùng đến các kiến thức về hóa học, ngôn ngữ hóa học mới giải được

1.2.2 Ý nghĩa, tác dụng của bài toán hóa học

Việc dạy học không thể thiếu bài tập, trong đó sử dụng BTHH để luyện tập là một biện pháp hết sức quan trọng để nâng cao chất lượng dạy học BTHH có những ý nghĩa, tác dụng to lớn về nhiều mặt [5], [37]:

- Củng cố, đào sâu và mở rộng kiến thức một cách sinh động, phong phú, hấp dẫn

- Ôn tập, hệ thống hóa kiến thức một cách tích cực nhất Khi ôn tập, HS sẽ buồn chán, nếu thiếu BTHH

Trang 16

- Cung cấp thêm kiến thức mới, mở rộng hiểu biết của HS về các vấn đề thực tiễn cuộc sống và sản xuất hóa học

- Rèn luyện một số kĩ năng, kĩ xảo cho HS như:

+ Sử dụng ngôn ngữ hóa học

+ Lập công thức, cân bằng PTPƯ

+ Tính theo công thức và phương trình

+ Các tính toán đại số: quy tắc tam suất, giải PT và hệ PT

+ Kĩ năng giải từng loại bài toán khác nhau

- Phát triển ở HS các năng lực tư duy logic, biện chứng, khái quát, độc lập, thông minh và sáng tạo

- BTHH cũng giúp GV đánh giá được kiến thức và kĩ năng của học sinh HS cũng

tự kiểm tra biết được những lỗ hổng kiến thức để kịp thời bổ sung

- Việc giải bài toán sẽ rèn luyện cho HS tính kiên trì, chịu khó, tính cẩn thận, chính xác khoa học…Làm cho các em yêu thích bộ môn, say mê với khoa học (đặc biệt những bài toán gây hứng thú nhận thức)

1.2.3 Quá trình giải bài toán hóa học

BTHH có thể được xem là một vấn đề học tập, do đó quá trình giải BTHH tương

tự với quá trình giải quyết vấn đề chung, đồng thời cũng mang những nét đặc trưng riêng của BTHH

Quá trình giải BTHH thường gồm 4 giai đoạn cơ bản sau đây [18], [29]:

a) Nghiên cứu đầu bài

- Đổi các giả thuyết không cơ bản sang giả thuyết cơ bản

b) Xây dựng tiến trình luận giải, tìm các hướng giải

Đây là giai đoạn quan trọng nhất trong quá trình giải bài toán Thực chất của giai đoạn này là tìm con đường đi ngược từ cái cần tìm đến cái đã cho (suy luận ngược),

Trang 17

bằng cách xét một loạt các bài toán phụ liên quan Tính logic của bài giải có chặt chẽ hay không là ở giai đoạn này Nếu GV biết rèn luyện cho HS tự xây dựng được một tiến trình luận giải tốt, tức là GV đã dạy học sinh bằng giải toán, thông qua đó HS không chỉ nắm vững kiến thức, biết cách giải mà còn có được một cách thức suy luận, lập luận để giải quyết một bài toán bất kì nào khác (một vấn đề) Điều này được thể hiện thông qua một số dạng câu hỏi (GV gơi ý sau đó tập dần cho HS tự đặt câu hỏi) như sau:

- Để có được điều này (cái cần tìm) cần đi từ dữ kiện nào? Thông qua công thức nào? Hay thông qua PTPƯ nào? Đây là bài toán cơ bản đầu tiên trong dãy bài toán phụ liên quan

- Dữ kiện cần tìm đó đã có chưa? Đề bài đã cho trực tiếp chưa? Hay gián tiếp thông qua một dữ kiện khác? Đây là bài toán cơ bản thứ hai

- Nếu dữ kiện này chưa có thì có thể tìm nó từ những dữ kiện nào? Thông qua công thức hay những PTPƯ nào? Đây là bài toán cơ bản thứ ba

Cứ lập luận tương tự như thế (lý luận giật lùi), cuối cùng HS sẽ xây dựng được một tiến trình luận giải ngược từ cái cần tìm đến cái đã cho

Như vậy, trong quá trình luận giải ta thấy ngay trong bước suy luận đầu tiên, yêu cầu trước hết là HS phải nắm công thức tính cơ bản và phải viết được các PTPƯ xảy ra giữa các chất cho trong đầu bài

c) Thực hiện tiến trình giải

Quá trình này ngược với quá trình luận giải, mà thực chất là trình bày lời giải một cách tường minh từ giả thuyết cho đến cái cần tìm (có thể bằng tính toán hoặc lập luận) Các BTHH phần lớn dựa vào PTPƯ để lập mối quan hệ số mol giữa các chất hoặc đặt ẩn số, dựa vào mối tương quan giữa các ẩn số để lập các phương trình Giải

PT hay hệ PT và biện luận kết quả (nếu cần)

d) Kiểm tra đánh giá việc giải

Bằng cách khảo sát lời giải đã tìm được, kiểm tra lại kết quả và toàn bộ quá trình giải Có thể đi đến kết quả một cách khác không? Tối ưu hơn không? Tính đặc biệt của bài toán là gì?

Trang 18

Trên thực tế, ngay cả với những HS giỏi, sau khi tìm ra cách giải và trình bày lập luận của mình là xem như việc giải đã kết thúc Như vậy họ đã bỏ mất một giai đoạn quan trọng và rất bổ ích là nhìn lại cách giải, khảo sát, phân tích kết quả và con đường

đã đi để có thể củng cố kiến thức và phát triển khả năng giải toán của họ Người GV phải hiểu và làm cho HS hiểu rằng không có một bài toán nào hoàn toàn kết thúc, bao giờ cũng còn lại một cái gì đó để suy nghĩ Nếu kiên nhẫn và chịu khó suy nghĩ thì có thể hoàn thiện cách giải trong mọi trường hợp và hiểu được cách giải sâu sắc hơn Tuy nhiên, việc vận dụng các giai đoạn trên vào hướng dẫn HS giải một BTHH sao cho hiệu quả còn phụ thuộc nhiều vào sự khéo léo, linh hoạt của người GV, đó là phụ thuộc vào cách đặt câu hỏi như thế nào, sử dụng những PPDH nào và tổ chức các hoạt động của HS ra sao

1.2.4 Vận dụng phương pháp grap và algorit vào bài toán hóa học

Grap là phương pháp có ưu thế tuyệt đối trong việc mô hình hóa cấu trúc của các hoạt động từ đơn giản đến phức tạp, từ quy mô nhỏ đến vĩ mô Đó là do ngôn ngữ của grap vừa có tính trực quan – cụ thể, vừa lại khái quát – trừu tượng [42]

Grap đầu bài toán là sơ đồ trực quan diễn tả cấu trúc logic của: những điều kiện

bài toán (cái cho), những yêu cầu (cái tìm) của đầu bài toán, những mối liên hệ tương

tác giữa chúng

Grap giải của bài toán là sơ đồ trực quan diễn tả chương trình giải bài toán, vạch

ra những mối liên hệ logic giữa các yếu tố điều kiện và yêu cầu của bài toán, những phép biến đổi của bài toán để đi tới đáp số

Algorit là bản ghi chính xác tường minh tập hợp những thao tác sơ đẳng, đơn trị, theo một trình tự nhất định (tùy mỗi trường hợp cụ thể) để giải quyết bất kì vấn đề nào thuộc cùng một loại hay kiểu

Khi đã lập được grap giải của bài toán, ta có thể dễ dàng biên soạn được qui trình các bước giải, ở mỗi bước giải phải thực hiện những phép biến đổi nào để đi tới đáp

số Đó là algorit của chương trình giải (bản ghi algorit) Từ bản ghi algorit, người giải

bài toán chỉ việc chấp hành chính xác những mệnh lệnh trong bản đó, và đi tới đáp số

một cách chắc chắn Đó chính là algorit của quá trình hoạt động, hay quá trình hoạt

động theo algorit [28]

Trang 19

Trong thực tế dạy học ở trường phổ thông, phương pháp algorit thường được dùng trong việc giải các BTHH kết hợp với phương pháp grap Việc dạy HS giải BTHH theo phương pháp algorit thường được tiến hành theo bốn bước sau:

- Tìm hiểu điều kiện bài toán;

- Lập kế hoạch giải bài toán;

- Thực hiện việc giải;

- Kiểm tra sự đúng đắn của việc giải

Hình 1.1 Sơ đồ mối liên quan giữa các bước giải

Thí dụ: Dạy HS cách giải bài toán: “ Cho 11,1 gam một este no, đơn chức, mạch

hở X tác dụng vừa đủ với NaOH thu được 12,3 gam một muối Xác định công thức cấu tạo của X.” GV thực hiện bốn bước sau đây:

- Bước 1: Hướng dẫn HS tìm hiểu điều kiện của bài toán

HS phải xác định được đề bài cho gì, hỏi gì Đây là bài toán xà phòng hóa este

no, đơn chức, mạch hở Đề bài cho biết khối lượng este và muối, yêu cầu tìm CTCT của este Cần tìm gốc axit và gốc ancol

- Bước 2: Hướng dẫn HS lập kế hoạch giải bài toán

GV gợi ý HS thực hiện các bước sau:

+ Đặt công thức este và viết PTHH của phản ứng GV chú ý HS không nên đặt công thức este là CnH2nO2 vì không phù hợp viết phản ứng xà phòng hóa:

RCOOR’ + NaOH → RCOONa + R’OH + Xây dựng sơ đồ luận giải (grap giải): GV yêu cầu HS đọc kĩ câu hỏi, xác định mối liên hệ định lượng giữa các yếu tố cho và cần tìm GV cần chuẩn bị hệ thống câu hỏi logic về mối liên hệ này

Tìm hiểu Lập kế hoạch Thực hiện Kiểm tra

Trang 20

CTCT của este (RCOOR’)

Gốc axit (RCOO) Gốc ancol (R’)

Mmuối RCOONa So sánh mmuối và meste

mmuối nmuối

neste

mmuối meste Hình 1.2 Grap giải bài toán tìm CTCT của este

- Bước 3: Hướng dẫn HS thực hiện việc giải

Dựa vào grap giải, GV yêu cầu HS viết algorit giải, gồm các bước:

(1) So sánh mmuốivới meste: Dựa vào dữ kiện của đề bài

(2) Tìm gốc R’: Dựa vào kết luận của sự so sánh: mmuối > meste

(3) Tính số mol este: Dựa vào công thức

'

R Na

este RCOONa este

M M

m m

n

−

(4) Tính số mol muối: Dựa vào PTHH và tỉ lệ mol giữa muối và este

(5) Tính khối lượng mol phân tử của muối: Dựa vào công thức tính

n

m

(6) Suy ra gốc axit RCOO: Dựa vào MRCOO = MRCOONa – MNa

(7) Tìm CTCT của este: Dựa vào gốc axit và gốc R’

Dựa vào algorit giải, HS tính toán theo yêu cầu của đề bài:

+ Vì m RCOONa >m RCOOR' => R’ là CH3

+ nmuối = neste = 0,15

1523

1,113,

3,

12 = (gam/mol)

Trang 21

=> Mgốc axit RCOO = 82 – 23 = 59

=> Gốc axit là CH3COO

=> CTCT este là CH3COOCH3

- Bước 4: Kiểm tra sự đúng đắn của việc giải và rút ra kết luận

GV hướng dẫn HS kiểm tra lại sự logic của sơ đồ giải cũng như sự chính xác của các phép tính toán Sau cùng GV yêu cầu HS đưa ra kết luận quan trọng về những kiến thức, kĩ năng cần thiết để giải dạng toán này, áp dụng hiệu quả cho các bài toán tương

tự

Kết luận: Algorit dạy học có tác dụng rất lớn đối với việc dạy BTHH nói riêng và

giảng dạy môn Hoá học nói chung:

- Cung cấp hướng giải đúng, tránh tình trạng mò mẫm, không có định hướng trước

- Từ một bài tập hay một thí dụ của GV, HS có thể vận dụng cho nhiều dạng bài tương tự nhau

- Giúp HS làm việc có hệ thống, biết cách sử dụng hình ảnh trực quan để làm cho bài toán trở nên trong sáng, dễ hiểu, tránh nhầm lẫn khi giải

- Giúp HS biết khai thác, sử dụng dữ kiện đề bài một cách hợp lý

1.2.5 Xu hướng của bài toán hóa học hiện nay

Trên cơ sở của định hướng xây dựng chương trình hóa học phổ thông sau năm

2015 và nội dung BTHH trong các kì thi gần đây của Bộ Gíáo dục và Đào tạo, chúng tôi nhận thấy xu hướng phát triển của BTHH hiện nay hướng đến rèn luyện khả năng vận dụng kiến thức, phát triển năng lực tư duy hóa học, năng lực sáng tạo cho học sinh Chính vì vậy, BTHH theo xu hướng hiện nay cần đảm bảo các yêu cầu:

- Nội dung bài toán phải ngắn gọn, súc tích, không quá nặng về tính toán mà cần chú ý tập trung vào rèn luyện và phát triển các năng lực nhận thức, tư duy hóa học và hành động cho học sinh

- BTHH cần chú ý đến việc mở rộng kiến thức hóa học và các ứng dụng của hóa học trong thực tiễn Thông qua các dạng bài toán này làm cho HS thấy được việc học hóa học thực sự có ý nghĩa, những kiến thức hóa học rất gần gũi, thiết thực với cuộc sống

Trang 22

- Xây dựng những bài toán có nội dung hóa học phong phú, sâu sắc, phần tính toán đơn giản nhẹ nhàng, kích thích được sự đam mê, hứng thú học tập bộ môn

- Tăng cường sử dụng bài toán trắc nghiệm khách quan, bài tập thực nghiệm, bài tập bằng hình vẽ,

Bài toán hóa học vừa là mục đích, vừa là nội dung, lại vừa là phương pháp dạy học hiệu nghiệm

1.3 Tổng quan về bài toán hóa học lớp 12

1.3.1 Đặc điểm

BTHH lớp 12 rất phong phú về nội dung và đa dạng về thể loại Kiến thức trong bài toán không chỉ nằm ở phạm vi lớp 12 mà còn liên kết với cả lớp 10 và 11 Chẳng hạn giải bài toán theo phương pháp bảo toàn electron, rõ ràng cần phải nắm vững kiến thức về phản ứng oxi hóa-khử ở lớp 10; giải bài toán kim loại tác dụng với axit phải học kĩ bài axit clohidric, axit sunfuric ở lớp 10, axit nitric ở lớp 11,… Để giải BTHH lớp 12, đôi khi không những vận dụng kiến thức lớp 10 và 11 mà còn phải vận dụng các kiến thức liên môn như toán học, vật lý…

BTHH lớp 12 được chia làm hai loại lớn: BTHH hữu cơ và BTHH vô cơ

BTHH hữu cơ có đặc điểm chung, đó là sử dụng ngôn ngữ hóa học phong phú và chủ yếu có các dạng tìm công thức phân tử, công thức cấu tạo hoặc tính toán số mol, khối lượng hoặc thành phần phần trăm khối lượng của các chất hữu cơ thông qua một

số ít phản ứng: đốt cháy, tác dụng với axit, bazơ,

Với đặc điểm của BTHH hữu cơ như vậy, khi luyện giải các dạng toán, GV cần chú ý nhiều đến việc sử dụng ngôn ngữ hóa học, xây dựng công thức chung của các chất hữu cơ Phương pháp chủ đạo để giải BTHH hữu cơ là tính toán dựa vào công thức, phương trình hóa học, giá trị trung bình, BTKL, BTNT

BTHH vô cơ chủ yếu có các dạng toán liên quan đến kim loại và hợp chất của kim loại Dạng toán của phần hóa học vô cơ phong phú hơn so với hóa học hữu cơ bởi

sự đa dạng về phản ứng: kim loại tác dụng phi kim, axit, nước, muối,…

Cũng vì phần lớn các phản ứng xảy ra của kim loại và hợp chất của kim loại là phản ứng oxi hóa – khử nên phương pháp chủ đạo để giải bài toán là phương pháp bảo toàn electron kết hợp với một số phương pháp khác

Trang 23

1.3.2 Các dạng toán thường gặp

Dựa vào các phản ứng hóa học được nghiên cứu ở chương trình lớp 12, BTHH lớp 12 có thể được chia thành các dạng toán sau đây:

- Dạng toán đốt cháy các hợp chất hữu cơ;

- Dạng toán về phản ứng xà phòng hóa este;

- Dạng toán về cacbohidrat;

- Dạng toán amin, amino axit tác dụng với axit, bazơ;

- Dạng toán kim loại tác dụng với phi kim;

- Dạng toán kim loại tác dụng với axit;

- Dạng toán kim loại tác dụng với dung dịch muối;

- Dạng toán kim loại tác dụng với nước và dung dịch kiềm;

- Dạng toán CO2tác dụng với dung dịch kiềm;

- Dạng toán khử oxit kim loại;

- Dạng toán về hidroxit lưỡng tính;

- Dạng toán oxit sắt tác dụng với axit;

- Dạng toán điện phân

Bài toán hóa học lớp 12 đa dạng về thể loại và phong phú về nội dung Để giải quyết nó, HS cần huy động nhiều kiến thức và kĩ năng của các cấp học

1.3.3 Một số phương pháp giải toán hóa học thông dụng

Bản chất của các BTHH phần lớn đều thể hiện mối quan hệ giữa các chất trong phản ứng Vì vậy để giải được các bài toán, GV cần hướng dẫn HS xác định mối tương quan giữa các chất hóa học tham gia vào phản ứng với các thuật toán, sử dụng thành thạo nhiều phương pháp và vận dụng linh hoạt Theo chúng tôi một BTHH có thể sử dụng một hoặc tổ hợp nhiều phương pháp giải sau đây

1.3.3.1 Phương pháp tính theo công thức hóa học và phương trình hóa học của phản ứng

Đây là phương pháp đơn giản nhất áp dụng với hầu hết các bài toán hóa học từ cơ bản đến phức tạp

a) Nội dung phương pháp

Trang 24

Dựa vào công thức hóa học và PTHH của phản ứng ta biết được tỉ lệ số mol giữa các nguyên tử, nhóm nguyên tử hoặc giữa các phân tử, từ đó tính được số mol hoặc khối lượng của chúng

b) Những kiến thức và kĩ năng HS cần nắm vững để vận dụng phương pháp hiệu quả

- Nắm vững hóa trị của các nguyên tố và nhóm nguyên tố

- Lập thành thạo công thức hóa học của các hợp chất

- Viết và cân bằng được PTHH của các phản ứng

- Biết so sánh, nhận xét sự biến đổi giữa các công thức hóa học trong phản ứng

- Nếu có nhiều phản ứng xảy ra liên tiếp nhau (nghĩa là sản phẩm của phản ứng này lại là chất tham gia của phản ứng kia) còn gọi là hệ phương trình phản ứng nối tiếp nhau thì nên dùng sơ đồ hợp thức để tính trực tiếp Khi lập sơ đồ hợp thức cần chú ý

cả hệ số của các chất trung gian và có thể dựa vào một chất đầu, cũng có thể dựa vào chất trung gian hay chất cuối

- Cần xác định phản ứng xảy ra hoàn toàn hay không hoàn toàn Trong trường hợp phản ứng xảy ra hoàn toàn, biết cách so sánh số mol của các chất tham gia phản ứng, để xác định chất nào hết, chất nào còn

- Biết công thức tính hiệu suất theo nguyên liệu hoặc theo sản phẩm và ngược lại, tính nguyên liệu hoặc sản phẩm theo hiệu suất

- Cần phân biệt khái niệm hiệu suất và lượng lấy dư Ta có: %hiệu suất = 100% -

% hao hụt, còn lượng lấy dư thường được so sánh với lượng đủ phản ứng Vì lượng đủ phản ứng coi là 100% nên nếu kể cả lượng lấy dư thì lượng chất phải lấy tổng cộng lớn hơn 100% so với lượng đủ phản ứng

- Khi tính theo PTHH của phản ứng, lượng các chất tham gia hoặc tạo thành được viết ngay phía dưới công thức các chất đó trong phương trình

- Dựa vào PTHH của phản ứng, biết dùng quy tắc tam suất để tính số mol của các chất

c) Thí dụ minh họa (Đề thi TSĐH khối B – 2011)

Trang 25

Hỗn hợp X gồm Fe(NO3)2, Cu(NO3)2 và AgNO3 Thành phần phần trăm khối lượng của nitơ trong X là 11,864% Có thể điều chế được tối đa bao nhiêu gam hỗn hợp ba kim loại từ 14,16 gam X?

A 10,56 gam B 6,72 gam C 3,36 gam D 7,68 gam

864 , 11 16 , 14

 mkim loại = 14,16 – 7,44 = 6,72 (gam) => Chọn B

1.3.3.2 Phương pháp bảo toàn nguyên tố

Dựa vào định luật bảo toàn nguyên tố: “Trong các phản ứng hóa học thông

thường, các nguyên tố luôn được bảo toàn”, suy ra tổng số mol nguyên tử của một

nguyên tố bất kỳ trước và sau phản ứng luôn bằng nhau Từ đó thiết lập được mối quan hệ số mol giữa các chất thông qua bảo toàn một nguyên tố nào đó

- Hạn chế viết PTHH của các phản ứng mà nên viết sơ đồ phản ứng

- Tất cả các nguyên tố trong phản ứng trước và sau đều được bảo toàn Tuy nhiên nguyên tố được chọn để bảo toàn cần liên quan đến chất cần tìm và đồng thời liên quan đến dữ liệu của bài toán

- Cần xác định chính xác và đầy đủ các chất chứa nguyên tố muốn bảo toàn trước

và sau phản ứng

c) Thí dụ minh họa

Cho khí CO qua ống sứ đựng 11,6 gam oxit sắt từ nóng đỏ một thời gian thì thu được hỗn hợp chất rắn B gồm Fe, FeO và Fe3O4 Cho B tan hoàn toàn trong dung dịch HNO3loãng dư thì thu được bao nhiêu gam muối?

Trang 26

Hướng dẫn giải:

0,05

232

6,11

3 3

)

(NO Fe O

n = = 3.0,05 = 0,15 (mol) => mmuối = 0,15.242 = 36,3 (gam)

1.3.3.3 Phương pháp bảo toàn khối lượng

Dựa vào định luật bảo toàn khối lượng: “Tổng khối lượng của các sản phẩm

bằng tổng khối lượng của các chất phản ứng”, thiết lập mối quan hệ về khối lượng

giữa các chất trong phản ứng Từ đó tìm khối lượng của một chất hay hỗn hợp các chất nào đó khi biết khối lượng của những chất còn lại

- Không cần viết PTHH của các phản ứng mà nên viết sơ đồ phản ứng

- Xác định đầy đủ các chất tham gia và tạo thành sau phản ứng để bảo toàn khối lượng không bỏ sót chất

- Thường kết hợp phương pháp bảo toàn khối lượng với bảo toàn nguyên tố

Hòa tan hoàn toàn 2,81 gam hỗn hợp gồm Fe2O3, MgO, ZnO trong 500 ml axit

H2SO4 0,1M (vừa đủ) Sau phản ứng, hỗn hợp muối sunfat khan thu được khi cô cạn dung dịch có khối lượng là bao nhiêu?

Sơ đồ phản ứng: Oxit kim loại + H2SO4→ Muối sunfat + H2O

Theo định luật bảo toàn khối lượng, ta có:

m oxit +

4

2SO H

2 với 0 , 5 0 , 1 0 , 05

4 2

Trang 27

1.3.3.4 Phương pháp bảo toàn electron

Dựa vào định luật bảo toàn electron: “Tổng số mol electron của các chất khử cho

phải bằng tổng số mol electron của các chất oxi hóa nhận” Từ đó thiết lập được mối

quan hệ số mol giữa chất khử và chất oxi hóa hoặc chất khử với sản phẩm khử hoặc chất oxi hóa với sản phẩm oxi hóa

- HS cần biết rằng phương pháp này chỉ áp dụng cho các bài toán mô tả quá trình oxi hóa – khử

- Cần xác định đúng trạng thái đầu và trạng thái cuối của các chất khử (là chất nhường e, có số oxi hóa tăng) và các chất oxi hóa (là chất nhận e, có số oxi hóa giảm) Không quan tâm đến sản phẩm trung gian

- Viết được các quá trình cho và nhận e, từ đó tính được số mol e cho, e nhận

c) Thí dụ minh họa (Đề thi TSĐH khối B – 2007)

Nung m gam bột sắt trong oxi, thu được 3 gam hỗn hợp chất rắn X Hòa tan hết hỗn hợp X trong dung dịch HNO3 (dư), thoát ra 0,56 lít (ở đktc) NO (là sản phẩm khử duy nhất) Giá trị của m là

56,

+

2 0

3

+ +

=> m = 2,52 (gam) => Chọn A.

+ O 2 HNO 3 dư

Trang 28

1.3.3.5 Phương pháp bảo toàn điện tích

Dựa vào định luật bảo toàn điện tích: “ Tổng số mol điện tích dương phải bằng

tổng số mol điện tích âm” để thiết lập mối quan hệ số mol giữa các ion trong dung

dịch

- Viết phương trình phản ứng (nếu có) dưới dạng ion

- Biết tính số mol điện tích: n điện tích =n ion điện tích của ion

- Khối lượng các chất tan trong dung dịch = tổng khối lượng của các ion

Dung dịch A có chứa Mg2+

, Ba2+, Ca2+ và 0,2 mol Cl-, 0,3 mol NO3- Thêm dần

dần dung dịch Na2CO3 1M vào dung dịch A cho đến khi được lượng kết tủa lớn nhất thì ngừng lại Tính thể tích dung dịch Na2CO3đã thêm vào

1.3.3.6 Phương pháp giá trị trung bình

Với hai đại lượng A, B bất kì luôn tồn tại một đại lượng trung bình A thỏa mãn biểu thức:

b a

B b A a A

+

= . . (a, b là tỉ lệ tương ứng của A và B) Nếu A < B, ta luôn có A

<A< B Từ đó có thể tìm được A và B khi biết A

- Giá trị trung bình có thể sử dụng trong bài toán hỗn hợp để xác định công thức hoặc tính toán lượng các chất

Trang 29

- Một số đại lượng có thể sử dụng giá trị trung bình như khối lượng mol nguyên

tử hoặc phân tử, số nguyên tử cacbon, số nguyên tử hidro, số liên kết pi trung bình, số nhóm chức,…

- Nắm vững công thức tính một số giá trị trung bình thường gặp như:

hh

hh hh

- Số nguyên tử C trung bình = 2 , 5

1 , 0

4 , 22

6 , 5

- Ta có 2 , 5

2

3 2

= + => số mol của hai axit phải bằng nhau

=> phần trăm số mol của mỗi axit trong hỗn hợp = 50%

1.3.3.7 Phương pháp tăng giảm khối lượng

Dựa vào sự thay đổi khối lượng của chất đầu và chất sau để tính số mol chất phản ứng

- Xác định được sự thay đổi giữa các công thức hóa học, trạng thái tồn tại của các chất (khí, rắn, lỏng) trước và sau phản ứng để đánh giá nguyên nhân khối lượng tăng hoặc giảm

Trang 30

- Tính độ tăng hoặc giảm khối lượng của các chất cần chú ý đến tỉ lệ mol của chúng

- Nắm vững công thức tính số mol của chất phản ứng theo độ tăng hoặc giảm khối lượng:

M

m n

75 , 10 75 ,

1.3.3.8 Phương pháp đường chéo

Với đại lượng X thỏa mãn biểu thức

b a

B b A a X

+

= . . 

A X

X B b

a

−

= , ta có quy tắc đường chéo như sau:

M b M a

M M

−

A X

X B b

a

−

=

Trang 31

- Các bài toán pha trộn dung dịch, để thiết lập mối quan hệ giữa nồng độ và thể tích hoặc khối lượng của các dung dịch, sử dụng đường chéo là phương pháp khá ưu

việt

2 1

2 2 1 1 3

%

dd dd

m m

C m C

m C

+

= =>

2 1

3 2

C C

−

2 1

2 2 1 1 3

dd dd

M dd M dd M

V V

C V C V C

+

= =>

2 1

3 2

M M

C C

−

Hòa tan m gam Al bằng dung dịch HNO3 loãng thu được hỗn hợp khí X gồm NO

và N2O có tỉ khối so với H2 bằng 16,75 Tính thành phần phần trăm số mol của NO trong hỗn hợp

5 , 33 2 75 ,

5 , 33 44

2 2

X O N O

N

NO

M M

n

=> %nNO = 75

1 3

100 3

=

1.3.3.9 Phương pháp quy đổi

Dựa trên nguyên tắc bảo toàn nguyên tố, bảo toàn số oxi hóa mà ta có thể quy đổi

từ hỗn hợp phức tạp thành hỗn hợp đơn giản hơn để tiện việc tính toán

- Trong quá trình làm bài ta thường kết hợp sử dụng phương pháp bảo toàn khối lượng, bảo toàn nguyên tố và bảo toàn electron, kết hợp với việc sơ đồ hóa bài toán để tránh viết phương trình phản ứng, qua đó rút ngắn thời gian làm bài

- Do việc quy đổi nên trong một số trường hợp số mol có thể có giá trị âm để tổng số mol có giá trị không đổi (bảo toàn)

- Một số hướng quy đổi thường gặp:

Trang 32

+ Quy đổi hỗn hợp nhiều chất về hỗn hợp hai hay 1 chất Chẳng hạn hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 có thể quy đổi thành hỗn hợp Fe và Fe2O3, do Fe3O4 được xem như FeO và Fe2O3mà FeO thì được xem như là

Thông thường ta gặp bài toán hỗn hợp nhiều chất nhưng về bản chất chỉ gồm 2 hoặc 3 nguyên tố Do đó, ta có thể quy đổi hỗn hợp đầu về hỗn hợp gồm 2 hoặc 3 chất

là các nguyên tử tương ứng Đây là phương án quy đổi tốt nhất, có tính khái quát cao

và cho lời giải nhanh, gọn và dễ hiểu, đồng thời biểu thị đúng bản chất hóa học của bài toán Chẳng hạn hỗn hợp các chất gồm: Fe, FeS, FeS2, Cu, Cu2S, S có thể quy đổi thành hỗn hợp gồm Cu, Fe, S

+ Quy đổi tác nhân oxi hóa trong phản ứng oxi hóa khử

Với những bài toán trải qua nhiều giai đoạn oxi hóa khác nhau bởi những chất oxi hóa khác nhau, ta có thể quy đổi vai trò oxi hóa của chất oxi hóa này cho chất oxi hóa kia để bài toán trở nên đơn giản hơn

Khi thực hiện phép quy đổi phải đảm bảo: Số electron cho, nhận là không đổi (định luật bảo toàn electron); do sự thay đổi tác nhân oxi hóa nên phải có sự thay đổi sản phẩm cho phù hợp

c) Thí dụ minh họa (Đề thi TSĐH khối A – 2013)

Hỗn hợp X gồm Na, Ba, Na2O và BaO Hòa tan hoàn toàn 21,9 gam X vào nước, thu được 1,12 lít khí H2 (đktc) và dung dịch Y, trong đó có 20,52 gam Ba(OH)2 Hấp thụ hoàn toàn 6,72 lít CO2 (đktc) vào Y, thu được m gam kết tủa Giá trị của m là

A 15,76 B 39,40 C 21,92 D 23,64

- Chuyển đổi các dữ liệu về số mol:

05,04,22

12,1

2 ) (OH = =

Ba

n (mol); 0,3

4,22

72,6

Trang 33

Phương trình cho e Phương trình nhận e

n + = + (dựa vào định luật bảo toàn electron)

 -x + 2y = 2.0,12 - 2.0,05 = 0,14 (ii)

Giải hệ (i) và (ii) , ta được : x = y = 0,14 (mol)

- Dung dịch Y chứa NaOH (0,14 mol) và Ba(OH)2 (0,12 mol) => n OH−trong dung dịch X = 0,14 + 0,12.2 = 0,38 (mol) Hấp thụ hoàn toàn 0,3 mol CO2 vào Y, phản ứng như sau:

38,0

Để giúp bài toán có thêm dữ kiện và việc giải trở thành đơn giản hơn, ta có thể tự chọn một lượng chất cụ thể nào đó mà kết quả giải bài toán không phụ thuộc vào lượng chất đã chọn

Trang 34

- Thường sử dụng phương pháp tự chọn lượng chất với các bài toán tính thành phần phần trăm, hiệu suất phản ứng, lập tỉ lệ số mol giữa các chất,…mà có ít dữ liệu hoặc dữ liệu chỉ cho dưới dạng chữ như a, V,…

- Nếu lượng chất đã cho không làm thay đổi kết quả của bài toán thì về nguyên tắc ta có thể chọn bất kì giá trị nào Tuy nhiên cần chọn lượng chất phù hợp, thuận lợi cho việc giải

Khi hòa tan b gam oxit kim loại R có hóa trị hai bằng một lượng vừa đủ dung dịch axit H2SO4 15,8% người ta thu được dung dịch muối có nồng độ 18,21% Xác định kim loại R

- PTHH của phản ứng: RO + H2SO4 → RSO4 + H2O

- Chọn nRO = 1 (mol) => 1

4 4

100 98 ) 16 (

100 ).

96 (

100 100

.

4 2 4 4

+ +

+

= +

=

R

R SO

ddH RO RSO ddRSO

RSO

M

M m

m

m m

m

=> MR≈ 24 (gam/mol)

=> R là Mg

1.4 Năng lực giải bài toán hóa học của học sinh

1.4.1 Khái niệm về năng lực

- Năng lực là khả năng cá nhân đáp ứng các yêu cầu phức hợp và thực hiện thành

công nhiệm vụ trong một bối cảnh cụ thể

- Năng lực là các khả năng và kĩ năng nhận thức vốn có ở cá nhân hay có thể học

được…để giải quyết các vấn đề đặt ra trong cuộc sống Năng lực cũng hàm chứa trong

nó tính sẵn sàng hành động, động cơ ý chí và trách nhiệm xã hội để có thể sử dụng một cách thành công và có trách nhiệm các giải pháp…trong những tình huống thay đổi [41]

- Năng lực học tập của HS là khả năng làm chủ hệ thống kiến thức, kĩ năng, thái

độ và vận hành chúng một cách hợp lý vào thực hiện thành công nhiệm vụ học tập, giải quyết hiệu quả những vấn đề đặt ra cho chính các em trong cuộc sống

Trang 35

1.4.2 Mối quan hệ giữa năng lực với kiến thức, kĩ năng

Một năng lực là tổ hợp đo lường được các kiến thức, kĩ năng và thái độ mà một người cần vận dụng để thực hiện một nhiệm vụ trong một bối cảnh thực và có nhiều biến động Để thực hiện một nhiệm vụ, một công việc có thể đòi hỏi nhiều năng lực khác nhau Vì năng lực được thể hiện thông qua việc thực hiện nhiệm vụ nên người học cần chuyển hóa những kiến thức, kĩ năng, thái độ có được vào giải quyết những tình huống mới và xảy ra trong môi trường mới

Như vậy, có thể nói kiến thức là cơ sở để hình thành năng lực, là nguồn lực để người học tìm được các giải pháp tối ưu để thực hiện nhiệm vụ hoặc có cách ứng xử phù hợp trong bối cảnh phức tạp Khả năng đáp ứng phù hợp với bối cảnh là đặc trưng quan trọng của năng lực Tuy nhiên, khả năng đó có được lại dựa trên sự đồng hóa và

sử dụng có cân nhắc những kiến thức, kĩ năng cần thiết trong từng hoàn cảnh cụ thể

Những kiến thức là cơ sở để hình thành và rèn luyện năng lực là những kiến thức mà người học phải năng động, tự kiến tạo, huy động được Việc hình thành và rèn luyện năng lực được diễn ra theo hình xoáy tròn ốc, trong đó các năng lực có trước được sử dụng để kiến tạo kiến thức mới, và đến lượt mình, kiến thức mới lại đặt cơ sở

để hình thành những năng lực mới

Kĩ năng theo nghĩa hẹp là những thao tác, những cách thức thực hành, vận dụng kiến thức, kinh nghiệm đã có để thực hiện một hoạt động nào đó trong môi trường quen thuộc Kĩ năng theo nghĩa rộng, bao hàm những kiến thức, những hiểu biết và trải nghiệm,… giúp cá nhân có thể thích ứng khi hoàn cảnh thay đổi

Như vậy, kiến thức, kĩ năng là cơ sở cần thiết để hình thành năng lực trong một

lĩnh vực hoạt động nào đó Không thể có năng lực về việc giải bài toán hóa học nếu không có kiến thức và được thực hành, luyện tập trong những dạng bài toán khác nhau Tuy nhiên, nếu chỉ có kiến thức, kĩ năng trong một lĩnh vực nào đó thì chưa chắc

đã được coi là có năng lực, mà còn cần đến việc sử dụng hiệu quả các nguồn kiến thức,

kĩ năng cùng thái độ, giá trị, trách nhiệm bản thân để thực hiện thành công nhiệm vụ

và giải quyết các vấn đề phát sinh trong thực tiễn khi điều kiện và bối cảnh thay đổi [7]

1.4.3 Năng lực giải bài toán hóa học của học sinh

Trang 36

NLGBTHH của HS là khả năng sử dụng có mục đích, sáng tạo những kiến thức

và kĩ năng hóa học để giải các BTHH

Một HS có NLGBTHH tức là biết phân tích đầu bài, biết vận dụng kiến thức và

kĩ năng để từ đó xác định được hướng giải đúng, trình bày lời giải một cách logic, chính xác trong một thời gian nhất định NLGBTHH có thể chia thành 3 mức độ khác nhau như sau:

- Biết làm: Biết được quy trình giải một loại bài toán cơ bản nào đó tương tự như

bài giải mẫu nhưng chưa nhanh

- Thành thạo: Biết cách giải nhanh, ngắn gọn, chính xác theo cách giải gần như

bài mẫu nhưng có biến đổi chút ít hoặc bằng cách giải khác nhau

- Mềm dẻo, linh hoạt, sáng tạo: Đưa ra được những cách giải ngắn gọn, độc đáo

do biết vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học (không chỉ đối với BTHH gần như bài mẫu

mà cả BTHH mới)

1.4.4 Con đường hình thành năng lực giải bài toán hóa học cho học sinh

Bất cứ một năng lực nào được hình thành nhanh hay chậm, bền vững hay không đều phụ thuộc vào khát khao, quyết tâm, năng lực tiếp nhận của chủ thể, cách luyện tập, tính phức tạp của chính năng lực đó Để giúp HS hình thành NLGBTHH, theo chúng tôi cần thực hiện các bước sau đây:

- Bước 1: Xác định những kiến thức và kĩ năng cụ thể trong hệ thống kĩ năng giải

BTHH và mức độ của nó ở mỗi lớp học, cấp học tương ứng GV phải trả lời được các câu hỏi “Tại sao HS phải có kiến thức, kĩ năng đó?”; “Nếu có kiến thức, kĩ năng đó HS

sẽ có lợi gì trong việc giải toán?”…

- Bước 2: Lập kế hoạch để HS có được những kiến thức và kĩ năng đó GV cần

trả lời các câu hỏi “Phải cung cấp những kiến thức và kĩ năng vào lúc nào?”; “Cung cấp như thế nào?”… GV có thể lên kế hoạch thực hiện điều này trong quá trình dạy bài mới, luyện tập, ôn tập hoặc khi dạy một chuyên đề nào đó về BTHH

- Bước 3: Luyện tập kĩ năng Đây là bước quan trọng nhất trong việc hình thành

và phát triển NLGBTHH cho HS GV có thể tổ chức cho HS luyện tập cùng thầy, luyện tập giữa các HS với nhau, luyện tập ở nhà Luyện tập kĩ năng có các giai đoạn sau đây:

Trang 37

+ Giai đoạn 1: Luyện tập theo mẫu

Cho học sinh giải BTHH tương tự bài tập mẫu Việc luyện tập này có thể tập trung ngay ở một bài học nhưng cũng có thể rải rác ở một số bài hoặc bài tập ở nhà Để việc luyện tập của HS được tốt, GV cần phải:

• Xây dựng sơ đồ định hướng giải và các thao tác giải mỗi loại bài toán cơ bản điển hình và BTHH cơ sở để hướng dẫn HS giải bài toán

• Hướng dẫn HS hoạt động tìm kiếm lời giải bài toán mẫu và bài toán tương

tự nhằm giúp HS nắm được sơ đồ định hướng giải BTHH nói chung và mỗi loại BTHH cụ thể nói riêng

+ Giai đoạn 2: Luyện tập không theo mẫu

• HS luyện tập trong tình huống có biến đổi

• Những điều kiện và yêu cầu của BTHH có thể biến đổi từ đơn giản đến phức tạp cùng với sự phát triển của kiến thức

+ Giai đoạn 3: Luyện tập thường xuyên, luyện tập theo nhiều hình thức giải các bài toán hóa học khác nhau

• Mỗi kĩ năng được hình thành phải nhuần nhuyễn (thành thạo) do đó cần thường xuyên tạo điều kiện để HS rèn luyện kĩ năng qua tiết học hay quá trình tự học ở nhà

• GV cần sử dụng đa dạng các loại BTHH để có nhiều hình thức rèn luyện kĩ năng giải như: giải bằng lời, giải dưới dạng sơ đồ, hình vẽ và giải bằng thực nghiệm

• Xác định hệ thống BTHH tương ứng chủ yếu để HS luyện tập kĩ năng giải bài toán cơ bản, bài toán tổng hợp; xếp từ dễ đến khó giúp cho HS phát triển các kĩ năng bậc cao

- Bước 4: Kiểm tra, đánh giá

Việc kiểm tra, đánh giá NLGBTHH của HS cần tiến hành thường xuyên nhằm điều chỉnh kịp thời phương pháp, cách thức tổ chức quá trình dạy học theo hướng phù hợp hơn, hiệu quả hơn

Giải BTHH là một khâu quan trọng của việc học tập hóa học Năng lực giải BTHH không phải tự nhiên mà có Nó được hình thành và phát triển qua việc nắm vững kiến thức, kĩ năng và qua việc rèn luyện thường xuyên

Trang 38

1.5 Thực trạng về năng lực giải bài toán hóa học của học sinh lớp 12 THPT

1.5.1 M ục đích điều tra

- Nắm được NLGBTHH của học sinh hiện nay

- Nắm được những khó khăn của học sinh hiện nay khi giải BTHH

- Nắm được tính khả thi của các biện pháp nâng cao NLGBTHH cho HS

1.5 2 Phương pháp điều tra

- Phát phiếu điều tra: Chúng tôi đã phát phiếu điều tra (phụ lục 1) cho 47 GV dạy lớp 12 THPT ở Tp Hồ Chí minh (có 24 GV), Bình Dương (có 19 GV) và Tiền Giang (có 4 GV)

- Cho HS làm bài khảo sát: Chúng tôi đã cho 382 HS làm bài kiểm tra (phụ lục 2)

để đánh giá NLGBTHH của HS lớp 12 THPT

1.5 3 Kết quả điều tra

- Về NLGBTHH của HS lớp 12 hiện nay, hầu hết GV cho rằng năng lực giải của

HS đang ở mức độ trung bình (65,9%) và yếu (23,4%) Qua bài kiểm tra khảo sát, có đến 61,3 % HS có điểm <5,0; số em đạt điểm 10 rất ít (chỉ chiếm 1,3%) Phần lớn GV cho rằng tốc độ giải bài toán của HS hiện nay còn chậm

- Việc rèn luyện NLGBTHH cho các đối tượng HS, GV có ý kiến như sau:

Bảng 1.1 Ý kiến của GV về việc rèn luyện NLGBTHH

Trang 39

Các đối tượng HS giỏi và khá được GV chú ý rèn luyện ở mức độ cao hơn nhiều

so với các đối tượng HS trung bình và yếu

- HS thường gặp những khó khăn sau đây khi giải BTHH:

+ Không biết bắt đầu việc giải bài toán từ đâu Điều này có nghĩa là HS không nắm được các bước giải chung của một BTHH

+ Không nhận diện được dạng toán, làm cho HS giải chậm

+ Kĩ năng phân tích đề còn yếu HS chưa mã hóa được các thông tin mà đề bài che dấu, không thấy được dấu hiệu bản chất để chọn phương pháp giải phù hợp

+ Không nắm vững lý thuyết, chẳng hạn các định luật, quy luật, khả năng phản ứng, hiện tượng…

+ Xử lý dữ liệu còn chậm Chuyển dữ liệu dạng thô sang dạng cơ bản chưa nhạy bén

+ Kĩ năng tính toán còn chậm

+ Xử lý dữ liệu chưa nhạy bén

+ Chưa biết vận dụng linh hoạt và sáng tạo những kiến thức đã học

- Để giải bài toán hóa học, GV đánh giá mức độ cần thiết của những kiến thức và

kĩ năng như sau:

Bảng 1.2 Ý kiến của GV về những kiến thức và kĩ năng cần có để giải BTHH

Số

TT

Kiến thức và kĩ năng Mức độ cần thiết

1 2 3 4 5

1 Kiến thức về các khái niệm, định

luật, quy tắc, các quá trình hóa

Trang 40

4 Kĩ năng phát hiện và giải quyết

6 Kĩ năng tính toán và giải các dạng

bài toán hóa học

1 Giúp HS xây dựng các công thức

tính toán liên quan đến các chất

4 Rèn luyện các kĩ năng giải bài

toán hóa học cơ bản

6 Rèn luyện kỹ thuật giải nhanh bài

toán hóa học trắc nghiệm

Định dạng
Số trang	219
Dung lượng	1,38 MB