Giải pháp hiệu quả giúp học sinh học tập và nghien cứu chương POLIME và vật liệu POLIME theo định hướng phát triển năng lực

Để làm được như vậy học sinh không chỉ có một khối lượng kiến thức lí thuyết Hoá học đầy đủ các em còn cần có những phương pháp giải bài tập nhanh và hay.. Qua quá trình nghiên cứu trong

A MỞ ĐẦU 2

I Lí do chọn đề tài 2

II Mục đích nghiên cứu 3

III Đối tượng nghiên cứu 3

IV Phương pháp nghiên cứu 3

1 Phương pháp nghiên cứu lí thuyết 3

2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn 3

3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 4

B NỘI DUNG 5

I Cơ sở lí luận 5

I.1 Tổng quan 5

I.2 Định nghĩa và phân loại 5

I.3 Cấu trúc polime 6

I.4 Tính chất cơ - lí của polime 6

I.5 Các phương pháp tổng hợp polime 6

I.6 Vật liệu polime 7

II Thực trạng dạy học chương polime và vật liệu polime ở trường THPT hiện nay 7

III Dạy học theo nghiên cứu bài học nhằm phát triển năng lực sáng tạo của người học.8 III.1 Mục tiêu 8

III.2 Tiến trình thực hiện giải pháp 8

III.3 Phân loại và phương pháp giải bài tập polime 13

III.2.1 Các bước cơ bản giải một bài tập 13

III.2.2 Một số dạng bài tập thường gặp và phương pháp giải 13

C KẾT LUẬN 18

I Kết luận kết quả nghiên cứu 18

II Kiến nghị và đề xuất 19

TÀI LIỆU THAM KHẢO 20

A MỞ ĐẦU

I Lí do chọn đề tài

Trong chương trình môn Hóa học ở trường THPT, chuyên đề “polime và vật

liệu polime” là một chuyên đề hay và khá quan trọng với nhiều ứng dụng trong

thực tiễn Đặc biệt trong giai đoạn hiện nay, do nhu cầu thực tiễn cuộc sống và sản xuất nhiều vật liệu polime đã và đang được thay thế các loại vật liệu truyền thống Trước thực trạng đó đặt ra đòi hỏi người học phải có năng lực tư duy, sáng tạo

Bài tập về polime và vật liệu polime thường xuyên xuất hiện trong các đề thi Vấn đề đặt ra là làm thế nào để HS có thể xử lí hiệu quả các câu hỏi liên quan đến phần kiến thức này Đối với hình thức thi trắc nghiệm, học sinh cần tìm ra phương pháp giải quyết các yêu cầu của đề ra một cách nhanh chóng và hiệu qủa Trong quá trình làm bài học sinh phải lựa chọn phương pháp giải nào nhanh nhất và hiệu quả nhất giúp tiết kiệm thời gian Để làm được như vậy học sinh không chỉ có một khối lượng kiến thức lí thuyết Hoá học đầy đủ các em còn cần có những phương pháp giải bài tập nhanh và hay Đây chính là con đường giúp các em rèn luyện được tư duy, sự sáng tạo từ đó năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề của người học được phát huy

Chuyên đề “polime và vật liệu polime” là mảng kiến thức nhỏ với lượng kiến thức vừa phải và không quá khó Vì vậy, một bộ phận lớn học sinh chủ quan thường ít chú ý đến Do đó bỏ lỡ cơ hội “lấy điểm” trong khi làm các bài thi vì đây

là nội dung khá dễ lấy điểm mà trong các bài thi Vấn đề đặt ra là làm thế nào để các em thực sự hứng thú, chủ động sáng tạo trong nghiên cứu và tiếp thu kiến thức

từ đó hình thành và phát triển các năng lực của bản thân

Qua quá trình nghiên cứu trong nhiều năm tôi đã áp dụng nhiều phương pháp dạy học tích cực nhằm thu hút học sinh hứng thú tham gia lĩnh hội kiến thức, đồng thời hệ thống hóa các dạng bài tập và các phương pháp giải các dạng bài tập đó một cách dễ hiểu, dễ vận dụng, giúp học sinh tự tin, tích cực và sáng tạo trong giải quyết các tình huống từ đó đạt hiệu quả cao trong các kì thi

II Mục đích nghiên cứu

Chuyên đề “polime và vật liệu polime” là một chương nhỏ trong chương trình hóa học THPT là phần kiến thức khá quan trọng bởi tính ứng dụng thực tiễn

Vì vậy, các câu hỏi liên quan đến mảng kiến thức này thường xuyên xuất hiện trong các bài thi

Chuyên đề “polime và vật liệu polime” với nội dung kiến thức không khó, tuy nhiên do chủ quan nên học sinh thường ít chú ý đến Với mục đích giúp học sinh hứng thú khi học tập nghiên cứu nội dung chương này, đập tan tư tưởng chủ quan của các em, kích thích các em tự tìm tòi khám phá, sáng tạo trong xử lí và giải quyết vấn đề từ đó phát triển toàn diện các năng lực

III Đối tượng nghiên cứu

“Giải pháp hiệu quả giúp học sinh học tập và nghiên cứu chương polime và vật liệu polime theo định hướng phát triển năng lực”

IV Phương pháp nghiên cứu

1 Phương pháp nghiên cứu lí thuyết

- Nghiên cứu các văn bản của Đảng, Nhà nước, Bộ giáo dục và Đào tạo về đổi mới phương pháp dạy học

- Nghiên cứu những tài liệu về lý luận dạy học bộ môn, hệ thống các phương pháp dạy học tích cực, các tài liệu về dạy học tích cực

- Nghiên cứu sách giáo khoa Hoá học và các tài liệu có liên quan nội dung phần

“polime và vật liệu polime”

2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

- Điều tra cơ bản về thực trạng dạy và học Hoá học chương “polime và vật liệu polime” ở trường THPT

- Thăm dò, khảo sát, trao đổi ý kiến với giáo viên và học sinh về nội dung, khối lượng kiến thức, cách dạy, học và sử dụng kiến thức “polime và vật liệu polime” theo định hướng phát triển năng lực

3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm

- Xử lí số liệu thu thập được từ đó đánh giá hiệu quả của dạy và học phần “polime

và vật liệu polime” theo định hướng phát triển năng lực người học đã biên soạn

B NỘI DUNG

I Cơ sở lí luận

I.1 Tổng quan

- Nghiên cứu tổng quan về “polime và vật liệu polime” trong khuôn khổ chương trình Hoá học THPT, ứng dụng của một số vật liệu polime trong thực tiễn cuộc sống

- Phân loại một số dạng bài tập thường gặp, phương pháp giải nhanh các dạng bài tập theo định hướng phát triển năng lực

I.2 Định nghĩa và phân loại

I.2.1 Định nghĩa

- Polime hay hợp chất cao phân tử là những hợp chất có phân tử khối rất lơn do nhiều đơn vị

cơ sở gọi là mắt xích (monome) liên kết với nhau tạo nên

- Số mắt xích (monome) ban đầu gọi là hệ số trùng hợp hay hệ số polime hóa

- Nếu giá trị n = 2 đến 10 người ta gọi hợp chất là oligome, bao gồm dime, trime I.2.2 Phân loại

Có nhiều cách để phân loại polime

a Theo nguồn gốc:

-Polime thiên nhiên: có nguồn gốc từ thiên nhiên(cao su thiên nhiên, xenlulozo, protein…)

-Polime tổng hợp: do con người tổng hợp từ các monome: poli etilen, nhựa phenol fomandehit…

-Polime bán tổng hợp: được điều chế bằng cách chế biến hóa học một phần nào các polime thiên nhiên( tơ visco, tơ axetat…)

b Theo phương pháp tổng hợp:

- Polime trùng hợp: poli vinylclorua, poli stiren…

- Polime trùng ngưng: điều chế bằng phản ứng trùng ngưng: nilon-6; nilon-6,6…

c Theo thành phần cấu tạo mạch polime:

- polime đồng mạch: mạch được cấu tạo bởi các nguyên tử cacbon

- polime dị mạch: mạch được cấu tạo bởi các nguyên tử khác

I.3 Cấu trúc polime

I.3.1 Cấu trúc hình học

- Dạng mạch thẳng: phân tử chỉ có một mạch polime duy nhất do nhiều mắt xích

tạo nên (từng mắt xích có thể có nhánh hoặc không nhánh), ví dụ: cao su thiên

nhiên, amilozo, …

- Dạng phân nhánh: trên mạch polime có những nhánh cũng do các mắt xích liên kết với nhau: amolopectin,

- Dạng mạng không gian: giữa các chuỗi polime có các cấu nối bền vững: cao su lưu hóa, nhựa bakelit…

I.3.2 Cấu trúc không gian: dạng cis-, trans-,…

I.4 Tính chất cơ - lí của polime

- Polime có nhiệt độ nóng chảy không xác định, không bay hơi và rất khó tan

- Nhiều polime có tính dẻo, tính đàn hồi, cách điện,…

I.5 Các phương pháp tổng hợp polime

I.5.1 Phản ứng trùng hợp

- Khi trùng hợp từ một loại monome thì gọi là trùng hợp, từ 2 loại monome trở lên gọi là đồng trùng hợp

- Monome muốn tham gia trùng hợp trong phân tử phải có liên kết đôi hoặc có mạch vòng kém bền (etilen oxit, caprolactam…)

- Điều chế polietilen(PE)

nCH2=CH2 ����t p xt0, , (-CH2-CH2-)n

- Điều chế poli(vinyl clorua) (PVC)

nCH2=CHCl ����t p xt0, , (-CH2-CHCl-)n

- Điều chế poli (metyl metacrylat), poli(vinyl axetat), poli butadien, poli stiren,… nCH2=C(CH3)- COOCH3 ����t p xt0, , n

I.5.2 Phản ứng trùng ngưng

- Là quá trình kết hợp nhiều monome thành polime đồng thời loại ra những phân tử nhỏ như H2O…

COOCH3

CH2 – C

-CH3

- Monome muốn tham gia trùng ngưng trong phân tử phải có ít nhất 2 nhóm chức

có khả năng phản ứng trở lên

Ví dụ: nH2N-(CH2)5COOH���-(HN-(CH2)5CO-)n

I.6 Vật liệu polime

I.6.1 Chất dẻo

Chất dẻo là những polime có tính dẻo Thành phần: polime, chất hóa dẻo, chất độn,

I.6.2 Tơ: Là những polime hình sợi dài và mảnh với độ bền xác định

Tơ được phân thành hai loại

- Tơ thiên nhiên: bông, len, tơ tằm…

- Tơ hoá học: Tơ hoá học chia làm 2 nhóm

+ Tơ nhân tạo(bán tổng hợp): có nguồn gốc từ polime thiên nhiên nhưng được chế hóa thêm bằng phương pháp hóa học: tơ visco, tơ axetat

+ Tơ tổng hợp: poliamit, polieste…

I.6.2 Cao su: Là loại polime có tính đàn hồi Có hai loại cao su:

- Cao su thiên nhiên: Được lấy từ mủ cây cao su

- Cao su tổng hợp: Cao su Buna, cao su Buna N, cao su Buna S,…

II Thực trạng dạy học chương polime và vật liệu polime ở trường THPT hiện nay

Ở trường THPT hiện nay, chương “polime và vật liệu polime” với khối lượng kiến thức vừa phải và không quá khó Vì vậy, một bộ phận lớn học sinh chủ quan thường ít chú ý đến Trong quá trình dạy học giáo viên chưa làm cho học sinh thấy

rõ vai trò ứng dụng của các polime và vật liệu polime trong sự phát triển ngành khoa học vật liệu nên chưa thúc đẩy được tính tò mò, chủ động sáng tạo của học sinh Học sinh không hào hứng khi nghiên cứu chương học này Dẫn đến kết quả chưa cao Các giờ học mang đặc thù truyền thụ lí thuyết nên càng khô khan kém hấp dẫn Chính sự tương tác qua lại ấy làm giảm hiệu quả của quá trình dạy và học của thầy và trò

III Dạy học theo nghiên cứu bài học nhằm phát triển năng lực sáng tạo của người học.

III.1 Mục tiêu của giải pháp và các biện pháp thực hiện

Để phát huy tính hiệu quả của quá trình dạy học, học sinh chủ động, sáng tạo, giáo viên giao nhiệm vụ cho học sinh khích thích trí tò mò của HS để từ đó các

em chủ động tìm hiểu các vấn đề liên quan đến kiến thức về polime và vật liệu polime cũng như những ứng dụng đa dạng và phong phú của nó Nhiệm vụ mà HS phải thực hiện là hệ thống câu hỏi GV cho sẵn giúp học sinh có thể tra cứu tìm tòi các kiến thức, hình ảnh, video liên quan đến nội dung chuyên đề trong tài liệu hay trên các website

Trong quá trình dạy học, GV sử dụng phương pháp dạy học tích cực nhằm tạo cho HS cơ hội chủ động lĩnh hội kiến thức đồng thời lồng ghép các dạng bài tập giúp HS làm quen và nhận dạng các dạng bài tập với các phương pháp giải tối ưu giúp các e tự tin hơn trong việc giải quyết các bài toán, các tình huống đặt ra của nội dung đang nghiên cứu

III.2 Tiến trình thực hiện giải pháp

III.2.1 Chuẩn bị của giáo viên và học sinh

a Giáo viên

- Chuẩn bị các nhiệm vụ cho HS thực hiện trước: Hệ thống câu hỏi giúp cho HS tìm hiểu về polime và vật liệu polime, các ứng dụng trong thực tiễn Giáo viên yêu cầu học sinh tìm các video, các mẫu vật liệu, đồ dùng làm từ polime (GV giao cho

HS trước một tuần để chuẩn bị trước khi GV triển khai chuyên đề)

Cụ thể: Mỗi nhóm thu thập 5 đồ dùng và vật liệu theo phân công

+ Nhóm 1: Thu thập vật liệu và đồ dùng làm bằng chất dẻo

+ Nhóm 2: Thu thập vật liệu và đồ dùng làm bằng tơ

+ Nhóm 3: Thu thập vật liệu và đồ dùng làm bằng cao su

- Chuẩn bị giáo án với nhiều phương pháp và kĩ thuật dạy học hiện đại: đàm thoại, phát hiện và giải quyết vấn đề, kĩ thuật mảnh ghép, kĩ thuật khăn trải bàn,…

- Máy tinh, máy chiếu đa năng, bảng phụ,

b Học sinh: Các nhóm hoàn thành các nhiệm vụ được giao.

III.2.2 Tiến trình thực hiện

III.2.2.1 Hoạt động khởi động:

- Giáo viên yêu cầu các nhóm đưa ra các đồ dùng, vật liệu có nguồn gốc từ polime

đã thu thập được

- GV đưa các vật dụng đó lên máy chiếu đa năng chiếu các hình ảnh về các đồ dùng quen thuộc được làm từ vật liệu polime như lụa tơ tằm, chai nhựa P.E, viên gạch thuỷ tinh, kính xe ôtô vật liệu polime, tiền polime, chùm bóng bay cao su,…

- Sau đó GV đưa ra hệ thống câu hỏi cho các nhóm: Những vật trên được làm từ chất liệu gì? Trong thực tiễn những loại vật liệu truyền thống nào (em biết) đã được thay thế bằng các loại vật liệu polime?

GV định hướng để HS trả lời câu hỏi trên thông qua những kiến thức về polime và ứng dụng của polime mà HS đã thu thập được: Các vật dụng trên được làm từ vật liệu polime

- Poli (metyl metacrylat) có đặc tính trong suốt cho ánh sáng truyền qua tốt (trên 90%) nên được dùng để chế tạo thủy tinh hữu cơ plexiglas, kính oto,…

- Tơ nitron được dùng để thay thế len; Tơ nilon - 6,6, tơ lapsan dùng để dệt vải may mặc thay thế tơ tằm,…

- Vữa khô polime (sử dụng phụ gia polime làm chất kết dính) thay thế cho vữa truyền thống( được trộn từ cát và xi măng); bê tông polime có khả năng chống

ăn mòn hoá học, chịu nhiệt, chịu nén và có độ bền cao hơn bê tông truyền thống (bê tông Pocland)

GV: Kết luận , dẫn dắt vào bài

III.2.2.2 Hoạt động hình thành kiến thức

a Tìm hiểu khái niệm thế nào là polime, phương pháp điều chế polime, tính chất cơ

lí hoá?

Để HS hình thành kiến thức phần này giáo viên cho ba nhóm HS nghiên cứu và định hướng để HS hoàn thành phiếu học tập số 1

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1

- Thế nào là polime? Đặc điểm cấu tạo của polime? Công thức phân tử polime được biểu diễn như thế nào? Cách gọi tên các polime?

- Polime được tổng hợp bằng những phương pháp nào? Đặc điểm của các phương pháp đó?

3 Tính chất cơ - vật lí của polime? Dựa vào đặc điểm cấu tạo của polime giải thích các tính chất vật lí đó?

b Khái niệm một số vật liệu polime? Thành phần tính chất và ứng dụng của chúng

GV chia lớp thành ba nhóm (nhóm chuyên gia) hoàn thành ba phiếu học tập vào ba bảng phụ

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2 (Nhóm 1 thực hiện)

- Thế nào là chất dẻo? Chất dẻo và vật liệu comporit khác nhau như thế nào?

- Tính chất và ứng dụng của một số polime được dùng làm chất dẻo: polietilen, poli(vinylclorua), poli(metylmetacylat)?

- Viết phương trình hoá học phản ứng tổng hợp các polime polietilen, poli(vinylclorua), poli(metylmetacylat) từ các monome tương ứng

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 3 (Nhóm 2 thực hiện)

- Thế nào là tơ? Cách phân loại các loại tơ ?

- Tính chất và ứng dụng của tơ nilon-6,6; tơ nitron?

- Viết phương trình hoá học phản ứng tổng hợp tơ nilon-6,6; tơ nitron từ các monome tương ứng?

PHIẾU HỌC TẬP SỐ 3 (Nhóm 3 thực hiện)

- Cao su là gì? Cách phân loại caosu ?

- Tính chất và cấu tạo caosu thiên nhiên?

- Viết phương trình hoá học phản ứng tổng hợp caosu buna, S ; Buna-N?

Trong quá trình các nhóm hoàn thành phiếu học tập, giáo viên quan sát HS định hướng và gợi ý để các nhóm nghiên cứu và thực hiện theo đúng yêu cầu GV

yêu cầu các nhóm treo sản phẩm đã hoàn thiện cho các nhóm khác cùng nhận xét đánh giá kết quả nhiệm vụ của nhau

Tiếp theo GV chia mỗi nhóm chuyên gia thành ba nhóm nhỏ rồi tạo ba nhóm mới (nhóm mảnh ghép) bằng cách ghép mỗi nhóm nhỏ của ba nhóm đã chia Các HS trong nhóm mảnh ghép trao đổi cho nhau những kiến thức đã nghiên cứu và thống nhất ở nhóm chuyên gia cho các thành viên khác của nhóm mình

Cuối cùng GV tổng kết lại hệ thống kiến thức toàn bài Học sinh ghi các nội dung vào vở ghi

III.2.2.3 Hoạt động luyện tập

Giáo viên kiểm tra đánh giá khả năng tiếp thu và vận dụng kiến thức của các nhóm mảnh ghép bằng trò chơi trả lời câu hỏi nhanh (5s)

Luật chơi: tất cả các thành viên trong nhóm cùng phải tham gia chơi bằng cách giơ bảng kết quả khi hết giờ quy định Với mỗi câu trả lời các nhóm 100% đúng được thưởng 10 bông hoa, nhóm sai ít hơn 8 hoa, nhóm cuối cùng 6 hoa GV cử 1 thư kí ghi và cùng GV theo dõi kết quả của các nhóm Nhóm nào nhiều hoa nhất sẽ thắng Nội dung câu hỏi như sau (có 10 câu hỏi):

Câu 1: Quá trình nhiều phân tử nhỏ (monome) kết hợp với nhau thành phân tử lớn (polime) đồng thời giải phóng những phân tử nước gọi là phản ứng

A nhiệt phân B trao đổi C trùng hợp D trùng ngưng Câu 2: PE là chất dẻo mềm, nóng chảy ở nhiệt độ lớn hơn 110 0 , được dùng làm màng mỏng, bình chứa, túi đựng, PE là

A Poli(vinylclorua) B Polipropilen.

Câu 3: Thủy tinh hữu cơ có thể điều chế được bằng cách thực hiện phản ứng trùng hợp monome nào sau đây:

A Metylmetacrylat B Axit acrylic

Câu 4: Tơ nilon – 6,6 được tổng hợp từ những monome: