Xây dựng, sử dụng bài tập phân hóa trong dạy học hóa học để kiểm tra đánh giá trinh độ năng lực học sinh qua các bài 5-7kiểm tra 2.3.2.. Sử dụng và hướng dẫn HSG giải các bài tập nâng ca
Trang 11.4 Phương pháp nghiên cứu
2 NỘI DUNG
2.2.Thực trạng việc bồi dưỡng HSG ở truờng THPT 52.3 Xây dựng hệ thống bài tập nhằm phát hiện và bồi duỡng
học sinh giỏi hoá học
2.3.1 Xây dựng, sử dụng bài tập phân hóa trong dạy học hóa
học để kiểm tra đánh giá trinh độ năng lực học sinh qua các bài 5-7kiểm tra
2.3.2 Xây dựng, sử dụng bài tập có nhiều cách giải, phát hiện 7-10HSG qua những cách giải thông minh, sáng tạo
2.3.3 Sử dụng và hướng dẫn HSG giải các bài tập nâng cao 10-13
thường xuất hiện trong đề thi học sinh giỏi các cấp.
2.3.4 Xây dựng, sử dụng những bài tập hoá học có những nội 13dung đang có nhiều tranh luận phát hiện HSG có tư duy phản biện
2.3.5 Sử dụng các bài thực hành thí nghiệm hóa học nâng cao 14-15nhằm phát triển tư duy thực nghiệm cho HSG
2.3.6 Xây dựng, sử dụng hệ thống bài tập thực tiễn nhằm phát 15-17triển năng lực vận dụng kiến thức giải quyết các vấn đề thực tiễn
2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm đối với hoạt động giáo
dục, với bản thân, đồng nghiệp và nhà trường 18
Trang 21 MỞ ĐẦU
1.1 Lí do chọn đề tài
Trong xu thế toàn cầu hoá và hội nhập kinh tế quốc tế hiện nay, với sựphát triển như vũ bão của cách mạng khoa học - công nghệ, nhất là công nghệthông tin và truyền thông; với sự phổ biến của Internet và sự tiến nhanh đến nềnkinh tế tri thức… thì vấn đề đào tạo, bồi dưỡng nhân tài, đặc biệt là tài năng trẻ cóvai trò cực kỳ quan trọng trong tiến trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước.Nhận thức sâu sắc tầm quan trọng của vấn đề nêu trên, Đảng và Nhà nước ta đãthường xuyên quan tâm đến công tác phát hiện, bồi dưỡng và đào tạo nhân tài nóichung và công tác bồi dưỡng học sinh giỏi nói riêng; đầu tư đổi mới hệ thống giáodục và đào tạo cả về nội dung, phương pháp nhằm nâng cao chất lượng bồi dưỡngnhân tài, có chính sách đãi ngộ đặc biệt đối với các nhà khoa học có công trìnhnghiên cứu xuất sắc Nhiều tài năng trẻ đã được bồi dưỡng và phát triển nhanhchóng Khối trường, lớp chuyên đã có những đóng góp rất lớn trong việc phát hiện,bồi dưỡng nhân tài, tạo nguồn nhân lực chất lượng cao cho đất nước, đồng thời,góp phần tích cực nâng cao chất lượng và thành tích của các kỳ thi học sinh giỏiquốc gia, các cuộc thi Olympic quốc tế về toán, tin học, lý, hoá, sinh và ngoại ngữ
Số học sinh đoạt giải trong các kỳ thi học sinh giỏi quốc gia, quốc tế ngày càngtăng Chính nguồn nhân lực- nhân tài đó trở thành những nhà khoa học mũi nhọntrong từng lĩnh vực, là nhân tố quyết định đến sự phát triển của một quốc gia Lĩnhvực hóa học, trong tương lai không xa nền công nghiệp hóa chất, dầu khí của nước
ta phát triển vượt bậc, nhanh chóng, nhu cầu về đội ngũ cán bộ, kĩ sư có trình độ kĩthuật cao trong các lĩnh vực của công nghệ hoá học không thể thiếu
Để đáp ứng nhu cầu trên cần đẩy mạnh hơn nữa việc phát hiện và bồi dưỡngHSG về hoá học ở trường phổ thông Đây cũng là nhiệm vụ tất yếu trong công cuộcđổi mới đất nước hiện nay.Các thầy cô giáo bồi dướng HSG phải tự xây dựng chomình một phương pháp riêng để giúp học sinh vừa giỏi, vừa phát triển được nănglực Nhằm mục đích này cùng với mong muốn xây dựng cho mình tư liệu dạy học,
bồi dưỡng học sinh giỏi tôi đã chọn và nghiên cứu đề tài “ Xây dựng hệ thống bài tập nhằm phát hiện và bồi duỡng học sinh giỏi hoá học ở truờng trung học phổ thông ”.
1.2 Mục đích nghiên cứu
- Tìm hiểu cơ sở lí luận của đề tài
- Bài tập nhằm phát hiện học sinh giỏi môn Hoá học
- Xây dựng, sử dụng bài tập Hóa Học Bồi dưỡng Học sinh giỏi nhằm phát triển năng lực tư duy học sinh
1.3 Đối tượng nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu : Bồi duỡng học sinh giỏi Hóa THPT tham dự kì thi học sinh giỏi các cấp( chủ yếu là HSG cấp tinh)
Trang 31.4 Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu cơ sở lí luận của lí thuyết
- Nghiên cứu tài liệu, sách giáo khoa, sách giáo viên, sách bài tập, sách tham khảo, các đề thi học sinh giỏi Hóa các cấp các năm
- Thực nghiệm: Từ thực nghiệm giảng dạy cho học sinh ở nhiều năm học với nhiềulớp học sinh thông qua các bài kiểm tra qua các kỳ thi học sinh giỏi và quá trình ôntập cho học sinh giỏi
2 NỘI DUNG
2.1 Cơ sở lí luận.
2.1.1 Những phẩm chất và năng lực tư duy của một học sinh giỏi hoá học
Theo PGS Bùi Long Biên (Đại học Bách Khoa):“Học sinh giỏi hoá học phải
là nguời nắm vững bản chất hiện tuợng hoá học, nắm vững các kiến thức cơ bản đã
đuợc học để giải quyết một hay nhiều vấn đề mới trong các kì thi đưa ra” [1]
Theo PGS.TS Cao Cự Giác ( Đại học Vinh): Một học sinh giỏi hoá học phảihội đủ “ba có”
- Có kiến thức cơ bản tốt, thể hiện nắm vững kiến thức cơ bản một cách sâu sắc có
- Năng lực tiếp thu kiến thức
- Năng lực suy luận logic
- Năng lực đặc biệt
- Năng lực lao động sáng tạo
- Năng lực kiểm chứng
- Năng lực thực hành [1]
Vì vậy, giáo viên dạy cần quan sát để phát hiện đuợc học sinh giỏi môn hoá học
từ những phẩm chất và năng lực tư duy quan trọng sau:
Trang 4- Phải có kiến thức cơ bản vững vàng, sâu sắc, có hệ thống Từ những kiến thức
cơ sđuợc, một học sinh giỏi hoá cần biết vận dụng linh hoạt các kiến thức cơ bảnvào giải quyết các vấn đề đặt ra, biết áp dụng kiến thức cũ trong các tình huốngmới
- Học sinh giỏi cần phải có năng lực tư duy sáng tạo Nguời học phải biết phântích tổng hợp và so sánh, khái quát hoá , có khả năng sử dụng các các phuơng phápphán đoán mới: Quy nạp, suy diễn và loại suy
- Kĩ năng thực hành tốt: biết nêu ra những dự đoán, lí luận cho các hiện tuợngxảy ra trong thực tế và biết cách dùng thực nghiệm để kiểm chứng lại những suyđoán trên
- Có năng lực suy nghĩ độc lập tự nhìn thấy vấn đề và phát hiện đuợc vấn đề ,đặt vấn đề và giải quyết vấn đề, kiểm tra và đánh giá đuợc cách giải quyết của bảnthân, phản biện đuợc cách giải quyết vấn đề của nguời khác
- Có năng lực suy nghĩ linh hoạt, sáng tạo, phát hiện đuợc mối quan hệ khăngkhít giữa những sự kiện có trong thực nghiệm, trong bài tập hoặc trong thực tế sảnxuất, đời sống để tìm ra phuơng pháp đúng, hợp lí, độc đáo để giải quyết vấn đề dặt
và loại suy
2.1.3 Bài tập hoá học và phát triển tư duy của học sinh.
Để phát hiện học sinh giỏi và bồi duỡng học sinh giỏi môn hoá học, việc xâydựng hệ thống bài tập có vấn đề là một khâu vô cùng quan trọng Kinh nghiệmnhiều năm ôn luyện học sinh giỏi, tôi đã rút ra một số cách sử dụng bài tập hoá họcthông qua đó phát hiện đuợc học sinh giỏi:
- Sử dụng bài tập phân hóa trong dạy học hóa học để kiểm tra đánh giá trinh độ năng lực học sinh qua các bài kiểm tra
- Sử dụng bài tập có nhiều cách giải, phát hiện HSG qua những cách giải thông minh, sáng tạo
- Thường xuyên tạo tình huống có vấn đề mới, lạ trong dạy học, kích thích tư duy sáng tạo của HSG
2.1.4 Các biện pháp bồi duỡng học sing giỏi.
- Hướng dẫn HSG tìm hiểu những vấn đề khó, vượt quá chương trình THPT
Trang 5- Hướng dẫn HSG giải các bài tập nâng cao thường xuất hiện trong đề thi học sinh giỏi các cấp.
- Hướng dẫn HSG phát triển tư duy phản biện qua những nội dung hóa học đang cónhiều tranh luận
- Hướng dẫn HSG phát triển tư duy thực nghiệm qua các bài thực hành thí nghiệm hóa học nâng cao
- Hướng dẫn học sinh rèn luyện năng lực vận dụng kiến thức giải quyết các vấn đề thực tiễn
2.2.Thực trạng việc bồi dưỡng học sinh giỏi ở truờng THPT.
“Bồi dưỡng nhân tài” nói chung và bồi dưỡng học sinh giỏi Hóa học nóiriêng là nhiệm vụ tất yếu trong công cuộc đổi mới đất nước hiện nay Bởi đội ngũHSG này trong tuơng lai sẽ là lực luợng nòng cốt xây dựng và phát triển đất nuớc.Tuy nhiên công tác bồi dưõng học sinh giỏi đặc biệt ở các truờng phổ thông nôngthôn còn nhiều khó khăn:
- Chưa có tài liệu bồi duỡng học sinh giỏi chính thống, kiến thức rộng
- Phụ huynh học sinh chưa thực sự hiểu rõ tầm quan trọng của việc bồi duỡng học sinh giỏi
- Điểm xuất phát của học sinh còn thấp, đối tuợng học sinh hội đủ các phẩm chất vànăng lực của một học sinh giỏi hoá còn rất ít
Đây cũng là trăn trở của mỗi giáo viên khi đứng đội tuyển, vì vậy tôi mạnh dạn nêu lên một số kinh nghiệm phát hiện và bồi duỡng học sinh giỏi môn Hoá học
2.3 Xây dựng hệ thống bài tập nhằm phát hiện và bồi duỡng học sinh giỏi hoá học.
2.3.1 Xây dựng, sử dụng bài tập phân hóa trong dạy học hóa học để kiểm tra đánh giá trinh độ năng lực học sinh qua các bài kiểm tra
- Tuyển chọn và xây dựng một số bài tập có các câu hỏi chứa 4 mức độ nhận thứcbiết, hiểu, vận dụng, sáng tạo trong đó chú trọng các mức độ vận dụng và sáng tạo
- Sử dụng các bài tập này trong dạy học cũng như các bài kiểm tra định kì, chọn vàsàng lọc đội tuyển
- Phân tích đánh giá từng bài kiểm tra của các em để phân loại và tuyển chọn các
em thường xuyên trả lời được các câu hỏi ở mức độ vận dụng và sáng tạo vào độituyển
Ví dụ 1: Cho nguyên tử của nguyên tố X có cấu hính electron: 1s22s22p63s23p64s2 1
Nêu vị trí (ô nguyên tố, chu kì, nhóm) của nguyên tố X trong BTH
Trang 62. X là nguyên tố gì? (kim loại, phi kim hay khí hiếm) Xu hướng của X trong các phản ứng hoá học là gì ?
3. Nguyên tử của nguyên tố Y có tổng số hạt mang điện nhiều hơn số hạt mang điện của X là 30 hạt Xác định vị trí của Y trong BTH, giải thích
4. Trong tự nhiên Y có 2 đồng vị 35Y và 37Y có thành phần phần trăm về số nguyên
rử lần lượt là 75% và 25% Tính % về khối lượng của 35Y trong KYO3
( Cho nguyên tử khối K = 39, Y= 35,5, O=16)
X là kim loại vì có 2 e ở lớp ngoài cùng
X có xu hướng nghường e trong các phản ứng hoá học để tạo thành ion dương
có cấu hình bền vững giống khí hiếm: X → X2+ + 2e
1.Xác định sự thay đổi số oxihóa của các nguyên tố trong phản ứng trên?
2.Phản ứng trên có phải phản ứng oxihóa khử hay không ?
3.SO2 sinh ra từ quá trình sản xuất công nghiệp là chất độc hại cho môi trường ,có cách nào để loại bỏ NH3 trong không khí
4.Để diều chế được 1 tấn NH3 cần bao nhiêu m3 không khí biết N2 chiếm 80% thể tích không khí, hiệu suất của phản ứng đạt 45%
Trang 75 Tại 4000C, P = 10atm phản ứng N2(k) + 3H2(k) 2NH3 (k) có Kp = 1,64
10 4 Tìm % thể tích NH3 ở trạng thái cân bằng, giả thiết lúc đầu N2(k) và H2(k) có
tỉ lệ số mol theo đúng hệ số của phương trình.[4]
Vậy, P N 2 = 2,404 P NH 3 = 10 4P N2 = 0,384 atm chiếm 3,84%
2.3.2 Xây dựng, sử dụng bài tập có nhiều cách giải, phát hiện HSG qua những cách giải thông minh, sáng tạo
Xây dựng và sử dụng bài tập có nhiều cách giải, trong đó có cách giảihay, nhanh và sáng tạo ít nhất là 2 cách trong đó có cách giải nhanh, sáng tạo.Thông qua đó phát hiện được những học sinh có khả năng sáng tạo trong cách giải
Trang 8Ví dụ 1: Cho 11,2(g) Fe tan hoàn toàn vào dung dịch chứa x (mol) HNO3 Sauphản ứng thu được dung dịch Y chứa 37,24 (g) muối ( không có NH4NO3) và V(lít) khí NO ( sản phẩm khử duy nhất của N+5) Tìm x và V
Lời giải:
Cách 1: Cách giải thông thường
Vì muối này chưa thể biết là muối sắt (II) hay muối sắt (III) hoặc cả 2 loại nên thông thường học sinh sẽ xét các trường hợp rồi loại dần:
+ Nếu lên muối sắt (II) ta có : Fe0 Fe+2 + 2e
0,2mol 0,2 0,4 molVậy mmuối sắt (II) = 0,2 180 = 36 (g) loại
+ Nếu là muối sắt (III) tương tự ta có: Fe0Fe+3 + 3e
mmuối sắt (III) = 0,2.242 = 48,4(g) Loại
Vậy đó là hỗn hợp muối sắt (II) và muối sắt (III):
Gọi số mol Fe(NO3)2 và Fe(NO3)3 lần lượt là a và b
Bảo toàn nguyên tố Fe ta có: a + b = 0,2
Khối lượng muối là : 180a + 242b = 37,24
Giải hệ phương trình ta có b 0,02mol
a0,18mol
Ta lại có quá trình nhường nhận e : Fe0 Fe+2 + 2 e
0,18mol 0,36mol
Fe0 Fe+3 + 3 e0,02mol 0,06mol
N+5 + 3e N+2
Áp dụng bảo toàn e ta có nNO= 0,36 0,06 = 0,14mol V = 3,136 (lít)
3
Áp dụng bảo toàn nguyên tố N ta có x = nHNO 3 = 0,14 + 0,36+0,06 = 0,56
Cách 2: Cách sử dụng phương pháp số oxi hóa trung bình
Ta có quá trình tổng quát: Fe0 Fe+ n + n e
0,2mol 0,2 (mol)n
N+5 + 3e N+2
0,2n0,2 n 3
Trang 9Theo bảo toàn nguyên tố Fe ta có nFe = nmuối = 0,2mol.
Trang 10Hay muối có dạng: Fe(NO3) n có khối lượng là: 0,2( 56 + 62 n ) = 37,24 n = 2,1
Vậy số mol của NO là : 0,2n
3 = 0,14 mol V = 3,136 (lít)
Áp dụng bảo toàn nguyên tố N có : x = nHNO 3 = 0,2 n + 0,14 = 0,56 (mol)
Cách giải thứ 2 nhanh hơn, tổng quát hơn thể hiện sự sáng tạo
Ví dụ 2: Cho 0,87 gam hỗn hợp gồm Fe, Cu và Al vào bình đựng 300 ml dung dịch
H2SO4 0,1M Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 0,32 gam chất rắn
và có 448 ml khí (đktc) thoát ra Thêm tiếp vào bình 0,425 gam NaNO3, khi cácphản ứng kết thúc thì thể tích khí NO (đktc, sản phẩm khử duy nhất) tạo thành vàkhối lượng muối trong dung dịch là
Hỗn hợp sau phản ứng gồm : Cu, Fe2+, Al3+, SO4 2-, H+ Cho tiếp NaNO3 vào thì Cu,
Fe2+ bị oxh bởi NO3 -/H+ Do tính khử của Cu > Fe2+ nên Cu bị oxh trước
Cách giải thông thường
Cách 1: Viết pt ion thu gọn:
3 Cu + 8 H+ + 2 NO3 - → 3 Cu2+ + 4 H2O + 2 NO
nbđ 0,005 0,02 0,005
ndư 0 1/150 1/600
Trang 11Dung dịch sau phản ứng gồm : Cu2+ , Fe3+, Al3+, SO4 2-, Na+
Khối lượng muối thu được: 0,87 + 0,03.96 + 0,005.23 = 3,865 gam
Cách 2: áp dụng định luật bảo toàn e
Khối lượng muối thu được: 0,87 + 0,03.96 + 0,005.23 = 3,865 gam → Đáp án C
Cách giải thứ hai hay và sáng tạo và tổng quát hơn cách 1
2.3.3 Sử dụng và hướng dẫn HSG giải các bài tập nâng cao thường xuất hiện
trong đề thi học sinh giỏi các cấp.
- Lựa chọn, hướng dẫn học sinh giải các bài tập nâng cao thường xuất hiện trong
đề thi học sinh giỏi các cấp
- giáo viên nghiên cứu đề thi học sinh giỏi các năm để phân dạng những bài tập thường có trong đề thi
- giáo viên siêu tầm, tổng hợp những bài tập cùng dạng từ các nguồn tài liệu khácnhau ( tập đề học sinh giỏi các năm, tài liệu nâng cao, bồi dưỡng học sinhgiỏi… )và hướng dẫn học sinh cách giải tổng quát, những biến dạng có thể có,những sai lầm thường gặp của học sinh…sau đó học sinh áp dụng làm các bài tập
cụ thể
- Kiểm tra, đánh giá hoạt động học của học sinh
Ví dụ 1: Trong đề thi học sinh giỏi thường có bài toán về HNO3, giáo viên siêu tầm
tổng hợp và phân dạng các bài toán nâng cao về HNO3 và hướng dẫn học sinh
Trang 12giỏi giải các bài toán cụ thể ( giáo viên lưu ý cachs giải hay, sáng tạo đồng thời chú
ý những sai lầm HS thường mắc phải ) Ví dụ:
1 Hòa tan hoàn toàn 25,3 gam hỗn hợp X gồm Mg, Al, Zn bằng dung dịch HNO3.Sau khi phản ứng kết thúc thu được dung dịch Y và 4,48 lít (đktc) khí Z (gồm haihợp chất khí không màu) có khối lượng 7,4 gam Cô cạn dung dịch Y thu được122,3 gam hỗn hợp muối Tính số mol HNO3 đã tham gia phản ứng [6]
Hỗn hợp muối gồm Mg(NO3)2, Zn(NO3)2, Al(NO3)3 và có thể có NH4NO3
Gọi số mol của NH4NO3 là x mol (x 0)
=> n HNO 3 n H 1,4 10x(mol) ; n H 2 O 0,7 3x(mol)
Theo phương pháp bảo toàn khối lượng ta có:
Hướng dẫn:
Trang 13Giả sử trong 7,539 A có ( Mg: x mol; Zn: y mol; Al: z mol)
Phương trình hoà tan:
3M + 4n HNO3 3M (NO3)n + nNO + 2nH2O (1)8M + 10n HNO3 8 M(NO3)n + nN2O + 5n H2O (2)
với Mg: n = 2, Zn: n = 2, Al: n = 3 ( có thể viết từng phản ứng riêng biệt)
2x + 2y + 3z = 0,48 (mol electron )+ Khi cho 7,539 A vào 1 lít dung dịch KOH 2M
Zn + 2KOH K2ZnO2 + H2
2Al + 2KOH + 2H2O 2KAlO2 + 3H2
+ Biện luận dư KOH:
nAl < 7,539 g 0,28mol nZn < 7,539 g 0,12 mol 26,98 g / mol 65,38 g / mol
nKOH = 2 mol > 0,28 mol dư KOH+ Độ giảm khối lượng dung dịch: y (65,38 – 2,016) + z (26,98 -3,024) = 5,718
Trang 14-Giáo viên phân tích và cùng học sinh tìm ra bản chất của vấn đề và chốt lại nội dung kiến thức.
Ví dụ: So sánh nhiệt độ nóng chảy của HF và H 2 O
Có ý kiến cho rằng: hai chất rắn đó phải có nhiệt độ nóng chảy xấp xỉ nhau
Lại có ý kiến khác: HF có nhiệt độ nóng chảy phải cao hơn của nước (vì HF
momen lưỡng cực lớn hơn,phân tử khối lớn hơn, liên kết hidro bền hơn)
Tuy nhiên, thực tế cho thấyt nc0
vỡ nên xảy ra hiện tượng
nóng chảy.Mỗi phân tử H-O-H có thể tạo được 4 liên kết hidro với 4 phân tử kháH2O c nằm ở 4 đỉnh của tứ diện Trong nước đá mỗi phân tử liên H2O kết với 4phân tử H2O khác tạo thành mạng lưới không gian 3 chiều Muốn làm nóng chảy nước đá cần phải phá vỡ mạng lưới không gian 3 chiều với số lượng liên kết hidro nhiều hơn so với ở HF rắn do đó đòi hỏi nhiệt độ cao hơn [8]