NhiÖm vô nghiªn cøu - T×m hiÓu thùc tr¹ng sö dông bµi tËp ho¸ häc cã néi dung liªn quan đến thực tiễn trong giảng dạy ở trường trung học phổ thông hiện nay - Tìm hiểu những xu hướng phát[r]
Trang 1Trường Đại Học Vinh
=== ===
Mai duy nam
BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC TƯ DUY THỰC TIỄN CHO HỌC SINH QUA VIỆC XÂY DỰNG BÀI TẬP HOÁ HỌC GẮN VỚI CÁC VẤN ĐỀ PHÁT TRIỂN
KINH TẾ, XÃ HỘI VÀ MễI TRƯỜNG
Chuyên ngành: lí luận và phương pháp dạy học hoá học
Mã số:
Luận văn thạc sỹ giáo dục học
Người hướng dẫn khoa học: PGS-T.S CAO CỰ GIÁC
Trang 2Lời cảm ơn
Chúng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo:
Thầy PGS – TS Cao Cự Giác, TS Lê Văn Năm đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình hoàn thành luận văn
Chúng tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Hoá Học, khoa đào tạo Sau đại học, Ban giám hiệu trường Trung học phổ thông Cửa lũ, THPT Cửa lũ II, THPT Nghi Lộc I đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện để chúng tôi hoàn thành luận văn này
Chúng tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp
và các em học sinh ở các trường thực nghiệm đã nhiệt tình, động viên, giúp đỡ chúng tôi trong quá trình thực hiện đề tài
Vinh, ngày 30 tháng 11 năm 2011
Mai Duy Nam
Trang 3Mở đầu
1 Lí do chọn đề tài
Với sự phát triển như vũ bão của khoa học kỹ thuật và sự bùng nổ thông tin trong giai đoạn hiện nay, đang đặt ra nhiều thách thức cho ngành GD - ĐT
đó là: phải đào tạo con người khi vào đời là con người tự chủ, năng động và sáng tạo thì phương pháp giáo dục cũng phải hướng vào rèn luyện các kĩ năng
và khơi dậy suy nghĩ và hành động một cách tự chủ, năng động, sáng tạo
Chính vì thế mà mục tiêu của môn hoá học ở trường phổ thông là: cung cấp cho học sinh hệ thống kiến thức, kĩ năng phổ thông, cơ bản, hiện đại, thiết thực, có nâng cao về hoá học và gắn với đời sống Nội dung chủ yếu bao gồm cấu tạo chất, sự biến đổi của các chất, những ứng dụng và những tác hại của các chất trong đời sống, sản xuất và môi trường Những nội dung này góp phần giúp học sinh có học vấn phổ thông tương đối toàn diện để có thể tiếp tục học lên đồng thời có thể giải quyết một số vấn đề có liên quan đến hoá học trong đời sống sản xuất Mặt khác góp phần phát triển tư duy, sáng tạo, khả năng giải quyết vấn đề cho học sinh
Hoá học - là một môn khoa học thực nghiệm, chứa đựng nhiều yếu tố lí thú, một trong những môn khoa học phát triển khả năng tư duy sáng tạo và hình thành thế giới quan cho học sinh Nhưng thực trạng dạy và học hoá học trong những năm gần đây như thế nào? Đó là lí thuyết chưa gắn liền với thực tiễn, xa rời thực tiễn, nặng về lí thuyết, nhẹ về thực hành Những ứng dụng của hoá học trong đời sống và sản xuất học sinh không biết hoặc biết một cách không tường tận, không hiểu bản chất
Chính vì những thực trạng trên, mà hạn chế sự phát triển tư duy và khả năng sáng tạo của học sinh, dần dần học sinh mất đi những hiểu biết sáng tạo vốn rất lí thú của bộ môn khoa học thực nghiệm này
Đối với lí luận dạy học, bài tập được coi là một phương pháp dạy học vận dụng Nó được áp dụng phổ biến và thường xuyên ở tất cả các cấp học và các loại trường khác nhau Bài tập được sử dụng ở tất cả các khâu của quá trình dạy học, nghiên cứu tài liệu mới, củng cố, vận dụng, kiểm tra đánh giá kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo của học sinh Như vậy sử dụng bài tập hoá học là
Trang 4một phương pháp dạy học hoá học rất quan trọng trong việc nâng cao chất lượng giảng dạy hoá học ở các trường phổ thông
Với những lí do trên, nhằm từng bước nâng cao chất lượng dạy và học hoá học ở trường trung học phổ thông, thiết nghĩ cần có những bài tập hoá học liên quan đến thực tế cuộc sống, sản xuất cho học sinh, và do đó chúng tôi
chọn đề tài: ''Thiết kế và sử dụng bài tập hoá học có nội dung liên quan đến
thực tiễn trong dạy học hoá học ở trường trung học phổ thông''.
2 Mục đích, nhiệm vụ và phương pháp nghiên cứu
2.1 Mục đích nghiên cứu
Xuất phát từ yêu cầu của xã hội đối với những ứng dụng của hoá học trong thực tiễn và vai trò của bài tập trong giảng dạy hoá học, để thiết kế một
hệ thống bài tập hoá học liên quan đến thực tiễn và đề ra phương pháp sử dụng chúng, nhằm phát triển tư duy và hứng thú bộ môn cho học sinh, góp phần nâng cao chất lượng dạy và học hoá học ở trường THPT
2.2 Nhiệm vụ nghiên cứu
- Tìm hiểu thực trạng sử dụng bài tập hoá học có nội dung liên quan
đến thực tiễn trong giảng dạy ở trường trung học phổ thông hiện nay
- Tìm hiểu những xu hướng phát triển của bài tập hoá học hiện nay
- Tìm hiểu những ứng dụng của hoá học trong đời sống và sản xuất
- Nghiên cứu nội dung, cấu trúc chương trình hoá học phổ thông Các nội dung và bài tập hoá học liên quan đến thực tiễn
- Thiết kế và sử dụng các bài tập hoá học có nội dung liên quan đến thực tiễn
- Thực nghiệm sư phạm và xử lí kết quả thực nghiệm
2.3 Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết
- Nghiên cứu các tài liệu, sách giáo khoa có liên quan đến đề tài
- Điều tra cơ bản: test - phỏng vấn - dự giờ
- Thực nghiệm sư phạm
- Thống kê toán học trong khoa học Giáo dục để xử lí kết quả thực nghiệm sư phạm
Trang 53 Lịch sử của vấn đề nghiên cứu
Đã có một số tác giả đã nghiên cứu về nội dung ứng dụng của hoá học như:
- Hóa học dành cho người yêu thích (Dương Văn Đảm - NxbGD - 2004)
- 109 nguyên tố hoá học (Trần Ngọc Mai - NxbGD - 2002)
- Hoá học chìa khoá vàng (Biên dịch: Từ Văn Mạc, Trần Thị ái - Nxb ĐHQG - 1997)
- Cơ sở hoá học (R.B Bucat, NxbGD - 2000)
- Chất độc trong thực phẩm (Wolfdietrich Eichler NxbKHKT - 2000) Nhưng các tác giả này mới chỉ đề cập đến những vấn đề hoá học trong thực tế Mà chưa có một tác giả nào biên soạn những bài tập hoá học có nội dung liên quan với thực tiễn áp dụng cho chương trình hoá học phổ thông
4 Giả thuyết khoa học
Nếu xây dựng và lựa chọn được một số bài tập có nội dung liên quan
đến thực tiễn, sẽ góp phần nâng cao hứng thú học tập hoá học cho học sinh và góp phần nâng cao chất lượng dạy học bộ môn Hoá Học ở trường phổ thông
5 Những đóng góp của đề tài
- Về mặt lí luận: Góp phần làm sáng tỏ tác dụng của bài tập trong việc phát triển khả năng sáng tạo và hứng thú học tập cho học sinh
- Về mặt thực tiễn: Xây dựng một hệ thống bài tập hoá học có nội dung liên quan đến thực tiễn, đáp ứng được yêu cầu đổi mới phương pháp dạy học hoá học hiện nay
Trang 6Chương 1 Cơ sở lí luận và thực tiễn
1.1 Những xu hướng phát triển của bài tập hoá học hiện nay
Cùng với việc truyền thụ kiến thức hoá học cho học sinh thì việc giải bài tập hoá học có ý nghĩa quan trọng trong phương pháp dạy học bộ môn
Đó là một phương pháp luyện tập tích cực, là một trong những phương pháp mang lại hiệu quả cao trong giảng dạy hoá học ở nhà trường Bài tập hoá học vừa có tác dụng trí dục vừa mang tính giáo dục tư tưởng và giáo dục kỹ thuật tổng hợp
Việc giải bài tập hoá học là không thể thiếu được khi truyền thụ kiến thức mới cho học sinh, nó là phương tiện hiệu nghiệm trong dạy học hoá học, góp phần tích cực hoá hoạt động của người học.Việc giải bài tập hoá học còn giúp cho học sinh nắm vững và hiểu sâu hơn, củng cố một cách thường xuyên
và hệ thống hoá các kiến thức đã học
Ví dụ 1: Chương trình hoá học lớp 10, sau bài ''phản ứng oxi hoá
khử'', là bài học nghiên cứu về lưu huỳnh và các hợp chất của lưu huỳnh (ví dụ axit sunfuric).
Để dạy phần: tính chất hoá học của axit H 2 SO 4 đặc, giáo viên đưa ra bài tập sau:
Hãy giải thích các hiện tượng sau:
a) Cho một mẫu Cu vào dung dịch H 2 SO 4 loãng không thấy có hiện tượng gì xảy ra.
b) Cho một mẫu Cu vào axit H 2 SO 4 đặc nóng, mẫu Cu tan, có khí mùi hắc bay ra, dung dịch chuyển thành màu xanh lam.
c) Cho một mẫu Fe vào axit H 2 SO 4 đặc, nóng mẫu Fe tan dần, đồng thời có khí mùi hắc thoát ra
Dựa vào những kiến thức đã học: phản ứng oxi hoá khử, tính chất của axit H2SO4 loãng đã được học ở chương trình lớp 9, dưới sự hướng dẫn của giáo viên mà học sinh sẽ đưa ra cách làm, và từ đó lĩnh hội được tính chất hoá học đặc trưng của axit H2SO4 đặc là tính oxi hoá Bài tập hoá học đưa ra trong
Trang 7tiết truyền thụ kiến thức mới không những làm tích cực hoá người học, mà còn phát triển khả năng tư duy sáng tạo của học sinh
Thông qua bài tập hoá học còn giúp học sinh tái hiện kiến thức đã học biến chúng thành kiến thức của mình và áp dụng một cách linh hoạt nhờ đó
mà học sinh hiểu lâu và nhớ sâu kiến thức làm cơ sở để giải các bài tập hoá học khác
Ví dụ 2:
Hãy hoàn thành phương trình các phản ứng trong dung dịch sau, viết phương trình phản ứng ion tương ứng:
a) Zn(OH) 2 + 2NaOH
b) ZnSO 4 + NH 3
c) Zn(OH) 2 + NH 3
Bài tập này ngoài tác dụng tái hiện lại kiến thức về tính lưỡng tính của hiđrôxit và tính chất tạo phức của Zn2+
Từ bài tập trên có thể phát triển thành bài tập có tính chất cao hơn là: Dẫn luồng khí NH3 từ từ qua dung dịch ZnSO4 đến dư, ban đầu xuất hiện kết tủa trắng, sau một thời gian kết tủa trắng tan dần Hãy viết các phương trình hoá học xảy ra?
Bên cạnh đó thì bài tập hoá học còn có tác dụng giáo dục kỹ thuật tổng hợp cho học sinh Nó sẽ lôi cuốn học sinh suy nghĩ về các vấn đề kỹ thuật của nền sản xuất và ham muốn hiểu biết về lĩnh vực này
Ví dụ 3: Để sản xuất rượu etilic có hai phương pháp sau:
Phương pháp 1: Hyđrat hoá etilen có xúc tác axit H 2 SO 4 hoặc H 3 PO 4
Phương pháp 2: Lên men rượu từ nguyên liệu là gạo, ngô, khoai, sắn Cho biết phương pháp nào được sử dụng phổ biến hơn cả, và giải thích tại sao?
Hướng dẫn:
Phương pháp 1: Nguyên liệu tận dụng là sản phẩm của dầu mỏ, nên rẻ tiền.
CH 2 = CH 2 + H 2 O CH 3 CH 2 OH
Trang 8Nhưng phản ứng hyđrat hoá etilen thực hiện ở nhiệt độ và áp suất cao, nên cần dây chuyền sản xuất hiện đại đắt tiền, sản phẩm không tinh khiết, nên không sử dụng làm rượu uống được.
Phương pháp 2: Nguyên liệu: gạo, ngô, khoai, sắn đắt tiền, sản phẩm tạo ra ít chất độc hại, dễ dàng tinh chế thành rượu etilic Phương pháp này thích hợp cho những vùng không có công nghiệp hoá dầu hoặc giá dầu quá cao mà giá nông sản lại thấp
Vì những tác dụng to lớn đó mà bài tập hoá học trong những năm gần
đây có xu hướng phát triển là tăng cường khả năng tư duy hoá học cho học sinh ở cả ba phương diện: lý thuyết - thực hành - ứng dụng
- Nội dung các bài tập tự luận dần dần chuyển sang hướng bài tập mang tính thực hành, có nội dung liên quan đến đời sống, tự nhiên và môi trường
- Nội dung các bài toán định tính không chú ý nhiều đến các thuật toán phức tạp
- Các bài tập tự luận chuyển sang các bài tập trắc nghiệm
1.2 Tác dụng của bài tập đến tính thực tiễn của môn học
Bài tập nói chung và bài tập hoá học nói riêng trong giảng dạy ở trường phổ thông vừa là mục đích vừa là nội dung, lại vừa là phương pháp dạy học hiệu nghiệm, nó cung cấp cho học sinh không chỉ là kiến thức mà cả con
đường dành lấy kiến thức, và còn mang lại niềm vui sướng của sự phát hiện vận dụng kiến thức, của việc tìm ra đáp số
Ví dụ 4: Sau những lần đi biển dài ngày, các thuyền thường được thay
những miếng kẽm gắn ở thành tàu tiếp xúc với nước biển? hãy giải thích cách làm trên bằng kiến thức hoá học.
Để giải được bài tập này học sinh cần phân tích được các hiện tượng: Nếu không thay thanh kẽm thì sẽ xảy ra hiện tượng gì? Và thay thanh kẽm thì xảy ra hiện tượng gì? Sau khi phân tích hai hiện tượng trên, thì cần tổng hợp lại và nêu ra cách giải quyết vấn đề như sau:
Trang 9Thành tàu được làm từ hợp kim của sắt Khi tiếp xúc với nước biển (dung dịch
điện li NaCl) thì dễ xảy ra quá trình ăn mòn điện hoá theo cơ chế sau:
Cực catốt (-) Cực anôt (+)
Na + , H + Cl - , OH - ,Fe
2H + + 2e H 2 Fe - 2e Fe 2+
Như vậy, là sau một thời gian tiếp xúc với dung dịch nước biển, thành tàu bị ăn mòn dần.
Nếu gắn những thanh kẽm vào thành tàu, khi tiếp xúc với nước biển thì
do tính khử của Zn mạnh hơn Fe nên:
ở cực anôt Zn bị hoà tan trước Fe: Zn - 2e = Zn 2+
Và như vậy thành tàu không bị ăn mòn, cho nên sau những chuyến đi biển dài ngày, người ta chỉ việc thay các lá kẽm là có thể bảo vệ được thành tàu khỏi bị ăn mòn.
Thông qua việc giải bài tập trên, học sinh không những củng cố lại kiến thức một cách vững chắc, mà còn tìm ra đồng thời cả cách thức (phương pháp) làm bài tập này, đem lại niềm hứng thú học tập bộ môn
Giảng dạy bộ môn hoá học ở trường phổ thông là trang bị cho học sinh nắm vững chương trình hoá học, có nghĩa là hiểu được một cách sâu sắc và
đầy đủ những kiến thức quy định trong chương trình, biết vận dụng những kiến thức đó để giải quyết các nhiệm vụ học tập và những vấn đề của thực tiễn
đời sống Muốn thế cần phải nắm vững những kĩ năng thực hành như làm thí nghiệm, tính toán,
Ví dụ 5: Sau khi học xong bài chuyển dịch cân bằng hoá học, học sinh
không những nắm được nội dung của bài học, đó là các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của mỗi phản ứng hoá học như nồng độ, áp suất, nhiệt độ, xúc tác
mà còn vận dụng kiến thức vào việc giải quyết những vấn đề về sản xuất trong thực tiễn.
Trong mỗi quy trình sản xuất công nghiệp, quan trọng hơn hết là tìm các điều kiện tối ưu để chuyển hoá tốt nhất chất phản ứng thành sản phẩm
Trang 10Muốn thế, cần có những hiểu biết cần thiết về tốc độ phản ứng và cân bằng hoá học.
Như trong công nghiệp sản xuất khí NH 3 từ các khí H 2 và N 2 theo phản ứng thuận nghịch:
N 2 + 3 H 2 2 NH 3
muốn làm cho cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận, cần phải hạ thấp nhiệt
độ Nhưng nhiệt độ thấp làm cho phản ứng xảy ra chậm và đòi hỏi nhiều thời gian mới đạt đến trạng thái cân bằng Chất xúc tác được dùng sẽ bù lại điều bất lợi này.
Mặt khác phản ứng thuận biến một phân tử N 2 và 3 phân tử H 2 thành 2 phân tử NH 3 Muốn làm cho cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận, cần tăng áp suất của hỗn hợp khí của hệ phản ứng Tuy nhiên áp suất cao đòi hỏi những thiết bị cồng kềnh và phức tạp hơn Khí amoniac được tổng hợp trong công nghiệp ở nhiệt độ 400 0 - 500 0 , áp suất 300 - 1000 at và chất xúc tác là sắt kim loại được hoạt hoá bằng Al 2 O 3 và K 2 O [ 34 ].
Kĩ năng vận dụng kiến thức trong học tập và trong thực tiễn đời sống chính là thước đo mức độ sâu sắc, vững vàng của kiến thức mà học sinh thu nhận được Bài tập hoá học với tư cách là một phương pháp dạy học, giữ một vai trò hết sức quan trọng trong việc hoàn thành nhiệm vụ dạy học hoá học ở trường phổ thông Bài tập hoá học giúp học sinh hiểu sâu sắc hơn những hiện tượng hoá học, các định luật, các học thuyết, các tính chất của chất, Biết phân tích chúng và ứng dụng chúng vào thực tiễn
Ví dụ 6: Trong quá trình sản xuất vôi xây dựng, để tăng hiệu suất sản
xuất vôi sống người ta thường lưu ý đến những vấn đề gì?
Hướng dẫn:
Phản ứng điều chế vôi trong xây dựng đi từ phương trình phản ứng sau CaCO 3 CaO + CO 2
Vôi tôi
Dựa vào đặc điểm phản ứng, mà cần lưu ý những điểm sau: