Bộ giáo dục và đào tạo Trờng Đại Học Vinh === === Mai duy nam BI DNG NNG LC T DUY THC TIN CHO HC SINH QUA VIC XY DNG BI TP HO HC GN VI C C VN PHT TRIN KINH T, X HI V MễI TRNG Chuyên ngành: lí luận và phơng pháp dạy học hoá học Mã số: Luận văn thạc sỹ giáo dục học Ngời hớng dẫn khoa học: PGS-T.S. CAO C GIC Vinh, 2011 2 Lời 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 hớng 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 trờng Trung học phổ thông Ca lũ, THPT Ca lũ II, THPT Nghi Lc 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 trờng 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 3 Mở đầu 1. Lí do chọn đề tài Với sự phát triển nh 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 ngời khi vào đời là con ngời tự chủ, năng động và sáng tạo thì phơng pháp giáo dục cũng phải hớng 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 trờng 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 trờng. Những nội dung này góp phần giúp học sinh có học vấn phổ thông tơng 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 t 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 t duy sáng tạo và hình thành thế giới quan cho học sinh. Nhng thực trạng dạy và học hoá học trong những năm gần đây nh thế nào? Đó là lí thuyết cha 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 tờng tận, không hiểu bản chất. Chính vì những thực trạng trên, mà hạn chế sự phát triển t 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 đợc coi là một phơng pháp dạy học vận dụng. Nó đợc áp dụng phổ biến và thờng xuyên ở tất cả các cấp học và các loại trờng khác nhau. Bài tập đợc 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, 4 kỹ năng, kỹ xảo của học sinh. Nh vậy sử dụng bài tập hoá học là một phơng pháp dạy học hoá học rất quan trọng trong việc nâng cao chất lợng giảng dạy hoá học ở các trờng phổ thông. Với những lí do trên, nhằm từng bớc nâng cao chất lợng dạy và học hoá học ở trờng 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 trờng trung học phổ thông''. 2. Mục đích, nhiệm vụ và phơng 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 phơng pháp sử dụng chúng, nhằm phát triển t duy và hứng thú bộ môn cho học sinh, góp phần nâng cao chất lợng dạy và học hoá học ở trờng 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 trờng trung học phổ thông hiện nay - Tìm hiểu những xu hớng 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 chơng 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 s phạm và xử lí kết quả thực nghiệm 2.3. Phơng pháp nghiên cứu - Phơng pháp nghiên cứu lý thuyết - Nghiên cứu các tài liệu, sách giáo khoa có liên quan đến đề tài. 5 - Điều tra cơ bản: test - phỏng vấn - dự giờ. - Thực nghiệm s phạm. - Thống kê toán học trong khoa học Giáo dục để xử lí kết quả thực nghiệm s phạm. 3. Lịch sử của vấn đề nghiên cứu Đã có một số tác giả đã nghiên cứu về nội dung ứng dụng của hoá học nh: - Hóa học dành cho ngời yêu thích (Dơng 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 á i - Nxb ĐHQG - 1997) - Cơ sở hoá học (R.B . Bucat, NxbGD - 2000) - Chất độc trong thực phẩm (Wolfdietrich Eichler . NxbKHKT - 2000) Nhng các tác giả này mới chỉ đề cập đến những vấn đề hoá học trong thực tế. Mà cha có một tác giả nào biên soạn những bài tập hoá học có nội dung liên quan với thực tiễn áp dụng cho chơng trình hoá học phổ thông. 4. Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng và lựa chọn đợc 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 lợng dạy học bộ môn Hoá Học ở trờng 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 đợc yêu cầu đổi mới phơng pháp dạy học hoá học hiện nay. 6 7 Chơng 1. Cơ sở lí luận và thực tiễn 1.1. Những xu hớng 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 phơng pháp dạy học bộ môn. Đó là một phơng pháp luyện tập tích cực, là một trong những phơng pháp mang lại hiệu quả cao trong giảng dạy hoá học ở nhà trờng. Bài tập hoá học vừa có tác dụng trí dục vừa mang tính giáo dục t tởng và giáo dục kỹ thuật tổng hợp. Việc giải bài tập hoá học là không thể thiếu đợc khi truyền thụ kiến thức mới cho học sinh, nó là phơng tiện hiệu nghiệm trong dạy học hoá học, góp phần tích cực hoá hoạt động của ngời học.Việc giải bài tập hoá học còn giúp cho học sinh nắm vững và hiểu sâu hơn, củng cố một cách thờng xuyên và hệ thống hoá các kiến thức đã học. Ví dụ 1: Chơng trình hoá học lớp 10, sau bài ''phản ứng oxi hoá khử'', là bài học nghiên cứu về lu huỳnh và các hợp chất của lu huỳnh (ví dụ axit sunfuric). Để dạy phần: tính chất hoá học của axit H 2 SO 4 đặc, giáo viên đa ra bài tập sau: Hãy giải thích các hiện tợng sau: a) Cho một mẫu Cu vào dung dịch H 2 SO 4 loãng không thấy có hiện t- ợng 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 H 2 SO 4 loãng đã đợc học ở chơng trình lớp 9, dới sự hớng dẫn của giáo viên mà học sinh sẽ đa ra cách làm, và từ đó lĩnh hội đợc tính chất hoá học đặc trng của axit H 2 SO 4 đặc là tính oxi hoá. Bài tập hoá học đa ra trong tiết 8 truyền thụ kiến thức mới không những làm tích cực hoá ngời học, mà còn phát triển khả năng t 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 phơng trình các phản ứng trong dung dịch sau, viết ph- ơng trình phản ứng ion tơng 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 lỡng tính của hiđrôxit và tính chất tạo phức của Zn 2+ Từ bài tập trên có thể phát triển thành bài tập có tính chất cao hơn là: Dẫn luồng khí NH 3 từ từ qua dung dịch ZnSO 4 đến d, ban đầu xuất hiện kết tủa trắng, sau một thời gian kết tủa trắng tan dần. Hãy viết các phơng 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 rợu etilic có hai phơng pháp sau: Phơng pháp 1: Hyđrat hoá etilen có xúc tác axit H 2 SO 4 hoặc H 3 PO 4 Phơng pháp 2: Lên men rợu từ nguyên liệu là gạo, ngô, khoai, sắn Cho biết phơng pháp nào đợc sử dụng phổ biến hơn cả, và giải thích tại sao? Hớng dẫn: Phơng pháp 1: Nguyên liệu tận dụng là sản phẩm của dầu mỏ, nên rẻ tiền. 9 CH 2 = CH 2 + H 2 O CH 3 CH 2 OH Nhng 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 rợu uống đợc. Phơng pháp 2: Nguyên liệu: gạo, ngô, khoai, sắn đắt tiền, sản phẩm tạo ra ít chất độc hại, dễ dàng tinh chế thành rợu etilic. Phơng 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 hớng phát triển là tăng cờng khả năng t duy hoá học cho học sinh ở cả ba phơng diện: lý thuyết - thực hành - ứng dụng. - Nội dung các bài tập tự luận dần dần chuyển sang hớng bài tập mang tính thực hành, có nội dung liên quan đến đời sống, tự nhiên và môi tr- ờng - 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 trờng phổ thông vừa là mục đích vừa là nội dung, lại vừa là phơng pháp dạy học hiệu nghiệm, nó cung cấp cho học sinh không chỉ là kiến thức mà cả con đờng dành lấy kiến thức, và còn mang lại niềm vui sớng 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 thờng đợc thay những miếng kẽm gắn ở thành tàu tiếp xúc với nớc biển? hãy giải thích cách làm trên bằng kiến thức hoá học. Để giải đợc bài tập này học sinh cần phân tích đợc các hiện tợng: Nếu không thay thanh kẽm thì sẽ xảy ra hiện tợng gì? Và thay thanh kẽm thì xảy ra 10 hiện tợng gì? Sau khi phân tích hai hiện tợng trên, thì cần tổng hợp lại và nêu ra cách giải quyết vấn đề nh sau: Thành tàu đợc làm từ hợp kim của sắt. Khi tiếp xúc với nớc 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+ Nh vậy, là sau một thời gian tiếp xúc với dung dịch nớc biển, thành tàu bị ăn mòn dần. Nếu gắn những thanh kẽm vào thành tàu, khi tiếp xúc với nớc biển thì do tính khử của Zn mạnh hơn Fe nên: ở cực anôt Zn bị hoà tan trớc Fe: Zn - 2e = Zn 2+ Và nh vậy thành tàu không bị ăn mòn, cho nên sau những chuyến đi biển dài ngày, ngời ta chỉ việc thay các lá kẽm là có thể bảo vệ đợc 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 (phơng pháp) làm bài tập này, đem lại niềm hứng thú học tập bộ môn. Giảng dạy bộ môn hoá học ở trờng phổ thông là trang bị cho học sinh nắm vững chơng trình hoá học, có nghĩa là hiểu đợc một cách sâu sắc và đầy đủ những kiến thức quy định trong chơng 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 nh làm thí nghiệm, tính toán, Ví dụ 5: Sau khi học xong bài chuyển dịch cân bằng hoá học, học sinh không những nắm đợc nội dung của bài học, đó là các yếu tố ảnh hởng đến hiệu suất của mỗi phản ứng hoá học nh 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. [...]... điều chỉnh van dẫn khí oxi và khí axetilen? Hớng dẫn: a) Sử dụng oxi và axetilen trong đèn xì để hàn cắt kim loại vì phản ứng cháy của axetilen toả nhiều nhiệt 2C2H2 + 5 O2 4CO2 + 2 H2O + Q 33 0 Đây là phản ứng toả nhiệt rất lớn, đa nhiệt độ lên đến 3000 C Do đó ngọn lửa đèn xì axetilen - oxi đợc dùng để hàn cắt kim loại c) Trong quá trình hàn cắt kim loại ngời thợ hàn thờng phải điều chỉnh van dẫn khí... cht rt c hi vi sc khe con ngi t ú cú ý thc s dng thuc by chut mt cỏch hp lớ trỏnh ri vói vo thc phm gõy ng c Bi tp 4: Mt cht cú mựi khú chu, c hi i vi ngi v ng vt, nng cao lm lỏ cõy trng bch, lm m lỏ v hoa, lm gim r cõy, lm cõy thp i, qu b thõm tớm, gim t l ht ging ny mm v cú th gõy ng c thc phm Cụng thc húa hc ca cht ny l: A H2S B Cl2 C NH3 D NO2 Gii: ỏp ỏn: Phng ỏn C Bi tp 5: Khi nhit phõn cỏc mui:... ngời: Từ bức tờng trong nhà, đồ đạc có đệm bằng chất dẻo bọt, những chất dẻo trang trí đồ đạc, máy thu thanh, thu hình, dây điện, ngắt điện, đèn để bàn, máy điện thoại, thảm trải sàn nhà đến lọ mực, nớc hoa, mỹ phẩm, dợc phẩm, thực phẩm, và nhiều thứ vật dụng khác nữa, đã đi vào cuộc sống hàng ngày của chúng ta [ 9 ] Những ứng dụng này chỉ có thể đợc học sinh khắc sâu, khi nó đợc đa ra dới dạng những... thành HNO3, ngời ta dẫn hỗn hợp khí (NO2 và O2) từ dới lên cho chúng len lỏi qua những viên bi bằng thủy tinh hoặc ống hình trụ rỗng bằng sứ, còn nớc lạnh đợc phun từ trên xuống dới Hãy giải thích cơ sở khoa học của phơng pháp này? Tháp hấp thụ Hỗn hợp NO2 + O2 dung dịch HNO3 60% Hớng dẫn: Khí dẫn từ dới lên và len lõi qua các viên bi, nớc tới từ trên xuống nhằm tăng diện tích tiễp xúc (theo nguyên tắc . 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 trờng Trung học phổ thông Ca lũ, THPT Ca lũ II, THPT. 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 t duy sáng tạo và hình thành thế. thuyết - Nghiên cứu các tài liệu, sách giáo khoa có liên quan đến đề tài. 5 - Điều tra cơ bản: test - phỏng vấn - dự giờ. - Thực nghiệm s phạm. - Thống kê toán học trong khoa học Giáo dục để xử lí kết quả