Phân loại và giải các bài toán hóa học hữu cơ – phần hiđrocacbon theo một phương pháp chung góp phần nâng cao hiệu quả dạy và học môn hóa học trung học phổ thông

Phân loại và giải các bài toán hóa học hữu cơ – phần hiđrocacbon theo một phương pháp chung góp phần nâng cao hiệu quả dạy và học môn Hóa học Trung học phổ thông Abstract: Nghiên cứu cơ

Phân loại và giải các bài toán hóa học hữu cơ – phần hiđrocacbon theo một phương pháp chung góp phần nâng cao hiệu quả dạy và học môn

Hóa học Trung học phổ thông

Abstract: Nghiên cứu cơ sở lí luận của việc nâng cao chất lượng, hiệu quả quá trình dạy

học; ý nghĩa, tác dụng của bài tập hóa học trong quá trình dạy và học môn Hóa học Trung học phổ thông (THPT); cơ sở lựa chọn, phân loại các bài tập hóa học, thực trạng của việc

sử dụng các bài toán hóa học ở THPT hiện nay Nghiên cứu phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT Tiến hành phân loại các bài toán hóa học hữu cơ – phần hiđrocacbon và vận dụng phương pháp chung để giải các bài toán hóa học đã phân loại,

đề xuất việc sử dụng các bài toán hóa học nêu trên trong giảng dạy môn hóa học lớp 11 –

phần hiđrocacbon Tiến hành thực nghiệm sư phạm

Keywords: Phương pháp dạy học; Hóa hữu cơ; Trung học phổ thông; Bài toán

Người thầy luôn quan tâm tìm tòi, lựa chọn các câu hỏi, bài toán phù hợp cũng như các cách giải hiệu quả nhất để phục vụ cho giờ lên lớp, giờ luyện tập hoặc kiểm tra đánh giá học sinh nhằm nâng cao hiệu quả, chất lượng giảng dạy

Học sinh cũng luôn mong muốn có được những câu hỏi, bài toán tốt, có những cách giải dễ

dàng, thuận tiện để nâng cao hiệu quả học tập

Tuy nhiên trong các tài liệu tham khảo về hóa học, số lượng bài toán hóa học rất lớn và đa dạng, số phương pháp giải các bài toán đưa ra lại nhiều làm cho học sinh và ngay cả một số giáo viên thấy lúng túng khi lựa chọn và giải các bài toán hóa học

Để góp một phần vào việc giải quyết khó khăn trên, chúng tôi đã chọn đề tài “Phân loại và giải các bài toán hóa học hữu cơ - phần hiđrocacbon theo một phương pháp chung góp phần nâng cao hiệu quả dạy và học môn Hóa học Trung học phổ thông”

2 Lịch sử nghiên cứu

Hiện nay, đã có nhiều tác giả nghiên cứu và đưa ra nhiều cách phân loại cũng như phương pháp khác nhau để giải các bài toán hóa học, đặc biệt các phương pháp giải nhanh các bài toán trắc nghiệm hóa học

Trong tài liệu “ Phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT”, tác giả đã hệ thống hóa và đưa ra một phương pháp chung đơn giản và thuận lợi để giải các bài toán hóa học THPT Việc áp dụng phương pháp chung để giải các bài toán Hóa vô cơ lớp 12 và bài toán xác định công thức hợp chất hữu cơ đã được thể hiện ở 2 luận văn thạc sĩ sư phạm hóa học Trong bản luận văn này, chúng tôi tiếp tục nghiên cứu việc vận dụng phương pháp chung nêu trên để giải các bài toán hóa học hữu cơ - phần hiđrocacbon góp phần nâng cao hiệu quả dạy và học môn Hóa học THPT

3 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT Tiến hành phân loại các bài toán hóa học hữu cơ – phần hiđrocacbon và vận dụng phương pháp chung để giải các bài toán hóa học đã phân loại, đề xuất việc sử dụng các bài toán hóa học nêu trên trong giảng dạy môn hóa học lớp 11 – phần hiđrocacbon

- Thực nghiệm sư phạm để đánh giá hiệu quả và tính khả thi của đề tài

4 Phạm vi nghiên cứu

- Phạm vi về nội dung : Các bài toán hóa học hữu cơ – phần hiđrocacbon

- Phạm vi về thời gian: học kì II – Năm học 2011-2012

5 Khách thể nghiên cứu và đối tượng nghiên cứu

5.1 Khách thể nghiên cứu

Quá trình dạy và học môn Hóa học ở 2 trường THPT tại Hải Phòng

5.2 Đối tượng nghiên cứu

Các bài toán hóa học hữu cơ – phần hiđrocacbon

6 Câu hỏi nghiên cứu

- Cơ sở để lựa chọn, phân loại các bài toán hóa học là gì?

- Phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT là phương pháp nào?

7 Giả thuyết nghiên cứu

Việc lựa chọn, phân loại tốt các bài toán hóa học hữu cơ – phần hiđrocacbon và việc vận dụng tốt phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT để giải các bài toán trên sẽ góp phần nâng cao hiệu quả dạy và học môn Hóa học ở khối lớp 11 nói riêng và ở trường THPT nói chung

8 Phương pháp nghiên cứu

- Các phương pháp nghiên cứu lí luận:

+ Nghiên cứu cơ sở lí luận của việc nâng cao hiệu quả quá trình dạy và học, ý nghĩa và tác dụng của bài tập hóa học, cơ sở lựa chọn, phân loại và phương pháp chung giải các bài toán hóa học, THPT

+ Nghiên cứu nội dung chương trình, chuẩn kiến thức – kĩ năng phần hiđrocabon lớp 11

- Các phương pháp nghiên cứu thực tiễn:

+ Phương pháp điều tra, thu thập thông tin

+ Phương pháp thống kê và xác suất để xử lí kết quả thực nghiệm

9 Đóng góp mới của đề tài

Đã lựa chọn, phân loại các bài toán hóa học hữu cơ – phần hiđrocacbon theo các mức độ nhận thức tư duy từ thấp đến cao: biết – hiểu – vận dụng – vận dụng sáng tạo và giải chúng theo phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT Đây là một tài liệu tham khảo hữu ích cho giáo viên và học sinh trong quá trình dạy và học môn Hóa học THPT

10 Cấu trúc của luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, nội dung của luận văn được trình bày trong 3 chương:

- Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài

- Chương 2: Lựa chọn và phân loại các bài toán hóa học hữu cơ - phần hiđrocacbon và giải theo phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT

- Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

CHƯƠNG 1

CƠ SƠ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

1.1 Cơ sở lí luận của việc nâng cao chất lượng, hiệu quả quá trình dạy và học môn Hóa học THPT

1.1.1 Quá trình dạy học

Quá trình dạy học là quá trình tương tác giữa thầy và trò trong đó thầy giữ vai trò chủ đạo

tổ chức, điều khiển, lãnh đạo còn trò tham gia hoạt động học chủ động, tích cực và sáng tạo

1.1.2 Chất lượng dạy học

Chất lượng dạy học có thể được hiểu là chất lượng giảng dạy của người dạy và chất lượng học tập của người học xét cả về mặt định lượng và định tính so với các mục tiêu của môn học Tiêu chuẩn của một quá trình dạy học có chất lượng và hiệu quả là phải thực hiện đầy đủ các nhiệm vụ dạy và học trong nhà trường, đáp ứng được các yêu cầu của nền kinh tế - xã hội với sự chi phí tối ưu về thời gian, sức lực và tiền của của giáo viên, học sinh, nhân dân và Nhà nước

1.1.3 Một số biện pháp để nâng cao chất lượng dạy học

Chất lượng, hiệu quả của quá trình dạy và học phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: nội dung và chương trình môn học, hệ thống SGK, điều kiện cơ sở vật chất phục vụ cho quá trình dạy và học, việc đổi mới các phương pháp dạy học, Trong bản luận văn này, chúng tôi chỉ đề cập đến việc

sử dụng bài toán hóa học, trong đó chú trọng vào việc lựa chọn, phân loại và phương pháp giải

các bài toán hóa học để nâng cao chất lượng dạy và học môn Hóa học ở THPT

1.2 Bài tập hóa học

1.2.1 Ý nghĩa, tác dụng của bài tập hóa học

Bài tập hóa học vừa là mục đích, vừa là nội dung lại vừa là phương pháp dạy học hiệu nghiệm, nó có tác dụng về nhiều mặt: trí dục, phát triển tư duy của học sinh, tác dụng giáo dục tư tưởng, giáo dục kĩ thuật tổng hợp

1.2.2 Lựa chọn và phân loại bài tập hóa học

- Để phục vụ tốt cho việc dạy và học môn Hóa học cần phải lựa chọn những bài tập bám

sát nội dung chương trình, mục tiêu của môn học, mang đậm bản chất hóa học, không phức tạp bởi các thuật toán,

- Có thể căn cứ vào các tiêu chí khác nhau để phân loại bài tập hóa học Trong luận văn này, chúng tôi phân loại bài tập hóa học dựa trên hoạt động nhận thức tư duy của học sinh với 4

mức độ: biết, hiểu, vận dụng và vận dụng sáng tạo theo quan điểm chỉ đạo của Bộ Giáo dục và

đào tạo Việt Nam

1.2.3 Thực trạng việc sử dụng bài toán hóa học ở trường THPT hiện nay

Phân tích kết quả các phiếu điều tra giáo viên, học sinh ở 4 lớp thuộc 2 trường THPT tại Hải Phòng nhận thấy việc lựa chọn, phân loại các bài toán hóa học và giải chúng theo một phương pháp chung là một yêu cầu cần thiết đối với giáo viên và học sinh trong việc dạy và học

môn Hóa học ở THPT

1.3 Phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT

Các bài toán hóa học có thể giải dựa vào quan hệ giữa số mol của các chất phản ứng và dựa vào các công thức chuyển đổi giữa số mol chất (n) với khối lượng (m), thể tích (V), nồng độ (C%, CM), của chất

1.3.1 Các công thức cần thiết khi giải bài toán hóa học

nM

4

ct dd

ct

mC% 100%

mm.100%

trình bày rõ ràng và chi tiết ở phần tiếp theo.

1.3.3 Phương pháp chung giải các bài toán hóa học

Các bài toán hóa học có thể chia làm 2 loại là: Các bài toán hỗn hợp và “không hỗn hợp”:

- Các bài toán “không hỗn hợp” là các bài toán liên quan đến phản ứng của một chất qua một giai đoạn hay một dãy biến hóa

- Các bài toán hỗn hợp là các bài toán liên quan đến phản ứng của một hỗn hợp các chất

 Loại bài toán “ không hỗn hợp”

Phương pháp giải bài toán loại này là: Lập biểu thức tính đại lượng mà bài toán đòi hỏi

rồi dựa vào quan hệ giữa số mol của “chất cần tính toán” với số mol của “chất có số liệu cho trước” và dựa vào công thức để giải

 Loại bài toán hỗn hợp

Phương pháp giải bài toán loại này là: Đặt ẩn số, lập phương trình và giải phương trình

để suy ra các đòi hỏi của bài toán

- Ẩn số thường đặt là số mol của các chất trong hỗn hợp

- Các phương trình được thiết lập bằng cách biểu thị mối quan hệ giữa các số liệu cho trong bài (sau khi đã đổi ra số mol chất, nếu có thể được) với các ẩn số

- Giải các phương trình sẽ xác định được các ẩn số rồi dựa vào đó suy ra các yêu cầu khác nhau của bài toán

Chú ý:

- Nhiều bài toán hóa học có số phương trình lập được ít hơn số ẩn số Trong trường hợp này để giải hệ phương trình vô định có thể dựa vào giải kết hợp với biện luận hoặc dựa vào việc

tính khối lượng mol trung bình của hỗn hợp

- Với bài toán hỗn hợp của các chất cùng loại, có các phản ứng xảy ra tương tự nhau, hiệu suất như nhau thì có thể thay hỗn hợp đó bằng một chất có CTPTTB để giải

Cách giải các bài toán “không hỗn hợp” và các bài toán hỗn hợp tuy có những điểm khác

nhau nhưng chúng đều thống nhất ở chỗ là đều dựa vào quan hệ giữa số mol của các chất phản

ứng và dựa vào các công thức biểu thị quan hệ giữa số mol chất với khối lượng, thể tích và nồng độ của chất Đó chính là nội dung của phương pháp chung giải các bài toán hóa học

THPT

*

* * Hiện nay, hình thức thi trắc nghiệm ngày càng phổ biến, đặc điểm của loại hình kiểm tra này là số lượng câu hỏi nhiều mà thời gian làm bài lại rất ngắn, vì thế, ngoài việc áp dụng

phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT nêu trên học sinh cần kết hợp và vận dụng

hợp lí các định luật sẵn có trong hóa học để giải nhanh các bài toán hóa học Riêng với bài

toán hóa học hữu cơ chủ yếu vận dụng 2 định luật sau:

- Định luật bảo toàn khối lượng

- Định luật bảo toàn nguyên tố

Tiểu kết chương 1

Trong chương này, chúng tôi đã trình bày cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài bao gồm:

- Cơ sở lí luận của việc nâng cao chất lượng, hiệu quả của quá trình dạy và học môn Hóa học THPT

- Ý nghĩa, tác dụng của bài tập hóa học; cơ sở lựa chọn, phân loại bài tập hóa học; thực trạng việc sử dụng bài toán hóa học ở trường THPT hiện nay thông qua phân tích, tổng hợp kết quả các phiếu điều tra giáo viên và học sinh

- Phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT

Đây là những cơ sở lí luận và thực tiễn định hướng cho chúng tôi nghiên cứu, lựa chọn, phân loại và vận dụng phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT để giải các bài toán hóa học hữu cơ lớp 12 – THPT

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN, PHÂN LOẠI CÁC BÀI TOÁN HÓA HỌC HỮU CƠ – PHẦN

HIĐROCACBON VÀ GIẢI THEO PHƯƠNG PHÁP CHUNG GIẢI CÁC BÀI TOÁN

HÓA HỌC THPT

2.1 Tổng quan về chương trình môn Hóa học lớp 11 – phần hiđrocacbon

Chương trình môn Hóa học lớp 11 – phần hiđrocacbon được phân bổ 2 tiết/tuần với chương trình chuẩn, 3 tiết/tuần với chương trình nâng cao, bao gồm các nội dung cơ bản sau:

- Chương 5: Hiđrocacbon no

- Chương 6: Hiđrocacbon không no

- Chương 7: Hiđrocacbon thơm Nguồn hiđrocacbon thiên nhiên

2.2 Phân loại các bài toán hóa học hữu cơ – phần hiđrocacbon và giải theo phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT

Các bài toán hóa học hữu cơ – phần hiđroacbon được phân loại theo chủ đề (bám sát cấu trúc, nội dung chương trình đối với từng chương cụ thể) và sắp xếp theo 4 mức độ nhận thức tư

duy: biết, hiểu, vận dụng và vận dụng sáng tạo với cả 2 hình thức tự luận và trắc nghiệm khách

quan và giải theo phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT

2.2.1 Hiđrocacbon no (ankan và xicloankan)

 Tóm tắt lí thuyết

 Một số điểm lưu ý khi giải toán

 Bài toán hóa học phân theo mức độ nhận thức tư duy và giải theo phương pháp chung

giải các bài toán hóa học THPT

a Dạng biết

b Dạng hiểu

c Dạng vận dụng

d Dạng vận dụng sáng tạo

 Bài toán tự luyện

2.2.2 Hiđrocacbon không no (ankan, ankađien, ankin)

để củng cố bài, để hướng dẫn học sinh học bài ở nhà

Chúng tôi lựa chọn và sử dụng hệ thống bài toán hóa học đã được biên soạn vào các hoạt động dạy học:

- Để hình thành kiến thức mới

- Để vận dụng, củng cố kiến thức, kĩ năng của học sinh (giờ luyện tập)

- Để kiểm tra, đánh giá kiến thức, kĩ năng của học sinh (giờ kiểm tra)

2.3.1 Sử dụng hệ thống bài toán hóa học theo các mức độ nhận thức tư duy trong việc hình

Các bài toán dùng khi lên lớp để hình thành kiến thức mới là các bài toán ở dạng biết và

hiểu ứng với giai đoạn 2 ở trên

Giáo viên sử dụng các bài toán này dưới hình thức phiếu bài tập cho học sinh

2.3.2 Sử dụng hệ thống bài toán hóa học theo các mức độ nhận thức tư duy để vận dụng, củng cố kiến thức, kĩ năng

Thực tiễn dạy học tại trường phổ thông cho thấy việc sử dụng bài toán hóa học để củng cố kiến thức mang lại hiệu quả rất cao Bởi vì nó giúp cho học sinh khắc sâu kiến thức trọng tâm và rèn luyện kĩ năng hóa học Trong các bài luyện tập, ôn tập thì bài toán được lựa chọn chủ yếu

dưới dạng vận dụng và vận dụng sáng tạo

Giáo viên cũng sử dụng các bài toán này dưới hình thức phiếu bài tập cho học sinh

Sau mỗi tiết học hoặc sau mỗi giờ ôn tập, giáo viên có thể sử dụng hệ thống bài toán tự luyện giao cho học sinh tự làm ở nhà, giúp học sinh nâng cao tính chủ động, độc lập, sáng tạo trong học tập

2.3.3 Sử dụng bài toán hóa học theo mức độ nhận thức tư duy nhằm kiểm tra, đánh giá mức

độ vận dụng kiến thức, kĩ năng của học sinh

Kiểm tra đánh giá là công đoạn cuối cùng và rất quan trọng trong quá trình dạy học Căn

cứ vào kết quả kiểm tra đánh giá, giáo viên và học sinh biết được hiệu quả phương pháp dạy học

và tự điều chỉnh phương pháp cũng như cách dạy, cách học Việc kiểm tra, đánh giá có thể áp dụng trong mọi khâu của quá trình dạy học, với nhiều hình thức khác nhau như: kiểm tra miệng, kiểm tra vấn đáp, kiểm tra viết, trắc nghiệm,…hoặc phối hợp các hình thức kiểm tra với nhau Tùy vào mục đích kiểm tra và đối tượng học sinh ta có thể sử dụng các bài tập ở cả 4 mức độ nhận thức tư duy

Chúng tôi đã biên soạn 2 đề 15 phút và 1 đề 45 phút theo cả 4 mức độ nhận thức tư duy Qua kết quả kiểm tra, giáo viên chỉ ra cho học sinh các thiếu sót, lỗ hổng trong kiến thức đồng thời có kế hoạch bổ sung cho quá trình dạy học

Tiểu kết chương 2

Trong chương này chúng tôi đã:

- Lựa chọn các bài toán hóa học hữu cơ – phần hiđrocacbon, phân loại chúng theo chủ đề (từng chương cụ thể), sắp xếp theo các mức độ nhận thức tư duy và giải chúng theo phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT

- Tóm tắt lí thuyết và đưa ra một số điểm cần lưu ý khi giải toán với mỗi chủ đề

- Đã biên soạn được 68 bài toán có lời giải (31 bài toán tự luận, 37 bài toán trắc nghiệm),

65 bài toán tự luyện (20 bài toán tự luận, 45 bài toán trắc nghiệm), ngoài ra còn xây dựng được

3 đề (2 đề 15 phút và 1 đề 45 phút) để kiểm tra đánh giá học sinh

Chúng tôi hi vọng đây là tư liệu hữu ích cho giáo viên và học sinh trong dạy và học Hóa học hữu cơ lớp 11 – phần hiđrocacbon THPT

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM

3.1 Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm

3.1.1 Mục đích của thực nghiệm sư phạm

Đánh giá tính hiệu quả, khả thi của đề tài thông qua việc so sánh kết quả học tập, kiểm tra giữa lớp TN và lớp ĐC

3.1.2 Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm

- Lựa chọn nội dung và địa bàn TNSP

- Soạn thảo các giáo án giờ dạy, các đề kiểm tra theo nội dung của đề tài

- Chấm điểm kiểm tra, thu thập số liệu và phân tích kết quả của TNSP

- Đánh giá hiệu quả của việc sử dụng hệ thống các bài toán đã lựa chọn, phân loại và giải theo phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT

3.2 Quá trình tiến hành thực nghiệm sƣ phạm

3.2.1 Chuẩn bị cho quá trình thực nghiệm

3.2.1.1 Địa bàn và đối tượng thực nghiệm:

Chọn trường, lớp thực nghiệm, lớp đối chứng và các giáo viên dạy:

11B7 (45) 11B7 (43)

- Đây là những trường có cơ sở vật chất khá đầy đủ để phục vụ cho hoạt động dạy học

- Các lớp TN và lớp ĐC có kết quả điểm trung bình môn của năm học trước tương đương

và cùng giáo viên dạy Học sinh đang học phần hóa học hữu cơ, phù hợp với đối tượng của đề tài nghiên cứu

3.2.1.2 Thiết kế chương trình thực nghiệm

Chúng tôi trao đổi, thảo luận với giáo viên về nội dung và phương pháp TNSP

3.2.2 Tiến hành thực nghiệm

3.2.2.1 Tiến hành soạn giáo án giảng dạy

3.2.2.2 Tiến hành các giờ dạy

- Giáo án giờ dạy sử dụng hệ thống bài toán đã lựa chọn, phân loại và giải theo phương pháp chung các bài toán hóa học THPT được dạy ở lớp TN Giáo viên photo phần phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT phát cho các em lớp TN đọc trước sau đó sử dụng tiết học

để trao đổi với các em

- Giáo án soạn theo truyền thống được dạy ở lớp ĐC

- Phương tiện trực quan được sử dụng như nhau ở cả lớp TN và lớp ĐC

3.2.2.3 Tiến hành kiểm tra

- Kiểm tra 15 phút đầu vào trước quá trình TNSP tại các lớp TN và ĐC sau khi học sinh đã

học xong phần đại cương về hóa học hữu cơ (Bài số 1)

- Kiểm tra 15 phút trong quá trình TNSP khi kết thúc chương 6 nhằm xác định kết quả tiếp

thu và vận dụng kiến thức của học sinh (Bài số 2)

- Kiểm tra 45 phút khi kết thúc chương 7 nhằm xác định độ bền vững kiến thức của học

sinh qua việc sử dụng hệ thống bài toán đã biên soạn (Bài số 3)