Xây dựng hệ thống lý thuyết, bài tập phần hóa lý dùng trong bồi dưỡng học sinh giỏi và chuyên hóa THPT

Xây dựng hệ thống lý thuyết, bài tập phần hóa lý dùng trong bồi dưỡng học sinh giỏi và chuyên hóa THPT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP.HỒ CHÍ MINH

Chuyên ngành : Lý luận và phương pháp dạy học hóa học

Mã số : 60 14 10

LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS NGUYỄN THỊ SỬU

Thành phố Hồ Chí Minh - 2009

GV : giáo viên

HS : học sinh HSG : học sinh giỏi

KT : kiểm tra

PP : phương pháp PPDH : phương pháp dạy học PTHH : phương trình hóa học

TN : thực nghiệm THPT : trung học phổ thông SGK : sách giáo khoa

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Nhân ngày khai trường đầu tiên của nước Việt Nam Dân Chủ Cộng Hòa trong thư gửi học sinh, Chủ tịch Hồ Chí Minh đã căn dặn: “Non sông Việt Nam có trở nên vẻ vang hay không, dân tộc Việt Nam có được vẻ vang sánh vai cùng các cường quốc năm Châu hay không chính là nhờ một phần lớn ở công học tập của các cháu” Thực hiện lời dạy của Người, Đảng và Nhà nước ta luôn chăm lo đến sự nghiệp giáo dục và đào tạo: “Giáo dục – Đào tạo cùng với khoa học công nghệ là quốc sách hàng đầu” Trong những năm qua, với sự quan tâm của Đảng, Nhà nước, toàn xã hội và sự nỗ lực phấn đấu của ngành giáo dục, sự nghiệp GD-ĐT đã có một

số tiến bộ mới: ngân sách đầu tư cho giáo dục nhiều hơn, cơ sở vật chất kĩ thuật được tăng cường, quy mô giáo dục được mở rộng, trình độ dân trí được nâng cao Những tiến bộ ấy đã góp phần quan trọng vào công cuộc đổi mới, xây dựng và bảo

vệ Tổ quốc

Chúng ta đang sống trong một thế giới diễn ra sự bùng nổ về khoa học và công nghệ do đó sự nghiệp giáo dục và đào tạo nước ta đóng vai trò, chức năng quan trọng trong việc “nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài” để thực hiện thành công công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước và hội nhập với quốc tế, sánh vai cùng các nước tiên tiến trên thế giới

Từ thực tế đó đặt ra cho ngành giáo dục và đào tạo không những có nhiệm vụ

“giúp học sinh phát triển toàn diện về đạo đức, trí tuệ, thể chất, thẩm mĩ và các kĩ năng cơ bản, phát triển năng lực cá nhân, tính năng động và sáng tạo, hình thành nhân cách con người Việt Nam xã hội chủ nghĩa, xây dựng tư cách và trách nhiệm công dân” mà còn phải có nhiệm vụ phát hiện, bồi dưỡng những học sinh có năng khiếu, có tư duy sáng tạo nhằm đào tạo các em trở thành những nhà khoa học, nhà quản lý, doanh nhân giỏi và trở thành cán bộ lãnh đạo các cấp của Đảng, Nhà nước

Vì vậy, việc phát hiện và bồi dưỡng học sinh giỏi môn hóa học ở trường phổ thông

có một vị trí quan trọng đặc biệt

Từ thực trạng của việc dạy và học ở các lớp chuyên hóa cũng như việc bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học đang gặp một số khó khăn như: giáo viên chưa chuẩn

bị tốt hệ thống lý thuyết và chưa xây dựng được hệ thống bài tập chuyên sâu trong quá trình giảng dạy; học sinh không có nhiều tài liệu tham khảo; nội dung giảng dạy

so với nội dung thi quốc gia, quốc tế là rất xa…

Xuất phát từ thực tế đó, tôi chọn nghiên cứu đề tài “XÂY DỰNG HỆ THỐNG

LÝ THUYẾT, BÀI TẬP PHẦN HÓA LÍ DÙNG TRONG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VÀ CHUYÊN HÓA THPT” với mong muốn góp phần nâng cao hiệu

quả quá trình bồi dưỡng học sinh giỏi và dạy chuyên hóa học

2 Mục đích của đề tài

Xây dựng hệ thống lý thuyết – bài tập cơ bản, nâng cao phần nhiệt động lực học, cân bằng hóa học, động hóa học và điện hóa học dùng trong bồi dưỡng HSG và chuyên hóa THPT nhằm nâng cao hiệu quả dạy học theo hướng phát huy tính tích cực, chủ động tìm tòi, tự học và sáng tạo của học sinh

3 Nhiệm vụ của đề tài

 Nghiên cứu cơ sở lý luận có liên quan đến đề tài

 Nghiên cứu chương trình chuyên hóa học, các đề thi học sinh giỏi cấp tỉnh, Olympic 30 – 4, quốc gia, quốc tế, đề thi Olympic của 1 số nước và đi sâu vào phần hóa lí

 Xây dựng hệ thống lý thuyết phần nhiệt động hóa học, cân bằng hóa học, động hóa học, điện hóa học

 Xây dựng hệ thống bài tập tự luận và trắc nghiệm theo các chuyên đề lí thuyết trên dùng trong bồi dưỡng học sinh giỏi và chuyên hóa học

 Đề xuất phương pháp sử dụng hệ thống lý thuyết, hệ thống bài tập trong việc tổ chức hoạt động học tập cho học sinh theo mô hình dạy học tương tác và hình thức dạy học hợp tác theo nhóm nhỏ

 Thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá hiệu quả của hệ thống lý thuyết, bài tập và phương pháp đã đề xuất

4 Giả thuyết khoa học

Nếu xây dựng được hệ thống kiến thức lý thuyết và bài tập đa dạng, phong phú,

có chất lượng kết hợp với phương pháp sử dụng hợp lí chúng trong dạy học thì sẽ giúp học sinh nâng cao được kiến thức, rèn luyện khả năng tự học, tự nghiện cứu, chủ động và sáng tạo góp phần nâng cao chất lượng bộ môn và hiệu quả của quá trình bồi dưỡng học sinh giỏi và chuyên hóa học THPT

5 Khách thể và đối tượng nghiên cứu

5.1 Khách thể nghiên cứu

Quá trình dạy học hóa học ở trường THPT

5.2 Đối tượng nghiên cứu

 Hệ thống lý thuyết – bài tập phần nhiệt động lực học, cân bằng hóa học, động hóa học và điện hóa học dùng trong bồi dưỡng học sinh giỏi và chuyên hóa học

 Các phương pháp sử dụng hệ thống lý thuyết – bài tập trong việc bồi dưỡng học sinh giỏi và chuyên hóa học

6 Phạm vi nghiên cứu

 Nội dung: phần nhiệt động lực học, cân bằng hóa học, động hóa học và điện hóa học

 Đối tượng: giáo viên dạy chuyên hóa và bồi dưỡng HSG; HS các lớp chuyên hóa

và đội tuyển HSG hóa học

 Địa bàn nghiên cứu: Trường THPT chuyên Lê Khiết; THPT Trần Quốc Tuấn và THPT Sơn Tịnh; đội tuyển HSG quốc gia và đội tuyển HSG giải toán trên máy tính cầm tay – tỉnh Quảng Ngãi

7 Phương pháp nghiên cứu

7.1 Phương pháp nghiên cứu lý luận

 Phân tích, tổng hợp, hệ thống hóa, khái quát hóa các nguồn tài liệu để xây dựng

cơ sở lý luận có liên quan đến đề tài

 Nghiên cứu chương trình chuyên hóa học

 Sưu tầm, phân tích các đề thi học sinh giỏi hóa học các cấp

 Căn cứ vào tài liệu hướng dẫn nội dung thi chọn HSG quốc gia của Bộ GD – ĐT

7.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

 Phương pháp điều tra: trắc nghiệm, phỏng vấn, dự giờ để tìm hiểu thực tiễn quá trình bồi dưỡng HSG và chuyên hóa học ở trường THPT

 Trao đổi, tổng kết kinh nghiệm với các GV giảng dạy các lớp chuyên hóa và bồi dưỡng HSG hóa học

 Thực nghiệm sư phạm nhằm:

+ Kiểm tra, đánh giá chất lượng của hệ thống lý thuyết, bài tập đã đề xuất

+ Kiểm nghiệm hiệu quả của việc đề xuất phương pháp sử dụng hệ thống lý thuyết,

bài tập

7.3 Phương pháp toán học thống kê

 Lập bảng số liệu, xây dựng đồ thị và tính các tham số đặc trưng

 Xử lí số liệu thực nghiệm sư phạm thu được

8 Đóng góp của đề tài

 Đã xây dựng được hệ thống kiến thức lý thuyết – bài tập (trắc nghiệm tự luận và trắc nghiệm khách quan) phần nhiệt động lực học, cân bằng hóa học, động hóa học

và điện hóa học dùng cho bồi dưỡng học sinh giỏi và chuyên hóa học

 Đề xuất phương pháp sử dụng hệ thống lý thuyết, hệ thống bài tập trong việc tổ chức hoạt động học tập cho học sinh theo mô hình dạy học tương tác và hình thức dạy học hợp tác theo nhóm nhỏ

 Nội dung luận văn là tư liệu bổ ích cho giáo viên trong việc giảng dạy các lớp chuyên và bồi dưỡng đội tuyển HSG hóa học THPT phần hóa lí

Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

1.1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu

1.1.1 Các công trình nghiên cứu về bồi dưỡng học sinh giỏi và chuyên hóa THPT

Trong công cuộc cải cách giáo dục hiện nay, việc phát hiện và đào tạo HSG nhằm cung ứng nguồn nhân lực chất lượng cao cho đất nước là một trong những nhiệm vụ quan trọng ở bậc THPT Xác định được nhiệm vụ quan trọng này, đã và đang có nhiều đề tài nghiên cứu về vấn đề phát hiện, bồi dưỡng HSG ở tất cả các bộ môn trong nhà trường

Đối với môn hóa học, đã có 1 số luận văn thạc sĩ và luận án tiến sĩ nghiên cứu như:

 “Xây dựng hệ thống bài tập hóa học nhằm rèn luyện tư duy trong việc bồi dưỡng HSG hóa học ở trường THPT”  Luận án Tiến sĩ của Vũ Anh Tuấn (2004) ĐHSP Hà Nội

 “Xây dựng hệ thống câu hỏi và bài tập phần dung dịch, sự điện li và phản ứng oxi hóa khử dùng cho HS khá, giỏi, lớp chọn, lớp chuyên hóa học ở bậc THPT”  Luận văn Thạc sĩ của Hoàng Công Chứ (2006)  ĐHSP Hà Nội

 “Hệ thống lý thuyết  xây dựng hệ thống bài tập phần kim loại dùng cho bồi dưỡng học sinh giỏi và chuyên hóa học THPT”  Luận văn Thạc sĩ của Nguyễn Thị Lan Phương (2007)  ĐHSP Hà Nội

 “Xây dựng hệ thống bài tập hóa học vô cơ nhằm rèn luyện tư duy trong bồi dưỡng HSG ở trường THPT”  Luận văn Thạc sĩ của Đỗ Văn Minh (2007)  ĐHSP

Hà Nội

 “Phân loại, xây dựng tiêu chí cấu trúc các bài tập về hợp chất ít tan phục vụ cho việc bồi dưỡng HSG Quốc gia”  Luận văn Thạc sĩ của Vương Bá Huy (2006)

 ĐHSP Hà Nội

 “Xây dựng hệ thống câu hỏi và bài tập phần cơ sở lý thuyết các phản ứng hóa học dùng cho HS lớp chuyên ở bậc THPT”  Luận văn Thạc sĩ của Lại Thị Thu Thủy (2004)  ĐHSP Hà Nội

 “Động hóa học hình thức  Một số tổng kết và áp dụng trong giảng dạy”  Luận văn Thạc sĩ của Vũ Minh Tuân (2007)  ĐHSP Hà Nội

 “Bồi dưỡng học sinh giỏi Quốc gia môn Hóa học”  Khóa luận tốt nghiệp của Trần Thị Đào (2006)  ĐHSP Tp Hồ Chí Minh

…

Về vấn đề này đã có một số tác giả quan tâm nghiên cứu, song “Hệ thống lý thuyết và bài tập phần hóa lí dùng cho bồi dưỡng HSG và chuyên hóa học” còn ít được quan tâm nghiên cứu Đặc biệt, trong bối cảnh sách giáo khoa hóa học đã được biên soạn lại và định hướng đổi mới PPDH theo hướng tích cực hóa người học thì chưa có công trình nào nghiên cứu vấn đề này một cách hệ thống

sự giáo dục đặc biệt để đạt được trình độ giáo dục tương ứng với năng lực của con người đó”

Theo Clak 2002, ở Mỹ người ta định nghĩa “HSG là những HS, những người trẻ tuổi có dấu hiệu về khả năng hoàn thành xuất sắc công việc trong các lĩnh vực như trí tuệ, sự sáng tạo, nghệ thuật, khả năng lãnh đạo hoặc trong lĩnh vực lí thuyết chuyên biệt Những người này đòi hỏi sự phục vụ vì các hoạt động không theo trường lớp thông thường nhằm phát triển hết năng lực của họ”

Ở nước ta, sự phát triển mạnh mẽ của cuộc cách mạng khoa học và công nghệ đã tác động đến mọi lĩnh vực của đời sống xã hội, đòi hỏi nhiệm vụ cấp bách của ngành giáo dục là phải nâng cao chất lượng để đáp ứng yêu cầu đào tạo nguồn nhân

lực có trình độ cao Luật GD 2005 đã khẳng định mục tiêu của giáo dục “Đào tạo con người Việt Nam phát triển toàn diện, có đạo đức, tri thức, sức khỏe, thẩm mỹ và nghề nghiệp, trung thành với lí tưởng độc lập dân tộc và chủ nghĩa xã hội; hình thành và bồi dưỡng nhân cách, phẩm chất và năng lực”

Nhiệm vụ quan trọng của ngành giáo dục là phát hiện những HS có tư chất thông minh, khá giỏi nhiều môn học, bồi dưỡng các em trở thành những HS có tình yêu đất nước, có ý thức tự lực, có nền tảng kiến thức vững vàng, có phương pháp tự học, tự nghiên cứu, có sức khỏe tốt để tiếp tục đào tạo thành nhân tài đáp ứng yêu cầu phát triển đất nước trong thời kỳ hội nhập quốc tế

Do đó, việc phát hiện và bồi dưỡng HSG cũng đã được quan tâm, qua 45 năm xây dựng và phát triển, hệ thống các trường THPT chuyên đã có những đóng góp to lớn trong việc phát hiện, bồi dưỡng học sinh có năng khiếu, tạo nguồn nhân lực, đào tạo nhân tài cho đất nước

1.1.3 Mục tiêu của việc bồi dưỡng HSG [8], [68]

Theo các tài liệu đã xác định mục tiêu của việc bồi dưỡng HSG là

 Phát triển phương pháp suy nghĩ ở trình độ cao phù hợp với khả năng trí tuệ của trẻ

 Thúc đẩy động cơ học tập

 Bồi dưỡng sự lao động, làm việc sáng tạo

 Phát triển các kĩ năng, phương pháp và thái độ tự học suốt đời

 Nâng cao ý thức và khát vọng của trẻ về sự tự chịu trách nhiệm

 Khuyến khích sự phát triển về lương tâm và ý thức trách nhiệm trong đóng góp

1.1.4 Những năng lực của HSG hóa học [6], [8]

HSG hóa học có những năng lực như:

 Có kiến thức hóa học cơ bản vững vàng, sâu sắc, hệ thống Để có phẩm chất này đòi hỏi HS phải có năng lực tiếp thu kiến thức tức là khả năng nhận thức vấn đề nhanh, rõ ràng; có ý thức bổ sung và hoàn thiện kiến thức

 Có năng lực ghi nhớ, tư duy tốt và sáng tạo, khả năng suy luận logic Biết phân tích, so sánh, tổng hợp, khái quát hóa các sự vật hiện tượng Sử dụng thành thạo các phương pháp quy nạp, diễn dịch, loại suy

 Có năng lực trình bày và diễn đạt chính xác, logic

 Có năng lực thực hành thí nghiệm tốt, khả năng quan sát, mô tả, nhận xét, giải thích các hiện tượng; vận dụng lý thuyết để điều khiển thực nghiệm và từ thực nghiệm kiểm tra các vấn đề lý thuyết

 Có khả năng vận dụng linh hoạt, mềm dẻo, sáng tạo kiến thức, kĩ năng để giải quyết các vấn đề học tập, thực tiễn có liên quan đến hóa học

 Có khả năng hợp tác và nghiên cứu khoa học

1.1.5 Một số biện pháp phát hiện HSG hóa học ở bậc THPT [59], [68]

Giáo viên bồi dưỡng HSG cần phải phát hiện được HSG thông qua các dấu hiệu:

 HSG có thể học bằng nhiều cách khác nhau và tốc độ nhanh hơn so với các HS khác

 Mức độ nắm vững kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo một cách đầy đủ, chính xác của

HS so với yêu cầu của chương trình hóa học phổ thông

 Mức độ tư duy, cách xử lý vấn đề của từng HS, khả năng vận dụng kiến thức của HS một cách linh hoạt, sáng tạo

 Những đề xuất, những phương pháp giải mới, ngắn gọn

 Tính logic và độc đáo khi trình bày vấn đề

 Thời gian hoàn thành bài kiểm tra

Muốn vậy, GV phải kiểm tra toàn diện các kiến thức về lý thuyết, bài tập và thực hành; tổ chức các buổi báo cáo chuyên đề; tổ chức cho HS làm việc hợp tác theo nhóm

1.1.6 Một số biện pháp bồi dưỡng HSG hóa học ở bậc THPT [68], [77]

1.1.6.1 Kích thích động cơ học tập của HS

 Chuẩn bị cở sở dạy học

 Xây dựng môi trường dạy học phù hợp

 Chuẩn bị tài liệu; phương tiện, thiết bị dạy học (máy tính, máy chiếu, tranh ảnh, hình vẽ, băng hình, mô hình, dụng cụ, hóa chất thí nghiệm…) đầy đủ

 Cơ sở vật chất đầy đủ: phòng học, phòng thí nghiệm, phòng bộ môn…

 Xây dựng niềm tin trong mỗi HS

 Việc học trong đội tuyển trở thành niềm vui, niềm vinh dự cho bản thân, gia đình và nhà trường

 Thường xuyên quan tâm, giúp đỡ và nắm bắt tâm lí của mỗi HS

 Giao các nhiệm vụ vừa sức cho HS và nâng dần độ khó của yêu cầu

 Cần khuyến khích và động viên kịp thời đối với từng HS (có chế độ khen thưởng rõ ràng)

 Cần kiểm tra, đánh giá năng lực của từng HS thường xuyên và từ đó uốn nắn, điều chỉnh, bổ sung và nâng cao kiến thức, kĩ năng cho các em

 Có những chính sách ưu tiên của gia đình, thầy cô và nhà trường đối với HSG

 Giúp các em thấy được vai trò của hóa học đối với đời sống từ đó giúp các em định hướng nghề nghiệp

1.1.6.2 Soạn thảo nội dung dạy học và có PPDH phù hợp

 Nội dung dạy học

 Hệ thống lý thuyết phải được biên soạn chính xác, đầy đủ, rõ ràng, ngắn gọn,

dễ hiểu, bám sát yêu cầu của chương trình thi HSG quốc gia, quốc tế

 Hệ thống bài tập phong phú, đa dạng giúp HS đào sâu kiến thức, rèn luyện kĩ năng kĩ xảo và phát triển tư duy cho HS

 PPDH

 Kết hợp linh hoạt giữa các phương pháp thuyết trình; vấn đáp, đàm thoại; phát hiện và giải quyết vấn đề; đàm thoại nêu vấn đề…

 GV nên phát tài liệu trước để HS nghiên cứu ở nhà, khi đến lớp GV sẽ giải đáp những thắc mắc của HS và giảng giải những phần khó, phức tạp

 Chia lớp học thành nhiều nhóm, giao nhiệm vụ cho từng nhóm GV tổ chức cho từng nhóm báo cáo, các nhóm còn lại lắng nghe, chất vấn, nhận xét, cho điểm; cuối cùng GV tổng kết, đánh giá chung

 Tổ chức cho HS tham gia các chuyên đề nghiên cứu khoa học (dạy học dự án) phù hợp với năng lực của HS

 Tổ chức cho HS tham quan các nhà máy, xí nghiệp và HS phải viết báo cáo theo chủ đề sau mỗi lần tham quan

1.1.6.3 Kiểm tra, đánh giá [39]

 Đánh giá HSG cần dựa trên cơ sở: khả năng tinh thần, trí tuệ, sáng tạo và động

khách quan và 70% trắc nghiệm tự luận

 Nội dung đề thi cần kiểm tra được một cách toàn diện trình độ của HS Tăng cường các câu hỏi yêu cầu HS suy nghĩ, trả lời theo cách hiểu và vận dụng thay vì

học thuộc lòng

 Để nâng cao hiệu quả quá trình kiểm tra, đánh giá kết quả học tập của HS thì khi thực hiện kiểm tra, đánh giá GV có thể tham khảo các bước sau:

Xác định xem cần đánh giá những gì nghĩa là xác định yêu cầu về kết quả học tập của học sinh cần đạt được nêu ra trong các văn bản chương trình Đồng thời xác

định mức độ kết quả mong đợi Đây là chuẩn lớp học/môn học

Xây dựng bản thiết kế cho việc đánh giá hoặc ra đề kiểm tra

Bản thiết kế phải liệt kê ra những kết quả cần đạt (có thể theo mục tiêu, chuẩn kiến thức, kĩ năng được nêu ra trong chương trình) và các phương pháp cần sử dụng để kiểm tra các kết quả đó ví dụ như bài kiểm tra trắc nghiệm khách quan, viết

luận…

Thiết kế đề kiểm tra dưới nhiều hình thức: trắc nghiệm khách quan, trắc nghiệm tự

luận, xemina, đề tài nghiên cứu nhỏ…

Xây dựng “rubric” đối với kỹ thuật đánh giá hay đề kiểm tra  chỉ ra những mong đợi về các mức độ, thành tích cần đạt được trong đề kiểm tra hoặc kỹ thuật đánh

giá

Học sinh thực hiện nhiệm vụ

Người đánh giá áp dụng “rubric” để quyết định mức độ thành tích của mỗi học

(Rubric là một tập hợp các quy tắc nhằm giúp GV đưa ra những đánh giá về

HS thông qua những minh chứng có được từ kết quả học tập của HS thể hiện ở các bài kiểm tra hoặc ở phần đánh giá chung Mỗi phần đánh giá chung hoặc mỗi bài kiểm tra đều phải có một rubric để có thể đưa ra những quyết định hợp lý và tin cậy

về kết quả học tập của HS)

 Bồi dưỡng năng lực tự kiểm tra, đánh giá cho HSG: sau mỗi lần kiểm tra GV tổ chức sửa đề kiểm tra rồi cho HS tự chấm điểm hoặc cho HS chấm chéo bài cho nhau, sau đó GV rà soát lại Nếu cách làm này lặp lại nhiều lần sẽ giúp cho HS học hỏi được kinh nghiệm lẫn nhau, rèn luyện tính trung thực, nâng cao trình độ

 Đề kiểm tra đổi mới theo hướng: GV ra 1 đề gốc và yêu cầu HS hãy soạn những đề kiểm tra khác nhau dựa vào các những số liệu ở đề gốc

 Tổ chức cho HS tham gia xây dựng các dự án học tập, tổ chức báo cáo trước tập thể lớp, cho các nhóm nhận xét, đánh giá lẫn nhau

 Tổ chức các câu lạc bộ học tập của từng bộ môn để HS tham gia, điều hành hoạt động

 Tổ chức cho HS đi tham quan các nhà máy, cơ sở sản xuất,… và yêu cầu HS tổ chức báo cáo các kết quả thu thập được

1.1.7 Những năng lực cần thiết của GV dạy bồi dưỡng HSG hóa học

Muốn đào tạo nên những HS thông minh, sáng tạo thì trước hết phải có những người thầy thông minh, sáng tạo và biết tôn trọng sự sáng tạo của người khác Vì vậy người GV cần:

 Luôn không ngừng học hỏi, cập nhật thông tin, nghiên cứu tài liệu từ đó khái quát, tổng hợp và xây dựng, biên soạn tài liệu mới để HS dễ hiểu

 Lập kế hoạch bồi dưỡng HSG phù hợp với năng lực của HS

 Có kĩ năng giao tiếp, kĩ năng truyền đạt rõ ràng, dễ hiểu, chính xác

 Có kĩ năng lựa chọn và sử dụng PPDH phù hợp với nội dung dạy học và đối tượng học sinh

 Biết giám sát, theo dõi, tiếp nhận thông tin phản hồi từ HS và đồng nghiệp

 Có kĩ năng tiến hành thí nghiệm và sử dụng các thiết bị hỗ trợ dạy học như tranh vẽ, máy tính, máy chiếu, phần mềm hóa học…

 Có kĩ xây dựng bài tập và ra đề kiểm tra

 Có kĩ năng nghiên cứu khoa học

1.2 Bài tập hóa học [83], [84]

1.2.1 Khái niệm

Theo từ điển Tiếng Việt “Bài tập là bài giao cho HS làm để vận dụng kiến thức

đã học, còn bài toán là vấn đề cần giải quyết bằng phương pháp khoa học”

Theo các nhà lý luận dạy học Liên Xô (cũ), bài tập bao gồm cả câu hỏi và bài toán, mà trong khi hoàn thành chúng, HS nắm được hay hoàn thiện một tri thức hoặc một kĩ năng nào đó bằng cách trả lời vấn đáp, trả lời viết hoặc có kèm theo thực nghiệm Hiện nay ở nước ta thuật ngữ “bài tập” được dùng theo quan điểm này

1.2.2 Phân loại

Có nhiều cách phân loại BT hóa học, nó phụ thuộc vào các cơ sở phân loại khác nhau như: dựa vào chủ đề, khối lượng kiến thức, tính chất của bài tập, đặc điểm của bài tập, nội dung, mục đích dạy học, phương pháp giải… Tuy nhiên, dựa vào nội dung và hình thức có thể phân loại BT hóa học thành 2 loại: bài tập trắc nghiệm tự luận và bài tập trắc nghiệm khách quan; trong mỗi loại đều có 2 dạng BT định tính

và BT định lượng Sự khác nhau giữa 2 dạng BT này được thể hiện ở bảng sau:

BT trắc nghiệm tự luận BT trắc nghiệm khách quan

 HS phải viết câu trả lời, phải lập

luận, chứng minh bằng ngôn ngữ của

 Chất lượng đánh giá tùy thuộc vào kĩ

năng và chủ quan của người chấm bài

(khó chính xác)

 Dễ soạn nhưng khó chấm, chấm lâu

 Chất lượng đánh giá tùy thuộc vào kĩ năng của người ra đề và khách quan hơn (chính xác hơn)

 Khó soạn nhưng dễ chấm, chấm nhanh

 BT định tính: dạng bài tập quan sát, mô tả, giải thích các hiện tượng hóa học như giải thích, chứng minh, viết PTHH, nhận biết, tách chất, tinh chế, điều chế, vận dụng các kiến thức hóa học vào thực tiễn…

 BT định lượng: loại bài tập cần dùng các kĩ năng toán học kết hợp với kĩ năng hóa học để giải như xác định công thức hóa học; tính theo công thức và PTHH; tính toán về tỉ khối, áp suất, số mol, khối lượng, nồng độ mol, nồng độ dung dịch…

1.2.3 Tác dụng của bài tập hóa học

 Rèn luyện cho HS khả năng vận dụng các kiến thức đã học qua các bài giảng thành kiến thức của bản thân

 Giúp HS khắc sâu các khái niệm, định luật và rèn luyện ngôn ngữ hóa học

 Đào sâu và mở rộng các kiến thức đã học một cách sinh động, phong phú, hấp dẫn

 Ôn tập, củng cố và hệ thống hóa các kiến thức đã học một cách thuận lợi nhất, rèn luyện kĩ năng tính toán, kĩ năng thực hành…

 Phát triển năng lực nhận thức, trí thông minh, sáng tạo, phát huy tính tích cực

tự lực và hình thành phương pháp học tập hiệu quả

 Rèn luyện cho HS tính kiên trì, kiên nhẫn, tính linh hoạt, trung thực, chính xác

và khoa học, có tổ chức, tác phong lao động nghiêm túc, gọn gàng, ngăn nắp, sạch sẽ…

 Nâng cao hứng thú, yêu thích môn hóa học và các môn học khác

1.3 Thuận lợi và khó khăn trong bồi dưỡng HSG hóa học THPT

1.3.1 Thuận lợi

 Bộ Giáo dục và Đào tạo đã thành lập “Chương trình quốc gia bồi dưỡng nhân tài giai đoạn 2008  2020 với những bước đi và mục tiêu cụ thể, đây là động lực mạnh mẽ thúc đẩy việc bồi dưỡng, đào tạo nhân tài cho đất nước”[8]

 SGK hóa học đã được bổ sung, cập nhật khá nhiều kiến thức mới đặc biệt là các lý thuyết chủ đạo tạo điều kiện cho HS nghiên cứu hóa học sâu hơn, rộng hơn

và có tác dụng kích thích động cơ học tập, phát huy khả năng tự học của HS

 Các thầy cô giáo và học sinh rất tâm huyết với việc bồi dưỡng HSG

1.3.2 Khó khăn

 Theo quy định của Bộ GDĐT “HSG quốc gia không được tuyển thẳng vào đại học” do đó động lực để các em tham gia học đội tuyển giảm sút trầm trọng, các

em không muốn tham gia vào đội tuyển vì lo sợ thi trượt đại học

 Đất đai, khuôn viên, cơ sở vật chất, phương tiện, thiết bị dạy học trong hệ thống các trường chuyên chưa đồng bộ, còn quá nhiều khó khăn

 Kinh phí đầu tư cho trường chuyên còn nhiều hạn hẹp, chưa phù hợp với yêu cầu phát triển, chưa tạo nhiều điều kiện thuận lợi để phát triển tài năng của GV và

HS

 Chính sách đặc thù cho hệ thống các trường THPT chuyên chưa đủ mạnh, đặc biệt là đối với các địa phương có điều kiện kinh tế  xã hội khó khăn Thiếu chính sách đồng bộ để liên thông đào tạo từ THPT đến ĐH, sau đại học đối với HS THPT chuyên, đặc biệt đối với HS có thành tích xuất sắc trong các kỳ thi quốc gia, quốc tế; thiếu cơ chế quản lý, phát triển, đãi ngộ, sử dụng nhân tài

 Đa số phụ huynh đều muốn con em mình thi đậu đại học nên không khuyến khích hoặc không muốn cho con em mình tham gia đội tuyển HSG

 Chế độ chính sách cho GV bồi dưỡng HSG và HSG còn thấp, do đó không có sức thu hút GV đầu tư nghiên cứu để bồi dưỡng HSG và HS không có động lực để tham gia

 Chương trình, SGK, tài liệu cho môn chuyên còn thiếu, chưa có sự cập nhật, liên kết và trao đổi giữa các trường Việc khai thác tài liệu qua internet của GV và

Trong kiểu dạy học này GV có chức năng thiết kế, tổ chức, chỉ đạo và kiểm tra

quá trình học nhưng không “làm thay” HS Còn HS tự điều khiển quá trình chiếm

lĩnh khái niệm khoa học của bản thân dưới sự điều khiển sư phạm của GV Hoạt động dạy và học thống nhất với nhau nhờ sự cộng tác

Dạy học là quá trình hai chiều trong đó GV và HS tham gia làm tăng giá trị và lợi ích của nhau Trong dạy học ngoài sự tương tác của GV  HS, còn có sự tương tác giữa HS  HS (trong nhóm), HS  tài liệu học tập, HS  phương tiện dạy học… Như vậy, dạy học tương tác nhất thiết phải bao gồm sự hợp tác, sự trao đổi và biến đổi nhận thức

1.4.2 Cơ sở lí luận

Trong quá trình DH, sự tương tác là sự tác động qua lại trực tiếp giữa các cá nhân HS và giữa HS với GV trong một không gian là lớp học và một khoảng thời gian là tiết học nhằm thực hiện các nhiệm vụ học tập các mục tiêu dạy học đã xác định Phương tiện để thực hiện các tương tác có thể là phương tiện ngôn ngữ hoặc phi ngôn ngữ Nội dung của sự tương tác là các vấn đề thuộc nhiệm vụ học tập Có thể khái quát về sự tương tác bằng sơ đồ sau:

Hình 1.2 Sự tương tác trong dạy học

Như vậy, mặt tích cực của lí thuyết dạy học tương tác là đã chú ý đáng kể đến yếu tố môi trường – đây là nơi diễn ra hoạt động dạy và hoạt động học, đồng thời

đã xác lập các tương tác của ba yếu tố trong quá trình dạy học Do vậy, trong quá trình tổ chức dạy học theo lí thuyết tương tác đòi hỏi phải chú ý tới một nhân tố mới (thực ra nó vẫn tồn tại nhưng chưa được quan tâm đúng mức) của quá trình dạy học đó là yếu tố môi trường

1.4.3 Mô hình dạy học tương tác trong học tập

Trong hệ tương tác DH ở trên, tương tác của GV với môi trường là sự tổ chức tư liệu và qua đó cung cấp tư liệu và tạo tình huống cho hoạt động của HS Tương tác của GV tới HS là sự định hướng của GV tới hành động của HS đối với tư liệu, sự tương tác trao đổi giữa các HS với nhau và những thông tin liên hệ ngược từ phía

HS Tương tác của HS với tư liệu trong hoạt động DH là sự thích ứng của học sinh với tình huống học tập đồng thời cũng là hành động chiếm lĩnh, xây dựng tri thức cho bản thân, qua đó cũng mang lại cho GV những thông tin ngược cần thiết Tương tác giữa HS với nhau và giữa HS với GV là sự trao đổi thảo luận giữa các cá nhân nhờ đó từng cá nhân HS tranh thủ sự hỗ trợ từ phía GV và tập thể HS trong quá trình chiếm lĩnh và xây dựng tri thức

Dưới đây là những yếu tố cơ bản của mô hình dạy học tương tác nhằm cụ thể hóa các mối quan hệ tương hỗ trong hệ tương tác DH:

Định hướng

Giáo viên

Tư liệu hoạt động dạy học (Môi trường)

 Khâu chuẩn bị: Trước khi dạy GV cần tìm hiểu kiến thức đã có của HS về

nội dung bài sắp học, GV phải nắm vững kiến thức về bài sắp dạy, xác định rõ kiến thức nào là kiến thức mà HS phải khám phá, phải chuẩn bị kĩ các phương tiện dạy học có liên quan đến bài dạy

 Khâu tìm hiểu thăm dò: Để làm rõ nội dung học tập, GV phải dựa vào kiến

thức vốn có của HS, chính xác hóa một số kiến thức liên quan đến nội dung học tập

để tạo cơ sở cho HS lĩnh hội các nội dung kiến thức mới Trong hoạt động tìm tòi, giáo viên phải thiết kế tình huống có vấn đề hoặc đặt các câu hỏi mở liên quan đến kiến thức vốn có đồng thời kích thích sự tìm tòi khám phá và phù hợp với điều kiện thực tế, năng lực khám phá của HS

 Khâu đặt câu hỏi: GV tạo điều kiện cho HS đặt câu hỏi về tình huống cần

tìm hiểu Câu hỏi của HS thường dựa trên vốn kiến thức có sẵn và hướng tới nhận thức những vấn đề có ý nghĩa đối với họ Đặc biệt, loại câu hỏi phủ định hoặc khẳng định thường được áp dụng trong giai đoạn này Khi suy nghĩ đặt câu hỏi loại này HS đã nghĩ đến phương án trả lời và như vậy kiến thức có ý nghĩa bước đầu đã được kiến tạo đồng thời GV có thể bổ sung vào danh sách các câu hỏi về vấn đề đang tìm hiểu

 Lựa chọn câu hỏi để khám phá: Các câu hỏi HS đặt ra càng nhiều chứng tỏ

HS tích cực tham gia vào quá trình suy nghĩ giải quyết vấn đề Song để đạt được kiến thức đã định, bằng cách tiếp cận kiến tạo GV thảo luận và phân tích cùng HS

để lựa chọn những câu hỏi có liên quan đến bài học mà có thể khám phá trong điều kiện cho phép

 Khâu khám phá cụ thể: GV cung cấp phương tiện khám phá đã chuẩn bị

trước cho cá nhân hoặc nhóm và các phương tiện để HS xây dựng và tiến hành khám phá vấn đề GV quan sát HS làm việc, đinh hướng họ vào những vấn đề cần tiến hành thí nghiệm, quan sát hiện tượng, cần đọc, hỏi hoặc báo cáo, … để trả lời được các câu hỏi mà đã lựa chọn ở bước trước Từ đó, GV biết được những điều HS đang suy nghĩ, đang tìm cách giải quyết vấn đề học tập

 Khâu phản ánh, báo cáo kết quả khám phá: Trong bước này, GV yêu cầu đại

diện các nhóm báo cáo công việc đã làm và các kết luận rút ra được từ những công việc đó Thông qua việc làm báo cáo, HS sẽ thấy được tầm quan trọng của các hiện tượng thí nghiệm, số liệu, rèn luyện kĩ năng, kĩ thuật làm báo cáo như lập bảng, trình bày bài viết, cách trình bày, …

GV cùng HS trao đổi, thảo luận, so sánh kết quả khám phá của các nhóm, sau đó giáo viên trình bày nội dung chính xác của bài học Thông qua đó mà HS sẽ tự điều chỉnh, bổ sung nhận thức của mình và nắm bắt kiến thức cần đạt

 Đánh giá: GV giúp HS đánh giá sự tiến bộ của chính họ nhằm thúc đẩy các

em có trách nhiệm hơn đối với việc học tập của bản thân Việc đánh giá dựa theo một số tiêu chí như: kiến thức, kĩ năng học tập và khám phá, kĩ năng thực hành, năng lực giao tiếp

Như vậy, hoạt động học tập của HS theo quan điểm DH tương tác được tổ chức bởi GV, trong đó GV tạo ra môi trường và nội dung học tập phức hợp, cung cấp các tài liệu, phương tiện dạy học và đặt ra các mục tiêu cụ thể đòi hỏi HS thực hiện các tương tác tích cực thông qua các hoạt động nhóm, thảo luận để tự xây dựng kiến thức cho mình Quá trình này được mô tả bằng mô hình sau:

(Cá nhân, nhóm)

Với mô hình dạy học này rất phù hợp với quá trình DH cho đối tượng HSG Một đối tượng có năng lực tư duy độc lập  sáng tạo, GV chỉ cần tạo môi trường học tập phù hợp thì HS có thể tự xây dựng được kiến thức, phương pháp nhận thức cho mình

1.4.4 Học tập hợp tác theo nhóm nhỏ

1.4.4.1 Khái niệm

Học tập hợp tác theo nhóm được đánh giá là hình thức tổ chức DH có hiệu quả cao được nhiều nước phát triển áp dụng và được nhiều nhà lí luận dạy học nghiên cứu như Kurt Levin, Morton Deutsch đề xuất, khởi xướng và được phát triển bởi các nhà khoa học: E.Aronson, R.Slavin, S.Kagan, D.W.Johnson

Học hợp tác, từ trước đến nay có nhiều định nghĩa khác nhau, song nhìn chung

chúng được hiểu là phương pháp học mà trong đó HS dưới sự hướng dẫn của giáo

viên làm việc phối hợp cùng nhau trong những nhóm nhỏ để hoàn thành mục đích chung của nhóm đã được đặt ra

1.4.4.2 Những nét đặc thù của học hợp tác

Học hợp tác theo nhóm có những nét đặc thù sau:

 Hoạt động xây dựng nhóm: Đòi hỏi sự nỗ lực của từng cá nhân (nhóm thường

giới hạn 4 – 5 thành viên do giáo viên phân công, trong đó có tính đến tỉ lệ cân đối

về sức học, giới tính, thành phần bản thân HS,… hoặc có thể cho HS tự chọn) Các thành viên trong nhóm cùng chia sẻ trách nhiệm lãnh đạo nhóm, trực diện trao đổi với nhau

 Sự phụ thuộc lẫn nhau một cách tích cực: HS cộng tác với nhau trong những

nhóm nhỏ Trong đó, từng cá nhân phải nỗ lực hoàn thành phần việc của mình để đạt được mục tiêu chung của nhóm Thành công của cá nhân chỉ mang ý nghĩa góp phần tạo nên sự thành công của cả nhóm

 Ràng buộc trách nhiệm cá nhân – trách nhiệm nhóm: Các cá nhân thể hiện

trách nhiệm đối với bản thân và đối với các thành viên của nhóm Cùng hỗ trợ nhau trong việc thực hiện nhiệm vụ chung đặt ra Mỗi cá nhân cần có sự nỗ lực cá nhân trong sự ràng buộc trách nhiệm của các cá nhân trong nhóm

 Quá trình hoạt động nhóm: Học sinh nhận thức được tầm quan trọng của các kĩ

năng học hợp tác Tự đánh giá được mức độ kết quả đạt được công việc của họ trong nhóm cũng như tạo ra những bước cần thiết để đạt được nhiệm vụ chung một cách tốt nhất

 Kĩ năng hợp tác: Trong học hợp tác, HS không chỉ lĩnh hội những kiến thức có

liên quan nội dung – chương trình môn học mà còn được học, thực hành và được thể hiện, củng cố các kĩ năng xã hội (ví dụ kĩ năng lắng nghe, kĩ năng hỏi – trả lời bạn, kĩ năng sử dụng ngữ điệu khi giao tiếp, …) đây là yếu tố cần thiết cho học hợp tác mang lại hiệu quả

1.4.4.3 Ưu, nhược điểm của dạy học hợp tác

 Ưu điểm: Dạy học hợp tác đã chú ý dành một thời lượng lớn cho học sinh

giải quyết vấn đề trong quá trình học tập của mình

 Kiểu dạy học này giúp giáo viên giảm thiểu thuyết trình, đưa học sinh vào thế chủ động tìm tòi kiến thức, giúp học sinh được hoạt động; phát huy cao độ năng lực học tập cá nhân kết hợp với sự hợp tác của nhóm để giải quyết vấn đề

 Tạo không khí lớp học sôi nổi vì học sinh được tranh luận thảo luận để tiếp thu kiến thức

 Phát triển được nhiều kĩ năng của học sinh như giao tiếp, trình bày một vấn đề, lãnh đạo nhóm…

 Có thái độ, trách nhiệm cao trong giúp đỡ bạn học, hình thành nhóm học tập đoàn kết Đồng thời, giúp cho học sinh hình thành các phẩm chất và nhân cách rất quý trong cuộc sống hiện đại đó là tính hợp tác, thói quen nghiên cứu và tự học suốt đời

 Nhược điểm:

 Trong quá trình hoạt động nhóm, các học sinh có học lực khá giỏi sẽ quyết định kết quả của quá trình thảo luận do vậy trong học hợp tác chưa đề cao sự tương tác bình đẳng và tầm quan trọng của từng thành viên trong nhóm từ đó sẽ nảy sinh các hiện tượng ỷ lại, ăn theo, chi phối, tách nhóm và chưa chú trọng sự đóng góp của các học sinh yếu kém

 Kết quả kiểm tra đánh giá cho mỗi nhóm chưa thấy rõ sự nỗ lực của mỗi cá nhân và chưa có sự công bằng về điểm số cho mỗi thành viên

1.4.4.4 Tổ chức hoạt động nhóm theo trường phái cấu trúc

Nhằm phát huy các ưu điểm sẵn có, đồng thời khắc phục những hạn chế trong học hợp tác các nhà nghiên cứu đã phân thành hai trường phái chính trong học hợp tác: Trường phái cấu trúc nhóm (Structural Appoach) và trường phái nguyên tắc hoạt động nhóm (Learning Together)

Trường phái cấu trúc nhấn mạnh các kết cấu đa dạng của học hợp tác Các kết cấu này là một tổ hợp các hoạt động được sắp xếp, quản lí và ứng dụng tùy thuộc vào từng hoàn cảnh dạy học cụ thể Điểm quan trọng nhất của trường phái cấu trúc

là sự linh hoạt trong kết cấu và sự bỏ khuyết của phần nội dung Công thức chung của trường phái này là: CẤU TRÚC + NỘI DUNG = HOẠT ĐỘNG NHÓM, trong

đó phần cấu trúc đã được định sẵn còn phần nội dung tùy thuộc vào hoàn cảnh dạy học Những nhà nghiên cứu nổi tiếng nhất của trường phái này là Elliot Aronson, Robert Slavin và Spencer Kagan

Ta cùng xem xét 1 số cấu trúc học hợp tác được đánh giá có hiệu quả cao trong dạy học:

 Cấu trúc Jigsaw (Elliot Aronson):

Hoạt động nhóm được thể hiện như sau:

 Mỗi thành viên của nhóm được giao một phần của bài học

 Trong một khoảng thời gian xác định, các thành viên cùng chủ đề thảo luận và trở thành các chuyên gia

 Các thành viên của nhóm chuyên gia trở về nhóm hợp tác, giảng lại cho cả nhóm về phần bài của mình, đảm bảo cho mọi thành viên trong nhóm nắm vững nội dung toàn bài học

 Các thành viên làm bài kiểm tra cá nhân, nội dung kiểm tra gồm tất cả các phần của bài học

 Kết quả kiểm tra là kết quả cá nhân và tính điểm cố gắng của cá nhân và nhóm

Bảng 1.1 Tóm tắt cấu trúc Jigsaw

1 Phân công công việc

2 Nhóm chuyên gia

3 Nhóm hợp tác 4 Làm bài cá nhân nhóm kết 5 Điểm

Thảo luận cùng chủ đề

Giảng bài cho nhau Kiểm tra Kết quả Thành viên số 1

Thành viên số 2

Thành viên số 3

Thành viên số 4

Phần bài A Phần bài B Phần bài C Phần bài D

Thành viên cùng chủ đề của từng nhóm thảo luận

Thành viên trở về nhóm và giảng bài cho nhau

để từng thành viên hiểu hết các phần bài học A,

B, C, D

Kiểm tra

cá nhân

Nội dung bài kiểm tra gồm tất

cả các phần A, B,

C, D

Từng thành viên không những hiểu

về phần bài của mình

mà còn hiểu cả toàn bộ bài học

Bài kiểm tra cá nhân sẽ xác định điểm của nhóm dựa trên kết quả kiểm tra tất cả

các phần bài học sau khi đã ghép vào nhau Cách chấm điểm của bài kiểm tra là

thang điểm 10 Trước hết, theo kết quả điểm của học sinh đạt được qua bài kiểm tra

cá nhân, giáo viên sẽ tính điểm tiến bộ của học sinh (Improvement score) dựa trên

điểm trung bình của bài kiểm tra được gọi là điểm nền (base score) theo bảng 1.2:

Bảng 1.2 Cách tính điểm tiến bộ theo cấu trúc Jigsaw

Thấp hơn điểm nền từ 1 đến 2 điểm 1 Bằng hoặc trên điểm nền từ 1 đến 2 điểm 2

Điểm tuyệt đối (không tính đến điểm nền) 3

Trung bình cộng điểm tiến bộ của các cá nhân trong nhóm sẽ là điểm tiến bộ của

cả nhóm Điểm của nhóm sẽ là cơ sở cho việc động viên nhóm hoạt động tích cực hơn trong các tiết học tiếp theo

Như vậy, cấu trúc Jigsaw đề cao sự tương tác bình đẳng và tầm quan trọng của từng thành viên trong nhóm, loại bỏ gần như triệt để sự ăn theo (social loafing), sự chi phối (dominating) và sự tách nhóm (free – rider) – đây là những vấn đề thường

đi theo trong quá trình học hợp tác

 Cấu trúc STAD (Student  Teams  Achievement  Division) của Robert ins:

Slav- GV giao nhiệm vụ cho các nhóm

 Các cá nhân tự nghiên cứu, làm việc tự lực trong một khoảng thời gian xác định

 Các nhóm thảo luận, giúp đỡ nhau hiểu thực sự kĩ lưỡng về bài học được giao

 Tiến hành làm bài kiểm tra cá nhân lần 1, đánh giá

 Tiến hành học nhóm trao đổi về nội dung chưa nắm chắc qua bài kiểm tra lần 1

 Tiến hành làm bài kiểm tra cá nhân lần 2

 Đánh giá sự nỗ lực của từng cá nhân (chỉ số cố gắng) và cả nhóm

Mỗi nhóm HS giúp đỡ nhau hiểu thực sự kĩ lưỡng về bài học được giao Tuy nhiên, phần kiểm tra sẽ là kiểm tra cá nhân Tính ưu việt của STAD được thể hiện ở

cơ chế chấm điểm dựa trên sự nỗ lực của từng cá nhân chứ không phải sự hơn kém

về khả năng

Bảng 1.3 Cơ chế đánh giá trong cấu trúc STAD

Thành viên Kiểm tra lần 1 Kiểm tra lần 2 Chỉ số cố gắng Thành viên số 1

Theo như cơ chế đánh giá này, ta nhận thấy một học sinh kém có thể mang điểm

về cho cả nhóm dựa vào sự nỗ lực của bản thân Cơ chế chấm điểm dựa vào sự cố gắng trong cấu trúc này của Slavin được đánh giá là một nội dung quan trọng trong quá trình phát triển các phương pháp học hợp tác trên thế giới vì những lí do:

 Loại bỏ được phần lớn các hiện tượng ăn theo, chi phối và tách nhóm

 Đề cao sự đóng góp của các học sinh yếu kém và nâng cao sự đóng góp này thành nhân tố quyết định

 Lấy sự cố gắng và nỗ lực làm tiêu chí đánh giá thay vì khả năng học lực

1.5 Xác định vùng kiến thức hóa lí trong chương trình bồi dưỡng HSG hóa học THPT [2], [7], [48]

Sau khi nghiên cứu chương trình hóa học THPT chuyên và các đề thi quốc tế, quốc gia, Olympic 304… chúng tôi tiến hành xây dựng hệ thống kiến thức phần hóa lí dùng bồi dưỡng HSG và chuyên hóa học, sau đó xây dựng hệ thống bài tập tương ứng Các nội dung kiến thức bao gồm:

 Nhiệt hóa học: hệ và môi trường; năng lượng, nhiệt và công; liên hệ giữa

en-tanpi và năng lượng; nhiệt dung; định luật Hess; enen-tanpi sinh; nhiệt hòa tan và nhiệt pha loãng; năng lượng liên kết; chu trình BornHaber cho các hợp chất ion; năng lượng mạng lưới;

 Chiều và giới hạn tự diễn biến của các quá trình: entropi; entropi và sự mất

trật tự; năng lượng tự do Gibbs

 Cân bằng hóa học: nồng độ tương đối; áp suất riêng phần tương đối mối liên

hệ hằng số cân bằng của các khí lí tưởng được biểu thị theo nồng độ, áp suất, phần mol; quan hệ giữa hằng số cân bằng và năng lượng tự do Gibbs; các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học (nhiệt độ, nồng độ, áp suất, ảnh hưởng của sự đưa vào

1 cấu tử trơ)

 Động học phản ứng: tốc độ phản ứng; bậc phản ứng, phân tử số phản ứng,

phương trình động học của các phản ứng một chiều bậc 0, bậc 1, bậc 2, bậc n và một số phản ứng phức tạp; liên hệ giữa chu kỳ bán hủy với hằng số tốc độ; phương pháp xác định bậc phản ứng; các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng; tính năng

lượng hoạt động hóa từ số liệu thực nghiệm; cơ chế phản ứng; các khái niệm cơ bản của thuyết va chạm, thuyết trạng thái chuyển tiếp

 Điện hóa học: cách lập phản ứng oxi hóa khử; cân bằng phản ứng oxi hóa khử

phức tạp; xác định chiều của phản ứng oxi hóa khử; cách sử dụng bảng thế điện cực tiêu chuẩn, pin điện; các loại điện cực loại 1, loại 2; phương trình Nernst; điện phân

dd các chất điện li; điện phân dd chất điện li nóng chảy; định luật Faraday

Đây là các kiến thức lý thuyết cơ sở giúp HS giải quyết các vấn đề học tập trong chương trình hóa học THPT chuyên và đáp ứng được các yêu cầu của các kì thi HSG Quốc gia  Quốc tế

TIỂU KẾT CHƯƠNG 1

Trong chương 1, chúng tôi đã tổng quan các vấn đề sau:

 Bồi dưỡng HSG và chuyên hóa học THPT: tổng quan về vấn đề nghiên cứu, quan niệm về HSG, mục tiêu của việc bồi dưỡng HSG, năng lực của HSG, một số biện pháp phát hiện HSG, một số biện pháp bồi dưỡng HSG, năng lực cần thiết của

GV dạy bồi dưỡng HSG…

 Bài tập hóa học: khái niệm, phân loại, tác dụng

 Những khó khăn và thuận lợi trong việc bồi dưỡng HSG hóa học ở trường THPT hiện nay

 Cơ sở lí luận dạy học tương tác áp dụng trong việc bồi dưỡng HSG hóa: mô hình dạy học tương tác trong học tập đặc biệt là tổ chức hoạt động học hợp tác theo nhóm của trường phái cấu trúc

 Xác định vùng kiến thức hóa lí trong chương trình bồi dưỡng HSG hóa học THPT bao gồm 4 chuyên đề: nhiệt động học của phản ứng hóa học, cân bằng hóa học, động học phản ứng, điện hóa học

Chương 2 HỆ THỐNG KIẾN THỨC LÝ THUYẾT HÓA LÍ DÙNG BỒI DƯỠNG HSG VÀ CHUYÊN HÓA THPT

Cơ sở khoa học của việc xây dựng hệ thống kiến thức Hóa lý dùng bồi dưỡng HSG

và chuyên hóa THPT:

 Hệ thống kiến thức về Hóa lý là 1 phần không thể thiếu được trong các kỳ thi HSG cấp tỉnh, cấp Quốc gia, Olympic 304, giải toán trên máy tính cầm tay…  Trong bối cảnh sách giáo khoa của môn Hóa học đã được biên soạn lại và rất

ít tài liệu được dùng để tham khảo cho việc dạy lớp chuyên hóa và bồi dưỡng HSG  Đây là tài liệu bổ ích giúp cho việc tham khảo của GV và HS được dễ dàng, không phải mất thời gian tham khảo nhiều tài liệu

 Giúp cho việc dạy và học của GV, HS được tốt hơn, có hiệu quả hơn

Trên cơ sở các kiến thức hóa lí được xác định trong chương trình bồi dưỡng HSG hóa học THPT Chúng tôi xây dựng nội dung kiến thức lí thuyết cho các chuyên đề:

2.1 Nhiệt hóa học [4], [13], [21], [24], [40], [42]

Các nội dung được đề cập trong chuyên đề gồm:

 Một số khái niệm và định nghĩa cơ bản

 Nguyên lí thứ nhất của nhiệt động lực học

 Áp dụng nguyên lí thứ nhất cho các quá trình hóa học

 Sự phụ thuộc của hiệu ứng nhiệt vào nhiệt độ Định luật Kirchoff

2.2 Chiều và sự diễn biến của các quá trình [4], [44], [50], [56], [63]

Các nội dung được đề cập trong chuyên đề gồm:

 Sự tự diễn biến của các quá trình

 Nguyên lí thứ hai của nhiệt động hóa học

 Tính biến thiên entropi

 Năng lượng tự do Gibbs và chiều diễn biến của quá trình

2.3 Cân bằng hóa học [21], [67], [78], [89]

Các nội dung được đề cập trong chuyên đề gồm:

 Phản ứng thuận nghịch và không thuận nghịch

 Hằng số cân bằngPhương trình đẳng nhiệt Van’t Hoff

 Quan hệ giữa hằng số cân bằng và năng lượng tự do Gibbs

 Các yếu tố ảnh hưởng đến cân bằng hóa học

2.4 Động hóa học [13], [44], [50], [78], [89]

Các nội dung được đề cập trong chuyên đề gồm:

 Một số khái niệm và định nghĩa cơ bản

 Định luật tác dụng khối lượng

 Phương trình động học của các phản ứng hóa học

Một hệ gồm 2 điện cực được nhúng vào dung dịch điện li gọi là hệ điện hóa Nếu

hệ sinh ra dòng điện thì được gọi là pin hay nguyên tố Ganvani

2.5.1.1 Cấu tạo và hoạt động của pin

 Ngăn điện cực

Pin gồm 2 cốc thủy tinh: mỗi cốc đựng 1 lá kim loại được nhúng vào 1 dung dịch

có chứa chất oxi hóa là cation của kim loại đó Ví dụ: 1 cốc đựng dung dịch ion

Cu2+ và 1 điện cực Cu; 1 cốc đựng dung dịch ion Zn2+ và 1 điện cực Zn Mỗi cốc là

1 ngăn điện cực

 Cầu nối (cầu muối)

 Nối 2 dung dịch bằng 1 ống chữ U bên trong chứa thạch được tẩm dung dịch bão hòa của 1 chất điện li (NH4NO3, KCl, KNO3, Na2SO4…) Hai đầu ống chữ U đều được nút bằng 1 lớp xốp thường là bông thủy tinh

 Vai trò của cầu muối: ngăn cản sự tích tụ điện tích trong mỗi cốc bằng cách cho các ion âm rời cốc bên phải khuyếch tán qua cầu và thâm nhập vào cốc bên trái; đồng thời các ion dương có thể khuyếch tán từ trái qua phải  cầu muối giữ trung hòa điện tích trong chất điện phân khi pin làm việc Nếu sự trao đổi ion bằng cách khuyếch tán không được thực hiện, điện tích tích tụ trong các cốc ngăn cản dòng lưu thông của các electron và phản ứng oxi hóa khử bị ngừng lại Vậy, cầu nối không tham gia vào phản ứng hóa học nhưng cần thiết cho sự vận hành của pin

 Hoạt động của pin

Khi nối 2 điện cực kim loại với nhau bằng 1 dây dẫn (mắc xen vào giữa 1 ampe

kế hay 1 von kế) Điện cực kẽm bắt đầu tan và đồng kết tủa trên bề mặt thanh đồng, dung dịch Zn2+ ngày càng đậm đặc và dung dịch Cu2+ loãng dần (màu xanh nhạt dần)

Khi pin điện hóa phóng điện, các phần tử mang điện di chuyển như thế nào

 Ở mạch ngoài của pin, dòng điện qui ước đi từ cực (+) [cực Cu] đến cực () [cực Zn]

 Kim ampe kế cho thấy dòng electron di chuyển từ cực () [cực Zn] đi qua mạch ngoài đến cực (+) [cực Cu]

 Phản ứng xảy ra ở các điện cực

Anot (): Zn (r)  Zn2+ (dd) + 2e Catot (+): Cu2+ (dd) + 2e  Cu (r)

Chú ý:

 Nếu phản ứng trên được thực hiện bằng cách nhúng trực tiếp thanh Zn vào dd

Cu2+ thì về mặt hóa học kết quả cũng như trên nhưng các ion Cu2+ nhận trực tiếp electron do Zn cung cấp khi tiếp xúc với Zn, mà không qua dây dẫn do đó không tạo ra được 1 dòng electron, không có dòng điện

cÇu muèi NH4NO3

L¸ CuL¸ Zn NH 4 + NO 3

NH+4

NO3

sù di chuyÓn c¸c ion trong cÇu muèi

 Phản ứng oxi hóa khử làm cơ sở cho pin phải là phản ứng tự diễn biến (do có

sự khác nhau về khả năng cho electron của các kim loại và khả năng di chuyển của electron qua mạch)

 Phải có mạch ngoài để electron thực hiện được công có ích

 Phải có cầu muối để các ion lưu thông giữa các ngăn điện cực

2.5.1.2 Quy ước cách viết sơ đồ pin

 Viết điện cực âm bên trái, điện cực dương bên phải

 Vạch thẳng đứng |: chỉ ranh giới giữa pha rắn kim loại và pha lỏng dung dịch

 Hai vạch thẳng đứng ||: chỉ ranh giới giữa 2 pha lỏng liên hệ với nhau bằng 1 cầu muối

 Dấu phẩy: chỉ ranh giới giữa pha rắn kim loại và hợp chất khó tan

 Dấu : ranh giới 2 dung dịch qua đó có sự tải ion

Ví dụ: () Zn|ZnSO4||CuSO4|Cu (+)

2.5.1.3 Sức điện động của pin

 Khi pin làm việc, giá trị đọc được trên vôn kế chính là hiệu điện thế giữa 2 điện cực ở điều kiện đã cho gọi là sức điện động của pin và kí hiệu Epin

Hình 2.1 Pin điện hóa Zn  Cu

 Eopin EocatotEoanot> 0 (2.97)

Theo qui ước: trong sơ đồ pin, catot được đặc bên phải, anot được đặt bên trái nên Eo = Eo -Eo

pin phải trái Hoặc EopinEooxEokh (2.98)

 Ý nghĩa của Epino :

 Xác định cơng do pin thực hiện khi nĩ làm việc trong điều kiện chuẩn, khi dịng điện cĩ cường độ I qua 1 hiệu thế Eº trong thời gian t, nĩ sẽ thực hiện 1 cơng điện: (Eº.I.t) hay (Eº.q) (q: điện lượng của pin cung cấp, phụ thuộc vào lượng các chất tham gia phản ứng chứ khơng phụ thuộc vào nồng độ)

 Làm thước đo khuynh hướng của các chất phản ứng tác dụng với nhau để tạo thành sản phẩm phản ứng

2.5.1.4 Năng lượng Gibbs và sức điện động của pin

Theo nhiệt động học, khi phản ứng tự diễn biến thì G < 0  giữa năng lượng

tự do Gibbs và sức điện động của pin cĩ mối quan hệ: G tỉ lệ với ( Epin)

Sức điện động của pin (tính ra Von) chính là cơng (kí hiệu A, tính ra Jun) sản ra bởi hệ trên một đơn vị điện lượng (tính ra Culong) chạy trong mạch Khi khơng bị biến đổi thành nhiệt thì sức điện động của pin chính là cơng cực đại, cơng được sản

ra bởi hệ nên mang dấu âm: Amax  q.Epin

Điện lượng chạy trong pin bằng số mol electron trao đổi trong phản ứng oxi hĩa khử nhân với điện lượng sinh ra khi 1 mol electron chạy qua mạch: q = nF

 Amax  nFEpin

Điện lượng của 1 mol electron chính là hằng số Faraday: F = 96500 Culong/mol

2.5.1.5 Mối liên hệ giữa sức điện động của pin và các hàm nhiệt động

Vậy, biết hệ số nhiệt độ của sức điện động dE

dTcủa pin  xác định được S của phản ứng điện hóa thực hiện trong pin

Echöabieát Nếu kim loại đóng vai trò cực âm thì thế điện cực chuẩn của kim loại có giá trị âm; kim loại đóng vai trò cực dương thì thể điện cực chuẩn của kim loại có giá trị dương

Điện cực hiđro chuẩn gồm 1 dây Platin (Pt) trên bề mặt được mạ platin tiếp xúc với 1 luồng hiđro có áp suất không đổi là 1 atm, được nhúng vào dung dịch axit có nồng độ 1M thì

Phản ứng hóa học xảy ra ở các điện cực khi pin phóng điện:

Anot (): Zn (r)  Zn2+ + 2e

Catot (+): 2H+ + 2e  H2

Hình 2.2 Sơ đồ của điện cực hiđro chuẩn

Hình 2.3 Thí nghiệm xác định thế điện cực chuẩn của cặp Zn 2+ /Zn

Phản ứng hóa học xảy ra trong pin kẽm  hiđro:

2.5.2.1 Xét độ mạnh tương đối của các chất oxi hóa và chất khử

 Thế điện cực chuẩn càng dương thì dạng oxi hóa của điện cực càng mạnh và

dạng khử của nó càng yếu Thế điện cực chuẩn càng âm thì dạng oxi hóa của điện

cực càng yếu và dạng khử của nó càng mạnh

 Tất cả các giá trị Eº đều so với điện cực hiđro chuẩn:

2H+ + 2e  H2; Eº = 0,00V

 Các nửa phản ứng đều được ghi với 2 mũi tên ngược chiều vì các nửa phản ứng

có thể là phản ứng khử, có thể là phản ứng oxi hóa tùy thuộc vào điều kiện phản ứng và thế điện cực của nửa phản ứng khác

 Theo quy ước, các nửa phản ứng đều được viết dưới dạng khử nghĩa là tất cả các chất phản ứng (vế trái phương trình) đều là chất oxi hóa và tất cả sản phẩm (vế

phải phương trình) đều là chất khử Do đó, Eº là thế khử chuẩn

 Khi đổi chiều phản ứng (chất đầu là dạng khử, sản phẩm là dạng oxi hóa), Eº vẫn có cùng độ lớn nhưng ngược dấu

Vậy, F2 (k) là chất oxi hóa mạnh nhất và F (aq) là chất khử yếu nhất Li+ (aq) là chất oxi hóa yếu nhất và Li (r) là chất khử mạnh nhất

 Ta có thể liên hệ với cặp axitbazơ liên hợp: một axit mạnh tạo ra một bazơ liên hợp yếu và ngược lại; cũng như một chất oxi hóa mạnh tạo ra một chất khử yếu

và ngược lại

2.5.2.2 Dự đoán chiều tự diễn biến của phản ứng oxi hóa khử

 Chất oxi hóa mạnh hơn và chất khử mạnh hơn sẽ phản ứng với nhau để tạo thành chất oxi hóa yếu hơn và chất khử yếu hơn Quy tắc ghép 2 nửa phản ứng

thành phản ứng tự diễn biến: nửa phản ứng của cặp có thế điện cực dương hơn

(Ox1/Kh1) được viết theo chiều thuận; nửa phản ứng của cặp có thế điện cực kém dương hơn (Ox2/Kh2) được viết theo chiều nghịch

 Gº = nFEº < 0  phản ứng tự diễn biến

Ví dụ 1: Xét chiều của 5ClO + I2 + 2OH  5Cl + 2IO3 + H2O Biết o

5ClO  I 2OH  5Cl 2IO H O ; E  0,68V

Vì Eº > 0  G º < 0  phản ứng xảy ra theo chiều thuận

Ví dụ 2: Thế chuẩn của pin kẽm  đồng là 1,10V ở 25ºC Tính sự biến đổi năng lượng tự do chuẩn phản ứng: Zn (r) + Cu2+ (aq)  Zn2+ (aq) + Cu (r)

 Gº > 0  phản ứng không tự diễn biến Vậy không thể điều chế khí clo bằng cách cho MnO2 tác dụng với dd HCl ở nhiệt độ phòng mà phải dùng HCl bốc khói và ở nhiệt độ cao

Chú ý:

 Khi tính thế của pin không cần để ý đến số electron tham gia phản ứng vì thế

của các bán phản ứng đã quy về đối với một electron

 G phụ thuộc vào lượng chất tham gia phản ứng, khi số electron tham gia phản ứng thay đổi thì G của phản ứng thay đổi

2.5.2.3 Tính hằng số cân bằng của phản ứng oxi hóa khử

> 0 < 1 < 0 Không tự diễn biến

Thay các giá trị hằng số R và F, nếu pin làm việc ở 298K ta có:

o

pin

J 8,31 298K

10 (2.103) Biểu thức tính K cho ta biết:

 Eº > 0  K > 1: phản ứng tự diễn biến

 Eº càng dương, K càng lớn: phản ứng càng có khuynh hướng diễn biến mạnh

Ví dụ: Cho phản ứng Pb (r) + 2Ag+ (dd)  Pb2+ + 2Ag (r) Tính hằng số cân bằng K và Gº của phản ứng ở 25º C Biết o

2.5.2.5 Dãy hoạt động hóa học của các kim loại

 Thế điện cực chuẩn của kim loại được đo bằng cách ghép điện cực chuẩn của kim loại đó với điện cực hiđro chuẩn thành 1 pin Ganvani

Xét pin: () M|Mn+||H+|H2 (+) Phản ứng xảy ra trong pin:

M (r) + nH3O+  Mn+ (aq) + 1

2nH2 + nH2O (l), Gº = HºTSº Đối với các phản ứng cùng loại trên, có thể bỏ qua Sº của phản ứng  Gº =

Hº Để tính được nhiệt phản ứng bằng lí thuyết, ta chia phản ứng đó làm 2 nửa phản ứng:

0,721