xây dựng hệ thống những bài thực nghiệm phần hóa đại cương vô cơ huấn luyện học sinh giỏi cấp quốc gia, quốc tế

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  NGUYỄN THỊ NHUNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG NHỮNG BÀI THỰC NGHIỆM PHẦN HÓA ĐẠI CƢƠNG VÔ CƠ HUẤN LUYỆN HỌC SINH GIỎI CẤP QUỐC GIA, QUỐC TẾ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HÀ NỘI − 2012 TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  NGUYỄN THỊ NHUNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG NHỮNG BÀI THỰC NGHIỆM PHẦN HÓA ĐẠI CƢƠNG VÔ CƠ HUẤN LUYỆN HỌC SINH GIỎI CẤP QUỐC GIA, QUỐC TẾ Chuyên ngành: Hóa lý thuyết và Hóa lý Mã số: 60 44 31 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS. TS. Lê Kim Long Hà Nội - 2012 MỤC LỤC Mở đầu 1 1. Lý do chọn đề tài 1 2. Lịch sử vấn đề nghiên cứu 2 3. Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu 3 4. Khách thể, đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4 5. Giả thuyết khoa học 4 6. Phương pháp nghiên cứu 4 7. Đóng góp mới của đề tài 5 8. Cấu trúc luận văn 5 Chƣơng 1: Tổng quan cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài 6 1.1. Hoạt động nhận thức 6 1.2. Năng lực sáng tạo của học sinh trong thực hành hoá 8 1.3. Cơ sở lý luận, thực tiễn công tác bồi dưỡng HSG ở trường THPT Chuyên 10 1.4. Một số vấn đề lý luận về làm thực hành hoá ở trường THPT Chuyên 14 1.5. Nội dung thực hành đã đề cập trong chương trình phổ thông, đề thi học sinh giỏi quốc gia và olympic hoá học quốc tế 17 1.6. Nhận xét bài thi thực quốc gia và quốc tế 22 Tiểu kết chương 1 23 Chƣơng 2: Một số bài thực hành rèn luyện kĩ năng cho học sinh giỏi quốc gia, quốc tế 24 2.1. Cơ sở lý thuyết chung 24 2.1.1. Phân tích định lượng 24 2.1.2. Động học phản ứng 31 2.2. Phân tích nội dung bài thực hành vô cơ trong kì thi ICho 35 2.3. Một số bài thực hành đại cương vô cơ đề xuất 39 Bài 1: Xác định hằng số tốc độ phản ứng bậc 2: Sự xà phòng hoá etyl axetat 40 Bài 2: Xác định hằng số tốc độ phản ứng bậc 1: Phản ứng phân huỷ H 2 O 2 với xúc tác MnO 2 43 Bài 3: Nghiên cứu cân bằng hoá học của phản ứng khử ion Fe 3+ bằng ion I - 47 Bài 4: Nghiên cứu sự phân bố chất tan giữa hai dung môi không trộn lẫn CH 3 COOH trong hệ dung môi H 2 O/CCl 4 51 Bài 5: Tổng hợp vô cơ - Điều chế natri thiosunfat 55 Bài 6: Chuẩn độ gián tiếp xác định thành phần hợp kim 57 Tiểu kết chương 2: 61 Chƣơng 3. Thực nghiệm sƣ phạm 62 3.1. Mục đích, nhiệm vụ thực nghiệm 62 3.2. Nội dung và phương pháp thực nghiệm 62 3.3. Tổ chức thực nghiệm 63 3.4. Kết quả thực nghiệm, xử lý và đánh giá số liệu 68 Tiểu kết chương 3 68 Kết luận chung 69 Tài liệu tham khảo 71 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ 1 BTHH Bài tập Hóa học 2 Bộ GD & ĐT Bộ giáo dục và đào tạo 3 CNTT Công nghệ thông tin 4 DHHH Dạy học Hóa học 5 DD Dung dịch 6 ĐHKHTN Đại học khoa học tự nhiên 7 ĐHSP Đại học Sư phạm 8 ĐHQG Đại học quốc gia 9 GV Giáo viên 10 HH Hóa học 11 HS Học sinh 12 HSG Học sinh giỏi 13 ICho International Chemistry Olympiad 14 NXB Nhà xuất bản 15 PƢ Phản ứng 16 PPDH Phương pháp dạy học 17 PP Phương pháp 18 PTHH Phương trình Hóa học 19 TN Thí nghiệm 20 THPT Trung học phổ thông 21 TNSP Thực nghiệm sư phạm 1 MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Giáo dục Việt Nam thế kỉ XXI đang đứng trước những thời cơ và thách thức lớn. Sự phát triển nhảy vọt của khoa học và công nghệ, đặc biệt là công nghệ thông tin và truyền thông đã và đang đưa nhân loại bước sang một giai đoạn phát triển mới - thời đại của nền kinh tế tri thức. Trước xu thế hội nhập và toàn cầu hóa đang diễn ra mạnh mẽ như một tất yếu của dòng chảy thời đại, phát huy nguồn lực con người chính là yếu tố cơ bản, là nền tảng để thực hiện mục tiêu tăng trưởng kinh tế, phát triển xã hội. Đảng và nhà nước ta đã xác định phát triển Giáo dục và Đào tạo là quốc sách hàng đầu. Để thực hiện được chủ trương đó, một trong những nhiệm vụ trọng yếu là bồi dưỡng tri thức, phát huy tiềm năng ẩn chứa trong mỗi con người. Đặc biệt là đào tạo bồi dưỡng thế hệ trẻ để các em có thể phát huy tối đa năng lực và tri thức đóng góp cho công cuộc xây dựng và đổi mới đất nước. Trước yêu cầu đó, hệ thống trường THPT chuyên đã được thí điểm triển khai, từng bước khẳng định ưu thế và mở rộng ở khắp các vùng miền trong cả nước, trở thành những cái nôi quan trọng góp phần bồi đắp nguyên khí cho nước nhà. Trong chương trình THPT chuyên, môn hóa học là môn khoa học thực nghiệm và lí thuyết. Với mục tiêu giúp HS nắm vững những kiến thức khoa học phổ thông cơ bản về các chất, sự biến đổi các chất, mối liên hệ qua lại giữa công nghệ HH, môi trường và con người. Thông qua đó, hình thành kĩ năng của môn học như: kỹ năng quan sát, phân tích, so sánh, phán đoán, tính toán, thực hành thí nghiệm Kì thi học sinh giỏi quốc gia và quốc tế được tổ chức hàng năm nhằm tìm kiếm và phát triển những tài năng hoá học cho đất nước. Nội dung bài thi quốc gia các năm trước chỉ dừng lại ở các bài thi lý thuyết đại cương vô cơ và hữu cơ tức là mới chỉ đề cập đến một phần mặc dù khá quan trọng của môn khoa học kì diệu này. Trong khi đó bài thi olympic quốc tế bao gồm cả hai phần rất quan trọng thực hành và lý thuyết. Chương trình thi của Icho khá rộng và có một số vấn đề khác biệt so 2 với chương trình dạy học môn hóa ở các chương trình cơ bản, nâng cao. Việc huấn luyện HSG cho kì thi các cấp thường nặng về lí thyết và ít có các nội dung thực nghiệm. Thực tế, kết quả thực hành của HS Việt Nam thường không cao trong các kỳ thi Olympic hóa học quốc tế. Từ hai năm trở lại đây, Bộ GD&ĐT đã có chủ trương tổ chức thi thực hành. Đây là cơ hội để thúc đẩy các nội dung hóa học có ứng dụng và rèn luyện kỹ năng thực hành cho học sinh. Trên cơ sở đó chúng tôi đã chọn đề tài "Xây dựng hệ thống những bài thực nghiệm phần hoá đại cương vô cơ huấn luyện học sinh giỏi cấp quốc gia, quốc tế" nhằm thúc đẩy một bước các nghiên cứu tăng cường kỹ năng thực hành và thu hút hứng thú của học sinh. 2. Lịch sử vấn đề nghiên cứu Trong quá trình đào tạo nâng cao trình độ giáo viên cho các trường THPT đã có một số luận văn, luận án về tuyển chọn, xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập dùng để bồi dưỡng HSG, học sinh lớp chuyên Hóa như: Luận văn Thạc sĩ của tác giả Nguyễn Tiến Hoàn: "Hệ thống lí thuyết, bài tập cấu tạo nguyên tử và liên kết hóa học dùng bồi dưỡng HSG, HS chuyên hóa học", bảo vệ 2006 tại trường ĐHSP Hà Nội. Luận văn Thạc sĩ của tác giả Nguyễn Thị Lan Phương: "Hệ thống lí thuyết - Xây dựng hệ thống bài tập phần kim loại dùng cho bồi dưỡng HSG và chuyên hóa học THPT", bảo vệ 2008 tại trường ĐHSP Hà Nội. Luận văn Thạc sĩ của tác giả Nguyễn Thị Toàn: "Tăng cường năng lực tự học cho học sinh chuyên hóa học bằng tài liệu tự học có hướng dẫn theo modun (phần hóa học vô cơ) lớp 12 - THPT", bảo vệ 2009 tại trường ĐHSP Hà Nội. Luận văn Thạc sĩ của tác giả Bùi Hương Giang: "Tuyển chọn, xây dựng và sử dựng hệ thống bài tập lí thuyết phản ứng hóa học dùng bồi dưỡng học sinh giỏi và học sinh lớp 10 chuyên hóa", bảo vệ năm 2010 tại trường ĐHSP Hà Nội. Luận văn Thạc sĩ của tác giả Phạm Kim Ngân: "Xây dựng hệ thống bài tập trong dạy học hóa học hữu cơ lớp 11 chuyên hóa theo hướng dạy học tích cực", bảo vệ năm 2010 tại trường ĐHSP Hà Nội. 3 Luận án của Tiến sĩ Vũ Anh Tuấn: "Xây dựng hệ thống bài tập hóa học nhằm rèn luyện tư duy trong việc bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học ở trường phổ thông", bảo vệ năm 2003 tại trường ĐHSP Hà Nội. Mới đây nhất là luận án của Tiến sĩ Nguyễn Thị Ngà: "Xây dựng và sử dụng tài liệu tự học có hướng dẫn theo mođun phần kiến thức cơ sở hoá học chung - chương trình THPT chuyên hoá học góp phần nâng cao năng lực tự học cho học sinh", bảo vệ năm 2010 tại trường ĐHSP Hà Nội. Nhìn chung, các tác giả đã nghiên cứu và tổng hợp khá toàn diện về lí luận của việc xây dựng và sử dụng BTHH cho HSG, HS chuyên hóa theo PPDH tích cực. Đồng thời đã đưa ra hệ thống lí thuyết, bài tập và biện pháp sử dụng nhằm bồi dưỡng HSG hóa có hiệu quả. Tuy nhiên, chưa có luận án nào đề cập đến phần thực nghiệm. Kết quả học sinh giỏi Icho của Việt Nam luôn đứng thứ hạng cao từ những năm đầu tham gia đấu trường quốc tế, điều đó chứng tỏ sự nỗ lực rất lớn của cả Thầy và trò đội tuyển Olympic trong thời gian ôn luyện tập trung rất ngắn đặc biệt là phần thực hành bởi học sinh phổ thông rất ít được tiếp cận với bài thực hành, nếu có cũng chỉ là mô phỏng hoặc xem giáo viên làm, trang thiết bị PTN còn thô sơ và nhiều thiếu thốn. Năm 2011 -2012 trong đề thi quốc gia bắt đầu xuất hiện bài tập dưới dạng mô tả thực hành, năm nay 2012 - 2013 một số môn học như Vật lý, Hoá học, Sinh hoc chính thức có buổi thi thứ ba làm thực hành. Để giúp các em trong đội tuyển HSG quốc gia và cao hơn nữa là HSG olympic hoá học quốc tế có tài liệu tham khảo về các bài thực hành, đặc biệt là chuẩn bị cho kì thi Icho lần thứ 46 tổ chức năm 2014 tại Việt Nam nội dung đề tài xin được lấy tiêu đề "Xây dựng hệ thống những bài thực nghiệm phần hoá đại cương vô cơ huấn luyện học sinh giỏi cấp quốc gia, quốc tế". 3. Mục đích nghiên cứu và nhiệm vụ nghiên cứu 3.1. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu xây dựng hệ thống những bài thực nghiệm phần đại cương vô cơ giúp cho học sinh chuyên hoá, học sinh yêu thích môn hoá rèn luyện kĩ năng thực 4 hành từ cơ bản đến nâng cao tham gia các kì thi trong khu vực, quốc gia và cao hơn là olympic hoá học quốc tế nhất là cho kì thi Icho 2014 tổ chức tại Việt Nam. 3.2. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn về khảo sát đặc điểm của HSG QG nói chung và HSG quốc gia tham dự đội tuyển Icho nói riêng. - Phân tích nội dung bài thực hành trong các đề thi Olympic hoá học quốc tế các năm gần đây. - Xây dựng, hệ thống một số bài thực hành đại cương vô cơ dành cho học sinh giỏi quốc gia và dự tuyển quốc tế. - Tổ chức thực nghiệm sư phạm, đánh giá tính khả thi và hiệu quả của việc xây dựng, hệ thống các bài thực hành ở trên. 4. Khách thể, đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 4. 1. Khách thể nghiên cứu Nội dung các bài thi HSG quốc gia, dự tuyển quốc tế và Olympic hoá học quốc tế. 4. 2. Đối tượng nghiên cứu Hệ thống các bài thực hành trong các kì thi Icho các năm gần đây. Xây dựng một số bài sử dụng làm tài liệu nguồn cho đội tuyển vòng 1 và vòng 2 học sinh giỏi hoá. 4.3. Phạm vi nghiên cứu Phần thực hành hoá học đại cương vô cơ trong các kì thi olympic hoá học quốc tế các năm gần đây dành cho HS dự thi quốc gia môn hoá và HSG quốc gia tham dự kì thi HSG quốc tế . 5. Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng và hệ thống các bài thực hành có chất lượng cao và khai thác (sử dụng) một cách có hiệu quả, đúng đối tượng thì có thể góp phần nâng cao kĩ năng thực hành cho các em học sinh, phần mà các em luôn cảm thấy còn bỡ ngỡ và non kém, nâng cao hứng thú học tập và chất lượng DHHH cho HSG hóa và có thế góp phần làm tăng chất lượng HSG quốc gia, quốc tế. 6. Phƣơng pháp nghiên cứu Sử dụng phối hợp các phương pháp nghiên cứu sau: 5 6.1. Nhóm phương pháp nghiên cứu lý thuyết - Nghiên cứu cơ sở lí luận của đề tài. - Tìm hiểu tài liệu có liên quan đến luận văn: sách, giáo trình, báo, tạp chí, nội dung chương trình hoá học chuyên sâu, các bài tập chuẩn bị và các đề thi HSG quốc tế các năm gần đây. - Sử dụng phối hợp các phương pháp phân tích, tổng hợp, phân loại, hệ thống hóa, khái quát hóa. 6.2. Nhóm phương pháp nghiên cứu thực tiễn - Điều tra đặc điểm của HS dự thi học sinh giỏi hóa. - Quan sát, dự giờ, trao đổi với các giáo viên dạy đội tuyển hóa nhằm phát hiện vấn đề nghiên cứu. - Tham khảo ý kiến của các GV có kinh nghiệm giảng dạy các lớp chuyên hóa. - Thực nghiệm sư phạm. 6.3. Nhóm phương pháp thống kê toán học - Xử lí kết quả thực nghiệm sư phạm. 7. Đóng góp mới của đề tài - Xây dựng, hệ thống một số bài thực hành phần đại cương vô cơ bám sát chương trình chuyên sâu dành cho HS dự tuyển quốc gia môn hóa và học sinh dự tuyển Olympic hoá học quốc tế. - Đề xuất phương pháp sử dụng hệ thống bài thực hành đã xây dựng và tuyển chọn nhằm phát triển kĩ năng thí nghiệm, tư duy sáng tạo của HSG trong đội tuyển quốc gia hóa nói chung và học sinh dự tuyển Olympic quốc tế nói riêng. 8. Cấu trúc của luận văn Luận văn gồm 3 phần chính: Mở đầu Nội dung (gồm 3 chương) Kết luận Tài liệu tham khảo Phụ lục [...]... luận cơ bản về hoạt động nhận thức, năng lực sáng tạo của học sinh Đưa ra tổng quan các vấn đề lí luận và thực tiễn về công tác bồi dưỡng HSG, thực trạng của thí nghiệm, thực hành trong dạy học hóa học của chương trình trung học phổ thông cơ bản, nâng cao và trung học phổ thông chuyên, trong các kì thi học sinh giỏi cấp quốc gia ở nước ta hiện nay Tóm tắt nội dung thực hành hoá học đại cương vô cơ trong... Icho các năm gần đây Từ đó nhận xét mối liên hệ giữa chương trình thực hành trong nước với các đề thi olympic hoá học quốc tế 23 Chƣơng 2: MỘT SỐ BÀI THỰC HÀNH RÈN LUYỆN KĨ NĂNG CHO HỌC SINH GIỎI QUỐC GIA VÀ QUỐC TẾ 2.1 Cơ sở lý thuyết chung 2.1.1 Phân tích định lượng [12], [13], [22]: Trong chương trình thực hành hóa học có khá nhiều bài thực hành đại cương vô cơ sử dụng phương pháp phân tích đặc biệt... bối rối với các bài thực hành mặc dù mới chỉ đề cập ở những thao tác cơ bản, đơn giản 1.4 Một số vấn đề lí luận về làm thực hành hoá học ở trƣờng THPT 1.4.1.Ý nghĩa, tác dụng của thực hành hóa học Trong dạy học hóa học, thực hành hoá học vừa là phương pháp vừa là phương tiện hữu hiệu để giúp HS vận dụng các kiến thức đã học vào thực tế cuộc sống, sản xuất và tập nghiên cứu khoa học, biến những kiến thức... cho những mục đích nhất định 16 1.5 Một số nội dung thực hành đã đƣợc đề cập trong chƣơng trình phổ thông, đề thi học sinh giỏi quốc gia và olympic hoá học quốc tế các năm gần đây: Thực hành là một lĩnh vực không thể thiếu của hoá học, thực nghiệm được sử dụng để kiểm chứng lý thuyết đã học và là cơ sở để đưa ra kiến thức mới Từ thực nghiệm chúng ta mới đưa hoá học đi sâu vào các ứng dụng trong thực. .. thực hành thành 3 loại * Bài thực hành đại cương vô cơ: là các bài nghiên cứu: 15 - Tốc độ phản ứng và cân bằng hoá học - Điều chế các đơn chất và hợp chất vô cơ - Nghiên cứu tính chất hoá học của một số chất vô cơ điển hình - Điều chế và nghiên cứu phức chất - Điện hoá: Pin điện và điện phân * Bài thực hành phân tích: là các bài nghiên cứu: - Nhận biết các dung dịch các chất vô cơ - Chuẩn độ các chất... 1.6 Nhận xét bài thi thực hành quốc gia và quốc tế: Nội dung thực hành trong các đề Icho các năm gần đây rất đa dạng nhưng tập trung chủ yếu vào phương pháp phân tích định tính, định lượng ion dưới dạng phức chất, điều chế hoá chất vô cơ, nghiên cứu động học phản ứng Nhìn chung bài thực hành hoá học trong các kì thi ICho quốc tế được xây dựng theo các xu hướng sau: - Có tính ứng dụng thực tiễn cao... liền với thực nghiệm, phải thông qua thực nghiệm để làm rõ các vấn đề lý thuyết đồng thời cũng phải thông qua thực nghiệm để đi đến một số vấn đề lý thuyết mới Do đó, không có năng lực quan sát thì học sinh sẽ không thể học giỏi hoá học ngay cả đối với những học sinh có khả năng tư duy tự nhiên tốt Năng lực quan sát ở mỗi học sinh một khác nhau, thể hiện ở mức độ tri giác nhanh chóng, chính xác những. .. chức học và thi hoá học, đưa môn học đến gần với thực tiễn cuộc sống hơn và tiếp cận với nền hoá học quốc tế Dựa vào dụng cụ hoá chất Bộ GD&ĐT gửi về các trường THPT Chuyên có thể dự kiến trong các bài sau: 19 Bài 1: Chuẩn độ đa axit yếu bằng đơn bazơ mạnh Bài 2: Chuẩn độ hỗn hợp muối của đa axit yếu bằng axit mạnh Bài 3: Chuẩn độ oxi hoá - khử 1.5.3 Tóm tắt nội dung thực hành phần đại cương vô cơ trong... tri thức, HS không học tập được Do đó, phát triển tư duy đồng nghĩa với việc rèn luyện các thao tác tư duy là điều vô cùng quan trọng và cần thiết Dạy và học HH có nhiều cơ hội để thực hiện nhiệm vụ đó Tư duy ở mức độ cao hơn có thể được xuất hiện trong các bài thực hành hoá học chuyên sâu 7 1.2 Năng lực sáng tạo của học sinh trong dạy thực hành hóa học 1.2.1 Năng lực sáng tạo của học sinh * Khái niệm... trong các đề thi học sinh giỏi hoá, đề thi năm 2011 - 2012 mới chỉ đưa vào dưới dạng bài tập tự luận mô tả thí nghiệm phân tích định tính và định lượng bám sát nội dung thi quốc tế, tuy nhiên xác nhận được tính cấp thiết của môn học nên năm nay 2012 - 2013 Bộ GD&ĐT đã đưa phần thực hành vào một số môn thi học sinh giỏi quốc gia và chiếm khoảng 20% tổng số điểm trong đó có môn hoá học Có thể nói đây . TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN  NGUYỄN THỊ NHUNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG NHỮNG BÀI THỰC NGHIỆM PHẦN HÓA ĐẠI CƢƠNG VÔ CƠ HUẤN LUYỆN HỌC SINH GIỎI CẤP QUỐC. dung đề tài xin được lấy tiêu đề " ;Xây dựng hệ thống những bài thực nghiệm phần hoá đại cương vô cơ huấn luyện học sinh giỏi cấp quốc gia, quốc tế& quot;. 3. Mục đích nghiên cứu và nhiệm. NHỮNG BÀI THỰC NGHIỆM PHẦN HÓA ĐẠI CƢƠNG VÔ CƠ HUẤN LUYỆN HỌC SINH GIỎI CẤP QUỐC GIA, QUỐC TẾ Chuyên ngành: Hóa lý thuyết và Hóa lý Mã số: 60 44 31 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC