Phân loại và giải các bài toán hóa học hữu cơ lớp 11 (phần Dẫn xuất chứa oxi) theo một phương pháp chung góp phần nâng cao hiệu quả dạy và học ở trường trung họ[170916]

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC LÊ KHẮC TIỆP PHÂN LOẠI VÀ GIẢI CÁC BÀI TOÁN HÓA HỌC HŨU CƠ LỚP 11 PHẦN DẪN XUẤT CHỨA OXI THEO MỘT PHƯƠNG PHÁP CHUNG GÓP PHẦN NÂNG CAO H

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

LÊ KHẮC TIỆP

PHÂN LOẠI VÀ GIẢI CÁC BÀI TOÁN HÓA HỌC HŨU CƠ LỚP 11 (PHẦN DẪN XUẤT CHỨA OXI) THEO MỘT PHƯƠNG PHÁP CHUNG

GÓP PHẦN NÂNG CAO HIỆU QUẢ DẠY VÀ HỌC

Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC

(BỘ MÔN HÓA HỌC)

Mã số: 60 14 10

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM HÓA HỌC

HÀ NỘI - 2012

CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC, ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Vũ Ngọc Ban

Phản biện 1: PGS.TS Nguyễn Xuân Trường

Phản biện 2: PGS.TS Trần Trung Ninh

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ

họp tại Trường Đại học Giáo dục - ĐHQGHN

Vào hồi 13 giờ 15 ngày 29 tháng 12 năm 2012

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

- Trung tâm Thông tin – Thư viện , Đại học Quốc gia Hà Nội

- Phòng Tư liệu Trường Đại học Giáo dục, Đại học Quốc gia Hà Nội

7

MỤC LỤC

Trang Lời cảm ơn

Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 5

1.1 Cơ sở lí luận của việc nâng cao chất lượng, hiệu quả quá

trình dạy và học môn hóa học THPT

1.2.3 Thực trạng viẹc sử dụng bài tập hóa học ở trường THPT

hiện nay

11

1.3 Phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT 12

1.3.1 Các công thức cần thiết khi giải bài toán hóa học 12

1.3.3 Phương pháp chung giải bài toán hóa học trung học phổ

thông

14

1.3.4 Kết hợp các định luật bảo toàn và phương pháp chung để

giải nhanh các bài toán hóa học

21

8

Chương 2: LỰA CHỌN PHÂN LOẠI CÁC BÀI TOÁN HOÁ

HỌC HỮU CƠ LỚP 11 (PHẦN DẪN XUẤT CHỨA OXI) VÀ

GIẢI THEO MỘT PHUƠNG PHÁP CHUNG GIẢI BÀI TOÁN

HÓA HỌC TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

24

2.1 Tổng quan về chương trình hóa học hữu cơ lớp 11 ( phần

dẫn xuất chứa oxi )

24

2.2 Hệ thống các bài toán hóa học hữu cơ lớp 11 (phần dẫn

xuất chứa oxi) lựa chọn, phân loại và giải theo phương pháp

chung giải bài toán hóa học trung học phổ thông

25

2.2.2 Bài toán chương Anđehit - Xeton, Axit cacboxylic 58

2.3 Sử dụng hệ thống bài toán hóa học hữu cơ lớp 11 (phần dẫn

xuất chứa oxi) theo các mức độ nhận thức tư duy trong quá

trình dạy học môn Hóa học lớp 11 THPT

83

2.3.1 Sử dụng hệ thống bài toán hóa học theo các mức độ nhận

thức tư duy trong việc hình thành kiến thức mới

83

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

83

2.3.3 Sử dụng hệ thống bài toán hóa học theo các mức độ nhận

thức tư duy nhằm kiểm tra, đánh giá mức độ vận dụng kiến thức,

kĩ năng của học sinh

85

3.1 Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 87

3.2 Quá trình tiến hành thực nghiệm sư phạm 87

9

Phụ lục 3: Các đề kiểm tra số 1, số 2, số 3 109

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Trong việc dạy và học môn hóa học ở trường phổ thông, bài tập hóa học có vai trò quan trọng trong việc củng cố nâng cao và phát triển khả năng nhận thức tư duy của học sinh Để nâng cao chất lượng dạy học, người thầy luôn quan tâm, tìm tòi, lựa chọn các câu hỏi, các bài toán và các cách giải hay, đơn giản, để phục vụ cho việc giảng dạy Còn học sinh cũng rất mong muốn có được những bài toán, những câu hỏi có lời giải hay, dễ hiểu để nâng cao hiệu quả học tập của mình Tuy nhiên hiện nay trong các tài liệu tham khảo số lượng bài toán hoá học rất phong phú và đa dạng, các cách giải đưa ra lại nhiều, làm cho học sinh và ngay cả một số giáo viên cũng cảm thấy lúng túng trong việc lựa chọn và phân loại các bài toán hóa học Gần đây trong cuốn sách “ Phương pháp chung giải các bài toán hóa học Trung học phổ thông” tác giả đã hệ thống hóa và đưa ra một phương pháp chung để giải các bài toán hóa học, đó là phương pháp giải 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 các đại lượng thường gặp như khối lượng, thể tích, nồng độ… của chất Quan hệ giữa số mol của các chất phản ứng dễ dàng thiết lập được khi đã viết được các phương trình hóa học, còn số công thức cần thiết phải nhớ khi giải các bài toán hóa học không nhiều (khoảng 4,5 công thức chính) Vì vậy, việc giải các bài toán hóa học theo phương pháp trên là đơn giản và dễ dàng tiếp thu đối với học sinh Với mong muốn áp dụng phương pháp chung nêu trên để giải các bài toán hóa học hữu cơ lớp 11 phần dẫn xuất chứa oxi nhằm nâng cao chất lượng dạy và học,

chúng tôi đã lựa chọn đề tài : "Phân loại và giải các bài toán hóa học hữu cơ lớp

11 (phần dẫn xuất chứa oxi) theo một phương pháp chung góp phần nâng cao

hiệu quả dạy và học ở trường trung học phổ thông”

2 Khách thể và đối tượng nghiên cứu

2.1 Khách thể nghiên cứu

Chương trình hóa học ở Trung học phổ thông,

2.2 Đối tượng nghiên cứu

Các bài toán hóa học hữu cơ lớp 11 (phần dẫn xuất chứa oxi) trong chương trình hóa học THPT

3 Mục đích và nhiệm vụ nghiên cứu

3.1 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu lựa chọn, phân loại các bài toán hóa học và phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT, từ đó áp dụng đối với các bài toán hữu cơ lớp 11 (phần dẫn xuất chứa oxi) nhằm nâng cao hiệu quả của quá trình dạy và học môn hóa học, THPT

3.2 Nhiệm vụ nghiên cứu

Nghiên cứu ý nghĩa, tác dụng của bài tập hóa học trong quá trình dạy và học môn hóa học ở THPT

Nghiên cứu tài liệu, sách giáo khoa, sách tham khảo có liên quan đến đề tài, lựa chọn và phân loại các bài toán hữu cơ lớp 11 (phần dẫn suất chứa oxi)

Điều tra tình hình sử dụng bài toán hóa học của giáo viên THPT và việc giải các bài toán hóa học của học sinh hiện nay

Nghiên cứu phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT và áp dụng phương pháp chung để giải các bài toán hóa học hữu cơ lớp 11 (phần dẫn xuất chứa oxi)

Thực nghiệm sư phạm, đánh giá chất lượng, hiệu quả thực tế của đề tài

4 Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu cơ sở lí luận của việc nâng cao chất lượng hiệu quả của quá trình dạy học môn hóa học THPT Cơ sở lựa chọn phân loại các bài toán hóa học, phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT và áp dụng với các bài toán hữu cơ lớp 11 (phần dẫn xuất chứa oxi)

Thời gian bắt đầu nghiên cứu: tháng 1 năm 2012

Thời gian thực nghiệm sư phạm: từ tháng 01 năm 2012 đến tháng 11 năm 2012

5 Câu hỏi nghiên cứu

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

- Phương pháp chung để giải các bài toán hoá học trung học phổ thông là phương pháp nào?

6 Giả thuyết nghiên cứu

Việc lựa chọn, phân loại và việc sử dụng tốt phương pháp chung giải các bài toán hóa học để giải các bài toán hóa học hữu cơ lớp 11 (phần dẫn xuất chứa oxi)

sẽ góp phần nâng cao chất lượng dạy và học ở trường THPT

7 Phương pháp nghiên cứu

7.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

Nghiên cứu phần cơ sở lý luận của việc nâng cao chất lượng dạy học môn hóa học THPT, ý nghĩa của bài tập hóa học, phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT

7.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

Quan sát khách quan

Điều tra thăm dò: Trò chuyện, đàm thoại với học sinh và giáo viên tại cơ sở thực nghiệm Lập phiếu thăm dò trắc nghiệm học sinh và giáo viên một số trường trên địa bàn

Thực nghiệm sư phạm: áp dụng các biện pháp đã đề xuất vào quá trình dạy học hóa học ở lớp 11 (phần dẫn xuất chứa oxi) Đánh giá hiệu quả của các biện pháp đã đề xuất

8 Đóng góp của đề tài

Đề tài tiến hành lựa chọn, phân loại và giải các bài toán hóa học hữu cơ lớp 11 phần dẫn xuất chứa oxi theo một phương pháp chung giải các bài toán hoá học THPT Đây là nguồn tư liệu hữu ích cho giáo viên và học sinh tham khảo, góp phần nâng cao hiệu quả dạy và học môn hoá học THPT

9 Cấu trúc luận văn

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

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

Chương 2 : Lựa chọn, phân loại các bài toán hóa học hữu cơ lớp 11 (phần dẫn xuất chứa oxi) và giải theo phương pháp chung giải các bài toán hoá học THPT Chương 3 : Thực nghiệm sư phạm

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Cơ sở lý luận của việc nâng cao chất lượng, hiệu quả quá trình dạy và học môn Hóa học trung học phổ thông

1.1.1 Quá trình dạy học

Quá trình dạy học là quá trình tương tác giữa thày và trò, là quá trình nhận thức của HS dưới vai trò chủ đạo, tổ chức, điều khiển của GV nhằm thực hiện mục đích và nhiệm vụ của dạy và học

1.1.2 Chất lượng dạy học

Chất lượng dạy học 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

Chất lượng dạy học được đánh giá thông qua giờ học hoặc thông qua một quá trình dạy học và chủ yếu được căn cứ vào kết quả giảng dạy học tập của giờ học hay quá trình học đó cả về mặt định lượng (khối lượng tri thức mà người học tiếp thu được) và cả về mặt định tính (mức độ sâu sắc, vững vàng của những trí thức

mà người học lĩnh hội được)

Trong hai yếu tố là chất lượng giảng dạy của người dạy và chất lượng học tập của người học thì chất lượng dạy học được biểu hiện tập trung nhất ở chất lượng học tập của người học Người học là người quyết định chính đến chất lượng dạy học Muốn nâng cao chất lượng dạy học thì đồng nghĩa với việc phải nâng cao chất lượng học tập của người học

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 sách giáo khoa ; đổi mới phương pháp dạy học ; điều kiện cơ sở vật chất phục vụ cho quá trình dạy và 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 bài toán hóa học, để góp phần nâng cao chất lượng dạy và học môn Hóa học THPT

1.2 Bài tập hóa học

1.2.1 Ý nghĩa, tác dụng của bài tập hóa học

Bài tập hóa học là một hệ thống các câu hỏi và bài toán về hóa học mà sau khi hoàn thành học sinh nắm được một tri thức hay kỹ năng nhất định Việc dạy học không thể thiếu bài tập Sử dụng bài tập để luyện tập là một biện pháp quan trọng để nâng cao chất lượng dạy học

Bài tập hóa học có ý nghĩa, tác dụng về nhiều mặt: ý nghĩa trí dục, ý nghĩa phát triển và ý nghĩa giáo dục

1.2.2 Lựa chọn, phân loại bài tập hóa học

Hiện nay số lượng câu hỏi và bài toán hóa học trong các sách giáo khoa và sách tham khảo rất phong phú và đa dạng 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, những bài tập có nội dung phong phú, nặng về bản chất hóa học, không lắt léo đánh đố về mặt toán học Bên cạnh những bài tập cơ bản cần có những bài tập tổng hợp sâu sắc, khơi dậy tính thông minh, sáng tạo, niềm say mê hứng thú học tập của học sinh Ngoài những bài tập có hướng dẫn giải cần phải có các bài tập tự luyện, giúp học sinh tự học, phát huy tính chủ động sáng tạo của học sinh Sau khi đã lựa chọn được các bài tập thì việc phân loại chúng có ý nghĩa rất quan trọng

Có nhiều cách phân loại bài tập hóa học dựa theo các tiêu chí khác nhau Trong đề tài này, chúng tôi phân loại các bài toán hóa học dựa vào trình độ nhận thức tư duy của học sinh với các mức độ: Biết - Hiểu - Vận dụng (trong đó có 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 phổ thông

Để đánh giá thực trạng việc sử dụng bài tập hóa học trong trường phổ thông, chúng tôi đã tiến hành điều tra thực tế thông qua phiếu điều tra dành riêng cho giáo viên (32 giáo viên) và học sinh (534 học sinh) ở trường THPT Trần Nguyên Hãn

và THPT Lý Thường Kiệt - thành phố Hải Phòng

Phân tích kết quả khảo sát cho thấy việc lựa chọn, phân loại các bài toán hóa học và việc giải chúng theo một phương pháp chung đơn giản, thuận tiện là một

yêu cầu cần thiết đối với GV và HS trong việc dạy và học môn hóa học ở trường trung học phổ thông

1.3 Phương pháp chung giải các bài toán hóa học trung học phổ thông

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 (CM, C%) của chất

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

m C% = 100%

m m = 100%

Số mol của các chất đã tham gia hay hình thành sau phản ứng kí hiệu lần lượt là

nA, nB, nC, nD Các giá trị này phải tỉ lệ với các hệ số a, b, c, d tương ứng, nghĩa là:

Để thiết lập mối quan hệ giữa nK và nA ta xuất phát từ chất K và xét quan hệ giữa K

và A bắc cầu qua các chất trung gian H và C Cụ thể, theo các phản ứng (3), (2), (1), ta có:

1.3.3 Phương pháp chung giải bài toán hóa học trung học phổ thông

Các bài toán hóa học có thể chia làm hai loại:

1) Các bài toán liên quan đến phản ứng của một chất qua một giai đoạn hay một dãy biến hóa, gọi là các bài toán "không hỗn hợp"

2) Các bài toán liên quan đến phản ứng của một hỗn hợp chất, gọi là các bài toán hỗn hợp

■ Loại bài toán "không hỗn hợp"

Phương pháp giải các 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" trong phương trình hóa học và dựa vào các công thức để giải

■ Loại bài toán hỗn hợp

Phương pháp giải bài toán hỗn hợp 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 đòi hỏi khác nhau của bài toán

1 Nhiều bài toán hỗn hợp có số phương trình lập được ít hơn số ẩn số Trong

trường hợp này để giải các hệ phương trình vô định có 2 phương pháp chính đó là:

- Giải kết hợp với biện luận, dựa vào điều kiện của ẩn số

- Giải dựa vào việc tính khối lượng mol trung bình của hỗn hợp

2 Với bài toán hỗn hợp của các chất cùng loại, có phản ứng xảy ra tương

tự nhau, hiệu suất phản ứng như nhau,… thì có thể thay thế hỗn hợp đó bằng một chất có công thức phân tử trung bình 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 các công thức biểu thị quan hệ giữa số mol chất với khối lượng, thể tích, nồng độ của chất để giải Đó chính là nội dung của

phương pháp chung giải các bài toán hóa học

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

Ngoài việc áp dụng phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT, cần kết hợp, vận dụng hợp lý các định luật sẵn có trong hóa học như: Định luật bảo toàn khối lượng; định luật bảo toàn electron ; định luật bảo toàn nguyên tố ; định luật bảo toàn điện tích để giải nhanh các bài toán hóa học

Riêng với các bài toán hóa học hữu cơ, hai định luật thường được vận dụng là Định luật bảo toàn khối lượng và định luật bảo toàn nguyên tố

2 Ý nghĩa của bài tập hóa học, cơ sở lựa chọn và phân loại bài tập hóa học

3 Thực trạng của việc sử dụng bài tập hóa học ở trường phổ thông

4 Phương pháp chung giải các bài toán hóa học THPT

Đây là những cơ sở lý luận và thực tiễn định hướng cho chúng tôi nghiên cứu lựa chọn, phân loại và vận dụng phương pháp chung nêu trên để giải các bài toán hóa học hữu cơ lớp 11 (phần dẫn xuất chứa oxi) trung học phổ thông

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN PHÂN LOẠI CÁC BÀI TOÁN HOÁ HỌC HỮU CƠ LỚP 11 (PHẦN DẪN XUẤT CHỨA OXI) VÀ GIẢI THEO PHUƠNG PHÁP CHUNG

GIẢI BÀI TOÁN HÓA HỌC TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

2.1 Tổng quan về chương trình hóa học hữu cơ lớp 11 (phần dẫn xuất chứa oxi)

Chương trình hóa học hữu cơ lớp 11 (phần dẫn xuất chứa oxi) gồm 2 chương:

- Chương 8: Dẫn xuất Halogen - Ancol - Phenol

- Chương 9: Anđehit - Xeton, Axit cacboxylic

2.2 Các bài toán hóa học hữu cơ lớp 11 (phần dẫn xuất chứa oxi) được lựa

chọn, phân loại và giải theo phương pháp chung giải bài toán hóa học THPT

Để thuận tiện cho quá trình dạy học, chúng tôi sắp xếp các bài toán hóa học hữu cơ lớp 11 (phần dẫn xuất chứa oxi) theo 2 chương, mỗi chương tách thành 2 phần Mỗi phần có các bài toán đựơc sắp xếp theo các mức độ nhận thức, tư duy dưới hai hình thức là tự luận và trắc nghiệm khách quan

2.2.1 Bài toán chương Ancol - Phenol

■ Bài toán phần Ancol

c Các bài toán tự luyện

■ Bài toán phần Phenol

2.2.2 Bài toán chương Anđehit - Xeton, Axit cacboxylic

■ Bài toán phần Anđehit - Xeton

■ Bài toán phần Axit cacboxylic