Phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh thông qua bài toán nhận thức có nội dung thực tiễn phần phi kim hóa học lớp10 THPT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI HÀ LÂM PHƯƠNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH THÔNG QUA BÀI TỐN NHẬN THỨC CĨ NỘI DUNG THỰC TIỄN PHẦN PHI KIM HÓA HỌC LỚP 10 THPT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC HÀ NỘI, 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI HÀ LÂM PHƯƠNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH THƠNG QUA BÀI TỐN NHẬN THỨC CÓ NỘI DUNG THỰC TIỄN PHẦN PHI KIM HÓA HỌC LỚP 10 THPT C u :L u v M số: 14 01 11 ọ ộ H LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC N ọ : PGS TS Đ HÀ NỘI, 2018 T ịO ọ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Tất số liệu đƣợc trích dẫn Luận văn số liệu nghiên cứu thực địa thân Nếu vi phạm ngun tắc trích dẫn, tơi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm Hà Nội, ngày 17 Tháng Năm 2018 Tác giả luận văn HÀ LÂM PHƯƠNG LỜI CẢM ƠN Thực tế cho thấy, thành công gắn liền với hỗ trợ, giúp đỡ ngƣời xung quanh giúp đỡ hay nhiều, trực tiếp hay gián tiếp Trong suốt thời gian từ bắt đầu làm luận văn đến nay, nhận đƣợc quan tâm, bảo, giúp đỡ thầy cô, gia đình bạn bè xung quanh Với lòng biết ơn vô sâu sắc, xin gửi lời cảm ơn chân thành từ đáy lòng đến quý Thầy Cô trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội Đặc biệt, xin chân thành cảm ơn PGS TS Đặng Thị Oanh- nhà khoa hoc tâm huyết mực thƣớc tận tâm bảo hƣớng dẫn hành trình nghiên cứu khoa học Từng buổi học, buổi nói chuyện, thảo luận đề tài nghiên cứu mở khát vọng thực đề tài nghiên cứu niềm biết ơn sâu sắc Nhờ có lời hƣớng dẫn, dạy bảo đó, luận văn tơi hồn thành cách suất sắc Một lần nữa, xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Cô Luận văn đƣợc thực thời gian năm với nhiều nỗ lực tâm huyết khoa học thân Tuy nhiên, kinh nghiệm lực nghiên cứu khoa học hạn chế nên luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót Vì vậy, tơi mong mỏi nhận đƣợc ý kiến đóng góp quý Thầy Cơ bạn đọc để luận văn đƣợc hồn thiện Xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 17 Tháng Năm 2018 Tác giả luận văn HÀ LÂM PHƯƠNG MỤC LỤC M ĐẦU 1 Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Khách thể đối tƣợng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Giả thuyết khoa học Phƣơng pháp nghiên cứu Đóng góp luận văn Cấu trúc luận văn CHƢƠNG CƠ S LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VẤN ĐỀ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ VÀ BÀI TỐN NHẬN THỨC TRONG DẠY HỌC HĨA HỌC THPT 1.1 Lịch sử vấn đề nghiên cứu 1.2 Phát triển lực cho học sinh Trung học phổ thông 1.2.1 Đổi giáo dục phổ thông theo định hƣớng phát triển lực 1.2.2 Cơ sở lý luận lực 10 1.2.3 Năng lực giải vấn đề 13 1.3 Một số phƣơng pháp dạy học theo định hƣớng phát triển lực 14 1.3.1 Dạy học giải vấn đề 14 1.3.2 Dạy học có sử dụng tập hóa học 20 1.4 Bài toán nhận thức 22 1.4.1 Bài tập, tốn, tốn nhận thức BTNT có nội dung thực tiễn 22 1.4.2 Mối quan hệ tập, toán, toán nhận thức BTNT có nội dung thực tiễn với việc phát triển NL GQVĐ 23 1.5 Điều tra thực trạng dạy học theo định hƣớng phát triển lực giáo viên học sinh, thực trạng sử dụng tốn nhận thức có liên quan đến thực tiễn dạy học hóa học trƣờng THPT 25 1.5.1 Mục đích điều tra 25 1.5.2 Địa bàn điều tra đối tƣợng đối tƣợng điều tra 25 1.5.3 Phƣơng pháp cách tiến hành điều tra 25 1.5.4 Kết điều tra 26 Tiểu kết chƣơng 32 CHƢƠNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH THƠNG QUA BÀI TỐN NHẬN THỨC CĨ NỘI DUNG THỰC TIỄN PHẦN PHI KIM HÓA HỌC LỚP 10 THPT 33 2.1 Phân tích mục tiêu, nội dung, cấu trúc chƣơng trình phần Phi kim Hóa học lớp 10 THPT 33 2.1.1 Mục tiêu chƣơng trình phần Phi kim Hố học lớp 10 THPT 33 2.1.2 Nội dung, cấu trúc chƣơng trình phần phi kim hóa học lớp 10 THPT 35 2.1.3 Phân tích đặc điểm chung phƣơng pháp dạy học phần Phi kim Hoá học lớp 10 Trung học phổ thông 35 2.2 Thiết kế công cụ đánh giá NL GQVĐ thông qua BTNT có nội dung thực tiễn 37 2.3 Nguyên tắc xây dựng, quy trình xây dựng tiêu chí đánh giá BTNT có nội dung thực tiễn 40 2.3.1 Ngun tắc xây dựng tốn nhận thức có nội dung thực tiễn 40 2.3.2 Quy trình xây dựng tốn nhận thức có nội dung thực tiễn 43 2.3.3 Tiêu chí đánh giá BTNT có nội dung thực tiễn 47 2.4 Bài tốn nhận thức có chứa đựng tình thực tiễn phần Phi kim hóa học lớp 10 theo định hƣớng phát triển lực GQVĐ cho HS THPT 47 2.5 Các biện pháp sử dụng BTNT có nội dung thực tiễn dạy học hóa học theo định hƣớng phát triển lực giải vấn đề 68 2.5.1 Sử dụng BTNT có nội dung TT hình thành kiến thức 68 2.5.2 Sử dụng BTNT có nội dung TT luyện tập, kiểm tra 70 2.5.3 Sử dụng BTNT có nội dung TT ngồi học lớp (Tự học - Hoạt động trải nghiệm sáng tạo) 72 2.5.4 Sử dụng BTNT có nội dung TT để rèn cho HS kĩ giải BTHH, kĩ tƣ hóa học 74 2.6 Thiết kế số kế hoạch dạy học minh họa để thực nghiệm sƣ phạm đề xuất 78 Tiểu kết chƣơng 88 CHƢƠNG THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 89 3.1 Mục đích thực nghiệm 89 3.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sƣ phạm 89 3.3 Nội dung thực nghiệm phƣơng pháp tiến hành thực nghiệm 89 3.3.1 Chọn đối tƣợng thực nghiệm, địa bàn giáo viên thực nghiệm 89 3.3.2 Tên dạy thực nghiệm thời gian thực nghiệm 90 3.3.3 Cách tiến hành 90 3.4 Kết thực nghiệm xử lí kết thực nghiệm 91 3.4.1 Phƣơng pháp xử lí kết thực nghiệm 91 3.4.2 Kết thực nghiệm 91 3.5 Đánh giá kết thực nghiệm qua kiểm tra 97 3.6 Kết đánh giá phát triển lực GQVĐ HS 98 3.7 Phân tích kết thực nghiệm sƣ phạm 99 3.7.1 Nhận xét định tính 99 3.7.2 Nhận xét định lƣợng 100 Tiểu kết chƣơng 101 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 103 PHẦN PHỤ LỤC DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Phân biệt toán toán nhận thức tập 24 Bảng 2.1 Bảng mô tả NL thành tố biểu NLGQVĐ thông qua BTNTcó nội dung thực tiễn 37 Bảng 2.2 Bảng kiểm tiêu chí đánh giá lực GQVĐ HS thông qua BTNT có nội dung thực tiễn phần Phi kim Hóa học lớp 10 39 Bảng 3.1 Kết kiểm tra trƣớc tác động lớp thực nghiệm đối chứng 90 Bảng 3.2 Kết kiểm tra 15 phút 91 Bảng 3.3 Bảng phân phối tần suất lũy tích kiểm tra 15 phút 92 Bảng 3.4 Bảng phân phối điểm kiểm tra tiết 93 Bảng 3.5 Bảng phân phối tần số lũy tích kiểm tra tiết 94 Bảng 3.6 Phân loại kết học tập học sinh trƣờng THPT Bắc Thăng Long 95 Bảng 3.7 Phân loại kết học tập học sinh trƣờng THPT Đông Anh 96 Bảng 3.8 Kết phân tích điểm kiểm tra 97 Bảng 3.9 Bảng tổng hợp kết đánh giá lực GQVĐ HS trƣờng THPT Bắc Thăng long– Hà Nội 98 Bảng 3.10 Bảng tổng hợp kết đánh giá lực GQVĐ HS trƣờng THPT Đông Anh – Hà Nội 99 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Đồ thị biểu thị tầm quan trọng việc phát triển lực GQVĐ cho học sinh 28 Hình 1.2 Đồ thị biểu thị biện pháp rèn luyện lực GQVĐ cho học sinh 29 Hình 1.3 Đồ thị biểu thị việc rèn luyện lực GQVĐ cho học sinh 30 Hình 1.4 Đồ thị biểu thị kết đánh giá HS đƣợc rèn luyện lực GQVĐ 31 Hình 2.1 Vòi nƣớc 50 Hình 2.2 Ống khói nhà máy 50 Hình 2.3 Dụng cụ thí nghiệm 52 Hình 2.4 a Ruộng muối 55 Hình 2.4 b Muối mỏ 55 Hình 2.5 Cốc chứa Brom 58 Hình 2.6 Khí thải nhà máy 60 Hình 2.7 Thuốc súng đen 65 Hình 2.8 Hầm Biogaz 66 Hình 2.9 Hầm sinh khí 66 Hình 3.1 Đồ thị tần suất điểm kiểm tra 15 phút trƣờng THPT Bắc Thăng Long a); trƣờng THPT Đông Anh b) 92 Hình 3.2 Đồ thị đƣờng lũy tích kiểm tra 15 phút trƣờng THPT Bắ c Thăng Long a); trƣờng THPT Đông Anh b) 93 Hình 3.3 Đồ thị tần suất điểm kiểm tra tiết trƣờng THPT Bắc Thăng Long a); trƣờng THPT Đông Anh b) 94 Hình 3.4 Đồ thị đƣờng lũy tích kiểm tra tiết trƣờng THPT Bắc Thăng Long a); trƣờng THPT Đông Anh b) 95 PL 22 - Kiến thức HS biết: Muối ăn có cơng thức NaCl, nƣớc muối dùng để diệt khuẩn - Kiến thức cần hình thành: + Nƣớc muối có tính thẩm thấu làm cho vi khuẩn nƣớc; + Chỉ dùng nƣớc muối pha loãng, thời gian 10 – 15 phút để rau sống vừa đƣợc diệt khuẩn đảm bảo rau không bị héo nƣớc Bƣớc 2: Gợi ý Giải vấn đề: - Trong nƣớc muối tế bào vi khuẩn nồng độ muối đâu cao (sẽ xảy trình gì) - Vi khuẩn rau có bị nƣớc khơng? Bƣớc 3: Kết luận H t độ 2: C ữ -t u ếu HT số 2: BTNT 2: Buổi sáng sớm, mở vòi Kiến thức cần nhớ nƣớc máy, ta thƣờng thấy mùi khó chịu Nƣớc khơng có mùi, Clo có mùi Dự đốn mùi khí clo Làm xốc, Clo có tác dụng tẩy trùng để khẳng định clo? Hãy nƣớc máy (Clo mùi xốc) Dùng đề xuất cách kiểm tra giải thích? KI hồ tinh bột để nhận biết - Hs chữa cho nhà phiếu (cho KI Hồ tinh bột có màu số xanh) - Các HS khác thảo luận giải vấn Cl2 + 2KI  2KCl + I2 đề toán đặt (dựa vào hƣớng dẫn GV) PL 23 Gợi ý cách giải vấn đề Bƣớc 1: Phát vấn đề: nƣớc khơng có mùi, nƣớc máy chứa chất có mùi xốc Bƣớc 2: Giải vấn đề - Nƣớc máy khơng có mùi, nƣớc máy thƣờng có chất để khử trùng Đề xuất cách nhận biết chất Bƣớc kết luận cách nhận biết Clo HĐ 3: P ếu ọ t số 3-BTNT 3: Hình thành kiến thức viết phản ứng: PTHH: 6H2SO4 đ + 2FeBr2  FeBr2 với H2SO4 đặc nóng cách giải Fe2(SO4)3 + 2Br2 + 3SO2 + 6H2O tập dựa theo phương trình hóa học (1) định luật bảo tồn electron qua BTNT Giải thích sản phẩm oxi hóa sau: Cho m gam FeBr2 tác dụng với dung khử: H2SO4 có tính oxi hóa dịch H2SO4 đặc, nóng dƣ thu đƣợc 16,8 mạnh nên có khả oxi hóa lít khí SO2 (đktc) sản phẩm khử Fe2+ thành muối sắt (III) Viết PTHH xảy ra, giải thích tạo (Fe2(SO4)3 Br- thành Br2, đồng thành sản phẩm oxi hóa, khử xác thời S+6 H2SO4 bị khử định giá trị m theo hai cách khác thành S+4 (tạo SO2) Tính tốn: nSO2 = 0,75 mol Gợi ý phân tích đề cách GQVĐ Cách 1: Theo PT (1) nFeBr2 = nSO2 = 0,5 mol  m = 0,5.216 = 108 gam Cách 2: Theo ĐLBT e: FeBr2   Fe3  Br2  3e S6  2e   S4 PL 24 0,5 1,5 1,5 0,75 m = 0,5.216 = 108 gam Hoạt động 4.(chữa tập) Nhiên liệu 2NH4ClO4  N2 + Cl2 + rắn dành cho tên lửa tăng tốc tàu vũ 2O2 + H2O trụ thoi hỗn hợp amoni x= 223,4 peclorat ( NH4ClO4) bột nhôm Khi đƣợc đốt đến 2000C, amoni peclorat 2Al +3O2 Al2O3 nổ: 2NH4ClO4  N2+Cl2+2O2 + H2O 204 g 54g 96 g Mỗi lần phóng tàu thoi tiêu tốn y 750 amoni peclorat 223,4 z y= 125,6625 , Giả sử tất oxi sinh tác dụng với bột z=474,725 nhơm, tính khối lƣợng nhôm dự phản ứng với oxi khối lƣợng nhôm oxit sinh HS: Làm chữa tập H t độ 5: Củng cố dặn dò + Tính chất điển hình ngun tố nhóm Halogen số hợp chất quan trọng chúng + Phƣơng pháp điều chế ứng dụng đơn chất số hợp chất nguyên tố nhóm halogen BTNT 5: Thực tiễn công nghệ sản xuất HCl phƣơng pháp sunfat Với phản ứng điều chế HCl: 2NaCltinh thể + H2SO4 đặc, nóng → 2HCl khí + Na2SO4 Vì phản ứng lại xảy ra? Gợi ý xác định mâu thu n nhận thức hướng GQVĐ: PL 25 - Axit HCl, H2SO4 axit mạnh H2SO4 đẩy đƣợc HCl - So sánh khả bay axit clohiđric axit sunfuric - Trạng thái tồn axit sunfuric axit clohiđric trƣớc sau phản ứng trên? Nhƣ phù hợp với điều kiện để xảy loại phản ứng nào? Kết luận: Axit HCl, H2SO4 axit mạnh nhƣng HCl dễ bay H2SO4 khơng bay Phiếu tập(1,2) HS làm trƣớc nhà Phiếu BT 1: Để làm sạch, diệt khuẩn rau sống ngƣời ta thƣờng ngâm rau sống nƣớc muối pha loãng thời gian khoảng 10 – 15 phút? Giải thích Gợi ý:- Dung dịch nƣớc muối nồng độ muối cao hay thấp so với tế bào vi khuẩn hay rau, có xảy tƣợng thẩm thấu không? Kết nhƣ nào? Phiếu BT 2: Buổi sáng sớm, mở vòi nƣớc máy, ta thƣờng thấy mùi khó chịu Dự đốn mùi khí clo Làm để khẳng định clo? Hãy đề xuất cách kiểm tra giải thích? Gợi ý: Nƣớc lọc có mùi gì? Sao nƣớc máy có mùi xốc, nƣớc máy thƣờng có chất để khử trùng Đề xuất cách nhận biết chất B t 1: Cho 1,12 (g) sắt tác dụng với V (l) khí clo ( đktc) Hãy tính khối lƣợng muối sắt clorua tạo thành ? Biết rằng, lƣợng khí clo đƣợc điều chế cho 3,045 (g) MnO2 tác dụng với axit HCl đặc, dƣ B t 2: Sục 11,2(l) khí HCl (ở đktc) vào 500ml dung dịch HCl 0,4M Hãy tính nồng độ mol/l dung dịch thu đƣợc? PL 26 Bài 32 HIĐRO SUNFUA – LƯU HUỲNH ĐIOXITLƯU HUỲNH TRI OXIT (t2) I Mụ t u ủ Học sinh nêu Tính chất vật lí, trạng thái tự nhiên, tính oxit axit, ứng dụng, phƣơng pháp điều chế SO2, SO3 Học sinh giải thích Nguyên nhân tính khử oxi hóa, khử: SO2 (vừa có tính oxi hóa, vừa có tính khử) SO3 (chỉ có tính oxi hóa) Học sinh vận dụng - Viết phƣơng trình hóa học minh họa tính chất SO2, SO3 - Giải tập liên quan đến chúng, tập oxit axit tác dụng với dung dịch kiềm - Dự đốn, kiểm tra, kết luận đƣợc tính chất hóa học SO2, SO3 Phân biệt đƣợc chúng với khí biết Định hướng phát triển lực - Năng lực giải vấn đề thông qua BTNT liên quan đến tính chất ứng dụng lưu huỳnh sô hợp chất lưu huỳnh - Năng lực tư hóa học, lực thực nghiệm II P ọ Nêu GQVĐ, đàm thoại dẫn dắt, trực quan minh họa, thuyết trình làm việc nhóm, gợi mở III C uẩ ị GV: Thí nghiệm (clip thí nghiệm), SGK, máy tính, projector HS: Ơn cũ, tìm hiểu số ứng dụng lƣu huỳnh thực tế PL 27 IV NỘI DUNG VÀ TIẾN TRÌNH LÊN LỚP: 1.Kiểm tra sĩ số lớp: (1phút) Kiểm tra cũ: (5phút) GV đƣa BTNT HS thảo luận theo cặp đôi (thời gian phút) BTNT1: Theo truyền thống, ngƣời dân thƣờng dùng lƣu huỳnh để chống ẩm mốc cho thực phâm, dƣợc liệu Lƣu huỳnh đƣợc dùng dạng xông hay tẩm ƣớt sau sấy khơ Nếu xơng, tẩm với hàm lƣợng cao có hạt cho sức khỏe lƣu huỳnh bị oxi hóa sinh chất độc làm tổn thƣơng tế bào thể ngƣời; ăn nhiều gây say, nơn, ói… tích lũy lâu dài gây ung thƣ Hãy giải thích lƣu huỳnh dùng bảo quản thực phẩm nhƣ theo em có nên dùng lƣu huỳnh vào mục đích khơng? Gợi ý Giải vấn đề: Bƣớc1: Xác định vấn đề chuyển hóa sƣ phạm - Theo đơng y lƣu huỳnh vị thuốc dùng liều lƣợng phù hợp - Kiến thức cần hình thành: Dùng lƣu huỳnh để tiêu diệt nấm mốc nhƣ nào? - Mâu thuẫn nhận thức: Bản thân lƣu huỳnh, theo đông y vị thuốc lại dùng lƣu huỳnh để bảo quản thuốc đông y thực phẩm khô khỏi nấm mốc Việc làm có hại cho sức khỏe hay không? Bƣớc 2: Đề xuất cách GQVĐ Gợi ý trả lời: Bản thân lƣu huỳnh, theo đông y vị thuốc dùng liều lƣợng phù hợp Dƣợc liệu thực phẩm khô dễ hút ẩm nên tạo thuận lợi cho nấm mốc phát triển Để bảo quản thuốc đông y, thực phẩm khô (nấm, măng khô…) hay đồ dùng gia đình nhƣ đũa… ngƣời ta dùng lƣu huỳnh để xông chất cần bảo quản nhiệt độ cao giết chết vi khuẩn nấm mốc (tos PL 28 S 445oC,tochết đa số nấm mốc vi khuẩn 100oC) Bên cạch đốt cháy phần S (S + 1/2O2  SO2, 2SO2 + O2  2SO3) Khí sunfurơ chất tẩy mạnh, có khả tiêu diệt nấm mốc Bên cạch khí SO2 SO3 có khả hút ẩm nên làm cho vi khuẩn nấm mốc không phát triển đƣợc (SO2 + H2O  H2SO3, SO3 + H2O  H2SO4) Hai axit ngấm vào bên chất đƣợc sấy Phần lớn SO2 (khí độc) bay lên phía mặt lò sấy gây hại cho ngƣời xung quanh Nội dung mới: HOẠT ĐỘNG CỦA GV VÀ HS H t độ 1: Tìm hiểu SO2 NỘI DUNG B LƯU HUỲNH ĐIOXIT (SO2) GV: Cung cấp cho HS tên - Khí sunfurơ gọi SO2 -Lƣu huỳnh đioxit HS: Ghi nhận Tên gọi SO2 - Lƣu huỳnh (IV) oxit - Anhidritsunfurơ I Tí ất v t í: SO2 chất khí khơng màu, mùi hắc, nặng khơng khí, tan nhiều GV: Cho HS nghiên cứu SGK rút nƣớc, có tính độc tính chất vật lí SO2 HS: Trả lời GV: Bổ sung: SO2 hóa lỏng 10oC, 20oC thể tích nƣớc hòa tan đƣợc 40 thể tích khí SO2 Khí PL 29 SO2 độc, hít phải khơng khí có khí gây viêm đƣờng hơ hấp H t độ II Tí ất ọ : 2: Tìm hiểu tính chất II.1.SO2 oxit axit: hóa học SO2 - SO2 tan nƣớc tạo dd axit yếu GV: Yêu cầu HS nhắc lại tính (mạnh H2S H2CO3), khơng bền chất hóa học oxit axit gọi axit sunfurơ HS: Trả lời SO2 + H2O H2SO3 - SO2 + Oxit bazơ → muối - SO2 + Bazơ → muối axit muối trung hòa, tùy vào tỉ lệ mol chất GV: Khi cho SO2 tác dụng với tham gia NaOH tạo muối nào? NaOH + SO2 → NaHSO3 (1) GV: Hƣớng dẫn HS nhận xét Natri hidro sunfit SO2 phản ứng với NaOH tạo 2NaOH + SO2 → Na2SO3 + H2O (2) muối trung hòa muối axit Natri sunfit HS: theo dõi Đặt: T = n NaOH n SO2 - Nếu T < → sp NaHSO3 SO2 dƣ - Nếu T=1 → sp NaHSO3 - Nếu 1