Đề tài Vận dụng kiến thức liên môn vào giảng dạy hoá học vô cơ trung học phổ thông được thực hiện nhằm góp phần đổi mới hình thức tổ chức dạy học, tăng cường hiệu quả sử dụng thiết bị dạy học, trong quá trình giảng dạy bộ môn Hóa học. Với các bạn chuyên ngành Sư phạm thì đây là tài liệu tham khảo hữu ích.
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HÀ NỘI TRƯỜNG THPT NHÂN CHÍNH BÀI DỰ THI DẠY HỌC THEO CHỦ ĐỀ TÍCH HỢP ĐỀ TÀI: “Vậ n d ụng ki ến th ức liên mơn vào giả ng dạ y Hố họ c vơ cơ THPT” Mơn học chính: Hố học Các mơn tích hợp: Tốn, Vật lí, Sinh, Cơng nghệ nơng nghiệp, Văn học Hà Nội, tháng 12 năm 2014 PHIẾU THƠNG TIN VỀ GIÁO VIÊN DỰ THI: Sở Giáo dục và Đào tạo Hà Nội Trường THPT Nhân Chính Địa chỉ: Phố Ngụy Như Kon Tum – Quận Thanh Xn – TP Hà Nội Điện Thoại: 0435583332 Email: c3nhanchinh@hanoiedu.vn Thơng tin về giáo viên dự thi: Họ và tên: Nguyễn Thị Thiên Nga Ngày sinh: 5/7/1969 Điện thoại: 0989198476 Email: simplelife1111@yahoo.com I TÊN CHỦ ĐỀ DẠY HỌC “Vậ n dụng ki ến th ức liên mơn vào giả ng d ạy Hố họ c vơ cơ THPT” II MỤC TIÊU DẠY HỌC Nhằm góp phần đổi mới hình thức tổ chức dạy học, tăng cường hiệu quả sử dụng thiết bị dạy học, trong q trình giảng dạy bộ mơn Hóa học, tơi nhận thấy việc xây dựng cho học sinh những kiến thức, kĩ năng, thái độ đúng đắn đối với bộ mơn Hóa học và các mơn học liên quan trường phổ thơng trong bài giảng là thực sự cần thiết. Trong q trình dạy học, việc vận dụng liên kết các đối tượng nghiên cứu, giảng dạy, học tập của cùng một lĩnh vực hoặc vài lĩnh vực khác nhau (như kiến thức các mơn: Tốn, Vật lí, Sinh học, Văn học, Cơng nghệ,…) trong cùng một kế hoạch dạy học là mục đích của dạy học tích hợp, nó giúp cho học sinh hiểu và nắm bắt kiến thức một cách chủ động và có hứng thú Liên hệ giữa các kiến thức lí thuyết mơn Hố học vơ cơ và hữu cơ vào giải thích các hiện tượng đời sống, vận dụng vào sản xuất nhằm nâng cao năng suất lao động và hiệu quả cơng việc, nâng cao chất lượng sống, giảm thiểu các chất gây ơ nhiễm mơi trường (đất, nước, khơng khí), … và bảo vệ mơi trường. Thực chất của việc sử dụng kiến thức liên mơn trong q trình dạy học chính là dạy học tích hợp nội dung để nhằm hướng đến mục đích: + Gắn kết đào tạo với lao động + Học đi đơi với hành, chú trọng năng lực hoạt động + Dạy học hướng đến hình thành các năng lực nghề nghiệp, đặc biệt năng lực hoạt động nghề + Khuyến kích học sinh học một cách tồn diện hơn (Khơng chỉ là kiến thức chun mơn mà còn học năng lực từ ứng dụng các kiến thức đó) + Nội dung dạy học có tính động hơn là dự trữ + Người học tích cực, chủ động, độc lập hơn, Một bài học nữa mà học sinh sẽ đạt được là lợi ích và kĩ năng hoạt động nhóm; việc phối hợp kiến thức của nhiều mơn, kết hợp hoạt động của nhiều người sẽ giúp học sinh đạt hiệu quả cao hơn trong học tập Từ thực tế giảng dạy, tùy theo u cầu, nội dung của từng bài học, người giáo viên có thể lựa chọn, vận dụng kiến thức liên mơn cho việc giảng dạy một vấn đề cụ thể. Tùy từng vấn đề trong bài dạy mà lựa chọn sử dụng kiến thức của hai hoặc nhiều mơn học liên quan để sử dụng kết hợp trong bài giảng, nhằm đạt mục đích cao nhất là học sinh hiểu bài, có thể vận dụng và vận dụng sáng tạo những kiến thức, kĩ năng đó trong các tình huống khác nhau từ đó giúp học sinh có thể vận dụng được vào thực tiễn cuộc sống Những ví dụ bài học được đề cập trong đề tài này của tơi là: Bài Lớ p Tên bài học 10 Cơ Luyện tập: Thành phần nguyên tử 36 10 Cơ Tốc độ phản ứng hóa học 38 10 Cơ 11 Cơ 12 11 Cơ 20 12 Cơ 21 28 STT Kiến thức liên mơn cần vận dụng Hóa học Tốn Vật lí Hóa học Vật lí – Tốn Cân bằng hóa học Hóa học – Vật líTốn Sinh Amoniac và muối amoni Hóa học Tốn Vật lí Kĩ thuật Văn học Phân bón hóa học Hóa học Sinh học Cơng nghệ nơng nghiệp Sự ăn mòn kim loại Hóa học Cơng nghệ cơng nghiệp Vật lí 12 Cơ Điều chế kim loại Hóa học Cơng nghệ cơng nghiệp Vật lí 12 Cơ Luyện tập tính chất của kim loại kiềm, kiềm thổ Hóa học Cơng nghệ cơng nghiệp Vật lí và hợp chất của chúng u cầu về người học: Học sinh cần có năng lực vận dụng sáng tạo những kiến thức liên mơn như: Hố Tốn Vật lí Sinh học Văn Cơng nghệ nơng nghiệp, … để giải quyết các vấn đề bài học đặt ra III ĐỐI TƯỢNG DẠY HỌC CỦA BÀI HỌC + Đối tượng dạy học: Trong phạm vi đề tài này, trọng tâm là áp dụng kiến thức hố học vơ cơ lớp 10, 11 và 12, có sử dụng các kĩ năng và kiến thức cơ bản của các mơn học trên. Nghiên cứu đã tiến hành trên đối tượng: Lớ p Ban Số học sinh Năm học Thực hiện 11A4 Cơ bản A 40 2011 2012 Đã thực hiện 11D4 Cơ bản 39 2011 2012 Đã thực hiện 12A4 Cơ bản A 40 2012 2013 Đã thực hiện 12D4 Cơ bản 39 2012 2013 Đã thực hiện 11A8 Cơ bản 39 2014 2015 Đã thực hiện 11A9 Cơ bản 36 2014 2015 Đã thực hiện 10A1 Cơ bản A 41 2014 2015 Đã thực hiện 10A3 Cơ bản A 40 2014 2015 Đang thực hiện + Đối tượng nghiên cứu: Q trình dạy học tích hợp phần hố học vơ cơ. IV Ý NGHĨA CỦA BÀI HỌC Giúp học sinh có cảm hứng học tập mơn Hố học và vận dụng vào đời sống thực tiễn, định hướng lựa chọn cơng việc tương lai V THIẾT BỊ DẠY HỌC, HỌC LIỆU Máy chiếu projector, bảng, phấn, các sơ đồ, hình vẽ thích hợp phục vụ cho bài giảng Sách giáo khoa lớp 10, 11, 12 (Cơ bản và nâng cao). VI HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC VÀ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC 1. Dựa trên cơ sở a. Lí thuyết hố học vơ cơ các lớp 9, 10, 11, 12: * Tinh chât cua nit ́ ́ ̉ ơ, photpho và các hợp chất của chúng: Các phản ứng đặc trưng của nitơ, amoniac, axit nitric, photpho, các oxit của nitơ, photpho, các hợp chất của nitơ, photpho, phân bón hố học,… * Đặc điểm của các phản ứng đặc trưng: Phản ứng tổng hợp amoniac, phản ứng điều chế các chất như phân supe photphat đơn, photphat kép,… b. Các ngun lí và định luật: Ngun lí chuyển dịch cân bằng Lơ Satơliê; Định luật bảo tồn khối lượng, Định luật bảo tồn ngun tố, lí thuyết về phản ứng oxi hố – khử, phản ứng nhiệt hố học, cân bằng hố học, tốc độ phản ứng,… c. Các cơng thức, các khái niệm hố học, tốn học, vật lí,… cơ bản 2. Nội dung trọng tâm: Kiến thức phần hố học vơ cơ chương VII lớp 10, chương II lớp 11 chương trình cơ bản và nâng cao. 3. Nội dung a. Mục đích của các ví dụ và bài tập sau đây: Trong nơng nghiệp và cơng nghiệp, việc áp dụng khoa học kĩ thuật vào sản xuất làm tăng hiệu suất của phản ứng, giảm giá thành và bảo đảm an tồn trong lao động là việc làm rất cần thiết. Tăng năng suất cây trồng, bảo vệ mơi trường và an tồn cho người sử dụng là mục đích của các nhà sản xuất Nghiên cứu cân bằng hố học (chương VII lớp 10, chương II lớp 11), kiến thức đại cương kim loại (chương V, VI lớp 12) để vận dụng giải quyết các bài tập và lí thuyết trong các tiết dạy và luyện tập trên Áp dụng: 1. STT Bài Lớ p Tên bài học Kiến thức liên môn cần vận dụng 10 Cơ Luyện tập: Thành phần ngun tử Hóa học Tốn Vật lí,… Ví dụ 1: Khối lượng riêng của canxi kim loại là 1,55 g/cm3. Giả thiết rằng, trong tinh thể canxi các ngun tử là những hình cầu chiếm 74% thể tích tinh thể, phần còn lại là khe rỗng. Bán kính ngun tử canxi tính theo lí thuyết là A. 0,155nm. B. 0,196nm. C. 0,185nm. D. 0,168nm Phân tích: Kiến thức hố học: ngun tố Ca, hình dạng của ngun tử Ca (hình dung như quả cầu rỗng), số Avogađro Kiến thức tốn học: Cơng thức tính thể tích hình cầu, cách tính thể tích mol, thể tích thực của 1 mol Ca, tính bán kính ngun tử Ca Kiến thức lí học: khối lượng riêng (khối lượng của một chất trong một đơn vị thể tích) m Cơng thức: D = (g/cm3) hoặc (g/ml),… v Hướng dẫn: Thể tích mol của Ca là: V = M D Thể tích thực của 1 mol Ca là: Vthực = M 0,74 D Thể tích 1 nguyên tử Ca là: vnguyên tử Ca = M 0,74 = 31,8.1024 cm3 D 6.1023 Bán kính nguyên tử Ca là: R = 3V 4π = 1,96.108 cm ⇒ Đáp án B 2. STT Bài Lớ p Tên bài học 36 10 Tốc độ phản ứng hóa học Kiến thức liên mơn cần vận dụng Hóa học Vật lí Tốn Cơ Ví dụ 2: Khi xây dựng cho học sinh khái niệm về tốc độ phản ứng, giáo viên cho học sinh quan sát hai thí nghiệm: TN1: BaCl2 + H2SO4 BaSO4↓ + HCl (1) TN2: Na2S2O3 + H2SO4 S↓ + SO2 + H2O + Na2SO4 (2) Học sinh có thể xác định đúng phản ứng nào xảy ra nhanh, phản ứng nào xảy ra chậm. Phân tích: Vậy kiến thức liên quan ở đây là: + Kiến thức mơn Hóa học: Phản ứng hố học, dấu hiệu phản ứng, sự nhận biết các sản phẩm (kết tủa màu vàng của S, màu trắng của BaSO4, bọt khí SO2 thốt ra có mùi xốc, ) + Kiến thức mơn Vật lí: Tốc độ phản ứng tức thời và tốc độ phản ứng trung bình, cách xác định và cơng thức tính. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng như: áp suất, nhiệt độ, diện tích bề mặt, nồng độ, xúc tác và bản chất của chất + Kiến thức mơn Tốn: Q trình tính tốn độ biến thiên nồng độ các chất phản ứng tại các thời điểm khác nhau + Kiến thức xã hội: Ý nghĩa thực tiễn trong cuộc sống đó là các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng được vận dụng nhiều trong đời sống sản xuất, việc tăng diện tích tiếp xúc bề mặt, tăng nồng độ chất, tăng nhiệt độ thích hợp, tăng áp suất khí (như q trình đun nấu ta dùng nối áp suất để nấu chín thực phẩm nhanh hơn, ) hoặc dùng xúc tác (như q trình lên men rượu, q trình sản xuất NH3 cần xúc tác bột Fe, điều chế SO 3 từ SO2 cần xúc tác V2O5, ) STT Bài Lớ p Tên bài học Kiến thức liên mơn cần vận dụng: 38 10 Cơ Cân bằng hóa học Hóa học Vật lí Tốn Sinh Ví dụ 3. Cho cân bằng hố học sau: 2SO2 (k) + O2 (k) ⇄ 2SO3 (k). Khi tăng nhiệt độ thì tỉ khối của hỗn hợp khí so với H2 giảm đi. Phát biểu đúng khi nói về cân bằng này là: A. Phản ứng thuận toả nhiệt, cân bằng dịch chuyển theo chiều nghịch khi tăng nhiệt độ. B. Phản ứng nghịch thu nhiệt, cân bằng dịch chuyển theo chiều thuận khi tăng nhiệt độ. C. Phản ứng nghịch toả nhiệt, cân bằng dịch chuyển theo chiều thuận khi tăng nhiệt độ. D. Phản ứng thuận thu nhiệt, cân bằng dịch chuyển theo chiều nghịch khi tăng nhiệt độ Phân tích: Kiến thức liên quan ở đây là: + Kiến thức mơn Hóa học: Phản ứng hóa học, ngun lí chuyển dịch cân bằng Lơ Satơliê, + Kiến thức mơn Vật lí: Nhiệt tỏa trong phản ứng, các đại lượng vật lí: nhiệt độ, áp suất, xúc tác cần thiết để cân bằng chuyển dịch + Kiến thức mơn Tốn: sử dụng các kĩ năng tính tốn để xác định phía tăng nhiệt, giảm nhiệt, + Kiến thức mơn Sinh học: Khí SO2 gây hại với mơi trường, vì vậy, khi tiến hành q trình sản xuất axit sunfuric cần thực hiện quy trình khép kín và dùng các chất như dung dịch kiềm để khử lượng SO2 thốt ra mơi trường Ví dụ 4. Cho cân bằng hố học: H2 (k) + I2 (k) ⇄ 2HI (k); H > 0. Cân bằng khơng bị chuyển dịch khi A. giảm áp suất chung của hệ. B. tăng nồng độ H2. C. tăng nhiệt độ của hệ. D. giảm nồng độ HI Phân tích: + Kiến thức mơn Hóa học: Phản ứng hóa học, ngun lí chuyển dịch cân bằng Lơ Satơliê, + Kiến thức mơn Vật lí: Nhiệt tỏa trong phản ứng, các đại lượng vật lí: nhiệt độ, áp suất, , trạng thái của chất (ở thể khí), + Kiến thức mơn Tốn: Xác định và so sánh số mol các chất trước và sau phản ứng Kết quả học sinh sẽ xác định được: Các chất tham gia và tạo thành đều ở thể khí 10 Tổng số mol khí trước và sau phản ứng khơng đổi Vận dụng ngun lí chuyển dịch cân bằng xác định được cân bằng của hệ phản ứng trên sẽ khơng bị chuyển dịch về phía nào khi thay đổi áp suất của hệ STT Bài Lớ p Tên bài học Kiến thức liên môn cần vận dụng 11 Cơ Amoniac và muối amoni Hóa học Tốn Vật lí Kĩ thuật Ngữ văn Ví dụ 5. Áp dụng trong bài giảng NH3 phần V.2. Điều chế NH3 trong cơng nghiệp Khí amoniac được điều chế bằng phản ứng: N2 + 3H2 t , p 2NH3 ; ΔH = –92kJ Đặc điểm của phản ứng trên là phản ứng thuận nghịch; phản ứng thuận là phản ứng tỏa nhiệt Để tăng hiệu suất của phản ứng tạo thành NH3, ta phải dùng các biện pháp kĩ thuật nào sau đây? A. giảm áp suất, tăng nhiệt độ B. giảm áp suất, giảm nhiệt độ C. tăng áp suất, tăng nhiệt độ D. tăng áp suất, giảm nhiệt độ Phân tích: Kiến thức hố học: Sản xuất amoniac (một giai đoạn trong q trình sản xuất axit nitric, phân bón hố học) sử dụng phản ứng giữa N 2 và H2, đây là phản ứng thuận nghịch, cần phải kết hợp với các kiến thức các mơn học khác để nghiên cứu sao cho q trình sản xuất thu được nhiều amoniac nhất, an tồn và giảm bớt các chi phí cho q trình sản xuất (vì hiệu suất phản ứng thuận tối đa chỉ 20 – 25%) Kiến thức lí học: Phản ứng trên xảy ra giữa các chất khí, việc nén các khí ở nhiệt độ thích hợp cần sử dụng các biện pháp chun mơn để đạt được hiệu quả Kiến thức tốn học: Cần tính tốn sự thay đổi về số mol hỗn hợp khí trước và sau phản ứng, kết hợp với sự thay đổi nhiệt tỏa ra (chiều thuận) hay thu vào (chiều nghịch) để áp dụng 11 Kiến thức Sinh học và kĩ thuật nơng nghiệp: Khí NH3 sử dụng trong q trình sản xuất phân bón hố học như phân đạm hai lá (kích thích sự phát triển của cây), đạm kali nitrat (giữ ấm cho cây), Kết luận: Phản ứng N2 + 3H2 4500 C, bôt Fe, p 2NH3 ; ΔH = –92kJ Chiều thuận là phản ứng tỏa nhiệt ( ΔH 7, làm giảm độ chua của đất + NH4NO3 có pH