Luận án Rèn luyện kỹ năng sử dụng ngôn ngữ hóa học cho sinh viên miền núi trong trường Sư phạm các tỉnh phía Bắc được thực hiện nghiên cứu với mục tiêu nhằm góp phần nâng cao chất lượng đào tạo giáo viên hóa học cho vùng miền núi. Để biết rõ hơn về nội dung chi tiết, mời các bạn cùng tham khảo.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI . HOÀNG THỊ CHIÊN RÈN LUYỆN KỸ NĂNG SỬ DỤNG NGƠN NGỮ HĨA HỌC CHO SINH VIÊN MIỀN NÚI TRONG TRƢƠNG SỰ PHẠM CÁC TỈNH PHÍ BẮC CHUYÊN NGÀNH PHƢƠNG PHÁP GIẢNG DẠY HÓA HỌC MÃ SỐ : 05.07.02 NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: GS TSKH NGUYỄN CƢỜNG TS PHÙNG QUỐC VIỆT HÀ NỘI - 2004 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận án trung thực chƣa đƣợc công bố cơng trình khác Tác giả luận án MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cam đoan Mục lục Danh mục chữ viết tắt luận án Danh mục bảng Danh mục sơ đồ, đồ thị MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỂ TÀI NGHIÊN CỨU 1.1 Cơ sở phƣơng pháp luận trình dạy học 1.1.1 Học tập loại hoạt động nhận thức đặc biệt ngƣời 1.1.2 Quá trình dạy học hố học với chi phối quy luật nhận thức 11 1.1.3 Ngôn ngữ phƣơng tiện học tập nhận thức: 12 1.2 Ngôn ngữ hóa học phƣơng tiện nhận thức khoa học dạy học 22 1.2.1 Khái niệm "Ngơn ngữ hóa học": 22 1.2.2 Ngơn ngữ hóa học phƣơng tiện tích cực để nhận thức hóa học 24 1.2.3 Các chức nhận thức của-NNHH 24 1.2.4 NNHH chƣơng trình hoa học trƣờng phổ thơng: 25 1.2.5 NNHH làm tối ƣu hố q trình lĩnh hội mơn hố học, phát triển tƣ cho HS 25 1.2.6 Vai trò NNHH nhiệm vụ giáo dục tƣ tƣởng đạo đức cho HS: 26 1.3 Đôi nét cơng tác đào tạo giáo viên hóa học trƣờng sƣ phạm miền núi phía bắc 27 1.3.1 Thực trạng phát triển giáo dục đào tạo tỉnh miền núi phía bắc 27 1.3.2 Thực trạng cơng tác đào tạo giáo viên hố học cho tỉnh miền núi phía bắc 29 1.4 Thực trạng việc dạy học hóa học sử dụng ngơn ngữ hóa học dạy học số trƣờng phổ thơng tỉnh miền núi phía bắc 31 1.4.1 Mục đích khảo sát: 31 1.4.2 Nội dung, đối tƣợng phƣơng pháp khao sát 32 1.4.3 Tiến trình kết khảo sát 33 Kết luận chƣơng 38 CHƢƠNG : RÈN LUYỆN NGƠN NGỮ HĨA HỌC CHO SINH VIÊN 40 2.1 Những tiền đề khoa học việc rèn luyện ngôn ngữ hóa học cho sinh viên 40 2.1.1 Giáo viên ngƣời định trực tiếp đến chất lƣợng dạy học Những lực sƣ phạm cần thiết ngƣời giáo viên 40 2.1.2 Những yêu cầu lực, phẩm chất ngƣời giáo viên hoá học trƣờng phổ thông 43 2.1.3 Đặc điểm tâm lý khó khăn HS, SV miền núi học tập: 49 2.1.4 Nắm vững NNHH phƣơng pháp nghiên cứu hóa học có hiểu 54 2.2 Những nguyên tắc quan điểm đạo việc rèn luyện ngơn ngữ hóa học cho sinh viên 63 2.2.1 Những nguyên tắc bản: 63 2.2.2 Các quan điểm dạo xây dựng quy trình rèn luyện kỹ NNHH cho SV 64 2.3 Một số đề xuất phƣơng hƣớng rèn luyện NNHH cho SV : 66 2.3.1 Rèn luyện kỹ NNHH cho SV trình học tập học phần nghiệp vụ (các học phần PPGD môn) 66 2.3.2 Rèn luyện NNHH cho SV qua việc thiết kế tổ chức hoạt động ngoại khoa 67 2.4 Quy trình rèn luyện kỹ NNHH cho SV trình học học phần nghiệp vụ 68 2.4.1 Mục tiêu quy trình 68 2.4.2 Các bƣớc, giai đoạn rèn luyện kỹ 69 Nội dung " Quy trình rèn luyện kỹ sử dụng NNHH" 70 Giai đoạn 1: 71 Bƣớc 1: 71 Bƣớc 2: 71 Bƣớc 3: 72 Bƣớc 4: 73 Giai đoạn 2: 77 Giai đoạn 3: 85 Bƣớc 8: 85 Bƣớc 9: 88 2.5 Ứng dụng tin học việc rèn luyện kỹ NNHH cho SV : 90 2.5.1 Cơ sở thực tiễn biện pháp: 90 2.5.2 Nội dung biện pháp: 91 Kết luận chƣơng 95 CHƢƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 99 3.1 Mục đích thực 99 3.2 Nhiệm vụ thực 99 3.3 Chuẩn bị thực nghiệm 100 3.3.1 Chọn mẫu: 100 3.3.2 Đối tƣợng thực nghiệm 101 3.3.3 Nội dung thực nghiệm 102 3.3.4 Chuẩn bị tiến hành thực nghiệm 104 3.4 Quá trình thực nghiệm 105 3.4.1.Thực nghiệm thăm dò 105 3.4.2 Thực nghiệm thức: 105 3.4.3 Kiểm tra kết thực nghiệm 105 3.4.4 Phân tích chất lƣợng rèn luyện kỹ NNHH SV 107 3.5 Kết thực nghiệm giai đoạn : 110 3.5.1 Nội dung thực nghiệm: 110 3.5.2 Tiến trình thực hiện: 110 3.5.3 Kết việc ứng dụng bƣớc giai đoạn quy trình để bồi dƣỡng giáo viên THPT chu kỳ BDTX hè 1997 - 2000 117 3.6 Kết TN giai đoạn quy trình ( Các bƣớc 5,6,7) 118 3.6.1 Nội dung thực nghiệm 118 3.6.2 Đối tƣợng thực nghiệm 120 3.6.3 Tiến trình thực nghiệm kết : 121 3.6.4 Phân tích kết TNSP giai đoạn ( bƣớc 5, 6, 7) 125 3.7 Thự nghiệm giai đoạn quy trình (các bƣớc 8,9): 130 3.7.1 Đánh giá kết bƣớc quy trình: 130 3.7.2 Kết TN bƣớc quy trình 134 3.7.3 Phân tích định tính kết TNSP,giai đoạn 3: 137 3.8 Đánh giá thực tập giảng dạy SV 139 3.8.1 Tiến trình khảo sát : 139 3.8.2 Kết đánh giá thực tập giảng dạy sinh viên khoa hoá 140 3.8.3 Phân tích kết quả: 142 3.9 Ứng dụng tin học rèn luyện NNHH cho SV 148 Kết luận chƣơng 149 KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ 152 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ ĐÃ CƠNG BỐ CĨ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 155 TÀI LIỆU THAM KHẢO 157 PHỤC LỤC 1A: ĐỀ CƢƠNG BÀI GIẢNG THỰC HIỆN TRONG GIAI ĐOẠN 168 PHỤC LỤC 1B- BÀI GIẢNG TRONG GIAI ĐOẠN 171 PHỤ LỤC 2: CÁC THÍ DỤ CỦA GIAI ĐOẠN 188 PHỤ LỤC 3: BÀI GIẢNG TRONG GIAI ĐOẠN 197 PHỤ LỤC 4: CÁC ỨNG DỤNG SỬ DỤNG CNTT TRONG RÈN LUYỆN NGÔN NGỮ HOÁ HỌC 212 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN BDTX: CBGD : CĐ: CĐSP: CQ: DHHH: ĐC : ĐH : ĐHSP : GV : HS: HTTH: LLDHHH: NNHH : PP: PPGD : PTTQ : THPT: TN : TNSP : TTGD : TTSP : SGK : SV : RLNVSP: bổi dƣỡng thƣờng xuyên cán giảng dạy cao đẳng cao đẳng sƣ phạm quy dạy học hóa học đối chứng đại học đại học sƣ phạm giảng viên học sinh hệ thống tuần hồn lý luận dạy học hóa học ngơn ngữ hóa học phƣơng pháp phƣơng pháp giảng dạy phƣơng tiện trực quan trung học phổ thông thực nghiệm thực nghiệm sƣ phạm thực tập giảng dạy thực tập sƣ phạm sách giáo khoa sinh viên rèn luyện nghiệp vụ sƣ phạm DANH MỤC CÁC BẢNG STT BẢNG NỘI DUNG TRANG 1.1 Cơ cấu sinh viên hệ quy khoa hóa 30 1.2 Các khoa đào tạo theo địa cử tuyển khoa hoá học trƣờng ĐHSP - ĐHTN từ năm học 1999 -2000 31 1.3 Danh sách trƣờng trung học điều tra 33 1.4 Thực trạng tình hình DHHH trƣờng PT miền núi 35 1.5 Thực trạng tình hình sử dụng NNHH giáo viên miền núi 35 1.6 Thực trạng sử dụng PPDH giáo viên hoá học 36 1.7 Kết số học phần SV khoa hóa K30 37 1.8 Kết số môn học SV khoa hoá K33 37 3.1 Nội dung, đối tƣợng GV tiến hành thực nghiệm 106 10 3.2 Bảng tổng hợp kết thực nghiệm giai đoạn quy trình 112 11 3.3 Phân phối tần số, tần suất, tần suất lũy tích vòng TN1 112 12 3.4 Phân phối tần số, tần suất, tần suất lũy tích vòng TN2 113 13 3.5 Phân phối tần số, tần suất, tần suất lũy tích vòng TN3 114 14 3.6 Phân phối tần số, tần suất, tần suất lũy tích vòng TN4 114 15 3.7 Phân phối tần số, tần suất, tần suất lũy tích vòng TN 115 16 3.8 Tổng hợp phân loại kết học tập sau TNSP giai đoan l 116 17 3.9 Tổng hợp tham số đặc trƣng TNSP giai đoạn 116 18 3.10 Các nhóm TN, ĐC thời gian thực thực nghiệm 121 19 3.11 Bảng tổng hợp kết TN bƣớc 5, 6, quy trình 121 20 3.12 Phân phối tần số, tần suất tần suất lũy tích vòng thực nghiệm 122 - lớp Hoá sinh 31 Phân phối tần số, tần suất tần suất lũy tích vòng thực nghiệm 21 3.13 122 - lớp Hóa 31 (CQ) 198 Các học Hệ thống hoá, khái quát hoá kiến thức, củng cố vận dụng kiến thức: gồm 8,5 tiết Tên học Luyện tập cấu trúc electron nguyên tử nguyên Luyện tập Hệ thống tuần hoàn NTHH Luyện tập chƣơng Cấu tạo nguyên tử Luyện tập Liên kết hoá học Luyện tập Liên kết HH, tỉ khối chất khí, mol Luyện tập Định luật tuần hồn Bằng phản ứng ơxy hoá khử ( Luyện tập) Luyện tập học kỳ Số tiết 0.5 0.5 0.5 TT tiết chƣơng trình 10 13 14 18 21 26 29,30,31 32, 33 II NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CẦN LƢU Ý CỦA NỘI DUNG CHƢƠNG TRÌNH Những đặc điểm chung: - Nội dung phần Lý thuyết chủ đạo học chƣơng trình lớp 10 tƣơng tác so với kiến thức hoá học mà học sinh đƣợc học lớp số học sinh cảm thấy phần kiến thức xa lạ với Học sinh thấy khó khăn tiếp nhận khái niệm - Chƣơng Cấu tạo nguyên tử " giảng dạy lớp 10 tƣơng đối trừu tƣợng gồm đề lý thuyết bản, khơng thể làm thí nghiệm mơ tả thí nghiệm để sở rút kết luận cần thiết hay để minh hoạ, làm phép tính tốn thơng thƣờng để đến kết luận đƣợc Vì học cần học sinh phải thừa nhận điều đƣợc coi hiển nhiên Xuất khái niệm, thuật ngữ khó hiểu học sinh khơng có tƣởng tƣợng tốt - Vấn đề Liên kết hoá học vấn đề trung tâm hoá học phải hiểu đƣợc chất liên kết hoá học phần tử chất đƣợc tính chất nhƣ quy luật biến đổi tính chất chất Tuy chất liên kết đƣợc giải thích dựa sở thuyết bát tử, mà lý thuyết lại khơng số trƣờng hợp nhiều việc nắm vững chất cấu tạo phải chất, mối liên hệ cấu tạo tính chất chất đổi với học sinh nhớ máy móc, khơng thực có đƣợc hiểu biết thật sâu sắc - Kỹ sử dụng Bảng hệ thống tuần hoàn nguyên tố hoá học cần đƣợc - Sử dụng phƣơng tiện trực quan phƣơng tiện kỹ thuật dạy học 199 Một số thuật ngữ khó Giáo viên cần nắm vững: 2.1 Ôn lại đơn vị đo lƣờng vật chất (đơn vị đo theo hệ SI, ƣớc số, bội số chúng): chiều dài, diện tích, thể tích, khối lƣợng, nhiệt độ, áp suất, lƣợng,lƣợng chất, khối lƣợng riêng, đơn vị khối lƣợng nguyên tử 2.2 Obitan nguyên tử Electron hạt vi mô mang điện tích âm nhỏ (điện tích nguyên tố 1-) tức 1,6021.10-19C Khối lƣợng electron 9,1095 x 10-27g tức 0.5485.10-3 C Các electron chuyển động xung quanh hạt nhân tạo thành vỏ nguyên tử Vì nguyên tử trung hoà điện, nên tổng số electrron phải tổng số proton hạt nhân, tức có trị số Z Năm 1924, nhà bác học pháp L.de Broglie (đơ Brơi) đƣa giả thuyết "electron có tính chất hạt sóng nhƣ photon Những thí nghiệm nhà bác học sau nhƣ C.Davisson (Đevixơn) L.Germer (Giecmơ) chứng minh đắn De Broglie Theo quan điểm đại dựa theo phƣơng trình sóng mang tên nhà bác học Austria (Áo) E.Schrodinser (Srođinsơ) electron chuyển động xung quanh hạt nhân, không theo quỹ đạo xác định, có mặt khắp nơi không gian xung quanh hạt nhân: electron chuyển động với tốc độ lớn (hàng nghìn km.S-1) tạo nên đám mây electron Tuy nhiên có vùng khơng gian xung quanh hạt nhân, electron có mặt nhiều nhất, nói cách khác xác suất bắt gặp electron vùng lớn (hơn 90%) nghĩa thời gian 100 giây chẳng hạn 90 giây electron có mặt vùng khơng gian vùng khơng gian đƣợc gọi obital (quỹ hàm) Phƣơng trình Schrodinger cho biết xác suất có mặt electron vùng xung quanh hạt nhân, tức cho biết hình dạng obital Ví dụ nguyên tử hiđro, obital electron 1s hình cầu có bán kính 0.529A0 (trùng với bán kính theo quan điểm Bohr) Chính xác hơn, đám mây electron tập hợp vỏ số hình cáu từ tâm hạt nhân đến xa vơ cùng, vòng hình cầu với bán kính r = 0.529A có mật độ electron lớn Để đơn giản ngƣời ta biểu diễn obital 1s hiđro hình cầu Vậy: obital ngun tử vùng khơng gian xung quanh hạt nhân, nơi xác suất có mặt electron lớn (trên 90% ) 2.3 Trạng thái electron: Các số lƣợng tử Để đặc trƣng cho trạng thái electron nguyên tử ngƣời ta dùng số lƣợng tử sau đây: 2.3.1 Số lƣợng tử n Số lƣợng tử đặc trƣng cho mức lƣợng electron Các electron chuyển động gắn hạt nhân mức lƣợng thấp, xa hạt nhân cao Các electron có mức lƣợng xấp xỉ tạo thành lớp ứng với giá trị định 200 Số lƣợng tử n có giá trị 1,2,3,4,5,6,7 tƣơng ứng với electron từ hạt nhân Lớp n = gọi lớp k; n = lớp L; n = lớp v.v 2.3.2 Số lƣợng tử phụ hay số lƣợng tử orbital l Số lƣợng tử orbital đặc trƣng cho phân lớp electron khác Các electron phân lớp có mức lƣợng Số lƣợng tử orbital định hình dáng orbital Số lƣợng orbital có giá trị nguyên tử từ đến l Nhƣ ứng với lớp n ta có phân lớp: l = 0, 1, 2, , n-1 Ký hiệu s p d f g h Các ký hiệu s, p, d, f đƣợc lấy theo đặc điểm vạch quang phổ: arp rõ), p (principal chính), d (diffuse khuếch tán), f (fundamental ) Ứng với = ta có orbital s Các obitan s hình cầu có kích thƣớc lớn dần theo n Ứng với = ta có ba orbital p Chúng hình số Ba orbital ơng góc với nhau: px, py, pz Ứng với = ta có năm orbital d, có hình dáng phức tạp dạng hoa thị m nổi, phao bơi Ứng với = ta có bảy orbital f hình dáng phức tạp Chƣơng trình phổ thông không xét orbital f Mối liên quan lớp (số lƣợng tử n ) phân lớp (số lƣợng tử orbitan là: " Lớp thứ có nhiêu phân lớp " Lớp thứ (n = l) có phƣơng pháp tức có lớp s ứng với n= l = 0; lớp thứ hai (n = 2) có hai phân lớp phân lớp s ứng với n = l = phân lớp p ứng với n = l = 1; lớp thứ ba (r ) có ba phân lớp: phân lớp s ứng với n = 3, l = 0, phân lớp p ứng với n = 3, l = phân lớp d ứng với n = l = 2.v.v 2.3.3 Số lƣợng tử từ m Đám mây electron không gian định hƣớng tuỳ ý mà đƣợc xác định số lƣợng tứ thứ ba gọi số lƣợng tử từ m Số lƣợng tử từ có giá trị đến +1 Nhƣ ứng với giá trị khác l m có số giá trị khác Ví dụ l = thi m có giá trị m = 0; l = l a giá trị: -1 0, +1 Còn 1= m có giá trị: -2, - 1, + 1, +2 v.v Mỗi giá; m tƣơng ứng với orbital Đó lí phân lớp s có orbitan phân lớp p có ba orbital, phân lớp d có orbital v.v Số lƣợng từ m có lên số lƣợng từ từ đặc trƣng cho ảnh hƣởng trƣờng bên ngồi đến electron tức đến orbital Khi khơng có từ trƣờng bên ngồi electron phân lớp có mức lƣợng nhƣ nhau, nhƣng có từ trƣờng ngồi tác dộng lên electron electron phần lớp (cùng 1) có mức lƣợng khác ( hình II-9 ) 201 2.3.4 Số lƣợng tử spin m Ngoài ba số lƣợng tử n, 1, m, electron đƣợc đặc trƣng số lƣợng tử gọi số lƣợng tử spin ms liên quan đến chuyển động riêng electron nghĩa moment động lƣợng Có thể xem spin nhƣ tự quay electron xung quanh trục tƣởng lƣợng Số lƣợng tử spin có hai giá trị +1/2 -1/2 ( hình 11-10) 2.4 Sự phân bổ electron lớp, phân lớp Cấu hình electron 2.4.1 Nguyên lí vững bền a) Mức lƣợng Ứng với orbital định tức giá trị n, xác định, electron có mức lƣợng định Các electron phân lớp có mức lƣợng nhƣ Bằng tính tốn lí thuyết thực nghiệm ngƣời ta xác định đƣợc mức lƣợng phân lớp từ thấp đến cao nhƣ sau: 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d v.v Bắt đầu từ lớp 3d có "chèn" mức lƣợng theo quy tắc zich - zac Kleslopski theo quy tắc tổng (n + 1) tăng dần, tổng n + theo n tăng dần : Phân lớp 1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s (n+1) 1+0 2+0 2+1 3+0 3+1 4+0 3+2 4+1 5+0 b) Nguyên lí vững bền Trong nguyên tử, electron lần lƣợt chiếm orbital có mức lƣợng từ thấp đến cao 4.2 Nguyên lí ngoại trừ Pauli Năm 1926, Pauli qua thực nghiệm (quan sát vạch phổ ) đƣa nguyên (sau đƣợc gọi nguyên lí ngoại trừ Pauli): "Trong nguyên tử khơng thể có hai electron có số lƣợng từ n,1, m ms giống Nếu ba số lƣợng tử n,1,m giống tức orbital bắt buộc ms phải khác nghĩa electron có ms = +1/2 electron phải có ms = -1/2" Nói cách khác orbital nguyên tử có khơng q electron Dựa ngun lý Pauli cho thấy nguyên nhân việc xếp số electron tối đa phân lớp lớp 2.4.3 Quy tắc Hund Trong phân lớp electron chiếm số orbital nhƣ tổng spin cực đại (nghĩa số electron độc thân lớn quay chiều, song song) 202 2.4.4 Cấu hình electron Cấu hình electron dùng để mơ tả electron phân bố nhƣ phân lớp nguyên tử Có hai cách biểu diễn cấu hình electron: cách chữ cách - dạng orbital (ơ lƣợng tử ) (Ví dụ nguyên tử nitơ) Cách biểu diễn theo obital cho thấy thứ tự phân mức lƣợng nguyên tử, số electron độc thân trạng thái kích thích, v.v Dựa ngun lí quy tác vừa nói trên, dễ dàng viết electron nguyên tố • Chú ý: - Phân biệt cấu hình electron với thứ tự phân mức lƣợng, nguyên tố thứ 21 trở - Một số trƣờng hợp ngoại lệ (Các nguyên tố họ d) - Cấu hình electron trạng thái kích thích: Khi đƣợc cung cấp lƣợng electron lớp nhảy từ phân lớp có mức lƣợng thấp mức phân lớp có mức lƣợng cao Lúc ta có cấu hình electron trạng thái kích thích ? (hoặc trạng thái hố trị định hố trị ngun tố) (Ví dụ: Lƣu huỳnh , Z = 16, trạng thái trạng thái kích thích ) - Cấu hình electron ion 2.5 Vai trò electron hố trị : Trƣớc hết cần hiểu electron hoá trị electron lớp ngồi (đối với ngun tố nhóm A, phân nhóm chính, nghĩa lớp ngồi electron lớp phân lớp sát (đối với ngun tố có ngồi chƣa bão hồ) Ngồi hố trị ngun tố phụ thuộc cấu hình electron trạng thái kích thích Ví dụ: F Cl có số electron hố trị 7: ns2 np5 nên F, Cl thu electron để biến thành ion âm F,Cl, có electron lớp ngồi ns2 np6; flo chi có hố trị I ion cộng hoá trị; trái lại clo (và brom,iod phân lớp 3d trống nên electron 3p 3s nhảy lên phân lớp 3d, nên hoá trị VII 2.6 Năng lƣợng ion hố Ái lực đối vói electron Độ âm điện 2.6.1 Năng lƣợng ion hoá lƣợng tối thiểu cần thiết để tách electron trạng thái khỏi nguyên tử trạng thái khí M(k)A M+(k) + e lƣợng hố đƣợc khí hiệu chữ Ii đơn vị electron - von (eV) Đối với nguyên tử nhiều electron, ta có lƣợng ion hố electron I1, thứ hai I2, v.v Dĩ nhiên để tách electron thứ hai khỏi nguyên tử (đã ion M+) đòi hỏi lƣợng lớn Ví dụ lƣợng ion hoá nguyên tử magic nhƣ sau: Mg → Mg+(k) + 1e I1 = 7.64 eV 203 Mg+(k) → Mg2+(k) + 1e I2 = 15.03 eV 2.6.2 Ái lực electron Các nguyên tố phi kim có xu hƣớng nhận electron Ái lực electron lƣợng giải phóng electron xa vơ tận tiến tới ngun tử (khí) trung hồ bị ngun tử thâu tóm X(k) + 1e → X(k) Ví dụ: lực electron clo: Cl(k) + 1e → Cl(k) Ae = - 3.7 eV 2.6.3 Độ âm điện Khái niệm độ âm điện (ký hiệu chữ X - cápa) nhà hoa học Mỹ L.Pauling (Paolinh) đƣa năm 1932 Đại lƣợng đặc trƣng cho khả nguyên tử (của nguyên tố đó) hút cặp electron chung phía Dựa vào lƣợng ion hoá Pauling xây dựng đƣợc thang độ âm điện đƣợc dùng rộng rãi mang tên ông Về sau Milliken đánh giá độ âm điện nhƣ trung bình cộng lƣợng ion hố lực electron Ii + Ae χ= - Các nguyên tố có độ âm điện ≥ ,8 phi kim - Các nguyên tố có độ âm điện ≤ kim loại hoạt động mạnh 2.7 Quy tắc bát tử (octet, electron) Từ năm 1916, nhà hoá học Mỹ Lewis, Lansrnuir nhà hoá học Đức Kossel đƣa vài lý thuyết liên kết hố học, họ đánh giá cao vai trò electron, đặc biệt lớp electron ngồi (electron hố trị) việc hình thành liên kết Cho đến năm 1962 ngƣời ta nhận thấy khí trơ (bây gọi khí hiếm) không tác dụng với nguyên tố khác để tạo thành hợp chất có lẽ lớp electron ngồi có cấu trúc bền vững electron (trừ heli có electron) Các ngun tố hố hợp với (dù chất liên kết ion hay liên kết cộng hố trị - xem phần dƣới) có xu hƣớng tạo lớp electron electron (hoặc electron lớp thứ nhất, kiểu heli), tức có cấu hình electron bền khí trơ gần Từ năm 1916, nhà hoá học Mỹ Lewis, Langrnuir nhà hoá học Đức Kossel đƣa vài lý thuyết liên kết hoá học, họ đánh giá cao vai trò electron, đặc biệt lớp electron ngồi (electron hố trị) việc hình thành liên kết Cho đến năm 1962 ngƣời ta nhận thấy khí trơ (bây gọi khí hiếm) khơng tác dụng với ngun tố khác để tạo thành hợp chất có lẽ lớp electron ngồi có cấu trúc bền vững electron (trừ heli có eleclron) Các nguyên tố hoá hợp với (dù chất liên kết ion hay liên kết cộng hoá trị - xem phần dƣới) có xu hƣớng tạo lớp electron ngồi electron (hoặc electron lớp thứ nhất, kiểu heli), tức có cấu hình electron bền khí trơ gần 204 Liên kết ion loại liên kết đƣợc hình thành lực hút tĩnh điện dấu ion ion đơn ion phức tạp gồm nhiều nguyên tử đa điện tích, ví dụ: Na+, Cl, Al3+ ,S2 ,NO3 ,SO24 Các ion đơn thƣờng cation kim loại Na+, Cu2+ ,Fe3+ v.v anion hiđraxit (axit khơng có oxi) Cl-, Br-, S2 v.v ion phức tạp thƣờng cation amoniac axit hữu nhƣ: NH4+ : CH3- NH3- v.v anion gốc coàn oxiaxit (axit chứa oxi) nhƣ NO3 : SO42- : CH3 - COO II MỘT SỐ CHÚ Ý VỀ PHƢƠNG PHÁP GIẢNG DẠY Nguyên tắc chung: LTCĐ kiến thức bản, xƣơng sống chƣơng trình hố học trƣờng phổ thơng, chìa khoas để mở tính chất ddƣợc nghiên cứu - Trong trình giảng dạy cần phải hiểu rõ hai nhiệm vụ mối quan hệ; hai nhiệm vụ đó: + Hình thành LTCĐ + Vận dụng LTCĐ - Hình thành cách vững kiến thức LTCĐ làm tảng nhận cho học sinh, nghĩa giáo viên phải tìm phƣơng pháp giảng dạy cho học dễ tiếp thu, tiếp thu cách có sở khoa học, có hứng thú đồng thời học biết vận dụng kiến thức LTCĐ tiếp thu đƣợc - Phần LTCĐ đƣợc hình thành theo hai phƣơng pháp chính: a) Phƣơng pháp (phƣơng pháp chứng minh đƣợc) LTCĐ đƣợc rút từ thí nghiệm kết hợp thí nghiệm tốn học đƣợc suy từ kiến thức mà học sinh đƣợc trƣớc đó, sau rút nhận xét, kết luận vấn đề cần tìm hiểu b) Phƣơng pháp (phƣơng pháp tiên đề) Phƣơng pháp tiên đề phần lí thuyết chủ đạo đƣợc hình thành sở sinh phải tạm thời công nhận phần hay tồn vấn đề từ vận dụng đủ điều kiện để chứng minh) Phƣơng pháp dạy học chung - Xác định phƣơng pháp hình thành cho phần, vấn đề để có phƣơng pháp giảng dạy phù hợp với hình thành kiến thức đối tƣợng sinh - Vừa hình thành LTCĐ đồng thời vừa vận dụng LTCĐ hai mặt vấn đề chúng luôn hỗ trợ tác dụng lẫn - Khi sử dụng phƣơng pháp cần kết hợp hài hồ trực quan, thí nghiệm suy lí tốn học với đàm thoại orixtic Và thí nghiệm đƣợc sử dụng dƣới thức nghiên cứu kết hợp thí nghiệm với lời giảng phải hài hồ sinh nhận xét rút kết luận qua kết thí nghiệm Nếu học sinh không đƣợc giáo viên câu hỏi gợi mở gắn kiến thức liên quan học sinh rút đƣợc kết luận 205 - LTCĐ hình thành phái thoả mãn điều kiện: + Nhất thiết phải có + Đồng thời có ứng dụng vận dụng thực tế để giải thích tƣợng vật Ví dụ: Yêu cầu cần thiết phải có cấu tạo nguyên tử để giải thích hệ thống tuần hồn ĐLTH, liên kết hoá học - Khi sử dụng phƣơng pháp liên để ngƣời giáo viên dùng lời nói để thơng báo vấn đề tạm thời công nhận (vừa đù xác) sau kết hợp hài hòa với phƣơng pháp lập để vừa hình thành kiến thức vừa vận dụng kiến thức tiếp thu Chú ý: Khi sử dụng tập sử dụng triệt để tập có SGK sách tập Còn câu hỏi gợi mở cần chuẩn bị sẵn với tập có hƣớng rõ rệt Các câu hỏi phải ngắn gọn, rõ ràng IV GIẢNG DẠY MỘT SỐ VẤN ĐỂ LỚN : Chƣơng 1: Cấu tạo nguyên tử 1.1 Nhiệm vụ chƣơng - Giới thiệu thành phần cấu tạo nguyên tử: kích thƣớc, khối lƣợng - Giới thiệu hạt nguyên tử, điện tích hạt nhân, định nghĩa ngun tố hố học giới thiệu đồng vị, định nghĩa KLNT trung bình - Cho biết chuyển động e nguyên tử, phân bố e theo lớp phân lớp, ý đặc điểm lớp e - Trên sở cấu trúc e nguyên tử nguyên tố xây dựng HTTH ngun tố hố học, cho học sinh thấy biến thiên TH số e ngồi điện tích hạt nhân tăng - Giới thiệu vài phân nhóm để học sinh có khái niệm nhóm nguyên bƣớc đầu thấy đƣợc liên quan cấu tạo nguyên tử (nhất số e ngồi cùng) với tính chất hố học ngun tố Hƣớng dẫn phƣơng pháp giảng dạy (1) Đây chƣơng có nội dung kiến thức trừu tƣợng vì: + Khơng thể làm thí nghiệm mơ tả thí nghiệm để sở rút kết luận cần thiết để minh hoạ + Khơng thể làm phép tốn để đến kết luận nhìn chung học sinh phải thừa nhận điều đƣợc coi nhƣ hiển nhiên Tuy nhiên tất phần giáo viên phải diễn giải học sinh phải tiếp thu cách thụ động ta tiến hành phƣơng pháp khác Ví dụ: Đối với phần cấu trúc e nguyên tử (phần quan trọng nhất) ta giảng dạy theo phƣơng pháp liên đề: cụ thể ngồi phần nằm vững ngun lí vững bền (Ngun lí Pauli) học sinh phải thừa nhận đặc điểm sau đây: 206 + Trong nguyên tử e tạo thành lớp phân lớp, số phân lớp STT lớp: phân lớp s có obitan, phân lớp p có obitan từ suy số e tối đa phân lớp lớp + Biết dƣợc số e tối đa cua phân lớp biết đƣợc thứ tự tăng dần lƣợng học sinh viết đƣợc cấu hình e nguyên tố bị điện tích hạt nhân ngun tố - Giúp học sinh làm tốn đơn giản tính tỉ số khối lƣợng e so với hạt nhân, xác định bán kính xác định khối lƣợng tuyệt đối nguyên tử để thấy đƣợc tự xác định đƣợc đại lƣợng vơ nhƣ họ có tay liệu cần thiết - Phải cho học sinh nắm mối liên quan cấu tạo tính chất chất (2) Sử dụng phƣơng tiện trực quan hình thành khái niệm trừu tƣợng dạy mới: Với đặc điểm nội dung nêu, GV cần ý sử dụng phƣơng tiện trực quan nhƣ tranh, ảnh, mơ hình, đoạn phim để minh hoạ cho HS nhằm hình thành khái niệm khó: - Khái niệm đồng vị: hình đồng vị hyđrơ - Sự chuyển động electron nguyên tử: hình mơ - Hình dạng obitan ngun tử - Minh hoạ khái niệm: lớp electron, phân lớp electron - Mô obitan phân mức lƣợng, số lƣợng tử - Cấu hình electron nguyên tố hệ thống tuần hoàn - Dùng phần mềm *** dạy học bài: Hệ thống tuần hồn ngun tố hóa học (3) Sử dụng số phần mềm để ôn tập, củng cố: - Ôn tập phần: vỏ nguyên tử: Dùng Chemland, Atom- Bonding Structure - Ôn tập, luyện tập hệ thống tuần hoàn: Dùng Atom- Bonding and Structure Chemlab Chƣơng2: liên kết hóa học - định luật tuần hồn Menđêlêep 2.1 Nhiệm vụ chƣơng - Làm cho học sinh hiểu đƣợc nguyên tử lại liên kết với để thành phân tử tinh thể - Hiểu đƣợc liên kết CHT? liên kết ion? (ion âm, ion dƣơng, thành ion phân tử) - Giúp học sinh hiểu đƣợc liên quan liên kết với tính chất chúng - Giúp học sinh biết sử dụng đơn vị mol tính tốn hố học 207 - Giúp học sinh biết cách xác định tỉ khối chất khí biết cách xác khối lƣợng phân tử chất khí dựa vào tỉ khối - Cho học sinh thấy đƣợc biển đổi tuần hồn số tính chất hố học ngun tố đồng thời hiểu đƣợc ngun nhân có biến đổi tuần hồn - Từ vị trí ngun tố bảng hệ thống tuần hồn suy đƣợc tính hố học ngun tố so sánh với tính chất nguyên tố xung quanh - Nắm vững định luật tuần hoàn biết sử dụng HTTH ĐLTH Hƣớng dẫn phƣơng pháp giảng dạy (1) Đây vấn đề sở để hiểu chất liên kết hoá học mối liên quan liên kết hoá học với tính chất chất nhƣ quy luật biến đổi tính chất chất, nêu ngun nhân tạo thành liên kết hố học ngƣời giáo viên nêu nguyên tắc sau đây: Nguyên tử ngun tố khác có cấu trúc e khơng cấu trúc e ngun tố khí Vì mà nguyên tử phải liên kết để có cấu trúc khí bền vững chúng đạt đƣợc hai cách sau: + Cách 1: Chúng góp chung hay nhiều e để tạo thành hay cặp e dùng chung, tạo thành liên kết CHT + Cách 2: Chuyển hẳn hay nhiều e từ nguyên tử sang nguyên tử khác tạo thành ion (+) (-) , ion có lớp vỏ giống khí gần nguyên ion trái dấu hút lực hút tĩnh điện *) Chú ý: - Chỉ rõ mối liên quan chất liên kết hố học với tính chất chất Ví dụ: Chọn số hợp chất CHT thông dụng: HCl, Các chất có mối liên kết khác có tính chất khác - Giáo viên cần hƣớng dẫn cho học sinh nhận xét biến đổi e nguyên tử nguyên tố chu kỳ nhƣ tính kim loại, tính phi kim, hố cao nguyên tố nhóm - Vận dụng để sử dụng thành thạo Hệ thống tuần hoàn - Thƣờng xuyên luyện tập cho học sinh sử dụng đơn vị mol (2) Sử dụng phƣơng tiện trực quan dạy học nghiên cứu tài mơi: Dùng tranh, ảnh, phần mềm tin học hình thành số khái niệm: - Liên kết cộng hố trị: hình minh hoạ tạo thành phân tử nƣớc, Atom; Bonding and Structure/ Chemical bonds, Covalent bonding - Liên kết ion: Hình minh hoạ tạo thành ion Na+ Cl-, tạo thành phân NaCl, phần mềm Atom; Bonding and Structure/ Chemical bonds, Ionic bonding., nghiệm : kim loại tác dụng với halogen (3) Các ôn tập, luyện tập: 208 - dùng phần mềm - Trang Web (3) Phát triển khái niệm hoá trị: - Khái niệm hố trị đƣợc hình thành học lớp Khi học sinh đƣợc hố trị nguyên tố hợp chất với H đồng thời biết cách xác định hóa trị gián tiếp qua hố trị nguyên tố O Sau học sinh phải học thuộc hoá trị số nguyên tố - Sau học cấu tạo nguyên tử học sinh đƣợc biết e hố trị lớp ngồi có khả tham gia vào việc tạo thành liên kết hố học Học sinh cách tính hố trị ngun tố hóa chất ion gọi điện hố trị điện tích ion ion liên kết có điện hố trị (+), ion phi kim có điện hóa trị (-) Sau học sinh biết cách tính hố trị ngun tố hợp chất CHT số liên kết mà nguyên tử nguyên tố tạo thành với nguyên lử nguyên tố khác Nhƣ vậy, học sinh cần hiểu rõ mối liên quan chặt chẽ electron hoá hoá trị liên kết hoá học Chƣơng 3: Phản ứng oxi hoá - khử 3.1 Mức oxi hoá (số oxi hoá) - Khi giảng số oxi hoá cần rõ mục đích việc dùng khái niệm số hố Sử dụng số oxi hoá để làm cho việc thuận tiện thành lập phƣơng trình oxi Đối với việc xác định số oxi hố giáo viên sử dụng phƣơng pháp tiên đề đƣợc định nghĩa nhƣ sau: "Số oxi hoá điện tích nguyên tử phân tử giả định chung chuyển hẳn nguyên tử có ĐAĐ lớn (coi phân tử chất chất ion) Phƣơng pháp giảng dạy hoàn thiện kiến thức phản ứng oxi hoá - khử - Khi dạy phản ứng oxi hoá - khử lớp học sinh đƣợc biết chất chất lấy O chất khác Còn chất oxi hố chất nhƣờng O cho chất khí dẫn đến định nghĩa phản ứng oxi hoá - khử phản ứng có nhƣờng nhận Nhƣng sang đến lớp 10 khái niệm phản ứng oxi hoá - khử đƣợc mở nhiều phản ứng có nhƣờng nhận e Và hình thành cho học chất oxi hố, chất khử, q trình oxi hố, khử dựa sở nhƣờng nhận e - Sau học sinh đƣợc hồn thiện kiến thức phản ứng oxi hoá - khử cách bƣớc phản ứng oxi hoá - khử theo bƣớc (cân theo phƣơng thăng e) *) Chú ý: 209 Khi dạy phản ứng oxi hoá - khử cần ý cho học sinh xác định số hoá nguyên tố.Viết đƣợc phƣơng trình nhƣờng nhận e sau xác định chất oxi hóa, chất khử q trình oxi hố, q trình khử dẫn dắt học sinh đến việc cb phƣơng pháp thƣờng sử dụng phƣơng pháp đàm thoại phƣơng pháp tiên đề Thảo luận 1.Phân tích nhận biết kiến thức trọng tâm lý thuyết chủ đạo hoá (dựa vào phân phối chƣơng trình) 2.Minh họa cho số khái niệm tƣợng ứng dụng CNTT 3.Thảo luận giáo án mẫu, soạn thực hành: - Tiết 2, tiết Vỏ nguyên tử - Hệ thống tuần hồn ngun tố hố học - Bài Liên kết ion - Bài Sự biến đổi tuần hồn tính chất ngun tố - Tiết bài: Phản ứng ơxi hố - khử 210 Thí dụ 2: RÈN LUYỆN KỸ NĂNG SỬ DỤNG NNHH TRONG THỰC HÀNH LÝ LUẬN DẠY HỌC HOÁ HỌC Bài thực hành: CÁC THÍ NGHIỆM VỀ ƠXY, LƢU HUỲNH Mục tiêu bài: - Xác định đƣợc ý nghĩa, vị trí vai trò thí nghiệm O, S chƣơng trình - SV biết cách tiến hành sử dụng thí nghiệm O, S dạy học học lớp lớp lớp 10 - Rèn luyện thao tác thực hành: Biểu diễn thành công thí nghiệm biểu diễn - Rèn luyện kỹ ngôn ngữ NNHH: diễn đạt (phát âm, viết câu thuật ngữ), lập cơng thức phƣơng trình hố học, phân tích giải thích tƣợng hố học để làm rõ ý nghĩa khái niệm liên quan Các thí nghiệm biểu diễn: - Ơxy tác dụng với phi kim: S, P, C - Ôxy tác dụng với kim loại: Fe, Al - S tác dụng với Kim loại - Tính chất SO2 - Tính chất H2S - Tính chất H2SO4 3.Tiến trình học: 3.1 Kiểm tra phần chuẩn bị SV nhà: 15 phút - Các thí nghiệm đƣợc sử dụng hình thành khái niệm hố học chƣơng trình: phản ứng kết hợp, cháy, ôxit axit, ôxi hoá, phản ứng ôxi hoá khử - Các tính chất chất cần đƣợc nghiên cứu qua thí nghiệm 211 - Phần soạn, kỹ thuật tiến hành thí nghiệm nội dung kiến thức 3.2 Hƣớng dẫn điều cần ý tiến hành làm thử biểu diễn thí nghiệm: 30 phút.Với nội dung tính chất chất, chọn thí nghiệm cụ thể ? Tại ? - Với nội dung lý thuyết chƣơng trình phổ thơng, chọn thí nghiệm nào? 3.3 SV làm thí nghiệm - Thời gian: 60 phút 3.4 Biểu diễn thí nghiệm uốn nắn kỹ năng: SV- Thời gian: 60 phút - Lựa chọn biểu diễn thí nghiệm : Tính chất ơxy, hình thành khái niệm: ơxit, ôxi hoá , rõ khác sử dụng thí nghiệm lớp 8, lớp 9, lớp 10 - Lựa chọn biểu diễn thí nghiệm lƣu huỳnh, hình thành khái niệm liên quan đến tính chất S - Lựa chọn biểu diễn thí nghiệm : Tính chất SO2, hình thành khái niệm: ơxit axit, tính khử, tính ơxi hố, muối trung hồ, muối axit , ý tiến hành biểu diễn để thí nghiệm thành cơng - Biểu diễn thí nghiêm : Tính chất H2S, hình thành khái niệm: tính khử, cháy hồn tồn, cháy khơng hồn tồn , ý kỹ thuật biểu diễn sử dụng thí nghiệm (lớp 10) - Lựa chọn biểu diễn thí nghiệm : Tính chất H2SO4, hình thành khái niệm, rõ khác sử dụng thí nghiệm lớp 9, lớp 10 Rút kinh nghiệm luyện tập: 15 phút 212 PHỤ LỤC 4: CÁC ỨNG DỤNG SỬ DỤNG CNTT TRONG RÈN LUYỆN NGƠN NGỮ HỐ HỌC I MỘT SỐ BÀI GIẢNG THIẾT KẾ TRÊN POWERPOINT: đĩa CD - ROM II CÁC PHẦN MỀM ĐÃ SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN: Periodic Table Quiz Version 2.0 Chemland Chemlab Atom, Bonding and Structure Atom, Symbon and Equations Periodic Table 3.0 (1 đĩa CD-ROOM) ... đề: Rèn luyện kỹ sử dụng ngôn ngữ hóa học (về thuật ngữ hóa học) giảng dạy học tập hóa học cho sinh viên miền núi trƣờng sƣ phạm để nghiên cứu Lịch sử vấn đề nghiên cứu NNHH sử dụng NNHH dạy học. ..BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI . HOÀNG THỊ CHIÊN RÈN LUYỆN KỸ NĂNG SỬ DỤNG NGƠN NGỮ HĨA HỌC CHO SINH VIÊN MIỀN NÚI TRONG TRƢƠNG SỰ PHẠM CÁC TỈNH PHÍ BẮC CHUN... hội nội dung sử dụng ngơn ngữ hóa học "Ngơn ngữ hóa học" , cách gọi ngắn gọn '" ngơn ngữ khoa học hóa học" , bao gồm: thuật ngữ hóa học, danh pháp biểu tƣợng hóa học, thuật ngữ hóa học thành phần