Quy trình xây dựng bài tập hóa học hình thành và phát triển khái niệm phản ứng hóa học hữu cơ trung học phổ thông

Bài viết giới thiệu quy trình gồm 5 bước xây dựng hệ thống bài tập hóa học sử dụng để hình thành và phát triển khái niệm phản ứng hóa học (PƯHH) hữu cơ trên cơ sở phân tích ý nghĩa quan trọng của bài tập hoá học và sự phát triển có kế thừa các nội hàm của khái niệm PƯHH.

JOURNAL OF SCIENCE OF HNUE Educational Sci., 2015, Vol 60, No 1, pp 68-74 This paper is available online at http://stdb.hnue.edu.vn DOI: 10.18173/2354-1075.2015-0008 QUY TRÌNH XÂY DỰNG BÀI TẬP HĨA HỌC HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN KHÁI NIỆM PHẢN ỨNG HĨA HỌC HỮU CƠ TRUNG HỌC PHỔ THƠNG Vũ Thị Thu Hoài Khoa Sư phạm, Trường Đại học Giáo dục, Đại học Quốc gia Hà Nội Tóm tắt Bài viết giới thiệu quy trình gồm bước xây dựng hệ thống tập hóa học sử dụng để hình thành phát triển khái niệm phản ứng hóa học (PƯHH) hữu sở phân tích ý nghĩa quan trọng tập hoá học phát triển có kế thừa nội hàm khái niệm PƯHH Hoạt động giải tập hóa học theo mức độ nhận thức khác giúp học sinh tự lực tìm kiến thức trình hình thành, phát triển khái niệm PƯHH hữu chương trình Từ phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo học tập học sinh góp phần nâng cao chất lượng dạy học hóa học trường phổ thơng Từ khóa: Bài tập Hóa học, phản ứng hóa học hữu cơ, Trung học phổ thơng Mở đầu Trong dạy học hóa học, thân tập hóa học (BTHH) coi phương pháp dạy học (PPDH) có hiệu khơng việc củng cố hồn thiện kiến thức, rèn luyện kĩ hóa học mà giữ vai trò quan trọng khâu dạng học hóa học Song tính tích cực phương pháp cịn nâng cao BTHH sử dụng nguồn kiến thức để học sinh (HS) tìm tịi khơng đơn để tái kiến thức BTHH giáo viên (GV) sử dụng để tạo tình có vấn đề nhằm kích thích hoạt động tư tìm tịi, sáng tạo rèn luyện kĩ giải vấn đề học tập thực tiễn liên quan đến hóa học [3] Để phát huy tính tích cực, hiệu BTHH việc hình thành phát triển khái niệm hóa học, giúp HS hiểu đúng, nắm vững nội hàm khái niệm hóa học, hình thành lực chun biệt mơn hóa học, vận dụng kiến thức hóa học vào thực tiễn sống GV cần có phương pháp xây dựng sử dụng hiệu hệ thống BTHH Trong đào tạo sinh viên hóa học trường Đại học Sư phạm, việc nắm vững quy trình xây dựng sử dụng BTHH dạy học hóa học kĩ dạy học cần rèn luyện Trong viết này, chúng tơi đề xuất quy trình xây dựng BTHH hình thành phát triển khái niệm phản ứng hóa học (KNPƯHH) hữu góp phần nâng cao hiệu dạy học hóa học trường phổ thơng rèn luyện kĩ nghề nghiệp cho sinh viên Ngày nhận bài: 12/12/2013 Ngày nhận đăng: 15/10/2014 Liên hệ: Vũ Thị Thu Hồi, e-mail: hoaivtt@vnu.edu.vn 68 Quy trình xây dựng tập Hóa học hình thành phát triển khái niệm phản ứng 2.1 Nội dung nghiên cứu Sự hình thành khái niệm phản ứng hóa học chương trình hóa học phổ thơng Khái niệm ban đầu phản ứng hóa học (PƯHH) hình thành sau khái niệm chất, nội dung khái niệm hình thành phát triển dần thơng qua việc nghiên cứu chất cụ thể chương trình hóa học phổ thông Nội dung KNPƯHH mô tả theo Hình Hình Sự hình thành khái niệm phản ứng hóa học chương trình phổ thơng 2.2 Sự phát triển khái niệm phản ứng hóa học hữu chương trình hóa học Ttrung học phổ thơng Sự phát triển KNPƯHH hữu dựa sở lí thuyết cấu tạo phân tử hợp chất hữu Nội hàm KNPƯHH hữu phát triển sở mối liên hệ chặt chẽ cấu trúc phân tử hợp chất hữu cơ, trình diễn biến, quy luật PƯHH hữu tuân theo quy luật tạo hợp chất trung gian, tiểu phân bền chịu ảnh hưởng chặt chẽ điều kiện phản ứng, tác nhân phản ứng, mối quan hệ qua lại nhóm nguyên tử phân tử hợp chất hữu cơ, (Hình 2) 69 Vũ Thị Thu Hồi Hình Sự hình thành phát triển khái niệm PƯHH hữu THPT 2.3 Ý nghĩa, tác dụng BTHH việc hình thành phát triển khái niệm phản ứng hóa học hữu Trung học phổ thơng Việc hình thành khái niệm hóa học ban đầu cho HS chưa hiệu HS chưa hiểu sâu nét chất khái niệm nên vận dụng chúng có sai sót, nhầm lẫn nhận thức tư [3] Để hình thành phát triển KNPƯHH hữu cho HS GV xây dựng BTHH nhằm định hướng cho HS tìm nét chất khái niệm, nắm vững nội dung khái niệm vận dụng khái niệm để hình thành khái niệm khác có liên quan Thơng qua việc giải BTHH, nội hàm khái niệm mở rộng diện, chất khái niệm đào sâu mối liên hệ thống nội dung khái niệm thể rõ rệt Bằng cách tạo điều kiện giúp HS hoạt động tích cực học hình thành khái niệm cách vững chắc, tránh nhận thức sai lầm HS chất khái niệm Ví dụ: Bài tập hình thành khái niệm phản ứng oxi hóa - khử anđehit, xeton: Bài 1: Từ đặc điểm cấu tạo phân tử anđehit, xeton có nhóm cacbonyl C=O, viết PTHH phản ứng cộng anđehit axetic đimetylxeton với H2 HCN Hãy xác định số oxi hóa nguyên tố trước sau phản ứng cho biết PƯHH đó, phản ứng phản ứng oxi hóa - khử? Bài 2: Trong phản ứng cộng H2 vào nhóm cacbonyl anđehit, xeton số oxi hóa nguyên tử C nhóm tăng hay giảm sau phản ứng? Tại gọi phản ứng cộng H2 phản ứng khử? Bài 3: Quan sát thí nghiệm axetanđehit với nước brom dd AgNO3 /NH3 Nêu tượng xảy viết PTHH PƯHH? Cho biết vai trò anđehit phản ứng Vì gọi hai phản ứng phản ứng oxi hóa? Bài tập xây dựng sử dụng cho HS làm để hình thành khái niệm phản ứng oxi hóa - khử anđehit Trên sở HS nghiên cứu tính chất anken hiđrocacbon khơng no, có 70 Quy trình xây dựng tập Hóa học hình thành phát triển khái niệm phản ứng liên kết π phân tử dễ dàng tham gia phản ứng cộng phản ứng cộng xem xét phản ứng oxi hóa - khử hay khơng phải phản ứng oxi hóa - khử sở xác định biến đổi số oxi hóa chất tham gia tạo thành sau phản ứng Bài tập 2, xây dựng sử dụng để phát triển, củng cố khái niệm chất khử, chất oxi hóa Anđehit thể tính oxi hóa tác dụng với chất khử H2 chất khử tác dụng với tác nhân oxi hóa mạnh O2 (t◦ , xt); nước brom, KMnO4 , AgNO3 /NH3 dư, Cu(OH) , t◦ sở hình thành phát triển khái niệm phản ứng khử, phản ứng oxi hóa hóa học hữu Như vậy, q trình hình thành khái niệm hóa học nói riêng KNPƯHH hữu nói riêng, BTHH luôn sử dụng PPDH tích cực hiệu giai đoạn hình thành, phát triển liên kết khái niệm 2.4 Nguyên tắc xây dựng hệ thống tập hoá học hình thành phát triển khái niệm phản ứng hóa học hữu Trung học phổ thơng Ngun tắc xây dựng hệ thống BTHH để hình thành phát triển KNPƯHH hữu phải đảm bảo nguyên tắc chung thuộc lĩnh vực lí luận dạy học Đó là: Phát huy tối đa khả tư HS, tạo cho HS thói quen suy nghĩ hoạt động độc lập, rèn tư phê phán, lực tư phân tích tổng hợp, tư so sánh hình thành lực tư sáng tạo Do đó, hệ thống BTHH xây dựng để hình thành phát triển KNPƯHH hữu cần đảm bảo nguyên tắc sau: Bài tập thực mục tiêu dạy học, rèn lực tư cho HS Giúp HS nắm vững nội hàm KNPƯHH cần hình thành Giúp HS hiểu nội hàm khái niệm vận dụng, liên kết khái niệm với Có mức độ phân hóa phù hợp với nhận thức đối tượng HS, với nội dung khái niệm cần hình thành phát triển nội dung khái niệm cho HS Với HS có lực nhận thức trung bình GV cần xây dựng sử dụng tập mức độ phát nét chất khái niệm, hiểu nội hàm khái niệm, liên kết khái niệm từ làm sở để HS vận dụng khái niệm Với HS có lực tư cao GV cần xây dựng thêm tập vận dụng nội dung khái niệm để phát triển khái niệm giải vấn đề học tập khác 2.5 Quy trình xây dựng hệ thống tập hố học hình thành phát triển khái niệm phản ứng hố học hữu Trung học phổ thơng Trên sở nghiên cứu vai trò, ý nghĩa, nguyên tắc xây dựng BTHH dạy học hóa học trình hình thành, phát triển KNPƯHH hữu trường phổ thơng, chúng tơi thiết lập quy trình xây dựng BTHH hình thành khái niệm hóa học nói chung KNPƯHH nói riêng gồm bước sau: Phân tích nội dung dạy học: Xác định nội dung kiến thức HS có kiến thức, kĩ cần hình thành để đặt mục tiêu dạy học Xác định nội dung khái niệm cần hình thành phát triển (Nội hàm ngoại diên khái niệm) GV xác định logic nội dung kiến thức từ kiến thức cũ đến kiến thức cần hình thành cho HS Lựa chọn nội dung kiến thức mã hóa thành tập nhận thức phù hợp Xác định loại tập cần xây dựng theo mức độ nhận thức khác nhau: Mức độ tìm hiểu, mức độ vận dụng vận dụng sáng tạo Trên sở kiện cho, yêu cầu đặt (mâu 71 Vũ Thị Thu Hoài thuẫn nhận thức) để xây dựng tập (Bài tập định tính mức độ hiểu nội hàm khái niệm, tập vận dụng, vận dụng sáng tạo mức độ phát triển liên kết KNPƯHH) Xây dựng tập dạng văn viết, cấu trúc tập, cách diễn đạt, khả áp dụng thử nghiệm Chỉnh lí, xếp BTHH thành hệ thống tập để hình thành, phát triển liên kết KNPƯHH Ví dụ 1: Để hình thành phát triển khái niệm phản ứng benzen ankylbenzen, giáo viên xây dựng sử dụng BTHH sau: Bài 1: Quan sát sơ đồ phản ứng benzen, toluen với brom lỏng (Fe, t◦ ) cho biết: - Nguyên tử phân tử bị tách thay nguyên tử brom? - Viết PTHH phản ứng toluen với Br2 (Fe, t◦ ) để tạo sản phẩm p-bromtoluen Bài tập xây dựng để hình thành KNPƯ benzen ankylbenzen sở kiến thức HS biết dấu hiệu chất KNPƯ mà HS học phần ankan: phản ứng có tách nguyên tử H thay nguyên tử halogen (clo, brom) mà thay đổi liên kết phân tử chất trước sau phản ứng đề hình thành KNPƯ benzene ankylbenzen [4] Bài 2: Điều kiện phản ứng halogen benzen có khác so với điều kiện phản ứng halogen ankan [1]? Bài 3: Cho biết công thức cấu tạo sản phẩm tạo đun hỗn hợp toluen Br2 ◦ (Fe, t ) theo tỉ lệ mol 1:1 Nếu khơng dùng Fe mà chiếu sáng Br cho H C nhân hay nhánh? Bài 4: Khi cho nitrobenzen toluen tác dụng với HNO3 đặc/ H2 SO4 đặc, t◦ theo tỉ lệ mol 1:1 PƯ xảy dễ nhanh so với benzen? Tại sao? Bài 5: Hoàn thành PƯHH sau (các chất phản ứng với theo tỉ lệ mol 1:1), ghi rõ điều kiện phản ứng? Bài 6: Vì vịng benzen có sẵn nhóm ankyl (hoặc –OH, –NH2 , –OCH3 ) nhóm dễ ưu tiên vào vị trí octho para? Nếu nhân benzen có sẵn nhóm –NO2 , CH3 COO –, SO3 H nhóm khó ưu tiên vào vị trí meta? Phát biểu nội dung quy tắc vào nhân benzen? Bài tập 2,3 xây dựng sử dụng để phát triển liên kết nội hàm KNPƯ như: điều kiện xảy phản ứng, điều kiện phản ứng khác ↔ sản phẩm tạo thành khác ↔ chế phản ứng khác ↔ tạo loại PƯHH khác 72 Quy trình xây dựng tập Hóa học hình thành phát triển khái niệm phản ứng Bài tập 4,5 xây dựng sử dụng để mở rộng KNPƯ thế: nguyên tử H benzen ankylbenzen không thay nguyên tử halogen (Cl, Br) mà cịn thay nhóm nguyên tử NO+ hình thành khái niệm phản ứng nitro hóa Bài tập xây dựng sử dụng để mở rộng KNPƯ cách giải thích chất quy tắc H nhân benzen qua phân tích phân cực liên kết nhóm ngun tử liên kết với vịng benzen gây ảnh hưởng qua lại nhóm nguyên tử phân tử Ví dụ 2: Giáo viên xây dựng tập mở sử dụng để rèn lực tổng hợp, tư khái quát cho HS Bài 1: So sánh phản ứng ankan benzen, ankylbenzen vấn đề: Tác nhân, điều kiện, sản phẩm phản ứng? Bài 2: Butan tham gia loại PƯHH nào, viết PTHH phản ứng xảy dạng cơng thức cấu tạo thu gọn ghi rõ điều kiện phản ứng đó? Khi đun hỗn hợp ancol etylic C2 H5 OH axit H2 SO4 đặc đến nhiệt độ cao có PƯHH xảy ra, viết PTHH cho biết phản ứng thuộc loại PƯHH nào? Bài 3: Lập sơ đồ tư hệ thống hóa kiến thức nội dung cụ thể luyện tập, chương hay phần học (Hình 3) Kết luận Chương trình hóa học hữu THPT có nhiệm vụ hình thành phát triển KNPƯHH nói chung theo chu trình phát triển có kế thừa hợp lí kiến thức HS học lớp Khi xác định rõ đối tượng mục đích nghiên cứu học, nội dung khái niệm cần hình thành phát triển; hiểu rõ vai trị, vị trí, ý nghĩa tập lí luận dạy học giáo viên dễ dàng thiết kế sử dụng có hiệu hệ thống tập nhận thức để thiết lập hoạt động tự lực khám phá, tìm tịi, hình thành vận dụng sáng tạo kiến thức cho HS Thông qua hoạt động giải 73 Vũ Thị Thu Hồi BTHH để hình thành phát triển KNPƯHH rèn tư phân tích, tổng hợp khái quát cho HS góp phần nâng cao chất lượng dạy học hóa học trường phổ thơng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] [2] [3] [4] Vũ Thị Thu Hoài, 2010 Hình thành phát triển khái niệm phản ứng hóa học hữu tập hóa học Tạp chí Khoa học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, Số 55 (4), tr 26 - 36 Lê Xuân Trọng, Nguyễn Hữu Đĩnh, Lê Chí Kiên, Lê Mậu Quyền, 2008 SGK Hóa học 11 nâng cao Nxb Giáo dục, Hà Nội Nguyễn Xuân Trường, 2003 Bài tập hóa học trường phổ thông Nxb Đại học Sư phạm Hà Nội Trần Quốc Sơn, 1997 Một số phản ứng hợp chất hữu Nxb Giáo dục, Hà Nội ABSTRACT The process of creating chemistry problems which can be used to demonstrate high school organic chemical reactions In this paper we introduce five steps that can be used to create chemistry problems that can be used to demonstrate organic chemical reactions on a basis of an analysis of chemistry problem significances and the inherent development of connotation of chemical reactions Chemistry problem solving at different conscious levels helps students discover the foundation and development of organic chemical reactions in their study program, thereby increasing the mental activity, initiative and creativity of students, all of which improves the quality of high school chemistry teaching Keywords: Chemistry problems, organic chemical reaction, high schools 74 ... theo Hình Hình Sự hình thành khái niệm phản ứng hóa học chương trình phổ thơng 2.2 Sự phát triển khái niệm phản ứng hóa học hữu chương trình hóa học Ttrung học phổ thông Sự phát triển KNPƯHH hữu. . .Quy trình xây dựng tập Hóa học hình thành phát triển khái niệm phản ứng 2.1 Nội dung nghiên cứu Sự hình thành khái niệm phản ứng hóa học chương trình hóa học phổ thơng Khái niệm ban đầu phản. .. cần xây dựng thêm tập vận dụng nội dung khái niệm để phát triển khái niệm giải vấn đề học tập khác 2.5 Quy trình xây dựng hệ thống tập hố học hình thành phát triển khái niệm phản ứng hoá học hữu