Phát triển năng lực tư duy sáng tạo cho học sinh giỏi THPT qua dạy học bài tập phần điện li, hóa học 11

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC VŨ QUANG TÚ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TƯ DUY SÁNG TẠO CHO HỌC SINH GIỎI TRUNG HỌC PHỔ THÔNG QUA DẠY HỌC BÀI TẬP PHẦN ĐIỆN LI HOÁ HỌC 11 LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM HÓA HỌC HÀ NỘI – 2016 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC VŨ QUANG TÚ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TƯ DUY SÁNG TẠO CHO HỌC SINH GIỎI TRUNG HỌC PHỔ THÔNG QUA DẠY HỌC BÀI TẬP PHẦN ĐIỆN LI HOÁ HỌC 11 LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM HÓA HỌC Chuyên ngành: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC (BỘ MƠN HĨA HỌC) Mã số: 60.14.01.11 Cán hướng dẫn: GS.TS Lâm Ngọc Thiềm HÀ NỘI – 2016 LỜI CẢM ƠN Để hồn thành luận văn này, tơi xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo trường Đại học Giáo dục – Đại học Quốc Gia Hà Nội giúp đỡ, tạo điều kiện trình học tập nghiên cứu luận văn Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc GS.TS Lâm Ngọc Thiềm tận tâm giúp đỡ, bảo tận tình, hướng dẫn tơi suốt q trình thực luận văn Xin chân thành cảm ơn giúp đỡ Ban giám hiệu nhà trường thầy, cô giáo em học sinh trường THPT Quang Trung - Hải Phịng THPT Bình Xun - Vĩnh Phúc Tôi xin cảm ơn anh, chị em, bạn bè đồng nghiệp gia đình quan tâm, động viên, giúp đỡ trình học tập nghiên cứu Hà Nội, tháng 10 năm 2016 Tác giả Vũ Quang Tú i MỤC LỤC Lời cảm ơn i Mục lục ii Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt vii Danh mục bảng vii Danh mục đồ, hình vẽ, đồ thị viii MỞ ĐẦU 1 Lí chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Khách thể đối tượng nghiên cứu Vấn đề nghiên cứu Giả thuyết khoa học Phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Đóng góp đề tài 10 Cấu trúc luận văn Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIẾN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Lịch sử vấn đề nghiên cứu .5 1.2 Tổng quan bồi dưỡng học sinh trường phổ thông 1.2.1 Bồi dưỡng học sinh giỏi với việc đào tạo nhân tài cho đất nước 1.2.2 Những lực, phẩm chất học sinh giỏi hóa học 1.2.3 Một số biện pháp phát học sinh giỏi hóa học trường phổ thơng .7 1.2.4 Một số biện pháp bồi dưỡng học sinh giỏi hóa học trường phổ thơng 1.3 Tư tư sáng tạo dạy học hoá học 1.3.1 Tư 1.3.1.1 Khái niệm tư 1.3.1.2 Những đặc điểm tư 1.3.1.3 Các thao tác tư 1.3.2 Tư sáng tạo 1.3.2.1 Khái niệm tư sáng tạo ii 1.3.2.2 Những đặc trưng tư sáng tạo 10 1.4 Năng lực tư sáng tạo 11 1.4.1 Năng lực phát triển lực dạy học 11 1.4.2 Năng lực tư sáng tạo 12 1.4.3 Các biểu lực tư sáng tạo 13 1.4.4 Phương pháp dạy học nhằm phát triển lực tư sáng tạo 14 1.4.5 Kiểm tra, đánh giá lực tư sáng tạo học sinh 16 1.5 Bài tập sử dụng tập 18 1.5.1 Khái niệm tập 18 1.5.2 Phân loại tập 18 1.5.3 Sử dụng tập nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi 19 1.6 Thực trạng việc rèn luyện phát triển lực tư sáng tạo số trường phổ thông 20 1.6.1 Mục đích khảo sát 20 1.6.2 Đối tượng khảo sát 20 1.6.3 Nội dung, phương pháp khảo sát 20 1.6.4 Kết đánh giá kết khảo sát 20 Tiểu kết chương 26 Chương 2: PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC TƯ DUY SÁNG TẠO CHO HỌC SINH GIỎI TRUNG HỌC PHỔ THƠNG QUA DẠY HỌC BÀI TẬP PHẦN ĐIỆN LI HỐ HỌC 11 27 2.1 Vị trí nội dung cấu trúc phần điện li chương trình hố học phổ thơng 27 2.1.1 Vị trí phần điện li chương trình hố học phổ thơng 27 2.1.2 Nội dung cấu trúc phần điện li chương trình hố học phổ thơng 27 2.2 Nguyên tắc quy trình xây dựng hệ thống tập hoá học 27 2.2.1 Nguyên tắc tuyển chọn xây dựng hệ thống tập hoá học 27 2.2.2 Quy trình xây dựng hệ thống tập hố học 28 2.3 Xây dựng tài liệu dạy học phần điện li bồi dưỡng học sinh giỏi .28 2.3.1 Chuyên đề 1: Sự điện li Các định luật bảo toàn Pin điện hoá 30 2.3.2 Chuyên đề 2: Axit, bazơ, muối pH dung dịch 43 2.3.3 Chuyên đề 3: Dung dịch hợp chất tan 51 iii 2.4 Một số biện pháp dạy học nhằm rèn luyện phát triển lực tư sáng tạo cho học sinh 58 2.4.1 Biện pháp 1: Tập luyện cho học sinh thói quen đặc biệt hố, khái qt hoá 58 2.4.2 Biện pháp 2: Tập luyện cho học sinh thói quen dị tìm, dự đốn kết luận dùng phân tích, tổng hợp để kiểm tra lại tính đắn kết luận 59 2.4.3 Biện pháp 3: Tập luyện cho học sinh biết phân tích tình đặt nhiều góc độ khác nhau, biết cách giải vấn đề nhiều cách khác lựa chọn cách giải tối ưu 61 2.4.4 Biện pháp 4: Tập luyện cho học sinh biết vận dụng phép tương tự 62 2.4.5 Biện pháp 5: Tập luyện cho học sinh biết hệ thống hoá kiến thức hệ thống hoá phương pháp 63 2.5 Xây dựng giáo án dạy học phần điện li bồi dưỡng học sinh giỏi .63 2.5.1 Giáo án chuyên đề 63 2.5.2 Giáo án chuyên đề 69 2.5.3 Giáo án chuyên đề 73 2.6 Xây dựng công cụ đánh giá lực tư sáng tạo học sinh 76 2.6.1 Bảng kiểm quan sát 76 2.6.2 Phiếu đánh giá sản phẩm 77 2.6.3 Bảng hỏi 77 Tiểu kết chương 78 Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 79 3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 79 3.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 79 3.3 Phương pháp nội dung thực nghiệm sư phạm 79 3.3.1 Đối tượng địa bàn thực nghiệm sư phạm 79 3.3.2 Nội dung cách thức tiến hành thực nghiệm sư phạm 80 3.4 Kết thực nghiệm sư phạm 80 3.4.1 Phương pháp xử lí số liệu 80 3.4.2 Kết thực nghiệm sư phạm 82 3.5 Phân tích, đánh giá kết thực nghiệm sư phạm 86 3.5.1 Đánh giá thông qua kiểm tra 86 iv 3.5.2 Đánh giá theo bảng kiểm quan sát 87 3.5.3 Đánh giá phiếu đánh giá sản phẩm 89 3.5.4 Đánh giá bảng hỏi 90 Tiểu kết chương 91 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO 94 PHỤ LỤC 96 Phụ lục 1: Phiếu tìm hiểu ý kiến giáo viên học sinh Phụ lục 2: Bảng kiểm quan sát biểu lực tư sáng tạo học sinh Phụ lục 3: Phiếu đánh giá sản phẩm học sinh Phụ lục 4: Bảng hỏi đánh giá mức độ phát triển lực tư sáng tạo học sinh Phụ lục 5: Đề kiểm tra đáp án thực nghiệm v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Viết đầy đủ BT Bài tập dd Dung dịch ĐC Đối chứng ĐHSP Đại học Sư phạm ĐHQG Đại học Quốc gia ĐKP Điều kiện proton GV Giáo viên HS Học sinh HSG Học sinh giỏi HTLT Hệ thống lí thuyết NL Năng lực NLTDST Năng lực tư sáng tạo PP Phương pháp PPDH Phương pháp dạy học PTHH Phương trình hóa học PƯHH Phản ứng hố học QTDH Quá trình dạy học SGK Sách giáo khoa TD Tư TDST Tư sáng tạo THPT Trung học phổ thông TN Thực nghiệm vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 Bảng kết kiểm tra trước thực nghiệm 82 Bảng 3.2 Bảng giá trị tham số đặc trưng trước thực nghiệm 82 Bảng 3.3 Bảng kết kiểm tra sau thực nghiệm 83 Bảng 3.4 Bảng phân phối tần số, tần suất tần suất lũy tích kiểm tra số 83 Bảng 3.5 Bảng phân phối tần số, tần suất tần suất lũy tích kiểm tra số 84 Bảng 3.6 Bảng phân loại kết học tập HS 84 Bảng 3.7 Bảng tổng hợp tham số đặc trưng kiểm tra 86 Bảng 3.8 Kết bảng kiểm quan sát biểu NLTDST HS 87 Bảng 3.9 Kết phiếu đánh giá sản phẩm HS 89 Bảng 3.10 Kết bảng hỏi đánh giá mức độ phát triển NLTDST HS .90 vii DANH MỤC CÁC BẢN ĐỒ, HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 2.1 Sơ đồ pin điện hoá 33 Hình 3.1 Đồ thị biểu diễn lũy tích kiểm tra số 85 Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn lũy tích kiểm tra số 85 Hình 3.3 Đồ thị phân loại kết học tập kiểm tra số 85 Hình 3.4 Đồ thị phân loại kết học tập kiểm tra số 86 Hình 3.5 Một số sản phẩm sơ đồ tư học sinh 89 viii (3 điểm) 106 ĐỀ KIỂM TRA SỐ Thời gian: 60 phút I Ma trận đề Nội dung kiến thức Sự điện li Các ĐLBT Phản ứng oxi hố khử Pin điện hóa Axit, bazơ, muối pH dd II Nội dung đề kiểm tra Phần 1: Trắc nghiệm khách quan (3 điểm) Câu Cho phản ứng hoá học sau: (1) (NH4)2SO4 + BaCl2 (4) H2SO4 + BaSO3 Các phản ứng hố học có phương trình ion rút gọn A (1), (2), (3), (6) C (2), (3), (4), (6) 0 Câu Cho biết: E pin Zn-Cu 1,10V; E pin Zn-Pb 0,62 V Giá trị E pin điện hoá Pb-Cu A +1,72V B +0,20V C +0,48V D +0,86V Câu Nhận xét nói phản ứng hoá học sau CH3COO- + H2O ⇌ CH3COOH +OH- NH4+ + H2O ⇌ NH3 + H3O+ A CH3COO- axit, NH4+ bazơ B CH3COO- bazơ, NH4+ axit C CH3COO- axit, NH4+ axit D CH3COO- bazơ, NH4+ bazơ + Câu Dung dịch axit fomic 0,05M có = 0,02% Nồng độ H dung dịch -1 A 10 -3 B 10 C 10 -5 D 10-2 Câu Cho PTPƯ hoá học sau: Na2SO3 + KMnO4 + NaHSO4  Na2SO4 + MnSO4 + K2SO4 + H2O 107 Tổng hệ số chất (là số nguyên, tối giản) PTPƯ hoá học A 23 Câu có tính axit theo Bronsted 2- A SO4 , HSO4 3+ 2- + C Al , CO3 , NH4 Câu Thêm 900 ml H2O vào 100 ml dd HCl có pH=2 thu dd X có pH A Câu Cho điện cực chuẩn 25 C số cặp oxi hoá - khử sau: 03  0,771(V );0 2 Fe Fe / Fe Những Phương trình phản ứng hố học tự xảy (1) Fe + Cu 2+ 2+  Fe 3+ + Cu 2+ (3) Fe + 2Fe  3Fe A (2), (3) (4) C (1), (2), (3) (4) Câu Giá trị nồng độ ion HCO3 -7 -11 biết K1 = 4,2.10 ; K2 = 4,8.10 ) -4 -11 M -4 -11 M A 4,2.10 M; 4,6.10 C 4,2.10 M; 4,8.10 Trộn lẫn 25ml dd CH3COOH có Câu 10 thu dd X Biết Ka CH3COOH 10 A 3,02 -4,76 Giá trị pH dd X B 2,3 Phần 2: Tự luận (7 điểm) Câu (1 điểm) Hoà tan hoàn toàn m gam hỗn hợp X: Cu (a mol), CuO (a mol), ZnO (a mol), FeO (b mol), Fe2O3 (2b mol) Fe3O4 (b mol) lượng vừa đủ dd H2SO4 lỗng Cơ cạn dd sau phản ứng thu 26,59 gam chất rắn chứa muối khan Xác định a b? Câu (3 điểm) Một pin tạo từ điện cực có cặp oxi hoá/ khử tương 3+ ứng e /Fe - -2 2+ 3+ 2+ - với CFe =1 M; CFe = 0,1 M MnO4 /Mn + -3 CMnO4 =10 M; CH =10 M ( axit H2SO4) Hãy: a) Viết sơ đồ pin (có giải thích chi tiết) 108 2+ 2+ -4 với CMn = 10 M; b) Viết phương trình phản ứng xảy điện cực toàn mạch pin hoạt động c) Tính sức điện động E pin Cho φ 3+ 2+ Fe /Fe = 0,771 V; φ 2+ MnO4 /Mn =1,507 V  Câu (3 điểm) Sự có mặt CO 32 , HCO , CO2 dịch lỏng thể giúp + ổn định pH máu có có thêm bớt nồng độ ion H tác 7 động người, điều kiện 25 C, cho Ka1(H2CO3)= 4,2.10 ; Ka2(H2CO3)= 4,7.10 11 + Tính [H ] pH của: a) Dd H2CO3 0,033 M, dd bão hoà 25 C b) Hỗn hợp dd nồng độ H2CO3 HCO c) Hỗn hợp dd nồng độ HCO , CO 32   ĐÁP ÁN Phần 1: Trắc nghiệm khách quan (3 điểm) Câu Đáp A án Mỗi câu trắc nghiệm 0,3 điểm Phần 2: Tự luận (7 điểm) Câu (1 điểm) (3 điểm) 109 = 0,771- 0,059 log 0,1  φ1= 0,83 V - 2+ + Cặp MnO4 /Mn : - + MnO4 + 8H + 5e  Mn  2+ + 4H2O  / Mn MnO4 φ2 = 1,507  0,059 -4 -2 lg(10 /10 10 -24 ) = 1,247 V φ2 = 1,247 V (3 điểm)  pH = 3,93 b) Hỗn hợp dd nồng độ H2CO3 HCO3 Ka1  pH = 6,33 110 c) Hỗn hợp dd nồng độ HCO  [HCO HCO   (dd) Ka2 =  pH = 10,32 ĐỀ KIỂM TRA SỐ Thời gian: 60 phút I Ma trận đề Nội dung kiến thức Sự điện li Các ĐLBT Phản ứng oxi hoá khử Pin điện hóa Axit, bazơ, muối pH dd Dd hợp chất tan II Nội dung đề kiểm tra Phần 1: Trắc nghiệm khách quan (3 điểm) 2+ 3+ 3+ Câu Khi cho dd Na2CO3 dư vào dd chứa ion Ba , Fe , Al , NO3 kết tủa A Al(OH)3, Fe(OH)3 C BaCO3 Câu Cho dd A hỗn hợp dd HCl 1M dd H2SO4 0,5M Để trung hoà 10 ml dd A cần thể tích dd NaOH A 10ml B 15ml C 20ml D 25ml Câu Biểu thức để tính độ tan (S) Ag2CO3 từ tích số tan T A.S= T 111 Câu Một dd chứa 0,2 mol Na+; 0,1 mol Mg2+; 0,05 mol Ca2+; 0,15 mol HCO3 - x mol Cl- Giá trị x A 0,3 mol B 0,20 mol C 0.35 mol D 0,15 mol Câu Biết sức điện động chuẩn pin điện hoá Zn-Ag 1,56V điện cực + 2+ chuẩn cặp oxi hoá - khử Ag /Ag +0,80V Thế điện cực chuẩn cặp Zn /Zn A -0,76V B +0,76V C +0,34V D -0,34V Câu Trong số dung dịch: Na2CO3, HCl, CH3COONa, NH4Cl, NaHSO4, C6H5ONa Dãy chất gồm dung dịch có pH > A Na2CO3, NH4Cl, HCl B Na2CO3, C6H5ONa, CH3COONa C NH4Cl, CH3COONa, NaHSO4 D HCl, C6H5ONa, CH3COONa Câu Biết 25 C lít nước hịa tan 0,031g Mg(OH)2 Tích số tan Mg(OH)2 nhiệt độ A 6,1.10 -10 Câu Cho PTPƯ hoá học sau: MnO số cân phương trình A 2,5,8,2,5,4 C 2,5,6,2,5,3 Câu Giá trị pH dd HNO3 nồng độ 6,3.10 A 3,42 B 7,2 8 M C 6,78 D 6,86 Câu 10 Răng bảo vệ lớp men cứng, dày khoảng mm Lớp men hợp chất hiđroxiapatit tạo thành theo phản ứng sau: 5Ca   3PO34  OH  Ca (PO ) OH 2+ 3- Trong miệng ion Ca , PO4 có nước bọt tham gia vào việc tạo thành phân huỷ hiđroxiapatit Ion hiđroxit hiđroxiapatit thay ion florua tạo thành floapatit có độ tan nhỏ Cho tích số tan hiđroxiapatit floapatit 6,8.10 -37 10 -60 Giá trị độ tan (theo mol/l) hiđroxiapatit floapatit nước A 2,7.10 -5 mol/l v C 2,7.10 -5 mol/l v 112 Phần 2: Tự luận (7 điểm) 2+ Câu 1.(1,5 điểm) Có điện cực: Cu/Cu ; Mg/Mg 2+ a) Hãy viết sơ đồ pin dùng để xác định tiêu chuẩn điện cực theo quy ước Viêt PTPƯ xảy điện cực pin b) Cho: 0Mg 2 / Mg = -2,363 V; 0Cu 2 /Cu = +0,34V Hãy xác định lại sơ đồ pin để theo quy ước φ >0 Câu 2.(2,5 điểm) Dd X gồm CH3COOH 0,1 M CH3COONa 0,1 M a) Tính pH dd X b) Tính pH dd thu sau khi: - Thêm 0,001 mol HCl vào lít dd X - Thêm 0,001 mol NaOH vào lít dd X Biết rằng: Ka (CH3COOH) = 10 -4,76 ; KW (H2O) = 10 -14 Câu 3.(3 điểm) Dấu hiệu cho thấy người có nguy mắc bệnh gout nồng độ - axit uric (HUr) urat (Ur ) máu người cao Bệnh viêm khớp xuất kết tủa natri urat khớp nối Cho cân bằng: HUr + H2O - + Ur + H3O , pK = 5,4 37°C Ở 37°C, 1,0 lít nước hịa tan tối đa 8,0 mmol NaUr a) Hãy tính tích số tan natri urat Bỏ qua thủy phân ion urat Trong máu + (có pH = 7,4 37°C) nồng độ Na 130 mmol/l b) Hãy tính nồng độ urat tối đa máu để khơng có kết tủa natri urat xuất Giá trị tích số tan phụ thuộc vào nhiệt độ Biết thêm bệnh gout thường xuất đốt ngón chân ngón tay c) Hãy tính giá trị pH sỏi (chứa axit uric khơng tan) hình thành từ nước tiểu bệnh nhân Giả thiết nồng độ tổng cộng axit uric urat 2,0 mmol/l ĐÁP ÁN Phần 1: Trắc nghiệm khách quan (3 điểm) Câu Đáp B án Mỗi câu trắc nghiệm 0,3 điểm 113 Phần 2: Tự luận (7 điểm) Câu (1,5 điểm) o o b) φ Oxh/Kh > φ 2H+/H2 = sơ đồ pin khơng thay 0,5 (2,5 điểm) 114  b) * - PTPƯ: CH3COONa + HCl NaCl + CH3COOH - CCH COOH = 0,101 M; CCH COONa = 0,099 M - Kw