Thông qua bài báo này tác giả hi vọng sẽ góp phần đổi mới phương pháp dạy học, hình thành cho học sinh tư duy khái quát hóa, giúp học sinh tự tìm ra các quy luật trong hóa học, tạo hứng thú và tích cực hơn trong quá trình học tập cũng như giải bài tập hóa học.
JOURNAL OF SCIENCE OF HNUE Educational Sci., 2014, Vol 59, No 2, pp 83-90 This paper is available online at http://stdb.hnue.edu.vn RÈN LUYỆN TƯ DUY KHÁI QUÁT HÓA CHO HỌC SINH THƠNG QUA BÀI TẬP HĨA HỌC HỮU CƠ LỚP 11 Nguyễn Trí Ngẫn Trường Trung học phổ thơng Long Thành, Đồng Nai Tóm tắt Thơng qua báo chúng tơi hi vọng góp phần đổi phương pháp dạy học, hình thành cho học sinh tư khái qt hóa, giúp học sinh tự tìm quy luật hóa học, tạo hứng thú tích cực trình học tập giải tập hóa học Chúng tơi hướng dẫn học sinh tự tìm tịi quy luật để xây dựng toán khái quát toán mở rộng Từ học sinh tự rút quy luật mối liên hệ yếu tố toán hóa học điều quan trọng học sinh có tư tốt, giải tập xác nhanh chóng Từ khóa: Tư duy, khái quát hóa, tập hóa học, hóa hữu cơ, lớp 11 Mở đầu Bài tập hóa học phương pháp dạy học có hiệu quả, việc rèn kĩ vận dụng kiến thức, đào sâu, mở rộng kiến thức cách sinh động phong phú Bài tập hóa học (BTHH) cịn coi phương tiện để dạy học vận dụng kiến thức hóa học việc giải vấn đề phức hợp học tập thực tiễn đời sống sản xuất BTHH không cung cấp cho học sinh kiến thức mà đường giành lấy kiến thức mang lại hứng thú học tập cho học sinh Việc giải BTHH cịn có tác dụng rèn luyện tư Bài tập hóa học rèn luyện nhiều loại tư cho học sinh, có tư khái quát hóa (KQH) Bài báo góp phần rèn luyện tư khái qt hóa cho học sinh thơng qua tập hóa học hữu lớp 11 Nội dung nghiên cứu 2.1 Tư khái quát hóa Tư khái quát hóa (KQH) nghiên cứu nhiều góc độ khác Dưới góc độ triết học, KQH coi phần hay mặt chất riêng lẻ tách để nhận thức mối quan hệ khách quan ngày sâu sắc giới Ngày nhận bài: 07/11/2013 Ngày nhận đăng: 17/02/2014 Liên hệ: Nguyễn Trí Ngẫn, e-mail: metalebook@gmail.com 83 Nguyễn Trí Ngẫn Dưới góc độ tâm lí học, tư KQH việc hợp ý nghĩ vật tượng thực khách quan sở thuộc tính chung đó, tư KQH xem thao tác tư phức tạp, khả KQH tư - trình bao quát nhiều đối tượng khác thành loại, nhóm sở số dấu hiệu thuộc tính giống sau gạt bỏ dấu hiệu khác riêng lẻ 2.2 Các mức độ tư khái quát hóa học sinh Trên sở so sánh đối tượng loại có đặc điểm bên ngồi khác nhau, cách trừu xuất khái quát đặc điểm đặc trưng cho tất đối tượng, học sinh học cách KQH Theo L.X Vưgotxki, trình hình thành tư khái quát hóa diễn theo mức độ sau: - Khái qt hóa đơn giản: Là hình thành tập hợp hình thức, liên kết đối tượng sở đặc điểm ngẫu nhiên Các đối tượng tập hợp khơng có mối liên hệ khái quát - Khái qt hóa phức hợp: Là hình thành khái niệm sở liên kết số dấu hiệu khách quan giống Chẳng hạn, liên kết theo dấu hiệu cảm tính, trực tiếp, liên kết theo dấu hiệu chức năng, liên kết theo tình thực tiễn để hình thành khái niệm đơn giản - Khái quát hóa khái niệm: Là KQH đối tượng phân loại liên kết theo dấu hiệu cần thiết để xác định khái niệm Trên sở tài liệu thực nghiệm, V.A Cruteski nêu bốn mức độ khái quát hóa sau: - Mức 1: Học sinh KQH tài liệu theo dấu hiệu chất, có giúp đỡ giáo viên sau luyện tập tập trung gian loại - Mức 2: Học sinh KQH tài liệu theo dấu hiệu chất điều kiện có dẫn giáo viên mắc số sai lầm - Mức 3: Học sinh độc lập KQH tài liệu theo dấu hiệu chất sau số luyện tập mắc số sai lầm nhỏ KQH đắn xuất số trường hợp có gợi ý chút có câu hỏi dẫn dắt - Mức 4: Học sinh độc lập KQH tài liệu đắn chỗ mà khơng cần có luyện tập giải tập loại 2.3 Nguyên tắc sử dụng tập rèn luyện tư khái quát hóa cho học sinh - Quán triệt mục tiêu, nội dung bài, chương, phần: Mục tiêu nội dung không cung cấp cho HS kiến thức mà rèn luyện cho HS kĩ năng, phát triển tư biết vận dụng kiến thức Do đó, q trình rèn luyện tư KQH, GV phải bám sát thực mục tiêu, khơng xa rời nội dung chính, tránh gây q tải cho HS trình lĩnh hội kiến thức 84 Rèn luyện tư khái quát hóa cho học sinh thơng qua tập Hóa học hữu lớp 11 - Đảm bảo tính xác, chặt chẽ, phù hợp: Khi tập, hướng dẫn HS giải vấn đề KQH phải ln đảm bảo tính xác kiến thức nội dung học, tránh làm rườm rà, phức tạp hóa tốn Việc sử dụng tập rèn luyện tư KQH cho HS phải phù hợp trình độ nhận thức HS, thời gian logic chung chương trình, khơng gị bó, gượng ép - Đảm bảo mức độ từ dễ đến khó: Trong q trình rèn luyện tư KQH cho HS, tùy vào trình độ lực nhận thức cụ thể HS để GV nâng dần yêu cầu mức độ KQH từ dễ đến khó, khơng nên nóng vội dễ làm cho HS chán nản không thực yêu cầu mà GV đặt 2.4 Bài tập hóa học rèn luyện tư khái quát hóa 2.4.1 Khái quát hóa quan hệ hóa học Các quan hệ hóa học có nhiều, quan hệ đối tượng nghiên cứu hóa học Có thể kể quan hệ thường gặp như: Quan hệ chất; quan hệ cấu tạo tính chất; ảnh hưởng qua lại yếu tố phân tử hợp chất hữu cơ, Chúng ta xét số mối quan hệ qua ví dụ sau: - Quan hệ cấu tạo tính chất: Một nguyên tắc quan trọng dạy học hóa học nghiên cứu tính chất chất cấu tạo định tính chất Những đặc điểm khác cấu tạo tất yếu gây nên khác tính chất chúng Trong phân tử hợp chất hữu có nhóm nguyên tử gây phản ứng đặc trưng gọi nhóm chức Trong chương trình hóa học phổ thơng, thường gặp số loại nhóm chức như: halogen, anol, ete, anđehit, xeton, este, Dựa vào có mặt nhóm chức phân tử hợp chất hữu cơ, xác định tính chất đặc trưng chúng Ví dụ Sắp xếp hợp chất sau theo thứ tự tăng dần nhiệt độ sôi: (1)R − OH, (2)R − CH3 , (3)R − CH2 − COOH, (4)R − COOH, (5)R − CHO (với R gốc hiđrocacbon) Phân tích: Các hợp chất hữu có phần gốc −R giống nhau, vào nhóm chức để xét nhiệt độ sôi chúng Giữa phân tử ancol axit cacboxylic tạo liên kết hiđro nên chúng có nhiệt độ sơi cao so với hiđrocacbon có số nguyên tử C Tuy nhiên, liên kết hiđro axit cacboxylic bền trường hợp ancol nên chúng có nhiệt độ sơi cao Giữa phân tử anđehit không tạo liên kết hiđro nên nhiệt độ sôi chúng nhỏ ancol có số C Nhưng phân cực phân tử nên chúng lại có nhiệt độ sôi cao hiđrocacbon tương ứng Các hợp chất dãy đồng đẳng hợp chất có phân tử khối lớn có nhiệt độ sơi cao 85 Nguyễn Trí Ngẫn Dựa sở ta xếp chất theo thứ tự tăng dần nhiệt độ sôi sau: (2) < (5) < (1) < (4) < (3) - Ảnh hưởng qua lại yếu tố phân tử hợp chất hữu cơ: Các nhóm nguyên tử phân tử hợp chất hữu khơng gây tính chất đặc trưng chúng mà cịn ảnh hưởng đến tính chất nhóm khác Sự ảnh hưởng thể mối quan hệ qua lại yếu tố phân tử Tùy thuộc vào đặc điểm cấu tạo nhóm nguyên tử mà có mặt chúng làm tăng, giảm khả phản ứng nhóm khác Ví dụ So sánh khả tham gia phản ứng halogen (hoặc nitro) vòng benzen hợp chất thơm có cơng thức dạng: C6 H5 X (với X H nhóm đó) Phân tích: Phản ứng halogen (hoặc nitro) xảy theo chế electrophin vào nhân thơm Do đó, khả phản ứng chất phụ thuộc vào mật độ electron vòng benzen Khi nhóm nguyên tử X nhóm đẩy electron (như gốc ankyl, −OH, −NH2 , −OR, ) làm tăng mật độ electron vịng benzen, làm tăng khả phản ứng Ngược lại, nhóm X nhóm hút electron (như −NO2 , −CHO, COOH, ) làm giảm khả phản ứng Ví dụ So sánh lực axit hợp chất sau: C6 H5 OH, C2 H5 OH, ClCH2 COOH, CH3 COOH Phân tích: Nhóm hiđroxyl (−OH) gắn với nhóm hút electron mạnh liên kết O − H phân cực, nguyên tử H linh động lực axit mạnh Ở trường hợp phenol, vòng benzen hút electron mạnh gốc hiđrocacbon ancol nên lực axit phenol mạnh ancol Nhóm cacbonyl C = O axit cacboxylic hút electron mạnh vòng benzen nên axit cacboxylic có lực axit mạnh phenol Nếu gốc R axit có nhóm hút electron halogen, −OH, −NO2 lực axit mạnh Trên sở đó, xếp chiều tăng dần lực axit chất sau: C2 H5 OH < C6 H5 OH < CH3 COOH < ClCH2 COOH 2.4.2 Dùng hình thức khái quát để giải vấn đề Dùng hình thức khái quát để giải vấn đề, mà cụ thể giải toán, trình vận dụng kết khái quát, kiến thức chung vào để giải tốn Bởi KQH cụ thể hóa hai mặt đối lập trình tư thống Việc giải tốn hóa học theo quy trình: trước hết phân tích thành phần toán, khái quát nhanh đặc điểm, liên tưởng nhanh toán giống với nào, nhận dạng tốn Từ mở hướng suy nghĩ, tìm cách giải Trên sở khái quát đặc điểm thể điều kiện đề bài, xuất phát từ góc độ chung để tìm cách giải, cách làm dùng hình thức khái qt để giải vấn đề Khi dùng hình thức này, ta nhận thấy quan hệ logic phân tích 86 Rèn luyện tư khái quát hóa cho học sinh thơng qua tập Hóa học hữu lớp 11 rõ ràng, q trình giải gọn, súc tích, học sinh hiểu sâu chất toán Khi vận dụng quy tắc, công thức để giải, trước hết biểu diễn cơng thức, suy luận tiếp, tính tốn cụ thể Ví dụ (Xác định CTPT hợp chất hữu cơ) Đốt cháy hoàn toàn m gam hợp chất hữu X thu mCO2 gam CO2 , mH2 O gam H2 O Hãy xác định CTPT X Phân tích: Sản phẩm đốt cháy X có CO2 H2 O nên X chứa C, H có O Đặt cơng thức phân tử X Cx Hy Oz Có thể giải tốn theo cách sau đây: + Cách 1: Từ công thức đơn giản suy CTPT mCO2 mH2 O Ta có: nC = nCO2 = ; nH = 2nH2 O = 44 3mCO2 mH2 O m−( + ) m − (12nC + nH ) mO 11 = = nO = 16 16 16 3mCO2 mH2 O mCO2 mH2 O m − ( 11 + ) ⇒ x : y : z = nC : nH : nO = : : =p:q:r 44 16 (với p, q, r số nguyên đơn giản nhất) ⇒ CTĐGCp Hq Or ⇒ CTPT : (Cp Hq Or )n Giá trị n là: n= M 12p + q + 16r + Cách 2: Tính trực tiếp từ sản phẩm cháy Phương trình hóa học phản ứng là: Cx Hy Oz + (x + M m Ta có: y z t0 − )O2 − → xCO2 + 44x mCO2 y H2 O 9y mH2 O 44x 9y M.mCO2 M.mH2 O M = = ⇒x= ;y = m mCO2 mH2 O 44.m 9m Mà: M = 12x + y + 16z ⇒ z = M − (12x + y) M 3mCO2 mH2 O = (1 − − ) 16 16 11m 9m Từ cách giải dạng khái quát ta áp dụng cho trường hợp cụ thể sau: Ví dụ Đốt cháy hoàn toàn 11,6 gam hợp chất hữu X thu 26,4 gam CO2 10,8 gam H2 O Biết tỉ khối X so với H2 29 Xác định CTPT X 87 Nguyễn Trí Ngẫn Giải Đặt CTPT X Cx Hy Oz ; M = 29.2 = 58 Áp dụng kết tốn khái qt ta có: 58.26, M.mCO2 = =3 44.m 44.11, M.mH2 O 58.10, y= = =6 9m 9.11, M − (12x + y) 58 − (12.3 + 6) z= = =1 16 16 x= Vậy, CTPT X là: C3 H6 O Ví dụ Đốt cháy hồn tồn m gam ancol X no, đơn chức, mạch hở cho sản phẩm cháy hấp thụ vào bình đựng dung dịch Ba(OH)2 dư thấy khối lượng bình tăng thêm 30,6 gam đồng thời bình xuất 88,65 gam kết tủa trắng Tính m tìm cơng thức ancol X Giải: Vì dung dịch Ba(OH)2 lấy dư nên phản ứng tạo muối trung hịa BaCO3 Phương trình hóa học phản ứng là: CO2 + Ba(OH)2 → BaCO3 ↓ +H2 O Theo phản ứng ta có: 88, 65 nCO2 = nBaCO3 = = 0, 45 mol 197 ⇒ mCO2 = 0, 45.44 = 19, gam Khối lượng bình đựng dung dịch Ba(OH)2 tăng thêm tổng khối lượng CO2 H2 O bị hấp thụ Vậy: mH2 O = 30, − 19, = 10, gam Từ ta có: 19, mCO2 = 10, − = 9, gam m = mH2 O − 11 11 Vì X ancol no, đơn chức, mạch hở nên: nancol = nH2 O − nCO2 = 0, 15 mol Vậy: m 9, Mancol = = = 60 ⇒ X C3 H7 OH n 0, 15 2.5 Cách sử dụng tập hóa học rèn luyện tư khái quát hóa 2.5.1 Sử dụng tập xây dựng kiến thức mới, hình thành kĩ Trong lên lớp GV nên chuẩn bị hệ thống tập theo mức độ nhận thức tư HS để hình thành kiến thức, kĩ phát triển kiến thức cho HS Vậy hệ thống tập áp dụng nào? 88 Rèn luyện tư khái qt hóa cho học sinh thơng qua tập Hóa học hữu lớp 11 Thơng thường học GV cần chuẩn bị câu hỏi dạng sau ứng với giai đoạn dạy học: - Giai đoạn một: Câu hỏi vấn đáp gồm tập lí thuyết thực hành mức độ biết, hiểu vận dụng kiến thức cũ - Giai đoạn hai: Giải vấn đề thuộc tập mức độ biết hiểu - Giai đoạn ba: Tổng kết, tìm mối liên hệ, logic kiến thức Thơng thường sử dụng tập vận dụng vận dụng sáng tạo 2.5.2 Sử dụng tập việc vận dụng, củng cố kiến thức, kĩ Luyện tập phương pháp chủ yếu để củng cố kiến thức, luyện kĩ phát triển trí lực HS Cơ sở tâm lí luyện tập hình thành mối liên hệ để đảm bảo chủ yếu đưa tài liệu vào hệ thống mối liên hệ cũ Hình thức phát huy tính hệ thống hóa, khả phân tích, tổng hợp đgể giải vấn đề có tính chất tổng qt HS Giải tốn hình thức đặc biệt luyện tập hóa học Khi luyện tập cần tuân thủ theo trình tự sư phạm định, sở hình thành phương pháp học Trình tự quy luật trình dạy học quy định Cần việc ghi nhớ tài liệu mới: Mở đầu tiết luyện tập thông thường GV hướng dẫn HS tái ghi nhớ kiến thức cần nắm Việc nhắc lại diễn hình thức học thuộc ghi hay sách giáo khoa để HS trả lời câu hỏi GV máy Làm để phát huy tính tích cực, tư HS kiến thức học, để HS rút cách học cho thân qua việc tái kiến thức? Điều phụ thuộc lớn vào cách dạy GV, tổ chức nhiều hình thức dạy học khác nhau, cốt lõi GV phải hướng dẫn HS tái lại kiến thức dựa mối liên hệ chặt chẽ, logic, khái quát suy luận Cách tái mang lại hiệu cho HS, bồi dưỡng cách học em: học học gạo, học vẹt mà học lập luận; học hiểu phát triển tư duy, từ nâng cao khả giải vấn đề; khơng kiến thức ghi nhớ lâu dài bền vững 2.5.3 Sử dụng tập vào việc kiểm tra, đánh giá kết học tập học sinh Kiểm tra, đánh giá khâu quan trọng trình dạy học Việc kiểm tra, đánh giá áp dụng khâu trình dạy học, với nhiều hình thức khác như: Kiểm tra miệng, kiểm tra vấn đáp, kiểm tra viết, trắc nghiệm, phối hợp hình thức kiểm tra với Tùy vào mục đích kiểm tra đối tượng HS ta sử dụng dạng tập mức độ nhận thức khác GV sử dụng kiểm tra để đánh giá kiến thức, kĩ HS mặt như: độ bền, độ sâu, tính linh hoạt, chất lượng khía cạnh khác kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo, thực hành hóa học Qua kết kiểm tra, GV cho HS biết thiếu sót, lỗ hỏng kiến thức đồng thời có kế hoạch bổ sung trình dạy học 89 Nguyễn Trí Ngẫn Kết luận Tư khái quát hóa loại tư quan trọng dạy học Thông qua kiện riêng lẻ cần biết khái qt hóa để rút tính quy luật vật, tượng Chúng xây dựng sử dụng hệ thống tập hóa hữu lớp 11 nhằm bồi dưỡng tư khái quát hóa cho học sinh bước đầu đạt số thành cơng đáng kể dạy học hóa học Chúng hi vọng báo phổ biến rộng rãi để giáo viên có nguồn tư liệu để tham khảo sử dụng nhằm nâng cao hiệu q trình dạy học góp phần đổi phương pháp dạy học phù hợp với yêu cầu đổi xã hội TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Minh Ân, Xây dựng sử dụng hệ thống tập rèn luyện tư khái quát hóa cho học sinh dạy học phần dẫn xuất hiđrocacbon lớp 11 ban khoa học tự nhiên trường Trung học phổ thông Luận văn thạc sĩ giáo dục học, Đại học Sư phạm Huế [2] Nguyễn Cương, 2007 Phương pháp dạy học Hoá học trường phổ thông đại học Nxb Giáo dục, Hà Nội [3] Lê Văn Dũng, 2001 Phát triển lực nhận thức tư cho học sinh THPT thông qua BTHH Luận án Tiến sĩ Giáo dục học Trường ĐHSP Hà Nội [4] V.V Đavưđop, 2000 Các dạng khái quát hóa dạy học Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội [5] Nguyễn Hữu Đĩnh, 2008 Dạy học Hóa học theo hướng đổi Nxb Giáo dục, Hà Nội [6] Nguyễn Đình Độ, 2010 Các cơng thức giải nhanh trắc nghiệm Hóa học Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội [7] M.N Sacđacop, 1970 Tư học sinh Nxb Giáo dục, Hà Nội [8] Trần Quốc Sơn, 2000 Cơ sở lí thuyết hóa học hữu cơ, (tập 1, 2, 3) Nxb Đại học Sư phạm, Hà Nội ABSTRACT Teaching students how to think in general terms through the use of 11th grade organic chemistry exercises With this paper we hope to encourage innovative teaching methods that will teach students how to generalize their thinking to help them discover laws in chemistry by themselves, creating a sense of excitement and positivity in the learning process We guide students in the way to explore the rules in the construction of generalized problems and expanded problems Students can then determine rules that apply to the relationships between elements in chemistry problems It is important that students be able to think well and homework accurately and quickly 90 ... tập hóa học rèn luyện tư khái quát hóa 2.4.1 Khái quát hóa quan hệ hóa học Các quan hệ hóa học có nhiều, quan hệ đối tư? ??ng nghiên cứu hóa học Có thể kể quan hệ thường gặp như: Quan hệ chất; quan... 88 Rèn luyện tư khái qt hóa cho học sinh thơng qua tập Hóa học hữu lớp 11 Thơng thường học GV cần chuẩn bị câu hỏi dạng sau ứng với giai đoạn dạy học: - Giai đoạn một: Câu hỏi vấn đáp gồm tập. .. dụng hệ thống tập rèn luyện tư khái quát hóa cho học sinh dạy học phần dẫn xuất hiđrocacbon lớp 11 ban khoa học tự nhiên trường Trung học phổ thông Luận văn thạc sĩ giáo dục học, Đại học Sư phạm