Sử dụng một số bài toán nhận thức phần hoá hữu cơ lớp 11 nâng cao trong dạy học đặt và giải quyết vấn đề

Bài toán nhận thức được coi là hạt nhân của dạy học nêu vấn đề - ơritxtic, tuy nhiên BTNT cũng được sử dụng trong các phương pháp dạy học khác như, các phương pháp dạy học trực quan, các phương pháp thực hành thực nghiệm, các phương pháp dùng lời,... khi BTNT được sử dụng trong các phương pháp này thì nó sẽ hoạt hoá các phương pháp đó hay nó sẽ làm cho các phương pháp đó tích cực hơn, hiệu quả hơn.

JOURNAL OF SCIENCE OF HNUE Educational Sci., 2013, Vol 58, No 8, pp 94-102 This paper is available online at http://stdb.hnue.edu.vn SỬ DỤNG MỘT SỐ BÀI TOÁN NHẬN THỨC PHẦN HOÁ HỮU CƠ LỚP 11 NÂNG CAO TRONG DẠY HỌC ĐẶT VÀ GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ Đặng Thị Oanh1 , Trần Ngọc Huy2 Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, Nhà xuất Giáo dục Việt Nam Tóm tắt Xây dựng sử dụng toán nhận thức (BTNT) dạy học hoá học giải pháp quan trọng để phát huy tính cực, chủ động, sáng tạo học sinh xu hướng đổi phương pháp dạy học Chúng nghiên cứu cách sử dụng BTNT dạy học đặt giải vấn đề để phát triển lực học sinh tiến hành thực nghiệm trường THPT Phạm Hồng Thái, Hà Nội Kết thu tích cực, hồn thành tốt mục tiêu đề góp phần nâng cao chất lượng dạy học mơn Hố học trường THPT Từ khóa: Bài tốn nhận thức, hóa hữu lớp 11, dạy học đặt giải vấn đề Mở đầu 1.1 Một số vấn đề lí luận cách sử dụng BTNT dạy học đặt giải vấn đề Bản chất dạy học đặt giải có vấn đề giáo viên đặt trước HS vấn đề khoa học (các toán nhận thức) mở cho em đường giải vấn đề đó; Việc điều kiển trình tiếp thu kiến thức HS thực theo hướng tạo hệ thống tình có vấn đề, điều kiện bảo đảm việc giải tình dẫn cụ thể cho HS trình giải vấn đề Dạy học đặt giải vấn đề có ba đặc trưng: - GV đặt trước HS loạt toán nhận thức có chứa đựng mâu thuẫn biết chưa biết chúng cấu trúc lại cách sư phạm gọi toán nêu vấn đề - ơrixtic - Học sinh tiếp nhận mâu thuẫn BTNT mâu thuẫn nội tâm đặt vào tình có vấn đề, tức trạng thái có nhu cầu bên muốn giải tốn Ngày nhận bài: 15/12/2012 Ngày nhận đăng: 25/7/2013 Liên hệ: Đặng Thị Oanh, e-mail: oanhdt@hnue.edu.vn 94 Sử dụng số toán nhận thức phần Hoá hữu lớp 11 - Nâng cao - Trong cách giải tốn mà HS lĩnh hội cách tự giác tích cực kiến thức, cách giải có niềm vui sướng nhận thức sáng tạo Bài toán nhận thức coi hạt nhân dạy học nêu vấn đề - ơritxtic [3], nhiên BTNT sử dụng phương pháp dạy học khác như, phương pháp dạy học trực quan, phương pháp thực hành thực nghiệm, phương pháp dùng lời, BTNT sử dụng phương pháp hoạt hố phương pháp hay làm cho phương pháp tích cực hơn, hiệu [4] 1.2 Sử dụng BTNT dạy học nêu vấn đề a) Sử dụng BTNT theo quy trình b) Ba mức độ dạy học nêu vấn đề; - GV thực toàn quy trình (tự nêu, tự giải vấn đề) - Thuyết trình ơrixtic; - GV HS tìm giải vấn đề - Đàm thoại ơrixtic; - HS tự tìm tự giải vấn đề - nghiên cứu ơrixtic 1.3 Các bước dạy HS giải vấn đề sử dụng BTNT [4] Bước Làm cho HS hiểu rõ vấn đề (BTNT) Bước Xác định hướng giải quyết, đưa giả thuyết Bước Kiểm tra đắn giả thuyết xác nhận giả thuyết Bước Kết luận, Bước Kiểm tra lại ứng dụng vào thực tế 1.4 Các cách sử dụng BTNT dạy học - Sử dụng BTNT nghiên cứu - Sử dụng BTNT luyện tập, củng cố nâng cao kiến thức - Sử dụng BTNT để tự học nhà * Thí dụ Sử dụng BTNT nghiên cứu a) Nội dung BTNT phản ứng halogen hoá ankan - Quan sát hình 5.4 SGK Hố học 11 - NC cho biết: CH4 tác dụng với Cl2 thu sản phẩm nào? Rút khái niệm phản ứng - Hoàn thành phản ứng sau cho biết sản phẩm chính, phụ phản ứng giải thích? 95 Đặng Thị Oanh, Trần Ngọc Huy as(1:1) CH3 − CH2 − CH3 + Cl2 −−−−→ t0 as(1:1) CH3 − CH2 − CH3 + Br2 −−−−−→ Rút khả tham gia phản ứng H C bậc khác khả phản ứng halogen b) Các bước dạy HS giải BTNT Bước Làm cho HS hiểu rõ vấn đề (BTNT) - Ở lớp HS biết CH4 + Cl2 thu sản phẩm CH3 Cl quan sát hình vẽ 5.4 SGK Hố học 11 - NC ta lại thấy có sản phẩm Mâu thuẫn xuất - GV cho HS viết sản phẩm phản ứng sau ghi rõ số tỉ lệ % chất sản phẩm as(1:1) CH3 − CH2 − CH3 + Cl2 −−−−→ CH3 − CHCl − CH3 + CH3 − CH2 − CH2 Cl + HCl (1.1) − clopropan(57%) − clopropan(43%) t0 as(1:1) CH3 − CH2 − CH3 + Br2 −−−−−→ CH3 − CHBr − CH3 + CH3 − CH2 − CH2 Br + HBr (1.2) 97% 3% Trong phân tử propan có nguyên tử H C bậc I, có nguyên tử H C bậc II, lượng sản phẩm vào H C bậc II lại nhiều (spc)? Tại clo H C bậc I II brom H C bậc II? Mâu thuẫn xuất Bước 2, Xác định hướng giải quyết, đưa giả thuyết: - Xuất phát từ cấu tạo CH4 , có liên kết clo H khơng? 96 Sử dụng số tốn nhận thức phần Hoá hữu lớp 11 - Nâng cao - Mức độ phản ứng H C bậc khác có khác khơng? - Mức độ hoạt động hoá học halogen (Cl2 , Br2 ) có ảnh hưởng đến tỉ lệ sản phẩm thế nào? Bước Kết luận, - Clo nguyên tử H CH4 III II I - H C bậc cao khả bị dễ dàng: H − C > H − C > H − C - Halogen hoạt động hoá học yếu tính chọn lọc cao Br2 > Cl2 Bước Kiểm tra lại ứng dụng Từ CH3 − CH2 − CH3 muốn điều chế CH3 − CH(OH) − CH3 phải theo sơ đồ: Br2 (1:1) NaOH CH3 − CH2 − CH3 −−−−−→ CH3 − CHBr − CH3 −−−−→ CH3 − CH(OH) − CH3 Thí dụ Sử dụng BTNT dạng định lượng luyện tập a) Nội dung BTNT Khi cho 27,6 gam ancol đơn chức CuO, đun nóng thu m gam hỗn hợp X (còn ancol dư) Lấy m gam hỗn hợp X cho tác dụng với Na dư thu 8,96 lít khí H2 đktc dung dịch Y Mặt khác lấy 4m gam hỗn hợp X cho tác dụng với Na2 CO3 dư 8,96 lít khí (đktc) (khơng tạo NaHCO3 ) Xác định công thức phân tử ancol b) Các bước dạy HS giải BTNT Bước Làm cho HS hiểu rõ vấn đề (BTNT) - Ta biết oxi hoá ancol CuO, t0 thu anđehit xeton nước, cịn ancol dư nhyưng chất không phản ứng với Na2 CO3 giải phóng khí CO2 Nhưng theo giả thiết X tác dụng với Na2 CO3 giải phóng khí CO2 Vậy X cịn chứa chất khác Mâu thuẫn xuất - Khi xác định thành phần X, để tìm Mancol ta phải tìm nancol Muốn tìm nancol ta phải đâu? Mâu thuẫn xuất - Ta rút hệ hay công thức chung để giải nhanh khơng? Bước Xác định hướng giải - Oxi hoá ancol CuO, t0 thu anđehit xeton, nước, ancol dư có axit cacboxylic - Ta dựa vào kiện số mol H2 số mol khí CO2 để thiết lập mối liên hệ với số mol ancol - Nếu ta thiết lập mối liên hệ số mol H2 số mol khí CO2 để thiết lập mối liên hệ với số mol ancol hệ cần xác định Bước Tiến hành giải - Các q trình oxi hố ancol: 97 Đặng Thị Oanh, Trần Ngọc Huy CuO, t0 2RCH2 OH −−−−→ 2RCHO + H2 O x x x CuO, t0 2RCH2 OH −−−−→ 2RCOOH + H2 O y y y Vậy hỗn hợp X gồm: RCHO x mol; RCOOH y mol; RCH2 OH dư z mol; H2 O x + y mol Nên tổng số mol RCH2 OH x + y + z mol - Trong (RCOOH y mol; RCH2 OH dư z mol; H2 Ox + y mol) Phản ứng với Na tạo ra: nH2 = x+y+y+z mol - Với Na2 CO3 có RCOOH phản ứng: 2RCOOH + Na2 CO3 → 2RCOONa + CO2 y y/2 mol - Mối liên hệ số mol ancol, H2 CO2 là: nancol = 2(nH2 − nCO2 ) = 2(0, − MRCH2 OH = 27, = 46 0, 0, ) = 0, mol ⇒ C2 H5 OH Bước Kết luận, phương pháp giải dạng dạng toán - Oxi hoá ancol CuO thu anđehit ancol có axit cacboxylic - Xuất phát từ số mol H2 số mol khí CO2 ta thiết lập mối liên hệ với số mol ancol hệ cần dùng giải toán trắc nghiệm là: nancol = 2(nH2 − nCO2 ) Thí dụ 3: Sử dụng BTNT liên kết hiđro để củng cố nâng cao kiến thức việc tự học Ancol etylic (C2 H5 OH) nước (H2 O) có liên kết hiđro MC2 H5 OH = 46 > MH2 O = 18 98 Sử dụng số toán nhận thức phần Hoá hữu lớp 11 - Nâng cao nhiệt độ sôi C2 H5 OH 78, 30 C thấp H2 O 1000 C? Bước Làm cho HS hiểu rõ vấn đề Nhiệt độ sôi chất phụ thuộc vào phân tử khối chất liên kết liên phân tử (đặc biệt liên kết hiđro), C2 H5 OH H2 O có liên kết hiđro mà phân tử khối MC2 H5 OH = 46 > MH2 O = 18 nhiệt độ sôi C2 H5 OH < H2 O Mâu thuẫn xuất Bước Xác định hướng giải quyết, đề xuất giả thuyết - Độ bền liên kết hiđro phân tử C2 H5 OH < phân tử H2 O - Số liên kết hiđro phân tử C2 H5 OH < phân tử H2 O Bước Xác nhận giả thuyết - Giữa phân tử ancol: H − Oδ− Hδ+ − O | | C2 H5 C2 H5 phân tử nước: H − Oδ− Hδ+ − O | | H H Mặc dù điện tích âm O ancol > nước điện tích dương H nước > ancol nên độ bền liên kết hiđro hai loại liên kết không khác nhiều, gây chênh lệch nhiệt độ hai chất lớn (loại giả thiết này) - Do nước có trung tâm tạo liên kết hiđro hai nguyên tử H, O nhóm OH nước có trung tâm tạo liên kết hiđro nguyên tử H nguyên tử O nên số liên kết hiđro phân tử nước nhiều phân tử ancol, nguyên nhân làm cho H2 O dù có phân tử khối nhỏ C2 H5 OH nhiệt độ sôi cao Bước Chỉ kiến thức - Độ bền liên kết số lượng liên kết hiđro ảnh hưởng lớn đến nhiệt độ sơi chất - Do H2 O có liên kết H trung tâm nên trạng thái rắn (nước đá) thể tích lớn thể tích lỏng Bước Kiểm tra lại kiến thức vận dụng giải ý b) Nội dung nghiên cứu 2.1 Thực nghiệm sư phạm Tiến trình thực nghiệm sư phạm: 99 Đặng Thị Oanh, Trần Ngọc Huy - Địa điểm trường THPT Phạm Hồng Thái - Hà Nội; Giáo viên dạy: Phạm Thị Xô - Chúng tiến hành dạy phần hiđrocacbon vào học kì II năm học 2010 2011 Ở lớp đối chứng 11A5 (46 HS) GV sử dụng giáo án bình thường, lớp thực nghiệm 11A4 (46 HS) GV thiết kế giáo án có sử dụng BTNT Cả hai lớp học chương trình Hóa học 11 - nâng cao, khơng phải lớp chọn, GV dạy - Chúng tiến hành kiểm tra kiểm tra 45 phút (trắc nghiệm tự luận) hai lớp (đề kiểm tra nhau, đáp án GV chấm) để đánh giá hiệu việc sử dụng BTNT - Kết thực nghiệm sư phạm trình bày Bảng dây: Điểm 10 ∑ Bảng Phân phối tần số, tần suất tần suất lũy tích (Lớp 11A4 11A5 trường THPT Phạm Hồng Thái - số 1) Số HS đạt điểm Xi % HS đạt điểm Xi % HS đạt điểm Xi trở xuống ĐC TN ĐC TN ĐC TN 0 0,00 0,00 0,00 0,00 2,17 0,00 2,17 0,00 2,17 0,00 4,34 0,00 4,35 2,17 8,69 2,17 4,35 6,52 13,04 8,69 10 21,74 13,04 34,78 21,73 19,57 10,87 54,35 32,60 12 10 26,09 21,74 80,44 54,43 11 13,04 23,91 93,48 78,25 4,35 17,39 97,83 95,65 2,17 4,35 100,00 100,00 46 46 100,00 100,00 Hình Đồ thị đường luỹ tính 100 Sử dụng số toán nhận thức phần Hoá hữu lớp 11 - Nâng cao Điểm 10 ∑ Bảng Phân phối tần số, tần suất tần suất lũy tích (Lớp 11A4 11A5 trường THPT Phạm Hồng Thái - số 2) Số HS đạt điểm Xi % HS đạt điểm Xi % HS đạt điểm Xi trở xuống ĐC TN ĐC TN ĐC TN 0 0,00 0,00 0,00 0,00 2,17 0,00 2,17 0,00 1 2,17 2,17 4,34 2,17 6,52 2,17 10,86 4,34 10,87 4,53 21,73 8,69 19,57 8,70 41,3 17,39 10 12 21,74 26,09 63,04 43,48 10 13,04 21,74 76,08 65,22 10,87 15,22 86,95 80,44 10,87 13,04 97,82 93,48 2,17 6,52 100,00 100,00 46 46 100,00 100,00 Hình Đồ thị đường luỹ tích Phân tích kết thực nghiệm: - Trên sở kết thực nghiệm cho thấy, chất lượng học tập học sinh lớp thực nghiệm cao lớp đối chứng, thể hiện: + Điểm trung bình kiểm tra lớp TN cao lớp ĐC + Tỉ lệ % học sinh đạt điểm yếu kém, trung bình lớp ĐC cao lớp TN, tỉ lệ % học sinh đạt điểm khá, giỏi lớp TN cao lớp ĐC + Đồ thị đường luỹ tích lớp TN ln nằm bên phải phía đồ thị đường luỹ tích lớp ĐC (Hình Hình 2), điều chứng tỏ chất lượng 101 Đặng Thị Oanh, Trần Ngọc Huy nắm vững kiến thức học sinh lớp TN tốt hơn, đồng so với lớp ĐC - Ngoài kết thực nghiệm từ điểm số kiểm tra, đánh giá, chúng tơi cịn có so sánh tinh thần thái độ học tập, khơng khí học lớp thực nghiệm ln cho kết tích cực lớp đối chứng - Như vậy, việc sử dụng BTNT dạy học đặt giải vấn đề giúp HS chủ động tiếp thu kiến thức phát triển tư sáng tạo HS Kết luận Trên tiến hành sử dụng BTNT dạy học đặt giải vấn đề để dạy học mới, để ôn tập củng cố, để tự học nâng cao kiến thức phần hợp chất hữu SGK Hố học 11 - NC Chúng tơi tiếp tục nghiên cứu sử dụng BTNT vào số PPDH khác để phát huy tính tích cực, chủ động, phát huy lực học sinh vào số báo sau Chúng chứng minh rằng, xây dựng hệ thống BTNT đáp ứng tốt yêu cầu đặt vận dụng cách sáng tạo dạy học mang lại hiệu mục tiêu đề ra, điều tạo thay đổi chất cách dạy - học Hóa học, góp phần đổi phương pháp dạy học nước ta TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Ngọc Quang, 1994 Lí luận dạy học Hố học, tập Nxb Giáo dục [2] Nguyễn Cương, 2007 Phương pháp dạy học Hố học trường phổ thơng đại học Nxb Giáo dục [3] Nguyễn Hữu Đĩnh (nhiều tác giả), 2007 Hoá học 11 - Nâng cao Nxb Giáo dục Việt Nam [4] Trần Quốc Sơn, 2008 Giáo trình sở hoá học hữu cơ, tập Nxb Đại học Sư phạm [5] Prof Bernd Meier, 2009 Lí luận dạy học đại Potsdam, Hà Nội ABSTRACT Using recognition problems (RP) in 11th Grade organic chemistry to teach recognition and solution of problems Designing and using recognition problems (RP) in the teaching of chemistry is a way to encourage greater activity, self-reliance and creativeness This is an innovative trend in teaching and learning methods today [1] We’ve used RP to develop students’ ability to recognize and solve problems This has been tested at Pham Hong Thai High School in Hanoi and the results were very good, meeting the objectives and improving the quality of chemistry teaching in this secondary school 102 .. .Sử dụng số toán nhận thức phần Hoá hữu lớp 11 - Nâng cao - Trong cách giải tốn mà HS lĩnh hội cách tự giác tích cực kiến thức, cách giải có niềm vui sướng nhận thức sáng tạo Bài toán nhận thức. .. cực lớp đối chứng - Như vậy, việc sử dụng BTNT dạy học đặt giải vấn đề giúp HS chủ động tiếp thu kiến thức phát triển tư sáng tạo HS Kết luận Trên tiến hành sử dụng BTNT dạy học đặt giải vấn đề. .. 1.2 Sử dụng BTNT dạy học nêu vấn đề a) Sử dụng BTNT theo quy trình b) Ba mức độ dạy học nêu vấn đề; - GV thực toàn quy trình (tự nêu, tự giải vấn đề) - Thuyết trình ơrixtic; - GV HS tìm giải vấn