6. Phương pháp nghiên cứu
2.3.1.Rèn luyện óc quan sát
Năng lực quan sát ở đây chính là óc quan sát – năng lực xem xét để có tầm nhìn, là cơ sở để tư duy. Nhà trường có trách nhiệm phải vừa trang bị cho HS kiến thức và đặc biệt chú ý đến việc phát triển trí thông minh. Sự phát triển trí tuệ của HS là những biến đổi có tính chất hoàn chỉnh và tiến bộ trong ý thức của HS, rèn luyện óc phê phán và tự phê phán, tính hệ thống và sức bật nhanh của những hành động trí tuệ... tạo điều kiện để tư duy một cách biện chứng, chuẩn bị cho HS bước vào cuộc sống tự lập. Sự phát triển tư duy diễn ra trong quá trình học, trong quá trình lĩnh hội tri thức, sự lĩnh hội diễn ra trong những điều kiện khác nhau tùy theo phương tiện dạy học, các yêu cầu đề ra cho HS, hứng thú, năng lực làm việc và tư chất... của HS. Thực nghiệm cho thấy để phát triển trí tuệ với hiệu quả cao nhất khi HS ý thức được lợi ích lao động học tập của mình và hứng thú mới hoạt động hăng say, tích cực được, hoạt động trí tuệ là một hoạt động căng thẳng, phải có ý chí và biết buộc mình phải suy nghĩ mới có thể giải quyết những vấn đề phức tạp. Nhìn lại những vĩ nhân, sức mạnh trí tuệ của họ là ở óc quan sát và kỹ năng biết đặt ra những vấn đề trước những hiện tượng mà đối với những người khác chúng không gợi ra được vấn đề gì và không chú ý đến. Chẳng hạn, trước thời I.P.Paplop khi nhìn thấy thức ăn nước bọt vẫn tiết, nhưng với mọi người đó là vấn đề bình thường. Chỉ có óc quan sát của Paplop mới đặt ra câu hỏi “Tại sao?” và ông đã tìm tòi tích cực đến chỗ khám phá ra các quy luật hoạt động của thần kinh bậc cao. Trước thời Newton, táo trên cây vẫn rụng và mọ người vẫn thường thấy như vậy nhưng chỉ có Newton mới khám phá ra định luật vạn vật hấp dẫn. Ngoài óc quan sát sâu sắc và tính tích cực của hoạt động trí tuệ, để giải quyết được những vấn đề nhất định nào đó, còn cần phải biết phân tích, so sánh đối chiếu, nhìn thấy những dấu hiệu và mối liên hệ bản chất, khái quát hóa, tức là phải biết lập luận một cách biện chứng. Rõ ràng, óc quan sát và năng lực tư duy luôn có quan hệ mật thiết trong quá trình nhận thức. Hóa học – khoa học thực nghiệm và lý
thuyết, phương pháp nghiên cứu, giảng dạy, học tập cũng trên cơ sở quan sát, thí nghiệm để phân tích, so sánh, trừu tượng hóa, khái quát hóa thành các khái niệm, định luật, học thuyết... rồi từ lý thuyết đã có vận dụng nghiên cứu các sự vật và hiện tượng khác ở phạm vi rộng hơn thông qua con đường diễn dịch. Thực tế ở trường THCS ít làm thí nghiệm, mà nếu có cũng không chú ý rèn óc quan sát cho HS, thông thường HS quan sát rồi GV giải thích giúp HS, mà không tạo cơ hội để HS phải động não suy nghĩ.
b)Năng lực quan sát sắc sảo, mô tả, giải thích hiện tượng các quá trình hóa học
Kết quả qua quan sát là những dữ kiện có ý nghĩa đê nghiên cứu các chất, phản ứng, hiện tượng hóa học, dữ kiện quan sát càng đầy đủ, rõ ràng sẽ làm cơ sở tốt cho hoạt động tư duy càng chính xác. Đối tượng quan sát trong hóa học có thể là các chất, công thức, thí nghiệm, hiện tượng tự nhiên, bài tập thực nghiệm, quan sát một số hình vẽ.
Ví dụ: Khi dạy về các mô tả và giải thích hiện tượng xảy ra trong các thí
nghiệm hoặc mô tả và giải thích thí nghiệm thông qua hình vẽ, GV có thể lựa chọn các bài tập theo các mức độ nhận thức khác nhau cho phù hợp với từng đối tượng học sinh đặc biệt chú ý đến rèn năng lực quan sát, mô tả các quá trình hoá học.
Quan sát một chất
Với mục đích là mô tả chất đó, nội dung là những đặc điểm của chất theo trình tự mô tả trạng thái, màu sắc, mùi vị, tính tan, nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng chảy... Chẳng hạn, khi quan sát thấy rằng kim loại có vẻ sáng đặc biệt và một số kim loại có màu đặc trưng như Cu có màu đỏ, Au có màu vàng... Tại sao? Cơ sở để giải thích điều này là gì? Hoặc khi nhìn một sợi dây đồng bên ngoài có vẻ như là một vật vô tri vô giác nhưng thực ra bên trong nó thế nào? Tại sao nó lại có độ dẫn điện cao đến thế và cao hơn cả kim loại kiềm? Trong khi đó kim loại kiềm có hoạt tính hóa học rất mạnh. Vậy cái gì quyết
định hoạt tính hóa học và cái gì quyết định độ dẫn điện? Nếu xem xét lí giải được học sinh mới nắm được “chiếc chìa khóa” và học sinh không còn dễ dàng chấp nhận học thuộc một cách máy móc mỗi khi chưa lý giải được.
Quan sát một công thức
Chẳng hạn, khi nhìn vào 2 công thức phân tử C3H4 và C4H6 đều có dùng công thúc chung là CnH2n -2 nhưng có phải là đồng đẳng của nhau không thì không thể khẳng định được, trừ khi biết rõ cấu tạo cụ thể của nó từ đó càng chính xác hóa khái niệm đồng đẳng. Hoặc khi nhìn công thức cấu tạo của phenol phải tách ra được 2 phần: phần giống rượu và phần khác rượu. Giống rượu, vì sao? Do đó có phản ứng nào? Khác rượu, vì sao? Do đó có tính chất gì? Vậy phản ứng của nhóm OH gồm những phản ứng nào? Phản ứng của gốc phenyl là phản ứng nào? Có đặc trưng không? Hướng phản ứng? Tại sao tấn công vào vị trí octo và para là thuận lợi hơn? Như vậy, chỉ cần nhìn và xem xét kỹ trên CTCT thì HS đã thấu suốt toàn bộ hóa tính của phenol rồi chứ không phải ghi nhớ rập khuôn theo phản ứng của bài giảng.
Quan sát một thí nghiệm
Mục đích là xác định dấu hiệu phản ứng, biểu hiện ở sự thay đổi màu sắc, mùi vị, của chất phản ứng, sự tạo thành kết tủa, bay hơi, tỏa nhiệt, hay thu nhiệt... trình tự quan sát là đặc điểm của chất phản ứng, điều kiện phản ứng, và đặc điểm của sản phẩm tạo thành. Phải liên hệ chặt chẽ giữa hiện tượng bên ngoài với bản chất bên trong của hiện tượng – sự biến đổi nội tại của các chất.
Ví dụ 1: Hòa tan Fe bằng HCl và sục khí Cl2 đi qua hoặc cho KOH vào dung dịch và để lâu ngoài không khí. Giải thích hiện tượng và viết PTHH.
Hướng dẫn giải
Khi cho Fe tác dụng với HCl thấy có khí thoát ra : Fe + 2HCl → FeCl2 + H2↑
2FeCl2 + Cl2 → 2FeCl3 dung dịch chuyển màu vàng.
FeCl2 + 2KOH → Fe(OH)2↓ + 2KCl có kết tủa trắng xanh.
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3 kết tủa chuyển màu nâu đỏ.
Ví dụ 2: Nêu và giải thích hiện tượng xảy ra khi:
a) Nhỏ dd iot vào một lát chuối xanh b) Cho phèn chua tán nhỏ vào nước đục. Phân tích:
- Thí nghiệm (a) HS thấy hiện tượng lát chuối có màu xanh lam. Nhưng để giải thích được học sinh phải tư duy để biết được vì sao iot khi gặp chuối xanh lại có hiện tượng như vậy.
- Thí nghiệm (b) học sinh cũng nêu được hiện tượng là nước đục trở nên trong dần. Để giải thích được hiện tượng xảy ra học sinh phải biết được thành phần của phèn chua, hiểu được sự thủy phân của ion Al3+ trong nước tạo ra kết tủa Al(OH)3. Ngoài ra học sinh phải phát hiện vấn đề mấu chốt ở đây là Al(OH)3 là kết tủa dạng keo vì thế kết tủa này có thể kết dính các chất bẩn có trong nước, lắng xuống dưới làm cho nước trở nên trong hơn.
Quan sát hiện tượng tự nhiên
Một tấm sắt tráng kẽm (tôn) khi đã bị một vết xước thì tấm tôn sẽ bị phá hủy nhanh? Tại sao vậy? Tại sao vậy? Ở đây có những quá trình hóa học nào? Ứng dụng điều này trong thực tiễn để bảo vệ vỏ tàu viễn dương người ta làm như thế nào?
Quan sát bài tập thực nghiệm
Khi giải các bài tập thực nghiệm mang tính định lượng HS được rèn luyện nhiều các thao tác tư duy như phân tích, tổng hợp, khái quát, so sánh. Các thao tác tư duy không tách rời nhau mà kết hợp với nhau một cách chặt chẽ.
Ví dụ 1: Trộn 5,4 gam Al với 12,0 gam Fe2O3 rồi nung nóng để thực hiện phản ứng nhiệt nhôm. Sau phản ứng ta thu được m gam hỗn hợp chất rắn. Giá trị của m bằng bao nhiêu?
Hướng dẫn giải Sơ đồ phản ứng: Al + Fe2O3 Rắn Theo ĐLBTKL: 2 3 e Al F O m m mrắn= 5,4 + 12 = 17,4 gam
Ví dụ 2: Hòa tan hoàn toàn 10,0 gam hỗn hợp X gồm hai kim loại
(đứng trước H trong dãy điện hóa) bằng dung dịch HCl dư thu được 2,24 lít khí H2 (đktc). Cô cạn dung dịch sau phản ứng thu được khối lượng muối khan là?
Hướng dẫn giải
Sơ đồ biến đổi: Kim Loại + HCl dư Muối + H2 Có 2HCl H2 2 2 22, 4 2 0, 2 22, 4 HCl H n n (mol)
Theo ĐLBTKL: mkim loại + mHCl = mmuối + mH2
=> m = mmuối = mkim loại + mHCl - mH2
= 10 + (0,2 . 36,5) – (0,1 . 2) = 17,1 (g)
Năng lực quan sát và nhận xét tinh tế
Biểu hiện là nhìn thấy nhiều phương pháp giải, nhiều trường hợp, nhiều tình huống của bài toán trên cơ sở tính chất đặc biệt của bài toán.
Ví dụ 1: Cho H2SO4 loãng, dư tác dụng với hỗn hợp gồm Mg và Fe thu được 2,016 lít khí ở đktc. Nếu hỗn hợp kim loại này tác dụng với dd FeSO4 dư thì khối lượng hỗn hợp trên tăng lên 1,68 gam.
a. Viết phương trình phản ứng hóa học
Hướng dẫn giải
a. Ta có PTHH:
Mg + H2SO4 → MgSO4 + H2↑ (1) x mol x mol x mol
Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2↑ (2) y mol y mol y mol
Cho hỗn hợp kim loại trên vào dd FeSO4 dư thì Mg tác dụng hết (Fe không tác dụng) theo phương trình sau:
Mg + FeSO4 → MgSO4 + Fe (3) x mol x mol
Khối lượng hỗn hợp tăng lên 1,68 gam là khối lượng chênh lệch giữa Fe mới tạo ra và Mg đã phản ứng. b. Ta có số mol của khí H2 là: 2 2,016 0,09 22, 4 H n mol
Theo phương trình (1) và (2) ta có hệ phương trình :
0,09 56 24x 1,68 x y y
Giải hệ phương trình trên ta được nghiệm : x = 0,0525; y = 0,0375 Vậy khối lượng của 2 kim loại trên là :
mFe = 0,0375. 56 = 2,1 (gam)
Ví dụ 2: Hòa tan hỗn hợp X gồm 11,2 gam kim loại M và 69,6 gam
oxit MxOy của kim loại đó trong 2 lít dung dịch HCl, thu được dung dịch A và 4,48 lít khí H2 (đktc). Nếu cũng hòa tan hỗn hợp X đó trong 2 lít dung dịch HNO3 thì thu được dung địch B và 6,72 lít khí NO (đktc).
a. Tìm kim loại M.
b. Tìm công thức oxit của kim loại đó.
Hướng dẫn giải
a. Ta có PTPƯ sau: M + nHCl → MCln + n/2H2
a mol na/2 mol MxOy + 2yHCl → xMCl2y + yH2O
Số mol H2 = 0,2 mol => na/2 = 0,2 => na = 0,4 => a = 0,4/n (với a là số mol của kim loại M cần tìm).
Ta có 0,4/n. M = 11,2 => M = 28n Biện luận để tìm M
n 1 2 3
M 28 (loại) 56 (nhận) 84 (loại)
Với M = 56 thỏa mãn, vậy kim loại cần tìm là Fe; nFe = 0,2 mol b. Gọi công thức oxit MxOy là FexOy
Ta có số mol của khí NO là: nNO = 0,3 (mol)
Fe + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO + 2H2O (1) 0,2mol 0,2mol
Số mol NO ở phản ứng (2) là: nNO = 0,3 – 0,2 = 0,1 (mol)
3FexOy + (12x-2y)HNO3 → 3xFe(NO3)3 + (3x-2y)NO + (6x-y)H2O (2) 3mol (3x-2y)mol 69.6 56x16y 0,1 mol Ta có : 69.6 3 2 56 16 0.1 x y x y => 64x = 48y => x = 3 ; y = 4 Vậy công thức oxit FexOy cần tìm là Fe3O4
Nhận xét
Để HS tự mình tìm ra kiến thức, phá vỡ CNNT và giải đúng bài toán một cách tối ưu, thì HS phải quan sát một cách sâu sắc, bằng cách xác định mục đích, nội dung, trình tự quan sát, ghi lại dấu hiệu và rèn luyện kỹ năng đặt câu hỏi và mọi dấu hiệu bất kỳ. Để quan sát tốt, HS cần nắm vững hệ thống kiến thức cơ bản, thường xuyên rèn luyện các thao tác: phân tích, so sánh, khái quát hóa, trừu tượng hóa... các cách suy luận hợp lôgic, xem xét vấn đề dưới nhiều khía cạnh khác nhau. Phải kết hợp nhuần nhuyễn với tưởng tượng, chú ý, tư duy và nhận xét sắc sảo. Có thể biểu thị óc quan sát qua sơ đồ sau:
QS QS TD TD
Như vậy, quan sát mà thiếu tư duy thì quan sát vô nghĩa. Tư duy mà thiếu quan sát thì tư duy ấy thiếu thực tế, khó vận dụng được. Do đó, phải rèn óc quan sát cho HS thường xuyên, liên tục thông qua mọi hoạt động với bất kỳ nội dung nào có thể được.