Trong quá trình thiết kế tình huống chúng tôi dựa vào một số căn cứ sau: - Giáo viên cần phải thu thập thông tin, phân tích và lựa chọn thông tin
xác lập logic các sự kiện.
- Dựa vào nguyên tắc thiết kế tình huống.
- Đọc các tài liệu có liên quan đến nội dung bài dạy.
- Tham khảo các loại tình huống đã được thiết kế trước đó như:
+ Tìm mẩu chuyện ngắn từ sách báo, gọt giũa mẩu chuyện, cho thêm vào một vài dữ kiện để giải quyết được bài học.
+ Ghi lại các tình huống bắt gặp trong cuộc sống, nghề nghiệp, sự kiện khoa học có liên quan đến nội dung bài dạy.
- Tham khảo ý kiến chuyên gia. Để được đánh giá những ý tưởng chuẩn bị đưa vào thiết kế tình huống.
2.3.2. Bước 2: Tiến hành thiết kế tình huống Tình huống được xây dựng gồm 3 phần: Tình huống được xây dựng gồm 3 phần:
- Phần 1: Đặt tiêu đề, mô tả vắn tắt bối cảnh trong tình huống.
- Phần 2: Mô tả nội dung, diễn biến các sự kiện trong tình huống theo trật tự logic.
- Phần 3: Thiết kế câu hỏi, các yêu cầu đề nghị giải quyết tình huống. Phần này cần định hướng cấu hỏi rõ ràng:
Rút ra kiến thức học được thông qua tình huống (cấu tạo, tính chất, trạng thái tự nhiên, ứng dụng và phương pháp điều chế của các chất hóa học).
Nghĩ đến chương trình hành động, sử dụng chất hóa học theo hướng có lợi cho cuộc sống và bảo vệ môi trường xung quanh.
2.3.3. Bước 3: Kiểm tra lại tình huống đã thiết kế
Kiểm tra lại tình huống đã thiết kế có phù hợp với mục đích, nội dung bài dạy và trình độ học tập của học sinh chưa. Kiểm tra lại các câu hỏi yêu cầu của tình huống và những tư liệu gợi ý, phương tiện kĩ thuật cần thiết để hướng dẫn HS giải quyết tình huống.
2.3.4. Bước 4: Thử nghiệm, xin ý kiến chuyên gia đồng nghiệp
Thử nghiệm tính năng sử dụng là một phương pháp kỹ thuật để đánh giá một tình huống vừa thiết kế thông qua việc áp dụng vào giảng dạy thông việc thử nghiệm sẽ cho biết kết quả thực tế về tình huống vừa thiết kế. Để tình huống vừa thiết kế được hoàn thiện hơn thì cần thông qua ý kiến chuyên gia và đồng nghiệp, điều này giúp chúng ta thấy được những điểm tốt cần phát huy và những điểm chưa tốt cần phải khắc phục cả về mặt nội dung và hình thức. Lúc này tình huống sẽ đánh bóng hơn và tình huống thiết kế sẽ được chấp nhận nhiều hơn.
2.3.5. Bước 5: Hoàn thiện tình huống dạy học
Sau khi thử nghiệm và hỏi ý kiến chuyên gia, lúc này chúng ta sẽ biết được những thiếu sót hay những lỗi mắc phải khi áp dụng tình huống và chỉnh sửa cho hoàn thiện hơn.
Rút ra kinh nghiệm cho việc thiết kế những tình huống tiếp theo, để làm tốt vấn đề này thì người thiết kế tình huống cần nghiên cứu kĩ và nắm chắc yêu cầu của chương trình, những kiến thức và kỹ năng tối thiểu mà học sinh cần nắm trong từng bài học từ đó mà chuẩn bị các câu hỏi trong tình huống vừa sức với học sinh, có nội dung thiết thực, đòi hỏi ít nhiều sự phát triển tư duy và phù hợp với thời gian cho phép.
2.4. HỆ THỐNG TÌNH HUỐNG TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG NITƠ Dựa vào lý luận và nguyên tắc xây dựng, quy trình thiết kế tình huống đã Dựa vào lý luận và nguyên tắc xây dựng, quy trình thiết kế tình huống đã trình bày, chúng tôi đã thiết kế 32 tình huống trong dạy học chương Nitơ cụ thể như sau:
Bảng 2.2. Các tình huống dạy học chương Nitơ
STT Tình huống Bài học
01 Tính trơ của nitơ
Bài Nitơ 02 Nghịch lý mang tên Nitơ
03 Nitơ – kẻ thù của thợ lặn 04 Nitơ với đời sống con người 05 Hợp chất khí với Hidro
06 Tính chất hóa học cơ bản của amoniac
Bài amoniac và muối amoni 07 Bánh bao 08 Sông, hồ nhiễm bẩn 09 Thu khí NH3 10 Muối amoni 11 Vết gỉ trên khung xe đạp 12 Nhận biết dung dịch (NH4)2SO4 13 Xử lý nước rác
14 Mưa axit Bài axit nitric và
muối nitrat 15 Màu vàng của dung dịch HNO3 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
16 Tính chất hóa học cơ bản của HNO3 17 An toàn trong phòng thí nghiệm 18 Diêm tiêu
19 Thực phẩm được bảo quản bằng hóa chất 20 Pháo hoa
21 Tác dụng của nitơ trong tự nhiên 22 Nguyên tố Photpho
Bài Photpho 23 Hiện tượng ma trơi
24 Thuốc diệt chuột 25 Điều chế thuốc diêm 26 Sản xuất diêm
27 Axit photphoric (H3PO4) Bài axit
photphoric và muối photphat 28 Men bảo vệ răng
29 Phân lân tự nhiên
30 Bón phân cho đất chua Bài phân bón hóa
học 31 Cách bón phân 32 Lựa chọn đất trồng cây Tình huống 1
“Tính trơ của nitơ”
Nhiều nhà khoa học đã quan sát được tính chất của khí nitơ là không duy trì sự cháy và sự hô hấp, nhờ tính chất này mà khí nitơ được sử dụng khá phổ biến. Ví dụ điển hình như:
Trong bóng đèn sợi đốt bằng vonfam (W) được chứa đầy khí nitơ để làm giảm bớt sự bay hơi của kim loại này. Trong các nhiệt kế cột thuỷ ngân, để đo ở nhiệt độ cao 300o ÷ 500o C thường chứa đầy khí nitơ để tránh thủy ngân bay hơi và bị oxi hoá.
Hình 2.2. Mô hình cấu tạo nguyên tử nitrogen Như vậy theo các em, tính chất trơ của nitơ có lợi hay có hại?
Tình huống 1 là một thực tế mà HS có thể bắt gặp các bóng đèn thắp ở nhà và tự bản thân có thể kiểm chứng trên các báo khoa học, thông tin đại chúng.
Vì trơ, hay đúng với ngôn ngữ hóa học là nitơ kém hoạt động, nên nó không tác dụng được với oxi và hidro ở nhiệt độ thường. Cây cối rất cần nitơ dưới dạng hợp chất dễ tiêu là phân đạm. Nếu nitơ tác dụng dễ dàng với oxi, ta sẽ thu được khí NO. Khí này sẽ tác dụng tiếp với oxi biến thành nâu đỏ NO2 rồi từ đó tạo axit nitric, đây là axit cơ bản để sản xuất ra muối nitrat dùng làm phân bón.
Tình huống 2
“Nghịch lý mang tên Nitơ”
Năm 1772, nhà bác học người Anh Rutherford đã công bố kết quả tìm ra khí nitơ trong không khí mà ông cũng gọi là “không khí hỏng”. Tính chất của nguyên tố này có nhiều chuyện ngược đời là một khí không duy trì sự sống nhưng không có cuộc sống nào lại không có nitơ.
Hình 2.3.Mô hình 3D cấu tạo nitơ Các nhà khoa học gọi nhu cầu tốt và xấu của nitơ hoạt tính là “nghịch lý có tên nitơ”.
Câu hỏi:
1/ Theo em, nhà bác học Rutherford tìm ra nguyên tố nitơ từ thí nghiệm như thế nào ?
2/ Thông qua việc tìm hiểu nguyên tố nitơ, mời các bạn giải thích sự “nghịch lý của nitơ” ?
Tình huống 2 cũng thường đề cập trên báo, tạp chí khoa học và có thể kiểm chứng ngoài thực tế thế. Nhưng để lý giải nó cần tìm thông tin liên quan thông qua tạp chí khoa học, tìm hiểu lịch sử tìm ra các nguyên tố.
Trong luận án tiến sĩ y học công bố năm 1772, Rutherford đã công bố kết quả tìm ra khí nitơ trong không khí mà ông cũng gọi là “không khí hỏng”. Dưới chuông thủy tinh, ông đốt cháy những chất có chứa cacbon và dùng dung dịch kiềm để thu hết khí CO2 tạo thành. Ông nhận xét phần không khí còn lại không cháy được và không thở được.
Thành phần chính của không khí bao gồm khí oxi và khí nitơ, ở dạng tự do nitơ chiếm khoảng 80% thể tích của không khí. Trong phân tử Nitơ có 2 nguyên tử N liên kết với nhau bằng một liên kết ba bền vững, để phá vỡ liên kết này cần một năng lượng rất lớn (khoảng 946kj/mol) .
Vì vậy ở nhiệt độ thường nitơ khá trơ về mặt hóa học, nên mới nói nitơ là một khí “không duy trì sự sống”. Chính nhờ tính trơ của nitơ, mà nó được ứng dụng trong ngành công nghiệp luyện kim, trong bảo tàng, xưởng sản xuất đồ điện và cả trong y học… (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nitơ có trong khoáng vật diêm tiêu (tên gọi chung các muối nitrat của canxi, kali, natri) và nitơ là thành phần của chính protein nên mới nói “không có cuộc sống nào lại không có nitơ”, trong công nghiệp nitơ không được dùng như một khí trơ, mà để điều chế amoniac. Để liên kết được nitơ, con người chỉ thích dùng sức mạnh: nhiệt độ cao áp suất cao trong khi có những con vi sinh vật nhỏ bé không cần nhiệt độ, áp suất cũng lien kết được nitơ, biến thành phân bón phục vụ cây trồng.
Cách đây không lâu, 2 nhà hóa học Nga Volpin và Sur quan sát rằng nitơ tự nhiên dễ dàng hóa hợp với phức chất của nhiều kim loại chuyển tiếp như: titan, vanadi, ….phản ứng xảy ra ở nhiệt độ thường và áp suất thường. Như vậy, các kim loại nói trên có vai trò như những vi sinh vật, điều này hứa hẹn đầy tương lai của khoa học.
Tình huống 3
Ở tình huống 3, thông tin được đề cập trong tính chất của nitơ và tìm thông tin từ kinh nghiệm của các thợ lặn, bài báo chăm sóc sức khỏe. Việc chọn lọc kiến thức để giải thích hiện tượng này là vấn đề đối với học sinh. Nén chất khí càng mạnh thì nó hòa tan trong chất lỏng càng nhiều. Mặc độ hòa tan của nitơ ở trong nước nhỏ đến đâu, nhưng ở trong máu của chúng ta bao giờ cũng chứa nitơ hòa tan cùng với một số khí khác. Độ hòa tan của nitơ trong máu thay đổi tùy theo sự thay đổi của áp suất khí quyển, nhưng trong điều kiện bình thường, phạm vi của sự thay đổi đó rất nhỏ, không ảnh hưởng gì đến cảm giác của chúng ta. Những người lặn sâu thì không khí họ hô hấp càng bị nén mạnh. Chính sự tăng nồng độ nitơ trong máu gây ra trạng
“Nitơ – kẻ thù của thợ lặn”
Những người thợ lặn có kinh nghiệm không cần phải nhìn vào thước đo chiều sâu mà vẫn có thể đo được mình đã lặn sâu bao nhiêu. Anh ta có thể ước lượng chiều sâu căn cứ vào cảm giác của mình, khi những người thợ lặn, lặn xuống một độ sâu khá lớn thì họ cảm thấy tinh thần bàng hoàng, cử chỉ mất tự nhiên tựa như người say rượu.
Hình 2.4.Thợ lặn dùng bình thở có chứa nitơ
Trạng thái đó gọi là “say nitơ", bởi vì thủ phạm chính là nitơ. Câu hỏi:
1/ Nguyên nhân của sự “say nitơ” là gì?
2/ Theo em để tránh hiện tượng “say nitơ” và lặn được sâu, người thợ lặn phải làm gì?
thái say nitơ, nhưng lúc ấy, ở trong cơ thể con người không gây ra sự biến đổi hóa học nào cả. Nitơ thừa trong máu có thể thoát ra theo hai cách: qua mặt phổi hoặc ngay trong máu dưới dạng những bong bóng nhỏ. Những bong bóng này dưới sự tuần hoàn của máu kéo theo trong các mao quản, có thể làm tắt mao quản và bấy giờ làm cho người ta chết. Muốn tránh sự uy hiếp đó, khi hoàn thành nhiệm vụ, người thợ lặn phải ngoi lên từ từ để cho nitơ hòa tan ở trong máu có thể thoát ra ngoài mặt phổi.
Khi bơm từ trên mặt đất vào trong mũi người thợ lặn một hỗn hợp hô hấp nhân tạo, trong hỗn hợp này nitơ được thay bằng heli, thì trạng thái say nitơ của người thợ lặn sẽ tiêu tan. Ngày nay khi trục những tàu bể đắm ở biển khơi, do thay không khí bằng hỗn hợp hô hấp nhân tạo, tức là hỗn hợp oxi với khí trơ heli, nên những người thợ lặn đã được những kỉ lục cao nhất về lặn sâu.
Tình huống 4
“Nitơ với đời sống con người”
Một bé trai 8 ngày tuổi tím tái toàn thân vì suy hô hấp, được đưa đến Bệnh viện Nhi đồng 1 Tp. Hồ Chí Minh. Bác sĩ chuẩn đoán bị nhiễm trùng huyết và dùng máy thở khí NO (một loại hỗn hợp oxit của Nitơ).
Hình 2.5.Hệ thống máy cung cấp khí NO hỗn hợp (NO + N2)
Sau 4 ngày điều trị, tình trạng hô hấp của bé cải thiện dần và cơ thể hồng hào trở lại.
Câu hỏi:
1/ Hãy nêu biện pháp tăng cường khí NO hiệu quả, vào cơ thể ? 2/ Hãy nêu thêm vài ứng dụng và phương pháp sản xuất nitơ?
Tình huống này thường được đề cập đến trên các báo chí, trang wed, chuyên đề sức khỏe & đời sống trên đài truyền hình, các chuyên gia. Học sinh có thể đọc tin, được nghe thấy, nhưng việc chọn lọc kiến thức để giải thích tình huống này là một vấn đề.
“Khí NO vào máu làm giản nỡ các mạch máu ở phổi, dẫn đến giảm áp lực mạch máu phổi và giúp cho việc trao đổi khí hiệu quả hơn. Từ đó cải thiện được tình trạng suy hô hấp”.
Có nhiều cách để tăng cường lượng NO, nhưng có 3 phương pháp đơn giản nhất có thể vận dụng dễ dàng trong cuộc sống hằng ngày. Đó là sử dụng thường xuyên các loại thực phẩm có tác dụng kích thích quá trình tạo ra NO như: đậu nành, hạnh nhân, yến mạch, các loại cá nước lạnh như cá hồi, cá ngừ, cá thu... Đây là phương pháp thông qua các thức ăn tự nhiên, tốt cho sức khỏe nhưng chưa chắc đảm bảo cung cấp đầy đủ lượng NO cần thiết cho cơ thể hằng ngày. Phương pháp trực tiếp và hiệu quả hơn là sử dụng các thực phẩm bổ sung có chứa L-arginine - chất mẹ sản sinh ra NO. Đây là một a-xít amin dẫn xuất từ arginine, có tác động kích thích sản xuất hormone tăng trưởng và tham gia vào quá trình chuyển hóa năng lượng của cơ thể. Các loại thực phẩm chức năng có hàm lượng L-arginine đầy đủ sẽ làm tăng cường sức khỏe cho hệ tim mạch một cách rất rõ rệt. Cuối cùng, việc tập thể dục đều đặn sẽ giúp lượng máu lưu thông mạnh, kích thích nội mạc tạo ra NO.
Tình huống 5 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
“Hợp chất khí với Hidro”
Hợp chất khí với hidro của một nguyên tố R thuộc nhóm A, R có n electron ở lớp ngoài cùng. Để đạt được trạng thái bền của khí hiếm nguyên tử của nó phải cần thêm (8-n) electron nữa. Do đó một nguyên tử R kết hợp với (8-n) nguyên tử Hidro
Ở tình huống này, học sinh dựa vào gợi ý của nội dung tình huống & kiến thức học có liên quan để xử lý câu hỏi tình huống đưa ra cho phù hợp. 5 tình huống trên sử dụng trong bài “Nitơ”, giáo viên có thể chọn số lượng tình huống sao cho phù hợp với từng phần bài giảng ở từng trình độ học sinh của mình. Tình huống 6
Tình huống này học sinh cần dựa vào thuyết axit – bazo của Bronstet để
giải thích tính chất của NH3. Trong dung dịch nước của amoniac xảy ra các quá trình sau:
NH3 + H2O NH3...H2O NH4+ + OH- NH3 H2O
“Tính chất hóa học cơ bản của NH3”
Bạn An thực hiện thí nghiệm sau:
“Thêm vài ml dung dịch amoniac đậm đặc (25%) và 2 - 3 giọt dung dịch phenolphtalein vào cốc đựng 50ml rượu etylic khan. Hỗn hợp không có màu, khi đổ nước vào màu hồng xuất hiện và càng đổ thêm nước thì màu hồng càng đậm hơn”.
Hình 2.6. Thí nghiệm dung dịch amoniac + C2H5OH
Câu hỏi:
1/ Nguyên nhân nào xuất hiện màu hồng?
Khi đó NH3 kết hợp với H+ của nước theo cơ chế cho – nhận, tạo thành ion (NH4+) và dung dịch trở nên có tính bazo. Phản ứng chung được viết là: NH3(dd) + H2O NH4+ + OH-
Đây là phản ứng hóa học thuận nghịch, khi lạnh nó chuyển dịch từ trái sang phải, khi đung nóng trong binh hở nó chuyển dịch từ phai sang trái. Sử dụng trong bài “Amoniac & muối amoni”.