VI. Những đĩng gĩp của đề tài
2.3. Vận dụng phƣơng pháp dạy học phát hiện và GQVĐ trong
hĩa học ở trƣờng phổ thơng hiện nay
Hĩa học là mơn khoa học thực nghiệm, địi hỏi quá trình dạy học luơn gắn với phƣơng pháp tƣ duy logic và thực nghiệm. Với những bài học khơng cĩ điều kiện làm thí nghiệm thì cĩ thể sử dụng các mơ phỏng, đĩa hình hoặc các kết quả thực nghiệm đã đƣợc cơng nhận để làm dẫn chứng. Khi sử dụng phƣơng pháp dạy học phát hiện và GQVĐ trong dạy học hĩa học cĩ thể chia làm hai loại bài nhƣ sau:
(1). Loại bài cĩ sử dụng thí nghiệm. (2). Loại bài khơng sử dụng thí nghiệm hĩa học.
2.3.1. Vận dụng PPDH phát hiện và GQVĐ trong bài dạy cĩ sử dụng thí nghiệm
Dựa vào quy trình tổng quát cĩ thể đƣa ra quy trình cụ thể cho bài dạy này nhƣ sau:
Bước 1: Đặt vấn đề.
- Biểu diễn lại thí nghiệm đã quen biết theo một quy luật nào đĩ, hoặc nhắc lại kiến thức cũ mà HS đã biết và đã hiểu.
- Hoặc trình bày lại thi nghiệm trong một điều kiện mới.
- Yêu cầu HS cĩ suy nghĩ, nhận xét qua việc quan sát các dấu hiệu của thí nghiệm.
Bước 2: Phát biểu vấn đề.
Trên cơ sở phân tích các dấu hiệu, hiện tƣợng đã quan sát đƣợc, GV yêu cầu HS lập mối liên hệ giữa dấu hiệu bề ngồi và bản chất của các quá trình và trả lời các câu hỏi sau:
- Phản ứng vừa rồi xảy ra ở điều kiện nào?
- Các dấu hiệu chứng tỏ phản ứng xảy ra ở điều kiện đĩ tạo ra sản phẩm gi? Cĩ giống với sản phẩm đã biết khơng?
- Nhƣ vậy, ngồi tính chất đã biết thì chất đang nghiên cứu cịn cĩ những tính chất gì khác?
Bước 3: Xác định phương hướng giải quyết – nêu giả thuyết.
- GV yêu cầu HS nhắc lại điều kiện của các thí nghiệm đã trình bày. - Xác định sản phẩm của phản ứng.
- Xác định tính chất nghiên cứu đƣợc trong điều kiện mới đĩ.
Bước 4: Lập kế hoạch – xác nhận giả thuyết đúng.
- Phản ứng xảy ra ở điều kiện: nhiệt độ, áp suất, nồng độ... - Chất mới sinh ra cĩ đặc điểm: trạng thái, màu sắc, mùi.. - Chất mới sinh ra cĩ phản ứng đặc trƣng...
- Phản ứng này thuộc loại phản ứng...và chất đang nghiên cứu ngồi các tính chất đã biết cịn cĩ thêm tính chất...ở điều kiện...
Bước 5: Đánh giá và kết luận về lời giải.
- Xác nhận trên là đúng.
- GV chỉnh lí, bổ sung và kết luận về kiến thức cần lĩnh hội.
Cho HS thực hiện thí nghiệm với một số chất khác tƣơng tự thí nghiệm vừ nghiên cứu.
Ví dụ: Khi nghiên cứu tính oxi hĩa của CO2, GV cĩ thể tạo tình huống cĩ vấn đề cĩ sử dụng thí nghiệm như sau:
Bước 1: Nêu vấn đề.
GV: Khí CO2 khơng cháy và khơng duy trì sự cháy, nên ngƣời ta thƣờng dùng những bình tạo khí CO2 để dập tắt các đám cháy. Vậy khi đốt cháy dây kim loại Mg và đƣa vào bình đựng khí CO2 thì sẽ cĩ hiện tƣợng gì xảy ra?
HS dự đốn: Dây Mg sẽ khơng cháy nữa do khí CO2 khơng duy trì sự cháy. GV làm thí nghiệm: Đốt cháy dây Mg và đƣa nhanh vào bình đựng khí CO2 hiện tƣợng khơng nhƣ dự đốn, dây Mg tiếp tục cháy sáng.
→ Xuất hiện mâu thuẫn nhận thức trái với các kiến thức đã biết, làm cho HS nảy sinh hứng thú muốn tìm lời giải đáp: Vì sao khí CO2 khơng duy trì sự cháy nhƣng dây Mg vẫn cháy sáng trong khí CO2.
Bước 2: Phát biểu vấn đề.
GV hƣớng dẫn HS nêu ra những giả thuyết trong tình huơng cĩ vấn đề từ hiện tƣợng thí nghịêm đã quan sát. Cĩ 2 giả thuyết đặt ra:
1. Khí CO2 vẫn cĩ thể duy trì sự cháy của Mg.
2. Khí CO2 khơng duy trì sự cháy nhƣng đã phản ứng với kim loại Mg theo một cơ chế khác.
Bước 3: Xác định phương hướng giải quyết - nêu giả thuyết.
- GV: Làm thí nghiệm đƣa ngọn nến đang cháy vào bình đựng khí CO2, ngọn lửa bị tắt → chứng tỏ khí CO2 khơng duy trì sự cháy
- GV yêu cầu HS viết phƣơng trình hĩa học của phản ứng và xác định vai trị của Mg và CO2 khi tham gia phản ứng.
- HS xác định đƣợc trong phản ứng trên cĩ sự thay đổi số oxi hĩa và Mg đĩng vai là chất khử, CO2 đĩng vai trị là chất oxi hĩa.
Bước 4: Xác nhận giả thuyết đúng.
- CO2 khơng cháy và khơng duy trì sự cháy → Giả thuyết 1 khơng đúng.
- Phản ứng trên cĩ sự thay đổi số oxi hĩa nên phản ứng đơt cháy Mg trong khí CO2 là phản ứng oxi hĩa khử → Giả thuyết 2 đúng.
t0
2Mg + CO2 2MgO + C
o +4 +2 o
Bước 5: Kết luận.
GV kết luận vấn đề, bổ sung, chính lí: Khí CO2 khơng duy trì sự cháy nhƣng kim loại Mg vẫn cháy trong khí CO2, trong phản ứng này CO2 đĩng vai trị là chất oxi hĩa, Mg đĩng vai trị là chất khử.
Bước 6: Kiểm tra lại kiến thức vừa thu được và vận dụng.
Nêu hiện tƣợng khi cho mấu kim loại K đã đốt nĩng đỏ vào bình đựng khí CO2. Từ kết quả thí nghiệm đi đến nhận xét: CO2 khơng duy trì sự cháy nhƣng với kim loại nhƣ K, Mg thì cĩ thể cháy trong khí CO2. Vì vậy khơng nên sử dụng CO2 để dập tắt các đám cháy bằng kim loại này.
2.3.2. . Vận dụng PPDH nêu và giải quyết vấn đề trong bài dạy khơng sử dụng thí nghiệm
Khi dạy những dạng bài này GV cần hƣớng dẫn, rèn luyện cho HS biết phân tích, so sánh, đối chiếu để nêu bật đƣợc các mối liên hệ bản chất của các kiến thức để dẫn đến tình huống cĩ vấn đề mà việc GQVĐ này sẽ dẫn đến hình thành kiến thức mới.
Quy trình dạy HS GQVĐ cĩ thể tiến hành nhƣ sau:
Bước 1: Đặt vấn đề.
Thơng qua hệ thống kiến thức đã học, GV yêu cầu HS phân tích, so sánh về các mối liên hệ giữa cấu tạo với tính chất vật lí, tính chất hĩa học, cấu tạo – tính chất- điều chế, cấu tạo – tính chất- trạng thái tự nhiên...để phát hiện ra mâu thuẫn.
Bước 2: Phát biểu vấn đề.
Bước 3: Xây dựng phương hướng và đề xuất giả thuyết.
GV cĩ thể đƣa ra phƣơng hƣớng giải quyết, nêu giả thuyết hoặc đƣa ra các câu hỏi để HS tự đề xuất các giả thuyết.
Bước 4: Lập kế hoạch giải theo các giả thuyết.
GV: Hƣớng dẫn HS nghiên cứu tài liệu, phân tích, tổng hợp, so sánh và trả lời các câu hỏi để đi đến thống nhất một vấn đề nào đĩ.
Bước 5: Đánh giá và kết luận về lời giải.
GV kiểm tra hệ thống câu trả lời về nội dung, logic lập luận để xác nhận giả thuyết đúng hay sai.
Bước 6: Kiểm tra lại kiến thức và vận dụng.
Ví dụ : Khi dạy phần tính chất và ứng dụng của muối amoni trong bài « Amoniac và muối amoni » – chương trình lớp 11 , giáo viên cĩ thể tạo tình huống cĩ vấn đề liên quan đến thực tế và dạy học sinh quy trình giải quyết vấn đề : Tại sao trong thực tế người ta dùng muối amoniclorua để tẩy sạch bề mặt của kim loại trước khi hàn ?
Bước 1 : Đặt vấn đề
Giáo viên đặt vấn đề : Tại sao trong thực tế ngƣời ta dùng muối amoniclorua để tẩy sạch bề mặt của kim loại trƣớc khi hàn ?
Bước 2: Phát biểu vấn đề
- Muối amoniclorua cĩ những tính chất hĩa học nào?
- Bề mặt kim loại khi chƣa đƣợc làm sạch cĩ những chất gì bao phủ. - Quá trình hàn xì diễn ra trong điều kiện nào?
Bước 3 : Xác định phương hướng giải quyết
Giáo viên cĩ thể hƣớng dẫn học sinh giải quyết vấn đề bằng hệ thống câu hỏi :
- Quá trình hàn xì diễn ra ở nhiệt độ nào? Ở điều kiện đĩ muối NH4Cl cĩ bị phân hủy khơng? Khi muối NH4Cl phân hủy tạo thành các chất gì ?
- Các chất tạo ra khi phân hủy NH4Cl cĩ phản ứng với các chất cĩ trên bề mặt kim loại khơng? Phản ứng hĩa học diễn ra nhƣ thế nào?
Bước 4 : Lập kế hoạch giải quyết vấn đề :
Học sinh giải quyết vấn đề dựa trên những gợi ý trên :
- Vì bề mặt kim loại luơn luơn cĩ một lớp gỉ là các oxit, các muối bazơ của kim loại bởi nĩ bị oxi hĩa khi để trong khơng khí ẩm. Khi hàn kim loại ta phải loại bỏ lớp gỉ này để cho mối hàn chắc hơn.
- Khi ở nhiệt độ cao muối NH4Cl bị phân hủy thành NH3 và HCl
- HCl tác dụng đƣợc với các oxit và các muối của kim loại, NH3 cĩ tính khử mạnh cĩ thể khử đƣợc oxit kim loại thành kim loại.
Bước 5 : Đánh giá việc thực hiện kế hoạch giải :
Việc thực hiện kế hoạch giải dựa trên tính chất hĩa học của muối NH4Cl, HCl và NH3 là đúng đắn , hợp logic.
Bước 6 : Mở rộng hướng phát triển vấn đề
Trên thực tế ngƣời ta cịn cĩ những cách nào để tẩy sạch bề mặt kim loại nữa, các em hãy tìm hiểu và giải thích các cách làm đĩ.
Nhƣ vậy với bài khơng sử dụng thí nghiệm hĩa học GV cần dực vào các kiến thức đã học để tạo tình huống cĩ vấn đề lựa chọn hoặc tình huống nhân quả thơng qua các kiến thức thực tiễn để giúp HS phát hiện vấn đề. Đồng thời dựa vào kiến thức đã học thơng qua lập luận logic đê giải quyết vấn đề.
2.4. Xây dựng tình huống cĩ vấn đề và hƣớng giải quyết các vấn đề trong dạy học phần phi kim lớp 11 – THPT dạy học phần phi kim lớp 11 – THPT
Việc vận dụng PPDH nêu và GQVĐ cĩ hiệu quả cao khi GV lựa chọn đƣợc nội dung kiến thức phù hợp và biết cách tổ chức cho HS phát hiện, xây dựng tình huống cĩ vấn đề dƣới dạng các bài tập nhận thức phù hợp.
Sự lựa chọn các nội dung kiến thức để xây dựng tình huống cĩ vấn đề cần chú ý đế các dạng kiến thức nhƣ:
- Kiến thức mới cần khám phá gần nhƣ mâu thuẫn với kiến thức, quy luật mà HS đã biết( tình huống nghịch lí, bế tắc).
- Sự giải quyết các hiện tƣợng thực tế, các tính chất địi hỏi cĩ sự vận dụng quy luật đã cĩ một cách tổng hợp, linh hoạt (tình huống nhân_quả).
- Sự lựa chọn những phƣơng án tối ƣu, những cách GQVĐ, bài tốn nhận thức mà dƣờng nhƣ cách giải quyết nào cũng hợp lí (tình huống lựa chọn).
2.4.1. Xây dựng tình huống cĩ vấn đề và hƣớng giải quyết khi dạy chƣơng Nitơ-Photpho
Trên cơ sở nội dung kiến thức của chƣơng, trong dạy học ta cĩ thể xây dựng các tình huống cĩ vấn đề theo các nội dung sau:
Tình huống 1: Tại sao Nitơ là một phi kim khá hoạt động nhưng ở điều
kiện thường khí Nitơ lại tương đối trơ về mặt hĩa học?
Khi GQVĐ cần hƣớng dẫn HS tƣ duy nhƣ sau:
- Đặc điểm dạng liên kết đƣợc hình thành trong phân tử Nitơ? - Độ bền của dạng liên kết này?
Tình huống 2: Tạo tình huống cĩ vấn đề khi tìm hiểu về sự khơng duy
trì sự sống của khí Nitơ.
Bƣớc 1: GV đặt vấn đề: Nitơ khơng phải là một khí độc vậy khi thả một con châu chấu vào lọ đựng khí N2 thì sẽ cĩ hiện tƣợng gì xảy ra?
Bƣớc 2: GV làm thí nghiệm thấy rằng: Ban đầu nĩ cử động bình thƣờng và sau đĩ yếu dần đi nhƣng khi thả nĩ ra ngồi thì sau một thời gian nĩ lại hoạt động trở lại bình thƣờng. Vậy vì sao khí N2 khơng phải là khí độc mà lại làm con chấu chấu hoạt động yếu đi?
Bƣớc 3: HS nghiên cứu và kết luận khí N2 khơng duy trì sự hơ hấp nên con châu chấu hoạt động yếu dần đi.
GV kết luận: Khí nitơ khơng duy trì sự hơ hấp chứ khơng cĩ tính độc.
Tình huống 3: Tại sao N2 là một nguyên tố khá hoạt động lại được dùng để bảo quản máu, thực phẩm và các mẫu vật sinh học khác?
Khi GQVĐ cần hƣớng dẫn HS tƣ duy nhƣ sau:
- Nitơ cĩ đặc điểm cấu tạo phân tử, to nĩng chảy, to sơi nhƣ thế nào? - Nitơ cĩ khả năng tạo ra mơi trƣờng gì? Và tác dụng sinh học của nĩ đối với máu, thực phẩm và mẫu vật sinh học nhƣ thế nào?
Tình huống 4: Tại sao khi đi gần các ao hồ bẩn vào ngày nắng nĩng
thì người ta lại ngửi thấy mùi khai?
Để GQVĐ cần hƣớng dẫn HS tƣ duy nhƣ sau:
- Mùi khai của các ao hồ ngày nắng nĩng do chất gì tạo ra?
- Nƣớc ao tù chứa lƣợng lớn chất đạm hữu cơ (NH2)2CO, dƣới tác dụng của vi sinh vật phân hủy trong nƣớc thì sẽ cĩ hiện tƣợng gì xảy ra? Viết phƣơng trình hĩa học của phản ứng?
(NH2)2CO + H2O → CO2 + 2NH3↑
NH3 sinh ra hịa tan trong nƣớc sơng, hồ dƣới dạng một cân bằng động: NH3 + H2O → NH4+
+ OH- ( pH < 7, nhiệt độ thấp) NH4+ + OH- → NH3 + H2O ( pH > 7, nhiệt độ cao)
Nhƣ vậy khi trời nắng ( nhiệt độ cao), NH3 sinh ra do các phản ứng phân hủy urê chứa trong nƣớc sẽ khơng hịa tan vào nƣớc mà bị tách ra bay vào khơng khí làm cho khơng khí xung quanh sơng, hồ cĩ mùi khai khĩ chịu.
Tình huống 5: Tạo tình huống cĩ vấn đề khi nghiên cứu sự hịa tan của NH3 trong nước
Bƣớc 1: GV đặt vấn đề: Nạp đầy khí NH3 vào bình thủy tinh trong suốt, đậy bình bằng nút cao su cĩ ống thủy tinh vuốt nhọn xuyên qua. Úp ngƣợc bình nhúng đầu ống thủy tinh vào một chậu thủy tinh chứa nƣớc cĩ pha thêm dung dịch phenolphalein. Yêu cầu HS dự đốn hiện tƣợng xảy ra.
HS dự đốn khơng cĩ hiện tƣợng gì xảy ra.
Bƣớc 2: GV làm thí nghiệm và hiện tƣợng khơng nhƣ dự đốn →Xuất hiện mâu thuẫn nhận thức, làm cho HS nảy sinh hứng thú muốn tìm lời giải đáp: Tại sao nƣớc lại phun đƣợc vào trong bình và chuyển thành màu hồng? Tại sao NH3 lại tan nhiều trong nƣớc?
Bƣớc 3:
- NH3 là một phân tử phân cực nên tan nhiều trong dung mơi phân cực (H2O). - Nƣớc phun vào trong bình cĩ màu hồng là do NH3 tan trong nƣớc tạo mơi trƣờng bazơ nên làm phenolphtalein chuyển sang màu hồng.
Tình huống 6: Vì sao người ta thường dùng muối NH4Cl để làm sạch
bề mặt kim loại trước khi hàn?
Để GQVĐ cần hƣớng dẫn HS tƣ duy nhƣ sau:
- Tại sao phải tẩy sạch bề mặt kim loại trƣớc khi hàn?
- Quá trình hàn xì diễn ra ở nhiệt độ nào? Ở điều kiện đĩ muối NH4Cl cĩ bị phân hủy khơng? Khi muối NH4Cl phân hủy tạo thành các chất gì ?
- Các chất tạo ra khi phân hủy NH4Cl cĩ phản ứng với các chất cĩ trên bề mặt kim loại khơng? Phản ứng hĩa học diễn ra nhƣ thế nào?
Tình huống 7: Khi nhiệt phân NH4Cl cũng tạo ra NH3, vậy tại sao khi điều chế NH3 từ NH4Cl lại cần phải cho thêm CaO?
- Khi nhiệt phân NH4Cl thu đƣợc những sản phẩm gì, tính chất của chúng nhƣ thế nào?
- Tính chất chủ yếu của CaO trong phản ứng này là gì?
Tình huống 8: Đều là muối amoni nhưng tại sao khi nhiệt phân NH4HCO3 hiện tượng khơng giống với nhiệt phân NH4Cl?
Để GQVĐ cần hƣớng dẫn HS tƣ duy nhƣ sau:
- Khi nhiệt phân NH4HCO3 thì hiện tƣợng xảy ra là gì?
- Sản phẩm tạo thành khi nhiệt phân NH4HCO3 cĩ đặc điểm gì khác so với khi nhiệt phân NH4Cl?
Tình huống 9: Tại sao NH3 lỏng được dùng làm chất làm lạnh trong
thiết bị lạnh?