Thế kỷ 21 là thế kỷ của nền văn minh trí tuệ với sự phát triển của các cơng nghệ cao như cơng nghệ nano, cơng nghệ vật liệu thơng minh và đặc biệt là cơng nghệ thơng tin và truyền thơng, kĩ thuật sinh học và trí thơng minh nhân tạo. Xu hướng phát triển của kỹ thuật là nhỏ hơn, nhanh hơn, tốt hơn, an tồn hơn.
Người ta dự báo, nhờ cơng nghệ nano mà trong 30 năm tới, sự thay đổi trong nền văn minh của lồi Người hơn tất cả các thay đổi trong thế kỷ 20 cộng lại. Trong sự phát triển của cơng nghệ nano, hố học cũng đang đứng trước ngưỡng cửa của một kỷ nguyên mới khi con người cĩ thể lắp ghép các phân tử để chế tạo những linh kiện hoặc chi tiết cĩ khả năng tự tổ chức và tự sắp xếp với nhau.
Nguyên tử nhỏ nhất trong tự nhiên là nguyên tử hiđro cĩ đường kính 0,23 nanomet (nm), cơng nghệ nano hiện nay cũng đang làm việc với những kích thước cỡ nanomet. Các cấu kiện nano cĩ kích thước nhỏ hơn hàng trăm đến hàng nghìn lần so với các linh kiện vi điện tử ngày nay.
Với sự phát triển như vũ bão của khoa học kỹ thuật, con người cĩ thể chế tạo được các vật liệu thơng minh như vật liệu làm cánh máy bay cĩ thể liên tục thay đổi tiết diện khí động học thích ứng với từng điều kiện bay hoặc kính cửa sổ cĩ thể đổi màu tuỳ theo cường độ ánh sáng, . . .
Ở một số nước phát triển, kĩ thuật tin học nơron đã đạt được một số thành tựu đáng kể. Con người đã hiểu được khá rõ một số chức năng hoạt động của não. Người ta cũng đã phát triển các cơ sở tốn học để thành lập các mơ hình mạng từ những tế bào thần kinh nhân tạo và đưa các mơ hình đĩ vào những ứng dụng thực tiễn.
Tương tự như kĩ thuật tin học nơron, kĩ thuật tin học sinh học đang tìm cách học hỏi và bắt chước thiên nhiên. Cho đến nay, khoa học mới chỉ bước đầu giải thích quá trình lưu trữ và xử lí thơng tin trong cơ thể động vật.
Các chương trình máy tính cĩ trí thơng minh nhân tạo sẽ phát triển. Trí thơng minh nhân tạo sẽ là bước chuyển tiếp trung gian từ xử lí dữ liệu đến xử lí kiến thức
thơng qua máy tính. Người ta đang nghiên cứu những quá trình thu thập, trình bày và xử lí kiến thức để áp dụng cho những máy tính với trí thơng minh nhân tạo.
Trên thế giới, trong những năm gần đây, nền kinh tế mới đang được hình thành và phát triển với nhiều tên gọi khác nhau như nền kinh tế học tập, nền kinh tế tri thức, nền kinh tế mạng, nền kinh tế số, . . .
Nền kinh tế học tập coi động lực chủ yếu của nền kinh tế là sự học tập suốt đời của tất cả mọi người trong xã hội.
Nền kinh tế tri thức coi tri thức là lực lượng sản xuất trực tiếp sản xuất ra các sản phẩm mang hàm lượng trí tuệ cao.
Trong thời đại bùng nổ thơng tin, con người muốn nắm bắt được thơng tin để tồn tại và phát triển, đều phải học, học suốt đời. Tri thức được coi là kết quả của quá trình xử lí thơng tin.
Sự bùng nổ thơng tin đã làm thay đổi quan niệm về việc học. Trước đây UNESCO nêu ra 4 trụ cột của việc học là :
+ Học để biết + Học để làm
+ Học để tự khẳng định mình
+ Học để chung sống với người khác
Nay điều chỉnh “học để học biết” thành “học để học cách học” (learing to learn) “học để tự khẳng định mình” thành “học để sáng tạo” (learing to create ). Tại sao phải điều chỉnh như vậy ? Nếu học để biết thì biết đến bao nhiêu cho vừa khi mà khoa học và cơng nghệ phát triển như vũ bão. Vậy phải học lấy cách học để khi cần kiến thức gì thì cĩ thể tự học để cĩ kiến thức đĩ.
Để học thường xuyên, học suốt đời thì phải biết cách học. Vậy phải thay đổi cách dạy học. Người dạy phải rất am hiểu sự học, là chuyên gia của việc học, là thầy học, dạy cho người ta cách học. Người học phải biết cách học, học khơng chỉ để nắm kiến thức mà cịn nắm cả phương pháp để đi đến tri thức đĩ.
Nhìn chung, trong bất kì quyển sách giáo khoa nào, cũng chỉ cĩ khoảng 20% trong tổng số từ chứa đựng những thơng tin cần để thu hoạch tồn bộ kiến thức của mơn học. Những từ này gọi là từ “khĩa” (cốt lõi) bao gồm các danh từ, động từ, phĩ từ và tính từ. Khoảng 80% số từ cịn lại khơng hề bao hàm thơng tin hữu ích nào,
chúng chỉ giữ vai trị liên kết những từ “khĩa”với nhau để tạo thành câu văn hồn chỉnh.
Ví dụ: “Sự tìm ra electron” (sách giáo khoa Hĩa học 10 nâng cao)
Tơm – xơn cho phĩng điện với hiệu điện thế 15.000 von qua hai điện cực gắn vào đầu của một ống kín đã rút gần hết khơng khí (áp suất chỉ cịn 0,001 mmHg) thì thấy màn huỳnh quang trong ống thủy tinh phát sáng. Màn huỳnh quang phát sáng do sự xuất hiện các tia khơng nhìn thấy được đi từ cực âm đến cực dương. Tia này được gọi là tia âm cực, tia âm cực bị lệch về phía cực dương khi đặt ống thủy tinh trong một điện trường. Tia âm cực là chùm hạt mang điện tích âm và mỗi hạt đều cĩ khối lượng được gọi là electron, kí hiệu là e.
Trong đoạn sách giáo khoa trên chỉ cần nhớ câu tĩm tắt như sau : Tia âm cực là chùm hạt mang điện tích âm gọi là electron. Electron kí hiệu là e và cĩ khối lượng.
Vậy để học hiệu quả, chỉ cần đọc tồn bộ sách giáo khoa một lần. Khi đọc phải tách ra được từ “khĩa”, sau đĩ ghi những ý chính và từ “khĩa” dưới dạng Lược đồ tư duy để ơn lại sau này. Lược đồ tư duy giúp tiết kiệm thời gian vì nĩ chỉ tận dụng các từ “khĩa”.
Trong lịch sử giáo dục, ở thời kỳ chưa hình thành tổ chức trường lớp chỉ cĩ hệ dạy học cá nhân, việc dạy học đã được thực hiện theo phương thức một thầy một trị hoặc một thầy dạy một nhĩm nhỏ trị, học trị trong nhĩm cĩ thể chênh lệch nhau khá nhiều về lứa tuổi và trình độ. Trong hình thức tổ chức dạy học này, thầy buộc phải và cũng cĩ điều kiện để thực hiện cách dạy phù hợp với trình độ, năng lực, tính cách của mỗi học trị, phát huy được tính tích cực chủ động của trị. Tuy nhiên, kiểu dạy học này năng suất quá thấp, rất khơng kinh tế.
Sau đĩ, hình thức tổ chức dạy học năng suất cao đĩ là hệ dạy học trường lớp ra đời từ thế kỷ 16 và tồn tại cho đến ngày nay. Trong hình thức tổ chức dạy học trường lớp, một thầy dạy cho một lớp đơng học trị, cùng lứa tuổi và trình độ tương đối đều nhau thì thầy khĩ cĩ điều kiện chăm lo cho từng trị. Từ đĩ hình thành kiểu dạy “ Thơng báo – đồng loạt”. Thầy quan tâm trước hết đến việc hồn thành trách nhiệm của mình là truyền đạt cho hết nội dung quy định trong chương trình và sách giáo khoa, thầy chỉ cố gắng làm cho trị hiểu và nhớ những điều thầy giảng. Cách
dạy như vậy tạo ra cách học thụ động, thiên về ghi nhớ, ít chịu suy nghĩ. Tình trạng này đã hạn chế chất lượng, hiệu quả dạy học, khơng đáp ứng nhu cầu của xã hội là cần cĩ những thế hệ trẻ năng động và sáng tạo.
Để khắc phục tình trạng đĩ cần thực hiện việc dạy học phân hố, quan tâm đến nhu cầu, khả năng của mỗi cá nhân học sinh trong tập thể lớp, phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của học sinh.
Trong quá trình dạy học, người học vừa là đối tượng của hoạt động dạy, vừa là chủ thể của hoạt động học. Dưới sự chỉ đạo của thầy, thơng qua hoạt động học, trị phải tích cực, chủ động cải biến mình về kiến thức, kĩ năng, thái độ, hồn thịên nhân cách, khơng ai làm thay cho mình được. Nếu người học khơng tự giác, chủ động, khơng chịu học, khơng cĩ phương pháp học tập tốt thì hiệu quả của việc dạy học sẽ rất hạn chế.
Xu thế phát triển phương pháp dạy học trên thế giới cũng như ở Việt Nam hiện nay là :
- Chuyển từ mơ hình dạy học truyền thụ một chiều sang mơ hình dạy học hợp tác hai chiều.
- Học khơng chỉ để nắm kiến thức mà cả phương pháp đi đến kiến thức. - Học cách học, trọng tâm là cách tự học, cách tự đánh giá.
- Học lấy việc áp dụng kiến thức và bồi dưỡng thái độ làm trung tâm. - Sử dụng các phương pháp dạy học tích cực.
- Sử dụng các phương tiện kỹ thuật hiện đại.
- Rèn trí thơng minh cho học sinh. Mục đích cao nhất của việc dạy học suy cho cùng là phát triển năng lực tư duy, rèn luyện trí thơng minh cho học sinh. Kiến thức cụ thể lâu ngày cĩ thể quên ( khi cần cĩ thể đọc sách) cái cịn lại là phương pháp tư duy. Cĩ phương pháp tư duy đúng đắn và sắc bén thì làm việc gì cũng cĩ hiệu quả.
Dạy học ở phổ thơng là dạy kiến thức cơ bản để rồi trên cơ sở kiến thức đĩ mà rèn luyện tư duy vì kiến thức là nguyên liệu của tư duy.
Trên cơ sở kiến thức bộ mơn Hĩa học, chúng ta cĩ thể rèn luyện cho học sinh tới 10 loại tư duy, đĩ là :
2) Tư duy logic 3) Tư duy trừu tượng 4) Tư duy hình tượng 5) Tư duy khái quát 6) Tư duy đa hướng 7) Tư duy biện chứng 8) Tư duy phê phán 9) Tư duy hĩa học 10) Tư duy sáng tạo
Các loại tư duy cĩ mối quan hệ chặt chẽ với nhau ví dụ như cĩ tư duy độc lập mới cĩ tư duy phê phán, cĩ tư duy phê phán mới phát hịên được vấn đề, do đĩ mới cĩ tư duy sáng tạo.
Rèn luyện tư duy khơng đưa lại kết quả cĩ thể “đong đếm” được như là học kiến thức. Mỗi lần học được một cách tư duy đúng hay phát hiện ra một cách tư duy sai coi như đã giành thêm được một hạt cát để dần dần làm nên bãi phù sa.
Dạy tư duy là dạy cái gì? Dạy tư duy là dạy các thao tác và hình thức tư duy.
• Dạy quan sát và so sánh
Trong dạy học hố học mẫu chất, vật tự nhiên, vật tượng hình, vật tượng trưng, thí nghiệm hố học, … là nguồn cung cấp kiến thức cho học sinh. Vì vậy phải dạy học sinh cách quan sát và so sánh để thu lượm thơng tin, xử lí thơng tin và rút ra kết luận là những tri thức mới.
Học cách quan sát, phân loại, ghi chép các hiện tượng xảy ra. Học cách làm thí nghiệm, học cách đề xuất cả giả thuyết khoa học sau đĩ dùng lập luận hay dùng thực nghiệm để xác định giả thuyết đúng, bác bỏ các giả thuyết sai.
Theo quan điểm logic học, so sánh là thao tác trí tuệ đối chiếu các đối tượng để xác định sự giống nhau và khác nhau hoặc bằng nhau giữa chúng. So sánh giúp vạch ra cái bản chất chung ẩn náu sau nhiều hình thức biểu hiện khác nhau. Ví dụ quan sát và so sánh hai cơng thức cấu tạo thu gọn sau đây để trả lời câu hỏi “Chúng biểu diễn mấy chất ? ”
H C O CH CH2 O (1) H2C CH O C H O (2)
Đây chỉ là cơng thức cấu tạo của chất este cĩ tên là vinyl fomat.
Cái bản chất chung là trình tự liên kết giữa các nguyên tử là giống nhau. Hình thức biểu hiện khác nhau : ở (1) gốc fomat đứng trước cịn ở (2) gốc vinyl đứng trước.
So sánh giúp nhận thức sự vật, hiện tượng, một cách sâu sắc nên cần chú ý dạy cách so sánh. Khi so sánh hai chất hữu cơ cĩ nhĩm chức khác nhau thì thiên về tìm những điểm giống nhau giữa chúng, thí dụ so sánh giữa ancol và axit cacboxylic như C2H5OH và CH3COOH. Ngược lại, khi so sánh hai chất hữu cơ cĩ nhĩm chức giống nhau thì thiên về tìm những điểm khác nhau giữa chúng thí dụ so sánh hai chất trong cùng dãy đồng đẳng như HCOOH và CH3COOH hoặc CH3OH và C2H5OH.
Trước khi giải một bài tập yêu cầu học sinh đọc kỹ đề bài và cố nhận xét xem đề ra cĩ những đặc điểm gỡ, đồng thời cố tận dụng các đặc điểm đĩ để tìm lời giải, sẽ tìm được cách giải hay nhất, ngắn nhất.
Ví dụ: Tính khối lượng HCOOH cĩ trong dung dịch cần lấy để tác dụng vừa đủ với 1,3587 gam C2H5OH. Giả sử hiệu suất phản ứng đạt 100%.
Giải
HCOOH + C2H5OH t H0;
HCOOC2H5 + H2O
Học sinh khơng cĩ thĩi quen quan sát, so sánh thì sau khi viết xong phương trình hĩa học là đặt bút tính tốn luơn. Học sinh biết quan sát, so sánh nhận ra ngay là khối lượng HCOOH cần lấy chính bằng khối lượng C2H5OH đĩ cho và bài tốn cĩ điểm đặc biệt là HCOOH và C2H5OH cĩ phân tử khối bằng nhau (M = 46) và phản ứng theo tỷ lệ mol là 1 :1.
Từ những quan sát và so sánh tập cho học sinh biết quy nạp. Quy nạp được sử dụng rộng rãi trong dạy học hố học. Sau đây là những ví dụ tiêu biểu :
- Từ việc nghiên cứu tính chất của nguyên tố natri rồi khái quát lên tính chất chung của cả nhĩm kim loại kiềm.
- Từ việc nghiên cứu tính chất của nguyên tố clo rồi khái quát lên tính chất chung của cả nhĩm halogen.
- Từ việc nghiên cứu tính chất của các nhĩm kim loại điển hình và các nhĩm phi kim điển hình để chuẩn bị cho việc hình thành định luật tuần hồn.
- Với chất hữu cơ thì chia chúng thành các dãy đồng đẳng, trong mỗi dãy đồng đẳng chỉ nghiên cứu kĩ một chất tiêu biểu rồi khái quát lên tính chất chung của cả dãy đồng đẳng.
Quy nạp cĩ thể đưa đến kết quả sai, cần kiểm tra lại bằng thực nghiệm hay thực tiễn.
Ví dụ 2: Hãy viết phương trình hĩa học dạng tổng quát của phản ứng thế clo vào phân tử ankan.
Giải
CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl
CH3-CH3 + Cl2 → CH3-CH2Cl + HCl Khái quát lên dạng tổng quát là :
CnH2n+2 + Cl2 → CnH2n+1Cl + HCl (1)
Sửa chỗ học sinh cĩ thể sai : Phản ứng (1) chỉ áp dụng cho CH4 và C2H6. Từ C3H8 trở đi khi định thế hết nguyên tử H sẽ xảy ra sự phân cắt mạch cacbon.
Suy diễn là cách phán đốn đi từ một nguyên lí chung đúng đắn tới một kết luận thuộc về một trường hợp riêng lẻ. Suy diễn cho phép rút ngắn thời gian học tập và phát triển tư duy logic, độc lập, sáng tạo của học sinh.
Dạy suy diễn bằng cách sử dụng tam đoạn luận là việc quen thuộc nhất hiện nay. Phép suy diễn rút ngắn thời gian học tập và phát triển tư duy logic, độc lập, sáng tạo của học sinh, nhất là sử dụng suy diễn sau khi học sinh đĩ học Bảng tuần hồn và Định luật tuần hồn.
Trong dạy học hố học cần dạy học sinh cách phối hợp đúng lúc, đúng chỗ giữa quy nạp và suy diễn. Quy nạp và suy diễn phải gắn bĩ chặt chẽ với nhau.
• Dạy phân tích và tổng hợp
Dạy phân tích là dạy cách đi sâu vào nội dung, vào chi tiết của một sự vật hay hiện tượng và các mối quan hệ giữa các chi tiết đĩ.
Dạy tổng hợp là dạy cách phát hiện ra những chi tiết, tình tiết giống nhau trong nhiều sự vật hay hiện tượng khác nhau để khái quát lên một lí luận hay quy luật chung gì đĩ trùm lên tất cả các sự vật hay hiện tượng đĩ.
Phân tích gắn với suy diễn, tổng hợp gắn với quy nạp. Phân tích và tổng hợp xen kẽ nhau, định hướng cho suy diễn và quy nạp.
• Dạy suy luận theo tương tự
Suy luận theo tương tự rất hay dùng trong dạy học hố học. Suy luận theo tương tự giúp dự đốn các phản ứng chưa được nghiên cứu. Kết quả của suy luận