2.1.1. Mục tiêu cơ bản
Phần hố học phi kim là phần kiến thức nằm trong hệ thống kiến thức hố học phổ thơng, gĩp phần hồn thiện kiến thức hố học cho HS phổ thơng, hồn thành mục tiêu của chương trình hố học phổ thơng, giúp HS đạt được:
* Về kiến thức: HS cĩ được hệ thống kiến thức hố học phần phi kim trong hệ thống kiến thức hố học THPT tương đối hồn thiện, hiện đại và thiết thực từ đơn giản đến phức tạp. * Về kĩ năng: HS cĩ được hệ thống kĩ năng hố học phổ thơng cơ bản và tương đối thành thạo, thĩi quen làm việc khoa học gồm:
+ Kĩ năng học tập hố học + Kĩ năng thực hành hố học
+ Kĩ năng vận dụng kiến thức hố học để giải quyết một số vấn đề trong học tập và thực tiễn đời sống
* Về thái độ: HS cĩ thái độ tích cực như:
+ Hứng thú học tập mơn hố học
+ Ý thức trách nhiệm với bản thân, với xã hội và cộng đồng; phát hiện và giải quyết vấn đề một cách khách quan, trung thực trên cơ sở phân tích khoa học
+ Ý thức vận dụng những tri thức hố học vào cuộc sống và vận động người khác cùng thực hiện
+ HS bước đầu cĩ định hướng chọn nghề nghiệp, liên quan đến hố học
2.1.2. Cấu trúc chương trình
HS được làm quen với phần hố học phi kim ngay từ chương trình lớp 8, với những nguyên tố phi kim đầu tiên, đơn giản là oxi và hiđro ngay sau khi học xong những lí thuyết cơ bản về chất và phản ứng hố học. Trong chương trình hố học phổ thơng, HS tiếp tục được học các nguyên tố phi kim theo hệ thống nhĩm nguyên tố ngay sau khi học xong lí thuyết cơ bản về cấu tạo chất, bảng tuần hồn và liên kết hố học (lớp 10: nhĩm halogen, nhĩm oxi – lưu huỳnh) và lí thuyết chủ đạo về sự điện li (lớp 11: nhĩm nitơ – photpho, nhĩm cacbon – silic).
Lớp Nội dung Lí thuyết (tiết) Luyện tập (tiết) Thực hành (tiết) Ơn tập (tiết) Kiểm tra (tiết) Tổng (tiết) 8 Oxi. Khơng khí 7 1 1 1 10 Hiđro. Nước 8 2 2 1 11 10 Nhĩm halogen 6 2 2 1 11 Nhĩm oxi – Lưu huỳnh 6 2 2 1 11 11 Nhĩm nitơ - photpho 8 2 1 1 12 Nhĩm cacbon - silic 4 1 0 0 5 Tổng (tiết) 39 10 8 5 62
Như vậy cấu trúc của phần hố học phi kim trong chương trình hố học phổ thơng chiếm số lượng đáng kể và cĩ vị trí tương đối quan trọng trong việc hình thành hệ thống kiến thức tồn diện cho HS. Phần hố học phi kim được đưa vào nghiên cứu ngay sau khi HS đã học xong phần lí thuyết chủ đạo, nên khi dạy học phần này GV cần dùng phương pháp suy diễn để dự đốn tính chất.
2.2. Xây dựng hệ thống bài tập thực nghiệm hố học
2.2.1. Cơ sở và phương pháp xây dựng bài tập hố học thực nghiệm
2.2.1.1. Cơ sở xây dựng bài tập hố học thực nghiệm
Trước hết chúng ta tìm hiểu về cấu tạo của một bài tập hố học thực nghiệm theo sơ đồ sau:
Hình 2.1. Sơ đồ cấu tạo bài tập hố học thực nghiệm
Từ sơ đồ trên cĩ hai cơ sở quan trọng để thiết kế bài tập hố học thực nghiệm: - Cơ sở lí thuyết: bao gồm các nội dung lí thuyết hố học cần kiểm tra.
- Cơ sở thực nghiệm: bao gồm các nội dung thực nghiệm và các kĩ năng thực hành cần kiểm tra.
Như vậy để thiết kế bài tập hố học thực nghiệm cĩ thể xuất phát từ: - Những kiến thức và kĩ năng cần kiểm tra.
- Những sai lầm về lí thuyết và thực hành mà học sinh thường mắc phải.
Điều kiện Điều kiện
1. Hoạt động tư duy 2. Kĩ năng thực hành Các dữ kiện về lí thuyết và thực nghiệm hố học Kết luận về lí thuyết và thực nghiệm hố học
- Một số bài tập cơ bản cĩ sẵn.
2.2.1.2. Phương pháp xây dựng bài tập hố học thực nghiệm
Dựa vào các cơ sở và những điểm xuất phát trên cĩ thể xây dựng được một BTHH thực nghiệm cĩ tính chất cơ bản, điển hình (gọi là bài tập gốc). Áp dụng phương pháp grap kết hợp với tiếp cận modul, chúng ta cĩ thể biến đổi nội dung BT gốc thành nhiều BT khác nhau theo 6 cách sau:
- Nghịch đảo giữa điều kiện và yêu cầu - Thay đổi điều kiện
- Thay đổi yêu cầu
- Thay đổi cả điều kiện và yêu cầu - Tổ hợp nhiều bài tập
- Chuyển bài tập dạng tự luận sang các dạng TNKQ và ngược lại
Các phương pháp trên là cơ sở để xây dựng BTHH thực nghiệm theo từng mục đích dạy học khác nhau, làm cho số lượng và chất lượng (độ khĩ) các BTHH thực nghiệm được tăng lên.
2.2.2. Qui trình xây dựng bài tập hố học thực nghiệm
Sau khi nghiên cứu, chúng tơi đưa ra qui trình xây dựng BTHH thực nghiệm theo các bước như sau:
Bước 1. Xác định mục đích của bài tập: Một bài TNKQ cĩ thể được dùng để kiểm tra kiến thức đã học với các mức độ khác nhau, cĩ thể được dùng để luyện tập cho học sinh về một KN nào đĩ hoặc kiểm tra tính sáng tạo, hoặc thậm chí cĩ thể kiểm tra các phẩm chất đạo đức của học sinh… Tuy nhiên, chúng ta quan tâm đến kiểm tra kết quả kiến thức, KN của HS sau khi học kiến thức mới, sự liên hệ kiến thức cũ.
Bước 2. Xác định mục tiêu cần đạt được: Cĩ 2 loại mục tiêu:
- Mục tiêu về các hành vi mà HS thể hiện ra được và cĩ thể kiểm tra đánh giá thơng qua một số tiêu chuẩn cụ thể, đây là loại mục tiêu thao tác. Mục tiêu này chỉ rõ những hành động HS cần đạt được trong giờ học. Tuy nhiên, với cách tổ chức dạy học hiện nay thì loại mục tiêu này chưa đạt được.
- Việc thực hiện mục tiêu thao tác sẽ dẫn đến mục tiêu thứ hai là mục tiêu về kết quả mà HS cần đạt được khi học kiến thức mới.
- Việc xác định mục tiêu dạy học trước hết phải dựa trên chương trình, nội dung cụ thể của SGK, với các mức độ nhận thức từ thấp đến cao: mức độ biết, mức độ hiểu, mức độ vận
dụng, mức độ phân tích, mức độ tổng hợp, mức độ đánh giá. Chúng ta cần chú ý đến 3 mức độ nhận thức đầu tiên, nĩ tương ứng với mục đích dạy học cần đạt được về kiến thức.
Bước 3. Soạn câu hỏi:
- Căn cứ vào mục tiêu cụ thể để lựa chọn hình thức: trắc nghiệm tự luận hay trắc nghiệm khách quan (câu điền khuyết, câu ghép đơi, câu đúng/ sai, câu nhiều lựa chọn) và viết câu hỏi cụ thể.
- Khi viết cần lưu ý đến các nguyên tắc soạn thảo cho từng loại một.
- Khi soạn cần chuẩn bị sẵn những câu hồn chỉnh, đúng. Sau đĩ chọn các mồi nhử nếu là câu nhiều lựa chọn, hoặc cắt bớt nếu là câu điền khuyết.
Lưu ý: Trên cơ sở và nguyên tắc đã nêu ở trên, GV cĩ thể xây dựng BTHH thực nghiệm xuất phát từ những yếu tố sau:
* Xuất phát từ những kiến thức và kĩ năng cần kiểm tra. Theo cách này, để xây dựng bài tập, địi hỏi GV phải biết phân tích những kiến thức và kĩ năng thực hành cần kiểm tra HS, từ đĩ suy ra điều kiện và yêu cầu cho một bài tập gốc.
Ví dụ: Sau khi học bài clo(lớp 10), cần kiểm tra tính chất lí hố và các kĩ năng thực hành điều chế, thu khí clo trong PTN. Cĩ thể đưa ra bài tập gốc như sau: “Trong phịng thí nghiệm, người ta thường điều chế khí clo từ MnO2 và HCl đặc.
a) Viết PTHH.
b) Khí clo thu được từ phản ứng trên cĩ tinh khiết khơng?”
Trong bài tập này, GV kiểm tra kiến thức của HS về phản ứng điều chế khí clo và kĩ năng phân tích sản phẩm tạo thành để kết luận độ sạch của khí clo:
MnO2 + 4HCl →to
MnCl2 + Cl2 + 2H2O
HS sẽ nhận ra khí clo thu được chưa tinh khiết vì cịn lẫn khí HCl và hơi nước.
Từ bài tập gốc trên, GV cĩ thể biến đổi thành nhiều bài tập khác nhau, chẳng hạn: “ Người ta thường điều chế khí clo trong phịng thí nghiệm từ MnO2 và HCl đặc. Để thu được khí clo sạch và khơ, cần dẫn khí thu được qua các bình rửa khí A và B (như hình vẽ). Hãy cho biết bình A và B đựng chất nào trong các chất sau đây: dung dịch Ca(OH)2, dung dịch NaOH, dung dịch NH3, dung dịch NaCl, dung dịch Br2, H2SO4 đặc, H2O. Giải thích.”
Hình 2.2. Bộ dụng cụ điều chế khí clo
* Xuất phát từ những sai lầm thường gặp về lí thuyết và thực hành.
Theo Từ điển Tiếng Việt (NXB Khoa học xã hội, Hà Nội, 1994) thì sai lầm là “trái với yêu cầu khách quan, lẽ phải, dẫn đến hậu quả khơng hay”. Sai lầm khơng chỉ xuất hiện trong cuộc sống mà cịn xuất hiện cả trong học tập và nghiên cứu khoa học. Trong giáo dục, I.a. Komensky khẳng định: “Bất kì một sai lầm nào cũng cĩ thể làm cho HS kém đi nếu như GV khơng chú ý ngay tới sai lầm đĩ, bằng cách hướng dẫn HS nhận ra và sửa chữa, khắc phục sai lầm”.
Theo chúng tơi, nếu GV cĩ khả năng dự đốn được các sai lầm (về cả lí thuyết lẫn phương pháp thực hành) mà HS thường mắc phải, sẽ tạo nên được các tình huống hấp dẫn trong bài tập mà ta cĩ thể gọi là “bẫy”. Trong bài tập hố học thực nghiệm khơng những chú ý các “bẫy về lí thuyết” mà cịn phải tạo các “bẫy về thực hành”. Một GV giỏi, cĩ kinh nghiệm trong dạy học, sẽ cĩ khả năng dự đốn được nhiều sai lầm của HS, làm cơ sở để xây dựng các bài tập hố học thực nghiệm.
Ví dụ: Khi nĩi đến phản ứng tráng bạc, HS thường ngộ nhận chỉ cĩ andehit mới cĩ phản ứng này, do đĩ khi thực hiện các bài tập nhận biết các chất hữu cơ, thường dẫn đến HS mắc sai lầm về kĩ năng chọn thuốc thử. Cĩ thể đưa ra bài tập gốc như sau: “Trong phịng thí nghiệm cĩ 2 lọ hố chất khơng ghi nhãn là HCHO và HCOOH. Trình bày một phương pháp phân biệt 2 lọ hố chất này”.
Trong bài tập này, nếu HS nào khơng nắm được lí thuyết, cho rằng chỉ cĩ andehit mới cĩ phản ứng tráng gương (bẫy về lí thuyết) thì sẽ dẫn đến cách nhận biết định tính bằng dung dịch AgNO3/NH3 (bẫy về thực hành). Nếu nắm kĩ lí thuyết, HS cĩ thể dễ dàng nhận biết bằng quỳ tím hoặc kim loại Na (chỉ HCOOH cĩ hiện tượng).
Từ bài tập gốc trên, GV cĩ thể biến đổi thành các bài tập khác nhau, chẳng hạn như: “Cĩ 2 ống nghiệm đựng HCHO và HCOOH riêng biệt, cho vào cả 2 ống nghiệm một lượng
dư NaOH, sau đĩ lần lượt cho 2 ống nghiệm vào 2 cốc đựng dung dịch AgNO3 dư. Nêu hiện tượng xảy ra. Viết PTHH”.
⇒ Trong bài tập này, HS thường khơng nhận ra muối HCOONa cũng tham gia phản ứng tráng bạc (bẫy về lí thuyết), từ đĩ sẽ nêu sai hiện tượng cĩ xuất hiện kết tủa Ag ở cốc thứ hai (bẫy về thực hành).
* Xuất phát từ những bài tập cĩ sẵn để làm bài tập gốc.
Trong quá trình tìm hiểu thực tế ở các trường phổ thơng, chúng tơi nhận thấy so với 2 cách trên thì một số GV hay sử dụng cách này để xây dựng các bài tập mới dựa vào các bài tập cĩ sẵn trong SGK, sách tham khảo. Tuy nhiên, chủ yếu chỉ mới sử dụng phương pháp “lắp ráp thủ cơng” nên kết quả bài tập nhận được chưa tạo nên được các “bẫy” cĩ tính sáng tạo, nhiều khi cịn làm mất đi cái hay vốn cĩ của bài tập ban đầu. Hơn nữa, BTHH thực nghiệm cũng chưa cĩ nhiều trong các tài liệu hiện hành, gây khĩ khăn cho GV khi chọn bài tập gốc.
Điều quan trọng là phải nắm được các kĩ năng thực hành cần rèn luyện cho HS để từ đĩ chọn những bài tập gốc phù hợp và dễ biến đổi về các dạng khác.
Ví dụ: Trong tài liệu lí luận dạy học hố học [42, tr.195-196] cĩ một bài tập hố học thực nghiệm như sau, cĩ thể chọn làm bài tập gốc: “Dụng cụ ở hình vẽ sau thường dùng để điều chế khí nào trong phịng thí nghiệm kể dưới đây: clo, oxi, amoniac, nito oxit, cacbonic.
Hình 2.3. Dụng cụ điều chế khí
Để giải BT này, trước hết HS phải biết phân tích: Bộ dụng cụ trên chia thành 2 bộ phận là bộ phận để điều chết khí và bộ phận để thu khí. Bộ phận để điều chế khí là một hệ phễu brom và bình cầu cĩ nhánh, dụng cụ này để điều chế các chất khí bằng tác dụng của một chất lỏng lên một chất lỏng hay chất rắn. Với bình thu khí lắp như vậy, chất khí này phải nặng hơn khơng khí và khơng tác dụng với khơng khí. Do đĩ, dụng cụ này dùng để điều chế một chất khí cĩ 3 đặc điểm là: nặng hơn khơng khí, khơng tác dụng với khơng khí và được điều chế do tác dụng của một chất lỏng lên chất rắn hoặc chất lỏng. Từ đĩ, HS cĩ thể đi tới kết luận: dụng cụ trên dùng để điều chế các khí: Cl2, O2 và CO2 trong phịng thí nghiệm.
Từ bài tập gốc trên, GV cĩ thể biến đổi thành một số bài tập khác nhau, chẳng hạn như: “Dụng cụ ở hình bên dưới thường dùng để điều chế các chất khí nào trong phịng thí nghiệm kể dưới đây: clo, oxi, amoniac, nito oxit, cacbonic?
Hình 2.4. Dụng cụ điều chế và thu khí
Phân tích tương tự, bộ dụng cụ này chỉ dùng để điều chế và thu khí NH3.
Bước 4. Lựa chọn câu hỏi: Tuỳ vào mục đích cụ thể, GV lựa chọn câu hỏi cho phù hợp. Chẳng hạn, dùng bài tập thực nghiệm để nghiên cứu bài học mới, củng cố kiến thức, luyện tập, ơn tập hay kiểm tra kiến thức.
2.3. Hệ thống bài tập thực nghiệm phần hố học phi kim
Nội dung kiến thức hố học phần phi kim bao gồm 4 chương: Nhĩm halogen, nhĩm oxi – lưu huỳnh, nhĩm nitơ – photpho và nhĩm cacbon – silic. Mỗi chương đều được cấu trúc gồm các bài truyền thụ kiến thức mới của đơn chất, bài truyền thụ kiến thức mới của hợp chất, bài luyện tập và bài thực hành. Mỗi bài truyền thụ kiến thức mới được cấu trúc gồm 6 phần: cấu tạo phân tử, tính chất vật lí, tính chất hố học, trạng thái tự nhiên, ứng dụng và điều chế. Trên cơ sở đĩ, chúng tơi đã nghiên cứu và biên soạn được 347 BTHH thực nghiệm dạng tự luận và trắc nghiệm. Cụ thể từng chương như sau:
- Chương “nhĩm halogen”: 116 bài.
- Chương “nhĩm oxi – lưu huỳnh”: 115 bài. - Chương “nhĩm nitơ – photpho”: 82 bài. - Chương “nhĩm cacbon – silic”: 34 bài. Với các dạng bài tập:
- BT liên quan đến thí nghiệm hố học (quan sát, mơ tả, giải thích, cách tiến hành thí nghiệm): 139 bài.
- BT nhận biết, tách chất, điều chế chất: 71 bài. - BT liên quan đến thực tiễn: 59 bài.
- BT định lượng: 23 bài.
2.3.1. Bài tập thực nghiệm chương “Halogen”
Trong chương này, chúng tơi đã xây dựng và sưu tầm được 116 BT thực nghiệm hố học, với các dạng như sau:
- BT liên quan đến thí nghiệm hố học (quan sát, mơ tả, giải thích, cách tiến hành thí nghiệm): 44 bài.
- BT nhận biết, tách chất, điều chế chất: 27 bài. - BT liên quan đến thực tiễn: 15 bài.
- BT cĩ hình vẽ, mơ hình: 21 bài. - BT định lượng: 9 bài.
Dưới đây là một số bài tập minh hoạ:
Bài 1. Cho 1 mẩu giấy màu vào bình nước clo, một lúc sau thì mẩu giấy bị phai màu. Thí
nghiệm này chứng tỏ nước clo cĩ tính
A. oxi hĩa mạnh. B. tẩy màu. C. khử mạnh. D sát trùng.
Đáp án: B
Bài 2. Nhĩm các hố chất cĩ thể dùng để điều chế lượng nhỏ khí clo trong phịng thí