7. Những đóng góp của đề tài
1.5.4.5. Ưu nhược điểm của PPDH phát hiện và GQVĐ
* Ưu điểm
- Vận dụng PPDH phát hiện và GQVĐ trong dạy học tạo điều kiện cho HS phát huy tính tự giác, tích cực, chủ động và sáng tạo trong học tập; phát triển năng lực tư duy, nhận thức, năng lực GQVĐ trong học tập cũng như trong cuộc sống thực tiễn.
- Giúp HS tiếp nhận kiến thức, kỹ năng một cách khoa học, sâu sắc. HS biết được PP tự học, tự đánh giá bản thân, biết vận dụng kiến thức bài học để GQVĐ trong thực tiễn một cách sáng tạo, hợp lí.
* Hạn chế
- PPDH phát hiện và GQVĐ đòi hỏi GV có năng lực và đầu tư nhiều thời gian; HS phải có thói quen, khả năng tự học, có ý thức tự giác, tích cực tham gia vào quá trình dạy học; có như vậy mới phát huy được những mặt tích cực mà PP này đem lại. Ngoài ra, cơ sở vật chất cũng là yếu tố quan trọng giúp cho việc dạy và học theo PP đó được thành công.
1.5.5. Vận dụng PPDH phát hiện và GQVĐ trong dạy học Hóa học phổ thông hiện nay
Hóa học là một môn khoa học thực nghiệm, đòi hỏi quá trình dạy học luôn gắn với thực nghiệm và PP tư duy logic. Nếu có những bài không có điều kiện làm thí nghiệm, có thể sử dụng các mô phỏng, đĩa hình hoặc kết quả thực nghiệm đã được thừa nhận để làm dẫn chứng. Khi sử dụng PPDH phát hiện và GQVĐ trong dạy học Hóa học có thể chia làm hai loại bài như sau:
22
(2). Loại bài không sử dụng thí nghiệm hóa học.
Sau đây là quy trình dạy HS GQVĐ đối với từng loại bài:
1.5.5.1. Vận dụng PPDH phát hiện và GQVĐ trong các bài có sử dụng thí nghiệm Hóa học nghiệm Hóa học
Với bài học có sử dụng thí nghiệm hóa học thì thí nghiệm hóa học được dùng để tạo tình huống có vấn đề, xây dựng bài toán nhận thức.
Quy trình của PPDH phát hiện và GQVĐ được thực hiện như sau: Bước 1: Đặt vấn đề
GV nêu ra vấn đề nghiên cứu và thí nghiệm cần tiến hành, yêu cầu HS dự đoán hiện tượng xảy ra trên cơ sở kiến thức, kĩ năng đã có.
GV (hoặc HS) tiến hành thí nghiệm, hiện tượng thí nghiệm không đúng như đa số HS dự đoán xuất hiện mâu thuẫn nhận thức.
Bước 2: Phát biểu vấn đề cần giải quyết
Từ hiện tượng thí nghiệm, GV hướng dẫn HS đưa ra những giả thuyết từ tình huống có vấn đề nêu ra và làm rõ vấn đề cần giải quyết.
Bước 3: Hướng dẫn GQVĐ, lập kế hoạch giải.
GV hướng dẫn HS đề xuất các giả thuyết và lập kế hoạch giải theo các giả thuyết đặt ra.
Bước 4: Thực hiện kế hoạch giải, xác nhận giả thuyết đúng.
GV hướng dẫn HS thực hiện kế hoạch giải đã đề xuất. HS có thể tiến hành thí nghiệm hoặc cung cấp thêm thông tin, tư liệu cần thiết để HS suy luận logic, từ đó xác nhận giả thuyết đúng.
Bước 5: Kết kuận vấn đề.
GV hướng dẫn HS đánh giá kết quả, phát biểu kết luận, đề xuất vấn đề mới. Bước 6: Kiểm tra kiến thức thu được và vận dụng.
GV tổ chức cho HS vận dụng kiến thức mới thu được và vận dụng GQVĐ tương tự nảy sinh trong bước kết luận vấn đề.
Ví dụ:Khi nghiên cứu phản ứng tạo phức của NH3, ta có thể tạo tình huống có vấn đề có sử dụng thí nghiệm như sau:
23
Bước 1: Đặt vấn đề
GV: Khi nhỏ dung dịch NH3 đến dư vào các ống nghiệm đựng dung dịch CuSO4, AlCl3, FeCl3, có hiện tượng gì xảy ra?
HS dự đoán: có kết tủa Cu(OH)2 (xanh), Fe(OH)3 (đỏ nâu) vì dung dịch NH3 có tính bazơ. Có kết tủa Al(OH)3 và sau đó kết tủa tan vì Al(OH)3 có tính chất lưỡng tính.
GV (hoặc HS) làm thí nghiệm: nhỏ từ từ dung dịch NH3 lần lượt vào ống nghiệm đựng các dung dịch CuSO4, AlCl3, FeCl3 đến dư, hiện tượng không như dự đoán: Cu(OH)2 tạo ra tan trong NH3 dư còn Al(OH)3 không tan.
→ Xuất hiện mâu thuẫn nhận thức trái với kiến thức đã biết, nảy sinh hứng thú muốn tìm lời giải đáp cho các câu hỏi:
- Vì sao Cu(OH)2 tan được trong dung dịch NH3 dư mà Al(OH)3 lại không tan (hay Cu(OH)2 có tính lưỡng tính)
- Cu(OH)2 tan trong dung dịch NH3 dư thì sản phẩm tạo ra là chất gì?
Bước 2: Phát vấn vấn đề
GV hướng dẫn HS nêu ra những giả thuyết trong tình huống có vấn đề từ hiện tượng thí nghiệm đã quan sát được.
- Có thể Cu(OH)2 có tính chất lưỡng tính.
- Có thể Cu(OH)2 tác dụng với NH3 tạo ra chất mới: chất mới tạo thành theo cơ chế nào? Liên kết hóa học trong chúng là liên kết gì?
Như vậy ngoài tính chất bazơ yếu, tính khử thì NH3 còn có tính chất nào khác không?
Bước 3: Hướng dẫn GQVĐ - lập kế hoạch giải
Hướng dẫn HS lập kế hoạch GQVĐ:
- Hiện tượng trên chứng tỏ rằng Cu(OH)2 đã tan trong dung dịch NH3. Vậy Cu(OH)2 có tính lưỡng tính không? Kiểm nghiệm bằng thí nghiệm: Lấy ống nghiệm thứ 2 đựng dung dịch CuSO4, nhỏ từ từ dung dịch NaOH đến dư xem kết tủa Cu(OH)2 có tan không? (nếu tan thì Cu(OH)2 có tính lưỡng tính)
- Nếu Cu(OH)2 không có tính lưỡng tính thì NH3 đã tác dụng với Cu(OH)2 tạo ra một dạng chất mới.
24
Bước 4: Thực hiện kế hoạch giải. Xác định giả thuyết đúng
- HS tiến hành thí nghiệm: nhỏ dung dịch NaOH dư vào dung dịch CuSO4, kết tủa tạo ra không tan. Vậy Cu(OH)2 không có tính lưỡng tính. Chất mới tạo thành là phức chất.
GV cung cấp thông tin mới: Cu(OH)2 tác dụng với dung dịch NH3 tạo thành chất mới là dạng phức chất có công thức cấu tạo là [Cu(NH3)4](OH)2.
Phức chất được tạo thành là do phân tử NH3 kết hợp với ion Cu2+ bằng các liên kết cho - nhận giữa cặp electron chưa sử dụng của nguyên tử nitơ trong NH3 với obitan trống của ion kim loại đồng.
PTHH của phản ứng: Cu(OH)2 + 4NH3 → [Cu(NH3)4](OH)2. [Cu(NH3)4](OH)2 → [Cu(NH3)4]2+ + 2OH-
Giả thuyết thứ 2 đúng: NH3 đã tác dụng với Cu(OH)2 tạo ra phức chất mới, có màu xanh lam.
Bước 5: Kết luận vấn đề
GV hướng dẫn HS nêu kết luận
Dung dịch NH3 ngoài tính bazơ còn có khả năng tạo phức với ion kim loại Cu2+. Nguyên nhân do đôi electron chưa dùng của nguyên tử N trong phân tử và obitan trống của Cu2+.
Vậy ngoài Cu2+ thì NH3 còn có thể tạo phức với những ion kim loại nào khác nữa?
Bước 6: Kiểm tra kiến thức vừa thu được và vận dụng:
GV hướng dẫn HS tiến hành thí nghiệm: nhỏ dung dịch NH3 đến dư vào các ống nghiệm chứa các dung dịch AgNO3, ZnSO4 và quan sát.
Từ kết quả thí nghiệm đi đến nhận xét: NH3 có khả năng tạo phức chất với dung dịch của một số ion kim loại khác như Ag+
, Zn2+. Viết PTHH của phản ứng.
1.5.5.2. Vận dụng PPDH phát hiện và GQVĐ đối với các bài học không sử dụng thí nghiệm. dụng thí nghiệm.
Đối với những bài dạy hoá học mà các kiến thức thu nhận được bằng con đường suy diễn, tổng hợp kiến thức, ta có thể xây dựng các tình huống có vấn đề và giải quyết các vấn đề thông qua quá trình suy luận, tư duy logic.
25
Khi dạy những dạng bài này GV cần hướng dẫn, rèn luyện cho HS biết phân tích, so sánh, đối chiếu để nêu bật được mối liên hệ bản chất của các kiến thức để dẫn đến tình huống có vấn đề mà việc GQVĐ này sẽ dẫn đến hình thành kiến thức mới.
Quy trình dạy học phát hiện và GQVĐ được thực hiện như sau: Bước 1: Đặt vấn đề.
Thông 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 hoá học, cấu tạo - tính chất - điều chế, cấu tạo - tính chất - trạng thái tự nhiên…để phát hiện ra mâu thuẫn (nảy sinh vấn đề nhận thức).
Bước 2: Phát biểu vấn đề
Bước 3: Xác định phương hướng giải quyết và đề xuất giả thuyết
GV có thể đưa ra phương hướng giải quyết, nêu giả thuyết hoặc đưa ra các câu hỏi để HS tự đề xuất các giả thuyết.
Bước 4: Lập kế hoạch giải theo giả thuyết.
GV hướng dẫn HS nghiên cứu tài liệu, phân tích, tổng hợp, so sánh và trả lời các câu hỏi, phủ nhận điều này, xác nhận điều kia để đi đến thống nhất một vấn đề nào đó.
Bước 5: Đánh giá và kết luận về lời giải
GV kiểm tra về hệ thống câu trả lời về nội dung và logic lập luận để xác nhận giả thuyết đúng hay sai.
Bước 6: Kiểm tra lại kiến thức và vận dụng.
Ví dụ: Nghiên cứu phương pháp điều chế NH3 trong công nghiệp.
Bước 1: Đặt vấn đề
Dựa vào PTHH của phản ứng:
N2(k) + 3H2(k) 0 , , t xt 2NH3 , H = -92KJ.
Làm thế nào để điều chế được NH3 với hiệu suất cao. Bước 2: Phát biểu vấn đề
26
Phản ứng trên là phản ứng thuận nghịch kèm theo các điều kiện về nhiệt độ, áp suất và xúc tác. Vậy ở những điều kiện như thế nào thì sẽ thu được NH3 với hiệu suất cao nhất?
Bước 3: Xác định phương hướng giải quyết. Nêu giả thuyết.
GV hướng dẫn HS xác định hướng giải quyết dựa vào các câu hỏi sau:
Để phản ứng thuận nghịch trên xảy ra theo chiều thuận (tạo NH3) thì cần tác động các yếu tố nào?
- Tăng nhiệt độ cân bằng chuyển dịch thế nào? Lượng NH3 tạo thành? - Tăng áp suất cân bằng chuyển dịch thế nào? Lượng NH3 tạo thành? - Yếu tố nhiệt độ, áp suất như thế nào để có hiệu suất NH3 lớn nhất?
- Việc tăng áp suất, giảm nhiệt độ quá mức gây ảnh hưởng gì đến tốc độ phản ứng và thiết bị sản xuất?
Bước 4: Lập kế hoạch giải quyết vấn đề theo các giả thuyết.
HS giải quyết các vấn đề dựa trên cơ sở áp dụng nguyên lí chuyển dịch cân bằng của Lơ Sa-tơ-li-ê.
Bước 5: Đánh giá việc thực hiện kế hoạch giải
Việc tăng áp suất, giảm nhiệt độ trong sản xuất NH3 là phù hợp với nguyên lí chuyển dịch cân bằng nhưng nhiệt độ quá thấp thì phản ứng xảy ra chậm, áp suất quá cao thì cần thiết bị phức tạp, cồng kềnh.
Bước 6: Kết luận
Thực tế, người ta thường thực hiện phản ứng ở nhiệt độ khoảng 450 - 500oC, áp suất khoảng 200 - 300 atm và thêm chất xúc tác là sắt kim loại trộn với Al2O3, K2O,...để cân bằng nhanh chóng thiết lập, hiệu suất quá trình đạt 20 - 25%.
* Như vậy, trong dạy học hóa học ta có thể sử dụng PPDH phát hiện và GQVĐ trong các dạng bài học khác nhau:
+ Với bài dạy có sử dụng thí nghiệm thì thí nghiệm được dùng để tạo tình huống có vấn đề hoặc xác nhận giả thuyết đúng.
+ Với bài dạy không dùng thí nghiệm thì tình huống có vấn đề được sử dụng ở dạng bài tập nhận thức giúp HS tìm tòi, vận dụng kiến thức để GQVĐ qua đó mà phát triển tư duy.
27
CHƯƠNG 2
VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC PHÁT HIỆN VÀ GQVĐ TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “NHÓM NITƠ” LỚP 11 NÂNG CAO
2.1. Phân tích nội dung cấu trúc chương “Nhóm Nitơ” hóa học 11 nâng cao [12], [13] [12], [13]
2.1.1. Mục tiêu chương
a) Về kiến thức:
* Biết được:
- Vị trí các nguyên tố nhóm nitơ trong bảng tuần hoàn.
- Cấu tạo nguyên tử, cấu tạo phân tử các chất, SOXH của các nguyên tố. - Tính chất vật lí, hóa học của nitơ, photpho và các hợp chất của chúng. - Ứng dụng, phương pháp điều chế, trạng thái tự nhiên của các chất.
- Một số loại phân bón hóa học thông dụng, cách bảo quản, vai trò của nó trong nông nghiệp.
* Hiểu được:
- Sự liên quan giữa vị trí các nguyên tố nitơ, photpho và tính chất hóa học của đơn chất và hợp chất của chúng.
- Vì sao các chất lại thể hiện tính ôxi hóa, tính khử, tính axit, tính bazơ. - Nguyên nhân của sự biến đổi, sự giống nhau về tính chất hóa học cũng như sự biến đổi có quy luật tính chất đơn chất, hợp chất của các nguyên tố trong nhóm nitơ. * Vận dụng:
- Từ vị trí, cấu tạo nguyên tử, cấu tạo phân tử dự đoán tính chất hóa học cơ bản của đơn chất và hợp chất của chúng.
b) Về kĩ năng:
- Viết được các PTHH dạng phân tử và ion, phản ứng oxi hóa khử… biểu diễn tính chất hóa học, điều chế nitơ, photpho và một số hợp chất của nó.
- Từ vị trí cấu tạo nguyên tử, thành phần và cấu tạo phân tử dự đoán tính chất hóa học cơ bản của nitơ, photpho và các hợp chất của chúng. Biết kiểm tra các dự đoán và kết luận về tính chất của chúng.
28
- Nhận biết một số hợp chất của nitơ, photpho bằng phản ứng hóa học đặc trưng.
- Biết thực hiện một số thí nghiệm đơn giản, dễ thực hiện về tính chất hóa học của nitơ, photpho, amoniac, muối amoni, axit nitric, muối nitrat, axit photphoric, muối photphat, một số phân bón hóa học thông thường.
- Giải bài tập hóa học liên quan đến kiến thức chương. c) Về giáo dục tư tưởng đạo đức:
- Tự giác tích cực nghiên cứu và biết làm việc hợp tác với các học sinh khác để xây dựng kiến thức mới về nitơ, photpho, hợp chất của chúng.
- Tính cẩn thận, chính xác khi làm việc với các hóa chất độc hại. - Có ý thức bảo vệ môi trường, giữ gìn vệ sinh an toàn thực phẩm.
2.1.2. Nội dung các bài học trong chương “Nhóm Nitơ”
Tổng số tiết dạy 13 tiết (10 lí thuyết + 2 luyện tập + 1 thực hành) Bài 9: Khái quát về nhóm nitơ
- HS biết được đặc điểm cấu tạo, vị trí của các nguyên tố trong nhóm. - Sự biến đổi tính chất của các đơn chất và một số hợp chất trong nhóm. - Biết vận dụng kiến thức về cấu tạo nguyên tử để suy luận tính chất chung của nhóm.
Bài 10: Nitơ
- HS xác định được vị trí, viết cấu hình electron của nguyên tử nitơ và cấu tạo phân tử N2.
- Dự đoán tính chất hóa học của nitơ, kiểm nghiệm và viết PTHH minh họa. - Tính chất vật lí, ứng dụng và phương pháp điều chế nitơ.
Bài 11: Amoniac và muối amoni (2 tiết)
- HS mô tả được đặc điểm cấu tạo phân tử NH3.
- Tính chất vật lí, tính chất hóa học của NH3 và muối amoni.
- Ứng dụng và phương pháp điều chế NH3 trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp.
29 Bài 12: Axit nitric và muối nitrat (2 tiết)
- Biết cấu tạo phân tử, tính chất vật lí, tính chất hóa học của axit, tính oxi hóa của HNO3.
- Quan sát thí nghiệm, mô tả hiện tượng, giải thích và rút ra kết luận về tính chất hóa học của axit nitric và muối nitrat.
- Phương pháp điều chế HNO3 trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp. Bài 13: Luyện tập: Tính chất của nitơ và hợp chất của nitơ.
Bài 14: Photpho
- Biết vị trí, tính chất và các dạng thù hình của photpho. - Ứng dụng và phương pháp điều chế photpho.
Bài 15: Axit photphoric và muối photphat
- Cấu tạo phân tử, tính chất vật lí, tính chất hóa học của axit photphoric và muối photphat.
- Ứng dụng, phương pháp điều chế, cách nhận biết axit photphoric và muối photphat.
Bài 16: Phân bón hóa học (2 tiết)
- Biết thành phần hóa học của các loại phân đạm, phân lân, phân kali, phân phức hợp và cách điều chế các loại phân bón này.
- Tác dụng của từng loại phân đối với cây trồng
- Có ý thức bảo vệ môi trường, thực hiện vệ sinh an toàn thực phẩm. Bài 17: Luyện tập: Tính chất của photpho và các hợp chất của photpho.
Bài 18: Thực hành: Tính chất của một số hợp chất nitơ. Phân biệt một số loại phân bón hóa học.
2.1.3. Những chú ý về phương pháp dạy học chương “Nhóm Nitơ”
- Khi nghiên cứu chương “Nhóm Nitơ” cần chú ý tổ chức các hoạt động học