2.3. Một số biện pháp phát triển năng lực thực nghiệm hóa học cho học sinh
2.3.4. Biện pháp 4: Sử dụng thí nghiệm dưới dạng bài tập thực nghiệm
2.3.4.1. Nội dung biện pháp 4
Bài tập thực nghiệm là những bài tập hóa học có nội dung thí nghiệm, liên quan đến các kiến thức về kĩ năng thực hành, vận dụng kiến thức hóa học của HS, do đó sẽ là một phương tiện có hiệu quả trong việc đánh giá các tiêu chí của NL TNHH thông qua việc giải bài tập dạng này. GV muốn sử dụng bài tập thực nghiệm có hiệu quả cần lưu ý các bước sau:
Bước 1: Phải xác định rõ mục tiêu và nội dung của các bài tập thực nghiệm
+ Mục tiêu của việc bài tập thực nghiệm là đánh giá kiến thức về kĩ năng thực hành, đánh giá được các tiêu chí của NL TNHH.
+ Xác định nội dung ở đây cần hiểu là xác định các kiến thức về kĩ năng thực hành cần trang bị và đánh giá các tiêu chí của NL TNHH của HS thông qua nội dung hóa học cụ thể nào đó. Để làm được điều này cần xuất phát từ những TN cụ thể được sử dụng trong nghiên cứu các bài học từ đó GV khai thác, xây dựng nó thành một bài tập thực nghiệm.
Bước 2: Lựa chọn dạng bài tập thực nghiệm
Tùy vào mục tiêu đánh giá HS về tiêu chí nào của NL TNHH hay tất cả các tiêu chí của NL TNHH mà GV sẽ lựa chọn dạng bài tập thực nghiệm cho phù hợp như: bài tập về phân biệt, nhận biết các chất; bài tập về lập kế hoạch thực hiện TN; bài tập dùng hình vẽ, sơ đồ; bài tập mơ tả, giải thích các hiện tượng thí nghiệm; bài tập sử lí thơng tin liên quan đến TN.
Lưu ý: Với các bài tập cung cấp thơng tin dạng hình vẽ, các hình ảnh cần đảm bảo chính xác về mặt khoa học (trừ trường hợp đề bài chủ ý vẽ sai quy tắc để kiểm tra HS) và thẩm mĩ. Nội dung, số liệu cung cấp cần đảm bảo tính chính xác và phù hợp với thực tiễn. Các số liệu đưa ra cần lưu ý về sai số của phép đo.
2.3.4.2. Ví dụ minh họa
Bài tập thực nghiệm 1: Muốn pha loãng axit sunfuric đặc, ta tiến hành thí
nghiệm theo cách nào của hình vẽ sau? Giải thích?
Phân tích: Đối với bài tập này, đầu tiên HS xác định câu hỏi nghiên cứu, đưa ra các
dự đốn, phương án thí nghiệm, xác định các bước tiến hành TN. Các nhiệm vụ này sẽ ĐG được các tiêu chí 1, 2, 3, 4, 5 (xác định câu hỏi/ mục đích TN Hình thành dự
đoán/ giả thuyết khoa học; Đề xuất các phương án TN; Phân tích và lựa chọn phương án TN; Xác định quy trình TN) của NL TNHH.
Câu hỏi nghiên cứu Dự đoán / giả thuyết Phương án thí nghiệm
Làm thế nào để pha lỗng axit sunfuric đặc?
Rót từ từ axit vào nước và khuấy nhẹ
- Hình 1 của bài tập
Sau đó HS tự lựa chọn dụng cụ, hóa chất trong số các dụng cụ, hóa chất GV đã chuẩn bị sẵn trên bàn để tiến hành TN, quan sát, phân tích hiện tượng, xác nhận dự đốn đúng. Các nhiệm vụ này sẽ ĐG được các tiêu chí 6, 7, 8, 9, 10 (Lựa chọn
dụng cụ, hóa chất chuẩn bị cho TN theo phương án đã chọn; Thực hiện các thao tác tiến hành thí nghiệm; Quan sát, mơ tả các hiện tượng TN; Giải thích và viết PTHH; Rút ra kết luận về kiến thức) của NL TNHH.
Đáp án:
Hình 1: Rót từ từ axit vào nước dọc theo thành đũa thủy tinh và khuấy đều HS rút ra quy tắc pha loãng axit sunfuric đặc: Rót từ từ axit vào nước và khuấy nhẹ bằng đũa thủy tinh mà không được làm ngược lại
Bài tập thực nghiệm 2: Trong phịng thí nghiệm, một HS tiến hành như sau: Chuẩn bị một cốc thủy tinh đựng một lượng đường trắng khoảng 1/4 thể tích cốc, sau đó nhỏ từ từ dung dịch axit sunfuric đặc vào cốc đường sao cho thấm ướt hết lớp đường. Gần như ngay lập tức thấy đường từ màu trắng ngả sang
màu vàng sau đó thành đen, rồi tạo thành cột than đen bị thổi phồng lên và có mùi sốc rất khó chịu và độc.
a. Thí nghiệm trên chứng minh tính chất nào của axit axit sunfuric đặc? b. Giải thích nguyên nhân các hiện tượng trên của thí nghiệm?
Phân tích: Đây là dạng bài tập giải thích hiện tượng TN, thơng qua việc giải
bài tập này sẽ ĐG được một số tiêu chí NL TNHH của HS, cụ thể mối liên hệ giữa câu hỏi của bài tập với các biểu hiện của NL TNHH:
Câu hỏi Biểu hiện của NL TNHH
a. Thí nghiệm trên chứng minh tính chất nào của axit axit sunfuric đặc?
- Xác định câu hỏi, mục đích TN
b. Giải thích nguyên nhân các hiện tượng trên của thí nghiệm?
- Giải thích và viết PTHH
Đáp án:
a. TN chứng minh tính háo nước của axit sunfuric đặc b. Giải thích các hiện tượng của TN:
- H2SO4 đặc có tính háo nước sẽ lấy nước của đường để tạo thành cacbon (than)
C12H22O11 12C + 11H2O
- Một phần sản phẩm C bị H2SO4 đặc oxi hóa thành khí CO2, SO2 gây hiện tượng
sủi bọt đẩy cacbon trào ra ngoài cốc.
C + 2H2SO4 đ CO2 + 2H2O + 2SO2
Câu 2 ( Vũ Tiến Tình, 2017): Quan sát cách lắp dụng cụ, hóa chất để điều
chế khí oxi trong phịng thí nghiệm như hình vẽ bên và cho biết: a. Tìm điểm sai trong cách lắp
dụng cụ để điều chế oxi ở hình bên và đề suất cách sửa lại.
b. Phương pháp thu khí trên dựa vào tính chất nào của khí oxi? Tại sao khơng nên thu khí oxi từ những bọt khí đầu tiên?
c. Tại sao khi ngừng thu khí lại cần tháo ống dẫn khí ra trước khi tắt đèn cồn?
e. Trong phịng thí nghiệm, ngồi KMnO4 có thể điều chế oxi từ những hóa chất nào khác?
Phân tích: Đây là dạng bài tập thực nghiệm có thể đánh giá được các kĩ năng sử dụng, lắp dụng cụ, đề xuất các phương án TN khác, cụ thể mối liên hệ giữa câu hỏi của bài tập với các biểu hiện của NL TNHH:
Câu hỏi Biểu hiện của NL TNHH
Câu a, câu b và câu c
- Xác định quy trình TN (Vì chỉ khi HS xác định được quy trình TN
mới tìm thấy điểm sai của hình vẽ và đề xuất sửa lại cho đúng, giải thích được tại sao phải thu khí oxi theo phương pháp dời chỗ nước, tại sao trước khi tắt đèn cồn phải tháo ống dẫn khí ra trước)
Câu d - Lựa chọn dụng cụ, hóa chất chuẩn bị cho TN theo phương án đã chọn
- Thực hiện các thao tác tiến hành thí nghiệm Câu e - Đề xuất các phương án TN
- Phân tích và lựa chọn phương án TN
Đáp án:
a. Điểm sai: ống nghiệm chứa KMnO4 ở tư thế hướng lên.
Sửa lại: ống nghiệm chứa KMnO4 ở tư thế hơi chúc miệng xuống để tránh hiện
tượng khi đun KMnO4 ẩm, hơi nước bay lên đọng lại lại trên thành ống nghiệm chảy xuống đáy làm vỡ ống.
b. Phương pháp thu khí trên dựa vào tính ít tan trong nước của khí oxi. Khơng thu khí oxi ngay từ những bọt khí đầu tiên vì ban đầu trong ống dẫn khí và ống nghiệm là khí oxi có lẫn nitơ trong khơng khí
c. Trước khi tắt đèn cồn phải tháo ống dẫn khí ra để tránh hiện tượng nước chảy ngược từ chậu vào ống nghiệm đang nóng làm vỡ ống nghiệm
d.. Tiến hành thí nghiệm (quan sát trực tiếp)
Bài tập thực nghiệm 3: Chỉ dùng giấy quỳ tím và dung dịch BaCl2 hãy trình
bày các bước phân biệt các lọ mất nhãn chứa các dung dịch sau: NaCl, NaSO4, NaOH, Ba(OH)2. Viết các PTHH tương ứng.
Phân tích: Đây là bài tập ở cấp độ vận dụng, do đó địi hỏi HS phải nắm chắc lý thuyết, phản ứng hóa học đặc trưng nhận biết từng chất để có thể đưa ra các bước tiến hành TN (xác định quy trình TN), từ đó mới lựa chọn dụng cụ, hóa chất để tiến hành TN, quan sát, mơ tả, giải thích hiện tượng. Đối với bài tập này, chúng tôi sẽ cụ thể mối liên hệ giữa câu trả lời của HS với các tiêu chí của NL TNHH sẽ đánh giá được.
Đáp án Biểu hiện của NL TNHH
* Bước 1: Dùng quỳ tím phân biệt được
2 nhóm:
+ Nhóm 1: NaOH, Ba(OH)2 (màu xanh) + Nhóm 2: NaCl, Na2SO4 (màu tím)
* Bước 2: Dùng BaCl2 phân biệt nhóm
2:
+ ống nghiệm chứa Na2SO4 xuất hiện kết tủa do có phản ứng:
BaCl2 + Na2SO4 → BaSO4↓ + 2NaCl + Còn lại là NaCl
* Bước 3: Dùng Na2SO4 đã nhận ra ở
nhóm 2 để phân biệt 2 dung dịch thuộc nhóm 1:
+ ống nghiệm chứa Ba(OH)2 xuất hiện kết tủa do có phản ứng:
Ba(OH)2 + Na2SO4 → BaSO4↓ + 2NaOH
+ Còn lại là NaOH
- Xác định quy trình TN
- Lựa chọn dụng cụ, hóa chất chuẩn bị cho TN theo phương án đã chọn
- Thực hiện các thao tác tiến hành thí nghiệm
- Quan sát, mơ tả các hiện tượng TN - Giải thích và viết PTHH
Bài tập thực nghiệm 4:
Một HS đề xuất các thí nghiệm cải tiến thực hiện ở nhà như sau:
- Thí nghiệm 1: Chuẩn bị vỏ 2 quả trứng gà có khối lượng tương đương nhau, một vỏ để nguyên, một vỏ nghiền nhỏ. Lấy vào hai cốc nhựa được đánh số 1, 2, mỗi cốc 50ml giấm ăn. Cho đồng thời lượng vỏ trứng đã chuẩn bị vào hai cốc nhựa đựng giấm ăn đó.
- Thí nghiệm 2: Chuẩn bị 2 cốc nhựa như sau:
Cốc thứ nhất chứa 50ml giấm ăn.
Cốc thứ hai chứa 25ml giấm ăn và 25ml nước cất.
Thêm đồng thời vào hai cốc, mỗi cốc một lượng vỏ trứng gà (đã nghiền nhỏ) như nhau.
a. Hai thí nghiệm cải tiến trên nhằm mục đích gì? b. Dự đốn kết quả của từng thí nghiệm.
c. Dựa vào dụng cụ, hóa chất có sẵn: dung dịch HCl 1M, mẩu đá vôi CaCO3, kẽm, hãy đề xuất phương án thí nghiệm khác mà vẫn đảm bảo thực hiện được mục đích của hai thí nghiệm trên.
d. Hãy tiến hành thí nghiệm đã đề xuất (câu 4.3), quan sát, mơ tả, giải thích hiện tượng và rút ra kết luận.
Phân tích: Mối liên hệ giữa các câu hỏi trong bài tập này với các biểu hiện
của NL TNHH
Câu hỏi Biểu hiện của NL TNHH
a - Xác định câu hỏi/ mục đích TN
b - Hình thành dự đốn, giả thuyết khoa học c - Đề xuất các phương án TN
- Phân tích và lựa chọn phương án TN - Xác định quy trình TN
d - Lựa chọn dụng cụ, hóa chất chuẩn bị cho TN theo phương án đã chọn
- Thực hiện các thao tác tiến hành thí nghiệm - Quan sát, mơ tả các hiện tượng TN
- Giải thích và viết PTHH - Rút ra kết luận về kiến thức
Bài tập thực nghiệm 5: Với các dụng cụ và hóa chất cho sẵn sau đây: Ống
nghiệm, giá để ống nghiệm, đèn cồn, thìa múc hóa chất, ống nhỏ giọt, giấy quỳ, axit H2SO4 lỗng, quỳ tím, phenolphtalein, Cu, Fe, dung dịch NaOH, dung dịch BaCl2, bột CuO. Đề xuất các dụng cụ, hóa chất và cách tiến hành TN chứng minh: dung dịch H2SO4 lỗng là axit mạnh.
Phân tích: HS đề xuất các phương án TN, phân tích, lựa chọn các phương án
TN, xác định quy trình TN, lựa chọn dụng cụ hóa chất GV đã chuẩn bị sẵn để thực hiện TN, sau đó quan sát, mơ tả hiện tượng, giải thích. Các nhiệm vụ sẽ đánh giá được các tiêu chí 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 của NL TNHH.