2.3. Một số biện pháp phát triển năng lực thực nghiệm hóa học cho học sinh
2.3.3. Biện pháp 3: Sử dụng thí nghiệm theo phương pháp nghiên cứu
2.3.3.1. Nội dung biện pháp 3
Theo biện pháp này thì TN được dùng là nguồn kiến thức để HS nghiên cứu tìm tịi. Đối với trường hợp này, HS chưa được học lý thuyết chung hay chưa gặp đối tượng tương tự nên có thể có nhiều dự đốn và khả năng xảy ra các dự đoán là như nhau. Sau đó, GV sử dụng TN để xác định dự đốn đúng, bác bỏ dự đốn khơng phù hợp, hình thành kiến thức mới.
Tiến trình dạy học khi sử dụng thí nghiệm theo phương pháp nghiên cứu đã nêu ở mục 1.4.3.1. có liên quan mật thiết đến các tiêu chí của NL TNHH thơng qua việc phân tích nhiệm vụ của GV - HS trong các bước, cụ thể như sau:
- Bước 1: Nêu vấn đề nghiên cứu
GV giới thiệu mục đích, nội dung nghiên cứu
HS phân tích, phát hiện, nhận ra vấn đề và có nhu cầu giải quyết vấn đề -> Tiêu chí 1 (xác định câu hỏi/ mục đích TN) của NL TNHH
- Bước 2: Xây dựng các giả thuyết
HS đưa ra suy luận về các khả năng có thể xảy ra với vấn đề nghiên cứu
-> Tiêu chí 2 (Hình thành dự đốn/ giả thuyết khoa học)
- Bước 3: Đề xuất cách xác định giả thuyết đúng
HS đề xuất TN, lựa chọn và xác định các bước tiến hành TN để xác định giả thuyết đúng
-> Tiêu chí 3, 4,5 (Đề xuất các phương án TN; Phân tích và lựa chọn phương án TN; Xác định quy trình TN)
- Bước 4: Tiến hành TN
HS thực hiện TN đã đề xuất
-> Tiêu chí 6, 7 (Lựa chọn dụng cụ, hóa chất chuẩn bị cho TN theo phương án đã chọn; Thực hiện các thao tác tiến hành thí nghiệm)
- Bước 5: Phân tích và giải thích hiện tượng từ đó xác nhận giả thuyết đúng
HS quan sát, mơ tả, giải thích hiện tượng, xác nhận giả thuyết đúng.
-> Tiêu chí 8, 9 (Quan sát, mô tả các hiện tượng TN; Giải thích và viết PTHH)
- Bước 6: Kết luận và vận dụng
GV đặt câu hỏi hướng dẫn HS kết luận HS rút ra kết luận
GV tổng kết, bổ sung (nếu cần)
-> Tiêu chí 10 (Rút ra kết luận về kiến thức) 2.3.3.2. Ví dụ minh họa
Thí nghiệm 4: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tính chất vật lí của lưu huỳnh
1. Vị trí bài học
Bài 30: Lưu huỳnh II. Tính chất vật lí
1. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tính chất vật lí
2. Mục tiêu thí nghiệm
- Kiến thức: HS nêu được ảnh hưởng của nhiệt độ đối với sự biến đổi trạng thái, màu sắc và cấu tạo phân tử của lưu huỳnh.
- Kĩ năng: dự đoán, quan sát mô tả hiện tượng TN, nhận xét, rút ra kết luận.
- Phát triển NL TNHH cho HS
3. Kiến thức, kĩ năng đã có
- Kiến thức tính chất vật lí của phi kim (lớp 9) - Kĩ năng quan sát, mơ tả, giải thích
4. Logic nhận thức
5. Tiến trình dạy học
- GV nêu vấn đề: Nhiệt độ ảnh hưởng như thế nào đến trạng thái, màu sắc của lưu huỳnh.
- HS lắng nghe, xác định vấn đề
- GV yêu cầu HS dự đốn và đề xuất các thí nghiệm để kiểm tra dự đoán dựa vào điều kiện dụng cụ, hóa chất đã chuẩn bị
+ Hóa chất: Lưu huỳnh
+ Dụng cụ: Ống nghiệm, đèn cồn, kẹp ống nghiệm - HS đưa ra dự đốn và đề xuất phương án thí nghiệm
Dự đốn / giả thuyết Phương án thí nghiệm
Lưu huỳnh sẽ chuyển từ trạng thái rắn → lỏng → hơi khi ở các nhiệt độ cao khác nhau.
Cho khoảng 1/3 lưu huỳnh bột vào ống nghiệm, sau đó đốt nóng trên ngọn lửa đèn cồn.
- GV tổ chức cho HS xem video thí nghiệm, u cầu HS quan sát, mơ tả hiện tượng các TN và trả lời câu hỏi: Các trạng thái, màu sắc của lưu huỳnh thay đổi như thế nào qua các nhiệt độ cao khác nhau?
- HS xem TN video thí nghiệm, quan sát, mơ tả hiện tượng và trả lời câu hỏi
Lưu huỳnh: Trạng thái rắn, màu vàng → Trạng thái lỏng, màu vàng → Trạng thái đặc quánh, màu nâu đỏ → Trạng thái hơi.
- GV cung cấp thông tin nhiệt độ, cấu trúc phân tử ứng với các trạng thái của lưu huỳnh khi đun.
Kiến thức tính chất vật lí của phi kim (lớp 9) Dự đoán các giả thuyết và đề xuất phương án thí nghiệm Hiện tượng thí nghiệm Giải thích nguyên nhân → Kết luận.
- HS kết luận: Nhiệt độ có ảnh hưởng đến cấu trúc phân tử và tính chất vật lí của lưu huỳnh.
Thí nghiệm 5: Ảnh hưởng của nồng độ đến tốc độ phản ứng
1. Vị trí bài học
Bài 36: Tốc độ phản ứng
II. Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng 1. Ảnh hưởng của nồng độ
2. Mục tiêu thí nghiệm
- Kiến thức: Qua TN, HS chứng minh được ảnh hưởng của nồng độ đến tốc độ phản ứng hóa học. Từ đó rút ra kết luận, khi tăng nồng độ chất phản ứng, tốc độ phản ứng tăng
- Kĩ năng: Dự đoán, thực hiện các thao tác tiến hành TN, quan sát, nhận xét hiện tượng
- Phát triển NL TNHH cho HS
3. Kiến thức, kĩ năng đã có
- Kiến thức chung về phản ứng hóa học - Kiến thức, hiểu biết thực tiễn
- Kĩ năng quan sát, mơ tả, giải thích
4. Logic nhận thức
5. Tiến trình dạy học
- GV nêu vấn đề: Yếu tố nồng độ ảnh hưởng như thế nào đến tốc độ của một phản ứng hóa học (tăng/ giảm)?
- Kiến thức chung về phản ứng hóa học - Kiến thức, hiểu biết thực tiễn Dự đoán các giả thuyết và đề xuất phương án thí nghiệm Hiện tượng thí nghiệm Giải thích nguyên nhân -> kết luận.
- HS lắng nghe, xác định vấn đề
- GV yêu cầu HS dự đoán và đề xuất các thí nghiệm để kiểm tra dự đốn dựa vào điều kiện dụng cụ, hóa chất đã chuẩn bị
+ Hóa chất: dung dịch Na2S2O3 0,1M, dung dịch H2SO4 0,1M + Dụng cụ: Cốc thủy tinh, ống đong
- HS đưa ra dự đốn và đề xuất phương án thí nghiệm
Dự đốn / giả thuyết Phương án thí nghiệm
Nồng độ có ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng
Rót đồng thời 2 cốc đựng axit H2SO4 (có thể tích và nồng độ giống nhau) vào 2 cốc đựng dung dịch Na2S2O3 (có nồng độ khác nhau)
- GV hướng dẫn HS cách tiến hành thí nghiệm:
Dùng ống đong để lấy các hoá chất như sau:
2 cốc thuỷ tinh: lấy vào mỗi cốc 25ml dung dịch H2SO4 0,1M. 2 cốc thuỷ tinh khác đánh số thứ tự 1, 2 rồi lấy lần lượt:
Cốc 1: 25 ml dung dịch Na2S2O3 0,1M
Cốc 2: 10 ml dung dịch Na2S2O3 0,1M + 15 ml nước cất Sau đó đổ đồng thời 2 cốc đựng axit H2SO4 vào cốc 1 và 2.
- GV tổ chức cho HS làm thí nghiệm theo nhóm, u cầu HS quan sát, mơ tả hiện tượng các TN, nhận xét và trả lời câu hỏi: Thời gian xuất hiện kết tủa màu trắng đục của lưu huỳnh ở cốc nào nhanh hơn?
- HS tiến hành TN, quan sát, mô tả hiện tượng TN, trả lời và giải thích: Tốc độ phản ứng trong cốc thứ nhất lớn hơn vì khi nồng độ của chất phản ứng tăng → tần số va chạm có hiệu quả lớn → tốc độ phản ứng càng lớn.
Na2S2O3 + H2SO4 → Na2SO4 + S↓ + SO2↑+ H2O
- HS kết luận: Khi tăng nồng độ chất phản ứng, tốc độ phản ứng tăng.
Như vậy, có thể thấy mỗi phương pháp đều có những đặc điểm và điểm mạnh nhất định, có tác dụng tích cực trong việc tăng tính chủ động lĩnh hội kiến thức của HS. Vì vậy tùy vào mục tiêu, nội dung, vị trí bài dạy trong chương trình, tính phức
tạp của dụng cụ và độc hại của hóa chất, kĩ năng thí nghiệm đã có của HS và vị trí sử dụng TN mà GV nên lựa chọn phương pháp sử dụng cho hợp lí. Với các TN đơn giản, sử dụng hóa chất ít độc hại, khó gây nguy hiểm cho HS thì có thể cho HS thực hiện dưới sự hướng dẫn của GV, hạn chế việc sử dụng TN theo phương pháp minh họa nhằm phát huy tính tích cực nhận thức, rèn luyện tính tự học và tư duy của HS.
Đề xuất phương pháp sử dụng các thí nghiệm HS có thể tự tiến hành khi học các bài nghiên cứu tài liệu mới trong chương 6, 7 - Hóa học 10 THPT
Bài Tên thí nghiệm
Đề xuất phương pháp sử dụng thí nghiệm Giải thích Bài 29 Oxi - Ozon
Oxi tác dụng với natri
Kiểm chứng
Dựa vào kiến thức đã học ở lớp 8, HS có thể đưa ra dự đoán đúng, sau đó làm TN để kiểm chứng lại dự đoán
Oxi tác dụng với cacbon Điều chế oxi trong phòng TN
Bài 30. Lưu huỳnh
Lưu huỳnh tác dụng với kim loại Cu
Kiểm chứng
Dựa vào tính chất hóa học của phi kim (lớp 9), tính chất của oxi (cùng nhóm VIA) HS có thể đưa ra các dự đoán đúng, sau đó làm TN kiểm chứng lại dự đoán Lưu huỳnh tác dụng với
phi kim
Bài 33. Axit
sunfuric - Muối sunfat
Pha loãng axit sunfuric đặc
Kiểm chứng
HS đã được học kiến thức về axit (lớp 9) Tính axit của axit sunfuric
lỗng
Axit sunfuric đặc tác dụng với kim loại
Nêu và giải quyết vấn đề
GV dẫn dắt HS từ tính chất hóa học chung của axit và bài HCl đã học trước đó để tạo mâu thuẫn khi thấy phản ứng
Bài Tên thí nghiệm Đề xuất phương pháp sử dụng thí nghiệm Giải thích khơng phải là H2. Axit sunfuric đặc tác
dụng với phi kim
GV dẫn dắt HS từ tính chất của phi kim (lớp 9) để đưa ra dự đoán mâu thuẫn khi thấy phản ứng
xảy ra Tính háo nước của axit
sunfuric đặc Kiểm chứng
HS có thể đưa ra dự đoán đúng từ kiến thức lớp 9
Nhận biết ion sunfat
Bài 36. Tốc độ phản ứng
Khái niệm tốc độ phản ứng
Nghiên cứu
Đây là kiến thức mới, HS chưa được học lý thuyết chung hay trường hợp tương tự.
Ảnh hưởng của nồng độ đến tốc độ phản ứng Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng Ảnh hưởng của diện tích bề mặt đến tốc độ phản ứng
Ảnh hưởng của xúc tác đến tốc độ phản ứng