9. Cấu trúc khóa luận
2.1.2. Đặc điểm về nội dung kiến thức và cấu trúc phần hóa học hữu cơ
Trong chương trình hóa học phổ thông các kiến thức về hóa học hữu cơ được sắp xếp trong chương trình hóa học lớp 9 THCS và chương trình hóa học lớp 11, 12 trường THPT.
1. Nội dung kiến thức phần hóa học hữu cơ được xây dựng và nghiên cứu trên cơ sở các quan điểm lý thuyết hiện đại, đầy đủ, phong phú và toàn diện. Hệ thống lý thuyết này đủ để cho HS suy luận, dự đoán lý thuyết, giải thích tính chất dựa vào sự phân tích đặc điểm cấu trúc phân tử của hợp chất hữu cơ.
Các quan điểm của lý thuyết cấu tạo nguyên tử, liên kết hóa học, thuyết cấu tạo hợp chất hữu cơ cung cấp cơ sở lý thuyết giúp HS hiểu được đặc điểm cấu trúc phân tử các chất hữu cơ cơ bản, giải thích khả năng liên kết thành các mạch của nguyên tố carbon. Sự lai hóa orbital nguyên tử và các dạng lai hóa cơ bản, sự hình thành các dạng liên kết hóa học đặc biệt là liên kết cộng hóa trị trong phân tử hợp chất hữu cơ, liên kết hydro giữa các phân tử là cơ sở giúp HS nêu được các tính chất vật lí của một số loại hợp chất hữu cơ (tính tan, nhiệt độ nóng chảy, nhiệt độ sôi,…), lí do hình thành bốn liên kết trong phân tử methane là như nhau, mạch carbon trong phân tử hợp chất hữu cơ là đường gấp khúc, sự phân bố các nguyên tử trong phân tử hợp chất hữu cơ không cùng nằm trên một mặt phẳng và có sự quay tương đối tự do của các nguyên tử, nhóm nguyên tử quanh trục liên kết tạo ra vô số cấu dạng khác nhau,… Từ đặc điểm của liên kết cộng hóa trị, các kiểu phân cắt dạng liên kết này để tạo ra sản phẩm trung gian là gốc tự do, carbocation rất kém bền, là cơ sở để HS hiểu được đặc điểm phản ứng hữu cơ (xảy ra chậm, theo nhiều hướng, tạo nhiều sản phẩm), cơ chế của các dạng phản ứng hữu cơ cơ bản (thế, cộng, tách,…), quy tắc chi phối phản ứng thế, cộng, tách, xác định được sản phẩm chính, phụ trong quá trình nghiên cứu các loại chất hữu cơ cụ thể.
Trong phần hóa học hữu cơ, ngôn ngữ hóa học được trình bày cụ thể theo danh pháp IUPAC (tên gốc – chức, tên thay thế) đảm bảo được tính nhất quán, logic trong
55 toàn bộ chương trình và tính khoa học hiện đại, hòa nhập với hệ thống danh pháp hóa học quốc tế ở mức độ phổ thông.
Các phương pháp nghiên cứu hóa học hữu cơ được trang bị ở mức độ cơ bản về các phương pháp thực nghiệm: chưng cất, chiết, kết tinh trong điều chế, tách chất hữu cơ và vận dụng chúng trong thực hành, giải các dạng bài tập lập công thức hợp chất hữu cơ dựa vào các dữ kiện thực nghiệm.
Sự vận dụng các kiến thức lý thuyết trong việc nghiên cứu các chất hữu cơ cụ thể để làm rõ mối quan hệ qua lại giữa đặc điểm cấu tạo phân tử hợp chất hữu cơ với tính chất của chúng và vận dụng để giải thích các kiến thức, hiện tượng thực tế có liên quan.
2. Nội dung kiến thức đảm bảo tính phổ thông, cơ bản hiện đại, toàn diện và thực tiễn, phản ánh được sự phát triển mạnh mẽ của hóa học hữu cơ trong thập niên cuối thế kỉ XX.
Tính cơ bản, hiện đại của chương trình được thể hiện ở nội dung các kiến thức lí thuyết. Hệ thống kiến thức này đã cho phép vận dụng các thành tựu của cơ học lượng tử vào việc nghiên cứu bản chất, đặc điểm liên kết trong hợp chất hữu cơ (sự xen phủ các orbital tạo ra các dạng liên kết đơn, đôi, ba, hệ liên hợp, hệ thơm, liên kết hydro,…), cấu trúc hóa học của hợp chất hữu cơ. Cấu trúc phân tử của các hợp chất hữu cơ được trình bày ở mức độ chi tiết, đầy đủ để làm cơ sở cho việc giải thích tính chất vật lí, hóa học của chất.
Ví dụ: Trong phân tử alcohol liên kết C – OH, đặc biệt là liên kết O – H phân cực mạnh, nên nhóm – OH, nhất là nguyên tử H dễ bị thay thế hoặc tách ra trong các phản ứng hóa học làm cơ sở lý thuyết giải thích các tính chất của các loại alcohol.
Tính khoa học hiện đại và thực tiễn của nội dung nghiên cứu được thể hiện rõ nét qua sự trình bày chuẩn xác, đảm bảo tính chính xác khoa học của các định nghĩa, khái niệm, qui tắc,… được đưa vào trong chương trình SGK. Các kiến thức về công nghệ sản xuất chất hữu cơ thể hiện được phương pháp tổng hợp hữu cơ hiện đại, các công nghệ, quy trình sản xuất, chất xúc tác mới được áp dụng trong thực tiễn để tạo ra các sản phẩm có giá thành thấp, chất lượng cao hơn thay thế cho các qui trình lạc hậu.
56
Ví dụ:
- Quy trình tổng hợp glycerol từ propylene theo sơ đồ chi tiết.
- Sử dụng methane làm nguyên liệu tổng hợp acetylene thay cho đất đèn CaC2.
Tăng cường các kiến thức thực tiễn trong nội dung học tập như: alkane, alkene, alkyne, arene, hợp chất thiên nhiên terpen, chất tẩy rửa, vật liệu composite, keo dán, chất dẻo, dẫn xuất halogen, alcohol, carboxylic acid,… Hạn chế các nội dung phải ghi nhớ máy móc cũng như phải tính toán theo kiểu “toán hóa học”, ít đi vào bản chất hóa học và gắn với thực tiễn.
Ví dụ:
- Giới thiệu, hướng dẫn cho HS cách làm rượu từ phương pháp lên men trái cây. - Hướng dẫn HS cách chiết xuất tinh dầu từ thiên nhiên như hoa hồng, chanh, xả,…
Tính toàn diện của chương trình được thể hiện ở hệ thống kiến thức về các loại chất hữu cơ được nghiên cứu trong chương trình. Các loại hợp chất hữu cơ cơ bản, tiêu biểu đều được nghiên cứu và sắp xếp từ đơn giản đến phức tạp về thành phần và cấu trúc phân tử: từ hydrocarbon đến các dẫn xuất của hydrocarbon. Trong nghiên cứu các loại chất hữu cơ có chú trọng đến các chất tiêu biểu cho từng dãy đồng đẳng.
Ví dụ: Các loại hợp chất hữu cơ được sắp xếp từ đơn giản đến phức tạp và các chất tiêu biểu như: Ethylene → Ethanol → Acetic acid → Ethyl acetate.
Như vậy nội dung kiến thức phần hóa học hữu cơ đã được chú trọng nhiều về tính khoa học, hiện đại hệ thống, toàn diện và thực tiễn, thể hiện được sự phát triển mạnh mẽ của hóa học hữu cơ trong việc giải quyết các vấn đề cơ bản là tạo cơ sở vật chất phục vụ đời sống, kinh tế, xã hội trong nước và trên thế giới.
3. Chương trình phần hóa học hữu cơ được xây dựng theo nguyên tắc đồng tâm, nghiên cứu hai lần, mang tính kế thừa và phát triển hoàn chỉnh trên cơ sở lí thuyết chủ đạo của chương trình.
Phần kiến thức hóa học hữu cơ THCS nghiên cứu các chất cụ thể đại diện cho các chất hữu cơ cơ bản như: methane, ethylene, acetylene, benzene, ethanol, acetic acid, chất béo, glucose, tinh bột,… Các chất được nghiên cứu ở những nét cơ bản nhất về thành phần, cấu tạo phân tử, tính chất nhằm cung cấp cho HS khái niệm cơ bản,
57 toàn diện về chất, chất hữu cơ, mối quan hệ thành phần, cấu tạo phân tử với tính chất các hợp chất hữu cơ.
Phần kiến thức hóa học hữu cơ ở THPT được nghiên cứu ở lớp 11 và 12, các chất hữu cơ được nghiên cứu theo các loại hợp chất trên cơ sở lí thuyết cấu tạo nguyên tử, liên kết hóa học và kiến thức đại cương về hóa học hữu cơ với mức độ khái quát cao. Sự nghiên cứu này mang tính kế thừa, phát triển, hoàn thiện và khái quát các kiến thức đã có ở THCS vì trong nghiên cứu luôn có sự giải thích, tìm hiểu bản chất các quá trình biến đổi của các loại chất hữu cơ, làm rõ mối quan hệ biện chứng giữa thành phần, cấu trúc phân tử hợp chất với tính chất các chất, ảnh hưởng qua lại giữa nguyên tử, nhóm nguyên tử trong phân tử, sự chuyển hóa giữa các loại hợp chất, các quá trình tổng hợp hữu cơ và ứng dụng của chúng.
4. Hệ thống kiến thức được sắp xếp logic chặt chẽ mang tính kế thừa và phát triển, đảm bảo tính sư phạm, phù hợp với khả năng nhận thức của HS.
Các kiến thức được giảng dạy ở THCS mang tính cụ thể, nghiên cứu các chất cụ thể, từ đơn giản đến phức tạp phù hợp với hoạt động tư duy cụ thể của học sinh THCS. Ở THPT phần cơ sở lý thuyết được nghiên cứu trước làm cơ sở cho sự dự đoán, phân tích, giải thích tính chất các chất và các quá trình hóa học khi nghiên cứu từng loại chất cụ thể. Quá trình nghiên cứu các chất luôn có sự suy diễn, khái quát hóa, phù hợp với phương pháp nhận thức và tư duy học tập ở nhịp độ nhanh của học sinh THPT.
Các kiến thức về chất hữu cơ được sắp xếp mang tính kế thừa, phát triển và có mối quan hệ giữa các loại hợp chất hữu cơ:
Hydrocarbon → Dẫn xuất Halogen → Dẫn xuất chứa Oxygen → Dẫn xuất chứa Nitrogen → Polymer.
Trong nghiên cứu các loại hợp chất luôn chú trọng đến các mối liên hệ giữa các loại hydrocarbon, giữa các dẫn xuất có oxygen, giữa hydrocarbon với các dẫn xuất của hydrocarbon, các mối liên hệ này là cơ sở cho HS thiết lập sơ đồ tổng hợp các chất hữu cơ và cũng là cơ sở để ôn tập, hệ thống hóa các kiến thức cơ bản nhất của chương trình. Sự sắp xếp này làm cho mức độ khó khăn, phức tạp của nội dung kiến thức được tăng dần, tạo điều kiện cho GV tổ chức các hoạt động học tập trong giờ học và phát
58 triển tư duy, năng lực nhận thức cho HS. Sự nghiên cứu các chất hữu cơ được thực hiện ở dạng khái quát, các loại chất hữu cơ được biểu thị bằng công thức tổng quát, công thức chung, biểu diễn các quá trình biến đổi bằng phương trình tổng quát, phương pháp nhận thức được bắt đầu từ việc phân tích đặc điểm cấu trúc phân tử suy luận về đặc tính chung của loại chất và tính chất của chất cụ thể trong dãy đồng đẳng đó. Với các nét đặc thù về cấu trúc nội dung, phương pháp nghiên cứu các chất hữu cơ sẽ tạo điều kiện thuận lợi để GV phát triển tư duy khái quát, hình thành phương pháp hoc tập, nghiên cứu các chất hữu cơ cho HS. Những đặc điểm về nội dung, cấu trúc chương trình phần hóa học hữu cơ còn là cơ sở cho việc lựa chọn phương pháp, phương tiện dạy học của GV và phương pháp học tập của HS trong các giờ học cụ thể [19].