Các HS đƣợc hỏi cho rằng HS đƣợc tự tiến hành TN là cách học hiệu quả nhất, tiếp theo là cách quan sát, theo dõi GV tiến hành TN, xem video mơ phỏng. Cách nghe giảng, quan sát hình vẽ mơ tả TN và ghi chép bài cĩ số HS cho rằng hiệu quả và ít hiệu quả tƣơng đƣơng nhau.
* Với câu hỏi “Em đã trực tiếp tiến hành TN trong các giờ học Hĩa chƣa?” 68% 31% 1% Rất thích Bình thường Khơng thích 206 315 347 208 142 81 50 7 36 0 50 100 150 200 250 300 350 400
Nghe giảng, quan sát các hìnhvẽ mơ tả TN và ghi
chép bài
Quan sát, theo dõi GV tiếnhành TN, xem video
mơ phỏng
HS tự tiến hành TN
Biểu đồ 1.13. Mức độ HS được trực tiếp tiến hành TN trong các giờ học hĩa học
Chỉ cĩ 4% HS đƣợc thƣờng xuyên làm TN trong các giờ học hĩa học, 38% HS thỉnh thoảng đƣợc làm TN. Điều này cho thấy số HS đƣợc trực tiếp tiến hành TN cịn rất hạn chế.
* Với câu hỏi “Em đã từng tiến hành TN trong PTN hĩa học chƣa”:
Biểu đồ 1.14. Mức độ HS được trực tiếp tiến hành TN PTN hĩa học
36% HS chƣa từng làm TN, 34% HS hiếm khi đƣợc làm TN trong phịng thực hành hĩa học, cho thấy các bài thực hành hĩa học chƣa đƣợc thực hiện một cách đầy đủ.
* Với câu hỏi “Em thích phƣơng pháp sử dụng TN nhƣ thế nào?”
20% 38% 38% 4% Chưa từng làm Hiếm khi Thỉnh thoảng Thường xuyên 36% 34% 27% 3% Chưa từng làm Hiếm khi Thỉnh thoảng Thường xuyên
Biểu đồ 1.15. Phương pháp sử dụng TN mà HS thích
Phƣơng pháp sử dụng TN đƣợc HS thích nhất là GV tổ chức cho HS tự tiến hành TN theo nhĩm hoặc làm cá nhân và phƣơng pháp GV hƣớng dẫn HS tiến hành TN. Phƣơng pháp GV biểu diễn TN minh họa và dùng hình vẽ, clip TN đƣợc HS đánh giá là bình thƣờng.
* Với câu hỏi về tác dụng của việc sử dụng TN trong giờ học hĩa học:
Biểu đồ 1.16. Tác dụng của TN trong giờ học hĩa học
Hầu hết HS nhận thấy sử dụng TN trong các giờ hĩa học là biện pháp hiệu quả làm tăng sự yêu thích mơn hĩa học; hiểu và nhớ kiến thức lâu hơn;
152 286 323 141 279 167 119 250 33 11 22 73 0 50 100 150 200 250 300 350
Giáo viên biểu diễn TN minh họa
GV hướng dẫn
HS tiến hành TN GV tổ chức cho HS tự tiến hành TN theo nhĩm hoặc làm cá nhân Dùng hình vẽ, clip TN để hướng dẫn HS nghiên cứu bài học Rất thích Bình thường Khơng thích 399 415 422 367 411 404 54 41 32 89 48 56 11 8 10 8 5 4 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Làm tăng sự yêu thích mơn hĩa Hiểu và nhớ kiến thức lâu hơn Rèn luyện kĩ năng thực hành Tăng sự tin tưởng vào khoahọc Tạo khơng khí lớp học sơi nổi Giải thích các hiện tượng trong đời sống Hiệu quả Ít hiệu quả Khơng hiệu quả
rèn luyện kỹ năng thực hành, tăng sự tin tƣởng vào khoa học; tạo khơng khí lớp học sơi nổi; giải thích các hiện tƣợng trong cuộc sống.
* Với câu hỏi sự cần thiết của việc phát triển năng lực thực nghiệm hĩa học:
Biểu đồ 1.17. Sự cần thiết của việc phát triển NLTNHH
73% HS đồng ý việc phát triển NLTN là cần thiết. 25% HS cho rằng khơng quá cần thiết phải phát triển NLTN cho HS và chỉ cĩ 2% HS cho rằng viêc phát triển NLTN là khơng cần thiết. Kết quả này cho thấy HS đã nhận thấy sự cần thiết phải phát triển NLTN.
Với câu hỏi “Em tự đánh giá năng lực thực nghiệm hĩa học của mình nhƣ thế nào?” 73% 25% 2% Cần thiết Khơng quá cần thiết Hồn tồn khơng cần thiết
Biểu đồ 1.18. Mức độ các kỹ năng của HS
Đa số các kỹ năng của HS ở mức biết nhƣng chƣa thành thạo. Số lƣợng HS thành thạo các kỹ năng là rất ít. Do đĩ cần phải chú trọng hơn nữa đến viêc rèn luyện các kỹ năng cho HS.
133 192 122 170 152 211 119 104 128 115 88 289 234 259 237 248 213 248 278 273 269 213 42 38 83 57 64 40 97 82 63 80 163 0 50 100 150 200 250 300 350 Lựa chọn dụng cụ,thiết bị phù hợp với mỗi TN Lựa chọn hĩa chất phù hợp Tháo, lắp, biết cách sử dụng các dụng cụ, thiết bị Cách lấy từng loại hĩa chất Đọc hiểu thơng số trên các thiết bị, dụng cụ Cách thu, xử lí các chất khí Tiến hành TN an tồn, thành cơng Mơ tả các hiện tượng TN Giải thích, phân tích kết quả tN Rút ra kết luận, kiến thức Vệ sinh, sắp xếp, cất dọn dụng cụ, hĩa chất sau TN
Khơng biết các kĩ năng, thao tác Biết nhưng chưa thành thạo Thành thạo các kĩ năng, thao tác
Tiểu kết chƣơng 1
Tơi đã tổng quan những nội dung cở bản về cơ sở lí luận cĩ liên quan đến đề tài, đĩ là những nội dung cơ bản về TNHH, NLTNHH và dạy học nhằm phát triển NLTNHH cho HS.
Cơ sở thực tiễn của đề tài đƣợc xây dựng trên kết quả điều tra đối với 33 GV và 464 HS của trƣờng THPT Khoa học Giáo dục và THPT Trí Đức. Kết quả điều tra cho thấy GV và HS cơng nhận sự cần thiết cần phải phát triển NLTN cho HS; việc sử dụng TN nhằm mục đích phát triển NLTN cho HS, việc HS đƣợc làm TN chƣa đƣợc thƣờng xuyên; NLTN của HS cịn nhiều hạn chế.
Đĩ là cơ sở để tơi lựa chọn, xây dựng hệ thống các TN, cụ thể trong chƣơng Este – Lipit nhằm phát triển NLTN cho HS và đƣợc trình bày trong chƣơng 2 của đề tài.
CHƢƠNG 2. BIỆN PHÁP PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC NGHIỆM HĨA HỌC CHO HỌC SINH THƠNG QUA DẠY HỌC THÍ NGHIỆM
CHƢƠNG ESTE – LIPIT HĨA HỌC 12 2.1. Đặc điểm chung của chƣơng Este - Lipit
2.1.1. Đặc điểm, vị trí chương Este - Lipit
Chƣơng trình mơn hĩa học đƣợc chia thành các chủ đề vừa đảm bảo củng cố các mạch nội dung, phát triển kiến thức và kĩ năng HS đã đƣợc học ở lớp dƣới, vừa giúp HS cĩ thêm hiểu biết về các kiến thức cơ sở chung của hĩa học, làm cơ sở cho việc học tập và nghiên cứu. Phần hĩa học hữu cơ trong chƣơng trình hĩa học lớp 12 bao gồm các chủ đề: Este – Lipit; Cacbohiđrat; Hợp chất chứa nitơ; Polime. Trong đĩ, phần Este – Lipit là phần đầu tiên, ngay sau khi học sinh đƣợc tìm hiểu về ancol và axit cacboxylic trong chƣơng trình hĩa học lớp 11.
Dựa trên các kiến thức đã đƣợc học nhƣ: cấu tạo phân tử hợp chất hữu cơ, tính chất hĩa học của ancol, tính chất hĩa học của axit cacboxylic,… kết hợp với sự hiểu biết của HS cho phép HS nghiên cứu phần Este – Lipit một cách đầy đủ về khái niệm, tính chất, phƣơng pháp điều chế và ứng dụng của este, lipit. Nhƣ vậy, vị trí của phần Este – Lipit cho phép HS nghiên cứu, học tập thuận lợi dựa trên nền tảng kiến thức đã cĩ, đồng thời, cung cấp cho HS những hiểu biết mới về este, lipit, gĩp phần hồn thiện kiến thức về các hợp chất hữu cơ cho HS.
2.1.2. Mục tiêu dạy học của chương Este – Lipit
Các yêu cầu cần đạt đƣợc trong chƣơng Este – Lipit:
- Nêu đƣợc khái niệm về lipit, chất béo, axit béo, đặc điểm cấu tạo phân tử este.
- Viết đƣợc cơng thức cấu tạo và gọi đƣợc tên một số este đơn giản (số nguyên tử C trong phân tử ≤ 5) và thƣờng gặp.
- Trình bày đƣợc đặc điểm về tính chất vật lí và tính chất hĩa học cơ bản của este (phản ứng thủy phân) và của chất béo (phản ứng hidro hĩa chất béo lỏng, phản ứng oxi hĩa chất béo bởi oxi khơng khí).
- Trình bày đƣợc ứng dụng của chất béo và axit béo.
- Nêu đƣợc khái niệm, đặc điểm về cấu tạo và tính chất chất giặt rửa của xà phịng và chất giặt rửa tự nhiên, tổng hợp.
- Thực hiện đƣợc (quan sát video) thí nghiệm về phản ứng xà phịng hĩa chất béo.
- Nêu đƣợc cách sử dụng hợp lí, an tồn xà phịng và chất giặt rửa tổng hợp trong cuộc sống.
2.1.3. Cấu trúc nội dung chương Este - Lipit
Kiến thức về este, lipit và chất giặt rửa đƣợc cung cấp cho HS trong chƣơng Este – Lipit. Đây là các chất cĩ liên quan trực tiếp đến đời sống và rất gần gũi với HS (tinh dầu, nƣớc hoa, mỡ động vật, dầu thực vật, xà phịng, các loại bột giặt,…). Qua đĩ, HS thấy đƣợc mối liên hệ giữa hĩa học với đời sống, đồng thời làm tăng sự hứng thú với mơn học.
Nội dung của mỗi bài trong chƣơng Este – Lipit chứa đựng rất nhiều kiến thức mà học sinh đã đƣợc học trong chƣơng trình hĩa học hữu cơ lớp 11. Do đĩ, khả năng ơn tập, vận dụng kiến thức đã học vào vệc nghiên cứu kiến thức mới đƣợc huy động tối đa. Điều đĩ sẽ giúp học sinh chủ động hơn trong việc tìm kiếm, tiếp thu các kiến thức mới.
Sơ đồ 2.1. Hệ thống kiến thức chương Este - Lipit
Cĩ thể điều chề este bẳng nhiều phƣơng pháp khác nhau: ancol tác dụng với axit, ancol tác dụng với clorua axit, ancol hoặc phenol tác dụng với anhidrit axit,…Trong giới hạn kiến thức của HS, SGK chỉ đƣa ví dụ cho HS cơng nhận và từ đĩ vận dụng để nhận dạng hợp chất este.
Phản ứng thủy phân của este trong mơi trƣờng axit cĩ tính thuận nghịch, mặc dù khơng đáng kể vì nƣớc thƣờng đƣợc lấy dƣ và khả năng phản ứng của axit cacboxylic với ancol chỉ xảy ra trong điều kiện ancol và axit nguyên chất. Phản ứng thủy phân este trong mơi trƣờng kiềm, là phản ứng
Bài 1. Este
Khái niệm, danh pháp, tính chất và ứng dụng của este
Bài 2. Lipit
Khái niệm, tính chất vật lí, tính chất hĩa học, ứng dụng
Bài 3. Khái niệm về xà phịng và chất tẩy rửa tổng hợp Khái niệm, quy trình sản xuất xà phịng, chất giặt rửa tổng hợp; tác dụng tẩy rửa của xà phịng, chất giặt rửa tổng hợp
Bài 4. Luyện tập: Este và chất béo
một chiều và thƣờng xảy ra chậm, cần lắc hoặc khuấy để phản ứng xảy ra nhanh hơn.
Từ cấu tạo của este, HS cĩ thể suy luận về tính tan và nhiệt độ sơi của este so với ancol cĩ khối lƣợng phân tử gần nhau và axit cacboxylic đồng phân.
Cĩ một số este khơng no đƣợc dùng để điều chế polime (metyl metacrylat, vinyl axetat,…), GV cĩ thể hƣớng dẫn HS viết các phản ứng trùng hợp các monome này để nhấn mạnh luận điểm: cấu tạo hĩa học quyết định tính chất hĩa học của hợp chất hữu cơ.
Lipit là những hợp chất hữu cơ bao gồm dầu, mỡ và những este cĩ tính chất tƣơng tự dầu, mỡ. Lipit đƣợc chia thành lipit đơn giản và lipit phức tạp. Phần này HS đã cĩ hiểu biết ở mơn sinh học. Về cấu tạo, sáp là monoester, do đĩ tính chất hĩa học của sáp chính là tính chất của các este đơn chức đã đƣợc học ở bài trƣớc. Steroit và photpholipit là những este phức tạp nên khơng đƣợc đề cập đến trong nội dung bài Lipit.
Lipit đơn giản là các este của ancol và axit béo, bao gồm sáp, triglixerit và steroid. Sáp cĩ thành phần chính là các este của monoancol phân tử khối lớn với các axit béo cĩ phân tử khối lớn. Phân tử các axit béo cĩ số nguyên tử cacbon chẵn CH3[CH2]nCOO[CH2]mCH3 với n = 22 – 34, m = 15 – 35. Ở điều kiện thƣờng, sáp tồn tại ở thể rắn. Sáp đƣợc tìm thấy trong dịch tiết của động vật (sáp ong, sáp cá voi,…) hoặc trong các dạng dự trữ của một số thực vật. Steroit là este của axit béo cĩ phân tử khối lớn với các ancol đa vịng, đơn chức cĩ phân tử khối lớn. Steroit là chất rắn khơng màu, khơng tan trong nƣớc, cĩ trong mỡ dƣới da và trong máu.
Lipit phức tạp là các photpholipit (photphatit) gồm các đại diện:
- Glixerophotphatit là các este hỗn tạp của glixerol với các axit béo cĩ phân tử khối lớn và axit photphoric. Ví dụ: lexitin cĩ mặt trong lịng đỏ trứng gà, xephalin cĩ trong não, thận, gan, …
- Do yêu cầu của chƣơng trình chỉ giới thiệu kĩ về chất béo.
Lipit là loại thức ăn rất quan trọng đối với cơ thể ngƣời. Sự chuyển hĩa lipit trong cơ thể diễn ra theo hai quá trình: đồng hĩa và dị hĩa. Quá trình chuyển hĩa lipit thành các chất đơn giản kèm theo sự giải phĩng năng lƣợng, cung cấp năng lƣợng cho cơ thể.
Bài Lipit đƣợc học ngay sau bài Este để HS cĩ thể hiểu đƣợc tính chất của chất béo. Do đĩ, khi nắm đƣợc chất béo là trieste, HS sẽ dễ dàng hiểu đƣợc tính chất hĩa học của chất béo cũng nhƣ viết đƣợc các PTHH minh họa cho tính chất hĩa học của chất béo.
Xà phịng là hỗn hợp muối natri hoặc kali của các axit béo với một phần các chất phụ gia (chất độn, chất tạo hƣơng, chất tẩy trắng…). Hàm lƣợng quy về axit béo khoảng 60 – 70 về khối lƣợng. Nguồn axit béo lấy chủ yếu từ dầu, mỡ động, thực vật. Ngày nay, ngƣời ta sản xuất xà phịng từ dầu mỏ theo sơ đồ:
RCH2CH2R’ o2,t ,o xt RCOOH + R’COOH
Sau khi trung hịa ta đƣợc các muối để làm xà phịng.
Xà phịng cĩ hạn chế là dễ tạo thành các muối khĩ tan của canxi và magie khi giặt với nƣớc cứng. Ngày nay, ngƣời ta đã sản xuất các chất cĩ tính năng giặt rửa nhƣ xà phịng, đĩ là các muối ankylsunfat, ankylsunfonat, ankylbenzensunfonat. Sau khi chế hĩa với các phụ gia khác sẽ thu đƣợc xà phịng bột hay chất giặt rửa tổng hợp. Do yêu cầu của chƣơng trình, SGK khơng trình bày cơng nghệ sản xuất xà phịng, GV cĩ thể yêu cầu học sinh sƣu tầm, tìm hiểu.
2.2. Phân tích nội dung kiến thức trong các thí nghiệm chƣơng Este – Lipit Lipit
Các kiến thức thí nghiệm trong chƣơng Este – Lipit đƣợc khai thác ở các khía cạnh: tính chất vật lí, tính chất hĩa học của este, điều chế este; tính
chất vật lí, tính chất hĩa học của chất béo; xác định dầu ăn bị pha trộn; xác định chất béo cĩ trong thực phẩm; các hoạt động ngoại khĩa nhƣ điều chế tinh dầu, son mơi hay xà phịng,…
Este đƣợc điều chế bằng nhiều cách khác nhau: ancol tác dụng với axit, ancol tác dụng với clorua axit, ancol hoặc phenol tác dụng với anhidrit axit,… Tuy nhiên, do giới hạn chƣơng trình SGK, phản ứng điều chế este tập trung chủ yếu vào phản ứng giữa axit và ancol. Thí nghiệm điều chế este đƣợc tiến hành từ ancol và axit cacboxylic với xúc tác axit sunfuric đặc:
RCOOH + R’OH t°, H2SO4đặc RCOOR’ + H2O
Phản ứng este hĩa là phản ứng thuận nghịch, xảy ra chậm, cần sự xúc tác của axit sunfuric đậm đặc và sự gia nhiệt. Muốn cân bằng chuyển dịch theo chiều tạo thành este, cần tăng nồng độ các chất tham gia phản ứng (thƣờng tăng nồng độ ancol) hoặc tách lấy một sản phẩm ra khỏi hỗn hợp phản ứng bằng cách chƣng cất song song với việc tiến hành phản ứng.
Trong khi thực hiện phản ứng este, cĩ thể yêu cầu HS nhận xét mùi của hỗn hợp phản ứng và quan sát hiện tƣợng để rút ra nhận xét về tính chất vật lí của este.
Phản ứng thủy phân este xảy ra đƣợc trong mơi trƣờng axit và mơi trƣờng kiềm. Phản ứng thủy phân este trong mơi trƣờng axit là phản ứng thuận nghịch, trong khi đĩ phản ứng trong mơi trƣờng kiềm xảy ra một chiều:
RCOOR’ + H2O
t°, H2SO4
RCOOH + R’OH RCOOR’ + NaOH t° RCOONa + R’OH
Phản ứng thủy phân este trong mơi trƣờng kiềm xảy ra khá chậm, cần khuấy, lắc mạnh cho phản ứng xảy ra.
Một số loại este cĩ mùi đặc trƣng của hoa quả nên đƣợc ứng dụng trong lĩnh vực thực phẩm và mĩ phẩm, ví dụ: isoamyl axetat cĩ mùi chuối chín,
genranyl axetat cĩ mùi hoa hồng,… Các este này cĩ thể tổng hợp bằng