CHƯƠNG 2:TUYẾN CHỌN, XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BÀI TẬP HÓA HỌC PHẦN ĐẠI CƯƠNG VÀ HIĐROCACBON HÓA HỌC 11 NÂNG CAO NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ
2.2. Tuyến chọn và xây dựng hệ thống bài tập hóa học phần đại cương và hiđrocacbon hóa học 11 nâng cao THPT
2.2.1. Nguyên tắc lựa chọn và xây dựng hệ thống bài tập hóa học để phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh
Việc lựa chọn và xây dựng hệ thống BTHH để phát triển năng lực GQVĐ cho HS cần đảm bảo các nguyên tắc sau:
1) BT lựa chọn và vận dụng đảm bảo tính tích cực, tìm tòi và kiến thức đã có của HS, có thể giáo dục thành công vấn đề cần giải quyết trong BT.
Đảm bảo tính mục tiêu và phù hợp với nội dung của chương trình và chuẩn kiến thức, kĩ năng và phát triển năng lực HS. Bài tập lựa chọn và xây dựng phải hướng vào đối tượng trọng tâm kiến thức hình thành kĩ năng và phát triển năng lực chung và năng lực chuyên biệt.
2) Đảm bảo tính chính xác khoa học của các nội dung kiến thức hóa học và các môn khoa học có liên quan.
3) Đảm bảo phát triển năng lực của HS đặc biệt là năng lực GQVĐ, để đảm bảo nguyên tắc này các BTHH đƣợc lựa chọn và xây dựng phải đảm bảo yêu cầu đa dạng của BT phát triển năng lực, có chứa đựng mâu thuẫn nhận thức, đòi hỏi sự vân dụng những hiểu biết khác nhau để giải quyết và gắn với thực tiễn đời sống.
4) Đảm bảo tính vừa sức phù hợp với năng lực nhận thức, vận dụng của các đối tƣợng HS.
2.2.2. Quy trình xây dựng bài tập hóa học để phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh
Việc xây dựng BTHH để phát triển năng lực GQVĐ cho HS đƣợc thực hiện theo quy trình sau.
Bước 1: Lựa chọn nội dung học tập có thể xây dựng mâu thuẫn nhận thức hoặc, hiện tượng, tình huống thực tiễn có liên quan.
Bước 2: Xác định tri thức HS đã có và tri thức, kĩ năng, cần hình thành trong nội dung học tập, hoặc trong tình huống thực tiễn đã chọn.
- GV xác định rõ:
+ Kiến thức, kĩ năng mới cần hình thành cho HS.
+ Những kiến thức, kĩ năng HS đã có.
Bước 3: Xây dựng mâu thuẫn nhận thức
Từ nội dung học tập, xây dựng mâu thuẫn nhận thức cơ bản đảm bảo mâu thuẫn này có thể GQVĐ trên cơ sở các tri thức HS đã có.
Bước 4: Thiết kế bài tập và diễn đạt
Lựa chọn các dữ liệu xuất phát hoặc bối cảnh tình huống (Kiến thức đã có, hình ảnh, tranh, nguồn thông tin… ) nêu yêu cầu đặt ra và diễn đạt bằng lời có chứa đựng các vấn đề cần giải quyết.
Bước 5: Xây dựng đáp án, lời giải và kiểm tra tính chính xác, khoa học theo tiêu chí BT định hướng năng lực.
Bước 6: Tiến hành thử nghiệm và chỉnh sửa.
BT đã xây dựng cần cho kiểm tra thử, vào chỉnh sửa sao cho hệ thống BT đảm bảo tính chính xác khoa học về kiến thức kĩ năng, có giá trị về mặt thực tiễn và phù hợp với đối tượng HS, mục tiêu GD môn hóa học ở trường THPT. Các BT sau khi để thử nghiệm và chỉnh sửa đƣợc sắp xếp, hoàn thiện hệ thống BT để đảm bảo tính khoa học và tiện lợi trong sử dụng.
Ví dụ 1: Từ nội dung về đồng phân và danh pháp của ankan với mục tiêu HS phải rút ra được kết luận về kiến thức, kĩ năng mới.
- Khái niệm đồng phân của ankan.
- Mối quan hệ giữa CTPT của ankan và t0s.
- Rèn luyện kĩ năng viết đồng phân và gọi tên ankan.
Kiến thức HS đã có
- Với mỗi chất hoá học xác định có 1 điểm sôi xác định
- Khái niệm đồng phân.
- Quy tắc gọi tên theo danh pháp UIPAC - CTCT về đồng phân cấu tạo chất hữu cơ.
* Xây dựng mâu thuẫn nhận thức: Ứng với một CTPT của chất hữu cơ có thể xác định đƣợc nhiều nhiệt độ sôi khác nhau.
* Xây dựng bài tập: Từ thí nghiệm, các nhà hóa học xác định đƣợc hệ nhiệt độ sôi khác nhau là 9,40C, 27,80C và 36,10 C ứng với hợp chất hữu cơ có CTPT là C5H12. Vì sao có hiện tƣợng này? Biểu thị CTCT của các hợp chất có chung CTPT C5H12 và gọi tên chúng? Các nhiệt độ sôi trên tương ứng với các hợp chất có CTPT nào? Giải thích?
Khi giải BT này HS cần xác định đƣợc mâu thuẫn nhận thức, vấn đề cần giải quyết - Tại sao ứng với một CTPT C5H12 lại xác định đƣợc 3 t0s khác nhau ? - Mối quan hệ giữa CTCT và CTPT chất hữu cơ ?
- Mối quan hệ giữa t0s và CTCT của các chất ?
* Hướng GQVĐ
- Ứng với CTPT C5H12 có 3 t0s khác nhau nhƣng có chung CTPT (hợp đồng phân)
- Phải viết đƣợc CTCT của các đồng phân C5H12. - Gọi tên các chất đồng phân của C5H12.
- Xác định mối quan hệ giữa t0s với các chất đồng phân có mạch nhánh khác nhau và ghép t0s vào các đồng phân cho phù hợp.
Với C5H12 có 3 đồng phân
CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 pentan t0s = 36,10 C.
CH3-CH(CH3)-CH2-CH3 2-metylbutan (iso pentan) t0s = 27,80 C.
CH3-C(CH3)2-CH3 2,2 đimetyl propan t0s = 9,21 0 C.
Tương tự có thể tra các số liệu về t0s của các chất có các đường đồng phân khác nhau để xây dựng các BT tương tự.
Ví dụ 2: Phản ứng cộng vào nối đôi
* Kiến thức cần hình thành
+ Hiểu đƣợc bản chất cơ chế cộng A+, B- vào liên kết п (C=C).
* Kiến thức HS đã có
+ Phản ứng cộng HCl, Cl2,… vào phân tử CH2=CH2. + Cơ chế phản ứng cộng.
* Xây dựng mâu thuẫn nhận thức
- Khi cho CH2=CH2 tác dụng với HCl chỉ thu đƣợc 1 sản phẩm. nếu cho CH2=CH-CH3 tác dụng với HCl lại cho 2 sản phẩm.
- Khi cho CH2=CH-CH3 tác dụng với HCl thu đƣợc hai sản phẩm với tỉ lệ 2 sản phẩm không bằng nhau
* Xây dựng BT
1) Các chất CH2=CH2 và CH2=CH-CH3 tác dụng với HCl thì số sản phẩm thu được trong hai trường hợp có bằng nhau không?
2) Khi cho CH2=CH-CH3 tác dung với HCl , tại sao các sản phẩm sinh ra với lƣợng không bằng nhau? Cho biết sản phẩm chính, sản phẩm phụ.
Ví dụ 3: Xác định công thức phân tử của một chất hữu cơ
* Kiến thức cần hình thành
Tìm ra các phương pháp để xác định CTPT của một hợp chất hữu cơ
* Kiến thức HS đã có
- Các công thức biểu diễn hợp chất hữu cơ CxHyOz, nếu biết x, y, z thì biết công thức phân tử hợp chất hữu cơ.
- Biết đốt cháy chất hữu cơ chứa C, H có thể có O thì thu đƣợc CO2 và H2O - Các biểu thức tính hàm lƣợng phần trăm, tính theo PTHH, tính số mol chất theo PTHH.
* Xây dựng mâu thuẫn
Có những con đường nào để xác định x, y, z ? Muốn xác định được x, y, z người ta phải xác định được những đại lượng nào? Ứng với một bộ đại lượng cụ thể, thiết lập mối liên hệ giữa những đại lƣợng đó với x, y, z nhƣ thế nào?
* Xây dựng BT
Khi điều chế đƣợc một chất hữu cơ X có công thức phân tử dạng CxHyOz, muốn xác định CTPT của X ta phân tích để xác định những đại lƣợng nào?
Ứng với các đại lƣợng đó hãy thiết lập quy trình tính x, y, z.
Ví dụ 4: Ứng dụng của những polime dùng làm cao su
* Kiến thức cần hình thành
+ Tìm ra một số ứng dụng của đồng phân hình học trong thực tế.
* Kiến thức, kĩ năng đã biết
+ HS đã biết khái niệm phản ứng trùng hợp, bản chất phản ứng trùng hợp, ứng dụng chính của cao su là dựa vào tính đàn hồi.
+ HS đã có kĩ năng viết PTHH điều chế polime.
* Xác định mâu thuẫn nhận thức
Trùng hợp isoprene theo kiểu 1,4 thì mạch polime có cấu trúc nhƣ thế nào thì tính đàn hồi tốt nhất?
* Xây dựng BT
Trùng hợp Isopren CH2=C(CH3)-CH=CH2 theo kiểu 1,4 thì thu đƣợc sản phẩm gì? Mạch polime có cấu trúc nhƣ thế nào thì có tính đàn hồi cao nhất, đƣợc ứng dụng để chế hóa thành cao su? Giải thích.
Ví dụ 5: Xây dựng BT từ các hiện tƣợng thực tiễn yêu cầu HS vận dụng kiến thức để giải thích (với tình huống tại sao).
Khi đến các trạm bán xăng là quan sát thấy trên các cây xăng có ghi A83, A90, A92. Trên đường vào nơi bơm xăng có biển báo cấm hút thuốc, có bình cứu hoả và các thùng đựng cát, đồng thời nhân viên bán xăng còn nhắc nhở khách hàng không nên nghe và gọi điện thoại di động. Hãy cho biết:
1) Các kí hiệu A83, A90, A92 cho biết điều gì?
2) Vì sao lại cấm hút thuốc và sử dụng điện thoại di động tại các trạm bán xăng?
3) Các thùng cát để ở các trạm xăng có tác dụng gì?
4) Theo em có nên bố trí các trạm xăng gần với khu dân cƣ không ? Vì sao ? Ví dụ 6: Từ nội dung điều chế Axetilen xây dựng BT
Ở những nơi công nghiệp dầu khí chưa phát triển người ta điều chế axetylen từ canxi cacbua cho tác dụng với nước. Canxi cacbua là chất rắn màu đen xám có tên gọi khác là đất đèn (Công thức hoá học CaC2), đất đèn đƣợc sản xuất công nghiệp từ vôi sống với than đá nung trong lò điện, trước kia canxicacbua đƣợc dùng để điều chế axetilen thắp sang nên có tên gọi là đất đèn, ngày nay đất đèn đƣợc dung để điều chế, một lƣợng nhỏ axetilen trong phòng thí nghiệm và hàn xì.
1) Hãy viết PTHH của phản ứng điều chế đất đèn và axetilen từ đất đèn (từ đá vôi và than đá).
2) Axetilen điều chế từ đất đèn có mùi khó chịu gọi là mùi đất đèn ? Vì sao có hiện tƣợng này ?
3) Trong thực tế người dân còn dùng đất đèn để giấm hoa quả (làm hoa quả mau chín, có màu đẹp) theo em cách làm này có đảm bảo an toàn thực phẩm không ? vì sao ?
4) Đất đèn tác dụng với nước ở ngay nhiệt độ thường để tạo ra axetilen theo em trong phòng thí nghiệm cần bảo quản đất đèn nhƣ thế nào ?
5) Có ý kiến cho rằng đất đèn hoặc xả bã thải của bình điều chế C2H2 từ đất đèn của các cơ sở hàn xì xuống ao nuôi cá thì cá sẽ chết ? Theo em nguyên nhân nào làm cá chết ?
2.3 Hệ thống bài tập
Chúng tôi tiến hành lựa chọn và xây dựng, sắp xếp hệ thống gồm 116 BT để phát triển năng lực GQVĐ cho HS trong dạy học phần đại cương và hữu cơ 11 nâng cao. Việc sắp xếp BTHH phần này theo các dạng ở mức BT vận dụng (34 bài), BT GQVĐ (68 bài) và BT thực tiễn (14 bài)