Chương 2: NỘI DUNG VÀ NHỮNG BIỆN PHÁP PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC NHẬN THỨC BỒI DƯỠNG TƯ
2.3. NHỮNG BIỆN PHÁP PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC NHẬN THỨC VÀ BỒI DƯỠNG TƯ DUY HOA HỌC
2.3.1. PHẨM CHẤT TƢ DUY:
2.3.1.1. Rèn luyện óc quan sát.
a) Quan hộ biện chứng giữa óc quan sát và tƣ duy:
Năng lực quan sát ở đây chính là óc quan sát - năng lực xem xét để có tầm nhìn, là cơ sở để có tư duy. Nhà trường có trách nhiệm phải vừa trang bị cho học sinh kiến thức và vừa đạc biệt chú ý đến việc phát triển trí thông minh. Sự phát triển trí tuệ của học sinh là những biến đổi có tính chất hoàn chỉnh và tiến bộ trong ý thức cua học sinh, rèn luyện óc phê phán và tự phê phán, tính hệ thống và sức bật nhanh của những hành động trí tuệ... tạo điều kiện để tư duy một cách biện chứng, chuẩn bị cho học sinh bước vào cuộc sống tự lập. Sự phát triển tƣ duy diễn ra trong quá trình dạy học, trong quá trình lĩnh hội tri thức, sự lĩnh hội diễn ra trong những điều kiện khác nhau tuy theo phương tiện dạy học, các yêu cầu đề ra cho học sinh, hứng thú, năng lực làm việc và tƣ chất... của học sinh. Thực nghiệm cho thấy để phát triển trí tuệ với hiệu quả cao nhất khi học sinh ý thức đƣợc lợi ích lao động học tập của mình và hứng thú thì mới hoạt động hăng say, tích cực đƣợc; hoạt động trí tuệ là một hoạt động căng thẳng, phải có ý chí và biết buộc mình phải suy nghĩ mới có thể giải quyết đƣợc những vấn đề phức tạp. Nhìn lại những vĩ nhân, sức mạnh trí tuệ của họ là ở óc quan sát và kỹ năng biết đặt ra những vấn đề trước những hiện tượng mà đối với những người khác chúng không gợi ra được vấn đề gì và không chú ý đến. Chẳng hạn, trước thời I.P.Paplop khi nhìn thấy thức ăn nước bọt vẫn tiết, nhưng với mọi người đó là vấn đề bình thường. Chỉ có óc quan sát của Paplop mới đặt ra cầu hỏi "tại sao?" và ông đã tìm tòi tích cực
đến chỗ khám phá ra các quy luật hoạt động của thần kinh bậc cao. Trước thời Newton, táo trên cây vẫn rụng và mọi người vẫn thường thấy như vậy nhưng chi có Newton mới khám phá ra định luật vạn vật hấp dẫn. Ngoài óc quan sát sâu sắc và tính tích cực của hoạt động trí tuệ, để giải quyết đƣợc những vấn đề nhất định nào đó, còn cần phải biết phân tích, so sánh đối chiếu, nhìn thấy những dấu hiệu và mối liên hệ bản chất, khái quát hóa, tức là phải biết lập luận một cách biện chứng. Rõ ràng, óc quan sát và năng lực tƣ duy luôn có quan hệ mật thiết trong quá trình nhận thức. Hóa học - khoa học thực nghiệm và lý thuyết, phương pháp nghiên cứu, giảng dạy, học tập cũng trên cơ sở quan sát, thí nghiệm để phân tích, so sánh, trừu tƣợng hóa, khái quát hóa thành các khái niệm, định luật, học thuyết... rồi từ lý thuyết đã có vận dụng nghiên cứu các sự vật và hiện tƣợng khác ở phạm vi rộng hơn thông qua con đường diễn dịch. Thực tế ở trường phổ thông, ít làm thí nghiệm, mà nếu có cũng không chú ý rèn óc quan sát cho học sinh, thông thường học sinh quan sát rồi giáo viên giải thích giúp học sinh, mà không tạo cơ hội để học sinh phải động não suy nghĩ .
b) Óc quan sát sắc sảo, mô tả, giải thích hiện tƣợng các quá trình hóa học.
Kết quả quan sát là những dữ kiện có ý nghĩa để nghiên cứu các chất, phán ứng, hiện tƣợng hóa học, dữ kiện quan sát càng đầy đủ, rõ ràng sẽ là cơ sở tốt cho hoạt động tƣ duy càng chính xác. Đối tƣợng quan sát trong hóa học có thể là các chất, công thức, thí nghiệm, hiện tượng tự nhiên, phương trình phàn ứng, bài tập thực nghiệm hay một bài toán bất kỳ.
i . Quan sát một chất:
Với mục đích là mô tả chất đó, nội dung là những đặc điểm của chất theo trình tự là mô tả trạng thái, màu sắc, mùi vị, tính tan, nhiệt độ sôi, nhiệt độ nóng cháy... Chẳng hạn, khi quan sát thấy rằng kim loại có vẻ sáng đặc biệt và một số kim loại có màu đặc trƣng nhƣ Cu có màu đỏ, Au có màu vàng...
Tại sao? Cơ sở để giải thích điều này là gì? Hoặc khi nhìn một sợi dây đồng bên ngoài có vẻ nhƣ một vật vô tri vô giác nhƣng thực ra bên trong nó thế nào? Tại sao nó lại có độ dẫn điện cao đến thế và cao hơn cả kim loại kiềm? Trong khi đó kim loại kiềm có hoạt tính hóa học rất mạnh. Vậy cái gì quyết định hoạt tính hoa học và cái gì quyết định độ dẫn điện? Nếu xem xét lý giải dƣợc học sinh mới nắm đƣợc "chiếc chìa khóa" và học sinh không còn dễ dàng chấp nhận học thuộc một cách máy móc mỗi khi chƣa lý giải đƣợc.
ii. Quan sát một công thức.
Chẳng hạn, khi nhìn vào hai công thức phân tử C3H4 và C4H6 đều có cùng công thức chung là CnH2n-2 nhƣng có phải là đồng đẳng cua nhau không thì không thể khẳng định đƣợc, trừ khi biết rõ cấu tạo cụ thể của nó, từ đó càng chính xác hóa khái niệm đồng đẳng.
Hoặc khi nhìn công thức cấu tạo của phenol phải tách ra đƣợc 2 phần: phần giống rƣợu và phần khác rƣợu. Giống rƣợu, vì sao? Do đó có phản ứng nào? Khác rƣợu, vì sao? Do đó có tính chất gì? Vậy phản ứng của nhóm OH gồm những phản ứng nào? phản ứng của gốc phênyl là phản ứng nào? Có đặc trưng không? Hướng phản ứng? Tại sao tấn công vào vị trí octo và para lại thuận lợi hơn? Nhƣ vậy, chỉ cần nhìn và xem xét. kỹ trên CTCT thì học sinh đã thấu suốt toàn bộ hóa tính của phenol rồi. Chứ không phải ghi nhớ rập khuôn theo từng phản ứng của bài giảng.
iii. Quan sát một thí nghiệm.
Mục đích là xác định dấu hiệu phản ứng, biểu hiện ở sự thay đổi màu sắc, mùi vị của chất phản ứng, sự tạo thành kết tủa, bay hơi, toa nhiệt, hay thu nhiệt... trình tự quan sát là đặc điểm của chất phản ứng, điều kiện phản ứng và đặc điểm của sản phẩm tạo thành.
Phải liên hệ chạt chẽ giữa hiện tƣợng bên ngoài với bản chất bên trong của hiện tƣợng - sự biến đổi nội tại của các chất.
Ví dụ 1: Trộn bột AlCl3 và Na2CO3 vào ống nghiệm không có hiện tƣợng gì. Nhƣng khi cho dung dịch AlCl3 vào dung dịch Na2CO3 thì có kết tủa
keo trắng và sủi bọt khí. Vì sao ? Phải chăng đây là phản ứng trao đổi giữa hai muối? Vậy bản chất của phản ứng ở đây là gì?
Ví dụ 2: Thả một miếng Zn vào dung dịch NaNO3 không có hiện tƣợng gì. Nhỏ thêm một ít dung dịch kiềm ví dụ nhƣ NaOH, có phản ứng xảy ra, vì thấy giải phóng khí mùi khai! Vậy thực chất phản ứng ở đ â y là gì? Dự đoán hiện tƣợng xảy ra khi làm thí nghiệm nhƣ trên đối với Al?
Ví dụ 3: Glyxêrin và Êtylenglycol đều phản ứng với Cu (OH)2 tạo dung dịch màu xanh lam, vì 2 nhóm OH gán nhau đã ảnh hưởng qua lại làm cho nguyên tử H của nhóm OH linh động hơn. Thí nghiệm với Glucôzơ cũng cho phản ứng tương tự. Nhưng Glucôzơ có 5 nhóm OH, những nhóm OH nào sẽ tạo phức với Cu2+ ? Hay là phức có hai ion trung tâm cho công bằng? Hay là viết sản phẩm C6H11O6-Cu6H11O6 cho chắc chắn ?...
iv. Quan sát hiện tƣợng tự nhiên.
Một tấm sắt tráng kẽm (tôn) khi đã bị một vết xước thì tấm tôn sẽ bị phá huy nhanh?
Tại sao vậy? Ở đây có những quá trình hóa học nào? Cơ sở
của nổ? Ứng dụng điều này trong thực tiễn để bảo vệ vỏ tàu viễn dương người ta đã làm nhƣ thế nào?
v. Quan sát một phản ứng hóa học.
Ví dụ: Phản ứng giữa HCHO và dung địch AgNO3/NH3. - Dung dịch AgNO3/NH3 thực chất là gì?
- Tại sao trong dung địch không phải là [Ag(NH3)2]OH mà lại là [Ag(NH3)2] NO3? HCHO+2[Ag(NH3)2]NO3+H2Ọ.→HCOONH4 + 2NH4NO3+NH3+2Ag↓
HCOONH4+2[Ag(NH3)NO3+H2O→(NH4)2CO3+2NH4NO3+NH3+2Ag↓
HCHO bị ôxy hóa thành HCOOH, tại sao lại viết HCOONH4? NH4 NO3 từ đâu ra? NH3 từ đâu ra? tại sao HCOONH4 lại bị ôxy hóa tiếp? Sản phẩm tạo thành sẽ là gì? Tại sao là (NH4)2 CO3? Hay là cứ chấp nhận và học thuộc phản ứng ? Nếu không lý giải đƣợc nguyên nhân tạo thành từng sản phẩm thì không những khó thuộc, độ bền kiến thức thấp mà tƣ duy cũng không phát triển đƣợc bao nhiêu. Do đó, khó nắm đƣợc bản chất phản ứng.
vi. Quan sát một bài tập thực nghiệm:
Ví dụ 1: Hãy tách NaOH ra khỏi hỗn hợp với NaCl. Phải hình dung các bước:
- Tim cơ sở lý thuyết để tách NaOH ra khỏi NaCl là gì?
- Tính toán lý thuyết (với bài định lƣợng) - Tiến hành.
- Tính toán thực nghiệm (định lƣợng).
Ví dụ 2: Pha l00ml dung dịch NaOH 20%
- Chuẩn bị dụng cụ hóa chất.
- Tính toán - Cách pha
- Trong quá trình pha, nhìn thấy gì trong cốc ấy bằng tƣ duy hóa học?
vii. Quan sát một bài toán bấy kỳ.
- Phải nhìn lôgíc nội dung bài toán, tìm hiểu từ ngữ, hiểu sơ bộ ý đồ của tác giả.
- Tim hiểu giả thiết và yêu cầu của đề bài.
- Hình dung tiến trình luận giải và biết phải bắt đầu từ đâu?
- Đâu là chỗ có vấn đề của bài toán.
- Có cách nào hay hơn không (thông qua tính đặc biệt của đề bài...).
Ví dụ: Cho 0,4 mol Cu và 0,1 mol Fe3O4 phản ứng với 400ml dung dịch HCl 2M cho đến khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu đƣợc dung dịch A và chất rắn B. Cho dung dịch A tác dụng với dung dịch AgNO3 dƣ đƣợc kết tủa. Tính khối lƣợng kết tủa thu đƣợc ?
Sau khi xem xét nhiều học sinh cho rằng B là Cu không tan, dung dịch A gồm FeCl2 và FeCl3, còn kết tủa là AgCl, bài toán thật đơn giản. Số học sinh khác nhanh hơn nhận ra rằng số mol AgCl bằng số moi HC1 và tính ngay lƣợng AgCl - bài toán thừa dữ kiện ! Nhƣng với học sinh thông minh, bài toán tuy đơn giản nhƣng cũng dễ sai lầm. Sau khi phân tích kỹ thì B có phải là lƣợng Cu ban đẩu không? Dung dịch A gồm những gì ? có phải FeCl2 và FeCl3 không? Khi A tác dụng với AgNO3 phải chăng chỉ có AgCl kết tủa? Nếu không nắm vững qui luật tương tác giữa các chất, chắc chắn rằng sẽ nhầm lẫn.
v i i i . Quan sát một hình vẽ.
Ví dụ 1: Bình A nối với cốc B đựng dung địch bằng một ống dẫn có khóa K.
Với khí nào trong bình A thì dung dịch sau đây trong cốc B tràn sang khi mở khoa K:
H2O, dung dịch NaOH, dung dịch HC1, dung dịch Br2.
Trên cơ sở quan sát, nhận xét các dụng cụ trên hình vẽ (h.l). Học sinh phải phân tích hiện tƣợng một cách khái quát: Để dƣng dịch có thể phun vào bình A thì áp suất trong bình A phải giảm, nhƣ vậy phải có hiện tƣợng: chất A phải tác dụng mạnh hoặc hoa tan mạnh vào dung dịch B. Nhƣ vậy học sinh phải suy lý 2 lần để xác định nguyên nhân. Sau đó phân tích riêng từng trường hợp:
A Hình 2.1 B
- Chất trong cốc B là nước : thì khí trong A phải là chất dễ tan trong nước hoặc tác dụng mạnh với nước.
- Dung dịch trong cốc B là dung dịch kiềm: thì khí trong A là ôxyt axit hoặc axit ở thể khí.
Dung dịch trong B là nước brôm: khí trong A là hiđrocacbon chưa no.
Từ nhận xét đó, học sinh sẽ tìm ra các khí đã học trong chương trình.
- Nếu B là nước thì A là khí NH3 hoặc HC1.
- Nếu B là dd NaOH thì A là CO2, SO2, H2S, HC1.
- Nếu B là dd HC1 thì A là NH3.
- Nếu B là dd Brôm thì A là C2H4, C2H2, C3H6 ,C3H4,C4H8,C4H6. (Hidrocacbon không no có n≤4)
Ví dụ 2:.
Có thể dùng dụng cụ nhƣ hình vẽ bên để điều chế khí nào trong những khí sau đây:SO2,NH3,O2,CO2,
H2, NO, Cl2,C2H4 Viết phương trình phản ứng thích hợp.
Phân tích dụng cụ theo hình vẽ, yêu cầu học sinh phải rút ra một số nhận xét: Dụng cụ này dùng để điều chế khí từ một chất rắn và một chất lỏng hoặc giữa 2 chất lỏng với nhau, qua cách thu khí thì khí ở đây nhẹ hay nặng hơn không khí, và khí đó có bền trong không khí hay không? bằng phương pháp loại trừ, học sinh dễ dàng suy ra được khí cần điều chế: CO2, Cl2, SO2,O2.
Hình 2.2.
C Cl2 SO2 Co2 O2
B Dd HCl… Dd HCl Dd H2SO4 Dd HCl… H2O2
A KMnO4 Sunfit S, Cu Cacbonat MnO2
Nhƣ vậy, hình vẽ có tác dụng cụ thể hóa lời nói, nó đóng vai trò.trung gian giữa thực tiễn và tƣ duy. Nó cụ thể hóa những gì quá trừu tƣợng, và ngƣợc lại nó cũng trừu tƣợng hoa và đơn giản hóa những gì quá phức tạp. Các bài tập bằng hình vẽ có tác dụng tốt trong việc hình thành và củng cố kỹ năng thực hành và phát triển khả năng tƣ duy của học sinh.
c) Óc quan sát và nhận xét tinh tế.
Biểu hiện là nhìn thấy nhiều phương pháp giải, nhiều trường hợp, nhiều tình huống của bài toán trên cơ sở tính chất đặc biệt của bài toán.
Ví dụ 1: Hoà tan hoàn toàn 15,4 gam hỗn hợp hai kim loại Mg và Zn trong dung dịch HC1 dƣ, thấy thoát ra 0,6 gam khí H2. Xác định lƣợng muối tạo thành.
Phân tích:
Thực tế với bài toán này, đa số học sinh giải được bằng cách thông thường.
Nhƣng với học sinh có óc quan sát và nhận xét tinh vi hơn, sau khi xem xét 2 phản ứng, dễ thấy rằng:
m2muối=15,4 +21,3 =36,7 gam
Ví dụ 2: Hoà tan hoàn toàn 17,4 gam hỗn hợp ba kim loại AI, Fe và Mg trong dung dịch HC1 thấy thoát ra 13,44 lít khí. Cho 8,7 gam cũng hỗn hợp trên tác dụng với dung dịch NaOH dƣ thì có 3,36 lít khí thoát ra. Hỏi sẽ có
bao nhiêu lít khí thoát ra khi hòa tan trong HNO3 đậm đặc toàn bộ lƣợng chất rắn thu đƣợc do 34,8 gam hỗn hợp trên tác dụng với dung dịch CuSO4 dƣ (thể tích các khí đều đo ở đktc).
Phân tích:
Sau khi phân tích đề, xem xét các dữ kiện, HS viết đƣợc các ptpƣ xảy ra:
Fe + 2HC1 = FeCl2 + H2↑ ( l ) Mg + 2HC1 = MgCl2 + H2↑ (2)
2A1 + 6HC1 = 2AICI3 + 3H2 ↑ (3)
2A1 + 2NaOH + 2H2O = 2 NaAlO2 + 3H2 ↑ (4)
Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu (5)
Mg + CuSO4 = MgSO4 + Cu (6)
2A1 + 3CuSO4 = Al2 (SO4)3 + 3Cu (7) Cu + 4HNO3 = Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2 H2O (8) - Bằng cách giải thông thường cuối cùng tính = 53,76 lít.
* Tuy nhiên, với những HS có năng lực xem xét sắc sảo hơn, có thể lập luận đơn giản bằng cách so sánh từng cặp ptpƣ (1) và (5); (2) và (6); (3) và (7) thấy rằng: khi cùng lƣợng hỗn hợp thì
Từ (8) số mol NO2 = 2 số mol Cu. Vậy khi cùng lƣợng hỗn hợp thì số moi NO2 = 2 số mol H2. Mà mhh/TN3 = 2 mhh/TN1
Do đó số mol NO2 = 4 số mol H2. Vậy =4.13,44 = 53,76 lít.
Cách giải này ngắn gọn hơn nhiều và bài toán thừa dữ kiện!..
* Nhận xét:
Đề HS tự minh tìm ra kiến thức, phá vỡ chướng ngại nhận thức và giải đúng toán một cách tôi ƣu, thì HS phải quan sát một cách sâu sắc, bằng cách xác định mục đích, nội dung, trình tự quan sát, ghi lại dấu hiệu và rèn kỹ năng dát câu hỏi với mọi dấu hiệu bất kỳ.
Để quan sát tốt, HS cần nắm vững hệ thống kiến thức cơ bản, thường xuyên rèn luyện các thao tác: phân tích, so sánh, khái quát hóa, trừu tƣợng hóa... các cách suy luận hợp logic, xem xét vấn đề dưới nhiều khía cạnh khác nhau. Phải kết hợp nhuần nhuyễn với tưởng tƣợng, chú ý, tƣ duy và nhạn xét sắc sảo. Có thể biểu thị óc quan sát qua sơ đồ sau:
Nhƣ vậy, quan sát mà thiếu tƣ duy thì quan sát vô nghĩa. Tƣ duy mà thiếu quan sát thì tư duy ấy thiếu thực tế, khó vận dụng được. Do đó, phải rèn óc quan sát cho HS thường xuyên, liên tục thông qua mọi hoạt động vói bất kỳ nội dung nào có thể đƣợc.
2.3.1.2. Rèn luyện năng lực tƣ duy:
a) Cản làm cho HS nắm vững kiến thức cơ bản một cách chính xác, tự giác và có hệ thống.
Học sinh chỉ thực sự lĩnh hội đƣợc tri thức khi bản thân HS phải tƣ duy tích cực, nhờ sự hướng dân của GV mà HS biết phân tích, khái quát tài liệu để rút ra nhũng kết luận cần thiết. Tri thức và lĩnh hội tri thức không phải là ghi nhớ và học thuộc máy móc những gì đã đƣợc truyền thụ. Tri thức ấy không thể vận dụng linh hoạt và sáng tạo đƣợc vì không có "gốc", không nắm đƣợc cội nguồn, không nắm đƣợc tiến trình của tƣ duy dẫn dắt đến kiến thức, không
nắm đƣợc logic của nội dung thì làm sao rèn luyện đƣợc logic của tƣ duy, đẫn đến khả năng suy nghĩ độc lập sẽ khó khăn và tƣ duy sáng tạo lại càng khó khăn hơn. Với hoa học, muốn phát triển năng lực trí tuệ và bồi dƣỡng tƣ duy cho HS thì điều quan trọng đầu tiên là cần làm cho HS nắm vững kiến thức cơ bán về hoa học một cách chính xác, tự giác và có hệ thống. Kiến thức cơ bản là cơ sở của trí thông minh, nếu không nắm đƣợc kiến thức, HS sẽ không có cơ sở để suy nghĩ một cách đúng đắn, cũng nhƣ để giải quyết những bài toán, những vấn đề của hoa học. Qua nghiên cứu thực tiễn, chúng tôi thấy hổng kiến thức cơ bản là một trong những chướng ngại nhận thức có ảnh hưởng trực tiếp cho quá trình nhận thức tiếp theo cũng nhƣ sự phát triển tƣ duy của HS.
i . Chướng ngại nhận thức là gì?
Chướng ngại nhận thức (CNNT) đó là những yếu tố gây cản trở cho quá trình lĩnh hội tri thức, quá trình nhận thức chân lý của học sinh.
ii. Nguyên nhãn và hậu quả của CNNT:
- Do HS mất gốc căn bản từ những lớp dưới vì những chướng ngại sơ đẳng đầu tiên trong quá trình học tập nhƣng không kịp thời bổ sung, uốn nắn... tạo nên trạng thái tăm lý thụ động trong học tập, cộng với sức ỳ của tư duy, có cảm giác khó vươn lên, đôi lúc cũng có nổ lực nhưng không vượt qua được chướng ngại (khó khăn về tri thức) và cuối cùng kết quả học tập thấp, tƣ duy kém phát triển.
- Hoàn cảnh gia đình: Trình độ học vấn và trình độ nhận thức thấp, cũng như phương pháp giáo huấn, giúp đỡ con em học tập của phụ huynh không phù hợp. (nhìn chung trên mọi miền đất nước). Vì vậy, nâng cao trình độ và năng lực tư duy cho HS hôm nay là đóng góp một phần nhỏ trong việc nâng cao mặt bằng xã hội (tri thức) trong tương lai.
- Về giáo viên: