Đề tài Hướng dẫn học sinh giải bài tập Hoá học theo phương pháp sáng tạo

A. PHẦN MỞ ĐẦU I. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Giáo dục đào tạo là quốc sách hàng đầu có tác dụng to lớn trong công cuộc phát triển kinh tế, văn hoá, xã hội của đất nước. Chính vì thế, việc đổi mới phương pháp dạy học trong nhà trường phổ thông theo Luật giáo dục sửa đổi năm 2005 chỉ rõ “Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh, phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, từng môn học, bồi dưỡng phương pháp tự học, rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh”. Để bồi dưỡng cho học sinh năng lực sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề, lý luận dạy học hiện đại khẳng định: Cần phải đưa học sinh vào vị trí chủ thể hoạt động nhận thức. Học sinh bằng họat động tự lực, tích cực của mình mà chiếm lĩnh kiến thức. Quá trình này được lặp đi lặp lại nhiều lần sẽ góp phần hình thành và phát triển cho học sinh năng lực tư duy sáng tạo. Tăng cường tính tích cực phát triển tư duy sáng tạo cho học sinh trong quá trình học tập là một yêu cầu rất cần thiết, đòi hỏi người học tích cực, tự lực tham gia sáng tạo trong quá trình nhận thức. Bộ môn Hoá học ở trường phổ thông có mục đích trang bị cho học sinh hệ thống kiến thức cơ bản, bao gồm các kiến thức về cấu tạo chất, phân loại chất và tính chất của chúng. Việc nắm vững các kiến thức cơ bản góp phần nâng cao chất lượng đào tạo ở bậc phổ thông, chuẩn bị cho học sinh tham gia các hoạt động sản xuất và các hoạt động sau này. Để đạt được mục đích trên, ngoài hệ thống kiến thức về lý thuyết thì hệ thống bài tập Hoá học giữ một vị trí và vai trò rất quan trọng trong việc dạy và học Hoá học ở trường phổ thông nói chung và ở trường THCS nói riêng. Bài tập Hoá học giúp người giáo viên kiểm tra đánh giá kết quả học tập của học sinh, từ đó phân loại học sinh để có kế hoạch sát với đối tượng. Người giáo viên dạy Hoá học muốn nắm vững chương trình Hoá học phổ thông, ngoài việc nắm vững nội dung chương trình, phương giảng dạy còn phải nắm vững các dạng bài tập Hoá học của từng chương, biết hệ thống các bài tập cơ bản nhất và cách giải tổng quát, đặc biệt là các cách giải sáng tạo cho từng dạng bài tập đó; biết sử dụng bài tập phù hợp nhằm đánh giá trình độ nắm vững kiến thức của học sinh. Từ đó, cần phải sử dụng bài tập ở các mức khác nhau cho từng đối tượng học sinh khác nhau: Giỏi, Khá , TB, Yếu. Mặc dù dạy và học hiện nay đã có nhiều đổi mới nhưng tình trạng học sinh thụ động trong cách học, khi gặp khó khăn khó vượt qua vẫn còn phổ biến. Vì vậy người giáo viên không chỉ đơn thuần là người cung cấp tri thức mà còn phải rèn luyện, bồi dưỡng năng lực sáng tạo cho học sinh thông qua bài giảng của mình. Đây là vấn đề rất quan trọng trong dạy học nói chung và dạy học Hoá học nói riêng, tuy nhiên lĩnh vực này còn rất ít được nghiên cứu. Từ những vấn đề trên, với mong muốn góp phần nhỏ bé của mình vào việc tìm tòi phương pháp dạy học thích hợp với những điều kiện hiện có của học sinh, nhằm phát triển tư duy sáng tạo của học sinh THCS, giúp các em tự lực hoạt động tìm tòi chiếm lĩnh tri thức, tạo tiền đề quan trọng cho việc phát triển tư duy của các em ở các cấp học cao hơn góp phần thực hiện mục tiêu giáo dục đào tạo của nước nhà. Nên tôi đã chọn đề tài: " Hướng dẫn học sinh giải bài tập Hoá học theo phương pháp sáng tạo". II. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU: Góp phần nâng cao hiệu quả dạy - học của giáo viên và học sinh nhằm nâng cao chất lượng giáo dục đại trà. Nhằm phát huy tính tích cực sáng tạo trong hoạt động học tập của học sinh thông qua việc giải các bài tập Hoá học. III. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Trong đề tài này tôi đã vận dụng các phương pháp nghiên cứu khoa học như: Phân tích lý thuyết, điều tra cơ bản, tổng kết kinh nghiệm sư phạm và sử dụng một số phương pháp thống kê toán học trong việc phân tích kết quả thực nghiệm sư phạm v.v.. . Tham khảo các tài liệu đã được biên soạn và phân tích hệ thống các dạng bài toán hoá học theo nội dung đã đề ra. Trên cơ sở đó tôi đã trình bày các dạng bài toán hoá học đã sưu tầm và nghiên cứu để nâng cao khả năng, trí tuệ của học sinh. IV. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Kế hoạch thực hiện đề tài được bắt đầu từ năm học 2009-2010, được thử nghiệm trong năm học 2009-2010 và học kì I năm 2010-2011. Đề tài được áp dụng cho hầu hết các đối tượng học sinh khối 8 - 9 ở trường THCS Phổ Vinh. B. NỘI DUNG ĐỀ TÀI I. CƠ SỞ KHOA HỌC 1. Cơ sở lí luận: Trong quá trình giảng dạy hoá học ở trường THCS, tôi nhận thấy bài tập hoá học là phương tiện hữu hiệu trong giảng dạy hoá học. Bài tập hoá học là nguồn để hình thành, rèn luyện, củng cố, kiểm tra các phương thức, kĩ năng cho học sinh. Bài tập hoá học có tác dụng mở rộng, nâng cao kiến thức cho học sinh. Bài tập hoá học giúp việc vận dụng kiến thức vào thực tế. Bài tập hoá học giúp giáo viên rèn luyện nhân cách cho học sinh: Tính chủ động sáng tạo, tính cẩn thận kiên trì ... ý chí quyết tâm trong học tập. Bài tập hoá học có tác dụng làm cho học sinh hiểu sâu sắc các khái niệm đã học, mở rộng, nâng cao kiến thức cho học sinh Học sinh có thể học thuộc lòng các định nghĩa, khái niệm nhưng nếu không thông qua việc giải bài tập, học sinh chưa thể nào nắm vững được cái mà học sinh đã thuộc. Bài tập hoá học mở rộng sự hiểu biết một cách sinh động, phong phú và không làm nặng nề khối lượng kiến thức của học sinh. Bài tập hoá học có tác dụng củng cố kiến thức cũ một cách thường xuyên và hệ thống hoá các kiến thức hoá học. Bài tập hoá học thúc đẩy thường xuyên sự rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo, cần thiết về hoá học. Việc giải quyết các bài tập hoá học giúp học sinh tự rèn luyện các kỹ năng viết phương trình hoá học, nhớ các ký hiệu hoá học, các hoá trị của các nguyên tố, kỹ năng tính toán v.v... Bài tập hoá học có tác dụng giáo dục tư tưởng cho học sinh vì giải bài tập hoá học là rèn luyện cho học sinh tính kiên nhẫn, trung thực trong lao động học tập, tính sáng tạo khi xử lý các vấn đề đặt ra. Mặt khác rèn luyện cho học sinh tính chính xác của khoa học và nâng cao lòng yêu thích môn học. Đặc biệt, bài tập hoá học còn giúp việc rèn luyện tư duy sáng tạo cho học sinh. 2. Cơ sở thực tiễn: Thực tiễn qua quá trình dạy học tôi nhận thấy: Nếu không chú trọng rèn luyện khả năng tư duy cho học sinh thì kiến thức học sinh tiếp thu rất rộng và hời hợt. Độ bền và nhớ kiến thức không lâu. Việc tạo hứng thú và niềm tin cho học sinh trong quá trình học sẽ gặp nhiều khó khăn. II. NỘI DUNG CỤ THỂ: Trên cơ sở thực tiễn và lý luận đã phân tích ở trên, tôi thấy việc rèn luyện tư duy sáng tạo cho học sinh thông qua giải bài tập hoá học là cần thiết. Bồi dưỡng năng lực tư duy sáng tạo cho học sinh là một quá trình liên tục, phức tạp trải qua nhiều giai đoạn, nhiều mức độ. Trong hoạt động học tập nhận thức cần nâng dần từng bước từ mức độ thấp đến cao. Mặt khác, cần rèn luyện học sinh nâng dần các dạng hoạt động từ dễ đến khó. Theo tôi, để rèn luyện tư duy sáng tạo cho học sinh thông qua việc giải bài tập Hoá học phải theo một số hướng sau: 1. Hướng dẫn HS giải dạng bài tập tính % khối lượng các nguyên tố trong hợp chất hoặc % thể tích các khí có trong hỗn hợp: Học sinh thông qua các thao tác: Quan sát, phân tích, tổng hợp và dựa vào bản chất của vấn đề để tìm ra cách giải quyết ngắn gọn sáng tạo. Ví dụ 1: Trong 3 oxit của sắt: FeO, Fe2O3, Fe3O4. Oxit nào có tỉ lệ mFe: mO = 21 : 8 Oxit nào giàu oxi nhất? Giải: a) Fe3O4 Cách giải thông thường: Ta có tỉ lệ mFe: mO trong FeO: mFe : mO trong Fe2O3: mFe : mO trong Fe3O4: Cách giải sáng tao: Giáo viên có thể hướng dẫn học sinh cách làm nhanh, sáng tạo là chỉ cần tính nhẩm theo số nguyên tử sắt và oxi như sau: MFe: MO= 56 : 16 = 28 :8 Fe3O4 có mFe: mO = = 21 : 8 b) Cách giải thông thường: học sinh tính %O trong từng oxit rồi mới suy ra đáp số: Fe2O3. Cách giải sáng tao: FeO có 1 nguyên tử Fe kết hợp với 1 nguyên tử O Fe2O3 : 1 nguyên tử Fe kết hợp với 3/2 nguyên tử O Fe3O4 : 1 nguyên tử Fe kết hợp với 4/3 nguyên tử O Suy ra Fe2O3 giàu oxi nhất. Ví dụ 2: Trong số các oxit sau: SO2, SO3, CO2, Al2O3, oxit nào có lượng oxi chiếm 50% về khối lượng? Giải: Nếu theo cách giải thông thường, học sinh phải tính phần trăm oxi trong từng oxit mất nhiều thời gian, với cách giải sáng tạo, giáo viên có thể hướng dẫn học sinh làm như sau: MS= 32 = 2MO, mà O chiếm 50% về khối lượng => oxit đó là: SO2 Ví dụ 3: Tỷ khối của hỗn hợp gồm CO2 và CO so với hiđro là 18. Tính % thể tích mỗi khí trong hỗn hợp. Giải: Học sinh thường quen cách tính % thể tích hoặc khối lượng khi biết lượng hỗn hợp ban đầu, vì vậy khi gặp bài này học sinh lớp 8 thường lúng túng trong cách giải. Tuy nhiên, giáo viên hướng dẫn học sinh cách giải tính nhẩm như sau: Ta có Mặt khác: Vậy bằng trung cọng của MCO2 và MCO => tỉ lệ % thể tích hai khí bằng nhau = 50% 2. Hướng dẫn HS giải dạng bài tập nhiệt khí Ví dụ 1: Cho hỗn hợp X gồm FeO, Fe2O3 và có khối lượng 30,4 g. Nung hỗn hợp này trong một bình kín chứa 22,4 lít CO (đktc), khối lượng hỗn hợp khí thu được là 36g. Xác định thành phần hỗn hợp khí. Biết rằng X bị khử hoàn toàn tạo thành Fe. Giải: Cách giải thông thường: Gọi số mol FeO, Fe2O3 tham gia phản ứng lần lượt là a,b (a,b > 0) PTHH: FeO + CO Fe + CO2 (1) a mol a mol a mol Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 (2) b mol 3b mol 3b mol Theo đề ta có nCO = 1 mol => mCO = 28 gam Hỗn hợp khí thu được 36 gam là khối lượng của CO2 tạo thành và CO dư. => 36 = 44a + 132b + 28 – (28a + 84b) = 2a + 6b = 1 => a + 3b = 0,5 = nCO phản ứng = nCO2 tạo thành. Vậy thành phần hỗn hợp khí sau phản ứng gồm CO dư 0,5 mol; CO2 tạo thành 0,5 mol. Cách giải sáng tạo: Học sinh đọc đề, phân tích đề, nhận xét: Độ tăng khối lượng của khí = khối lượng ôxi lấy ra từ 2 oxit. Ta có: nCOban đầu = =1mol mCO = 28g => Độ tăng khối lượng khí = 36 - 28 = 8g = mO => Số mol oxi trong oxit: nO == 0,5 mol Theo phản ứng (1) và (2) ta thấy nCOpư = nO trong oxit = nCO2 tạo thành = 0,5 mol. Vậy thành phần hỗn hợp khí sau khi phản ứng gồm: 0,5 mol CO dư; 0,5 mol CO2 Ví dụ 2: Khử hoàn toàn 24 gam hỗn hợp CuO và FexOy bằng H2 dư, thu được 17,6 gam hỗn hợp 2 kim loại. Tính khối lượng nước tạo thành. Giải: Với cách giải bình thường: Viết phương trình, lập hệ, giải hệ, tìm khối lượng nước. Với cách giải sáng tạo: mO (trong oxit) = moxit – mkim loại = 24 – 17,6 = 6,4 gam = mO (trong H2O) => nH2O = nO = => mH2O = 0,4 x 18 = 7,2 gam Phân tích: Nếu giáo viên hướng dẫn học sinh biết dùng nguyên lý bảo toàn nguyên tử, ta có thể đơn giản cách tính mà không phải tính riêng lẻ cho từng phản ứng. Như vậy tư duy logic chính xác được phát triển, thể hiện học sinh đã biết dựa vào bản chất hoá học của bài toán chứ không chỉ chú trọng nhiều tính toán để tìm ra đáp số của bài. 3. Hướng dẫn học sinh giải bài tập về hiệu suất : Ví dụ 1: Trong sách giáo khoa hoá 9 có bài tập Từ 80 tấn quặng pirit chứa 40 S sản xuất được 92 tấn axit sunfuric. Tính hiệu suất của quá trình. Giải: Cách giải thông thường: + Viết 3 phương trình 4FeS2 + 11O2 8SO2 + 2 Fe2O3 (1) 2SO2 + O2 2SO3 (2) SO3 + H2O H2SO4 (3) Khối lượng S có trong 80 tấn quặng pirit: mS = = 32 tấn => nS = 1 mol Theo (1), (2), (3) ta có nH2SO4 = 1 mol => mH2SO4 = 98 gam Theo đề chỉ thu được 92 tấn axit sunfuric => H = = 93,87% * Cách giải sáng tạo: Học sinh nhận thấy quá trình sản suất H2SO4 từ quặng pirit gồm nhiều phản ứng kế tiếp (sản phẩm của phản ứng này là chất tham gia của phản ứng kế tiếp...) Học sinh lập sơ đồ chuyển hoá từ 3 phản ứng trên + Khối lượng S có trong 80 tấn quặng pirit: mS = = 32 tấn S ® SO2 ® SO3 ® H2SO4 32 tấn 98 tấn Theo lý thuyết phải thu được 98 tấn nhưng thực tế đề cho chỉ thu được 92 tấn. Vậy hiệu suất của quá trình: H% = = 93,87% Ví dụ 2: Nung hỗn hợp gồm 2 muối CaCO3 và MgCO3 thu được 76 gam 2 oxit và 33,6 lít CO2 (đktc). Tính khối lượng của hỗn hợp ban đầu, biết hiệu suất của quá trình nung là 95% và cả hai muối đều bị nhiệt phân với hiệu suất như nhau. Giải: Với cách giải thông thường: Viết PTHH, lập hệ phương trình đại số, giải hệ phương trình, tính khối lượng hỗn hợp. Với cách giải sáng tạo: nCO2 = Áp dụng ĐLBTKL ta có mhh = m 2 oxit + mCO2 = 76 + 44 x 0,15 = 142 gam Vì hiệu suất đạt 95 % => m hh 2 muối thực tế đem nung = = 149,5 gam Phân tích: Trong giảng dạy bài tập hoá học nếu giáo viên chú ý hướng dẫnộhc sinh thao tác so sánh, khái quát hoá, chú ý đến bản chất phản ứng, thấy rõ mối quan hệ giữa các đại lượng thì học sinh đã được rèn tốt tư duy sáng tạo. 4. Hướng dẫn HS giải dạng bài tập lập công thức hoá học và dạng bài tập hỗn hợp. Ví dụ 1: Cho 10,8 g một kim loại hoá trị III tác dụng với clo có dư thu được 53,8 g muối. Xác định kim loại theo phản ứng. Cách giải thông thường: Tính theo phương trình hoá học Gọi kim loại hoá trị III là A, nguyên tử khối là a ( a>0 ) PTHH : 2A + 3Cl2 ® 2ACl3 2 mol 3 mol 2 mol mol Ta có: a = 27. Kim loại đó là Al Cách giải thông minh sáng tạo Dựa vào định luật bảo toàn khối lượng. Vì kim loại phản ứng hết ta có: mKim loại + mClo tham gia phản ứng = m muối =>  = 53,4 - 10,8 = 42,6 (g) => = = 0,6 mol Từ phương trình nA = = 0,4 (mol) a x 0,4 = 10,8 => a = 27 Kim loại đó là Al Ví dụ 2: Cho 4,2g hỗn hợp Mg và Zn tác dụng hết với dung dịch HCl thấy thoát ra 2,24 lít H2 (đktc). Tìm khối lượng muối tạo ra trong dung dịch. Cách giải bình thường: Viết phương trình, gọi số mol mỗi kim loại làm ẩn, lập hệ phương trình,giải hệ, tính khối lượng muối. Cách giải thông minh sáng tạo Vì = = 0,1 mol => nHCl pư = 2nH2= 0,2 mol =>Khối lượng gốc axit = 0,2 x 35,5 = 7,1g =>Khối lượng muối = mkim loại+ mgốc axit = 4,2 + 7,1 = 11,3g Ví dụ 3: Hoà tan 10 gam hỗn hợp hai muối cacbonat của kim loại hoá trị II (XCO3) và III Y2(CO3)3 bằng dung dịch HCl thu được dung dịch A và 0,672 lít khí bay ra (đktc). Hỏi cô cạn dung dịch A thu được bao nhiêu gam muối khan. Giải: Với cách giải thông thường: PTHH: XCO3 + 2HCl ® XCl2 + CO2 + H2O Y2(CO3)3 + 6HCl ® 2YCl3 + 3CO2 + 3H2O Theo PTHH ta có nH2O = nCO2; nHCl = 2nCO2 Áp dụng ĐLBTKL ta => khối lượng hai muối clorua. Cách giải sáng tạo: Áp dụng phương pháp tăng giảm khối lượng. Theo PTHH ta thấy khi chuyển từ muối cacbonat thành muối clorua, cứ 1 mol CO2 bay ra thì lượng muối tăng 71 – 60 = 11 gam. => Tổng lượng muối clorua tạo thành: 10 + (11 x 0,03) = 10,33 gam Phân tích: Thực hiện yêu cầu này tuy tốn nhiều thời gian nhưng cùng một lúc nó giúp ta đạt được nhiều mục đích. +Phát huy năng lực sáng tạo của học sinh. +Tổng kết các phương pháp giải bài tập. +So sánh và đánh giá các phương pháp giải. VI. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ BÀI HỌC KINH NGHIỆM 1. Kết quả đạt được Đề tài đã góp phần nâng cao rất đáng kế chất lượng đại trà bộ môn Hoá học ở trường THCS Phổ Vinh. Đề tài đã rèn cho các em tư duy sáng tạo và tự tin hơn trong việc tìm kiếm hướng giải cho các dạng bài tập, đặc biệt là các dạng bài tập với nhiều cách giải sáng tạo. Qua đề tài này, kiến thức, kĩ năng của học sinh được củng cố sâu sắc, vững chắc hơn, kết quả học tập được nâng cao hơn. Kết quả đạt được trong quá trình áp dụng đề tài trong năm học 2009-2010 Lớp Sỉ số Giỏi Khá Trung bình Yếu SL % SL % SL % SL % 9A 34 9 26,5 11 32,4 10 29,4 4 11,7 9B 36 11 30,6 9 25 14 39 2 5,4 Kết quả đạt được trong quá trình áp dụng đề tài trong học kì I năm học 2010-2011: Lớp Sỉ số Giỏi Khá Trung bình Yếu SL % SL % SL % SL % 8A 33 12 36,4 9 27,3 10 30,3 2 6 8B 31 6 19,4 9 29 11 35,5 5 16,1 8C 31 7 22,6 8 25,8 12 38,7 4 12,9 8D 30 9 30 8 26,7 9 30 4 13,3 2. Bài học kinh nghiệm Trong quá trình vận dụng đề tài, tôi rút ra được một số kinh nghiệm như sau: - Giáo viên phải chuẩn bị kĩ nội dung cho từng dạng bài tập, xây dựng được các phương pháp giải bài tập đó. - Việc hình thành các kĩ năng giải các dạng bài tập như đã nêu trong đề tài phải được thực hiện theo hướng dẩn đảm bảo tính kế thừa và phát triển. Phải bắt đầu từ bài tập mẫu, hướng dẫn phân tích đề để học sinh xác định phương pháp giải và tự giải. - Việc áp dụng đề tài này tuỳ vào từng đối tượng học sinh mà giáo viên có thể áp dụng nhiều dạng bài tập khác nhau. - Sau mỗi dạng bài tập phải chú trọng đến việc kiểm tra, đánh giá kết quả, sửa chữa rút kinh nghiệm và nhấn mạnh những sai sót mà học sinh thường mắc phải. C. PHẦN KẾT LUẬN CHUNG: - Trong quá trình giảng dạy thực tế, tôi thấy rằng giờ học nào học sinh được luyện tập nhiều thì giờ học đó học sinh sẽ tiếp thu kiến thức một cách vững vàng. - Trong quá trình giảng dạy bài tập hoá học, nếu chú trọng rèn tốt tư duy cho sinh thì các em sẽ hiểu, nhớ, vận dụng kiến thức tốt hơn, học sinh sẽ được củng cố hệ thống hoá, mở rộng nâng cao kiến thức đồng thời các kỹ năng cũng được rèn tốt hơn. Tóm lại: Rèn tốt tư duy sáng tạo cho học sinh thông qua bài tập hoá học nói riêng và thông qua các loại bài tập nói chung đều góp phần rất tích cực vào việc hình thành nhân cách cho học sinh gồm: Tính chủ động, sáng tạo, niềm tin và ý chí quyết tâm ... Đó cũng chính là mục tiêu giáo dục con người trong thời đại mới. Trên đây là một số kinh nghiệm mà tôi đã rút ra từ thực tế trong quá trình giảng dạy hóa học ở trường THCS. Trên cơ sở lý luận và thực tế thông qua một số ví dụ, tôi hi vọng đó là một nội dung hữu ích cho học sinh cũng như giáo viên.Tuy nhiên, với phần hiểu biết có hạn nên khi viết đề tài này, chắc chắn tôi chưa thấy hết được ưu điểm và hạn chế trong quá trình áp dụng, rất mong được sự đóng góp chân thành của đồng nghiệp, ban giám khảo để đề tài hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn. D. TÀI LIỆU THAM KHẢO Tên sách Tác giả Nhà XB – Năm XB Sách giáo khoa Hoá học 8 Lê Xuân Trọng NXB Giáo dục - Năm 2005 Sách giáo khoa Hoá học 9 Lê Xuân Trọng NXB Giáo dục - Năm 2005 Hoá học cơ bản và nâng cao 8 Ngô Nọc An NXB Giáo dục - Năm 2004 Hoá học cơ bản và nâng cao 9 Ngô Nọc An NXB Giáo dục - Năm 2005 Hoá học & ứng dụng (Số 8(68) / 2007 ) GS Hoàng Trọng Yêm Người viết. Hoàng Thị Lam