Luận văn Thạc sĩ Giáo dục học: Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập Hóa học có nhiều cách giải để rèn luyện tư duy cho học sinh lớp 12 trung học phổ thông

Chia sẻ: Lavie Lavie | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:150

Thêm vào BST

Báo xấu

161
lượt xem 38
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn Thạc sĩ Giáo dục học: Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập Hóa học có nhiều cách giải để rèn luyện tư duy cho học sinh lớp 12 trung học phổ thông được thực hiện nhằm đề xuất các nguyên tắc xây dựng bài tập hóa học có nhiều cách giải, quy trình xây dựng bài tập Hóa học có nhiều cách giải, xây dựng hệ thống bài tập Hóa học có nhiều cách giải.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Giáo dục học: Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập Hóa học có nhiều cách giải để rèn luyện tư duy cho học sinh lớp 12 trung học phổ thông

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO THƯ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP.HCM VIỆN  LƯƠNG CÔNG THẮNG XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG HỆ THỐNG BÀI TẬP HÓA HỌC CÓ NHIỀU CÁCH GIẢI ĐỂ RÈN LUYỆN TƯ DUY CHO HỌC SINH LỚP 12 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG Chuyên ngành : Lý luận và phương pháp dạy học môn hóa học Mã số : 60.14.10 LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS. NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG TP.HCM Năm 2010
Trong nhöõng ngaøy thöïc hieän luaän vaên naøy, vì chöa quen vôùi coâng vieäc neân em ñaõ gaëp khoâng ít khoù khaên. Ngoaøi nhöõng coá gaéng cuûa baûn thaân vaø söï hoã trôï cuûa gia ñình, neáu khoâng coù söï giuùp ñôõ raát nhieät tình vaø chaân thaønh cuûa caùc thaày coâ vaø ñoàng nghieäp thì coù leõ em ñaõ khoâng theå hoaøn thaønh toát ñeà taøi nghieân cöùu cuûa mình. Do vaäy khi caàm treân tay quyeån luaän vaên, lôøi ñaàu tieân em muoán noùi laø lôøi caûm ôn chaân thaønh ñeán nhöõng ngöôøi ñaõ giuùp ñôõ em. Em xin ñöôïc göûi lôøi caûm ôn ñaëc bieät ñeán PGS.TS. Nguyeãn Xuaân Tröôøng, ngöôøi thaày ñaõ taän taâm, raát nhieät tình vaø heát mình höôùng daãn chæ baûo cho em trong suoát quaù trình thöïc hieän vaø hoaøn thaønh luaän vaên. Em cuõng xin chaân thaønh caûm ôn caùc thaày coâ trong khoa Hoùa ñaëc bieät laø PGS.TS.Trònh Vaên Bieàu ñaõ luoân uûng hoä, goùp yù vaø giuùp ñôõ em trong thôøi gian qua. Vaø cuoái cuøng em cuõng xin caûm ôn thaày Nguyeãn Anh Duy, Thaày Nguyeãn Vaên Vöông, thaày Löu Quoác Thaønh, coâ Nguyeãn Thò Phöông Uyeân vaø anh chò hoïc vieân cao hoïc K.18 ñaõ ñoäng vieân, giuùp ñôõ em hoaøn thaønh luaän vaên. Böôùc ñaàu laøm quen vôùi coâng vieäc nghieân cöùu, vôùi thôøi gian vaø khaû naêng coøn haïn cheá neân luaän vaên khoâng traùnh khoûi nhöõng thieáu soùt. Em kính mong nhaän ñöôïc söï ñoùng goùp chaân thaønh cuûa quí thaày coâ. Löông Coâng Thaéng
Bảng chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ Chữ viết tắt Bài tập BT Bài tập hóa học BTHH Điều kiện tiêu chuần đktc Định luật bào toàn khối lượng ĐLBTKL Đối Chứng ĐC Giáo viên GV Học sinh HS Phương pháp dạy học PPDH Phương trình pt Phương trình hóa học pthh Sách giáo khoa SGK Trung học phổ thông THPT Thực nghiệm TN Thực nghiệm sư phạm TNSP
MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Một trong những mục tiêu dạy học hóa học ở Trung học phổ thông là ngoài việc truyền thụ kiến thức hóa học phổ thông cơ bản còn cần mở rộng kiến thức, hình thành cho học sinh phương pháp học tập khoa học, phát huy tính chủ động, sáng tạo, rèn luyện năng lực nhận thức, tư duy hóa học thông qua các hoạt động học tập đa dạng, phong phú. Như vậy, ngoài nhiệm vụ đào tạo toàn diện cho thế hệ trẻ, việc dạy học hóa học còn có chức năng phát hiện, bồi dưỡng, nâng cao tri thức cho những học sinh có năng lực, hứng thú trong học tập bộ môn. Nhiệm vụ này được thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau.Trong đó bài tập hóa học là một trong những phương tiện giúp học sinh rèn luyện được tư duy. Giải một bài toán hóa học bằng nhiều phương pháp khác nhau là một trong những nội dung quan trọng trong dạy học hóa học ở trường phổ thông. Phương pháp giáo dục ở ta hiện nay còn nhiều gò bó và hạn chế tầm suy nghĩ, sáng tạo của học sinh. Bản thân các em học sinh khi đối mặt với một bài toán cũng thường có tâm lý tự hài lòng sau khi đã giải quyết được bài toán bằng cách nào đó, mà chưa nghĩ đến chuyện tìm cách giải tối ưu, giải quyết bài toán bằng cách nhanh nhất. Do đó, giải bài toán hóa học bằng nhiều cách khác nhau là một cách để rèn luyện tư duy và kỹ năng học hóa của mỗi người, giúp ta có khả năng nhìn nhận vấn đề theo nhiều hướng khác nhau, phát triển tư duy logic, sử dụng thành thạo và tận dụng tối đa các kiến thức đã học. Đối với giáo viên, suy nghĩ về bài toán và giải bài toán bằng nhiều cách là một hướng đi có hiệu quả để tổng quát hoặc đặc biệt hóa, liên hệ với những bài tập cùng dạng, điều này góp phần hỗ trợ phát triển các bài tập hay và mới cho học sinh. Vì vậy chúng tôi chọn đề tài: “Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập hóa học có nhiều cách giải để rèn luyện tư duy cho học sinh lớp 12 Trung học phổ thông ". Hy vọng đề tài này sẽ góp phần nâng cao chất lượng dạy học hóa học ở trường THPT. 2. Mục đích nghiên cứu Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập Hóa học có nhiều cách giải để rèn luyện tư duy và nâng cao kết quả học tập cho học sinh lớp 12 trường Trung học phổ thông. 3. Khách thể và đối tượng nghiên cứu 3.1. Khách thể nghiên cứu : Quá trình dạy học hóa học ở trường THPT. 3.2. Đối tượng nghiên cứu : Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập hóa học có nhiều cách giải để rèn luyện tưu duy cho học sinh lớp 12 trường THPT. 4. Nhiệm vụ của đề tài - Nghiên cứu cơ sở lý luận về nhận thức, về tư duy, về phương pháp dạy học tích cực và phương tiện dạy học.
- Nghiên cứu, đề xuất nguyên tắc và quy trình xây dựng hệ thống BTHH có nhiều cách giải. - Xây dựng hệ thống bài tập hóa học có nhiều cách giải theo chương trình lớp 12 trường THPT. - Nghiên cứu, đề xuất phương pháp sử dụng hệ thống bài tập có nhiều cách giải một cách có hiệu quả trong việc rèn luyện tư duy cho học sinh lớp 12 trường THPT. - Thực nghiệm sư phạm đánh giá hiệu quả của việc sử dụng hệ thống bài tập có nhiều cách giải để rèn tư duy cho học sinh. 5. Giả thuyết khoa học Nếu giáo viên sử dụng hệ thống bài tập hóa học có nhiều cách giải một cách tích cực và hợp lí sẽ giúp cho học sinh mở rộng, đào sâu kiến thức, rèn luyện tư duy và như vậy sẽ góp phần nâng cao chất lượng dạy học bộ môn. 6. Phương pháp nghiên cứu 6.1. Các phương pháp nghiên cứu lí luận - Nghiên cứu các tài liệu liên quan đến đề tài. - Nghiên cứu lí luận về nhận thức, về tư duy. - Nghiên cứu lí luận về đổi mới phương pháp dạy học và phương tiện dạy học. - Phân tích và tổng hợp. - Phân loại và hệ thống hóa. 6.2. Các phương pháp nghiên cứu thực tiễn - Điều tra tình hình sử dụng bài tập trong dạy học hóa học. - Trao đổi kinh nghiệm với giáo viên về cách sử dụng bài tập để rèn tư duy cho học sinh. - Thực nghiệm sư phạm. 6.3. Các phương pháp toán học Dùng thống kê toán học để xử lý số liệu. 7. Những đóng góp mới của đề tài - Đề xuất các nguyên tắc xây dựng bài tập hóa học có nhiều cách giải. - Đề xuất quy trình xây dựng bài tập Hóa học có nhiều cách giải. - Xây dựng hệ thống bài tập Hóa học có nhiều cách giải. - Đề xuất một số biện pháp sử dụng bài tập để rèn luyện tư duy cho học sinh qua hệ thống bài tập đã xây dựng.
Chương 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1. Sơ lược về lịch sử vấn đề nghiên cứu Việc nghiên cứu các vấn đề về bài tập hóa học từ trước đến nay đã có nhiều công trình của các tác giả như ở trong nước có GS.TS. Nguyễn Ngọc Quang nghiên cứu lý luận về bài toán; PGS. TS. Nguyễn Xuân Trường nghiên cứu về bài tập thực nghiệm định lượng; PGS.TS. Lê Xuân Trọng, PGS.TS. Đào Hữu Vinh, TS. Cao Cự Giác và nhiều tác giả khác quan tâm đến nội dung và phương pháp giải toán hóa học... Tuy nhiên xu hướng hiện nay của lý luận dạy học là đặc biệt chú trong đến hoạt động tư duy và vai trò của học sinh trong quá trình dạy học, đòi hỏi học sinh phải làm việc tích cực, tự lực. Đi theo hướng này có các công trình nghiên cứu sau: - “Phát triển năng lực nhận thức và tư duy cho học sinh trung học phổ thông qua bài tập hoá học”, Luận án Tiến sĩ của tác giả Lê Văn Dũng năm 2002. - “Tuyển chọn và xây dựng hệ thống bài tập nhằm phát triển tư duy cho HS trong dạy học phần hóa học vô cơ lớp 12 nâng cao ở trường trung học phổ thông”, Luận văn Thạc sĩ của tác giả Võ Chánh Hoài năm 2008, trường ĐHSP Huế. - “Sử dụng bài tập hóa học để góp phần hình thành một số phẩm chất và năng lực cần có cho học sinh giỏi ở phổ thông”, Luận văn Thạc sĩ của tác giả Võ Văn Mai năm 2007, trường ĐHSP Vinh. - “Phát triển tư duy cho học sinh qua hệ thống câu hỏi và bài tập hóa học các nguyên tố phi kim ở trường THPT”, Luận văn Thạc sĩ của tác giả Ngô Đức Thức năm 2002, trường ĐHSP Huế. - “Sử dụng bài tập để phát triển tư duy, rèn trí thông minh cho HS trong dạy học Hóa học ở trường THPT”, Luận văn Thạc sĩ của tác giả Nguyễn Chí Linh năm 2009, trường ĐHSP TPHCM. Để tiếp tục nghiên cứu tác dụng của bài tập đến việc rèn luyện và phát triển tư duy cho học sinh, chúng tôi đi nghiên cứu sâu thêm về bài tập có nhiều cách giải của chương trình hóa học lớp 12 THPT. 1.2. Một số vấn đề về dạy học 1.2.1. Đổi mới phương pháp dạy học Định hướng đổi mới PPDH đã được nêu trong các Nghị quyết của Đảng và Luật giáo dục. Luật giáo dục, năm 2005 đã 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, 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”. - Đổi mới phương pháp là một quá trình liên tục phát huy, kế thừa những tinh hoa của giáo dục truyền thống và tiếp thu có chọn lọc những phương pháp hiện đại trên thế giới.
- Cần khuyến khích sự phong phú đa dạng của các phương pháp cũng như là sự phong phú đa dạng của các ý tưởng. - Trọng tâm của việc đổi mới phương pháp dạy học hiện nay là hướng vào người học. - Cái đích cuối cùng của việc đổi mới phương pháp là nâng cao hiệu quả của quá trình dạy học. - Học là hiểu, ghi nhớ, liên hệ, áp dụng. Người sinh viên, học sinh giỏi là người sinh viên, học sinh có tư duy tốt chứ không phải người sinh viên, học sinh chỉ biết thuộc bài. - Người giáo viên giỏi không phải là cho sinh viên, học sinh biết nhiều kiến thức mà là dạy cho sinh viên, học sinh biết cách tư duy, biết cách sử dụng những kiến thức vào các tình huống mới, vào đời sống thực tế. - Giáo viên chỉ dạy tốt khi có sự đồng cảm với sinh viên, học sinh. - Những điều kiện để sinh viên, học sinh học tập có hiệu quả là sức khỏe, vốn kiến thức, khả năng ghi nhớ, khả năng tư duy sáng tạo, phương pháp học tập, điều kiện cơ sở vật chất phục vụ cho học tập, có thầy giỏi. Hiện nay, chúng ta đang thực hiện đổi mới chương trình và SGK phổ thông mà trọng tâm là đổi mới PPDH. Chỉ có đổi mới căn bản PP dạy và học thì mới có thể tạo được sự đổi mới thực sự trong giáo dục, mới có thể đào tạo lớp người năng động, sáng tạo. 1.2.2. Một số xu hướng đổi mới phương pháp dạy học [3] - Phát huy tính tích cực, tự lực, chủ động, sáng tạo của người học. Chuyển trọng tâm hoạt động từ giáo viên sang học sinh. Chuyển lối học từ thông báo tái hiện sang tìm tòi khám phá. - Cá thể hóa việc dạy học. - Sử dụng tối ưu các phương tiện dạy học đặc biệt là tin học và công nghệ thông tin. - Tăng cường khả năng vận dụng kiến thức vào đời sống. Chuyển từ lối học nặng về ghi nhớ kiến thức sang lối học coi trọng việc vận dụng kiến thức. - Cải tiến việc kiểm tra - đánh giá việc nắm vững kiến thức của học sinh. - Phục vụ ngày càng tốt hơn hoạt động tự học và phương châm học suốt đời. - Gắn dạy học với nghiên cứu khoa học với mức độ ngày càng cao (theo sự phát triển của học sinh, theo cấp học, bậc học). 1.2.3. Dạy học hướng vào người học [3] Cách gọi khác: “Dạy học lấy học sinh làm trung tâm”. “Dạy học hướng tập trung vào học sinh”. Sau đây là một số nội dung cơ bản của tư tưởng dạy học hướng vào người học : - Mục đích dạy học vì sự phát triển nhiều mặt của học sinh :
 Coi trọng lợi ích, nhu cầu, hứng thú của người học.  Phát huy cao nhất các năng lực tiềm ẩn của người học.  Hình thành cho người học phương pháp học tập khoa học, năng lực sáng tạo, khả năng thích ứng với môi trường… - Phát huy tính tích cực, tự lực, chủ động, sáng tạo của người học. - Giáo viên không chỉ truyền đạt kiến thức mà quan trọng hơn là tổ chức ra những tình huống học tập kích thích trí tò mò, tư duy độc lập, sáng tạo của học sinh, hướng dẫn học sinh học tập. - Người học được tham gia vào quá trình đánh giá, tự đánh giá và đánh giá lẫn nhau. 1.2.4. Dạy học bằng hoạt động của người học [3] Nội dung cơ bản của xu hướng đổi mới phương pháp này là tạo mọi điều kiện cho học sinh hoạt động càng nhiều càng tốt. Theo lối dạy học cũ, hoạt động của thầy chiếm phần lớn thời gian trên lớp. Trò chủ yếu ngồi nghe một cách thụ động, rất ít khi tham gia vào hoạt động chung của lớp. Trò ít được phát biểu, càng rất ít khi được thắc mắc, hỏi thầy những điều không hiểu hay chưa được rõ. Dạy như thế kết quả học tập bị hạn chế rất nhiều. Người ta đã tìm cách làm giảm thời gian hoạt động của thầy và tăng thời gian hoạt động của trò trong một tiết học. Với cách tiếp cận đó, thực chất của dạy học bằng hoạt động của người học là chuyển từ lối dạy cũ (thầy nặng về truyền đạt, trò tiếp thu một cách thụ động) sang lối dạy mới, trong đó vai trò chủ yếu của thầy là tổ chức, hướng dẫn hoạt động, trò chủ động tìm kiếm, phát hiện ra kiến thức. 1.2.4.1. Ý nghĩa, tác dụng của dạy học bằng hoạt động của người học - Dạy học bằng hoạt động của người học là một nội dung của dạy học hướng vào người học. Học sinh chỉ có thể phát triển tốt các năng lực tư duy, khả năng giải quyết vấn đề, thích ứng với cuộc sống… nếu như họ có cơ hội hoạt động. - Dạy học bằng hoạt động của người học là một trong những con đường dẫn đến thành công của người giáo viên. - Dạy học bằng hoạt động của người học làm tăng hiệu quả dạy học. - Dạy học bằng hoạt động của người học có ý nghĩa đặt biệt quan trọng khi rèn luyện các kỹ năng dạy học cho sinh viên sư phạm vì kỹ năng chỉ có thể được hình thành qua hoạt động. 1.2.4.2. Những biện pháp để tăng cường hoạt động của người học - Thầy gợi mở, nêu vấn đề cho trò suy nghĩ. - Sử dụng câu hỏi dưới nhiều dạng khác nhau từ thấp đến cao. - Thầy yêu cầu trò nêu câu hỏi về các vấn đề mà bản thân thấy không hiểu hay chưa rõ. - Ra bài tập hay yêu cầu học sinh hoàn thành một nhiệm vụ học tập.
- Giáo viên hướng dẫn học sinh làm việc với sách giáo khoa. - Tổ chức cho học sinh làm một vài thí nghiệm nhỏ. - Thảo luận nhóm. - Thuyết trình theo chủ đề. - Tổ chức cho học sinh nhận xét, góp ý, tham gia vào quá trình đánh giá lẫn nhau. - Câu lạc bộ hóa học. 1.3. Bài tập hóa học 1.3.1. Khái niệm về bài tập hóa học Theo nghĩa chung nhất, thuật ngữ “bài tập” (tiếng anh) là “Exercise”, tiếng pháp là “Exercice” và tiếng Nga là “Uprêjnêniê” dùng để chỉ một hoạt động nhằm rèn luyện thể chất và tinh thần (trí tuệ).[24] Theo từ điển tiếng Việt, bài tập là bài giao cho HS làm để vận dụng kiến thức đã học, còn bài toán là vấn đề cần giải quyết bằng phương pháp khoa học. Theo các nhà lý luận dạy học Liên Xô (cũ), bài tập bao gồm cả câu hỏi và bài toán, mà trong khi hoàn thành chúng HS nắm được hay hoàn thiện một tri thức hoặc một kỹ năng nào đó, bằng cách trả lời vấn đáp, trả lời viết hoặc có kèm theo thực nghiệm. Hiện nay ở nước ta, thuật ngữ “bài tập” được dùng theo quan niệm này. BTHH là một vấn đề không lớn mà trong trường hợp tổng quát được giải quyết nhờ những suy luận logic, những phép toán và những thí nghiệm trên cơ sở các khái niệm, định luật, học thuyết và phương pháp hóa học. [24] Về mặt lý luận dạy học, để phát huy tối đa tác dụng của bài tập hóa học trong quá trình dạy học, người giáo viên phải sử dụng và hiểu nó theo quan điểm hệ thống và lý thuyết hoạt động. Bài tập chỉ có thể thực sự là “bài tập” khi nó trở thành đối tượng hoạt động của chủ thể, khi có một người nào đó chọn nó làm đối tượng, mong muốn giải nó, tức là khi có một “người giải”. Vì vậy, bài tập và người học có mối liên hệ mật thiết tạo thành một hệ thống toàn vẹn, thống nhất và liên hệ chặt chẽ với nhau. Sơ đồ cấu trúc của hệ bài tập: [12] BÀI TẬP NGƯỜI GIẢI Những điều kiện Phép giải Những yêu cầu Phương tiện giải
1.3.2. Tác dụng của bài tập hóa học BTHH là một trong những phương tiện hiệu nghiệm cơ bản nhất để dạy học sinh tập vận dụng các kiến thức đã học vào thực tế cuộc sống, sản xuất và tập nghiên cứu khoa học, biến những kiến thức đã tiếp thu được qua bài giảng thành kiến thức của chính mình. Kiến thức sẽ nhớ lâu khi được vận dụng thường xuyên như M.A. Đanilôp nhận định: "Kiến thức sẽ được nắm vững thực sự, nếu HS có thể vận dụng thành thạo chúng vào việc hoàn thành những bài tập lý thuyết và thực hành".[12] BTHH giúp cho học sinh đào sâu, mở rộng kiến thức đã học một cách sinh động, phong phú. Chỉ có vận dụng kiến thức vào việc giải bài tập học sinh mới nắm vững kiến thức một cách sâu sắc. BTHH là phương tiện để ôn tập, hệ thống hóa kiến thức một cách tốt nhất. Thông qua bài tập hoá học, học sinh được rèn luyện các kỹ năng như kỹ năng viết và cân bằng phương trình hóa học, kỹ năng tính theo công thức và phương trình hóa học, kỹ năng thực hành… BTHH giúp rèn luyện tư duy, phát triển trí thông minh cho HS. Một số vấn đề lý thuyết cần phải đào sâu mới hiểu được trọn vẹn, một số bài toán có tính chất đặc biệt, ngoài cách giải thông thường còn có cách giải độc đáo nếu HS có tầm nhìn sắc sảo. Đặc biệt là những bài tập có nhiều cách giải, yêu cầu HS giải bằng nhiều cách có thể có - tìm ra cách giải ngắn nhất, hay nhất - đó là một phương pháp rèn luyện tư duy cho học sinh. Vì rằng giải một bài toán bằng nhiều cách dưới các góc độ khác nhau thì khả năng tư duy của HS tăng lên gấp nhiều lần so với giải bài toán bằng một cách và không phân tích, mổ xẻ đến nơi đến chốn. - BTHH còn được sử dụng như một phương tiện để nghiên cứu tài liệu mới (hình thành khái niệm, định luật). Khi trang bị kiến thức mới, giúp HS tích cực, tự lực, lĩnh hội kiến thức một cách sâu sắc và bền vững. - BTHH còn làm chính xác hóa các khái niệm, định luật đã học. - BTHH phát huy tính tích cực, tự lực của HS và hình thành phương pháp học tập hợp lý. - BTHH còn là phương tiện để kiểm tra - đánh giá kiến thức, kĩ năng của HS một cách chính xác. - Giáo dục đạo đức, tác phong như rèn tính kiên nhẫn, trung thực, chính xác, khoa học và sáng tạo, phong cách làm việc khoa học (có tổ chức, kế hoạch, …) nâng cao hứng thú học tập bộ môn, điều này thể hiện rõ khi giải bài tập thực nghiệm. Trên đây là một số tác dụng của BTHH, nhưng cần phải khẳng định rằng: Bản thân BTHH chưa có tác dụng gì cả. Không phải một BTHH "hay" thì luôn luôn có tác dụng tích cực ! Vấn đề phụ thuộc chủ yếu là "người sử dụng" nó, phải biết trao đúng đối tượng, phải biết cách khai thác triệt để mọi khía cạnh có thể có của bài toán, để học sinh tự tìm ra lời giải. Lúc đó BTHH mới thực sự có ý nghĩa và phát huy được hết tác dụng của nó.
1.3.3. Phân loại bài tập hóa học Vì tầm quan trọng của bài tập đối với quá trình dạy học mà các thầy (cô) giáo hết sức quan tâm đến việc biên soạn hệ thống bài tập. Hiện nay sách bài tập được sử dụng trong nhà trường rất đa dạng và phong phú nên việc phân loại là rất khó khăn. Tuy nhiên với mục đích nghiên cứu quá trình tư duy hóa học nhằm rèn luyện tư duy cho HS chúng tôi tạm phân ra làm hai loại sau :  Bài tập cơ bản (BTCB)[12] Là loại bài tập để tìm được lời giải chỉ cần thiết lập mối quan hệ giữa cái đã cho và cái cần tìm dựa vào một vài đơn vị kiến thức đơn giản.  Bài tập phức tạp (bài tập gồm nhiều đơn vị cơ bản)[12] Là loại BT mà quá trình giải phải thực hiện một chuỗi các lập luận logic, giữa cái đã cho và cái cần tìm thông qua một loạt các bài toán trung gian. Bài toán trung gian là một bài toán cơ bản. Để giải quyết một bài toán không cơ bản thì học sinh phải giải thành thạo các bài toán cơ bản và phải nhận ra quan hệ logic, mật thiết của bài toán thông qua quan hệ logic sơ đẳng. Trong thực tế dạy học, GV không làm cho HS hiểu trọn vẹn một vấn đề, một bài toán, một quá trình suy luận (vì những lí do khách quan và chủ quan khác nhau) thông qua những câu hỏi "tại sao ?". Về phía mình, HS cũng không biết đặt câu hỏi này, cuối cùng là đã hạn chế một cách đáng kể quá trình nhận thức, khả năng giải quyết vấn đề và tư duy hóa học của HS. 1.3.4. Các phương pháp giải bài tập hóa học 1.3.4.1. Phương pháp bảo toàn khối lượng Nguyên tắc : Trong các phản ứng hóa học, tổng khối lượng của các chất tham gia phản ứng bằng tổng khối lượng các sản phẩm tạo thành ( không tính khối lượng của phần không tham gia phản ứng). Ví dụ : Cho 22,4 gam hỗn hợp Na2CO3, K2CO3 tác dụng vừa đủ với dung dịch BaCl2. Sau phản ứng thu được 39,4 gam kết tủa. Lọc tách kết tủa, cô cạn dung dịch thu được m gam muối clorua. Giá trị của m là A. 2,66. B. 22,6. C. 26,6. D. 6,26. Hướng dẫn giải Cách 1 : Thông thường các em HS giải bằng cách viết 2 phương trình và dựa vào dữ kiện đã cho lập hệ pt để giải : BaCl2 + Na2CO3 → BaCO3 + 2NaCl x x 2x (mol)
BaCl2 + K2CO3 → BaCO3 + 2KCl y y 2y (mol) Ta lập hệ pt : Khối lượng muối thu được là NaCl và KCl : 2.0,1.58,5 + 2.0,1.74,5 = 26,6 gam. → ĐÁP ÁN C. Cách 2 : Phương pháp bảo toàn khối lượng : Theo ĐLBTKL : m(hỗn hợp ) + m(BaCl2) = m(kết tủa) + m → m = 24,4 + 0,2.208 - 39,4 = 26,6 (gam). → Đáp án C. 1.3.4.2. Phương pháp bào toàn điện tích Định luật bảo toàn điện tích được phát biểu dạng tổng quát : “Điện tích của một hệ thống cô lập thì luôn luôn không đổi tức là được bảo toàn”. Từ định luật trên ta có thể suy ra một số hệ quả : Hệ quả 1 : (định luật trung hòa điện) Trong dung dịch các chất điện ly hoặc chất điện ly nóng chảy thì tổng số điện tích dương của các cation bằng tổng số đơn vị điện tích âm của các anion. Ví dụ : Dung dịch A có chứa các ion sau: Mg2+, Ba2+, Ca2+, 0,1mol Cl- và 0,2 mol NO3-. Thêm dần V ml dung dịch K2CO3 1M vào A đến khi được lượng kết tủa lớn nhất. Giá trị của V là A. 300. B. 200. C. 250. D. 150. Hướng dẫn giải Để thu được kết tủa lớn nhất khi các ion Mg2+, Ba2+, Ca2+ tác dụng hết với ion CO32- : Mg2+ + CO32-  MgCO3  Ba2+ + CO32-  BaCO3  Ca2+ + CO32-  CaCO3  Sau khi phản ứng kết thúc, trong dung dịch chứa các ion K+, Cl- và NO3- (kết tủa tách khỏi dung dịch ). Theo hệ quả 1 thì : n K + = n Cl- + n NO -  0,1  0,2  0,3(mol)  nK2CO3  0,15(mol). 3 0,15 → VddK2CO3 =  0,15(lit )  150ml → Đáp án D. 1 Hệ quả 2: (phương pháp bảo toàn electron )
Trong các phản ứng oxi hóa – khử thì : Tổng số mol electron do chất khử phóng ra luôn bằng tổng số mol electron chất oxi hóa thu vào :  e cho   e nhaän Ví dụ : Nung m gam bột Fe ngoài không khí một thời gian thì thu được 14,4 gam hỗn hợp X gồm Fe dư và các oxit của nó. Hòa tan hoàn toàn X bằng dd HNO3 đặc thu được 4,48 lít NO2 (đktc). Tính m. Hướng dẫn giải Phân tích : HS có thể viết các phương trình phản ứng tạo các oxit và các oxit tác dụng với HNO3 rồi lập các phương trình đại số để giải. Tuy nhiên nếu HS nắm được bản chất quá trình cho - nhận electron trong bài tập này thì giải bài tập này rất ngắn gọn. Cụ thể như sau : Nhận thấy Fe nhường electron cho O2 tạo hỗn hợp X, sau đó X nhường electron cho HNO3 để tạo Fe3+ : Fe - 3e  Fe3+ m 3m 56 56 O2 + 4e  2O-2 14,4 - m (14,4 - m)4 32 32 2H+ + NO-3 + 1e  NO + H2O 0,2 0,2 3m (14,4 - m)4 Theo định luật bảo toàn electron ta có : = + 0,2  m = 11,2 (gam). 56 32 1.3.4.3. Phương pháp bảo toàn nguyên tố Nguyên tắc : Trong các phản ứng hóa học thông thường, các nguyên tố luôn được bảo toàn. Điều này có nghĩa là : Tổng số mol nguyên tử của một nguyên tố X bất kì trước và sau phản ứng luôn luôn bằng nhau. Ví dụ : Thổi từ từ V lit hỗn hợp khí X (đktc) gồm CO và H2 đi qua ống đựng 16,8 gam hỗn hợp 3 oxit : CuO, Fe3O4, Al2O3 nung nóng, phản ứng hoàn toàn. Sau phản ứng thu được m gam chất rắn và một hỗn hợp khí nặng hơn khối lượng của hỗn hợp X là 0,32 gam. Giá trị của V và m lần lượt là A. 0,224 và 14,48. B. 0,672 và 18,46. C. 0,112 và 12,28. D. 0,448 và 16,48.
Hướng dẫn giải Thực chất phản ứng khử các oxit trên là : CO + O → CO2 H 2 + O → H 2O Khối lượng hỗn hợp khí tạo thành nặng hơn hỗn hợp khí ban đầu chính là khối lượng của nguyên tử oxi trong các oxit tham gia phản ứng. Do vậy : 0,32 m[O] = 0,32 (g) → n[O] =  0,02(mol). 16 → n(CO) + n(H2) = 0,02 (mol) → V(CO + H2) = 0,02.22,4 = 0,448 (lit). Áp dụng ĐLBTKL : m(oxit) = m(chất rắn) + 0,32 → m(chất rắn) = 16,8 – 0,32 = 16,48 (g). → Đáp án D. 1.3.4.4. Phương pháp tăng giảm khối lượng Nguyên tắc : Dựa vào sự tăng giảm khối lượng khi chuyển từ chất này sang chất khác để xác định khối lượng một hỗn hợp hay một chất. Ví dụ 1 : Cho 43 gam hỗn hợp gồm BaCl2 và CaCl2 vào 1 lít dd gồm Na2CO3 0,1 M và (NH4)2CO3 0,25 M. Sau khi phản ứng xảy ra hoàn toàn thu được 39,7 g kết tủa A và dd B. Tính % khối lượng các chất trong A. Hướng dẫn giải Phân tích : Vì cả CaCl2 và BaCl2 đều tạo kết tủa được với Na2CO3 và (NH4)2CO3 nên kết tủa sinh ra là gồm CaCO3 và BaCO3. Do đó, không biết BaCl2 và CaCl2 phản ứng hết hay Na2CO3 và (NH4)2CO3 phản ứng hết. Nếu giải biện luận từng trường hợp thì rất mất thời gian. Có thể giải bài toán theo phương pháp tăng giảm khối lượng như sau : Trong hỗn hợp Na2CO3 và (NH4)2CO3 có các ion: Na+, NH4+, và CO32-. Hỗn hợp BaCl2 và CaCl2 có các ion Ba2+, Ca2+, và Cl-. Các phản ứng : Ba2+ + CO32-  BaCO3  (1) Ca2+ + CO32-  CaCO3  (2) Theo (1) và (2) cứ 1 mol BaCl2 hoặc CaCl2 biến thành BaCO3 hoặc CaCO3 thì khối lượng giảm 71 – 60 =11(g) (2Cl- chuyển thành CO32-). Do đó tổng số mol 2 muối BaCO3 và CaCO3 bằng 43  39,7 = 0,3 (mol) mà tổng số mol ion CO32- = 0,1 + 0,25 = 0,35. Điều đó chứng tỏ dư CO32-. Gọi x, 11 y là số mol BaCO3 và CaCO3 trong A.
 x  y  0,3  x  0,1 Ta có :   197 x  100 y  39,7  y  0,2 0,1.197 % BaCO3 = .100 = 49,62 %. 39,7 % CaCO3 = 100 – 49,62 = 50,38 %. Ví dụ 2 : Hòa tan m gam hỗn hợp A gồm Fe và kim loại M (có hóa trị không đổi) trong dung dịch HCl dư thì thu được 1,008 lit khí (đktc) và dung dịch chứa 4,575g muối khan. Giá trị của m là A. 1,38. B. 1,83. C. 1,41. D. 2,53. Hướng dẫn giải Cách 1 : Tính theo phương pháp bảo toàn khối lượng : 2.1, 008 n(Cl-) = 2n(H2) =  0, 09(mol). 22, 4 → m(muối) = m(kim loại) + m(Cl-) → m(kim loại) = 4,575 – 0,09.35,5 = 1,38 (g) → Đáp án B. Cách 2 : Tính theo phương pháp tăng giảm khối lượng : Cứ 1 mol kim loại pư thì khối lượng muối tăng 71 gam và giải phóng 1 mol H2. Vậy khối lượng kim loại đã dùng là : m = 4,575 – (0,045.71) = 1,38 (gam) → Đáp án B. 1.3.4.5. Phương pháp dùng các giá trị trung bình  Điều kiện của bài toán khi giải bằng phương pháp trung bình Một hỗn hợp gồm nhiều chất cùng tác dụng với một chất khác thì có thể thay thế hỗn hợp đó bằng một công thức trung bình với các điều kiện :  Các phản ứng xảy ra phải xảy ra cùng loại và cùng hiệu suất.  Số mol, thể tích hay khối lượng của chất trung bình phải bằng số mol, thể tích hay khối lượng của hỗn hợp.  Các kết quả phản ứng của chất trung bình phải y hệt như kết quả phản ứng của toàn bộ hỗn hợp. Công thức của chung cho toàn bộ hỗn hợp là công thức trung bình.
Khối lượng mol phân tử, số nguyên tử của các nguyên tố, số nhóm chức,…thuộc công thức trung bình là các giá trị trung bình : M, x , y, n...  Công thức khối lượng mol phân tử trung bình hỗn hợp ( )  là khối lượng trung bình của một mol hỗn hợp.  không phải hằng số mà có giá trị phụ thuộc vào thành phần về lượng các chất trong hỗn hợp : Khoái löôïng hoãn hôïp n1M1 + n2 M2 + n3 M3 M hh   Toång soá mol n1 + n2 + n3 Nếu hỗn hợp là chất khí thì có thể tính Mhh theo công thức : V1M1 + V2 M 2 + V3 M 3 M hh  V1 + V2 + V3  luôn nằm trong khoảng khối lượng mol phân tử của các chất thành phần nhỏ nhất và lớn nhất : Mmin < < Mmax  Biểu thức tính nguyên tử Cacbon trung bình :  an + bm n  n  m  n  a + b a(mol) b(mol)  n CO2 n nA Trong đó nA là số mol hỗn hợp chất hữu cơ. Nguyên tắc : Dùng khối lượng mol trung bình M để xác định khối lượng mol các chất trong hỗn hợp đầu. M1 < M < M2 ( trong đó M1< M2 ) Đây là một trong những phương pháp được ứng dụng rất phổ biến để giải các bài toán hóa học, đặt biệt là các bài toán hóa hữu cơ. Nó cho phép giải nhanh chóng và đơn giản nhiều bài toán gồm hỗn hợp các chất rắn, lỏng cũng như khí. Ví dụ : Hoà tan hoàn toàn 2,84g hỗn hợp X gồm hai muối cacbonat của hai kim loại nhóm IIA thuộc hai chu kì liên tiếp trong bảng hệ thống tuần hoàn bằng dd HCl, sau phản ứng thấy khối lượng dd tăng 1,52 gam. Giả sử nước bay hơi không đáng kể, xác định tên của hai kim loại đó. Hướng dẫn giải
Phân tích : Nếu viết phương trình hóa học của riêng từng muối tác dụng với dd HCl thì ẩn số của bài toán là 4, trong khi giả thiết cho chỉ lập được 2 phương trình. Vì cả hai KL đều ở nhóm IIA nên đều có hóa trị II, do đó, gọi M là kí hiệu chung cho 2 KL cần tìm, cách giải bài toán như sau : MCO3 + 2HCl  MCl2 + H2O + CO2 (1) 0,03 0,03 2,84 M MCO3 = M + 60 = = 94,67  M = 94,67 – 60 = 34,67. 0,03 Vì thuộc hai chu kì liên tiếp nên hai kim loại đó là Mg (M=24) và Ca (M=40). 1.3.4.6. Phương pháp quy đổi Một số bài toán hóa học có thể giải nhanh bằng các phương pháp bảo toàn electron, bảo toàn nguyên tử, bảo toán khối lượng. Song, phương pháp quy đổi cũng tìm ra đáp số rất nhanh và đó là phương pháp tương đối ưu việt, có thể vận dụng vào các bài tập trắc nghiệm để phân loại học sinh. Các chú ý khi dùng phương pháp quy đổi :  Khi quy đổi hỗn hợp nhiều chất (hỗn hợp X) từ 3 chất trở lên thành hỗn hợp 2 chất hay 1 chất ta phải bảo toàn số mol nguyên tố và bảo toàn số mol hỗn hợp.  Có thể quy đổi hỗn hợp X về bất kì cặp chất nào, thậm chí quy đổi về một chất. Tuy nhiên ta nên chọn cặp chất nào đơn giản có ít phản ứng oxi hóa-khử nhất để đơn giản việc tính toán.  Trong quá trình tính toán theo phương pháp quy đổi đôi khi ta gặp số âm đó là do sự bù trừ khối lượng của các chất trong hỗn hợp. Trong trường hợp này ta vẫn tính toán bình thường và kết quả cuối cùng vẫn thỏa mãn.  Khi quy đổi hỗn hợp X về một chất là FexOy thì oxit FexOy tìm được chỉ là oxit giả định không có thực. Ví dụ : Nung 8,4g sắt trong không khí, sau phản ứng thu được m gam chất rắn X gồm Fe, Fe2O3, Fe3O4, FeO. Hòa tan m gam hỗn hợp X vào dung dịch HNO3 dư thu được 2,24 lit khí NO2(đktc) là sản phẩm khử duy nhất. Giá trị của m là A. 11,2. B. 10,2. C. 7,2. D. 6,9.
Hướng dẫn giải + Quy hỗn hợp về hai chất Fe và Fe2O3 : Hòa tan hỗn hợp X vào dung dịch HNO3 dư ta có : Fe + 6HNO3 → Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O 0,1 (mol) ← 0,1 (mol) 3 → Số mol của nguyên tử Fe tạo oxit Fe2O3 là : 8,4 0,1 0,35 0,35 n Fe =    n Fe2O3 = . 56 3 3 3.2 Vậy khối lượng : mX = mFe + m(Fe2O3). 0,1*56 0,35*160 → mX =   11,2(g) → Chọn A. 3 6 + Quy hỗn hợp về hai chất FeO và Fe2O3 FeO + 4HNO3 → Fe(NO3)3 + NO2 + 2H2O 0,1(mol) ← 0,1 (mol) Ta có :  2Fe + O 2  2FeO  0,1(mol)  0,1 (mol)  0,15(mol)   4Fe + 3O 2  2Fe2 O3  0,05(mol)  0,025(mol) mX = 0,1.72 + 0,025.160 = 11,2 (g) → Chọn A. Chú ý : Ta vẫn có thể quy đổi hỗn hợp X về hai chất (FeO và Fe3O4) hoặc (Fe và FeO), hoặc (Fe và Fe3O4) nhưng việc giải trở nên phức tạp. Nhận xét : Quy đổi hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe2O3, Fe3O4 về hỗn hợp hai chất là FeO và Fe2O3 là đơn giản nhất. 1.3.4.7. Phương pháp đường chéo Phương pháp này dùng để giải các bài tập xác định thành phần hỗn hợp chứa 2 chất không phản ứng với nhau. Bài toán này thường cho biết khối lượng mol trung bình, tỷ khối của hỗn hợp hoặc số nguyên tử cacbon trung bình (toán hữu cơ). Ta sử dụng sơ đồ đường chéo được lập trên cơ sở sau : Gọi số mol của chất A là nA, khối lượng mol là MA. Gọi số mol của chất B là nB, khối lượng mol là MB.
Khối lượng mol trung b́nh của hỗn hợp là M. Giả sử MB > M > MA. Sơ đồ đường chéo biểu diễn như sau : MA M1 = MB-M M n A M1   n B M2 MB M2 = M - MA Từ đó có thể tính được khối lượng hoặc số mol từng chất trong hỗn hợp. Hoặc khi trộn lẫn 2 dung dịch có nồng độ khác nhau hay trộn lẫn chất tan vào dung dịch chứa chất tan đó, để tính được nồng độ dung dịch tạo thành ta có thể giải bằng nhiều cách khác nhau, nhưng nhanh nhất vẫn là phương pháp đường chéo. Đó là giải bài toán trộn lẫn "qui tắc trộn lẫn" hay "sơ đồ đường chéo" thay cho phép tính đại số rườm rà, dài dòng. Qui tắc : + Nếu trộn 2 dung dịch có khối lượng là m1 và m2 và nồng độ % lần lượt là C1 và C2 (giả sử C1 < C2). m1 C2- C m =C-C 2 1 + Nếu trộn 2 dung dịch có thể tích là V1 và V2 và nồng độ mol/l là C1 và C2. V1 C2 - C  V = C-C 2 1 - Sơ đồ đường chéo C2 C-C1 C C1 C2 - C Ví dụ : Hỗn hợp X gồm 2 khí CO2 và N2 có tỷ khối so với H2 là 18. Thành phần % theo khối lượng CO2 và N2 lần lượt là : A. 50; 50. B. 38,89; 61,11. C. 20; 80. D. 45; 65. Hướng dẫn giải Cách 1 : HS thường giải Gọi số mol của CO2 là x Gọi số mol N2 là y 44x + 28y Ta có:  18*2  36  x  y. x+y 44 %m(CO2) = *100  61,11%. 44+28
Chọn Đáp án B. Cách 2: Áp dụng sơ đồ đường chéo CO2 44  n CO2 8 36   1 n N2 8 N2 28  → rồi làm tương tự như trên. Ta thấy nếu làm theo sơ đồ đường chéo sẽ nhanh và đở mất thời gian tính toán hơn cách 1. 1.3.4.8. Lập sơ đồ hợp thức của quá trình chuyển hóa, tìm mối quan hệ giữa chất đầu và chất cuối Phương pháp này dùng để giải các bài toán hỗn hợp bao gồm nhiều quá trình phản ứng xảy ra, ta chỉ cần lập sơ đồ hợp thức, sau đó căn cứ vào chất đầu và chất cuối, bỏ qua các phản ứng trung gian. Ví dụ : Cho 11,2 gam Fe và 2,4 gam Mg tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng dư. Sau phản ứng thu được dung dịch A. Cho dung dịch NaOH dư vào dung dịch A thu được kết tủa B. Nung B trong không khí đến khối lượng không đổi được m (gam) chất rắn. Tính giá trị m. Hướng dẫn giải Dựa vào sự thay đổi chất đầu và chất cuối ta được sơ đồ hợp thức : 2Fe → Fe2O3 ; Mg → MgO 0,2 → 0,1(mol) 0,1 → 0,1 (mol) m = 0,1.160 + 0,1.40 = 20(g). 1.3.4.9. Phương pháp đồ thị Cơ sở của phương pháp là việc sử dụng đồ thị trong toán học để giải một số hệ phương trình. Trong hoá học, một số dạng bài tập được giải dựa trên cơ sở nội dung của phương pháp này. Đó là trường hợp mà trong thí nghiệm hoá học có hai quá trình lượng kết tủa tăng dần, sau đó giảm dần đến hết khi lượng chất phản ứng có dư. Có thể vận dụng phương pháp này trong hoá học ở các trường hợp chủ yếu sau : - Thổi khí CO2 vào dung dịch chứa hiđroxit của kim loại nhóm IIA. - Rót từ từ dung dịch kiềm đến dư vào dung dịch muối nhôm hoặc muối kẽm hoặc muối crom (III). - Rót từ từ dung dịch axit đến dư vào dung dịch muối có chứa anion AlO2- hoặc ZnO22- hoặc CrO22-. Ví dụ : Cho 10 lít (đktc) hỗn hợp A gồm N2 và CO2 ở đktc vào 2 lít dung dịch Ca(OH)2 0,02 M thì thu được 1 gam kết tủa. Tính % CO2 trong hỗn hợp A theo thể tích. [19]