Sử dụng một số dạng bài tập hoá học hữu cơ trong dạy học để phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trung học phổ thông - Nguyễn Đức Dũng

JOURNAL OF SCIENCE OF HNUE DOI: 10.18173/2354-1075.2016-0079 Educational Sci., 2016, Vol. 61, No. 6A, pp. 146-150 This paper is available online at SỬ DỤNG MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP HOÁ HỌC HỮU CƠ TRONG DẠY HỌC ĐỂ PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG Nguyễn Đức Dũng1, Hoàng Đình Xuân2, Hà Thị Thoan3 1Khoa Hoá học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2Trường Trung học phổ thông Nguyễn Trãi - Thường Tín, Hà Nội 3Khoa Tự nhiên, Trường Cao đẳng Sư phạm Điện Biên Tóm tắt. Năng lực giải quyết vấn đề là một trong những năng lực chung cần phát triển cho học sinh, việc phát triển năng lực có thể được thực hiện bằng những biện pháp khác nhau. Một trong những biện pháp hữu hiệu là sử dụng bài tập trong dạy học hoá học. Nội dung bài báo trình bày việc sử dụng một số dạng bài tập hoá học hữu cơ để phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trong quá trình dạy học phần dẫn xuất của hiđrocacbon ở trường Trung học phổ thông. Nếu xây dựng, lựa chọn và sử dụng bài tập hoá học hợp lí sẽ hình thành và có tác dụng tốt cho việc phát triển năng lực của học sinh, trong đó có năng lực giải quyết vấn đề. Từ khóa: Năng lực, năng lực giải quyết vấn đề, phát triển năng lực, giải quyết vấn đề, bài tập phát triển năng lực. 1. Mở đầu Trong xu hướng giáo dục hiện đại, dạy học (DH) theo hướng tiếp cận nội dung không còn phù hợp, DH tiếp cận năng lực (NL) của người học đang trở thành tâm điểm của nền giáo dục thế giới. Ở Việt Nam, trong những năm gần đây đã chú ý đến rèn luyện và phát triển NL của người học, đặc biệt là năng lực giải quyết vấn đề (NLGQVĐ). Đã có một số nghiên cứu về việc phát triển NLGQVĐ cho học sinh như tài liệu [7], [8], [9]. Qua các nghiên cứu trên, để phát triển NLGQVĐ, thông thường giáo viên (GV) đưa học sinh (HS) vào các tình huống có vấn đề (THCVĐ), buộc các em phải giải quyết các vấn đề, qua đó phát triển NLGQVĐ. Tuy nhiên, việc thiết kế THCVĐ đối với hầu hết GV là không dễ dàng, đặc biệt là những GV chưa có kinh nghiệm dạy học. Trong dạy học phần hoá học hữu cơ ở các trường Trung học phổ thông (THPT), chúng tôi đã sử dụng một số dạng bài tập như: bài tập dạng sơ đồ biến đổi hoá học không tường minh, bài tập có chứa đựng tình huống, bài tập biện luận, bài tập có liên quan đến việc giải quyết vấn đề thực tiễn,. . . để phát triển NLGQVĐ cho HS. Trong bài viết này, chúng tôi đưa ra một số dạng bài tập THCVĐ đã sử dụng trong quá trình dạy học nhằm giúp cho GV tham khảo và xây dựng THCVĐ trong DH hoá học hữu cơ ở trường THPT. Ngày nhận bài: 10/3/2016. Ngày nhận đăng: 15/7/2016. Liên hệ: Nguyễn Đức Dũng, e-mail: ducdungsp@gmail.com 146 Sử dụng một số dạng bài tập Hoá học hữu cơ trong dạy học để phát triển năng lực... 2. Nội dung nghiên cứu 2.1. Bài tập để phát triển năng lực giải quyết vấn đề Bài tập góp phần phát triển NLGQVĐ là những bài tập chứa đựng những “nút thắt” kiến thức mà người học không thể “gỡ” được “nút thắt” nếu chỉ thuộc lòng kiến thức, chỉ dựa trên cách suy luận, vận dụng thông thường. “Nút thắt” thường là THCVĐ, hoặc là “vấn đề mở”, hoặc là “có những con đường và giải pháp khác nhau”,... Đó là những bài tập đòi hỏi HS phải có vốn kiến thức sâu, rộng và một tư duy logic, linh hoạt, không lệ thuộc vào vốn kiến đã được trang bị,.. thì mới có thể phát hiện và giải quyết được vấn đề đặt ra. Dưới đây là một vài thí dụ đã được sử dụng. 2.2. Một số bài tập minh họa 2.2.1. Sử dụng các bài tập sơ đồ biến đổi hoá học không tường minh Bài tập 1: Hãy chọn các chất phù hợp với các kí hiệu X, Y, Z, T, E và viết phương trình hoá học (PTHH) trong sơ đồ biến hoá sau: C3H6 Dung dịchBr2 −−−−−−−−→ X NaOH −−−−→ Y CuO,t◦ −−−−→ Z O2,xt −−−→ T CH3OH,t◦,xt −−−−−−−−→ E (este đa chức) Để giải Bài tập 1, HS cần lập kế hoạch để trả lời các câu hỏi: – Điểm mấu chốt trong bài tập là gì? Chất có công thức phân tử C3H6 là anken hay xicloankan? – Điểm xuất phát để tháo gỡ “nút thắt” kiến thức? – Kiểm tra các giả thiết này? – Các chất X, Y, Z, T, E là duy nhất hay còn có các chất phù hợp khác? Ở sơ đồ này, điểm mấu chốt là tìm các chất X, Y, Z, T, E. Do hầu hết các chất đều chưa biết, nên để xác định chất X, HS phải dựa tính chất hoá học của C3H6 và mối quan hệ giữa các chất trong sơ đồ biến hoá. Đặt chất X vào sơ đồ biến hoá để tìm ra các chất còn lại. Thông thường, HS chọn X là CH3–CHBr–CH2Br, khi đó Y là CH3–CHOH–CH2OH, Z là CH3–CO–CHO, T là CH3–CO–COOH, E là CH3–CO–COOCH3. Nhận thấy E là este tạp chức, không đúng yêu cầu đề bài và nhiều HS nghĩ bài này có vấn đề hoặc không thể tìm được chất phù hợp. Tuy nhiên, nếu HS chọn X là CH2Br–CH2–CH2Br, khi đó Y là CH2OH–CH2–CH2OH, Z là OCH–CH2–CHO, T là HOOC–CH2–COOH, E là CH3OOC–CH2–COOCH3 thì sẽ phù hợp yêu cầu đề bài và HS viết PTHH xảy ra. Với Bài tập 1 này, các chất X, Y, Z, T, E là duy nhất. Như vậy, với việc đưa ra một bài tập THCVĐ, GV hướng dẫn HS tìm hiểu vấn đề, lập kế hoạch, thực hiện kế hoạch, rà soát, kiểm tra; GV là người chỉnh lí, đánh giá cuối cùng. Với dạng Bài tập 1, tùy theo đối tượng HS mà GV có thể thêm, bớt những ẩn số, bài tập càng nhiều ẩn số càng phức tạp với HS. 2.2.2. Sử dụng bài tập có chứa đựng tình huống Khi HS tìm hiểu vấn đề, phân tích, giải thích được nguyên nhân dẫn đến sai lầm, biết tự sửa sai và rút kinh nghiệm sẽ góp phần phát triển NL của HS. Như vậy, việc lựa chọn các bài tập có tình huống để xác định sai lầm của HS thường mắc phải sẽ tạo điều kiện cho GV giúp HS phát triển NL của HS, trong đó có NLGQVĐ. Bài tập 2: Axit axetylsalixylic (o-CH3COO–C6H4–COOH) dùng làm thuốc cảm (aspirin). Để phản ứng hoàn toàn với 4,32 gam axit axetylsalixylic cần vừa đủ V lít dung dịch KOH 0,1M. Giá trị của V là A. 0,72. B. 0,24. C. 0,48. D. 0,96. 147 Nguyễn Đức Dũng, Hoàng Đình Xuân, Hà Thị Thoan Với bài tập này, sau khi tính số mol của axit axetylsalixylic (0,024 mol), HS dễ mắc sai lầm trong việc tính số mol của KOH. Có 2 sai lầm mà HS thường gặp là: – HS cho rằng số mol của KOH bằng số mol axit axetylsalixylic nên tính ra giá trị của V = 0,24. Như vậy, HS đã bỏ qua phản ứng của nhóm chức este với KOH hoặc không cân bằng PTHH. – HS cho rằng số mol của KOH bằng 2 lần số mol axit axetylsalixylic nên tính ra giá trị của V = 0,48. Như vậy, HS đã bỏ qua phản ứng của nhóm –OH phenol tạo ra phản ứng ngay với KOH hoặc không cân bằng PTHH. Để tránh những sai lầm trên, GV cần hướng dẫn HS lập kế hoạch giải bài tập trên bằng các câu hỏi: Những nhóm chức nào trong axit axetylsalixylic phản ứng với KOH? Sản phẩm tạo ra có tác dụng với KOH không? Hệ số cân bằng của PTHH đã đúng tỉ lệ chưa? Khi giải bài toán liên quan đến phản ứng giữa este của phenol với dung dịch kiềm cần chú ý những gì? Nếu HS tư duy tìm hiểu vấn đề, lập kế hoạch, thực hiện kế hoạch theo hướng dẫn trên thì HS sẽ kiểm soát được những sai lầm trong hoạt động tư duy, phát hiện và giải quyết được những "bẫy kiến thức" trong các bài toán. 2.2.3. Sử dụng bài tập có liên quan đến giải quyết vấn đề thực tiễn Bài tập có nội dung thực tiễn đòi hỏi HS phải có khả năng tư duy, vận dụng kiến thức đã học vào việc giải quyết vấn đề thực tiễn, góp phần quan trọng vào việc hình thành, phát triển NLGQVĐ, NL vận dụng kiến thức của HS. Bài tập 3: Từ lâu trong dân gian người ta đã dùng cây hương nhu làm thuốc chữa các bệnh cảm cúm, nhức đầu, hôi miệng. Tinh dầu hương nhu (có thành phần chính là eugenol, một lượng nhỏ hiđrocacbon thơm, tecpen,..) được tách ra từ cây hương nhu, là dược liệu không thể thiếu trong việc chế dầu cù là, cao sao vàng. Eugenol có công thức cấu tạo: Hãy đề nghị phương pháp thuận lợi cho phép tách lấy eugenol từ tinh dầu hương nhu. Với dạng bài tập này, HS dễ bị phân tán suy nghĩ vào những nội dung không liên quan đến yêu cầu trả lời của đề bài. Vì vậy, tùy theo đối tượng, GV có thể yêu cầu HS đưa ra những câu hỏi định hướng và tìm câu trả lời. Các câu hỏi định hướng có thể là: – Bài tập này yêu cầu làm gì? – Eugenol thuộc loại chất hữu cơ gì? Nó những tính chất vật lí, hoá học gì? – Dùng phương pháp tách nào và những phản ứng hoá học nào để có thể tách được eugenol? – Phương pháp nào thuận lợi cho việc tách eugenol? GV giám sát, kiểm tra hoạt động tư duy của HS để giúp HS tìm được câu trả lời cho những câu hỏi trên tức là giúp HS phát hiện và giải quyết được vấn đề đặt ra của bài tập. 2.2.4. Sử dụng bài tập biện luận Bài tập biện luận thường là những bài khó, có thể chứa đựng nhiều THCVĐ, sẽ gây ra những khó khăn đối với HS. Dạng bài tập này thường đòi hỏi HS phải có khả năng tư duy cao, vận dụng cao những kiến thức đã học vào việc giải quyết vấn đề của bài tập, góp phần quan trọng vào việc 148 Sử dụng một số dạng bài tập Hoá học hữu cơ trong dạy học để phát triển năng lực... phát triển NLGQVĐ, NL vận dụng kiến thức của HS. Bài tập 4: Hai hiđrocacbon X và Y đều chứa 85,7% C về khối lượng. Khi bị oxi hoá mạnh bằng KMnO4 trong môi trường axit thì cả hai đều bị gãy mạch cacbon ở liên kết C=C tạo ra một axit cacboxylic đơn chức Z duy nhất. Ở điều kiện tiêu chuẩn, trong trạng thái hơi thì 1 lít chất Z có khối lượng là 5,36 gam. Phân tử Z không chứa nhóm CH2, không chứa nhóm CH. Xác định công thức cấu tạo của X, Y, Z và gọi tên chúng. Để giải được bài tập này, GV có thể yêu cầu HS đưa ra những câu hỏi định hướng và tìm câu trả lời. Các câu hỏi định hướng và câu trả lời có thể là: – Từ %C có thể suy ra được điều gì? Suy ra %H và công thức đơn giản nhất. – Hai hiđrocacbon trên thuộc loại gì? Anken (do có công thức dạng CnH2n và có liên kết pi). – Từ thể tích và khối lượng chất Z suy ra được giá trị gì? Phân tử khối bằng 120. – Trong trạng thái hơi chất Z có cấu tạo như thế nào? Tính toán, lập luận để xác định được axit phải tồn tại dưới dạng đime. – Công thức chất Z là gì? CH3COOH. – Công thức của X, Y là gì? CH3–CH=CH–CH3 (cis, trans). Ở bài tập này, HS sẽ thấy khó khăn nhất là vấn đề tìm công thức của Z có phân tử khối bằng 120. Nếu cho rằng Z tồn tại ở dạng đơn phân tử thì không có công thức phù hợp, nhưng qua tính toán, lập luận để suy ra được ở trạng thái hơi Z tồn tại ở dạng đime thì việc tìm Z sẽ đơn giản đi. GV giám sát, kiểm tra hoạt động tư duy của HS, có thể gợi ý để giúp HS tìm được câu trả lời cho những câu hỏi trên, giải quyết được vấn đề đặt ra của bài tập. 2.3. Đánh giá chung Những bài tập như trên đã được triển khai trong quá trình dạy học phần Hóa học Hữu cơ tại các trường THPT Trần Hưng Đạo (Thanh Xuân, Hà Nội), Ngọc Hồi (Thanh Trì, Hà Nội),. . . Sau quá trình sử dụng có thể thấy rõ tính hiệu quả như sau: Trước khi được làm quen với những bài tập kiểu như trên, HS thường rất lúng túng, không giải quyết được các bài tập này. Một trong các nguyên nhân là HS chưa biết cách để tháo gỡ “nút thắt” kiến thức gặp phải. Một nguyên nhân nữa rất quan trọng là HS chưa đủ tự tin để đề xuất những ý tưởng mới, khác lạ. Sau một số tình huống tương tự, HS đã mạnh dạn và rất hào hứng đề xuất các giải pháp để giải quyết vấn đề gặp phải. Thí dụ: dung dịch metylamin làm xanh giấy quỳ tím, nhưng dung dịch anilin lại không có tính chất này; 3. Kết luận Việc sử dụng một số dạng bài tập hoá học hữu cơ nêu trên trong dạy học ở một số trường THPT, thông qua bộ công cụ kết quả đánh giá về kiến thức và NLGQVĐ đã phát huy được tính tích cực, chủ động và sáng tạo của người học; tạo được cơ sở để người học tự cập nhật và đổi mới tri thức, kĩ năng, phát triển năng lực; góp phần vào việc thực hiện mục tiêu giáo dục, đào tạo nguồn nhân lực cho đất nước. Như vậy, nếu xây dựng, lựa chọn và sử dụng bài tập hoá học phù hợp trong quá trình dạy học sẽ hình thành và phát triển được NL của HS, trong đó có NLGQVĐ. 149 Nguyễn Đức Dũng, Hoàng Đình Xuân, Hà Thị Thoan TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ Giáo dục và Đào tạo, 2015. Đề án đổi mới chương trình sách giáo khoa. [2] Bộ Giáo dục và Đào tạo, 2010. Đề thi tuyển sinh Đại học năm 2010, Khối A. [3] Bộ Giáo dục và Đào tạo, 2011. Đề thi tuyển sinh Đại học năm 2011, Khối A. [4] Nguyễn Văn Cường, Bernd Meier, 2014. Lí luận dạy học hiện đại. Nxb Đại học Sư phạm. [5] Nguyễn Đức Dũng, Hoàng Đình Xuân, 2013. Rèn luyện và phát triển năng lực vận dụng kiến thức cho học sinh trung học phổ thông qua hệ thống bài tập hoá học hữu cơ có nội dung thực tiễn. Tạp chí Giáo dục, số 7/2013, trang 118. [6] Nguyễn Hữu Đĩnh, Lê Xuân Trọng, 2001. Bài tập định tính và câu hỏi thực tế hoá học 12. Nxb Giáo dục, Hà Nội. [7] Trần Thị Thu Huệ, 2012. Phát triển một số năng lực của học sinh trung học phổ thông thông qua phương pháp và sử dụng thiết bị trong dạy học hóa học phần hóa học vô cơ. Luận án Tiến sĩ Khoa học Giáo dục, Viện Khoa học Giáo dục Việt Nam. [8] Hoàng Thị Bích Nguyệt, 2015. Phát triển năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề cho sinh viên sư phạm Hoá học trường Đại học Tây Bắc. Tạp chí Giáo dục, Số 7/2015, trang 32. [9] Cao Thị Thặng, Nguyễn Cương, Trần Thị Thu Huệ, 2012. Phát triển năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề thông qua dạy học môn Hóa cho học sinh trung học phổ thông. Tạp chí Giáo dục, Số 279/2012, trang 29. ABSTRACT Types of exercises that can be used in teaching organic chemistry to develop problem solving competency among high school students Problem solving competency development can be done using different methods. A very effective way when teaching chemistry is to use drills. This article describes exercises in Organic Chemistry the will develop problem-solving competency for students who are learning Hydrocarbon derivatives in Upper Secondary School. If these exercises are well-designed and effectively used, they will be very useful for initiating and developing student competency, such as a problem-solving competency. Keywords: Competency, problem solving competency, competency development, problem solving, competency development exercise 150