Xây dựng bài tập hoá học nhằm phát triển năng lực thực hành hoá học cho học sinh ở trường phổ thông - Phạm Thị Bình

JOURNAL OF SCIENCE OF HNUE DOI: 10.18173/2354-1075.2016-0071 Educational Sci., 2016, Vol. 61, No. 6A, pp. 72-78 This paper is available online at XÂY DỰNG BÀI TẬP HOÁ HỌC NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC THỰC HÀNH HOÁ HỌC CHO HỌC SINH Ở TRƯỜNG PHỔ THÔNG Phạm Thị Bình1, Đỗ Thị Quỳnh Mai1, Hà Thị Thoan2 Khoa Hóa học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Khoa Tự nhiên, Trường Cao đẳng Sư phạm Điện Biên Tóm tắt. Thí nghiệm hoá học có vai trò quan trọng trong việc hình thành năng lực thực hành hoá học cho học sinh, là cơ sở cho quá trình học tập - nhận thức của học sinh. Bài tập hóa học có nội dung thực hành là một trong những phương tiện hữu hiệu trong việc phát triển năng lực thực hành hoá học cho học sinh. Trên cơ sở đề xuất cấu trúc năng lực thực hành hoá học của học sinh, bài báo phân tích quy trình xây dựng bài tập có nội dung thực hành thí nghiệm nhằm trang bị kiến thức về kĩ năng thực hành hoá học, góp phần phát triển năng lực thực hành cho học sinh. Từ khóa: Bài tập thực hành thí nghiệm, năng lực thực hành hoá học, bài tập hoá học. 1. Mở đầu Năng lực thực hành hoá học là một trong những năng lực đặc thù của môn Hoá học cần được phát triển cho học sinh (HS) ở trường phổ thông. Để hình thành và phát triển năng lực này, trước tiên giáo viên (GV) cần trang bị hệ thống kiến thức về kĩ năng thực hành giúp HS hiểu được nguyên tắc, mục tiêu, nội dung và phương pháp thực hành thí nghiệm (TN). Bài tập thực hành TN là một phương tiện hiệu quả trong việc hình thành kiến thức về kĩ năng thực hành cho HS. Hiện nay đã có nhiều tác giả nghiên cứu về việc sử dụng bài tập hóa học có nội dung thực hành trong dạy học, tuy nhiên hệ thống bài tập còn ít, chưa thật sự khai thác được các kĩ năng thực hành hóa học một cách hệ thống, đa dạng và phong phú. Đồng thời nhiều GV còn lúng túng trong việc xây dựng loại bài tập này do thiếu tài liệu hướng dẫn về phương pháp xây dựng. Do đó, trong bài báo này, chúng tôi trình bày cấu trúc năng lực thực hành hoá học, đề xuất quy trình xây dựng bài tập thực hành TN và giới thiệu một số bài tập thực hành TN trong dạy học hoá học ở trường phổ thông. 2. Nội dung nghiên cứu 2.1. Năng lực thực hành hoá học Từ việc nghiên cứu các quan điểm về phát triển năng lực thực hành của một số tác giả, chúng tôi quan niệm rằng: Năng lực thực hành hoá học là khả năng HS có thể sử dụng các dụng cụ TN, hoá chất để tiến hành thành công các TN hoá học; quan sát, mô tả hiện tượng TN và xử lí các thông tin liên quan đến TN để rút ra kết luận cần thiết. Ngày nhận bài: 10/3/2016. Ngày nhận đăng: 15/6/2016. Liên hệ: Phạm Thị Bình, e-mail: ptbinhdhsp@gmail.com 72 Xây dựng bài tập Hoá học nhằm phát triển năng lực thực hành Hoá học cho học sinh... Theo tài liệu [1], năng lực thực hành hoá học bao gồm: - Năng lực tiến hành thí nghiệm, sử dụng TN an toàn, biểu hiện: + Hiểu và thực hiện đúng nội quy, quy tắc an toàn phòng TN. + Nhận dạng và lựa chọn được dụng cụ và hóa chất để làm TN. + Hiểu được tác dụng và cấu tạo của các dụng cụ và hóa chất cần thiết để làm TN. + Lựa chọn các dụng cụ và hóa chất cần thiết chuẩn bị cho các TN. + Lắp các bộ dụng cụ cần thiết cho từng TN, hiểu được tác dụng của từng bộ phận, biết phân tích sự đúng sai trong cách lắp. + Tiến hành độc lập một số TN hóa học đơn giản. + Tiến hành có sự hỗ trợ của giáo viên một số thí nghiệm hóa học phức tạp. - Năng lực quan sát, mô tả, giải thích các hiện tượng TN và rút ra kết luận, thể hiện: + Biết cách quan sát, nhận ra được các hiện tượng TN. + Mô tả chính xác các hiện tượng TN. - Năng lực xử lí thông tin liên quan đến TN: Giải thích một cách khoa học các hiện tượng TN đã xảy ra, viết được các phương trình hóa học và rút ra những kết luận cần thiết. Tuy nhiên, để thuận lợi cho việc xây dựng bài tập thực hành TN, chúng tôi xác định cấu trúc năng lực thực hành hoá học gồm bốn năng lực thành phần với 12 tiêu chí dưới đây: Năng lực thành phần Biểu hiện (Tiêu chí đánh giá) I. Lập kế hoạch thực hiện TN 1) Xác định mục đích TN. 2) Xác định các yếu tố ảnh hưởng đến TN hoá học (điều kiện xảy ra phản ứng, yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng,...) 3) Đề xuất TN (dụng cụ, hóa chất và cách tiến hành). 4) Dự đoán hiện tượng TN. II. Tiến hành TN 5) Nhận dạng và lựa chọn dụng cụ, hóa chất thích hợp. 6) Lắp được bộ dụng cụ TN. 7) Thực hiện các thao tác TN. 8) Xử lí hoá chất độc hại sinh ra trong TN,dụng cụ hóa chất trước và sau TN. III. Quan sát, mô tả hiện tượng TN 9) Xác định được các chi tiết cần quan sát trong TN. 10) Mô tả được các yếu tố thay đổi trong quá trình TN. IV. Xử lí thông tin liên quan đến TN 11) Nhận ra mối liên hệ giữa hiện tượng TN với các kiến thức có liên quan. 12) Viết phương trình hóa học minh họa, giải thích hiện tượng TN. 13) Thực hiện các phép tính toán cần thiết (nếu có) 14) Phát biểu được kết luận cần thiết từ TN. 2.2. Quy trình xây dựng bài tập thực hành thí nghiệm Bài tập thực hành TN là những bài tập có liên quan đến kĩ năng thực hành TN (đề cập đến kiến thức về kĩ năng và kĩ năng thực hành TN của HS). Trong khuôn khổ bài báo này, chúng tôi 73 Phạm Thị Bình, Đỗ Thị Quỳnh Mai, Hà Thị Thoan chỉ đề cập đến những bài tập về kiến thức kĩ năng thực hành hoá học. Để xây dựng bài tập thực hành TN cần dựa trên các tiêu chí đánh giá về năng lực thực hành hoá học. Cụ thể, quy trình xây dựng bài tập thực hành TN như sau: Bước 1. Xác định mục tiêu và nội dung Để xây dựng bài tập thực hành TN, trước hết cần xác định rõ mục tiêu và nội dung của các bài tập cần xây dựng. Mục tiêu của việc xây dựng bài tập thực hành là trang bị và đánh giá kiến thức về kĩ năng thực hành đồng thời củng cố, vận dụng kiến thức hóa học cho HS. Việc xác định nội dung ở đây cần hiểu là xác định các kiến thức về kĩ năng thực hành cần trang bị và đánh giá HS thông qua các bài học hay nội dung hóa học cụ thể nào đó. Để làm được điều này cần xuất phát từ những TNcụ thể được sử dụng trong nghiên cứu các bài học. Giáo viên nắm rõ các hóa chất, dụng cụ, cũng như cách tiến hành và xử lí dụng cụ hóa chất trước, sau TN từ đó xác định được những kiến thức về kĩ năng TN nào có thể khai thác dựa theo các biểu hiện của năng lực thực hành hoá học cần được đánh giá đã trình bày ở trên. Bước 2. Lựa chọn dạng bài tập sẽ xây dựng Theo các năng lực thực hành GV xác định bài tập cần xây dựng là: bài tập về vấn đề lập kế hoạch thực hiện TN, bài tập về kĩ năng tiến hành TN, bài tập quan sát, mô tả hiện tượng TN, bài tập xử lí thông tin liên quan đến TN. Ngoài ra cần xác định bài tập xây dựng là: bài tập tự luận hay bài tập trắc nghiệm khách quan, bài tập định tính hay bài tập định lượng, bài tập thực tiễn hay bài tập tình huống định hướng phát triển năng lực HS. Bước 3. Xác định dữ kiện và yêu cầu của đề bài và viết nội dung bài tập Từ kiến thức kĩ năng thực hành đã xác định ở trên, xác định thông tin cần cung cấp (còn gọi là giả thiết hay cái đã biết) và thông tin cần hỏi (còn gọi là kết luận hay cái cần tìm) và viết thành nội dung bài tập. Khi xây dựng nội dung bài tập cần lưu ý: - Với các bài tập cung cấp thông tin dạng hình vẽ, các hình ảnh cần đảm bảo chính xác về mặt khoa học (trừ trường hợp đề bài chủ ý vẽ sai quy tắc để kiểm tra HS) và thẩm mĩ. - Nội dung, số liệu cung cấp cần đảm bảo tính chính xác và phù hợp với thực tiễn. Các số liệu đưa ra cần lưu ý về sai số của phép đo. - Với dạng bài tập trắc nghiệm, khi xây dựng cần lưu ý đưa ra các phương án nhiễu hợp lí, đó là các phương án không đúng nhưng có yếu tố hợp lí để gây nhiễu cho học sinh, giúp phân loại học sinh khi kiểm tra và có tác dụng chú ý, nhấn mạnh cho học sinh khi sử dụng để luyện tập, củng cố. - Nội dung bài tập cần được diễn đạt ngắn gọn, dễ hiểu, đúng cấu trúc ngữ pháp. Bước 4. Đưa vào dạy học và chỉnh sửa (nếu cần). 2.3. Ví dụ minh họa Mục tiêu: Xây dựng các bài tập thực hành TN nhằm trang bị kiến thức về kĩ năng thực hành TN thông qua nội dung bài “Clo” – Hóa học lớp 10. Nội dung: Xuất phát từ một số TN có thể sử dụng ứng với nội dung bài học này như clo tác dụng với hiđro, clo tác dụng với sắt, nước clo có tính tẩy màu, điều chế clo trong phòng TN,. . . xác định được các kiến thức về kĩ năng thực hành. * Với TN clo tác dụng với natri: Từ cách thực hiện TN này có thể xác định một số kiến thức 74 Xây dựng bài tập Hoá học nhằm phát triển năng lực thực hành Hoá học cho học sinh... có thể khai thác xây dựng bài tập thực hành TN: mô tả hiện tượng TN, giải thích hiện tượng TN, xử lí dụng cụ sau TN. Nội dung bài tập: Trong giờ thực hành TN, một nhóm học sinh tiến hành TN clo tác đụng với natri để chứng minh tính oxi hóa của clo như sau: Thu đầy khí clo vào một bình dùng để đốt khí khô; Lấy miếng Na lau sạch dầu và loại bỏ lớp oxit bên ngoài, cắt lấy một mẩu khoảng bằng hạt đỗ xanh; Cho mẩu Na vào một muôi sắt và đun cho Na nóng chảy thì nhanh chóng đưa vào bình đựng khí clo. a. Dự đoán hiện tượng xảy ra và giải thích. b. Sau phản ứng natri có thể còn dư một chút trong muôi sắt, khi đó nên chọn cách xử lí nào dưới đây là an toàn? A. Nhúng muôi sắt vào cốc chứa dung dịch HCl loãng sau đó rửa bằng nước. B. Rửa ngay muôi sắt dưới vòi nước máy. C. Nhúng muôi sắt vào cốc chứa cồn etylic, sau đó rửa bằng nước. D. Cạo phần chất rắn còn lại trong muôi cho vào thùng rác. * Với TN điều chế clo trong phòng TN: có thể khai thác các kiến thức kĩ năng thực hành như đề xuất dụng cụ, hóa chất (điều chế clo hoặc cách rửa khí clo), thao tác tiến hành TN (lắp dụng cụ, xử lí khí độc), giải thích hiện tượng, vai trò của các bộ phận trong bộ dụng cụ điều chế clo, . . . Nội dung bài tập: Trong phòng TN, TN điều chế và thu khí clo vào bình được tiến hành trong bộ dụng cụ như hình vẽ sau: 1. Chất có kí hiệu A trong hình vẽ trên không thể là chất nào sau đây? A. KMnO4. B. MnO2. C. KClO3. D. CuO 2. Để rửa khí clo nhằm thu được clo khô, tinh khiết người ta dẫn khí clo lần lượt đi qua hai bình chứa 2 chất kí hiệu là B và C. Chất B và C lần lượt là: A. H2O và dung dịch H2SO4 đặc. B. dung dịch NaCl bão hòa và dung dịch H2SO4 đặc. 75 Phạm Thị Bình, Đỗ Thị Quỳnh Mai, Hà Thị Thoan C. dung dịch H2SO4 đặc và dung dịch NaCl bão hòa. D. dung dịch NaOH bão hòa và dung dịch H2SO4 đặc. 3. Để ngăn không cho khí clo thoát ra phòng người ta đặt một mẩu bông tẩm dung dịch X trên miệng bình thu khí clo. Dung dịch X có thể dùng là: A. nước vôi trong. B. NaOH. C. H2SO4 đặc. D. nước. 4. Một số bài tập thực hành thí nghiệm Bài tập về vấn đề lập kế hoạch thí nghiệm Bài 1:Trong phòng TN, khi điều chế khí clo bằng cách oxi hóa Cl-1 trong HCl đặc bằng các chất oxi hóa nếu không có dung dịch HCl đặc thì có thể sử dụng hỗn hợp nào dưới đây? A. Hỗn hợp gồm dung dịch HNO3 đặc, NaCl (rắn), KMnO4 (tinh thể). B. Hỗn hợp gồm dung dịch H2SO4 (đặc), NaCl (tinh thể), MnO2 (rắn). C. Hỗn hợp gồm dung dịch H2SO4 (đặc), NaCl (tinh thể), KMnO4 (tinh thể). D. Hỗn hợp gồm dung dịch H2SO4 (loãng), NaCl (tinh thể), MnO2 (rắn). Bài 2: Để nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng, một học sinh đã đề xuất các thí nghiệm thực hiện phản ứng của dung dịch Na2S2O3 với dung dịch H2SO4 loãng như sau: - Lấy vào hai cốc được đánh số 1, 2, mỗi cốc 20ml dung dịch H2SO4 0,1M, đun nóng cốc số 1.Thêm đồng thời vào hai cốc, mỗi cốc 20ml dung dịch Na2S2O3 0,1M. - Lấy vào cốc thứ nhất 20 ml dung dịch Na2S2O3 0,1M, vào cốc thứ hai 10ml dung dịch Na2S2O3 0,1M và 10ml nước cất. Thêm đồng thời vào hai cốc, mỗi cốc 20ml dung dịch H2SO4 0,1M. Trong các câu hỏi sau, câu hỏi nào được nghiên cứu một cách khoa học trong thí nghiệm này? A.Nhiệt độ và dung môi nước có ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng không? B.Nồng độ và nhiệt độ, yếu tố nào ảnh hưởng nhiều hơn tới tốc độ phản ứng? C.Nồng độ và nhiệt độ có ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng? D.Áp suất và chất xúc tác có ảnh hưởng tới tốc độ phản ứng không? Bài 3. Trong phòng TN có chuẩn bị các hóa chất sau: Cu, MgO, dung dịch NaOH, CaCO3, Fe, CuSO4.5H2O, C6H6O6 (đường glucozơ), giấy quỳ tím, tờ giấy trắng, dung dịch H2SO4 loãng và H2SO4 đặc. Đề xuất hoá chất, dụng cụ và cách tiến hành các TN để chứng minh: 1) Dung dịch H2SO4 loãng là axit mạnh. 2) H2SO4 đặc có tính oxi hóa mạnh và tính háo nước. Bài 4: Cho các dụng cụ và hoá chất sau: nến, phôt pho đỏ, diêm, đèn cồn, ống đong hình trụ có chia vạch, đĩa, nước. Đề xuất cách tiến hành TN chứng minh không khí có chứa khoảng 20% khí oxi. Mô tả hiện tượng dự kiến và giải thích. Bài tập về kĩ năng tiến hành TN Bài 5. Dưới đây là các thao tác tiến hành trong TN: “Clo tác dụng với sắt”: 1. Đốt nóng đỏ phần dây sắt quấn hình lò xo. 2. Cắm một đầu dây sắt xuyên qua một miếng bìa cactong (vừa bình, dây sắt cách đáy bình khoảng 2 cm). 3. Lấy sợi dây phanh xe đạp quấn thành các vòng lò xò. 4. Đưa nhanh sợi dây phanh xe đạp vào bình chứa khí clo. Thứ tự hợp lí là: A. 3-2-4-1 B. 2-3-4-1 C. 3-2-1-4 D. 3-1-2-4 76 Xây dựng bài tập Hoá học nhằm phát triển năng lực thực hành Hoá học cho học sinh... Bài 6. Để đẩy nhanh tốc độ điều chế H2S bằng cách cho FeS tác dụng với H2SO4 loãng, một học sinh đề nghị thay dung dịch H2SO4 loãng bằng dung dịch H2SO4 đặc.Đề nghị này có đúng không?Tại sao? Bài 7. TN điều chếvà thu khí oxi trong phòng TN được mô tả như hình vẽ dưới đây: Hãy trả lời các câu hỏi dưới đây: 1) Vì sao có thể thu khí oxi bằng cách đẩy nước? 2) Tại sao không thu khí từ những bọt khí đầu tiên? 3) Làm thế nào thử độ kín của hệ thống thiết bị thu khí? 4) Tại sao khi ngừng thu khí lại cần tháo ống dẫn khí ra trước khi tắt đèn cồn. Bài tập quan sát, mô tả hiện tượng TN Bài 8: Cho từ từ đến dư dung dịch NH3 loãng lần lượt vào 4 ống nghiệm, mỗi ống nghiệm chứa riêng biệt 2 ml các dung dịch AlCl3, CuSO4, AgNO3, ZnCl2 (các ống được đánh số theo thứ tự từ 1 đến 4). Hiện tượng mô tả nào dưới đây là đúng? A. Ống 1: xuất hiện kết tủa keo trắng, sau đó tan thành dung dịch không màu. B. Ống 2: xuất hiện kết tủa màu xanh, không tan khi nhỏ dư dung dịch NH3. C. Ống 3: xuất hiện kết tủa trắng, sau đó tan thành dung dịch màu xanh. D. Ống 4: xuất hiện kết tủa keo trắng, sau đó tan thành dung dịch không màu. Bài 9: Cho một mẩu Na vào một cốc nước đã nhỏ vài giọt phenolphtalein, hiện tượng quan sát được là: A. Mẩu Na chạy vòng tròn trên mặt nước, dung dịch không màu chuyển thành màu xanh. B. Mẩu Na vo tròn, nổi lên rồi lại chìm xuống, dung dịch không màu chuyển thành màu xanh. C. Mẩu Na vo tròn, chạy trên mặt nước, dung dịch không màu chuyển thành màu hồng. D. Mẩu Na vo tròn, nổi trên mặt nước, dung dịch không màu chuyển thành màu đỏ. Bài tập xử lí thông tin liên quan đến TN. Bài 10: Để xác định nồng độ của một dung dịch H2SO4 người ta làm như sau: Hút chính xác 10,00ml dung dịch H2SO4 đó vào một bình tam giác (bình A), thêm vào dung dịch vài giọt phenolphtalein. Nạp đầy dung dịch NaOH 0,0400M vào một buret 25,00ml. Nhỏ từ từ từng giọt dd NaOH trên buret xuống bình A, vừa nhỏ vừa lắc đều, đến khi xuất hiện màu hồng nhạt và bền thì dừng lại. Quan sát trên buret thấy kết quả như hình vẽ. Từ kết quả đó, hãy xác định nồng độ của dung dịch H2SO4. A. 0,0260M B. 0,0240M C. 0,0295M D. 0,0520M 77 Phạm Thị Bình, Đỗ Thị Quỳnh Mai, Hà Thị Thoan 3. Kết luận Sử dụng bài tập thực hành TN trong dạy học hoá học là một trong những biện pháp hiệu quả và thuận lợi trong việc hình thành, phát triển và đánh giá năng lực thực hành hoá học cho học sinh. Để xây dựng bài tập thực hành TN cần dựa trên các biểu hiện năng lực thành phần của năng lực thực hành hoá học. Vì vậy chúng tôi đã đề xuất cấu trúc năng lực thực hành hoá học, quy trình xây dựng bài tập thực hành TN. Trên cơ sở đó, giáo viên có thể xây dựng bài tập thực hành TN để sử dụng trong dạy học hoá học một cách thuận lợi. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ giáo dục và Đào tạo, 2014. Kiểm tra đánh giá trong quá trình dạy học theo định hướng phát triển năng lực học sinh trong trường trung học phổ thông, Môn Hóa học. Tài liệu tập huấn. [2] Nguyễn Cương, Nguyễn Mạnh Dung, Nguyễn Thị Sửu, 2000. Phương pháp dạy học hóa học, Tập 1. Nxb Giáo dục Hà Nội. [3] Nguyễn Cương (chủ biên), Nguyễn Xuân Trường, Nguyễn Thị Sửu, Đặng Thị Oanh, Hoàng Văn Côi, Trần Trung Ninh, 2004. Thí nghiệm thực hành phương pháp dạy học Hoá học. Nxb Đại học Sư phạm. [4] Lê Xuân Trọng (Tổng chủ biên), Từ Ngọc Ánh, Lê Mậu Quyền, Phan Quang Thái, 2010. Hóa học 10 Nâng cao. Nxb Giáo dục, Hà Nội. [5] Lê Xuân Trọng (Tổng chủ biên), Nguyễn Hữu Đĩnh, Lê Chí Kiên, Lê Mậu Quyền, 2010. Hóa học 11. Nâng cao. Nxb Giáo dục, Hà Nội. ABSTRACT Creating chemistry exercises to develop practical application ability in high school students In carrying out chemistry experiments, play an important role in the formation of students are actively involved in the learning process. Chemistry exercises that make use of experiments is an effective way to develop student’s ability to experiment in general. In this paper, the structure of experimentation is proposed. We also analyze the process of creating chemistry exercises that involve experiments to provide knowledge and skills in practical chemistry, thereby increasing students’ ability to carry out experiments. Keywords: Chemistry exercises that involve experiments, competency in chemistry experimentation, chemistry exercises 78