Luận văn Sử dụng bài tập để phát triển tư duy, rèn trí thông minh cho học sinh trong dạy học hóa học ở trường Trung học phổ thông

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH Nguyễn Chí Linh LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC Thành phố Hồ Chí Minh – 2009 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH Nguyễn Chí Linh Chuyên ngành : Lý luận và phương pháp dạy học môn hoá học Mã số : 60 14 10 LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS. NGUYỄN XUÂN TRƯỜNG Thành phố Hồ Chí Minh – 2009 MỤC LỤC Trang phụ bìa Mục lục Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt Danh mục các bảng, các hình vẽ MỞ ĐẦU ...............................................................................................................1 Chương 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI .....................6 1.1. Lịch sử vấn đề nghiên cứu ..........................................................................6 1.2. Vấn đề phát triển tư duy..............................................................................7 1.2.1. Khái niệm tư duy..................................................................................7 1.2.3. Những đặc điểm của tư duy .................................................................9 1.2.4. Những phẩm chất của tư duy ...............................................................9 1.2.5. Các thao tác tư duy và phương pháp logic.........................................10 1.2.6. Các hình thức cơ bản của tư duy........................................................11 1.2.7. Tư duy khoa học và tư duy hoá học...................................................12 1.2.8. Phát triển năng lực tư duy ..................................................................14 1.2.9. Dấu hiệu đánh giá tư duy phát triển...................................................14 1.3. Trí thông minh...........................................................................................15 1.3.1. Khái niệm trí thông minh ...................................................................15 1.3.2. Đo trí thông minh của học sinh..........................................................16 1.3.3. Rèn trí thông minh cho học sinh ........................................................17 1.4. Bài tập hoá học.........................................................................................18 1.5. Quan hệ giữa bài tập hoá học và việc phát triển tư duy, rèn trí thông minh cho học sinh ..........................................................................20 1.6. Thực trạng sử dụng bài tập để phát triển tư duy, rèn trí thông minh ở trường THPT.........................................................................................23 Chương 2. HỆ THỐNG BÀI TẬP HOÁ HỌC NHẰM PHÁT TRIỂN TƯ DUY, RÈN TRÍ THÔNG MINH CHO HỌC SINH THPT..........................................................................27 2.1. Nguyên tắc lựa chọn, xây dựng bài tập phát triển tư duy, rèn trí thông minh ...............................................................................................27 2.2. Một số phưong pháp giải nhanh bài toán hoá học ....................................28 2.2.1. Phương pháp bảo toàn........................................................................28 2.2.2. Phương pháp tăng giảm khối lượng...................................................29 2.2.3. Phương pháp tính theo phương trình ion ...........................................29 2.2.4. Phương pháp đường chéo...................................................................30 2.2.5. Phương pháp trung bình.....................................................................30 2.2.6. Phương pháp quy đổi .........................................................................30 2.3. Hệ thống bài tập và biện pháp phát triển tư duy, rèn trí thông minh........31 2.3.1. Rèn năng lực quan sát ........................................................................31 2.3.2. Rèn các thao tác tư duy ......................................................................41 2.3.3. Rèn năng lực tư duy độc lập ..............................................................56 2.3.4. Rèn năng lực tư duy linh hoạt, sáng tạo.............................................63 Chương 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM .....................................................111 3.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm .......................................................111 3.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm.......................................................111 3.3. Đối tượng của thực nghiệm sư phạm......................................................111 3.4. Nội dung và tiến trình thực nghiệm sư phạm..........................................111 3.5. Kết quả thực nghiệm sư phạm ................................................................114 3.6. Xử lý kết quả thực nghiệm sư phạm .......................................................115 3.7. Phân tích kết quả thực nghiệm sư phạm .................................................119 KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ .........................................................122 CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ .....................................126 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...............................................................................127 PHỤ LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT dd dung dịch ĐC đối chứng HS học sinh p/ư phản ứng t/d tác dụng THPT trung học phổ thông TN thực nghiệm TT thứ tự DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Kết quả đánh giá mức độ phát triển tư duy của hệ thống bài tập....25 Bảng 2.1. Tên thông thường của các axit no, đơn chức và cách nhớ ..............60 Bảng 2.2. Nhận biết các ion trong dung dịch...................................................61 Bảng 2.3. Nhận biết các chất khí .....................................................................63 Bảng 3.1. Tổng hợp kết quả thực nghiệm sư phạm .......................................115 Bảng 3.2. Phân phối tần số, tần suất, tần suất luỹ tích (bài 1) .......................117 Bảng 3.3. Phân phối tần số, tần suất, tần suất luỹ tích (bài 2) .......................118 Bảng 3.4. Phân loại kết quả học tập...............................................................119 Bảng 3.5. Tổng hợp các tham số đặc trưng....................................................119 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 2.1. Thí nghiệm chứng minh tính thăng hoa của tinh thể iot................33 Hình 2.2. Thí nghiệm chứng minh tính oxi hoá của 3NO trong môi trường axit..................................................................................................33 Hình 2.3. Thí nghiệm điều chế oxi trong phòng thí nghiệm .........................34 Hình 2.4. Thí nghiệm thu khí bằng phương pháp dời chỗ nước....................35 Hình 2.5. Thí nghiệm điều chế khí X ............................................................35 Hình 2.6. Thí nghiệm chứng minh hiện tượng ăn mòn điện hoá học............36 Hình 2.7. Sơ đồ minh hoạ phản ứng hoá hợp của oxi và hiđro .....................36 Hình 2.8. Thí nghiệm chứng minh ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng .................................................................................................37 Hình 2.9. Mô hình đặc của phân tử axit axetic ..............................................37 Hình 2.10. Cấu tạo phân tử CH4 và C lai hoá sp3 ............................................38 Hình 2.11. Cấu tạo phân tử C2H4 và C lai hoá sp2...........................................38 Hình 2.12. Cấu tạo phân tử C2H2 và C lai hoá sp ............................................38 Hình 2.13. Thí nghiệm chứng minh CO2 nặng hơn không khí........................58 Hình 2.14. Thí nghiệm tạo khói trắng NH4Cl..................................................59 Hình 2.15. Thí nghiệm trứng chui vào bình ....................................................60 Hình 3.1. Đồ thị đường luỹ tích (bài 1) .......................................................117 Hình 3.2. Đồ thị đường luỹ tích (bài 2) .......................................................118 1 MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Trong thời đại khoa học công nghệ phát triển mạnh mẽ, hội nhập đã trở thành xu thế tất yếu thì yêu cầu của xã hội đối với con người cũng ngày một cao hơn. Do đó, việc phát triển giáo dục không chỉ nhằm “nâng cao dân trí” mà còn phải “đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài”. Muốn đào tạo con người Việt Nam phát triển toàn diện, có khả năng tư duy linh hoạt, nhạy bén, đáp ứng được yêu cầu chung thì xã hội cần phải có kế hoạch bồi dưỡng thế hệ trẻ từ những ngày còn trên ghế nhà trường, khi mà người học vừa mới tiếp cận với kiến thức khoa học cơ bản và quan trọng hơn cả là phải đổi mới tư duy dạy học. Sự bùng nổ thông tin đã làm thay đổi sâu sắc quan niệm về việc học. Trước đây, UNESCO đưa ra bốn cột trụ của việc học là: + Học để biết + Học để làm + Học để tự khẳng định mình + Học để cùng chung sống với nhau Nay điều chỉnh “Học để biết” thành “Học để học cách học” (learning to learn); “Học để tự khẳng định mình” thành “Học để sáng tạo” (learning to create). Tại sao phải điều chỉnh như vậy ? Vì học để biết thì không biết đến bao nhiêu cho vừa, trong khi khoa học, công nghệ đang phát triển như vũ bão, bản thân mỗi người khó mà có thể tiếp nhận được hết tất cả các tri thức mà nhân loại đã bổ sung, phát triển từng giờ, từng ngày. Vậy phải học cách học để khi cần kiến thức nào thì có thể tự học để có được kiến thức đó. Học không chỉ để chiếm lĩnh tri thức mà còn để biết phương pháp đi đến tri thức đó [9]. Ngày nay, với người học, việc thay đổi cách học là tất yếu để có thể học suốt đời thì với người dạy, việc thay đổi cách dạy càng trở nên quan 2 trọng, bức thiết hơn. Người dạy phải là người am hiểu về sự học, là chuyên gia của việc học, phải dạy cho người ta cách học đúng đắn. Có thể nói dạy và học ngày nay về cơ bản là dạy cách tư duy, học cách tư duy. Mục đích cao nhất của việc dạy học là phát triển năng lực tư duy cho người học. Kiến thức lâu ngày có thể quên (khi cần có thể đọc sách), cái còn lại là năng lực tư duy. Nhà Vật lý nổi tiếng N.I. Sue nói: “Giáo dục – đó là cái được giữ lại khi mà tất cả những điều học thuộc đã quên đi”. Khổng Tử, nhà triết học Cổ đại của Trung Quốc rất coi trọng việc dạy tư duy. Ông nói: “Vật có bốn góc, dạy cho biết một góc mà không suy ra ba góc kia thì không dạy nữa”. Đại văn hào Nga L.N. Tônxtôi cũng nói : “Kiến thức chỉ thực sự là kiến thức khi nào nó là thành quả những cố gắng của tư duy chứ không phải là của trí nhớ” [8]. Như vậy, mặc dù vai trò của người học được nâng cao, giáo dục đòi hỏi người học phải là cá nhân tích cực, chủ động, sáng tạo trong quá trình dạy học nhưng vai trò và nhiệm vụ của người thầy trong thời đại ngày nay không hề mờ nhạt mà còn được coi trọng hơn và đòi hỏi cũng cao hơn trước đây. Muốn phát triển năng lực tư duy của người học, người dạy không chỉ dạy theo chuẩn kiến thức và kỹ năng, hoàn thành nội dung chương trình mà còn phải mở rộng, nâng cao, cho người học tiếp cận với các vấn đề khoa học theo nhiều khía cạnh khác nhau, đặt ra nhiều tình huống có vấn đề đòi hỏi người học phải tư duy để giải quyết. Khi người học đã học được cách giải quyết các vấn đề khoa học thì người dạy lại yêu cầu giải quyết nhanh thậm chí giải quyết theo nhiều phương pháp khác nhau. Làm như thế không chỉ đơn thuần để nâng cao hiệu quả dạy học, vượt qua các kỳ thi mà còn để phát triển năng lực tư duy, rèn trí thông minh, từ đó người học có thể xử lý tốt những vấn đề phức tạp, luôn luôn thay đổi mà cuộc sống hiện đại đặt ra sau này. 3 Hoá học là một môn khoa học lý thuyết-thực nghiệm, đóng một vai trò quan trọng trong hệ thống các môn khoa học cơ bản, góp phần hình thành thế giới quan khoa học và tư duy khoa học cho người học. Hệ thống bài tập hoá học được xây dựng không nằm ngoài mục đích giúp người học nắm vững tri thức, rèn năng lực tư duy linh hoạt, sáng tạo và nâng cao khả năng ứng dụng lý thuyết vào thực tiễn đời sống. Hiện nay, hệ thống bài tập hoá học để phát triển tư duy, rèn trí thông minh cho học sinh phổ thông tương đối ít, rải rác, chưa có hệ thống, nhiều khi còn nặng về tính toán, chưa đi sâu vào bản chất của môn học, chưa khai thác khả năng tư duy của người học và cũng chưa phục vụ tốt cho hình thức kiểm tra-đánh giá trắc nghiệm khách quan. Do vậy các thầy cô giáo cần nghiên cứu, bổ sung, đổi mới, làm cho hệ thống bài tập hoá học ngày càng phong phú, sắc bén và chính xác hơn. Với mong muốn xây dựng một hệ thống bài tập tự luận và trắc nghiệm hoá học có chất lượng, phục vụ tốt cho việc phát triển năng lực tư duy, rèn trí thông minh cho học sinh THPT; đồng thời cũng làm phong phú thêm hệ thống bài tập hoá học hiện nay, chúng tôi chọn đề tài “SÖÛ DUÏNG BAØI TAÄP ÑEÅ PHAÙT TRIEÅN TÖ DUY, REØN TRÍ THOÂNG MINH CHO HOÏC SINH TRONG DAÏY HOÏC HOAÙ HOÏC ÔÛ TRÖÔØNG THPT” làm đề đề tài nghiên cứu. 2. Mục đích nghiên cứu Xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập hoá học nhằm phát triển năng lực tư duy, rèn trí thông minh cho học sinh THPT. 3. Đối tượng và khách thể nghiên cứu 3.1. Đối tượng nghiên cứu Việc sử dụng bài tập hoá học để phát triển năng lực tư duy và rèn trí thông minh cho học sinh THPT. 4 3.2. Khách thể nghiên cứu Quá trình dạy học hoá học ở trường THPT. 4. Nhiệm vụ của đề tài - Nghiên cứu hoạt động tư duy của học sinh trong quá trình giải bài tập hoá học, từ đó hướng dẫn học sinh xây dựng tiến trình luận giải, làm cơ sở cho việc tìm kiếm lời giải một cách hiệu quả. - Xây dựng hệ thống biện pháp nhằm phát triển tư duy, rèn trí thông minh cho học sinh thông qua giải bài tập hoá học. - Xây dựng hệ thống bài tập thuộc chương trình hoá học THPT có tác dụng phát triển tư duy, rèn trí thông minh. - Thực nghiệm sư phạm để đánh giá hiệu quả của hệ thống bài tập đã xây dựng. 5. Giả thuyết khoa học Trong quá trình dạy học, nếu giáo viên xây dựng được hệ thống phương pháp luận đúng đắn, sử dụng hệ thống bài tập phù hợp với từng đối tượng học sinh thì sẽ phát triển được tư duy, rèn trí thông minh, nâng cao hiệu quả dạy học hoá học ở trường THPT. 6. Phương pháp nghiên cứu 6.1. Nghiên cứu lý luận  Nghiên cứu cơ sở lý luận về tư duy và trí thông minh (trong các tài liệu Tâm lý học, Giáo dục học, Lý luận dạy học...), các vấn đề của bài tập hoá học, cơ sở Hoá học đại cương, vô cơ, hữu cơ, phân tích  Nghiên cứu nội dung chương trình, chuẩn kiến thức và kỹ năng môn hoá học THPT.  Nghiên cứu và phân tích bài tập hoá học trong các sách và trên mạng internet. 5 6.2. Nghiên cứu thực tiễn  Tìm hiểu cách soạn và xây dựng hệ thống bài tập của một số giáo viên THPT.  Học hỏi kinh nghiệm của giáo viên có nhiều năm đứng lớp.  Điều tra thăm dò ý kiến và thực nghiệm sư phạm. 7. Phạm vi nghiên cứu Bài tập hoá học thuộc phạm vi chương trình hoá học THPT. 8. Điểm mới của đề tài  Tuyển chọn, xây dựng hệ thống bài tập trắc nghiệm và tự luận bao quát cả chương trình hoá học phổ thông, có thể giúp học sinh tổng hợp và vận dụng kiến thức, chuẩn bị bước vào các kỳ thi quan trọng.  Các câu hỏi trắc nghiệm khai thác sâu sắc bản chất của môn học và các định luật cơ bản của hoá học giúp giải quyết nhanh bài tập hoá học, góp phần vào việc phát triển tư duy, rèn trí thông minh cho học sinh.  Các phương án nhiễu được chú trọng trong khi soạn câu trắc nghiệm. Đó là các phương án lấy từ sai sót hay gặp từ phía học sinh, kể cả học sinh khá giỏi và học sinh yếu.  Bài trắc nghiệm dùng để thực nghiệm sư phạm được soạn hoàn toàn theo hình thức trắc nghiệm khách quan với số câu đủ lớn (50 câu/đề) và không lấy lại nguyên si hệ thống bài tập đã dạy thực nghiệm mà được soạn mới với nhiều tình huống lạ nhưng vẫn đảm bảo không vượt khỏi nội dung, phương pháp đã dạy thực nghiệm.  Bài trắc nghiệm không cố tình đánh đố, hạn chế tối đa việc khai thác toán học trong hoá học. Đề có khả năng phân loại học sinh cao. Chỉ học sinh thật sự giỏi mới có thể đạt từ điểm 7 trở lên và rất ít học sinh đạt được điểm 10. 6 Chương 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1. Lịch sử vấn đề nghiên cứu Vấn đề phát triển tư duy và rèn trí thông minh cho học sinh đã được nhiều nhà giáo đầu ngành quan tâm, nghiên cứu. Cụ thể: - GS Nguyễn Ngọc Quang nghiên cứu lý luận về bài toán hoá học. Công trình nghiên cứu có ý nghĩa to lớn là đặt nền tảng để các nhà giáo sau này tiếp tục nghiên cứu, phát triển. - PGS. TS Nguyễn Xuân Trường nghiên cứu các phương pháp giải nhanh bài toán hoá học, các bài tập phát triển tư duy, bài tập có nhiều cách giải và cách biên soạn bài tập hoá học. Các công trình của PGS. TS Nguyễn Xuân Trường được xuất bản thành sách, được đăng trên các tạp chí, có ý nghĩa rất lớn trong việc định hướng cách ra đề thi, đặc biệt là đề thi trắc nghiệm. Khi Việt Nam bắt đầu chuyển hình thức thi tự luận sang trắc nghiệm từ kỳ thi tuyển sinh Đại học, Cao đẳng vào năm 2007 thì công trình nghiên cứu của thầy được nhiều giáo viên quan tâm tìm hiểu. - PGS. TS Đặng Thị Oanh, xây dựng hệ thống bài tập phát triển tư duy, nhận thức của học sinh theo 4 mức độ nhận thức của Benjamin Bloom. Tác giả đã xây dựng được một hệ thống bài tập phong phú từ mức độ tư duy duy thấp – biết đến mức độ cao – phân tích. Nội dung bài tập giới hạn trong một phần của chương trình hoá học 10. - TS Cao Cự Giác nghiên cứu các phương pháp giải nhanh dùng bồi dưỡng học sinh giỏi. Cách lựa chọn bài tập và đưa ra phương pháp giải của tác giả mang tính tư duy cao, cung cấp nhiều thông tin, nhiều điểm mới. Tuy nhiên do viết cho đối tượng học sinh giỏi nên nhiều bài tập 7 của tác giả không thể đem áp dụng rộng rãi ở trường THPT. Cách giải hay nhưng có phần đặt nặng toán học. - ThS Võ Văn Mai nghiên cứu hệ thống bài tập nhằm hình thành một số phẩm chất, năng lực cho học sinh giỏi hoá trong luận văn thạc sỹ. - ThS Quách Văn Long nghiên cứu hệ thống bài tập phát triển tư duy, rèn trí thông minh trong luận văn thạc sỹ. Trong các công trình nghiên cứu nêu trên thì luận văn thạc sỹ của ThS Quách Văn Long gần với đề tài nghiên cứu của chúng tôi nhất. Trong luận văn, tác giả đã xây dựng được hệ thống phương pháp luận vững chắc, hệ thống bài tập phong phú. Các bài tập mà tác giả chọn đều hay và sâu sắc nhưng đa phần là các bài quen thuộc, được đề cập trong các sách bài tập phổ thông và thường được giáo viên chọn để ra đề thi. Tác giả chưa chú ý lắm đến các “mồi nhử” trong câu trắc nghiệm, chưa chú trọng đến kênh hình trong luận văn. Các đề thực nghiệm của tác giả đều có 2 phần là tự luận và trắc nghiệm, có chia theo từng cấp lớp (10, 11, 12) và theo nội dung chương trình nên ít nhiều chưa có tính tổng hợp cao. Các công trình nghiên cứu còn lại đều đã xây dựng cơ sở lý luận vững chắc, phương pháp giải khá hoàn thiện. Đây là điều kiện thích hợp để chúng tôi kế thừa và phát triển. Nhiệm vụ của chúng tôi là phải hoàn thiện hơn nữa câu hỏi trắc nghiệm, cách thức kiểm tra, đánh giá khi thực nghiệm sư phạm. 1.2. Vấn đề phát triển tư duy 1.2.1. Khái niệm tư duy Theo M.N. Sacđacôp, “Tư duy là sự nhận thức khái quát gián tiếp các sự vật, hiện tượng của hiện thực trong những dấu hiệu, những thuộc tính chung và bản chất của chúng. Tư duy cũng là sự nhận thức sáng tạo những sự vật hiện tượng mới, riêng rẽ của hiện thực trên cơ sở những kiến thức khái quát hoá đã thu nhận được” [8]. 8 Tư duy là một quá trình tâm lý mà nhờ đó con người phản ánh được cái đối tượng và hiện tượng của hiện thực thông qua những dấu hiệu bản chất của chúng, đồng thời con người vạch ra được những mối quan hệ khác nhau trong mỗi đối tượng, hiện tượng và giữa các đối tượng, hiện tượng với nhau [33]. Tư duy là hành động trí tuệ nhằm thu thập và xử lý thông tin về thế giới quanh ta và thế giới trong ta. Chúng ta tư duy để hiểu, làm chủ tự nhiên, xã hội và chính mình [10].