Sử dụng bài tập Hóa học thực nghiệm nhằm phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh trung học phổ thông

210 SỬ DỤNG BÀI TẬP HÓA HỌC THỰC NGHIỆM NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH TRUNG HỌC PHỔ THÔNG SV. Đặng Thị Diễm ThS. Lý Huy Hoàng TS. Bùi Văn Thắng Tóm tắt. Tìm hiểu và giải quyết vấn đề là những biểu hiện của năng lực giải quyết vấn đề. Trong bài viết này, chúng tôi đề xuất một số hình thức sử dụng bài tập hóa học thực nghiệm để phát triển năng lực giải quyết vấn đề trong dạy học hóa học, cụ thể trong việc hình thành kiến thức mới, trong giờ ôn tập - luyện tập, trong giờ kiểm tra đánh giá kết quả học tập của học sinh. 1. Mở đầu Năng lực giải quyết vấn đề (GQVĐ) là một trong những năng lực chung cần được phát triển cho học sinh (HS) ngay từ khi còn ngồi trên ghế nhà trường. Năng lực GQVĐ có thể được phát triển thông qua việc sử dụng phương pháp nêu và GQVĐ trong các môn học cụ thể, trong đó có môn hóa học. Môn hóa học là môn học có nhiều khả năng giúp HS phát triển năng lực GQVĐ, để phát triển tốt năng lực GQVĐ thì giáo viên (GV) cần sử dụng phương pháp dạy học tích cực, trong đó việc sử dụng bài tập hóa học là điều không thể thiếu trong mỗi giờ dạy học theo hướng tích cực. Bài tập hóa học thực nghiệm (BTHHTN) là một trong những phương tiện có hiệu qủa giúp HS nắm vững kiến thức lí thuyết, kĩ năng thực hành, liên hệ lí thuyết với thực tiễn, giúp phát triển tư duy. Khi giải BTHHTN yêu cầu HS phải biết phân tích vấn đề, đưa ra những phương án phù hợp, từ đó dần hình thành năng lực GQVĐ. 2. Nội dung 2.1. Về năng lực giải quyết vấn đề Bàn về “năng lực” có nhiều cách hiểu khác nhau, theo Từ điển Tiếng Việt, “năng lực được hiểu là phẩm chất tâm lí và sinh lí tạo cho con người khả năng hoàn thành một hoạt động với chất lượng cao”. Theo John Erpenbeck, “năng lực được tri thức làm cơ sở, được sử dụng như khả năng, được quy định bởi giá trị, được tăng cường qua kinh nghiệm và được hiện thực hóa qua ý chí”. Tuy nhiên, có thể hiểu đơn giản năng lực là khả năng thực hiện có hiệu quả và có trách nhiệm các hành động, giải quyết các nhiệm vụ, vấn đề thuộc lĩnh vực nghề nghiệp, xã hội hay cá nhân trong những tình huống khác nhau trên cơ sở sự hiểu biết, kĩ năng, kĩ xảo và kinh nghiệm cũng như sự sẵn sàng hành động [2]. Năng lực giải quyết vấn đề là khả năng cá nhân sử dụng hiệu quả các quá trình nhận thức, hành động và thái độ, động cơ, xúc cảm để giải quyết những tình huống vấn đề mà ở đó không có sẵn quy trình, thủ tục, giải pháp thông thường [1]. Năng lực GQVĐ được biểu hiện chủ yếu ở các hoạt động: i) Tìm hiểu vấn đề. ii) Đề xuất được giả thuyết khoa học khác nhau. iii) Lập được kế hoạch để giải quyết vấn đề đặt ra. 211 iv) Thực hiện kế hoạch độc lập sáng tạo hoặc hợp tác để thu thập thông tin, xử lí thông tin, giả thuyết đúng/sai. v) Đưa ra kết luận chính xác và ngắn gọn nhất. 2.2. Khái niệm và tác dụng của BTHHTN trong dạy học hóa học Bài tập hóa học thực nghiệm là bài tập hóa học gắn liền với các phương pháp và kĩ năng làm thí nghiệm, khả năng quan sát và mô tả các hiện tượng xảy ra trong thí nghiệm. Bao gồm các bài tập về tổng hợp và điều chế các chất, giải thích và mô tả các hiện tượng, phân biệt và nhận biết các chất, tách và tinh chế các chất,... Một số nội dung trong các bài tập trên gắn liền với các vấn đề sản xuất, kinh tế và môi trường. Sử dụng BTHHTN ứng dụng trong dạy học hóa học có các tác dụng sau: - Phát triển năng lực nhận thức, năng lực GQVĐ, năng lực sáng tạo, rèn luyện tư duy từ lí thuyết đến thực hành và ngược lại từ đó xác nhận những thao tác kĩ năng thực hành hợp lí. - Rèn luyện kĩ năng sử dụng dụng cụ hoá chất, dụng cụ thí nghiệm và phương pháp thiết kế thí nghiệm. - Rèn luyện các thao tác, kĩ năng thực hành cần thiết trong phòng thí nghiệm (cân, đong, nung, đun nóng, sấy, hoà tan, lọc, chiết,) góp phần vào việc giáo dục kỹ thuật tổng hợp cho HS. - Rèn luyện khả năng ứng dụng kiến thức vào thực tiễn đời sống, tạo sự say mê học tập hoá học cho HS. - Giáo dục tư tưởng, đạo đức, tác phong lao động: rèn luyện tính kiên nhẫn, trung thực, sáng tạo, chính xác, khoa học; rèn luyện tác phong lao động có tổ chức, có kế hoạch, có kỷ luật, có văn hoá 2.3. Sử dụng BTHHTN để phát triển năng lực GQVĐ cho học sinh Trong khuôn khổ bài viết này, chúng tôi xin trình bày một số hình thức sử dụng BTHHTN ở chương oxi – lưu huỳnh (hóa học lớp 10, cơ bản) để phát triển năng lực GQVĐ cho HS. 2.3.1. Sử dụng BTHHTN hình thành kiến thức mới BTHHTN sử dụng trong giờ dạy lí thuyết là khi nghiên cứu nội dung kiến thức mới, khi đó BTHHTN thường dùng với mục đích hình thành khái niệm, để giải quyết một số tình huống có vấn đề, để củng cố, khắc sâu kiến thức và tạo niềm tin cho HS vào những gì đã học. Các BTHHTN được sử dụng thường là những BTHHTN đơn giản, có tính chất định tính. Ví dụ 1: Khi dạy bài 33 (hóa học10, cơ bản) về nội dung “Tính chất của axit sunfuric đặc”, giáo viên tiến hành thí nghiệm cho dây Cu vào dung dịch H2SO4 đặc, nóng và thấy có hiện tượng: dây Cu tan dần, dung dịch có màu xanh lam, có khí mùi hắc xuất hiện, làm quì tím ẩm hóa hồng. Hãy giải thích hiện tượng trên và viết phương trình phản ứng hóa học xảy ra? Phân tích: để giải bài tập trên, giáo viên sử dụng thí nghiệm theo phương pháp nêu và giải quyết vấn đề. 212 - Bước 1: Tìm hiểu vấn đề Tại sao khi cho dây Cu vào dung dịch H2SO4 đặc, nóng lại có hiện tượng xảy ra và hiện tượng trên có sai không hoặc lí thuyết trước đây không hợp lí (kim loại đứng sau hiđro không tác dụng với dung dịch axit), những khí nào đã sinh ra? Làm thế nào để chứng minh khí sinh ra? Nguyên nhân sinh ra khí do đâu? - Bước 2: Giải quyết vấn đề Giáo viên hướng dẫn HS tìm hiểu: + Giáo viên thực hiện thí nghiệm đặt mẩu quỳ ẩm lên miệng ống nghiệm của thí nghiệm “Cu tác dụng với H2SO4 đặc, nóng” và yêu cầu học sinh nêu hiện tượng, xác định khí này có phải là khí H2 không? Qua thí nghiệm nghiệm này vấn đề đã được giải quyết: axit H2SO4 đặc, nóng tác dụng với Cu, khí tạo thành không phải là khí H2 mà là khí SO2 có mùi khó chịu và làm quỳ tím ẩm hóa đỏ. + HS viết phương trình hóa học và xác định số oxi hóa của S trong H2SO4, Cu trước và sau phản ứng. - Bước 3: Kết luận và rút ra tri thức mới Phản ứng này không trái với với tính chất của dung dịch axit H2SO4 đã học mà là tính chất mới của H2SO4 đặc, tính chất oxi hóa mạnh. 2.3.2. Sử dụng BTHHTN thông qua bài ôn tập - luyện tập Các bài tập sử dụng trong giờ ôn tập, luyện tập có tác dụng giúp HS hệ thống hoá kiến thức, củng cố thường xuyên kiến thức đã học và biến chúng thành kiến thức của mình. Quá trình giải không chỉ giúp HS nắm vững lí thuyết mà còn rèn luyện kĩ năng thực hành hóa học, nhờ vậy thúc đẩy phát triển tư duy, vì bài tập buộc HS phải vận dụng các thao tác tư duy, tái hiện lại các thao tác kĩ năng thực hành hóa học đã biết nhờ đó rèn luyện các kĩ năng thực hành, phát triển tư duy toàn diện. Ví dụ 2: Đọc đoạn thông tin sau: sự cố axit đổ trên mặt đường là một trường hợp cần được quan tâm, xử lí đúng cách để hạn chế những thiệt hại cho con người, phương tiện, hạ tầng hay tác hại đến môi trường. Với axit sunfuric đặc, khi bị tràn chúng xâm lấn xung quanh mặt đường chậm do có độ nhớt cao tương tự dầu vừng, dầu ôliu nhưng mức độ phá hủy mạnh. Khi tiếp xúc gây phá hủy mô, tổn thương mắt và cơ quan hô hấp. Khi có sự cố xảy ra, cần nhanh chóng xác định tính chất của axit chảy tràn để có hướng xử lí thích hợp. Em hãy cho biết biện pháp khắc phục sự cố? (Dạy bài 34 – SGK Hóa học 10, cơ bản). Phân tích - Bước 1: Tìm hiểu vấn đề Axit chảy tràn trên mặt đường sẽ rất nguy hiểm, ảnh hưởng đến con người, phương tiện, hạ tầng, môi trường. Làm thế nào để thu gom lượng axit chảy tràn một cách nhanh chóng và hiệu quả? 213 - Bước 2: Giải quyết vấn đề HS đề xuất các biện pháp khác nhau: A. Phun nước rửa trực tiếp lên lượng axit chảy ra mặt đường. B. Sử dụng cát (SiO2) hạn chế dòng chảy lan. C. Phun dung dịch NaOH trực tiếp lên lượng axit chảy tràn. D. Dùng vôi bột (CaO, CaCO3), natri hiđrocacbonat (NaHCO3) chuyển axit về dạng muối. HS phân tích để chọn tiêu chí và rút ra cách làm tối ưu nhất: khắc phục được sự cố chảy tràn axit sunfuric đặc trên mặt đường, rẻ tiền, dễ sử dụng. HS kết luận vấn đề: chọn biện pháp B và D. - Bước 3: Kết luận và rút ra tri thức mới Để khắc phục sự cố chảy tràn axit sunfuric đặc trên mặt đường, chuyển axit về dạng muối với những hóa chất rẻ tiền, dễ tìm. Tuyệt đối không phun nước rửa trực tiếp, do khi gặp nước tỏa nhiệt cực mạnh, gây nổ. 2.3.3. Sử dụng BTHHTN trong kiểm tra đánh giá kết quả học tập Mục đích của việc kiểm tra, đánh giá là kiểm tra việc thực hiện mục tiêu của môn học. Khi đánh giá, GV phải đối chiếu với mục tiêu của chương, bài, từ kết quả kiểm tra đánh giá GV có sự điều chỉnh phù hợp về phương pháp giảng dạy để có kết quả cao hơn. Nội dung kiểm tra, đánh giá cần cân đối mức độ biết, hiểu và vận dụng kiến thức tuỳ theo trình độ nhận thức của HS. Qua đó, giúp HS phát triển năng lực GQVĐ. Hiện nay, một số BTHHTN dạng mô phỏng thí nghiệm cũng đã được sử dụng vào các tiết kiểm tra đánh giá, các đề thi tuyển sinh cao đẳng, đại học. Ví dụ 3: Sau đây là một số phương pháp thu khí vào ống nghiệm (Hình 2.1). Hình 2.1. Phương pháp thu khí vào ống nghiệm Hãy cho biết phương pháp (1), (2), (3) có thể thu được những khí nào trong số các khí sau: H2, Cl2, O2, N2, HCl, SO2, H2S. (Sử dụng kiểm tra 1 tiết chương oxi - lưu huỳnh, Hóa học 10, cơ bản). Phân tích - Bước 1: Tìm hiểu vấn đề Lựa chọn phương án thu khí phù hợp đối với các khí khác nhau. 214 - Bước 2: Giải quyết vấn đề HS đề xuất các phương án: + Phương pháp 1: Dùng để thu khí nhẹ hơn không khí. + Phương pháp 2: Thu khí nặng hơn không khí và không tác dụng với không khí. + Phương pháp 3: Thu khí không tác dụng được với H2O. HS giải quyết vần đề, lựa chọn phương án thu khí phù hợp đối với mỗi chất khí: + Phương pháp 1: H2. + Phương pháp 2: Cl2, O2, HCl, SO2, H2S. + Phương pháp 3: O2, H2, N2. - Bước 3: Kết luận và rút ra tri thức mới Những khí nhẹ hơn không khí thu bằng phương pháp quay miệng ống nghiệm lên trên, khí nặng hơn không khí và không tác dụng với không khí thu bằng phương pháp úp miệng ống nghiệm xuống dưới, khí không tác dụng với nước thu bằng phương pháp đẩy nước. 3. Kết luận Năng lực giải quyết vấn đề được biểu hiện ở khả năng tìm hiểu vấn đề và GQVĐ, đề xuất các phương án GQVĐ. Trong dạy học hóa học có rất nhiều tình huống có vấn đề, GV cần biết và có những câu hỏi, BTHHTN giúp HS tìm hiều vấn đề và GQVĐ đặt ra. Qua đó HS sẽ dần hình thành năng lực GQVĐ qua môn hóa học. Tài liệu tham khảo [1]. Bộ Giáo dục và Đào tạo (2014), Xây dựng chương trình giáo dục phổ thông theo định hướng phát triển năng lực học sinh, Lưu hành nội bộ. [2]. Bernd Meier, Nguyễn Văn Cường (2014), Lí luận dạy học hiện đại – cơ sở đổi mới mục tiêu, nội dung và phương pháp dạy học, NXB Đại học Sư phạm. [3]. Cao Cự Giác (2009). Thiết kế và sử dụng bài tập thực nghiệm trong dạy và học hóa học. NXB Giáo dục. [4]. Đặng Thị Oanh, Nguyễn Thị Sửu (2014), Phương pháp dạy học môn hóa học ở trường phổ thông, NXB Đại học Sư phạm. [5]. Lê Xuân Trường (chủ biên), Nguyễn Đức Chuy, Lê Mậu Huyền, Lê Xuân Trọng (2007), Hóa học 10, NXB Giáo dục.