Néi dung
Vấn đề phát triển năng lực nhận thức
1.1.1 Vấn đề cơ bản của nhận thức
1.1.1.1 Bản chất của nhận thức
Sự ra đời của chủ nghĩa duy vật biện chứng đã cách mạng hóa lí luận nhận thức, nhờ vào việc kế thừa và phát triển sáng tạo các yếu tố hợp lý, đồng thời được xác thực qua những thành tựu của khoa học, kỹ thuật và thực tiễn xã hội C.Mác và Ph.Ăng ghen đã phát triển học thuyết biện chứng duy vật về nhận thức, dựa trên các nguyên tắc cơ bản.
- Một là: Thừa nhận thể giới vạt chất tồn tại khách quan, độc lập đối với ý thức của con ng-ời
Nhận thức là khả năng con người hiểu và phản ánh thế giới xung quanh, là quá trình mà thực tại khách quan được ghi nhận trong tâm trí Điều này cho thấy rằng mọi thứ đều có thể được nhận thức, chỉ là con người chưa khám phá ra hết Nhận thức không chỉ là sự tiếp nhận thông tin mà còn là hành trình tìm hiểu và khám phá thực tại.
Quá trình phản ánh là một quá trình biện chứng, tích cực, tự giác và sáng tạo, diễn ra theo trình tự từ chưa biết đến biết, từ kiến thức hạn chế đến kiến thức phong phú, từ hiện tượng đến bản chất, và từ bản chất kém sâu sắc đến bản chất sâu sắc hơn.
Thực tiễn được coi là nền tảng chủ yếu và trực tiếp nhất cho nhận thức, đóng vai trò là động lực và mục tiêu của quá trình nhận thức, đồng thời là tiêu chí để kiểm tra tính chân thực.
Chủ nghĩa duy vật biện chứng nhấn mạnh rằng nhận thức là một quá trình phân tích biện chứng, tích cực, tự giác và sáng tạo, giúp con người hiểu rõ thế giới khách quan dựa trên thực tiễn.
Nhận thức là một quá trình biện chứng phức tạp, bao gồm nhiều giai đoạn và hình thức khác nhau Tùy thuộc vào tính chất nghiên cứu, quá trình này được phân chia thành các cấp độ khác nhau Tổng quát, nhận thức diễn ra từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng, và từ tư duy trừu tượng trở lại thực tiễn.
Nh- vậy, quá trình nhận thức trải qua 3 giai đoạn:
- Giai đoạn trực quan sinh động: (còn đ-ợc là giai đoạn nhận thức cảm tính)
Giai đoạn đầu tiên của quá trình nhận thức là trực quan sinh động, trong đó con người sử dụng các giác quan để tương tác trực tiếp với sự vật Giai đoạn này giúp nắm bắt sự vật ở mức độ thấp, chưa đi sâu vào bản chất Trực quan sinh động bao gồm ba hình thức chính: cảm giác, tri giác và biểu tượng.
Cảm giác là sự phản ánh các thuộc tính riêng lẻ của sự vật và hiện tượng khi chúng tác động trực tiếp lên các giác quan của con người Đây là nguồn gốc của mọi hiểu biết, chuyển hóa năng lực kích thích từ bên ngoài thành yếu tố của ý thức.
Lê Nin đ± viết: “C°m gi²c l¯ hình °nh chủ quan của thế giới kh²ch quan”
Tri giác là hình ảnh tương đối toàn vẹn về sự vật khi nó tác động trực tiếp lên các giác quan Tri giác phát sinh từ cảm giác và là sự tổng hợp của nhiều cảm giác khác nhau So với cảm giác, tri giác là hình thức nhận thức cao hơn, cung cấp cái nhìn đầy đủ và phong phú hơn về sự vật.
Biểu tượng là hình thức phản ánh cao nhất và phức tạp nhất trong giai đoạn trực quan sinh động, thể hiện hình ảnh cảm tính và tương đối hoàn chỉnh còn lưu lại trong bộ óc con người về sự vật khi chúng không còn tác động trực tiếp lên các giác quan Mặc dù là hình ảnh cảm tính, biểu tượng đã chứa đựng các yếu tố gián tiếp, được hình thành từ sự phối hợp và bổ sung lẫn nhau của các giác quan, đồng thời có sự tham gia của các yếu tố phân tích, tổng hợp và mang tính chất trừu tượng hóa.
Cảm giác, tri giác và biểu tượng là những giai đoạn liên tiếp trong quá trình nhận thức cảm tính Chúng tồn tại dưới cả hình thức bản chất và phi bản chất, giữa cái tất yếu và ngẫu nhiên, cũng như giữa cái bên trong và bên ngoài của sự vật, nhưng con người vẫn chưa thể phân biệt rõ ràng chúng.
- Giai đoạn t- duy trừu t-ợng (giai đoạn nhận thức lý tính)
Giai đoạn phản ánh gián tiếp là quá trình trừu tượng hóa và khái quát các thuộc tính, đặc điểm của bản chất đối tượng Đây là giai đoạn nhận thức quan trọng, giúp tách biệt và nắm bắt bản chất quy luật của các sự vật, hiện tượng Nhờ đó, giai đoạn này đạt được sự phản ánh sâu sắc, chính xác và đầy đủ hơn về bản chất đối tượng Tư duy trừu tượng được thể hiện qua các hình thức như khái niệm, phán đoán và suy luận.
Khái niệm là hình thức cơ bản của tư duy trừu tượng, phản ánh những đặc tính và bản chất của sự vật Sự hình thành khái niệm diễn ra qua quá trình khái quát và tổng hợp biện chứng các đặc điểm, thuộc tính của sự vật hoặc một lĩnh vực cụ thể.
Phán đoán là hình thức tư duy kết nối các khái niệm để khẳng định hoặc phủ định một thuộc tính của đối tượng Ở mức độ này, phán đoán chỉ giúp nhận thức mối liên hệ giữa cái đơn nhất và cái phổ biến, mà chưa thể xác định được mối quan hệ giữa các cái đơn nhất với nhau, cũng như giữa các cái phổ biến.
+ Suy luận: Là hình thức của t- duy liên kết các phán đoán lại với nhau để rút ra tri thức mới
Thực tiễn là toàn bộ những hoạt động vật chất có mục đích, mang tính lịch sử xã hội của con người nhằm cải biến tự nhiên và xã hội Nó đóng vai trò quan trọng trong nhận thức, là cơ sở, động lực, và tiêu chuẩn để kiểm tra chân lý Thực tiễn không chỉ là điểm xuất phát mà còn là yếu tố quyết định sự hình thành và phát triển của nhận thức, đồng thời là nơi mà nhận thức cần hướng tới để kiểm nghiệm tính đúng đắn Tất cả tri thức về đối tượng, dù thu được qua nhận thức cảm tính hay lý tính, đều phải trở về thực tiễn để kiểm nghiệm, từ đó giúp tri thức trở nên sâu sắc và vững chắc hơn Lê Nin nhấn mạnh rằng quan điểm về đời sống và thực tiễn phải là quan điểm cơ bản trong lý luận về nhận thức.
1.1.2 Học là hoạt động nhận thức tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh
1.1.2.1 Tích cực nhận thức, tích cực học tập
Bài toán nhận thức
1.2.1 Khái niệm về bài toán nhận thức
- Theo từ điển Tiếng việt bài toán là vấn đề cần giải quyết bằng các ph-ơng pháp khoa học
- Theo phân tích của các nhà nghiên cứu về lí luận dạy học:
Bài toán được hiểu là hiện tượng khách quan đối với học sinh, bắt nguồn từ hình thức vật chất và chuyển hóa thành nhận thức chủ quan của học sinh khi họ tiếp nhận bài toán.
Nếu theo chủ nghĩa rộng thì bài toán đ-ợc hiểu là bao gồm các câu hỏi, bài tập, bài toán cụ thể
Bài toán và vấn đề có sự khác biệt cơ bản về cấu trúc Trong bài toán, các điều kiện như điều đã cho và điều yêu cầu là bắt buộc, trong khi đó, vấn đề bao gồm điều đã biết và điều chưa biết Điều đã biết không chỉ là thông tin từ bài toán mà còn là kiến thức và kinh nghiệm cá nhân của học sinh, từ đó xác định những gì cần lĩnh hội thêm.
Bài toán Chủ thể Vấn đề Điều đã cho Điều phải tìm Điều đã biết Điều ch-a biết (GT) (KL)
Kinh nghiệm đã có tr-ớc đây
Cùng một bài toán có thể được xem là một thách thức đối với người này, nhưng lại chỉ là một vấn đề đơn giản đối với người khác.
- Khác nhau giữa bài toán với bài tập
Bài tập giúp học sinh áp dụng kiến thức đã học, từ đó hoàn thiện tri thức và kỹ năng thông qua việc thực hiện các câu hỏi khác nhau.
Nhận thức là quá trình phản ánh và tái hiện hiện thực trong tư duy, giúp con người nhận biết và hiểu biết thế giới khách quan Quá trình này không chỉ nâng cao nhận thức mà còn giúp phân biệt giữa nhận thức đúng và sai Hiện nay, có nhiều quan điểm khác nhau về bài toán nhận thức, trong đó quan điểm nhận thức luận là một trong những điểm đáng chú ý.
Khi con người bắt đầu tư duy để hiểu biết về thế giới khách quan, thông qua các hoạt động nhận thức nhằm giải quyết các mâu thuẫn chủ quan, bài toán nhận thức đã được hình thành.
Khi con người đạt đến một trình độ tư duy nhất định, họ bắt đầu đặt ra các bài toán và thiết lập mối quan hệ, từ đó phát hiện ra rằng đáp số chính là tri thức nhân loại.
Khi nền văn minh nhân loại phát triển, khoa học mở rộng ra nhiều lĩnh vực như tự nhiên và xã hội, dẫn đến sự phân hóa thành nhiều ngành với các bài toán đặc trưng Các nhà khoa học khám phá mối quan hệ lôgic biện chứng giữa các hiện tượng, và sản phẩm nhận thức này được mô hình hóa bằng ngôn ngữ của bài toán Những bài toán này có thể tồn tại trong thời gian ngắn hoặc dài, với một số chỉ cần ít thời gian để giải quyết, trong khi những bài toán khác có thể mất hàng chục hoặc hàng trăm năm Kết quả giải quyết các bài toán này phản ánh thế giới khách quan vào ý thức con người, tạo thành tri thức, thường được mô hình hóa bằng khái niệm, biểu tượng, quy luật và định luật.
Bài toán nhận thức đóng vai trò quan trọng trong việc khởi đầu và hỗ trợ con người hiểu biết về thế giới xung quanh Khi tiếp xúc với sự vật và hiện tượng, con người phải phân tích và thiết lập mối quan hệ giữa các yếu tố bên trong và bên ngoài để nhận diện bản chất và phi bản chất của chúng Sự phát triển trong nhận thức sẽ nâng cao khả năng hiểu biết về các sự vật và hiện tượng Do đó, bài toán được xem như sản phẩm trung gian trước khi con người có thể nhận thức đầy đủ về sự vật.
Bài toán nhận thức trong logic học được coi là có tính chất logic cao, nơi ngôn ngữ từ được chuyển đổi thành ngôn ngữ của các công thức Các công thức này được thiết lập và biến đổi theo những quy luật nhất định dựa trên mối quan hệ giữa kiến thức về cấu trúc, vận động và biến đổi của vật chất Việc áp dụng lôgic toán học giúp chuyển tải kiến thức hóa học qua các bài tập cơ bản Khi giải quyết những bài toán phức tạp, có thể rút ra các hệ quả liên quan đến khái niệm, quy trình và quy luật hóa học Sự nắm vững tính lôgic và hệ thống sẽ hỗ trợ trong việc xây dựng bài toán nhận thức có tính khái quát cao, truyền tải thông tin ở nhiều cấp độ và tạo ra các vấn đề mới dựa trên kiến thức hiện có Điều này là nền tảng quan trọng để xây dựng và sử dụng bài toán nhận thức trong giảng dạy, đặc biệt là trong các nội dung liên quan đến chương Nitơ - Photpho tại trường phổ thông.
Theo quan điểm giáo dục, dạy học bằng bài toán nhận thức là một phạm trù lý luận quan trọng, vì bài toán được gia công tỉ mỉ về mặt sư phạm và sử dụng với mục đích cụ thể của người dạy Việc thiết kế bài toán nhận thức trong dạy học dựa trên những kiến thức mà nhân loại đã khám phá, giúp nâng cao hiệu quả trong quá trình giảng dạy.
Người học thông qua các thao tác tư duy logic và tìm kiếm mối liên hệ bản chất của sự vật được mô hình hóa trong các bài toán sẽ tự tìm ra lời giải, từ đó nhận thức được những nội dung cần học Bài toán nhận thức được xem xét từ góc độ lý luận dạy học.
Lí luận dạy học coi bài toán nhận thức là một phương tiện dạy học cụ thể, được áp dụng rộng rãi ở nhiều cấp học và loại trường Nó đóng vai trò quan trọng trong tất cả các giai đoạn của quá trình dạy học, từ nghiên cứu tài liệu mới, củng cố và vận dụng kiến thức, đến khái quát hoá, hệ thống hoá và kiểm tra đánh giá kỹ năng của học sinh Sự khác biệt cơ bản giữa dạy học bằng bài toán nhận thức và dạy học nêu vấn đề là rõ ràng Bài toán nhận thức không chỉ là một công cụ dạy học mà còn là phương tiện chủ yếu, dẫn dắt cho xu hướng đổi mới phương pháp dạy học hiện nay.
* Ba đặc điểm cơ bản của bài toán nhận thức trong dạy học
- Xuất phát từ cái quen thuộc, cái đã biết, vừa sức và không quá dễ, quá khó đối với học sinh
Trong quá trình giải quyết bài toán không có đáp số chuẩn bị sẵn, học sinh phải đối mặt với những mâu thuẫn nhận thức Điều này yêu cầu các em không chỉ đơn thuần tái hiện kiến thức mà còn cần phải tìm tòi và phát hiện để tìm ra lời giải.
Để đạt hiệu quả trong việc giải quyết mâu thuẫn nhận thức, cần phải cấu trúc lại bài toán một cách hợp lý, cho phép thực hiện đồng thời cả hai tính chất trái ngược: vừa sức với học sinh và xuất phát từ những kiến thức đã có, đồng thời không có lời giải chuẩn bị sẵn Cấu trúc đặc biệt này không chỉ giúp kích thích sự tìm tòi, phát hiện của học sinh mà còn nâng cao khả năng tư duy sáng tạo trong quá trình học tập.
Sử dụng bài toán nhận thức trong dạy học Hóa học
Bài toán nhận thức trong dạy học hóa học không chỉ mang đặc điểm của bài toán nhận thức chung mà còn phản ánh tính thực nghiệm và lý thuyết của môn học này Hóa học được xây dựng từ nhiều học thuyết và định luật cơ bản, trong đó lý thuyết và thực nghiệm luôn tương tác, dẫn đến những mâu thuẫn cần giải quyết Những mâu thuẫn này chính là cơ sở để phát triển các bài toán nhận thức hóa học, giúp học sinh khám phá tri thức mới liên kết với kiến thức đã có Bài toán nhận thức có thể được áp dụng trong mọi giai đoạn của quá trình dạy học, từ việc kiểm tra kiến thức cũ, giới thiệu bài mới, tạo tình huống vấn đề, đến việc củng cố kiến thức tổng thể.
Khi dạy bài luyện tập ôn tập, việc sử dụng bài toán nhận thức giúp củng cố kiến thức đã học và nâng cao kỹ năng qua các bài tập hóa học Đối với các bài có thí nghiệm và thực hành, bài toán nhận thức đóng vai trò hỗ trợ trong quá trình quan sát và nghiên cứu, từ đó giúp giải thích các hiện tượng thí nghiệm một cách hiệu quả.
1.3.1 Sử dụng bài toán nhận thức để hình thành các khái niệm hóa học cơ bản
Bài toán nhận thức là công cụ quan trọng mà giáo viên sử dụng để tổ chức và điều khiển quá trình học tập của học sinh, từ đó hình thành khái niệm mới và giúp học sinh tiếp thu kiến thức chưa biết Để đạt được hiệu quả, giáo viên cần xây dựng và áp dụng bài toán nhận thức một cách phù hợp, nhằm giúp học sinh hình thành khái niệm mới một cách chính xác, rõ ràng và chắc chắn.
Ví dụ khi cho học sinh nghiên cứu tính tan của khí Amoniac
Giáo viên tiến hành và mô tả thí nghiệm, cho học sinh quan sát và yêu cầu học sinh theo logic của bài toán nhận thức sau:
+ Để nghiên cứu tính tan của NH 3 ta làm thí nghiệm nh- sau: (Giáo viên làm thí nghiệm)
+ Hãy quan sát thí nghiệm và cho biết hiện t-ợng xảy ra?
+ Yếu tố nào làm cho n-ớc có thể phun lên cao hơn?
Khi bình chứa đầy khí NH3 có ống dẫn tiếp xúc với nước H2O, sự chênh lệch áp suất xảy ra, dẫn đến áp suất trong bình giảm Điều này chứng tỏ rằng khí NH3 đang hòa tan vào nước, tạo ra dung dịch amoniac, và quá trình này làm giảm lượng khí trong bình, từ đó giảm áp suất.
+ N-ớc phun lên (có pha phenol phtalein) có màu hồng chứng tỏ điều gì ? + Từ đó có kết luận gì về tính tan của khí NH 3 trong n-ớc ?
Nước có thể phun lên do sự chênh lệch áp suất giữa bên trong và bên ngoài bình, với áp suất trong bình thấp hơn Hiện tượng này xảy ra khi một phần khí NH3 tiếp xúc với nước và tan vào nước, tạo ra dung dịch amoniac có tính bazơ, làm phenol phtalein chuyển sang màu hồng Qua sự hướng dẫn và bổ sung của giáo viên, học sinh đã rút ra kết luận rằng khí amoniac tan rất nhiều trong nước, và ở điều kiện thường, 1 lít nước có thể hòa tan được 800 l khí NH3.
1.3.2 Sử dụng bài toán nhận thức để phát triển kiến thức lý thuyết nghiên cứu tài liệu mới
Bài toán nhận thức là công cụ quan trọng trong việc nghiên cứu tài liệu mới, giúp học sinh tiếp thu kiến thức một cách sâu sắc và vững chắc Học sinh cần biết áp dụng kiến thức đã học để khám phá kiến thức mới Do đó, giáo viên cần sử dụng bài toán nhận thức một cách hiệu quả để phát triển khả năng phân tích, so sánh và tự tìm kiếm thông tin của học sinh Việc xây dựng bài toán nhận thức thường đi kèm với các tình huống có vấn đề, và việc giải quyết những tình huống này sẽ dẫn đến việc hình thành kiến thức mới.
Để bài giảng đạt hiệu quả cao, việc sử dụng bài toán nhận thức là rất quan trọng, nhưng việc xây dựng bài toán nhận thức còn khó khăn hơn Cần phải tích hợp giữa kiến thức đã biết và kiến thức mới, giúp học sinh nhận ra mâu thuẫn này Sự phát hiện mâu thuẫn sẽ kích thích hứng thú học tập và nâng cao ý thức tự giác trong nghiên cứu, từ đó tạo điều kiện cho học sinh hoàn thiện kiến thức một cách sâu sắc và toàn diện.
Khi nghiên cứu tính chất hóa học của Phot pho, giáo viên cần nhấn mạnh sự khác biệt giữa tính chất hóa học của nguyên tố phi kim và phân tử của nó, đặc biệt là khi tương tác với oxi Việc đưa ra bài toán nhận thức sẽ giúp học sinh hiểu rõ hơn về các đặc điểm hóa học này.
Theo biến thiên tính chất các nguyên tố trong nhóm A, tính phi kim của Nitơ mạnh hơn Phot pho Tuy nhiên, Phot pho lại phản ứng với oxi ở điều kiện thường, trong khi Nitơ thì không Điều này cho thấy sự khác biệt trong khả năng phản ứng của hai nguyên tố này với oxi, mặc dù Nitơ có tính phi kim mạnh hơn.
Bài toán nhận thức cho thấy học sinh có thể nhầm lẫn và cảm thấy mâu thuẫn, dẫn đến bế tắc trong quá trình học Tuy nhiên, tính chất hóa học (độ hoạt động) của các nguyên tố trong nhóm A luôn tuân theo quy luật nhất định Khi phản ứng với oxy ở điều kiện thường, Nitơ tồn tại dưới dạng liên kết ba (N≡N), làm cho nó khó phản ứng hơn so với Phốt pho, vốn chỉ tồn tại ở liên kết đơn Do đó, giáo viên cần phân biệt rõ ràng và hướng dẫn học sinh để giúp các em hiểu sâu hơn và tăng cường hứng thú trong học tập.
1.3.3 Sử dụng bài toán nhận thức để hình thành và phát triển kỹ năng
Bài toán nhận thức là công cụ hiệu quả để phát triển kỹ năng và kỹ xảo, giúp học sinh liên hệ lý thuyết với thực tiễn Việc vận dụng kiến thức vào cuộc sống lao động sản xuất sẽ giúp học sinh nắm vững kiến thức thông qua việc giải quyết các bài toán lý thuyết và thực hành Điều này không chỉ giáo dục kỹ thuật tổng hợp mà còn định hướng nghề nghiệp cho học sinh.
Khi nghiên cứu tính oxi hóa mạnh của axít HNO3, việc phát triển kỹ năng viết và cân bằng phản ứng oxi hóa khử cho học sinh là rất cần thiết Ngoài ra, kỹ năng giải bài tập theo phương pháp bảo toàn electron cũng cần được chú trọng Giáo viên có thể đưa ra bài toán nhận thức để kích thích tư duy và khả năng áp dụng kiến thức của học sinh.
Khi hòa tan hoàn toàn 16,2 g một kim loại trong dung dịch HNO3, thu được 5,6 lít (đktc) hỗn hợp khí A nặng 7,2 g, bao gồm NO và N2 Dựa vào dữ liệu này, kim loại có thể là một trong các loại: Fe, Mg, Zn hoặc Al.
Thông qua bài toán nhận thức này học sinh có thể viết và cân bằng phan- ứng oxi hóa khử với kim loại m tổng quát có hóa trị n
Hoặc để giải bài toán ta có thể dựa vào định luật bảo toàn e trong phản ứng oxi hóa - khử:
Trong phản ứng 3n NO + 10n N2, số mol electron nhận được bằng số mol electron nhường ra Từ đó, ta có thể dễ dàng tính số mol của mỗi khí và xác định số mol electron nhận Biểu thức tính mol được suy ra là M = 9n Khi n = 3, ta có M = 27, do đó, nguyên tố được chọn là nhôm (Al).
Phản ứng oxy hoá - khử được củng cố qua bài học về axít nitric, giúp học sinh hiểu sâu hơn về nguyên tắc này Học sinh có thể áp dụng nguyên tắc cân bằng phản ứng oxy hoá - khử để giải quyết các bài toán, từ những bài toán phức tạp trở nên đơn giản hơn.
1.3.4 Sử dụng bài toán nhận thức để kiểm tra kiến thức
Nội dung và cấu trúc ch-ơng nitơ - photpho hóa học 11 - ch-ơng tr×nh chuÈn
2.1.1 Mục tiêu của ch-ơng a/ Về kiến thức:
Nguyên tử Nitơ (N) và Photpho (P) có cấu hình electron lần lượt là 1s² 2s² 2p³ và 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p³ Cả hai nguyên tố này đều tham gia vào cấu tạo của nhiều hợp chất quan trọng Ví dụ, phân tử Ammoniac (NH₃) có cấu trúc hình chóp với Nitơ ở giữa và ba nguyên tử Hydro xung quanh Axit nitric (HNO₃) là một axit mạnh với cấu trúc phân tử gồm một nguyên tử Nitơ liên kết với ba nguyên tử Oxy Axit phosphoric (H₃PO₄) có cấu trúc với một nguyên tử Photpho trung tâm liên kết với bốn nguyên tử Oxy và ba nguyên tử Hydro, đóng vai trò quan trọng trong nhiều phản ứng hóa học.
Nitơ và photpho là hai nguyên tố quan trọng trong hóa học, có nhiều ứng dụng trong nông nghiệp và công nghiệp Các hợp chất như amoniac (NH3), axit nitric (HNO3), axit photphoric (H3PO4), muối amoni (NH4+), muối photphat (PO43-) và muối nitrat (NO3-) đều có vai trò thiết yếu trong sản xuất phân bón và các sản phẩm hóa học khác Việc hiểu rõ tính chất vật lý và phương pháp điều chế của những hợp chất này sẽ giúp tối ưu hóa ứng dụng của chúng trong thực tiễn.
- Biết tính chất hóa học của nitơ, photpho, NH 3 , muối amoni cũng nh- vai trò quan trọng của chúng trong đời sống và trong sản xuất
- Biết thành phần hóa học của các loại phân bón có liên quan, cách điều chế và tác dụng của các loại phân bón đối với cây trồng
- ảnh h-ởng của đặc điểm cấu tạo phân tử tới sự khác nhau về tính chất hóa học của P trắng với P đỏ ; của photpho với nitơ
- Nguyên nhân gây ra tính bazơ yếu của NH 3
- Tính chất hóa học của axít HNO 3 ; H 3 PO 4 ;
- Tính chất và cách nhận biết các muối nitrat, photphat
- Vận dụng đặc điểm vị trí, cấu tạo phân tử của nitơ, photpho để so sánh mức độ hoạt động của chúng với nhau
- Vận dụng đặc điểm tính tan của các muối: nitrat, photphat để suy ra ph-ơng pháp nhận biết chúng
- Vận dụng tính chất của các chất để giải thích hiện t-ợng và giải các bài tập về đơn chất, hợp chất của nitơ, photpho b/ VÒ kü n¨ng:
- Rèn luyện kỹ năng viết và cân bằng phản ứng oxy hoá - khử đối với các nguyên tố nhóm VA và hợp chất có liên quan
Rèn luyện kỹ năng giải bài tập và câu hỏi liên quan một cách nhanh chóng và chính xác là rất quan trọng Đặc biệt, việc áp dụng phương pháp thăng bằng electron trong giải bài toán sẽ giúp nâng cao khả năng giải quyết vấn đề hiệu quả.
- Rèn luyện kỹ năng quan sát, nghiên cứu và giải thích thí nghiệm
- Phát triển các t- duy so sánh, suy diễn, phân tích, tổng hợp, khái quát hoá… c/ Về t- t-ởng, thái độ:
Giúp học sinh củng cố và mở rộng kiến thức hóa học về nitơ và photpho, cũng như các hợp chất của chúng, đồng thời áp dụng linh hoạt lý thuyết vào thực tiễn sản xuất.
Hóa học đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, là nền tảng của nhiều ngành công nghiệp và đời sống Nó cung cấp các cơ sở vật chất và vật liệu mới, góp phần thúc đẩy sự phát triển và đổi mới trong các lĩnh vực khác nhau Việc nhận thức được vai trò của hóa học sẽ giúp học sinh hiểu rõ hơn về tầm quan trọng của ngành này trong việc xây dựng nền kinh tế bền vững.
- Xây dựng lòng tin vào khoa học, gắn kiến thức khoa học với cuộc sống xã hội Phát huy ứng dụng của hóa học trong thực tế
- Giúp học sinh có đ-ợc tác phong cẩn thận, nghiêm túc trong thí nghiệm, trong học tập va trong nghiên cứu khoa học
2.1.2 Nội dung kiến thức ch-ơng nitơ - photpho
Chương nitơ - photpho là một phần quan trọng và phức tạp trong chương trình hóa học vô cơ lớp 11, cung cấp thông tin thiết yếu về nitơ, photpho và các hợp chất của chúng Nitơ (N) và photpho (P) thuộc nhóm VA, là hai nguyên tố cần thiết cho sự sống của động vật và thực vật Đặc biệt, nitơ là thành phần dinh dưỡng chính cho thực vật, trong khi photpho được coi là "nguyên tố của sự sống và tư duy".
Nitơ (N) và photpho (P) là hai nguyên tố thiết yếu trong sản xuất hóa chất công nghiệp và phân bón hóa học Sự khác biệt về cấu trúc phân tử và mức độ oxy hóa của các nguyên tử N và P dẫn đến tính chất hóa học khác nhau giữa chúng Đặc biệt, axít nitric (HNO3) được biết đến như một axít mạnh với tính oxy hóa cao, trong khi axít photphoric (H3PO4) chỉ là một axít trung bình.
Ch-ơng nitơ - photpho gồm 12 tiết, phân bố trong 8 bài:
Bài 8: Amoniac và muối amoni (3 tiết)
Bài 9: Axít nitric và muối nitrat (2 tiết)
Bài 11: Axít photphoric và muối photphát (1 tiết)
Bài 12: Phân bón hóa học (1 tiết)
Bài 13: Luyện tập: Tính chất của nitơ, photpho và các hợp chất của chúng
Bài 14: Bài thực hành 2: Tính chất của một số hợp chất nitơ - photpho
Bài kiểm tra viết (1 tiết)
Xây dựng bài toán nhận thức (BTNT) để tổ chức hoạt động dạy học của ch-ơng nitơ - photpho
2.2.1 Quy trình xây dựng bài toán nhận thức (BTNT)
Trong dạy học, việc xây dựng tình huống có vấn đề là yếu tố trung tâm, nhưng đối với dạy học bằng BTNT, yếu tố quan trọng nhất là xây dựng BTNT Quá trình này cần dựa trên lý luận và thực tiễn, bao gồm lý luận về BTNT, nội dung và cấu trúc chương trình sách giáo khoa, cũng như đặc điểm đối tượng học sinh Chúng tôi đề xuất quy trình xây dựng BTNT gồm 5 bước cụ thể.
- B-ớc 1: Xác định mục tiêu của bài học hoặc từng phần của bài học cần nghiên cứu
- B-ớc 2: Xác định trình độ nhận thức của học sinh
- B-ớc 3: Vận dụng lý thuyết chủ đạo (nếu có) hoặc những kiến thức hóa học cơ bản đã đ-ợc hình thành
- B-ớc 4: Xác định mối liên hệ giữa kiến thức đã biết và kiến thức cấn tiÕp thu
Bước 5: Sử dụng hệ thống câu hỏi để liên kết với kiến thức cần thiết và xây dựng bài tập nâng cao tư duy (BTNT) Dựa vào lý thuyết chủ đạo đã biết, dự đoán kiến thức cần đạt được và kiểm tra những dự đoán này thông qua các câu hỏi phản biện cùng với các thí nghiệm chứng minh.
Sau đây là hai ví dụ áp dụng quy trình xây dựng BTNT trên
Ví dụ 1: Nghiên cứu tính khử của amoniac (NH 3 )
B-ớc 1: Xác định mục tiêu của vấn đề:
- Phân tử NH 3 thể hiện tính khử Nguyên nhân là do nguyên tử N trong phân tử NH 3 cõ sỗ oxy ho² thấp nhất l¯ “-3”
- Tính khử của NH 3 đ-ợc thể hiện khi tác dụng với chất oxy hoá nh-:
O 2 ; Cl 2 ; CuO ở điều kiện thích hợp
B-ớc 2: Xác định trình độ nhận thức của học sinh
Dựa vào trình độ nhận thức chung của học sinh mỗi lớp
B-ớc 3: Kiến thức cơ bản đã đ-ợc hình thành
- Định nghĩa về tính oxy hoá, tính khử
- Nguyên tử N có nhiều số oxy hoá khác nhau: -3; 0; +1; +2;+3;+4;+5
- O 2 ; Cl 2 ; CuO là những chất có tính oxy hoá
- Điều kiện phản ứng oxy hoá - khử xảy ra
B-ớc 4: Xác định mối liên hệ giữa kiến thức đã biết với kiến thức cần đạt
Nguyên tử nitơ trong phân tử NH3 có số oxy hoá thấp nhất là -3 và có khả năng chuyển lên các mức oxy hoá cao hơn như 0, +1, +2, +3, +4 và +5 Sự chuyển đổi này có thể diễn ra nhờ vào sự hiện diện của chất oxy hoá thích hợp trong những điều kiện nhất định, chẳng hạn như O2, Cl2 hoặc CuO.
B-ớc 5: Sử dụng hệ thống câu hỏi và xây dựng BTNT
Số oxy hoá của nguyên tử nitơ (N) trong phân tử NH3 là -3 Dựa vào khả năng thay đổi số oxy hoá của N, có thể dự đoán rằng NH3 có tính chất hóa học đặc trưng, bao gồm khả năng hoạt động như một chất khử và khả năng tạo liên kết với các axit để hình thành các muối amoni.
* Biết rằng NH 3 cháy trong không khí tạo ra khí N 2 hoặc NO (tuỳ theo điều kiện phản ứng) Ngoài ra NH 3 tự bốc cháy trong Cl 2 giải phóng N 2
- Viết ph-ơng trình hóa học xảy ra?
Cho biết vai trò của NH 3 trong các phản ứng đó?
* Quan sát thí nghiệm sau: Dẫn khí amoniac qua lớp bột CuO màu đen đun nóng (Gv làm thí nghiệm):
- Hiện t-ợng quan sát đ-ợc là gì? Giải thích?
- Viết ph-ơng trình phản ứng minh hoạ?
- Cho biết vai trò của NH 3 trong phản ứng?
* Qua đó rút ra kết luận gì?
Ví dụ 2: Nghiên cứu phản ứng nhận biết ion nitrat (NO 3 - )
B-ớc 1: Xác định mục tiêu của vấn đề:
Thông qua BTNT học sinh nắm đ-ợc:
+ Ph-ơng pháp nhận biết ion nitrat
+ Viết đ-ợc ph-ơng trình phản ứng minh hoạ
B-ớc 2: Xác định trình độ nhận thức của học sinh
Dựa vào trình độ nhận thức chung của học sinh mỗi lớp
B-ớc 3: Kiến thức cơ bản đã đ-ợc hình thành
- Có thể nhận biết màu của dung dịch Cu 2+ (màu xanh); màu của khí
- Khí NO không màu dễ bị oxy hoá thành NO 2
- Tính chất hóa học của HNO 3 , đặc bịêt là khả năng tác dụng với kim loại
B-ớc 4: Xác định mối liên hệ giữa kiến thức đã biết với kiến thức cần đạt
Trong môi tr-ờng axít ion NO 3 - thể hiện tính oxy hoá giống axít nitric
Ion NO₃⁻ có thể được nhận biết bằng cách sử dụng Cu kim loại trong môi trường axít, dẫn đến sự hình thành khí không màu nâu và dung dịch màu xanh.
B-ớc 5: Sử dụng hệ thống câu hỏi và xây dựng BTNT
Quan sát thí nghiệm sau: Cho vào hai ống nghiệm những l-ợng dung dịch NaNO 3 nh- nhau sau đó:
+ ống 1: thêm ít vụn đồng (Cu)
+ ống 2: Thêm ít vụ đồng rồi nhỏ từ từ một l-ợng nhỏ dung dịch axít
H 2 SO 4 loãng vào Đun nhẹ cả hai ống
- Hiện t-ợng xảy ra là gì?
- Dung dịch màu xanh là dung dịch gì? Khí không màu bị hóa nâu là gì?
- Viết ph-ơng trình phản ứng minh hoạ
- So sánh hiện t-ợng xảy ra với hiện t-ợng khi cho Cu vào dung dịch axÝt HNO 3 ?
- Qua thí nghiệm rút ra kết luận gì? Có thể nhận biết ion NO 3 - bằng cách nào?
** Ngoài ra đối với các bài có thí nghiệm và bài thực hành, để xây dựng BTNT cần quan tâm đến các yếu tố sau:
B-ớc 1: Tái hiện những kiến thức cũ có liên quan
B-ớc 2: Dùng thí nghiệm để xây dựng những kiến thức cần lĩnh hội, hiện t-ợng có thể mâu thuẫn hoặc trái ng-ợc với kết luận hoặc kiến thức có liên quan
B-ớc 3: Phát biểu vấn đề, tìm nguyên nhân của mâu thuẫn, hoặc giải thích hiện t-ợng
Ví dụ : Xây dựng BTNT khi dùng thí nghiệm nghiên cứu tính oxy hoá của axít HNO 3 loãng
B-ớc 1: Tái hiện những kiến thức cũ có liên quan
- Axít nitric loãng có tác dụng với Fe không? Nếu có sản phẩm thu đ-ợc là gì? (HNO 3 cũng là một axít mạnh)
- Nếu thay Fe bằng Cu phản ứng có xảy ra không? Vì sao?
B-ớc 2: làm xuất hiện mâu thuẫn bằng cách tiến hành thí nghiệm
Lấy hai ống nghiệm đựng HNO 3 loãng
+ ống 1: thêm ít vụn đồng (Cu)
+ ống 2: Thêm ít vụn sắt (Fe)
Hãy quan sát hiện t-ợng hóa học xảy ra và rút ra nhận xét
B-ớc 3: Phát biểu vấn đề
Axít nitric loãng (HNO3) phản ứng với các kim loại đứng sau hiđrô trong dãy hoạt động hóa học Điều này xảy ra do HNO3 không chỉ có tính axít mà còn có tính oxy hóa mạnh Sản phẩm khí sinh ra trong phản ứng không phải là H2 mà là N2 hoặc các hợp chất của nitơ.
2.2.2 Hệ thống BTNT cho nội dung ch-ơng nitơ - photpho
BTNT 1: Nghiên cứu sự biến đổi tính oxy hóa - khử của nguyên tố
N, P - hai đại diện của các nguyên tố nhóm VA
* Viết cấu hình electron lớp ngoài cùng của nguyên tử N, P
* Nhận xét gì về cấu hình electron lớp ngoài cùng của chúng ở trạng thái cơ bản và trạng thái kích thích?
* Rót ra kÕt luËn g× vÒ:
- Sự biến đổi tính chất của đơn chất (tính oxy hoá, tính khử) ?
- Số oxy hoá có thể có của các nguyên tố trong các hợp chất ?
BTNT 2: Nghiên cứu tính chất hóa học của nitơ - tính oxy hoá
Biết rằng ở nhiệt độ cao nitơ tác dụng đ-ợc với H 2 và một số kim loại nh- Ca, Mg, Al
- Hãy viết ph-ơng trình hóa học của các phản ứng trên?
- Cho biết vai trò của nitơ trong các phản ứng đó?
- Tại sao trong các hợp chất tạo thành ở trên nitơ lại có số oxy hoá là -3
- Các phản ứng trên chứng tỏ nitơ có tính chất hóa học gì?
BTNT 3: Nghiên cứu tính chất hóa học của nitơ - tính khử:
- Hãy viết công thức phân tử các oxít của nitơ?
Khi nitơ phản ứng với oxy, sản phẩm tạo thành là oxít không màu, nhưng sẽ chuyển sang màu nâu khi tiếp xúc với không khí Phản ứng này cần được thực hiện ở nhiệt độ rất cao để đảm bảo quá trình diễn ra hiệu quả.
- Cho biết vai trò của nitơ trong phản ứng này?
- Qua phản ứng rút ra kết luận gì về tính chất hóa học của nitơ? Từ đó kết luận về tính chất hóa học chung của nitơ?
- Có thể điều chế các oxít khác của nitơ từ phản ứng O 2 + N 2 đ-ợc không? Vì sao?
* Tại sao ở điều kiện th-ờng nitơ khá trơ về mặt hóa học nh-ng ở nhiệt độ cao nitơ trở nên hoạt động hơn?
BTNT 4: Nghiên cứu ph-ơng pháp điều chế nitơ trong phòng thí nghiệm Để nghiên cứu ph-ơng pháp điều chế nitơ trong phòng thí nghiệm ta hãy quan sát thí nghiệm sau (GV làm thí nghiệm điều chế nitơ bằng cách đun nóng dung dịch amoni nitrit bão hoà hoặc thay bằng dung dịch amoniclorua và natrinitrít)
- Nêu các hiện t-ợng hóa học xảy ra?
- Khí thoát ra là khí gì? Nhận biết bằng cách nào?
- Viết ph-ơng trình hóa học minh hoạ (nêu rõ loại phản ứng, bản chất của phản ứng, sự thay đổi số oxy hoá )
- Tại sao ở đây lại chọn dung dịch NH 4 NO 2 (amoninitrít) để điều chế N 2 ? Ngoài dung dịch đó còn có thể điều chế đ-ợc N 2 từ những chất nào? Vì sao?
BTNT 5: Tìm hiểu cấu tạo phân tử NH 3
- Nêu đặc điểm về cấu hình electron ngoài cùng của nguyên tử N, H? Khả năng hình thành liên kết hóa học nói chung và trong phân tử NH 3 ?
- Quan sát tranh vẽ sau (GV treo tranh vẽ: Sơ đồ cấu tạo của phân tử
NH 3 ) và cho biết đặc điểm cấu tạo phân tử NH 3 cụ thể về:
+ Hình dạng (cấu trúc) phân tử?
+ Nguyên tử N trong NH 3 còn có điểm gì đặc biệt? Điều này có ảnh h-ởng gì tới tính chất của NH 3 hay không?
- Từ những thông tin trên hãy viết công thức electron và công thức cấu tạo của phân tử NH 3 ?
BTNT 6: Nghiên cứu tính chất vật lý của amoniac
Học sinh quan sát bình chứa khí amoniac và mở nắp bình để nghiên cứu Qua quá trình quan sát, các em có thể rút ra nhận xét về các tính chất vật lý của amoniac, bao gồm trạng thái, màu sắc và mùi đặc trưng của khí này.
- Về tỷ khối của amoniac so với không khí ?
Để nghiên cứu tính tan của khí amoniac, chúng ta tiến hành thí nghiệm theo sách giáo khoa Giáo viên sẽ thực hiện thí nghiệm và hướng dẫn học sinh quan sát, sau đó lần lượt đặt câu hỏi để khuyến khích sự tìm hiểu.
- Hãy quan sát thí nghiệm và cho biết các hiện t-ợng hóa học xảy ra?
- Tại sao n-ớc lại phun mạnh ?
- áp xuất trong bình giảm chứng tỏ điều gì ?
- N-ớc phun lên (có pha phenolphtalein) từ không màu chuyển sang màu hồng chứng tỏ điều gì?
- Từ đó rút ra kết luận gì về tính tan của khí amoniac trong n-ớc ?
BTNT 7: Nghiên cứu tính chất hóa học của amoniac - tính bazơ yếu a/ Khi hoà tan amoniac vào n-ớc ta đ-ợc dung dịch gì?
- Cho mẫu quỳ tím vào bình đựng dung dịch amoniac hiện t-ợng xảy ra là gì?
Quỳ hoá xanh chứng tỏ dung dịch amoniac có tính bazơ, điều này cho thấy amoniac có khả năng nhận proton Phương trình phản ứng minh họa là: NH₃ + H₂O ⇌ NH₄⁺ + OH⁻ Từ đó, có thể rút ra kết luận rằng amoniac có tính chất hóa học của một bazơ mạnh Dung dịch amoniac dự đoán sẽ có các tính chất hóa học cơ bản như tác dụng với axit, phản ứng với muối và tạo thành phức hợp Để kiểm tra dự đoán này, thí nghiệm cho thấy khi cho từ từ dung dịch amoniac vào dung dịch nhôm clorua, sẽ có phản ứng xảy ra, xác nhận tính chất bazơ của amoniac.
- Quan sát thí nghiệm và cho biết hiện t-ợng hóa học xảy ra ?
- Kết tủa trắng xuất hiện màu gì? Viết ph-ơng trình phản ứng hóa học xảy ra d-ới dạng phân tử là ion?
- Rút ra kết luận gì về tính chất hóa học của dung dịch amoniac?
Kết tủa Al(OH)3 có những đặc tính đặc biệt, trong đó việc dung dịch NH3 không hòa tan được kết tủa này chứng tỏ tính bazơ của dung dịch NH3 Điều này cho thấy rằng NH3 có khả năng tạo ra môi trường kiềm, không tương tác với Al(OH)3, một dấu hiệu rõ ràng về tính chất hóa học của nó.
* Cũng t-ơng tự nh- thí nghiệm trên ta thay dung dịch AlCl 3 bằng dung dịch CuCl 2
- Dự đoán xem hiện t-ợng xảy ra là gì ?
- Để kiểm tra dự đoán có đúng hay không ta quan sát thí nghiệm sau (Gv làm thí nghiệm):
- Hiện t-ợng xảy ra là gì ? So sánh với hiện t-ợng ở thí nghiệm trên ?
Kết tủa xanh xuất hiện là một hiện tượng thú vị, nhưng liệu điều này có phù hợp với kết luận trong thí nghiệm trước đó không? Một câu hỏi quan trọng đặt ra là tại sao Cu(OH)2 lại tan ra, và nguyên nhân nào dẫn đến sự khác biệt trong hiện tượng giữa hai thí nghiệm? Để giải đáp những thắc mắc này, chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu sâu hơn về vấn đề.
+ Cu(OH) 2 có phải là hiđrôxit l-ỡng tính không? Dung dịch NH 3 có hoà tan đ-ợc Cu(OH) 2 không?
+ Điểm khác nhau cơ bản giữa ion Al 3+ và Cu 2+ là gì ?
Cu(OH)₂ có khả năng tạo phức với dung dịch NH₃, dẫn đến sự hình thành phức chất có công thức phân tử [Cu(NH₃)₄](OH)₂ Phương trình phản ứng minh họa cho quá trình này là: Cu(OH)₂ + 4NH₃ → [Cu(NH₃)₄](OH)₂.
- Qua thí nghiệm rút ra tính chất hóa học gì của dung dịch NH 3 ?
Sử dụng BTNT trong các bài học hóa học ch-ơng nitơ - photpho
2.3.1 Sử dụng BTNT trong bài học nghiên cứu tài liệu mới
Các bài học mới thường yêu cầu học sinh vận dụng kiến thức đã biết để khám phá kiến thức mới, do đó giáo viên cần áp dụng phương pháp Bài Tập Nâng Cao (BTNT) một cách hiệu quả Việc thiết kế BTNT nhằm giúp học sinh tự nghiên cứu và phân tích, so sánh các thông tin là rất quan trọng, đặc biệt khi đối mặt với các tình huống có vấn đề Trong chương trình học về nitơ - photpho, nhiều bài học yêu cầu nghiên cứu tài liệu mới, vì vậy giáo viên cần xây dựng các BTNT phù hợp để tạo ra mối liên hệ giữa kiến thức cũ và mới Để đạt được hiệu quả cao trong giảng dạy, giáo viên cũng cần tổ chức giờ học sao cho học sinh có thể làm việc tích cực và đạt được kết quả nghiên cứu tốt nhất.
* Quy trình dạy học sinh bằng cách sử dụng BTNT khi nghiên cứu tài liệu mới gồm 3 b-ớc:
- B-ớc 1: Học sinh nghiên cứu BTNT
Học sinh có thể phát hiện mâu thuẫn thông qua bài tập nhóm (BTNT) do giáo viên thiết kế, nhờ vào mối liên hệ giữa kiến thức đã học và nội dung bài toán.
Giáo viên có thể tổ chức học sinh thành nhóm để nghiên cứu và tìm lời giải cho bài tập nhóm (BTNT) có nhiều nội dung, hoặc cho học sinh làm việc cá nhân với những BTNT ít nội dung Trong quá trình này, giáo viên nên hỗ trợ những học sinh còn bỡ ngỡ trong việc trao đổi và tìm kiếm lời giải.
Trong hoạt động nhóm, sau khi các nhóm làm việc, giáo viên yêu cầu mỗi nhóm cử đại diện trình bày lời giải của mình Các nhóm tiếp theo chỉ được bổ sung ý kiến mà không lặp lại ý kiến của nhóm trước Cuối cùng, giáo viên tổng hợp và bổ sung kiến thức cần thiết để hoàn thiện lời giải.
- B-íc 3: Rót ra kÕt luËn
Giáo viên hoặc học sinh nêu ra những kiến thức cần lĩnh hôị, những kiến thức cần hệ thống lại và đặc biệt những kiến thức cần khắc sâu
Ví dụ 1: Nghiên cứu tính khử của nitơ
- B-ớc 1: Học sinh nghiên cứu BTNT
- Hãy viết công thức phân tử các oxít của nitơ?
Khi nitơ phản ứng với oxy, sản phẩm tạo thành là oxít không màu, nhưng sẽ bị oxi hóa thành màu nâu khi tiếp xúc với không khí Phản ứng này cần được thực hiện ở nhiệt độ rất cao để đảm bảo quá trình diễn ra hiệu quả.
- Cho biết vai trò của nitơ trong phản ứng này?
- Qua phản ứng rút ra kết luận gì về tính chất hóa học của nitơ? Từ đó kết luận về tính chất hóa học chung của nitơ?
- Có thể điều chế các oxít khác của nitơ từ phản ứng O 2 + N 2 đ-ợc không? Vì sao?
* Tại sao ở điều kiện th-ờng nitơ khá trơ về mặt hóa học nh-ng ở nhiệt độ cao nitơ trở nên hoạt động hơn?
Nguyên tử Nitơ (N) có thể có nhiều trạng thái oxy hoá khác nhau, bao gồm -3, 0, +1, +2, +3, +4 và +5 Với khả năng thể hiện các hoá trị từ 1 đến 5, Nitơ tạo ra các oxít như N₂O, NO, N₂O₃, NO₂ và N₂O₅.
Khí không màu chuyển sang màu nâu khi phản ứng với oxy, và chất duy nhất có thể tạo ra hiện tượng này là NO Học sinh cần viết phương trình phản ứng và tham khảo các điều kiện trong sách giáo khoa để hiểu rõ hơn về quá trình này.
Trong phản ứng 2NO + O2 → 2NO2, học sinh có thể dễ dàng xác định số oxy hóa của nguyên tử N, từ đó nhận ra vai trò của nitơ là chất khử Điều này chứng minh rằng nitơ có tính khử Kết hợp với kết luận trước đó, ta suy ra rằng nitơ vừa có tính oxy hóa vừa có tính khử.
Học sinh nhận thấy rằng điều kiện phản ứng để điều chế các oxít như N₂O, N₂O₃ và N₂O₅ từ oxy và nitơ là rất khắc nghiệt Ở điều kiện thường, nitơ tồn tại dưới dạng phân tử với liên kết ba N≡N bền vững, khiến nó trở nên trơ về mặt hóa học Tuy nhiên, ở nhiệt độ cao, liên kết này bị phá vỡ, tạo ra hai nguyên tử nitơ, làm cho nitơ trở nên hoạt động hơn.
- B-íc 3: Rót ra kÕt luËn
Sau khi thực hiện thí nghiệm, giáo viên kết luận rằng ở nhiệt độ cao, nitơ không chỉ có tính oxy hóa mà còn thể hiện tính khử Điều này trái ngược với điều kiện thường, khi nitơ gần như không có hoạt tính hóa học.
Ví dụ 2 : Nghiên cứu tính oxy hoá của axít nitric - tác dụng với phi kim và hợp chất
- B-ớc 1: Học sinh nghiên cứu BTNT
* Hoàn thành các phản ứng sau:
P + HNO 3® t 0 …+ + FeO + HNO 3® t 0 Fe(NO 3 ) 3 + NO 2 + H 2 O
* HNO 3 đóng vai trò gì trong các phản ứng trên?
* Axít và muối tạo thành có điểm gì chung?
* Qua đó rút ra tính chất nào của axít HNO 3 ?
Từng nhóm học sinh trình bày vào bảng học tập, giơ lên, giáo viên gọi 1 đại diện lên trình bày
Học sinh đã nghiên cứu tính oxy hoá của HNO3 đặc khi phản ứng với kim loại, tương tự như H2SO4 đặc HNO3 đặc cũng có khả năng tác dụng với phi kim và hợp chất có số oxy hóa thấp, tạo ra axít hoặc muối với số oxy hóa cao nhất của phi kim hoặc kim loại Học sinh sẽ cân bằng các phản ứng còn lại theo phương pháp thăng bằng electron.
Phản ứng giữa FeO và HNO3 dẫn đến sự hình thành Fe(NO3)3, khí NO2 và nước Qua việc xác định số oxy hoá của nguyên tử N, học sinh nhận thấy số oxy hoá giảm từ +5 xuống +4, cho thấy HNO3 đóng vai trò là chất oxy hoá trong phản ứng này.
HNO3 đặc là một chất oxy hóa mạnh, có khả năng oxy hóa các hợp chất có mức oxy hóa thấp lên mức cao nhất, đồng thời oxy hóa phi kim để tạo thành axít của phi kim với số oxy hóa cao nhất Sự hình thành axít và muối từ phi kim hoặc kim loại có số oxy hóa cao nhất chứng tỏ tính chất này của HNO3.
B-íc 3: Rót ra kÕt luËn
Khi đun nóng, HNO3 đặc có khả năng oxy hóa các phi kim cùng nhiều hợp chất vô cơ và hữu cơ Các chất như vải, dây, mùn cưa và dầu thông sẽ bị phá hủy hoặc bốc cháy khi tiếp xúc với HNO3 đặc.
2.3.2 Sử dụng BTNT trong dạy bài luyện tập, ôn tập
Sau khi hoàn thành một số bài học hoặc chương, học sinh thường phải thực hiện các bài luyện tập hoặc ôn tập nhằm củng cố kiến thức đã học, đồng thời phát triển kỹ năng giải bài tập hóa học và trả lời câu hỏi Để việc dạy học hiệu quả, giáo viên cần khuyến khích học sinh học tập tích cực và chú trọng vào việc phát triển tư duy thông qua các bài toán nhận thức Việc sử dụng bài tập nâng cao (BTNT) có thể được điều chỉnh tùy thuộc vào nội dung kiến thức và trình độ nhận thức của học sinh, từ đơn giản đến phức tạp, giúp học sinh tự tin hơn vào khả năng học tập và nâng cao kết quả học tập.
* Quy trình sử dụng bài toán nhận thức để dạy các bài luyện tập ôn tập gồm 3 b-ớc:
- B-ớc 1: Học sinh nghiên cứu BTNT
Mục đích của thực nghiệm s- phạm
Mục đích của thực nghiệm s- phạm nhằm giải quyết các vấn đề sau:
- Khẳng định h-ớng đi đúng đắn và cần thiết của đề tài trên cơ sở lý luận và thực tiễn
Nghiên cứu các biện pháp và phương pháp nhằm nâng cao hiệu quả giảng dạy chương Nitơ - Photpho trong chương trình Hóa học lớp 11 tại trường phổ thông Đồng thời, đánh giá khả năng áp dụng phương pháp dạy học bằng Bài Tập Nhóm (BTNT) trong quá trình giảng dạy chương học này.
- Xác định tính hợp lý của việc xây dựng quy trình nghiên cứu nội dung theo từng loại hình bài học.
Nhiệm vụ thực nghiệm s- phạm
Nhiệm vụ của thực nghiệm s- phạm bao gồm các nhiệm vụ sau:
- Soạn các bài thực nghiệm: xây dựng BTNT, cách sử dụng BTNT theo quy trình đã đ-a ra ở ch-ơng 2
Trao đổi với giáo viên trung học phổ thông về quy trình xây dựng bài tập nâng cao tư duy (BTNT) và cách sử dụng BTNT trong giảng dạy chương nitơ - photpho, đồng thời thực hiện giảng dạy một số nội dung đã được xây dựng bằng BTNT trong chương 2.
- Kiểm tra, đánh giá, phân tích và xử lý kết quả thực nghiệm s- phạm để xác định chất l-ợng học sinh về các mặt:
+ Biết cách giải BTNT để xác định kiến thức cần lĩnh hội
+ Mức độ nắm kiến thức, khả năng độc lập, sáng tạo thông qua việc giải BTNT
+ Hiểu sâu và vận dụng linh họat những kiến thức đã học để tiếp cận kiến thức mới.
Chuẩn bị thực nghiệm
3.3.1 Chọn mẫu thực nghiệm a/ Tr-ờng thực nghiệm
Chúng tôi đã tiến hành thực nghiệm sư phạm tại trường THPT Đông Sơn I, Thanh Hóa, nơi có cơ sở vật chất tốt và đầy đủ, tạo điều kiện thuận lợi cho học sinh Trường sở hữu phòng hóa chất riêng với chất lượng đảm bảo, cùng đội ngũ giáo viên lành nghề, đặc biệt là các thầy cô trong tổ hóa - sinh, luôn nhiệt tình hỗ trợ và tạo điều kiện tối đa cho các giáo sinh thực tập.
Mặc dù có nhiều thuận lợi, chúng tôi cũng gặp một số khó khăn trong quá trình thực hiện Trường học hoạt động theo hai ca và có nội quy nghiêm ngặt, dẫn đến việc quản lý giờ học rất chặt chẽ, khiến cho việc xin giờ dạy thêm trở nên khó khăn Mặc dù trường có phòng thí nghiệm, nhưng mô hình và tranh vẽ không có sẵn, ảnh hưởng đến quá trình thực nghiệm Do đó, việc thực nghiệm và kiểm tra không thể tiến hành nhiều lần với nhiều mẫu khác nhau Để đảm bảo số liệu khách quan và chính xác, chúng tôi đã chọn hai lớp 11A1 và 11A4 để thực hiện thí nghiệm, với sĩ số lần lượt là 46 và 44 học sinh Lực học của hai lớp tương đương nhau, đều thuộc ban cơ bản, và có chung giáo viên dạy hóa là thầy Lê Hồ Tâm, người có nhiều năm kinh nghiệm trong nghề Trong quá trình thực nghiệm, lớp 11A1 được chọn làm lớp thực nghiệm (TN) và lớp 11A4 làm lớp đối chứng (ĐC).
Qua tìm hiểu chúng tôi thu đ-ợc một số kết quả sau: Đặc điểm Lớp TN (11A1) Lớp ĐC (11A4)
Kết quả về học tập môn hóa học nói riêng và học lực TBCHKI
Học lực môn hóa Học lực TBCHKI
Khá, giỏi Trung bình Yếu Khá, giỏi Trung bình Yếu
3.3.2 Nội dung thực nghiệm s- phạm
Sau thời gian nghiên cứu và chọn lớp thực nghiệm cùng lớp đối chứng, chúng tôi đã tiến hành thí nghiệm với cùng một bài dạy nhưng áp dụng hai phương pháp giảng dạy khác nhau.
Lớp 11A4 (ĐC): Tiến hành dạy theo giáo án cũ
Lớp 11A1 (TN): tiến hành dạy theo giáo án soạn theo h-ớng sử dụng bài toán nhận thức đã đề xuất
- Chuẩn bị tốt giáo án tr-ớc khi tiến hành dạy
- Nội dung giảng dạy thực nghiệm:
Bài: Amoniac và muối amoni (tiết 1)
Bài: Amoniac và muối amoni (tiết 2)
Kiểm tra kết quả thực nghiệm
Sau khi thực hiện các bài dạy tại lớp TN và lớp ĐC, chúng tôi tiến hành kiểm tra kết quả thực nghiệm nhằm xác định hiệu quả và tính khả thi của phương án thực nghiệm Việc đánh giá chất lượng kiến thức của học sinh ở hai lớp này được thực hiện hai lần.
Kiểm tra lần 1 được tiến hành ngay sau giờ thực nghiệm nhằm đánh giá mức độ nắm bắt kiến thức của học sinh ngay sau khi học, đồng thời kiểm tra khả năng vận dụng kiến thức ở hai lớp thực nghiệm và đối chứng.
Kiểm tra lần 2 được tiến hành sau khi hoàn thành toàn bộ kiến thức hoặc một chương, nhằm đánh giá độ bền vững của kiến thức và khả năng áp dụng vào giải quyết các bài toán nhận thức.
Các bài toán nhận thức được phân loại theo các mức độ khác nhau, bao gồm biết, hiểu, vận dụng, so sánh tổng hợp, tư duy và vận dụng sáng tạo kiến thức đã học.
Phân tích kết quả thực nghiệm
Để đánh giá chất lượng tiếp thu kiến thức của học sinh, chúng tôi áp dụng kết hợp các phương pháp phân tích định tính và định lượng một cách cụ thể.
3.5.1 Ph-ơng pháp phân tích định tính kết quả
Mục đích của phương pháp này là nghiên cứu sự tiếp thu kiến thức của học sinh thông qua việc trả lời các câu hỏi trên lớp, đồng thời đánh giá tinh thần và thái độ học tập của các em.
- Đánh giá chất l-ợng kiến thức tiếp thu bài của học sinh nh- thế nào
- Đánh giá khả năng suy luận, trình độ nhận thức (khả năng phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát t- duy…)
- Đánh giá khả năng giải các bài tóan, bài tập thực hành, kỹ năng quan sát và giải thích các thí nghiệm
Cần nêu đ-ợc một số nguyên nhân của việc nắm kiến thức của học sinh thông qua lớp TN và lớp ĐC
3.5.2 Ph-ơng pháp phân tích định l-ợng kết quả kiểm tra
Phương pháp này sử dụng toán học thống kê để phân tích và xử lý số liệu thực nghiệm, nhằm rút ra những kết luận khoa học và thuyết phục Việc trình bày số liệu thống kê một cách rõ ràng và hợp lý là rất quan trọng để đảm bảo tính chính xác và dễ hiểu của các kết quả nghiên cứu.
Có hai ph-ơng pháp:
- Ph-ơng pháp dùng bảng phân phối thực nghiệm và phân phối tần suất
- Ph-ơng pháp dùng đồ thị (tức là hình ảnh trực quan của các bảng trên) b/ Phân tích số liệu thống kê
Mục đích là thu gọn các bảng số liệu thành một tham số đặc tr-ng nh- sau:
* Trung bình cộng: là tham số đặc tr-ng cho sự tập trung số liệu, nó đ-ợc xác định bởi công thức:
Trong đó: n i là tần số của các giá trrị Xi n: Số học sinh tham gia thực nghiệm
* Độ lệch chuẩn (S): phản ánh sự sai lệch của các số liệu xung quanh giá trị trung bình cộng
Muốn tính đ-ợc độ lệch chuẩn (S) thì tr-ớc hết phải tính đ-ợc tham số ph-ơng sai (S 2 ) theo công thức sau:
X X n i i Độ lệch chuẩn là căn bậc hai của ph-ơng sai:
S càng nhỏ thì số liệu càng ít phân tán
Giá trị X sẽ dao động trong khoảng X m
Muốn so sánh chất l-ợng của các tập thể học sinh khi đã tính đ-ợc giá trị trung bình cộng sẽ có hai tr-ờng hợp xảy ra:
Nếu hai lớp có giá trị trung bình cộng bằng nhau, việc tính độ lệch chuẩn là cần thiết Lớp nào có độ lệch chuẩn nhỏ hơn sẽ cho thấy chất lượng học tập tốt hơn và sự đồng đều trong kết quả học tập.
+ Nếu giá trị trung bình cộng không bằng nhau thì phải tính hệ số biến thiên (V):
Lớp nào có hệ số biến thiên (V) nhỏ thì chất l-ợng đều, có X lớn thì chất l-ợng tốt hơn
Chúng tôi đã áp dụng phương pháp Student để so sánh sự khác biệt trong kết quả học tập giữa hai lớp, từ đó rút ra kết luận về sự khác nhau giữa chúng.
TN và ĐC là có ý nghĩa
Công thức tính có dạng nh- sau: t = ( X TN X DC )
Trong đó: n: là số học sinh của mỗi lớp thực nghiệm
X TN : Trung bình cộng của lớp thực nghiệm
X DC : Trung bình cộng của lớp đối chứng
S 2 TN và S 2 ĐC là phương sai của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng Để áp dụng công thức, cần thêm đại lượng α, xác suất nằm trong khoảng từ 0,01 đến 0,05, cùng với độ lệch tự do k = 2n - 2 Từ đó, có thể xác định t α giới hạn.
Nếu t > t thì sự khác nhau giữa hai nhóm là có ý nghĩa
Nếu t < t thì sự khác nhau giữa hai nhóm là không có ý nghĩa.
Xử lý kết quả thực nghiệm s- phạm
3.6.1 Thu thập số liệu và trình bày số liệu qua lần kiểm tra thứ nhất a/ Kết quả:
Bảng 1: Bảng phân phối kết quả kiểm tra bài thực nghiệm 1
Lớp Sĩ sè §iÓm Xi
Phân phối kết quả kiểm tra (n i )
% học sinh đạt điểm Xi trở xuống
Bảng 2: Bảng phân phối chất l-ợng học sinh qua kết quả kiểm tra bài thực nghiệm 1
Yếu (%) Trung bình (%) Khá, giỏi (%)
+ Khá, giỏi: Học sinh đạt điểm 8 trở lên
+ Trung bình: Học sinh đạt điêm 5 7
Học sinh có điểm số từ 0 đến 4 được xếp vào loại yếu Để hình dung rõ hơn về tình hình phân bố điểm số, chúng tôi đã biểu diễn bảng phân phối dữ liệu bằng đồ thị.
Nguyên tắc xây dựng đường cho thấy rằng nếu đường tích lũy của một đơn vị nằm ở phía bên phải hoặc phía dưới, thì đơn vị đó thể hiện chất lượng cao hơn.
Hình 1: Đồ thị đ-ờng tích lũy qua lần kiểm tra thứ nhất
Bảng 3: Bảng các tham số đặc tr-ng của lần kiểm tra thứ nhất
Kết quả nghiên cứu cho thấy giá trị Líp là 5,50 ± 0,34, với tham số X xác định theo phương pháp Student So sánh giữa hai phương án thực nghiệm và đối chứng cho thấy X TN > X DC, điều này đặt ra câu hỏi về việc sự khác biệt này có thực sự phản ánh hiệu quả của việc sử dụng bài toán nhận thức nhằm củng cố và phát triển nhận thức cho học sinh trong giảng dạy hay chỉ là do yếu tố ngẫu nhiên Để làm rõ vấn đề này, chúng ta cần tính toán t TN.
Trong bảng Student lấy = 0,05 với k = 2n-2 = 90 ta có t = 1,987 < t TN = 3,03
=> X TN X DC là có ý nghĩa
3.6.2 Thu thập số liệu và trình bày số liệu qua lần kiểm tra thứ 2 a/ Kết quả:
Bảng 4: Bảng phân phối kết quả kiểm tra bài thực nghiệm 2
Lớp Sĩ sè §iÓm Xi
Phân phối kết quả kiểm tra (n i )
% học sinh đạt điểm Xi trở xuống
Bảng 5: Bảng phân phối chất l-ợng học sinh qua kết quả kiểm tra bài thực nghiệm 2
Yếu (%) Trung bình (%) Khá, giỏi (%)
+ Khá, giỏi: Học sinh đạt điểm 8 trở lên
+ Trung bình: Học sinh đạt điêm 5 - > 7
+ Yếu: Học sinh đạt điêm 0 - > 4 b/ Đồ thị phân bố số liệu:
Từ kết quả thu đ-ợc ta có đồ thị sau:
Hình 2: Đồ thị đ-ờng tích lũy qua lần kiểm tra thứ hai
Bảng 6: Bảng các tham số đặc tr-ng của lần kiểm tra thứ hai
Líp §C 5,9 0,25 1,61 27,3 c/ Xác định theo ph-ơng pháp student
Trong bảng Student lấy = 0,01 với k = 2n - 2 = 90 ta có t = 2,632 < t TN = 2,713
=> X TN X DC là có ý nghĩa
3.6.3 Phân tích kết quả thực nghiệm s- phạm
Các kết quả thực nghiệm cho thấy chất lượng học tập của học sinh ở các lớp thực nghiệm vượt trội hơn so với các lớp đối chứng Điều này được thể hiện qua nhiều khía cạnh khác nhau.
Tỷ lệ học sinh yếu kém trong lớp thực nghiệm thấp hơn so với lớp đối chứng, trong khi đó, tỷ lệ học sinh đạt trung bình khá và giỏi ở các lớp thực nghiệm lại cao hơn.
Lớp thực nghiệm: Học sinh kém 6,52%; học sinh khá, giỏi 30,4%
Lớp đối chứng: Học sinh kém 25 %; học sinh khá, giỏi 6,8%
Lớp thực nghiệm: Học sinh kém 8,7%; học sinh khá, giỏi 32,6%
Lớp đối chứng: Học sinh kém 18,2%; học sinh khá, giỏi 15,9%
- Xét các giá trị tham số đặc tr-ng
+ Giá trị trung bình cộng ( X ) của lớp thực nghiệm luôn luôn lớn hơn lớp đối chứng:
LÇn 2: 6,78 0,22 > 5,9 0,25 Điều này chứng tỏ chất l-ợng học tập của lớp thực nghiệm tốt hơn lớp đối chứng
- Giá tị về độ lệch chuẩn (S) và hệ số biến thiên (V) của các lớp thực nghiệm đều bé hơn so với lớp đối chứng ở cùng lần kiểm tra:
Chứng tỏ chất l-ợng lớp thực nghiệm đều lớn hơn lớp đối chứng
Đồ thị đường tích lũy của lớp thực nghiệm luôn nằm bên phải và dưới đường tích lũy của lớp đối chứng, cho thấy chất lượng học tập của lớp thực nghiệm vượt trội hơn so với lớp đối chứng.
Dựa vào giá trị t TN đã tính toán, chúng ta nhận thấy rằng t TN luôn lớn hơn t, điều này cho thấy sự khác biệt giữa giá trị X của lớp thực nghiệm và lớp đối chứng là có ý nghĩa Cụ thể, trong lần 1, t TN = 3,03 lớn hơn t = 1,987.
