Tạo tình huống có vấn đề khi sử dụng thí nghiệm Hóa học để dạy bài Định luật bảo toàn khối lượng (Hóa học 8)

JOURNAL OF SCIENCE OF HNUE Educational Sci. 2011, Vol. 56, No. 6, pp. 145-150 TẠO TÌNH HUỐNG CÓ VẤN ĐỀ KHI SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM HÓA HỌC ĐỂ DẠY BÀI ĐỊNH LUẬT BẢO TOÀN KHỐI LƯỢNG (HÓA HỌC 8) Nguyễn Hồng Chiến Trường Cao đẳng Sư phạm Hà Nội Email: nhchien9111975@yahoo.com.vn Tóm tắt. Sử dụng thí nghiệm trong dạy và học bộ môn Hóa học là một trong những phương pháp quan trọng để tích cực hóa hoạt động của học sinh. Thí nghiệm trong dạy và học hóa học được sử dụng theo những cách khác nhau để đạt được mục đích dạy học. Bài báo đề cập đến việc sử dụng thí nghiệm để tạo tình huống có vấn đề thông qua việc cải tiến thí nghiệm nhằm tạo mâu thuẫn nhận thức, từ đó tạo hứng thú học tập cho học sinh trong dạy học bài Định luật bảo toàn khối lượng (Hóa học 8). 1. Mở đầu Trong chương trình hóa học phổ thông, việc dạy và học các thuyết hóa học cũng như định luật hóa học cơ bản có vai trò quan trọng nhằm tạo nên hệ thống lí thuyết chủ đạo, giúp học sinh nghiên cứu các chất hóa học trong toàn bộ chương trình. Theo xu hướng đổi mới phương pháp dạy học hóa học hiện nay, thí nghiệm ngày càng được áp dụng nhiều hơn do có nhiều ưu điểm trong việc hình thành và khắc sâu kiến thức cho học sinh. Thí nghiệm (TN) ngày nay không chỉ đơn thuần mang tính chất kiểm chứng cho lí thuyết mà còn dùng để nghiên cứu kiến thức mới, trong đó thí nghiệm nêu vấn đề ngày càng được áp dụng nhiều trong dạy và học nhằm tạo mâu thuẫn nhận thức, từ đó tạo động cơ, hứng thú học tập cho học sinh, giúp học sinh không chỉ nhớ lâu, hiểu đúng vấn đề mà còn rèn cho học sinh tính tích cực, chủ động giải quyết vấn đề đặt ra. Mặt khác, việc cải tiến thí nghiệm, sáng tạo thêm các thí nghiệm không những giúp học sinh nắm chắc bài, biết áp dụng bài dạy để giải quyết những tình huống khác mà còn giúp cho giáo viên ngày càng say mê với công việc của mình, tạo động lực cho sự phát triển của nền giáo dục nói chung và giáo dục phổ thông nói riêng. Trong phạm vi bài báo này, chúng tôi xin gợi ý một vài TN nêu vấn đề có thể áp dụng giúp HS khắc sâu kiến thức khi dạy học bài Định luật bảo toàn khối lượng (Hóa học 8). 145 Nguyễn Hồng Chiến 2. Nội dung nghiên cứu 2.1. Tình huống có vấn đề - Tình huống có vấn đề là tình huống mà khi đó mâu thuẫn khách quan của bài toán nhận thức được học sinh chấp nhận như một vấn đề học tập mà họ cần và có thể giải quyết được, kết quả là họ nắm được tri thức mới. Trong đó, vấn đề học tập là những tình huống về lí thuyết hay thực tiễn có chứa đựng mâu thuẫn biện chứng giữa cái (kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo) đã biết với cái phải tìm và mâu thuẫn này đòi hỏi phải được giải quyết. - Ba điều kiện của một tình huống có vấn đề trong dạy học là: + Có mâu thuẫn nhận thức giữa cái đã biết và cái phải tìm, có điều chưa biết cần tìm. + Gây ra nhu cầu muốn biết kiến thức mới. + Phù hợp với khả năng của học sinh. 2.2. Cách xây dựng tình huống có vấn đề trong dạy học hóa học Nguyên tắc chung: Dựa vào sự không phù hợp giữa kiến thức đã có của học sinh với yêu cầu đặt ra cho họ khi giải quyết một nhiệm vụ mới. Theo nguyên tắc chung này, có thể nêu ra ba cách tạo ra các tình huống có vấn đề, đó cũng là ba kiểu tình huống có vấn đề cơ bản trong dạy học hóa học. Cách thứ nhất: Có thể tạo ra tình huống có vấn đề khi kiến thức học sinh đã có không còn phù hợp (không đáp ứng được) với nhiệm vụ học tập hoặc thực nghiệm. Cách thứ hai: Có thể tạo ra tình huống có vấn đề khi học sinh lựa chon một con đường duy nhất bảo đảm việc giải quyết được nhiệm vụ đặt ra trong những con đường có thể có. Cách thứ ba: Có thể tạo ra tình huống có vấn đề khi học sinh phải tìm đường ứng dụng kiến thức trong học tập, trong thực tiễn hoặc tìm lời giải đáp cho câu hỏi “Tại sao”. 2.3. Vận dụng quy trình tạo tình huống có vấn đề trong bài Định luật bảo toàn khối lượng 2.3.1. Sự hình thành, phát triển và ý nghĩa của định luật bảo toàn khối lượng Nội dung của định luật được nghiên cứu ở lớp 8 và được phát triển trong quá trình nghiên cứu hóa học ở các dạng bảo toàn điện tích của các ion trong dung dịch, bảo toàn năng lượng, bảo toàn electron trong phản ứng oxihóa - khử. Nội dung của định luật giúp cho việc nghiên cứu quy luật bảo toàn khối lượng các chất trong phản ứng hóa học, trong quá trình biến đổi và vận động của vật chất 146 Tạo tình huống có vấn đề khi sử dụng thí nghiệm hóa học... trong tự nhiên. Từ nội dung của định luật giúp cho học sinh giải thích được bản chất của quá trình biến đổi các chất là các nguyên tử được bảo toàn, chỉ có liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử là thay đổi. Đây là cơ sở cho việc tính toán định lượng các chất trong phản ứng hóa học và đã trở thành “phương pháp bảo toàn khối lượng” để giải bài toán hóa học. Nội dung của định luật còn là cơ sở để hình thành thế giới quan duy vật biện chứng cho học sinh, vật chất không mất đi mà chỉ chuyển từ dạng này sang dạng khác, quan điểm này được chứng minh bằng thực nghiệm hóa học. 2.3.2. Áp dụng phương pháp sử dụng thí nghiệm để tạo tình huống có vấn đề trong dạy học bài Định luật bảo toàn khối lượng (SGK Hóa học 8. Nxb Giáo dục, 2009) * Cải tiến thí nghiệm SGK Theo chúng tôi, TN đưa ra trong bài này tương đối điển hình, nhưng TN sử dụng cân kĩ thuật 2 đĩa thực tế khó đạt kết quả như mong muốn vì khi cầm một trong hai cốc cân lên để đổ hai dung dịch vào nhau, cân sẽ mất thăng bằng và khi thí nghiệm được thực hiện xong, cân khó trở về trang thái thăng bằng như ban đầu. Theo gợi ý của sách giáo viên Hóa học 8, giáo viên nên sử dụng loại cân điện tử hiện số (có trong bộ đồ dùng thí nghiệm được trang bị cho các trường THCS) và sử dụng dụng cụ thí nghiệm là lọ đựng hóa chất có ống hút nhỏ giọt. Khi đó, một loại hóa chất sẽ được chứa trong lọ thí nghiệm, loại hóa chất còn lại sẽ được chứa trong ống hút nhỏ giọt.Trong lúc tiến hành thí nhiệm, giáo viên chỉ cần bóp nhẹ vào quả bóp cao su của ống hút nhỏ giọt, hóa chất sẽ chảy xuống lọ đựng phía dưới, phản ứng sẽ xảy ra, thao tác này vừa dễ làm, vừa đảm bảo kết quả thí nghiệm như mong đợi (Hình 1). * Gợi ý cách khắc sâu kiến thức về định luật bảo toàn khối lượng cho HS bằng các thí nghiệm “có vấn đề ”. Để học sinh có thể khắc sâu kiến thức, giáo viên nên làm thêm các TN để học sinh có cái nhìn toàn diện hơn về định luật bảo toàn khối lượng: - TN tạo chất bay hơi: + TN 1: Phản ứng của kẽm và dd axit sunfuric loãng. - TN của một chất với oxi của không khí (phản ứng cháy): + TN 2: Phản ứng cháy của phoi bào sắt trong không khí. + TN 3: Phản ứng cháy của nến trong không khí. * Chuẩn bị thí nghiệm Thí nghiệm 1 - Dụng cụ: Cân kĩ thuật hiện số, bình tam giác 100 ml, quả bóng bay (đồ chơi trẻ em loại nhỏ). - Hóa chất: Kẽm, dung dịch axit sunfuric loãng. 147 Nguyễn Hồng Chiến GV đựng dung dịch axit sunfuric loãng trong bình tam giác, thả vài miếng kẽm vào quả bóng bay và bịt quả bóng bay trên miệng bình tam giác sao cho miếng kẽm không bị rơi vào bình tam giác, khi làm thí nghiệm, chỉ cần cầm quả bóng bay dốc ngược, toàn bộ lượng kẽm sẽ rơi vào bình phản ứng. Thí nghiệm 2 - Dụng cụ: Cân đĩa (cân kĩ thuật 2 đĩa cân), diêm. - Hóa chất: Nến (parafin): 2 chiếc có khối lượng bằng nhau. GV chọn 2 chiếc nến có khối lượng bằng nhau (nên dùng loại cốc nhỏ) sao cho khi đặt mỗi bên đĩa cân một chiếc nến, cân ở trạng thái thăng bằng. Thí nghiệm 3 - Dụng cụ: Cân quang (loại 2 đĩa cân), diêm. - Hóa chất: Sắt (phoi bào mỏng). GV treo trên cân quang mỗi bên 2g phoi bào sắt. Yêu cầu: cụm phoi bào nằm gọn phía trên, trong lòng đĩa cân để khi đốt sản phẩm phản ứng không bị rơi ra ngoài. * Cách tạo tính huống có vấn đề khi tiến hành TN Sau khi cho HS tự rút ra nhận xét: Trong một phản ứng hóa học, tổng khối lượng các chất sản phẩm bằng tổng khối lượng của các chất tham gia phản ứng (Định luật bảo toàn khối lượng). Giáo viên có thể tạo tình huống có vấn đề giúp học sinh khắc sâu kiến thức bằng cách đặt câu hỏi: Định luật bảo toàn khối lượng có phải luôn đúng trong mọi trường hợp? GV thực hiện TN 1: Thả vài viên kẽm vào lọ đựng dd axit sunfuric. Hiện tượng: Có phản ứng hóa học xảy ra (trong bình phản ứng có bọt khí sinh ra), nhưng con số hiện trên cân thay đổi liên tục (khối lượng vật cân nhẹ dần). GV có thể đặt tiếp các câu hỏi: Phải chăng định luật bảo toàn khối lượng đã không còn đúng nữa? Khi nào thì định luật bảo toàn khối lượng sẽ đúng trong trường hợp này? - Thông tin phản hồi: + Đã có chất khí tạo ra và bay đi mất, vì vậy vật cân nhẹ dần. + PTHH: Kẽm + dd axit clohidric → kẽm clorua + hidro(K). + Nếu ta thu được khí sinh ra này, định luật bảo toàn khối lượng sẽ đúng. Để chứng minh cho kết luận trên, GV có thể cho HS tiến hành TN 1, khi lượng khí sinh ra được giữ lại trong quả bóng bay gắn trên miệng bình phản ứng, khối lượng vật cân trước và sau phản ứng sẽ được bảo toàn (Hình 2). - Để phát triển và mở rộng về định luật bảo toàn khối lượng, giáo viên có thể cho học sinh làm thêm TN2 và TN3 (hai TN tiến hành cùng lúc), một HS đốt một cây nến ở thí nghiệm 2, một HS khác đốt một búi sắt ở TN 3. 148 Tạo tình huống có vấn đề khi sử dụng thí nghiệm hóa học... Hình 1 Hình 2 Sau một thời gian, sẽ có hai hiện tượng ngược nhau ở hai TN: ở TN 2, bên đĩa cân chứa cây nến đang cháy nhẹ dần (đĩa cân dần cao hơn phía bên kia), còn ở TN 3, bên đĩa cân chứa búi sắt cháy nặng dần (Hình 3). Hình 3 Câu hỏi đặt ra là: Cùng là phản ứng đốt cháy, tại sao hiện tượng ở hai TN lại ngược nhau? Thông tin phản hồi: TN 2: Sắt + oxi (có trong không khí) → oxít sắt từ. TN 3: Parafin + oxi (có trong không khí) → hơi nước(K) + cacbonđioxit(K). Ở TN2, sản phẩm phản ứng chỉ có duy nhất sắt oxit là chất rắn, sẽ rơi xuống đĩa cân, trong thành phần của sản phẩm lúc này còn có thêm phần khối lượng của oxi, vì vậy, nó sẽ nặng hơn so với bên kia chỉ có sắt nguyên chất. Còn ở TN3, sản phẩm phản ứng là hơi nước và cacbonđioxit đều là chất khí sẽ bay vào trong không khí, vì vậy khối lượng sẽ nhẹ dần đi so với đĩa cân bên kia. - Như vậy, qua các thí nghiệm trên, học sinh đươc biết, một phương trình hóa 149 Nguyễn Hồng Chiến học đúng là phương trình biểu thị tất cả các chất tham gia và tạo thành sau phản ứng, bất kể chất đó tồn tại ở trạng thái nào. Và chỉ bằng cách viết đúng phương trình hóa học của một phản ứng, định luật bảo toàn khối lượng mới có thể đúng. Và ngược lại, chỉ khi định luật bảo toàn khối lượng đúng, phương trình hóa học mới được viết đúng. 3. Kết luận Hóa học là môn khoa học thực nghiệm, thực tế đã chứng minh thực nghiệm hóa học giúp ích rất nhiều trong công việc dạy học, nó không chỉ giúp học sinh nắm được kiến thức mà còn giúp học sinh nhớ lâu qua những gì được “mắt thấy tai nghe”, thực nghiệm hóa học còn rèn cho học sinh khả năng suy đoán, cách tìm đường giải quyết một vấn đề đặt ra. Đó cũng là một mục tiêu của giáo dục phổ thông ngày nay. Dạy học tích cực đang ngày càng phát huy ưu điểm trong dạy học, thí nghiệm hóa học không chỉ đơn thuần mang tính chất kiểm chứng cho lí thuyết, thí nghiệm nêu vấn đề ngày càng được áp dụng nhiều trong dạy – học nhằm tạo mâu thuẫn nhận thức, từ đó tạo động cơ, hứng thú học tập cho học sinh, giúp học sinh không chỉ nhớ lâu, hiểu đúng vấn đề mà còn rèn cho học sinh tính tích cực, chủ động giải quyết vấn đề đặt ra. Mặt khác, việc cải tiến thí nghiệm, sáng tạo thêm các thí nghiệm không những tạo hứng thú học tập cho học sinh, giúp học sinh nắm chắc bài, biết áp dụng bài dạy để giải quyết những tình huống khác mà còn giúp cho giáo viên ngày càng say mê với công việc của mình, tạo động lực cho sự phát triển của nền giáo dục nói chung và giáo dục phổ thông nói riêng. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ Giáo dục & Đào tao, 2009. Hóa học 8. Nxb Giáo dục, Hà Nội. [2] Bộ Giáo dục & Đào tao, 2009. Hóa học 8. Sách giáo viên, Nxb Giáo dục, Hà Nội. [3] Nguyễn Cương, 2007. Phương pháp dạy học hóa học ở trường phổ thông và đại học, một số vấn đề cơ bản. Nxb Giáo dục, Hà Nội. [4] Trần Bá Hoành và các cộng sự, 2009. Áp dụng dạy và học tích cực trong môn Hóa học. dự án Việt – Bỉ, 2009. . Nxb Đại học Sư phạm, Hà Nội. ABSTRACT Creating problematic situations in Chemistry experiments to teach the lesson of The law of mass conservation (8th grade Chemistry) Using experiments in teaching and learning chemistry is one of the most im- portant methods to encourage activities of students. Experiments in teaching and learing chemistry are used in different ways to achieve certain goals. The article men- tions that the use of experiments to create problematic situations through innovating experiments to form conflict in awareness, thereby creates interest for all students in learning the lesson of The Law of Mass conservation (8th grade Chemistry). 150