Tài liệu Hệ thống bài tập cấu tạo nguyên tử và liên kết hóa học dùng bồi dưỡng học sinh giỏi và học sinh chuy

Đề tài: Hệ thống bài tập cấu tạo nguyên tử và liên kết hóa học dùng bồi dưỡng học sinh giỏi và học sinh chuyên hóa họct hóa học dùng bồi dưỡng học sinh giỏi và học sinh chuyên hóa học

MỞ ĐẦU
I. LƯ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Trong những năm gần đây, trước sự nghiệp đổi mới toàn diện của đất nước, nền giáo dục nước nhà đang đóng vai tṛ chức năng của một cỗ máy cái nhằm hoạt động “ nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực , bồi dưỡng nhân tài ” để hoàn thành tốt công cuộc công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước, đưa nước ta tiến kịp và hội nhập với các nước trong khu vực nói riêng và toàn cầu nói chung.
Kết quả đó bước đầu được khẳng định bởi số lượng học sinh đạt giải quốc gia và quốc tế ở nước ta ngày càng tăng nhanh. Đặc biệt kết quả tham dự các ḱ thi Olympic Hóa học quốc tế của đội tuyển học sinh giỏi nước ta trong nhiều năm gần đây đă ghi nhận nhiều thành tích tự hào và khích lệ. Olympiad 35[SUP]th[/SUP]-2003 tại Hy Lạp đạt một huy chương vàng và ba huy chương đồng, Olympiad 36[SUP]th[/SUP] -2004 tại CHLB Đức đạt ba huy chương bạc và một huy chương đồng, Olympiad 37[SUP]th[/SUP]- 2005 tại Đài Loan đạt ba huy chương vàng và một huy chương bạc.
Từ thực tế đó đặt ra cho nghành giáo dục và đào tạo không những có nhiệm vụ đào tạo toàn diện cho thế hệ trẻ mà phải có chức năng phát hiện, bồi dưỡng tri thức năng khiếu cho học sinh nhằm đào tạo các em trở thành những nhà khoa học ṃi nhọn trong từng lĩnh vực. Đây chính là nhiệm vụ cấp thiết trong việc bồi dưỡng học sinh giỏi và tuyển chọn các em có năng khiếu thực sự của từng bộ môn và các líp chuyên ở trung tâm giáo dục chất lượng cao.
Xuất phát từ thực trạng dạy và học ở các líp chuyên Hóa học c̣ng nh­việc bồi dưỡng học sinh giỏi Hóa học c̣n đang gặp một số khó khăn phổ biến:
- Giáo viên chưa mở rộng được kiến thức Hóa học cơ bản phù hợp với học sinh chuyên hóa và học sinh giỏi Hóa học. Nghiên cứu chương tŕnh thi Olympic quốc gia và đặc biệt là quốc tế cho thấy khoảng cách kiến thức giữa nội dung chương tŕnh thi Olympic là rất xa. Để rút ngắn khoảng cách đó cần trang bị cho các em một số kiến thức Hóa học cơ bản ngang tầm với chương tŕnh đại học nước ta về mức độ vận dụng.
- V́ chưa chuẩn bị tốt hệ thống lí thuyết cơ bản nên cũng chưa xây dựng được một hệ thống bài tập nâng cao và chuyên sâu phù hợp với năng
khiếu tư duy của các em.
Xây dùng một hệ thống lí thuyết, bài tập hóa học cơ bản và chuyên sâu từng vấn đề một để giáo viên bồi dưỡng và học sinh chuyên Hóa học tham khảo thiết nghĩ là rất cần thiết. Đề tài này mong muốn góp một phần nhỏ bé vào mục đích to lớn đó.
II. MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI
Xây dựng hệ thống lí thuyết, bài tập cơ bản và nâng cao về phần “ Cấu tạo nguyên tử và liên kết hóa học ” nhằm bồi dưỡng học sinh giỏi cũng như học sinh chuyên Hóa học nắm vững phần này một cách toàn diện cả về lí thuyết và bài tập, phương pháp giải với mục đích giúp các em chuẩn bị tốt trong các kỳ thi Olympic Hóa học.
III. NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI
1. Nghiên cứu cơ sở lí luận, thực tiễn của đề tài.
2. Xác định nội dung cơ bản của các chương cấu tạo nguyên tử và liên kết hóa học trong tài liệu giáo khoa Hóa học ban KHTN và giáo khoa chuyên Hóa học.
3. Phân tích câu hỏi và bài tập phần “ Cấu tạo nguyên tử và liên kết hóa học ” dùa vào tài liệu giáo khoa Hóa học ban KHTN, giáo khoa chuyên Hóa học và đề thi học sinh giỏi cấp Tỉnh, cấp Quốc Gia, Olympic Hóa học quốc tế.
4. Xây dựng hệ thống lí thuyết, phân dạng câu hỏi và bài tập về phần “cấu tạo nguyên tử và liên kết hóa học ” dùng cho học sinh khá, giỏi Hóa học ở bậc THPT.
5. Thực nghiệm sư phạm: Nhằm kiểm tra và đánh giá hiệu quả hệ thống lí thuyết, bài tập đă xây dựng.
IV. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC
Nếu có một hệ thống lí thuyết, bài tập cơ bản, kết hợp với phương pháp bồi dưỡng đúng hướng của giáo viên, chắc chắn sẽ thu được kết quả cao trong việc bồi dưỡng học sinh giỏi và học sinh chuyên hóa học.
V. PHƯƠNG PHÁP NGIÊN CỨU
Trong quá tŕnh nghiên cứu đề tài, chúng tôi sử dụng kết hợp nhiều phương pháp:
1. Nghiên cứu lư luận
- Nghiên cứu lư luận về mục đích, yêu cầu, biện pháp phát hiện và bồi dưỡng học sinh giỏi Hóa học.
- Nghiên cứu lư luận về việc xây dựng hệ thống các câu hỏi và bài tập phần “ Cấu tạo nguyên tử và liên kết hóa học ” dùa trên quan điểm lí luận về quá tŕnh nhận thức.
- T́m hiểu tài liệu có liên quan đến luận văn: Sách, báo, tạp chí, nội dung chương tŕnh, tài liệu giáo khoa chuyên Hóa học, các đề thi Hóa học trong nước và quốc tế nhằm đề ra giả thuyết khoa học và nội dung của luận văn.
2. Nghiên cứu thực tiễn
- T́m hiểu thực tiễn giảng dạy và bồi dưỡng học sinh khá, giỏi ở các líp chuyên, chọn Hóa học nhằm phát hiện vấn đề nghiên cứu.
- Trao đổi kinh nghiệm với các giáo viên có nhiều kinh nghiệm trong bồi dưỡng học sinh khá, giỏi,
3. Thực nghiệm sư phạm: Nhằm đánh giá hệ thống lí thuyết, bài tập do chúng tôi sưu tầm, biên soạn khi áp dụng vào thực tế giảng dạy, bồi dưỡng học sinh giỏi để dự thi học sinh giỏi cấp Tỉnh và cấp Quốc gia.
VI. NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI
1. Về lí luận: Bước đầu đề tài đă xác định và góp phần xây dựng được một hệ thống lí thuyết, bài tập về cấu tạo nguyên tử và liên kết hóa học tương đối phù hợp với yêu cầu và mục đích bồi dưỡng học sinh giỏi Hóa học ở trường phổ thông và giảng dạy các líp chuyên hiện nay.
2. Về mặt thực tiễn: Nội dung của luận án giúp giáo viên có thêm nhiều tư liệu bổ Ưch trong việc giảng dạy líp chuyên và bồi dưỡng đội tuyển học sinh giỏi.
VII. CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN
Ngoài phần kết luận chung và ư kiến đề xuất, tài liệu tham khảo, mục lục, phụ lục. Luận văn gồm 3 phần.
Phần I: Mở đầu
Phần II: Nội dung ( gồm 3 chương)
Chương I: Tổng quan về cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài.
Chượng II: Hệ thống lí thuyết cấu tạo nguyên tử và liên kết hóa học dùng bồi dưỡng học sinh giỏi và học sinh chuyên Hóa học.
Chương III: Hệ thống bài tập cấu tạo nguyên tử và liên kết hóa học dùng bồi dưỡng học sinh giỏi và học sinh chuyên Hóa học.
Phần III: Thực nghiệm sư phạm

NỘI DUNG
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
I. Cơ sở lí luận
Trong công cuộc cải cách giáo dục hiện nay, việc phát hiện và đào tạo những hs giỏi để tạo đà phát triển nhân tài cho đất nước là một trong những nhiệm vụ quan trọng ở bậc THPT. V́ thế người giáo viên bộ môn cần có nhiệm vụ phát hiện, bồi dưỡng HSG bộ môn. Công việc này mới mẻ, c̣n gặp nhiều khó khăn và mang những nét đặc thù của nă.
1. Những năng lực và phẩm chất của một học sinh giỏi Hoá học
a. Có năng lực tiếp thu kiến thức và có kiến thức cơ bản vững vàng, sâu sắc, hệ thống. Biết vận dụng linh hoạt, sáng tạo những kiến thức cơ bản đó vào t́nh huống mới.
b. Có năng lực tư duy sáng tạo, suy luận logic. Biết phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hoá vấn đề, có khả năng sử dụng linh hoạt phương pháp tư duy: quy nạp, diễn dịch, loại suy
c. Có kỹ năng thực nghiệm tốt, có năng lực về phương pháp nghiên cứu khoa học hoá học. Biết nêu ra những lư luận cho những hiện tượng xảy ra trong thực tế, biết cách dùng thực nghiệm để kiểm chứng lại những lư luận trên và biết cách dùng lư thuyết để giải thích những hiện tượng đă được kiểm chứng.
2. Một số biện pháp phát hiện và bồi dưỡng học sinh giỏi Hoá học.
a. Mét sè biện pháp phát hiện hs có năng lực trở thành học sinh giỏi Hoá học.
a.1. Làm rơ mức độ đầy đủ, chính xác của kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo theo tiêu chuẩn kiến thức, kỹ năng của chương tŕnh và SGK. Muốn vậy phải kiểm tra hs ở nhiều phần của chương tŕnh, về kiến thức lư thuyết, bài tập và thực hành. Có thể thay đổi một vài phần trong chương tŕnh nhằm mục đích đo khả năng tiếp thu của mỗi hs trong líp và giảng dạy lư thuyết là một quá tŕnh trang bị cho hs vốn kiến thức tối thiểu trên cơ sở đó mới phát hiện được năng lực sẵn có của một vài hs thông qua các câu hỏi củng cố.
a.2. Làm rơ tŕnh độ nhận thức và mức độ tư duy của từng hs bằng nhiều biện pháp và nhiều t́nh huống về lư thuyết và thực nghiệm để đo mức độ tư duy của từng hs. Đặc biệt đánh giá khả năng vận dụng kiến thức một cách linh hoạt, sáng tạo.
a.3. Soạn thảo và lùa chọn một số dạng bài tập đáp ứng hai yêu cầu trên đây để phát hiện hs có năng lực trở thành hs giỏi Hoá học.
b. Một số biện pháp cơ bản trong quá tŕnh bồi dưỡng hs giỏi Hoá học.
b.1. H́nh thành cho học sinh một kiến thức cơ bản, vững vàng, sâu sắc. Đó là lư thuyết chủ đạo, là các định luật cơ bản, là các quy luật cơ bản của bộ môn. Hệ thống kiến thức phải phù hợp với logic khoa học, logic nhận thức đáp ứng sự đ̣i hỏi phát triển nhận thức một cách hợp lư.
b.2. Rèn luyện cho hs vận dụng các lư thuyết chủ đạo, các định luật, quy luật cơ bản của môn học một cách linh hoạt, sáng tạo trên cơ sở bản chất hoá học của sự vật, hiện tượng.
b.3. Rèn luyện cho hs dùa trên bản chất hoá học, kết hợp với kiến thức các môn học khác chọn hướng giải quyết vấn đề một cách logic và gọn gàng.
b.4. Rèn luyện cho hs biết phán đoán (quy nạp, diễn dịch ) mét cách độc đáo, sáng tạo giúp cho hs hoàn thành bài làm nhanh hơn, ngắn gọn hơn.
b.5. Huấn luyện cho hs biết tự đọc và có kỹ năng đọc sách, tài liệu
(Xem mục lục, chọn nội dung cần đọc, ghi nhớ những phần trọng tâm và đọc đi đọc lại nhiều lần), với HSG đọc càng nhiều mới tăng lượng chất trong vốn kiến thức của ḿnh.
b.6. Người giáo viên bộ môn phải thường xuyên sưu tầm tích luỹ tài liệu bộ môn, cập nhật hoá tài liệu hướng dẫn hs tự học, tự nghiên cứu và xem đó là biện pháp không thể thiếu được trong việc bồi dưỡng học HSG.
3. Đặc trưng của dạy học hoá học hiện nay ở các bậc học nói chung và bậc phổ thông nói riêng đó là: Hóa học luôn gắn liền với thực nghiệm, các vấn đề công nghệ, môi trường, kinh tế xă hội, pḥng chống AIDS, sù vi tính hoá, phương pháp khoa học, có cơ sở lí thuyết vững vàng
Đặc điểm này thể hiện ở chỗ nội dung, phương pháp nghiên cứu hoá học phải bắt nguồn từ thực tế. Việc thí nghiệm ở mức vi lượng vừa tiết kiệm vừa tránh ô nhiễm môi trường. Các vấn đề toàn cầu nh­ lỗ thủng tầng ozon, mưa axit, điều chế và sử dụng dược phẩm đều có mặt trong bài tập c̣ng nh­ các đề thi. Thông qua nội dung dạy học Hóa học dạy phương pháp học tập, phương pháp nghiên cứu mà côt lơi của nó là tự lực cá nhân vươn lên đóng góp nhiều nhất cho xă hôi, đất nước.
4. Bài tập hoá học
*) Bài tập hoá học vừa là mục tiêu, vừa là mục đích, vừa là nội dung vừa là phương pháp dạy học hữu hiệu do vậy cần được quan tâm, chú trọng trong các bài học. Nó cung cấp cho hs không những kiến thức, niềm say mê bộ môn mà c̣n giúp hs con đường giành lấy kiến thức, bước đệm cho quá tŕnh nghiên cứu khoa học, h́nh thành phát triển có hiệu quả trong hoạt động nhận thức của hs.
Bằng hệ thống bài tập sẽ thúc đẩy sự hiểu biết của hs, sù vận dụng sáng tạo những hiểu biết vào thực tiễn, sẽ là yếu tố cơ bản của quá tŕnh phát triển xă hội, tăng trưởng kinh tế nhanh và bền vững.
*) Dùa theo nhiều cơ sở có thể chia bài tập hoá học ra thành nhiều loại nhỏ để học sinh dễ nắm bắt và ghi nhí.
*) Tác dụng của bài tập hoá học đối với việc dạy học nói chung và
trong việc bồi dưỡng hs giỏi Hoá học nói riêng
- Làm chính xác các khái niệm và định luật đă học
- Giúp hs năng động, sáng tạo trong học tập, phát huy khả năng suy luận, tích cực của hs.
- Ôn tập, củng cố và hệ thống hoá kiến thức.
- Kiểm tra kiến thức, rèn luyện kỹ năng cơ bản của hs.
- Rèn luyện và phát triển tư duy cho hs.
Ngoài các tác dụng chung trên, trong việc bồi dưỡng hs giỏi Hóa học, bài tập hóa học c̣n có những tác dụng sau :
- Là phương tiện để ôn luyện, kiểm tra, đánh giá nắm bắt kiến thức một cách chủ động, sáng tạo.
- Là con đường nối liền giữa kiến thức thực tế và lư thuyết tạo ra một thể hoàn chỉnh và thống nhất biện chứng trong cả quá tŕnh nghiên cứu.
- Phát triển năng lực nhận thức, tăng trí thông minh, là phương tiện để học sinh tiến tới đỉnh vinh quang, đỉnh cao của tri thức.
II. Cơ sở thực tiễn :
Phân tích nội dung kiến thức hoá học thường được đề cập trong kỳ thi học sinh giái quốc gia dùa trên chương tŕnh chuyên hoá phổ thông bao gồm :
1. Lư thuyết đại cương :
- Cấu tạo nguyên tử, liên kết hoá học. Sự lai hoá các obitan
- Lư thuyết điện ly. Dung dịch, tính tan của các chất, các loại công
thức tính nồng độ. Các phản ứng axít - bazơ, các loại chỉ thị của quỳ tím, phennolphtalein.
- Tích số tan, các hằng số cân bằng axít - bazơ. Tính pH , K[SUB]a [/SUB], K[SUB]b[/SUB] .
- Các định luật về chất khí: Định luật Avogađrô, tỷ khối
- Phản ứng oxi hoá - khử, dăy điện hoá, thế oxi hoá -khử, sức điện động thành lập pin.
- Các loại mạng tinh thể .
- Lư thuyết về phản ứng hoá học : Cân bằng hoá học, hiệu ứng nhiệt, nhiệt tạo thành, nhiệt đốt cháy, nhiệt hoà tan, năng lượng mạng lưới tinh thể, năng lượng liên kết, tốc độ phản ứng.
- Năng lương tự do Gibbs, chu tŕnh Bocnơ-habơ, định luật Hess.
- Hạt nhân nguyên tử .
- Hiện tượng phóng xạ, đồng vị phóng xạ, phản ứng hạn nhân.
- Chu kỳ bán huỷ, độ phóng xạ, sự phân ră các hạt a, b, g.
2. Hoá học vô cơ (hoá học về các nguyên tè).
- Các nguyên tố halogen, các nguyên tè O, S, N, P, C và các hợp chất đơn giản, thông dụng của các nguyên tố trên .
- Kim loại kiềm, kiềm thổ, Al, Fe, Cu, Pb, Cr, Zn, Hg, Ag và các hợp chất đơn gian, thông dụng của chúng.
- Nhận biết các chất vô cơ.
3. Hoá hữu cơ.
- Danh pháp : Tên quốc tế, tên thông thường.
- Hiệu ứng cấu trúc: Hiệu ứng cảm ứng, hiệu ứng liên hợp, hiệu ứng siêu liên hợp.
- Đồng đẳng, đồng phân, lập công thức phân tử, công thức cấu tạo.
- Hoá lập thể chất hữu cơ.
- Cấu trúc và tính chất vật lư.
- Phản ứng hữu cơ và cơ chế phản phản ứng.
- Xác định cấu tạo chất hữu cơ.
- Tổng hợp hữu cơ.
- Phân tích định tính, định lượng bằng các phương pháp đơn giản.
- Thuyết cấu tạo hoá học, định luật Raum, tỉ khối.

CHƯƠNG II: HỆ THỐNG LÍ THUYẾT CẤU TẠO NGUYÊN TỬ VÀ LIÊN KẾT HÓA HỌC DÙNG BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI VÀ HỌC SINH CHUYÊN HÓA HỌC
Dùa vào nội dung chương tŕnh SGK Hóa học ban KHTN, SGK chuyên hóa, nội dung kiến thức hóa học thường được đề cập đến trong các ḱ thi Olimpic cấp tỉnh, quốc gia và trao đổi với các giáo viên có nhiều kinh nghiệm trong việc bồi dưỡng hs giỏi. Chúng tôi đă xây dựng hệ thống lí thuyết cơ bản và nâng cao về phần CTNT và LKHH bao gồm:
Cấu tạo nguyên tử :
- Thành phần nguyên tử: điện tích, kích thước, khối lượng các hạt cơ bản (e, p, n), hạt nhân, nguyên tử ; sè khối, tỉ trọng hạt nhân; KLNT trung b́nh.