Tài liệu Phát triển năng lực nhận thức và tư duy của học sinh thông qua hệ thống bài tập hóa học về phản ứng oxi hóa - khử (phần phi kim hóa học lớp 10 - chương trình nâng cao)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC TRẦN THỊ NGỌC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC NHẬN THỨC VÀ TƢ DUY CỦA HỌC SINH THÔNG QUA HỆ THỐNG BÀI TẬP VỀ PHẢN ỨNG OXI HÓA – KHỬ (PHẦN PHI KIM HÓA HỌC LỚP 10 – CHƢƠNG TRÌNH NÂNG CAO) LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM HÓA HỌC HÀ NỘI – 2010 1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC -------------- TRẦN THỊ NGỌC PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC NHẬN THỨC VÀ TƢ DUY CỦA HỌC SINH THÔNG QUA HỆ THỐNG BÀI TẬP VỀ PHẢN ỨNG OXI HÓA – KHỬ (PHẦN PHI KIM HÓA HỌC LỚP 10 – CHƢƠNG TRÌNH NÂNG CAO) Chuyên ngành: LÍ LUẬN VÀ PHƢƠNG PHÁP DẠY HỌC (BỘ MÔN HÓA HỌC) Mã số : 60 14 10 LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM HÓA HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. LÊ KIM LONG HÀ NỘI - 2010 2 Lời cảm ơn Sau một năm nghiên cứu được sự quan tâm, hướng dẫn tận tình của PGS. TS. Lê Kim Long tôi đã hoàn thành đề tài nghiên cứu của mình, lời đầu tiên tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới thầy. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, các thầy cô giáo, các em học sinh Trường THPT Trần Hưng Đạo và Trường THPT Tiên Lữ đã giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành bản luận văn này. Lời cảm ơn chân thành của tôi cũng xin được gửi tới gia đình, bạn bè và các đồng nghiệp vì trong suốt thời gian qua đã cổ vũ động viên, tiếp thêm cho tôi sức mạnh để hoàn thành tốt đề tài nghiên cứu. Lời cảm ơn sâu sắc tôi xin được giành cho các thầy giáo, cô giáo, Ban giám hiệu trường Đại học Giáo dục, Đại học Quốc gia Hà Nội đã nhiệt tình giảng dạy và hết lòng giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và nghiên cứu. Mặc dù đã có nhiều cố gắng song luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót, tôi mong được lượng thứ và rất mong nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của thầy cô và các bạn. Hà Nội, tháng 12 năm 2009 Tác giả Trần Thị Ngọc 3 NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT DÙNG TRONG LUẬN VĂN BT : Bài tập CH : Câu hỏi CTPT : Công thức phân tử dd : Dung dịch ĐC : Đối chứng đk : Điều kiện đktc : Điều kiện tiêu chuẩn GV : Giáo viên hh : Hỗn hợp HS : Học sinh OXH : Oxi hóa PP : Phương pháp Pt : Phương trình ptpư : Phương trình phản ứng pư : Phản ứng pư OXH - K : Phản ứng oxi hóa – khử SGK : Sách giáo khoa SOH : Số oxi hóa THPT : Trung học phổ thông TL : Trả lời TN : Thực nghiệm TNSP : Thực nghiệm sư phạm VD : Ví dụ 4 MỤC LỤC MỞ ĐẦU Trang 1. Lý do chọn đề tài................................................................................................... 1 2. Mục đích, nhiệm vụ của đề tài .............................................................................. 2 3. Khách thể nghiên cứu và đối tượng nghiên cứu ................................................... 2 4. Mẫu khảo sát và phạm vi nghiên cứu ................................................................... 3 5. Vấn đề nghiên cứu ................................................................................................ 3 6. Giả thuyết khoa học .............................................................................................. 3 7. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................................... 3 8. Những đóng góp của đề tài ................................................................................... 4 9. Cấu trúc của luận văn ............................................................................................ 4 Chƣơng 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI ......................... 5 1.1. Hoạt động nhận thức và sự phát triển năng lực nhận thức ................................ 5 1.1.1. Khái niệm nhận thức ....................................................................................... 5 1.1.2. Sự phát triển năng lực nhận thức của HS ...................................................... 6 1.2. Tư duy và tư duy hoá học .................................................................................. 7 1.2.1. Khái niệm tư duy ............................................................................................ 1.2.2. Những đặc điểm của tư duy ............................................................................ 1.2.3. Những phẩm chất của tư duy .......................................................................... 1.2.4. Các thao tác tư duy ...................................................................................................... 8 8 8 9 1.2.5. Những hình thức cơ bản của tư duy ................................................................ 12 1.2.6. Các phương pháp hình thành phán đoán mới ................................................. 15 1.2.7. Tư duy hóa học - Đánh giá trình độ phát triển tư duy của học sinh ............... 16 1.3. Bài tập hóa học – phương pháp dạy học có hiệu quả trong sự phát triển tư 23 duy hóa học ............................................................................................................... 1.3.1. Khái niệm bài tập hóa học .............................................................................. 23 1.3.2. Phân loại bài tập hóa học ................................................................................ 24 1.3.3. Tác dụng của bài tập hóa học .......................................................................... 24 1.3.4. Xu hướng phát triển của bài tập hóa học ........................................................ 25 1.3.5. Quan hệ giữa bài tập hóa học với việc phát triển năng lực nhận thức của học sinh ........ 27 1.4. Đổi mới phương pháp dạy học, phương pháp kiểm tra đánh giá ...................... 27 1.4.1. Đổi mới phương pháp dạy học theo hướng dạy học tích cực ........................ 27 1.4.2. Đổi mới phương pháp kiểm tra, đánh giá ....................................................... 29 5 Chƣơng 2 : HỆ THỐNG HÓA BÀI TẬP HÓA HỌC VỀ PHẢN ỨNG OXI HÓA – KHỬ HÓA HỌC LỚP 10 (PHẦN PHI KIM - CHƢƠNG TRÌNH NÂNG CAO) PHÁT HUY NĂNG LỰC NHẬN THỨC VÀ TƢ DUY CỦA HỌC SINH ............................................................................................................... 2.1. Phản ứng oxi hóa – khử ..................................................................................... 2.1.1. Vai trò của phản ứng oxi hoá - khử trong chương trình hoá học phổ thông ......................................................................................................................... 2.1.2. Phân tích sự hình thành, hoàn thiện và phát triển khái niệm phản ứng oxi hoá - khử trong chương trình hoá học phổ thông .................................................... 2.2. Cơ sở phân loại bài tập hoá học ........................................................................ 2.3. Vai trò của bài tập hoá học theo bốn mức độ nhận thức trong việc phát triển khả năng nhận thức và tư duy của HS .............................................................. 2.4. Lựa chọn và xây dựng hệ thống bài tập phần phản ứng oxi hoá - khử Hóa học lớp 10 (phần Phi kim - Chương trình nâng cao) theo các mức độ nhận thức và tư duy ................................................................................................................... 2.4.1. Phân tích một số bài tập mẫu oxi hóa – khử chương 5 – Nhóm Halogen............... A. Câu hỏi lý thuyết và bài tập định tính .................................................................. Dạng 1 : Câu hỏi lý thuyết ........................................................................................ Dạng 2: Chọn chất phản ứng ................................................................................... Dạng 3 : Bổ túc phản ứng ......................................................................................... Dạng 4: nhận biết - điều chế - tinh chế ..................................................................... Dạng 5: Giải thích hiện tượng................................................................................... B. Bài tập giải toán.................................................................................................... Dạng 1: halogen tác dụng dung dịch kiềm ............................................................... Dạng 2: Kim loại tác dụng với dung dịch axit halogenhiđric (HX) ........................ Dạng 3: Nhiệt phân muối clorat ................................................................................ Dạng 4: Halogen mạnh đẩy halogen yếu ra khỏi muối ............................................ 2.4.2. Phân tích một số bài tập mẫu oxi hóa – khử chương 6 – Nhóm Oxi .............. A. Câu hỏi lý thuyết và bài tập định tính .................................................................. Dạng 1 : Câu hỏi lý thuyết ........................................................................................ Dạng 2: Chọn chất phản ứng ................................................................................... Dạng 3 : Bổ túc phản ứng ......................................................................................... Dạng 4: Nhận biết - điều chế - tách chất................................................................... Dạng 5: Giải thích hiện tượng và bài tập thực tiễn ................................................... B. Bài tập giải toán.................................................................................................... Dạng 1: Nung kim loại với lưu huỳnh ...................................................................... Dạng 2: Kim loại tác dụng với dung dịch axit H2SO4 ..................................................................... Dạng 3: Bài toán giải bằng phương pháp bảo toàn electron ..................................... 6 31 31 31 32 40 40 43 43 43 43 47 48 52 54 55 55 57 59 60 62 62 62 64 65 68 72 76 76 80 84 Dạng 4: Xác dịnh tên kim loại .................................................................................. Dạng 5: Hiệu suất phản ứng ..................................................................................... 2.5. Sử dụng hệ thống bài tập về phản ứng oxi hóa – khử theo các mức độ nhận thức và tư duy trong dạy học hóa học lớp 10 (phần Phi kim - chương trình nâng cao) ........................................................................................................................... 2.5.1. Sử dụng hệ thống bài tập về phản ứng oxi hóa – khử theo các mức độ nhận thức và tư duy vào việc vận dụng, củng cố kiến thức, kỹ năng ....................... 2.5.2. Sử dụng hệ thống bài tập theo các mức độ nhận thức và tư duy trong việc kiểm tra, đánh giá kiến thức, kĩ năng của học sinh ................................................... Chƣơng 3: THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM.............................................................. 3.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm .................................................................. 3.2. Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm ........................................................................ 3.3. Chuẩn bị thực nghiệm ........................................................................................ 3.3.1. Địa bàn và giáo viên thực nghiệm .................................................................. 3.3.2. Đối tượng thực nghiệm ................................................................................... 3.3.3. Các bài thực nghiệm và giáo án thực nghiệm ................................................. 3.3.4. Các bài kiểm tra .............................................................................................. 3.3.5. Trao đổi với giáo viên nhà trường .................................................................. 3.4. Quá trình thực nghiệm sư phạm......................................................................... 3.4.1. Nội dung thực nghiệm .................................................................................... 3.4.2. Kiểm tra kết quả thực nghiệm ......................................................................... 3.5. Xử lý kết quả thực nghiệm................................................................................. 3.6. Phân tích kết quả thực nghiệm sư phạm ............................................................ KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ......................................................................... 1. Kết luận ................................................................................................................. 2. Khuyến nghị .......................................................................................................... TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... PHỤ LỤC 7 87 88 92 92 111 116 116 116 116 116 117 117 118 118 118 118 119 120 126 128 128 129 131 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Nhân loại đang sống trong thế kỷ XXI, thế kỷ mà tri thức, kĩ năng của con người được xem là yếu tố quyết định sự phát triển của xã hội. Trong xã hội ngày nay yêu cầu đối với nền giáo dục là phải đào tạo ra những con người có kiến thức, trí tuệ phát triển, thông minh, năng động và sáng tạo đáp ứng nhu cầu của xã hội. Kiến thức thì thật mênh mông, sau một chặng đường học tập có thể nhiều kiến thức bị quên đi, cái còn lại lâu dài trong mỗi chúng ta là phương pháp luận: phương pháp tư duy, phương pháp học tập, phương pháp ứng xử, phương pháp giải quyết vấn đề,... Như vậy, dạy học là cho người học có chiếc chìa khóa để mở các cánh cửa tri thức, cho họ cái “cần câu” chứ không chỉ là một “con cá” để họ có thể sống và tự học suốt đời. Cái đó mới là quan trọng cho cuộc đời và nghề nghiệp của mỗi con người trong tương lai. Muốn có được điều này, trong quá trình dạy học người giáo viên không chỉ trang bị cho HS kiến thức mà còn phải hình thành cho HS một phương pháp học tập độc lập và sáng tạo. Vì vậy, trong quá trình dạy học ở trường phổ thông, nhiệm vụ phát triển năng lực nhận thức và tư duy cho HS là nhiệm vụ hết sức quan trọng, đòi hỏi cần tiến hành đồng bộ ở tất cả các môn. Hóa học là môn khoa học thực nghiệm đóng vai trò trung tâm góp phần rèn luyện tư duy cho HS ở nhiều góc độ. Để nâng cao chất lượng dạy học, phát triển năng lực nhận thức và tư duy của HS trong dạy học hóa học có thể bằng nhiều biện pháp, phương pháp khác nhau. Trong đó, việc sử dụng hệ thống bài tập hóa học trong giảng dạy được đánh giá là một phương pháp dạy học hữu hiệu, có tác dụng tích cực đến việc giáo dục, rèn luyện và phát huy năng lực nhận thức cũng như tư duy của HS. Trong chương trình Hóa học phổ thông, chúng tôi nhận thấy phần phản ứng oxi hóa – khử có nội dung hết sức phong phú, đa dạng và xuyên suốt chương trình (từ lớp 8 cho đến lớp 12). Phản ứng oxi hóa – khử còn giữ vị trí, vai trò vô cùng quan trọng trong cuộc sống, là cơ sở để giải thích bản chất của phần lớn các hiện tượng hóa học xảy ra trong tự nhiên, là cơ sở lý thuyết để xây dựng nhiều quy trình công nghệ quan trọng trong công nghiệp. Kiến thức về phản ứng oxi hóa – khử thường được vận dụng để giải thích, minh họa hầu hết tính chất của các nguyên tố 8 và hợp chất. Các quá trình oxi hóa - khử của đơn chất, hợp chất đều là những vấn đề phức tạp đòi hỏi HS phải vận dụng kiến thức một cách sáng tạo và thông minh nên khai thác để phát triển năng lực nhận thức và tư duy cho HS. Trên các cơ sở đã nêu ở trên chúng tôi mạnh dạn chọn nghiên cứu đề tài: “Phát triển năng lực nhận thức và tư duy của học sinh thông qua hệ thống bài tập Hóa học về phản ứng oxi hóa – khử (phần Phi kim Hóa học lớp 10 - Chương trình nâng cao)”. 2. Mục đích, nhiệm vụ của đề tài 2.1. Mục đích: Lựa chọn, xây dựng và sử dụng hệ thống bài tập hoá học về phản ứng oxi hoá - khử Hóa học lớp 10 (phần Phi kim – Chương trình nâng cao) nhằm góp phần phát triển năng lực nhận thức và tư duy cho HS. 2.2. Nhiệm vụ của đề tài: Để thực hiện được mục đích trên, nhiệm vụ nghiên cứu được đề ra như sau: - Nghiên cứu cơ sở lý luận về phát triển năng lực nhận thức và tư duy của học sinh trong quá trình dạy và học hoá học, tác dụng của bài tập hoá học trong việc phát triển năng lực nhận thức và tư duy. - Nghiên cứu cơ sở lý thuyết phản ứng oxi hoá - khử, vai trò và vị trí của phản ứng oxi hoá - khử trong chương trình hoá học phổ thông . - Nghiên cứu lựa chọn, xây dựng, hệ thống hoá và phân loại các dạng bài tập về phản ứng oxi hoá - khử Hóa học lớp 10 (phần Phi kim – Chương trình nâng cao) ở các mức độ nhận thức khác nhau. - Đề xuất phương án sử dụng hệ thống bài tập trên vào giảng dạy. - Tiến hành thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá chất lượng của hệ thống bài tập và hiệu quả của việc sử dụng chúng trong giảng dạy với từng đối tượng học sinh ở trường trung học phổ thông. 3. Khách thể nghiên cứu và đối tƣợng nghiên cứu 3.1. Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học hoá học lớp 10 (phần Phi kim – Chương trình nâng cao) ở trường THPT 3.2. Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống bài tập hoá học về phản ứng oxi hoá - khử lớp 10 (phần Phi kim – Chương trình nâng cao) nhằm phát triển năng lực nhận thức và tư duy cho học sinh. 9 4. Mẫu khảo sát và phạm vi nghiên cứu - Mẫu khảo sát: Học sinh lớp 10 của 2 trường + THPT Trần Hưng Đạo (Tiên Lữ - Hưng Yên) + THPT Tiên Lữ (Tiên Lữ - Hưng Yên) - Phạm vi về nội dung: Đề tài giải quyết 05 nhiệm vụ nghiên cứu đã đề ra ở mục 2. - Phạm vi về thời gian: năm 2009 – 2010. 5. Vấn đề nghiên cứu Phương thức sử dụng bài tập hoá học về phản ứng oxi hoá - khử để phát triển năng lực nhận thức và tư duy của học sinh. 6. Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng được một hệ thống bài tập hoá học chọn lọc, đa dạng, có chất lượng cao, khai thác được các khía cạnh của kiến thức, ở các mức độ nhận thức khác nhau đồng thời kết hợp với phương pháp sử dụng hệ thống bài tập này một cách hợp lý, hiệu quả trong các khâu của quá trình dạy học thì sẽ phát triển được năng lực nhận thức và tư duy của học sinh ở mức độ cao, góp phần nâng cao chất lượng dạy học hoá học ở trường phổ thông. 7. Phƣơng pháp nghiên cứu Để thực hiện được mục đích, nhiệm vụ mà đề tài đã đề ra, trong quá trình nghiên cứu chúng tôi đã kết hợp nhiều phương pháp nghiên cứu. 7.1. Phương pháp nghiên cứu lý luận Cơ sở lí luận của đề tài được xây dựng dựa trên sự phân tích và tổng hợp các nguồn tài liệu có liên quan đến đề tài, ví dụ như: sách giáo khoa, sách bài tập, sách tham khảo, nội dung chương trình, các sách về quá trình nhận thức và tư duy của học sinh, sách nói về phản ứng oxi hoá - khử, các luận văn của đồng nghiệp… Trên cơ sở đó chúng tôi xây dựng cơ sở lý luận của đề tài. 7.2. Phương pháp nghiên cứu thực tiễn Việc tiến hành quan sát sư phạm, thăm dò, điều tra, phỏng vấn… tìm hiểu thực tiễn giảng dạy phần oxi hoá - khử, tiến hành trao đổi kinh nghiệm với các thầy cô giáo và các đồng nghiệp có nhiều kinh nghiệm trong giảng dạy nhằm đưa ra giả thuyết và tìm kiếm các luận cứ thực tế cho đề tài. 10 7.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm và xử lý kết quả thực nghiệm Từ việc tiến hành thực nghiệm sư phạm và xử lý kết quả thực nghiệm có thể tìm ra các luận cứ chứng minh cho vấn đề khoa học đặt ra ở giả thuyết là đúng đắn và có tính khả thi cao khi áp dụng vào giảng dạy bộ môn Hoá học tại trường THPT. 8. Những đóng góp của đề tài - Mở rộng quan điểm lý luận về quá trình nhận thức trong việc phát triển năng lực nhận thức và tư duy cho học sinh khi giải bài tập Hoá học. - Đã phân tích sự hình thành và phát triển khái niệm phản ứng oxi hóa – khử trong chương trình hóa học phổ thông. Từ đó xác định nội dung kiến thức về phản ứng oxi hóa – khử có thể mở rộng, nâng cao trên cơ sở lý thuyết về cấu tạo nguyên tử, lý thuyết về phản ứng hóa học nói chung và phản ứng oxi hóa – khử nói riêng. - Lựa chọn, xây dựng một hệ thống bài tập nhận thức về phản ứng oxi hoá khử (cơ bản, đa dạng, có chất lượng cao, khai thác được các khía cạnh của kiến thức, ở các mức độ nhận thức và tư duy khác nhau) của phần phi kim hóa học lớp 10 (nhóm halogen và nhóm oxi) chương trình nâng cao. - Phân tích ý nghĩa, tác dụng của từng bài tập OXH – K trong việc phát triển năng lực nhận thức và tư duy của HS, đồng thời đề xuất phương án sử dụng cụ thể cho từng bài tập để đem lại hiệu quả dạy học cao. - Bước đầu nghiên cứu sử dụng hệ thống bài tập này trong việc soạn giáo án bài giảng vận dụng, củng cố kiến thức, kỹ năng. Thực nghiệm sư phạm đánh giá hiệu quả của việc sử dụng chúng trong giảng dạy. - Nội dung của luận văn có thể là một tư liệu hữu ích cho các đồng nghiệp trong việc giảng dạy bộ môn Hoá học ở trường phổ thông. 9. Cấu trúc của luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận và khuyến nghị, mục lục, tài liệu tham khảo, luận văn được trình bày trong 3 chương: Chương1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài Chương 2 : Hệ thống hóa bài tập hoá học về phản ứng oxi hoá - khử Hoá học lớp 10 (phần Phi kim – Chương trình nâng cao) phát huy năng lực nhận thức và tư duy cho học sinh Chương 3 : Thực nghiệm sư phạm 11 Chƣơng 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1. Hoạt động nhận thức và sự phát triển năng lực nhận thức 1.1.1. Khái niệm nhận thức Nhận thức là một trong ba mặt của đời sống tâm lý con người (nhận thức, tình cảm, lý trí). Nó là tiền đề của hai mặt kia và đồng thời có mối liên hệ chặt chẽ với chúng và các hiện tượng tâm lý khác. Hoạt động nhận thức bao gồm nhiều quá trình khác nhau, tuân theo một quy luật khách quan: “Từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng và từ tư duy trừu tượng đến tư duy thực tiễn. Đó là con đường biện chứng của nhận thức chân lý, của sự nhận thức hiện thực khách quan”[ ] (V.I. Lênin, Bút ký Triết học). Như vậy, nhận thức của con người diễn ra từ đơn giản đến phức tạp, từ thấp đến cao, từ phản ánh các thuộc tính bề ngoài, cụ thể, cá lẻ các sự vật, hiện tượng một cách trực tiếp đến phản ánh các thuộc tính bên trong, có tính quy luật, trừu tượng và khái quát hàng loạt sự vật, hiện tượng một cách gián tiếp. Điều đó cho thấy hai mức độ nhận thức thống nhất đó là: - Nhận thức cảm tính (cảm giác và tri giác) - Nhận thức lý tính (tư duy và trừu tượng) 1.1.1.1. Nhận thức cảm tính (cảm giác và tri giác) Là một quá trình tâm lí, nó là sự phản ánh những thuộc tính bên ngoài của sự vật và hiện tượng thông qua sự tri giác của các giác quan. Cảm giác là hình thức khởi đầu trong sự phát triển của hoạt động nhận thức, nó chỉ phản ánh những thuộc tính riêng lẻ của sự vật, hiện tượng. Tri giác phản ánh sự vật hiện tượng một cách trọn vẹn và theo một cấu trúc nhất định. Cảm giác và tri giác đóng vai trò quan trọng trong quá trình nhận thức. Nếu như cảm giác là hình thức nhận thức đầu tiên của con người thì tri giác là một điều kiện quan trọng trong sự định hướng hành vi và hoạt động của con người trong môi trường xung quanh. 1.1.1.2. Nhận thức lí tính (tư duy và tưởng tượng) Tưởng tượng là một quá trình tâm lí phản ánh những điều chưa từng có trong kinh nghiệm của cá nhân bằng cách xây dựng những hình ảnh mới trên cơ sở những biểu tượng đã có. 12 Tư duy là một quá trình tâm lí phản ánh những thuộc tính bản chất, những mối liên hệ bên trong có tính qui luật của sự vật hiện tượng trong hiện thực khách quan mà trước đó ta chưa biết. Nét nổi bật của tư duy là tính “có vấn đề” tức là trong hoàn cảnh có vấn đề tư duy được nảy sinh. Tư duy là mức độ lý tính nhưng có quan hệ chặt chẽ với nhận thức cảm tính. Nó có khả năng phản ánh những thuộc tính bản chất của sự vật hiện tượng. Như vậy quá trình tư duy là khâu cơ bản của quá trình nhận thức, nắm bắt được quá trình này, người GV sẽ hướng dẫn tư duy khoa học cho HS trong suốt quá trình dạy và học môn hoá học ở trường phổ thông, GV cần chú trọng những điểm sau: - Cần phải coi trọng phát triển tư duy cho HS nhưng không thể tách rời với việc trau dồi ngôn ngữ, nhất là ngôn ngữ hóa học. - Việc phát triển tư duy không thể thay thế được việc rèn luyện cảm giác, tri giác, năng lực quan sát và trí nhớ cho HS. - Muốn thúc đẩy HS tư duy thì GV phải biết đưa HS vào tình huống có vấn đề. 1.1.2. Sự phát triển năng lực nhận thức của HS 1.1.2.1. Năng lực nhận thức và biểu hiện của nó Năng lực nhận thức được biểu hiện ở nhiều mặt cụ thể : - Mặt nhận thức như: nhanh biết, nhanh hiểu, nhanh nhớ, biết suy xét và tìm ra các quy luật trong các hiện tượng một cách nhanh chóng. - Về khả năng tưởng tượng: óc tưởng tượng phong phú, hình dung ra được những hình ảnh và nội dung theo đúng người khác mô tả. - Qua hành động: sự nhanh trí, tháo vát, linh hoạt, sáng tạo. - Qua phẩm chất: óc tò mò, lòng say mê, hứng thú làm việc… Còn “trí thông minh” là tổng hợp các năng lực trí tuệ của con người (quan sát, ghi nhớ, tưởng tượng, tư duy) mà đặc trưng cơ bản nhất là tư duy độc lập và tư duy sáng tạo nhằm ứng phó với tình huống mới. Thông qua những biểu hiện của nhận thức ta thấy năng lực nhận thức liên quan trực tiếp với tư duy. 1.1.2.2. Sự phát triển năng lực nhận thức cho học sinh Khi nghiên cứu về quá trình nhận thức và sự phát triển năng lực nhận thức có một số nhận xét khái quát: 13 a- Việc phát triển năng lực nhận thức thực chất là hình thành và phát triển năng lực suy nghĩ linh hoạt, sáng tạo mà bước đầu là giải các “bài toán” nhận thức, vận dụng vào bài toán “thực tiễn” một cách chủ động và độc lập ở các mức độ khác nhau. b- Hình thành và phát triển năng lực nhận thức được thực hiện một cách thường xuyên, liên tục, thống nhất và có hệ thống - điều này đặc biệt quan trọng với HS. c- Hình thành và phát huy năng lực nhận thức được thực hiện từ việc rèn luyện năng lực quan sát, phát triển trí nhớ và tưởng tượng, trau dồi ngôn ngữ, nắm vững kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo, phương pháp nhận thức và phẩm chất của nhân cách. Những yếu tố này có ảnh hưởng nhiều đến sự phát triển năng lực nhận thức của HS. d- Phát triển năng lực nhận thức phải song song với giáo dục tình cảm tốt đẹp, rèn luyện ý chí kiên cường và bồi dưỡng những phẩm chất khác của nhân cách. e- Muốn phát triển năng lực nhận thức, phải xây dựng nội dung dạy học sao cho nó có trình độ phát triển cao hơn trình độ phát triển sẵn có của HS, có phương pháp hoạt động trí tuệ phức tạp hơn. Nếu HS thực sự nắm được nội dung đó thì đây là chỉ tiêu rõ nhất về trình độ phát triển năng lực nhận thức của HS. f- Tất cả mọi giáo viên đều có nhiệm vụ và có thể góp phần vào việc phát triển năng lực trí tuệ cho HS bằng cách tạo điều kiện để các em suy nghĩ chủ động, độc lập và sáng tạo trong việc đề ra và giải quyết các “bài toán” nhận thức và thực tiễn. Vì năng lực nhận thức liên quan trực tiếp với tư duy nên trong quá trình phát triển năng lực nhận thức của HS, khâu trung tâm là phát triển năng lực tư duy, trong đó đặc biệt chú trọng rèn luyện cho HS một số thao tác tư duy và ba phương pháp tư duy. 1.2. Tƣ duy và tƣ duy hoá học Lý luận dạy học hiện đại đặc biệt chú ý đến sự phát triển tư duy cho HS thông qua sự điều khiển tối ưu quá trình dạy học, còn các thao tác tư duy cơ bản là công cụ của sự nhận thức. Học sinh chỉ thực sự lĩnh hội được tri thức khi họ thực sự tư duy. Vậy tư duy là gì? 14 1.2.1. Khái niệm tư duy Tư duy là một quá trình tâm lí mà nhờ đó con người phản ánh những 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 liên hệ khác nhau trong mỗi đối tượng, hiện tượng và giữa các đối tượng, hiện tượng với nhau. 1.2.2. Những đặc điểm của tư duy Tư duy có những đặc điểm sau: - Tư duy phản ánh khái quát: Tư duy phản ánh hiện tượng khách quan, những nguyên tắc hay nguyên lý chung, những khái niệm hay sự vật tiêu biểu. - Tư duy phản ánh gián tiếp: Tư duy giúp ta hiểu biết những gì không tác động trực tiếp, không cảm giác và quan sát được, mang lại những nhận thức thông qua các dấu hiệu gián tiếp. Tư duy cho ta những hiểu biết đặc điểm bên trong, những đặc điểm bản chất mà các giác quan không phản ánh được. Ví dụ: giác quan con người không nhận thấy sự tồn tại của các ion trong dung dịch, các electron trong nguyên tử, nhưng nhờ những dấu hiệu phản ứng (biểu hiện gián tiếp) mà con người biết được nó. - Tư duy không tách rời quá trình nhận thức cảm tính: Quá trình tư duy bắt đầu từ nhận thức cảm tính, liên hệ chặt chẽ với nó và quá trình đó nhất thiết phải sử dụng những tư liệu của nhận thức cảm tính. 1.2.3. Những phẩm chất của tư duy Những phẩm chất tư duy cơ bản là: - Tính định hướng: ý thức nhanh chóng và chính xác đối tượng cần lĩnh hội, mục đích phải đạt và những con đường tối ưu để đạt mục đích đó. - Bề rộng: thể hiện ở chỗ có khả năng vận dụng kiến thức vào việc nghiên cứu các đối tượng khác. - Độ sâu: thể hiện ở khả năng nắm vững ngày càng sâu sắc bản chất của sự vật, hiện tượng. - Tính linh hoạt: thể hiện ở sự nhạy bén trong việc vận dụng những tri trức và cách thức hành động vào các tình huống khác nhau một cách sáng tạo. - Tính mềm dẻo: thể hiện ở hoạt động tư duy được tiến hành theo các hướng xuôi và ngược (Ví dụ: Từ cụ thể đến trừu tượng và từ trừu tượng đến cụ thể). 15 - Tính độc lập: thể hiện ở chỗ tự mình phát hiện được vấn đề, đề xuất cách giải quyết và tự giải quyết vấn đề. - Tính khái quát: thể hiện ở chỗ khi giải quyết mỗi loại nhiệm vụ sẽ đưa ra mô hình khái quát. Từ mô hình khái quát này có thể vận dụng để giải quyết các nhiệm vụ cùng loại. Để đạt được những phẩm chất tư duy trên, trong quá trình dạy học giáo viên cần rèn cho HS các thao tác tư duy. 1.2.4. Các thao tác tư duy Chúng ta đã biết việc phát triển tư duy là một khâu rất quan trọng trong quá trình dạy học. Sự phát triển tư duy nói chung được đặc trưng bởi việc sử dụng thành thạo và vững chắc các thao tác tư duy trong quá trình nhận thức. Trong quá trình học tập hóa học học sinh cần sử dụng các thao tác tư duy sau: 1.2.4.1. Phân tích “Phân tích là hoạt động tư duy phân chia một vật, một hiện tượng ra các yếu tố, các bộ phận nhằm mục đích nghiên cứu chúng đầy đủ, sâu sắc, trọn vẹn hơn theo một hướng nhất định.” Quá trình hoạt động phân tích cũng đi từ phiến diện tới toàn diện nghĩa là từ phân tích thử, phân tích cục bộ, từng phần và cuối cùng là sự phân tích có hệ thống. Ví dụ : Nghiên cứu về nước được phân chia trong từng cấp học như sau : Cấp 1 : Học sinh mới nghiên cứu chu trình của nước trong tự nhiên và các ứng dụng, trạng thái của nước. Cấp 2 : Học sinh đã hiểu nước được phân tích thành H2 và O2. 2H2O → 2H2 + O2 Cấp 3 : Nghiên cứu nước bị phân ly thành ion : H2 O  H  + OH  Xuất phát từ góc độ phân tích, các hoạt động tư duy đi sâu vào bản chất thuộc tính của từng bộ phận từ đó đi tới những giả thuyết và những kết luận khoa học. 1.2.4.2. Tổng hợp “Là hoạt động nhận thức phản ánh của tư duy biểu hiện trong việc xác lập tính thống nhất của các phẩm chất, thuộc tính của các yếu tố trong một sự vật 16 nguyên vẹn có thể có được trong việc xác định phương hướng thống nhất và xác định các mối liên hệ, các mối quan hệ giữa các yếu tố của sự vật nguyên vẹn đó, trong việc liên kết và liên hệ giữa chúng và chính vì vậy là đã thu được một sự vật và hiện tượng nguyên vẹn mới”. Theo định nghĩa trên tổng hợp không phải là một số cộng đơn giản của hai hay nhiều sự vật, không phải là sự liên kết máy móc các bộ phận thành chỉnh thể. Sự tổng hợp chân chính là một hoạt động tư duy xác định đặc biệt đem lại kết quả mới về chất, cung cấp một sự hiểu biết mới nào đó về hiện thực. Cũng như phân tích, tổng hợp cũng có thể tiến hành trong hoàn cảnh trực quan khi HS tác động vào sự vật đồng thời tổng hợp bằng “trí tuệ”. HS trung học phổ thông có thể tư duy tổng hợp bằng vốn tri thức, khái niệm cũ. Như vậy, tư duy tổng hợp cũng được phát triển từ sơ đẳng đến phức tạp. Phân tích và tổng hợp không phải là hai phạm trù riêng rẽ của tư duy. Đây là hai quá trình có liên hệ biện chứng. Phân tích để tổng hợp có cơ sở và tổng hợp để phân tích đạt được chiều sâu bản chất của hiện tượng, sự vật. Sự phát triển của phân tích và tổng hợp đã đảm bảo hình thành toàn bộ tư duy và các hình thức tư duy của HS. 1.2.4.3. So sánh “Là xác định sự giống nhau và khác nhau giữa các sự vật hiện tượng của hiện thực”. Trong hoạt động tư duy của HS thì so sánh giữ vai trò tích cực. Việc nhận thức bản chất của sự vật, hiện tượng không thể có nếu không có sự tìm ra sự khác biệt sâu sắc, sự giống nhau của các sự vật, hiện tượng. Việc tìm ra những dấu hiệu giống nhau cũng như khác nhau giữa hai sự vật hiện tượng là nội dung chủ yếu của tư duy so sánh. Cũng như tư duy phân tích, tư duy tổng hợp thì tư duy so sánh có thể ở mức độ đơn giản (tìm tòi, thống kê, nhận xét) cũng có thể thực hiện trong quá trình biến đổi và phát triển. Có thể tiến hành so sánh những yếu tố dấu hiệu bên ngoài có thể trực tiếp quan sát được, nhưng cũng có thể tiến hành so sánh những dấu hiệu quan hệ bên trong không thể nhận thức trực tiếp được mà phải bằng hoạt động tư duy. Nhờ so sánh người ta có thể tìm thấy các dấu hiệu bản chất giống nhau và khác nhau của các sự vật. Ngoài ra còn tìm thấy những dấu hiệu bản chất, không bản chất thứ yếu của chúng. 17 Trong giảng dạy hóa học thường dùng hai cách so sánh: so sánh tuần tự và so sánh đối chiếu. * So sánh tuần tự : Là sự so sánh trong đó nghiên cứu xong từng đối tượng rồi so sánh chúng với nhau. Loại này thường áp dụng trong những trường hợp, đối tượng giống nhau. VD: Nghiên cứu kim loại kiềm trước rồi nghiên cứu tiếp đến kim loại kiềm thổ, sau khi nghiên cứu xong cả kim loại kiềm và kim loại kiềm thổ thì so sánh chúng với nhau. * So sánh đối chiếu: Nghiên cứu hai đối tượng cùng một lúc hoặc khi nghiên cứu đối tượng thứ hai người ta phân tích từng bộ phận rồi đối chiếu với từng bộ phận của đối tượng thứ nhất. 1.2.4.4. Khái quát hóa “Khái quát hoá là hoạt động tư duy tách những thuộc tính chung và các mối liên hệ chung, bản chất của sự vật, hiện tượng tạo nên nhận thức mới dưới hình thức khái niệm, định luật, qui tắc.” Khái quát hoá được thực hiện nhờ khái niệm trừu tượng hoá nghĩa là khả năng tách các dấu hiệu, các mối liên hệ chung và bản chất khỏi các sự vật và hiện tượng riêng lẻ cũng như phân biệt cái gì là không bản chất trong sự vật hiện tượng. Tuy nhiên trừu tượng hoá chỉ là thành phần trong hoạt động tư duy khái quát hoá nhưng là thành phần không thể tách rời của quá trình khái quát hoá. Nhờ tư duy khái quát hoá ta nhận ra sự vật theo hình thức vốn có của chúng mà không phụ thuộc vào độ lớn, màu sắc, vật liệu chế tạo hay vị trí của nó trong không gian. Hoạt động tư duy khái quát hoá của HS phổ thông có ba mức độ: - Khái quát hoá cảm tính: diễn ra trong hoàn cảnh trực quan, thể hiện ở trình độ sơ đẳng. - Khái quát hoá hình tượng, khái niệm: là sự khái quát hóa những tri thức bản chất và chung nhất lẫn các mối quan hệ không bản chất của sự vật, hiện tượng dưới dạng các hình tượng hoặc các biểu tượng trực quan. Mức độ này ở lứa tuổi HS đã lớn nhưng tư duy đôi khi còn dừng lại ở sự vật, hiện tượng riêng lẻ. - Khái quát hoá khái niệm: là sự khái quát hoá những dấu hiệu và liên hệ chung bản chất được trừu xuất khỏi các dấu hiệu và quan hệ không bản chất được lĩnh hội 18 bằng những khái niệm, định luật, qui tắc. Mức độ này được thực hiện trong HS trung học phổ thông. Tư duy khái quát hoá là hoạt động tư duy có chất lượng cao, sau này khi học ở cấp học cao, tư duy này sẽ được huy động một cách mạnh mẽ vì tư duy khái quát hoá là tư duy lí luận khoa học. Hoạt động tư duy của HS xuất hiện từ lúc trẻ em bắt đầu có hoạt động nhận thức. Tuy nhiên những hoạt động đó có ý nghĩa tích cực khi trẻ em vào tuổi đến trường. Ở trường học, hoạt động tư duy của HS ngày càng phong phú, ngày càng đi sâu vào bản chất của sự vật, hiện tượng. Người GV phổ thông có trách nhiệm tổ chức, hướng dẫn, uốn nắn những hoạt động tư duy của HS nhằm rèn luyện và phát triển các thao tác tư duy cho HS. 1.2.5. Những hình thức cơ bản của tư duy 1.2.5.1. Khái niệm Theo định nghĩa thì “Khái niệm là một tư tưởng phản ánh những dấu hiệu bản chất khác biệt (riêng biệt) của sự vật hiện tượng”. Ví dụ: Khái niệm “phân tử là hạt nhỏ nhất, mang tính chất vật lý và hoá học của chất, do các nguyên tử tạo thành”. Khái niệm có vai trò quan trọng trong tư duy. Nó là điểm đi tới và cũng là điểm xuất phát của một quá trình tư duy. Khái niệm được xây dựng trên cơ sở những thao tác tư duy, nó làm điểm tựa cho tư duy phân tích và là cơ sở để đào sâu kiến thức, tiến tới xây dựng khái niệm mới. Ngoài ra, các hoạt động suy luận khái quát hoá, trừu tượng hoá nhờ có khái niệm mới có cơ sở để tư duy và đi sâu thêm vào bản chất của hiện tượng. Để có sự phân biệt khái niệm, logic học còn chia khái niệm thành khái niệm đơn, khái niệm chung, khái niệm tập hợp. Trên cơ sở sự hiểu biết về khái niệm như thế có thể giới hạn và mở rộng khái niệm. Khả năng giới hạn và mở rộng khái niệm tuỳ thuộc vào nội dung kiến thức khoa học và chất lượng tư duy. Trong quá trình tư duy khái niệm như một công cụ tư duy. Nội dung khoa học cho khái niệm một nội hàm xác định. Khi ta nói hoá vô cơ, hoá hữu cơ tức là ta đã dùng thuật ngữ khoa học. Thuật ngữ sinh ra từ bản thân khái niệm và được xây dựng định hình trong quá trình hiểu biết. 19 Các hoạt động suy luận khái quát hoá, trừu tượng hoá nhờ có khái niệm mới có cơ sở thao tác, đồng thời đi sâu thêm vào bản chất của sự vật, hiện tượng. Rõ ràng nếu khái niệm không xác định được nội hàm cũng như ngoại diên của nó thì chắc chắn sẽ dẫn tới những phân tích mơ hồ, suy luận phán đoán lệch lạc. Nếu phân chia khái niệm thiếu cân đối, thiếu cơ sở, không liên tục thì kiến thức chắc chắn sẽ dễ dàng phiến diện lệch lạc. Những hạn chế đó tiếp diễn thường xuyên thì chất lượng tư duy không đảm bảo. Cho nên trong quá trình truyền thụ kiến thức, biết phát hiện những hạn chế đó trên nguyên tắc logic trong tư duy, người GV sẽ góp phần xây dựng phương pháp tư duy cho HS. 1.2.5.2. Phán đoán “Trong tư duy, phán đoán được sử dụng như là những câu ngữ pháp nhằm liên kết các khái niệm do đó nó có những quy tắc, quy luật bên trong. Trên cơ sở những khái niệm, phán đoán chính là hình thức mở rộng, đi sâu vào tri thức. Muốn có phán đoán chân thực, khái niệm phải chân thực, nhưng có khái niệm chân thực chưa chắc có phán đoán chân thực.” Ví dụ : “Tất cả các kim loại đều tác dụng được với axit HCl” - phán đoán này không chân thực mặc dù “kim loại” là một khái niệm chân thực. Cũng có khái niệm chân thực, phán đoán chân thực nhưng không đầy đủ. Như vậy, nếu khái niệm chân thực như là điều kiện tiên quyết của phán đoán thì những quy tắc, quy luật sẽ giúp cho phán đoán chân thực hơn. Cấu trúc của phán đoán bao gồm thành phần đối tượng: Chủ ngữ (S), vị ngữ (P). Cấu trúc này có : - Phán đoán khẳng định với sự tham gia của tiểu từ “là” S “là” P - Phán đoán phủ định với sự tham gia của tiểu từ “không là” S “không là” P. Một phán đoán là chân thực hay giả dối thay đổi tuỳ thuộc vào hình thức diễn đạt của nó. Những hình thức trong ngôn ngữ không phải lúc nào cũng được diễn đạt một cách rõ ràng. Cho nên để có sự khẳng định chân thực hay giả dối toàn bộ thì các phán đoán phải được đặt trong các trường hợp cụ thể. Tóm lại, trong thao tác tư duy người ta luôn luôn phải chứng minh để khẳng định hoặc phủ định, phải bác bỏ các luận điểm sai để tiếp cận chân lí. Tuân thủ các nguyên tắc logic trong phán đoán sẽ tạo được hiệu quả cao. 20