Thử nghiệm và cải tiến các thí nghiệm Sinh học 10 THPT

Thông qua việc thử nghiệm các TN trong phần SH tế bào - SH10 THPT, rút ra được những thuận lợi và khó khăn khi thực hiện các TN, từ đó xây dựng một số qui trình TN chuẩn, góp phần nâng cao chất lượng dạy - học các bài thực hành thuộc chương trình SH10 THPT.

Môc lôc

PHẦN I: MỞ ĐẦU 3

1 Lí do chọn đề tài 3

2 Mục đích nghiên cứu 4

3 Giả thiết khoa học 4

4 Khách thể và đối tượng nghiên cứu 5

5 Giới hạn nghiên cứu 5

6 Nhiệm vụ nghiên cứu 5

7 Phương pháp nghiên cứu 6

PHẦN II: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 7

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ CƠ SỞ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 7

1.1 Cơ sở lí luận 7

1.1.1 Khái niệm về TN 7

1.1.2 Các qui tắc tiến hành TN 9

1.1.3 Cách tiến hành TN 9

1.1.4 Phân loại TN thực hành trong dạy học SH 10

1.1.4.1 Theo mục đích của lí luận dạy học 10

1.1.4.2 Theo thời gian cho kết quả TN 10

1.1.4.3 Theo địa điểm tiến hành TN 10

1.1.5 Vai trò của TN thực hành trong dạy học SH 10

1.2 Cơ sở thực tiễn 12

1.2.1 Đặc điểm cấu trúc nội dung phần SH Tế bào - SH10 THPT 12

1.2.2 Thực trạng dạy học các bài TN thực hành 14

CHƯƠNG II: QUI TRÌNH THỬ NGHIỆM VÀ CẢI TIẾN CÁC THÍ

NGHIỆM TRONG PHẦN SINH HỌC TẾ BÀO – SINH HỌC 10 THPT 18

2.1 Nguyên tắc của việc thử nghiệm và cải tiến các TN 18

2.2 Qui trình thử nghiệm và cải tiến các TN 19

2.3 Ví dụ minh họa qui trình thử nghiệm và cải tiến các TN 20

2.4 Kết quả thử nghiệm và cải tiến các TN phần SH tế bào – SH10 THPT 29 2.4.1 TN 1.1 Nhận biết tinh bột 30

2.4.2 TN 1.2 Nhận biết monoxacarit (đường đơn) 34

2.4.3 TN 2 Nhận biết prôtêin 39

2.4.4 TN 3 TN co và phản co nguyên sinh 43

2.4.5 TN 4 TN sự thẩm thấu của tế bào 50

2.4.6 TN 5 TN về ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đối với hoạt tính của amilaza 58

PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 64

TÀI LIỆU THAM KHẢO………65

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

1.1 Xuất phát từ mục tiêu của chương trình Sinh học phổ thông

Mục tiêu về kĩ năng thực hành của chương trình Sinh học (SH) trung họcphổ thông (THPT) là: “Rèn luyện và phát triển kĩ năng quan sát, thí nghiệm(TN) Học sinh (HS) được làm các tiêu bản hiển vi, tiến hành quan sát dưới kínhlúp, biết sử dụng kính hiển vi, thu thập xử lí mẫu vật, biết bố trí và thực hiện một

số TN giản đơn để tìm hiểu nguyên nhân của một số hiện tượng, quá trình SH”.Muốn thực hiện mục tiêu này, việc tiến hành các TN thuộc các bài thực hànhtrong sách giáo khoa (SGK) là một việc làm cần thiết [12, 7]

1.2 Xuất phát từ vai trò của TN trong dạy học SH

Trong dạy học SH, giáo viên (GV) sử dụng phương pháp thực hành TNkhi nghiên cứu quá trình sinh lí, ảnh hưởng của các nhân tố sinh thái lên sinh vật

HS tự mình khám phá ra những điều mới mẻ từ những tác động chủ ý lên đốitượng TN, qua đó kích thích hứng thú học tập, tạo sự say mê, niềm tin khoa học.Các em thấy được vai trò của con người trong việc chinh phục, cải tạo tự nhiên

Do đó các TN không chỉ giúp HS hoàn thiện kĩ năng, kĩ xảo mà kết quả TN còncủng cố niềm tin khoa học cho HS [2], [23]

1.3 Xuất phát từ thực trạng dạy - học các TN ở trường phổ thông

Qua điều tra sơ bộ, chúng tôi nhận thấy, trên 80% giờ dạy thực hành đềuđược thực hiện ở trường phổ thông (PT)

Tuy nhiên, đa số GV đều gặp khó khăn trong việc giảng dạy các TN thựchành Nguyên nhân chủ yếu là do việc trình bày TN trong SGK chưa chính xác,tiến hành một số TN theo SGK không cho kết quả rõ ràng Đa số TN tiến hành

thiếu hoá chất và dụng cụ Hoá chất chưa định rõ lượng và nồng độ Ngoài rahoá chất thường đắt, khó kiếm và khó bảo quản

1.4 Xuất phát từ việc nghiên cứu các các TN SH10

Hiện nay, có một số luận văn nghiên cứu các TN cùng hướng với đề tài nhưluận văn của Mai Thị Thanh, Lê Phan Quốc, Cao Thị Minh Tú, Nguyễn Thị Cúc,…

Các luận văn này đều tiến hành nghiên cứu thử nghiệm và cải tiến đượcmột số TN trong chương trình SH10 THPT Các tác giả còn đưa ra được cácphương án đề xuất mới, có thể hỗ trợ GV trong quá trình dạy học: cải tiến TN,xây dựng bộ TN nhanh hay xây dựng bộ tài liệu hướng dẫn TN cho GV

Tuy nhiên, phần lớn TN thuộc phần SH tế bào của các tác giả đều chưađưa ra được qui trình TN chuẩn Một số TN cải tiến chưa đưa ra được tiêu chíđánh giá cụ thể, vì thế độ tin cậy của TN chưa cao [6], [17], [19], [20]

Bên cạnh đó, số lượng tài liệu hướng dẫn các TN cho GV chưa nhiều, vìthế GV còn gặp nhiều khó khăn trong việc tổ chức bài dạy thực hành

Chính vì những lí do trên, chúng tôi quyết định lựa chọn đề tài: “Thử nghiệm và cải tiến các thí nghiệm, phần Sinh học tế bào - SH10 THPT”.

2 Mục đích nghiên cứu

Thông qua việc thử nghiệm các TN trong phần SH tế bào - SH10 THPT,rút ra được những thuận lợi và khó khăn khi thực hiện các TN, từ đó xây dựngmột số qui trình TN chuẩn, góp phần nâng cao chất lượng dạy - học các bài thựchành thuộc chương trình SH10 THPT

3 Giả thiết khoa học

Nếu thử nghiệm và cải tiến thành công, đồng thời xây dựng được qui trình

TN chuẩn cho các TN phần SH tế bào thì sẽ góp phần nâng cao chất lượng dạy

4 Khách thể và đối tượng nghiên cứu

4.1 Khách thể nghiên cứu: GV và HS lớp 10 THPT.

4.2 Đối tượng nghiên cứu: Các TN phần SH tế bào – SH 10 THPT.

5 Giới hạn nghiên cứu

Đề tài tiến hành thử nghiệm và cải tiến các TN thuộc chương trình SGKSH10 THPT, bao gồm:

- TN nhận biết Tinh bột

- TN nhận biết Prôtêin

- TN co và phản co nguyên sinh

- TN về sự thẩm thấu của tế bào

- TN về ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến hoạt tính của enzim

6 Nhiệm vụ nghiên cứu

6.1 Nghiên cứu cơ sở lí luận về khái niệm, phân loại, vị trí, vai trò của TN với

tư cách là một loại phương tiện dạy học (PTDH) trong lí luận dạy học, là cơ sởxác định các nguyên tắc, qui trình thử nghiệm, cải tiến TN

6.2 Điều tra thực trạng dạy thực hành TN phần SH tế bào SH10 ở các trườngTHPT hiện nay

6.3 Phân tích cấu trúc nội dung phần SH tế bào - SH10 THPT, từ đó xác định vịtrí, vai trò, nội dung cụ thể của các bài thực hành trong phần này, đặc biệt chú ýđến các bài trong giới hạn nghiên cứu

6.4 Xây dựng các nguyên tắc, qui trình thử nghiệm và cải tiến TN

6.5 Tiến hành thử nghiệm các TN theo SGK, từ đó rút ra các nhận xét về nhữngthuận lợi, khó khăn khi tiến hành TN, làm cơ sở đề xuất các phương án cải tiến TN.6.6 Tiến hành các phương án cải tiến, ghi lại kết quả về mặt định tính và định

6.7 Kết luận, xây dựng thành qui trình TN chuẩn.

7 Phương pháp nghiên cứu

7.1 Nghiên cứu lí thuyết

Nghiên cứu các tài liệu có liên quan đến nội dung đề tài, bao gồm: SGK

SH THPT, sách hướng dẫn giảng dạy SH dành cho GV, các sách tham khảo, cácgiáo trình, các luận văn và một số tư liệu khác về các nội dung:

Tiến hành thử nghiệm các TN SGK trong nội dung nghiên cứu tại phòng

TN, tạo cơ sở thực tiễn để nhận xét, đánh giá những thuận lợi, khó khăn khi tiếnhành theo phương án của SGK dựa trên các tiêu chí:

Từ đó, đề xuất các phương án cải tiến về các nội dung tương ứng

7.3 Phương pháp thống kê toán học

Xử lí số liệu thu được để phân tích, đánh giá kết quả TN

Theo nghĩa hẹp, PTDH là thiết bị nhằm đạt được mục đích dạy học đề ra.PTDH theo nghĩa rộng là tất cả nội dung, chương trình dạy học và phương tiện(thiết bị) đặc biệt của dạy học (cơ sở vật chất và thiết bị dạy học) Do đó, PTDH

là tập hợp những đối tượng vật chất và tinh thần được GV sử dụng để điều khiểnhoạt động nhận thức của HS

Phương tiện trực quan (PTTQ) được hiểu như là một hệ thống bao gồmcác dụng cụ, đồ dùng, thiết bị kĩ thuật từ đơn giản đến phức tạp được dùng trongquá trình dạy học, với tư cách là đại diện cho hiện thực khách quan của sự vật,hiện tượng; tạo điều kiện thuận lợi cho việc khám phá, lĩnh hội kiến thức, kĩnăng, kĩ xảo về đối tượng nghiên cứu; giúp HS củng cố, khắc sâu, mở rộng, nâng

cao và hoàn thiện tri thức; qua đó rèn luyện những kĩ năng, kĩ xảo phát triển tưduy tìm tòi sáng tạo, năng lực quan sát, phân tích, tổng hợp, hình thành và pháttriển động cơ học tập, tích cực làm quen với phương pháp nghiên cứu khoa học.

Từ đó, HS có khả năng vận dụng những tri thức đã học vào thực tiễn để giảiquyết các vấn đề trong cuộc sống [16, 10]

PTDH nói chung và PTTQ nói riêng là công cụ trợ giúp đắc lực cho GVtrong quá trình tổ chức hoạt động dạy học ở tất cả các khâu của quá trình dạyhọc, kiểm tra bài cũ, hình thành kiến thức mới và kiểm tra đánh giá,…

Trong dạy học SH hiện nay, TN thực hành là một loại PTTQ có tác dụnggiáo dục HS một cách toàn diện

TN là việc gây ra một hiện tượng, một sự biến đổi nào đó trong điều kiệnxác định để tìm hiểu, nghiên cứu, kiểm tra hay chứng minh.[9, 55]

Thực hành là việc HS tự mình trực tiếp tiến hành quan sát, tiến hành các

TN, tập triển khai các qui trình kĩ thuật chăn nuôi - trồng trọt

TN thực hành là việc tiến hành các TN trong các bài thực hành, được HSthực hiện, để các em có thể nắm rõ được mục đích TN, điều kiện TN Qua tiếnhành, quan sát TN, HS xác định được bản chất của hiện tượng, quá trình và tìmđược các qui luật SH

Như vậy, với mục tiêu đổi mới phương pháp dạy học hiện nay, PTDH đượchiểu rộng thêm là các phương tiện được sử dụng trong quá trình DH để hình thànhcác tình huống có vấn đề trong giờ học giúp HS tìm hiểu, củng cố, hoặc so sánh,vận dụng kiến thức Vì thế, TN sẽ trở thành một PTDH hữu ích.[2, 74], [17]

1.1.2 Các qui tắc tiến hành TN

TN được hình thành từ thực tiễn quan sát, nghiên cứu Muốn tìm hiểuđúng qui luật của tự nhiên thì khi tiến hành TN - tách bộ phận ra khỏi chỉnh thểphải tuân theo các qui tắc sau:

+ Lặp lại nhiều lần, đảm bảo tính khách quan Kết quả chỉ có giá trị khigiống nhau trên số lượng lớn mẫu nghiên cứu khác nhau

+ Các yếu tố không TN cần giống nhau, chỉ thay đổi các yếu tố TN

+ Sử dụng thống kê và xác suất để xử lí số liệu

+ Bố trí TN trong cùng một thời gian và không gian

+ Đảm bảo yếu tố ngẫu nhiên

+ Xác định khoảng giá trị thử nghiệm của các yếu tố TN

+ Phải có vật đối chứng và vật TN

1.1.3 Cách tiến hành TN

TN là một quá trình chủ động của con người Tùy theo mục đích, nội dung

mà TN có các bước tiến hành cụ thể khác nhau Tuy vậy, TN luôn có một quitrình thực hiện chung là:

Bước 1: Xác định giả thuyết TN bằng cách xác định vấn đề cần xem xét,

và phỏng đoán kết quả sau khi tiến hành thử nghiệm vấn đề đó Để dễ dàng và cụthể hơn, ta trả lời các câu hỏi tương ứng: "Ai hay Cái gì? Khi nào? Như thế nào

và tại sao?"

Bước 2: Xác định các biến phụ thuộc, chính là các yếu tố không đổi trong

TN về giá trị, từ đó xác định phương án TN, phương án đối chứng

Bước 3: Xác định biến độc lập hay yếu tố TN có giá trị thay đổi Mỗi TN

chỉ nên sử dụng một biến, các yếu tố còn lại được cố định để dễ so sánh

Bước 4: Xác định các cấp của biến độc lập, tức xác định khoảng giá trị

thay đổi của yếu tố TN

Bước 5: Xác định các số lượng TN cần bố trí và quan sát; bằng số lần lặp

lại nhân với số giá trị cần thử trên biến phụ thuộc

Bước 6: Thu thập và xử lí số liệu.

1.1.4 Phân loại TN thực hành trong dạy học SH

1.1.4.1 Theo mục đích của lí luận dạy học

- TN hình thành kiến thức mới

- TN củng cố và hoàn thiện kiến thức

- TN để kiểm tra – Đánh giá

1.1.5 Vai trò của TN thực hành trong dạy học SH

SH là ngành khoa học tự nhiên, nghiên cứu về sự sống Đối tượng của SH

là thế giới sống Trong đó, thực hành TN là phương pháp cơ bản, đặc trưng chohoạt động nghiên cứu và dạy học SH

Trong dạy học SH, GV sử dụng phương pháp TN thực hành khi nghiêncứu quá trình sinh lí, ảnh hưởng của các nhân tố sinh thái lên sinh vật,… HS tự

TN, qua đó kích thích hứng thú học tập, tạo sự say mê, niềm tin khoa học Các

em thấy được vai trò của con người trong việc chinh phục, cải tạo tự nhiên

Do đó trong dạy - học SH, TN có vai trò đặc biệt quan trọng Các TNkhông chỉ giúp HS hoàn thiện kĩ năng, kĩ xảo mà kết quả TN còn củng cố niềmtin khoa học cho HS

Căn cứ vào mục đích của quá trình dạy học, ta có thể chia TN thực hànhlàm các loại:

+ TN hình thành kiến thức mới

+ TN củng cố và hoàn thiện kiến thức

+ TN để kiểm tra - Đánh giá

+ Phát triển tư duy logic, sáng tạo của HS

+ Rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo tiến hành TN

+ Giúp HS nhận thức được thế giới khách quan, thế giới sinh vật cụ thể hơn.+ Hình thành cho HS thái độ đúng đắn với môi trường sống xung quanh,với thế giới sinh vật

Như vậy, TN là một loại PTTQ có tác dụng giáo dục HS một cách toàndiện, đáp ứng được nhiệm vụ trí dục - đức dục tốt nhất [2], [9], [19], [20]

1.2 Cơ sở thực tiễn

1.2.1 Đặc điểm cấu trúc nội dung phần SH Tế bào - SH10 THPT

Phần SH tế bào là phần thứ hai trong chương trình SH10 THPT, gồm có 4 chương:

Chương I: Thành phần hóa học của tế bào.

Chương II: Cấu trúc của tế bào.

Chương III: Chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tế bào.

Chương IV: Phân bào.

Sau khi phác hoạ chung về cấu trúc của thế giới sống, từ phần hai, HS sẽlần lượt nghiên cứu cấu trúc và chức năng của từng cấp độ tổ chức từ phân tử,bào quan đến tế bào

Sự phân phối chương trình thuộc SGK SH10 gồm 19 tiết, trong đó có 13tiết lí thuyết và 3 tiết thực hành; thuộc SGK SH10 Nâng cao (SH10 NC) gồm 29tiết, trong đó có 20 tiết lí thuyết và 5 tiết thực hành [24]

Sự phân phối số tiết lí thuyết và thực hành trong khung chương trình SHTHPT, phần SH tế bào được thể hiện ở biểu đồ sau:

Biểu đồ 1 Số tiết lí thuyết và thực hành phần SH tế bào – SH10 THPT

Theo SGK SH10

3

2 0

2

0 1 2 3 4 5 6 7

1 2 3 Chương4

Số tiết

Qua biểu đồ trên ta dễ dàng thấy rằng sự chênh lệch giữa số tiết thực hành

so với số tiết lí thuyết là khá lớn Với mục tiêu giáo dục là “học đi đôi với hành”thì đa số việc phân phối số giờ lí thuyết và thực hành ở mỗi chương là chưa hợp

lí Như vậy để rèn luyện kĩ năng thực hành cho HS đòi hỏi GV phải phát huyđược tối đa hiệu quả của các bài thực hành

Các TN có sự phân phối không đều trong các bài thực hành như ở SGKSH10 NC, bài 20 có 2TN nhưng bài 12 có tới 7TN Nguyên nhân là do sự khácnhau về mục tiêu của TN, thời gian thực hiện TN, mức độ thực hiện TN dễ haykhó và đối tượng thực hiện TN

Nhìn chung, SGK SH10 NC có số lượng TN nhiều hơn hẳn SGK SH10.Một số TN có ở SGK NC nhưng không có ở sách chuẩn Điều này được thể hiệnchi tiết ở bảng dưới đây:

Bảng 1 Số TN thực hành trong chương trình SH 10 THPT - Phần SH tế bào

SH10

SGK SH10 NC

Như vậy, các bài thực hành được bố trí ở cuối mỗi chương nhằm ôn tập vàcủng cố các kiến thức lí thuyết và hình thành cho HS những kiến thức cơ bản vềnghiên cứu TN, kĩ năng quan sát, tính kiên trì và cẩn thận Bên cạnh đó, kết quảnghiên cứu tốt của TN giúp HS càng tăng thêm lòng say mê, hứng thú học tậpmôn SH, biết trân trọng các giá trị khoa học.[10], [21]

1.2.2 Thực trạng dạy học các bài TN thực hành

Qua điều tra sơ bộ tại một số trường THPT ở Hà Nội như: THPT NguyễnTất Thành, THPT chuyên Nguyễn Huệ,… chúng tôi nhận thấy, trên 80% giờ dạythực hành đều được thực hiện ở trường PT

Tuy nhiên, việc tiến hành một số TN theo SGK không cho kết quả rõ ràng,

đa số TN tiến hành thiếu hoá chất và dụng cụ Các hoá chất và dụng cụ thườngđắt, khó kiếm Bên cạnh đó, GV còn gặp khó khăn trong việc giảng dạy các TNkhi chỉ sử dụng SGK và sách GV, trong đó lí do chủ yếu là các thao tác kĩ thuậttrong các TN chưa được nêu rõ, chi tiết, cụ thể

1.2.3 Tổng quan các đề tài cùng hướng

Hiện nay, có một số luận văn và tài liệu nghiên cứu các TN cùng hướngvới đề tài như:

Mai Thị Thanh: Thử nghiệm và cải tiến các thí nghiệm nhằm nâng cao chất lượng dạy học các bài thực hành Sinh học 10.

Lê Phan Quốc: Xây dựng tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Sinh học 10 THPT.

Cao Thị Minh Tú: Thử nghiệm và cải tiến bài thực hành “Quan sát các

kì nguyên phân qua tiêu bản cố định hay tạm thời” – Chương IV – Sinh học 10 (Bộ sách nâng cao – THPT).

Nguyễn Thị Cúc: Nghiên cứu thử nghiệm và cải tiến các thí nghiệm trong chương trình Sinh học 10 THPT.

Các luận văn này đều tiến hành nghiên cứu thử nghiệm và cải tiến đượcmột số TN trong chương trình SH10 THPT Bên cạnh việc đề ra nguyên tắc tiếnhành TN cải tiến, các tác giả còn đưa ra được các phương án đề xuất mới có thể

hỗ trợ GV trong quá trình dạy học: cải tiến TN, xây dựng bộ TN nhanh hay xâydựng bộ tài liệu hướng dẫn TN cho GV

Tuy nhiên, các TN thuộc phần SH tế bào của các tác giả đều chưa địnhlượng rõ hoá chất và dụng cụ tiến hành TN cho 1 nhóm HS Đa số các TN chưanêu rõ được cơ sở khoa học của việc cải tiến, tiêu chí so sánh với kết quả TNtheo SGK chưa rõ ràng, phần lớn chưa chụp lại kết quả TN theo SGK và TN cảitiến, vì thế phương án cải tiến có tính thuyết phục không cao

Qua nghiên cứu, chúng tôi có một số nhận xét về việc tiến hành thửnghiệm và cải tiến TN phần SH Tế bào của các tác giả cụ thể như sau:

* Khoá luận tốt nghiệp của Mai Thị Thanh:

- Tiến hành nghiên cứu và thử nghiệm được 12 TN phần SH tế bào, trong

đó 10 TN SGK, 5 TN xây dựng mới Trong 10 TN SGK thì có 4 TN giữ nguyêntheo SGK, 8 TN bổ sung cho SGK về phần chuẩn bị (gồm mẫu vật, dụng cụ, hoáchất) và các bước tiến hành Trong 5 TN xây dựng mới thì có 3 TN trùng têntheo SGK nhưng tiến hành theo cách khác và 2 TN không có trong SGK

- Phạm vi nghiên cứu là chương trình thí điểm ban KHTN, bộ sách thứ 2nên nhiều TN không còn phù hợp, ví dụ như: TN nhận biết xacarozơ, TN nhậnbiết glicôgen và TN quan sát tế bào động vật

- Đưa ra được mục đích và nguyên tắc tiến hành các TN cũng như đã đề

- Trình bày lại TN theo SGK và TN cải tiến nên có bố cục rõ ràng hơn,ngắn gọn hơn Tuy nhiên có một số bước bị lặp lại với SGK do đó khó theo dõi.

* Luận văn thạc sĩ của Lê Phan Quốc:

- Phạm vi của đề tài đó là nghiên cứu các TN thuộc chương trình SGKSH10 gồm 14 TN, trong đó có 9 TN theo SGK và 5 TN bổ sung thêm

- Thử nghiệm TN theo SGK có hình ảnh mô tả chi tiết mẫu vật cũng nhưdụng cụ hoá chất và các bước TN được ghi lại chi tiết Sau khi tiến hành thửnghiệm TN tác giả đã đề xuất các phương án cải tiến và đã sơ đồ hoá qui trìnhxây dựng tài liệu hướng dẫn TN

- Các TN được thực hiện để theo dõi sự thay đổi của các yếu tố: điều kiện,phương pháp và kết quả TN, nhưng không có sự đánh giá kết quả nên việc sosánh các TN thử nghiệm và phương án cải tiến chưa mang tính thuyết phục cao

* Khoá luận tốt nghiệp của Cao Thị Minh Tú:

- Phạm vi của đề tài là bài thực hành “Quan sát các kì nguyên phân quatiêu bản cố định hay tạm thời” – Chương IV – SH10 (Bộ Nâng cao - THPT)

- Khoá luận đã đưa ra được các bảng - biểu với các tiêu chí để đánh giá kếtquả của TN cải tiến khá rõ ràng

- Các TN đối chứng và cải tiến được lặp lại 10 lần và được so sánh kết quảdưới dạng các biểu đồ, do đó có độ tin cậy cao

- Luận văn cũng đã chỉ ra những khó khăn trong việc tiến hành TN

- Qui trình thử nghiệm và cải tiến được tiến hành theo các bước:

+ Kiểm chứng TN SGK trên các mặt: Đối tượng, hoá chất và cách tiến hành.+ Đề xuất phương án cải tiến TN trên các đối tượng khác nhau

- Tuy nhiên, hình ảnh minh họa còn ít

*Khoá luận tốt nghiệp của Nguyễn Thị Cúc:

Phạm vi nghiên cứu của đề tài là các TN thuộc chương trình SGK SH10 THPT.Sau khi nghiên cứu thử nghiệm và cải tiến TN, tác giả đã đề xuất xâydựng bộ TN nhanh SH10 THPT, phụ thuộc từng bài sẽ có bộ hoá chất tươngứng Tuy nhiên, ở phần chuẩn bị TN, tác giả chưa định rõ lượng nồng độ hoáchất, dụng cụ, mẫu vật cụ thể cho mỗi nhóm HS cũng như là cho từng TN

- Tác giả trình bày lại TN theo SGK nên việc theo dõi TN còn gặp một sốkhó khăn

- Một số dụng cụ, hoá chất được thay thế và bổ sung nhưng chưa giải thích

cụ thể việc thay thế

- Các TN mặc dù có chụp lại kết quả nhưng TN được cải tiến không cóphần so sánh đối chứng với SGK, cơ sở khoa học của TN còn sơ sài do đó TNcải tiến còn thiếu tính thuyết phục

- Tác giả ghi lại đĩa CD về qui trình TN nhưng các dụng cụ và hoá chất màtác giả sử dụng còn thiếu tính khoa học và độ an toàn chưa cao.[6], [17], [19], [20]

Dựa vào những phân tích trên, chúng tôi đã khắc phục những nhược điểm

và kế thừa những ưu điểm của các đề tài này để tiến hành thử nghiệm và cải tiếncác TN trong phần SH tế bào - SH10 THPT từ đó xây dựng qui trình TN chuẩncủa các TN sau:

- TN nhận biết Tinh bột

- TN nhận biết Prôtêin

- TN co và phản co nguyên sinh

- TN về sự thẩm thấu của tế bào

- TN về ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến hoạt tính của enzim

CHƯƠNG II

QUI TRÌNH THỬ NGHIỆM VÀ CẢI TIẾN CÁC THÍ NGHIỆM TRONG PHẦN SINH HỌC TẾ BÀO – SINH HỌC 10 THPT

2.1 Nguyên tắc của việc thử nghiệm và cải tiến các TN

Chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu thử nghiệm và cải tiến các TN thuộcphần SH Tế bào trong chương trình SH10 THPT theo một số nguyên tắc sau:

- Mỗi TN lặp lại 5 lần

- Các TN tiến hành theo hướng dẫn của SGK và TN cải tiến đều được ghilại kết quả chính xác

- Nếu các TN tiến hành theo SGK phù hợp thì giữ nguyên

- Nếu các TN tiến hành theo SGK chưa phù hợp (không cho kết quả rõràng hay các bước chuẩn bị và tiến hành TN gặp khó khăn) thì đề xuất cácphương án cải tiến để đưa ra được qui trình TN chuẩn

- Các TN được cải tiến trên các phương diện: Mẫu vật, dụng cụ, hoá chất

và các bước tiến hành

- Các qui trình TN chuẩn được đánh giá dựa trên các tiêu chí:

+ Mẫu vật rẻ hơn, dễ kiếm hơn, mà cho kết quả tương tự hoặc kết quả tốt hơn.+ Hoá chất rẻ hơn, dễ kiếm hơn, dễ pha chế hơn, dễ bảo quản hơn mà chokết quả tương tự hoặc cho kết quả tốt hơn và định rõ lượng hoá chất cần dùngcho mỗi TN

+ Dụng cụ: Cần thiết để làm TN, hỗ trợ trong việc tiến hành TN

+ Các bước tiến hành TN: Dễ tiến hành và cho kết quả tốt nhất

+ Mở rộng mục đích TN

2.2 Qui trình thử nghiệm và cải tiến các TN

Qui trình tiến hành thử nghiệm và cải tiến các TN được thể hiện theo sơ

Đề xuất phương án cải tiến

Thử nghiệm phương án cải tiến

Đánh giá phương án cải tiến

Xây dựng qui trình TN chuẩn Xác định mục tiêu của bài thực hành

Giữ nguyên

2.3 Ví dụ minh họa qui trình thử nghiệm và cải tiến các TN

TN về ảnh hưởng của nhiệt độ, pH đối với hoạt tính của amilaza

Bài 27: Một số TN về enzim – SGK SH10 NC

2.3.1 Mục tiêu của TN

- Chứng minh được ảnh hưởng của nhiệt độ, pH đối với hoạt tính của enzim

2.3.2 Cơ sở khoa học của TN

- Enzim là những chất xúc tác SH, làm tăng tốc độ phản ứng mà không bị

biến đổi sau phản ứng

- Mỗi enzim có một nhiệt độ tối ưu, tại đó, enzim có hoạt tính cao nhất.Enzim không có hoạt tính ở nhiệt độ thấp, khi nhiệt độ tăng cao thì hoạt tính củachúng cũng tăng cao Nếu nhiệt độ tăng quá cao, enzim bị biến tính dẫn tới bịmất hoàn toàn hoạt tính

- Độ pH của dung dịch trong đó enzim hoạt động cũng ảnh hưởng tới hoạttính của enzim Amilaza có hoạt tính tối đa ở môi trường trung tính (pH = 7).Nếu dung dịch trở nên axit (pH < 7) hoặc kiềm (pH > 7) thì hoạt tính enzim sẽ bịgiảm hoặc bị mất hoạt tính [8, 101]

Amilaza của nước bọt người thuộc loại α-amilaza, xúc tác cho phản ứngthủy phân tinh bột thành các dextrin khác nhau, mantozơ và sản phẩm cuối cùng

là glucozơ Khi kết hợp với Iot, hồ tinh bột có phản ứng tạo thành phức màuxanh đậm đặc trưng Do đó, trong các TN, người ta thường sử dụng Iot để pháthiện sự có mặt của tinh bột [1,79]

2.3.3 Thử nghiệm TN theo SGK

(Trang 89 – SGK SH10 NC)

2.3.3.1 Qui trình TN theo SGK

Tinh bột 1%, HCl 5%, thuốc thử Iot 0,3%, nước bọt pha loãng 2-3 lần.

- Đặt ống nghiệm 1 trong nồi cách thuỷ đang sôi

- Đặt ống nghiệm 2 vào tủ ấm (hoặc cốc nước ở 400C)

- Đặt ống nghiệm 3 vào nước đá

- Ống nghiệm 4 nhỏ vào 1 ml dung dịch HCl 5%

3 - Sau 5 phút, thêm vào mỗi ống nghiệm 1 ml amilaza

4 - Để ở nhiệt độ phòng TN trong 15 phút.

- Sau đó, dùng Iot 0,3% để định lượng mức độ thuỷ phân ở 4 ống nghiệm

5 - Quan sát sự thay đổi màu sắc của các ống nghiệm

Chú thích: “+”: Chuyển màu xanh đậm

“-”: Không chuyển màu xanh đậm

2.3.3.3 Nhận xét

Qua bảng trên ta thấy, nếu tiến hành theo SGK thì ống nghiệm 1 (để ởnhiệt độ 1000C) và ống nghiệm 3 (để ở cốc nước đá) không chuyển màu xanhđậm chứng tỏ rằng tinh bột đã bị thủy phân hoàn toàn Nguyên nhân là do cách

bố trí TN như SGK thể hiện ảnh hưởng của nhiệt độ đến cơ chất chứ không phảiđến enzim Sau khi nhỏ amilaza và để ở nhiệt độ phòng trong 15 phút, enzim vẫnhoạt động bình thường

Ống nghiệm 2 đặt trong cốc nước 400C nên hoạt tính của amilaza được thểhiện Do đó, tinh bột bị thuỷ phân hoàn toàn Dung dịch trong ống nghiệm khôngchuyển màu xanh đậm

Ống nghiệm 4 đặt ở nhiệt độ phòng TN, hoạt tính của amilaza bị ức chếbởi axit clohiđric nên tinh bột không bị thuỷ phân, do đó dung dịch trong ốngnghiệm xuất hiện màu xanh đậm

Như vậy, kết quả TN theo SGK không chứng minh được ảnh hưởng củanhiệt độ thấp và cao đến hoạt tính của enzim vì tất cả các ống nghiệm 1, 2 và 3đều có sự thuỷ phân hoàn toàn tinh bột (nhỏ iot, dung dịch trong các ống nghiệmđều không chuyển màu) Sở dĩ có kết quả như vậy là do bước 4 cùng đặt các ốngnghiệm ở nhiệt độ phòng TN trong 15 phút là không chính xác

TN chứng minh ảnh hưởng của pH đối với hoạt tính của amilaza mới chỉ

có ống nghiệm chứng minh ảnh hưởng của môi trường axit mà thiếu ống nghiệmchứng minh ảnh hưởng của môi trường kiềm đến hoạt tính của amilaza

2.3.3.4 Đánh giá thử nghiệm TN theo SGK

Bảng 4 Đánh giá thử nghiệm TN theo SGK

lạnh, nên nếu dùng tinh bộtsống thì các hạt tinh bột sẽ bịlắng xuống đáy ống nghiệm kếtquả TN không chính xác

- Thuốc thử Iot 0,3% là loại hoáchất đắt tiền, khó bảo quản, việcpha hoá chất có nhiều thao táckhó

- Thuốc thử Iot chưa định rõ sốlượng Nếu cho quá ít sẽ khôngcho kết quả Nếu cho quá nhiềugây lãng phí

- Không nói rõ cách pha dịchnước bọt

tinh bột

- Định rõ lượng nồng độ hồ tinhbột dùng TN là 1%

- Thay thế cho Iot 0,3% bằnghoá chất rẻ tiền, dễ kiếm, dễ bảoquản hơn, không cần pha loãng

- Thiếu một số dụng cụ như:

Cốc thuỷ tinh chịu nhiệt, phễulọc, pipet và bóp cao su để đonghoá chất TN, kiềng đun và lướiamiăng

- Định rõ số lượng cần thiết cho

1 nhóm HS

- Thay thế bằng cốc nước ấm

400C

- Bổ sung các dụng cụ cònthiếu

- Nếu thiếu giấy lọc, có thể

- Dùng nồi đun cách thuỷ khóthao tác TN.

- Thay thế bằng cốc nước đunsôi cách thuỷ

- Ống nghiệm 4 để nhiệt độphòng là không chính xác

- Không có ống nghiệm chứngminh ảnh hưởng của pH kiềmđến hoạt tính của enzim

- Giữ nguyên điều kiện nhiệt độtrong suốt quá trình làm TN củacác ống nghiệm 1, 2 và 3

- Ống nghiệm 4 đặt trong cốcnước ấm 400C

- Bổ sung thêm ống nghiệm 5chứng minh ảnh hưởng của pHkiềm đến hoạt tính của amilaza

2.3.4 Thử nghiệm phương án cải tiến

2.3.4.1 Qui trình TN cải tiến

Từ nhận xét và đề nghị trên, chúng tôi đề xuất TN cải tiến thực hiện theoqui trình sau:

2.3.4.1.1 Hoá chất

(Chuẩn bị cho 1 nhóm HS)

Tinh bột 1 g - Pha hồ tinh bột 1%

Iot y tế 1 lọ - Nhận biết tinh bột

Nước cất

60 ml - Pha dịch nước bọt loãng

100 ml - Tạo cốc đun sôi cách thuỷ và

Đá viên 1 khay - Tạo cốc nước đá.

NaOH 5% 1 ml - Tạo môi trường pH > 7

HCl 5% 1 ml - Tạo môi trường pH < 7.

1 ml - Trung hòa NaOH Hình 1 Iot y tế 2.3.4.1.2 Dụng cụ

(Chuẩn bị cho 1 nhóm HS)

100ml

3 cái

amiăng

+ Lấy 60 ml nước cất để xúc miệng nhẹ 3 lần trong khoảng 1 phút

+ Lọc dịch nước bọt qua bông [17, 101]

- Cốc nước cách thuỷ đang sôi, cốc nước đá

- Cốc nước ấm 400C: Sử dụng nhiệt kế để đo nhiệt độ trong cốc và liên tục

2 2 ml hồ tinh bột 1% + 1 ml dịch nước

bọt pha loãng

- Đặt trong cốc nước đá

3 - Giữ nguyên điều kiện TN.

- Sau 15 phút, nhỏ 1 ml HCl 5% vào ống nghiệm 5 (trung hòa NaOH)

4 - Nhỏ 1 – 2 giọt Iot y tế vào cả 5 ống nghiệm.

5 - Quan sát sự thay đổi màu sắc của dung dịch trong ống nghiệm.

Sau khi 5 lần lặp lại TN theo phương án cải tiến, kết quả thu được như sau:

Bảng 3 Kết quả thử nghiệm phương án cải tiến

ÔN Điều kiện TN Lần 1 2 3 4 5

1 - Đặt trong cốc nước cách thuỷ đang sôi + + + + +

-4 - Đặt trong cốc nước ấm 400C (1ml HCl 5%) + + + + +

5 - Đặt trong cốc nước ấm 400C (1ml NaOH 5%) + + + + +

Chú thích: “+”: Chuyển màu xanh đậm

“-”: Không chuyển màu xanh đậm

2.3.4.3 Nhận xét

Qua bảng trên, dễ dàng nhận thấy rằng sau khi thay đổi điều kiện TN, chỉ

có ống nghiệm 3 không có sự chuyển màu xanh đậm chứng tỏ amilaza đã thủyphân tinh bột trong điều kiện nhiệt độ khoảng 400C và pH trung tính

Những ống nghiệm còn lại bị thay đổi điều kiện nhiệt độ hoặc độ pH nênenzim bị mất hoạt tính, không xảy ra sự thuỷ phân tinh bột Do đó, khi cho Iot y

tế vào trong các ống nghiệm, dung dịch trong đó đều chuyển màu xanh đậm,chứng tỏ vẫn còn tinh bột bên trong ống nghiệm

Dưới đây là một số hình ảnh đối chứng kết quả TN theo SGK và TN cải tiến:

a) Theo SGK b) Cải tiến a) Theo SGK b) Cải tiến

Hình 2 Đặt trong cốc đun sôi cách thuỷ Hình 3 Đặt trong cốc nước đá

a) Theo SGK b) Cải tiến Hình 5 Đặt trong

cốc nước ấm

pH < 7

Hình 6 Đặt trong cốc nước ấm

TN thu được lại rõ ràng, dễ quan sát

Vì vậy, chúng tôi đề nghị sử dụng phương án cải tiến TN về ảnh hưởng của nhiệt độ, pH đối với hoạt tính của amilaza làm qui trình TN chuẩn.

2.4 Kết quả thử nghiệm và cải tiến các TN thuộc phần SH tế bào – SH10 THPT

Áp dụng qui trình trên để tiến hành thử nghiệm và cải tiến một số TNtrong phần SH tế bào, chúng tôi thu được kết quả như sau:

Mẫu vật Dụng cụ Hoá chất Bước

TN về ảnh hưởng của nhiệt độ,

pH đối với hoạt tính của

amilaza

Chú thích: “+”: Có cải tiến

“-”: Không cải tiến

Như vậy trong 6 TN mà chúng tôi thử nghiệm và cải tiến, chúng tôi đãtiến hành được 63 TN cải tiến về mẫu vật, 5 TN cải tiến về dụng cụ, 6 6 TN6cải tiến về hoá chất và các bước tiến hành Từ đó chúng tôi cũng đề xuất xâydựng 6 qui trình TN chuẩn

Kết quả cụ thể được trình bày lần lượt từ mục 2.4.1 đến 2.4.6 Vì điều kiệnkhoá luận không cho phép nên chúng tôi chỉ trình bày mục tiêu của TN, cơ sởkhoa học của TN, những điểm cải tiến TN so với SGK và sau đó trình bày quitrình TN chuẩn

2.4.1 TN 1.1 Nhận biết tinh bột

Bài 12: Thực hành TN nhận biết một số thành phần hoá học của tế bào

(Trang 41 - SGK SH10 NC)

- Chứng minh được sự có mặt của tinh bột trong tế bào sống.

2.4.1.2 Cơ sở khoa học của TN

- Tinh bột là các polixacarit dự trữ thực vật Tinh bột được tích luỹ chủyếu trong các loại hạt, đặc biệt là các loại hạt hoà thảo và các loại củ

- Đại phân tử tinh bột bao gồm 2 cấu tử là amilozơ và amilopectin Amilozơ tạo thành màu xanh khi kết hợp với iot [1, 78-79]

Vì thế có thể sử dụng iot để phát hiện sự có mặt của tinh bột trong các môthực vật

2.4.1.3 Những điểm cải tiến so với SGK

Mẫu vật - Định lượng lại lượng khoai lang tiến hành TN cho mỗi nhóm HS

Hoá chất

- Thay thế tinh bột sống bằng hồ tinh bột 1%

- Thay thế thuốc thử Iot trong KI bằng Iot y tế

đối chứng chứng minh polixacarit không có tính khử.

2.4.1.4.3 Các bước tiến hành

* Chuẩn bị

- Dung dịch hồ tinh bột 1% [5, 49]

- Chuẩn bị khoai lang trước khi giã nát như sau: Gọt vỏ → Cắt nhỏ

- Cân 5 g khoai lang

* Cách tiến hành

1

- Giã nhỏ 5 g khoai lang

- Hoà với 20 ml nước cất

- Lọc qua phễu để thu dịch lọc khoai

2 - Lấy 5 ml dịch lọc cho vào ống nghiệm 1

3 - Lấy 5 ml hồ tinh bột 1% cho vào ống nghiệm 2

4 - Thêm 1 - 2 giọt Iot y tế vào 2 ống nghiệm và phần cặn trên giấy lọc

* Lưu ý:

- Không nên pha hồ tinh bột quá sớm vì nếu để lâu hồ tinh bột có thể bịhỏng, do đó kết quả TN không rõ ràng

- Tất cả các bước nhỏ hoá chất, lấy dịch lọc đều sử dụng pipet vào bóp cao

su để đảm bảo chính xác lượng hoá chất được dùng

Dưới đây là một số hình ảnh đối chứng kết quả TN theo SGK và TN chuẩn: