Đại cương về thí nghiệm trong dạy học sinh học

Như vậy thông qua việc làm thí nghiệm không chỉ rèn luyện được các thao tác thực hành mà kỹ năng làm thí nghiệm sẽ phát triển lên ở mức cao hơn như biết bố trí thí nghiệm, thay đổi đối t

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

TIỂU LUẬN

CHUYÊN ĐỀ: SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG

DẠY HỌC SINH HỌC

TÊN ĐỀ TÀI:

SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM ĐỂ HÌNH THÀNH KHÁI NIỆM

TRONG DẠY HỌC SINH HỌC

GV hướng dẫn Học viên: Trương Minh Thuận

TS Trịnh Đông Thư Lớp LL&PPDHBM Sinh học – K22

Huế, tháng 11 năm 2014

MỞ ĐẦU

Trong dạy học, phương pháp thí nghiệm là một trong banhóm phương pháp được sử dụng để tổ chức dạy học Và đây là một trong những phương pháp không thể tách rời trong nghiên cứu khoa học nói chung và trong dạy học nói riêng

Trong dạy học sinh học, rèn luyện và phát triển kỹ năng là một trong ba nhiệm vụ trọng tâm Xét chung về mặt kỹ năng, có thể nói thông qua thực hành thí nghiệm việc rèn luyện và trau dồi kỹ năng được bộc lộ một cách rõ nét nhất Thí nghiệm giúp đi sâu nghiên cứu cơ chế của các hiện tượng sinh học, qua đó nhằm phát hiện ra mối tương quan đồng thời tìm hiểu được tính quy luật của các hiện tượng Ban đầu thí nghiệm được chủ thể nhận thức đề ra các giả thuyết sau đó tách các hiện tượng để riêng cứu riêng lẽ rồi lại đặt nó vào một hệ thống vốn có để đi đến một kết luận chính xác và đầy đủ hơn

Như vậy thông qua việc làm thí nghiệm không chỉ rèn luyện được các thao tác thực hành mà kỹ năng làm thí nghiệm sẽ phát triển lên ở mức cao hơn như biết

bố trí thí nghiệm, thay đổi đối tượng cũng như các điều kiện tác động để nghiên cứu, phân tích kết quả, đối chiếu, so sánh và kiểm chứng giả thuyết đã đề ra ban đầu

Hình thành khái niệm là toàn bộ nền tảng của quá trình hình thành và phát triển tri thức Tri thức lại là tiền đề của mọi hoạt động hợp lý và có hiệu quả con người khi gặp những đối tượng, nhiệm vụ và điều kiện mới Vì vậy sự hình thành khái niệm trở thành một nhiệm vụ cơ bản của hoạt động dạy và học

Một trong những cách hình thành khái niệm đó là sử dụng phương pháp thí nghiệm phương pháp này rát hiệu quả và tạo sự hứng thú tìm tòi, học sinh tự hình

thành khái niệm Do đó, tôi chọn đề tài “Sử dụng thí nghiệm để hình thành khái niệm trong dạy học Sinh học"

NỘI DUNG

Chương I: Cơ sở lý luận của thí nghiệm

1.1. Đại cương về thí nghiệm trong dạy học sinh học.

1.1.1. Định nghĩa.

Theo lý thuyết thông tin, thí nghiệm là một hệ thông tin Nó bao gồm một thiết bị thí nghiệm tác động qua lại chặt chẽ với bộ phận thứ hai của hệ là hiện thực khách quan, tức đối tượng của thí nghiệm(chẳng hạn một quá trình sinh học)

1.1.2. Các dạng thí nghiệm

a. Thí nghiệm sinh học

Thí nghiệm sinh học là mô hình nhân tạo, mô phỏng quá trình cơ chế sinh học để qua đó con người hiểu biết bản chất của sự vật hiện tượng, đối tượng sống

b. Thí nghiệm đơn giản

Thí nghiệm đơn giản là thí nghiệm được sử dụng để thiết lập nên các ,ối quan hệ có tính nhân quả, thông qua thí nghiệm người ta có thể đánh giá tính hiệu quả của phương pháp hoạt động Trong thí nghiệm đơn giản các thành phần tham gia nghiên cứu được bố trí ngẫu nhiên về một trong hai nhóm, một nhóm là đối chứng không nhận được các tác động của thí nghiệm và nhóm thực hiện chiu sự tác động của các điều kiện thí nghiệm

1.1.3. Phân loại thí nghiệm

Tùy thuộc vào mục đích sử dụng của thí nghiệm mà có nhiều quan điểm phân loại khác nhau

• Trong nghiên cứu khoa học

Trong nghiên cứu khoa học, nhằm đánh giá đối tượng bằng cách tác động vào hiện tượng tự nhiên hay tạo ra các hiện tượng trong những điều kiện khác nhau để

có thể quan sát chính xác hơn hay cũng có thể kiểm chứng một giả thuyết thí nghiệm có thể chia làm hai dạng sau:

- Thí nghiệm gián tiếp

- Thí nghiệm trực tiếp

Thí nghiệm có thể là sự khảo sát một sự kiện trong những điều kiện do nhà khoa học đặt ra, nhằm mục đích hoặc tìm hiểu sự kiện một cachs chính xác hơn, hoặc kiểm chứng một giả thuyết có liên quan với sự kiện Vì vậy, cần phải phân biệt hai loại thí nghiệm sau:

- Thí nghiệm để xem

- Thí nghiệm để kiểm chứng

- Thí nghiệm chứng minh

- Thí nghiệm đối chứng

- Thí nghiệm lặp lại

• Trong quá trình dạy học

Trong nhà trường phổ thông, thí nghiệm thường được sử dụng dưới những dạng chính sau đây:

1. Thí nghiệm biểu diễn bởi giáo viên

2. Thí nghiệm do học sinh tiến hành với những biến dạng sau đây:

a. Thí nghiệm biểu diễn khi học bài mới

b. Thí nghiệm luyện tập trong quá trình vận dụng kiến thức vừa lĩnh hội

c. Thực hành trong phòng thí nghiệm thường tổ chức sau một loạt bài

và vào cuối kỳ mang tính chất tổng hợp

d. Thí nghiệm tại nhà, một hình thức thực nghiệm đơn giản nhưng dài ngày giao cho học sinh tự làm tại nhà

Thí nghiệm chứng minh: được sử dụng trong nhóm trực quan với vai trò minh họa cho lời giảng của giáo viên

Thí nghiệm chứng minh: được sử dụng trong nhóm trực quan với vai trò là nguồn dẫn đến tri thức cho người học

Thí nghiệm thực hành: được sử dụng trong nhóm phương pháp thực hành với vai trò củng cố kiến thức, rèn luyện kỹ năng, kỷ xảo cho người học

Thí nghiệm ảo là tập hợp các tài nguyên số đa phương tiện dưới hình thức đối với phương tiện học tập, nhằm mô phỏng các hiện tượng vật lý, hóa học, sinh học… xảy ra trong tự nhiên hay trong phong thí nghiệm, đặc điểm là có tính năng lượng tương tác cao, giao diện thân thiện với người sử dụng và có thể mô phỏng những quá trình, điều kiện tới hạn khó xảy ra trong tự nhiên hay khó thu được trong phòng thí nghiệm

Thí nghiệm mô phỏng: để giúp người học hiểu rõ bản chất của một số vấn đề khoa học mà người học không thể tư duy trực tiếp bằng các giác quan thì chúng ta

có thể sử dụng thí nghiệm mô phỏng

1.2. Yêu cầu của thí nghiệm.

Khi tiến hành thí nghiệm, giáo viên cần tuân thủ một số nguyên tắc sau:

 Đảm bảo tính an toàn cho giáo viên và học sinh

 Đảm bảo tính khoa học của thí nghiệm: có sự chuẩn bị chu đáo, thí nghiệm nên lặp lại nhiều lần để chọn ra điều kiện tốt nhất, giải thích được diễn biến

và kết quả của thí nghiệm

 Bố trí thí nghiệm ở vị trí sao cho cả lớp đều có thể quan sát Đặc biệt là kết quả của thí nghiệm

 Thí nghiệm đơn giản, vừa sức với học sinh

 Thời gian cho mỗi thí nghiệm đưuọc tính toán cẩn thận và không kéo dài nhằm đảm bảo thời gian chung cho cả tiết học

 Nếu thí nghiệm để minh họa thì nội dung của thí nghiệm phải phù hợp với chủ đề của bài học

1.3. Vai trò của thí nghiệm.

Thí nghiệm là mô hình đại diện cho hiện thực khách quan, là cơ sở điểm xuất phát cho quá trình học tập – nhận thức của học sinh Từ đó, xuất phát quá trình nhận thức cảm tính của học sinh, để rồi từ đó diễn ra sự trừu tượng hóa và sự tiến lên từ trừu tượng đến cụ thể trong tư duy

Trong dạy học Sinh học, thí nghiệm được sử dụng khi nghiên cứu các quá trình sinh lí, ảnh hưởng của các nhân tố sinh thái lên sinh vật Học sinh tự mình khám phá ra những điều mới mẻ từ tác động chủ ý của các em lên đối tượng thí nghiệm, qua đó kích thích hứng thú học tập, tạo sự say mê, niềm tin yêu khoa học Các em thấy được vai trò của con người trong việc chinh phục cải tạo tự nhiên Thí nghiệm giữ vai trò rất quan trọng trong việc thực hiện mục tiêu đào tạo, trong việc hình thành nhân cách của học sinh và phát huy được tính tự giác, tự lực, sáng tạo của học sinh, cụ thể:

- Thí nghiệm do giáo viên trình bày sẽ là mẫu mực về thao tác cho học sinh học tập mà bắt chước để rồi học sinh tự mình làm thí nghiệm

- Qua thí nghiệm, học sinh có điều kiện tự tìm mối quan hệ giữa cấu trúc và chức năng, giữa hiện tượng và bản chất, giữa nguyên nhân và kết quả, do đó giúp các em nắm vững tri thức, phát triển các khái niệm

- Thí nghiệm tạo sự tò mò, ham hiểu biết của học sinh trong quá trình học tập Trong khi lập các phương án để tiến hành thí nghiệm, học sinh thường dự đoán quá trình xảy ra của hiện tượng hay kết quả thí nghiệm Nếu kết quả đúng như dự kiến làm cho học sinh tin tưởng vào sự phù hợp giữa lí thuyết và thực nghiệm Nếu thí nghiệm xảy ra không đúng như dự đoán sẽ gây nên sự ngạc nhiên, thu hút các

em tìm lời giải thích Đây chính là các yếu tố gây nên các tình huống có vấn đề trong tư duy, kích thích sự tò mò ham hiểu biết của học sinh, tạo niềm tin và hứng thú học tập

- Thí nghiệm tạo điều kiện cho học sinh quan sát, tiếp xúc sử dụng các thiết

bị thí nghiệm nên nó là phương pháp có ưu thế nhất để rèn luyện các thao tác tư duy, các kỹ năng, kỹ xảo bộ môn và ứng dụng tri thức vào đời sống Do đó, nó là điều kiện tốt nhất để thực hiện nguyên lý học đi đôi với hành, đáp ứng yêu cầu giáo dục kỹ thuật tổng hợp

- Thí nghiệm còn có tác dụng rèn luyện đức tính tự lực, cẩn thận, tỉ mỉ, kiên trì, ý chí và nhân cách, mang lại cho người học niềm say mê học tập Qua đó có thể phát hiện, bồi dưỡng học sinh có năng khiếu về bộ môn Sinh học

Tóm lại, thí nghiệm cung cấp cho học sinh cả kiến thức, cả phương thức giành lấy kiến thức và mang lại niềm vui sướng của sự phát hiện Do đó, bài tập thực hành vừa là mục đích, vừa là nội dung, vừa là phương pháp dạy học hiệu nghiệm nhằm phát huy tính tích cực sáng tạo của học sinh và rèn luyện được các

kỹ năng kỹ xảo cần thiết Bài tập thực hành có tác dụng toàn diện về cả 3 mặt: giáo dục, giáo dưỡng, giáo dục kỹ thuật tổng hợp, đáp ứng được yêu cầu đổi mới phương pháp dạy và học hiện nay

Chương II Sử dụng thí nghiệm để hình thành khái niệm trong dạy học sinh học.

2.1. Hệ thống thí nghiệm sử dụng trong dạy học Sinh học.

2.1.1. Thí nghiệm chứng minh sự hô hấp ở thực vật.

a. Mục đích

Chứng minh quá trình hô hấp ở thực vật tạo ra khí là CO2

b. Nguyên liệu, dụng cụ, hóa chất

Chậu cây xanh, chuông thủy tinh, cốc nước vôi trong

c. Cách tiến hành

Lấy hai cốc nước vôi trong giống nhau, đặt lên hai tấm kính ướt rồi dùng hai chuông thủy tinh A và B úp vào, trong chuông A có đặt một chậu cây Cho cả hai chuông thí nghiệm vào chỗ tối

d. Hướng dẫn học sinh quan sát

Hãy quan sát sự thay đổi của hai cốc nước vôi trong

e. Kết quả, yêu cầu

Kết quả

Cốc nước vôi trong ở chuông A bị đục

Cốc nước vôi trong ở chuông B không bị đục

Yêu cầu

Giải thích hiện tượng đã xảy ra

2.1.2. Thí nghiệm 2 Thí nghiệm về enzim

a. Mục đích

Chứng minh vai trò của enzim trong các điều kiện khác nhau.

b. Nguyên liệu, dụng cụ, hóa chất

5 ống nghiệm, ống nhỏ giọt, đèn cồn, dung dịch tinh bột, dung dịch iôt 0,3%, dung dịch HCl 5%, enzim pepsin, nước đá, nhiệt kế

c. Cách tiến hành

Ống nghiệm 1: 5 ml dung dịch tinh bột + 1 ml nước bọt để vào nước ấm

370C

Ống nghiệm 2: 5 ml dung dịch tinh bột + 1 ml nước bọt đã đun sôi trên đèn cồn

Ống nghiệm 3: 5 ml dung dịch tinh bột + 1 ml nước bọt + 1 ml dung dịch HCl để vào nước ấm 370C

Ống nghiệm 4: 5 ml dung dịch tinh bột + 1 ml nước bọt để vào nước đá Ống nghiệm 5: 5 ml dung dịch tinh bột + enzim pepsin để vào nước ấm 370C Nhỏ vài giọt dung dịch iôt 0,3% vào các ống nghiệm 1, 2, 3, 4, 5 (Biết rằng tinh bột phản ứng với iot cho màu xanh tím)

d. Hướng dẫn học sinh quan sát

Quan sát hiện tượng xảy ra giữa các ống nghiệm và so sánh kết quả giữa các ống nghiệm

e. Kết quả, yêu cầu

Hãy so sánh kết quả của các ống nghiệm? Giải thích vì sao có sự khác nhau giữa các ống nghiệm

2.1.3. Thí nghiệm 3: Thí nghiệm chứng minh tính thẩm thấu của tế bào

a. Mục đích

Chứng minh tính thẩm thấu của tế bào

b. Nguyên liệu, dụng cụ, hóa chất

Cốc thủy tinh, 1 quả trứng gà, giấm ăn và dd xiro dâu

c. Cách tiến hành

Ngâm 1 quả trứng gà sống trong cốc giấm trong 3 ngày, giấm sẽ làm tan vỏ CaCO3 của trứng, quả trứng chỉ còn lại lớp vỏ lụa mềm Cho quả trứng vào cốc chứa dd xiro dâu 20% Sau 45 phút lấy quả trứng ra khỏi cốc, cho vào cốc chứa nước cất trong 15 phút

d. Hướng dẫn học sinh quan sát

Quan sát hiện tượng xảy ra

e. Kết quả, yêu cầu

Giải thích hiện tượng xảy ra trong thí nghiệm trên

2.1.4. Thí nghiệm 4: Quang hợp ở thực vật.

a. Mục đích

Chứng minh quá trình quang hợp ở thực vật tạo ra khí là O2

b. Nguyên liệu, dụng cụ, hóa chất

Chai nhựa, nước cất, rong đuôi chồn, 1 bong bóng

c. Cách tiến hành

Lấy một chai nhựa đổ đầy nước, cho vào chai khoảng 5 rong đuôi chồn Sau đó, dung bong bóng bịt chặt miệng lại Đặt chai ở nơi có nắng gắt

d. Hướng dẫn quan sát

Quan sát hiện tượng xảy ra trong 1h, 2h, và 3h

e. Kết quả, yêu cầu

Kết quả

Bong bóng sẽ phình lên

Yêu cầu

Quan sát và lý giải hiện tượng xảy ra trong 1h, 2h, và 3h

2.1.5. Thí nghiệm 5: Quan sát một số vi sinh vật

a. Mục đích

Quan sát một số đối tượng vi sinh vật

b. Nguyên liệu, dụng cụ, hóa chất

Vỏ các loại trái cây bị mốc, cơm nguội bị mốc, mẩu bánh mì bị mốc…

Nấm men: bột men bánh mì nuôi trong nước đường 1 – 2h

Váng dưa chua

Kính hiển vi, que cấy vô trùng, lam, lamen, đèn cồn, ống nhỏ giọt, xanh metylen…

c. Cách tiến hành

Quan sát nấm men: Dùng que cấy lấy một giọt nước váng chua cho lên phiến kính sạch, hong khô tự nhiên hoặc hơ nhẹ vài lần trên ngọn lủa đèn cồn Dùng ống nhỏ giọt nhỏ một giọt xanh metylen vào vị trí mẩu đã khô Để tự nhiên trong 1 – 2 phút, rửa nhẹ bằng nước sạch, hơ nhẹ trên ngọ lửa đèn cồn rồi đưa tiêu bản lên kính hiển vi quan sát

Quan sát nấm mốc: Dùng que cấy lấy ít mốc ở mẫu bánh mì, cho vào ống nghiệm chứa nước khuấy cho tan đều sau đó dùng ống nhỏ giọt nhỏ một giọt lên phiến kính sạch Hong phiến kính khô tự nhiên hay hơ trên ngọn lủa đèn cồn Cố định tiêu bản trong cồn 960 trong thời gian 5 phút, sau đó lên kính quan sát

d. Hướng dẫn quan sát

Quan sát tiêu bản lần lượt ở các ống kính khác nhau từ nhỏ đến lớn

Nấm men: hình cầu, các tế bào nảy chồi bắt màu xanh

Nấm mốc: quan sát

e. Kết quả, yêu cầu

Quan sát và vẽ hình dạng vi sinh vật.

Nấm mốc

Nấm men

2.2. Sử dụng thí nghiệm trong dạy học hình thành khái niệm

Thí nghiệm 1: Thí nghiệm chứng minh sự hô hấp ở thực vật.

a. Mục đích sử dụng

Hình thành khái niệm hô hấp ở thực vật

b. Tiến trình tổ chức

Bước 1: Đặt vấn đề.

Quá trình quang hợp tạo ra các hợp chất hữu cơ cần thiết cho cây Vậy quá trình nào đã diễn ra để phân giải các chất hữu cơ đó tạo ra năng lượng cho cây sinh trưởng và phát triển

Bước 2: Tổ chức cho học sinh hành động

Giáo viên trình bày thí nghiệm như trên

Bước 3: Dẫn dắt học sinh.

Tại sao ở chuông B chỉ có cốc nước vôi? Điều đó chứng tỏ điều gì?

So sánh hiện tượng xảy ra ở 2 chuông

Tại sao ở chuông có cây xanh, cốc nước vôi trong bị đục?

Bước 4: Đưa dấu hiệu bản chất và logic vào định nghĩa

Chuông B chỉ có cốc nước vôi trong để chứng tỏ không có sự phân giải các chất hữu cơ làm cốc nước vôi trong bị đục

Chuông A có cây xanh làm cốc nước vôi trong bị đục là do sự phân giải các chất hữu cơ tạo ra khí CO2.

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + ATP

Vậy hô hấp là gì?

Bước 5: Hệ thống hóa khái niệm.

Sau khi phát biểu được khái niệm hô hấp Từ đó liên hệ với một số kiến thức liên quan trong bài đó là:

Vai trò của hô hấp

Cơ chế hô hấp

Thí nghiệm 2: thí nghiệm về enzim.

a. Mục đích sử dụng

Hình thành khái niệm enzim.

b. Tiến trình tổ chức

Bước 1: Đặt vấn đề.

Khi chúng ta ăn, thức ăn từ miệng xuống đến dạ dày, qua các phần của hệ tiêu hóa Thức ăn đã được tiêu hóa một phần là do đâu

Bước 2: Tổ chức cho học sinh hành động

Giáo viên trình bày thí nghiệm như trên

Bước 3: Dẫn dắt học sinh.

Hãy so sánh kết quả của các ống nghiệm?

Giải thích vì sao có sự khác nhau giữa các ống nghiệm

Bước 4: Đưa dấu hiệu bản chất và logic vào định nghĩa

Các ống nghiệm có kết quả là khác nhau và quá trình tinh bột bị biến đổi là

do ảnh hưởng tác dụng của enzim

Vậy enzim là gì?

Bước 5: Hệ thống hóa khái niệm.

Sau khi phát biểu được khái niệm enzim Từ đó liên hệ với một số kiến thức liên quan trong bài đó là:

Cơ chế tác động của enzim

Vai trò của enzim trong quá trình chuyển hóa vật chất

Thí nghiệm 3: Thí nghiệm chứng minh tính thẩm thấu của tế bào

a. Mục đích sử dụng

Hình thành khái niệm thẩm thấu, môi trường ưu trương và môi trường nhược trương

b. Tiến trình tổ chức