Vận dụng ph­ương pháp mô hình hóa trong dạy học sinh học tế bào (Sinh học 10)

- Mô hình hóa trong dạy học sinh học là phương pháp giúp học sinh hiểu rõ đối tượng nghiên cứu vì mô hình là vật đại diện, mô phỏng đối tượng và trên đó học sinh có thể thực hiện các th

Thái Nguyên – Năm 2014

MỞ ĐẦU

ĐOÀN THỊ HƯƠNG

RÈN LUYỆN CHO HỌC SINH

KỸ NĂNG HỆ THỐNG HÓA KIẾN THỨC TRONG DẠY

HỌC SINH HỌC TẾ BÀO (SINH HỌC 10)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

NGÔ THỊ THẢO

VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH HÓA TRONG DẠY HỌC SINH HỌC TẾ BÀO (SINH HỌC 10)

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Thái Nguyên – Năm 2015

Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học môn Sinh học

Mã số: 60.14.10

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Phúc Chỉnh

Thái Nguyên – Năm 2014

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Phúc Chỉnh

Thái Nguyên – Năm 2015

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Nguyễn Phúc Chỉnh

Các số liệu, kết quả trong luận văn này là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kì công trình nào khác

Thái Nguyên, tháng 6 năm 2015

Tác giả luận văn

Ngô Thị Thảo

LỜI CẢM ƠN

Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành, sâu sắc đến PGS.TS Nguyễn Phúc Chỉnh – người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn

Em xin chân thành cảm ơn tập thể, cán bộ giảng viên trong tổ bộ môn

PP giảng dạy Sinh học, Khoa Sinh – KTNN, trường ĐH sư phạm Thái Nguyên cùng tập thể cán bộ giảng viên khoa Sau đại học, Đại học Thái Nguyên đã tạo điều kiện thuận lợi cho em trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu tại trường

Cảm ơn gia đình, đồng nghiệp, bạn bè đã quan tâm, giúp đỡ, động viên tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài

Thái Nguyên, tháng 4 năm 2015

Tác giả luận văn

Ngô Thị Thảo

MỤC LỤC

Trang

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài 3

3 Nhiệm vụ nghiên cứ của đề tài 3

4 Đối tượng và khách thể nghiên cứu 3

5 Phương pháp nghiên cứu 3

6 Giả thuyết khoa học 4

7 Những đóng góp của đề tài 4

Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 5

1.1 Tổng quan tài liệu 5

1.2 Cơ sở lý thuyết của đề tài 7

Chương 2: VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH VÀO DẠY HỌC SINH HỌC 22

2.1 Phân tích chương trình sinh học tế bào 22

2.2 Vận dụng phương pháp mô hình hóa trong dạy học sinh học tế bào – sinh học 10 29

Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 50

3.1 Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm 50

3.2 Nội dung và phương pháp thực nghiệm 51

3.3 Kết quả TN sư phạm 55

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 60

1 Kết luận 60

2 Đề nghị 60

MỘT SỐ GIÁO ÁN THỰC NGHIỆM 62

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Các mức độ lưu giữ thông tin của các kênh thu nhận thông tin 16

Bảng 1.2 So sánh quá trình học tập của học sinh với quá trình nghiên cứu của nhà khoa học 18

Bảng 2.1 Nội dung SGK sinh học 10 23

Bảng 2.2 Các mức độ sử dụng phương pháp mô hình hóa trong dạy học 36

Bảng 3.1 Các bài dạy thực nghiệm 51

Bảng 3.2 Tần số điểm kiểm tra 55

Bảng 3.3 Tần suất điểm kiểm tra 56

Bảng 3.4 Bảng tần suất hội tụ tiến điểm kiểm tra 56

Bảng 3.5 Bảng kiểm định giá trị trung bình điểm kiểm tra 57

Bảng 3.6 Phân tích phương sai điểm kiểm tra 58

DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Sơ đồ cấu trúc của ADN 13

Hình 1.2 Đồ thị năng lượng hoạt hóa 14

Hình 1.3 Sơ đồ cơ chế ổn định bộ NST ở người 15

Hình 2.1 Khái quát ác đặc trưng sống của tế bào 28

Hình 2.2 Quy trình mô hình hóa trong dạy học sinh học tế bào 30

Hình 2.3 Thí nghiệm về ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt tính enzim 31

Hình 2.4 Đồ thị về ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt tính enzim amilaza 31

Hình 2.5 Mô hình ADN do học sinh xây dựng 35

Hình 2.6 Đồ thị về ảnh hưởng của pH đến hoạt tính của enzim amilaza 36

Hình 2.7 Mô hình quá trình nguyên phân 41

Hình 2.8 Đồ thị biểu diễn hàm lượng ADN qua quá trình phân bào 44

Hình 2.9 Các con đường vận chuyenr các chất qua màng sinh chất 45

Hình 2.10 Sơ đồ cấu tạo tế bào động vật 48

Hình 3.1 Biểu đồ tần suất điểm kiểm tra 56

Hình 3.2 Đồ thị tần suất hộ tụ tiến điểm kiểm tra 57

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Xuất phát từ nhiệm vụ đổi mới phương pháp dạy học

Hội nghị lần thứ tám BCH trung ương Đảng khóa XI diễn ra trong bối cảnh nền kinh tế tri thức, công nghệ thông tin và truyền thông phát triển mạnh mẽ Nghị quyết số 29 NQ/TW về đổi mới căn bản và toàn diện giáo dục và đào tạo đáp ứng nhu cầu công nghiệp hóa và hiện đại hóa trong điều kiện kinh tế thị trường định hướng XHCN và hội nhập quốc tế được thông qua đặt ra nhiều nhiệm vụ cho việc triển khai đổi mới giáo dục Văn kiện khẳng định “phải chuyển mạnh quá trình giáo dục từ chủ yếu trang bị kiến thức sang phát triển toàn diện năng lực và phẩm chất người học Học đi đôi với hành, lý luận gắn với thực tiễn, giáo dục nhà trường gắn với giáo dục gia đình và xã hội.” [2]

Như vậy, định hướng cơ bản của việc đổi mới giáo dục là chuyển từ dạy chữ sang dạy người, dạy kiến thức sang dạy kĩ năng, chuyển từ nền giáo dục mang tính hàn lâm sang nền giáo dục coi trọng phát triển năng lực giải quyết vấn đề, phát huy tính chủ động và sáng tạo của người học

Muốn thực hiện được mục tiêu trên lí luận dạy học cần phải nghiên cứu, tìm tòi để đề xuất những phương pháp mới nhằm phát huy tính tích cực của người học

Xuất phát từ thực trạng dạy học sinh học ở trường phổ thông

- Chương trình sinh học tế bào (sinh học 10) được xây dựng ở mức độ

khái quát hóa cao, vừa nâng cao, vừa mở rộng hơn so với chương trình sinh học

tế bào ở THCS Chương trình sinh học tế bào ở THCS chỉ dừng lại ở mức độ liệt

kê sự kiện, hiện tượng đơn lẻ, ở THPT sinh học tế bào đề cập đến những khái niệm bản chất, cơ chế của các hiện tượng sinh học Điều đó đòi hỏi học sinh phải

tư duy logic, tự học để phát hiện ra kiến thức chứ không phải chỉ là chép bài, ghi nhớ cách máy móc Đó cũng chính là biến quá trình dạy học thành quá trình tự học và học sinh là chủ thể của quá trình nhận thức

- Mặt khác, chương trình sinh học tế bào được xây dựng trên quan điểm

cấu trúc luôn phù hợp với chức năng Cho nên, giáo viên phải tổ chức cho học sinh tự lực quan sát, phân tích để tìm ra mối liên hệ thống nhất biện chứng giữa cấu trúc và chức năng Muốn vậy giáo viên phải kết hợp nhuần nhuyễn nội dung kiến thức và thiết bị dạy học như thí nghiệm, mẫu vật, mô hình, để hình thành cho học sinh phương pháp nghiên cứu khoa học

- Hơn nữa, sinh học nói chung, sinh học tế bào nói riêng là một môn

khoa học có tính trực quan cao, kiến thức sinh học rất gần gũi với cuộc sống, hình thành khả năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, hình thành khả năng giải quyết vấn đề mới, khả năng đề xuất các giải pháp mới

- Để đạt được mục tiêu trên giáo viên cần phải dạy cho các em phương

pháp nhận thức khoa học, tự lựa chọn con đường để tới kiến thức

Tuy nhiên, việc rèn luyện cho học sinh khả năng tự học, chủ động, sáng tạo trong nhận thức còn gặp nhiều khó khăn và chưa đạt hiệu quả cao, đặc biệt là trong dạy học sinh học tế bào

- Để khắc phục những hạn chế đó thì giáo viên cần phải lựa chọn, kết hợp

các phương pháp dạy học phù hợp, phát huy tính tích cực chủ động sáng tạo của học sinh Một trong các phương pháp có khả năng rèn luyện trí thông minh, sáng tạo của học sinh là phương pháp mô hình hóa trong dạy học sinh học

Xuất phát từ tính ưu việt của phương pháp mô hình hóa

- Mô hình sử dụng trong dạy học sinh học có thể là hình vẽ, đồ thị, thí

nghiệm ảo, công thức ,

- Mô hình hóa trong dạy học sinh học là phương pháp giúp học sinh

hiểu rõ đối tượng nghiên cứu vì mô hình là vật đại diện, mô phỏng đối tượng

và trên đó học sinh có thể thực hiện các thao tác tư duy và thực nghiệm

- Sử dụng mô hình trong dạy học để giải thích các hiện tượng sinh học,

nhất là các hiện tượng ở cấp hiển vi, siêu hiển vi không quan sát được sẽ rất

có giá trị

- Sử dụng mô hình giúp hoc sinh tự tìm hiểu, khám phá và giải quyết

các vấn đề nảy sinh trong cuộc sống một cách sáng tạo, tạo động cơ và sự say

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài

Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của phương pháp mô hình hóa để vận dụng trong dạy học sinh học tế bào nhằm nâng cao chất lượng dạy học môn học này ở trường THPT

3 Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của phương pháp mô hình hóa

- Vận dụng phương pháp mô hình hóa trong dạy học sinh học tế bào

(sinh học 10)

- Thực nghiệm sư phạm để kiểm chứng phương án đề ra

4 Đối tượng và khách thể nghiên cứu

4.1 Đối tượng nghiên cứu

- Vận dụng phương pháp mô hình hóa trong dạy học sinh học tế bào (

sinh học 10)

4.2 Khách thể nghiên cứu

- Quá trình dạy học sinh học 10

5 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

Phân tích, tổng hợp, so sánh và khái quát các nguồn tài liệu và thực tiễn

có liên quan để xây dựng cơ sở lý thuyết cho việc nghiên cứu đè tài

- Phương pháp tổng kết kinh nghiệm

Kết hợp lý thuyết và thực tiễn quan sát được vận dụng phương pháp

mô hình hóa vào thực tiễn, phân tích kết quả thực tiễn có liên quan đến vận dụng phương pháp mô hình hóa

- Phương pháp thực nghiệm sư phạm:

Thực nghiệm sư phạm ở một số trường THPT nhằm kiểm chứng giả thuyết khoa học của đề tài

- Phương pháp thống kê toán học:

Các số liệu trong thực nghiệm sư phạm được xử lý bằng thống kê phần mềm Microsoft Excel, xác định các tham số đặc trưng mang tính khách quan

6 Giả thuyết khoa học

Nếu vận dụng phương pháp mô hình hóa vào dạy học sinh học tế bào (sinh học 10) sẽ nâng cao chất lượng dạy học phần sinh học tế bào

7 Những đóng góp của đề tài

- Xây dựng qui trình mô hình hóa nội dung sinh học tế bào (sinh học 10)

- Vận dụng phương pháp mô hình hóa vào các khâu của quá trình dạy học sinh học tế bào (sinh học 10)

Ý tưởng về mô hình hóa trong dạy học được dề xuất bởi bởi Aristodes

C Barreto từ rất sớm Phương pháp mô hình hóa ra đời dựa trên những thành tựu về khoa học tâm lý, khoa học giáo dục, toán học, logic học và dựa trên kĩ thuật hiện đại Bồi dưỡng cho học sinh năng lực phát hiện, đặt và giải quyết vấn đề là mục tiêu của phương pháp mô hình nói riêng và phương pháp dạy học tích cực nói chung

Trên thế giới, phương pháp dạy học tích cực có mầm mống từ cuối thế

kỉ XIX, đầu thế kỉ XX, đặc biệt phát triển mạnh mẽ trong những năm 50, 60 trong giáo dục Liên Xô (cũ) và các nước XHCN Nhưng những tư tưởng trong giai đoạn này vẫn được xem như triết lý chứ chưa tạo ra sức mạnh về công nghệ trong dạy học

Sự chuyển hóa từ phương pháp khoa học sang phương pháp dạy học thông qua xử lý sư phạm nhằm phát triển năng lực sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề mới thực sự tạo sự đổi mới trong giáo dục Phương pháp khoa học dần dần trở nên phổ biến và thâm nhập rộng rãi vào các môn khác Phương pháp mô hình hóa cũng ngày càng phát triển và giữ vị trí quan trọng trong dạy học

Sự phát triển của phương pháp mô hình đã đưa đến nhiều định nghĩa khác nhau về mô hình:

Năm 1989 Davis và Manson đã nghiên cứu về mô hình hóa trong dạy học toán, tác giả cho rằng mô hình hóa trong dạy học toán giúp học sinh tiếp cận môn toán từ thực tế giúp việc học toán có ý nghĩa hơn, tạo động cơ say

mê học tập [dẫn theo 6]

Năm 1991, Hartcler đưa ra ý kiến cho rằng mô hình có nhiều loại, sử dụng loại mô hình nào phụ thuộc vào ý đồ của người dùng và bối cảnh áp dụng mô hình đó [dẫn theo 6]

Theo chevallar định nghĩa thì mô hình là một “ cái máy “ mà hoạt động của nó cho phép tạo ra những kiến thức liên quan đến hệ thống mô hình hóa Tác giả đã đưa ra quy trình thiết kế “các máy” đó gồm 4 bước: Chuyển hệ thống ngoài toán học thành mô hình trung gian, hoạt động toán học trong mô hình toán học, trở lại tình huống được nghiên cứu để chuyển trả lời toán học thành trả lời những câu hỏi ban đầu [dẫn theo 6]

Kaiser-Messmer nêu hai hướng khai thác mô hình Thứ nhất, sử dụng

mô hình để hiểu và giải quyết các vấn đề thực tiễn như một phương tiện để dạy học ở trường phổ thông Thứ hai, mô hình được dùng để phục vụ mục đích nghiên cứu khoa học [dẫn theo 6]

Vào những năm 2000, nhiều tác giả đã tập trung nghiên cứ, khai thác mô hình theo hướng thứ nhất Barbosa đưa ra kết luận, mô hình hóa đóng vào vai trò quan trọng trong dạy học là môi trường để học sinh tìn hiểu, khám phá kiến thức

Nhiều tác giả đưa ra quy trình chuyển từ mô hình hóa trong khoa học sang mô hình hóa dạy học Hartzler mô tả bốn giai đoạn mô hình hóa:

+ Quan sát hiện tượng

+ Phác thảo tình huống nhận ra các yếu tố quan trọng

+ Lập giả thuyết về mối quan hệ giữa các yếu tố

+ Thông báo kết quả, đối chiếu mô hình với thực tiễn và kết luận [dẫn theo 6]

Phương pháp mô hình là phương pháp có trình độ cao về tính khái quát cho nên việc vận dụng đòi hỏi học sinh và giáo viên phải có vốn hiểu biết nhất định liên quan Khi bàn về những khó khăn khi áp dụng mô hình hóa V.G- Razumovxki đã nhận định “Ở giai đoạn xây dựng mô hình, vì việc tìm

ra những đối tượng trìu tượng thích hợp có thể thay thế cho sự vật, quá trình, hiện tượng nghiên cứu là rất khó, nên thông thường thì học sinh không tự làm

1.1.2 Tình hình nghiên cứu phương pháp mô hình hóa trong dạy học ở Việt Nam

Ở Việt Nam, phương pháp mô hình hóa vẫn còn khá mới mẻ đối với giáo viên Chưa có nhiều công trình nghiên cứu về việc vận dụng phương pháp này trong dạy học ở trường phổ thông

Trịnh Thị Hải Yến với luận án “Sử dụng phương pháp nhận thức trong dạy học vật lý phổ thông nhằm phát triển tư duy học sinh” đã đề cập đến chức năng của mô hình trong dạy học vật lý ở trường phổ thông đồng thời xây dựng quy trình mô hình hóa trong dạy học [9]

Nguyễn Danh Nam với đề tài “Nghiên cứu vận dụng phương pháp mô hình hóa trong dạy học toán ở trường phổ thông” đã áp dụng phương pháp mô hình hóa dạy một số tình huống làm sáng tỏ một số yếu tố toán học trong thực tiễn và hiểu được ý nghĩa của các số liệu thống kê từ thực tiễn Những kết quả nghiên cứu này sẽ làm cơ sở cho những nghiên cứu tiếp theo về khả năng vận dụng phương pháp mô hình hóa trong dạy học toán ở trường trung học phổ thông hiện nay [6]

Đề tài “Vận dụng phương pháp mô hình hóa trong dạy học chương từ trường- vật lí 11 nâng cao” của tác giả Trần Quang Trung đã đề cập đến khái niệm, tính chất, chức năng của mô hình trong dạy học vật lí [7]

Đối với môn sinh học, mô hình được sử dụng trong dạy học theo khuynh hướng sử dụng mô hình có sẵn với các yếu tố tri thức đã được xác định rõ Một số công trình nghiên cứu về việc sử dụng mô hình trong dạy học sinh nhưng chưa định hướng vận dụng và chưa xây dựng quy trình vận dụng phương pháp này trong dạy học sinh học Một số tác giả có đề cập đến tính chất, chức năng của mô hình có sẵn

1.2 Cơ sở lý thuyết của đề tài

1.2.1 Khái niệm mô hình sinh học

Khái niệm mô hình được sử dụng rộng rãi trong ngôn ngữ thông thường hàng ngày và trong khoa học với những ý nghĩa khác nhau.Trong giờ

học, học sinh thường gặp mô hình về động cơ đốt trong, mô hình trái đất,…

đó là những vật cùng hình dạng nhưng được thu nhỏ lại mô phỏng cấu tạo, hoạt động của vật cần nghiên cứu Hay trong nghiên cứu khoa học mô hình phân tử, mô hình nguyên tử,… lại mô tả những vật thể mà ta chỉ biết được những tính chất của chúng chứ không quan sát được Nói chung, có rất nhiều định nghĩa khác nhau về mô hình

- Mô hình theo từ điển là một dạng toán học hoặc một dạng hình vẽ của một đối tượng hoặc một hệ thống đang tồn tại trong thế giới thực Mục đích của việc xây dựng nhằm hiểu biết rõ hơn về một nguyên thể bằng một chi phí hợp lý hơn Bằng cách thay đổi đặc tính của mô hình bạn có thể rút ra các kết luận về nguyên thể đó

- Trong toán học, theo Chevallard (1991), một mô hình được coi là một cái máy mà hoạt động của nó cho phép tạo ra những kiến thức liên quan đến

hệ thống được mô hình hóa Mason và Davis thì định nghĩa mô hình là vật dùng thay thế mà qua đó ta thấy được các đặc điểm đặc trưng của vật thể thực

tế Thông qua mô hình ta có thể thao tác và khám phá các thuộc tính của đối tượng mà không cần đến vật thật [dẫn theo 6]

- Trong vật lý, mô hình được định nghĩa là một hệ thống được hình dung trong óc hay được thực hiện một cách vật chất, hệ thống đó phản ánh những thuộc tính bản chất của đối tượng nghiên cứu hoặc tái tạo nó, bởi vậy việc nghiên cứu mô hình sẽ cung cấp cho ta những thông tin mới về đối tượng [9]

- Trong sinh học, người ta đưa ra định nghĩa mô hình vật chất là phương tiện dạy học hình khối phản ánh tính chất, cấu tạo cơ bản của vật Giá trị sư phạm của của mô hình ở chỗ nó có khả năng truyền dạt thông tin về sự phân bố và tác động qua lại giữa các bộ phận trong mô hình ở chỗ nó có khả năng truyền đạt thông tin về sự phân bố và tác động qua động qua lại giữa các

bộ phận trong mô hình Bên cạnh đó còn có mô hình tượng trưng hay mô hình tưởng tượng như sơ đồ bảng biểu, đồ thị [5]

Có ý kiến lại cho rằng, mô hình là một đối tượng nào đó thay thế cho một nguyên bản tương xứng để có thể giải quyết một nhiệm vụ cụ thể trên cơ

sở đồng dạng về cấu trúc và chức năng

Trong sinh học, mô hình có thể gồm các hình vẽ, bảng biểu, đồ thị, sơ

đồ, công thức, biểu tượng, mô hình ảo trên máy tính

1.2.2 Vai trò của phương pháp mô hình hóa trong dạy học sinh học

* Giải thích các sự vật, hiện tượng liên quan đến đối tượng

Mô hình trong dạy học thay thế cho những sự vật, hiện tượng và các quá trình sinh học xảy ra trong thực tiễn mà giáo viên và học sinh không thể tiếp cận trực tiếp được Chúng giúp cho học sinh phát huy các giác quan và thao tác tư duy để nhận biết được mối quan hẹ giữa các mặt cảu đối tượng, từ

đó giải thích được các hiện tượng, quá trình, quy luật sinh học

b Hình thành kĩ năng

- Mô hình hóa giúp học sinh phát triển các năng lực nhận thức, đặc biệt

là khả năng quan sát, tư duy (phân tích các hiện tượng, xây dựng giả thuyết, rút

ra những kết luận có độ tin cậy) qua việc xây dựng và thao tác trên mô hình

- Thông qua nghiên cứu sự kiện khởi đầu, tìm ra các tính chất của đối tượng, học sinh phải có kĩ năng tổng hợp, khái quát háo những tính chất, đặc điểm đó thành những dấu hiệu bản chất để xây dựng mô hình

c Dự đoán các sự kiện, hiện tượng mới

Một mô hình không chỉ dùng để mô tả và giải thích hiện tượng sinh học

mà hơn thế, nó còn được dùng để dự đoán các hiện tượng mới Không có chức năng tiên đoán này, mô hình mất đi vai trò quan trọng của nó trong khoa học

d Phát triển hứng thú học tập

Đƣợc xây dựng nhờ thao tác khái quát hóa, trừu tƣợng hóa để trừu xuất những tính chất thứ yếu, giữ lại những đặc tính bản chất của đối tƣợng nên

mô hình đơn giản hơn rất nhiều so với hiện thực khách quan

Mô hình giúp cụ thể hóa những đối tƣợng, trừu tƣợng thành những hệ thống đơn giản hơn, gần gũi hơn, tạo điều kiện cho học sinh nghiên cứu đƣợc các đặc điểm, tính chất của đối tƣợng một cách dễ dàng giúp làm sinh động, nâng cao lòng tin của học sinh vào khoa học

tử nhƣng kết quả thu đƣợc bằng thực nghiệm

Hiện thực khách quan vô cùng đa dạng và phong phú Mà mỗi mô hình chỉ phản ánh đƣợc một hoặc một số mặt nào đó của thực tại Một sự vật, hiện tƣợng khách quan phải dùng nhiều mô hình để phản ánh Bằng các thao tác Khái quát hóa, trừu tƣợng hóa để loại bỏ, giản lƣợc những chi tiết thứ yếu, chỉ giữ lại những thuộc tính ban đầu; kết quả tạo ra mô hình đơn giản hóa hơn so với đối tƣợng gốc

Nhờ tính chất đơn giản này của mô hình mà nhà nghiên cứu có thể nắm chắc những vấn đề cơ bản nhất của sự vật, hiện tượng khách quan, khái quát hóa chúng để rút ra quy luật Nếu không dùng những mô hình đơn giản để nghiên cứu mà nghiên cứu ngay trên đối tượng hiện thực phức tạp thì nhiều trường hợp số bị nhầm lẫn

c Tính trực quan

- Tính trực quan của mô hình thể hiện ở chỗ dễ dàng nhận biết được bằng các giác quan Nhờ dễ dàng nhận biết được bằng các giác quan Nhờ tính chất này mà học sinh có thể cảm giác, tri giác trực tiếp trên mô hình thay cho việc nghiên cứu trực tiếp trên đối tượng thực tế

- Tính trực quan còn được thể hiện ở chuyển những mỗi quan hệ không thể tri giác trực tiếp thành những tính chất, mối quan hệ vật chất gần gũi, có thể tiếp cận trực tiếp được

Ví dụ: liên kết photphodieste trong phân tử ADN giữa deoxiribozo và axit photphoric được mô tả như các bậc thang của 1 thang dây xoắn

d Tính quy luật riêng

Khi xây dựng mô hình phải dựa vào tính tương tự của nó với đối tượng sinh học mà nó phản ánh nhưng bản thân mô hình lại có những tính chất riêng được quy định bởi cấu trúc, tính chất, mối quan hệ giữa các phần tử cấu tạo nên nó Ví dụ, mô hình toán học tuân theo quy luật riêng của toán học Nhờ tính chất này của mô hình mà người ta không chỉ dừng lại ở việc mô tả, tìm hiểu các hiện tượng sinh học mà còn giúp phát hiện những quy luật mới, cung cấp những thông tin mới

thực tế Do đó, không có mô hình nào hoàn toàn giống hệt thực tế hay nói cách khác mô hình nào cũng có tính lý tưởng

Tính lý tưởng càng cao thì mô hình càng có tính khái quát và càng giúp

ta nhận thứ được những nét chung nhất của hiện tượng.tuy nhiên, mô hình càng có tính ý tưởng cao thì sử dụng mô hình để nghiên cứu thực tế càng gặp nhiều khó khăn vì ta cần phải bổ sung vào cấu trúc chung của mô hình nhiều yếu tố cụ thể phù hợp với các đối tượng nghiên cứu

1.2.3 Các loại mô hình sử dụng trong dạy học sinh học

1.2.3.1 Mô hình vật chất

- Là loại mô hình dạy học dạng hình khối phản ánh cấu tạo, tính chất cơ bản của vật

- Loại mô hình này có ưu điểm là có khả năng truyền đạt thông tin về

sự phân bố và tác động qua lại giữa các bộ phận trong mô hình

- Ví dụ: Mô hình tế bào bằng chất dẻo, mô hình ADN bằng giấy,…

- Loại mô hình này chỉ sử dụng ở giai đoạn thấp của quá trình nhận thức khi hình thành các biểu tượng hay thu thập kiến thức có tính chất kinh nghiệm Những kiến thức học sinh lĩnh hội được từ loại mô hình này thường

là những tính chất bên ngoài của hiện tượng, đối tượng thực

1.2.3.2 Mô hình ký tưởng ( mô hình lý thuyết)

Là những mô hình trừu tượng mà trên đó người ta chỉ áp dụng các thao tác tư duy lý thuyết, các phần tử của mô hình và đối tượng thật có bản chất sinh học hoàn toàn khác nhau nhưng chúng hoạt động theo những quy luật giống nhau

Mô hình lý thuyết gồm nhiều loại khác nhau:

a Mô hình kí hiệu

- Mô hình toán học

Là loại mô hình có bản chất sinh học khác với vật gốc, diễn tả những đặc tính của vật gốc bằng một hệ thức toán học

Ví dụ:

Số tế bào con sinh ra từ một tế bào ban đầu sau k lần nguyên phân là x = 2k

Công thức T = (x – k).n diễn tả tổng nhiệt tích lũy được trong một giai doạn phát triển hay cả vòng đời của một cá thể, trong đó T là tổng nhiệt hữu hiệu, x là nhiệt độ môi trường, k là ngưỡng nhiệt phát triển, n là số ngày trong vòng đời của sinh vật

Mô hình toán học có vai trò thay thế đối tượng nghiên cứu bằng một hệ thức toán học sao cho khai thac hệ thức toán học đó sẽ thu được những thông tin cần thiết một cách thuận lợi nhất

- Mô hình sơ đồ ( Graph)

Graph là một tập hợp số lượng hữu hạn các đỉnh và cung có đầu mút tại đỉnh đó, mỗi cạnh nối hai đỉnh khác nhau và hai đỉnh nối nhau bằng nhiều nhất một cạnh

Graph là sơ đồ thể hiện toàn bộ nội dung cơ bản của một bài học hay một chương, một phần Khi nhìn vào graph ta thấy rõ nội dung kiến thức cơ bản nhất và quan trọng nhất của một bài học

Có thể dùng graph để mô tả khái niệm, quá trình, quy luật sinh học

Hình 1.1 Sơ đồ cấu trúc của ADN

Bazơ nitơ

T

G

X

Hình 1.2 Đồ thị năng lượng hoạt hóa

c Hình ảnh

Loại mô hình này thể hiện đƣợc cấu tạo, tính chất của đối tƣợng nghiên qua hình phẳng Do đó nó đƣợc sử dụng khi muốn mô tả cấu tao, quá trình, cơ chế sinh học nào đó Hình ảnh đƣợc dùng rộng rãi trong thực tế vì nó có tính hiệu quả, đơn giản, kích thích đƣợc thị giác của học sinh Giáo viên có thể dùng hình ảnh dạng “ Khuyết” tƣ duy của học sinh Ví dụ, có thể sử dụng mô hình khuyết để dạy về ý nghĩa của quá trình giảm phân

Hình 1.3 Sơ đồ cơ chế ổn định bộ NST ở người

d Mô hình ảo trên máy tính

Loại mô hình này dựa trên ngôn ngữ lập trình Những mô hình trong máy tính là loại mô hình kí hiệu đã được vật chất hóa Những hiện tượng hay quá trình sinh học cần nghiên cứu được mô hình hóa dưới dạng dữ liệu.Mô hình này được sử dụng rộng rãi trong dạy học sinh học để dạy các quá trình sinh học, nhất là những quá trình diễn ra ở cấp độ phân tử, tế bào mà không quan sát được bằng mắt thường hay dưới kính hiển vi Ví dụ, mô hình quá trình tự nhân đôi ADN, quá trình phiên mã, nguyên phan, giảm phân

e Mô hình biểu tượng

Mô hình biểu tượng là dạng mô hình trừu tượng nhất của mô hình lý tưởng Những mô hình biểu tượng không tồn tại trong không gian, trong thực

tế mà chỉ có trong tư duy của ta, ta chỉ có thể tưởng tượng ra mô hình trong tư duy chứ không làm ra mô hình cụ thể Ví dụ, mã bộ ba, mã di truyền, bộ ba đối mã,… Mô hình này ít khi được sử dụng trong môn sinh học

1.2.4 Những ưu điểm và nhược điểm của phương pháp mô hình hóa trong dạy học sinh học

1.2.4.1 Những ưu điểm

- Thứ nhất, phương pháp mô hình giúp học sinh hiểu rõ về đối tượng

nghiên cứu Mô hình là vật mô phỏng, đại diện cho đối tượng nghiên cứu mà trên đó học sinh có thể thực hiện được các thao tác thực nghiệm và tư duy, do

đó học sinh sẽ được hiểu và khắc sâu về đối tượng nghiên cứu, nhất là khi học sinh tham gia vào khâu xây dựng mô hình thì vai trò này của mô hình càng thể hiện rõ hơn Tục ngữ có câu “Trăm nghe không bằng một thấy, trăm hay không bằng tay quen” là thể hiện sự so sánh giữa các kênh thu nhận thông tin Các mức độ lưu giữ thông tin của các kênh thu nhận thông tin được thể hiện trong bảng sau:

Bảng 1.1 Các mức độ lưu giữ thông tin của các kênh thu nhận thông tin

Kênh thu nhận

thông tin Nghe Nhìn

Nghe và nhìn

Nghe, nhìn, nói

Làm việc Hiệu quả 20% 30% 50% 70% 90% Như vậy, với phương pháp mô hình, học sinh sử dụng tất cả các kênh thu nhận thông tin như nghe, nhìn, làm việc với đối tượng nghiên cứu nên chất lượng một buổi học cao hơn rất nhiều

- Có nhiều sự vật, hiện tượng tự nhiên phải dùng mô hình mới giải thích được Sự giải thích bằng mô hình là hình thức cổ xưa nhất trong khoa học Người ta coi những quy luật chi phối mô hình cuãng là những quy luật của chính đối tượng nghiên cứu Ngày nay, khoa học phát triển đi sâu vào thế giới vi mô, không trực tiếp quan sát được thì chức năng giải thích của các mô hình cũng trở nên quan trọng hơn

- Việc sử dụng mô hình rất linh hoạt, một mô hình có thể dùng cho nhiều đối tượng khác nhau về bản chất Mặt khác, nhiều khi cùng một đối tượng phải dùng đến nhiều mô hình mới giải thích được Các mô hình này có thể có những tính chất trái ngược nhau

- Phương pháp mô hình trong nhiều trường hợp đã dẫn đến những lý thuyết mới Do đó sử dụng mô hình trong dạy học sinh giúp phát triển khả năng tư duy, óc phán đoán của học sinh

1.2.4.2 Những nhược điểm của phương pháp mô hình hóa trong dạy học sinh học

- Phương pháo mô hình có vai trò vô cùng to lớn trong nghiên cứu khoa học, song với các nhà khoa học cũng nhấn mạnh tính gần đúng của mô hình Các mô hình tuy phản ánh hiện thực khách quan nhưng không thay thế hoàn toàn hiện thực khách quan

- Mô hình chỉ phán ánh chính xác một mặt nào đó của hiện thực khách quan Cho nên nếu chỉ xem xét sư vật, hiện tượng nào đó ở một mặt hoại một

số mặt thì sẽ đi đến bảo thủ, phiến diện

1.2.5 Phương pháp mô hình hóa trong dạy học sinh học

1.2.5.1 Một số đặc điểm tâm sinh lý học sinh thuận lợi cho việc áp dụng phương pháp mô hình hóa

Để tổ chức dạy học sinh theo phương pháo mô hình cần phải nắm được những đặc điểm tâm lý học sinh Học sinh THPT có sự phát triển về cả thể chất, trí tuệ thế giới quan cho nên đây là điều kiện quan trọng để có thể áp dụng phương pháp mô hình trong dạy học sinh nhằm giúp học sinh có thể phát huy hết năng lực suy nghĩ độc lập, nhìn nhận và đánh giá hiện thực một cách khách quan

- Về thể chất

Tuổi học sinh THPT là thời kì đã trưởng thành về mặt cơ thể Sự phát triển thể chất đạt đến sự hài hòa, cân đối Sự phát triển của thể chất ở tuổi này cóa ảnh hưởng nhất định đến sự phát triển trí tuệ, tâm lý nhân cách của các em

- Về trí tuệ

Do cấu trúc não và chức năng của não phát triển, cùng với sự phát triển của quá trình nhận thức mà trí tuệ của lứa tuổi này đã đạt đến mức độ cao

+ Cảm giác và tri giác đã đạt đến mức độ của người lớn

+ Trí nhớ có chủ định giữ vai trò chủ đạo trong hoạt động trí tuệ, học sinh đã biết sử dụng nhiều phương pháp ghi nhớ chứ không chỉ ghi nhớ một cách máy móc

+ Sự chú ý của học sinh ngày càng cao, học sinh có thể tập trung chú ý vào tài liệu mà mình không hứng thú nhưng vẫn hiểu được ý nghĩa nó

+ Các em có khả năng tư duy lý luận, tư duy, trìu tượng một cách độc lập, chặt chẽ có căn cứ

- Về thế giới quan

Chỉ số đầu tiên về sự hình thành thế giới quan là sự phát triển của hứng thú nhận thức với những vấn đề thuộc nguyên tắc chung nhất của vũ trụ, những quy luật phổ biến của tự nhiên, xã hội

Việc hình thành thế giới quan không chỉ giới hạn ở tính tích cực nhận thức mà còn ở phạm vi nội dung

Sự hình thành thế giới quan thể hiện rõ trong tâm lý học sinh THPT vì các em đang có nhu cầu khám phá, tìm hiểu về thế giới Ở các em hình thành hứng thú học tập liên quan đến xu hướng nghề nghiệp Điều đó thúc đẩy các

em học tập và đạt kết quả cao trong môn học

1.2.5.2 Điều kiện làm việc của học sinh khi tổ chức dạy học theo phương pháp mô hình

Trong dạy học, để phát triển tư duy và năng lực chủ động của học sinh giáo viên nên dạy học sinh cách làm việc như một nhà khoa học Đó là phát hiện vấn đề, tìm cách giải thích vấn đề, tự tìm cách thiết kế thí nghiệm để kiểm tra tính đúng đắn của giả thuyết đưa ra Tuy nhiên quá trình học tập của học sinh và quá trình nghiên cứu của nhà khoa học có sự khác biệt lớn

Bảng 1.2 So sánh quá trình học tập của học sinh với quá trình

nghiên cứu của nhà khoa học

Quá trình nghiên cứu của nhà khoa học Quá trình học tập của học sinh Nhà khoa học nghiên cứu để tìm ra

các thứ mới mà loài người chưa từng

biết đến

Học sinh nghiên cứu để tìm cho mình cái mầ loài người đã biết, đặc biệt giáo viên đã biết Thực chất đây

là qua trình “Khám phá lại”

- Việc tìm ra các học thuyết các định

luật, khái niệm, làm phong phú thêm

cho kho tàng tri thức của nhân loại

- Những tri thức mới nhận ra

- Quá trình nghiên cứu cần nhiều

thời gian (nhiều tháng, nhiều năm)

- Nhà khoa học làm việc cần thiết bị

máy móc hiện đại, tinh vi

- Học sinh khám phá ra các định luật, khái niệm không làm phong phú thêm cho kho tri thức nhân loại mà làm giàu kiến thức cho chính bản thân

-Kiến thức học sinh tìm thấy dưới dạng hoàn chỉnh, có sẵn trong sách

vở

- Cần thời gian rất ngắn (có thể chỉ trong một giờ học hoặc vài phút)

- Học sinh học tập trong điều kiện trường phổ thông chỉ có những dụng

cụ sơ sài đơn giản

Từ những phân tích trên đây ta thấy rất khó làm cho học sinh nhớ áp dụng phương pháp khoa học mà có những sáng tạo lớn nhà khoa học mà chỉ

có mục đích giúp hoc sinh làm quen với phương pháp suy nghĩ khoa học, tạo những yếu tố ban đầu của hoạt động sáng tạo

1.2.5.3 Giúp học sinh vượt qua khó khăn khi áp dụng phương pháp mô hình hóa

Việc áp dụng phương pháp mô hình trong dạy học sinh học gặp nhiều khó khăn như:

- Giới hạn về nhận thức của học sinh, khả năng vận dụng phương pháp một cách linh hoạt của giáo viên

- Sự khống chế về không gian và thời gian của một tiết học

- Sự hạn chế về thiết bị, cơ sở vật chất của nhà trường

Giáo viên gặp khó khăn lớn nhất khi dạy bằng pương pháp mô hình khi khái quát hóa những sự kiện cụ thể thành mô hình trừu tượng và từ những giả

thuyết khoa học phải tìm cách kiểm tra bằng thực nghiệm Để vượt qua khó khăn đó thì giáo viên phải chuẩn bị cho học sinh những điều kiện sau:

- Về mặt tâm lý:

Giáo viên cần gây hứng thú, tạo nhu cầu nhận thức, sẵn sàng đem hết sức mình vào giải quyết nhiệm vụ nhận thức Tức là giáo viên cần đặt ra tình huống có vấn đề

- Về vốn hiểu hiểu biết:

Xây dựng mô hình thực tế là dùng một hệ thống đã biết mô tả những đặc tính của đối tượng gốc Như vậy, muốn xây dựng được mô hình thì học sinh cần phải có vốn hiểu biết nhất định về những vấn đề liên quan Muốn vậy, giáo viên là ngườibiết trước muốn xây dựng mô hình cần phải có những

“vật liệu “ gì, từ đó có những biện pháp hợp lý để học sinh có thể tự xây dựng

mô hình Điều đó không có nghĩa là giáo viên làm thay học sinh

- Mặt khác, giáo viên phải là người biết phân chia một bước nhảy lớn thành những bước nhảy nhỏ;lựa chọn kiến thức sao cho khoảng cách giữa trình độ hiện tại của học sinh và trình độ phát triển cần vươn tới không quá xa

để học sinh có thể vượt qua

- Phương pháp mô hình hóa có nguồn gốc từ phương pháp khoa học

Để dạy một vấn đề sinh học mang tính tổng quát, giáo viên không những phải chuẩn bị cho học sinh những điều kiện cần thiết mà giáo viên cũng cần nghiên cứu các lĩnh vực khoa học tương ứng liên quan mà nhà khoa học đã sử dụng

để giải quyết vấn đề nào đó

Kết luận chương 1

Chương 1 của luận văn đã đề cập đến một số nội dung sau:

- Tìm hiểu khái quát về tình hình nghiên cứu và sử dụng phương pháp

mô hình hóa trong dạy học trên thế giới và ở Việt Nam

- Nghiên cứu các khái niệm , tính chất mô hình, phân tích ưu nhược điểm và khả năng vận dụng phương pháp mô hình hóa trong dạy học

Qua nghiên cứu chúng tôi nhận thấy trên thế giới và trong nước có rất nhiều tác giả nghiên cứu về phương pháp mô hình trong dạy học Các tác giả

đã chỉ ra những ưu điểm, vai trò của phương pháp mô hình trong dạy học và vận dụng phương pháp này trong dạy học nhiều môn như toán học, vật lý, công nghệ,… Tuy nhiên, phương pháp mô hình hóa vẫn chưa được nghiên cứu và áp dụng rộng rãi trong môn sinh học

Việc vận dụng phương pháp mô hình trong dạy học bắt nguồn từ sự chuyển hóa từ phương pháp nghiên cứu khoa học sang phương pháp dạy học nên gặp nhiều khó khăn, đòi hỏi vốn hiểu biết nhất định của cả học sinh và giáo viên về những lĩnh vực liên quan Để khắc phục hạn chế đó thì đòi hỏi giáo viên cần phải có những chuẩn bị chu đáo về tâm lý cho học sinh, tạo sự hứng thú, say mê cho học sinh

Chương 2 VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP MÔ HÌNH HÓA TRONG DẠY HỌC

SINH HỌC TẾ BÀO (SINH HỌC 10) 2.1 Phân tích chương trình sinh học tế bào

2.1.1 Cấu trúc nội dung chương trình sinh học 10 cơ bản

2.1.1.1 Cấu trúc chương trình

- Sách giáo khoa sinh học 10 mở đầu cho nội dung chương trình sinh học THPT, nó vừa mang tính ôn tập, củng cố, khái quát các kiến thức đã được học ở THCS; vừa làm cơ sở để học sinh có thể tiếp thu được các kiến thức ở lớp sau Sách giáo khoa sinh học 10 thể hiện tính khái quát hóa về hệ thống sống như là một hệ thống mở có tổ chức cao theo cấp bậc lệ thuộc từ tế bào-

cơ thể - quần thể - quần xã - hệ sinh thái và sinh quyển

- Nội dung chương trình sinh học tế bào được xây dựng trên quan điểm cấu trúc hệ thống, coi tế bào là cấp cơ bản của sự sống Theo lý thuyết hệ thống, tế bào là đơn vị tổ chức cơ về cấu tạo, chức năng, di truyền, cấu tạo nên các cấp tổ chức sống lớn hơn là cơ thể Tế bào được cấu tạo từ nhiều đơn

vị nhỏ hơn, là hệ mở, luôn trao đổi chất và năng lượng với môi trường, có khả năng tự điều chỉnh để đạt trạng thái cân bằng động, có khả năng sinh sản cảm ứng Đồng thời có sự tiến hóa vật chất sống từ cấp tổ chức tế bào thì mới xuất hiện các đặc tính sống của cơ thể, quần thể, quần xã, hệ sinh thái

- Chương trình sinh học tế bào - Sinh học 10 được xây dựng trên quan điểm cấu trúc phù hợp với chức năng thể hiện ở tất cả các cấp tổ chức sống , trong đó có cấp độ tế bào Sự phù hợp giữa cấu trúc và chức năng giúp sinh vật thích nghi với môi trường, tạo ra sự đa dạng linh hoạt của sinh giới

- Chương trình sinh học tế bào - Sinh học 10 cũng được xây dựng dựa trên quan điểm tiến hóa Mỗi cấu trúc, quá trình, cơ chế diễn ra trong các tế bào đều thể hiện quá trình tiến hóa qua lịch sử phát sinh, phát triển lâu dài của sinh vật Nguyên nhân dẫn đến tiến hóa là do sự vận động không ngừng của

bản thân hệ thống sống trong sự tương tác với môi trường trong không gian

và thời gian

- Chương trình sinh học 10 gồm có 33 bài trong đó có 5 bài thực hành

Vì lớp 10 là lớp đầu cấp THPT nên có 2 bài giới thiệu khái quát về thế giới sống giúp học sinh xây dựng một sơ đồ chung về thế giới sống theo cấp độ tổ chức từ thấp đến cao, từ đơn giản đến phức tạp làm cơ sở để dễ dàng học tập

ở lớp 11 và 12 Sau phần sinh học tế bào có phần sinh học vi sinh vật Thực chất sinh học vi sinh vật cũng là sinh học tế bào vì cơ thể vi sinh vật tồn tại chủ yếu dưới dạng đơn bào Nội dung chương trình sinh học 10 được thể hiện trong bảng sau:

Bảng 2.1 Nội dung SGK sinh học 10

Tên phần Tên chương Nội dung

Bài 1: Các cấp tổ chức của thế giới sống

- Giới thiệu các cấp tổ chức cơ bản của thế giới sống từ thấp đến cao, đơn giản đến phức tạp

- Giải thích tại sao tế bào là đơn vị cấu tạo chức năng của cơ thể sống

- Giải thích tại sao tế bào là đơn vị cấu tạo chức năng của cơ thể sống

- Trình bày đặc điểm chung của các cấp tổ chức

cơ bản của thế giới sống

- Nêu đặc điểm phân biệt thế giới vô cơ và thế giới hữu cơ

Bài 2: Các giới sinh vật

- Sơ lược lịch sử nghiên cứu, 1 số hệ thống phân loại các giới sinh vật theo các tiêu chí phân loại khác nhau như phân loại chia sinh vật thành hai giới là động vật, thực vật như theo đặc điểm tế

bào, đặc điểm hệ gen, đặc điểm dinh dưỡng chia sinh vật thành 5 giới

- SGK trình bày theo hệ thống phân loại 5 giới

do nhà phân loại học và sinh thái học người Mĩ

là R.H.Whitaker đề xuất và được công nhận rộng rãi

- Ngoài ra, SGK còn quan tâm đến hệ thống 3 lãnh giới với 6 giới trong đó giới khởi sinh được tách thành 2 giới riêng là giới vi khuẩn và vi khuẩn cổ

- SGK đề cập đến nguồn gốc và mỗi quan hệ họ hàng giữa các giới

Tuy nhiên, sự phân loại được công nhận hiện nay cũng chỉ là tương đối; với sự tiến bộ của khoa học thì sự sắp xếp các giới sinh vật sẽ còn nhiều thay đổi

tế bào

- Giới thiệu thành phần hóa học của tế bào từ cấp độ nguyên tử đến cấp độ phân tử rồi cấp độ đại phân tử hữu cơ như Cacbohidrat, Protein, Lipit, Axit nucleic

- Giải thích tại sao ở cấp độ nguyên tử, cấp độ phân tử thế giới hữu cơ và thế giới hữu cơ hoàn toàn thống nhất

Chuong II:

Cấu trúc của tế bào

- Giới thiệu cấu trúc của tế bào nhân sơ và tế bào nhân thực

- Chỉ ra mối quan hệ giữa cấu tạo và chức năng của các thành phần cấu trúc của tế bào

-Trình bày cơ chế vận chuyển các chất qua

mang sinh chất Chương 3:

Chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tế bào

- Giới thiệu những khái niệm cơ bản như năng lượng, chuyển hóa năng lượng, trạng thái năng lượng trong tế bào, enzim

- Giới thiệu hai quá trình chuyển hóa vật chất và năng lượng quan trọng của tế bào và quang hợp

ở vi sinh vật

- Đề cập đặc điểm chung của vi sinh vật, các kiểu dinh dưỡng, chuyển hóa, vật chất và năng lượng ở vi sinh vật cho thấy sự đa dạng về dinh dưỡng và môi trường sống của vi sinh vật trong thực tiễn

Chương II:

Sinh trưởng

và sinh sản

ở vi sinh vật

Trình bày sự sinh trưởng theo cấp số nhân của

vi sinh vật, phân biệt quy luật sinh trưởng trong môi trường nuôi cấy không liên tục, các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng của vi sinh vật, cơ

sở khoa học của công nghệ sinh học, công nghệ

vi sinh Chương III:

Vi rút và bệnh truyền nhiễm

Giới thiệu cấu trúc, hình thái của vi rút, sự nhân lên của vi rút trong tế vài chủ, phương thức truyền bệnh của virus, ứng dụng của virus trong thực tiễn

2.1.2 Đặc điểm chương trình sinh học tế bào

- Chương trình sinh học tế bào, không chỉ liệt kê sự kiện hiện tượng cụ thể, rời rạc như chương trình sinh học trung học cơ sở mà đề cập đến các khái niệm, cơ chế của các quá trình sinh học một cách bản chất, có tính khái quát hóa cao Sinh học tế bào cũng là cơ sở khoa học để học sinh có thể dễ dàng học tập các nội dung tiếp theo của chương trình sinh học phổ thông như sinh học vi sinh, sinh học cơ thể, sinh học quần thể, quần xã, di truyền học và tiến hóa’

- Sinh học tế bào được xây dựng trên quan điểm tiếp cận hệ thống coi

tế bào là một hệ thống sống có tổ chức cao, được cấu tạo từ các cấp tổ chức nhỏ hơn như nguyên tử, phân tử, đại phân tử, bào quan, các cấp tổ chức nhỏ này không tách rời nhau mà tương tác với nhau tạo thành một chỉnh thể thống nhất gọi là tế bào Theo quan điểm này tế bào được xem xét, nghiên cứu về các đặc điểm, thành phần hóa học, cấu trúc, hình thái, trao đổi chất và năng lượng, sinh trưởng phát triển, phương thức sinh sản, khả năng tự điều chỉnh

và trạng thái cân bằng

-Chương trình sinh học tế bào được trình bày theo bốn chương, đi từ thành phần hóa học của tế bào (Chương I) đến cấu trúc của tế bào (Chương VI), chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tế bào (Chương IV) cách bố trí như vậy rất phù hợp với logic nội dung, học sinh dễ dàng thấy tế bào được cấu tạo từ các phân tử , các phân tử liên kết với nhau tạo thành các đại phân tử, tiếp đến các đại phân tử lại tương tác với nhau tạo thành các bào quan, các bào quan lại tương tác với nhau tạo thành tế bào - Đơn vị cấu tạo, chức năng cơ bản của

sự sống Có nhiều đặc tính nổi trội mà cấp tổ chức nhỏ hơn không có như trao đổi chất và năng lượng, sinh sản, điều chỉnh để đạt trạng thái cân bằng

- Sinh học tế bào bổ sung nhiều kiến thức và hiện đại Nội dung mới và khó tâp trung chủ yếu ở chương truyền hóa và vật chất năng lượng và chương phân bào Ở chương chuyển hóa vật chất và năng lượng, chuyển hóa vật chất,

hô hấp tế bào gồm 3 giai đoạn đường phân, chu trình Crep, chuỗi vận chuyển

điểm coi sự sinh sản cũng là một chức năng sống của tế bào Sự sắp xếp này rất khoa học và hợp lí vì cơ sở tế bào học của sự phân chia tế bào là cơ sở để học tập kiến thức về sinh sản ở lớp 11, hàng loạt các quy luật di truyền ở lớp

12 như quy luật phân li, quy luật di truyền liên kết với giới tính và di truyền tế bào chất

- Chương trình sinh học nói chung và chương trình sinh học tế bào nói riêng được xây dựng theo kiểu tích hợp một cách cân đối, hài hòa giữa nhiều lĩnh vực liên quan như hóa học, toán học vật lí Đồng thời, chương trình sinh học tế bào cũng tích hợp các vấn đề về chăm sóc sức khỏe và bảo vệ môi trường

Hình 2.1 Khái quát ác đặc trưng sống của tế bào

Sinh trưởng

và phát triển

Sinh sản

Tự điều chỉnh

Hình dạng: Hình cầu, lục giác,

Kích thước: Tế bào nhân sơ nhỏ hơn tế

bào nhân thực

Thành phần hóa học

chất

Tế bào chất

Nhân hoặc vùng nhân Đồng hóa

Dị hóa

Sự lớn lên

Sự phân hóa về cấu trúc và chức

năng Trực phân

Gián phân

Nguyên phân Giảm phân

Điều chỉnh qua hoạt tính

của enzim

Chất ức chế: giảm hoạt tính của enzim Chất hoạt hóa: Tăng hoạt tính của enzim

2.2 Vận dụng phương pháp mô hình hóa trong dạy học sinh học tế bào – sinh học 10

2.2.1 Quy trình xây dựng và sử dụng mô hình trong dạy học sinh học tế

bào – sinh học 10

Khi nghiên cứu phương pháp mô hình trong dạy học, tôi đưa ra quy trình như sau:

Bước 1: Nghiên cứu đối tượng gốc

Bằng quan sát thực nghiệm xác định một tập hợp các tính chất của đối tượng cần nghiên cứu giai đoạn này gọi là tập hợp các sự kiện ban đầu làm cơ

sở để xây dựng mô hình

Bước 2: Xây dựng mô hình

- Loại bỏ tính chất yếu tố chủ yếu không cần thiết

- Chọn lọc những tính chất đặc trưng, bản chất cần cho mục đích nghiên cứu, thiết lập các mối quan hệ hưu cơ, giữa các tính chất đó hình thành

mô hình tưởng tượng trong óc người nghiên cứu

- Chuyển mô hình tưởng tượng thành mô hình thật (nếu là mô hình vật chất) hoặc dùng phép suy luận tương tự để đối chiếu mô hình tưởng tượng này với những sự vật hiện tượng mà ta đã quen biết

Bước 3: Thao tác trên mô hình suy ra hệ quả lý thuyết

- Sau khi đã xây dựng được mô hình, có thể áp dụng các thao tác lý thuyết và thực nghiệm trên mô hình đó để thu được những thông tin mới

- Đối với mô hình vật chất, người ta thường tiến hành thực nghiệm quan sát, làm thực nghiệm trên mô hình…

- Đối với mô hình tưởng tượng thì thường thực hiện các thao tác tư duy như tính toán, suy luận…

Bước 4: Thực nghiệm kiểm tra và kết luận

Mô hình sau khi được xây dựng xong thì cầ phải kiểm tra tính đúng đắn của nó bằng cách đối chiếu kết quả thu được từ mô hình với kết quả nghiên cứu trực tiếp từ đối tượng gốc Nếu thấy kết quả sai lệch thì phải điều chỉnh lại mô hình hoặc phải xây dựng lại cả mô hình Nếu mô hình chỉ là mô hình

nghiên cứu (mô hình toán học) thì cần phải phân tích những kết quả thu được trên mô hình thành những thông tin về đói tượng nghiên cứu nếu những thông tin ấy không phù hợp cũng phải xây dựng lại mô hình

Như vậy, khi mô hình đã được kiểm tra, đối chiếu phù hợp với đối tượng gốc thì nó sẽ phản ánh chính xác một số mặt của hiện thực khách quan

Tuy vậy, mô hình dôi khi chỉ phản ánh được một hoặc một số mặt của

sự vật, hiện tượng, còn những mặt khác thì không chính xác hoặc không được

đề cập đến

Bước 5: Vận dụng mô hình

Khi đã xây dựng được mô hình phản ánh chính xác sự vật, hiện tượng khách quan thì có thể sử dụng mô hình để giải thích hiện tượng tương tự

Hình 2.2 Quy trình mô hình hóa trong dạy học sinh học tế bào

Ví dụ: Khi dạy về ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt tính của enzim, giáo viên có thể vận dụng phương pháp mô hình ở như sau:

Bước 1: Nghiên cứu đối tượng gốc

Giáo viên yêu cầu học sinh quan sát thí nghiệm đã chuẩn bị trước về ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt tính của enzim amilaza: có ba ống nghiệm

Thao tác trên mô hình

Phương pháp thực nghiệm so sánh

+ Ống A:Cho vào 2 ml nước sạch+ ở nhiệt độ 37 độ C (đối chứng) + Ống B cho vào 2 ml nước bọt ở nhiệt độ 37 độ C

+ Ống C cho vào 2 ml nước bọt + ở trong khay đá (0 độ)

+ Ống D cho vào 2 ml nước bọt+ đun sôi

Hình 2.3 Thí nghiệm về ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt tính enzim

Học sinh quan sát kết quả, so sánh độ trong của mỗi ống nghiệm, từ đó bước đầu tìm ra mối quan hệ giữa nhiệt độ và hoạt tính của enzim

Bước 2: Xây dựng mô hình đồ thị

Giáo viên hướng dẫn học sinh tìm ra mối liên hệ giữa các đại lượng nhiệt độ, hoạt tính enzim, lượng cơ chất, lượng enzim

Học sinh dễ nhận thấy lượng cơ chất, lượng enzim như nhau nhưng nhiệt độ ở các ống nghiệm khác nhau và độ trong của các ống nghiệm khác nhau, điều đó chứng tỏ hoạt tính enzim thay đổi theo nhiệt độ

Học sinh tự vẽ được đồ thị biểu thị sự phụ thuộc của hoạt tính của enzim vào nhiệt độ là 1 parabol đỉnh quay lên trên

Hình 2.4 Đồ thị về ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt tính enzim amilaza

Bước 3: Thao tác trên đồ thị

Nhìn vào đồ thị học sinh có thể tự phát biểu được kết luận: khi chưa đạt nhiệt độ tối ưu, nếu tăng nhiệt độ thì hoạt tính enzim tăng; khi qua nhiệt

độ tối ưu, nếu tăng nhiệt độ thì hoạt tính enzim sẽ giảm

Bước 4: Thực nghiệm kiểm tra

Giáo viên hướng dẫn học sinh tự thiết kế thí nghiệm về ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt tính của enzim catalaza (bài 12- SGK sinh học 10)

Bước 5: Vận dụng mô hình

Giáo viên yêu cầu học sinh dựa vào sự biến tính của protein giải thích tại sao khi tăng nhiệt độ quá nhiệt độ tối ưu thì hoạt tính enzim giảm

Sử dụng đồ thị biểu thị ảnh hưởng của nhiệt độ đến hoạt tính enzim học sinh

có thể giải thích được nhiều hiện tượng khác như tại sao sốt cao có thể tử vong,…

2.2.2 Các mức độ sử dụng phương pháp mô hình hóa trong dạy học sinh

học tế bào - sinh học 10

Sử dụng phương pháp mô hình trong dạy học giúp kích thích tư duy của học sinh trong học tập nhưng lại đòi hỏi ở học sinh có trình độ tư duy phát triển, có vốn hiểu biết rộng về nhiều lĩnh vực khác nhau Đồng thời phương pháp này yêu cầu giáo viên phải đầu tư nhiều công sức, có kiến thức sâu rộng về môn học và liên môn, có hiểu biết vững vàng về trình độ tư duy

và tâm lí lứa tuổi của học sinh thì mới có thể tổ chức hoạt động dạy-học phù hợp nâng cao mức độ tham gia của học sinh tham gia vào quá trình học tập: Hơn nữa, phương pháp này cũng gặp nhiều khó khăn vì muốn thực hiện được cần phải có đầy đủ trang thiết bị

Tuy nhiên, khi sử dụng phương pháp mô hình trong dạy học sinh học ở trường phổ thông: không nhất thiết phải áp dụng đầy đủ, chọn vẹn mọi khâu của phương pháp này Nội dung học tập mà được giải quyết một vấn đề nào

đó mà có thể vận dụng hình hoạt, bỏ qua một số bước nếu thấy không cần thiết hoặc nó làm cho vấn đề trở nên phức tạp hơn

Trong một số trường hợp, giáo viên chỉ dừng lại ở việc xây dựng mô hình của một hiện tượng để giải thích chính hiện tượng đó Trong trường hợp khác, giáo viên lại chỉ chú ý đến việc sử dụng mô hình có sẵn để giải thích hiện tượng chứ không quan tâm đến việc xây dựng mô hình hay học sinh không có khả năng xây dựng mô hình đó Căn cứ theo mức độ yêu cầu cần đạt đến đối với học sinh từ thấp đến cao, phương pháp mô hình được sử dụng trong dạy học sinh học tế bào - sinh học 10 dưới những hình thức sau:

*Mức độ 1: Sử dụng mô hình có sẵn để minh họa cho bài học

+ Giáo viên nêu vấn đề học tập nhưng học sinh không thể tự giải quyết bằng kiến thức vốn có Sau đó giáo viên đưa ra mô hình mà khoa học đã xây dựng sẵn và dựa trên mô hình để hướng dẫn học sinh cách giải quyết vấn đề

đã nêu ra

+ Học sinh theo dõi các bước giải quyết vấn đề, sau đó phải phân biệt được mô hình với thực tế, làm quen và sử dụng được mô hình để giải quyết thực tế

Ví dụ:

+ Khi dạy phần cấu tạo màng sinh chất giáo viên có thể đưa ra mô hình cấu tạo màng sinh chất, giới thiệu: cấu trúc, đặc tính, chức năng, thành phần của màng trên mô hình, giải thích tính lỏng, động của màng Học sinh sau khi theo dõi có thể sử dụng mô hình để giải thích sự vận chuyển các chất qua màng Sự biến dạng của màng trong hiện tượng xuất nhập bào, áp dụng cho những bài học có nội dung khó, phức tạp

Mức độ này ít sử dụng vì học sinh vẫn có phần thụ động, lắng nghe và tiếp thu thường không tích cực tham gia

*Mức độ 2: Sử dụng mô hình sẵn để giải quyết vấn đề đơn giản, tương tự như hiện tượng đã biết

- Học sinh sử dụng mô hình mà giáo viên đưa ra để giải quyết những vấn đề học tập đơn giản bằng những kiến thức đẫ biết dưới sự hướng dẫn của giáo viên bằng hệ thống câu hỏi, bài tập dẫn dắt