Thiết kế và sử dụng thí nghiệm dạy học chương 1 chuyển hóa vật chất và năng lượng – sinh học 11, trung học phổ thông

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC ĐÀO MINH NGỌC THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM DẠY HỌC CHƯƠNG 1: CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG - SINH HỌC 11, TRUNG HỌC PHỔ THÔNG LUẬ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

ĐÀO MINH NGỌC

THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM DẠY HỌC CHƯƠNG 1: CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG -

SINH HỌC 11, TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM SINH HỌC

HÀ NỘI – 2020

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

ĐÀO MINH NGỌC

THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM DẠY HỌC CHƯƠNG 1: CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG - SINH HỌC 11, TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM SINH HỌC CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn này, tôi xin trân trọng cảm ơn ban giám hiệu, các thầy cô giáo trường Đại học Giáo dục, Đại học Quốc Gia Hà Nội cùng toàn thể các thầy cô giáo đã tham gia giảng dạy và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất giúp tôi học tập, nghiên cứu và hoàn thành tốt luận văn này

Tôi xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Thị Thúy Quỳnh, người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu trường THPT Quốc Oai, các đồng nghiệp trong cụm Quốc Oai - Thạch Thất và học sinh trường THPT Quốc Oai đã tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi nhiệt tình trong suốt thời gian thực nghiệm sư phạm

Cuối cùng, tôi xin chân thành biết ơn gia đình và bạn bè đã luôn sát cánh bên tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài

Hà Nội, ngày tháng 02 năm 2020

Tác giả luận văn

Đào Minh Ngọc

THPT Trung học phổ thông

DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ VÀ HÌNH

Bảng 1.1 Cấu trúc năng lực thực nghiệm sinh học của học sinh 15

Bảng 1.2 Thực trạng giáo viên THPT sử dụng TN trong dạy học Sinh học 19

Bảng 1.3 Thực trạng học sinh THPT học thí nghiệm môn Sinh học 22

Bảng 2.1 Chương trình Sinh học 11 26

Bảng 2.2 Các bài thực hành theo chương trình sinh học 11 27

Bảng 2.3 Cấu trúc phần chuyển hóa vật chất và năng lượng ở thực vật 29

Bảng 2.4 Các thí nghiệm được thiết kế và sử dụng trong dạy học phần “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở thực vật, Sinh học 11” 32

Sơ đồ 2.1 Tiến trình dạy học có sử dụng thí nghiệm 53

Bảng 2.5 Tiêu chí đánh giá năng lực thực nghiệm của học sinh 72

Bảng 3.1 Phân phối tần số, tần suất và tần suất lũy tích bài kiểm tra 77

Biểu đồ 3.1 Đường lũy tích bài kiểm tra 78

Bảng 3.2 Phân phối tần số, tần suất và tần suất lũy tích bài kiểm tra 78

Bảng 3.3 Phát triển năng lực thực hành của HS trong dạy học Sinh học theo định hướng thiết kế và sử dụng thí nghiệm 80

Bảng 3.4 Đánh giá năng lực thực hành của học sinh 81

Bảng 3.5 Nhu cầu học tập thông qua sử dụng thí nghiệm của học sinh 83

Hình 3.1 Một số hoạt động dạy và học trong lớp thực nghiệm 85

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ii

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT iii

DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ VÀ HÌNH iv

MỞ ĐẦU 1

1 Lí do chọn đề tài 1

1.1 Xuất phát từ yêu cầu đổi mới trong giáo dục 1

1.2 Xuất phát từ vai trò của thí nghiệm trong dạy học Sinh học 2

1.3 Xuất phát từ thực trạng sử dụng thí nghiệm trong dạy học Sinh học hiện nay 3

1.4 Xuất phát từ thực trạng học sinh nghiên cứu khoa học 3

2 Mục đích nghiên cứu 3

3 Nhiệm vụ nghiên cứu 4

4 Đối tượng, khách thể nghiên cứu 4

4.1 Đối tượng nghiên cứu 4

4.2 Khách thể nghiên cứu 4

5 Phạm vi nghiên cứu 4

6 Giả thuyết nghiên cứu 4

7 Phương pháp nghiên cứu 4

7.1 Phương pháp nghiên cứu lí thuyết 4

7.2 Phương pháp điều tra 5

7.3 Phương pháp tham vấn 5

7.4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm 5

7.5 Phương pháp thống kê toán học 5

8 Những đóng góp mới của luận văn 5

9 Cấu trúc luận văn 6

CHƯƠNG 1.CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 7

1.1 Tổng quan về vấn đề nghiên cứu 7

1.1.1 Trên thế giới 7

1.1.2 Trong nước 8

1.2 Cơ sở lí luận 9

1.2.1 Thí nghiệm 9

1.2.2 Năng lực và năng lực thực nghiệm 12

1.2.3 Quan hệ giữa thí nghiệm với năng lực thực nghiệm 16

1.3 Cơ sở thực tiễn 16

1.3.1 Mục đích xác định thực trạng 16

1.3.2 Phương pháp xác định thực trạng 16

1.3.3 Nội dung xác định thực trạng 17

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM DẠY HỌC CHƯƠNG 1: CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG - SINH HỌC 11, TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 24

2.1 Phân tích chương trình Sinh học 11 24

2.1.1 Mục tiêu chương trình Sinh học 11 24

2.1.2 Cấu trúc chương trình Sinh học 11 25

2.1.3 Cấu trúc sách giáo khoa Sinh học 11 26

2.1.4 Mục tiêu, nội dung chương trình và cấu trúc phần Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở thực vật, Sinh học 11 27

2.2 Thiết kế thí nghiệm 30

2.2.1 Quy trình cơ bản của một thí nghiệm 30

2.2.2 Thiết kế một số thí nghiệm phần chuyển hóa vật chất và năng lượng ở thực vật 32

2.3 Quy trình dạy học Sinh học có sử dụng thí nghiệm 52

2.4 Một số kế hoạch dạy học Sinh học có sử dụng thí nghiệm 56

2.4.1 Kế hoạch dạy học “Bài 3 Thoát hơi nước” 56

2.4.2 Kế hoạch dạy học “Bài 6 Dinh dưỡng nitơ ở thực vật (tiếp theo)” 65

2.5 Xây dụng tiêu chí và công cụ đánh giá năng lực thực nghiệm của học sinh 74

CHƯƠNG 3.THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 75

3.1 Mục đích thực nghiệm 75

3.2 Nội dung thực nghiệm 75

3.2.1 Bài dạy có sử dụng thí nghiệm 75

3.2.2 Nội dung đánh giá 75

3.2.3 Công cụ đánh giá 75

3.3 Phương pháp thực nghiệm 76

3.3.1 Địa bàn và đối tượng thực nghiệm 76

3.3.2 Cách thức thực nghiệm 76

3.3.3 Phương pháp bố trí thực nghiệm 76

3.3.4 Phương pháp xử lí kết quả thực nghiệm sư phạm 77

3.4 Kết quả thực nghiệm 77

3.4.1 Kết quả định lượng 77

3.4.2 Kết quả định tính 84

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 87

1 Kết luận 87

2 Khuyến nghị 87

TÀI LIỆU THAM KHẢO 88

PHỤ LỤC

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

1.1 Xuất phát từ yêu cầu đổi mới trong giáo dục

Hiện nay, đất nước ta đang trên đà hội nhập với thế giới Trong bối cảnh

đó, tri thức, kĩ năng và năng lực của con người là yếu tố quyết định sự phát triển của đất nước Chính vì vậy, giáo dục phải nhanh chóng đổi mới mục tiêu, nội dung và phương pháp giáo dục nguồn nhân lực tương lai cho đất nước Điều này được thể hiện trong nghị quyết hội nghị lần thứ 8, Ban chấp hành Trung ương Đảng khóa XI (nghị quyết số 29-NQ/TW ngày 4/11/2013) –

“đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo, đưa dạy học vào thực tiễn, góp phần phát triển giáo dục và đào tạo gắn với nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội, tiến bộ khoa học công nghệ, đáp ứng yêu cầu hội nhập quốc tế” và “tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy và học theo hướng hiện đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo và vận dụng kiến thức, kĩ năng của người học; khắc phục lối truyền thụ áp đặt một chiều, ghi nhớ máy móc Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học, tạo cơ sở để người học tự cập nhật và đổi mới tri thức, kĩ năng, phát triển năng lực Chuyển từ học chủ yếu trên lớp sang tổ chức hình thức học tập đa dạng, chú ý các hoạt động xã hội, hoạt động trải nghiệm, nghiên cứu khoa học” [3]

Để thực hiện được mục tiêu trên thì giáo dục cần đổi mới toàn diện, trong đó việc dạy học theo định hướng phát triển năng lực cho học sinh là vấn

đề cấp thiết

Theo chương trình phổ thông tổng thể, chương trình môn Sinh học được xây dựng trên quan điểm đề cao tính thực tiễn, thực hành giúp học sinh thấy được sự gần gũi, thân thiết và thiết thực của môn này đối với cuộc sống Mặt khác, thông qua các chủ đề Sinh học ở THPT, học sinh được tìm hiểu về thành tựu của các lĩnh vực công nghệ sinh học trong chăn nuôi, trồng trọt, vi sinh, y học, môi trường, năng lượng tái tạo [6] Đây là các lĩnh vực hứa hẹn

nhiều thành tựu rực rỡ vô hạn của loài người trong nền công nghiệp 4.0, nó giúp định hướng nghề nghiệp cho học sinh Để tiếp cận với các lĩnh vực này thì năng lực thực nghiệm là điều kiện cần, là cơ sở cho các quy trình kĩ thuật tinh vi liên quan đến công nghệ sinh học mà các em hướng tới

Cũng trong chương trình phổ thông tổng thể, các nhà xây dựng chương trình môn Sinh học đã chỉ rõ môn học này vượt qua được giai đoạn mô tả sang giai đoạn thực nghiệm Điều này đòi hỏi việc dạy học của chương trình phải tinh giản bớt về nội dung có tính mô tả để hướng tới tổ chức giúp học cho học sinh tự chủ, tự giác tìm tòi, nghiên cứu để tự lĩnh hội và làm chủ nguồn tri thức có tính nguyên lí, làm tiền đề để thâm nhập vào các quy trình công nghệ ứng dụng sinh học hiện đại Để thực hiện được mục tiêu đó thì việc giáo viên sử dụng các phương pháp dạy học tích cực như dạy học thông qua thực hành, thông qua nghiên cứu khoa học bằng các thí nghiệm gắn liền với các hiện tượng thực tiễn đời sống là cần thiết [6]

1.2 Xuất phát từ vai trò của thí nghiệm trong dạy học Sinh học

Sinh học là môn khoa học thực nghiệm với rất nhiều kiến thức có thể bắt đầu bằng các thí nghiệm Việc thiết kế và sử dụng các TN trong dạy học Sinh học là biện pháp vô cùng cần thiết để quá trình dạy học đạt hiệu quả cao Khi học sinh được thiết kế và sử dụng các thí nghiệm sinh học trong học tập, các em sẽ hứng thú, tích cực và chủ động hơn trong quá trình học tập Nhờ vậy, học sinh có động cơ để đào sâu và mở rộng kiến thức Mặt khác, qua các TN, học sinh sẽ được nâng cao năng lực thực nghiệm, nghiên cứu khoa học cũng như đức tính cẩn thận, tỉ mỉ, kiên trì, chính xác, sáng tạo và logic Việc sử dụng các TN trong dạy và học môn Sinh học cũng đáp ứng mục tiêu đổi mới dạy học trong bối cảnh hiện nay

1.3 Xuất phát từ thực trạng sử dụng thí nghiệm trong dạy học Sinh học hiện nay

Qua khảo sát sơ bộ cho thấy việc sử dụng TN trong dạy học môn Sinh học rất hạn chế cả về số lượng và chất lượng, đặc biệt là tại các trường THPT công lập Có rất nhiều lí do giải thích cho tình trạng này như: thiếu cơ sở vật chất, giáo viên ngại khó khi tổ chức TN, hiệu quả TN không tốt hay mất quá nhiều thời gian làm TN… Cũng có nhiều thầy cô sử dụng TN trong dạy học Sinh học nhưng chủ yếu trong các giờ thực hành, vì thế chưa gây được sự hứng thú và sáng tạo cho học sinh

Với những lí do trên, tôi mạnh dạn đề xuất phương pháp giáo viên cùng học sinh thiết kế những thí nghiệm đơn giản, dễ làm sử dụng trong dạy học lí thuyết Sinh học, qua đó nâng cao năng lực thực nghiệm cho học sinh

1.4 Xuất phát từ thực trạng học sinh nghiên cứu khoa học

Những năm gần đây, “cuộc thi nghiên cứu khoa học kĩ thuật dành cho

học sinh” diễn ra sôi nổi trên cả nước với mục tiêu phát triển toàn diện năng

lực và phẩm chất người học, học đi đôi với hành, lí luận gắn với thực tiễn Tuy nhiên, việc HS ở các vùng nông thôn như Quốc Oai, Thạch Thất được tiếp cận cuộc thi này là rất hạn chế Một trong những lí do quan trọng là học sinh ít được tham gia vào nghiên cứu khoa học tại trường, trong đó thí nghiệm cũng là một bước nhỏ trong nghiên cứu khoa học, khởi đầu niềm đam mê và định hướng cho những nghiên cứu khoa học lớn hơn sau này Chính vì vậy, việc đưa các em học sinh THPT ở Quốc Oai, Thạch Thất tiếp cận thường xuyên và nhuần nhuyễn với các thí nghiệm Sinh học là mong muốn và mục

tiêu của đề tài này

2 Mục đích nghiên cứu

Thiết kế và sử dụng được các thí nghiệm trong dạy và học môn Sinh học nhằm nâng cao năng lực thực nghiệm cho học sinh, qua đó nâng cao chất lượng lĩnh hội kiến thức môn học

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lí luận của việc thiết kế và sử dụng thí nghiệm trong dạy học Sinh học theo định hướng phát triển năng lực thực nghiệm cho HS

- Điều tra và xác định thực trạng sử dụng thí nghiệm trong dạy học Sinh học tại một số trường trung học phổ thông hiện nay

- Xây dựng quy trình và thiết kế các thí nghiệm trong dạy học Sinh học

11 nhằm nâng cao năng lực thực nghiệm cho học sinh

- Thực nghiệm sư phạm đánh giá tính khả thi của đề tài

4 Đối tượng, khách thể nghiên cứu

4.1 Đối tượng nghiên cứu

Thiết kế và sử dụng thí nghiệm nhằm nâng cao năng lực thực nghiệm cho học sinh trong dạy học chương I: Chuyển hóa vật chất và năng lượng - Sinh học 11, THPT

6 Giả thuyết nghiên cứu

Nếu sử dụng thí nghiệm phù hợp để dạy học môn Sinh học thì sẽ phát triển được năng lực thực nghiệm cho học sinh, qua đó nâng cao chất lượng lĩnh hội kiến thức môn học

7 Phương pháp nghiên cứu

7.1 Phương pháp nghiên cứu lí thuyết

Nghiên cứu các tài liệu, công trình nghiên cứu có liên quan đến đề tài

7.2 Phương pháp điều tra

- Phương pháp phỏng vấn: phỏng vấn một số giáo viên môn Sinh học trong khu vực để xác định sơ bộ thực trạng, từ đó định hướng nghiên cứu khoa học

- Phương pháp điều tra bằng phiếu hỏi: sử dụng các phiếu tìm hiểu thông tin về thực trạng sử dụng thí nghiệm trong dạy học hiện nay

- Phương pháp tổng hợp kinh nghiệm giáo dục: qua phân tích và tổng hợp kinh nghiệm giáo dục của cá nhân và đồng nghiệp để khắc phục những khó khăn hiện tại, đúc kết thành phương pháp thực hiện thí nghiệm sao cho đơn giản mà hiệu quả và dễ nhân rộng

7.3 Phương pháp tham vấn

Xin ý kiến giảng viên hướng dẫn và một số giảng viên đầu ngành về một

số khâu trong quá trình nghiên cứu, từ đó định hướng cho giải pháp của vấn

đề nghiên cứu

7.4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm

Tổ chức giảng dạy thực nghiệm, phát phiếu điều tra; so sánh đối chiếu kết quả trước và sau quá trình thực nghiệm ở từng lớp và giữa các lớp, chiều hướng biến đổi năng lực của HS giữa các lớp đối chứng và các lớp thực nghiệm

- Lớp thực nghiệm: áp dụng phương pháp dạy học thông qua thí nghiệm

- Lớp đối chứng: tiến hành giảng dạy không sử dụng thí nghiệm

7.5 Phương pháp thống kê toán học

Xử lý số liệu và đánh giá kết quả thu được Phân tích kết quả thực nghiệm bằng phương pháp phân tích định lượng và phân tích định tính

8 Những đóng góp mới của luận văn

- Thiết kế được 13 thí nghiệm trong phần A “Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở thực vật, Sinh học 11”

- Đánh giá thực trạng dạy học thí nghiệm tại một số trường THPT cụm Quốc Oai – Thạch Thất

- Góp phần đổi mới giáo dục theo định hướng phát triển năng lực phù hợp định hướng đổi mới căn bản giáo dục Việt Nam sau năm 2015

9 Cấu trúc luận văn

Ngoài các phần mở đầu, kết luận và khuyến nghị, tài liệu tham khảo và phụ lục, luận văn được trình bày theo 3 chương:

- Chương 1 Cơ sở lí luận và thực tiễn

- Chương 2 Thiết kế và sử dụng thí nghiệm dạy học chương 1: chuyển hóa vật chất và năng lượng – Sinh học 11, Trung học phổ thông

- Chương 3 Thực nghiệm sư phạm

Trong tác phẩm “Phát triển tư duy học sinh”, M Alecxêep (1976) đã đề cập đến vai trò của các phương pháp dạy học, trong đó ông nhấn mạnh ý nghĩa của phương pháp thực hành giúp học sinh hiểu sâu kiến thức, nâng cao khả năng vận dụng thực tiễn [1]

Ngay từ những năm đầu của thế kỉ XX, các nước phát triển như Anh, Đức, Hà Lan, Pháp, Mỹ… đã hướng tới thiết kế chương trình giáo dục dựa vào năng lực Trên cơ sở đó, họ chú trọng xây dựng chương trình, mục tiêu, phương pháp và cách đánh giá người học theo hướng tiếp cận năng lực [10] Trong đó, việc sử dụng các thí nghiệm vào trong dạy học rất được coi trọng Năm 1980, viện trưởng viện Hàn Lâm Pháp là ông Pie Giolio Quiri lần đầu tiên đưa ra khái niệm “phương pháp Lamap” – “phương pháp bàn tay nặn bột” Qua phương pháp này, ông muốn mang đến cho người học cơ hội tiếp cận khoa học bằng các bài học thực tiễn thông qua việc lựa chọn và sử dụng các thí nghiệm, học sinh sẽ thảo luận cách thức thực hiện thí nghiệm để khám phá tri thức còn giáo viên chỉ đóng vai trò hướng dẫn [21] Cho đến năm 1990 thì có rất nhiều trường trung học ở Pháp sử dụng thực hành thí nghiệm làm phương pháp trọng tâm trong dạy học các môn khoa học tự nhiên [21]

Rorbert J Mazano (2011) khẳng định muốn phát triển kiến thức phải trải qua các khâu cơ bản của thực hành [23]

Hiện nay, nhiều nước Châu Á có nền giáo dục phát triển như Hàn Quốc, Nhật bản, Singapo… cũng đã sử dụng thí nghiệm trong dạy học nhằm phát triển năng lực cho học sinh [28]

Như vậy, việc sử dụng thí nghiệm vào dạy học đã được sử dụng từ xa xưa và ngày càng được nhân rộng, hoàn thiện trên thế giới Ban đầu, việc sử dụng thí nghiệm chủ yếu đáp ứng mục tiêu tiếp cận tri thức chủ động, chính xác và sâu sắc Tiếp đó, phương pháp này được sử dụng nhằm phát triển năng lực cho học sinh ở hầu khắp các nước có nền giáo dục phát triển

1.1.2 Trong nước

Giáo dục phổ thông nước ta đang dần chuyển từ chương trình giáo dục tiếp cận nội dung sang tiếp cận năng lực của người học Song hành với nó, các nhà giáo dục Việt Nam đã và đang nghiên cứu về các phương pháp dạy học theo định hướng tích cực hóa người học

Năm 2005, Hoàng Thị Kim Huyền đã xây dựng các bài thực hành nhằm nâng cao chất lượng thực nghiệm và bồi dưỡng năng lượng tự học cho sinh viên đại học sư phạm [18]

Tác giả Nguyễn Thị Dung (2006) cho rằng với quan điểm dạy học mới hiện nay, việc tích cực hóa hoạt động trong giờ học thực hành cần được coi trọng, bằng cách tạo điều kiện cho học sinh tự lực tìm con đường chứng minh cho các vấn đề được học [9]

Năm 2007, tác giả Dương Tiến Sỹ trên cơ sở phân tích những khó khăn

và hạn chế của việc sử dụng thí nghiệm trong quá trình dạy học Sinh học đã

đề xuất biện pháp sử dụng thí nghiệm ảo để tích hợp giáo dục môi trường trong dạy học Sinh học 6 [27]

Tác giả Trần Bá Hoành (2010) đã chỉ ra thực hành là một trong ba nhóm phương pháp dạy học tích cực [14] Đến năm 2017, nhóm tác giả Đặng Thị

Dạ Thủy, Trần Văn Bảo cũng khẳng định hoạt động thực hành là một phương pháp dạy học hiệu quả, không những khắc sâu kiến thức mà còn kích thích sự sáng tạo, đam mê khám phá sinh học, rèn luyện phát triển năng lực nghiên cứu khoa học cho học sinh [29]

Tác giả Ninh Thị Bạch Diệp (2017) đã sử dụng bài tập kết hợp với thí nghiệm để tổ chức hoạt động theo nhóm nhỏ trong dạy học Sinh học 6 Theo tác giả, việc sử dụng bài tập kết hợp với thí nghiệm giúp HS thu nhận kiến thức thông qua kết quả thí nghiệm và góp phần rèn luyện một số kĩ năng cho

HS trong hệ thống kĩ năng thực hành, kĩ năng hợp tác và kĩ năng tự học [8] Hiện nay, ở Việt Nam cũng như nhiều nước trên thế giới, khi khoa học công nghệ phát triển rực rỡ thì việc sử dụng các thiết bị công nghệ hiện đại trở nên phổ biến Điều này càng làm giáo viên và học sinh phụ thuộc và ỉ lại vào

nó và làm cho họ càng ít sử dụng thí nghiệm thực hơn Các thí nghiệm ảo giúp học sinh cảm thấy thú vị và tò mò nhưng không kích thích học sinh phát triển được năng lực thực nghiệm, tiền đề cho năng lực nghiên cứu khoa học Qua nghiên cứu tổng quan cho thấy, có rất nhiều các nhà khoa học chú trọng phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh thông qua các bài tập thực hành, thí nghiệm ảo hoặc chỉ dừng lại ở các bài thực hành trong sách giáo khoa mà chưa đi sâu vào thiết kế và sử dụng các thí nghiệm thực, chưa được

sử dụng ở các bài học lí thuyết hay ôn tập cho học sinh THPT Việc thiết kế

và sử dụng thí nghiệm dạy học chương 1: Chuyển hóa vật chất và năng lượng

- Sinh học 11 vẫn còn nhiều hạn chế và chưa có nhiều công trình công bố

1.2 Cơ sở lí luận

1.2.1 Thí nghiệm

1.2.1.1 Khái niệm thí nghiệm

Theo bách khoa toàn thư mở Wikipedia, “Thí nghiệm hay thực nghiệm,

là một bước trong phương pháp khoa học dùng để phân minh giữa mô hình khoa học hay giả thuyết TN cũng được sử dụng để kiểm tra tính chính xác

của một lý thuyết hoặc một giả thuyết mới để ủng hộ chúng hay bác bỏ chúng

TN hoặc kiểm nghiệm có thể được thực hiện bằng phương pháp khoa học để trả lời một câu hỏi hoặc khảo sát vấn đề Trước tiên đó là thực hiện quan sát Sau đó đặt ra câu hỏi, hoặc nảy sinh vấn đề Sau đó, giả thuyết được hình thành Tiếp đến TN được đưa ra để kiểm tra giả thuyết Kết quả TN được phân tích, rồi vạch ra kết luận, đôi khi một lý thuyết được hình thành từ kết quả TN, và các kết quả được công bố trên các tạp chí nghiên cứu” [37]

Thí nghiệm sinh học là thí nghiệm thực hiện trong lĩnh vực Sinh học với rất nhiều loại khác nhau

1.2.1.2 Dạy học thí nghiệm trong môn Sinh học

Dạy học TN là phương pháp giáo viên tổ chức cho học sinh thực hành các TN trên lớp hoặc trong phòng TN hoặc ngoài thiên nhiên hoặc ở nhà Thí nghiệm có vai trò vô cùng quan trọng trong quá trình phát triển nhận thức của con người nói chung và học sinh nói riêng về thế giới tự nhiên TN

là một phần của hiện thực khách quan được thực hiện lại trong những điều kiện đặc biệt, khi con người chủ động điều khiển các yếu tố tác động vào quá trình xảy ra nhằm phục vụ mục đích cụ thể trong những hoàn cảnh nhất định Trong TN, chúng ta có thể gạt bỏ những yếu tố phụ để tìm ra bản chất và quy luật của cái chính (sự vật hiện tượng), từ đó làm sáng tỏ những giả thuyết khoa học hay phát hiện những quy luật mới

Sử dụng TN trong dạy học Sinh học sẽ giúp học sinh chuyển từ tư duy

cụ thể sang tư duy trừu tượng và ngược lại Các khái niệm, cơ chế về sự sống

có thể rất trừu tượng, khó hiểu nhưng TN rất cụ thể, TN giúp HS dễ dàng tiếp cận tri thức hơn so với chỉ học lý thuyết Mặt khác, TN là cầu nối giữa lý thuyết và thực tiễn Nhiều HS học môn Sinh học không biết để làm gì, TN giúp HS biết vận dụng kiến thức đó vào trong đời sống thực tiễn Thí nghiệm giúp HS phát triển tư duy, hình thành cho mình thế giới quan duy vật biện

chứng Khi HS trực tiếp tham gia hoặc trực tiếp quan sát TN sẽ tin tưởng và khắc sâu kiến thức đã học

Khi HS làm TN, được trực tiếp hoạt động để tìm tòi, phát hiện ra kiến thức và vận dụng những kiến thức đó vào thực tiễn, giờ học sẽ trở nên sinh động, hấp dẫn, lôi cuốn, nhờ vậy HS sẽ hứng thú, chủ động và sáng tạo trong việc học

Việc HS thường xuyên sử dụng TN giúp rèn luyện và nâng cao kĩ năng thực hành, hình thành những kĩ năng và đức tính cần thiết của người lao động hiện đại: cẩn thận, tỉ mỉ, kỉ luật và sáng tạo Bên cạnh đó, TN giúp HS tạo lập thói quen thực hành, nghiên cứu khoa học và giải quyết các vấn đề thực tiễn, kích thích HS luôn đưa ra các ý tưởng của mình và chủ động thực nghiệm để kiểm tra độ tin cậy của ý tưởng đó Đây chính là những năng lực nghiên cứu khoa học ban đầu của học sinh THPT

Dạy học TN cũng có những nhược điểm nhất định Cụ thể như: Trang thiết bị thí nghiệm ở các trường học còn thiếu thốn hay hỏng hóc rất nhiều (nhất là đối với các trường THPT công lập); nhiều TN đòi hỏi tốn rất nhiều thời gian và công sức (thậm chí phải thí nghiệm lặp đi lặp lại rất nhiều lần mới thành công); nhiều học sinh có kĩ năng thực hành kém sẽ ỉ lại vào các bạn khác tốt hơn trong nhóm dẫn đến phát triển không đồng đều ở các đối tượng học sinh; kĩ năng thực hành của giáo viên chưa tốt và không được bồi dưỡng thường xuyên dẫn đến lúng túng trong quá trình hướng dẫn học sinh…

Để khắc phục những nhược điểm đó thì trong quá trình dạy học TN cần lưu ý các vấn đề sau:

- Giáo viên cần cân nhắc lựa chọn các nội dung dạy học TN sao cho phù hợp, TN phải đảm bảo tính vừa sức, rõ ràng, hiệu quả và an toàn với học sinh

- Giáo viên và học sinh cần chuẩn bị chu đáo các dụng cụ, mẫu vật, hóa chất cần thiết; nghiên cứu kĩ quy trình TN sao cho an toàn và chính xác

- Giáo viên cần chuẩn bị hệ thống câu hỏi dẫn dắt theo tiến trình TN nhằm định hướng cho học sinh

- Cần phân công cụ thể nhiệm vụ tới từng nhóm, từng cá nhân, tránh tình trạng ỉ lại của một số học sinh chưa tự giác

- TN có thể thành công hoặc không thành công, nếu không thành công cần chỉ rõ được nguyên nhân để rút kinh nghiệm cho các TN tiếp theo

- Cần phối hợp linh hoạt với các phương pháp dạy học khác

- Các TN cần được đơn giản hóa cho dễ làm và phù hợp với điều kiện thực tiễn nhưng vẫn phải giữ nguyên được bản chất khoa học

1.2.2 Năng lực và năng lực thực nghiệm

Đinh Thị Hồng Minh với quan điểm: “NL là khả năng thực hiện có hiệu quả và có trách nhiệm các hành động, giải quyết các nhiệm vụ, vấn đề thuộc lĩnh vực nghề nghiệp, xã hội hay cá nhân trong những tình huống khác nhau trên cơ sở kết hợp sự hiểu biết, kĩ năng, kĩ xảo và kinh nghiệm [24; tr 6] Như vậy: NL là khả năng vận dụng kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo và các thuộc tính tâm lí cá nhân để thực hiện được hiệu quả một hoạt động nào đó phù hợp với hoàn cảnh và mục tiêu cụ thể

Trong các chương trình dạy học hiện nay của các nước thuộc khối OECD (tổ chức các nước kinh tế phát triển), người ta sử dụng mô hình đơn giản phân chia năng lực thành hai nhóm chính là năng lực chung và năng lực chuyên biệt

Các năng lực chung là năng lực cần thiết cho nhiều hoạt động khác nhau, bao gồm hai nhóm:

- Nhóm năng lực làm chủ và phát triển bản thân:

 Năng lực tri thức Sinh học

 Năng lực nghiên cứu

Theo tác giả Trương Xuân Cảnh: “ NL thực nghiệm của người học là sự làm chủ những hệ thống kiến thức, kĩ năng, thái độ và vận hành chúng hợp lí

để thực hiện thành công nhiệm vụ thực nghiệm trong quá trình học tập ở trường phổ thông” [7, tr19]

Theo nhóm tác giả Nguyễn Thị Linh, Lê Đình Trung: Năng lực TH là năng lực hành động gắn với thực tiễn học tập, đời sống dựa trên kinh nghiệm,

kĩ năng, kĩ xảo của cá nhân nhằm nắm được bản chất của đối tượng [20] Cũng theo hai tác giả này, năng lực thực hành sinh học là năng lực chuyên biệt được hình thành và phát triển cho người học thông qua các hoạt động quan sát, mô tả, thực hành thí nghiệm trên đối tượng sinh học trong phòng thí nghiệm hoặc ngoài môi trường theo các chủ đề xác định để nhận thức đối tượng Vì vậy, muốn phát triển tốt năng lực thực hành sinh học, học sinh cần làm chủ kiến thức và có kĩ năng thực hành vững chắc [20]

Trên cơ sở các quan niệm về năng lực và năng lực thực nghiệm (năng lực thực hành), chúng ta có thể hiểu: “Năng lực thực hành sinh học là khả năng vận dụng các kiến thức, kĩ năng với thái độ tích cực để giải quyết các vấn đề đặt ra trong lĩnh vực sinh học”

Năng lực thực nghiệm sinh học cho HS nói chung và HS chuyên sinh nói riêng chia làm 4 thành phần theo tiến trình TH thí nghiệm sinh học như bảng 1.1 sau đây [20]:

Bảng 1.1 Cấu trúc năng lực thực nghiệm sinh học của học sinh

Thứ tự Năng lực Biểu hiện năng lực

1

Xác định vấn đề TH,

đề xuất câu hỏi nghiên cứu

- Đưa ra các phán đoán cụ thể và lựa chọn được loại phán đoán phù hợp

- Xác định mục tiêu cần đạt của nội dung TH

- Lựa chọn thiết bị, nguyên vật liệu và phương pháp thực hiện phù hợp

- Sắp xếp logic, tuần tự các bước thực hiện

3

Thực hiện kế hoạch TH

- Thao tác TH và quan sát, ghi chép số liệu thu được

- Thu thập các thông tin theo yêu cầu, mục tiêu

- Xây dựng mẫu báo cáo kết quả TH

- Trình bày và mô tả khoa học kết quả thu được

- Hợp tác nhóm để thảo luận kết quả nghiên cứu

- Đề xuất cải tiến cho bài TH và các ý tưởng mới

1.2.3 Quan hệ giữa thí nghiệm với năng lực thực nghiệm

Đổi mới trong dạy học chỉ rõ: Cần dạy cho HS “làm được gì từ những cái đã biết” chứ không phải dạy cho HS “biết cái gì”, nghĩa là HS không phải chỉ “biết được” mà phải “làm được” Vậy HS phải “được làm”, bước đầu là làm thí nghiệm ngay trong các hoạt động học tập của chính mình

Đặc điểm của môn Sinh học được hình thành và phát triển từ thực nghiệm, trong thực nghiệm và bằng thực nghiệm nên năng lực thực nghiệm sinh học là một trong những năng lực quan trọng không thể thiếu đối với HS Môn Sinh học là môn khoa học thực nghiệm Tất cả kiến thức về sinh học đều bắt nguồn từ quan sát và TN Như vậy, việc HS làm TN rất quan trọng trong rèn luyện và phát triển một số năng lực, đặc biệt là năng lực TH Học sinh trực tiếp tham gia vào các TN trong hoạt động học tập sẽ giúp các em thường xuyên được làm, được rút kinh nghiệm để nâng cao năng lực thực nghiệm cho bản thân

1.3 Cơ sở thực tiễn

1.3.1 Mục đích xác định thực trạng

Để đề xuất việc thiết kế và sử dụng các thí nghiệm sinh học đơn giản, hiệu quả trong dạy học môn Sinh học ở trường THPT, chúng tôi đã tìm hiểu tình hình sử dụng các TN trong dạy học môn Sinh học của giáo viên trong các trường THPT trên địa bàn huyện Quốc Oai, thành phố Hà Nội Qua những ưu điểm và hạn chế còn tồn tại, chúng tôi rút kinh nghiệm và đề xuất phương án phù hợp hơn để đạt mục tiêu cao hơn trong dạy học

1.3.2 Phương pháp xác định thực trạng

Để xác định thực trạng sơ bộ ban đầu tôi dùng phương pháp phỏng vấn: phỏng vấn các tổ trưởng chuyên môn, một số giáo viên dạy Sinh học trên địa bàn huyện Quốc Oai, Thạch Thất để xác định sơ bộ hiện trạng sử dụng thí nghiệm trong dạy học môn Sinh học

Để điều tra thực trạng sử dụng TN trong dạy học môn Sinh học chúng tôi dùng phiếu khảo sát (phụ lục 1) đối với 47 giáo viên dạy môn Sinh học tại 8 trường THPT trên địa bàn cụm Quốc Oai – Thạch Thất

Để tìm hiểu nhu cầu, hứng thú của học sinh khi được học tập thông qua các TN, chúng tôi dùng phiếu khảo sát (phụ lục 2, 3) đối với khoảng 100 học

sinh trong trường THPT Quốc Oai

47 phiếu Kết quả khảo sát được thống kê trong bảng 1.2

Qua bảng thống kê cho thấy tất cả GV đều nhận thấy việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học môn Sinh học là rất cần thiết (57,45%) hoặc cần thiết (42,55%) Điều đó cho thấy các GV đều nhận thức được tầm quan trọng của

TN đối với dạy học môn Sinh học tại trường THPT 100% GV đều cho rằng

sử dụng TN trong dạy học sẽ kích thích được hứng thú học tập và phát triển được năng lực thực hành cho HS Đây cũng là hai tiêu chí quan trọng nhất mà

đề tài hướng tới Đa số GV cũng cho rằng ngoài hai lí do trên thì TN sinh học còn giúp phát huy tính tích cực, sáng tạo của HS (95,74%); củng cố kiến thức vững chắc cho HS (93,62%) và 68,09% GV cho rằng nó giúp HS lĩnh hội kiến thức mới

Mặc dù hầu hết GV đều nhận thức được vai trò quan trọng của việc sử dụng thí nghiệm sinh học đối với dạy và học nhưng có tới 57,45% GV được hỏi không thường xuyên sử dụng TN, Mặt khác, các GV chủ yếu chỉ sử dụng những TN đã được thiết kế trong các bài thực hành theo chương trình, số ít

GV (23,4%) đã tự thiết kế, sử dụng TN hỗ trợ dạy học lí thuyết và chỉ 6,38%

GV hướng dẫn HS tự thiết kế TN phục vụ học tập Những con số này cho thấy GV chưa thật sự chủ động và sáng tạo trong dạy học và chưa khai thác được tiềm năng của HS Các GV thường sử dụng TN trong dạy học chủ yếu là thực hiện đúng theo chương trình đào tạo (85,11%) và nhằm mục đích rèn năng lực thực hành cho HS Nếu thực hiện theo chương trình đào tạo thì số lượng bài thực hành rất ít (lớp 11 chỉ có 8 bài trên tổng số 48 bài học) sẽ không thể rèn được kĩ năng thực hành cho HS thật vững chắc, vì vậy cần thiết

kế và sử dụng nhiều TN trong các bài học lí thuyết Một số rất ít các GV sử dụng TN trong dạy học nhằm giúp HS lĩnh hội kiến thức mới hoặc củng cố và

mở rộng kiến thức vì đa số GV chỉ thực hiện các TN trong bài thực hành theo chương trình

Tất cả các thầy cô giáo được khảo sát cho rằng việc sử dụng TN trong dạy học còn hạn chế là do điều kiện cơ sở vật chất phòng TN không đáp ứng được nhu cầu TN Lấy ví dụ tại trường THPT Quốc Oai, phòng TN có 4/4 kính hiển vi hỏng, hầu hết hóa chất đều hết hạn sử dụng từ rất lâu nhưng chưa được thay thế và bổ sung, nhiều thiết bị khác bị hư hỏng nhiều hoặc sử dụng không hiệu quả Bên cạnh đó, trên 80% GV cũng cho rằng việc chuẩn bị TN khá công phu và mất thời gian, nhiều TN khó mang lại kết quả ngay trong giờ dạy và 59,57% GV thừa nhận kĩ năng làm TN của GV hoặc HS còn lúng túng Qua đây, có thể thấy việc tự thiết kế và sử dụng các TN đơn giản, dễ làm phục vụ cho dạy học là điều cấp thiết

Để khắc phục những hạn chế trong việc sử dụng TN trong dạy học môn Sinh học THPT, tất cả GV đều cho rằng cần có nhân viên chuyên trách phòng TN; 93,62% GV thấy cần bổ túc kĩ năng thực hành cho GV, HS; 91,49% GV thấy cần bổ sung trang thiết bị cho phòng TN; 82,98% nghĩ nên thiết kế các

TN đơn giản, dễ làm, dễ thành công; 73,34% GV cho rằng cần hướng dẫn HS

tự làm TN trước ở nhà theo hướng dẫn Tất cả các biện pháp này đều cần thiết, song việc thiết kế các TN đơn giản và dễ làm là khả quan nhất mà mỗi

giáo viên có thể tự thực hiện Bên cạnh đó, giáo viên có thể hướng dẫn HS tự thiết kế TN ở nhà để rút ngắn thời gian TN trên lớp giúp mang lại kết quả hợp

lí trong giờ học trên lớp

Bảng 1.2 Thực trạng giáo viên THPT sử dụng TN trong dạy học Sinh học

Nội dung câu hỏi

Kết quả khảo sát

Nội dung trả lời

Số GV chọn

Tỉ lệ GV chọn

Câu 1 Theo thầy/cô, sử

Phát huy tính tích cực, sáng tạo của HS

45 95,74%

Củng cố kiến thức vững chắc cho HS

44 93,62%

Phát triển được năng lực thực hành cho HS

TN có xuất hiện trong kiểm

Thực hiện đúng chương trình đào tạo

28 59,57%

Nhiều TN khó mang lại kết quả ngay trong giờ dạy

chương trình

GV thiết kế TN hỗ trợ nội dung lí thuyết

11 23,40%

HS tự thiết kế TN hỗ trợ nội dung lí thuyết theo hướng dẫn của GV

mới

Giúp HS củng cố, mở rộng kiến thức

34 72,34%

Bổ túc kĩ năng thực hành cho các thầy cô và HS

44 93,62%

1.3.3.2 Thực trạng học sinh Trung học phổ thông học thí nghiệm sinh học

Để khảo sát thực trạng HS THPT học TN trong môn Sinh học, chúng tôi tiến hành thiết kế phiếu khảo sát (phụ lục 2) và tiến hành khảo sát trên 100 HS thuộc 4 lớp ban A, khối 11 tại trường THPT Quốc Oai Số phiếu phát ra là

100, số phiếu thu về là 95 Kết quả thu được thống kê trong bảng 1.3

Qua kết quả khảo sát cho thấy: số lượng HS thích học môn Sinh học không nhiều (15,79%) nhưng cũng rất ít HS (5,26%) không thích môn học này Đa số HS (70,53%) cảm thấy môn Sinh học khó Qua phỏng vấn cho thấy có rất nhiều lí do như: kiến thức sinh học nhiều lý thuyết nên HS cảm thấy nhàm chán, các cơ chế khó hiểu và khó nhớ, rất ít các trường đại học có

tổ hợp khối B… Một trong những lí do rất quan trọng là các thầy cô không thường xuyên sử dụng TN để khai thác kiến thức cũng như năng lực của học sinh (86,32% các GV khai thác TN trong các bài thực hành và 0% GV khai thác trong các giờ lí thuyết); trong đó số GV sử dụng TN thực tế cũng chỉ chiếm 52,63%, còn lại là TN ảo hoặc cho xem quy trình trên máy tính Trong khi đó, đa số HS lại rất mong muốn và hứng thú với những tiết học có sử dụng TN sinh học (54,73%) nhưng không được đáp ứng Có tới 85,26% HS muốn trực tiếp được tham gia làm TN trong các giờ học môn Sinh học, bởi theo các em, như vậy rất dễ hiểu và dễ nhớ Một số HS (29,47%) cho rằng học môn Sinh học qua TN mặc dù thú vị nhưng khó hiểu và khó làm, vì vậy các TN được thiết kế và sử dụng cần đơn giản hóa để phù hợp với điều kiện thực tế và năng lực của HS mà vẫn đảm bảo tính khoa học

Bảng 1.3 Thực trạng học sinh THPT học thí nghiệm môn Sinh học

Nội dung câu hỏi

Kết quả khảo sát Nội dung trả lời Số HS chọn Tỉ lệ HS chọn

Tiểu kết chương 1

- Qua chương 1, luận văn xác định mục tiêu, xây dựng giả thuyết khoa học dẫn đến lựa chọn được vấn đề cốt lõi mà luận văn cần cần làm sáng tỏ, xác định cơ sở lý luận để làm cơ sở đề xuất các biện pháp trong chương 2 Những cơ sở lí luận và thực tiễn trong luận văn này cũng là cơ sở để triển khai việc thiết kế và sử dụng thí nghiệm trong dạy học chương 1: Chuyển hóa vật chất và năng lượng, Sinh học 11 nhằm phát triển năng lực của học sinh

- Cũng trong chương này, chúng tôi xác định được thực trạng sử dụng thí nghiệm trong dạy học bộ môn Sinh học tại trường THPT và mong muốn của học sinh được học tập bằng thí nghiệm Đó là cơ sở để chúng tôi đưa

ra các biện pháp phù hợp trong chương 2 Cụ thể: đại đa số GV đều nhận thấy mức độ quan trọng của việc sử dụng TN trong đổi mới phương pháp dạy học môn Sinh học nhưng lại chưa thực hiện được trong thực tiễn Đa

số GV chỉ dừng lại ở việc sử dụng thí nghiệm trong các bài thực hành có sẵn trong sách giáo khoa nên chưa phát huy được năng lực của HS Bên cạnh đó, HS cũng mong muốn được học tập thông qua các thí nghiệm nhằm phát huy tính tích cực và tự giác của mình; phát triển năng lực bản thân và tạo hứng thú trong quá trình học

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM DẠY HỌC CHƯƠNG 1: CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG - SINH HỌC 11,

TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 2.1 Phân tích chương trình Sinh học 11

2.1.1 Mục tiêu chương trình Sinh học 11

Chương trình Sinh học 11 củng cố, bổ sung, hoàn thiện và nâng cao các tri thức mang tính tổng hợp về cơ thể mà học sinh đã học ở Trung học cơ sở

Cụ thể là:

2.1.1.1 Về kiến thức

- Trình bày được những kiến thức phổ thông, cơ bản, hiện đại, thực tiễn

về cấp độ tổ chức cơ thể của sự sống chủ yếu là thực vật và động vật

- Trình bày được các kiến thức cơ bản về trao đổi chất và năng lượng, tính cảm ứng, sinh trưởng và phát triển, sinh sản của động vật và thực vật

- Nêu và giải thích được các cơ chế tác động, các quá trình sinh lí trong hoạt động sống ở mức cơ thể động vật và thực vật có liên quan mật thiết đến mức độ phân tử, tế bào cũng như với môi trường sống của chúng

- Nhận thấy được sự khác biệt nhưng thống nhất của các hoạt động sống giữa động vật và thực vật

2.1.1.3 Về thái độ

- Biết vận dụng các kiến thức cơ bản vào thực tiễn sản xuất và đời sống nhằm nâng cao năng suất cây trồng, vật nuôi; bảo vệ môi trường và góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống

- Củng cố niềm tin vào khả năng của khoa học hiện đại trong nhận thức

và giải thích bản chất và tính quy luật của các hiện tượng của thế giới sống

- Xây dựng ý thức tự giác và thói quen bảo vệ thiên nhiên, bảo vệ môi trường sống; có thái độ và hành vi đúng đắn đối với chính sách của Đảng và pháp luật của Nhà nước về dân số, sức khỏe sinh sản, kế hoạch hóa gia đình

2.1.2 Cấu trúc chương trình Sinh học 11

Chương trình Sinh học 11 gồm một phần là phần bốn đề cập đến sinh học cơ thể đa bào (gồm thực vật và động vật) Các kiến thức Sinh học 11 ở cấp độ cơ thể nối tiếp cấp độ nguyên tử, phân tử, bào quan, tế bào ở Sinh học

10 nhằm hoàn thiện chương trình của THPT được trình bày theo các cấp độ tổ chức của thế giới sống từ đơn giản đến phức tạp

Sinh học 11 có bốn nội dung tương ứng với bốn đặc trưng cơ bản sự sống là: chuyển hóa vật chất và năng lượng, cảm ứng, sinh trưởng và phát triển, sinh sản Chương 1 đề cập đến sự chuyển hóa vật chất và năng lượng ở mức độ cơ thể với lưu lượng kiến thức nhiều nhất, chương 2 đề cập tính cảm ứng của cơ thể, chương 3 đề cập đến sinh trưởng và phát triển, chương 4 trình bày về sinh sản của cơ thể Trong mỗi chương đều có các bài thực hành nhằm minh họa kiến thức hoặc củng cố hoặc phát triển nhận thức của HS về nội dung của chương trình Nhìn chung, chương trình Sinh học 11 nói riêng và Sinh học THPT nói chung đã kế thừa được tinh hoa của những chương trình

cũ và được cấu trúc lại, có tham khảo chương trình giáo dục của một số nước, đảm bảo kiến thức hiện đại, cập nhật

Trong chương trình Sinh học 11, các kiến thức được đề cập ở mức độ đại cương một cách tổng hợp dưới dạng một cấp độ của tổ chức sống: các nguyên

tắc tổ chức, những quy luật vận động của ba nhóm chính là thực vật, động vật

và con người Để tìm hiểu và nắm vững phần kiến thức này thì kiến thức tế bào học ở lớp 10 là cơ sở, là nền tảng hết sức logic và cần thiết Mặt khác, kiến thức sinh học cơ thể ở chương trình Sinh học 11 lại là nền tảng để nghiên cứu tiếp các cấp độ tổ chức sống cao hơn trong Sinh học 12 (quần thể-loài, quần xã, hệ sinh thái)

Sinh học 11 giới thiệu về cấp độ tổ chức cơ thể với hai phần thực vật và động vật riêng biệt bởi chúng có những đặc điểm đặc trưng riêng cho mỗi giới (cũng như giới thiệu riêng phần Vi sinh vật ở cuối chương trình lớp 10 và xem như nghiên cứu cơ thể đơn bào) Khi phân tách như vậy, HS sẽ dễ tiếp thu và so sánh sự khác nhau giữa hai giới cũng như nhận thấy sự thích nghi hợp lí của hai giới này Mặt khác, những đặc điểm chung của hai giới cũng phản ánh sự thống nhất của sinh giới

2.1.3 Cấu trúc sách giáo khoa Sinh học 11

Chương trình Sinh học 11 bao gồm toàn bộ phần IV – Sinh học cơ thể với bốn chương như sau (bảng 2.1):

Bảng 2.1 Chương trình Sinh học 11

học

Số tiết học

4 Sinh sản A Sinh sản ở thực vật 3 3

Cuối mỗi một nhóm nội dung đều thiết kế bài TH nhằm minh họa củng

cố hoặc phát triển nhận thức của HS về nội dung chương trình Cụ thể như sau: (bảng 2.2)

Bảng 2.2 Các bài thực hành theo chương trình sinh học 11

2 Bài 13 Phát hiện diệp lục và carôtenôit

3 Bài 14 Phát hiện hô hấp ở thực vật

4 Bài 21 Đo một số chỉ tiêu sinh lí ở người

5 Chương II Cảm

ứng

Bài 25 Hướng động

6 Bài 33 Xem phim về tập tính của động vật

7 Chương III Sinh

và vai trò của thoát hơi nước đối với cây

- Nêu được vai trò của các nguyên tố khoáng, đặc biệt là nguyên tố nitơ Trình bày được quá trình dinh dưỡng nitơ ở thực vật và vai trò của phân bón đối với cây trồng và môi trường

- Khái quát được quá trình quang hợp ở cây xanh Phân biệt được sự thích nghi của các loại cây C3, C4, CAM trong quang hợp với môi trường sống

- Nêu được các nhân tố ngoại cảnh ảnh hưởng đến quang hợp, từ đó có biện pháp điều chỉnh quang hợp để tăng năng suất cây trồng

- Phân biệt được hô hấp với hô hấp sáng và quang hợp ở cây xanh Chỉ

rõ sự thống nhất của 3 quá trình này trong đời sống của cây

2.1.3.2 Nội dung chương trình

Sinh học 11 có 4 nội dung tương ứng với 4 đặc trưng cơ bản sự sống là: chuyển hóa vật chất và năng lượng, cảm ứng, sinh trưởng và phát triển, sinh sản Trong bốn nội dung này thì chuyển hóa vật chất được nghiên cứu đầu tiên trong chương 1 bởi đây là đặc trưng đầu tiên của sự sống Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở thực vật được đưa lên trước

Trong phần chuyển hóa vật chất và năng lượng ở thực vật đề cập đến các vấn đề: trao đổi nước, trao đổi chất khoáng, các hiện tượng quang hợp, hô hấp cũng như các yếu tố gây ảnh hưởng đến quang hợp và hô hấp của cây xanh và ứng dụng kĩ thuật tăng năng suất cây trồng Để nghiên cứu về các vấn đề này thì cơ sở chính là phần tế bào học, nó thuận lợi trong việc nhắc lại các kiến thức sinh học đã học ở lớp 10 một cách căn bản Mặt khác, khi nghiên cứu về

chuyển hóa vật chất và năng lượng ở thực vật sẽ là cơ sở để so sánh với chuyển hóa vật và năng lượng ở động vật trong nội dung tiếp theo và là kiến thức nền tảng để nghiên cứu các đặc trưng còn lại của sinh vật như cảm ứng, sinh trưởng và phát triển, sinh sản

2.1.3.3 Cấu trúc sách giáo khoa

Phần chuyển hóa vật chất và năng lượng ở thực vật gồm 14 bài học (bảng 2.3) giới thiệu về trao đổi nước, trao đổi khoáng, quang hợp, hô hấp và các yếu tố ảnh hưởng đến các cơ chế đó Trong đó có 3 bài thực hành nhằm củng cố kiến thức cũng như khắc sâu những nội dung ứng dụng thực tiễn Một trong những mục tiêu của phần này là rèn kĩ năng thực hành nhưng

số lượng các bài thực hành rất ít (3 bài), lượng kiến thức lại nhiều, đặc biệt rất nhiều kiến thức có thể vận dụng thực tiễn Chính vì vậy, chúng tôi thiết kế và

sử dụng các TN trong nội dung này nhằm khắc phục những hạn chế trên

Bảng 2.3 Cấu trúc phần chuyển hóa vật chất và năng lượng ở thực vật

1 Sự hấp thụ nước và

muối khoáng ở rễ

- Cơ quan hấp thu nước và muối khoáng

- Cơ chế hấp thu nước và muối khoáng ở rễ

2 Vận chuyển các chất

trong cây

- Dòng mạch gỗ vận chuyển nước và muối khoáng

- Dòng mạch rây vận chuyển chất hữu cơ

- Thoát hơi nước qua lá và vai trò của thoát hơi nước

- Các nhân tố ảnh hưởng tới vận chuyển các chất và thoát hơi nước

- Tưới tiêu hợp lí cho cây trồng

phân bón

8 Quang hợp ở thực vật - Khái quát về quang hợp ở thực vật

- Quang hợp ở các nhóm thực vật C3, C4,CAM

- Ảnh hưởng của các nhân tố ngoại cảnh lên quang hợp

- Quang hợp quyết định năng suất cây trồng Tăng năng suất cây trồng thông qua điều khiển quang hợp

2.2.1 Quy trình cơ bản của một thí nghiệm

Trên cơ sở nghiên cứu các tài liệu liên quan, chúng tôi đưa ra 3 quy trình

cơ bản của một thí nghiệm như sau:

2.2.1.1 Dạy học thí nghiệm theo phương pháp nghiên cứu

Đây là phương tiện, phương pháp giúp HS nghiên cứu những khái niệm, quy luật, đặc trưng của sự sống hoặc xác minh tính đúng đắn của những giả thuyết khoa học mà sách giáo khoa đưa ra Sử dụng TN theo phương pháp này còn giúp HS phát triển tư duy sáng tạo, kĩ năng nghiên cứu tự giác và độc lập, năng lực tự học và thực hành Qua đó giúp các em chinh phục kiến thức vững vàng, đơn giản để giải quyết các vấn đề thực tiễn có liên quan

Quy trình thí nghiệm theo phương pháp này bao gồm các bước như sau:

 Nêu vấn đề nghiên cứu

 Nêu giả thuyết và đề xuất cách giải quyết thông qua thí nghiệm

 Tiến hành thí nghiệm

 Phân tích TN và giải thích hiện tượng Từ đó kiểm định giả thuyết

 Kết luận và vận dụng

2.2.1.2 Dạy học thí nghiệm theo phương pháp phát hiện và giải quyết vấn đề

Dạy học TN theo phương pháp phát hiện và giải quyết vấn đề giúp HS tiếp nhận mâu thuẫn nhận thức và biến nó thành mâu thuẫn nội tại của bản thân, từ đó HS có nhu cầu muốn giải quyết, tạo động cơ suy nghĩ và học tập Dưới sự hướng dẫn cụ thể của GV (thông qua các câu hỏi), HS sẽ cùng tham gia làm làm TN để giải quyết vấn đề (thông qua trả lời các câu hỏi) Qua thí nghiệm, HS tự mình tìm ra kiến thức mới cho mình và hình thành kĩ năng tự học, tự giải quyết vấn đề, những kĩ năng vô cùng quan trọng đối với học sinh THPT Mặt khác, việc tạo ra mâu thuẫn nhận thức và giải quyết mâu thuẫn đó giúp HS thấy được rằng các phép suy diễn và suy lí không phải luôn đúng, khi nghiên cứu một đối tượng thì cần đặt chúng trong một mối liên hệ tổng hòa với các thành phần khác để nghiên cứu thì mới chính xác và cụ thể

Quy trình thí nghiệm theo phương pháp này bao gồm các bước như sau:

 Nêu vấn đề

 Tạo mâu thuẫn nhận thức bằng thí nghiệm

 Đề xuất hướng giải quyết và thực hiện bằng thí nghiệm

 Phân tích và rút ra kết luận

 Vận dụng

2.2.1.3 Dạy học thí nghiệm theo phương pháp kiểm chứng

Dạy học thí nghiệm theo phương pháp kiểm chứng giúp học sinh củng

cố, vận dụng kiến thức cũ để mở rộng kiến thức mới thông qua suy diễn hoặc suy lí, sau đó lại dùng TN để kiểm tra suy diễn, suy lí đó Nếu mâu thuẫn, học

sinh có cơ hội đào sâu, mở rộng kiến thức cũ một lần nữa để đưa ra kết luận chính xác (kiến thức mới) Đây là một phương pháp nghiên cứu khoa học vô cùng quan trọng đối với một HS - một nhà khoa học tương lai

Quy trình TN theo phương pháp này bao gồm các bước như sau:

 Nêu vấn đề

 Dự đoán hiện tượng thí nghiệm (kiến thức mới)

 Làm thí nghiệm chứng minh, so sánh với dự đoán

 Kết luận (kiến thức mới) và vận dụng

2.2.2 Thiết kế một số thí nghiệm phần chuyển hóa vật chất và năng lượng

ở thực vật

Chúng tôi đã thiết kế 13 thí nghiệm sử dụng trong dạy học các nội dung kiến thức phần chuyển hóa vật chất và năng lượng ở thực vật (bảng 2.4)

Bảng 2.4 Các thí nghiệm được thiết kế và sử dụng trong dạy học phần

“Chuyển hóa vật chất và năng lượng ở thực vật, Sinh học 11”

STT Tên bài học sử dụng TN Tên thí nghiệm

1 Bài 1 Sự hấp thụ nước và

muối khoáng ở rễ

Tìm hiểu hình thái hệ rễ và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hút nước và muối khoáng ở rễ cây

3 Vị trí, cấu tạo, vai trò của mạch gỗ,

mạch rây và hệ thống mạch dẫn đối với vận chuyển các chất trong cây

4

Bài 3 Thoát hơi nước

So sánh tốc độ thoát hơi nước trên 2 mặt

lá ở 3 loại lá cây: lá non, lá bánh tẻ, lá già

6 Tìm hiểu ảnh hưởng của các nhân tố

ngoại cảnh đến thoát hơi nước

7 Vai trò của tưới tiêu hợp lí cho cây

8 Bài 4 Vai trò của các

nguyên tố khoáng

Nguồn cung cấp dinh dưỡng khoáng cho cây trồng; vai trò của phân bón và sự