Xây dựng hướng dẫn một số bài thực hành thí nghiệm thuộc chương i , II, III, phần sinh học tế bào, môn sinh học 10 – THPT bằng phương pháp hiện thực ảo

Mục tiêu nghiên cứu: - Thông qua việc thử nghiệm các TN trong phần Sinh học tế bào SHTB - SH10 THPT, rút ra được những thuận lợi và khó khăn khi thực hiện các TN, từ đó xây dựng một số

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

phương pháp hiện thực ảo KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1.Lí do chọn đề tài: 1

2 Mục tiêu nghiên cứu: 2

3 Nhiệm vụ nghiên cứu: 2

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1.Tổng quan về tình hình nghiên cứu ứng dụng CNTT vào trong dạy học: 3

1.1.1.Trên thế giới: 3

1.1.2.Ở Việt Nam: 4

1.2 Cơ sở lý luận 5

1.2.1 Khái niệm về TN 5

1.2.2 Các qui tắc tiến hành TN 6

1.2.3 Cách tiến hành TN 7

1.2.4 Phân loại TN thực hành trong dạy học SH 7

1.2.4.1 Theo mục đích của lí luận dạy học 7

1.2.4.2 Theo thời gian cho kết quả TN 8

1.2.4.3 Theo địa điểm tiến hành TN 8

1.2.5 Vai trò của TN thực hành trong dạy học SH 8

1.2.3 Phương pháp hiện thực ảo 9

1.3 Cơ sở thực tiễn của đề tài 9

1.4 Quy trình xây dựng các bài hướng dẫn thực hành thí nghiệm bằng phương pháp hiện thực ảo 13

1.4.1 Các nguyên tắc cơ bản khi xây dựng các bài hướng dẫn thực hành thí nghiệm bằng phương pháp “hiện thực ảo” 13

1.4.1.1 Nguyên tắc phù hợp với chương trình SGK 13

1.4.1.2 Nguyên tắc phù hợp với nội dung 13

1.4.1.3 Nguyên tắc phù hợp với đối tượng 13

1.4.1.4 Nguyên tắc đảm bảo tính trực quan, thẩm mĩ 13

1.4.1.5 Nguyên tắc đảm bảo tính linh hoạt, hiệu quả, hữu dụng 14

1.4.2 Các bước xây dựng bài hướng dẫn thực hành thí nghiệm học thực hành thí nghiệm môn SH lớp 10 (NC) – THPT bằng phương pháp “hiện thực ảo” 14 1.5 Một số công cụ ứng dụng CNTT trong việc xây dựng một số huớng dẫn thực hành thí nghiệm thuộc Chương I , II, III Phần hai: Sinh học tế bào, môn Sinh học 10 – THPT bằng

1.5.1 Microsoft O ffice: 15

1.5.2 Trình xử lý phim Corel VideoStudio Pro X4: 16

1.5.3 Trình chuyển đổi định dạng đa chức năng Format Factory 2.30: 17

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19

2.1 Đối tượng và khách thể nghiên cứu 19

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 19

2.1.2 Khách thể nghiên cứu 19

2.1.3 Phạm vi nghiên cứu: 19

2.2 Phương pháp nghiên cứu 19

2.2.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 20

2.2.2.Phương pháp chuyên gia 20

2.2.3 Phương pháp điều tra cơ bản 20

2.2.4 Phương pháp xây dựng phim và bài giảng: 20

2.2.4.1 Xây dựng phim: 20

2.2.4.2 Xây dựng các bài hướng dẫn TN thực hành theo phương pháp hiện thực ảo 20

2.2.5 Phương pháp thử nghiệm thí nghiệm 21

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 22

3.1 Phân tích thực trạng dạy học các bài TN thực hành ở trường THPT 23

3.2 Kết quả phân tích nội dung chương trình và đưa ra các phương án cải tiến 25

3.3 Một số ví dụ minh họa qui trình thử nghiệm và cải tiến các TN 29

3.3.1 TN về ảnh hưởng của nhiệt độ, pH đối với hoạt tính của amilaza 29

3.3.2 TN sự thẩm thấu của tế bào 37

3.4 Kết quả xây dựng các bài hướng dẫn thực hành, thí nghiệm bằng phương pháp hiện thực ảo: 44

3.5 Đề xuất phương pháp sử dụng hệ thống giáo án, câu hỏi trắc nghiệm và phim hỗ trợ dạy học thực hành thí nghiệm môn sinh học lớp 10 chương trình nâng cao – THPT bằng phương pháp hiện thực ảo 45

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 45

1 Kết luận 45

2 Kiến nghị 46

TÀI LIỆU THAM KHẢO 47

PHỤ LỤC 48

DANH MỤC BẢNG, BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ

Biểu đồ 1.1 Số tiết lí thuyết và thực hành phần SH tế bào – SH10 THPT 10

Bảng 1.1 Bảng phân phối cấu trúc và nội dung kiến thức phần thí nghiệm thực hành Sinh học lớp 10 (Nâng cao) – THPT 11

Bảng 1.2 Số TN thực hành trong chương trình SH 10 THPT - Phần SH tế bào 12

Bảng 2.1 Các bài tiến hành thử nghiệm và cải tiến, xây dựng các hướng dẫn thực hành TN thuộc chương chương I, II, III, phần SHTB, SH10 - THPT 19

Bảng 3.1: Kết quả điều tra thực trạng dạy học thực hành thí nghiệm Phần SHTB -SH 10 (NC) tại các trường THPT 25

Bảng 3.2 Kết quả phân tích nội dung chương trình và các phương án cải tiế n: 25

Bảng 3.3 Kết quả thử nghiệm và cải tiến một số TN phần SH tế bào – 29

SH10 - THPT 29

Bảng 3.3 Cách tiến hành thí nghiệm theo chương trình SGK 30

Bảng 3.4 Kết quả kiểm chứng TN theo SGK 31

Bảng 3.5 Đánh giá thử nghiệm TN theo SGK 32

Bảng 3.6 Thống kê hóa chất chuẩn bị cho một nhóm TH 33

Bảng 3.7: Thống kê dụng cụ chuẩn bị cho một nhóm TH 34

Bảng 3.8 Cách tiến hành thí nghiệm theo quy trình cải tiến 35

Bảng 3.9 Kết quả thử nghiệm phương án cải tiến 36

Bảng 3.10 Cách tiến hành thí nghiệm theo chương trình SGK 38

Bảng 3.11 Đánh giá thử nghiệm TN theo SGK 40

Bảng 3.12 Thống kê hóa chất chuẩn bị cho một nhóm TH 41

Bảng 3.13 Thống kê hóa chất chuẩn bị cho một nhóm TH 41

Bảng 3.14 Kết quả xây dựng hướng dẫn thực hành thí nghiệm chương trình sinh học 10 (NC) - THPT 44

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Màn hình giao diện Microsoft Word phiên bản MS Word 2007 với

chức năng soạn thảo văn bản 16

Hình 1.2 Màn hình giao diện Microsoft Powerpoit phiên bản MS PPT 2007 với chức năng trình chiếu bài giảng 16

Hình 1.3 Màn hình giao diện Corel VideoStudio Pro X4 chức năng thiết kế và xuất bản các đoạn video 17

Hình 1.4 Màn hình giao diện Format Factory 2.30 18

Hình3 1 Iot y tế 34

Hình 3.2 Đặt trong cốc đun sôi cách thuỷ 37

Hình 3.3 Đặt trong cốc nước đá 37

Hình3 4 Đặt trong cốc nước ấm pH = 7 37

Hình 3.5 Đặt trong cốc nước ấm pH < 7 37

Hình 3.6 Đặt trong cốc nước ấm pH > 7 37

Hình 3.7: Kết quả thí nghiệm thực hiện theo SGK 39

Hình 3.8 Kích thước của cốc (Đơn vị: mm) 42

Hình 3.9 Củ cà rốt 43

Hình 3.10 Cốc khoai tây không sử dụng dụng cụ tạo cốc 43

Hình 3.11 TN chuẩn: Sự thay đổi mực nước sau 12h ở cà rốt 43

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài:

Rèn luyện và phát triển kĩ năng quan sát, kĩ năng thực hành các thí nghiệm (TN) thuộc các bài thực hành trong sách giáo khoa (SGK) là một việc làm cần thiết Nó giúp học sinh (HS) hình thành một số kĩ năng như: làm các tiêu bản hiển vi, tiến hành quan sát dưới kính lúp, biết sử dụng kính hiển vi, thu thập xử lí mẫu vật, biết bố trí và thực hiện một số TN giản đơn để tìm hiểu nguyên nhân của một số hiện tượng, quá trình Sinh học (SH) Thông qua đó, HS tự mình khám phá ra những điều mới mẻ, kích thích hứng thú học tập, tạo sự say mê, niềm tin khoa học, HS thấy được vai trò của con người trong việc chinh phục, cải tạo tự nhiên Do đó các TN không chỉ giúp HS hoàn thiện kĩ năng, kĩ xảo mà kết quả TN còn củng cố niềm tin khoa học cho HS

Tuy nhiên, đa số GV đều gặp khó khăn trong việc giảng dạy các TN thực hành Nguyên nhân chủ yếu là do:

Hiện nay cơ sở vật chất ở một số trường THPT còn thiếu thốn như: thiếu dụng cụ, thiếu hóa chất, thiếu mẫu vật hơn nữa chất lượng mẫu vật, hóa chất lại phụ thuộc vào thời điểm thực hành Chính vì vậy nhiều giáo viên gặp rất nhiều khó khăn khi giảng dạy các tiết thực hành

Thời gian thực hành có hạn, số lượng học sinh đông, có một số tiết thực hành yêu cầu thời gian dài Vì vậy, phương pháp giảng dạy thực hành truyền thống khó đáp ứng được mục tiêu đề ra, mà đỏi hỏi phải có sự hỗ trợ của Công nghệ thông tin trong việc tạo ra các bài giảng phù hợp cho phần hướng dẫn thực hành

Việc huớng dẫn một số TN trong SGK chưa đầy đủ, chưa cụ thể, hướng dẫn cách tiến hành một số TN theo SGK không cho kết quả rõ ràng, một số TN khi tiến hành thiếu hoá chất và dụng cụ, hoá chất chưa định rõ lượng và nồng độ Ngoài ra, một số hoá chất thường đắt, khó kiếm và khó bảo quản

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

Chính vì những lí do trên, chúng tôi quyết định lựa chọn đề tài: “Xây dựng hướng dẫn một số bài thực hành thí nghiệm thuộc Chương I , II, III, phần: Sinh học tế bào, môn Sinh học 10 – THPT bằng phương pháp hiện thực ảo”

2 Mục tiêu nghiên cứu:

- Thông qua việc thử nghiệm các TN trong phần Sinh học tế bào (SHTB) - SH10 THPT, rút ra được những thuận lợi và khó khăn khi thực hiện các TN, từ

đó xây dựng một số qui trình TN chuẩn, góp phần nâng cao chất lượng dạy - học các bài thực hành thuộc chương trình SH10 THPT

- Xây dựng một số huớng dẫn thực hành thí nghiệm thuộc Chương I , II, III phần hai: SHTB, môn Sinh học 10 – THPT bằng phương pháp hiện thực ảo nhằm nâng cao chất lượng dạy học các bài thực hành SH 10 – THPT

- Bước đầu giúp bản thân làm quen với công tác nghiên cứu khoa học, kích

thích tính hứng thú học tập của học sinh

3 Nhiệm vụ nghiên cứu:

- Khảo sát sơ bộ 10 trường THPT trên địa bàn thành phố Đà Nẵng về việc tiến hành thực hành thí nghiệm để có cơ sơ thực tế để tiến hành đề tài

- Phân tích mục tiêu, nội dung kiến thức, cơ sở khoa học, dụng cụ, mẫu vật, hóa chất, cách tiến hành một số bài TN thực hành thuộc chương I, II, III, phần SHTB môn Sinh học lớp 10 (Nâng cao) – THPT

- Tiến hành các TN thực hành thuộc chương I, II, III, phần SHTB môn Sinh học lớp 10 (Nâng cao) – THPT và đề xuất phương án cải tiến

- Xây dựng các đoạn phim hướng dẫn từ các TN thực hành thuộc chương I,

II, III, phần SHTB môn Sinh học lớp 10 (Nâng cao) – THPT

- Sử dụng các đoạn phim vào thiết kế giáo án, bộ câu hỏi trắc nghiệm để hướng dẫn các bài TN thực hành, và cũng cố kiến thức các bài thực hành thuộc chương I, II, III, phần SHTB môn Sinh học lớp 10 (Nâng cao) – THPT

- Lưu trữ các đoạn phim dưới dạng đĩa CD

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan về tình hình nghiên cứu ứng dụng CNTT vào trong dạy học: 1.1.1 Trên thế giới:

Từ thập niên 90 của thế kỉ trước, vấn đề ứng dụng công nghệ thông tin vào dạy học là một chủ đề lớn được UNESCO chính thức đưa ra thành chương trình hành động trước ngưỡng cửa của thế kỉ XXI Ngoài ra, UNESCO còn dự báo: công nghệ thông tin sẽ làm thay đổi nền giáo dục một cách cơ bản vào đầu thế kỉ XXI

CNTT và truyền thông (ICT), bắt đầu được sử dụng ở Hoa Kỳ vào năm

1995 (Wiles và Bondi, 2002) và sau đó bắt đầu được phổ biến rộng rãi trên toàn thế giới Ngày nay, thật khó có thể hình dung được thế giới của chúng ta sẽ như thế nào nếu như không có các ứng dụng công nghệ thông tin Các giảng viên của nhiều chương trình đạo tạo ở các trường đại học của các nước có nền giáo dục tiên tiến từ lâu đã sử dụng những chức năng của công nghệ vào trong giảng dạy

Vào năm 1998, Bà Sandra Weiss, chủ tịch của Hội đồng Khoa học hệ thống các trường đại học Hoa Kỳ gởi thư cho các giảng viên của Trường ĐH

California đề nghị các giảng viên thảo luận về việc kết nối các môn học lại với nhau nhằm tạo điều kiện cho sinh viên có thể theo học một chương trình đào tạo

được cấp bằng bởi nhiều trường hoặc nhiều khoa trong một trường Bà Weiss cho việc kết nối các khóa học lại với nhau là quan trọng "chúng ta đang ở trong một thời đại mà mỗi trường đại học là thành viên của một cộng đồng chuyên môn lớn hơn - làng chuyên môn toàn cầu" (Agre, 1999) Công nghệ thông tin có thể giúp các trường ĐH làm được điều này

Thử đặt ra câu hỏi “CNTT có thể cải tiến được chất lượng của giáo dục

THPT không?” Tất nhiên, CNTT không thể một mình làm nên tất cả chất lượng,

chưa thể thay thế được cách học truyền thống “phấn trắng, bảng đen”, trong lúc

nhu cầu cấp bách là phải đổi mới cách dạy và học Tuy nhiên, quan trọng nhất là những lựa chọn mà chúng ta phải có để ứng dụng CNTT vào nhằm nâng cao chất lượng giáo dục THPT Một trong số các giải pháp định hướng ứng dụng

CNTT để có thể giúp nâng cao chất lượng đào tạo là: Mô phỏng các thí nghiệm

ảo, phòng thí nghiệm ảo, phòng thực hành ảo trên máy tính phục vụ học tập

[3]

Mô phỏng các thí nghiệm ảo trong giảng dạy thực hành môn học có thể đơn giản chỉ là việc mô phỏng lại các bài thực hành thí nghiệm có sự hỗ trợ đắc lực của CNTT như một phương tiện trực quan qua đó giúp người học có thể học một cách chủ động Hoặc thầy giáo có thể cung cấp cho học sinh một "phần mềm thao tác ảo" những nội dung của bài thực hành và cho phép bạn thử nghiệm với nhiều thao tác khác nhau để đạt được một sự hiểu biết về mối quan hệ giữa thực hành và lý thuyết Tại thư viện Quốc gia Virtual Manipulatives, điều hành bởi một nhóm nghiên cứu tại Đại học bang Utah State – Hoa kỳ, đã xây dựng cơ

sở dữ liệu của mình với những công cụ tương tự này từ năm 1999 Hiện nay trên

thế giới, nhiều sản phẩm phần mềm dạy học thí nghiệm ảo ra đời như Avid

Studio 1.1.0.2887 Retail + Content, Pinnacle Studio 15 HD Ultimate Collection 15.0.0.7593, Avid Liquid 7.2.1 VM, Corel Studio Pro X4…đã hỗ trợ đắc lực cho

việc giảng dạy thực hành các môn học Vật lý, Hóa học, Sinh học v v…

1.1.2 Ở Việt Nam:

Ở Việt Nam, trong thời kỳ mới của sự phát triển đất nước và giai đoạn mới của giáo dục THPT, sứ mạng của giáo dục THPT nói chung, mục tiêu, nội dung, phương pháp dạy và học THPT nói riêng cũng có những biến đổi lớn Bộ trưởng

Bộ Giáo dục & Đào tạo đã có Chỉ thị 29/CT-Bộ GD&ĐT về "Tăng cường gi ảng

dạy, đào tạo và ứng dụng Công nghệ thông tin trong ngành GD - ĐT giai đoạn

2001 - 2005"; và Chỉ thị 55/2008/CT-Bộ GD&ĐT về việc tăng cường giảng dạy,

đào tạo và ứng dụng CNTT trong giáo dục giai đoạn 2008-2012, trong đó năm

học 2008-2009 được chọn là "Năm học đẩy mạnh ứng dụng CNTT", tạo bước đột

phá về ứng dụng CNTT trong giáo dục và tạo tiền đề ứng dụng, phát triển CNTT

trong những năm tiếp theo [5]

Vì vậy, việc mô phỏng các thí nghiệm thực hành mới được chú ý trong những năm gần đây Đã có nhiều bài viết về phương pháp và hiệu quả của việc giảng dạy thực hành nhưng chủ yếu tập trung vào các môn Vật lý, Tin học…Đối với bộ môn Sinh học, vẫn chưa có được sự đầu tư cao nhằm nâng cao chất lượng

Sinh Việt Nam trong các kỳ thi học sinh giỏi quốc tế về Sinh học đạt kết quả cao đối với phần Lý thuyết nhưng chưa đạt được kết quả như mong đợi đối với phần thực hành, Vụ Giáo dục Trung học đã xây dựng bộ tài liệu hướng dẫn giảng dạy một số bài thí nghiệm thực hành cho trường THPT chuyên Năm 2011, bộ tài liệu này đã bước đầu hoàn chỉnh ở việc đề xuất phương pháp giảng dạy và các vấn đề an toàn trong thí nghiệm thực hành, tuy nhiên cũng chỉ ưu tiên đối với khối THPT chuyên, trong khi đó đây lại là một phần ít ỏi của hệ thống THPT Việc nghiên cứu giảng dạy thực hành theo phương pháp hiện thực ảo là một lĩnh vực tương đối mới tuy nhiên cũng đã bước đầu được quan tâm nghiên cứu và đạt được những kết quả nhất định trong những năm gần đây như đề tài nghiên cứu

khoa học cấp Trường “Xây dựng bài giảng thực hành thí nghiệm môn học Nuôi

cấy mô tế bào thực vật bằng phương pháp hiện thực ảo”, của Trần Quang Dần

năm2011 hay đề tài nghiên cứu khoa học “Xây dựng bài hướng dẫn thực hành

thí nghiệm môn Sinh lý thực vật bằng phương pháp hiện thực ảo” của Nguyễn

Thị Hải Yến năm 2011 Như vậy, ứng dụng Công nghệ thực tế ảo trong dạy học

ở nước ta còn hạn chế rất nhiều so với các nước trên thế giới, chỉ mới tập trung vào bài giảng có sử dụng phần mềm PowerPoint là chính, thiếu videoclip và tư liệu điện tử Chính vì thế, cần có những bước đột phá, xây dựng mô hình ứng dụng CNTT trong dạy học để việc giảng dạy đạt kết quả tốt nhất

1.2 Cơ sở lý luận

1.2.1 Khái niệm về TN

Giáo dục và đào tạo (GD&ĐT) đang là vấn đề thách thức của toàn cầu Hiện nay các quốc gia trên thế giới đang nỗ lực đổi mới nội dung và phương pháp GD&ĐT với nhiều mô hình, biện pháp khác nhau nhằm mở rộng qui mô, nâng cao tính tích cực trong dạy học và học một cách toàn diện, dạy làm sao để giúp người học hướng tới việc học tập chủ động, chống lại thói quen học tập thụ động Muốn vậy cần phải nâng cao và cải tiến đồng bộ các thành tố liên quan, trong đó PTDH là một thành tố quan trọng

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

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

Phương tiện trực quan (PTTQ) được hiểu như là một hệ thống bao gồm các dụng cụ, đồ dùng, thiết bị kĩ thuật từ đơn giản đến phức tạp được dùng trong quá trình dạy học, với tư cách là đại diện cho hiện thực khách quan của sự vật, hiện tượng; tạo điều kiện thuận lợi cho việc khám phá, lĩnh hội kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo về đối tượng nghiên cứu; giúp HS củng cố, khắc sâu, mở rộng, nâng cao và hoàn thiện tri thức; qua đó rèn luyện những kĩ năng, kĩ xảo phát triển tư duy tìm tòi sáng tạo, năng lực quan sát, phân tích, tổng hợp, hình thành và phát triển động cơ học tập, tích cực làm quen với phương pháp nghiên cứu khoa học

Từ đó, HS có khả năng vận dụng những tri thức đã học vào thực tiễn để giải quyết các vấn đề trong cuộc sống [7, 11, 13]

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

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

TN là việc gây ra một hiện tượng, một sự biến đổi nào đó trong điều kiện xác định để tìm hiểu, nghiên cứu, kiểm tra hay chứng minh

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

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

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

Như vậy, với mục tiêu đổi mới phương pháp dạy học hiện nay, PTDH được hiểu rộng thêm là các phương tiện được sử dụng trong QTDH để hình thành các tình huống có vấn đề trong giờ học giúp HS tìm hiểu, củng cố, hoặc so sánh, vận dụng kiến thức Vì thế, TN sẽ trở thành một PTDH hữu ích.[1]

1.2.2 Các qui tắc tiến hành TN

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

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

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

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

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

+ Đảm bảo yếu tố ngẫu nhiên

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

+ Phải có vật đối chứng và vật TN

1.2.3 Cách tiến hành TN

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

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

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

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

và tại sao?"

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

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

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

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

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

thay đổi của yếu tố TN

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

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

Bước 6: Thu thập và xử lí số liệu

1.2.4 Phân loại TN thực hành trong dạy học SH

1.2.4.1 Theo mục đích của lí luận dạy học

- TN hình thành kiến thức mới

- TN củng cố và hoàn thiện kiến thức

- TN để kiểm tra – Đánh giá

1.2.5 Vai trò của TN thực hành trong dạy học SH

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

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

Trong dạy học SH, GV sử dụng phương pháp TN thực hành khi nghiên cứu quá trình sinh lí, ảnh hưởng của các nhân tố sinh thái lên sinh vật,… HS tự mình khám phá ra những điều mới mẻ từ những tác động chủ ý lên đối tượng

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

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

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

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

+ TN hình thành kiến thức mới

+ TN củng cố và hoàn thiện kiến thức

+ TN để kiểm tra - Đánh giá

+ TN để vận dụng kiến thức

Nhưng tùy theo mục đích sử dụng, nội dung, cách tiến hành, thời gian tiến hành thực hành TN mà nó có vị trí khác nhau trong học phần Ở cấp học T HPT ,

TN thực hành thường được xếp vào bài cuối chương, gồm khoảng hai hay ba TN trong một bài với mục đích:

+ Củng cố kiến thức

+ Phát triển tư duy logic, sáng tạo của HS

+ Rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo tiến hành TN

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

Như vậy, TN là một loại PTTQ có tác dụng giáo dục HS một cách toàn diện, đáp ứng được nhiệm vụ trí dục - đức dục tốt nhất [1], [8]

1.2.3 Phương pháp hiện thực ảo

Công nghệ hiện thực ảo (Virtual reality) là công nghệ sử dụng các kỹ thuật

mô hình hóa không gian ba chiều với sự hỗ trợ của các thiết bị đa phương tiện hiện đại để xây dựng một thế giới mô phỏng bằng máy tính- môi trường ảo (virtual environment) Thực tế ảo được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như giáo dục đào tạo, bảo tồn các di sản văn hóa, kiến trúc, xây dựng và các ngành giải trí… Ứng dụng Công nghệ thực tế ảo trong giảng dạy thực hành môn học có thể đơn giản chỉ là việc mô phỏng lại các bài thực hành thí nghiệm có sự hỗ trợ đắc lực của Công nghệ thông tin như một phương tiện trực quan qua đó giúp người học có thể học một cách chủ động Hoặc thầy giáo có thể cung cấp cho học sinh một "phần mềm thao tác ảo" những nội dung của bài thực hành và cho phép bạn thử nghiệm với nhiều thao tác khác nhau để đạt được một sự hiểu biết về mối quan hệ giữa thực hành và lý thuyết

1.3 Cơ sở thực tiễn của đề tài

* Cấu trúc và nội dung chương trình thực hành thí nghiệm môn Sinh học lớp 10 (NC) – THPT

Học thuyết tế bào ra đời từ những năm 30 của Thế kỷ XIX chỉ ra rằng tất cả

cơ thể dù là sinh vật, thực vật hay động vật đều có cấu tạo tế bào Ngày nay dưới ánh sáng của di truyền học và sinh học phân tử học thuyết tế bào được phát triển lên một mức mới: tế bào là đơn vị tổ chức cơ bản của vật chất sống cả về cấu trúc, chức năng và di truyền Như vậy có nghĩa là vật chất sống phải tiến hóa đến

tổ chức tế bào thì mới xuất hiện đặc tính sống một cách đầy đủ như một hệ mở Tất cả chức năng sống của cơ thể đều được thực hiện ở mức độ tế bào Cũng chính vì vậy mà chương trình sinh học THPT coi SHTB như cấp độ cơ bản mà ta phải nghiên cứu đầu tiên, đó là cơ sở để học sinh, sinh viên có thể lĩnh hội các kiến thức về sinh học cơ thể, di truyền học, sinh học vi sinh vật, công nghệ sinh

học,…

Phần SHTB được bổ sung nhiều kiến thức mới và hiện đại Nội dung được đi

từ thành phần hóa học đến cấu tạo tế bào, chuyển hóa vật chất và năng lượng và cuối cùng là sự sinh sản của tế bào Như vậy học sinh sẽ thấy tế bào được cấu tạo

từ các phân tử ra sao, các phân tử tương tác với nhau tạo nên các bào quan, rồi các bào quan tương tác với nhau tạo nên tế bào có khả năng thực hiện các chức năng quan trọng của sinh vật như trao đổi chất và năng lượng cũng như là sinh sản

Sự phân phối chương trình thuộc SGK SH10 gồm 19 tiết, trong đó có 13 tiết

lí thuyết và 3 tiết thực hành; thuộc SGK SH10 Nâng cao (SH10 NC) gồm 29 tiết, trong đó có 20 tiết lí thuyết và 5 tiết thực hành [14]

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

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

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

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

Cấu trúc và nội dung cụ thể được thể hiện trong bảng sau:

Bảng 1.1 Bảng phân phối cấu trúc và nội dung kiến thức phần thí nghiệm

thực hành Sinh học lớp 10 (Nâng cao) – THPT

12

Thí nghiệm nhận biết một số thành phần hóa học của tế bào

- Nhận biết một số thành phần khoáng của

tế bào như K, S, P…

- Nhận biết một số chất hữu cơ của tế bào như cacbohidrat, lipit,

protein

Chương II:

Cấu trúc tế bào

19

Quan sát tế bào dưới kính hiển

vi Thí nghiệm

co và phản co nguyên sinh

- Nhận biết một số thành phần chính của

tế bào

- Thực hiện được thí nghiệm để quan sát hiện tượng co và phản

co nguyên sinh

20

Thí nghiệm sự thẩm thấu và tính thầm của tế bào

- Quan sát được hiện tượng thẩm thấu để cũng cố kiến thức đã

học

Chương III:

Chuyển hóa 27

Một số thí nghiệm về

- Thực hiện được một

số thí nghiệm về ảnh

vật chất và năng lượng trong tế bào

enzim hưởng của các yếu tố

nhiệt độ, pH đối với emzim và thí nghiệm

về tính đặc hiệu của enzim trên đó củng cố

kiến thức về enzim

Các TN có sự phân phối không đều trong các bài thực hành như ở SGK SH10 NC, bài 20 có 2TN nhưng bài 12 có tới 7TN Nguyên nhân là do sự khác nhau về mục tiêu của TN, thời gian thực hiện TN, mức độ thực hiện TN dễ hay khó và đối tượng thực hiện TN

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

Bảng 1.2 Số TN thực hành trong chương trình SH 10 THPT - Phần SH tế bào

nghiên cứu TN, kĩ năng quan sát, tính kiên trì và cẩn thận Bên cạnh đó, kết quả nghiên cứu tốt của TN giúp HS càng tăng thêm lòng say mê, hứng thú học tập môn SH, biết trân trọng các giá trị khoa học.[7], [9]

1.4 Quy trình xây dựng các bài hướng dẫn thực hành thí nghiệm bằng phương pháp hiện thực ảo

1.4.1 Các nguyên tắc cơ bản khi xây dựng các bài hướng dẫn thực hành thí nghiệm bằng phương pháp “hiện thực ảo”

1.4.1.1 Nguyên tắc phù hợp với chương trình SGK

Đây là nguyên tắc hàng đầu, là căn cứ để xây dựng nên mọi loại PTDH Các bài hướng dẫn thực hành thí nghiệm này được xây dựng dựa trên nội dung SGK, bên cạnh đó có những cải tiến để khắc phục những khó khăn, nhược điểm trong nội dung các bài TNTH đưa ra Vì vậy, để xây dựng được bài hướng dẫn phải căn cứ vào chương trình, SGK và các tài liệu học tập khác phục vụ cho từng đối tượng, từng lớp học, cấp học…để lựa chọn cách biên tập cho phù hợp

1.4.1.2 Nguyên tắc phù hợp với nội dung

Các video, giáo án, bộ câu hỏi trắc nghiệm được thiết kế, chế tạo, sử dụng phải phù hợp với nội dung, nghĩa là các tư liệu đó phải phục vụ cho nội dung truyền tải đến người học Người học thông qua việc tổ chức sử dụng bài giảng trên lớp của

GV hoặc chính mình trực tiếp sử dụng nguồn tư liệu đó, có khả năng lĩnh hội tri trức mà nguồn tư liệu và bài giảng thực nghiệm ảo muốn truyền tải

1.4.1.3 Nguyên tắc phù hợp với đối tượng

Để nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ tư liệu chứa đựng bài giảng TNTH bằng phương pháp hiện thực ảo có hiệu quả, cần phải căn cứ vào đối tượng cần phục vụ: Cấp học, lớp học, người học (đặc điểm tâm sinh lí, khả năng tư duy…) Do đó PTDH phải phù hợp với đối tượng dạy học, phù hợp với sự phát triển trí tuệ, tâm lí

và khả năng tiếp thu kiến thức của HS

1.4.1.4 Nguyên tắc đảm bảo tính trực quan, thẩm mĩ

Đây là nguyên tắc cơ bản của QTDH “Các bài hướng dẫn thực hành thí

nghiệm môn SH lớp 10 (NC) – THPT” cần phải đảm bảo yêu cầu:

- Các phim phải sáng sủa, rõ nét, màu sắc hài hoà

- Cụ thể hoá được những kiến thức lí thuyết cơ bản, đơn giản hoá các kiến thức phức tạp để HS tiếp thu một cách đầy đủ và sâu sắc

- Phát huy được tính tích cực học tập của HS, làm nảy sinh nhu cầu nhận thức, phát triển năng lực tư duy và năng lực hành động

- Giáo dục lòng đam mê nghiên cứu môn học, có thói quen liên hệ giữa lí thuyết và thực hành

1.4.1.5 Nguyên tắc đảm bảo tính linh hoạt, hiệu quả, hữu dụng

Tính linh hoạt, hiệu quả, hữu dụng của Bộ tư liệu chính là việc GV có thể dễ dàng sử dụng, dễ chỉnh sửa, sắp xếp, dễ tổ chức các hoạt động học tập dựa trên nguồn tư liệu đã có trong bộ tư liệu; dẫn đến HS có thể lĩnh hội tri thức nhanh hơn, sâu sắc hơn nhờ có sự hỗ trợ của các tư liệu có trong bộ tư liệu

1.4.2 Các bước xây dựng bài hướng dẫn thực hành thí nghiệm học thực hành thí nghiệm môn SH lớp 10 (NC) – THPT bằng phương pháp “hiện thực ảo”

Các giai đoạn xây dựng phim:

Sơ đồ 1: Các giai đoạn xây dựng bài TNTH bằng phương pháp hiện thực ảo

Bước1: Nghiên cứu, phân tích, mục tiêu, nội dung của bài TNTH trong SGK

Bước 4: Xây dựng kịch bản các bài TNTH

Bước 5: Tiến hành quay phim các bước TNTH

Bước 6: Tập hợp, chỉnh sửa và lồng tiếng cho các đoạn video hướng dẫn thực hành thí nghiệm

Giai đoạn tiến

1.5 Một số công cụ ứng dụng CNTT trong việc xây dựng một số huớng dẫn thực hành thí nghiệm thuộc Chương I , II, III Phần hai: Sinh học tế bào, môn Sinh học 10 – THPT bằng phương pháp hiện thực ảo [2]

1.5.1 Microsoft Office:

Là một tập hợp các trình ứng dụng và dịch vụ trên màn hình, servers có liên hệ chặt chẽ với nhau, được gọi chung là một gói ứng dụng văn phòng, chạy trên nền các hệ điều hành Microsoft Windows và Mac OS Bộ phần mềm này ra đời năm 2000, do Microsoft phát triển và gồm nhiều chương trình thành phần, tùy vào từng phiên bản mà có như : Microsoft Word: có chức năng soạn thảo văn bản; Microsoft Excel: chức năng tính toán; Microsoft Access: quản lý cơ sở dữ liệu; Microsoft Power Point: chức năng trình diễn tài liệu; Microsoft Outlook: quản lý nhận, gửi email,

Hình 1.1 Màn hình giao diện Microsoft Word phiên bản MS Word 2007

với chức năng soạn thảo văn bản

Hình 1.2 Màn hình giao diện Microsoft Powerpoit phiên bản MS PPT

2007 với chức năng trình chiếu bài giảng

1.5.2 Trình xử lý phim Corel VideoStudio Pro X4:

Corel Video Studio Pro X4 là chương trình chỉnh sửa phim và ghi đĩa dễ

sử dụng, cho phép làm phim và các trình diễn slide một cách chuyên nghiệp Bạn

có thể làm một bộ phim hoàn chỉnh mà vẫn tiết kiệm được thời gian với chức năng Movie-Wizard hoặc các công cụ chỉnh sửa dễ sử dụng khác Bạn còn có thể ghi phim với bất kỳ định dạng nào, từ dạng phim DVD hay phim dành cho điện thoại di động cho đến hệ thống phòng chiếu phim tại nhà với chất lượng hình ảnh cao mới nhất Thậm chí bạn cũng có thể tải trực tiếp lên trang web YouTube

để mọi người trên toàn thế giới có thể thưởng thức

CVS còn tích hợp thêm hai phần mềm cũ (nằm trong bộ Corel Digital Studio 2010) là VideoStudio Express 2010 (tạo đoạn video nhanh chóng từ các hình ảnh và nhạc nền do bạn cung cấp), và DVD Factory Pro 2010 (trình ghi đĩa DVD, CD nhạc, in nhãn đĩa, tạo đĩa sao lưu hệ thống)

Màn hình khởi động gồm các mục tượng trưng cho các phần mềm được tích hợp trong CVS: Advanced Edit (chỉnh sửa video nâng cao, đây chính là phần mềm CVS), Easy Edit (truy cập các tính năng của VideoStudio Express 2010), DV-to-DVD Wizard (trình thuật sĩ giúp chuyển đổi các đoạn video từ máy quay phim sang DVD), Burn (khai thác công cụ ghi đĩa DVD Factory Pro 2010)

Hình 1.3 Màn hình giao diện Corel VideoStudio Pro X4 chức năng thiết kế và

xuất bản các đoạn video

1.5.3 Trình chuyển đổi định dạng đa chức năng Format Factory 2.30:

Format Factory là một phần mềm chuyển đổi qua lại các định dạng giải trí

số đa chức năng Phần mềm này cho phép chuyển đổi audio, video, và thậm chí

cả hình ảnh, giữa các định dạng phổ biến nhất Hơn nữa, nó hỗ trợ các định dạng phương tiện truyền thông được sử dụng bởi hầu hết các thiết bị di động, bao gồm

cả PSP và iPhone Format Factory 2.30 cung cấp các chức năng mạnh mẽ sau:

- Chuyển mọi định dạng giải trí số thành các định dạng video MP4/ 3GP/ MPG/ AVI/ WMV/ FLV/ SWF;

- Chuyển định dạng giải trí số thành định dạng audio MP3/ WMA/ MMF/ AMR/ OGG/ M4A/ WAV;

- Chuyển mọi định dạng giải trí số thành định dạng ảnh JPG/BMP/ PNG/TIF/ICO/GIF/TGA;

- Rip DVD thành tập tin video, Rip Music CD thành tập tin audio;

- Những tập tin MP4 hỗ trợ định dạng cho iPod/iPhone/PSP/BlackBerry;

- Hỗ trợ RMVB,Watermark, AV Mux;

- Sửa chữa các tập tin audio, video bị hỏng;

- Giảm kích thước tập tin đa phương tiện;

- Chuyển đổi hình ảnh hỗ trợ Zoom, Rotate/Flip, tags;

- Hỗ trợ 56 ngôn ngữ (có tiếng Việt)

Hình 1.4 Màn hình giao diện Format Factory 2.30

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng và khách thể nghiên cứu

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu

Các bài thí nghiệm thực hành phần Sinh học tế bào môn sinh học lớp 10 (NC) – THPT

1 Bài 12: Thí nghiệm nhận biết một

số thành phần hóa học của tế bào

- TN nhận biết tinh bột, TN nhận biết prôtêin

2 Bài 19: Quan sát tế bào dưới kính

hiển vi Thí nghiệm co và phản co

nguyên sinh

- TN quan sát tế bào dưới kính hiển

vi, TN co và phản co nguyên sinh

3 Bài 20: Thí nghiệm sự thẩm thấu

và tính thầm của tế bào

- TN về sự thẩm thấu của tế bào, tính thẩm thấu của TB sống và TB chết

4 Bài 27:Một số thí nghiệm về

enzim

- TN về ảnh hưởng của nhiệt độ và

pH đến hoạt tính của enzim, tính đặc hiệu của enzim

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

Tiến hành nghiên cứu các tài liệu có liên quan để làm cơ sở lý luận và cơ sở thực tiễn cho đề tài như nghiên cứu các tài liệu về lí luận dạy học sinh học,

hướng dẫn và tổ chức hoạt động học tập theo hướng tích cực, nghiên cứu các phần mền tin học ứng dụng để chỉnh sửa phim, chuyển định dạng phim…

2.2.2 Phương pháp chuyên gia

- Trao đổi và xin ý kiến của Giảng viên Đại học về đề tài đang nghiên cứu

- Trao đổi trực tiếp với GV dạy Sinh học ở THPT và Giảng viên dạy PPGD về các bài thực hành theo phương pháp hiện thực ảo và hoàn thiện các bài thực hành theo phương pháp hiện thực ảo

2.2.3 Phương pháp điều tra cơ bản

Tiến hành điều tra các nội dung sau:

+ Điều tra về thực trạng giảng dạy các bài thực hành thí nghiệm chương trình sinh học lớp 10 - THPT

+ Điều tra về hiện trạng cơ sở vật chất phục vụ các tiết học thực hành ở các trường THPT

+ Điều tra về tình hình ứng dụng CNTT (máy tính, máy chiếu, Internet…) trong giảng dạy nói chung và giảng dạy các tiết học thực hành nói riêng

2.2.4 Phương pháp xây dựng phim và bài giảng:

2.2.4.1 Xây dựng phim:

Toàn bộ quá trình giảng dạy lý thuyết và hướng dẫn thực hành các bài thí nghiệm cụ thể được lên kịch bản và ghi lại bằng hệ thống máy quay kĩ thuật số hiện đại và sử dụng công cụ phần mềm Format factory hoặc Total video convert trích ly ra thành các định dạng file video (avi, mpeg ) số hóa, dễ dàng cho việc lưu trữ trên máy tính và xử lý ở công đoạn tiếp theo

2.2.4.2 Xây dựng các bài hướng dẫn TN thực hành theo phương pháp hiện thực ảo

Nội dung các bài trình chiếu, các hình ảnh, đoạn phim thực hiện xong được thiết kế lại theo một trình tự logic, rõ ràng (mục tiêu cần đạt được của bài học, chuẩn bị cho thí nghiệm, cơ sở lý thuyết liên quan, tiến hành thí nghiệm, báo cáo kết quả) và tạo các hiệu ứng giác quan tích cực với sự hỗ trợ của các công cụ phần mềm chính: bộ Microsoft Office, trình xử lý phim Corel VideoStudio Pro X4, trình chuyển đổi phim Total video convert và một số chương trình, phần mềm phụ trợ khác

2.2.5 Phương pháp thử nghiệm thí nghiệm

Tiến hành thử nghiệm các bài thí nghiệm thực hành tại phòng thí nghiệm tạo

cơ sở thực tiễn để nhận xét đánh giá những thuận lợi, khó khăn khi tiến hành theo hướng dẫn từ SGK dựa trên các tiêu chí như: Mẫu vật, dụng cụ, hoá chất, các bước tiến hành thí nghiệm, kết quả thí nghiệm Từ đó đề xuất các phương

án cải tiến về nội dung tương ứng

Các thí nghiệm thử nghiệm và có cải tiến được tiến hành lặp lại 5 lần, ghi lại kết quả chính xác:

+ Nếu các thí nghiệm tiến hành theo hướng dẫn của SGK cho ra kết quả phù hợp thì vẫn giữ nguyên

+ Nếu chưa cho ra kết quả thì đề xuất tiến hành thí nghiệm theo phương án cải tiến để đưa ra quy trình chuẩn

Các thí nghiệm cải tiến trên phương diện: mẫu vật, dụng cụ, hoá chất và các bước tiến hành với tiêu chí đánh giá: Rẻ, dễ kiếm, dễ pha chế, dễ bảo quản, dễ tiến hành và kết quả thu được vẫn tốt hoặc tốt hơn

Quy trình thử nghiệm và cải tiến được thể hiện theo sơ đồ sau:

Sơ đồ 2: Quy trình thử nghiệm và cải tiến thí nghiệm thực hành

Phù hợp Chưa phù hợp

Xác định mục tiêu của TN

Xác định cơ sở khoa học của TN

Đánh giá TN theo SGK Thử nghiệm TN theo SGK

Đề xuất phương án cải tiến

Thử nghiệm phương án cải tiến

Đánh giá phương án cải tiến

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

Giữ nguyên

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN

3.1 Phân tích thực trạng dạy học các bài TN thực hành ở trường THPT

Để tìm hiểu thực trạng dạy học các bài TN thực hành thuộc chương I, II, III, Phần SHTB môn Sinh học lớp 10 (Nâng cao) – THPT, chúng tôi tiến hành khảo sát sơ bộ các trường THPT trên địa phận thành phố Đà Nẵng bằng hình thức gặp gỡ trực tiếp và phỏng vấn các GV giảng dạy bộ môn này, chúng tôi nhận thấy:

Bảng 3.1: Kết quả điều tra thực trạng dạy học thực hành thí nghiệm Phần

Kết quả tốt

Kết quả bình thường

Kết quả không tốt

bình thường hoặc không tốt Còn có những thí nghiệm thực hiện nhưng kết quả không đạt (40%) chiếm tỉ lệ cao hơn cả kết quả tốt và bình thường như thí nghiệm

4

Sở dĩ có điều này vì những lí do sau: một số trường THPT không có phòng thực hành để thực hiện thí nghiệm, hoặc có nhưng cơ sở vật chất lại quá hạn hẹp như không đủ dụng cụ, chất lượng dụng cụ không tốt, không có hóa chất phù hợp, tài liệu về thực hành ngoài SGK thì cả HS và GV đều không tìm thấy ở một nguồn

tư liệu khác, phòng thí nghiệm chung cho nhiều môn học, thời gian thực hành của một số bài thực hành nhiều hơn 45 phút của một tiết học, việc hướng dẫn thực hành một số thí nghiệm chưa ghi rõ dụng cụ, nồng độ hóa chất, một số hóa chất khan hiếm, khó mua, khó bảo quản Chính vì vậy, giáo viên gặp nhiều khó khăn khi giảng dạy các bài thực hành thí nghiệm, kết quả một số thí nghiệm không đạt được kết quả như mục tiêu đã đề ra

Ví dụ: Bài 12 trong thí nghiệm nhận biết tinh bột sử dụng hóa chất là thuốc

thử Iot trong KI là hóa chất khó bảo quản gây ảnh hưởng đến chất lượng kết quả của thí nghiệm Bên cạnh đó, hồ tinh bột được sử dụng trong thí nghiệm chưa xác định nồng độ gây khó khăn cho giáo viên trong quá trình chuẩn bị hóa chất

Về dụng cụ, thiếu các dụng cụ cần thiết như: bóp cao su để đảm bảo an toàn trong quá trình thí nghiệm, cân đĩa, chày cối sứ để tiến hành cân và giã nhỏ mẫu vật Thí nghiệm tách chiết ADN: các bước tiến hành thí nghiệm rất công phu và phức tạp, kết quả của thí nghiệm ADN là những sợi trắng đục nổi lên trên lớp cồn và quan sát trên kính hiển vi Nhưng thực chất phải dùng kính hiển vi điện tử mới có thể quan sát thấy được

Bài 27: trong thí nghiệm ảnh hưởng của nhiệt độ, pH đến hoạt tính của enzim amylaza SGK sử dụng dụng cụ là tủ ấm, máy li tâm là những dụng cụ không phổ biến ở trường THPT gây ảnh hưởng đến việc thực hành, các bước tiến hành theo SGK chứng minh nhiệt độ, pH ảnh hưởng đến cơ chất chứ không phải là ảnh hưởng đến hoạt tính của enzim, ngoài ra không có ống nghiệm đối chứng để chứng minh ảnh hưởng của độ pH kiềm đến hoạt tính của enzim

Thông qua việc điều tra các ý kiến của GV ở các trường phổ thông, chúng

các tiết học thí nghiệm thực hành trong nhà trường còn hạn chế về thời gian: một

số bài bố trí trong một tiết nhưng để đảm bảo có kết quả trong thực hành thì lại cần nhiều thời gian hơn Điều kiện cơ sở vật chất chưa đầy đủ, phương pháp tiến hành thí nghiệm trong một số bài thực hành ở SGK không thể hiện đầy đủ các bước tiến hành làm ảnh hưởng tới kết quả thí nghiệm, bài học không đạt yêu cầu như mục tiêu đã đặt ra

3.2 Kết quả phân tích nội dung chương trình và đưa ra các phương án cải tiến

Sau khi phân tích nội dung chương trình, mục tiêu bài học và mục tiêu thí nghiệm kết hợp phân tích các ưu, nhược điểm của các bài hướng dẫn thực hành theo sách giáo khoa, đồng thời dựa trên cơ sở nghiên cứu các tài liệu có liên quan, chúng tôi thiết kế bài dạng thực tế cho phù hợp với điều kiện ở trường THPT Các điểm cải tiến so với SGK được thể hiện như sau:

Bảng 3.2 Kết quả phân tích nội dung chương trình và các phương án

tinh bột, thuốc thử Iot

trong KI, thuốc thử

- HC : Thay thế tinh bột sống bằng hồ tinh bột 1%, thay thế thuốc thử Iot trong KI bằng Iot y tế, định lượng rõ nồng độ của HC

- DC: Thêm một số dụng cụ như: Pipet, bóp cao su, chày cối

sứ, cân đĩa, phễu lọc,

- 5 g vẫn đảm bảo kết quả thí nghiệm

- Là những hóa chất dễ pha chế và dễ kiếm hơn

KI và tinh bột

- Đảm bảo thực hiện các thao tác một cách khoa học

- CTH:

Chuyển sang TN nhận biết đường đơn

T hêm ống nghiệm 1 (5

ml hồ tinh bột 1%+ 1

ml Phêlinh, đun sôi cách thuỷ trong 5 phút)

- Đun sôi cách thuỷ ống nghiệm 2 sau khi nhỏ thuốc thử Phêlinh trong 5 phút

- Nêu rõ cách pha albumin lòng trắng trứng

- Là ống nghiệm đối chứng để thấy được monosaccarit có tinh khử

- Là ống nghiệm chứng

minh polixacarit không

có khả năng bị thuỷ phân thành monoxacarit nếu thiếu xúc tác là axit

- Không pha lòng trắng trứng với NaOH vì có

- Dễ kiếm, rẻ tiền mà vẫn cho kết quả rõ

- Để quá trình co

nguyên sinh diễn ra chậm hơn, dễ quan sát hơn và dễ điều khiển khí khổng mở hơn, dễ quan sát được các thành

DC: Lưỡi dao cạo, kim

cốc thủy tinh chịu

nhiệt, dao cắt, diêm,

kính hiển vi, kim mũi

mác, phiến kính, lá

kính, đĩa kính, lưỡi dao

cắt

CTH: Theo dõi sự thay

đổi mực nước trong

24h

MV: cà rốt

HC: nồng độ dung dịch đường đậm đặc là 50%

DC: Bố sung thêm một số dụng cụ như:

kiềng đun, lưới amiăng, cốc đong 50

ml, ống nhỏ giọt, ống khoét lỗ

CTH: Chỉ theo dõi sự thay đổi mực nước

trong 12h

- Dễ tạo cốc và dễ quan sát sự thay đổi mực nước trong khoang cốc Khoai lang sống cứng, rất khó tạo cốc, các cốc tạo ra

có kích thước không bằng nhau

- Để mực nước trong khoang cốc thay đổi rõ ràng hơn

- Thuận lợi cho việc đun chín mẫu vật

Đã cho kết quả sau 12h

y tế

DC: Thay tủ ấm bằng

cốc nước ấm 400C, đun sôi cách thuỷ bằng nồi nên thay thế bằng cốc nước đun sôi cách thuỷ thêm một số dụng cụ: cốc thuỷ tinh chịu nhiệt, kiềng đun, lưới amiăng, pipet, bóp cao su, phễu lọc

CTH:

- Bổ sung thêm ống nghiệm 5

- Mỗi ống nghiệm bổ sung thêm 1ml dịch nước bọt pha loãng

- Ống nghiệm 4 đặt trong cốc nước ấm

400C

- Là hoá chất rẻ tiền, dễ kiếm, dễ bảo quản, không cần pha loãng là

- Tủ ấm không phải là thiết bị phổ biến ở trường PT, khó thao tác

TN

- Là ống nghiệm đối chứng ảnh hưởng của

pH kiềm đến hoạt tính của enzim amilaza

- Chứng minh ảnh hưởng của nhiệt độ và

pH đến hoạt tính của enzim

- Để ống nghiệm 4 ở nhiệt độ phòng là không chính xác

Nội dung thử nghiệm và cải tiến đươc tóm tắt như sau:

Bảng 3.3 Kết quả thử nghiệm và cải tiến một số TN phần SH tế bào –

TN về ảnh hưởng của nhiệt độ, pH đối

Chú thích: “+”: Có cải tiến

“-”: Không cải tiến

Như vậy trong 9 TN mà chúng tôi thử nghiệm và cải tiến, chúng tôi đã tiến hành được 5 TN cải tiến về mẫu vật, 7 TN cải tiến về dụng cụ, 6 TN cải tiến

về hoá chất và các bước tiến hành Từ đó chúng tôi cũng đề xuất xây dựng qui trình TN chuẩn

3.3 Một số ví dụ minh họa qui trình thử nghiệm và cải tiến các TN

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

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

(Trang 89 – SGK SH10 NC)

a) Mục tiêu của TN

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

b) Cơ sở khoa học của TN

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

biến đổi sau phản ứng

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

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

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

là glucozơ Khi kết hợp với Iot, hồ tinh bột có phản ứng tạo thành phức màu xanh đậm đặc trưng Do đó, trong các TN, người ta thường sử dụng Iot để phát hiện sự có mặt của tinh bột [6, 8]

2

- Đặt ống nghiệm 1 trong nồi cách thuỷ đang sôi

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

- Đặt ống nghiệm 3 vào nước đá

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

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

Chú thích: “+”: Chuyển màu xanh đậm

“-”: Không chuyển màu xanh đậm

- Nhận xét

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

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

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

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

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

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

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

- Đánh giá thử nghiệm TN theo SGK

Bảng 3.5 Đánh giá thử nghiệm TN theo SGK

Hoá

chất

- Tinh bột không tan trong nước

lạnh, nên nếu dùng tinh bột sống

thì các hạt tinh bột sẽ bị lắng

xuống đáy ống nghiệm kết quả

TN không chính xác

- Thuốc thử Iot 0,3% là loại hoá

chất đắt tiền, khó bảo quản, việc

pha hoá chất có nhiều thao tác

khó

- Thuốc thử Iot chưa định rõ số

lượng Nếu cho quá ít sẽ không

cho kết quả Nếu cho quá nhiều

gây lãng phí

- Thay thế tinh bột sống bằng hồ tinh bột

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

- Thay thế cho Iot 0,3% bằng hoá chất rẻ tiền, dễ kiếm, dễ bảo quản hơn, không cần pha loãng là Iot y

tế

- Định lượng rõ lượng thuốc thử Iot cần dùng

- Không nói rõ cách pha dịch

thuỷ tinh chịu nhiệt, phễu lọc,

pipet và bóp cao su để đong hoá

chất TN, kiềng đun và lưới

- Các bước tiến hành theo SGK

chứng minh nhiệt độ ảnh hưởng

đến cơ chất chứ không phải là

ảnh hưởng đến hoạt tính của

enzim

- Ống nghiệm 4 để nhiệt độ

phòng là không chính xác

- Không có ống nghiệm chứng

minh ảnh hưởng của pH kiềm

đến hoạt tính của enzim

- Giữ nguyên điều kiện nhiệt độ trong suốt quá trình làm TN của các ống nghiệm 1, 2 và 3

- Ống nghiệm 4 đặt trong cốc nước ấm 400C

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

d) Thử nghiệm phương án cải tiến

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

- Hoá chất

Bảng 3.6 Thống kê hóa chất chuẩn bị cho một nhóm TH

Hoá chất Số lượng Dùng để

Tinh bột 1 g - Pha hồ tinh bột 1%

Iot y tế 1 lọ - Nhận biết tinh bột

Nước cất

60 ml - Pha dịch nước bọt loãng

100 ml - Tạo cốc đun sôi cách thuỷ và

cốc nước ấm 400C

Đá viên 1 khay - Tạo cốc nước đá

NaOH 5% 1 ml - Tạo môi trường pH > 7

HCl 5% 1 ml - Tạo môi trường pH < 7

1 ml - Trung hòa NaOH Hình3 1 Iot y tế

- Dụng cụ

Bảng 3.7: Thống kê dụng cụ chuẩn bị cho một nhóm TH

3 Kiềng 1 cái 8 Cốc thuỷ tinh chịu nhiệt 100ml 3 cái

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

+ Lọc dịch nước bọt qua bông

- Cốc nước cách thuỷ đang sôi, cốc nước đá

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