Thiết kế thí nghiệm sử dụng trong dạy học kiến thức về “sinh lý thực vật”– sinh học phổ thông

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Nghiên cứu quy trình thiết kế các bài thí nghiệm sử dụng trong dạy học kiến thức về “Sinh lý thực vật” – Sinh học phổ thông nhằm rèn luyện kĩ năng tư duy cho học sin

KHOA SINH – MÔI TRƯỜNG

KHOA SINH – MÔI TRƯỜNG

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong khóa luận là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Sinh viên

NGUYỄN THỊ TỴ

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến T.S Trương Thị Thanh Mai, người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo để tôi có thể hoàn thành khóa luận này

Tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy giáo, Cô giáo trong khoa Sinh – Môi trường, các bạn trong nhóm làm khóa luận Phương pháp đã giúp đỡ tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình làm khóa luận

Tôi xin cảm ơn các thầy cô giáo giảng dạy tại các trường THPT và THCS trên địa bàn thành phố Đà Nẵng đã nhiệt tình hợp tác, hỗ trợ tôi trong quá trình khảo nghiệm kết quả của đề tài

Xin chân thành cảm ơn các bạn của tôi đã luôn động viên, giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài

Đà Nẵng, tháng 5 năm 2017

Sinh viên

NGUYỄN THỊ TỲ

PHẦN MỞ ĐẦU……… 1

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1

1.1 Xuất phát từ định hướng đổi mới giáo dục hiện nay 1

1.2 Xuất phát từ vị trí, vai trò của thí nghiệm trong dạy học sinh học 1

1.3 Xuất phát từ thực trạng dạy học thực hành thí nghiệm của giáo viên hiện nay 2

2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 2

3 GIẢ THUYẾT KHOA HỌC 3

4 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA ĐỀ TÀI 3

PHẦN NỘI DUNG 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU, CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ CƠ SỞ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 4

1.1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ DẠY HỌC THÍ NGHIỆM 4

1.1.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 4

1.1.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 5

1.2 CƠ SỞ LÝ LUẬN 8

1.2.1 Khái niệm thí nghiệm 8

1.2.2 Vai trò của thí nghiệm trong dạy học [1], [3], [10] 9

1.2.3 Phân loại thí nghiệm trong dạy học [5], [8] 10

1.2.4 Phương pháp biểu diễn thí nghiệm – nghiên cứu [1] 11

1.2.5 Các qui tắc tiến hành thí nghiệm [8] 12

1.2.6 Các kĩ năng thành phần khi làm thí nghiệm 13

1.3 CƠ SỞ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 15

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, KHÁCH THỂ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 17

2.2 KHÁCH THỂ NGHIÊN CỨU 17

2.3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU 17

2.5.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 18

2.5.2 Phương pháp nghiên cứu ý kiến chuyên gia 18

2.5.3 Phương pháp điều tra cơ bản 18

2.5.4 Phương pháp khảo nghiệm sư phạm 18

2.5.5 Phương pháp xử lý số liệu 19

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 20

3.1 PHÂN TÍCH NỘI DUNG VÀ TẦM QUAN TRỌNG CỦA KIẾN THỨC PHẦN “SINH LÍ THỰC VẬT” - SINH HỌC PHỔ THÔNG 20

3.2 QUY TRÌNH THIẾT KẾ CÁC BÀI THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC 23

3.2.1 Các nguyên tắc cơ bản khi thiết kế các bài thí nghiệm trong dạy học 23

3.2.2 Qui trình thiết kế các bài thí nghiệm trong dạy học phần “Sinh lí thực vật” - Sinh học phổ thông 25

3.2.3 Kết quả thiết kế bài thí nghiệm sử dụng trong dạy học phần Sinh lí thực vật – Sinh học phổ thông 34

3.3 ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC SINH HỌC 35

3.3.1 Các yêu cầu khi sử dụng thí nghiệm trong dạy học 35

3.3.2 Đề xuất phương án sử dụng TN trong dạy học Sinh học 36

3.3.3 Ví dụ minh họa về qui trình sử dụng TN trong hình thành kiến thức mới 39

3.4 KHẢO NGHIỆM SƯ PHẠM 42

3.4.1 Mục đích khảo nghiệm 42

3.4.2 Nôi dung khảo nghiệm 42

3.4.3 Kết quả khảo nghiệm 44

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 48

1 KẾT LUẬN 48

2 KIẾN NGHỊ 48

TÀI LIỆU THAM KHẢO 50

PHỤ LỤC 52

DHSH Dạy học Sinh học GQVĐ Giải quyết vấn đề

GV Giáo viên

HS Học sinh

KN Kĩ năng PPDH Phương pháp dạy học PTDH Phương tiện dạy học PTTQ Phương tiện trực quan QTDH Quá trình dạy học Sinh học

SH Sinh học THPT Trung học phổ thông THCS Trung học cơ sở

TN Thí nghiệm

Số hiệu bảng Tên bảng Trang

1.1 Nhóm kĩ năng sử dụng các thiết bị, dụng cụ TN 13

1.3 Nhóm kĩ năng tiến hành và thu thập dữ liệu 14

1.4 Nhóm kĩ năng phân tích kết quả TN 15

3.1 Kết quả phân tích nội dung kiến thức phần “Sinh lí

Số hiệu hình Tên hình Trang

3.2 Đồ thị chiều cao của cây đậu 33

3.3 Cây thí nghiệm và cây đối chứng (Sau 7 ngày theo dõi) 33

3.4 Lá của cây TN và câu đối chứng ( Sau 4 ngày theo dõi) 33

3.5 Quy trình sử dụng TN trong hình thành kiến thức mới 38

PHẦN MỞ ĐẦU

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

1.1 Xuất phát từ định hướng đổi mới giáo dục hiện nay

Đất nước ta hiện nay đang phát triển theo hướng công nghiệp hóa cơ chế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế, đòi hỏi những chủ nhân tương lai của đất nước phải biết cách hòa nhập với thời đại và làm chủ thời đại.Vì

vậy giáo dục không chỉ là quốc sách hàng đầu mà còn là “chìa khóa” mở ra con đường đưa đất nước tiến lên phía trước, là “mệnh lệnh” của cuộc sống Việc đổi

mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo được xem là chiến lược phát triển hàng đầu nhằm giúp người học phát huy được tính tích cưc, chủ động, tư duy sáng tạo, bồi dưỡng người học năng lực tự học, khả năng thực hành, lòng say mê học tập và ý chí vươn lên Đặc biệt trong Nghị quyết số 29 – NQ/TW tại Hội nghị lần thứ 8,

BCHTW khóa XI đã chỉ rõ, mục tiêu giáo dục đại học “Tập trung đào tạo nhân lực trình độ cao, bồi dưỡng nhân tài, phát triển phẩm chất và năng lực tự học, tự làm giàu tri thức, sáng tạo của người học” [12].

Tuy nhiên trong những năm qua nền giáo dục của nước ta vẫn còn ẩn chứa rất nhiều bất cập và yếu kém mà Đại hội IX, X đến Đại hội XI của Đảng vẫn nêu rất

đậm nét Giáo dục mới quan tâm nhiều đến dạy chữ, còn dạy người và dạy nghề vẫn

còn yếu kém, đặc biệt là yếu về tư duy sáng tạo, kĩ năng thực hành, kĩ năng sống

Hệ thống giáo dục và đào tạo thiếu liên thông giữa các trình độ và phương pháp giáo dục đào tạo, vẫn còn nặng lý thuyết, nhẹ thực hành [9] Vì vậy, đã đến lúc chúng ta cần xác định đúng điểm mấu chốt này để thay đổi trong đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo của nước ta hiện nay, thí nghiệm thực hành cần được coi là một môn học trong các trường phổ thông, nhằm mang lại chất lượng cho quá trình dạy và học

1.2 Xuất phát từ vị trí, vai trò của thí nghiệm trong dạy học sinh học

Sinh học là một môn khoa học thực nghiệm, hầu hết các hiện tượng, khái niệm, quy luật, quá trình Sinh học đều bắt nguồn từ thực tiễn Vì vậy việc sử dụng

thí nghiệm trong dạy học các bài Sinh học là một biện pháp quan trong nâng cao chất lượng dạy và học

Thí nghiệm là mô hình đại diện cho hiện thực khách quan, là cơ sở xuất phát cho quá trình nhận thức của học sinh Thí nghiệm là cầu nối giữa lí thuyết và thực tiễn Thí nghiệm giúp làm sáng tỏ lý thuyết, khơi dậy tính tò mò khoa học của học sinh, do đó nó là phương tiện giúp hình thành ở học sinh kĩ năng, kĩ xảo thực hành

và tư duy kĩ thuật, hỗ trợ đắc lực cho tư duy sáng tạo của học sinh, khả năng giải quyết các vấn đề bằng khoa học Thí nghiệm giúp học sinh đi sâu tìm hiểu bản chất của các hiện tượng và quá trình sinh học [1] Thí nghiệm không chỉ giúp học sinh hoàn thiện kĩ năng, kĩ xảo mà kết quả của thí nghiệm còn củng cố niềm tin khoa học cho học sinh

1.3 Xuất phát từ thực trạng dạy học thực hành thí nghiệm của giáo viên hiện nay

Hiện nay việc giáo viên sử dụng thí nghiệm vào dạy học ở các trường THCS

và THPT thực sự chưa mang lại hiểu quả trong dạy học Các giờ dạy thực hành diễn

ra không thường xuyên, chủ yếu là tập trung chiếu phim Những thí nghiệm phức tạp khi thực hiện thì tốn kém, mất nhiều thời gian, một số thí nghiệm khi tiến hành thì thiếu hóa chất và dụng cụ Các bài khác được tiến hành nhưng chỉ mang lại hiệu quả theo yêu cầu của SGK Một số tiết thực hành thì dùng để dạy bù, kiểm tra, ôn tập Bên cạnh đó, số lượng tài liệu hướng dẫn các thí nghiệm cho GV chưa nhiều, vì thế giáo viên còn gặp nhiều khó khăn trong việc tổ chức bài dạy thực hành [5]

Xuất phát từ những lí do trên, tôi quyết định thực hiện đề tài Thiết kế thí

nghiệm sử dụng trong dạy học kiến thức về “Sinh lý thực vật”– Sinh học phổ thông

2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu quy trình thiết kế các bài thí nghiệm sử dụng trong dạy học kiến thức về “Sinh lý thực vật” – Sinh học phổ thông nhằm rèn luyện kĩ năng tư duy cho học sinh, góp phần nâng cao chất lượng dạy và học Sinh học ở trường phổ thông

3 GIẢ THUYẾT KHOA HỌC

Nếu thiết kế đƣợc các thí nghiệm và sử dụng thí nghiệm vào trong dạy học phần “Sinh lý thực vật” một cách hợp lí và hiệu quả sẽ phát huy tính tích cực, sáng tạo cho học sinh trong học tập, đồng thời nâng cao hiệu quả công tác giảng dạy góp

phần nâng cao chất lƣợng giáo dục

4 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA ĐỀ TÀI

- Thiết kế thí nghiệm Xây dựng quy trình thiết kế và sử dụng thí nghiệm để mang lại chất lƣợng trong quá trình dạy học Sinh học

- Xây dựng đƣợc bộ tiêu chí đánh giá hiệu quả khi giáo viên sử dụng thí

nghiệm vào trong dạy học Sinh học

PHẦN NỘI DUNG CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU, CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ

CƠ SỞ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

1.1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ DẠY HỌC THÍ NGHIỆM

1.1.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Trong dạy học, vấn đề sử dụng thí nghiệm thực hành đã được nghiên cứu từ rất lâu và được xem là một trong những vấn đề quan trọng nhất của quá trình dạy

học Nhà giáo dục kiệt suất J.A Comenxki (1952-1670) cho rằng: “Sẽ không có gì hết trong trí não nếu như trước đó không có gì trong cảm giác” [13] Vì vậy dạy

học không thể bắt đầu từ sự giải thích về sự vật, hiện tượng mà phải bắt đầu từ sự quan sát trực tiếp Nếu muốn dạy cho học sinh biết các sự vật một cách vững chắc,

đúng đắn thì cần phải dạy quan sát và qua chứng minh bằng cảm tính

Theo quan điểm lý luận dạy học hiện đại, thí nghiệm (dạy học thí nghiệm) vừa là mục đích dạy học vừa là phương tiện để giúp người học chiếm lĩnh các kiến thức khoa học Đặc biệt trong bối cảnh hiện nay nhiều nước đã áp dụng mô hình

“phòng thí nghiệm khám phá” (Inquiry Lab) trong đó nhấn mạnh đến hệ thống kĩ năng, cách thức làm thí nghiệm (lập kế hoạch, thực hiện qui trình, đánh giá cải tiến) hơn là tính xác thực của kết quả thí nghiệm, thay thế cho mô hình trước đây là

“phòng thí nghiệm trình bày” (Cookbook Lab) Theo nghiên cứu Dimitris Psillos và Hans Neidderer (2002), để nâng cao hiệu quả của hoạt động thực hành thí nghiệm cần tổ chức theo hướng tăng cường sự sáng tạo, tự học, tự nghiên cứu của học sinh, chuyển dần từ kiểu phòng thí nghiệm “tái tạo trình bày”(Cookbook Lab) sang mô hình phòng thí nghiệm “tìm tòi, khám phá” (Inquiry Lab)[20] Nghiên cứu của

Vincent N Lunetta đã nhấn mạnh phòng thí nghiệm là một phương tiện dạy học trong giảng dạy khoa học Phòng thí nghiệm có vai trò rất đặc biệt, nó là vai trò

trung tâm trong giáo dục khoa học Từ việc vận dụng sử dụng các hoạt động tổ chức dạy học trong phòng thí nghiệm đã mang lại nhiều lợi ích cho giáo dục khoa học [21]

A.N Leonchep đã nghiên cứu dạy học thực hành trên cơ sở tâm lí học Theo ông, khi đưa thí nghiệm thực hành vào dạy học thì tất yếu phải tính đến cơ sở tâm lí học Một là thí nghiệm thực hành thực hiện vai trò gì? Hai là nội dung thí nghiệm thực hành phục vụ cho đối tượng nhận thức trong mối quan hệ nào? [19]

Thực tế cho thấy cùng một thí nghiệm có thể sử dụng rất khác nhau tuỳ thuộc vào mục tiêu là tạo động cơ, khảo sát đối tượng nghiên cứu nhằm đề xuất giả thuyết, kiểm tra giả thuyết hay mô hình Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ thông tin và truyền thông hiện nay, Paul Resta, Evgueni Khvilon, Mariana Patru đã nghiên cứu và xây dựng được các phần mềm hỗ trợ thực hành thí nghiệm Các phần mềm này đã được thiết kế theo đặc thù từng môn học, theo kịch bản sư phạm và kịch bản công nghệ chi tiết đáp ứng đúng mục tiêu và nội dung dạy học thí nghiệm [22] Các phần mềm hỗ trợ dạy học thí nghiệm sẽ giúp học sinh có cơ hội chuẩn bị trước khi đến lớp, làm quen với các dụng cụ thí nghiệm, tìm hiểu quy trình thao tác tiến hành thí nghiệm, tiến hành thử thí nghiệm trên máy tính Chính vì vậy

mà khi tiến hành thí nghiệm thật trong phòng thí nghiệm sinh viên sẽ tiết kiệm được nhiều thời gian và dành thời gian để tập trung tập giảng, thảo luận về phương pháp

sử dụng thí nghiệm trong dạy học

1.1.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Bàn về phương pháp học tập, xưa nay có rất nhiều ý kiến Mỗi ý kiến đúc kết một kinh nghiệm quý báu góp phần rút ngắn khoảng cách trong hành trình chiếm

lĩnh tri thức của nhân loại Học đi đôi với hành là một trong những phương châm

đó Khi nói học đi đôi với hành là chúng ta đề cập đến mối quan hệ giữa lí thuyết và thực tiễn, Học đi đôi với hành có ý nghĩa thực sự quan trọng Để đạt được hiệu quả cao, người học nên biết cân bằng giữa lí thuyết và thực tiễn sao cho hài hòa, hợp lí Giữa lí thuyết và thực hành có mối quan hệ như hai chân của một con người, thiếu một chân thì con người chẳng thể đứng vững Như vậy, học với hành giúp chúng ta vừa chuyên sâu kiến thức lại vừa thông thạo, hoàn thiện kĩ năng làm việc

Ở Việt Nam đã có một số công trình nghiên cứu về thiết kế và sử dụng thí nghiệm trong dạy học không chỉ liên quan đến lĩnh vực Sinh học mà còn liên quan đến các lĩnh vực khác như: vật lý, tin học, lịch sử… Tiêu biểu như: Nghiên cứu

trong luận văn thạc sĩ của Phạm Văn Bình (2014) về “Xây dựng và sử dụng phần mềm thí nghiệm ảo hỗ trợ rèn luyện kĩ năng thực hành trong dạy học bài thực hành thí nghiệm phần Quang hình học 11’’ [2] Đối với Tin học có đề tài nghiên cứu của Trần Doãn Vinh (2012) trường Đại học sư phạm Hà Nội về “Rèn luyện kĩ năng thực hành cho học sinh thông qua dạy học bài tập thực hành 1 (Tin học 11)” Kết

quả của quá trình nghiên cứu này đã giúp học sinh củng cố được kiến thức, rèn luyện kĩ năng thực hành qua việc giải một số bài tập tin học Cụ thể là học sinh đã biết viết một chương trình Pascal hoàn chỉnh và đơn giản, biết sử dụng một số dịch

vụ cơ bản của Turbo Pascal trong soạn thảo, lưu trữ, dịch và thực hiện chương trình

[16] Nghiên cứu của Trần Viết Thụ - Nguyễn Thanh Chiến về Rèn luyện kĩ năng thực hành cho học sinh trong dạy học lịch sử Việt Nam lớp 11 (1858- 1918) cho

thấy, trong dạy học lịch sử, việc rèn luyện kĩ năng thực hành kết hợp chặt chẽ với các hoạt động khác sẽ góp phần nâng cao hiệu quả bài học Qua quá trình nghiên cứu tác giả đã rèn luyện cho học sinh một số kĩ năng như: kĩ năng lập niên biểu, kĩ

năng vẽ sơ đồ và kĩ năng vẽ đồ thị [15]

Trong lĩnh vực Sinh học đã có nhiều đề tài nghiên cứu về vấn đề này Năm

2003, tác giả Nguyễn Vinh Hiển từ sự phân tích vai trò của hoạt động quan sát, thí nghiệm trong quá trình dạy học nói chung và dạy học Sinh học nói riêng đã đề xuất biện pháp, qui trình sử dụng thí nghiệm trong dạy học kiến thức hình thái, sinh lí thực vật sinh học 6 [7] Năm 2007, Dương Tiến Sỹ trên cơ sở phân tích những khó khăn trong quá trình dạy học Sinh học, đặc điểm tâm lí nhận thức của học sinh lớp

6, những hạn chế của các thí nghiệm trường diễn đã đề xuất biện pháp sử dụng thí nghiệm ảo để tích hợp giáo dục môi trường trong dạy học sinh học 6 [14] Trong

nghiên cứu đề tài “Sử dụng thí nghiệm tưởng tượng nhằm phát huy năng lực tư duy thực nghiệm của học sinh trong dạy học Sinh học ở trường THCS” của Phạm Thanh Hiền cho thấy qua quá trình quan sát và thực nghiệm học sinh không những lĩnh hội

tri thức một cách sâu sắc mà còn say mê, hứng thú học tập, có động lực, mục đích, thái độ học tập đúng đắn Học sinh đã tự nêu ra được các giả định, dự đoán cho kết quả thí nghiệm hoặc có thể tự thiết kế thí nghiệm … qua đó rèn luyện được năng lực tư duy thực nghiệm rất cần thiết cho khoa học Sinh học [6] Nghiên cứu về việc

Nâng cao hiệu quả sử dụng thí nghiệm trong dạy học sinh học tế bào (Sinh học 10)

Hoàn Việt Cường đã đưa ra được cơ sở lí luận và thực tiễn của việc nâng cao hiệu quả sử dụng thí nghiệm đồng thời đưa ra quy trình cải tiến cách làm, cách sử dụng thí nghiệm trong dạy học Sinh học tế bào Trên cơ sở phân tích và đề xuất các biện pháp nâng cao hiệu quả sử dụng thí nghiệm trong dạy học Sinh học tế bào (SH 10) tạo ra nền tảng để nâng cao hiệu quả sử dụng thí nghiệm trong dạy học Sinh học nói riêng và dạy học nói chung [3]

Ngoài các công trình nghiên cứu trên đối tượng HS, còn có một số tác giả đã tập trung nghiên cứu vấn đề dạy học thực hành thí nghiệm trên đối tượng SV Kết

quả nghiên cứu của Bùi Thị Thanh Hải (2003) về việc “ Rèn luyện cho sinh viên sư phạm kĩ năng tổ chức thực hành thí nghiệm thông qua dạy môn phương pháp dạy học Sinh học” đã đánh giá được thực trạng dạy học các bài thực thành thí nghiệm

của giáo viên sinh học ở một số trường THPT Từ đó xây dựng được quy trình tổ chức thực hành thí nghiệm trong dạy học Sinh học đồng thời đề xuất được các biện pháp hướng dẫn cho sinh viên vận dụng quy trình tổ chức thí nghiệm thông qua dạy học trong môn phương pháp dạy học Sinh học [5] Năm 2005, Hoàng Thị Kim Huyền đã xây dựng cấu trúc bài thực hành phương pháp dạy học Sinh học nhằm nâng cao chất lượng thực hành và bồi dưỡng năng lực tự hoc cho sinh viên trường Đại Học Sư Phạm [8] Hay công trình nghiên cứu của tiến sĩ Phan Đức Duy trường

Đại học Sư Phạm – Đại học Huế (2012) với đề tài “Rèn luyện kĩ năng tư duy cho học sinh thông qua bài tập thực hành thí nghiệm Sinh học” đã cho thấy một trong

những phương hướng để rèn luyện các kĩ năng tư duy cho học sinh là việc sử dụng bài tập thực hành trong dạy học [4] Qua phân tích tổng quan, chúng tôi đã nhận ra được tầm quan trọng của bài tập thực hành thí nghiệm trọng dạy học Và để giảng dạy tốt thì bản thân giáo viên phải được đào tạo, rèn luyện, sử dụng tốt các bài tập thực hành thí nghiệm khi còn ở giảng đường đai học

1.2 CƠ SỞ LÝ LUẬN

1.2.1 Khái niệm thí nghiệm

Theo Klaus (từ điển triết học – Leipig 1976), thí nghiệm là phương pháp là cách thức mà bằng cách nào đó con người tác động một cách có ý thức, hệ thống lên

các sự vật và hiện tượng xảy ra trong một điều kiện nhất định

Theo Từ điển tiếng Việt, thí nghiệm có 2 nghĩa: nghĩa thứ nhất là “gây ra một hiện tượng, một sự biến đổi nào đó trong điều kiện xác định để quan sát, tìm hiểu, kiểm tra khảo nghiệm” Theo Đại từ Tiếng Việt NXB Văn hóa thông tin 1999, thí nghiệm là “làm thử theo những điều kiện, nguyên tắc đã được xác định để nghiên cứu, chứng minh” [11]

Thí nghiệm hay thực nghiệm là một bước trong những phương pháp khoa học dùng để phân minh giữa mô hình khoa học hay giả thuyết Thí nghiệm 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 Thí nghiệm 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 thí nghiệm được đưa ra để kiểm tra giả thuyết Kết quả thí nghiệm được phân tích, rồi vạch ra kết luận, đôi khi một lý thuyết được hình thành từ kết quả thí nghiệm và các kết quả được công bố trên các tạp chí nghiên cứu [17]

Thí nghiệm là phương pháp cơ bản đặc trưng cho hoạt động nghiên cứu và dạy học sinh học Thí nghiệm là mô hình nhân tạo mô phỏng quá trình, cơ thể Sinh học để qua đó con người thường hiểu biết bản chất của các hiện tượng, đối tượng sống Các hiện tượng Sinh học thường xảy ra đồng thời làm khó khăn cho việc xác định các mối quan hệ phức tạp tạo nên hiện tượng đó, trong đó mối quan hệ nguyên nhân – kết quả có ý nghĩa nhận thức quan trọng nhất Để nhận thức chúng, chủ thể nhận thức phải chủ động trên cơ sở giả thuyết khoa học tách ra từng hiện tượng nghiên cứu, để rồi sau đó lại đặt nó vào hệ thống các hiện tượng vốn có của sự vật giúp ta hiểu được nó một cách đầy đủ hơn

Thí nghiệm được xem là một trong những phương tiện trực quan quan trọng hàng đầu trong dạy học nói chung và dạy học Sinh học nói riêng Thí nghiệm giúp quan sát các hiện tượng, quá trình, tính chất của các đối tượng nghiên cứu TN vừa

là phương tiện, vừa là nguồn cung cấp kiến thức mới có vai trò đặc biệt quan trọng đối với sự phát triển tư duy, sáng tạo của HS

Như vậy với mục tiêu đổi mới phương pháp dạy học hiện nay, PTDH được hiểu rộng thêm là các phương tiện sử dụng trong quá trình dạy học để hình thành các tình huống có vấn đề trong giờ học giúp tìm hiểu, củng cố, hoặc so sánh, vận dụng kiến thức Vì thế, TN sẽ trở thành một phương tiện dạy học hữu ích [18]

1.2.2 Vai trò của thí nghiệm trong dạy học [1], [3], [10]

SH là ngành khoa học tự nhiên, nghiên cứu về sự sống Đối tượng của SH là thế giới sống Trong đó thí nghiêm là phương pháp cơ bản, đặc trưng cho hoạt động

nghiên cứu dạy và học

Biểu diễn thí nghiệm là phương pháp quan trọng nhất để tổ chức HS nghiên cứu các hiện tượng Sinh học vì:

- Thí nghiệm là mô hình đại diện cho hiện thực khách quan, là cơ sở xuất phát cho quá trình nhận thức của học sinh

- Thí nghiệm là cầu nối giữa lí thuyết và thực tiễn Vì vậy nó là phương tiện duy nhất giúp hình thành ở học sinh kĩ năng, kĩ xảo thực hành và tư duy kĩ thuật

- Thí nghiệm giúp HS đi sâu và tìm hiểu bản chất của các hiện tượng, các quá trình Sinh học

- Thí nghiệm do giáo viên biểu diễn phải mẫu mực về thao tác để qua đó HS học tập, bắt chước Dần dần, khi HS tiến hành TN, họ sẽ rèn luyện được kĩ năng

TH, TN

- TN có thể sử dụng để tổ chức hoạt động nhận thức của HS với các mức độ tích cực, tự lực, và sáng tạo khác nhau: thông báo, tái hiện, tìm tòi bộ phận, nghiên cứu

Trong dạy học, GV sử dụng thí nghiệm khi nghiên cứu quá trình sinh lí, ảnh hưởng các nhân tố sinh thái lên sinh vật,…HS tự mình khám phá ra điều mới mẻ từ tác động chú 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 dạy – học, TN có vai trò đặc biệt quan trọng Các TN không chỉ giúp 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 thành 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 mục đích sử dụng, nội dung, cách tiến hành, thời gian tiến hành thí nghiệm mà nó có vị trí khác nhau trong học phần Ở cấp học THPT, TN thực hành thường được sắp xếp vào các bài cuối chương, gồm khoảng hai hay ba thí nghiệm một bài với mục đích:

- Củng cố kiến thức

- Phát triển tư duy logic, sáng tạo của HS

- Rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo tiến hành TN

- Giúp nhận thức được thế giới quan khoa học, 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 vây, 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 Thí nghiệm có thể do GV biểu diễn, hoặc HS tự làm TN có thể tiến hành trên lớp, trong phòng thí nghiệm, ngoài vườn, ruộng hoặc tại nhà

1.2.3 Phân loại thí nghiệm trong dạy học [5], [8]

Có rất nhiều cách phân loại thí nghiệm trong dạy học Theo mục đích lí luận của dạy học, TN được chia thành 4 loại: (1) TN hình thành kiến thức mới; (2) TN củng cố và hoàn thiện kiến thức; (3) TN để kiểm tra và đánh giá; (4) TN để vận dụng kiến thức Dựa vào thời gian cho kết quả, TN được chia thành 2 loại: (1) TN ngắn hạn; (2) TN dài hạn Bên cạnh đó, dựa theo địa điểm tiến hành TN, TN được chia thành 3 loại: (1) TN trong phòng TN; (2) TN ở vườn trường; (3) TN ở ngoài

đồng Căn cứ vào PPDH Sinh học, TN được thành 3 loại: (1) Biểu diễn TN – tái hiện thông báo; (2) Biểu diễn TN - tìm tòi bộ phận; (3) Biễu diễn TN – nghiên cứu

1.2.4 Phương pháp biểu diễn thí nghiệm – nghiên cứu [1]

a Bản chất của phương pháp biểu diễn thí nghiệm – nghiên cứu

TN được biểu diễn theo logic nghiên cứu thì bản thân nó là nguồn tri thức mới cho HS Trong trường hợp này TN là điểm xuất phát cho quá trình tìm tòi của học sinh để đi đến việc dần dần hình thành tri thức mới bằng hệ thống câu hỏi có tính chất định hướng GV kích thích sự tìm tòi độc lập của HS

Bằng tài liệu quan sát được từ sự biểu diễn của GV, HS phân tích, so sánh, thiết lập mối quan hệ nhân – quả, trả lời các câu hỏi đễ dẫn tới các kết luận khái quát, phản ánh bản chất của hiện tượng Sinh học

Như vậy với phương pháp này, HS ở vào vị trí người nghiên cứu, chủ động giành tri thức nên sự lĩnh hội tài liệu giáo khoa được sâu sắc, đầy đủ hơn Tiến trình

tổ chức dạy học thí nghiệm – nghiên cứu gồm các bước sau:

Bước 1: Giới thiệu đề tài thí nghiệm, HS nắm được mục đích của TN

Bước 2: Tổ chức để HS phân tích các điều kiện TN

Bước 3: Giới thiệu các bước, các thao tác tiến hành TN

Bước 4: Giới thiệu các sự kiện, hiện tượng xảy ra trong quá trình TN

Bước 5: Giúp HS thiết lập các mối quan hệ nhân – quả từ kết quả quan sát

được trong tiến trình TN

Để HS nắm được mục đích, điều kiện TN, GV nên giới thiệu trước cho HS, nhưng tốt hơn là để HS tự hiểu qua quá trình mở đầu bài hoc Quan sát TN là hoạt động nhận thức tự lực của HS Ở đây, vai trò của thầy chỉ là sự theo dõi uốn nắn HS tri giác hiện thực một cách đúng đắn, việc rút ra các kết luận, các mối quan hệ nhân quả là giai đoạn thu hoạch cuối cùng quan trọng nhất của phương pháp BDTN Chúng chính là những nguồn tri thức mới mà HS đã rút ra được từ sự gia công các tài liệu qua sự quan sát các biểu diễn TN Hoạt động nhận thức của HS để rút ra các tri thức mới chính là sự tìm tòi câu trả lời những câu hỏi do GV đặt ra trước, trong hoặc sau khi BDTN

Giai đoạn vạch ra bản chất của hiện tượng quan sát được, nghĩa là thiết lập mối quan hệ nhân – quả, đòi hỏi phát triển ở HS khả năng trừu tượng hóa Tính tích cực sáng tạo của HS càng lớn nếu HS được thảo luận về mục đích TN, nêu được các giả thuyết khoa học và dự đoán được kết quả có thể xảy ra

b Những điều cần lưu ý khi biểu diễn các thí nghiệm – nghiên cứu

 BDTN nhất định phải có phần đối chứng để kiểm tra kết quả TN, giúp HS tìm được mối quan hệ nhân – quả của các hiện tượng xảy ra trong TN Với các TN minh họa thì đơn giản hơn, không nhất thiết phải có đối chứng

 Phải đảm bảo tính sư phạm, tính khoa học của BDTN như: bố trí TN ánh sáng phải rõ cho cả lớp; các thao tác TN của GV phải thành thạo bảo đảm TN thành công; dự đoán trước những thắc mắc HS có thể hỏi khi quan sát TN, lường trước những thất bại có thể xảy ra để giải thích cho HS rõ nguyên nhân, tránh làm mất lòng tin đối với HS

 Trong dạy học Sinh học có loại TN dài ngày nên có thể bố trí TN ở vườn trường, góc sinh giới, chuồng trại, ruộng TN Loại TN ngắn ngày ( thường là các

TN về sinh lí, sinh hóa) thì có thể biểu diễn TN ngay trên lớp

 Đối với những TN diễn tả cùng một bản chất hay cùng một quy luật trong những điều kiện khác nhau GV nên biểu diễn song song để cho hiệu quả cao hơn hình thức biểu diễn lần lượt riêng rẻ từng TN

 Việc biểu diễn TN còn tùy thuộc vào tính chất của kiến thức mà TN cần thể hiện, vào mục đích LLDH, nên khi GV thiết kế TN có thể phân ra các dạng sau:

- TN biểu diễn khi nghiên cứu tài liệu mới

- TN biểu diễn khi hoàn thiện tri thức, kĩ năng, kĩ xảo

- TN biểu diễn khi kiểm tra, đánh giá tri thức, kĩ năng, kĩ xảo

1.2.5 Các qui tắc tiến hành thí nghiệm [8]

TN được hình thành từ thực tiễn quan sát, nghiên cứu Muốn tìm hiểu đúng quy luật của tự nhiên thì khi tiến hành thí nghiệm 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 vật nghiên cứu khác nhau

- Các yếu tố không TN cần giống nhau trên số lƣợng, chỉ thay đổi các yếu tố

TN

- Bố trí thí nghiệm trong cùng một thời gian và không gian

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

- Phải có vật đối chứng và vật TN

1.2.6 Các kĩ năng thành phần khi làm thí nghiệm và những yêu cầu đạt đƣợc của kĩ năng làm thí nghiệm [10]

a Nhóm kĩ năng sử dụng các thiết bị, dụng cụ thí nghiệm

Bảng 1.1 Nhóm kĩ năng sử dụng các thiết bị, dụng cụ thí nghiệm

Kĩ năng Yêu cầu đạt đƣợc

b Nhóm kĩ năng chuẩn bị thí nghiệm

Bảng 1.2 Nhóm kĩ năng chuẩn bị thí nghiệm

KN chuẩn bị hóa

chất cho TN

- Xác định đầy đủ, chính xác các hóa chất dùng trong TN

- Linh hoạt thay thế các hóa chất cần dùng bằng các hóa chất tương đương nhưng phổ biến và ít độc hại một cách hợp lí

- Tính toán nhanh chóng, chính xác lượng hóa chất cần pha chế

- Thực hiện thành thạo, nhanh chóng các thao tác cân, đo được lượng hóa chất cần pha chế

- Thực hiện thành thạo, nhanh chóng các thao tác pha hóa chất để được hóa chất cần dùng trong TN

KN chuẩn bị mẫu

vật TN

- Xác định được đúng, đầy đủ mẫu vật dùng cho TN Linh hoạt thay thế các mẫu vật tương tự dùng cho TN phù hợp với điều kiện của địa phương

c Nhóm kĩ năng tiến hành và thu thập dữ liệu thí nghiệm

Bảng 1.3 Nhóm kĩ năng tiến hành và thu thập dữ liệu thí nghiệm

Bố trí TN - Xác định chính xác yếu tố TN và yếu tố không TN

- Chọn được vị trí đặt TN cho hợp lí với các nhân tố tác động lên TN

Thực hiện các bước

theo quy trình TN

Thực hiện đúng, nhanh chóng các bước của quy trình TN

mà không cần sự hướng dẫn của GV Thực hiện được các thao tác trong từng bước TN một cách chính xác cẩn thận và tỉ mỉ

Thu thập dữ liệu - Xác định đầy đủ, chính xác các biến số, chỉ số cần quan

sát, đo đạc

- Quan sát trực tiếp bằng các giác quan các hiện tượng một cách tỉ mỉ và chính xác

- Sử dụng thành thạo các thiết bị hỗ trợ quan sát

- Kết quả quan sát rõ ràng, chi tiết

- Sử dụng thành thạo các các dụng cụ đo đạc để thu thập số liệu từ TN

- Thu thập được số liệu một cách nhanh chóng và chính xác

d Nhóm kĩ năng phân tích kết quả thí nghiệm

Bảng 1.4 Nhóm kĩ năng phân tích kết quả thí nghiệm

Kĩ năng Yêu cầu đạt được

Xử lí số liệu - Sử dụng thành thạo các phương pháp, công cụ để xử lí số

Từ các hiện tượng quan sát được và các số liệu đã được xử

lí, đưa ra được đầy đủ và chính xác các kết luận TN

1.3 CƠ SỞ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

Theo kết quả thăm dò ý kiến của các GV Sinh học tại 8 trường THPT và 4 THCS trên địa bàn thành phố Đà Nẵng khi tiến hành khảo sát tình hình sử dụng thí nghiệm trong tổ chức hoạt động dạy học, tôi đã thu được kết quả như sau:

- 53,25% GV đánh giá “Sinh lí thực vật” là phần có nhiều nội dung kiến thức mới, đa số là những kiến thức trừu tượng, khó truyền tải; 36,34% GV cho rằng đó là những kiến thức liên hệ chặt chẽ với thực tiễn và có tính ứng dụng trong cuộc sống

- 79,88% GV có sử dụng thí nghiệm vào trong dạy học nhưng không thường xuyên; 63,33% GV chỉ thực hiện 20-30% số tiết có sử dụng thí nghiệm theo quy định của chương trình Việc sử dụng thí nghiệm vào trong quá trình dạy học của

GV còn hạn chế, chưa phổ biến: Chỉ có 25,65% sử dụng thí nghiệm trong dạy học nghiên cứu tài liệu mới hoặc minh họa cho kiến thức lý thuyết; 12% để kiểm tra đánh giá; 62,35% thường sử dụng trong củng cố, hoàn thiện kiến thức hay sử dụng

thí nghiệm trong các bài thực hành Mặt khác, 100% GV đều cho rằng việc sử dụng thí nghiệm trong quá trình giảng dạy bộ môn sinh học là rất cần thiết, đóng vai trò rất quan trọng Điều này cho thấy, mặc dù nhìn nhận được vai trò quan trọng của thí nghiệm trong dạy học Sinh học nhưng GV vẫn chưa áp dụng một cách hợp lí thí nghiệm vào trong hoạt động dạy học

- Nguyên nhân GV chưa thực sự đưa thí nghiệm trong hoạt động giảng dạy Sinh học là do nhiều nguyên nhân: thứ nhất là “thời gian 1 tiết học chỉ có 45 phút nên việc sử dụng thí nghiệm vào dạy học là rất khó”; thứ 2 là “có nhiều thí nghiệm khi tiến hành thì không cho kết quả ngay mà phải chờ trong vài tiếng, vài ngày, nên rất khó để tiến hành trên lớp”; thứ ba là cơ sở vật chất của trường học chưa đáp ứng

đủ nhu cầu học tập: 48,32% GV cho rằng phòng thực hành thí nghiệm chật, không

đủ không gian để thực hiện thí nghiệm, 43,25% GV cho rằng phòng thực hành không đảm bảo, dụng cụ thiết bị hư hỏng, không đầy đủ, hóa chất thiếu

- Khi sử dụng thí nghiệm vào trong dạy học GV thường chỉ căn cứ vào mục đích dạy học Để sử dụng thí nghiệm vào dạy học có hiệu quả thì không chỉ căn cứ vào mục đích dạy học mà cần phải căn cứ vào nhiều yếu tố khác như: phù hợp với nội dung bài học, phù hợp đối tượng học sinh, đặc điểm đồ dùng thiết bị dạy học, khả năng sử dụng thành thạo của giáo viên…

- 85% GV đánh giá khi sử dụng thí nghiệm vào trong dạy học thì không khí tiết học trở nên sôi động, hấp dẫn hơn, học sinh cảm thấy thích thú hơn và hoạt động sôi nổi hơn Bên cạnh đó, khi được hỏi về việc thầy cô có nguyện vọng sử dụng được nhiều thí nghiệm vào trong dạy học phần “Sinh lí thực vật” thì đa số thầy cô đều trả lời có rất nhiều nguyện vọng hoặc có nhiều nguyện vọng nhưng chưa thực hiện được

Vì vậy thí nghiệm cần được đưa vào sử dụng trong dạy học Sinh học nhiều hơn đặc biệt là nội dung kiến thức phần “Sinh lí thực vật” để tạo ra tính hứng thú tích cực trong học tập, đồng thời qua thí nghiệm sẽ giúp HS nắm kiến thức dễ hơn, vận dụng kiến thức lý thuyết để có thể áp dụng vào trong thực hiễn

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, KHÁCH THỂ, NỘI DUNG VÀ

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

- Hệ thống kiến thức thuộc nội dung kiến thức phần “Sinh lý thực vât”- Sinh

học phổ thông

- Hệ thống các bài thí nghiệm và phương pháp sử dụng thí nghiệm vào dạy

học phần “Sinh lý thực vật” – Sinh học phổ thông

2.4 NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

- Nghiên cứu tổng quan các tài liệu về cơ sở lí luận và thực tiễn của thí nghiệm Vai trò của thí nghiệm trong dạy học Sinh học

- Đánh giá thực trạng sử dụng các thí nghiệm thực hành trong dạy học Sinh học của giáo viên phổ thông hiện nay

- Phân tích nội dung kiến thức và thời lượng dạy học các kiến thức trong phần Sinh lý thực vật làm cơ sở cho việc thiết kế và sử dụng các bài thí nghiệm trong từng tiết học

- Nghiên cứu quy trình, nguyên tắc, kỹ thuật thiết kế và sử dụng các bài thí nghiệm trong dạy học Sinh học

- Thiết kế hệ thống các bài thí nghiệm trong dạy học Sinh học phần “Sinh lí thực vật” – Sinh học phổ thông

- Tiến hành khảo nghiệm sư phạm để bước đầu đánh giá tính khả thi và hiệu quả của việc thiết kế và xây dựng các bài thí nghiệm sử dụng trong quá trình dạy học mà đề tài đã đề xuất

2.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.5.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

- Nghiên cứu tổng quan các tài liệu về chủ trương, nghị quyết của Đảng và Nhà nước trong công tác giáo dục và đổi mới PPDH, các bài báo, tạp chí giáo dục,

các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước có liên quan đến đề tài

- Nghiên cứu nội dung, chương trình về Sinh lý thực vật, các giáo trình và tài liệu có liên quan

- Nghiên cứu các tài liệu liên quan đến thí nghiệm, quy trình thiết kế và sử dụng các bài thí nghiệm liên quan đến kiến thức “Sinh lý thực vật” – Sinh học phổ thông

2.5.2 Phương pháp nghiên cứu ý kiến chuyên gia

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

- Trao đổi trực tiếp với giáo viên dạy học Sinh học ở trường phổ thông và giảng viên dạy PPDH về các bài thí nghiệm làm cở sở để hoàn thiện và chỉnh sửa các bài thí nghiệm đã xây dựng

2.5.3 Phương pháp điều tra cơ bản

Xây dựng phiếu điều tra để đánh giá thực trạng sử dụng thí nghiệm của giáo viên phổ thông hiện nay nhằm thu thập thông tin cần thiết để từ đó xây dựng quy trình thiết kế và sử dụng các thí nghiệm trong dạy học phần “Sinh lí thực vật” – Sinh học phổ thông

2.5.4 Phương pháp khảo nghiệm sư phạm

- Khảo nghiệm thăm dò khả năng sử dụng thí nghiệm vào dạy học của giáo viên hiện nay

- Tổ chức khảo nghiệm sư phạm theo quy trình thiết kế thí nghiệm đã xây dựng để đánh giá, phân tích kết quả dạy học bằng thí nghiệm Từ đó đưa ra các biện pháp để điều chỉnh, cải tiến lại thí nghiệm tương ứng với từng nôi dung

- Dựa vào số liệu điều tra, kết quả khảo nghiệm từ đó sẽ tiến hành phân tích, tổng hợp để rút ra kết luận nhằm báo cáo và kiểm chứng giả thuyết khoa học của đề tài

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN

3.1 PHÂN TÍCH NỘI DUNG VÀ TẦM QUAN TRỌNG CỦA KIẾN THỨC PHẦN “SINH LÍ THỰC VẬT” - SINH HỌC PHỔ THÔNG

Nội dung kiến thức phần “Sinh lí thực vật” - Sinh học phổ thông được bố trí trong chương trình Sinh học 6 – THCS và Sinh học 11 – THPT Những nội dung kiến thức có thể được tổ chức dạy học thông qua TN thực hành cụ thể được trình bày trong bảng sau:

Bảng 3.1 Kết quả phân tích nội dung kiến thức phần “Sinh lí thực vật”

Sinh học 6 - THCS

11 Sự hút nước và

muối khoáng ở rễ

- Cây cần nước và các loại muối khoáng

- Nhu cầu muối khoáng của cây

- Vận chuyển nước và muối khoáng hòa tan

- Vận chuyển chất hữu cơ

21 Quang hợp - Xác định chất mà lá cây chế tạo được khi có ánh

sáng

- Xác định chất khí thải ra trong quá trình lá chế tạo tinh bột

- Cây cần những chất gì để chế tạo tinh bột?

- Khái niệm về quang hợp

22 Ảnh hưởng của các

điều kiện bên ngoài đến

quang hợp, ý nghĩa của

23 Cây có hô hấp

không?

- Các thí nghiệm chứng minh hiện tượng hô hấp ở cây

- Quá trình hô hấp ở cây 24: Phần lớn nước vào

cây đi đâu?

- Thí nghiệm xác định phần lớn nước vào cây đi đâu?

- Ý nghĩa của sự thoát hơi nước qua lá

- Những điều kiện bên ngoài ảnh hưởng đến sự thoát hơi nước qua lá?

- Rễ là cơ quan hấp thụ nước và ion muối khoáng

- Cơ chế hấp thụ nước và ion muối khoáng ở rễ cây

- Ảnh hưởng của các tác nhân môi trường đối với quá trình hấp thụ nước và ion muối khoáng ở rễ cây

2 Vận chuyển các chất

trong cây

- Đặc điểm, cấu tạo, chức năng của dòng mạch gỗ và dòng mạch rây

3 Thoát hơi nước - Vai trò của thoát hơi nước

- Thoát hơi nước qua lá

- Các tác nhân ảnh hưởng đến quá trình thoát hơi nước

- Cân bằng nước và tưới tiêu hợp lí

4 Vai trò của nguyên tố

khoáng

- Nguyên tố dinh dưỡng thiết yếu cho cây

- Vai trò của các nguyên tố dinh dưỡng khoáng thiết yếu

- Nguồn cung cấp các nguyên tố dinh dưỡng khoáng

5 6 Dinh dưỡng nito ở - Vai trò sinh lí của nitơ

thực vật - Quá trình đồng hoá nitơ ở thực vật

- Nguồn cung cấp nitơ cho cây

- Quá trình chuyển hoá nitơ trong đất và cố định nitơ

- Phân bón với năng suất cây trồng và môi trường

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

- Lá là cơ quan quang hợp

- Trồng vây dưới ánh sáng nhân tạo

11 Quang hợp và năng

suất cây trồng

- Quang hợp quyết định năng suất cây trồng

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

12 Hô hấp ở thực vật - Khái quát về hô hấp ở thực vật

- Khái niệm sinh trưởng

- Đặc điểm sinh trưởng sơ cấp và sinh trưởng thứ cấp

35 Hoocmon thực vật - Khái niệm về hoocmon thực vật

- Khái niệm về phát triển ở thực vật

- Những nhân tố chi phối sự ra hoa

- Mối quan hệ giữa sinh trưởng và phát triển

- Ứng dụng kiến thức về sinh trưởng và phát triển

Qua phân tích nội dung chương trình ở lớp 6 và lớp 11 cho thấy, chương trình nội dung kiến thức phần sinh lí thực vật ở lớp 6 chủ yếu là những kiến thức đơn giản, chủ yếu tìm hiểu về các khái niệm và đặc điểm cơ bản, ở mức độ nhận biết chưa đi sâu vào cơ chế và diễn biến, đây là những kiến thức nền tảng để học sinh bước vào học phần sinh lí thực vật ở lớp 11 Riêng đối với chương trình Sinh học lớp 11, “Sinh lí thực vật” là những nội dung khó và trọng tâm, chủ yếu đi sâu vào tìm hiểu cơ chế, diễn biến của hiện tượng Vận dụng những kiến thức để áp dụng và giải quyết những tính huống trong cuộc sống Kiến thức ở phần này đã được nâng cao và mở rộng thêm ra, có tính ứng dụng vào thực tiễn nhiều hơn

3.2 QUY TRÌNH THIẾT KẾ CÁC BÀI THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC 3.2.1 Các nguyên tắc cơ bản khi thiết kế các bài thí nghiệm trong dạy học

a 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 thí nghiệm được thiết kế dựa vào nôi dung SGK, bên cạnh đó có những cải tiến để khắc phục những khó khăn, nhược điểm trong nội dung bài thực hành thí nghiệm đưa ra Vì vậy, để xây dựng được bài hương dẫn thực hành phải căn cứ vào chương trình, SGK và các tài liệu học tập khác nhau phục vụ cho từng đối tượng, từng lớp học, cấp hoc…để lựa chọn cách biên tập cho phù hợp

b 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 hoc Người đó thông qua việc tổ chức sử dụng bài giảng trên lớp của

GV hoặc chứng minh trực tiêp sử dụng nguồn tư liệu đó, có khả năng lĩnh hội tri thức mà nguồn tư liệu và bài giảng thực nghiệm muốn truyền tải

c Nguyên tắc phù hợp với đối tượng

Để nghiên cứu, thiết kế, chế tạo bộ tư liệu chứa đựng bài giảng TNTH 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

d Nguyên tắc đảm bảo tính trực quan, thẩm mĩ

Đây là nguyên tắc cơ bản của QTDH Các bài thí nghiệm thực hành môn Sinh học phổ thông cần phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Các phim sáng sủa, rõ nét, màu sắc hài hòa

- Cụ thể hóa được những kiến thức lí thuyết cơ bản, đơn giản hóa các kiến thức phức tạp để 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

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

Tính linh hoạt, hữu dụng của bộ tư liệu chính là việc GV có thể dễ dàng sử dụng, dễ chỉnh sữa, 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

f Nguyên tắc đảm bảo đúng lúc, đúng thời gian, địa điểm

Việc bố trí thí nghiệm và thời gian địa điểm làm thí nghiệm là rất quan trong Khi thiết kế 1 thí nghiệm GV phải xác định được thí nghiệm thực hiện ở phòng thí nghiệm, ở nhà hay ngoài vườn trường Đảm bảo thực hiện thí nghiệm đúng thời gian để đạt được kết quả tốt

3.2.2 Qui trình thiết kế các bài thí nghiệm trong dạy học phần “Sinh lí thực vật” - Sinh học phổ thông

Trong DHSH ở trường phổ thông hiện nay, việc thiết kế TN và sử dụng TN vào tổ chức hoạt động DH cho HS là việc làm cần thiết, đáp ứng yêu cầu về đổi mới PPDH Chính vì vậy, để việc sử dụng các TN vào tổ chức dạy học cho HS đạt được hiệu quả thì việc xây dựng, thiết kế các TN phải tuân theo một quy trình nhất định

và trong quá trình xây dựng cần phải bổ sung, điều chỉnh sao cho phù hợp với mục tiêu DH, nội dung kiến thức, tình hình cơ sở vật chất, thiết bị dạy học và các hình thức tổ chức DH Qua nghiên cứu, chúng tôi nhận thấy rằng quy trình thiết kế TN

có thể được tiến hành theo các bước sau:

Sơ đồ 3.1 Quy trình thiết kế thí nghiệm

Bước 1 Xác định mục tiêu thí nghiệm

Mục tiêu là cái đích đạt tới sau mỗi bài, mỗi chương, mỗi phần do GV đặt ra

để định hướng hoạt động DH Mục tiêu DH ở đây là cái đích đặt ra cho HS cần đạt được, tức là sản phẩm mà HS có được sau mỗi bài học Mục tiêu DH đó sẽ chỉ đạo toàn bộ nội dung, PPDH và mục tiêu đó gồm 3 thành tố: kiến thức, kỹ năng và thái

độ Vì vậy, trước khi sử dụng TN vào tổ chức hoạt động DH, GV cần xác định mục tiêu cần đạt được sau khi thực hiện TN hoặc qua bài học này GV cần hình thành những kiến thức, kĩ năng gì cho HS

Bước 2 Nghiên cứu nội dung bài học

Nhiệm vụ của việc DHSH ở trường phổ thông là nhằm giúp cho HS đạt được một hệ thống kiến thức sinh học cơ bản phù hợp với trình độ nhận thức của HS, những kiến thức đó là các hiện tượng, các khái niệm sinh học, các định luật sinh học, thuyết sinh học và ứng dụng của sinh học trong đời sống và trong sản xuất Trên cơ sở nghiên cứu mục tiêu DH và nội dung bài học, GV cần xác định những nội dung kiến thức nào trong bài học có thể thiết kế TN để hình thành hoặc minh họa kiến thức cho HS, từ đó có thể đề xuất và lựa chọn phương án TN thích hợp

Bước 3 Đề xuất, lựa chọn phương án thí nghiệm

Căn cứ vào mục tiêu bài học và tình hình thiết bị TN mà GV có thể đề xuất, lựa chọn phương án TN Việc đề xuất, lựa chọn phương án TN có thể được thực hiện theo 3 cách sau:

- Phương án TN có sẵn, tự thiết kế, chế tạo TN

- Phương án TN có sẵn, cải tiến một số thiết bị cho phù hợp với nội dung DH

- Tự đề xuất phương án TN và tự tạo TN

* Chuẩn bị dụng cụ thí nghiệm: Xác định đúng, đầy đủ những dụng cụ thí

nghiệm Nếu phòng thí nghiệm thiếu dụng cụ, GV có thể tự thiết kế, lắp đặt dụng cụ

* Chuẩn bị hóa chất: Từ thí nghiệm xác định được những hóa chất cần dùng

* Chuẩn bị mẫu vật

Mẫu vật trong thí nghiệm Sinh lí thực vật thường là mô thực vật (rễ, thân, lá,…) hay cây nguyên vẹn Tùy từng thí nghiệm mà ta chọn mẫu vật cho thích hợp

Ví dụ với thí nghiệm quan sát co nguyên sinh và phản co nguyên sinh của tế bào thì

ta nên sử dụng biểu bì những thực vật có màu như: thài lài tía, giò hành tím, lá lẻ bạn… để quan sát các tế bào có sắc tố sẽ thuận lợi hơn Thí nghiệm so sánh vận tốc thoát hơi nước ở hai mặt lá nên dùng mẫu vật là lá cây ngay trên cây nguyên vẹn (không tách lá cây ra khỏi cây) để tốc độ thoát hơi nước không bị ảnh hưởng

Bước 5 Tiến hành thí nghiệm và thu thập dữ liệu

- Bố trí thí nghiệm:

Khi tiến hành thí nghiệm, trước hết, GV phải biết cách bố trí thí nghiệm: xác định được yếu tố thí nghiệm và yếu tố không thí nghiệm và xác định vị trí đặt thí nghiệm cho thích hợp

Yếu tố thí nghiệm: là yếu tố thay đổi trong các công thức thí nghiệm để tạo

ra sự biến đổi trong hệ thí nghiệm, từ đó thấy được sự tác động của yếu tố thí nghiệm

Yếu tố không thí nghiệm (nền thí nghiệm): không thay đổi và giống nhau trong các công thức thí nghiệm

Sau khi xác định được các yếu tố thí nghiệm và yếu tố không thí nghiệm, GV tiến hành bố trí thí nghiệm và tùy vào từng thí nghiệm mà đặt thí nghiệm ở vị trí thích hợp Đối với thí nghiệm quang hợp thường để ở nơi được chiếu sáng đầy đủ

Các thí nghiệm về hô hấp thì bố trí thí nghiệm trong bóng tối… Thí nghiệm về diệp lục được làm trong bóng tối do diệp lục bị phân hủy bởi ánh sáng

Bố trí các thí nghiệm cần hạn chế tác động của các điều kiện khách quan Ví

dụ, thí nghiệm “Ảnh hưởng của nước đến sinh trưởng của cây”: Bố trí thí nghiệm

cần ở vị trí khô ráo, không cạnh nguồn nước hay có mưa vào để nguồn nước cung cấp cho các công thức thí nghiệm theo đúng ý đồ của người làm thí nghiệm để ảnh hưởng của yếu tố thí nghiệm (nước) rõ rệt và không bị sai số GV phải xác định và thực hiện được các bước trong quy trình thí nghiệm

Thí nghiệm Sinh lí thực vật có thể diễn ra nhanh trong vài phút hay trong thời gian khá dài: vài giờ, vài ngày hay vài tháng Trong quá trình đó, GV tiến hành thực hiện từng bước theo quy trình thí nghiệm và quan sát, đo đạc, thu thập dữ liệu cần nghiên cứu Quan sát bằng mắt thường hoặc bằng các thiết bị hỗ trợ như kính lúp, kính hiển vi Những dữ liệu thu được được ghi vào bảng biểu Thu thập và quan sát thí nghiệm cần đảm bảo những điều sau:

+ Thời điểm đo hợp lí

+ Đo đạc, quan sát đúng lúc và chính xác

+ Vị trí quan sát thích hợp

Ví dụ, khi quan sát bọt khí trong thí nghiệm “Ảnh hưởng của cường độ ánh

sáng đến quang hợp”, nếu ta đếm bọt khí trong thời gian quá ngắn như 1 – 2 phút

sẽ không thấy được sự khác biệt giữa các ống nghiệm để ở các vị trí khác nhau so với nguồn sáng Từ đó, sẽ dẫn tới sai kết quả thí nghiệm

- Đo đạc, quan sát đồng nhất giữa các công thức thí nghiệm vì nếu không đồng nhất sẽ làm tăng sự khác biệt giữa các công thức thí nghiệm, từ đó, dẫn đến tăng ảnh hưởng của yếu tố thí nghiệm và làm tăng sai số thí nghiệm

- Đo đạc và quan sát giữa các công thức thí nghiệm hay giữa các giai đoạn của thí nghiệm cần sử dụng cùng một dụng cụ, thiết bị được thực hiện bởi cùng một người hay một nhóm người để giảm sự sai số thí nghiệm bởi các yếu tố khách quan

Bước 6 Phân tích kết quả thí nghiệm

Với những dữ liệu thu thập được qua đo đạc, quan sát, GV xử lí số liệu bằng những phương pháp, công cụ tính toán thích hợp, sau đó biểu diễn chúng một cách

khoa học như lập bảng so sánh, xây dựng biểu đồ, bảng biểu,… phân tích kết quả thí nghiệm, đưa ra mối quan hệ giữa các đại lượng nghiên cứu, đưa ra kết luận về ảnh hưởng của yếu tố thí nghiệm đến hệ thí nghiệm

Bước 7 Đánh giá, cải tiến thí nghiệm và hoàn thiện thí nghiệm

Mục đích của việc tiến hành TN là nhằm phát hiện những sai sót, lỗi trong quá trình thực hiện thí nghiệm Sau khi phân tích kết quả TN thì có thể nhận ra việc tiến hành TN có thể xảy ra hai trường hợp sau:

Trường hợp 1: TN đạt theo phương án đề ra, cho kết quả như mong muốn thì tiếp tục thực hiện bước tiếp theo là hoàn thiện TN nhằm tăng cường tính trực quan, thẩm mĩ và đảm bảo an toàn cho TN khi sử dụng

Trường hợp 2: TN không đạt theo phương án đề ra, không cho kết quả như mong muốn hoặc các dụng cụ, thiết bị sau khi chuẩn bị không vận hành được thì ta tiến hành kiểm tra lại các bước đề xuất phương án TN như sau:

- Nếu bước đề xuất phương án TN không khả thi thì đề xuất phương án TN khác

- Nếu bước gia công, chế tạo dụng cụ TN chưa tốt, chưa đảm bảo yêu cầu đề

ra thì tiến hành gia công, chế tạo lại các dụng cụ TN

- Nếu chuẩn bị dụng cụ, thiết bị chưa hợp lí thì tiến hành kiểm tra và chuẩn

bị lại cho hợp lí

Đánh giá thí nghiệm: Từ kết quả thí nghiệm, GV đưa ra nhận xét về mức độ

đạt được mục tiêu của thí nghiệm Trong quá trình làm thí nghiệm, GV rút ra nhận xét về dụng cụ, hóa chất, mẫu vật, quy trình làm thí nghiệm đã hợp lí chưa, những khó khăn trong quá trình làm thí nghiệm

Cải tiến thí nghiệm: Từ những khó khăn trong quá trình làm thí nghiệm, GV

đề xuất những phương án khắc phục khó khăn; lựa chọn phương án khả thi và tiến hành theo phương án mới đề xuất Cuối cùng, thực hiện thí nghiệm và đánh giá hiệu quả của phương án thí nghiệm mới

Quy trình thiết kế TN nói trên được minh họa cụ thể thông qua tiến trình thiết

kế TN về vai trò của phân bón NPK

Thí nghiệm: Nghiên cứu vai trò của phân bón NPK

Bước 1 Xác định mục tiêu thí nghiệm

- Biết bố trí thí nghiệm để hiểu được vai trò của phân bón NPK đối với cây trồng

- Hiểu được ảnh hưởng của phân bón NPK đối với cây

- Rèn luyện kĩ năng thực hiện thí nghiệm như quan sát hiện tượng, rút ra nhận xét

Bước 2 Nghiên cứu nội dung bài học

a Đạm (N)

- Đạm giữ vai trò quan trọng đối với việc hình thành bộ rễ, thúc đẩy nhanh quá trình đẻ nhánh, nảy chồi và cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển thân lá Thiếu đạm cây sinh trưởng còi cọc, trên lá già xuất hiện màu xanh lợt đến vàng nhạt, bắt đầu từ chóp lá, tiếp đó bị chết hoặc rụng tùy mức độ thiếu Nếu thừa đạm cây thường có màu xanh xẫm, lá nhiều nhưng số rễ hạn chế, phát triển kém

b Lân (P)

- Phospho cấu tạo nên nhiều hợp chất quan trọng nên giúp tăng tính chịu lạnh của cây trồng Thúc đẩy sự phát triển của bộ rễ bằng việc tăng cường quá trình tổng hợp nên nhiều chất hữu cơ quan trọng P thúc đẩy mô phân sinh phân chia nhanh, cho nên tạo điều kiện cho cây phát dục (ra hoa) thuận lợi, ra hoa sớm P giúp quá trình vận chuyển các hợp chất đồng hóa về cơ quan dự trữ được thuận lợi, vì vậy giúp chín sớm, cây ăn quả mẫu mã đẹp, tăng chất lượng trái, thúc đẩy

sự tổng hợp đường…Thiếu lân cây còi cọc, lá trưởng thành có màu xanh thẫm đến lam lục, rễ bị kìm hãm Thiếu lân trầm trọng lá có vết tím, thân mảnh, chín chậm, hạt và quả phát triển kém

c Kali (K)

- Kali giúp cây quang hợp tốt hơn Tăng tỷ lệ hạt chắc, hạn chế rụng quả, tăng độ lớn của quả, củ, tăng năng suất, độ ngọt và chất lượng nông sản Thiếu K

cây bị úa vàng dọc mép lá, chóp lá chuyển màu nâu, các triệu chứng lan dần vào phía trong, từ chóp lá trở xuống Cây phát triển chậm, còi cọc, thân yếu dễ bị đổ ngã

Bước 3 Đề xuất, lựa chọn phương án thí nghiệm

Sau khi nghiên mục tiêu và nội dung bài học, nhận thấy TN này đã có mô tả

trong “Bài 7: Thực hành thí nghiệm thoát hơi nước và thí nghiệm về vai trò của phân bón trong – Sinh học 11CB” đây là thí nghiệm mang tính khả thi khi sử dụng

trong dạy học, tuy nhiên vẫn có nhược điểm là một vài dụng cụ thí nghiệm được sử dụng chưa hợp lí và không cần thiết Vì vậy chúng tôi đã tiến hành cải tiến một số thiết bị cho phù hợp với nội dung dạy học

Bước 4 Xác định thiết bị, dụng cụ, hóa chất, mẫu vật d ng trong thí nghiệm

- Ống đong có mỏ 100ml

- Đũa thủy tinh (hoặc đũa gỗ sạch)

- Bình dung tích 1l (hoặc chai nhựa sạch dung tích 0,5l): 1 bình

- Thước nhựa có chia độ đến mm

* Chuẩn bị dung dịch dinh dưỡng NPK (phân NPK): 1g phân bón NPK, 1 lít nước sạch cho mỗi chậu thí nghiệm

Bước 5 Tiến hành thí nghiệm và thu thập dữ liệu

* Mỗi nhóm thực hiện thí nghiệm cho 1 chậu đối chứng (chỉ có nước sạch)

và 1 chậu thí nghiệm (chứa dung dịch phân NPK) như sau:

- Pha dung dịch dinh dưỡng NPK nồng độ 1g/l (1)