CHƯƠNG 4. MỘT SỐ QUAN ĐIỂM, PHƯƠNG PHÁP VÀ KĨ THUẬT DẠY HỌC TÍCH CỰC
4.1. Quan điểm, phương pháp dạy học
4.1.7. Dạy học thực hành
Theo GS Đinh Quang Báo20, thực hành là HS tự mình trực tiếp tiến hành quan sát, tiến hành các thí nghiệm, tập triển khai các qui trình kĩ thuật chăn nuôi, trồng trọt.
Thực hành được xem là phương pháp đặc trưng và quan trọng nhất trong dạy học, nghiên cứu sinh học. Thực hành có vai trò giúp HS (1) lĩnh hội đƣợc tri thức sinh học, rèn luyện kĩ năng tƣ duy, năng lực nghiên cứu sinh học, vận dụng kiến thức lí thuyết vào thực tiễn cuộc sống; (2) tìm hiểu mối quan hệ giữa cấu trúc với chức năng, giữa bản chất và hiện tƣợng, giữa nguyên nhân và kết quả, giúp các em nắm vững tri thức một cách sâu sắc, củng cố niềm tin vào khoa học; (3) huy động tối đa các giác quan, suy nghĩ nhiều hơn từ đó có điều kiện phát triển tƣ duy; (4) rèn luyện các kĩ năng nghiên cứu sinh học, đặc biệt là kĩ năng đặt vấn đề, giải quyết vấn đề, vận dụng kiến thức vào thực tiễn cuộc sống.
Trong quá trình thực hành, HS sử dụng các giác quan để tri giác trực tiếp và có mục đích đối tƣợng nghiên cứu, theo dõi, ghi chép các sự vật, hiện tƣợng trong tự nhiên mà không can thiệp vào chúng.
Thực hành trong dạy học Sinh học có thể đƣợc chia thành 2 loại:
20Đinh Quang Báo, Nguyễn Đức Thành, 2001, Lí luận dạy học Sinh học (phần đại cương), NXB Giáo dục, Hà Nội, tr. 79.
- Thực hành quan sát: Thực hành quan sát dùng để tổ chức dạy học các kiến thức về cấu trúc, chức năng của đối tƣợng sống (gồm các kiến thức hình thái, giải phẫu và chức năng tương ứng). HS dùng các giác quan để tri giác trực tiếp và có mục đích đối tƣợng nghiên cứu mà không can thiệp vào chúng để làm thay đổi tính chất, đặc điểm… của đối tƣợng. Từ việc quan sát bằng các giác quan kết hợp với các thao tác định tính, định lượng, giải phẫu,… HS rút ra các kiến thức và mô tả chúng dưới dạng văn bản, sơ đồ, tranh ảnh, biểu đồ,…Có thể tổ chức ch HS thực hành quan sát bằng mắt thường (quan sát một số biểu hiện của cây do thiếu khoán) hoặc quan sát bằng dụng cụ phóng đại (quan sát tế bào nhân sơ, nhân thực). Ngoài ra, thực quan sát còn gồm các nội dung thực hành xác định mẫu vật, nhƣ thực hành xác định một số thành phần hoá học có trong tế bào (protein, lipid,...); thực hành tách chiết các sắc tố (chlorophyll a, b; carotene và xanthophyll) trong lá cây; …
Có thể phân chia thành nhiều loại thực hành quan sát nhƣ sau:
+ Dựa vào thời gian quan sát: (1) Quan sát ngắn hạn nhƣ quan sát sự vận chuyển của tôm sông; di chuyển của thủy tức hay quan sát máu chảy trong động mạch và tĩnh mạch nhỏ của ếch; (2) Quan sát dài hạn như theo dõi sự sinh trưởng và phát triển của ếch đồng, giun đất…
+ Dựa vào mức độ tƣ duy: (1) Thực hành quan sát minh họa, tái hiện: Đƣợc thực hiện nhằm giúp HS củng cố các kiến thức đã có, minh họa cho các kiến thức lí thuyết tiếp thu từ nhiều nguồn khác nhau. Phương pháp này hiện nay ít được GV sử dụng do hạn chế trong việc phát triển tƣ duy HS. Các hoạt động thực hành quan sát có thể kể đến nhƣ: Thực hành quan sát sự đa dạng các loại quả, hạt; quan sát tế bào khí khổng ở lá và hiện tƣợng co, phản co nguyên sinh ở tế bào lá….(2) Thực hành quan sát tìm tòi bộ phận: HS cần gia công các tƣ liệu quan sát đƣợc, tiến hành các thao tác tƣ duy đối chiếu, so sánh, phân tích – tổng hợp để tìm ra mối liên hệ bản chất của quá trình, hiện tƣợng sinh học từ đó rút ra những kết luận có giá trị giải đáp một phần của một chủ đề lớn trong quá trình lĩnh hội tri thức mới. Quan sát tìm tòi bộ phận có các bước tiến hành giống phương pháp quan sát minh họa, tái hiện . Tuy nhiên, HS cần chủ động lựa chọn các đặc điểm cần quan sát, tiến hành ghi chép, thu thập thông tin kết hợp thao tác tƣ duy nhƣ so sánh, phân tích, tổng hợp để lĩnh hội kiến thức mới, phát huy tính tích cực trong học tập. Phương pháp này phù hợp khi nghiên cứu các vấn đề về đặc điểm
thích nghi sinh thái của thực vật, động vật, so sánh cấu tạo, chức năng của các cơ quan, cơ thể. Khác với phương pháp thực hành thí nghiệm tìm tòi yêu cầu HS thiết kế thí nghiệm, trong phương pháp quan sát tìm tòi bộ phận, HS được GV hướng dẫn các bước tiến hành, mục tiêu, định hướng việc quan sát, ghi chép các số liệu thông qua bảng số liệu, sơ đồ trước khi tiến hành. Ví dụ: Khi dạy về sự thoát hơi nước ở lá. GV có thể tổ chức cho HS quan sát số lƣợng tế bào khí khổng ở lá cây để nhận diện và phân biệt khả năng cây chịu hạn ở các loài thực vật (dựa vào số lƣợng và sự phân bố của khí khổng ở lá). (3) Thực hành quan sát nghiên cứu: HS tự mình đề xuất, lựa chọn cách thức tiến hành, quan sát, ghi chép kết quả thí nghiệm để chiếm lĩnh tri thức mới có liên quan nhằm đáp ứng mục tiêu học tập. Ví dụ nhƣ để chứng minh giả thuyết lá cây là cơ quan chủ yếu thực hiện chức năng thoát hơi nước, HS đề xuất biện pháp và tiến hành thí nghiệm để chấp nhận hoặc bác bỏ giả thuyết đặt ra thông qua quá trình quan sát, thu thập, phân tích thông tin, kết quả từ thí nghiệm.
- Thực hành thí nghiệm: Thí nghiệm là phương pháp nghiên cứu sự vật, hiện tượng trong điều kiện nhân tạo, trong phức hệ các điều kiện tự nhiên, người nghiên cứu chỉ chọn một vài yếu tố riêng biệt để nghiên cứu lần lượt ảnh hưởng của chúng trong các điều kiện tác động khác nhau. Trong dạy học Sinh học, thực hành thí nghiệm dùng để tổ chức dạy học các nội dung cơ chế sinh lí, quy luật nhằm tìm ra bản chất của đối tượng. Dưới sự hướng dẫn, tổ chức của GV , HS tiến hành tìm tòi, phát hiện ra các cơ chế sinh lí, quy luật hoạt động hoặc chứng minh một hiện tƣợng trong quá trình sống của sinh vật. Nhờ thí nghiệm mà HS có thể đi sâu tìm hiểu nguyên nhân, bản chất bên trong, mối quan hệ phức tạp đa chiều trong cấu trúc, chức năng của sự vật, hiện tƣợng (Đinh Quang Báo, Nguyễn Đức Thành, 2001)14.
Để tổ chức thực hành thí nghiệm đạt hiệu quả cao, GV cần chú ý: Hướng dẫn cụ thể, chi tiết cách tiến hành cho HS, GV có thể in sẵn tờ hướng dẫn thực hành phát cho các nhóm HS; GV có thể làm mẫu cho HS quan sát trước khi làm; Trước khi làm thí nghiệm nên yêu cầu HS đặt giả thuyết, dự kiến các kết quả có thể xẩy ra. Trong quá trình thảo luận kết quả thực hành, GV đặt thêm các câu hỏi, các tình huống thực tiễn nhằm kết nối kết quả thực hành với nội dung tri thức của chủ đề.
4.1.7.2. Tổ chức dạy học thực hành thí nghiệm môn Sinh học a. Quy trình thiết kế thí nghiệm
- Bước 1. Xác định mục tiêu thí nghiệm
Mục tiêu là đích cần đạt đến của các hoạt động học tập. Trước khi làm thí nghiệm, GV phải xác định đƣợc mình làm thí nghiệm đó để làm gì? Thí nghiệm đó kiểm tra giả thuyết, trả lời cho câu hỏi nghiên cứu hay chứng minh kiến thức gì.
- Bước 2. Xác định các biến của thí nghiệm
Mỗi thí nghiệm đƣợc tiến hành với những yếu tố thay đổi trong quá trình thí nghiệm. Những yếu tố đó được gọi là biến. Trong thí nghiệm có 2 loại biến thường gặp, đó là biến độc lập (independent variable) và biến phụ thuộc (dependent variable).
Biến độc lập (còn gọi là nghiệm thức hoặc biến thí nghiệm) là các yếu tố, điều kiện khi bị thay đổi trên đối tượng nghiên cứu sẽ ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm. Trong một thí nghiệm có thể có nhiều công thức thí nghiệm. Trong các công thức thí nghiệm, có sự thay đổi của biến độc lập sẽ thu đƣợc kết quả thí nghiệm khác nhau. Từ đó, so sánh các kết quả ở các công thức thí nghiệm cho phép ta phân tích được ảnh hưởng của biến độc lập đến hệ thí nghiệm. Trong thí nghiệm có thể có 1 hoặc nhiều biến độc lập. thí nghiệm có 1 biến độc lập sẽ dễ dàng biện luận, phân tích ảnh hưởng của biến độc lập đến biến phụ thuộc. Ví dụ: Biến độc lập có thể là liều lượng phân bón, loại phân bón, lượng nước tưới, thời gian chiếu sáng khác nhau,… Biến phụ thuộc (còn gọi là chỉ tiêu thu thập) là kết quả của sự tác động thực nghiệm. Khi thay đổi biến độc lập trên đối tƣợng thí nghiệm dẫn tới sự thay đổi về các diễn biến hay chỉ số của hệ thí nghiệm. Những diễn biến, chỉ số thu đƣợc phụ thuộc vào sự thay đổi của biến độc lập nên gọi là biến phụ thuộc. Ví dụ: khi nghiên cứu sự sinh trưởng của cây mía, các biến phụ thuộc ở đây có thể bao gồm: chiều cao cây, số lá, trọng lƣợng cây,… và kết quả đo đạc của biến phụ thuộc ở các nghiệm thức khác nhau có thể khác nhau. Các điều kiện khác là giống nhau ở các công thức thí nghiệm, gọi là yếu tố nền thí nghiệm.
- Bước 3. Thiết lập cách tiến hành thí nghiệm
Sau khi xác định được các biến số của thí nghiệm, bước này là xác định rõ cách thức tác động tạo ra những khoảng thay đổi của yếu tố thí nghiệm (biến độc lập). Thiết lập cách tiến hành thí nghiệm cần chỉ rõ về cách bố trí thí nghiệm và các bước tiến hành thí nghiệm.
Về bố trí thí nghiệm: GV cần xác định thí nghiệm diễn ra trong điều kiện nào? Ví dụ: Đối với thí nghiệm về quang hợp thường để ở nơi được chiếu sáng đầy đủ. Các thí nghiệm về hô hấp thì bố trí trong bóng tối…, thí nghiệm về diệp lục đƣợc làm trong bóng tối do diệp lục bị phân hủy bởi ánh sáng; Bố trí mấy công thức thí nghiệm? thí nghiệm có cần công thức đối chứng hay không? Các công thức thí nghiệm khác nhau thế nào?
- Xác định các bước của thí nghiệm: chỉ rõ các thao tác thực hiện trong từng bước thí nghiệm, thời gian thực hiện (nếu có) và thứ tự các bước thí nghiệm.
- Bước 4. Xác định các dụng cụ, hóa chất, mẫu vật cần dùng
Từ mục tiêu, các biến của thí nghiệm và các bước tiến hành thí nghiệm, GV phải xác định đƣợc dụng cụ, hóa chất và mẫu vật cần dùng cho thí nghiệm đảm bảo thu đƣợc kết quả chính xác và an toàn.
+ Xác định 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 từ những dụng cụ sẵn có.
+ Xác định hóa chất: Trong quá trình chuẩn bị thí nghiệm, GV phải xác định và pha chế các hóa chất với nồng độ xác định cần dùng trong thí nghiệm. Nếu các hóa chất cần dùng trong thí nghiệm độc hay ít phổ biến thì GV có thể thay thế những hóa chất ít độc và phổ biến hơn để thuận lợi cho quá trình làm thí nghiệm.
+ Chuẩn bị mẫu vật: Mẫu vật trong thí nghiệm SLTV thường là mô thực vật (rễ, thân, lá,…) hay cây nguyên vẹn. Tùy từng thí nghiệm mà ta chọn mẫu vật cho thích hợp. Chỉ rõ cách chọn đối tƣợng, cách thu và xử lí mẫu vật. Có thể linh hoạt thay thế các mẫu vật tương tự. 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 nhƣ: 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. Xác định cách quan sát, theo dõi, thu thập, xử lí số liệu thu được
Đây là bước xác định cách quan sát, thu thập biến phụ thuộc như thế nào. Nếu kết quả thu đƣợc là kết quả định tính thì theo dõi các hiện tƣợng thí nghiệm và thu thập
kết quả thí nghiệm có thể bằng mắt thường hoặc bằng các thiết bị hỗ trợ như kính lúp, kính hiển vi. Nếu kết quả thí nghiệm là định lƣợng thì quan sát và thu thập dữ liệu có thể cần dùng các thiết bị hỗ trợ để cân, đo hay dùng phương pháp chuẩn độ để xác định khối lƣợng, thể tích hay nồng độ các chất. Những dữ liệu đó đƣợc ghi chép vào bảng biểu. Từ những số liệu thu đƣợc, GV sử dụng các công cụ tính toán để tìm đƣợc kết quả thí nghiệm.
- Bước 6. Thử nghiệm, đánh giá và hiệu chỉnh.
Sau khi đã thiết kế đƣợc thí nghiệm, GV cần tiến hành thao tác, thực hiện thử nghiệm thí nghiệm. Sau khi thực hiện thử nghiệm thí nghiệm, tiến hành đánh giá mức độ phù hợp và thành công của thí nghiệm và hiệu chỉnh nếu cần.
b. Qui trình tổ chức dạy học thực hành
Để hình thành kiến thức mới thông qua thực hành, địa điểm thực hành có thể trên lớp, phòng học bộ môn, vườn trường, ngoài thực tế thiên nhiên hoặc ở nhà, cách thức tổ chức gồm 4 bước sau:
* Bước 1: GV đặt vấn đề, giới thiệu nội dung thực hành.
- Xác định mục tiêu thực hành;
- Hướng dẫn/kiểm tra sự chuẩn bị và cách thức sử dụng mẫu vật, dụng cụ, hóa chất, cách tiến hành;
- Hướng dẫn HS đặt giả thuyết khoa học về vấn đề cần tìm hiểu, HS thiết kế nội dung (xác định các biến; bố trí thí nghiệm; các phương tiện cần chuẩn bị cho thí nghiệm); dự đoán kết quả thí nghiệm …
- Giao nhiệm vụ thực hành cho HS theo cá nhân hoặc theo nhóm. Có thể thực hiện theo 3 cách: GV làm mẫu, HS bắt chước (đối với các thực hành khó, phức tạp, kĩ năng thực hành của HS chưa tốt); GV hướng dẫn, gợi ý HS làm thực hành; HS tự lực thực hiện thực hành (đối với các thí nghiệm đơn giản, HS có thể chủ động hỏi, trao đổi với GV khi gặp khó khăn).
* Bước 2: HS thực hành. Trong quá trình thực hành, HS cần quan sát, ghi chép, phân tích, xử lí kết quả thí nghiệm; đối chiếu kết quả với giả thuyết ban đầu, rút ra kết luận. GV quan sát, hướng dẫn, hỗ trợ HS khi cần thiết. Lưu ý HS về việc đảm bảo an toàn trong quá trình thực hành.
* Bước 3: HS báo cáo kết quả thực hiện thí nghiệm, các HS khác nhận xét, bổ
sung ý kiến. GV có thể đặt thêm một số câu hỏi, yêu cầu để làm rõ vấn đề học tập, phân tích lỗi sai trong quá trình thí nghiệm, mở rộng hoặc nâng cao kiến thức, kĩ năng có liên quan…
- Bước 4: GV đánh giá, kết luận. GV có thể sử dụng kết hợp đánh giá đồng đẳng với đánh giá của GV. Có thể phối hợp đánh giá qua quan sát và các công cụ nhƣ bảng kiểm hoặc rubric. Đồng thời, GV đƣa ra kết luận về vấn đề học tập.
Tùy vào mục tiêu của hoạt động thực hành (tái hiện, minh họa hay tìm tòi, nghiên cứu), tùy vào mức độ nhận thức, trình độ của HS mà GV có thể thiết kế sẵn thí nghiệm và yêu cầu HS thực hiện hoặc gợi ý để HS có thể tự đề xuất giả thuyết, đề xuất việc bố trí thí nghiệm, cách tiến hành thí nghiệm, thực hiện thí nghiệm với sự hướng dẫn của GV. Trong quá trình HS tự thiết kế và tiến hành thí nghiệm, GV cần cung cấp hoặc hướng dẫn HS tìm kiếm, thu thập các kiến thức nền liên quan đến nội dung thí nghiệm, cách thiết lập bảng, sơ đồ khi thu thập và phân tích số liệu.
Ví dụ: Tổ chức cho HS thực hành xác định một số phân tử sinh học trong tế bào ( Thời gian: 40 phút)
* Bước 1. GV đặt vấn đề và giới thiệu nội dung thực hành
- GV giới thiệu và nêu mục tiêu xác định một số thành phần hóa học trong tế bào.
- GV giới thiệu các mẫu vật, hóa chất, dụng cụ thực hành gồm: iốt, phêlinh, CuSO4, giấy lọc, ống nghiệm, khoai lang, đậu phộng, trứng gà…
- Chia nhóm 6 HS và yêu cầu HS thảo luận đề xuất cách xác định đƣợc một số thành phần hóa học trong tế bào. Từ đó đặt ra giả thuyết, thực hiện thí nghiệm để kiểm nghiệm giả thuyết đặt ra, ghi kết quả thí nghiệm vào bảng phụ.
* Bước 2. HS thực hành
- HS nghiên cứu tài liệu, SGK để đề xuất thí nghiệm và giả thuyết khoa học, GV góp ý để đạt đƣợc kết quả nhƣ sau:
+ Xác định Carbohydrate:
. Giả thuyết khoa học: Phải chăng khi mẫu vật chứa tinh bột thì thuốc thử Iốt sẽ làm tinh bột chuyển sang màu xanh tím? Còn nếu sử dụng thuốc thử pheelinh thì tinh bột cũng sẽ chuyển sang màu đỏ?