NỘI DUNG SÁNG KIẾN
Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm
- Khái niệm năng lực thực nghiệm
Nghiên cứu về năng lực cho thấy, NLTN (Năng lực tư duy phản biện) là một trong những năng lực thiết yếu cần được hình thành và phát triển cho mọi học sinh, theo quan điểm của các tác giả quốc tế và Việt Nam.
Theo các tác giả Schreiber, Theyssen và Schecker, NLTN bao gồm các năng lực thành phần như sau: năng lực xác định vấn đề nghiên cứu và đưa ra giả thuyết thực nghiệm; năng lực thiết kế các phương án thí nghiệm; năng lực tiến hành các phương án thí nghiệm đã được thiết kế; và năng lực xử lý, phân tích cũng như trình bày kết quả.
Theo Trương Xuân Cảnh, năng lực tự học của học sinh bao gồm việc làm chủ các hệ thống kiến thức, kỹ năng và thái độ, đồng thời vận dụng chúng một cách hợp lý để hoàn thành hiệu quả các nhiệm vụ thực nghiệm trong quá trình học tập tại trường phổ thông.
Theo Đinh Anh Tuấn, NLTN (Năng lực tự nhiên) được định nghĩa là khả năng áp dụng kiến thức, kinh nghiệm, kỹ năng, thái độ và sự hứng thú để thực hiện hành động một cách phù hợp và hiệu quả trong nhiều tình huống khác nhau trong cuộc sống.
NLTN là quá trình làm chủ kiến thức, kỹ năng và thái độ để hình thành giả thuyết thực nghiệm, thiết kế phương án thực nghiệm, tiến hành thực nghiệm và thu thập cũng như phân tích dữ liệu thực nghiệm.
BTTN là một nhiệm vụ học tập có cấu trúc, bao gồm các dữ kiện và yêu cầu mà người học phải thực hiện thông qua hoạt động thực nghiệm Quá trình thực hiện bài tập thực nghiệm giúp phát triển năng lực thực nghiệm cho người học, từ đó nâng cao NLTN của họ.
* Phân loại bài tập thực nghiệm
Căn cứ vào mức độ
Căn cứ vào hình thức thực hiện các yêu cầuCăn cứ vào logic quá
Sơ đồ phân loại bài tập thực nghiệm
Mỗi dạng bài tập thực nghiệm được phân chia thành 2 mức độ: mức độ cơ bản và mức độ nâng cao, tương ứng với các cấp độ năng lực khác nhau.
Bài tập cơ bản được thiết kế phù hợp với năng lực thực tại của học sinh, giúp họ phát triển kỹ năng từ những nền tảng vững chắc Khi người học hoàn thành tốt các bài tập ở mức độ cơ bản, điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc thực hiện các bài tập nâng cao sau này.
Bài tập nâng cao được thiết kế để giúp người học đạt được năng lực đầu ra mà họ mong muốn Những bài tập này không chỉ nâng cao kỹ năng mà còn đảm bảo rằng người học có thể áp dụng kiến thức vào thực tế, góp phần vào sự phát triển toàn diện trong quá trình học tập.
* Vai trò của bài tập thực nghiệm trong dạy học ở trường phổ thông
Bài tập thực nghiệm Sinh học giúp học sinh khám phá và nắm bắt kiến thức Sinh học thông qua phương pháp nghiên cứu khoa học Qua đó, học sinh không chỉ hình thành kỹ năng thực hành mà còn phát triển tư duy và phương pháp nghiên cứu trong lĩnh vực Sinh học.
Bài tập thực nghiệm yêu cầu người học thực hiện các thao tác vật chất và tư duy một cách logic, giúp rèn luyện kỹ năng thực nghiệm và tác phong nghiên cứu khoa học, đồng thời nắm vững kiến thức khoa học.
Bài tập thực nghiệm giúp học sinh tối ưu hóa tri thức và kỹ năng hiện có, đồng thời khám phá tri thức mới Qua đó, học sinh rèn luyện khả năng tích hợp nhiều nguồn tri thức để giải quyết các vấn đề nghiên cứu hiệu quả.
Trong quá trình thực hiện yêu cầu của bài tập thực nghiệm, đòi hỏi người
Bài tập thực nghiệm trên đối tượng thật
BT hình thành giả thuyết thực nghiệm
Bài tập thực nghiệm giả định
BT về phương án thực nghiệm
BT về kĩ năng thao tác tiến hành thực nghiệm và thu thập kết quả thực nghiệm
BT phân tích kết quả thực nghiệm cho thấy việc thực hiện các thao tác tư duy như so sánh, phân tích, tổng hợp, đánh giá và sáng tạo là cần thiết Những thao tác này không chỉ giúp người học hiểu sâu hơn về môn Sinh học mà còn phát triển năng lực tư duy thực nghiệm của họ.
Bài tập thực nghiệm giúp học sinh rèn luyện tính kiên trì và tỉ mỉ, đồng thời khơi dậy niềm say mê với môn học và niềm tin vào khoa học Qua việc giải quyết các bài tập thực nghiệm, giáo viên có cơ hội phát hiện và bồi dưỡng những học sinh có năng khiếu và đam mê nghiên cứu khoa học.
BTTN giúp học sinh phát triển năng lực làm việc nhóm, giao tiếp và thảo luận, từ đó rèn luyện khả năng lý giải, lập luận và phê phán một cách khoa học Qua việc giải quyết các BTTN, giáo viên có cơ hội phát hiện và bồi dưỡng những học sinh có năng khiếu và đam mê với môn học cũng như nghiên cứu khoa học.
* Hình thức sử dụng bài tập thực nghiệm
Tùy vào nội dung, mục tiêu, đối tượng và mục đích lí luận dạy học mà
GV sẽ lựa chọn những hình thức sử dụng BTTN khác nhau như:
Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm
Qua kết quả điều tra giáo viên giảng dạy môn Sinh ở các trường THPT Yên Định tôi nhận thấy:
Đa số giáo viên ở các trường phổ thông đã nhận thức đúng đắn về bài tập thực nghiệm (BTTN) và đánh giá cao tầm quan trọng của nó trong quá trình dạy học Họ đã nỗ lực huy động các điều kiện của trường lớp để tổ chức dạy học hiệu quả, sử dụng BTTN nhằm rèn luyện năng lực thực hành cho học sinh Điều này được xem là một trong những động lực chính giúp việc áp dụng BTTN trong giảng dạy ngày càng trở nên thường xuyên và hiệu quả hơn.
Nhiều giáo viên đã đề xuất các biện pháp hiệu quả để tổ chức sử dụng bài tập thực nghiệm (BTTN) nhằm rèn luyện năng lực thực hành (NLTN) cho học sinh Những biện pháp này bao gồm việc tăng cường sử dụng thí nghiệm trong quá trình dạy học, thường xuyên cho học sinh thực hiện các BTTN Sinh học để phát triển tư duy ngay trong lớp học Đồng thời, giáo viên cần chỉ ra những điểm cần chú ý cho học sinh trong quá trình thực hiện thí nghiệm và tăng cường kiểm tra, đánh giá nội dung thực nghiệm Sinh học.
Đa số giáo viên cho biết họ thường xuyên áp dụng bài tập thực nghiệm trong các tiết thực hành Học sinh nhận thức rõ tầm quan trọng của các bài tập này và mong muốn được thực hành thường xuyên để nâng cao năng lực thực nghiệm của bản thân.
Một số giáo viên và học sinh vẫn chưa hiểu rõ về BTTN và chưa có đủ điều kiện tiếp xúc với các dạng BTTN đa dạng Họ thường nghĩ rằng BTTN chỉ đơn thuần là bài tập về kỹ năng thao tác thực nghiệm và thu thập kết quả, dẫn đến việc chưa xây dựng và sử dụng BTTN một cách đúng đắn và hiệu quả Điều này cũng ảnh hưởng đến việc hình thành và phát triển năng lực cho người học, gây hạn chế trong quá trình giáo dục Nguyên nhân chủ yếu dẫn đến thực trạng này cần được phân tích và khắc phục.
Việc thiết kế và sử dụng bộ tài liệu học tập (BTTN) của giáo viên trong môn Sinh học phổ thông hiện nay còn hạn chế Hầu hết giáo viên thường chỉ sử dụng một số BTTN có sẵn trong sách giáo khoa, trong khi rất ít người tự thiết kế BTTN với nội dung đa dạng hơn cho chương trình học.
- Các tài liệu chuyên về BTTN còn hạn chế
- Thời gian hạn chế, không đủ để tổ chức BTTN.
- HS còn thụ động nên chưa đủ kiến thức để giải quyết BTTN.
- Dạng BTTN ít được sử dụng trong kiểm tra - đánh giá nên người học vẫn chưa chú trọng nhiều.
Nghiên cứu lý luận và thực tiễn đã chỉ ra rằng việc xây dựng và sử dụng BTTN nhằm rèn luyện NLTN cho học sinh trong chương I: Chuyển hóa vật chất và năng lượng của môn Sinh học 11 là vô cùng cần thiết.
Xây dựng và sử dụng bài tập để phát triển năng lực thực nghiệm cho học
2.3.1 Xây dựng bài tập để phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh trong dạy học chương I: Chuyển hóa vật chất và năng lượng - Sinh học 11
- BTTN thiết kế dưới dạng hoạt động học tập cho chính người học.
- BTTN phải tích hợp được kiến thức, kĩ năng, thái độ của quá trình thực nghiệm.
- BTTN đảm bảo tính vừa sức và có tính phát triển
- BTTN đảm bảo tính hệ thống và phù hợp với thực tiễn
- Quy trình xây dựng BTTN
Qua nghiên cứu các quy trình thiết kế bài tập tự nhiên (BTTN) của nhiều tác giả và dựa trên kinh nghiệm giảng dạy cũng như phân tích cấu trúc và nội dung chương I: Chuyển hóa vật chất và năng lượng trong sách Sinh học 11, tôi đề xuất quy trình thiết kế BTTN gồm 6 bước cụ thể.
Quy trình trên được mô tả cụ thể như sau:
Bước 1: Xác định mục tiêu hướng đến của BTTN
Dựa vào chuẩn kiến thức, kỹ năng và yêu cầu về thái độ của chương trình, giáo viên cần xác định mục tiêu của bài tập nhóm (BTTN) Việc này bao gồm việc xác định những yêu cầu mà học sinh cần đạt được về kiến thức, kỹ năng, năng lực thực hành và thái độ Nội dung kiến thức, các kỹ năng, năng lực thực hành và thái độ trong mỗi BTTN sẽ là cơ sở để xây dựng BTTN, đảm bảo thực hiện mục tiêu bài học và tạo sự liên kết giữa lý thuyết và thực tiễn.
Bước 2: Phân tích nội dung kiến thức để xây dựng BTTN
Phân tích nội dung kiến thức giúp giáo viên xác định mối liên hệ giữa kiến thức hiện có và kiến thức cần đạt được trong BTTN Đối với những kiến thức có phạm vi rộng, việc chia thành các đơn vị cơ bản là cần thiết để tổ chức hiệu quả các nội dung học tập.
B1: Xác định mục tiêu hướng đến của BTTN
B2: Phân tích nội dung kiến thức để xây dựng BTTN
B3: Xác định loại BTTN, hình thức thực hiện BTTN
B4: Thu thập/ tìm kiếm nguồn tài liệu xây dựng BTTN
B5: Xây dựng và đề xuất đáp án BTTN
B6: Chỉnh sửa, hoàn thiện BTTN kiến thức đó thành tổng thể chung có cấu trúc sư phạm hợp lí để người học dễ dàng tiếp cận hơn.
Bước 3: Xác định loại BTTN, hình thức thực hiện BTTN
Trước khi xây dựng BTTN, giáo viên cần xác định mục đích sử dụng BTTN để biết nó góp phần phát triển năng lực thành phần nào của năng lực thực hành nói chung Các điều kiện thực hiện BTTN như nguyên liệu, dụng cụ và hóa chất cần được xem xét kỹ lưỡng Thời điểm và mục đích sử dụng BTTN cũng rất quan trọng, có thể là để củng cố kiến thức, dạy bài mới hoặc kiểm tra - đánh giá Cuối cùng, hình thức tổ chức BTTN, có thể thực hiện trên lớp hoặc giao bài tập về nhà, sẽ định hướng cụ thể cho việc xây dựng BTTN.
Bước 4: Thu thập/tìm kiếm nguồn tài liệu xây dựng BTTN
Sau khi giáo viên xác định mục đích và hình thức tổ chức BTTN, bước tiếp theo là xác định nguồn cung cấp thông tin và dữ liệu cần thiết như video, hình ảnh và kiến thức khoa học Việc xác định rõ ràng và chính xác nguồn tài liệu sẽ hỗ trợ rất lớn trong quá trình xây dựng BTTN Giáo viên có thể thu thập tài liệu từ sách giáo khoa, tạp chí, phim ảnh hoặc tự chuẩn bị và chụp lại hình ảnh.
Bước 5: Xây dựng BTTN và đề xuất đáp án BTTN
Dựa trên mục tiêu và nội dung kiến thức, giáo viên cần xây dựng BTTN phù hợp với mục đích và phương pháp sử dụng Để tạo ra BTTN có giá trị, cần tuân theo một quy trình logic rõ ràng trong việc thu thập tài liệu và thiết kế nội dung.
Sau khi tổ chức các BTTN theo hệ thống lý luận, việc cung cấp đáp án cho từng BTTN là cần thiết để giáo viên dễ dàng sử dụng cho các mục đích khác nhau trong quá trình dạy học.
Bước 6: Chỉnh sửa, hoàn thiện BTTN
GV chỉnh sửa, hoàn thiện BTTN cho phù hợp với đối tượng, hoàn cảnh, điều kiện nhà trường.
Chúng tôi áp dụng quy trình xây dựng BTTN để phát triển BTTN trong giảng dạy bài 9 của môn Sinh học 11 nâng cao, tập trung vào ảnh hưởng của các nhân tố ngoại cảnh đến quá trình quang hợp.
Bước 1: Xác định mục tiêu hướng đến của BTTN
Sau khi hoàn thành xong BT, HS phải:
- Kiến thức: Chứng minh được hiệu quả của ánh sáng đỏ so với ánh sáng xanh tím trong quang hợp.
Xác định các yêu cầu của BT và mức độ của từng yêu cầu
Xác định các dữ kiện và mức độ từng dữ kiện cần cho trước trong BTTN
Xác định hình thức thể hiện các dữ liệu trong BTTNDiễn đạt các yêu cầu của BTTN ở mức độ phù hợp với mục tiêu đã đặt ra
Kỹ năng khoa học là rất quan trọng trong việc thực hiện thí nghiệm, bao gồm khả năng đưa ra giả thuyết khoa học, thiết kế phương án thí nghiệm và giải thích kết quả thu được Việc rèn luyện những kỹ năng này không chỉ giúp nâng cao hiểu biết về quy trình thí nghiệm mà còn phát triển tư duy phản biện và khả năng phân tích.
- Thái độ: Có thái độ chủ động, tích cực, hợp tác trong quá trình học tập.
Bước 2: Phân tích nội dung kiến thức để xây dựng BTTN
Lập luận để thể hiện rõ được mục đích của thí nghiệm, trên cơ sở đó đưa ra giả thuyết khoa học của thí nghiệm:
- Mục đích của thí nghiệm trên nhằm mục đích chứng minh tính hiệu quả của ánh sáng đỏ so với ánh sáng xanh tím trong quang hợp.
- Giả thuyết của thực nghiệm trên là: với ánh sáng đỏ, lượng tinh bột tạo ra trong quang hợp nhiều hơn so với ánh sáng xanh tím.
Hiệu quả quang hợp chịu ảnh hưởng bởi số lượng photon ánh sáng, không phải năng lượng của chúng Cụ thể, với cùng một mức năng lượng, số lượng photon ánh sáng đỏ thường gấp đôi so với ánh sáng xanh tím.
Lập luận để đưa ra phướng án thực nghiệm khác chứng minh được hiệu quả của ánh sáng đỏ hơn ánh sáng xanh tím trong quang hợp
Bước 3: Xác định loại BTTN và hình thức thực hiện BTTN
Dựa trên kiến thức và kỹ năng thực nghiệm từ bài học, chúng tôi đã xây dựng bài tập thực hành cho học sinh thực hiện trong lớp Loại bài tập này bao gồm việc hình thành giả thuyết thực nghiệm và thiết kế phương án thực nghiệm, nhằm nâng cao khả năng áp dụng kiến thức vào thực tiễn.
Bước 4: Thu thập/tìm hiểu nguồn tài liệu xây dựng BTTN
Khi xác định mục đích và hình thức tổ chức BTTN trong bài 9 SGK Sinh học 11 nâng cao, chúng tôi đã thu thập tài liệu từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm các thí nghiệm chứng minh hiệu quả quang hợp của ánh sáng đỏ so với ánh sáng xanh tím trên Internet, tài liệu ôn thi học sinh giỏi và SGK Những tài liệu này sẽ được sử dụng làm nguồn tham khảo cho việc xây dựng BTTN.
Bước 5: Xây dựng, đề xuất đáp án BTTN
Dựa trên kết quả từ các bước 1, 2, 3 và 4, chúng tôi đã xây dựng bài tập tình huống (BTTN) cho bài 9 - Sinh học 11 nâng cao, tập trung vào ảnh hưởng của các yếu tố ngoại cảnh đến quá trình quang hợp.
Mục đích của thí nghiệm là để chứng minh rằng ánh sáng đỏ có hiệu quả quang hợp cao hơn ánh sáng xanh tím Trước khi tiến hành thí nghiệm, lá cây được để trong tối trong 48 giờ để tiêu thụ hết tinh bột Kết quả thí nghiệm cho thấy cả hai lá đều chuyển màu xanh đen khi nhuộm bằng iốt, nhưng lá cây được chiếu ánh sáng đỏ có màu thẫm hơn, cho thấy sự khác biệt trong hiệu quả quang hợp giữa hai loại ánh sáng Một phương án thí nghiệm khác có thể là sử dụng ánh sáng vàng để so sánh hiệu quả quang hợp với ánh sáng đỏ và xanh tím.
Ánh sáng đỏ có hiệu quả quang hợp cao, giúp lá cây quang hợp mạnh mẽ hơn, từ đó tổng hợp nhiều tinh bột hơn và tạo ra màu sắc thẫm hơn.
Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm đối với hoạt động giáo dục, với bản thân, đồng nghiệp và nhà trường
2.4.1 Bố trí thực nghiệm để kiểm tra tính khả thi và hiệu quả của sáng kiến - Để kiểm tra tính khả thi và hiệu quả của việc xây dựng và sử dụng hệ thống BTTN trong dạy học chương I: Chuyển hóa vật chất và năng lượng- Sinh học 11 Tôi đã tiến hành thực nghiệm tại trường THPT Yên Định 1 2 lớp được chọn có trình độ tương đương nhau là 11A9-Lớp TN (44 học sinh) và 11A11- Lớp ĐC (44 học sinh)
Lớp TN (11A9) áp dụng giáo án có BTTN, trong khi lớp ĐC (11A11) sử dụng giáo án truyền thống Cả hai lớp đều được giáo viên Lê Thị Thanh trực tiếp giảng dạy và thực hiện đề kiểm tra giống nhau với thời gian 45 phút.
Lớp Số HS Điểm yếu Điểm trung bình Điểm khá Điểm giỏi
Phân loại trình độ HS ở hai lớp trong đợt kiểm tra sau thực nghiệm
Từ bảng số liệu ta thấy: tỉ lệ kết quả học tập của HS có sự khác nhau Lớp
TN có 4 HS đạt loại giỏi (chiếm 9,1%), ở lớp ĐC có 1 HS giỏi Trong khi đó, số
HS có kết quả loại trung bình ở lớp ĐC là 10 HS (chiếm 22,73%) nhiều hơn lớp
TN 9,1% Điều đó chứng tỏ lớp TN các em có độ bền kiến thức cao hơn hẳn lớp ĐC
Trước khi thực hiện các bài tập thực nghiệm, hầu hết học sinh chỉ có kiến thức sơ sài và chưa nhận thức đúng tầm quan trọng của bài tập thực nghiệm (BTTN), cho rằng BTTN chỉ là dạng bài tập trong các tiết thực hành Tuy nhiên, sau khi tham gia vào các buổi thực nghiệm, các em đã đánh giá đúng vai trò quan trọng của BTTN trong quá trình học tập.
BTTN không chỉ phân loại các dạng học mà còn ảnh hưởng tích cực đến kết quả học tập môn Sinh học Kết quả học tập của lớp TN cao hơn lớp ĐC, cho thấy sự hứng thú và khám phá của học sinh đối với môn học Học sinh cho biết rằng BTTN giúp các em tiếp cận kiến thức một cách nhẹ nhàng nhưng hiệu quả, từ đó cảm thấy năng động và sáng tạo hơn, không còn sợ hãi khi học Sinh học.
Kết quả thực nghiệm cho thấy:
Việc áp dụng bài tập để phát triển Năng lực tư duy (NLTN) cho học sinh là rất phù hợp với đặc thù của bộ môn Sinh học, đặc biệt là chương I: Chuyển hóa vật chất và năng lượng trong chương trình Sinh học 11 Phương pháp này không chỉ tạo ra hứng thú học tập cho các em, mà còn giúp các em nắm vững kiến thức và áp dụng chúng vào thực tiễn một cách hiệu quả hơn.
