Việc sử dụng các thí nghiệm ảo như một phần bổ sung cho các phòng thínghiệm thực hành thông thường, đồng thời được ứng dụng để thực hiện trongcác hoạt động học tập trên lớp, giúp HS hiểu
Trang 1TRƯỜNG THPT TRIỆU SƠN 5
-SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM
TÊN ĐỀ TÀI KHAI THÁC VÀ ỨNG DỤNG THÍ NGHIỆM ẢO ĐỂ NÂNG CAO HIỆU QUẢ DẠY HỌC MÔN SINH HỌC THEO CHƯƠNG TRÌNH GIÁO DỤC PHỔ THÔNG 2018
Người thực hiện: Lê Thị Xinh Chức vụ: Giáo viên
Đơn vị công tác: Trường THPT Triệu Sơn 5 SKKN thuộc lĩnh vực: Sinh học
THANH HÓA NĂM 2024
Trang 2Tran g
2.3 Các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấv đề 5
Trang 41 MỞ ĐẦU 1.1 Lí do chọn đề tài
Chương trình giáo dục phổ thông 2018 đã chỉ rõ, thông qua hoạt độngthực hành, trải nghiệm giúp HS hình thành và phát triển các năng lực chung, cácnăng lực đặc thù Đồng thời, HS có cơ hội huy động và vận dụng kiến thức, kĩnăng môn học để giải quyết các tình huống thực tế trong học tập và đời sống Chương trình mới đã được triển khai thực hiện ở lớp 10 và 11 nhưng vìnhững lý do khách quan và chủ quan nên cơ sở vật chất ở nhiều trường THPTnhư thiết bị, dụng cụ, hóa chất thực hành thí nghiệm chưa được đầu tư mua sắm
bổ sung đáp ứng yêu cầu Mặt khác, các thí nghiệm Sinh học thường kéo dài,khó thu được kết quả trong thời gian 45 phút của 1 tiết học, một số thí nghiệm cóyêu cầu cao về kĩ năng thực hiện nên việc áp dụng thí nghiệm thực hành trongdạy học môn Sinh học gặp rất nhiều khó khăn, dẫn đến việc dạy chay, học chay
là phổ biến Do đó, thí nghiệm ảo đã được nghiên cứu và đưa vào sử dụng trongtrường học
Tuy nhiên, qua khảo sát các đề tài nghiên cứu về ứng dụng thí nghiệm ảocho thấy còn có những hạn chế như số thí nghiệm rất ít, không có sự tương táccủa HS trong quá trình thí nghiệm (sử dụng video thí nghiệm trên kênh youtube,openclassroom); dùng các phần mềm cũ như Macromedia Flash nên các thínghiệm ảo được tạo ra là đơn giản, thiếu sinh động và hiện nay không còn được
hỗ trợ cập nhật và bảo mật từ các nhà phát triển phần mềm; đa phần các thínghiệm trong đó không còn phù hợp với nội dung chương trình đổi mới hiệnnay
Khi khai thác và sử dụng các thí nghiệm ảo trên nguồn tài nguyên số, GVgặp nhiều khó khăn Nguyên nhân là vì: đa số các thí nghiệm sử dụng ngôn ngữ
là tiếng Anh, có yêu cầu trả phí, đòi hỏi phải có kỹ năng công nghệ thông tin,phải đầu tư nhiều thời gian… Vì vậy, việc ứng dụng thí nghiệm ảo vào thực tiễndạy học trong giai đoạn bắt đầu thực hiện Chương trình giáo dục phổ thông 2018còn rất hạn chế
Cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin, nguồn tài nguyên vô cùngphong phú, trang thiết bị di động thông minh là phổ biến nên việc ứng dụng thínghiệm ảo để tổ chức dạy học môn Sinh học sẽ tạo được hứng thú và phát huytính chủ động của HS trong quá trình khám phá khoa học
Việc sử dụng các thí nghiệm ảo như một phần bổ sung cho các phòng thínghiệm thực hành thông thường, đồng thời được ứng dụng để thực hiện trongcác hoạt động học tập trên lớp, giúp HS hiểu sâu hơn và hứng thú với giờ họcthực hành thí nghiệm và các tiết học lý thuyết Sinh học khô khan, đồng thời khắcphục được những hạn chế về hóa chất, thiết bị ở các trường THPT hiện nay, từ
đó hạn chế được tình trạng dạy chay, học chay trong dạy học môn Sinh học theoChương trình 2018
Vì những lý do trên, trước những yêu cầu cấp thiết về đổi mới phươngpháp và hình thức dạy học để phát triển năng lực, phẩm chất của người học,đồng thời góp phần để việc ứng dụng thí nghiệm ảo môn Sinh học nói riêng vàcác môn học thực nghiệm nói chung trong các trường học ngày càng rộng rãi,
phổ biến, tôi thực hiện đề tài: Khai thác và ứng dụng thí nghiệm ảo để nâng
Trang 5cao hiệu quả dạy học môn Sinh học theo Chương trình giáo dục phổ thông 2018.
1.2 Mục đích nghiên cứu
Xây dựng quy trình khai thác và ứng dụng thí nghiệm ảo trong dạy học.Thực hiện khảo sát và ứng dụng các tài nguyên thí nghiệm ảo phù hợp với việcdạy học môn Sinh học theo Chương trình giáo dục phổ thông 2018 cấp THPT
1.3 Phạm vi và đối tượng nghiên cứu
1.3.1 Phạm vi nghiên cứu
Đề tài nghiên cứu các thí nghiệm ảo phù hợp trong dạy học môn Sinh họclớp 10, 11 theo Chương trình giáo dục phổ thông 2018 ở trường THPT TriệuSơn 5
1.3.2 Đối tượng nghiên cứu
Quy trình khai thác và ứng dụng thí nghiệm ảo trong dạy học môn Sinhhọc theo Chương trình giáo dục phổ thông 2018 cấp THPT
1.4 Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu các sản phẩm
- Phương pháp điều tra
- Phương pháp lấy ý kiến
1.5 Những điểm mới của sáng kiến kinh nghiệm
Nghiên cứu xây dựng quy trình khai thác và ứng dụng thí nghiệm ảo, đánhgiá và đề xuất các thí nghiệm ảo phù hợp với dạy học môn Sinh học trong giaiđoạn mới Đồng thời là tài liệu tham khảo cho các GV các bộ môn khoa học thựcnghiệm như Vật lí, Hóa học và Công nghệ trong trường học
Trang 62 NỘI DUNG 2.1 Cơ sở lí luận
2.1.1 Khái niệm thí nghiệm ảo
Thí nghiệm ảo là tập hợp các tài nguyên số đa phương tiện dưới hình thứcđối tượng học tập, nhằm số hóa các hiện tượng vật lí, hóa học, sinh học xảy ratrong tự nhiên hay trong phòng thí nghiệm, có đặc điểm là tính năng tương táccao, giao diện thân thiện với người sử dụng và có thể ghi lại trạng thái củanhững quá trình, điều kiện tới hạn khó xảy ra trong tự nhiên hay khó thu đượctrong điều kiện phòng thí nghiệm truyền thống
2.1.2 Đặc điểm của thí nghiệm ảo
Ưu điểm:
- Thí nghiệm ảo giúp giảm thiểu việc dạy chay, học chay do thiếu trangthiết bị và điều kiện thực hành thí nghiệm, giúp người học chủ động học tập đểphù hợp với định hướng phát triển năng lực và phẩm chất HS
- Thí nghiệm ảo giúp tăng hiệu quả giáo dục, qua tính năng tương tác vớingưới tiến hành thí nghiệm để có thể thiết lập các tình huống, các điều kiện tớihạn khó xảy ra trong thực tế để HS nắm được bản chất vấn đề
- Thí nghiệm ảo cùng bài giảng điện tử giúp áp dụng được cả 3 yếu tốgiáo dục hiện đại là “học + thực hành + kiểm tra đánh giá” nhằm nâng cao hiệuquả học tập
- Mang tính an toàn cao, có khả năng làm lại nhiều lần mà vẫn đảm bảotính chính xác
Nhược điểm:
- Thí nghiệm ảo không thay thế được kinh nghiệm thực tiễn, không dùng
để rèn luyện kĩ năng thực hành và tư duy kĩ thuật cho HS
- Đòi hỏi người sử dụng phải có trình độ tin học và ngoại ngữ nhất định
để làm chủ được các thí nghiệm ảo
- Thiết kế, khai thác thí nghiệm ảo cần đầu tư nhiều công sức, trí tuệ vàthời gian
2.1.3 Vai trò của thí nghiệm ảo
- Thí nghiệm ảo đóng vai trò là phượng tiện trực quan giúp HS tìm hiểu
về sinh học và thực hành sinh học;
- Thí nghiệm ảo có thể mô phỏng các quá trình, hiện tượng sinh học cầnnhiều thời gian, công sức để có thể hoàn thành được trong môi trường phòng thínghiệm khoa học truyền thống Mặc dù thí nghiệm ảo không thể thay thế thínghiệm thật, nhưng chúng là một công cụ hữu ích trong cả dạy học lẫn nghiêncứu khoa học;
- Thí nghiệm ảo có thể được sử dụng như một công cụ nhận thức thu hút
HS tham gia vào các hoạt động học tập và hình thành giả thuyết trong các tìnhhuống giải quyết vấn đề;
- Thí nghiệm ảo có thể được thực hiện một cách nhanh chóng, linh hoạttùy theo sự điều khiển của GV và cho phép HS dễ dàng quan sát, thu thập dữliệu, thông tin Thí nghiệm ảo cũng được sử dụng như phương pháp tiếp cận đểtìm hiểu khoa học bằng cách cho phép người học đưa ra quyết định và kiểm soátcác biến số;
Trang 7- Thí nghiệm ảo giúp HS làm quen với các ý tưởng, nội dung cơ bản củathí nghiệm, thiết bị, nguyên vật liệu, tiến trình thực hiện thí nghiệm và luôn đạtđược kết quả như mong đợi;
- Thí nghiệm ảo kết hợp với thí nghiệm thật để tổ chức cho HS thựchành thí nghiệm;
- Thí nghiệm ảo được sử dụng trong kiểm tra, đánh giá là sự kết hợphiệu quả giữa việc kết nối kiến thức đã học và kĩ năng vận dụng để giải thích cáchiện tượng, quá trình trong thực tiễn cuộc sống
2.2 Thực trạng của vấn đề trước khi áp dụng SKKN
Để đánh giá thực trạng của vấn đề này, chúng tôi đã tiến hành quan sát sưphạm, tham khảo giáo án, dùng phiếu điều tra các GV trong nhà trường nhằmthu thập số liệu cụ thể về thực trạng dạy và học các môn khoa học thực nghiệmhiện nay
Chúng tôi sử dụng phiếu thăm dò ý kiến của 12 GV các môn Vật lí, Hóahọc, Sinh học và Công nghệ trong nhà trường (Phụ lục 2) Xử lý số liệu điều tracho thấy GV đã rất quan tâm đến việc sử dụng các phương pháp dạy học tíchcực, vận dụng nhiều trong thực tiễn dạy học, 84% GV thường xuyên sử dụngphương pháp hỏi đáp – tìm tòi, 66% GV thường xuyên sử dụng phiếu học tập.Đối với phương pháp sử dụng thí nghiệm trong dạy học GV chỉ sử dụng với mức
độ không nhiều (thỉnh thoảng 82,4%, hiếm khi sử dụng là 11,8%)
Kết quả thăm dò mức độ và mục đích sử dụng các loại thí nghiệm trongdạy học như sau:
Bảng 1 Kết quả thăm dò mức độ và mục đích sử dụng các loại thí nghiệm
Phần lớn GV đã quá quen thuộc với những phương pháp dạy học truyềnthống như thuyết trình, giảng giải; năng lực thực hành thí nghiệm, năng lực côngnghệ thông tin của các GV còn hạn chế Đa số GV có tâm lí ngại khó, ngại khổ
Sử dụng phương pháp thí nghiệm trong dạy học đòi hỏi GV phải chuẩn bị nhiềudụng cụ, lựa chọn, thiết kế các thí nghiệm ảo mất nhiều thời gian và công sức.Động cơ dạy học của 1 bộ phận không nhỏ GV mang tính thực dụng (thi như thếnào học như thế đó) Vì vậy chỉ quan tâm đến việc truyền thụ kiến thức lý
Trang 8thuyết, ít quan tâm đến việc hình thành kỹ năng cho HS thông qua việc sử dụngthí nghiệm Ít tạo điều kiện cho HS phát huy tính tích cực hoạt động độc lậptrong học tập, làm cho các em thụ động trong việc lĩnh hội kiến thức.
2.3 Các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấn đề
2.3.1 Xây dựng quy trình khai thác và ứng dụng thí nghiệm ảo trong dạy học
Qua nghiên cứu, tham khảo quy trình của một số tác giả và từ kinhnghiệm thực tiễn tổ chức dạy học của bản thân, tôi đã xây dựng quy trình khaithác và ứng dụng thí nghiệm ảo trong dạy học môn Sinh học gồm các bước nhưsau:
Bước 1 Phân tích chương trình, nội dung và yêu cầu cần đạt của chủ đề:
GV cần tìm hiểu kĩ nội dung chương trình môn Sinh học; phân tích vị trí,cấu trúc và yêu cầu cần đạt của từng bài; hệ thống hóa các nội dung bài học lýthuyết và các thí nghiệm trong bài thực hành có thể ứng dụng thí nghiệm ảo.Đây là bước định hướng cho việc tìm kiếm thí nghiệm ảo đáp ứng đúng yêu cầu
Bước 2 Khảo sát, lựa chọn thí nghiệm ảo phù hợp:
Từ mục tiêu, yêu cầu cần đạt của từng nội dung bài học, từng thí nghiệmthực hành đã xác định ở bước 1, GV tiến hành tìm kiếm các thí nghiệm ảo phùhợp trong nguồn tài nguyên số trên mạng Internet Trong quá trình tìm kiếm vàsưu tầm cần lựa chọn nguồn tư liệu đáng tin cậy và chính xác về mặt khoa học.Nguồn tài nguyên đa phương tiện rất phong phú nên cần tiến hành nghiên cứu
và phân tích nội dung của thí nghiệm ảo sao cho phù hợp với yêu cầu của nộidung học tập và đối tượng HS
Bước 3 Gia công sư phạm các thí nghiệm ảo phù hợp với kế hoạch bài dạy:
Phần lớn các thí nghiệm ảo hiện nay đều có phụ đề hoặc thuyết mìnhbằng tiếng Anh Điều này gây khó khăn cho HS trong việc quan sát, theo dõi thínghiệm và thu nhận kiến thức Vì vậy, GV cần nghiên cứu kĩ các thí nghiệm, tàiliệu có liên quan để chèn phụ đề, thuyết minh tiếng Việt cho các thí nghiệm ảo.Trên cơ sở nguồn tư liệu thô đã được tích lũy đó, tùy theo mục đích dạy học, cóthể gia công sư phạm thêm phù hợp với kế hoạch bài dạy
Bước 4 Xây dựng tiến trình tổ chức ứng dụng thí nghiệm ảo:
Trên cơ sở thí nghiệm ảo đã được tuyển chọn và gia công, GV xây dựngtiến trình tổ chức ứng dụng thí nghiệm ảo
+ Trong hoạt động dạy học khám phá kiến thức (thí nghiệm biểu diễn):
* Hướng dẫn sử dụng thí nghiệm ảo minh họa nội dung của bài học;
* Giao nhiệm vụ học tập cho HS;
* HS thực hiện hoặc theo dõi thí nghiệm ảo và thu nhận kiến thức
+ Trong hoạt động dạy học thí nghiệm thực hành:
* Phổ biến mục tiêu, biện pháp thực hiện các thí nghiệm trong bài thựchành;
* Hướng dẫn sử dụng thí nghiệm ảo kết hợp với các thí nghiệm thực (nếucó);
* Giao nhiệm vụ học tập cho HS;
* HS thực hiện thí nghiệm ảo và ghi nhận kết quả;
* Báo cáo và thảo luận kết quả (so sánh với thí nghiệm thực nếu có) Tùy theo nội dung và các yêu cầu cần đạt mà lựa chọn phương pháp
Trang 9cũng như công cụ đánh giá phù hợp với thí nghiệm ảo và xây dựng kế hoạch bàidạy.
Bước 5 Tổ chức hoạt động dạy học:
Dựa trên tiến trình tổ chức sử dụng thí nghiệm ảo và kế hoạch bài dạy đãxây dựng ở bước 4, GV tổ chức các hoạt động thực hiện thí nghiệm ảo trong dạyhọc để phát triển năng lực và phẩm chất cho HS
Bước 6 Đánh giá, điều chỉnh hoàn thiện tiến trình ứng dụng thí nghiệm ảo:
Sau khi tổ chức hoạt động dạy học có ứng dụng thí nghiệm ảo, tiến hànhđánh giá hiệu quả của quá trình thực hiện, có thể điều chỉnh phù hợp để vậndụng cho những lần dạy học tiếp theo
Để đánh giá mức độ phát triển nhận thức sinh học của HS khi sử dụng thínghiệm ảo trong dạy học, GV có thể sử dụng các công cụ như phiếu học tập,rubric, bảng kiểm… thông qua sự đánh giá của GV và HS
2.3.2 Khảo sát các thí nghiệm ảo trong dạy học môn Sinh học
Sau khi thực hiện nghiên cứu các nội dung của môn Sinh học cấp THPTtrong Chương trình giáo dục phổ thông 2018, tôi nghiên cứu, khảo sát và đánhgiá nguồn thí nghiệm ảo trên các nền tảng tài nguyên số, thấy có kết quả làkhoảng 25 thí nghiệm phù hợp và có thể ứng dụng vào dạy học môn Sinh họcnhư sau:
Bảng 2 Kết quả khảo sát các thí nghiệm ảo dạy môn Sinh học cấp THPT
trong Chương trình giáo dục phổ thông môn Sinh học 2018
TT thí nghiệm Nội dung/ Tên thí nghiệm ảo Lớp
2 Khuếch tán qua màng:
https://www.labxchange.org/library/items/
lb:LabXchange:2e e89d2e:lx_simulation:1 https://www.labxchange.org/library/items/
2 Cấu trúc của DNA:
https://www.labxchange.org/library/items/lb:LabXchan ge:5c1562b9:lx_simulation:1
https:// www.labxchange.org/library/pathway/lx-
10
Trang 10pathway:1d8c2b7c-2bcc-4b1c-a995- 655c3107771d/items/lx-pb:1d8c2b7c-2bcc-4b1c-a995- 655c3107771d:lx_simulation:effbd8d6
2 Thí nghiệm phân tích hoạt tính của enzyme lactase:
https://exchange.iseesystems.com/public/jon- darkow/lactase-enzyme-simulation-with-data- analysis/index.html#page1
2 Ảnh hưởng của ánh sáng và nhiệt độ đến quang hợp:
https://leosiiman.neocities.org/lab-rate-of- photosynthesis/photolab-individual
11
8 Sắc kí giấy https://amrita.olabs.edu.in/?sub=79&brch=17&sim=1
Thí nghiệm về phiên mã và dịch mã
Trang 11Cơ chế di
truyền
https:// www.labxchange.org/library/pathway/lx- pathway:1d8c2b7c-2bcc-4b1c-a995-655c3107771d/items/lx- pb:1d8c2b7c-2bcc-4b1c-a995 -
655c3107771d:lx_simulation:be46daf1?
fullscreen=true
và expression- essentials/latest/gene-expression-essentials_all.html
12
12 Chọn lọc tự
nhiên
https://phet.colorado.edu/sims/html/natural- selection/latest/natural-selection_all.html
Trang 12các hoạt động dạy học môn Sinh học lớp 10 và lớp 11 theo Chương trình giáodục phổ thông 2018, tôi nhận thấy có thể sử dụng trong tất cả các hoạt động như:Hoạt động khởi động; Hoạt động hình thành kiến thức mới; Hoạt động luyện tập;Hoạt động vận dụng hoặc trong dạy học thực hành thí nghiệm Sau đây là một số
ví dụ ứng dụng thí nghiệm ảo trong dạy học:
2.3.3.1 Ứng dụng thí nghiệm ảo trong dạy: Hoạt động khởi động
Ví dụ: Trong dạy học bài Hô hấp ở động vật (Sinh học lớp 11), tôi tổ chức thực
hiện hoạt động khởi động như sau:
Bước 1 Chuyển giao nhiệm vụ: Yêu cầu HS vào thí nghiệm ảo theo đường link
sau đây: https://amrita.olabs.edu.in/?sub=79&brch=16&sim=136&nt=4
Trang 13- GV: Yêu cầu HS tìm hiểu thí nghiệm đã quan sát trả lời các câu hỏi:
Câu 1: Màu nước trong ống nghiệm thay đổi như thế nào?
Câu 2: Hãy giải thích tại sao nước trong ống nghiệm bị đục
Câu 3: Theo em, thí nghiệm này chứng minh điều gì?
Bước 2 Thực hiện nhiệm vụ:
- HS: hoạt động nhóm: Quan sát, suy nghĩ, thảo luận trả lời câu hỏi
- GV: quan sát giúp đỡ các nhóm hoạt động
Bước 3 Báo cáo kết quả:
- GV: gọi các nhóm trả lời
- HS: các nhóm cử đại diện trả lời câu hỏi
Bước 4 Kết luận, nhận định:
- GV nhận xét kết quả thực hiện nhiệm vụ của HS, chốt lại một số ý kiến
cơ bản như dự kiến làm cơ sở để đi vào hoạt động hình thành kiến thức bài: Hôhấp ở động vật
- HS: Lắng nghe và tiếp nhận vấn đề học tập mới
2.3.3.2 Ứng dụng thí nghiệm ảo trong dạy: Hoạt động hình thành kiến thức mới
Ví dụ: Khi dạy nội dung ảnh hưởng của ánh sáng và nhiệt độ đến quang hợp (mục: Ảnh hưởng của các yếu tố ngoại cảnh đến quang hợp, bài: Quang hợp ở
thực vật, Sinh học lớp 11), tôi tổ chức các hoạt động học tập cho HS như sau: Bước 1 Chuyển giao nhiệm vụ:
thuật ngữ trong thí nghiệm,
lưu ý thuật ngữ Quang thông
Trang 142.3.3.3 Ứng dụng thí nghiệm ảo trong dạy: Hoạt động luyện tập
Ví dụ: Dạy bài 2: Phương pháp nghiên cứu và học tập môn Sinh học (Sinh học
lớp
10), tôi tổ chức các hoạt động luyện tập như
sau:
Bước 1 Chuyển giao nhiệm vụ:
- GV: Yêu cầu HS luyện tập các thao tác sử dụng kính hiển vi theo đườnglink:
https://www.ncbionetwork.org/iet/microscope/
Bước 2 Thực hiện nhiệm vụ:
- HS: Hoạt động cá nhân để thực hiện nhiệm vụ, ghi chép lại các bước tiếnhành quan sát mẫu vật dưới kính hiển vi
- GV: Theo dõi, hỗ trợ HS thực hiện các hoạt động
Hình 5 Quan sát tế bào thực vật ở vật
kính 40X
Hình 6 HS được hướng dẫn những kĩ
năng cơ bản để sử dụng kính hiển vi
Bước 3 Báo cáo kết quả:
- GV: Tổ chức bốc thăm hoặc sử dụng vòng quay gọi ngẫu nhiên HS trìnhbày
- HS: Trình bày cấu tạo và cách sử dụng kính hiển vi
Bước 4 Kết luận, nhận định:
- GV nhận xét và chốt lại các nội dung về cấu tạo và cách sử dụng kính hiểnvi
- HS: Theo dõi, ghi chép chỉnh sửa, bổ sung sản phẩm của cá nhân
2.3.3.4 Ứng dụng thí nghiệm ảo trong dạy: Hoạt động vận dụng
Ví dụ: Khi dạy học bài Các phân tử sinh học (Sinh học lớp 10), ở hoạt động vận
dụng, GV tổ chức như sau:
Bước 1 Chuyển giao nhiệm vụ:
- GV: Yêu cầu HS: Hãy thực hiện khảo sát sự có mặt của tinh bột trongcác loại thực phẩm để tư vấn dinh dưỡng chế độ ăn cho người bị tiểu đườnghoặc béo phì
Bước 2 Thực hiện nhiệm vụ: