skkn cấp tỉnh phát triển năng lực tìm hiểu thế giới sống của học sinh thông qua dạy học thực hành thí nghiệm phần trao đổi nước và khoáng ở thực vật sinh học 11

1 Mở đầu

1.1 Lí do chọn đề tài

Việt Nam đang trên đà phát triển theo hướng công nghiệp hóa, hiện đại hóa cùngguồng quay của các nước trên thế giới thì sự phát triển nguồn nhân lực đang lànhiệm vụ cấp thiết được Đảng và nhà nước ta quan tâm Trong Hội nghị lần thứ II,Ban chấp hành Trung ương Đảng khóa VIII đã chỉ rõ “Muốn tiến hành CNH –HĐH thắng lợi phải phát triển mạnh giáo dục và phát huy nguồn lực con người -yếutố cơ bản của sự phát triển nhanh và bền vững” Thực hiện Nghị quyết số88/2014/QH13 ngày 28/11/2014 của Quốc hội về đổi mới chương trình, sách giáokhoa giáo dục phổ thông, Bộ GD-ĐT chỉ rõ chương trình GDPT 2018 bảo đảm“Phát triển phẩm chất và năng lực người học thông qua nội dung giáo dục với nhữngkiến thức, kĩ năng cơ bản, thiết thực, hiện đại; hài hòa đức, trí, thể, mĩ; chú trọngthực hành, vận dụng kiến thức, kĩ năng đã học để giải quyết vấn đề trong học tập vàđời sống” Chương trình GDPT 2018 được triển khai ở lớp 11 bắt đầu từ năm học2023 - 2024 nhằm tập trung vào dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học, tạocơ sở để người học tự cập nhật kiến thức, kĩ năng, phát triển năng lực và phẩm chất.

Như vậy dạy học phát triển phẩm chất và năng lực học sinh là một trong nhữngnội dung cốt yếu của đổi mới phương pháp giáo dục Trong đó, ngoài những nănglực cốt lõi nói chung thì các năng lực đặc thù của môn học cũng được xác đinh rõtrong chương trình học Đối với bộ môn Sinh học, năng lực đặc thù được thể hiệnrõ trong yêu cầu cần đạt ở 3 năng lực: nhận thức sinh học; tìm hiểu thế giới sống vàvận dụng kiến thức kĩ năng đã học Mặt khác, sinh học là môn khoa học thựcnghiệm, lấy phương pháp quan sát và thí nghiệm làm phương pháp chủ yếu Vì vậy,nếu giáo viên tổ chức cho học sinh khám phá tri thức bằng cách lặp lại con đườngmà các nhà khoa học đã phát hiện ra kiến thức đó thông qua các hoạt động thựchành thí nghiệm thì không những giúp các em phát triển năng lực nhận thức sinhhọc, năng lực vận dụng kiến thức kĩ năng vào thực tiễn mà còn hình thành và pháttriển năng lực tìm hiểu thế giới sống Tuy nhiên, thực tế cho thấy việc dạy học thựchành thí nghiệm còn nhiều khó khăn, cách thức sử dụng thí nghiệm cũng chưa cónhiều đổi mới, rất ít được sử dụng theo hướng phát triển năng lực học sinh.

Phần Sinh học cơ thể (Sinh học 11) nghiên cứu các đặc trưng cơ bản của cấp tổchức sống cơ thể, thành phần kiến thức chủ yếu là các hiện tượng và quá trình sinh lý.Nên nội dung này rất phù hợp với việc thiết kế và tổ chức các hoạt động thực hành thínghiệm theo hướng phát triển năng lực Cùng với đó, chương trình Sinh học 11 thểhiện trong các bộ sách hiện hành có các bài thực hành với số lượng thí nghiệm nhiều,thời gian triển khai dài ngày đặc biệt là phần “Trao đổi nước và khoáng ở thực vật”;một vài tiết thực hành ở trên lớp không thể đáp ứng được Với mong muốn cải thiệnnhững khó khăn, nâng cao chất lượng dạy và học bộ môn Sinh học, góp phần đáp ứngmục tiêu Chương trình GDPT 2018 Xuất phát từ những lí do trên, tôi chọn đề tài

“Phát triển năng lực tìm hiểu thế giới sống của học sinh thông qua dạy học thựchành thí nghiệm phần “Trao đổi nước và khoáng ở thực vật”- Sinh học 11”

1.2 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu, xây dựng, thực nghiệm dạy học phát triển năng lực tìm hiểu thế giới

hành, vận dụng kiến thức vào thực tiễn, thực hiện hiệu quả đổi mới phương phápdạy học Phát huy tính tích cực chủ động sáng tạo, tạo tính hứng thú trong học tập,góp phần hình thành các phẩm chất, năng lực chung cốt lõi và đặc thù môn học củahọc sinh.

1.3 Đối tượng nghiên cứu

- Xây dựng được nội dung các thí nghiệm và công cụ hướng dẫn thực hành (7bước) trong thực hành phần trao đổi nước và khoáng ở thực vật - Sinh học 11.

- Xây dựng được quy trình dạy học thí nghiệm phần Trao đổi nước và khoáng ởthực vật hợp lý theo hướng phát triển năng lực tìm hiểu thế giới sống cho học sinhTHPT.

- Thiết kế và tổ chức thực hiện được kế hoạch dạy học thí nghiệm theo quy trìnhđã đề xuất góp phần phát triển năng lực tìm hiểu thế giới sống cho học sinh THPT.

1.4 Phương pháp nghiên cứu

Để nghiên cứu đề tài chúng tôi sử dụng các phương pháp sau: Phương phápnghiên cứu tài liệu; Phương pháp quan sát; Phương pháp thực hành thí nghiệm;Phương pháp phân tích, tổng hợp; Phương pháp thống kê.

1.5 Những điểm mới của SKKN

Dạy học chủ đề kết hợp với sử dụng THTN vào dạy học để phát triển năng lựcTHTGS hiện đang còn chưa thấy được triển khai nhiều Chúng tôi đã thiết kế và tổchức dạy học kết hợp chủ đề và sử dụng THTN thiết thực với yêu cầu cần đạt, gắn liềnvới các tình huống thực tiễn, phù hợp với điều kiện thực tế địa phương Đặc biệt chúngtôi thiết kế và sử dụng bộ công cụ hướng dẫn THTN (7 bước) giúp HS làm quen, tiếnhành THTN nhằm phát triển năng lực THTGS từ đó có khả năng tự đưa ra giả thuyếtvà thiết kế nhiều thí nghiệm và kiểm chứng sau này, có khả năng tự mình tìm hiểu thếgiới.

2 Nội dung sáng kiến kinh nghiệm

2.1 Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm2.1.1 Năng lực

Theo quy định tại Chương trình giáo dục phổ thông ban hành kèm theoThông tư 32/2018/TT-BGDĐT, nêu rõ khái niệm năng lực theo chương trình giáo

dục phổ thông 2018 như sau:“Năng lực là thuộc tính cá nhân được hình thành, pháttriển nhờ tố chất sẵn có và quá trình học tập, rèn luyện, cho phép con người huyđộng tổng hợp các kiến thức, kĩ năng và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú,niềm tin, ý chí, thực hiện thành công một loại hoạt động nhất định, đạt kết quảmong muốn trong những điều kiện cụ thể.”

Trong đó, mỗi năng lực đều đưa các tiêu chí, cụ thể: Năng lực nhận thức sinhhọc: HS trình bày, phân tích được các kiến thức sinh học cốt lõi và các thành tựucông nghệ sinh học trong các lĩnh vực; Năng lực tìm hiểu thế giới sống bao gồm:

giả thuyết, (3) Lập kế hoạch thực hiện, (4) Thực hiện kế hoạch, (5) Viết, trình bày

báo cáo và thảo luận; Năng lực vận dụng kiến thức, kĩ năng: HS vận dụng được kiến

thức, kĩ năng đã học để giải thích, đánh giá các hiện tượng thường gặp trong tựnhiên và trong đời sống; có thái độ và hành vi ứng xử thích hợp.

2.1.1.2 Năng lực tìm hiểu thế giới sống (THTGS)

Năng lực THTGS là khả năng thực hiện được một số kĩ năng cơ bản để tìm hiểu,

giải thích sự vật, hiện tượng trong tự nhiên và đời sống, chứng minh được các vấnđề trong thực tiễn bằng các dẫn chứng khoa học Năng lực THTGS là năng lực tiếntrình, là khả năng người học thực hiện được quy trình THTGS, trong đó bao gồm 5bước (5 tiêu chuẩn) có mối quan hệ chặt chẽ với nhau Các tiêu chuẩn và tiêu chí

gồm: (1) Đề xuất vấn đề/Đặt câu hỏi liên quan đến thế giới sống (2) Đưa ra phánđoán và xây dựng giả thuyết (3) Lập kế hoạch (4) Thực hiện kế hoạch kiểm chứnggiả thuyết (5) Báo cáo và thảo luận về vấn đề nghiên cứu.

Căn cứ vào nội hàm của khái niệm “năng lực THTGS”, tôi xác định cấu trúc củanăng lực này gồm có 5 năng lực thành phần với 14 chỉ số xác định năng lực được

thể hiện ở bảng 1.

Bảng 1 Cấu trúc của năng lực THTGS

Năng lực thành phầnChỉ số xác định năng lực

1 Đề xuất vấn đề liên quan đến

xây dựng giả thuyết

Phân tích được vấn đề để nêu được phán đoán; Xây dựng và phát biểu được giả thuyết nghiên cứu.

3 Lập kế hoạch thực hiện

Xây dựng được khung logic nội dung nghiên cứu;

Lựa chọn được phương pháp thích hợp (quan sát, thực nghiệm, điều tra, phỏng vấn, hồi cứu tư liệu, );

Lập được kế hoạch triển khai hoạt động nghiên cứu.

Đề xuất được ý kiến khuyến nghị vận dụng kết quảnghiên cứu, hoặc vấn đề nghiên cứu tiếp.

5 Viết, trình bày báocáo và

thảo luận

Sử dụng được ngôn ngữ, hình vẽ, sơ đồ, biểu bảng để biểuđạt quá trình và kết quả nghiên cứu;

Viết được báo cáo nghiên cứu;

Lắng nghe tích cực và tôn trọng quan điểm, ý kiến đánhgiá, giải trình, phản biện, bảo vệ kết quả nghiên cứu mộtcách thuyết phục.

2.1.1.3 Hoạt động thực hành thí nghiệm (THTN) theo hướng phát triển năng lực tìm hiểu thế giới sống trong dạy học sinh học

Dạy học THTN theo định hướng phát triển NLSH là một trong những biện phápkích thích tính chủ động, sáng tạo, khả năng tư duy độc lập của HS Đây là nhữngđức tính cần thiết của một nhà khoa học trong thời đại đổi mới Trong đó, HS sẽđược đứng ở vị trí nhà nghiên cứu, cùng nhau tìm tòi, khám phá các hiện tượngtrong tự nhiên và cuộc sống, đề xuất được vấn đề nghiên cứu, xây dựng giả thuyếtnghiên cứu, lập kế hoạch thực hiện, triển khai hoạt động nghiên cứu, thực hiện kếhoạch và trình bày, báo cáo kết quả nghiên cứu, giải trình, phản biện, bảo vệ kết quảnghiên cứu Qua đó sẽ hình thành các phẩm chất và NLSH, đặc biệt là năng lựcTHTGS.

Hoạt động THTN theo định hướng phát triển năng lực THTGS là dạng hoạt độnghọc tập; trong đó, HS trực tiếp tiến hành thí nghiệm theo quy trình THTGS, baogồm: quan sát thực tiễn, nảy sinh câu hỏi tìm tòi, đề xuất vấn đề nghiên cứu, xâydựng giả thuyết, thiết kế thí nghiệm và thực hiện thí nghiệm để kiểm chứng giảthuyết, rút ra kết luận và báo cáo về vấn đề nghiên cứu.

Căn cứ vào cấu trúc của năng lực THTGS, chúng tôi xác định hoạt động THTN

theo định hướng phát triển năng lực THTGS như sau (bảng 2):

Bảng 2 Các bước của hoạt động THTN theo định hướng phát triển năng lựcTHTGS

Các bước của

1 Quan sát, đặt câuhỏi và xác định vấnđề nghiên cứu.

HS quan sát từ thực tiễn của đời sống (hoặc thông qua tìnhhuống có vấn đề mà GV đặt ra), nảy sinh câu hỏi tìm tòi,muốn tìm hiểu về vấn đề; phân tích tình huống để xácđịnh được vấn đề nghiên cứu

2 Nghiên cứu tài liệu và xây dựng

đề xuất đối chứng; phương pháp tiến hành thí nghiệm; dự kiến cách

thức ghi chép và xử lí số liệu thực nghiệm (GV kiểm tra kếhoạch thí nghiệm và góp ý nếu có)

4 THTN, thu thập và phân tích số

HS tiến hành làm thí nghiệm; thu thập, phân tích, xử lí cácdữ liệu; đối chiếu kết quả thí nghiệm với giả thuyết xemchấp nhận hay phủ nhận giả thuyết và giải thích.

5 Kết luận và vận dụng

Đưa ra kết luận về vấn đề nghiên cứu; từ đó, đề xuất được ý kiến khuyến nghị vận dụng kết quả nghiên cứu đó.

6 Báo cáo kết quả nghiên cứu

HS viết báo cáo theo logic khoa học; báo cáo và bảo vệ kết quả nghiên cứu.

7 Khám phá thêm

Tùy nội dung, mục đích của thí nghiệm, có thể có thêmbước 7 khám phá mở rộng, nâng cao về vấn đề nghiên cứuđể HS tiếp tục được rèn luyện năng lực THTGS.

2.2 Thực trạng vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm.

Phần lớn GV chỉ yêu cầu HS viết bản tường trình sau mỗi bài thực hành, chỉ cómột phần nhỏ GV cho HS báo cáo kết quả thực hành trước lớp (25%) HS khi đượctrình bày, báo cáo quá trình và kết quả thực hành trước lớp sẽ rèn luyện được sự tựtin, mạnh dạn, sử dụng ngôn ngữ sẽ tốt hơn Đồng thời, khi trình bày kết quả thựchành trước lớp, HS sẽ rèn luyện được thái độ lắng nghe tích cực, tôn trọng ý kiếnđánh giá do người khác đưa ra và biết cách phản biện, bảo vệ kết quả của mình mộtcách thuyết phục Đó đều là những đức tính, thái độ rất cần thiết của một nhànghiên cứu khoa học.

Trên thực tế, hiện nay, việc dạy học phát triển năng lực HS đã được phổ biến,rộng rãi Tuy nhiên việc sử dụng công cụ và các tiêu chí để đánh giá một năng lựccụ thể còn rất hạn chế, ít gặp Đặc biệt chúng tôi đã tìm kiếm rất nhiều nhưng chưacó tài liệu nào có công cụ hoặc tiêu chí đánh giá cụ thể về năng lực THTGS để kiểmtra xem việc dạy và học đã và đang ở mức độ nào.

2.3 Các sáng kiến kinh nghiệm hoặc các giải pháp đã sử dụng để giải quyết vấnđề.

Chưa có sáng kiến và giải pháp được sử dụng để giải quyết vấn đề trên.

2.4 Hiệu quả của sáng kiến kinh nghiệm đối với hoạt động giáo dục, với bảnthân, đồng nghiệp và nhà trường.

BIỆN PHÁP 1:

DẠY HỌC CHỦ ĐỀ TRAO ĐỔI NƯỚC VÀ KHOÁNG Ở THỰC VẬT

Sử dụng biện pháp này để cung cấp các kiến thức nền cơ bản cho học sinh (Họcsinh nắm rõ cấu tạo của rễ, thân, lá và vai trò của từng bộ phận trong quá trình traođổi nước và khoáng/ Học sinh hiểu rõ các cơ chế vận chuyển nước và khoáng ở thựcvật, bao gồm thẩm thấu, vận chuyển chủ động, thoát hơi nước/ Học sinh hiểu đượctầm quan trọng của trao đổi nước và khoáng đối với thực vật) phục vụ cho các thínghiệm liên quan (Thí nghiệm tìm hiểu áp suất rễ khi dạy học khái niệm áp suấtrễ/Thí nghiệm vận chuyển nước ở thân/ Thí nghiệm tìm hiểu lá là cơ quan thoát hơinước ở thực vật/ Thực hành tưới nước chăm sóc cây/Thực hiện được các bước trồngcây thủy canh, khí canh) nhằm hình thành năng lực tìm hiểu thế giới sống.

- Xây dựng được giả thuyết nghiên cứu.

- Phân tích và giải thích các hiện tượng sinh học: Học sinh rèn luyện khả năngphân tích dữ liệu thí nghiệm, giải thích các hiện tượng sinh học liên quan đến traođổi nước và khoáng.

- Vận dụng kiến thức để giải quyết các vấn đề thực tế: Học sinh có thể áp dụngkiến thức về trao đổi nước và khoáng để giải quyết các vấn đề thực tế như tưới nướccho cây trồng, bón phân hợp lý, v.v.

- Xác định được nhiệm vụ học tập khi thực hành làm các thí nghiệm chứng minhsự hút nước ở rễ, vận chuyển nước ở thân và thoát hơi nước ở lá (Thiết kế thínghiệm/ Đề xuất giải pháp cho các vấn đề thực tế/ Liên hệ kiến thức với thực tế) Tựnhận ra và điều chỉnh được những sai sót và hạn chế của bản thân trong quá trìnhthực hành.

- Biết sử dụng ngôn ngữ khoa học để trình bày các thông tin của các thí nghiệmchứng minh sự hút nước ở rễ, vận chuyển nước ở thân và thoát hơi nước ở lá.

- Bên cạnh đó, bài học về trao đổi nước và khoáng còn giúp học sinh phát triển các phẩm chất chung như tính cẩn thận, kiên nhẫn, trung thực, v

* Phương pháp: Hoạt động nhóm* Cách thức thực hiện

+ GV giới thiệu về chủ đề: Trao đổi nước và khoáng ở thực vật.

+ Chia nhóm HS phân công nhiệm vụ tìm hiểu và báo cáo về các nội dung như sau:Nhóm 1: Tìm hiểu và về hấp thụ nước và chất khoáng ở rễ.

Nhóm 2: Tìm hiểu về vận chuyển các chất trong cây.Nhóm 3: Tìm hiểu về sự thoát hơi nước ở lá.

Nhóm 4: Tìm hiểu về các nhân tố ảnh hưởng và ứng dụng trao đổi nước và khoáng ở thực vật vào sản xuất.

+ HS hoạt động nhóm, hoàn thiện bài báo cáo bằng slide, bảng biểu, video… trong khoảng thời gian 1 tuần.

+ GV bám sát, hướng dẫn, giúp đỡ HS thực hiện.

+ HS báo cáo, GV và các nhóm nhận xét đồng đẳng, đánh giá GV giúp HS định hướng và có kết luận đúng.

Sơ đồ hóa nội dung trọng tâm củachủ đề

Đặt vấn đề:

- Cách 1: Cây cối mọc ở sa mạc, nơi có nguồn nước khan hiếm, làm thế nào nó

có thể sinh trưởng và phát triển trong điều kiện khắc nghiệt như vậy?

Bằng cách nào mà rễ cây có thể hút nước từ sâu trong lòng đất lên nuôi dưỡng toàn bộ cây? Nước di chuyển như thế nào trong cây?

- Cách 2: Tại sao cây trồng cần được tưới nước thường xuyên? Việc tưới nước

ảnh hưởng như thế nào đến sự sinh trưởng của cây?Học sinh nghiên cứu tài liệu liên quan:

- Quá trình hấp thụ nước ở rễ- Cơ chế hấp thụ nước ở rễ- Vận chuyển nước trong mạch- Thoát hơi nước…

=> Xây dựng được giả thuyết

Bước 1:……… Bước 2:……….…… Bước3: ………

*Kiểm tra kế hoạch thí nghiệmKiểm tra các bước thực hiện thí nghiệm, các bước nhuộm đã đúng, đủ thời gian chưa?Cách quan sát, chỉnh kính hiển vi và vị trí quan sát?….………

KHÁM PHÁ THÊM

HS tìm hiểu tài liệu, sách báo, internet, thực nghiệm để trả lời

Tại sao khi bón quá nhiều phân, đạm cho cây thì có hiện tượng héo và cây có thể chết?

Tại sao khi cây bị ngập úng lâu ngày thị bị chết? Bộ rễ của cây đã bị ảnh hưởng như thế nào?

* Kết quả của học sinh

(1) Xây dựng được giả thuyết: “Rễ cây có cấu tạo phù hợp với chức năng hấp thụ

nước và muối khoáng.”

Bước 1: Quan sát tổng quan rễ cây bằng kính lúp và ghi chép lại đặc điểm.

Bước 2: Cắt phần miền lông hút của rễ cho lên lam kính Nhuộm xanh methylen 15 phút và quan sát dưới kính hiển vi ở vật kính 10, 40.

Bước 3: Cắt một phần của miền lông hút cho lên lam kính Nhuộm xanh methylen 15 phút và quan sát tế bào lông hút dưới kính hiển ở vật kính 40, 60.

(3) Kết quả thí nghiệm

- Quan sát cấu tạo rễ dưới kính lúp thấy rằng, rễ được cấu tạo bởi rễ chính và nhiều rễ phụ (ở cây đậu) Rễ được cấu tạo bởi nhiều rễ chùm cùng chiều dài (ở cây lúa) Việc số lượng rễ lớn làm tăng khả năng len lỏi vào đất để đi hút nước vàmuối khoáng.

- Cấu tạo rễ gồm:+ Miền trưởng thành+ Miền sinh trưởng

+ Miền lông hút: Có số lượng lông hút lớn thực hiện chức năng hút nước và khoáng.

+ Miền chóp rễ.

Hình 1 a Quan sát rễ cây dưới kính lúp, b Quan sát miền lông hút dưới kínhhiển vi

Hình 2 Quan sát tế bào lông hút dưới kính hiển vi