skkn cấp tỉnh sử dụng thí nghiệm ảo thí nghiệm mô phỏng để nâng cao hiệu quả dạy học chủ đề 1 trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở sinh vật sinh học 11 theo chương trình gdpt 2018 tại trường thpt triệu sơn 1

TRƯỜNG THPT TRIỆU SƠN 1SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM ẢO, THÍ NGHIỆM MÔ PHỎNG ĐỂ NÂNG CAO HIỆU QUẢ DẠY HỌC CHỦ ĐỀ 1 TRAO ĐỔI CHẤT VÀ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG Ở SINH VẬT - SINH HỌ

TRƯỜNG THPT TRIỆU SƠN 1

SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM

SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM ẢO, THÍ NGHIỆM MÔ PHỎNG

ĐỂ NÂNG CAO HIỆU QUẢ DẠY HỌC CHỦ ĐỀ 1 TRAO ĐỔI CHẤT VÀ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG Ở SINH VẬT - SINH HỌC 11 THEO CHƯƠNG TRÌNH

GDPT 2018

Người thực hiện: Lê Thị Huệ Chức vụ: Giáo viên

SKKN thuộc môn: Sinh học

THANH HOÁ NĂM 2024

Trang

1 Mở đầu 1

1.1 Lí do chọn đề tài 1

1.2 Mục đích nghiên cứu 1

1.3 Đối tượng nghiên cứu 1

1.4 Phương pháp nghiên cứu 1

2 Nội dung 2

2.1 Cơ sở lí luận 2

2.1.1 Khái niệm thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng 2

2.1.2 Đặc điểm của thí nghiệm ảo và thí nghiệm mô phỏng 2

2.1.3 Vai trò của thí nghiệm ảo và thí nghiệm mô phỏng 3

2.2 Thực trạng của vấn đề trước khi áp dụng sáng kiến kinh nghiệm 3

2.3 Các biện pháp đã tiến hành để giải quyết vấn đề 4

2.3.1 Xây dựng quy trình khai thác và ứng dụng thí nghiệm ảo, thí nghiệm mở rộng trong dạy học 4

2.3.2 Khảo sát các thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng trong dạy học chủ đề 1: trao đổi vật chất và chuyển hóa năng lượng ở sinh vật 6

2.3.3 Ứng dụng thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng trong dạy học chủ đề 1: Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở sinh vật - Sinh học 11 8

2.3.3.1 Hoạt động khởi động 8

2.3.3.2 Hoạt động hình thành kiến thức mới 10

2.3.3.3 Hoạt động luyện tập 12

2.3.3.4 Hoạt động vận dụng 12

2.3.3.5 Hoạt động dạy học thực nghiệm 13

2.4 Hiệu quả của Sáng kiến kinh nghiệm 13

3 Kết luận, kiến nghị 15

3.1 Kết luận 15

3.2 Kiến nghị 16

Tài liệu tham khảo

Danh mục SKKN đã được xếp loại

Phụ lục

1.1 Lý do chọn đề tài:

Chương trình giáo dục phổ thông 2018 đã chỉ rõ, thông qua hoạt động thựchành, trải nghiệm giúp HS hình thành và phát triển các năng lực chung, các nănglực đặc thù Đồng thời, HS có cơ hội huy động và vận dụng kiến thức, kĩ năngmôn 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 vì những

lý do khách quan và chủ quan nên cơ sở vật chất ở nhiều trường THPT như thiết

bị, dụng cụ, hóa chất thực hành thí nghiệm chưa được đầu tư mua sắm bổ sungđáp ứng yêu cầu Mặt khác, các thí nghiệm Sinh học thường kéo dài, khó thuđược kết quả trong thời gian 45 phút của 1 tiết học, một số thí nghiệm có yêucầu cao về kĩ năng thực hiện nên việc áp dụng thí nghiệm thực hành trong dạyhọc môn Sinh học gặp rất nhiều khó khăn, dẫn đến việc dạy chay, học chay làphổ biến Do đó thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng đã được nghiên cứu và đưavào sử dụng trong trường học

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, thí nghiệm mô phỏng để tổ chức dạy học môn Sinh học sẽ tạo đượchứng thú và phát huy tính chủ động của HS trong quá trình khám phá khoa học Việc sử dụng các thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng như một phần bổ sungcho các phòng thí nghiệm thực hành thông thường, đồng thời được ứng dụng đểthực hiện trong các hoạt động học tập trên lớp, giúp HS hiểu sâu hơn và hứngthú với giờ học thực hành thí nghiệm và các tiết học lý thuyết Sinh học khôkhan, đồng thời khắc phục được những hạn chế về hóa chất, thiết bị ở cáctrường THPT hiện nay, từ đó hạn chế được tình trạng dạy chay, học chay trongdạy học môn Sinh học theo Chương trình 2018

Vì những lý do trên, trước những yêu cầu cấp thiết về đổi mới phương pháp vàhình thức dạy học để phát triển năng lực, phẩm chất của người học, đồng thờigóp phần để việc ứng dụng thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng môn Sinh họcnói riêng và các môn học thực nghiệm nói chung trong các trường học ngày

càng rộng rãi, phổ biến, tôi thực hiện đề tài: Sử dụng thí nghiệm ảo, thí nghiệm

mô phỏng để nâng cao hiệu quả dạy học chủ đề 1:Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở sinh vật- sinh học 11 theo chương trình GDPT 2018 tại trường THPT Triệu Sơn 1.

1.2 Mục địch nghiên cứu:

Sử dụng thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng để tổ chức dạy học nhằm nângcao hiệu quả dạy học chủ đề 1:Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở sinhvật - sinh học 11 nói riêng và chương rình sinh học ở THPT nói chung

1.3 Đối tượng nghiên cứu:

- Các thí nghiệm ảo, các thí ngiệm mô phỏng và sử dụng các thí nghiệm ảo, thínghiệm mô phỏng trong dạy học chủ đề 1:Trao đổi chất và chuyển hóa nănglượng ở sinh vật - sinh học 11 theo chương trình giáo GDPT 2018 cấp THPT

- Giáo viên và học sinh lớp 11 ở trường THPT Triệu Sơn 1

1.4 Phương pháp nghiên cứu:

- Phương pháp nghiên cứu lí luận:

+ Nghiên cứu tài liệu, sách, các công trình nghiên cứu, các tạp chí giáo dục… đểhình thành cơ sở lí luận cho đề tài

- Phương pháp điều tra: Trao đổi với giáo viên trong tổ, nhóm chuyên môn, học

sinh trong lớp, thăm dò học sinh các lớp trong cùng khối

- Phương pháp phỏng vấn:

+ Phỏng vấn trực tiếp HS.

+ Trao đổi với GV bộ môn

- Phương pháp quan sát: Quan sát các hoạt động học của các em trong các tiết

học, tiết thực hành, kiểm tra bài cũ, bài mới của HS

- Phương pháp dạy thực nghiệm:

+ Tiến hành dạy thực nghiệm trên các lớp 11B1, 11B2, 11B3, 11B4

- Phương pháp thống kê toán học:

+ Lập bảng biểu, thống kê, phân tích, xử lí các số liệu của đề tài, giúp đánh giávấn đề chính xác, khoa học

- Phương pháp tổng kết kinh nghiệm:

+ Từ kinh nghiệm thực tế giảng dạy nhiều năm, qua các tiết dự giờ sinh hoạtnhóm chuyên môn

+ Tổng kết, đánh giá hiệu quả thực tiễn của SKKN

2 Nội dung sáng kiến kinh nghiệm

2.1 Cơ sở lí luận của sáng kiến kinh nghiệm

2.1.1 Khái niệm thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng:

Thí nghiệm ảo là tập hợp các tài nguyên số đa phương tiện dưới hình thức đốitượng 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

Thí nghiệm mô phỏng được hiểu là các thí ngiệm được xây dựng từ các dụng

cụ và đối tượng mô phỏng trên cơ sở các đối tượng thực Khi tiến hành thínghiệm trên các đối tượng mô phỏng đó sẽ thu được kết quả phù hợp với cácquy luật như trong các thí nghiệm thực Do vậy khi tiến hành thí nghiệm môphỏng HS sẽ dễ dàng khám phá được những thuộc tính hay các mối quan hệgiữa các đối tượng.(18)

Thí nghiệm mô phỏng phù hợp để minh họa đối với các qua trình phức tạp, đặcbiệt là trong sinh học Nên để đi sâu vào bản chất của một vấn đề khoa học (cơchế, quá trình) thì việc sử dụng thí nghiệm mô phỏng là một giải pháp tối ưu.Bên cạnh đó, thí nghiệm còn có thể sử dụng trong các khấu khác nhau của quátrình dạy học

2.1.2 Đặc điểm của thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng:

2.1.2.1 Ưu điểm

- Thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng giúp giảm thiểu việc dạy chay, học chay

do thiếu trang thiết bị và điều kiện thực hành thí nghiệm, giúp người học chủđộng học tập để phù hợp với định hướng phát triển năng lực và phẩm chất HS

- Thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng giúp tăng hiệu quả giáo dục, qua tínhnăng tương tác với ngưới tiến hành thí nghiệm để có thể thiết lập các tình huống,các điều kiện tới hạn khó xảy ra trong thực tế để HS nắm được bản chất vấn đề.

- Thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng cùng bài giảng điện tử giúp áp dụngđược cả 3 yếu tố giáo dục hiện đại là “học + thực hành + kiểm tra đánh giá”nhằm nâng cao hiệu quả học tập

- Mang tính an toàn cao, có khả năng làm lại nhiều lần mà vẫn đảm bảo tínhchính

2.1.3 Vai trò của thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng:

- Thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng đóng vai trò là phượng tiện trực quan giúp HS tìm hiểu về sinh học và thực hành sinh học;

- Thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng có thể mô phỏng các quá trình, hiệntượng sinh học cần nhiều thời gian, công sức để có thể hoàn thành được trongmôi trường phòng thí nghiệm khoa học truyền thống Mặc dù thí nghiệm ảokhông thể thay thế thí nghiệm thật, nhưng chúng là một công cụ hữu ích trong cảdạy học lẫn nghiên cứu khoa học;

- Thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng có thể được sử dụng như một công cụnhận thức thu hút HS tham gia vào các hoạt động học tập và hình thành giảthuyết trong các tình huống giải quyết vấn đề;

- Thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng có thể được thực hiện một cách nhanhchóng, linh hoạt tùy theo sự điều khiển của GV và cho phép HS dễ dàng quansát, thu thập dữ liệu, thông tin Thí nghiệm ảo cũng được sử dụng như phươngpháp tiếp cận để tìm hiểu khoa học bằng cách cho phép người học đưa ra quyếtđịnh và kiểm soát các biến số;

- Thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng giúp HS làm quen với các ý tưởng, nộidung cơ bản của thí nghiệm, thiết bị, nguyên vật liệu, tiến trình thực hiện thínghiệm và luôn đạt được kết quả như mong đợi;

- Thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng kết hợp với thí nghiệm thật để tổ chứccho HS thực hành thí nghiệm;

- Thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng được sử dụng trong kiểm tra, đánh giá là

sự kết hợp hiệu quả giữa việc kết nối kiến thức đã học và kĩ năng vận dụng đểgiải thích các hiện tượng, quá trình trong thực tiễn cuộc sống

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

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 17 GV các môn Vật lí, Hóa học,Sinh học và Công nghệ trong nhà trường Xử lý số liệu điều tra cho thấy GV đãrất quan tâm đến việc sử dụng các phương pháp dạy học tích cực, vận dụngnhiều trong thực tiễn dạy học, 84% GV thường xuyên sử dụng phương pháp hỏiđáp – tìm tòi, 66% GV thường xuyên sử dụng phiếu học tập Đối với phươngpháp 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 trong dạyhọc

xuyên

Thỉnh thoảng

Hiếm khi Không Thí nghiệm

biểu diễn

Thí nghiệm thực hành

SL TL SL TL SL TL SL TL SL TL SL TLThí nghiệm

Phần lớn GV đã quá quen thuộc với những phương pháp dạy học truyền thốngnhư thuyết trình, giảng giải; năng lực thực hành thí nghiệm, năng lực công nghệthông tin của các GV còn hạn chế Đa số GV có tâm lí ngại khó, ngại khổ Sửdụng 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 lýthuyết, 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 biện pháp đã tiến hành để giải quyết vấn đề:

2.3.1 Xây dựng quy trình khai thác và ứng dụng thí nghiệm ảo, thí nghiệm

mở rộng trong dạy học

Qua nghiên cứu, tham khảo quy trình của một số tác giả và từ kinh nghiệmthực tiễn tổ chức dạy học của bản thân, tôi đã xây dựng quy trình khai thác vàứng dụng thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng trong dạy học môn Sinh học gồmcác bước như sau:

* 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, cấutrúc và yêu cầu cần đạt của từng bài; hệ thống hóa các nội dung bài học lý thuyết

và các thí nghiệm trong bài thực hành có thể ứng dụng thí nghiệm ảo Đây làbước định hướng cho việc tìm kiếm thí nghiệm ảo đáp ứng đúng yêu cầu

* Bước 2 Khảo sát, lựa chọn thí nghiệm ảo và thí nghiệm mô phỏng phù hợp:

Từ mục tiêu, yêu cầu cần đạt của từng nội dung bài học, từng thí nghiệm thựchành đã xác định ở bước 1, GV tiến hành tìm kiếm các thí nghiệm ảo, thínghiệm mô phỏng phù hợp trong nguồn tài nguyên số trên mạng Internet Trongquá trình tìm kiếm và sưu tầm cần lựa chọn nguồn tư liệu đáng tin cậy và chínhxác về mặt khoa học Nguồn tài nguyên đa phương tiện rất phong phú nên cầntiến hành nghiên cứu và phân tích nội dung của thí nghiệm ảo, thí nghiệm môphỏng sao cho phù hợp với yêu cầu của nội dung học tập và đối tượng HS

* Bước 3 Gia công sư phạm các thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng phù hợp với kế hoạch bài dạy:

Phần lớn các thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng hiện nay đều có phụ đề hoặcthuyết mình bằng tiếng Anh Điều này gây khó khăn cho HS trong việc quan sát,theo dõi thí nghiệm và thu nhận kiến thức Vì vậy, GV cần nghiên cứu kĩ các thínghiệm, tài liệu có liên quan để chèn phụ đề, thuyết minh tiếng Việt cho các thínghiệm ảo và thí nghiệm mô phỏng Trên cơ sở nguồn tư liệu thô đã được tíchlũy đó, tùy theo mục đích dạy học, có thể gia công sư phạm thêm phù hợp với kếhoạch bài dạy

* Bước 4 Xây dựng tiến trình tổ chức ứng dụng thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng:

Trên cơ sở thí nghiệm ảo và thí nghiệm mô phỏng, thí nghiệm đã được tuyểnchọn và gia công, GV xây dựng tiến trình tổ chức ứng dụng thí nghiệm ảo, thínghiệm mô phỏng:

+ Trong hoạt động dạy học khám phá kiến thức (thí nghiệm biểu diễn):

- Hướng dẫn sử dụng thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng minh họa nội dungcủa bài học;

- Giao nhiệm vụ học tập cho HS;

- HS thực hiện hoặc theo dõi thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng và thu nhậnkiến thức

+ Trong hoạt động dạy học thí nghiệm thực hành:

- Phổ biến mục tiêu, biện pháp thực hiện các thí nghiệm trong bài thực hành;

- Hướng dẫn sử dụng thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng kết hợp với các thí nghiệm thực (nếu có);

- Giao nhiệm vụ học tập cho HS;

- HS thực hiện thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng 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 cũng như công cụ đánh giá phù hợp với thí nghiệm ảo và xây dựng kế hoạch bài dạy

*Bước 5 Tổ chức hoạt động dạy học:

Dựa trên tiến trình tổ chức sử dụng thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng và kếhoạch bài dạy đã xây dựng ở bước 4, GV tổ chức các hoạt động thực hiện thí

nghiệm ảo,thí nghiệm mô phỏng trong dạy học để phát triển năng lực và phẩmchất cho HS.

* Bước 6 Đánh giá, điều chỉnh hoàn thiện tiến trình ứng dụng thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng :

Sau khi tổ chức hoạt động dạy học có ứng dụng thí nghiệm ảo,thí nghiệm môphỏng tiến hành đánh giá hiệu quả của quá trình thực hiện, có thể điều chỉnh phùhợp để vận dụng 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, thí nghiệm mô phỏng trong dạy học, GV có thể sử dụng các công cụnhư phiếu học tập, rubric, bảng kiểm… thông qua sự đánh giá của GV và HS

2.3.2 Khảo sát các thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng trong dạy học chủ

đề 1: trao đổi vật chất và chuyển hóa năng lượng ở sinh vật.

Sau khi thực hiện nghiên cứu các nội dung của môn Sinh học cấp THPT trongChương trình giáo dục phổ thông 2018, chúng tôi nghiên cứu, khảo sát và đánhgiá nguồn thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng trên các nền tảng tài nguyên số,thấy có kết quả là khoảng 1 số thí nghiệm phù hợp và có thể ứng dụng vào dạyhọc chủ đề 1: Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở sinh vật – Sinh học11theo chương trình GDPT 2018

Bảng 2 Kết quả khảo sát các thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng

https://olm.vn/chu-de/bai-Video thí nghiệm mô phỏng

https://rr1 -sn-expire=1718139024&ei=

MG

Thí nghiệm mô phỏng

8 Thí nghiệm sự thải

oxygen trong quá

trình quang hợp

Thí Nghiệm Chứng Minh Quang Hợp Giải Phóng Khí Oxygen mp4

i5o6d.googlevideo.com/

https://rr5 -sn-8pxuuxa-videoplayback?

expire=1718139405&e

Thí nghiệm mô phỏng

Thí nghiệm ảo

an ge:0cf2328b:lx_simulation:1?fullscreen=true

2 Thực hành hô hấp tế bào

https://

amrita.olabs.edu.in/?

sub=79&brch=17&sim=2

04 &cnt=4 và https://amrita.olabs.edu.in/

?sub=79&brch=16&sim=1

he sis/#

3 Ảnh hưởng của ánh sáng và nhiệt độ đến quang hợp:

https://

leosiiman.neocities.org/

lab-rate-of- photosynthesis/photolab-individual

11

2.3.3 Ứng dụng thí nghiệm ảo, thí nghiệm mô phỏng trong dạy học chủ đề 1: Trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở sinh vật - Sinh học 11 theo chương trình GDPT 2018.

Thực hiện đánh giá tính khả thi của việc vận dụng thí nghiệm ảo, thí nghiệm

mô phỏng để tổ chức các hoạt động dạy học chủ đề 1: Trao đổi chất và chuyển hóanăng lượng ở sinh vật - Sinh học 11 theo chương trình GDPT 2018, tôi nhận thấy

có thể sử dụng trong tất cả các hoạt động như: Hoạt động khởi động; Hoạt độnghình thành kiến thức mới; Hoạt động luyện tập; Hoạt động vận dụng hoặc trongdạy học thực hành thí nghiệm Sau đây là một số ví dụ ứng dụng thí nghiệm ảotrong dạy học:

2.3.3.1 Hoạt động khởi động