Dạy học khái niệm sinh học theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh

Giả thuyết nghiên cứu Phân tích sự phát triển của KN sinh học theo tiếp cận các cấp độ tổ chức và việc xây dựng bản đồ KN Sinh học sẽ giúp HS hình thành và phát triển các KN Sinh học th

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

KHOA SƯ PHẠM - -

ĐẶNG THỊ QUỲNH HƯƠNG

DẠY HỌC KHÁI NIỆM SINH HỌC THEO HƯỚNG TÍCH CỰC HÓA

HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM SINH HỌC Chuyên ngành: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC

Mã số: 60 14 10

HÀ NỘI, 2008

MỤC LỤC

Trang

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Lịch sử nghiên cứu 4

3 Mục tiêu nghiên cứu 8

4 Đối tượng và khách thể nghiên cứu 8

5 Giả thuyết nghiên cứu 8

6 Nhiệm vụ nghiên cứu 8

7 Phương pháp nghiên cứu 9

8 Những đóng góp mới của đề tài 10

9 Cấu trúc của luận văn 10

Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 12

1.1 Tổng quan về lý thuyết grap và bản đồ khái niệm 12

1.1.1 Lý thuyết Grap 12

1.1.1.1 Khái niệm về Grap 12

1.1.1.2 Cơ sở khoa học của việc chuyển hoá grap toán học thành grap dạy học 12

1.1.1.3 Grap dạy học 16

1.1.2 Bản đồ khái niệm 18

1.1.2.1 Khái niệm về bản đồ khái niệm 18

1.1.2.2 Cơ sở khoa học của bản đồ khái niệm 19

1.1.2.3 Sử dụng bản đồ khái niệm trong dạy học 23

1.1.3 So sánh grap và bản đồ khái niệm 24

1.2 Khái niệm, cách định nghĩa khái niệm và dạy học khái niệm 25

1.2.1 Khái niệm 25

1.2.1.1 Bản chất của khái niệm 25

1.2.1.2 Khái niệm Sinh học 28

1.2.2 Cách định nghĩa khái niệm 29

1.2.3 Dạy học khái niệm 31

1.2.3.1 Quá trình hình thành khái niệm 31

1.2.3.2 Sự phát triển khái niệm 35

1.3 Đặc điểm của các kiến thức khái niệm trong chương trình Sinh học phổ thông 37

1.3.1 Đặc trưng cơ bản của môn Sinh học 37

1.3.2 Đặc điểm của các kiến thứ c khái niệm trong chương trình Sinh ho ̣c phổ thông 38

1.4 Thực trạng dạy và học môn Sinh học ở trường THPT 38

1.4.1 Thực trạng dạy và học khái niệm 38

1.4.2 Nguyên nhân của thực trạng 45

Chương 2: DẠY HỌC KHÁI NIỆM SINH HỌC THEO HƯỚNG TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH 48

2.1 Hệ thống nguyên tắc sư phạm chỉ đạo dạy học khái niệm ở trường phổ thông 48

2.1.1 Nguyên tắc quán triệt mục tiêu, chương trình đào tạo 48

2.1.2 Nguyên tắc đảm bảo tính chính xác, khoa học của nội dung 48

2.1.3 Nguyên tắc đảm bảo tính hệ thống và tính kế thừa 49

2.1.4 Nguyên tắc phát huy tính tích cực, chủ động của học sinh 49

2.15 Nguyên tắc dạy học phù hợp với nhận thức của học sinh 50

2.1.6 Nguyên tắc đảm bảo việc đánh giá và tự đánh giá của học sinh 51

2.2 Xây dựng bản đồ khái niệm Sinh học 51

2.2.1 Các bước xây dựng bản đồ khái niệm 51

2.2.2 Phần mềm IHMC Cmap Tools – công cụ hỗ trợ xây dựng bản đồ khái niệm 53

2.2.1 Bản đồ khái niệm Sinh học 56

2.3 Phân tích sự phát triển một số khái niệm Sinh học cơ bản trong chương trình Sinh học phổ thông 61

2.3.1 Sự phát triển khái niệm về Trao đổi chất 62

2.3.2 Sự phát triển khái niệm về Sinh sản 64

2.4 Quy trình dạy học khái niệm Sinh học 66

2.5 Hình thành và phát triển một số khái niệm trong chương trình Sinh học THPT 71

2.5.1 Hình thành và phát triển khái niệm “Quang hợp” 71

2.5.2 Hình thành và phát triển khái niệm “Sinh sản hữu tính ở động vật” 84

Chương 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 91

3.1 Mục đích, nội dung và phương pháp thực nghiệm sư phạm 91

3.1.1 Mục đích thực nghiệm 91

3.1.2 Nội dung thực nghiệm 91

3.1.3 Phương pháp thực nghiệm 92

3.2 Xử lý số liệu 93

3.2.1 Phân tích kết quả định tính 93

3.2.2 Phân tích kết quả định lượng 93

3.3 Kết quả thực nghiệm 97

3.3.2 Phân tích kết quả định tính 97

3.3.2 Phân tích kết quả định lượng 101

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 116

1 Kết luận 116

2 Khuyến nghị 117

TÀI LIỆU THAM KHẢO 118 PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

1) Xuất phát từ tính cấp thiết của việc đổi mới PPDH: Hiện nay, trên thế giới

cũng như ở Việt Nam đã có những cuộc cải cách giáo dục lớn, toàn diện Trong đó, đổi mới phương pháp DH đóng vai trò quan trọng, nhằm phát huy tính tích cực, chủ

động, sáng tạo của HS

2) Xuất phát từ tầm quan trọng của DH KN Sinh học: Việc nắm vững hệ thống

KN Sinh học không chỉ là tiền đề để HS vận dụng vững chắc, có hiệu quả kiến thức Sinh học, mà còn là quá trình phát triển năng lực tư duy, góp phần bồi dưỡng thế giới

quan khoa học

3) Xuất phát từ cấu trúc chương trình Sinh học phổ thông: Phần lớn các KN cơ

bản được hình thành ở lớp trên là sự phát triển của các KN ở lớp dưới theo hướng mở

rộng, nâng cao

4) Xuất phát từ thực trạng dạy và học môn Sinh học hiện nay: Phần lớn HS

không được rèn luyện việc nắm vững bản chất KN và vận dụng vào giải quyết các

nhiệm vụ thực tế

2 Lịch sử nghiên cứu

Trên thế giới, có nhiều công trình nghiên cứu DH KN (N.M Veczilin, V.M.Cocxunxcaia, X.A.Mokeeva, B.V.Vceviatski ) và DH KN Sinh học (A.N Miacova và Comixacop, Gerhard Dietrich ) Các tác giả đều quan niệm KN là thành phần cơ bản trong việc nghiên cứu sự phát sinh, vận động và phát triển của sự vật, hiện tượng

Ở Việt Nam, vấn đề hình thành và phát triển KN cũng được nhiều tác giả quan tâm Đặc biệt là Trần Bá Hoành, Đinh Quang Báo, Nguyễn Đức Thành, Nguyễn Thức Tư, Vũ Lê, Phùng Huy Đổng

3 Mục tiêu nghiên cứu

Cụ thể hoá quy trình DH DH sinh học và xây dựng bản đồ DH Sinh học theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS, nhằm nâng cao chất lượng DH

4 Đối tƣợng và khách thể nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Sự hình thành và phát triển các KN Sinh học theo

hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS ở trường THPT

Khách thể nghiên cứu: Quá trình DH môn Sinh học ở trường phổ thông

5 Giả thuyết nghiên cứu

Phân tích sự phát triển của KN sinh học theo tiếp cận các cấp độ tổ chức và việc xây dựng bản đồ KN Sinh học sẽ giúp HS hình thành và phát triển các KN Sinh học theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức

6 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu tổng quan về lý thuyết grap, lý thuyết bản đồ KN và DH KN

- Nghiên cứu quy trình DH KN

- Điều tra thực trạng dạy và học môn Sinh học ở một số trường THPT

- Xây dựng một số bản đồ KN về các đặc trưng sống của sinh giới

- Phân tích sự phát triển của một số KN Sinh học cơ bản trong chương trình THPT

- Xác định hệ thống các nguyên tắc sư phạm chỉ đạo quá trình DH KN

- Bổ sung quy trình DH KN theo hướng phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của người học

- Thiết kế và tổ chức DH một số KN Sinh học khó trong chương trình Sinh học THPT

- Thực nghiệm sư phạm: Nhằm đánh giá hiệu quả và tính khả thi của việc DHKN theo hướng phát huy tính tích cực hoạt động nhận thức của HS

7 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu lý thuyết, phương pháp điều tra sư phạm, phương pháp thực nghiệm sư phạm và phương pháp thống kê toán học

8 Những đóng góp mới của đề tài

- Hệ thống hóa cơ sở lý luận về lý thuyết grap và bản đồ KN để vận dụng vào xây dựng bản đồ KN Sinh học

- Giới thiệu công cụ tiện ích hỗ trợ trong việc xây dựng bản đồ KN (phần mềm Cmap - Tools)

- Đề xuất quy trình DH KN giúp nâng cao hiệu quả DH KN Sinh học

- Xây dựng một số bản đồ KN về các đặc trưng sống của sinh giới Thiết kế và

tổ chức DH một số KN Sinh học theo tiếp cận cấu trúc - hệ thống

9 Cấu trúc của luận văn

Phần Mở đầu

Phần Kết quả nghiên cứu

Chương I: Cơ sở lý luận của đề tài

Chương II: Dạy học khái niệm Sinh học theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh

Chương III: Thực nghiệm sư phạm

Phần Kết luận và khuyến nghị

Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

1.1 Tổng quan về lý thuyết grap và bản đồ khái niệm

1.1.1 Lý thuyết Grap

Việc chuyển hoá grap toán học thành grap DH dựa trên cơ sở toán học, cơ sở

triết học, cơ sở tâm lý học sư phạm và cơ sở lý luận DH

Phương pháp Grap trong DH là phương pháp tổ chức tạo ra những sơ đồ học tập ở trong tư duy của HS Trên cơ sở đó, hình thành một phong cách tư duy khoa học mang tính hệ thống

Grap nội dung phản ánh một cách khái quát, trực quan cấu trúc logic phát triển bên trong của một tài liệu còn Grap hoạt động được xây dựng trên cơ sở của grap nội

dung kết hợp với các hoạt động DH

1.1.2 Bản đồ khái niệm

Bản đồ KN là công cụ dạng sơ đồ, dùng để sắp xếp và trình bày kiến thức Chúng bao gồm các KN và các từ (hoặc các cụm từ) liên kết chỉ mối quan hệ giữa các KN

Trong DH, người ta có thể sử dụng bản đồ KN để giảng dạy chuyên đề, củng

cố kiến thức hoặc kiểm tra - đánh giá kết quả học tập của HS

1.2 Khái niệm, cách định nghĩa khái niệm và dạy học khái niệm

1.2.1 Khái niệm

KN là những tri thức khái quát về những dấu hiệu bản chất và thuộc tính chung nhất của từng nhóm sự vật, hiện tượng cùng loại; về những mối liên hệ và tương quan tất yếu giữa các sự vật, hiện tượng khách quan”

Nếu căn cứ vào các dấu hiệu của sự vật hiện tượng, người ta chia KN thành KN

cụ thể và KN trừu tượng Nếu căn cứ vào đối tượng phản ánh, người ta chia KN thành

KN sự vật, KN hiện tượng, KN quá trình và KN quan hệ

KN Sinh học là tri thức khái quát những dấu hiệu và thuộc tính bản chất của các cấu trúc vật chất sống, của các hiện tượng, quá trình và qui luật Sinh học, phản ánh những mối liên hệ tương quan giữa chúng với nhau

Dựa vào phạm vi phản ánh của KN, có thể chia KN Sinh học thành KN đại

cương và KN chuyên khoa Các KN sinh học có thể được phân chia theo nhiều cách

khác (KN về quá trình sinh học, KN về cấu trúc của sự sống, KN về các đặc trưng

của sự sống, KN về chức năng của các tổ chức sống )

1.2.2 Cách định nghĩa khái niệm

Định nghĩa KN tức là phải chỉ ra những thuộc tính bản chất của KN, đủ để phân biệt

nó với các sự vật, hiện tượng khác Muốn định nghĩa KN, cần phải phân tích các đặc điểm của sự vật, hiện tượng để khái quát thành dấu hiệu bản chất

1.2.3 Dạy học khái niệm

DH KN bao gồm hai quá trình hình thành và phát triển KN Về cơ bản, quá

trình hình thành KN được chia thành 5 bước (Hình 1.4)

Sự phát triển KN phải đi đôi với vốn tri thức, năng lực trí tuệ và sự phát triển thế giới quan khoa học của HS Chính vì vậy, nội dung của từng KN ngày càng được đổi mới, cụ thể hóa và chính xác hóa

Hình 1.1: Sơ đồ hình thành KN theo con đường quy nạp và diễn dịch

(1) Xác định nhiệm vụ nhận thức

(3) Phân tích dấu hiê ̣u chung

và bản chất Đi ̣nh nghĩa KN

(khái quát hóa cảm tính ,

trừu tượng hóa kinh

nghiê ̣m)

Quy na ̣p

(2) Quan sát vâ ̣t thâ ̣t , vật

tươ ̣ng hình (trực quan cu ̣ thể)

Dựa vào hiê ̣n tượng , KN đã

biết để đến KN mới Phân tích dấu hiệu b ản chất Đi ̣nh nghĩa KN (khái quát hóa khoa ho ̣c , trừu tượng hóa lý

(4) Đưa KN mớ i vào hê ̣ thống KN đã học

(5) Luyện tâ ̣p và vâ ̣n du ̣ng KN

Cụ thể

Trư ̀ u tượng

1.3 Đặc điểm của các kiến thức khái niệm trong chương trình Sinh học phổ thông

1.3.1 Đặc trưng cơ bản của môn Sinh học

Đối tượng nghiên cứu Sinh học rất đa dạng, phong phú, với nhiều cấp độ tổ chức Sinh học còn là bộ môn khoa học thực nghiệm, có sự tích hợp kiến thức của nhiều ngành khoa học Trong giai đoạn hiện nay, kiến thức Sinh học tăng rất nhanh theo thời gian và có nhiều sự đổi mới Những đặc trưng đó đã chi phối hệ thống các phương pháp và nguyên tắc DH Sinh học

Trong chương trình Sinh học ở bậc trung học, phần lớn các KN được DH qua nhiều lớp, nhiều cấp, được phát triển từ chỗ chưa đầy đủ đến chỗ đầy đủ, từ phiến diện đến toàn diện, từ chưa sâu sắc đến sâu sắc

1.4 Thực trạng dạy và học môn Sinh học ở trường THPT

Chúng tôi đã tiến hành điều tra, khảo sát đối với 34 GV ở 3 trường THPT trên địa bàn Hà Nội: Có 12,8% số GV không xây dựng mục tiêu bài học; 31,4% số GV không tìm hiểu quá trình hình thành và phát triển các KN Có tới 78,7% số GV không quan tâm xem KN đã được định nghĩa chính xác chưa GV không giúp HS xác định nhiệm vụ nhận thức KN (32,8%), không giúp HS phân tích và phát hiện được dấu hiệu bản chất của KN (30,5%), không giúp HS đưa KN mới học vào hệ thống KN (45,9%) PPDH thường xuyên được sử dụng trong DH KN Sinh học là: thuyết trình, giảng giải, sử dụng

hệ thống câu hỏi (52,5 - 52,6%)

Kết quả điều tra 403 HS của các lớp 10, 11 ở 3 trường THPT (Hà Nội) cho thấy, phần lớn HS chỉ coi việc HS học môn Sinh học chỉ là một nhiệm vụ (59,25%), số HS yêu thích môn Sinh học chỉ chiếm 12,25% Số HS có thể tự đọc tài liệu, SGK mà không có hướng dẫn của GV chiếm tỉ lệ rất thấp (3,5%), tỉ lệ HS tìm đọc thêm tài liệu liên quan ngoài SGK chỉ chiếm 2% Sự chuẩn bị bài của HS chủ yếu là bằng cách học thuộc lòng trong vở ghi (33%) Đặc biệt, số HS chỉ học thuộc KN mà không hiểu bản chất chiếm tỷ lệ tới 25%

Chương 2: DẠY HỌC KHÁI NIỆM SINH HỌC THEO HƯỚNG TÍCH CỰC HÓA HOẠT ĐỘNG NHẬN THỨC CỦA HỌC SINH

2.1 Hệ thống nguyên tắc chỉ đạo dạy học khái niệm ở trường phổ thông

2.1.1 Nguyên tắc quán triệt mục tiêu, chương trình đào tạo

Việc DH KN Sinh học trong trường THPT cần phải dựa trên cơ sở quán triệt đúng đắn mục tiêu đào tạo, khai thác đúng mức nội dung SGK, dựa trên cơ sở thực tiễn, kinh nghiệm của HS

2.1.2 Nguyên tắc đảm bảo tính chính xác, khoa học của nội dung

Trong quá trình DH KN phải trang bị cho HS những tri thức khoa học, chính xác, phản ánh đúng bản chất của sự vật, hiện tượng; giúp HS làm quen với phương pháp nghiên cứu khoa học

2.1.3 Nguyên tắc đảm bảo tính hệ thống và tính kế thừa

GV chủ động phát hiện tính hệ thống, logic, phân tích yêu cầu cụ thể của việc nắm vững KN, đặt nó trong mối liên hệ với những KN khác không phải chỉ trong phạm vi

chương trình môn học mà cả ở những môn học có liên quan

2.1.4 Nguyên tắc phát huy tính tích cực, chủ động của học sinh

Vai trò của GV là nghiên cứu sự phát triển của KN, đảm bảo cho hoạt động nhận thức của HS vừa chủ động, tự giác vừa đem lại hiệu quả

2.15 Nguyên tắc dạy học phù hợp với nhận thức của học sinh

Việc tổ chức các hoạt động DH nói chung, DH KN sinh học nói riêng phải phù hợp với quá trình lĩnh hội và đặc điểm tâm lý nhận thức của HS

2.1.6 Nguyên tắc đảm bảo việc đánh giá và tự đánh giá của học sinh

GV cần giúp HS phát triển kỹ năng tự đánh giá, cần cải tiến nội dung và hình thức kiểm tra đánh giá theo hướng khuyến khích óc sáng tạo, phát triển năng lực giải quyết vấn

đề cho HS, tăng cường áp dụng các hình thức kiểm tra thường xuyên

2.2 Xây dựng bản đồ khái niệm Sinh học

2.2.1 Các bước xây dựng bản đồ khái niệm

1) Xác định câu hỏi trọng tâm

2) Xác định các khái niệm chính

3) Xây dựng một bản đồ khái niệm sơ bộ

4) Duyệt và sắp xếp lại bản đồ khái niệm

2.2.2 Phần mềm IHMC Cmap Tools – công cụ hỗ trợ xây dựng bản đồ khái niệm

Phần mềm Cmap Tools cho phép người thiết kế di chuyển các KN một cách dễ

dàng cùng với các liên kết của chúng, thay đổi kích thước, phông chữ và kiểu dáng, màu sắc cho các KN và các liên kết.Nó cũng cho phép từ một KN hoặc từ một liên kết giữa các

KN có thể liên kết tới các nguồn tài nguyên nằm ở bất cứ nơi nào trên Internet hoặc trong các tập tin cá nhân của người thiết kế (Hình 2.1)

Hình 2.1: Bản đồ khái niệm về Sinh giới

Thông qua việc liên kết giữa các bản đồ KN, người học có thể xây dựng các mô

hình tri thức (A.J Canas, 2003; A.J Canas, 2005) Điều đó có nghĩa là sự tìm hiểu của

người học về một lĩnh vực nào đó là không giới hạn, thông qua bản đồ KN

2.2.1 Bản đồ khái niệm Sinh học

Chúng tôi đề xuất Bản đồ KN Sinh học với tiếp cận theo hướng tập trung vào các

dấu hiệu đặc trưng của tổ chức sống Trong đó, đi sâu vào xây dựng bản đồ KN của hai dấu hiệu cơ bản của sự sống: Trao đổi chất và Sinh sản

Hình 2.2: Bản đồ khái niệm về Sinh giới

Hình 2.3: Bản đồ khái niệm về Sinh sản

Hình 2.4: Bản đồ khái niệm về Trao đổi chất

Hình 2.5: Bản đồ khái niệm về Quang hợp

Hình 2.6: Bản đồ khái niệm về Hô hấp tế bào

* Cách khai thác tài nguyên Bản đồ KN Sinh học trên mạng Internet:

Bản đồ KN Sinh học đã được lưu vào máy chủ Cmap Server trên mạng máy tính toàn cầu Vì thế, từ bất kỳ một máy tính nối mạng Internet nào đều có thể khai thác được các tài nguyên bản đồ KN

* Vai trò của bản đồ khái niệm Sinh học:

Bản đồ KN Sinh học được xây dựng trên phần mềm Cmap Tools có tính năng liên kết, giúp GV hiểu biết nhiều hơn về KN và mối quan hệ giữa các KN, xác định được vị trí của KN trong hệ thống các KN Ngoài ra, GV có thể hướng dẫn HS tự lập các bản đồ

KN, GV cũng có thể sử dụng bản đồ KN để kiểm tra hiểu biết của HS về KN, đánh giá kết quả học tập và khả năng sáng tạo của HS

2.3 Phân tích sự phát triển một số khái niệm Sinh học cơ bản trong chương trình Sinh học phổ thông

2.3.1 Sự phát triển các khái niệm về trao đổi chất

Ở Sinh học 6, HS hình thành KN TĐC thông qua hiểu biết về vai trò của các

cơ quan thực vật, HS cũng nhận thức được sự tác động qua lại giữa thực vật với môi trường

Ở Sinh học 7, thông qua mối quan hệ chặt chẽ của cấu trúc - chức năng của các

cơ quan, HS được tiếp cận với các KN về các kiểu TĐC và xác định được sự hoàn thiện dần của cơ quan và hình thức TĐC trong quá trình tiến hoá của sinh giới

Ở Sinh học 8, HS được nghiên cứu về sinh học người Thông qua đó, KN TĐC

ở giới động vật được tiếp tục phát triển: TĐC và chuyển hoá năng lượng thực chất gồm 2 quá trình đồng hóa và dị hóa xảy ra bên trong tế bào

Ở Sinh học 9, HS được nghiên cứu mối quan hệ về TĐC ở mức trên cơ thể, và đặt các mối quan hệ này trong sự tác động qua lại với môi trường

Ở Sinh học 10, HS được nghiên cứu về cơ chế phân tử, bản chất hóa học của quá trình TĐC, sự liên quan mật thiết giữa TĐC và chuyển hóa năng lượng Quá trình này luôn gắn với sự tham gia của các enzim

Trong chương trình Sinh học 11, HS được nghiên cứu bức tranh tổng thể về TĐC ở cấp độ cơ thể HS có thể lý giải được các hiện tượng và giải thích được cơ chế của quá trình TĐC ở thực vật và động vật

Các KN về TĐC ở cấp độ tổ chức trên cơ thể và cấp độ phân tử được phát triển theo hướng mở rông và nâng cao ở chương trình Sinh học 12 Các KN này được đi sâu nghiên cứu về cơ chế của các quá trình

2.3.2 Sự phát triển các khái niệm về sinh sản

Ở Sinh học 6, HS được nghiên cứu KN sinh sản sinh dưỡng (bằng rễ, thân, lá), sinh sản vô tính (bằng bào tử và mô) và sinh sản hữu tính (thụ tinh, thụ tinh chéo) ở thực vật

Ở Sinh học 7, các KN về sinh sản được bổ sung và phát triển qua các hình thức sinh sản của các ngành động vật

Ở Sinh học 8, HS được hoàn thiện dần KN sinh sản khi nghiên cứu khá chi tiết

về sinh sản ở người (cấu tạo cơ quan sinh sản, quá trình tạo giao tử, quá trình hình thành và phát triển của phôi)

Ở Sinh học 10, KN Sinh sản được nghiên cứu ở cấp độ tế bào, là sự thống nhất của 3 quá trình nguyên phân, giảm phân và thụ tinh

Ở Sinh học 11, KN sinh sản được cụ thể hóa bằng các hình thức sinh sản ở cấp cơ thể thực vật và động vật, các KN sinh sản được khảo sát ở các khía cạnh: cơ chế, ý nghĩa sinh học, phân loại và ứng dụng trong thực tiễn sản xuất

Ở Sinh học 12, KN sinh sản được mở rộng cả ở phần Di truyền học, Sinh thái học và Tiến hoá Đó là sinh sản ở cấp độ quần thể

Quá trình hình thành và phát triển các KN Sinh học không thể tách rời với các

KN của một số ngành khoa học khác

2.4 Quy trình dạy học khái niệm Sinh học

Hình thành KN chính là hoạt động góp phần vào quá trình phát triển KN và ngược lại, phân tích sự phát triển KN sẽ giúp việc hình thành KN đạt hiệu quả cao

hơn Quy trình DH KN gồm 2 giai đoạn chính (Hình 2.8):

* Giai đoạn 1: Phân tích sự phát triển của khái niệm

Căn cứ vào sự phát triển của các KN trong chương trình Sinh học THPT, có

thể chia KN Sinh học thành 3 dạng: KN chưa từng được định nghĩa trước đó; KN đã

được định nghĩa ở lớp dưới nhưng chưa đầy đủ; KN đã được định nghĩa đầy đủ ở lớp dưới, được nhắc lại hoàn toàn

Phân tích sự phát triển của KN gồm những bước sau:

- Xác định vị trí của KN trong chương trình phổ thông: Xác định xem KN cần

dạy đã được hình thành ở các lớp dưới chưa hay những dấu hiệu rời rạc của KN đã

từng được xuất hiện ở bài, chương nào?

- Chỉ ra các dấu hiệu chung, bản chất đã học của KN: liệt kê những dấu hiệu

của KN và xác định dấu hiệu bản chất của KN đã học

- Xác định các dấu hiệu mới, dấu hiệu cần chính xác hóa, khái quát hóa: Căn

cứ vào các dấu hiệu của KN đã học và các dấu hiệu của KN cần hình thành, chỉ ra các dấu hiệu mới, các dấu hiệu cần phát triển, có thể theo hướng chính xác hóa, khái quát hóa

Việc phân tích sự phát triển của KN cho phép người GV xác định được "kiến thức nền" của HS về KN để có cơ sở triển khai các hoạt động DH, hình thành KN cho

- Xác định dấu hiệu bản chất của KN

- Đưa khái niệm KN mới vào hệ thống các KN đã học

- Luyện tập và vận dụng KN

2.5 Hình thành và phát triển một số khái niệm trong chương trình Sinh học THPT

2.5.1 Hình thành và phát triển khái niệm “Quang hợp”

a) Giai đoạn 1: Tìm hiểu sự phát triển của KN

KN quang hợp đã được HS nghiên cứu ở lớp 6 qua Bài 21 - Quang hợp:

“Quang hợp là quá trình cây xanh nhờ có chất diệp lục, sử dụng khí cacbonic và

năng lượng ánh sáng mặt trời chế tạo ra tinh bột và nhả khí oxi”

Ở lớp 10, KN quang hợp được phát triển ở Bài 17 - Quang hợp:

+ Quang hợp là quá trình sử dụng năng lượng ánh sáng để tổng hợp chất hữu cơ từ

vô cơ Phương trình tổng quát: CO2 + H2O + NLAS  (CH2O) + O2

Giai đoạn 1: Phân tích sự

Hình 2.7: Quy trình dạy học khái niệm Sinh học

2) Chỉ ra các dấu hiệu chung, bản chất

đã học của KN

3) Xác định các dấu hiệu mới, dấu hiệu cần chính xác hóa, khái quát hóa 1) Xác định vị trí của KN trong chương trình phổ thông

+ Quang hợp là hình thức tự dưỡng đặc trưng cho thực vật, tảo và một số vi

khuẩn nhờ có sắc tố quang hợp

+ Quang hợp được chia làm 2 pha: Pha sáng xảy ra tại màng tilacoit và pha

tối xảy ra tại chất nền của lục lạp Thông qua pha sáng, năng lượng ánh sáng được

bị khử thành các sản phẩm hữu cơ nhờ năng lượng hóa học trong ATP và NADPH

Ở lớp 11, HS được tìm hiểu KN quang hợp ở cây xanh Ở bài 8, KN quang hợp được phát triển như sau:

+ Quang hợp là quá trình sử dụng năng lượng ánh sáng, mặt trời đã được diệp lục hấp thụ để tổng hợp cacbonhidrat và giải phóng oxi từ khí cacbonic và nước

hiệu (Bài 21, Sinh học 6) KN Quang hợp (Bài 17, Sinh học 10) KN Quang hợp (Bài 8 và 9, Sinh học 11) KN Quang hợp

1 Xảy ra ở cây xanh thực vật, tảo và một số VK Là hình thức tự dưỡng của Quang hợp ở thực vật (TV)

2 Nhờ diệp lục Nhờ sắc tố quang hợp Nhờ diệp lục

5 Tạo tinh bột Tạo chất hữu cơ (hóa năng) Tổng hợp cacbonhidrat

- Oxi được giải phóng từ phân tử nước

- Cố định CO2 thành cacbohidrat (nhờ hóa năng ATP, NADPH)

Pha tối (dấu hiệu mới so

với lớp 10): Có 3 con

đường cố định CO2, căn

cứ vào đó, chia ra 3 nhóm

TV (TV C3, TV C4và TV CAM)

chuyền năng lượng (dấu

hiệu mới so với lớp 10)

Lên lớp 10, KN quang hợp được phát triển theo hướng chính xác hóa: quang hợp không chỉ xảy ra ở thực vật mà còn có ở tảo và một số vi khuẩn có sắc tố quang hợp Có một số sắc tố khác cũng tham gia vào việc hấp thu quang năng, khởi động cho chuỗi phản ứng quang hợp Xuất hiện thêm 2 dấu hiệu hoàn toàn mới thuộc về cơ

chế của quang hợp: pha sáng và pha tối Lên lớp 11, dấu hiệu oxi được giải phóng từ

phân tử nước đã được làm rõ hơn nhờ phương trình phản ứng quang phân li nước:

2H2O Ánh sáng 4H+ + 4e- + O2

Diệplục

Phản ứng trên là phản ứng oxi hóa phân tử H2O, kết hợp với dấu hiệu khử CO 2

thành cacbohidrat học ở lớp 10, HS có thể thấy rõ bản chất hóa học của quang hợp là quá trình oxi hóa – khử

Pha sáng giống nhau ở mọi thực vật, nhưng pha tối có 3 con đường cố định

phần cơ bản và vai trò của từng loại sắc tố

b) Giai đoạn 2: Tổ chức hoạt động hình thành KN

* Hình thành KN “Quang hợp” ở Bài 17 (SGK Sinh học 10)

Bước 1: Đặt vấn đề:

GV đặt câu hỏi: Thế nào là sinh vật tự dưỡng? Sinh vật tự dưỡng thường tổng hợp

chất hữu cơ bằng con đường nào?

Bước 2+3: Dựa vào kiến thức đã biết dẫn tới KN

- GV yêu cầu HS nhắc lại KN quang hợp đã học ở lớp 6

- GV cho HS quan sát hình sau:

+ Câu hỏi 1: Nguyên liệu và sản phẩm của quá trình quang hợp là gì?

(Nguyên liệu: Năng lượng ánh sáng, sắc tố quang hợp, chất vô cơ - CO2, H2O; Sản phẩm: cacbohidrat – chất hữu cơ)

+ Câu hỏi 2: Những sinh vật nào có khả năng quang hợp?

(Thực vật, tảo, một số loại vi khuẩn có sắc tố quang hợp)

+ Câu hỏi 3: Sự chuyển hóa năng lượng trong quá trình quang hợp như thế nào?

Ánh sáng

Khí cacbonic

Nước

Cacbohirat

Ôxi

GV giúp HS phân tích, khái quát hóa và chính xác hóa các dấu hiệu đó:.HS dễ dàng nhận ra được các dấu hiệu bản chất của quá trình quang hợp:

Quang hợp là quá trình tổng hợp các chất hữu cơ từ vô cơ nhờ sử dụng năng lượng ánh sáng và sắc tố quang hợp

Phương trình tổng quát: CO2 + H2O + NLAS  (CH2O) + O2

GV cho HS quan sát hình 17.1 (SGK Sinh học 10, tr.67) hoặc sơ đồ sau:

Chu trình Calvin

Pha sáng

Pha tối

(CH2O)

Chu trình Calvin

Pha sáng

Pha tối

(CH2O)

GV đặt câu hỏi: Kể tên các giai đoạn của quá trình quang hợp Dựa vào cơ sở

nào người ta có thể phân chia như vậy?

GV chia lớp thành các nhóm để thực hiện nhiệm vụ: - Phân biệt pha sáng và

pha tối theo các đặc điểm cho sẵn trong phiếu học tập:

1 Vị trí diễn ra Màng tilacoit của lục lạp Chất nền của lục lạp

4 Bản chất Chuyển quang năng thành

hóa năng (trong ATP, NADPH)

Cố định CO2 (khử CO2thành cacbohidrat)

- Rút ra nhận xét về mối quan hệ giữa 2 pha trong quá trình quang hợp

(Pha sáng tạo ra năng lượng ATP và NADH để sử dụng trong pha tối Pha tối tạo ra chất hữu cơ từ việc đồng hóa CO2, tạo ra ADP và NADP+ dùng cho pha sáng Pha sáng và pha tối không thể tách rời Pha sáng là tiền đề cho pha tối, và pha tối tạo

ra sản phẩm dùng cho pha sáng):

Quang hợp được chia làm 2 pha: pha sáng là quá trình chuyển quang năng thành hóa năng và pha tối là quá trình khử CO 2 thành cacbohidrat

GV hỏi: Có ý kiến cho rằng: “Pha tối diễn ra vào ban đêm còn pha sáng diễn

ra vào ban ngày” Quan niệm đó đúng hay sai? Tại sao?

Với câu hỏi này, HS có thể nhận thức thêm được bản chất hai pha của quá trình quang hợp, không chỉ dừng lại ở dấu hiệu bên ngoài

Bước 4: Đưa KN vào hệ thống các KN đã có:

GV yêu cầu HS điền vào phiếu học tập sau:

A Đồng hóa B Pha sáng C Pha tối

Bước 5: Vận dụng, luyện tập

Câu hỏi 1: Chọn phương án trả lời đúng

A) Thực vật là nhóm sinh vật duy nhất có khả năng quang hợp

B) Quang hợp ở thực vật thực chất là quá trình dị dưỡng

C) Ở pha sáng xảy ra quá trình quang phân ly nước, tạo ra O2

D) Quá trình chuyển hóa quang năng thành hóa năng diễn ra ở pha tối

(Đáp án: C)

Câu hỏi 2: Trình bày những yếu tố nào có thể ảnh hưởng tới quá trình quang hợp ở

thực vật?

hợp ở thực vật CAM” ở Bài 9 (SGK Sinh học 10)

Bước 1: Đặt vấn đề

Quá trình quang hợp có diễn ra giống nhau ở tất cả các loài thực vật hay không?

Bước 2+3: Từ kiến thức đã biết dẫn tới KN mới

- GV yêu cầu HS viết phương trình phản ứng quang hợp:

6CO2 + 12H2O ASMT C6H12O6 + 6O2+ 6H2O

(C) (B)

Trao đổi chất và chuyển hóa năng lƣợng

Diệplục

- Để tìm hiểu về quang hợp ở thực vật C3, căn cứ vào kiến thức HS đã học

về pha sáng và pha tối ở lớp 10, GV cho HS so sánh vị trí diễn ra, nguyên liệu, sản phẩm, vai trò của pha sáng và pha tối thông qua việc hoàn thành phiếu học tập sau:

Các pha

Vị trí diễn ra Màng tilacoit của lục lạp Chất nền của lục lạp

Điều kiện và nguyên

Cố định CO2 (khử CO2thành cacbohidrat)

- Căn cứ vào đặc điểm của pha sáng và pha tối hãy cho biết oxi được giải phóng từ phân tử H 2 O hay CO 2 ?

(Oxi được giải phóng từ phân tử nước)

- Bản chất hóa học của quang hợp là gì?

(Là quá trình oxi hóa – khử)

GV kể tên một số thực vật sống ở các điều kiện khác nhau như: vùng ôn đới, nhiệt đới, sa mạc… GV hỏi HS:

- Môi trường sống cuả các nhóm thực vật này khác nhau như thế nào?

- Quá trình quang hợp của các nhóm thực vật này có khác nhau không?

GV cho HS đọc SGK hoàn thành phiếu học tập:

CO2 đầu tiên

Sản phẩm ổn

định đầu tiên

-AOA chuyển hoá thành Malat

Điều kiện

cố định

Ánh sáng, nhiệt

độ, nồng độ CO2, O2 binh thường

Nóng ẩm kéo dài, ánh sáng, nhiệt độ cao, nồng độ CO2 giảm, nồng độ O2 tăng

Khí hậu vùng sa mạc khô hạn kéo dài, nhiệt

độ cao

Ý nghĩa

Sự thích nghi kỳ diệu của sinh vật với môi trường, thể hiện qua các con đường cố định CO2

Là con đường cố định CO2 phổ biến tạo ra nguồn cacbon hữu cơ sơ cấp

- Có sự phân công đặc biệt trong việc thực hiện chức năng quang hợp của cây C4

- QH mạnh và có hiệu quả, năng suất sinh học cao

- Thích nghi với điều kiện của thực vật mọng nước

- Cường độ quang hợp thấp, năng suất sinh học thấp hơn thực vật khác

Đại diện

Phổ biến ở thực vật: cây gỗ lớn, cây họ đậu

Ngô, mía, cỏ lồng vực, cỏ gấu Dứa, xương rồng, cây thuốc bỏng

Bước 4: Đưa KN mới vào hệ thống các KN đã học

GV xây dựng grap về trao đổi chất và chuyển hóa năng lượng ở thực vật, giúp

HS xác định được vị trí của KN trong hệ thống các KN có liên quan

Bước 5: Luyện tập, vận dụng KN

GV cho HS vận dụng KN mới hình thành vào việc đưa ra các đề xuất: Con người có thể tăng năng suất cây trồng thông qua việc điều chỉnh quá trình quang hợp của chúng như thế nào?

2.5.2 Hình thành và phát triển khái niệm “Sinh sản hữu tính”

a) Giai đoạn 1: Tìm hiểu sự phát triển của KN

Ở lớp 6, HS được tìm hiểu các hình thức sinh sản hữu tính ở thực vật thông qua việc tìm hiểu cấu tạo và chức năng các cơ quan sinh sản của thực vật HS cũng được làm quen với các KN nhị, nhụy, bao phấn, noãn, hạt phấn, giao phấn, tự thụ phấn

Ở lớp 7, KN sinh sản hữu tính được phát triển qua các hình thức sinh sản của các ngành động vật, thông qua nghiên cứu giải phẫu và sinh lý động vật

Pha tối Pha sáng

TĐC và chuyển hóa năng lƣợng ở thực vật

Thực vật C3 Thực vật C4 Thực vật CAM

Trong chương trình Sinh học 8, HS được hoàn thiện dần KN sinh sản hữu tính khi nghiên cứu sinh sản của người

Ở lớp 10, HS được nghiên cứu kỹ hơn về cơ chế sinh sản ở cấp độ tế bào và sự thống nhất của 3 quá trình nguyên phân, giảm phân và thụ tinh trong sinh sản hữu tính

Ở lớp 11, KN sinh sản hữu tính được nghiên cứu như là một trong 2 hình thức sinh sản của sinh vật ở cấp cơ thể KN sinh sản hữu tính được phát triển một cách tổng quát hóa với đầy đủ dấu hiệu bản chất

Sinh sản hữu tính là sự hợp nhất của giao tử đực (n) và giao tử cái (n) thành hợp tử (2n) phát triển thành cơ thể mới

Sinh sản hữu tính ở thực vật và sinh sản hữu tính ở động vật có các dấu hiệu chung, tuy nhiên chúng có những dấu hiệu riêng, đặc trưng cho giới Vì vậy, trước hết GV phải giúp HS hình thành được những dấu hiệu chung của sinh sản ở cấp cơ thể sau đó mới phát triển KN ở các đối tượng khác nhau

b) Giai đoạn 2: Tổ chức hoạt động hình thành KN "Sinh sản hữu tính ở động vật"

(Bài 45, Sinh học 11)

Bước 1: Đặt vấn đề: Tại sao trong sinh sản hữu tính, con cái sinh ra lại giống bố mẹ

về những nét cơ bản nhưng lại khác bố mẹ về nhiều chi tiết? Điều đó có ý nghĩa sinh

học như thế nào? Cơ chế của các hiện tượng đó ra sao?

Bước 2+3: Dựa vào các dấu hiệu đã biết dẫn tới KN mới

GV cho HS quan sát Hình 45.1 (SGK Sinh học 11):

GV yêu cầu HS nêu ra các giai đoạn chính trong quá trình sinh sản hữu tính

(Hình thành giao tử - cơ chế giảm phân; Hình thành hợp tử - cơ chế thụ tinh;

Phát triển thành cơ thể mới - cơ chế nguyên phân)

GV cho HS quan sát sơ đồ 2.9

Hình 2.8: Cơ chế gisinh sản hữu tính ở động vật

GV yêu cầu HS:

- Nhận xét về bộ nhiễm sắc thể của loài qua các giai đoạn của sinh sản hữu

tính?

(Qua giảm phân hình thành giao tử: số lượng NST trong giao tử giảm đi một

nửa so với bộ NST lưỡng bội tạo thành bộ nhiễm sắc thể đơn bội (n = 3) Qua thụ tinh

hình thành hợp tử: bộ NST lưỡng bội (2n = 6) được khôi phục Qua nguyên phân: tất

cả các tế bào trong cơ thể mới có bộ NST lưỡng bội 2n giống bố mẹ và giống hợp tử)

- GV yêu cầu HS: So sánh bộ NST lưỡng bội của con với bộ NST lưỡng bội của

bố mẹ?

(Giống với bố, mẹ về số lượng NST, khác với bố mẹ về cấu trúc di truyền)

GV gợi ý HS tìm ra dấu hiệu bản chất: - Tại sao bộ NST của con lại giống với

của bố mẹ về số lượng?

(Nhờ cơ chế giảm phân hình thành giao tử, số lượng NST giảm đi một nửa so

với bộ NST của bố mẹ Quá trình thụ tinh hình thành hợp tử, bộ NST lưỡng bội được

2n =

8

phục hồi do sự kết hợp của 2 bộ NST đơn bội Trong quá trình phát triển thành cơ thể mới, bộ NST trong các tế bào giống hệt với bộ NST của hợp tử)

- Tại sao bộ NST của con khác với bố mẹ về cấu trúc di truyền?

(Qua giảm phân từ 2 cơ thể bố, mẹ hình thành nên nhiều loại giao tử khác nhau, qua thụ tinh các giao tử được tổ hợp theo nhiều cách tạo ra sự đa dạng về vật chất di truyền)

Qua 2 sơ đồ trên, GV giúp HS rút ra các dấu hiệu bản chất của sinh sản hữu tính: Có cơ chế giảm phân và thụ tinh; So với bố mẹ, bộ NST ở đời con không thay đổi về số lượng, nhưng vật chất di truyền luôn đổi mới

Sinh sản hữu tính là hình thức sinh sản tạo ra cá thể mới có sự tham gia của giao tử đực và giao tử cái, luôn gắn với quá trình giảm phân và kèm theo sự tổ hợp vật chất di truyền của bố và mẹ

Sinh sản hữu tính ở động vật gồm 3 giai đoạn: hình thành giao tử, thụ tinh và phát triển phôi/phôi thai

Bước 4: Đưa KN mới học vào hệ thống: Yêu cầu HS xây dựng sơ đồ grap và so sánh

sinh sản hữu tính ở thực vật và động vật

Bước 5: Vận dụng KN: Giải thích ý nghĩa sinh học hiện tượng một số loài động vật

lưỡng tính, nhưng lại thụ tinh chéo?

Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM

3.1 Mục đích, nội dung và phương pháp thực nghiệm sư phạm

3.1.1 Mục đích thực nghiệm: Đánh giá tính khả thi của việc áp dụng quy trình DH

KN mới bổ sung và bản đồ KN Sinh học ở trường phổ thông

3.1.2 Nội dung thực nghiệm: Bài 17: Quang hợp, Sinh học 10 (Đợt 1) và Bài 45:

Sinh sản hữu tính ở động vật, Sinh học 11 (Đợt 2)

3.1.3 Phương pháp thực nghiệm: Tổ chức thực nghiệm tại trường THPT Phạm Hồng

Thái, Hà Nội, chia làm 2 đợt: Đợt 1: Lớp TN là 10A1 có 46 HS, lớp ĐC là 10A2 có 48 HS Đợt 2: Lớp TN là 11A5 có 45 HS, lớp ĐC là 11A3 có 48 HS Kiểm tra chất lượng ở lớp ĐC

và lớp TN với cùng thời gian, cùng đề và cùng biểu điểm.Một đề kiểm tra dùng ngay sau

thực nghiệm, một đề dùng sau 2 tuần

3.2 Xử lý số liệu

3.3 Kết quả thực nghiệm

3.3.1 Phân tích định tính

3.3.1.1 Phân tích các hoạt động và thái độ của HS trong quá trình dạy học

Ở lớp TN, HS chú ý vào bài giảng, tích cực phát biểu ý kiến, hăng hái, hoạt

động nhóm sôi nổi hơn so với lớp ĐC, Có một vài HS đặt câu hỏi với GV Ví dụ: Lá

cây rau dền có màu đỏ, liệu cây rau dền có quang hợp không?

3.3.1.2 Phân tích chất lượng bài kiểm tra của học sinh

HS ở lớp TN nêu được đầy đủ dấu hiệu của KN hơn và vận dụng KN tốt hơn

so với HS lớp ĐC Nhiều dấu hiệu khó đa số HS lớp ĐC không nêu được Bên cạnh

đó, HS ở lớp TN cũng lưu giữ kiến thức tốt hơn, thể hiện ở tỉ lệ HS đạt điểm khá và giỏi giữ ở mức ổn định, còn ở lớp ĐC, hầu hết HS trình bày không đầy đủ các dấu hiệu chung và bản chất của KN, tỉ lệ HS bị điểm kém tăng lên

3.3.2 Phân tích định lượng

3.3.2.1 Kết quả trong thực nghiệm

a Kết quả bài kiểm tra số 1

Sau khi xử lý kết quả, chúng tôi xây dựng biểu đồ biểu diễn tần suất điểm số:

Hình 3.1: Biểu đồ biểu diễn tần suất điểm số bài kiểm tra số 1

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

TN ĐC

Hình 3.2: Đồ thị biểu diễn tần suất hội tụ tiến điểm bài kiểm tra số 1

b Kết quả bài kiểm tra số 2

Hình 3.3: Biểu đồ biểu diễn tần suất điểm bài kiểm tra số 2

fi %

xi

fi %