Thử nghiệm và cải tiến các thí nghiệm Sinh học 10 THPT
Khoá luận tốt nghiệp 1 Nguyễn Thị Hiền Môc lôc Trang PHẦN I: MỞ ĐẦU .3 PHẦN I MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài 1.1. Xuất phát từ mục tiêu của chương trình Sinh học phổ thông Mục tiêu về kĩ năng thực hành của chương trình Sinh học (SH) trung học phổ thông (THPT) là: “Rèn luyện và phát triển kĩ năng quan sát, thí nghiệm (TN). Học sinh (HS) được làm các tiêu bản hiển vi, tiến hành quan sát dưới kính lúp, biết sử dụng kính hiển vi, thu thập xử lí mẫu vật, biết bố trí và thực hiện một số TN giản đơn để tìm hiểu nguyên nhân của một số hiện tượng, quá trình SH”. Muốn thực hiện mục tiêu này, việc tiến hành các TN thuộc các bài thực hành trong sách giáo khoa (SGK) là một việc làm cần thiết. [12, 7] Lớp K56A Khoa Sinh học – ĐH Sư Phạm Hà Nội Khoá luận tốt nghiệp 2 Nguyễn Thị Hiền 1.2. Xuất phát từ vai trò của TN trong dạy học SH Trong dạy học SH, giáo viên (GV) sử dụng phương pháp thực hành TN khi nghiên cứu quá trình sinh lí, ảnh hưởng của các nhân tố sinh thái lên sinh vật. HS tự mình khám phá ra những điều mới mẻ từ những tác động chủ ý lên đối tượng TN, qua đó kích thích hứng thú học tập, tạo sự say mê, niềm tin khoa học. Các em thấy được vai trò của con người trong việc chinh phục, cải tạo tự nhiên. Do đó các TN không chỉ giúp HS hoàn thiện kĩ năng, kĩ xảo mà kết quả TN còn củng cố niềm tin khoa học cho HS. [2], [23] 1.3. Xuất phát từ thực trạng dạy - học các TN ở trường phổ thông Qua điều tra sơ bộ, chúng tôi nhận thấy, trên 80% giờ dạy thực hành đều được thực hiện ở trường phổ thông (PT). Tuy nhiên, đa số GV đều gặp khó khăn trong việc giảng dạy các TN thực hành. Nguyên nhân chủ yếu là do việc trình bày TN trong SGK chưa chính xác, tiến hành một số TN theo SGK không cho kết quả rõ ràng. Đa số TN tiến hành thiếu hoá chất và dụng cụ. Hoá chất chưa định rõ lượng và nồng độ. Ngoài ra hoá chất thường đắt, khó kiếm và khó bảo quản. 1.4. Xuất phát từ việc nghiên cứu các các TN SH10 Hiện nay, có một số luận văn nghiên cứu các TN cùng hướng với đề tài như luận văn của Mai Thị Thanh, Lê Phan Quốc, Cao Thị Minh Tú, Nguyễn Thị Cúc,… Các luận văn này đều tiến hành nghiên cứu thử nghiệm và cải tiến được một số TN trong chương trình SH10 THPT. Các tác giả còn đưa ra được các phương án đề xuất mới, có thể hỗ trợ GV trong quá trình dạy học: cải tiến TN, xây dựng bộ TN nhanh hay xây dựng bộ tài liệu hướng dẫn TN cho GV. Lớp K56A Khoa Sinh học – ĐH Sư Phạm Hà Nội Khoá luận tốt nghiệp 3 Nguyễn Thị Hiền Tuy nhiên, phần lớn TN thuộc phần SH tế bào của các tác giả đều chưa đưa ra được qui trình TN chuẩn. Một số TN cải tiến chưa đưa ra được tiêu chí đánh giá cụ thể, vì thế độ tin cậy của TN chưa cao. [6], [17], [19], [20] Bên cạnh đó, số lượng tài liệu hướng dẫn các TN cho GV chưa nhiều, vì thế GV còn gặp nhiều khó khăn trong việc tổ chức bài dạy thực hành. Chính vì những lí do trên, chúng tôi quyết định lựa chọn đề tài: “Thử nghiệm và cải tiến các thí nghiệm, phần Sinh học tế bào - SH10 THPT”. 2. Mục đích nghiên cứu Thông qua việc thử nghiệm các TN trong phần SH tế bào - SH10 THPT, rút ra được những thuận lợi và khó khăn khi thực hiện các TN, từ đó xây dựng một số qui trình TN chuẩn, góp phần nâng cao chất lượng dạy - học các bài thực hành thuộc chương trình SH10 THPT. 3. Giả thiết khoa học Nếu thử nghiệm và cải tiến thành công, đồng thời xây dựng được qui trình TN chuẩn cho các TN phần SH tế bào thì sẽ góp phần nâng cao chất lượng dạy học các bài thực hành phần SH tế bào - SH 10 THPT. 4. Khách thể và đối tượng nghiên cứu 4.1. Khách thể nghiên cứu: GV và HS lớp 10 THPT. 4.2. Đối tượng nghiên cứu: Các TN phần SH tế bào – SH 10 THPT. 5. Giới hạn nghiên cứu Đề tài tiến hành thử nghiệm và cải tiến các TN thuộc chương trình SGK SH10 THPT, bao gồm: - TN nhận biết Tinh bột. - TN nhận biết Prôtêin. - TN co và phản co nguyên sinh. Lớp K56A Khoa Sinh học – ĐH Sư Phạm Hà Nội Khoá luận tốt nghiệp 4 Nguyễn Thị Hiền - TN về sự thẩm thấu của tế bào. - TN về ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến hoạt tính của enzim. 6. Nhiệm vụ nghiên cứu 6.1. Nghiên cứu cơ sở lí luận về khái niệm, phân loại, vị trí, vai trò của TN với tư cách là một loại phương tiện dạy học (PTDH) trong lí luận dạy học, là cơ sở xác định các nguyên tắc, qui trình thử nghiệm, cải tiến TN. 6.2. Điều tra thực trạng dạy thực hành TN phần SH tế bào SH10 ở các trường THPT hiện nay. 6.3. Phân tích cấu trúc nội dung phần SH tế bào - SH10 THPT, từ đó xác định vị trí, vai trò, nội dung cụ thể của các bài thực hành trong phần này, đặc biệt chú ý đến các bài trong giới hạn nghiên cứu. 6.4. Xây dựng các nguyên tắc, qui trình thử nghiệm và cải tiến TN. 6.5. Tiến hành thử nghiệm các TN theo SGK, từ đó rút ra các nhận xét về những thuận lợi, khó khăn khi tiến hành TN, làm cơ sở đề xuất các phương án cải tiến TN. 6.6. Tiến hành các phương án cải tiến, ghi lại kết quả về mặt định tính và định lượng để so sánh với TN của SGK. 6.7. Kết luận, xây dựng thành qui trình TN chuẩn. 7. Phương pháp nghiên cứu 7.1. Nghiên cứu lí thuyết Nghiên cứu các tài liệu có liên quan đến nội dung đề tài, bao gồm: SGK SH THPT, sách hướng dẫn giảng dạy SH dành cho GV, các sách tham khảo, các giáo trình, các luận văn và một số tư liệu khác về các nội dung: - Cơ sở khoa học. - Mẫu vật. - Dụng cụ, hóa chất. Lớp K56A Khoa Sinh học – ĐH Sư Phạm Hà Nội Khoá luận tốt nghiệp 5 Nguyễn Thị Hiền - Cách tiến hành TN. Từ đó, chúng tôi rút ra những kết luận khoa học đáng tin cậy làm cơ sở lí luận đánh giá TN SGK, hình thành các phương án cải tiến và tổng kết thành TN chuẩn. 7.2. Thử nghiệm trong phòng TN Tiến hành thử nghiệm các TN SGK trong nội dung nghiên cứu tại phòng TN, tạo cơ sở thực tiễn để nhận xét, đánh giá những thuận lợi, khó khăn khi tiến hành theo phương án của SGK dựa trên các tiêu chí: - Mẫu vật. - Dụng cụ. - Hoá chất. - Các bước tiến hành TN. - Kết quả TN. Từ đó, đề xuất các phương án cải tiến về các nội dung tương ứng. 7.3. Phương pháp thống kê toán học Xử lí số liệu thu được để phân tích, đánh giá kết quả TN. PHẦN II KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHƯƠNG I CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ CƠ SỞ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1. Cơ sở lí luận 1.1.1. Khái niệm về TN Lớp K56A Khoa Sinh học – ĐH Sư Phạm Hà Nội Khoá luận tốt nghiệp 6 Nguyễn Thị Hiền Giáo dục và đào tạo (GD&ĐT) đang là vấn đề thách thức của toàn cầu. Hiện nay các quốc gia trên thế giới đang nỗ lực đổi mới nội dung và phương pháp GD&ĐT với nhiều mô hình, biện pháp khác nhau nhằm mở rộng qui mô, nâng cao tính tích cực trong dạy học và học một cách toàn diện, dạy làm sao để giúp người học hướng tới việc học tập chủ động, chống lại thói quen học tập thụ động. Muốn vậy cần phải nâng cao và cải tiến đồng bộ các thành tố liên quan, trong đó PTDH là một thành tố quan trọng. Theo nghĩa hẹp, PTDH là thiết bị nhằm đạt được mục đích dạy học đề ra. PTDH theo nghĩa rộng là tất cả nội dung, chương trình dạy học và phương tiện (thiết bị) đặc biệt của dạy học (cơ sở vật chất và thiết bị dạy học). Do đó, PTDH là tập hợp những đối tượng vật chất và tinh thần được GV sử dụng để điều khiển hoạt động nhận thức của HS. Phương tiện trực quan (PTTQ) được hiểu như là một hệ thống bao gồm các dụng cụ, đồ dùng, thiết bị kĩ thuật từ đơn giản đến phức tạp được dùng trong quá trình dạy học, với tư cách là đại diện cho hiện thực khách quan của sự vật, hiện tượng; tạo điều kiện thuận lợi cho việc khám phá, lĩnh hội kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo về đối tượng nghiên cứu; giúp HS củng cố, khắc sâu, mở rộng, nâng cao và hoàn thiện tri thức; qua đó rèn luyện những kĩ năng, kĩ xảo phát triển tư duy tìm tòi sáng tạo, năng lực quan sát, phân tích, tổng hợp, hình thành và phát triển động cơ học tập, tích cực làm quen với phương pháp nghiên cứu khoa học. Từ đó, HS có khả năng vận dụng những tri thức đã học vào thực tiễn để giải quyết các vấn đề trong cuộc sống. [16, 10] PTDH nói chung và PTTQ nói riêng là công cụ trợ giúp đắc lực cho GV trong quá trình tổ chức hoạt động dạy học ở tất cả các khâu của quá trình dạy học, kiểm tra bài cũ, hình thành kiến thức mới và kiểm tra đánh giá,… Lớp K56A Khoa Sinh học – ĐH Sư Phạm Hà Nội Khoá luận tốt nghiệp 7 Nguyễn Thị Hiền Trong dạy học SH hiện nay, TN thực hành là một loại PTTQ có tác dụng giáo dục HS một cách toàn diện. TN là việc gây ra một hiện tượng, một sự biến đổi nào đó trong điều kiện xác định để tìm hiểu, nghiên cứu, kiểm tra hay chứng minh.[9, 55] Thực hành là việc HS tự mình trực tiếp tiến hành quan sát, tiến hành các TN, tập triển khai các qui trình kĩ thuật chăn nuôi - trồng trọt. TN thực hành là việc tiến hành các TN trong các bài thực hành, được HS thực hiện, để các em có thể nắm rõ được mục đích TN, điều kiện TN. Qua tiến hành, quan sát TN, HS xác định được bản chất của hiện tượng, quá trình và tìm được các qui luật SH. Như vậy, với mục tiêu đổi mới phương pháp dạy học hiện nay, PTDH được hiểu rộng thêm là các phương tiện được sử dụng trong quá trình DH để hình thành các tình huống có vấn đề trong giờ học giúp HS tìm hiểu, củng cố, hoặc so sánh, vận dụng kiến thức. Vì thế, TN sẽ trở thành một PTDH hữu ích.[2, 74], [17] 1.1.2. Các qui tắc tiến hành TN TN được hình thành từ thực tiễn quan sát, nghiên cứu. Muốn tìm hiểu đúng qui luật của tự nhiên thì khi tiến hành TN - tách bộ phận ra khỏi chỉnh thể phải tuân theo các qui tắc sau: + Lặp lại nhiều lần, đảm bảo tính khách quan. Kết quả chỉ có giá trị khi giống nhau trên số lượng lớn mẫu nghiên cứu khác nhau. + Các yếu tố không TN cần giống nhau, chỉ thay đổi các yếu tố TN. + Sử dụng thống kê và xác suất để xử lí số liệu. Lớp K56A Khoa Sinh học – ĐH Sư Phạm Hà Nội Khoá luận tốt nghiệp 8 Nguyễn Thị Hiền + Bố trí TN trong cùng một thời gian và không gian. + Đảm bảo yếu tố ngẫu nhiên. + Xác định khoảng giá trị thử nghiệm của các yếu tố TN. + Phải có vật đối chứng và vật TN. 1.1.3. Cách tiến hành TN TN là một quá trình chủ động của con người. Tùy theo mục đích, nội dung mà TN có các bước tiến hành cụ thể khác nhau. Tuy vậy, TN luôn có một qui trình thực hiện chung là: Bước 1: Xác định giả thuyết TN bằng cách xác định vấn đề cần xem xét, và phỏng đoán kết quả sau khi tiến hành thử nghiệm vấn đề đó. Để dễ dàng và cụ thể hơn, ta trả lời các câu hỏi tương ứng: "Ai hay Cái gì? Khi nào? Như thế nào và tại sao?". Bước 2: Xác định các biến phụ thuộc, chính là các yếu tố không đổi trong TN về giá trị, từ đó xác định phương án TN, phương án đối chứng. Bước 3: Xác định biến độc lập hay yếu tố TN có giá trị thay đổi. Mỗi TN chỉ nên sử dụng một biến, các yếu tố còn lại được cố định để dễ so sánh. Bước 4: Xác định các cấp của biến độc lập, tức xác định khoảng giá trị thay đổi của yếu tố TN. Bước 5: Xác định các số lượng TN cần bố trí và quan sát; bằng số lần lặp lại nhân với số giá trị cần thử trên biến phụ thuộc. Bước 6: Thu thập và xử lí số liệu. 1.1.4. Phân loại TN thực hành trong dạy học SH 1.1.4.1. Theo mục đích của lí luận dạy học - TN hình thành kiến thức mới. - TN củng cố và hoàn thiện kiến thức. Lớp K56A Khoa Sinh học – ĐH Sư Phạm Hà Nội Khoá luận tốt nghiệp 9 Nguyễn Thị Hiền - TN để kiểm tra – Đánh giá. - TN để vận dụng kiến thức. 1.1.4.2. Theo thời gian cho kết quả TN - TN ngắn hạn. - TN dài hạn. 1.1.4.3. Theo địa điểm tiến hành TN - TN trong phòng TN. - TN ở vườn trường. - TN ở ngoài đồng ruộng. 1.1.5. Vai trò của TN thực hành trong dạy học SH SH là ngành khoa học tự nhiên, nghiên cứu về sự sống. Đối tượng của SH là thế giới sống. Trong đó, thực hành TN là phương pháp cơ bản, đặc trưng cho hoạt động nghiên cứu và dạy học SH. Trong dạy học SH, GV sử dụng phương pháp TN thực hành khi nghiên cứu quá trình sinh lí, ảnh hưởng của các nhân tố sinh thái lên sinh vật,… HS tự mình khám phá ra những điều mới mẻ từ những tác động chủ ý lên đối tượng TN, qua đó kích thích hứng thú học tập, tạo sự say mê, niềm tin khoa học. Các em thấy được vai trò của con người trong việc chinh phục, cải tạo tự nhiên. Do đó trong dạy - học SH, TN có vai trò đặc biệt quan trọng. Các TN không chỉ giúp HS hoàn thiện kĩ năng, kĩ xảo mà kết quả TN còn củng cố niềm tin khoa học cho HS. Căn cứ vào mục đích của quá trình dạy học, ta có thể chia TN thực hành làm các loại: + TN hình thành kiến thức mới. + TN củng cố và hoàn thiện kiến thức. Lớp K56A Khoa Sinh học – ĐH Sư Phạm Hà Nội Khoá luận tốt nghiệp 10 Nguyễn Thị Hiền + TN để kiểm tra - Đánh giá. + TN để vận dụng kiến thức. Nhưng tùy theo mục đích sử dụng, nội dung, cách tiến hành, thời gian tiến hành thực hành TN mà nó có vị trí khác nhau trong học phần. Ở cấp học THPT, TN thực hành thường được xếp vào bài cuối chương, gồm khoảng hai hay ba TN trong một bài với mục đích: + Củng cố kiến thức. + Phát triển tư duy logic, sáng tạo của HS. + Rèn luyện kỹ năng, kỹ xảo tiến hành TN. + Giúp HS nhận thức được thế giới khách quan, thế giới sinh vật cụ thể hơn. + Hình thành cho HS thái độ đúng đắn với môi trường sống xung quanh, với thế giới sinh vật. Như vậy, TN là một loại PTTQ có tác dụng giáo dục HS một cách toàn diện, đáp ứng được nhiệm vụ trí dục - đức dục tốt nhất. [2], [9], [19], [20] 1.2. Cơ sở thực tiễn 1.2.1. Đặc điểm cấu trúc nội dung phần SH Tế bào - SH10 THPT Phần SH tế bào là phần thứ hai trong chương trình SH10 THPT, gồm có 4 chương: Chương I: Thành phần hóa học của tế bào. Chương II: Cấu trúc của tế bào. Chương III: Chuyển hóa vật chất và năng lượng trong tế bào. Chương IV: Phân bào. Lớp K56A Khoa Sinh học – ĐH Sư Phạm Hà Nội . t i quyết định lựa ch n đề t i: Th nghi m v c i ti n c c th nghi m, ph n Sinh h c tế bào - SH10 THPT . 2. M c đích nghi n c u Th ng qua vi c th nghi m. ph n nâng cao chất lượng dạy - h c c c b i th c h nh thu c chương trình SH10 THPT. 3. Giả thiết khoa h c N u th nghi m v c i ti n th nh c ng, đồng th i