Sử dụng thí nghiệm trong dạy học Sinh lí thực vật cho sinh viên ngành Sư phạm Sinh học ở các trường Cao đẳng Sư phạm

Xuất phát từ vai trò của thí nghiệm trong quá trình dạy học Sinh học Trong quá trình dạy học các môn khoa học tự nhiên, phương pháp quan sát, thí nghiệm TN có vai trò quan trọng trong v

ĐỖ THỊ LOAN

Sö DôNG THÝ NGHIÖM TRONG D¹Y HäC SINH LÝ THùC VËT

CHO SINH VI£N NGµNH S¦ PH¹M SINH HäC

ë C¸C TR¦êNG CAO §¼NG S¦ PH¹M

Chuyên ngành: Lý luận và Phương pháp dạy học bộ môn Sinh học

Mã số: 9140111

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn khoa học: GS.TS ĐINH QUANG BÁO

HÀ NỘI - 2018

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của GS TS Đinh Quang Báo Các kết quả, số liệu trình bày trong luận án là trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Hà Nội, tháng 4 năm 2018

Tác giả luận án

ĐỖ THỊ LOAN

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn khoa

học GS TS Đinh Quang Báo đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tôi trong suốt

quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện đề tài

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tập thể bộ môn Phương pháp dạy học Sinh học và bộ môn Sinh lí thực vật và Sinh học ứng dụng, khoa Sinh học, Phòng Sau Đại học, Ban Giám hiệu Trường Đại học Sư phạm Hà Nội đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi học tập và nghiên cứu và hoàn thiện luận án

Tôi xin chân thành cảm ơn các trường Đại học Sư phạm, trường Cao đẳng Sư phạm và các giảng viên đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong quá trình điều tra sư phạm và thực nghiệm sư phạm

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu cùng các thầy cô giáo Trường Cao đẳng Sư phạm Hưng Yên và Trường Trung học phổ thông Chuyên Hưng Yên – nơi tôi đã và đang công tác đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi nghiên cứu và hoàn thiện luận án

Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn các thành viên trong gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án

Hà Nội, tháng 4 năm 2018

Tác giả luận án

ĐỖ THỊ LOAN

MỤC LỤC

Trang

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục chữ viết tắt trong luận án vi

Danh mục bảng vii

Danh mục biểu đồ, sơ đồ ix

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài 2

3 Giả thuyết khoa học 2

4 Đối tượng và khách thể nghiên cứu 2

5 Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài 3

6 Phương pháp nghiên cứu 3

7 Những đóng góp mới của đề tài 6

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 7

Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 7

1.1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu 7

1.1.1 Sự ra đời của thí nghiệm trong nhận thức loài người 7

1.1.2 Một số nghiên cứu sử dụng thí nghiệm trong dạy học 8

1.1.3 Tình hình nghiên cứu về kĩ năng, rèn luyện kĩ năng cho người học 14

1.2 Cơ sở lí luận của đề tài 19

1.2.1 Thí nghiệm 19

1.2.2 Sử dụng thí nghiệm trong dạy học Sinh học 29

1.2.3 Kĩ năng, kĩ năng thiết kế thí nghiệm, kĩ năng làm thí nghiệm 33

1.2.4 Kĩ năng dạy học và kĩ năng dạy học thí nghiệm 41

1.3 Cơ sở thực tiễn 42

1.3.1 Mục đích, nội dung và phương pháp điều tra 42

1.3.2 Kết quả và phân tích 43

Tiểu kết chương 1 55

Chương 2 SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC SINH LÍ THỰC VẬT CHO SINH VIÊN NGÀNH SƯ PHẠM SINH HỌC Ở TRƯỜNG CAO

ĐẲNG SƯ PHẠM 57

2.1 Xác định mục tiêu học phần Sinh lí thực vật 57

2.2 Phân tích cấu trúc nội dung học phần 59

2.3 Xác định các loại thí nghiệm trong học phần Sinh lí thực vật 62

2.4 Quy trình sử dụng thí nghiệm trong dạy học sinh lí thực vật 68

2.4.1 Nguyên tắc sử dụng thí nghiệm trong dạy học Sinh lí thực vật 68

2.4.2 Quy trình sử dụng thí nghiệm trong dạy học sinh lí thực vật 69

2.4.3 Các mức độ sử dụng quy trình tổ chức sử dụng thí nghiệm trong dạy học Sinh lí thực vật 77

2.4.4 Vận dụng quy trình sử dụng thí nghiệm trong dạy học sinh lí thực vật 80

2.5 Tích hợp rèn luyện nghiệp vụ sư phạm về sử dụng thí nghiệm ở phổ thông 100

2.5.1 Định hướng sinh viên sử dụng thí nghiệm trong dạy học Sinh lí thực vật cho sinh viên Sư phạm Sinh học 101

2.5.2 Lựa chọn nội dung sinh lí thực vật để tích hợp rèn luyện nghiệp vụ sư phạm về sử dụng thí nghiệm ở phổ thông 101

2.5.3 Sử dụng thí nghiệm trong dạy học Sinh lí thực vật bằng nhiều phương pháp khác nhau 103

2.6 Đánh giá hiệu quả việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học Sinh lí thực vật 103

2.6.1 Mục đích đánh giá 103

2.6.2 Nội dung đánh giá 103

2.6.3 Phương pháp đánh giá 104

2.6.4 Công cụ đánh giá 104

Tiểu kết chương 2 117

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 119

3.1 Mục đích thực nghiệm 119

3.2 Nội dung thực nghiệm 119

3.3 Phương pháp thực nghiệm 119

3.3.1 Đối tượng thực nghiệm 119

3.3.2 Cách tiến hành thực nghiệm 120

3.3.3 Phương pháp thu thập dữ liệu và đo lường 121

3.3.4 Phương pháp đánh giá kết quả thực nghiệm 122

3.4 Kết quả thực nghiệm 124

3.4.1 Phân tích định lượng kết quả thực nghiệm 124

3.4.2 Phân tích định tính 137

Tiểu kết chương 3 140

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 141

DANH MỤC CÔNG TRINH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 143

TÀI LIỆU THAM KHẢO 144 PHỤ LỤC

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN

DANH MỤC BẢNG

Trang

Bảng 1.1 Các phương pháp sử dụng TN trong dạy học 29

Bảng 1.2 Các KN thành phần của KN thiết kế TN 36

Bảng 1.3 Mô tả kĩ năng làm thí nghiệm 39

Bảng 1.4 Kết quả điều tra nhận thức của GV CĐSP về mức độ cần thiết của việc sử dụng TN SLTV ở trường CĐSP 43

Bảng 1.5 Nhận thức của GV CĐSP về mục đích của việc sử dụng các thí nghiệm trong dạy học SLTV 43

Bảng 1.6 Kết quả điều tra mức độ sử dụng thí nghiệm trong các khâu của quá trình dạy học SLTV 44

Bảng 1.7 Kết quả điều tra mức độ sử dụng các thí nghiệm trong các giờ dạy lý thuyết trong dạy học SLTV 45

Bảng 1.8 Kết quả điều tra mức độ phát triển KN thiết kế TN cho SV 46

Bảng 1.9 Kết quả điều tra về vấn đề phát triển KN thành phần của KN thiết kế TN 47 Bảng 1.10 Kết quả điều tra về thời điểm hướng dẫn kĩ thuật phòng TN cho SV 47

Bảng 1.11 Kết quả điều tra mức độ hướng dẫn kĩ thuật phòng thí nghiệm 48

Bảng 1.12 Kết quả điều tra việc hình thành KN làm TN cho SV 49

Bảng 1.13 Kết quả điều tra tích hợp việc rèn luyện KN dạy học TN ở phổ thông 50

Bảng 1.14 Kết quả điều tra về hiểu biết của SV về vai trò của TN trong quá trình dạy học SLTV 51

Bảng 1.15 Kết quả điều tra về mức độ tự tin của SV về KN khi dạy TN ở phổ thông 52

Bảng 1.16 Kết quả điều tra về mức độ đạt được về KN làm TN của SV 53

Bảng 1.17 Thang đo mức độ của KN làm TN 53

Bảng 1.18 Kết quả điều tra về khó khăn và mong muốn của SV trong việc nâng cao KN làm TN SLTV 54

Bảng 2.1 Nội dung chủ đề Sinh lí thực vật 59

Bảng 2.2 Một số thí nghiệm SLTV sử dụng trong chủ đề 64

Bảng 2.3 Các phương pháp có sử dụng thí nghiệm trong dạy học 74

Bảng 2.4 Các hoạt động của GV và SV trong quá trình dạy học chủ đề SLTV 75

Bảng 2.5 Các mức độ sử dụng quy trình tổ chức sử dụng TN trong dạy học SLTV 78

Bảng 2.6 Các TN sử dụng trong chủ đề “quang hợp ở thực vật” 83

Bảng 2.7 Nội dung và kết quả TN sử dụng trong chủ đề “Quang hợp ở thực vật” 85

Bảng 2.8 Ma trận các yêu cầu cần đạt sau khi học xong chuyên đề 95

Bảng 2.9 Các TN SLTV trong chương trình Sinh học THCS 102

Bảng 2.10 Phương pháp đánh giá việc sử dụng TN trong dạy học SLTV 104

Bảng 2.11 Rubric đánh giá KN làm TN 108

Bảng 2.12 Rubric đánh giá được sử dụng để đánh giá KN làm TN 111

Bảng 2.13 Bảng mô tả các mức độ đạt được của KN làm TN 113

Bảng 2.14 Biểu hiện các mức độ của thang đo phát triển KN làm TN 114

Bảng 2.15 Phiếu quan sát – đánh giá kĩ năng 116

Bảng 3.1 Các chủ đề triển khai thực nghiệm 119

Bảng 3.2 Thông tin về trường, lớp và giáo viên triển khai thực nghiệm 119

Bảng 3.3 Nội dung cần đo và công cụ sử dụng trong quá trình thực nghiệm sư phạm 121 Bảng 3.4 Thang đo mức độ phát triển của KN làm TN 123

Bảng 3.5 So sánh kết quả điểm kiểm tra kiến thức qua 3 lần kiểm tra 126

Bảng 3.6 Tỉ lệ % các mức độ về kiến thức qua các lần kiểm tra 126

Bảng 3.7 Kết quả kiểm định điểm trung bình giữa các lần kiểm tra kiến thức 128

Bảng 3.8 Bảng tổng hợp kết quả đánh giá KN thực hiện kĩ thuật phòng TN 128

Bảng 3.9 Bảng tổng hợp kết quả đánh giá KN thực hiện các bước theo quy trình TN 130

Bảng 3.10 Bảng tổng hợp kết quả đánh giá KN thu thập số liệu TN 131

Bảng 3.11 Bảng tổng hợp kết quả đánh giá KN phân tích kết quả TN sau khi xử lí số liệu 133

Bảng 3.12 Tỉ lệ % các mức độ về kĩ năng làm TN qua các lần đánh giá 134

Bảng 3.13 Sự tương quan giữa kết quả học tập với kết quả về kiến thức và KN làm TN ở lần kiểm tra thứ 3 137

DANH MỤC BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ

Trang

BIỂU ĐỒ

Biểu đồ 1.1 Kết quả điều tra nhận thức của GV CĐSP về việc sử dụng TN

trong dạy học Sinh học ở trường CĐSP 43

Biểu đồ 3.1 Biểu đồ phân phối tần suất điểm Xi của bài kiểm tra lần 1 124

Biểu đồ 3.2 Biểu đồ phân phối tần suất điểm Xi của bài kiểm tra lần 2 125

Biểu đồ 3.3 Biểu đồ phân phối tần suất điểm Xi của bài kiểm tra lần 3 125

Biểu đồ 3.4 Kết quả điểm trung bình qua 3 lần kiểm tra 126

Biểu đồ 3.5 Kết quả qua các lần kiểm tra kiến thức theo mức độ 127

Biểu đồ 3.6 Biểu đồ kết quả đánh giá KN thực hiện kĩ thuật phòng TN 129

Biểu đồ 3.7 Biểu đồ kết quả đánh giá KN thực hiện các bước theo quy trình TN 130

Biểu đồ 3.8 Biểu đồ kết quả đánh giá KN thu thập số liệu TN 131

Biểu đồ 3.9 Bảng tổng hợp kết quả đánh giá KN xử lí số liệu 132

Biểu đồ 3.10 Biểu đồ kết quả đánh giá KN xử lí số liệu 132

Biểu đồ 3.11 Biểu đồ kết quả đánh giá KN phân tích kết quả sau xử lí số liệu 134

Biểu đồ 3.12 Biểu đồ kết quả các lần kiểm tra về KN làm TN theo mức độ 135

Biểu đồ 3.13 Biểu đồ kết quả học tập học phần SLTV của SV 136

SƠ ĐỒ Sơ đồ 1.1 Thí nghiệm coi như hệ thông tin 20

Sơ đồ 1.2 Thí nghiệm là hệ điều khiển 20

Sơ đồ 1.3 Phân loại thí nghiệm trong dạy học vật lý 21

Sơ đồ 1.4 Phân loại thí nghiệm trong dạy học Hóa học 22

Sơ đồ 1.5 Quy trình sử dụng thí nghiệm tổ chức SV học kiến thức mới 32

Sơ đồ 2.1 Quy trình sử dụng TN trong dạy học SLTV 72

Sơ đồ 2.2 Quang hệ hấp thụ ánh sáng trên màng thylacoid 92

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

1.1 Xuất phát từ yêu cầu đổi mới phương pháp dạy học

Định hướng đổi mới căn bản và toàn diện nền giáo dục Việt Nam được nêu

rõ trong Văn kiện Đại hội lần thứ XI của Đảng ta: "Tập trung nâng cao chất lượng

giáo dục, đào tạo, coi trọng giáo dục đạo đức, lối sống, năng lực sáng tạo, kĩ năng thực hành, khả năng lập nghiệp”[47] Đổi mới giáo dục nhằm mục tiêu xây dựng

nền giáo dục có tính dân tộc, hiện đại, quán triệt nguyên lý học đi đôi với hành, lý luận gắn liền với thực tiễn, theo định hướng coi trọng việc bồi dưỡng năng lực tự học của học sinh ở tất cả các cấp Đối với bậc đại học là tự nghiên cứu, tạo điều kiện cho người học phát huy tư duy sáng tạo, rèn kĩ năng (KN) thực hành, tham gia nghiên cứu, thực nghiệm, ứng dụng

1.2 Xuất phát từ vai trò của thí nghiệm trong quá trình dạy học Sinh học

Trong quá trình dạy học các môn khoa học tự nhiên, phương pháp quan sát, thí nghiệm (TN) có vai trò quan trọng trong việc phát hiện, tìm tòi, nghiên cứu các tính chất, quy luật phát triển của sự vật, hiện tượng TN vừa là nội dung vừa là phương tiện trực quan giúp truyền tải kiến thức và hình thành KN, kĩ xảo cho người học TN có thể được sử dụng tổ chức các hoạt động nhận thức của người học ở tất

cả các khâu của quá trình dạy học: khâu hình thành kiến thức mới, khâu củng cố, hoàn thiện kiến thức và khâu kiểm tra đánh giá Đặc biệt, học sinh có thể tự phát hiện ra tri thức mới khi TN được sử dụng theo hướng tìm tòi nghiên cứu giúp phát triển tư duy sáng tạo, rèn KN thực hành và thói quen giải quyết các vấn đề bằng khoa học

Dạy học bằng TN có ý nghĩa quan trọng và cấp thiết trong dạy học các môn khoa học tự nhiên và đáp ứng yêu cầu đổi mới giáo dục nhằm nâng cao năng lực sáng tạo và KN thực hành cho người học Để phương pháp này thực hiện có hiệu quả thì người GV phải có KN, kĩ xảo làm TN vững vàng và có KN dạy học thực hành TN tốt Do đó, TN cũng được chú trọng khai thác và sử dụng trong quá trình đào tạo giáo viên (GV) ở các trường Sư phạm

1.3 Thực tế dạy học thí nghiệm Sinh lí thực vật ở trường Cao đẳng Sư phạm

Trong quá trình dạy học Sinh học nói chung và dạy Sinh lí thực vật (SLTV) nói

riêng ở trường Cao đẳng Sư phạm (CĐSP) thì TN được sử dụng để hình thành và rèn luyện KN song song với việc hình thành kiến thức cho SV Ngoài ra, TN còn là phương tiện để nghiên cứu khoa học Sinh học nhằm phát hiện ra những tri thức mới cho SV CĐSP Vì vậy, sử dụng TN vừa góp phần nâng cao chất lượng học tập bộ môn vừa phát triển năng lực thực nghiệm cho SV Sư phạm sau khi ra trường – đây có thể coi là nhiệm vụ quan trọng của các giảng viên dạy các môn cơ bản ở các trường Sư phạm trong đào tạo giáo viên

Tuy nhiên, trên thực tế hoạt động dạy và học thực hành TN ở trường CĐSP chưa đáp ứng được nhu cầu đổi mới tăng cường dạy học thực hành TN cho người học Các TN chủ yếu được sử dụng ở cuối bài, cuối chương có tính chất minh họa kiến thức mà chưa được chú trọng khai thác theo hướng tìm tòi – nghiên cứu phát huy tính tích cực của người học Nhiều GV còn cảm thấy khó khăn trong việc tổ chức dạy học thực hành cũng như hình thành KN làm TN cho người học

Từ những ưu điểm của TN trong quá trình dạy học và đáp ứng yêu cầu đổi mới phương pháp dạy học nhằm tích cực hóa hoạt động người học, chúng tôi tiến

hành đề tài nghiên cứu: “Sử dụng thí nghiệm trong dạy học Sinh lí thực vật cho

sinh viên ngành Sư phạm Sinh học ở các trường Cao đẳng Sư phạm” góp phần

nâng cao chất lượng học tập kiến thức SLTV, rèn luyện kĩ năng làm TN, qua đó, phát

triển KN dạy học TN của SV ngành Sư phạm Sinh học ở các trường CĐSP

2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

Sử dụng các TN để tổ chức hoạt động học tập của SV trong dạy học SLTV giúp SV vừa lĩnh hội được kiến thức lý thuyết SLTV vừa rèn luyện KN làm thí nghiệm, qua đó, góp phần phát triển KN sử dụng TN trong dạy học Sinh học ở trường THCS

3 Giả thuyết khoa học

Nếu xây dựng được quy trình sử dụng TN trong đó SV tiến hành TN theo hướng tìm tòi kiến thức trong dạy học học phần SLTV thì sẽ giúp SV lĩnh hội kiến thức SLTV, nâng cao được KN làm TN, từ đó góp phần phát triển KN sử dụng TN trong dạy học Sinh học ở trường THCS

4 Đối tƣợng và khách thể nghiên cứu

4.1 Đối tượng: thí nghiệm SLTV, quy trình sử dụng các TN trong dạy học

học phần SLTV

4.2 Khách thể: Phương pháp dạy học học phần SLTV

5 Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài

5.1 Nghiên cứu tổng quan và cơ sở lý luận về TN, sử dụng TN trong dạy học, KN thiết kế TN, KN làm TN và KN dạy học TN

5.2 Điều tra thực trạng sử dụng TN để tổ chức dạy học SLTV và việc rèn luyện KN làm TN, KN dạy học TN cho SV ở các trường CĐSP

5.3 Xác định cấu trúc KN thiết kế TN, KN làm TN của SV Sư phạm Sinh học 5.4 Xây dựng hệ thống thí nghiệm sử dụng trong dạy học Sinh lí thực vật 5.5 Xây dựng nguyên tắc, quy trình sử dụng thí nghiệm trong dạy học Sinh

lí thực vật

5.6 Xây dựng các tiêu chí và bộ công cụ để đánh giá KN làm TN của SV 5.7 Đề xuất biện pháp tích hợp rèn luyện nghiệp vụ sư phạm về sử dụng thí nghiệm ở phổ thông

5.8 Thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm tra đánh giá hiệu quả của việc sử dụng TN trong dạy học học phần SLTV

6 Phương pháp nghiên cứu

6.1 Nghiên cứu lý thuyết

Nghiên cứu các văn bản của Nhà nước, Bộ Giáo dục và đào tạo về chiến lược phát triển và đổi mới giáo dục

Thu thập, phân tích, tổng hợp, hệ thống hóa, đánh giá, bình luận các tài liệu về TN, sử dụng TN; hình thành và đánh giá KN làm TN trong dạy học nói chung, dạy học Sinh học, dạy học SLTV nói riêng làm cơ sở cho xây dựng cơ sở

lí luận cho đề tài

6.2 Điều tra sư phạm

Để xác định thực trạng sử dụng TN trong quá trình dạy học Sinh học ở trường CĐSP, chúng tôi tiến hành lấy ý kiến của một số GV và SV CĐSP qua phiếu điều tra và qua phỏng vấn trực tiếp Nội dung điều tra bao gồm các vấn đề sau:

- Nhận thức của GV CĐSP về sự cần thiết và mục đích sử dụng TN trong

dạy học SLTV ở trường CĐSP

- Mức độ sử dụng TN trong dạy học SLTV ở trường CĐSP

- Việc hình thành KN thiết kế TN cho SV Sư phạm Sinh học

- Việc hình thành KN làm TN cho SV Sư phạm Sinh học

- Tích hợp rèn luyện nghiệp vụ sư phạm về KN dạy học TN ở phổ thông

Chúng tôi thu được kết quả điều tra của GV và SV bằng phiếu điều tra thông

qua Google Docs Forms, sau đó, tiến hành xử lí số liệu bằng phần mềm Excel Qua

phân tích kết quả xử lí số liệu kết hợp với phỏng vấn trực tiếp GV và SV CĐSP, chúng tôi đưa ra nhận định thực trạng dạy và học TN SLTV ở trường CĐSP

6.3 Phương pháp tham vấn chuyên gia

Trao đổi, xin ý kiến đóng góp của các giáo sư, các nhà khoa học đầu ngành về giáo dục học, lý luận, PPDH Sinh học và SLTV về các vấn đề sau:

- Phiếu điều tra thực trạng về quá trình dạy học TN SLTV ở trường CĐSP

Mục đích thực nghiệm: Thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm tra tính đúng đắn

và hiệu quả mà giả thuyết khoa học của đề tài đã đặt ra

Phương pháp thực nghiệm:

Đề tài triển khai thực nghiệm sư phạm trong năm học 2014 -2015 và năm học 2015 – 2016, năm học 2016-2017 tại trường: CĐSP Sơn La, CĐSP Hưng Yên, CĐSP Nam Định, CĐSP Nghệ An

Phương án thực nghiệm được thực hiện: Các lớp SV CĐSP Sinh học được dạy theo quy trình và giáo án được soạn theo hướng của đề tài Chúng tôi sử dụng các công

cụ đánh giá đã được xây dựng để đánh giá thực nghiệm qua 3 giai đoạn: trước thực nghiệm, trong quá trình thực nghiệm và sau thực nghiệm

- Sau khi thu thập được các số liệu và các minh chứng trong quá trình thực

nghiệm sư phạm, chúng tôi tính các tham số thống kê, phân tích số liệu qua phần

mềm SPSS 18.0 và đánh giá hiệu quả sử dụng TN trong dạy học SLTV cho SV Sư

phạm Sinh học ở trường CĐSP

6.5 Phương pháp xử lí số liệu bằng thống kê toán học

Số liệu thực nghiệm được chúng tôi xử lý bằng phần mềm SPSS 18.0:

* Phân tích thống kê mô tả: sử dụng công cụ Frequencies trong chức năng

Descriptive Statistics của Analyze Các tham số thống kê đặc trưng gồm:

- Mean - giá trị trung bình: nhằm xác định điểm trung bình về mức độ

tiếp thu kiến thức, về điểm KN thiết kế TN, KN làm TN của SV qua 3 giai đoạn

- Phân tích tần số (frequency): là số lần xuất hiện của giá trị Xi trong tổng số N

số liệu Trong các nghiên cứu, đại lượng thống kê này được sử dụng trong việc xác định xem có bao nhiêu đối tượng, nội dung nghiên cứu được xuất hiện/lựa chọn

- Phân tích tần suất (percent): là tỉ số của tần số trên tổng số trường hợp: Pi =

ni/N (0 ≤ pi ≤ 1) Đây là phương pháp để tính tỷ lệ % của các nội dung/phương án được lựa chọn qua các ý kiến thu thập được

* Thống kê suy luận:

- Kiểm định Chi – Bình phương để kiểm định mối quan hệ giữa các biến:

Đặt giả thuyết: H 0 : không có sự khác biệt về điểm trung bình

H 1 : có khác biệt về điểm trung bình

Để kết luận là chấp nhận hay bác bỏ giả thuyết H0, ta sẽ dùng các kiểm định phù hợp

- Kiểm định giả thuyết về giá trị trung bình của 2 tổng thể độc lập (Independent Samples T - test) (thủ thuật SPSS: vào Analyze  Compare Means  Independent Samples T - test)

- Kiểm định giả thuyết về giá trị trung bình của 2 tổng thể phụ thuộc hay phối hợp từng cặp một (Paired-samples T-test) (thủ thuật SPSS: Analyze -> Compare means -> Paired-samples T-test)

Dựa vào giá trị P (p-value) (SPSS viết tắt p-value là sig.) để kết luận là chấp nhận hay bác bỏ giả thuyết H0

p-value (sig.) ≤ α (mức ý nghĩa)  bác bỏ giả thuyết H0 Có nghĩa là có mối

quan hệ có ý nghĩa giữa các biến cần kiểm định

p-value (sig.) > α (mức ý nghĩa)  chấp nhận H0 Không có mối quan hệ

giữa các biến cần kiểm định

- Phân tích hệ số tương quan Pearson: đo lường mức độ tương quan tuyến tính giữa 2 biến Hệ số tương quan Pearson (r) sẽ nhận giá trị từ +1 đến -1

r > 0 cho biết một sự tương quan thuận giữa hai biến, nghĩa là nếu giá trị của biến này tăng thì sẽ làm tăng giá trị của biến kia và ngược lại

r < 0 cho biết một sự tương quan nghịch giữa hai biến, nghĩa là nếu giá trị của biến này tăng thì sẽ làm giảm giá trị của biến kia và ngược lại

7 Những đóng góp mới của đề tài

7.1 Xác định và hệ thống hóa cơ sở lý luận và cơ sở thực tiễn của việc sử dụng TN trong dạy học học phần SLTV, đánh giá KN thiết kế TN, KN làm TN, KN liên hệ với dạy học TN ở phổ thông cho SV ngành Sư phạm Sinh học

7.2 Xác định hệ thống thí nghiệm các chủ đề sử dụng trong dạy học SLTV 7.3 Đề xuất được quy trình thực hiện và đánh giá KN làm TN cho SV ngành

Sư phạm Sinh học ở trường CĐSP

7.4 Đề xuất được quy trình sử dụng các TN trong dạy học học phần SLTV 7.5 Xây dựng được bộ công cụ để đánh giá KN thiết kế TN, KN làm TN của SV

8 Cấu trúc luận án

Ngoài phần mở đầu, phần kết luận và đề nghị, phần tài liệu tham khảo và phụ lục, nội dung luận án gồm 3 chương:

Chương 1 Cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài

Chương 2 Sử dụng thí nghiệm trong dạy học Sinh lí thực vật cho sinh viên ngành Sư phạm Sinh học ở trường Cao đẳng Sư phạm

Chương 3 Thực nghiệm sư phạm

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

1.1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu

1.1.1 Sự ra đời của thí nghiệm trong nhận thức loài người

Nhiều sử gia và triết gia đã nhấn mạnh tầm quan trọng của thực nghiệm ở thế

kỉ XVI – XVII đánh dấu sự xuất hiện của khoa học hiện đại có gốc rễ từ triết học tự nhiên (Theo Dake (1981), Hacking (1983)) [59]

Trước thế kỷ XVII, những học thuyết đều dựa trên những quan sát thụ động trong tự nhiên Sau cuộc cách mạng khoa học ở thế kỉ XVII đã xuất hiện khái niệm

“thí nghiệm” bao hàm nội dung là biến đổi yếu tố nào đó trong điều kiện xác định

để quan sát, tìm hiểu và nghiên cứu hệ thống Những quan sát thụ động tiết lộ về thế giới còn những thao tác, hành động là cần thiết để khám phá quy tắc, khả năng của thế giới (Green, 1989) Sau này, I.P Pavlop – nhà sinh lí học ở thế kỷ thứ XX cũng

cho rằng: “Quan sát chỉ thu lượm những gì tự nhiên trao cho, còn TN cho phép

giành lấy ở tự nhiên những gì con người cần ” (dẫn theo Đinh Quang Báo, 2001)

[3] Khoa học thực nghiệm bắt đầu quan tâm đến những quan sát từ các thao tác chủ động như vậy

Galile (1564 – 1642) – một nhà vật lí người Italia được coi là ông tổ của

phương pháp thực nghiệm Ông cho rằng “Muốn hiểu biết thiên nhiên phải trực tiếp

quan sát thiên nhiên, phải làm TN, phải hỏi thiên nhiên chứ không phải hỏi Aristotle hoặc kinh thánh” [34] Sau đó, các nhà khoa học như Francis Bacon,

Descartes và sau này là Newton đã tiếp tục xây dựng và phát triển phương pháp thực nghiệm một cách có khoa học

Trong thế kỉ tiếp theo, người ta sử dụng TN trong các khám phá ở nhiều lĩnh vực Nhà hóa học người Pháp Antoine Lavoisier (1743-1794) được coi là người sáng lập của hóa học hiện đại Ông đã tiến hành TN định lượng đầu tiên để nghiên cứu hóa học Sang thế kỉ XIX, với phương pháp thực nghiệm, Sinh học đã chuyển từ trình độ quan sát – mô tả sang thực nghiệm – giải thích, làm sáng tỏ dần những mối liên hệ nhân – quả trong các hiện tượng sinh học

Việc cải tiến về thiết kế và phân tích TN diễn ra mạnh mẽ trong những năm đầu

thế kỷ 20, với sự đóng góp từ các nhà thống kê như Ronald Fisher, Jerzy Neyman, Oscar Kempthorne, Gertrude Mary Cox, William Gemmell Cochran và nhiều nhà khoa học khác Các nhà khoa học tiến hành những TN đầu tiên nhận thấy một TN cũng phải kiểm soát các yếu tố gây nhiễu có thể hạn chế hoặc sai lệch kết quả TN Do tầm quan trọng của việc kiểm soát các biến có khả năng gây nhiễu, người ta đã đề xuất xây dựng phòng TN để tránh những yếu tố không liên quan ảnh hưởng đến kết quả TN [59]

Lúc đầu, TN được sử dụng trong các ngành khoa học tự nhiên như vật lý, thiên văn học, hóa học Sau đó, các nhà khoa học bắt đầu sử dụng TN trong các lĩnh vực như sinh học, y tế, giáo dục,…thậm chí, cả trong các ngành khoa học xã hội Như vậy, từ thế kỷ XVII, phương pháp thực nghiệm với tư cách là một phương pháp nhận thức khoa học đã ra đời và tạo thành công cho nhiều ngành khoa học tự nhiên cũng như các ngành khoa học xã hội

1.1.2 Một số nghiên cứu sử dụng thí nghiệm trong dạy học

1.1.2.1 Trên thế giới

Ngay sau khi phương pháp thực nghiệm ra đời, đã có nhiều nhà khoa học đã nghiên cứu sử dụng TN trong quá trình dạy học như Jan Amos Komensky (Séc), B.P Exipop (Nga), I.I Samova (Nga), Skinner (Mỹ), P.N Ximbixep …nhấn mạnh việc dạy học khám phá, tìm hiểu các sự vật, hiện tượng bằng thực nghiệm

Trong giáo dục phổ thông, định hướng giảng dạy các TN Sinh học trong quá trình dạy học bắt đầu từ đầu thế kỉ XX Đến năm 1939, ở Châu Âu, trong đó có Ba Lan xuất hiện khá nhiều ấn phẩm về định hướng sử dụng phương pháp thực nghiệm trong dạy học Sinh học Tác giả Wieslaw Stawinski nghiên cứu về hiệu quả của các TN trong giảng dạy Sinh học cho rằng học sinh (HS) nên tham gia quan sát và tiến hành TN một cách độc lập nhất có thể, sau đó, HS liệt kê những kết quả thu được, giải thích chúng, kiểm tra giả thuyết và giải quyết vấn đề, rút ra những tri thức mới cho bản thân Điều

đó sẽ đem lại hiệu quả tích cực trong quá trình dạy học Sinh học [59]

Sinh học là môn khoa học thực nghiệm nên sử dụng phương tiện trực quan

trong dạy học có vai trò cực kì quan trọng Theo B.P.Exipop “… Không thể hình

dung được việc giảng dạy sinh vật học trong nhà trường mà lại không có quan sát, không có TN học tập” [2]

Quan điểm về tầm quan trọng của công việc phòng thí nghiệm bắt nguồn từ

quan điểm của một vài nhà giáo dục người Mỹ vào những năm đầu thập niên 60 mà

đã nhấn mạnh tầm quan trọng của công việc phòng thí nghiệm trong giảng dạy khoa học Nổi bật là Bruner (1961), Gagne (1963) và Schwab (1960), tất cả đều nhất trí với quan điểm giảng dạy khoa học như là một quá trình tìm hiểu hoặc khám phá

Trong những năm 60 của thế kỷ XX, một trong những phương pháp dạy học (PPDH) tích cực dựa trên TN nghiên cứu, áp dụng cho việc giảng dạy các môn khoa học tự nhiên là phương pháp “Bàn tay nặn bột” (tiếng Anh là “Hands on”, tiếng Pháp

là “La Main à la Pate”) Phương pháp này chú trọng đến việc hình thành kiến thức cho HS bằng cách tìm tòi nghiên cứu để chính HS tìm ra câu trả lời cho các vấn đề được đặt ra thông qua tiến hành TN, quan sát, nghiên cứu tài liệu hay điều tra Với cách giảng dạy này, HS không chỉ tích lũy được những tri thức khoa học mà còn phát triển KN thực hành và tư duy khoa học [20]

Nghiên cứu về giảng dạy khoa học của Shulman và Tamir (1973) đã xác định ba lý do cơ bản ủng hộ việc sử dụng TN trong giảng dạy khoa học: (1) đối tượng của khoa học rất phức tạp và trừu tượng, (2) SV cần phải tham gia vào quá trình nghiên cứu để đánh giá được thái độ và phương pháp nghiên cứu của SV, (3) công việc thực hành TN rất thú vị với SV

Một nhà khoa học người Mỹ - Charles Pierce (1877 - 1958), người ủng hộ việc sử dụng phương pháp khoa học như một phương thức điều tra để làm thỏa mãn những nghi ngờ của người học Mục tiêu cuối cùng là đào tạo SV theo cách thực hành của các nhà khoa học để SV có thể trở thành những nhà khoa học giỏi trong tương lai

Hiệp hội Sinh học Mỹ cũng nhận định rằng TN có vai trò quan trọng trong việc hỗ trợ và thúc đẩy công tác nghiên cứu khoa học vì nó kích thích sự tò mò và tư duy sáng tạo của HS, giúp HS tiếp cận dần với các phương pháp khoa học, khuyến khích khả năng suy nghĩ độc lập, chủ động giải quyết vấn đề

Dạy học có sử dụng TN là hình thức học tập theo hướng hoạt động; Trọng tâm là làm và phần lớn các hoạt động được thực hiện trong phòng TN sinh học Kĩ thuật giảng dạy thực nghiệm bao gồm việc quan sát, phân loại, đo lường, dự báo,

mô tả, giả thuyết, TN và suy diễn

1.1.2.2 Ở Việt Nam

Ở Việt Nam, có nhiều công trình nghiên cứu sử dụng TN trong dạy học phổ

thông cũng như trong đào tạo GV nhằm phát huy tính tích cực của người học và nâng cao chất lượng dạy học bộ môn các môn khoa học tự nhiên

Trong dạy học Vật lý, có khá nhiều nghiên cứu sử dụng TN nhằm bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm phát triển nhận thức, rèn KN làm TN cho HS phổ thông Các tác giả như: Thái Duy Tuyên [44], Phạm Thị Phú [33], Nguyễn Văn Hòa [14],… nghiên cứu việc bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm cho HS phổ thông Bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm cho HS tức là hướng HS tự phát hiện ra những tri thức mới theo con đường đi của các nhà khoa học Theo tác giả Thái Duy Tuyên thì đó là việc chuyển từ phương pháp khoa học của các nhà khoa học thành phương pháp tự học của HS [44]

Các tác giả Đồng Thị Diện (2005), Huỳnh Trọng Dương (2007), Võ Hoàng Ngọc (2008) [6], [7], [29] đã nghiên cứu xây dựng và sử dụng các TN vật lí theo hướng phát triển hoạt động nhận thức tích cực, sáng tạo của học sinh THPT

Trong dạy học Hóa học, tác giả Cao Cự Giác nghiên cứu phát triển tư duy và rèn luyện kiến thức KN thực hành hóa học cho HS Trung học phổ thông (THPT) qua các bài tập hóa học thực nghiệm [9]

Trong dạy học Sinh học ở phổ thông, TN cũng được khai thác sử dụng nhằm phát triển tư duy sáng tạo, rèn luyện KN thực hành của HS và nâng cao chất lượng dạy học bộ môn

Tác giả Nguyễn Quang Vinh (1973) đã nghiên cứu cải tiến và sử dụng một số TN trong chương trình giải phẫu sinh lí người lớp 8 (giai đoạn 1965-1980) tổ chức bài dạy theo các hướng: sử dụng TN để minh họa kiến thức (TN biểu diễn – minh họa) và sử dụng TN để nghiên cứu bài mới (TN nghiên cứu) [45]

Cũng theo hướng nghiên cứu sử dụng TN trong dạy học, tác giả Trần Bá Hoành và Đinh Quang Báo (1980) đã sử dụng lai cá cảnh đẻ con để dạy học các quy luật di truyền (bài viết trên Tạp chí Sinh học trong Nhà trường (Matxcơva))

Năm 1983, hai tác giả Nguyễn Quang Vinh, Bùi Văn Sâm đã đề cập việc nâng cao hiệu quả việc sử dụng các TN trong các khâu của quá trình dạy học môn giải phẫu sinh lí và vệ sinh người trong chương trình Sinh học lớp 8 TN có thể sử dụng để xác định nhiệm vụ nhận thức, tạo các tình huống có vấn đề, tìm tòi kiến thức mới, củng cố, hoàn thiện tri thức và thực hành củng cố, rèn luyện KN cho HS

Tác giả Nguyễn Vinh Hiển [12] đã xác định nguyên tắc, thiết kế quy trình hoạt động quan sát và TN trong dạy học các bài kiến thức mới chủ yếu là đặc điểm cấu tạo và hoạt động sống của các cơ quan của cây xanh trong chương trình Sinh học 6 Trung học cơ sở (THCS) nhằm tích cực hóa hoạt động của HS

Theo hướng thử nghiệm và cải tiến các TN, đã có một số tác giả như Nguyễn Xuân Ninh [31], Phan Thị Hồng The [41], Ngô Thị Minh Ngọc [28],… đã đưa ra những cải tiến và quy trình dạy những bài thực hành cụ thể trong chương trình Sinh học lớp 10 và lớp 11 Tuy nhiên, các tác giả mới tập trung vào các bài thực hành cuối bài, cuối chương mà chưa đề cập đến việc tổ chức dạy học bằng các TN theo hướng tìm tòi nghiên cứu, phát triển những tri thức mới qua TN Và quy trình đó các tác giả đưa ra chú trọng nhiều vào hoạt động của GV mà chưa nhấn mạnh đến hoạt động tích cực của HS

Ngoài ra, còn nhiều sách cung cấp nội dung và phương pháp thực hành các

TN trong trường phổ thông, tiêu biểu là cuốn “Thực hành Sinh học trong trường phổ thông” [43] của tập thể các GV khoa Sinh học trường Đại học Sư phạm Hà Nội Cuốn sách cung cấp nội dung và phương pháp thực hành của 10 phần kiến thức về:

Tế bào học, Hóa Sinh học, Vi sinh vật học, Di truyền học, Thực vật học, Sinh lí thực vật học, Động vật học, Sinh lí động vật học, Sinh thái học và Phương pháp dạy học Các phần kiến thức này phù hợp với chương trình Sinh học phổ thông hiện hành Cấu trúc của mỗi bài thực hành trong sách gồm các phần như sau: (1) – Chuẩn bị của GV: gồm mục tiêu, thông tin bổ sung, định hướng hoạt động của GV, hướng dẫn tự làm thiết bị và xử lý kết quả, (2) – Hướng dẫn hoạt động của HS: gồm mục tiêu, nguyên liệu, hóa chất, dụng cụ, cách tiến hành và phân tích kết quả Cuốn sách là tập hợp đầy đủ các bài thực hành Sinh học phổ thông, là tài liệu tham khảo

có giá trị cho các GV, HS phổ thông và các SV Sư phạm Sinh học

Tác giả Phan Thị Thanh Hội đã phân tích cấu trúc năng lực thực nghiệm thành năng lực hình thành giả thuyết, năng lực thiết kế TN, năng lực phân tích dữ liệu Cũng theo tác giả để đánh giá năng lực thực nghiệm có thể đánh giá thông qua quan sát trực tiếp các thao tác của HS trên đối tượng hoặc thông qua các hình thức trắc nghiệm Sau khi thu thập, xử lí kết quả, áp dụng vào các tiêu chí để đánh giá năng lực thực nghiệm của HS [18]

Tác giả Trương Xuân Cảnh (2015) đã xây dựng và sử dụng bài tập để phát triển năng lực thực nghiệm cho HS trong dạy học Sinh học cơ thể thực vật - Sinh học 11 THPT Theo tác giả, năng lực thực nghiệm của HS phổ thông gồm năng lực thành phần: năng lực hình thành giả thuyết thực nghiệm; năng lực thiết kế phương án thực nghiệm; năng lực tiến hành thực nghiệm và thu thập kết quả thực nghiệm; năng lực phân tích kết quả thực nghiệm và rút ra kết luận Trên cơ sở đó, tác giả đã xây dựng các bài tập thực nghiệm và quy trình sử dụng chúng để phát triển năng lực thực nghiệm ở HS [4]

Qua tổng quan nghiên cứu tài liệu ở trên, chúng tôi thấy các công trình nghiên cứu sử dụng TN trong quá trình dạy học các môn khoa học tự nhiên ở phổ thông theo 3 hướng chính (1) – bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm nhằm nâng cao chất lượng dạy học; (2) – sử dụng TN nhằm phát triển KN làm TN, nâng cao chất lượng dạy học; (3) – xây dựng và sử dụng TN nhằm tích cực hoạt động nhận thức cho HS Các công trình chú trọng theo hướng xây dựng, cải tiến các TN trong SGK và sử dụng các TN trong quá trình dạy học lý thuyết nhằm bồi dưỡng phương pháp thực nghiệm, phát triển KN thực hành, phát huy tính sáng tạo và nâng cao chất lượng dạy học bộ môn

Việc sử dụng TN trong quá trình dạy học ở các trường phổ thông muốn đem lại hiệu quả thì vai trò của các GV rất quan trọng Các GV phải thành thạo KN làm

TN và KN tổ chức dạy học bằng các TN Vì vậy, việc sử dụng các TN trong đào tạo các GV tương lai (SV Sư phạm) cũng được nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu, nhất

là trong đào tạo GV các môn khoa học tự nhiên

Trong cuốn Lí luận dạy học Hóa học, tác giả Nguyễn Ngọc Quang cho rằng

TN giữ vai trò cơ bản trong việc thực hiện mục tiêu đào tạo của nhà trường vì TN là

mô hình đại diện cho hiện thực khách quan, là cầu nối giữa lý thuyết và thực tiễn,

có thể sử dụng trong tất cả các khâu của quá trình dạy học và giúp hình thành KN,

kĩ xảo cho người học Tác giả phân loại TN hóa học nhà trường thành 2 loại: (1) TN biểu diễn bởi GV và (2) TN của học sinh Tác giả đưa ra yêu cầu sư phạm và các biện pháp phối hợp lời nói với TN biểu diễn của GV TN hóa học còn được sử dụng trong phương pháp nghiên cứu theo quy trình 3 giai đoạn: định hướng, lập kế hoạch

và thực hiện kế hoạch [35]

Trong cuốn “Phương pháp dạy học Vật lý ở trường phổ thông” của tác giả Nguyễn Đức Thâm và cộng sự đã đưa ra đặc điểm và chức năng của TN vật lý trong quá trình dạy học Các tác giả cho rằng TN là một bộ phận của phương pháp nhận thức vật lí, là phương tiện để thu nhận, kiểm tra và vận dụng tri thức Các tác giả cũng đưa

ra những yêu cầu và PPDH đối với việc sử dụng TN trong dạy học Vật lý [39]

Trong đào tạo GV Sinh học, các tác giả Trần Bá Hoành, Đinh Quang Báo, Nguyễn Đức Thành, Nguyễn Quang Vinh,… cũng chú trọng đến việc sử dụng TN trong dạy học Sinh học để hình thành và rèn luyện KN TN thực hành cũng như phát huy tư duy sáng tạo cho người học

Tác giả Đinh Quang Báo và Nguyễn Đức Thành đưa ra các phương pháp sử dụng các TN trong quá trình dạy học gồm: phương pháp biểu diễn TN – nghiên cứu và phương pháp thực hành TN [3]

Trong giảng dạy các bộ môn chuyên ngành Sinh học, hầu hết lý thuyết được dạy trước còn phần lớn TN được sử dụng ở cuối bài, cuối chương để củng cố, minh họa kiến thức lí thuyết đã học

Các tài liệu về TN của môn SLTV ở trường Đại học, Cao đẳng khá đa dạng của các tác giả như: Trần Đăng Kế [21], Nguyễn Như Khanh [23], Vũ Văn Vụ, Vũ Thanh Tâm, Hoàng Minh Tấn [49],…

Trong giáo trình “Sinh lí thực vật” sách dành cho đào tạo GV Sinh học THCS, tác giả Nguyễn Như Khanh và Nguyễn Lương Hùng đã đưa hệ thống 13 bài thực hành gồm 33 TN sau phần lý thuyết Mỗi bài thực hành, các tác giả đều đưa ra theo trình tự sau: Mục tiêu, nguyên lí TN, dụng cụ, nguyên liệu cần dùng trong TN, cách tiến hành TN [23]

Cuốn “Sinh lí học thực vật”, tập 2 của tác giả Trần Đăng Kế và Nguyễn Như Khanh có nội dung là phần thực hành Sinh lí thực vật dành cho đào tạo GV THCS

hệ CĐSP Các tác giả đã đưa ra 13 bài thực hành với 52 TN Sinh lí thực vật Mở đầu mỗi bài tác giả đều đưa ra mục đích của TN và yêu cầu cần đạt được của SV Tiếp đó, các TN đều được trình bày với các nội dung sau: cơ sở của TN, dụng cụ, nguyên liệu cần dùng trong TN và cách tiến hành TN [21]

Cuốn giáo trình Sinh lí thực vật (dành cho các Trường CĐSP Kĩ thuật nông nghiệp) của tác giả Hoàng Minh Tấn (chủ biên), Vũ Quang Sáng, Nguyễn Kim Thành

(2003) trình bày 8 chương lý thuyết SLTV và cuối cùng là các bài thực hành nhằm minh họa, bổ sung cho các kiến thức trong bài giảng và cung cấp các phương pháp nghiên cứu SLTV Trong đó, có 5 bài thực hành gồm 18 TN Mỗi TN, các tác giả đều trình bày cụ thể về: nguyên liệu, hóa chất, dụng cụ, nguyên lí của phương pháp TN, cách tiến hành cụ thể của TN, kết luận và các câu hỏi cho từng TN Sau mỗi bài thực hành, SV cần làm bài tường trình với các nội dung sau:1- Tên TN, 2– Nguyên lí của phương pháp, 3– Giải thích và trình bày các kết quả đạt được trong TN sau khi tính toán, 4– Trả lời các câu hỏi theo yêu cầu của TN và rút ra kết luận [49]

Các tài liệu này đều trình bày chi tiết về cấu trúc của một TN: mục tiêu, nguyên lí, dụng cụ, hóa chất, nguyên liệu và cách tiến hành TN Đây chỉ là quy trình thực hiện TN về mặt kĩ thuật SV thực hiện TN theo mẫu sẵn trong giáo trình nhằm củng cố, minh họa kiến thức Tuy nhiên, các tài liệu lại chưa đề cập đến quy trình tổ chức dạy kiến thức lý thuyết SLTV có sử dụng TN như thế nào

Qua nghiên cứu tổng quan ở trên, chúng tôi thấy có rất nhiều công trình nghiên cứu việc sử dụng TN trong quá trình dạy học chủ yếu ở cấp học phổ thông nhằm phát huy tính tích cực của HS và nâng cao chất lượng dạy học bộ môn Còn ở cấp Cao đẳng, Đại học thì trong đào tạo GV ở các môn Vật lí, Hóa học, Sinh học đã

có những nghiên cứu về lí luận phương pháp sử dụng TN trong dạy học, tuy nhiên,

ở các bộ môn cơ bản, các TN được đưa ra theo một quy trình về mặt kĩ thuật để củng cố, minh họa kiến thức mà chưa được khai thác theo hướng nghiên cứu phát huy tư duy sáng tạo của SV thông qua các bài TN thực hành

Trên cơ sở các nghiên cứu ở trên, chúng tôi đi chú trọng đến phát triển KN thiết kế TN và KN làm TN để người học hiểu bản chất logic TN, tiến hành TN, từ

đó, SV tự chiếm lĩnh kiến thức từ các TN, đồng thời, trong quá trình giảng dạy SLTV, GV cũng chú ý đến tích hợp rèn luyện KN dạy học TN ở phổ thông giúp SV

có tâm thế tốt để giảng dạy Sinh học sau này

1.1.3 Tình hình nghiên cứu về kĩ năng, rèn luyện kĩ năng cho người học

Có nhiều tác giả trên thế giới và trong nước nghiên cứu về KN thực hiện thí nghiệm và năng lực thực nghiệm của GV các môn khoa học tự nhiên

1.1.3.1 Trên thế giới

Các tác giả James và Schaff (1975); Voltmer và James (1982) qua khảo sát một số trường Đại học, Cao đẳng ở Hoa Kì đã chia thành nhóm KN TN chung cho

các môn khoa học tự nhiên và nhóm KN riêng cho từng môn riêng biệt trong 70

KN thực hiện TN cần thiết ở GV dạy các môn khoa học tự nhiên (dẫn theo Phạm Kim Chung) [5]

Theo tác giả X.I.Kixegof và các cộng sự (1977) đã thiết kế hơn 100 KN giảng dạy trong đó tập trung vào 50 KN cần thiết nhất được phân phối theo từng

KN thực hành, thực tập sư phạm [53]

Peter Nonnon (2005) đã nghiên cứu “các KN học tập và giảng dạy các môn khoa học thực nghiệm” tại trường Đại học Montreal (Canada) cho thấy sự cần thiết của việc cải cách chương trình đào tạo GV dạy các môn khoa học tự nhiên, chú trọng việc rèn luyện các KN dạy các môn khoa học thực nghiệm Tuy nhiên, tác giả chưa đề cập đến các KN sử dụng TN cần hình thành và phát triển ở SV sư phạm (dẫn theo Phạm Kim Chung) [5]

Tác giả M.C Pavlova (2010) nghiên cứu “Năng lực thực nghiệm của GV vật lý tương lai” đã nhận định một GV vật lý tương lai cần được phát triển KN thực nghiệm

KN đó bao gồm (dẫn theo Phạm Kim Chung) [5]: (i) – Hiểu biết về thiết bị TN và khả năng sử dụng TN ở trường phổ thông; (ii) – Thiết kế các TN sử dụng trong dạy học,

bố trí, lắp đặt, tiến hành TN trên cơ sở các hiểu biết về phương pháp thực nghiệm; (iii) – Tổ chức TN biểu diễn, nắm vững các kĩ thuật triển khai và tiến hành được các

kĩ thuật đó, chỉ ra được mối quan hệ giữa các TN với các vấn đề lý thuyết; (iv) – Vận dụng một số phương pháp dạy học để tổ chức hoạt động học tập HS với TN; (v) – Thực hiện TN theo đúng nguyên tắc đảm bảo an toàn trong phòng TN

Theo tác giả Wieslaw Stawinski (1986), Sinh học là một lĩnh vực nghiên cứu khoa học cần được học một phần thông qua các phương pháp thực nghiệm Hầu hết các khóa học Sinh học không thể được coi là hoàn chỉnh nếu không có thực hành

TN Do đó, các lớp thực hành giúp hình thành và phát triển các KN chuyên biệt Sinh học và KN chung sẽ có giá trị trong quá trình học đại học và sự nghiệp tương lai của họ Phòng thí nghiệm Sinh học là nơi đầu tiên phát triển các KN và năng lực của SV Sinh học [59]

Theo nghiên cứu đề xuất của trường Đại học Victoria (Úc) thì năng lực Sinh học gồm 4 nhóm năng lực chính là: tri thức về sinh học, năng lực nghiên cứu, năng lực thực địa và năng lực thực hiện trong phòng TN Để có được hệ thống năng lực này, HS cần được trang bị các nhóm KN về: KN khoa học, các KN sinh

học cơ bản và các phương pháp sinh học, vật lý, hóa học, vi sinh vật, phương pháp thống kê [67]

Tác giả Phan Thị Thanh Hội (2007) đã xây dựng các tiêu chí cụ thể đánh giá năng lực thực nghiệm của HS Năng lực này gồm 3 thành tố: hình thành giả thuyết, thiết kế thực nghiệm và phân tích kết quả TN Tác giả đã nghiên cứu đề xuất phương pháp đánh giá năng lực thực nghiệm trong dạy học Sinh học bằng câu hỏi trắc nghiệm khách quan nhiều lựa chọn và đã thử nghiệm đánh giá thành công trên đối tượng HS lớp 5-6 ở Cộng hòa Liên bang Đức [18]

Moni và cộng sự (2007) đề xuất rằng SV sẽ học các KN hiệu quả hơn nếu được đánh giá riêng về từng KN thao tác cốt lõi của phòng TN và những KN này nên được đánh giá từ năm đầu tiên của chương trình học [58]

Hunt và cộng sự (2012) đã thực hiện một dự án nghiên cứu để đánh giá các

KN phòng TN trong một khóa học sinh học phân tử bằng cách thay thế một cuộc kiểm tra duy nhất với sự quan sát trực tiếp sự tham gia của HS học tập trong các phòng thí nghiệm hàng tuần Tác giả cho rằng các KN thực hành thí nghiệm nên được đánh giá trong phòng TN bằng cách quan sát những gì HS thực sự hoạt động hơn là đánh giá qua các báo cáo trong phòng TN hoặc qua các kì thi [56]

Về quy trình hình thành kĩ năng: Mỗi KN mà chủ thể có được đều phải trải

qua quá trình hình thành gồm tập hợp các giai đoạn, các bước, các thao tác được sắp xếp theo trình tự nhất định Nhiều tác giả nghiên cứu và đưa ra những quy trình hình thành KN khác nhau như các tác giả X.I Kixengof, F.B Abbatt, Geoffrey Petty,…Theo các tác giả, tùy từng kĩ năng cụ thể mà trình tự hay thời lượng cho mỗi bước là khác nhau nhưng cần đảm bảo đủ các thành phần thì việc đào tạo kĩ năng mới có hiệu quả

Về đánh giá kĩ năng: Đánh giá KN là một quá trình phức tạp và khó khăn

nên người ta đã nghiên cứu và sử dụng phối hợp nhiều các công cụ đánh giá khác nhau Và đánh giá KN là xem xét đánh giá từng KN thành phần trong cả quá trình thực hiện KN, sau đó căn cứ vào các mức độ thành thạo của KN để đưa ra nhận định về mức độ thành thạo của KN của người học

Theo tác giả K.K.Flatonov và G.G.Goolubev đưa ra các giai đoạn hình thành KN theo mức độ từ thấp đến cao là: có KN sơ đẳng; Biết cách làm nhưng chưa đầy đủ;

Có những KN chung nhưng còn mang tính chất riêng lẻ; Có những KN phát triển cao; Có tay nghề (dẫn theo Nguyễn Như An) [1]

Mô hình của Dreyfus (1980) về 5 giai đoạn thu nhận KN của người học từ thấp đến cao là: Ban đầu; Ban đầu ở mức độ cao cấp; Có năng lực; Thành thạo; Chuyên gia

Mô hình này được sử dụng để đánh giá sự tiến bộ trong sự phát triển các KN, hỗ trợ trong việc xác định một mức độ mong muốn của năng lực, hiểu được nhu cầu và phong cách học tập ở các cấp độ khác nhau của việc thu nhận KN [69] Mô hình về các giai đoạn thu nhận KN của Dreyfus sẽ được chúng tôi sử dụng là cơ sở để xây dựng thang đo mức độ phát triển KN làm TN trong dạy học SLTV

1.1.3.2 Ở Việt Nam

Ở Việt Nam, tình hình nghiên cứu về kĩ năng, rèn luyện kĩ năng cho người học cũng được nhiều tác giả quan tâm nghiên cứu

Tác giả Nguyễn Đức Thâm (1998) đã đưa ra cấu trúc năng lực thực nghiệm của

GV Vật lí tương lai cần có KN: KN xác định đúng vai trò của TN trong quá trình hoạt động nhận thức của HS; KN vận hành những thiết bị TN chủ yếu thường dùng ở trường phổ thông; KN sử dụng TN vào dạy học; KN thiết kế phương án TN, KN chế tạo những thiết bị dụng cụ đơn giản phục vụ dạy học

Các tác giả Thái Duy Tuyên [44], Võ Hoàng Ngọc (2008) [29] đã phân tích cấu trúc KN làm TN vật lí là một hành động có chủ định gồm 3 giai đoạn: chuẩn bị làm TN, thực hiện và kiểm tra đánh giá kết quả Mỗi giai đoạn gồm một nhóm các hành động thành phần

Tác giả Phạm Kim Chung (2011) đã hệ thống các KN làm TN và biện pháp phát triển những KN đó cho SV Sư phạm Vật lí Theo tác giả KN sử dụng TN

nghiên cứu vật lí gồm KN thành phần là thiết kế phương án TN và thực hiện

phương án TN Các KN thành phần này lại được chia thành các KN cụ thể Vậy để

có được KN làm TN vật lí đòi hỏi SV phải có kiến thức về vật lí, có hiểu biết và sử dụng các dụng cụ TN vật lí, vận dụng kiến thức về phương pháp nghiên cứu vật lí

để thiết kế TN, đồng thời phải có KN tiến hành TN đó [5]

Nhiều tác giả nghiên cứu rèn luyện các KN khác nhau cho người học như tác giả Nguyễn Như An [1], Phan Đức Duy [8], Trịnh Đông Thư [42], Nguyễn Văn Hiền [11], Trương Thị Thanh Mai (2016) [27],…

Về việc đánh giá KN, theo tác giả Trần Bá Hoành [15], KN thực hiện hành động có các mức độ thành thạo sau:

- Bắt chước: quan sát và lặp lại hành động

- Thao tác: thực hiện hành động theo lời chỉ dẫn hơn là dựa vào quan sát trước đó

Tác giả Trương Thị Thanh Mai (2016) trong nghiên cứu về rèn luyện KN dạy học cho SV đại học ngành Sư phạm Sinh học bằng dạy học vi mô đã xây dựng thang phân loại gồm 5 mức độ đạt được về KN dạy học môn Sinh học là kém biểu hiện, ban đầu có KN nhưng chưa hiệu quả, chưa chuyên nghiệp, làm chuẩn xác và thành thục Từ đó, tác giả thiết kế được 5 rubric đánh giá mức độ đạt được của 5

KN dạy học tương ứng [27]

Qua các nghiên cứu trên, các tác giả nghiên cứu về KN khác nhau và quy trình rèn luyện, đánh giá các KN đó Các nghiên cứu tập trung vào hình thành KN cho HS ở phổ thông cũng như hình thành các KN cho SV ngành Sinh học Một trong những KN cốt lõi của SV Sinh học là KN làm TN Và với SV Sư phạm Sinh học thì KN dạy học TN cho HS phổ thông cũng đặc biệt quan trọng trong năng lực nghề nghiệp của các em sau này Vì vậy, nghiên cứu việc sử dụng các TN trong đó

SV thiết kế và tiến hành TN tìm tòi nghiên cứu kiến thức nhằm lĩnh hội kiến thức, rèn luyện KN làm TN và KN dạy học TN cho SV cần thiết, là hướng nghiên cứu đúng đắn, bổ sung vào các nghiên cứu về sử dụng TN đã có

1.2 Cơ sở lí luận của đề tài

1.2.1 Thí nghiệm

1.2.1.1 Khái niệm

Vào khoảng thế kỉ XVII, lần đầu tiên khái niệm “thí nghiệm” ra đời với nội

dung là: “biến đổi yếu tố nào đó của hệ thống trong điều kiện xác định để quan sát,

tìm hiểu và nghiên cứu hệ thống” [63]

Theo Từ điển Tiếng Việt, “thí nghiệm là gây ra một hiện tượng, một sự biến

đổi nào đó trong điều kiện xác định để quan sát nhằm nghiên cứu, kiểm tra hay chứng minh” [32]

Theo tác giả Thái Duy Tuyên, “ Thí nghiệm là sự tác động có chủ định, có hệ

thống của con người vào các đối tượng của hiện thực khách quan nhằm phát hiện

ra những hiện tượng mới, những quy luật mới, tri thức mới” [44] Theo tác giả, TN

là một hành động có chủ định, bao gồm ba giai đoạn: chuẩn bị làm TN, thực hiện

TN và kiểm tra đánh giá kết quả Mỗi giai đoạn là một nhóm thao tác

Theo tác giả Nguyễn Đức Thâm: “Thí nghiệm là sự tác động có chủ định, có

hệ thống của con người vào đối tượng của hiện thực khách quan Thông qua sự phân tích các điều kiện mà trong đó đã diễn ra sự tác động và các kết quả của sự tác động, ta có thể thu nhận được tri thức mới” [39]

Theo từ điển Oxford: Thí nghiệm là một quy trình khoa học được thực hiện để

khám phá, thử nghiệm một giả thuyết, hoặc chứng minh một thực tế được biết

Theo Từ điển Giáo dục học,“Thí nghiệm là một thủ pháp dạy học, nghiên

cứu khoa học được thực hiện bằng cách làm thay đổi trong thực tiễn hay trên lý thuyết các điều kiện diễn biến của một hiện tượng nào đó để quan sát, tìm hiểu, kiểm tra và chứng minh một luận điểm hay một giả thuyết khoa học”

Theo tác giả Nguyễn Ngọc Quang thì TN có thể coi là một hệ thống thông tin hoặc một hệ điều khiển [35]:

Nếu coi TN là hệ thông tin thì hệ được lệnh điều khiển I+ truyền đến thiết bị Nhận được lệnh, thiết bị tác động một thông tin đã được mã hóa vào hiện thực, cung cấp trở lại cho thiết bị một thông tin Id Thông tin được thiết bị giải mã để truyền ra ngoài hệ I0 Người thực hiện TN thu nhận thông tin I0

Sơ đồ 1.1 Thí nghiệm coi nhƣ hệ thông tin

Trong đó: TB: Thiết bị

HT: hiện thực khách quan

I+: Lệnh điều khiển truyền vào thiết bị

Im: Thông tin truyền từ thiết bị đến hiện thực khách quan

Id: thông tin hiện thực khách quan cung cấp lại cho thiết bị

I0: thông tin được truyền từ hệ thống ra ngoài hệ Nếu coi TN là hệ điều khiển thì hệ gồm 2 bộ phận: nhà thực nghiệm TN giữ vai trò là bộ phận điều khiển, hệ TN (gồm thiết bị TN và hiện thực khách quan) là

bộ phận bị điều khiển

Sơ đồ 1.2 Thí nghiệm là hệ điều khiển

Qua phân tích những nghiên cứu trên, chúng tôi rút ra những đặc điểm của thí nghiệm:

- Thí nghiệm diễn ra trong điều kiện xác định

- Có sự tác động có chủ định của người làm thí nghiệm vào đối tượng nghiên cứu

- Sự tác động đó gây ra sự biến đổi một yếu tố nào đó

- Người làm thí nghiệm phân tích những biến đổi thu được, từ đó rút ra kết

luận khoa học (thông tin tác động lại người làm thí nghiệm)

Với những đặc điểm của TN như trên, trong nghiên cứu của mình, chúng tôi sử

dụng định nghĩa: “Thí nghiệm là một quá trình tác động có chủ định của con người vào

đối tượng nghiên cứu trong điều kiện xác định làm biến đổi một yếu tố nào đó để quan sát, tìm hiểu, nghiên cứu đối tượng"

1.2.1.2 Phân loại thí nghiệm

Ngay sau khi ra đời, phương pháp TN đã được sử dụng nhiều trong các ngành khoa học, đặc biệt trong các ngành khoa học tự nhiên để tìm hiểu, khám phá những đặc điểm, tính chất của sự vật, hiện tượng Trong quá trình dạy học các môn khoa học tự nhiên, các nhà nghiên cứu đã phân loại TN theo các cách khác nhau:

Theo tác giả Nguyễn Đức Thâm, Nguyễn Ngọc Hưng và Phạm Xuân Quế [39],

TN được sử dụng trong dạy học vật lý ở trường phổ thông được chia thành hai loại: TN biểu diễn và TN thực tập Hai loại TN này được phân chia tiếp như sơ đồ 1.3:

Sơ đồ 1.3 Phân loại thí nghiệm trong dạy học vật lý (theo tác giả Nguyễn Đức Thâm và cộng sự)

Theo tác giả Nguyễn Ngọc Quang, Nguyễn Cương và Dương Xuân Trinh (1975) [36] trong cuốn Lí luận dạy học Hóa học, chia các TN hóa học nhà trường thành các dạng là TN biểu diễn của GV và TN học sinh như sơ đồ 1.4 sau đây:

Sơ đồ 1.4 Phân loại thí nghiệm trong dạy học Hóa học (theo tác giả Nguyễn Ngọc Quang và cộng sự)

Tùy theo các tiêu chí khác nhau, TN được sử dụng trong dạy học Sinh học được phân loại thành các loại sau:

* Dựa vào chủ thể làm thí nghiệm: TN được chia thành hai loại là: TN biểu

diễn của giáo viên và TN thực hành của học sinh

TN biểu diễn của giáo viên: Là những TN được giáo viên biểu diễn cho HS quan sát ở trên lớp nhằm các mục đích nêu vấn đề, giải quyết vấn đề, củng cố, minh họa kiến thức hay kiểm tra đánh giá

TN thực hành của học sinh: Là TN mà HS tự thực hiện, qua đó, học sinh tự thu nhận kiến thức một cách chủ động chứ không thụ động tiếp thu kiến thức từ giáo viên TN thực hành có thể diễn ra trên lớp (khi nghiên cứu bài mới), trong các buổi thực hành hoặc trong nghiên cứu khoa học

* Dựa vào mục đích lí luận dạy học: TN được sử dụng trong các khâu khác

nhau của quá trình dạy học:

- TN hình thành kiến thức mới: là những TN được sử dụng để tổ chức hoạt động nhận thức cho người học TN có thể được sử dụng để tạo tình huống có vấn đề thu hút sự chú ý, kích thích của SV Đặc biệt, TN là phương án để chứng minh, kiểm nghiệm một giả thuyết nào đó Lúc này, TN là công cụ để SV tương tác theo con đường tìm kiếm tri thức của các nhà khoa học TN là nguồn cung cấp tri thức chủ yếu cho người học, GV là người hướng dẫn, định hướng việc thực hiện, quan

sát TN để nghiên cứu, tìm tòi ra tri thức Những tri thức đó là mới với bản thân SV

- TN củng cố, minh họa: là những TN nhằm củng cố những kiến thức, KN đã học và sự vận dụng những kiến thức đó vào thực tế

- TN kiểm tra đánh giá: là TN nhằm để kiểm tra, đánh giá KN làm TN của học sinh

* Dựa vào dữ liệu thu được từ thí nghiệm (Nội dung thí nghiệm):

- TN định tính: là những TN dựa vào những quan sát về những biến đổi,

những hiện tượng để rút ra nhận xét, kết quả TN

- TN định lượng: là những TN dựa vào những số liệu thu được để rút ra kết

luận Các dữ liệu định lượng là các dữ liệu cho phép chúng ta đo lường chúng bằng

số lượng Dữ liệu định lượng là những dữ liệu trả lời cho câu hỏi: bao nhiêu? Với những TN định lượng thì hóa chất có khối lượng, nồng độ cụ thể, mẫu vật phải có khối lượng chính xác thì mới định lượng được kết quả TN

Ví dụ: TN xác định cường độ hô hấp thực vật theo Boisen – Jensen

TN trả lời cho câu hỏi: cường độ hô hấp thực vật là bao nhiêu?

Dữ liệu thu từ TN: cường độ hô hấp thực vật tính bằng lượng CO2 thải ra trong hô hấp của một đơn vị khối lượng mẫu trong một đơn vị thời gian, được tính bằng công thức:

Trong đó: V1: Số ml H2SO4 dùng chuẩn độ kiểm dư ở bình đối chứng

V2: Số ml H2SO4 dùng chuẩn độ kiểm dư ở bình TN 2,2: hệ số đương lượng: cứ mỗi 1 ml H2SO4 0,1N chuẩn độ bazo dư thừa tương đương 2,2 mg CO2 bị liên kết

P: trọng lượng mẫu (gam) t: thời gian (h)

Vậy để tìm được cường độ hô hấp thực vật từ TN ta phải xác định được: số

ml H2SO4 dùng chuẩn độ kiểm dư ở bình đối chứng (V1) và bình TN (V2), số g mẫu vật thời gian làm TN Từ những dữ liệu này thu được TN, ta sẽ tính được cường độ hô hấp thực vật

* Dựa vào địa điểm đặt thí nghiệm:

Dựa vào địa điểm đặt thí nghiệm, các TN được phân chia thành các nhóm

như sau: Nhóm TN trong phòng TN, Nhóm TN trong chậu vại, Nhóm TN ngoài

đồng ruộng [25]

* Dựa vào thời gian cho kết quả thí nghiệm

- TN ngắn hạn: là TN được tiến hành trong thời gian ngắn TN có thể được

bố trí thực hiện và quan sát ngay trong 1 tiết học

- TN dài hạn: là TN diễn ra trong thời gian dài có thể là vài giờ hay vài ngày, thậm chí vài tháng Trong quá trình dạy học, những TN dài ngày được thực hiện tại môi trường ngoài lớp học và có thể sử dụng kết quả TN để quan sát trong tiết học

Từ đó, tùy theo chủ thể làm TN, mục đích và nội dung TN,… mà ta có thể có loại TN khác nhau như: TN định tính biểu diễn hình thành kiến thức mới hay TN định lượng thực hành củng cố kiến thức,…

Dựa vào hình thức thực hiện, phân chia TN thành: TN thực, Video TN, TN

ảo, bài tập TN

- TN thực: là TN được thực hiện trong điều kiện tự nhiên hay trong phòng

TN Chủ thể làm TN trực tiếp tiến hành các thao tác TN trên các dụng cụ, thiết bị, hóa chất và mẫu vật

- Video TN: SV thực hiện các TN tại nhà hay trong phòng TN và quay lại video tiến trình TN Video TN như là TN biểu diễn của GV và là phương tiện trực quan được GV sử dụng để tổ chức hoạt động nhận thức cho SV

Trong thời đại công nghệ thông tin phát triển, người ta có thể thiết kế các thí nghiệm ảo bằng phần mềm tin học để thay thế cho các TN thực trong các trường hợp điều kiện thực khó thực hiện

- TN ảo: là TN trên máy tính mô phỏng các hiện tượng vật lí, hóa học, sinh học…, có đặc điểm là có tính tương tác cao, có thể mô phỏng những quá trình, điều kiện tới hạn khó xảy ra trong tự nhiên hay khó thu được trong phòng thí nghiệm Trong TN ảo, chủ thể tác động vào đối tượng nghiên cứu tạo ra sự biến đổi của đối tượng TN đều được thực hiện và xảy ra trên máy tính Người học học tập qua quan sát những thao tác và kết quả TN đó

- Bài tập TN là một dạng nhiệm vụ học tập gồm các dữ liệu và những yêu

cầu đòi hỏi người học phải thực hiện cách bố trí, thực hiện TN hay xử lí số liệu TN

và phân tích các kết quả TN để rút ra kết luận từ TN

1.2.1.3 Tầm quan trọng của thí nghiệm trong dạy học Sinh học

* Vai trò của thí nghiệm trong dạy học Sinh học

Trong nghiên cứu khoa học, từ những quan sát hiện tượng, phân tích đưa ra giả thuyết rồi tiến hành TN, xử lí kết quả và hình thành lí thuyết khoa học hay kiểm tra các thuyết khoa học bằng các TN mới

TN có vai trò quan trọng trong quá trình dạy học Nó vừa là nội dung vừa là phương tiện giúp truyền tải kiến thức và hình thành KN, kĩ xảo cho người học

- TN là mô hình đại diện cho hiện thực khách quan, là cơ sở xuất phát của quá trình nhận thức của HS [3]

- TN là cầu nối giữa lý thuyết và thực tiễn giúp hình thành KN, kĩ xảo thực hành và tư duy kĩ thuật ở HS, giúp HS vận dụng kiến thức vào thực tế, làm chủ được kiến thức, từ đó làm tăng lòng say mê, hứng thú học tập môn học

- TN giúp HS tìm hiểu bản chất của các hiện tượng, các quá trình sinh học Trong quá trình dạy học, TN có thể được học sinh tiến hành độc lập dưới sự hướng dẫn của giáo viên hay quan sát TN do giáo viên thực hiện, qua phân tích, tổng hợp rút ra kết luận là những tri thức đã biết trong khoa học nhưng là mới với bản thân

HS

TN góp phần làm cho HS huy động được tất cả các giác quan tham gia vào quá trình nhận thức, gây hứng thú học tập cho HS, kiến thức thu được chắc chắn và sâu sắc, đồng thời lớp học sôi nổi, hăng hái TN giúp làm sáng tỏ lý thuyết, kích thích tính tò mò khoa học cho học sinh, rèn KN thực hành và nghiên cứu khoa học, rèn thói quen giải quyết các vấn đề bằng khoa học, …

TN sinh học có thể được sử dụng tổ chức các hoạt động nhận thức của HS ở tất cả các giai đoạn của quá trình dạy học: đề xuất vấn đề nghiên cứu, hình thành kiến thức KN mới, củng cố kiến thức, KN đã thu được và kiểm tra, đánh giá kiến thức, KN

TN sinh học được sử dụng hiệu quả trong việc tạo tình huống có vấn đề ở khâu đề xuất vấn đề nghiên cứu Kết quả của TN này thường tạo mâu thuẫn với những kiến thức mà HS đã có, từ đó tạo nhu cầu tìm tòi kiến thức Vì vậy, kích

thích sự hứng thú học tập, khơi dậy những kiến thức và kinh nghiệm của HS

Trong khâu hình thành kiến thức và KN mới, các TN được sử dụng để nghiên cứu, tìm tòi và khám phá kiến thức, từ đó giúp HS phát triển tư duy và tính sáng tạo Các TN có thể được dùng để tổ chức cho học sinh tự học Trước một tình huống sinh học có vấn đề, học sinh phải đưa ra những giả thuyết, xây dựng kế hoạch TN để kiểm chứng giả thuyết đó Từ các kết luận rút ra từ TN, hình thành kiến thức mới Vì vậy, TN là phương tiện dạy học hữu ích trong tổ chức tự học theo con đường tìm tòi nghiên cứu giúp SV có điều kiện, cơ hội phát triển tư duy sáng tạo và dần làm quen với các phương pháp nghiên cứu khoa học

Trong khâu củng cố kiến thức, các TN được học sinh tiến hành không chỉ kiểm tra được các kiến thức, KN, kĩ xảo đạt được mà còn đánh giá được khả năng

tự lực, sáng tạo của HS trong quá trình TN

TN Sinh học còn là phương pháp nghiên cứu khoa học Sinh học TN Sinh học có thể diễn ra trong thời gian ngắn hạn hoặc dài hạn, trong điều kiện thực tế (đồng ruộng hay vườn) hoặc trong điều kiện nhân tạo (phòng TN) TN Sinh học nhằm để tìm tòi, phát hiện ra những đặc điểm, tính chất của sinh vật, các quá trình sinh lý xảy ra trong cơ thể và mối quan hệ giữa sinh vật với các yếu tố của môi trường sống

* Vai trò của thí nghiệm trong dạy học Sinh lí thực vật

SLTV là khoa học nghiên cứu về các mối liên quan giữa cấu tạo và chức năng sinh lí của các quá trình xảy ra trong cơ thể thực vật, mối tương quan giữa các quá trình ấy và ảnh hưởng của yếu tố môi trường tới các quá trình, từ đó, có hướng điều tiết chúng phục vụ cho lợi ích của con người [37]

TN là một phương tiện chủ yếu và quan trọng trong dạy học các kiến thức sinh lí Trong dạy học SLTV, SV được học những kiến thức lí thuyết về các quá trình sinh lí trong cơ thể thực vật và những thực nghiệm nghiên cứu chứng minh bản chất và ảnh hưởng của yếu tố môi trường tới các quá trình đó Trong quá trình học tập SV tiến hành các TN SLTV để tìm ra những tri thức mới và ứng dụng chúng vào đời sống TN trong dạy học SLTV vừa là phương tiện trực quan truyền tải kiến thức, vừa hình thành và rèn luyện KN, kĩ xảo cho sinh viên và giúp sinh viên làm quen với nghiên cứu khoa học

TN SLTV được sử dụng trong tất cả các khâu của quá trình dạy học: khâu hình thành kiến thức mới, khâu củng cố, hoàn thiện kiến thức và khâu kiểm tra đánh giá Những TN này không chỉ được giáo viên biểu diễn cho sinh viên quan sát mà sinh viên còn phải tự thiết kế, bố trí TN, tiến hành, quan sát và xử lí kết quả Từ đó, nâng cao KN tự học, tự nghiên cứu của sinh viên, tiếp cận phương pháp dạy học bằng TN

Trong nghiên cứu khoa học về SLTV, TN là phương tiện chủ yếu để SV nghiên cứu các quá trình sinh lý xảy ra trong cơ thể thực vật và mối quan hệ giữa cơ thể với các yếu tố của môi trường

TN là phương tiện tổ chức hoạt động nhận thức cho SV:

+ TN là phương tiện tổ chức tình huống có vấn đề, kích thích hứng thú học tập SLTV cho SV

+ TN là phương tiện tổ chức cho SV tự lực chiếm lĩnh tri thức mới

+ TN là phương tiện để củng cố, minh họa kiến thức

+ TN là phương tiện để rèn luyện KN, kĩ xảo cho SV

TN là phương pháp dạy học (PPDH):

+ Phương pháp (PP) biểu diễn TN – thông báo tái hiện

+ PP biểu diễn TN – tìm tòi bộ phận

+ PP thực hành TN - thông báo tái hiện

+ PP thực hành TN – tìm tòi bộ phận

Mỗi PPDH, GV tổ chức hoạt động có sử dụng TN theo các logic khác nhau

TN có thể TN biểu diễn (do GV biểu diễn) hoặc TN thực hành (do SV tự thực hiện) Nếu mục đích TN là thông báo tái hiện thì việc thực hiện TN để củng cố, minh họa kiến thức được cung cấp từ nguồn tư liệu khác, còn mục đích là tìm tòi bộ phận thì

TN trở thành nguồn tri thức chủ yếu cung cấp cho SV thông qua việc SV tự lực quan sát, phân tích, so sánh, tổng hợp qua các dữ liệu thu được từ TN

TN là một PPDH được sử dụng trong các khâu của quá trình dạy học nhằm nâng cao chất lượng dạy học bộ môn Trong khâu hình thành kiến thức mới, TN được sử dụng theo hướng nghiên cứu để giúp người học tìm ra tri thức mới như những nhà khoa học Theo cách này, chuyển từ phương pháp thực nghiệm của nhà

khoa học sang phương pháp tự học của SV Những tri thức này nhân loại đã biết nhưng là mới với người học Đây là cách chủ thể học được lý thuyết SLTV từ thực nghiệm sẽ phát triển tư duy khoa học, tính độc lập, sáng tạo của SV

Thí nghiệm cũng là nội dung dạy học SLTV Các tri thức SLTV chủ yếu được các nhà khoa học tìm tòi nghiên cứu phát hiện ra bằng các TN (phương pháp thực nghiệm) Vì vậy, trong dạy học SLTV, hệ thống các TN SLTV là một nội dung quan trọng của môn học Các TN SLTV là những TN nghiên cứu về các đặc điểm cấu trúc, bản chất các quá trình sinh lí của cơ thể thực vật hay sự tác động của những yếu tố môi trường lên các các quá trình ấy

TN SLTV khám phá hay chứng minh về:

- Đặc điểm, tính chất của tế bào thực vật, các quá trình sinh lí của cơ thể thực vật

Ví dụ: TN về co nguyên sinh và phản co nguyên sinh của tế bào thực vật; TN chứng minh bao lá mầm là nơi tiếp nhận ánh sáng trong phản ứng hướng sáng

- Cơ chế của quá trình sinh lí của cơ thể thực vật

Ví dụ: TN về cơ chế hướng sáng của thực vật; TN chứng minh bản chất của quang chu kì ở thực vật

- Các yếu tố ảnh hưởng đến các quá trình sinh lí của cơ thể thực vật

Ví dụ: TN ảnh hưởng của ánh sáng đến quá trình quang hợp; TN về các yếu

tố cần thiết đến quá trình nảy mầm

* Vai trò của thí nghiệm Sinh lí thực vật trong đào tạo sinh viên Sư phạm Sinh học

Như phân tích ở phần trên, TN là phương tiện, phương pháp và nội dung dạy học SLTV Trong đào tạo SV Sư phạm Sinh học, TN vừa có vai trò quan trọng trong tổ chức hoạt động nhận thức cho SV để lĩnh hội, củng cố tri thức, rèn luyện

KN, vừa có tác dụng bồi dưỡng năng lực nghiệp vụ sư phạm cho SV Trong quá trình sử dụng TN tổ chức hoạt động nhận thức, sẽ xuất hiện những tình huống có vấn đề, SV sẽ đưa ra những câu hỏi thắc mắc và tự đặt ra những câu trả lời sơ bộ cho các vấn đề đó – chính là giả thuyết khoa học cho vấn đề Và chính SV phải lập phương án TN kiểm tra giả thuyết đó SV sẽ thu thập dữ liệu từ TN, từ đó, phân tích, tổng hợp, so sánh để rút ra kết luận khoa học Đó là năng lực dạy học môn học của GV tương lai GV dạy bộ môn SLTV là người định hướng cho những hoạt động

tìm tòi, nghiên cứu của SV, vì vậy, GV phải lựa chọn và khai thác, liên hệ những tri thức SLTV phù hợp được sử dụng dạy ở phổ thông Qua nội dung các TN SLTV được thực hiện, SV sẽ lựa chọn được những TN phù hợp với trình độ của HS để tổ chức hoạt động nhận thức cho HS THCS để tìm tòi, nghiên cứu kiến thức sinh lí Đồng thời, SV cũng học được cách sử dụng các TN để tổ chức hoạt động nhận thức cho HS theo các logic khác nhau nhằm mục đích hình thành kiến thức mới, củng cố, minh họa hay rèn luyện KN cho HS Điều này thể hiện được vai trò của các GV môn khoa học cơ bản không chỉ dạy kiến thức chuyên ngành mà còn góp phần phát triển năng lực nghề nghiệp cho SV

1.2.2 Sử dụng thí nghiệm trong dạy học Sinh học

Sử dụng thí nghiệm trong quá trình dạy học là việc GV tổ chức các hoạt động TN cho SV nhằm chiếm lĩnh kiến thức hay củng cố, hoàn thiện kiến thức, kiểm tra, đánh giá

Tác giả Đinh Quang Báo và Nguyễn Đức Thành trong cuốn sách “Lí luận dạy học Sinh học, phần Đại cương” [3] đề cập tới các phương pháp dạy học có sử dụng TN như một phương tiện trực quan là: PP biểu diễn TN – nghiên cứu; PP thực hành TN – thông báo tái hiện; PP thực hành TN – tìm tòi bộ phận Tác giả dựa vào

2 tiêu chí phân loại là chủ thể làm TN và mục đích lí luận dạy học để chia thành các phương pháp sử dụng TN trong dạy học (bảng 1.1):

Bảng 1.1 Các phương pháp sử dụng TN trong dạy học

Chủ thể làm TN

Minh họa, củng cố PP biểu diễn TN – thông

báo tái hiện

PP thực hành TN – thông báo tái hiện

Hình thành kiến thức mới PP biểu diễn TN –

PP biểu diễn TN – nghiên cứu:

TN là điểm xuất phát cho quá trình tìm tòi của người học để dần dần hình thành tri thức mới TN được biểu diễn theo logic nghiên cứu thì chính TN trở thành

nguồn tri thức mới cho người học Với PP biểu diễn TN – nghiên cứu này, người học vào vai nhà nghiên cứu để tự tìm tòi, phân tích những dữ liệu quan sát được và

tự mình tìm ra tri thức theo các bước sau [3]:

- GV nêu TN cần nghiên cứu, HS xác định mục đích TN

- Giới thiệu các bước TN để HS phân tích các điều kiện TN

- GV đặt câu hỏi định hướng HS quan sát các sự kiện, hiện tượng xảy ra trong quá trình TN

- GV giúp HS thiết lập các mối quan hệ nhân – quả từ kết quả quan sát, thu thập dữ liệu từ TN

Từ những dữ liệu quan sát được từ các TN mà GV biểu diễn, HS phân tích,

so sánh, thiết lập mối quan hệ nhân- quả, trả lời các câu hỏi định hướng của GV để dẫn tới kết luận khái quát, phản ánh đúng bản chất các hiện tượng sinh học

- PP thực hành TN – thông báo tái hiện:

Theo từ điển Giáo dục học: “Thực hành là hình thức luyện tập để trau dồi kĩ

năng, kĩ xảo hoạt động để hiểu rõ và nắm vững kiến thức lý thuyết Đây là khâu quan trọng đảm bảo thực hiện nguyên lý giáo dục: học đi đôi với hành Thực hành cần được tổ chức thực hiện thật tốt, có kế hoạch, có hệ thống và gắn liền với các vấn đề lý thuyết đang học”[10]

Theo tác giả Đinh Quang Báo và Nguyễn Đức Thành: “Thực hành là HS tự mình trực tiếp tiến hành quan sát, tiến hành các TN, tập triển khai các quy trình kĩ thuật chăn nuôi, trồng trọt”

Thực hành là PP đặc trưng trong dạy học và nghiên cứu Sinh học HS tự tiến hành quan sát hay tiến hành TN nên HS tự tìm tòi, nghiên cứu các mối quan hệ giữa cấu trúc – chức năng, mối quan hệ nhân quả và bản chất các hiện tượng Sinh học nên các kiến thức thu nhận được sẽ vững chắc và sâu sắc hơn, đồng thời, giúp rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo ứng dụng tri thức vào đời sống

Thực hành TN là hoạt động HS tự lực tiến hành các thao tác TN và dưới sự hướng dẫn, định hướng của GV, HS quan sát hiện tượng TN, phân tích, so sánh và rút ra kết luận khoa học HS sẽ tự lĩnh hội được tri thức mới

PP thực hành TN – thông báo tái hiện là PP mà HS tiến hành TN nhằm minh họa, củng cố kiến thức đã học Hoặc HS tiến hành lại các TN GV biểu diễn để rèn luyện các kĩ năng thực hành TN