Phát triển kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn cho HS trong dạy học sinh học cấp THPT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI TRẦN THÁI TỒN PH¸T TRIĨN KÜ N¡NG VËN DơNG KIÕN THøC VµO THùC TIƠN CHO HäC SINH TRONG DạY HọC SINH HọC CấP TRUNG HọC PHổ THÔNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC HÀ NỘI - 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI TRẦN THÁI TỒN PH¸T TRIĨN KÜ N¡NG VËN DơNG KIÕN THøC VµO THùC TIƠN CHO HäC SINH TRONG D¹Y HäC SINH HäC CÊP TRUNG HäC PHổ THÔNG Chuyờn ngnh: Lớ lun v Phng phỏp dy học môn Sinh học Mã số: 9.14.01.11 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phan Thị Thanh Hội PGS.TS Nguyễn Đình Nhâm HÀ NỘI - 2020 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi hướng dẫn khoa học PGS.TS Phan Thị Thanh Hội PGS.TS Nguyễn Đình Nhâm Các số liệu, kết luận án hoàn toàn khách quan, trung thực chưa công bố cơng trình khoa học khác Tác giả Trần Thái Tồn LỜI CẢM ƠN Trong q trình nghiên cứu, hồn thành luận án, tơi nhận nhiều giúp đỡ quý báu tập thể cá nhân Lời tơi xin bày tỏ lịng kính trọng biết ơn sâu sắc đến Thầy Cơ hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phan Thị Thanh Hội PGS.TS Nguyễn Đình Nhâm tận tình giúp đỡ, hướng dẫn tơi suốt q trình học tập nghiên cứu đề tài luận án Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể Bộ mơn Lí luận Phương pháp dạy học Sinh học, khoa Sinh học, Phòng đào tạo Sau đại học, Ban giám hiệu Trường Đại học Sư phạm Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi cho suốt thời gian học tập, nghiên cứu hoàn thành luận án Xin chân thành cảm ơn nhà khoa học, chuyên gia Lí luận Phương pháp dạy học môn Sinh học, nghiên cứu sinh, bạn đồng nghiệp tư vấn, giúp đỡ, động viên tơi suốt q trình nghiên cứu hoàn thành luận án Xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo, em học sinh trường THPT tạo điều kiện thuận lợi hợp tác chúng tơi suốt q trình khảo sát, thực nghiệm đề tài Xin chân thành cảm ơn quan Sở Giáo dục Đào tạo Hà Tĩnh, trường THPT Thành Sen tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành luận án Xin cảm ơn gia đình bạn bè ln đồng hành, động viên, khích lệ tơi suốt q trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận án Hà Nội, tháng năm 2020 Tác giả luận án Trần Thái Toàn DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TT Viết đầy đủ Bài tập thực tiễn Viết tắt BTTT Dự án học tập DAHT Dạy học dự án DHDA Đại học sư phạm ĐHSP Giải vấn đề GQVĐ Giáo viên GV Học sinh HS Hoạt động trải nghiệm HĐTN Kĩ KN 10 Năng lực NL 11 Nghiên cứu khoa học NCKH 12 Nghiên cứu tài liệu NCTL 13 Phương pháp dạy học PPDH 14 Sách giáo khoa SGK 15 Trung học sở THCS 16 Trung học phổ thông THPT 17 Thực nghiệm TN 18 Thực nghiệm nghiên cứu TNNC 19 Vận dụng kiến thức VDKT 20 Vấn đề thực tiễn VĐTT MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU 1 LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU .2 KHÁCH THỂ VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU .3 GIẢ THUYẾT KHOA HỌC NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU .3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA ĐỀ TÀI Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .6 1.1.1 Tổng quan nghiên cứu rèn luyện KN KN VDKT vào thực tiễn dạy học giới 1.1.2 Tổng quan nghiên cứu rèn luyện KN VDKT vào thực tiễn dạy học Việt Nam 10 1.2 CƠ SỞ LÍ LUẬN 15 1.2.1 Kĩ vận dụng kiến thức vào thực tiễn .15 1.2.2 Vấn đề thực tiễn dạy học 22 1.2.3 Định hướng số phương pháp giải vấn đề thực tiễn dạy học Sinh học cấp THPT 26 1.2.4 Định hướng số biện pháp để rèn luyện đánh giá KN VDKT vào thực tiễn cho HS dạy học Sinh học cấp THPT 29 1.2.5 Dạy học theo chủ đề 39 1.3 CƠ SỞ THỰC TIỄN 41 1.3.1 Thực trạng dạy học rèn luyện KN VDKT vào thực tiễn GV Sinh học cấp THPT 41 1.3.2 Thực trạng KN VDKT vào thực tiễn học sinh THPT 46 TIỂU KẾT CHƯƠNG 52 Chương 2: PHÁT TRIỂN KĨ NĂNG VẬN DỤNG KIẾN THỨC VÀO THỰC TIỄN CHO HỌC SINH TRONG DẠY HỌC SINH HỌC CẤP THPT 53 2.1 MỤC TIÊU, CẤU TRÚC CHƯƠNG TRÌNH SINH HỌC CẤP THPT VÀ CÁC VẤN ĐỀ THỰC TIỄN LIÊN QUAN 53 2.1.1 Mục tiêu chung chương trình Sinh học cấp THPT 53 2.1.2 Cấu trúc chương trình Sinh học cấp THPT 60 2.1.3 VĐTT liên quan đến nội dung môn Sinh học cấp THPT 61 2.2 QUY TRÌNH RÈN LUYỆN KĨ NĂNG VẬN DỤNG KIẾN THỨC VÀO THỰC TIỄN .70 2.2.1 Nguyên tắc xây dựng quy trình rèn luyện KN VDKT vào thực tiễn 70 2.2.2 Quy trình rèn luyện KN VDKT vào thực tiễn 71 2.2.3 Ví dụ minh họa vận dụng quy trình để rèn luyện KN VDKT vào thực tiễn dạy học Sinh học cấp THPT 74 2.3 THIẾT KẾ CÁC CÔNG CỤ ĐỂ RÈN LUYỆN KĨ NĂNG VẬN DỤNG KIẾN THỨC VÀO THỰC TIỄN CHO HỌC SINH 85 2.3.1 Căn để xây dựng quy trình thiết kế cơng cụ rèn luyện KN VDKT vào thực tiễn cho HS .85 2.3.2 Quy trình thiết kế cơng cụ rèn luyện đánh giá KN VDKT vào thực tiễn 87 2.3.3 Ví dụ minh họa quy trình thiết kế công cụ rèn luyện KN VDKT vào thực tiễn 89 2.4 XÂY DỰNG THANG ĐO VÀ TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ KĨ NĂNG VẬN DỤNG KIẾN THỨC VÀO THỰC TIỄN TRONG DẠY HỌC SINH HỌC CẤP THPT 96 2.4.1 Xây dựng bảng tiêu chí đánh giá KN VDKT vào thực tiễn .97 2.4.2 Thiết kế thang đo đánh giá KN VDKT vào thực tiễn 100 2.5 CÔNG CỤ ĐÁNH GIÁ KĨ NĂNG VẬN DỤNG KIẾN THỨC VÀO THỰC TIỄN TRONG DẠY HỌC SINH HỌC CẤP THPT 101 2.5.1 Đánh giá kĩ vận dụng kiến thức vào thực tiễn .101 2.5.2 Quy trình đánh giá kĩ vận dụng kiến thức vào thực tiễn HS 102 TIỂU KẾT CHƯƠNG 105 Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 106 3.1 MỤC ĐÍCH THỰC NGHIỆM 106 3.2 TÀI LIỆU, PHẠM VI, ĐỐI TƯỢNG, THỜI GIAN, PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 106 3.2.1 Tài liệu sử dụng thực nghiệm sư phạm 106 3.2.2 Các chủ đề thực nghiệm sư phạm 106 3.2.3 Đối tượng, thời gian phương pháp thực nghiệm .107 3.3 NỘI DUNG THỰC NGHIỆM 110 3.3.1 Thực nghiệm khảo sát 110 3.3.2 Thực nghiệm thức 110 3.4 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ BIỆN LUẬN 112 3.4.1 Kết thực nghiệm khảo sát 112 3.4.2 Kết thực nghiệm thức 115 TIỂU KẾT CHƯƠNG 126 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 128 DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 131 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 132 PHỤ LỤC PL96 Hình 7: Lọc độc tố rượu Lắp đặt hệ thống hoàn chỉnh Làm men Nấu chín cơm Ủ men Chưng cất PL97 Lọc độc tố Thành phẩm V ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Đánh giá sản phẩm: 1 Xác định tạp chất có q trình chưng cất 1.1.1.Ethanol 1.1.2.Hợp chất cacbonyl 1.1.3.Este 1.1.4.Aldehyde 1.1.5.Keton 1.1.6 Alcohol 1.1.7.Alcohol bậc cao 1.1.8 Furfural 1.2 Một số phương pháp xác định hàm lượng ethanol, methanol aldehyde rượu chưng cất 1.2.1 Xác định hàm lượng ethanol + Phương pháp đo tỷ trọng + Phương pháp sử dụng cồn kế 1.2.2.Xác định hàm lượng methanol + Phương pháp sắc ký khí + Phương pháp so so màu 1.2.3 Xác định hàm lượng aldehyde + Phương pháp chuẩn độ Nguyên tắc + Phương pháp so màu Nguyên tắc + Phương pháp sắc ký khí 1.3 Thực nghiệm xác định thành phần rượu PL98 Hình 11 Thực hành đo nồng độ cồn cồn kế Kết độ cồn 10 mẫu rượu chưng cất sở thực nghiệm 10 lần xác định phương pháp sử dụng cồn kế quy đổi độ cồn 20 bảng sau: Bảng 2: Hàm lượng ethanol 10 mẫu rượu chưng cất thực nghiệm Mẫu Hàm lượng ethanol biểu Hàm lượng Nhiệt độ đo ( ̊ kiến ethanol 20 C̊ (% V/V) C) (% V/V) PL99 MR MR MR MR MR MR MR MR MR MR 10 22 22 22 21 22 22 22 23 21 22 44,0 42,5 49,0 41,5 44,5 50,5 45,5 40,5 41,0 44.5 39,2 41,7 48,2 41,4 43,7 49,7 44,7 39,2 40,6 43,7 1.3.2 Xác định hàm lượng methanol 1.3.2.1 Phương pháp sắc ký khí Tiến hành theo quy trình TCVN 8010:2009 đồng thời khảo sát điều kiện chạy sắc ký khí phù hợp để tách pic methanol khỏi pic lại sắc ký đồ Thay đổi điều kiện nhiệt độ cột (từ 30-150) , cách 10), tốc độ dòng qua cột (từ ml/phút - ml/ phút) 1.3.2.2.Phương pháp so màu Hàm lượng methanol rượu chưng cất xác định theo TCVN 8009:2009 phương pháp so màu Hình 13: Kết so màu methanol 10 mẫu rượu chưng cất tiến hành thí nghiệm PL100 Kết cho thấy khơng có ống màu đậm ống nghiệm methanol chuẩn 250 mg/l, có mẫu (MR 3, 4, 6, 7) màu đậm ống nghiệm methanol chuẩn 100 mg/l mẫu (MR 10, 9, 1, 2, 5, 8) có màu đậm màu ống nghiệm methanol chuẩn 50 mg/l, riêng ống chứa mẫu trắng khơng có màu Kết chuyển hàm lượng methanol MR quy độ cồn 100 thể bảng Bảng 3: Kết phương pháp so màu xác định hàm lượng methanol 10 mẫu rượu thí nghiệm C1, C2, C10 hàm lượng methanol MR 1, MR 2, MR 10 STT 10 Tên mẫu rượu MR MR MR MR MR MR MR MR MR MR 10 Độ cồn 40,6 39,2 43,7 42,5 44,7 42,7 40,6 49,7 43,7 48,2 Khoảng hàm lượng Hàm lượng methanol MR methanol MR (mg/l) quy độ cồn 100 (mg/l) 50 < C9 < 100 123,2 < C9 < 246,3 50 < C2 < 100 127,6 < C2 < 255,1 50 < C5 < 100 114,4 < C5 < 228,8 100 < C4 < 250 235,3 < C4 < 588,2 100 < C7 < 250 224,7 < C7 < 559,3 100 < C6 < 250 234,2 < C6 < 585,5 50 < C9 < 100 123,2 < C9 < 246,3 100 < C8 < 250 202,0 < C8 < 503,0 50 < C1 < 100 114,4 < C1 < 228,8 100 < C3 < 250 207,5 < C3 < 518,7 Vậy khơng mẫu rượu có hàm lượng methanol vượt 2000 mg/l, mẫu rượu có hàm lượng methanol nằm khoảng 114,1 đến 588,2 mg/l (tính theo số mg methanol lít ethanol 100) Điều nghĩa 10 mẫu rượu khảo sát nằm giới hạn cho phép hàm lượng methanol rượu trắng chưng cất theo TCVN 7043:2013 [2] 1.3.2 Hàm lượng aldehyde Phương pháp so màu Chuẩn bị mẫu trắng chứa 10 ml ethanol 45̊ (không chứa aldehyde) cho vào ống nghiệm số 13 pha dãy dung dịch acetaldehyde chuẩn 20 mg/l, 40 mg/l, 80 mg/l, 160 mg/l từ dung dịch chuẩn acetaldehyde 160 mg/l vào ống nghiệm đánh số từ đến 10 mô tả bảng sau: Bảng : Pha dãy dung dịch chuẩn acetaldehyde Dung dịch Acetaldehyde 160 Ống 1,25 Ống 2,5 Ống 5,0 Ống 10 10,0 PL101 mg/l (ml) Cồn 45̊ (ml) 8,75 7,5 5,0 0,0 Nồng độ (mg/l) 20 40 80 160 Kết cho thấy ống mẫu trắng không màu, 10 ống nghiệm chứa MR cần phân tích: khơng ống nghiệm màu đậm màu ống acetaldehyde chuẩn 160 mg/l (MR 7); ống nghiệm (MR 3, 4, 6) có màu đậm màu ống acetaldehyde chuẩn 80 mg/l; ống nghiệm (MR 2, 5, 8) có màu đậm màu ống acetaldehyde chuẩn 40 mg/l ống nghiệm (MR 9, 10, 1) có màu đậm màu ống acetaldehyde chuẩn 20 mg/l Bảng 5: Kết hàm lượng aldehyde 10 mẫu rượu thí nghiệm phương pháp so màu STT 10 Tên mẫu rượu MR MR MR MR MR MR MR MR MR MR 10 Độ cồn 43,7 39,2 48,2 42,5 43,7 42,7 44,7 49,7 40,6 41,4 Khoảng hàm lượng aldehyde MR (mg/l) 40 < C1 < 80 80 < C2 < 160 40 < C3 < 80 20 < C4 < 40 40 < C5 < 80 40 < C6 < 80 80 < C7 < 160 40 < C8 < 80 20 < C9 < 40 20 < C10< 40 Hàm lượng aldehyde MR quy độ cồn 100 (mg/l) 91.5< C1 < 183,1 204,1 < C2 < 408,2 83,0 < C3 < 166,0 47,1 < C4 < 94,1 91,5 < C5 < 183,1 93,7 < C6 < 187,4 179,0 < C7 < 358,0 80,5 < C8 < 161,0 49,3 < C9 < 98,5 48,3< C10 < 96,6 Phương pháp sắc ký khí Khảo sát điều kiện chạy máy sắc ký khí kết nối detector FID để tìm điều kiện tối ưu cho trình phân tích acetaldehyde rượu Đánh giá mơ hình nấu rượu ứng dụng STEM - Để giảm chi phí đầu tư nhóm nghiên cứu cải tiến nồi nấu thủ công cấp thành nồi nấu điện pha giảm chi phí đầu tư xuống 20 triệu đồng so với mua nồi chức tương tự ngồi thị trường - Để giảm sức lao động nhóm nghiên cứu chế thay nước tự động thùng đựng nước cao mặt nồi 2m, lắp hệ thống vòi thay tự động cân nước vào nước nên không cần thay nước thủ công - Để tiết kiệm lượng nhóm nghiên cứu dùng điện pha cho sản xuất, đồng mức giá 1.700 đ Nếu dùng củi đun phải ất h 85.000 đ tiền củi Nếu dùng điện 2,5h 20 số điện với 34.000đ, giảm 51.000đ - Mặt khác dùng điện tránh ô nhiễm môi trường - Để tránh nguy hiểm từ điện phải lắp at chống giật - Để chủ động phải lắp thêm ngắt điện tự động, hẹn sau 2,5h hết rượu PL102 nồi nấu 25kg nếp - Với nhân công cho hiệu kinh tế tháng 25 triệu đồng chuyển giao thành cơng cho hộ gia đình + Hộ ơng Hồng Trọng Thanh xóm Đơng tiến- Xã Thạch Trung- Thành phố Hà Tĩnh + Hộ bà Nguyễn Thị Ngọc Ánh xã Thạch Thanh- Thạch Hà- Hà Tĩnh Đang tiếp tục chuyển giao cho + Hộ ông Nguyễn Quốc Việt xã Thạch Hạ- Thành phố Hà Tĩnh Mô hình nhà bà Nguyễn Thị Ngọc Ánh Hạn chế hệ thống nghiên cứu - Do nghiên cứu tiến hành thực nghiệm nhiều thời gian nên chưa áp dụng mơ hình nghiên cứu cho nhiều hộ gia đình - Chưa có kết kiểm nghiệm rượu lần phương pháp sắc kí khí - Mới áp dụng cho hộ gia đình, tiếp tục áp dụng cho hộ gia đình thứ VI KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ Kết luận Bằng việc sử dụng STEM tạo mơ hình sản xuất rượu nếp truyền thống công suất vừa, đáp ứng yêu cầu chi phí đầu tư nhiều hộ dân, với chi phí khoảng 25 triệu đồng thu nhập từ 15 đến 25 triệu đồng tháng Kiến nghị Với ước mơ nhóm nghiên cứu bước hoàn thiện để đưa rượu nếp truyền thống Việt nam quốc tế, hi vọng nhận nhiều nhận xét bổ ích từ q thầy để nhóm nghiên cứu có hi vọng để thực mơ ước PL103 Phụ lục 14 Tập huấn cho GV dạy học phát triển KN VDKT vào thực tiễn cho HS Phụ lục 15 PL104 TỔNG HỢP SỐ LƯỢNG GIÁO VIÊN THPT THAM GIA KHẢO SÁT VÀ THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM Số giáo viên tham gia khảo sát đánh giá thực trạng dạy học rèn luyện KN VDKT vào thực tiễn GV Sinh học cấp THPT Đơn vị (GV thuộc tỉnh) TT Cộng Hà Tĩnh Nghệ An Yên Bái Trà Vinh Long An Bến Tre Cần Thơ Số lượng 64 46 16 52 49 38 37 302 Thời gian khảo sát 06-12/2016 09/2016 11/2016 10/2016 03/2017 03/2017 04/2017 Người trực tiếp thực hướng dẫn, khảo sát Trần Thái Toàn Trần Thái Toàn Trần Thái Toàn Phan Thị Thanh Hội Phan Thị Thanh Hội Phan Thị Thanh Hội Phan Thị Thanh Hội Danh sách giáo viên tham gia thực nghiệm sư phạm Họ tên Năm sinh Trần Thái Toàn Thái Thị Kim Lộc 1979 1977 Năm vào nghề 2002 1999 Nguyễn Thị Kim Dung 1980 2002 Nguyễn Văn Hòa 1986 2009 Lưu Thị Thủy Nguyễn Văn Hòa Nguyễn Thị Diệu Nguyễn Văn Dũng 1981 1982 1985 1983 2003 2009 2009 2005 TT Đơn vị công tác Sở GDĐT Hà Tĩnh Trường THPT Thành Sen Trường THPT Nguyễn Đổng Chi Trường THPT Nguyễn Đổng Chi Trường THPT Hương Khê Trường THPT Nghi Xuân Trường THPT Mai Thúc Loan Trường THPT Nghèn PL105 Phụ lục 16 TỔNG HỢP SỐ LƯỢNG HỌC SINH THPT THAM GIA KHẢO SÁT VÀ THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM Đợt thực nghiệm Thực nghiệm khảo sát Thực nghiệm thức Đối tượng Số học lượn sinh g 11A 29 10A 32 THPT Thành Sen THPT Thành Sen 10A3 42 THPT Hương Khê Cộng 10A 10B 10A2 10A1 103 31 34 39 THPT Thành Sen 11A 11E 12A 12D 11A5 11A1 11A1 11A9 11A1 11A3 Cộng 39 37 35 31 34 39 35 33 38 37 35 497 Thời gian Trường THPT thực nghiệm (từ tháng … đến tháng…) 9/201711/2017 11/201712/2017 GV thực nghiệm Trần Thái Toàn Lưu Thị Thủy Trần Thái Toàn Thái Thị Kim Lộc Trần Thái Toàn THPT Hương Khê Lưu Thị Thủy Nguyễn Thị Kim THPT Nguyễn Đổng Chi Dung 09/2018- Nguyễn Văn Hòa 11/2019 THPT Nghèn THPT Mai Thúc Loan THPT Nghi Xuân Nguyễn Văn Dũng Nguyễn Thị Diệu Nguyễn Văn Hòa Phụ lục 17 Một số hình ảnh HS thực dự án học tập PL106 PL107 PL108 PL109 Hoạt động trải nghiệm bảo vệ môi trường PL110 Hoạt động trải nghiệm sản xuất rau ... KĨ NĂNG VẬN DỤNG KIẾN THỨC VÀO THỰC TIỄN TRONG DẠY HỌC SINH HỌC CẤP THPT 101 2.5.1 Đánh giá kĩ vận dụng kiến thức vào thực tiễn .101 2.5.2 Quy trình đánh giá kĩ vận dụng kiến thức vào thực. .. VDKT vào thực tiễn; Dạy học theo hướng rèn luyện KN VDKT vào thực tiễn HS nói chung dạy học Sinh học cấp THPT nói riêng; VĐTT dạy học phương pháp tổ chức dạy học VDKT vào thực tiễn dạy học Sinh học. .. học cấp THPT 41 1.3.2 Thực trạng KN VDKT vào thực tiễn học sinh THPT 46 TIỂU KẾT CHƯƠNG 52 Chương 2: PHÁT TRIỂN KĨ NĂNG VẬN DỤNG KIẾN THỨC VÀO THỰC TIỄN CHO HỌC SINH TRONG