1. Bản chất ph−ơng pháp biểu diễn thí nghiệm – nghiên cứu
Thí nghiệm biểu diễn theo logic nghiên cứu thì bản thân nó là nguồn tri thức mới cho HS. Trong tr−ờng hợp này thí nghiệm là điểm xuất phát cho quá trình tìm tòi của HS để dần dần đi đến việc hình thành tri thức mới.
Bằng hệ thống câu hỏi có tính chất định h−ớng, GV kích thích sự tìm tòi độc lập của HS. Bằng tài liệu quan sát đ−ợc từ sự biểu diễn thí nghiệm (BDTN) của GV, HS phân tích, so sánh, thiết lập mối quan hệ nhân quả, trả lời các câu hỏi để dẫn tới các kết luận khái quát, phản ánh bản chất của hiện t−ợng sinh học.
Nh− vậy, với ph−ơng pháp này, HS ở vào vị trí ng−ời nghiên cứu, chủ động giành tri thức nên sự lĩnh hội tài liệu giáo khoa đ−ợc sâu sắc, đầy đủ hơn. Biểu diễn thí nghiệm – nghiên cứu cần phải :
– Giới thiệu đề tài thí nghiệm, HS nắm đ−ợc mục đích thí nghiệm. – Tổ chức để HS phân tích các điều kiện thí nghiệm.
– Giới thiệu các b−ớc, các thao tác tiến hành thí nghiệm.
– Giới thiệu các sự kiện, hiện t−ợng xảy ra trong quá trình thí nghiệm.
– Giúp HS thiết lập các mối quan hệ nhân quả từ kết quả quan sát đ−ợc trong tiến hành thí nghiệm.
Để HS nắm đ−ợc mục đích, điều kiện thí nghiệm, GV nên giới thiệu tr−ớc cho HS, nh−ng tốt hơn là để HS tự hiểu qua cuộc mạn đàm mở đầu. Quan sát thí nghiệm là hoạt động nhận thức tự lực của HS. ở đây, vai trò của GV chỉ là sự theo dõi uốn nắn HS tri giác hiện t−ợng một cách đúng đắn. Việc rút ra các kết luận, các mối quan hệ nhân quả là giai đoạn thu hoạch cuối cùng quan trọng nhất của ph−ơng pháp BDTN. Chúng chính là những tri thức mới mà HS đã rút ra đ−ợc từ sự gia công các tài liệu, qua sự quan sát BDTN. Hoạt động nhận thức của HS để rút ra các tri thức mới chính là sự tìm tòi câu trả lời những câu hỏi do GV đặt ra tr−ớc, trong hoặc sau khi BDTN.
Giai đoạn vạch ra bản chất của hiện t−ợng quan sát đ−ợc, nghĩa là thiết lập đ−ợc mỗi quan hệ nhân quả, đòi hỏi phát triển ở HS khả năng trừu t−ợng hóa. Tính ham mê sáng tạo của HS càng lớn nếu HS đ−ợc thảo luận về mục đích thí nghiệm, nêu đ−ợc các giả thiết khoa học và dự đoán đ−ợc kết quả có thể xảy ra.
2. Biểu diễn thí nghiệm – nghiên cứu phải theo các b−ớc logic sau
B−ớc 1 : Đặt vấn đề : Thông báo đề tài nghiên cứu, nêu mục đích nghiên cứu để kích thích sự tự giác học tập ban đầu.
B−ớc 2 : Phát biểu vấn đề : Nêu mục đích cụ thể hơn, vạch rõ những phần cấu thành chủ đề nghiên cứu để có sự định h−ớng cụ thể.
B−ớc 3 : Đề xuất giả thiết của đề tài. Dự kiến các ph−ơng án giải quyết, vạch kế hoạch giải quyết.
B−ớc 4 : Thực hiện kế hoạch giải quyết B−ớc 5 : Đánh giá việc thực hiện kế hoạch
Nếu kết quả thực hiện kế hoạch không phù hợp với giả thiết khoa học đã nêu ra thì phải quay lại b−ớc 3, đề xuất giả thiết khác.
Nếu việc thực hiện kế hoạch đ−a đến kết quả xác nhận giả thiết đúng thì chuyển sang b−ớc6.
B−ớc 6 : Phát biểu kết luận
3. Những yêu cầu s− phạm khi biểu diễn thí nghiệm
Tr−ớc khi BDTN, GV phải đặt vấn đề rõ ràng, giải thích mục đích của thí nghiệm, tác dụng của các dụng cụ thí nghiệm.
Cần h−ớng dẫn HS ghi chép vào vở những hiện t−ợng xảy ra trong quá trình thí nghiệm. Những tài liệu ghi chép đ−ợc trong quá trình quan sát là rất cần thiết để HS có các dữ kiện giải thích, gia công, rút ra những kết luận khái quát theo yêu cầu của những câu hỏi, bài tập mà GV đã nêu ra từ tr−ớc. Các câu hỏi, bài tập này cần đ−ợc ghi lên bảng, hoặc đọc cho HS ghi vào vở. Yêu cầu của các câu hỏi này là phải phù hợp với chủ đề của bài học để khi tìm lời giải đáp, giúp HS nắm vững đ−ợc bản chất của hiện t−ợng.
Thí nghiệm phải đơn giản, vừa sức HS, tránh những thí nghiệm quá phức tạp.
Số l−ợng các thí nghiệm, khoảng thời gian biểu diễn trong bài lên lớp phải hợp lý, tránh kéo dài quá mức thời gian quy định của một tiết học.
Sau BDTN, cần tổ chức cho HS thảo luận nhờ dựa vào kết quả quan sát đ−ợc và các câu hỏi đã nêu ra từ tr−ớc. Những kết luận mà HS rút ra đ−ợc qua cuộc thảo luận, nhất thiết GV phải bổ sung để chính xác hoá.
Phối hợp một cách hợp lý việc BDTN với lời nói của GV. Tuỳ theo logic của sự phối hợp này mà tính chất hoạt động nhận thức của HS khác nhau. Nếu ở ph−ơng pháp BDTN – nghiên cứu, thí nghiệm là nguồn thông tin cho HS, còn lời nói của GV giữ vai trò chỉ đạo, h−ớng dẫn thì trong ph−ơng pháp BDTN – thông báo, tái hiện, lời nói của GV là nguồn thông tin chính, còn việc BDTN chỉ là để minh họa, xác nhận thông tin từ lời nói của GV. Việc lựa chọn logic
phối hợp giữa lời nói của GV với BDTN là tuỳ thuộc vào mức độ phức tạp của nội dung nghiên cứu, vào năng lực t− duy và trình độ tri thức đã có ở HS. Trong ph−ơng pháp BDTN – nghiên cứu, lời nói của GV có ba chức năng sau :
– H−ớng dẫn HS quan sát để nắm vững những giai đoạn chính của hiện t−ợng.
– H−ớng dẫn HS huy động kiến thức cũ cần thiết để giải thích hiện t−ợng quan sát đ−ợc. – Trên cơ sở tài liệu thu đ−ợc từ quan sát thí nghiệm, HS tự lực rút ra những kết luận mới.
4. Những điều cần l−u ý khi biểu diễn thí nghiệm – nghiên cứu
a) BDTN – nghiên cứu nhất thiết phải có phần đối chứng để kiểm tra kết quả thí nghiệm, giúp HS tìm đ−ợc mối quan hệ nhân quả của các hiện t−ợng xảy ra trong thí nghiệm. Việc xác định yếu tố thí nghiệm và đối chứng đ−ợc thực hiện ở b−ớc 4 và 5. Với các thí nghiệm minh họa thì đơn giản hơn, không nhất thiết phải có đối chúng.
b) Phải đảm bảo tính s− phạm, tính khoa học của việc BDTN, nơi bố trí thí nghiệm, ánh sáng phải đủ rõ cho cả lớp, các thao tác thí nghiệm của GV phải thành thạo bảo đảm thí nghiệm thành công : dự đoán tr−ớc những thắc mắc HS có thể hỏi khi quan sát thí nghiệm ; l−ờng tr−ớc đ−ợc những thất bại có thể xảy ra để giải thích cho HS rõ nguyên nhân, tránh làm mất lòng tin đối với các em.
c) Trong DHSH có loại thí nghiệm dài ngày nên có thể bố trí ở v−ờn tr−ờng, góc sinh giới, chuồng trại, ruộng thí nghiệm. Loại thí nghiệm ngắn ngày (th−ờng là các thí nghiệm về sinh lý, sinh hóa) thì có thể biểu diễn ngay trên lớp.
d) Đối với những thí nghiệm diễn tả cùng một bản chất hay cùng một quy luật trong những điều kiện khác nhau, GV nên biểu diễn song song để cho hiệu quả cao hơn hình thức biểu diễn lần l−ợt riêng lẻ từng thí nghiệm.
Ví dụ : Khi dạy tác dụng của enzym trong sự biến đổi các chất, GV cùng một lúc biểu diễn các thí nghiệm sau :
– Tinh bột + n−ớc bọt – Tinh bột + n−ớc lã – Tinh bột + n−ớc bọt + HCl – Tinh bột + HCl – Tinh bột + dịch vị
Cả 5 ống nghiệm nói trên đều ngâm vào chậu n−ớc 370C. GV cũng có thể biểu diễn riêng lẻ từng thí nghiệm, nh−ng hiệu quả sẽ kém hơn nếu cùng một lúc h−ớng dẫn HS quan sát kết quả trong cả 5 ống nghiệm. Với cách này, HS có điều kiện so sánh, đối chiếu kết quả giữa các thí nghiệm và do đó dễ dàng rút ra kết luận khái quát về vai trò, tính chất của enzym trong sự chuyển hoá các chất.
e) Việc biểu diễn thí nghiệm còn tuỳ thuộc vào tính chất của kiến thức mà thí nghiệm cần thể hiện, vào mục đích LLDH, nên khi GV thiết kế thí nghiệm có thể phân ra các dạng sau :
– BDTN khi hoàn thiện tri thức, kỹ năng, kỹ xảo.
– BDTN khi kiểm tra đánh giá tri thức, kỹ năng, kỹ xảo.
5. Ví dụ
Sử dụng ph−ơng pháp BDTN – nghiên cứu khi dạy bài "Vai trò của enzym trong sự trao đổi chất và năng l−ợng" (Sinh học 10)
Để hình thành ở HS khái niệm enzym và vai trò của nó trong sự chuyển hoá các chất, GV tổ chức hoạt động học tập của các em nh− sau :
Tr−ớc khi BDTN, GV mở bài bằng một tình huống có vấn đề :
Peoxyhiđrô (H2O2) sinh ra trong quá trình trao đổi chất, là chất độc đối với tế bào. Trong tế bào, chất đó bị phân hủy d−ới tác dụng của các enzym. Trong thí nghiệm phân hủy H2O2, ng−ời ta có thể dùng sắt làm chất xúc tác (chất xúc tác vô cơ). Nếu dùng sắt làm chất xúc tác thì 1 nguyên tử sắt phải mất 300 năm mới phân hủy đ−ợc 1 l−ợng H2O2 (khoảng 5.000.000 phân tử H2O2), t−ơng đ−ơng với 1 phân tử enzym catalaza (cũng chứa 1 nguyên tử sắt) phân hủy l−ợng H2O2 chỉ trong 1 giây.
Với thông báo đó, HS sẽ nảy sinh ra câu hỏi có vấn đề : Enzym có tính chất gì và trong điều kiện nào làm cho nó có hoạt tính xúc tác cao nh− vậy ?
GV biểu diễn thí nghiệm sau đây giúp HS tự tìm ra lời giải đáp cho câu hỏi đó. Để HS có thể quan sát kết quả, nhận biết các sản phẩm tạo ra trong quá trình thí nghiệm, GV cho HS biết các phản ứng đặc tr−ng đối với từng hợp chất.
Iốt là chất thử để phát hiện tinh bột (Iốt + tinh bột dung dịch có màu xanh lam). Nếu trong dung dịch không có tinh bột thì khi cho iốt vào, dung dịch sẽ không có màu đặc tr−ng.
Dung dịch n−ớc thịt (Prôtêin) có màu vẩn đục, nên khi cho dịch vị vào, sau một thời gian, dung dịch sẽ trở nên trong hơn, nghĩa là nó đã bị biến đổi.
Khi tiến hành thí nghiệm, GV bố trí 5 ống nghiệm bằng thủy tinh (cần đánh số thứ tự vào mỗi ống nghiệm) với các chất tác dụng khác nhau chứa trong đó, t−ơng ứng nh− sau :
Chất biến đổi Chất tác dụng Thuốc thử Phản ứng nào Kết quả
Tinh bột Tinh bột Tinh bột Tinh bột Tinh bột n−ớc bọt n−ớc lã n−ớc bọt đã đun sôi n−ớc bọt + HCl dịch vị Iốt Iốt Iốt Iốt Iốt ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
Tất cả 5 ống nghiệm đ−ợc ngâm vào chậu n−ớc 370C. Bảng bố trí thí nghiệm đ−ợc kẻ lên bảng. Sau đó, GV giới thiệu lần l−ợt các ống nghiệm, yêu cầu HS quan sát, phát biểu nhận xét hiện t−ợng xảy ra. GV ghi lời nhận xét của HS vào các dòng và cột t−ơng ứng trong bảng thống kê.
Sau khi đã lần l−ợt biểu diễn kết quả cả 5 ống nghiệm, GV h−ớng dẫn HS rút ra kết luận về vai trò, tính chất và điều kiện hoạt động của enzym bằng các câu hỏi :
– So sánh kết quả diễn ra ở ống số 1 và ống số 2, rút ra kết luận gì ? – So sánh ống 1 với ống 3, rút ra kết luận gì ?
– So sánh ống 1 với ống 4, rút ra kết luận gì ? – So sánh ống 1 với ống 5, rút ra kết luận gì ?
Từ các cặp so sánh và kết luận đó hãy nêu kết luận khái quát về bản chất của enzym trong sự chuyển hoá các chất.
Nh− vậy, là từ sự quan sát thí nghiệm, HS tự phân tích rút ra kết luận mới. Thí nghiệm trở thành nguồn thông tin chủ yếu đối với HS. Lời nói của GV chỉ có vai trò h−ớng dẫn và phân tích kết quả quan sát đ−ợc.
Thí nghiệm nếu đ−ợc biểu diễn theo một logic khác thì bản thân nó không còn là nguồn thông tin duy nhất đối với HS nữa – nghĩa là không phải là ph−ơng pháp BDTN – nghiên cứu nữa. Cụ thể là, tr−ớc khi BDTN, GV dùng lời giải thích cho HS vai trò của enzym nh− là một chất xúc tác sinh học, làm chuyển hóa các chất trong sự tiêu hoá và trao đổi chất nội bào. Mỗi loại enzym chỉ có tác dụng đặc hiệu đối với một loại chất nhất định, hoạt động trong môi tr−ờng có nhiệt độ thích hợp và độ pH thích hợp. Khi thỏa mãn các điều kiện đó, enzym sẽ có hoạt tính rất cao. Nh− vậy, những quan sát của HS qua các thí nghiệm, trong tr−ờng hợp này chỉ có vai trò minh họa, khẳng định lời nói của GV. Ph−ơng pháp sử dụng thí nghiệm nh− vậy gọi là ph−ơng pháp BDTN – thông báo, tái hiện. Lời nói của GV là nguồn thông tin chủ yếu đến với HS.
Các ph−ơng pháp BDTN trình bày trên th−ờng đ−ợc sử dụng trong khâu nghiên cứu tài liệu mới. Nếu việc BDTN nhằm mục đích củng cố và hoàn thiện kiến thức mới lĩnh hội thì GV phải tổ chức theo một logic khác phù hợp hơn. Có thể nh− sau :
Khi truyền đạt kiến thức mới, GV đã thí nghiệm với cơ chất là tinh bột (chất biến đổi) và n−ớc bọt, trong đó chứa các enzym biến đổi gluxít thành đ−ờng glucôzơ (chất tác dụng) thì khi củng cố hoàn thiện kiến thức, GV lại dùng cơ chất là prôtêin (dung dịch n−ớc thịt) và chất tác dụng là dịch vị trong đó có các enzym biến đổi prôtêin thành và các axít amin. Nh− vậy, HS đã đ−ợc tập d−ợt di chuyển tri thức đã biết sang một tình huống mới để giải thích và làm sáng tỏ, nhờ vậy tri thức mà các em tiếp thu mang tính khái quát cao hơn, sâu hơn.
Nếu nhằm mục đích kiểm tra, đánh giá sự lĩnh hội tri thức của HS, GV có thể biến đổi thí nghiệm trên để biểu diễn tr−ớc HS. Có thể nh− sau :
GV bố trí 4 ống nghiệm :
– ống 1 : Tinh bột + n−ớc bọt + HCl – ống 2 : Tinh bột + n−ớc bọt
– ống 3 : N−ớc thịt + dịch vị + KOH – ống 4 : N−ớc thịt + dịch vị
Sau khi biểu diễn, GV yêu cầu HS mô tả kết quả. Trong mỗi thí nghiệm, giải thích hiện t−ợng rồi rút ra kết luận. Cũng từ đó, có thể yêu cầu HS giải thích cơ sở khoa học của các hiện t−ợng thực tế : vì sao cần nhai kỹ để no lâu ? Vì sao có lúc thấy ợ chua ?...
υ NHóM thực hành
I – PHƯƠNG PHáP THựC HàNH THí NGHIệM – THÔNG BáO, Tái HIệN
1. Bản chất của ph−ơng pháp
ở ph−ơng pháp này, HS tiến hành thí nghiệm nhằm minh họa, củng cố kiến thức đã tiếp thu từ các nguồn thông báo khác nhau. Mặt khác, HS cũng có thể làm lại thí nghiệm mà GV đã biểu diễn, nhằm rèn luyện kỹ năng thực hành.
2. Ví dụ
Khi dạy "Sự điều hòa hoạt động tuần hoàn" (Sinh học 9), GV thông báo cho HS : Sự điều hòa hoạt động của tim đ−ợc bảo đảm bởi hai đôi dây thần kinh đến tim, và vai trò của đôi dây thần kinh giao cảm và phó giao cảm. Để củng cố và minh họa lời giảng của GV, HS tiến hành thí nghiệm (thí nghiệm làm tại lớp, mỗi nhóm 5 HS).
– Mỗi nhóm sử dụng bộ đồ mổ, mổ lộ tim ếch và khuếch đại hoạt động của tim ếch lên hệ thống đòn ghi đơn giản.
– HS mỗi nhóm đếm nhịp tim ếch lúc bình th−ờng.
– Đếm nhịp tim ếch khi kích thích vào đôi dây thần kinh phó giao cảm. – Đếm nhịp tim ếch sau khi kích thích vào đôi dây thần kinh giao cảm.
Các lần đếm đều trong thời gian nh− nhau (khoảng 30 giây) và ghi lại kết quả. Từ số liệu thu đ−ợc, HS sẽ thấy rõ vai trò của đôi dây thần kinh giao cảm có tác dụng làm cho tim đập nhanh và mạnh, ng−ợc lại đôi dây thần kinh phó giao cảm có tác dụng làm cho tim đập chậm và yếu, từ đó rút ra kết luận về sự điều hòa hoạt động của tim bằng thần kinh.
II – PHƯƠNG PHáP THựC HàNH THí NGHIệM – TìM Tòi Bộ PHậN
1. Bản chất của ph−ơng pháp
HS tiến hành thí nghiệm, ghi lại kết quả và hiện t−ơng xảy ra trong thí nghiệm – Đó là các