8. Cấu trúc của luận văn
2.2.3. Quy trình vận dụng dạy học theo vấn đề trong dạy học chuyển hóa
chất và năng lượng trong tế bào
Trong xu thế đổi mới phương pháp giảng dạy ở trường THPT theo hướng lấy người học làm trung tâm, một trong những phương pháp đặc thù được đánh giá là có hiệu quả cao trong dạy học hướng vào người học là Dạy học theo vấn đề. Ở kiểu dạy học này mọi thông tin học tập đều được xuất hiện trước học sinh trong một tình huống khó khăn, có mâu thuẫn, có điều mới lạ so với kiến thức
đã có ở các em. Qua quá trình tích cực suy nghĩ tìm cách giải quyết đã làm cho các thông tin bộc lộ đầy đủ thuộc tính bản chất của nó. Mặt khác khi đứng trước tình huống mới, học sinh vừa lập tức có cơ hội luyện tập lại ngay quá trình “phát hiện và giải quyết vấn đề”, đồng thời lại biết nhìn nhận ngay tri thức mới ở dạng phát triển của nó. Kiểu dạy học này có đầy đủ tiềm năng để phát huy cao độ tính tích cực học tập của học sinh nhất là đối với loại giáo trình bao gồm nhiều kiến thức kinh nghiệm lại có giá trị thiết thực như sinh thái học. Để tìm kiếm được các giải pháp hiệu quả nhất phù hợp với bộ môn chúng ta lần lượt xem xét đặc điểm nội dung kiến thức bộ môn, các nguyên tắc vận dụng, quy trình và các giải pháp kỹ thuật thực hiện phương pháp dạy học theo vấn đề theo ba khâu: đặt vấn đề, giải quyết vấn đề, đánh giá - kết luận, vừa lập tức có cơ hội luyện tập lại ngay quá trình “phát hiện và giải quyết theo vấn đề”, đồng thời lại biết nhìn nhận ngay tri thức mới ở dạng phát triển của nó.
Do đặc thù, bộ môn sinh học có nhiều kiến thức thực nghiệm nên việc vận dụng "dạy học theo vấn đề" cần được thực hiện theo tinh thần tiếp cận phương pháp khoa học sinh học. Tức là tổ chức học sinh tìm tòi kiến thức theo con đường các nhà khoa học đã khám phá ra kiến thức đó theo 3 giai đoạn sau:
2.2.3.1. Giai đoạn 1: Phát hiện vấn đề
Giai đoạn này nhiệm vụ của giáo viên là làm nảy sinh nhu cầu giải quyết vấn đề (nảy sinh tình huống có vấn đề), tổ chức cho học sinh tác động vào vấn đề để phát hiện yêu cầu và cấu trúc lôgic của vấn đề. Người giáo viên phải gợi được động cơ, hứng thú cho học sinh; tạo cho học sinh sự đam mê, trí tò mò giải quyết theo vấn đề đó. Giáo viên có thể sử dụng nhiều cách tác động để xây dựng tình huống có vấn đề. Dựa vào đặc thù môn học và đặc điểm tâm lý học sinh, chúng tôi đã xây dựng một số kĩ thuật tạo tình huống có vấn đề như sau:
Kĩ thuật tạo tình huống có vấn đề 1: Xuất phát từ những tình huống
Ví dụ 1: Để tìm hiểu kiến thức bài Enzim và vai trò của enzim trong quá trình chuyển hóa vật chất, GV có thể nêu lên vấn đề “Tại sao cơ thể người có thể tiêu hóa được tinh bột nhưng lại không tiêu hóa được xenlulozo”?
Kĩ thuật tạo tình huống có vấn đề 2: Tạo ra từ mâu thuẫn xuất hiện bởi
sự lựa chọn một phương án trong số nhiều phương án khác nhau mà xem ra phương án nào cũng có vẻ hợp lý. Giải quyết mâu thuẫn bằng cách phân tích, loại bỏ những cái không bản chất để tìm ra câu trả lời đúng nhất.
Ví dụ 2: Tại sao những người hoạt động cơ bắp nhiều sẽ cần phải ăn khẩu phần ăn dồi dào năng lượng còn những người hoạt động cơ bắp ít không nên ăn khẩu phần ăn dồi dào năng lượng.
Ví dụ 3: Ở bài quang hợp, có ý kiến cho rằng “quá trình quang hợp gồm hai pha, pha sáng diễn ra ngoài sáng, pha tối diễn ra trong tối và không phụ thuộc hoàn toàn vào ánh sáng”. Em có đồng ý với ý kiến trên hay không? Tại sao?
Kĩ thuật tạo tình huống có vấn đề 3: Từ thí nghiệm, nhận xét kết quả,
kết luận và nêu lên vấn đề.
Ví dụ 4: GV cho HS quan sát các thí nghiệm sau:
Có 9 ống nghiệm trong đó các ống nghiệm được đặt ở nhiệt độ 370C, tỉ lệ các chất tham gia thí nghiệm đều thích hợp.
Ống nghiệm 1: tinh bột + nước bọt + iốt. Ống nghiệm 2: tinh bột + nước cất + iốt
Ống nghiệm 3: tinh bột + nước bọt đã đun sôi + iốt Ống nghiệm 4: tinh bột + nước bọt + HCL + iốt Ống nghiệm 5: tinh bột + dịch vị + iốt
Ống nghiệm 6: nước thịt + dịch vị
Ống nghiệm 7: nước thịt + dịch vị + KOH Ống nghiệm 8: nước + nước bọt
1000C
370C
(biết i ôt tác dụng với tinh bột có màu xanh lam, enzim amilaza có trong nước bọt phân hủy tinh bột thành đường glucozo, nước thịt (protein) vốn vẫn đục khi bị phân hủy bởi enzim pepsinogen trong dịch vị nước thịt sẽ trong hơn).
Hãy xác định màu và độ đục trong từng ống nghiệm. Từ đó em có nhận xét gì về enzim?
Ví dụ 5: Khi dạy bài Enzim, GV đưa ra 2 thí nghiệm để xúc tác quá trình
phân giải 200 cm3 tinh bột thành glucozo.
TN1: Dùng xúc tác vô cơ là HCl thì cần đun sôi trong 1 giờ. Tinh bột + HCL ---> Glucozơ (1h)
TN2: Dùng enzim amilaza trong nước bọt thì chỉ sau 2 phút, trong điều kiện nhiệt độ bình thường của cơ thể.
Tinh bột + amilaza ---> Glucozơ (2’)
Em hãy so sánh thời gian tiến hành 2 thí nghiệm trên? Và giải thích?
Kĩ thuật tạo tình huống có vấn đề 4: Khai thác yếu tố trái ngược,
vấn đề xuất hiện khi có sự mâu thuẫn, khác biệt giữa “đúng ra phải là” và “thực tế là”. Mâu thuẫn giữa lý thuyết và thực tiễn
Ví dụ 6: Các động vật như trâu bò, dê, ngựa… đều ăn cùng một loại thức ăn là cỏ? Vậy tại sao khi ta ăn thịt (protein) của chúng lại thấy có vị khác nhau? Ví dụ 7: Xung quanh ta có rất nhiều VSV gây bệnh nhưng vì sao đa số chúng ta vẫn sống khỏe mạnh?
Ví dụ 8: Các nguyên tố vi lượng có hàm lượng cực nhỏ, nhỏ hơn 0,01 % khối lượng chất sống của cơ thể. Vậy theo với hàm lượng nhỏ như vậy thì chúng có quan trọng với cơ thể không? Tại sao?
Kĩ thuật tạo tình huống có vấn đề 5: từ những mâu thuẫn giữa kiến thức cũ và kiến thức mới
Ví dụ 9: Tại quản cầu thận lượng ure trong nước tiểu đầu có nông độ gấp 65 lần lượng ure trong máu, các muối phôtphát gấp 16 lần nhưng các chất này vẫn thấm qua màng từ máu vào nước tiểu đầu. Tại ống thận nồng độ glucozo
trong nước tiểu đầu và trong máu ngang nhau, nhưng glucozo trong nước tiểu đầu vẫn được thu hồi trả về máu. Điều này không thể dùng cơ chế khuếch tán để giải thích. Vậy cơ chế để giải thích hiện tượng trên như thế nào?
Kĩ thuật tạo tình huống có vấn đề 6: Từ những hiện tượng trong đời
sống xây dựng thành vấn đề. Ví dụ 10: Hàng ngày Ánh Viên có 4 bữa ăn chính, chưa kể các bữa phụ. Trong đó bữa chính có ít nhất 1 kg thịt bò, 50 con tôm, 1 đĩa mỳ to, 1 đĩa rau trộn, 1 lít sữa tươi…Vậy tại sao những vận động viên như Ánh Viên lại cần có khẩu phần ăn dồi dào năng lượng như vậy?
Kĩ thuật tạo tình huống có vấn đề 7: vấn đề được tạo ra bởi mâu thuẫn
giữa bản chất và hiện tượng (nghịch lý). Mâu thuẫn xuất hiện khi có sự trái ngược giữa yếu tố bản chất với hiện tượng với quan niệm thông thường và kiến thức mà HS đã hiểu trước đó. Điều này sẽ tạo ra sự xung đột trong tư duy của HS và chính sự nghịch lý này lại lôi cuốn sự tò mò của HS. HS phải đi tìm hiểu, phân tích hiện tượng, phê phán quan điểm sai để đi đến cái chân lí, cái bản chất của vấn đề.
Ví dụ 11: Mặc dù cơ thể người không tiêu hóa được xelulozo nhưng vẫn nhận được lời khuyên là nên ăn nhiều rau xanh hang ngày mà trong rau xanh lại chứa nhiều xenlulozo. Theo em lời khuyên đó có đúng hay không? Tại sao?
2.2.3.2. Giai đoạn 2: Giải quyết vấn đề
Sau khi giáo viên hoàn thành nhiệm vụ làm nảy sinh nhu cầu giải quyết vấn đề xong, nhiệm vụ tiếp theo là hướng dẫn học sinh trả lời các câu hỏi: “vì sao lại thế”, “giải thích như thế nào?”, “phải làm thế nào?”... Câu trả lời của học sinh có thể đúng, sai. Dù đúng hay sai điều ấy vẫn hoàn toàn có lợi cho việc phát huy tính tích cực, tự lực xây dựng kiến thức của học sinh và việc phát triển năng lực sáng tạo vì trong đầu óc học sinh đã nảy sinh ra một loạt hoạt động tư duy.
Kĩ thuật giải quyết vấn đề 1: Giáo viên và học sinh thảo luận theo một
hệ thống câu hỏi nêu vấn đề. Tổ chức cho học sinh dự đoán hướng giải quyết và tìm lời giải.
Ví dụ 1: Để giải quyết vấn đề, có ý kiến cho rằng “quá trình quang hợp gồm hai pha, pha sáng diễn ra ngoài sáng, pha tối diễn ra trong tối và không phụ thuộc hoàn toàn vào ánh sáng”.
Em có đồng ý với ý kiến trên hay không? Tại sao?
(Bài 17: Quang hợp, SGK sinh học 10 - mục II Các pha của quá trình quang hợp)
GV sẽ tổ chức cho HS giải quyết theo hệ thống câu hỏi nêu vấn đề
Trước tiên HS sẽ phải tìm hiểu pha sáng là gì? Nguyên liệu sử dụng là gì? Diễn ra ở đâu? Sản phẩm tạo thành là gì? Cần có điều kiện như thế nào để diễn ra các quá trình biến đổi của pha sáng?
Sau đó, tiếp tục tìm hiểu pha tối: Nguyên liệu sử dụng là gì? Diễn ra ở đâu, diễn ra như thế nào? Sản phẩm tạo thành là gì? Cần có điều kiện như thế nào để diễn ra các quá trình biến đổi của pha sáng.
Giải quyết vấn đề ở đầu mục: vậy nhận định “pha tối diễn ra trong tối và không phụ thuộc hoàn toàn vào ánh sáng”, có chính xác hay không?
Ví dụ 2: Để giải quyết vấn đề: Tại sao những người hoạt động cơ bắp nhiều như vận động viên “kình ngư”. Hàng ngày cô có 4 bữa ăn chính, chưa kể các bữa phụ. Trong đó bữa chính có ít nhất 1 kg thịt bò, 50 con tôm, 1 đĩa mỳ to, 1 đĩa rau trộn, 1 lít sữa tươi…Vậy tại sao những vận động viên như Ánh Viên lại
cần có khẩu phần ăn dồi dào năng lượng như vậy? Còn những người hoạt động
cơ bắp it không nên ăn khẩu phần ăn dồi dào năng lượng”.
(Bài 13 (SGK sinh học 10) khái quát về năng lượng và chuyển hóa vật chất, ở mục II “chuyển hóa vật chất”)
Để giải thích được vấn đề trên, trước tiên HS cần phải tìm hiểu: - Chuyển hóa vật chất là gì? Bao gồm những loại nào?
- Thế nào là đồng hóa? Thế nào là dị hóa?
- Chuyển hóa vật chất có liên quan đến quá trình gì?
Tại sao những người hoạt động cơ bắp nhiều sẽ cần phải cần ăn một khẩu phần ăn dồi dào năng lượng còn những người hoạt động cơ bắp ít không nên ăn một khẩu phần ăn dồi dào năng lượng?
1000C
370C
Kĩ thuật giải quyết vấn đề 2: Từ thí nghiệm, nhận xét kết quả, kết
luận và nêu lên vấn đề.
Ví dụ 5: GV đưa ra 2 thí nghiệm
Để xúc tác quá trình phân giải 200 cm3 tinh bột thành glucozo. TN1: Dùng xúc tác vô cơ là HCl thì cần đun sôi trong 1 giờ. Tinh bột + HCL ---> Glucozơ (1h)
TN2: Dùng enzim amilaza trong nước bọt thì chỉ sau 2 phút, trong điều kiện nhiệt độ bình thường của cơ thể.
Tinh bột + amilaza ---> Glucozơ (2’)
Em hãy so sánh thời gian tiến hành 2 thí nghiệm trên? Và giải thích? - Đọc và phân tích vấn đề của GV nêu trên.
- Đề xuất các giả thuyết: HS đề xuất.
- So sánh thời gian diễn ra của 2 thí nghiệm?
- Nêu vai trò của HCL và amilaza trong 2 thí nghiệm trên? HCL là chất xúc tác vô cơ, amilaza là chất xúc tác vô cơ hay còn gọi là enzim.
- Enzim là gì?
- Enzim có cấu trúc như thế nào? - Cơ chế tác động của Enzim ra sao?
- Trong những điều kiện nào làm cho nó có hoạt tính xúc tác cao như vậy? - Nó có vai trò gì trong quá trình chuyển hóa vật chất?
Kĩ thuật giải quyết vấn đề 4: Giáo viên trình bày kiến thức theo lôgic
phát triển của nó mang tính có vấn đề. Sau khi giúp học sinh phát hiện ra vấn đề giáo viên sẽ giải quyết theo vấn đề đó bằng cách trình bày quá trình suy nghĩ giải quyết chứ không chỉ đơn thuần nêu lời giải, gồm cả những dự đoán, mò mẫm có lúc thành công có lúc thất bại mới có kết quả. Như vậy, học sinh được hướng vào những biện pháp tự tìm tòi khám phá tri thức do đó có tác dụng tích cực hoá tư duy học sinh.
Ví dụ 6: Các động vật như trâu bò, dê, ngựa… đều ăn cùng một loại thức ăn là cỏ? Vậy tại sao khi ta ăn thịt (protein) của chúng lại thấy có vị khác nhau? Sau khi xuất hiện vấn đề cần phải giải quyết trong mỗi HS. GV sẽ cho HS trình bày những giả thuyết cá nhân có thể đúng hoặc sai.
- Định hướng cho HS cách giải quyết:
+ Cho HS nghiên cứu tranh vẽ về cấu trúc 1 a.a, chuỗi pôlipeptit và cấu trúc các bậc của protein. Viết công thức chung của 1 a.a? chúng liên kết với nhau như thế nào để thành chuỗi polipeptit?
+ So sánh sự khác nhau giữa các bậc của protein?
+ Vì sao protein có tính đa dạng và đặc thù? Vì sao nói protein quy định tính trạng và tính chất của cơ thể sinh vật? giải thích vấn đề.
2.2.3.3. Giai đoạn 3: Kiểm tra, đánh giá và vận dụng kiến thức mới
Kiểm tra sự đúng đắn và phù hợp thực tế của kiến thức, tính đúng đắn tối ưu của lời giải và tìm hiểu những khả năng ứng dụng kết quả.
- Để kiểm tra, đánh giá có thể sử dụng hệ thống bài tập ngắn củng cố kiến thức vừa học hoặc xem xét lại quá trình đi tìm kiến thức mới có gì sai sót…
- Giáo viên tổ chức cho học sinh những câu hỏi nêu vấn đề ứng dụng kiến thức vào thực tiễn bằng cách:
Giải các bài tập trên cơ sở lý thuyết vừa học.
+ Giải thích tại sao khi xào thịt bò người ta thường cho vài lát dứa tươi vào xào cùng. Tương tự khi ăn thịt bò khô người ta hay ăn cùng với nộm đu đủ. Em hãy giải thích cơ sở khoa học của các biện pháp trên?
+ Tại sao cơ thể người có thể tiêu hóa được tinh bột nhưng lại không tiêu hóa được xenlulozo?
+ Nguyên nhân dẫn đến rối loạn tiêu hóa ở người?
Giải thích được những hiện tượng trong thiên nhiên. + Giải thích hiện tượng mỏi cơ khi hoạt động quá sức?
+ Giải thích hiện tượng phát sáng của con đom đóm vào buổi tối mùa hè? + Tế bào có thể tự điều chỉnh quá trình chuyển hóa vật chất bằng cách nào? + Tại sao khi tăng nhiệt độ lên quá cao so với nhiệt độ tối ưu của một enzim thì hoạt tính của enzim đó lại bị giảm thậm chí mất hoàn toàn? Vận dụng khi ủ sữa chua cần ủ men ở nhiệt độ nào?
Tuy nhiên, như chúng tôi đã trình bày cũng phù hợp với khuyến nghị của Giáo sư Trần Bá Hoành "không có một phương pháp nào là vạn năng có ưu thế tuyệt đối độc tôn dù hiện đại đến đâu"; và theo Giáo sư Nguyễn Văn Hộ thì dạy học theo vấn đề bên cạnh nhiều ưu điểm lớn vẫn có "nhược điểm đòi hỏi nhiều thời gian học của học sinh và tăng cường độ lao động của giáo viên".