CHƯƠNG I : CƠ SỞ KHOA HỌC
2. Nguyên tắc và quy trình thiết kế DAHT dưới dạng một đề tài NCKH
3.2. Thiết kế và tổ chức các DAHT để phát triển năng lực NCKH cho học sinh trong dạy học
phần Sinh học cơ thể- THPT
Với mục đích phát triển NL NCKH cho HS THPT trong dạy học Sinh học cơ thể, tuỳ vào tính chất và nội dung của các bài học, chúng tôi xây dựng các DAHT có thể triển khai nội khóa hoặc ngoại khóa. Dưới đây là 2 ví dụ cụ thể:
Ví dụ 1: Kế hoạch bài dạy DAHT với đề tài “Chiết tách và khảo sát hoạt tính kháng khuẩn
của các hợp chất polyphenol từ quả Lêkima”.
A. MỤC TIÊU
Sau khi hoàn thành DAHT này, HS phải đạt được các mục tiêu cụ thể dưới đây: 1. Về năng lực
a. Năng lực kiến thức
- Khảo sát hoạt tính kháng khuẩn của cao chiết Lêkima. - Thu cao chiết từ quả Lêkima bằng dung môi hữu cơ. - Đánh giá hàm lượng các chất polyphenol từ quả Lêkima.
- Khảo sát hoạt tính kháng khuẩn của cao chiết Lêkima với 2 chủng vi khuẩn Escherichia coli và Staphylococcus aureus.
b. Năng lực sống
- Năng lực thể hiện sự tự tin khi trình bày ý kiến trước nhóm, tổ, lớp.
- Năng lực trình bày suy nghĩ/ý tưởng; hợp tác; quản lí thời gian và đảm nhận trách nhiệm, trong hoạt động nhóm.
- Quản lí bản thân: Nhận thức được các yếu tố tác động đến bản thân: tác động đến quá trình học tập như bạn bè phương tiện học tập, thầy cô…
- Thu thập thông tin (hình ảnh, ghi chép dữ liệu,...). - Phân tích, xử lí số liệu.
- Phát triển được NLNCKH:
+ Kỹ năng xác định vấn đề nghiên cứu. + Kỹ năng xây dựng giả thuyết nghiên cứu. + Kỹ năng lập kế hoạch nghiên cứu.
+ Kỹ năng thu thập dữ liệu.
+ Kỹ năng lập luận viết báo cáo.
+ Kỹ năng trưng bày sản phẩm, báo cáo.
- Quản lí nhóm: Lắng nghe và phản hồi tích cực, tạo hứng khởi học tập. 2. Về phẩm chất
- HS có ý thức nghiêm túc, hăng say thực hiện nghiên cứu khoa học, rèn luyện đức tính kiên trì, cẩn trọng.
- HS có tinh thần làm việc hợp tác và trách nhiệm khi làm việc nhóm. - HS có ý thức giữ gìn và bảo vệ đa dạng sinh học và môi trường.
Đề tài góp phần tạo cơ sở khoa học cho việc nghiên cứu sử dụng và định hướng nghiên cứu ứng dụng loài thực vật trên một cách hiệu quả.
B. THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU 1. Học sinh:
Thu hái quả Lêkima ở huyện Nghĩa Đàn, tỉnh Nghệ An.
Máy tính (Tìm hiểu tài liệu, xử lí số liệu, hoàn thành bài nghiên cứu).
Máy điện thoại (quay và chụp thu thập dữ liệu, quá trình nghiên cứu, kết quả đạt được). 2. Giáo viên
Chuẩn bị hoá chất và thiết bị tại phòng thực hành sinh học trường THPT Thái Hoà.
Liên hệ Bộ môn Hóa học, Khoa Môi trường và Bộ môn Công nghệ sinh học thực vật, Khoa Công nghệ Sinh học-Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam.
Hóa chất, vi khuẩn:
- Dung môi etanol phân tích.
- Thuốc thử Folin-Ciocalteu, axit gallic, Na2CO3, FeCl3 3%. - Các chủng vi khuẩn thử nghiệm: S.aureus, E.coli.
Thiết bị:
- Cân phân tích; Máy so màu DR3900; Máy cô quay áp suất thấp Buchi; Tủ sấy; Tủ bảo ôn. C. TIẾN TRÌNH HOẠT ĐỘNG
I. Hoạt động 1: MỞ ĐẦU
1.1. Quan sát và thu thập dữ liệu Mục tiêu
- Quan sát hiện tượng trong thực tế.
- Tiến hành thu thập dữ liệu về loài cây Lêkima, nghiên cứu tổng quan tài liệu. Tổ chức thực hiện
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ
Tình huống HS đặt ra: “Qua nhiều năm trồng cây trứng gà hay còn gọi là cây Lêkima ở
gia đình em nhận thấy quả to, chín nít toét ra và rụng, không khi nào thấy bị sâu bệnh hay nấm gây hư hại quả, còn hầu hết các cây ăn quả còn lại đều bị sâu bệnh hại khi còn non hoặc chín, tại sao vậy?”.
Lựa chọn một chủ đề: nghiên cứu trên đối tượng quả Lêkima lúc còn xanh và chín.
GV kí hợp đồng học tập với 4 nhóm HS hoạt động độc lập cùng nhận nghiên cứu nội dung này.
GV sử dụng phương pháp KWL để điều tra xem HS đã có hiểu biết gì về cây Lêkima.
Thông tin K W L
Cây Lê kima
GV đánh giá qua đàm thoại, phỏng vấn.
Tuỳ theo câu trả lời, GV định hướng cho HS tìm nguồn tài liệu để bổ sung. Tiến hành nghiên cứu tổng quan tài liệu.
Gửi bài theo địa chỉ Padlet: https://padlet.com/manhhuyennam/ha21jrziw3fevvg4 GV cung cấp các học liệu cho HS nghiên cứu:
[1]Sách giáo khoa
- Sinh học 11 (Bài 3: Thoát hơi nước, bài 10: Ảnh hưởng các nhân tố ngoại cảnh đến quang hợp; bài 13: thực hành phát hiện diệp lục và carotenoit); Bài 36: phát triển ở thực vật có hoa. - Hoá học 11 (Bài 37: Hidrocacbon thiên nhiên; Bài 41: Phenol).
- Lý học 10 (bài 37: Các hiện tượng bề mặt chất lỏng; Bài 38: Sự chuyển thể của các chất). [2]Nguồn tài liệu nâng cao:
- Võ Văn Chi (2004) Từ điển thực vật thông dụng, tập II, NXB Khoa học kĩ thuật, 2036.
- Nihal T., Y. S. Velioglu, F. Sari and G. Polat (2007). Effect of extraction conditions on measured Total Polyphenol contents and Antioxidant and antibacterial activities of Black tea. Molecules, 12 (3) 484-496.
- Lại Thị Ngọc Hà, Faculty of Food Science and Technology (2016). Phenolic compounds and human health benefits. Tạp chí KH Nông nghiệp VN. 14 (7), 1107-1118.
- Phạm Ngọc Khôi, Nguyễn Thị Mỹ Duyên (2017). Khảo sát điều kiện tách chiết và hoạt tính kháng oxy hóa, kháng khuẩn của hợp chất Polyphenol từ vỏ thân cây quáo nước (Dolichandrone spathacea). Tạp chí khoa học – Khoa học Tự nhiên và Công nghệ. 14 (12), 181- 193.
Hoàn thành bảng 1. nghiên cứu về cây Lêkima trong 1 tuần. Nhóm HS:...Lớp...
Đặc điểm bên ngoài
Tình hình nghiên cứu hiện nay về cây Lêkima
Tổng quan về thành phần hoá học
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ
HS nghiên cứu các học liệu đã được cung cấp. Hoàn thành bảng nghiên cứu về cây Lêkima. Bước 3: Báo cáo, thảo luận
HS các nhóm lần lượt trình bày nội dung đã được nghiên cứu. Các nhóm khác theo dõi nhận xét, bổ sung, chấm điểm. GV nhận xét, chấm điểm.
Bước 4: Kết luận
Trong quả lêkima có chứa hợp chất polyphenol có tính kháng khuẩn cao.
GV và HS tên đề tài nghiên cứu “Chiết tách và khảo sát hoạt tính kháng khuẩn của các hợp chất polyphenol từ quả Lêkima”.
Nội dung đã được nghiên cứu trên đưa vào mục tổng quan nghiên cứu đề tài. 1.2. Đặt câu hỏi nghiên cứu
Mục tiêu
- Lựa chọn một chủ đề. Thu hẹp chủ đề bằng cách xem xét những trường hợp đặc biệt. - Đặt câu hỏi nghiên cứu phù hợp với phạm vi nghiên cứu của DAHT.
Tổ chức thực hiện
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ
HS đặt câu hỏi nghiên cứu đảm bảo phải rõ ràng, tập trung vào đúng trọng tâm của vấn đề nghiên cứu, không dài dòng, lan man, trật nội dung nghiên cứu. Câu hỏi nghiên cứu phải phù hợp với phạm vi nghiên cứu đề tài.
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ
HS nghiên cứu các học liệu đã được cung cấp. Đặt câu hỏi nghiên cứu.
Bước 3: Báo cáo, thảo luận
HS độc lập đề xuất đặt các câu hỏi nghiên cứu. Các HS cùng thảo luận, HS-GV trao đổi. HS chốt nội dung.
Bước 4: Kết luận
Để nghiên cứu hoạt chất kháng khuẩn cần tạo cao chiết từ quả Lêkima, vì sao?
Phương pháp xác định hàm lượng polyphenol tổng số và phương pháp khảo sát hoạt tính kháng khuẩn gồm các bước nào?
Để khảo sát hoạt tính kháng khuẩn của cao chiết Lêkima thuận lợi nhất nên sử dụng chủng vi khuẩn gì, vì sao?
Chọn 2 học sinh xuất sắc nhất tiếp tục nghiên cứu đề tài; nhóm HS còn lại có nhiệm vụ hỗ trợ về thu thập dữ liệu, nguyên liệu...(nếu cần).
II. Hoạt động 2. HÌNH THÀNH KIẾN THỨC MỚI 2.1. Hình thành giả thuyết
Mục tiêu
- Nêu một giả thuyết khoa học (nếu …thì…), Nêu mục đích nghiên cứu.
- Những cách giải thích có thể nghiên cứu bằng thực nghiệm cho các câu hỏi nghiên cứu trên.
Tổ chức thực hiện
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ
HS Nêu tính mới khi thực hiện nhiệm vụ nghiên cứu đề tài này. Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ
HS đưa ra giả thuyết nếu chiết tách được các hợp chất polyphenol từ quả Lêkima thì có thể khảo sát được tính kháng khuẩn của chúng.
Bước 3: Báo cáo, thảo luận
Thảo luận nêu ra mục đích nghiên cứu:
- Khảo sát hoạt tính kháng khuẩn của cao chiết Lêkima. - Thu cao chiết từ quả Lêkima bằng dung môi hữu cơ.
- Đánh giá hàm lượng các chất polyphenol từ quả Lêkima.
- Khảo sát hoạt tính kháng khuẩn của cao chiết Lêkima với 2 chủng vi khuẩn Escherichia coli và Staphylococcus aureus.
Bước 4: Kết luận
Xây dựng giả thuyết nếu chiết tách được các hợp chất polyphenol từ quả Lêkima thì có thể khảo sát được tính kháng khuẩn của chúng đưa vào mục giả thuyết khoa học của đề tài. 2.2. Thiết kế và tiến hành thí nghiệm kiểm chứng
2.2.1. Xây dựng kế hoạch nghiên cứu Mục tiêu
- Mô tả các phương pháp khoa học được sử dụng trong nghiên cứu.
- Chỉ rõ từng hoạt động cần làm, thời gian, đối tượng, vật liệu, dụng cụ cần để thực hiện các hoạt động đó.
- Nêu trình tự tiến hành đủ chi tiết để người khác có thể thực hiện lại được. Tổ chức thực hiện
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ
Nhóm HS xây dựng kế hoach nghiên cứu
KẾ HOẠCH THỰC HIỆN NGHIÊN CỨU
Nhóm: Khoa học( Nguyễn Phương Thuỳ và Vũ Hà Anh) Lớp: 11A1 Trường: THPT Thái Hoà
Tên đề tài NCKH: “Chiết tách và khảo sát hoạt tính kháng khuẩn của các hợp chất polyphenol từ quả Lêkima”
Thời gian Hoạt động Phương pháp nghiên cứu Địa điểm
Tuần 1 .../..../....
Chọn lựa DAHT tham gia, viết tên đề tài và giả thuyết NCKH
Nghiên cứu lí thuyết và tổng quan tài liệu. Tại nhà và Trường học
Tuần 2 .../..../....
Viết đề cương nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết Tại nhà và trường học
Tuần 3 .../..../....
Thu hái và xử lý mẫu thực vật - Phương pháp xử lý mẫu
Quả Lêkima thu hái trên địa bàn huyện Nghĩa Đàn, tỉnh Nghệ An, được phân loại: Quả vàng (M1) (quả thu được sau khi hoa thụ phấn khoảng 3 tháng); quả xanh (M2) (quả thu được sau khi hoa thụ phấn khoảng 2 tháng). Quả được bỏ hạt, bỏ vỏ, thái nhỏ, sấy khô ở 500C, nghiền bột.
-Vườn cây Huyện Nghĩa Đàn tỉnh Nghệ An.
- phòng thực hành Sinh học trường THPT Thái Hoà.
Tuần 4 .../..../....
Ngâm chiết mẫu - Sử dụng phương pháp ngâm chiết trực tiếp:
Ngâm bột trong dung dịch etanol 70% trong 24hx3 lần (theo dõi sự có mặt của polyphenol còn lại trong bã bằng dung dịch FeCl3 3%). Dịch thu được loại dung môi bằng máy cô quay ở áp suất thấp thu được cao chiết. Cao chiết được bảo quản trong tủ mát ở 4oC.
- Đánh giá chỉ số Sinh học.
- Phòng thực hành Bộ môn Hóa học, Khoa Môi trường và Bộ môn Công nghệ sinh học thực vật, Khoa Công nghệ Sinh học-Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam.
Thời gian Hoạt động Phương pháp nghiên cứu Địa điểm
.../..../.... chiết tổng số
- Hàm lượng polyphenol tổng số được xác định bằng phương pháp Folin –Ciocalteu: + Thuốc thử Folin-Ciocalteu được hình thành từ hỗn hợp muối natri tungstat Na2WO4 và natrimolibdat Na2MoO4. Thuốc thử này tạo phức hợp oxit màu xanh với polyphenol theo phản ứng sau:
+Na2WO4/ Na2MoO4 +polyphenol (polyphenol- Mo(IV) ( màu xanh)
+ Đo mật độ quang của chất màu ở bước sóng 760nm của sản phẩm thu được để xác định nồng độ axit gallic. Hàm lượng polyphenol toàn phần được tính theo số microgam axit gallic/1gam mẫu khô (g GAE/g mẫu).
Hóa học, Khoa Môi trường và Bộ môn Công nghệ sinh học thực vật, Khoa Công nghệ Sinh học-Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam.
Tuần 5 .../..../....
Khảo sát hoạt tính kháng khuẩn của cao chiết Phương pháp khảo sát hoạt tính kháng khuẩn
- Hoạt tính kháng khuẩn của cao chiết được đánh giá bằng phương pháp đục lỗ thạch. Các mẫu dung dịch cao chiết có nồng độ 200mg/mL và 40mg/mL trong nước, quá trình hòa tan được hỗ trợ bằng siêu âm.
- Các chủng vi khuẩn được chuẩn bị: Vi khuẩn Gram (+): Staphylococcus aureus (ATCC
13709); Vi khuẩn Gram (-): Escherichia coli
(ATCC 25922); Các chủng vi khuẩn được cất ở tủ -80oC và hoạt hóa đạt nồng độ 106 CFU/mL được trải đều trên môi trường thạch. Sau 15 phút đục lỗ trên mặt thạch với đường kính 6mm/lỗ, các lỗ cách nhau khoảng 25 mm,
-Phòng thực hành Bộ môn Hóa học, Khoa Môi trường và Bộ môn Công nghệ sinh học thực vật, Khoa Công nghệ Sinh học-Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam.
Thời gian Hoạt động Phương pháp nghiên cứu Địa điểm
nhỏ 50 µl dịch chiết, đặt đĩa vào tủ ấm ở 37C và sau 24 h đọc kết quả.
Tuần 6 .../..../....
Tổng hợp, xử lý dữ liệu và viết báo cáo dạng word Dùng toán thống kê xử lý dữ liệu
Trình bày văn bản khoa học theo yêu cầu trên word
Tại nhà và trường học
Tuần 7 .../..../....
Hoàn thiện poster Sử dụng phần mềm ppt Quán in Hồ Hương,
Phường Long sơn, Tx Thái Hoà, Nghệ An.
Tuần 8 ../..../....
Báo cáo sản phẩm và phản biện trước GV và cả lớp/ hội đồng trường/ Sở GD&ĐT
Thuyết trình Trường học/ Hội thi
Thái Hoà, 20/02/2018 Nhóm trưởng:
Nguyễn Phương Thuỳ Nhận xét và điều chỉnh của GV:
Bước 3: Báo cáo, thảo luận
- Thu thập tài liệu và thiết bị thí nghiệm; xây dựng thời gian biểu trong phòng thí nghiệm. - Nạp báo cáo, bổ sung và điều chỉnh.
Bước 4: Kết luận
Thống nhất kế hoạch nghiên cứu, tiếp tục bắt tay vào thực hiện kế hoạch nghiên cứu.
2.2.2. Viết đề cương nghiên cứu
Mục tiêu
- Xây dựng được đề cương nghiên cứu cụ thể, khoa học. Tổ chức thực hiện
Bước 1: Chuyển giao nhiệm vụ
Bám vào kế hoạch nghiên cứu đã xây dựng và điều chỉnh, nhóm HS tiến hành viết đề cương nghiên cứu.
Bước 2: Thực hiện nhiệm vụ Viết đề cương nghiên cứu
I. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Xuất phát từ thực trạng việc lạm dụng thuốc bảo vệ thực vật có nguồn gốc hoá học trong quản lý các loại sâu hại cây trồng đã gây những ảnh hưởng nặng nề đến sức khoẻ con người, làm gia tăng các nõn sâu hại kháng thuốc, mất cân bằng hệ sinh thái nông nghiệp. Do đó việc sử dụng thuốc trừ sâu bệnh có nguồn gốc sinh học, bảo vệ và duy trì các nguồn thiên địch trong tự nhiên đã và đang được khuyến khích nghiên cứu, tìm kiếm ở nước ta vì vậy chúng em quyết tâm nghiên cứu đề tài: “Chiết tách và khảo sát hoạt tính kháng khuẩn của các hợp chất polyphenol từ quả Lêkima” nhằm góp phần tạo cơ sở khoa học cho việc nghiên cứu sử dụng và định hướng nghiên cứu ứng dụng loài thực vật trên một cách hiệu quả.
1.2. Ý nghĩa nghiên cứu của đề tài
- Khảo sát hoạt tính kháng khuẩn của cao chiết Lêkima. - Thu cao chiết từ quả Lêkima bằng dung môi hữu cơ. - Đánh giá hàm lượng các chất polyphenol từ quả Lêkima.
- Khảo sát hoạt tính kháng khuẩn của cao chiết Lêkima với 2 chủng vi khuẩn Escherichia coli và Staphylococcus aureus.
2.1. Giới thiệu về cây Lêkima
Cây Lêkima hay cây Trứng gà, có tên khoa học là Pouteria lucuma (Ruiz & Pav.) Kuntze, thuộc họ Hồng xiêm (Sapotaceae), có nguồn gốc từ vùng núi Andes ở Nam Mỹ. Loài này có tên gọi là cây trứng gà vì khi chín quả có màu sắc và hương vị giống lòng đỏ trứng gà khi đã luộc chín. Cây gỗ nhỏ, thân dày và cành khoẻ. Lá thuôn hay thuôn mũi mác, nhẵn, dày, dai, xanh đậm, dài 10-15cm. Hoa nhỏ, mọc đơn độc ở nách lá, màu vàng. Quả hạch hình bầu dục hay hình trứng, dài 8-15cm. Thịt mềm, màu vàng, ngọt. Hạt to, màu nâu sẫm, bóng láng. Cây ra hoa quả quanh năm [6].
Hình1.1. Hình ảnh hoa và mẫu quả tại nơi thu hái
2.2. Tình hình nghiên cứu về cây Lêkima
Quả Lêkima được gọi là "vàng của người Inca", loại quả này được bán rộng rãi do nó rất