Thực nghiệm là khâu đặc biệt quan trọng trong quá trình nghiên cứu đề tài nói riêng và trong dạy học nói chung. Ở đây, thực nhiệm nhằm kiểm tra tính khả thi và hiệu quả của giả thuyết khoa học mà đề tài đã đặt ra.
Quá trình này còn cho phép thu thập ý kiến của giáo viên và học sinh về thực trạng giảng dạy môn Sinh học và hiệu quả của bài tập thực nghiệm tại trường THPT chuyên Lê Hồng Phong, Nam Định làm cơ sở thực tiễn cho việc nghiên cứu của đề tài.
2.2.4.2. Nội dung thực nghiệm
Thực nghiệm sư phạm một số giáo án có sử dụng bài tập thực nghiệm trong khâu dạy bài mới hoặc củng cố.
2.2.4.3. Phương pháp thực nghiệm
a. Chọn học sinh thực nghiệm
- Thực nghiệm được triển khai ở một số lớp 11 và 12 của năm học 2014 – 2015 đến nay tại trường THPT Lê Hồng Phong - Nam Định.
- Thực nghiệm được triển khai ở lớp chuyên Sinh từ năm học 2012 – 2013 đến nay tại trường THPT Lê Hồng Phong - Nam Định.
- Thực nghiệm được triển khai cho học sinh trong đội tuyển thi HSG Quốc gia từ năm học 2012 – 2013 đến nay tại trường THPT chuyên Lê Hồng Phong - Nam Định.
- Thực nghiệm được tiến hành song song trên 8 lớp (2 lớp khối 11 và 2 lớp khối 12) gồm lớp thực nghiệm và lớp đối chứng với tổng số học sinh bằng nhau và năng lực về môn Sinh học tương đương nhau.
b. Phương án thực nghiệm
- Chúng tôi đã tiến hành sử dụng các bài tập thực nghiệm trong tiết học lí thuyết trong SGK lớp 11 và 12 THPT, ban Cơ bản.
STT Tên bài dạy Số tiết
1 Lớp 12: Quy luật phân li Menđen 1
2 Lớp 12: Công nghệ gen 1
3 Lớp 11: Thoát hơi nước ở thực vật 1
4 Lớp 11: Cảm ứng ở thực vật 1
- Chọn học sinh thực nghiệm:
+ Nguyên tắc: đảm bảo tính đồng đều về năng lực của học sinh.
+ Hình thức thực nghiệm: Tiến hành song song, một lớp đối chứng và lớp thực nghiệm. Cụ thể, cặp lớp chọn thực nghiệm: lớp 12 Toán 1 & 12 Toán 2 ; 12 Anh 1 & 12 Anh 2; lớp 11 Toán 1 & 11 Toán 2 ; 11 Anh 1 & 11 Anh 2.
Thời gian làm thực nghiệm: năm thứ nhất (2014 – 2015), năm thứ hai (2015 – 2016).
* Riêng với học sinh các lớp chuyên và học sinh giỏi thì chúng tôi sử dụng phương pháp đối chứng qua kết quả. Do cấu trúc đặc thù của chương trình chuyên sâu nên chúng tôi chỉ căn cứ vào kết quả thi học sinh giỏi để đánh giá hiệu quả của giải pháp.
2.2.4.4. Kết quả thực nghiệm
Để kiểm tra đánh giá kết quả học tập của học sinh, chúng tôi đã tiến hành kiểm tra bằng câu hỏi tự luận, sau đó sử dụng phương pháp phân tích định lượng, định tính kết quả thực nghiệm. Ngoài ra, chúng tôi còn sử dụng một số mẫu điều tra để đánh giá tâm lí của học sinh sau mỗi tiết học.
a. Phân tích định lượng kết quả thực nghiệm
-Một số đề tự luận được sử dụng để đánh giá kết quả cho học sinh lớp không chuyên:
*Lớp 11:
Chúng tôi thiết kế hai đề kiểm tra tự sau khi học sinh học xong chương Trao đổi vật chất và năng lượng ở thực vật và chương Cảm ứng ở thực vật.
Đề 1: Cho một thực nghiệm được tiến hành như sau:
Lấy 2 cây vạn niên thanh (có chiều cao khoảng 30 – 40cm) có kích thước tương đương nhau và có đủ rễ, thân, lá. Đổ gần đầy nước vào 2 bình tam giác dung tích 100ml, sau đó nhúng ngập phần gốc của 2 cây vào 2 bình tam giác trên.
Một cây để ở cửa sổ (nơi có ánh sáng chiếu từ một phía), một cây để nơi có ánh sáng phân bố đồng đều (ngoài vườn).
a. Hãy cho biết thực nghiệm trên nhằm mục đích gì?
b. Hãy dự đoán kết quả thực nghiệm và giải thích?
c. Hãy tiến hành thực nghiệm để kiểm chứng dự đoán của em?
Đề 2: Người ta tiến hành xử lí các cây lấy từ hai dòng đậu Hà Lan thuần chủng đều có thân lùn (dòng 1 và 2) và các cây lấy từ dòng đậu thuần chủng có thân cao bình thường (dòng 3) bằng cùng một loại hoocmôn thực vật với cùng một nồng độ và thời gian xử lí như nhau. Tất cả các cây thí nghiệm lấy từ các dòng 1, 2 và 3 đều có cùng độ tuổi sinh lí và được gieo trồng trong điều kiện như nhau. Sau một thời gian theo dõi người ta thấy các cây được xử lí hoocmôn của dòng 1 có thân cao bình thường như cây của dòng 3, còn các cây của dòng 2 và 3 mặc dù được xử lí hoocmôn vẫn không có gì thay đổi về chiều cao.
a. Nêu các chức năng của hoocmôn nói trên và đưa ra giả thuyết giải thích kết quả thí nghiệm.
b. Hãy mô tả thí nghiệm nhằm tìm bằng chứng ủng hộ giả thuyết trên.
- Kết quả kiểm tra: Kết quả của 2 lần kiểm tra được chúng tôi thu thập, xử lí bằng tham số thống kê: Mode, Xi và sau đó toàn bộ số liệu của 2 lần kiểm tra được chúng tôi mô tả thông qua biểu đồ 3.1 và 3.2 dưới đây.
Biểu đồ 3.1. So sánh tần suất số HS đạt điểm Xi về năng lực thực nghiệm giữa nhóm ĐC và nhóm TN ở bài kiểm tra lần 1
Biểu đồ 3.2. So sánh tần suất số HS đạt điểm Xi về năng lực thực nghiệm giữa nhóm ĐC và nhóm TN ở bài kiểm tra lần 2
Ghi chú: ĐC – Đối chứng, TN – Thực nghiệm
Biểu đồ 3.1 và biểu đồ 3.2 cho thấy ở cả 2 lần kiểm tra, giá trị mode của nhóm ĐC là 6 và giá trị mode của nhóm TN là 7; đồng thời tính mức điểm từ 6 trở xuống thì số học sinh ở nhóm ĐC luôn cao hơn số học sinh ở nhóm TN;
ngược lại tính mức điểm từ 7 trở lên thì số học sinh ở nhóm TN luôn cao hơn số học sinh ở nhóm ĐC.
* Lớp 12:
Chúng tôi thiết kế hai đề kiểm tra sau khi học sinh học xong chương Tính quy luật của hiện tượng di truyền và chương Ứng dụng di truyền học.
Bài 1: Khoảng năm 1860, Menđen đã cho cây đậu hoa đỏ thuần chủng giao phấn với cây đậu hoa trắng thuần chủng thu được F1 100% hoa đỏ. Tiếp tục cho F1 tự thụ phấn thu được F2 với kiểu hình phân li theo tỉ lệ 3 hoa đỏ: 1 hoa trắng.
a. Những câu hỏi nghiên cứu nào có thể được đặt ra để Menđen tiến hành
thí nghiệm lai một cặp tính trạng?
b. Menđen đã giải thích kết quả thí nghiệm thu được như thế nào?
c. Dựa vào kết quả thí nghiệm, Menđen đã đưa ra những giả thuyết khoa học (câu trả lời cho câu hỏi nghiên cứu) gì?
d. Để kiểm chứng cho giả thuyết khoa học, Menđen đã làm như thế nào?
e. Sự tái xuất hiện cây hoa trắng ở F2 là bằng chứng khẳng định cho giả thuyết nào?
Bài 2: Một giả thuyết cho rằng: Gen kháng rầy nâu có khả năng hạn chế sự kí sinh của rầy nâu và đồng thời cũng làm tăng năng suất của cây lúa.
a. Hãy thiết kế một thí nghiệm để chứng minh cho giả thuyết trên?
b. Hãy chỉ ra biến độc lập, biến phụ thuộc trong thí nghiệm đó?
c. Kết quả thí nghiệm sẽ như thế nào nếu thay đổi biến độc lập?
d. Hiện nay, có nhiều ý kiến trái chiều về việc nghiên cứu cũng như sử dụng sinh vật biến đổi gen. Quan điểm của em về vấn đề này như thế nào?
e. Em ủng hộ hay phản đối việc nghiên cứu cũng như việc sử dụng sinh vật biến đổi gen?
* Kết quả bài kiểm tra:
Kết quả của 2 lần kiểm tra được chúng tôi thu thập, xử lí bằng tham số thống kê: Mode, Xi và sau đó toàn bộ số liệu được mô tả thông qua biểu đồ 3.3 và 3.4 dưới đây.
Biểu đồ 3.3. So sánh tần suất số HS đạt điểm Xi về năng lực thực nghiệm giữa nhóm ĐC và nhóm TN ở bài kiểm tra lần 1
Biểu đồ 3.4. So sánh tần suất số HS đạt điểm Xi về năng lực thực nghiệm giữa nhóm ĐC và nhóm TN ở bài kiểm tra lần 2
Ghi chú: ĐC – Đối chứng, TN – Thực nghiệm
Biểu đồ 3.3 và biểu đồ 3.4 cho thấy ở lần kiểm tra 1, giá trị mode của nhóm ĐC là 6 và giá trị mode của nhóm TN là 7; ở lần kiểm tra 2 giá trị mode của nhóm ĐC là 5 và giá trị mode của nhóm TN là 7. Đặc biệt ở lần kiểm tra 2, chỉ có nhóm TN mới có giá trị điểm 10.
b. Phân tích định tính kết quả thực nghiệm
Trên cơ sở những thông tin thu nhận được từ quá trình trực tiếp triển khai thực nghiệm sư phạm và thường xuyên trao đổi với các giáo viên triển khai thực nghiệm, chúng tôi đưa ra một số nhận xét định tính như sau:
- Sự hứng thú với các bài tập thực nghiệm của HS ở lớp TN ngày càng thể hiện rõ, được biểu hiện ở sự sẵn sàng nhận và thực hiện nhiệm vụ; chủ động trao đổi với giáo viên về những vướng mắc trong quá trình thực hiện nhiệm vụ.
- Trong quá trình thực hiện các bài tập thực nghiệm, HS đã thể hiện được tinh thần làm việc hợp tác, biết cách làm việc theo nhóm. Đồng thời, trong nhóm HS thường xuyên có những thảo luận, tranh luận sôi nổi về các ý kiến đưa ra;
khi HS chưa có sự thỏa mãn với ý kiến đề xuất trong nhóm, HS đã chủ động trao đổi với giáo viên.
- Các GV dạy thực nghiệm đều có phản hồi tích cực về hệ thống bài tập thực nghiệm được xây dựng, cũng như cách phân loại và phương pháp sử dụng bài tập thực nghiệm theo logic của tiến trình nghiên cứu khoa học. Các GV đều cho rằng hệ thống bài tập thực nghiệm được xây dựng là có giá trị và nếu được sử dụng hợp lý trong dạy học sẽ phát triển được năng lực thực nghiệm cho HS.
Tuy nhiên, các GV cũng phản ánh có một số bài tập hơi khó và ngược lại cũng có một số bài tập lại hơi dễ đối với người học; bên cạnh đó, các GV cũng đề cập đến những khó khăn trong việc tổ chức thực hiện các bài tập thực nghiệm trên đối tượng thật. Những thông tin phản hồi trên rất có giá trị đối với chúng tôi, trên cơ sở đó chúng tôi đã xem xét và có những điều chỉnh để giá trị và hiệu quả sử dụng hệ thống bài tập thực nghiệm được tốt hơn.