hậu qua dạy học sinh học cấp độ tổ chức sống QX-HST, sinh học 12 THPT
Do khuôn khổ của luận văn có hạn, nên chúng tôi chỉ phân tích một ví dụ tích hợp GDMT&BĐKH qua giảng dạy khái niệm tổ chức sống QX-HST; trong đó có thể hiện logic phát triển các nội dung khác liên quan đến các chức năng sống của tổ chức sống QX-HST nhƣ: khái niệm chuyển hóa vật chất và năng lƣợng, khái niệm sinh trƣởng và phát triển, khái niệm cảm ứng/tự điều chỉnh, khái niệm tiến hóa thích nghi ở cấp độ tổ chức sống QX-HST… (xem giáo án ở phần Phụ lục của luận văn).
Ví dụ: Tích hợp GDMT & BĐKH qua dạy khái niệm tổ chức sống QX-HST: Khái niệm tổ chức sống QX-HST là một khái niệm quan trọng, có nắm vững đƣợc khái niệm này, HS mới có thể nắm đƣợc đặc điểm cấu trúc để phân biệt các quần xã với nhau, phân biệt QTSV với QX-HST. Qua đó, hiểu đƣợc nguyên nhân sự biến động và cân bằng trong cấu trúc của QX-HST trong mối quan hệ với ngoại cảnh, cũng nhƣ những chức năng sống cơ bản của QX-HST.
Vậy tổ chức sống QX-HST là gì? Có thể tổ chức HS hình thành khái niệm này nhƣ thế nào một cách tích cực? Làm nhƣ thế nào để giảng dạy khái niệm tổ chức sống QX-HST tích hợp GDMT&BĐKH một cách tốt nhất? Tiếp cận hệ thống cho phép mô tả khái quát sơ đồ cấu trúc tổ chức sống QX-HST, làm sáng tỏ định nghĩa khái niệm tổ chức sống QX-HST nhƣ sau:
Sơ đồ 2.3: Cấu trúc cấp độ tổ chức sống QX-HST
( Mũi 2 chiều chỉ sự tƣơng tác; A, B, C các QTSV thuộc các loài khác nhau) Trƣớc hết, cần xác định dấu hiệu bản chất cấu trúc nên QXSV, đó là tập hợp các QTSV “khác loài ”. Đây là dấu hiệu chủ yếu để phân biệt QTSV với QXSV.
Từ dấu hiệu này, khi xét các QTSV trong sinh cảnh hay nơi ở của chúng chính là tổ chức sống QX-HST. Qua quá trình hình thành và phát triển lịch sử của QXSV, nhờ chọn lọc tự nhiên mà các QTSV hình thành các mối quan hệ sinh thái gắn bó với nhau và với MT của nó. Đến bài sau, HS dễ dàng hiểu đƣợc các loài trong tổ chức sống QX-HST là những tác nhân vận chuyển và là những bộ máy trao đổi vật chất và năng lƣợng từ năng lƣợng ánh sáng mặt trời qua các bậc dinh dƣỡng thông qua các chuỗi thức ăn và lƣới thức ăn. Qua đó, HS xác định đƣợc các mối quan hệ sinh thái giữa các QTSV trong quần xã, các mối quan hệ sinh thái này không thể có (hoặc không thể có ngay) ở tập hợp ngẫu nhiên các QTSV. Sự phân biệt này giúp cho việc hiểu đầy đủ và chính xác khái niệm của tổ chức sống QX- HST, từ đó gợi ý và định hƣớng cho việc bố trí thiết kế các mô hình sinh thái nông nghiệp phát triển bền vững nhƣ VAC, VACR, các mô hình kinh tế sinh thái nông - lâm - ngƣ nghiệp kết hợp; cũng qua đó mà HS thấy rõ tầm quan trọng của việc bảo vệ các QTSV, bảo vệ tính đa dạng sinh học của QXSV trong hệ sinh thái, kể cả các QTSV gây hại cho sản xuất nông nghiệp cũng không nên tiêu diệt hết vì đó là đơn vị cấu trúc và chức năng sinh học của QXSV.
Khi định nghĩa khái niệm tổ chức sống QX-HST cần chú ý những dấu hiệu đặc trƣng phân biệt giữa quần xã này với quần xã khác dựa vào tên gọi của một hay nhiều loài đặc trƣng, khu vực phân bố, độ đa dạng, loài ƣu thế, kiểu phân bố. Vì tổ chức sống QX-HST gồm nhiều QTSV thuộc nhiều loài nên độ đa dạng và loài ƣu thế là đặc điểm dễ thấy, còn kiểu phân bố là đặc điểm thích nghi đa dạng của các loài trong tổ chức sống QX-HST tận dụng hợp lý các điều kiện MT của chúng. Mặt khác, mỗi quần xã đều tồn tại và phát triển trong một điều kiện sinh cảnh tƣơng
thích nhất định. Đó là kết quả tổng hợp các mối quan hệ giữa ngoại cảnh với các QTSV và giữa các QTSV trong tổ chức sống QX-HST thông qua quá trình chọn lọc và đào thải những loài kém thích nghi bằng phƣơng thức cạnh tranh, làm xuất hiện những loài mới thích nghi với điều kiện sinh cảnh mới. Sinh cảnh là một phần của ngoại cảnh (MT), ở đó các yếu tố sinh thái tƣơng đối đồng nhất. Nơi sống của tổ chức sống QX-HST là sinh cảnh, bao gồm các nhân tố vật lý, hoá học (nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm,...) các chất vô cơ (đất, nƣớc...).
Nhƣ vậy, ranh giới của tổ chức sống QX-HST cũng là ranh giới của sinh cảnh, và do đó khái niệm sinh cảnh có tầm quan trọng to lớn. Dựa vào đó, ta dễ
dàng phân loại các tổ chức sống QX-HST theo sinh cảnh có kích thƣớc khác nhau. Khoảng ranh giới giữa các tổ chức sống QX-HST cạnh nhau bao giờ cũng có một vùng chuyển tiếp gọi là vùng đệm, mà ở đó độ đa dạng loài rất cao. Sự phân biệt
này giúp HS dễ dàng hiểu đƣợc khái niệm vùng đệm và tác động rìa, qua đó HS
thấy rõ vai trò, ý nghĩa của việc bảo vệ tính đặc trƣng đa dạng loài ở các vùng đệm và các khu bảo tồn thiên nhiên.
Những phân tích theo lôgic trên giúp hình thành tri thức GDMT&BĐKH qua khái niệm tổ chức sống QX-HST cho HS một cách tích cực. GV có thể sử dụng hình vẽ trong SGK hay các hình ảnh sƣu tầm trên internet; hoặc chọn một ao nuôi cá; một vƣờn cây; một cánh đồng; một hồ nƣớc; một mảng rừng... rồi đặt câu hỏi: (?) Em hãy kể tên các QTSV cùng chung sống trong ... mà em biết? (TV, ĐV, ĐV đáy ăn TV, ĐV ăn thịt, Cá ăn thịt, ĐV sống trong đất, Vi khuẩn, nấm)...
(?) Thứ tự hình thành và xuất hiện các QTSV trên nhƣ thế nào? Chúng có cùng xuất hiện một lúc không? Vì sao? ( TV -> ĐV ăn TV -> ĐV ăn thịt...)
(?) Các QTSV đó có quan hệ sinh thái với nhau nhƣ thế nào? Do đâu mà có mối quan hệ sinh thái đó?
(?) Nếu thêm hoặc bớt một QTSV của một loài nào đó trong tổ chức sống QX-HST thì hậu quả sẽ xảy ra nhƣ thế nào?
Sau đó, GV giúp HS rút ra các điều kiện để một tập hợp ngẫu nhiên các QTSV đƣợc gọi là một tổ chức sống QX-HST và phát biểu khái niệm tổ chức sống QX-HST.
QX-HST là một cấp độ tổ chức sống bao gồm tập hợp các quần thể thuộc nhiều loài, phân bố trong một sinh cảnh xác định, trong đó các sinh vật tƣơng tác với nhau và với môi trƣờng tạo nên chu trình vật chất và chuyển hóa của năng lƣợng đảm bảo sự tồn tại và phát triển một cách ổn định theo thời gian.
Cách hiểu tổ chức sống QX-HST nhƣ trên dễ dàng cho thấy mọi tổ chức sống QX-HST trên Trái Đất đều là sản phẩm của sự phát triển lịch sử qua chọn lọc tự nhiên, nó có sinh ra, trƣởng thành, phát triển, duy trì tổ chức để thực hiện các chức năng sinh học đặc trƣng trong những điều kiện xác định.
Để củng cố và định hƣớng phát triển các giá trị GDMT & BĐKH qua định nghĩa, GV cần giúp HS phân biệt tổ chức sống QX-HST và tập hợp ngẫu nhiên các QTSV và đặt ra những câu hỏi trong các tình huống trái ngƣợc nhau khi thêm hoặc bớt một QTSV của một loài nào đó để HS dự đoán những hậu quả sẽ xảy ra đối với sự cân bằng và không cân bằng của tổ chức sống QX-HST đó, rút ra các giá trị cân bằng và phƣơng pháp bảo vệ giá trị cân bằng đó ở cấp độ tổ chức sống QX-HST. Qua đó, HS hiểu đƣợc bất kỳ một tác động nào làm phá vỡ các điều kiện trên đều dẫn tới làm suy yếu, thậm chí huỷ diệt tổ chức sống QX-HST.
Nhƣ vậy, tiếp cận Hệ thống cho phép đi sâu, chính xác hoá định nghĩa khái
niệm tổ chức sống QX-HST, xác định được các yếu tố cấu trúc của tổ chức sống
QX-HST trong mối quan hệ tương hỗ giữa các yếu tố cấu trúc - chức năng - môi trường. Từ đó, giúp cho HS dễ dàng tiếp thu các khái niệm cơ bản ở các bài học sau
nhƣ: Giải thích đƣợc tại sao tổ chức sống QX-HST có cấu trúc động; các tính chất cơ bản của tổ chức sống QX-HST; loài ƣu thế và loài đặc trƣng; hiện tƣợng khống chế sinh học và mối quan hệ giữa khống chế sinh học với cân bằng sinh học.
Bài tập về nhà:
1/ Con ngƣời đã vận dụng những nguyên lý sinh thái nào để làm cho các mô hình sinh thái nông nghiệp gần giống với mô hình sinh thái tự nhiên (mang đặc tính một quần xã ổn định)?
2/ Cho một tập hợp các QTSV: Cây bụi, cây gỗ, cỏ, châu chấu, chuột, thỏ, mèo, thằn lằn, rắn, đại bàng.
a/ Chúng có phải là một tổ chức sống QX-HST không?
c/ Nếu là một tổ chức sống QX-HST khi tiêu diệt đi một QTSV nào đó thì tổ chức sống QX-HST sẽ có hậu quả nhƣ thế nào? Phân tích trƣờng hợp trên bằng một ví dụ cụ thể?
Kết luận Chƣơng 2
Trong chƣơng này, chúng tôi đã đề xuất các nguyên tắc GDMT&BĐKH trong trƣờng phổ thông, phân tích nội dung phần Sinh thái học, Sinh học 12 THPT để cấu trúc hóa thành nội dung kiến thức sinh học QX-HST; Từ đó, xác định địa chỉ tích hợp và phƣơng pháp tích hợp GDMT&BĐKH trong dạy học sinh học QX-HST.
CHƢƠNG 3
THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 3.1. Mục đích thực nghiệm
Nhằm kiểm tra tính đúng đắn và hiệu quả của giả thuyết khoa học mà đề tài đặt ra.
3.2. Nội dung thực nghiệm
- Các bài thực nghiệm:
STT Tên bài Số tiết
1 Hình thái và cấu trúc của tổ chức sống QX-HST 1
2 Các chức năng sống của QX-HST (tiết 1) 1
3 Các chức năng sống của QX-HST (tiết 2) 1
4 Các chức năng sống của QX-HST (tiết 3-4-5) 3
- Các đề kiểm tra thực nghiệm và đáp án (xem phụ lục) 2 bài kiểm tra 15 phút và 1 bài 45 phút.
3.3. Phƣơng pháp thực nghiệm
3.3.1. Chọn trường học sinh và giáo viên tham gia thực nghiệm
- Các trƣờng tham gia thực nghiệm: trƣờng THPT Nguyễn Huệ và THPT Trần Nhật Duật – Thành phố Yên Bái – Tỉnh Yên Bái, mỗi trƣờng 3 lớp.
- HS tham gia thực nghiệm: tổng số 305 HS, trong đó khối lớp TN là 153 HS và khối lớp ĐC là 152 HS. Số lƣợng, trình độ và chất lƣợng học tập của các lớp này là gần tƣơng đƣơng nhau.
- GV tham gia dạy thực nghiệm: là những GV có thâm niên và trình độ giảng dạy tƣơng đối đồng đều.
3.3.2. Bố trí thực nghiệm
TN bố trí song song, chỉ khác nhau ở chỗ các lớp TN đƣợc dạy theo tƣ tƣởng giả thuyết khoa học của đề tài. Còn các lớp ĐC dạy theo chƣơng trình sách giáo khoa hiện hành một cách bình thƣờng.
Chúng tôi tiến hành 2 bài kiểm tra 15 phút trong thực nghiệm, trên 6 lớp (thu đƣợc 610 bài) để đánh giá hiệu quả tích hợp GDMT&BĐKH. Sau thực nghiệm 30 ngày, kiểm tra 45 phút, trên 4 lớp (thu đƣợc 199 bài) để đo độ bền kiến thức.
3.4. Kết quả thực nghiệm
3.4.1. Phân tích định lượng
3.4.1.1. Phân tích định lượng các bài kiểm tra trong thực nghiệm
- Lập bảng phân phối thực nghiệm và vẽ biểu đồ:
Tổng hợp kết quả điểm qua 2 đề kiểm tra trong thực nghiệm, ta thu đƣợc bảng phân phối tần suất, tần suất hội tụ tiến và vẽ đƣợc các đồ thị nhƣ sau:
BẢNG TẦN SUẤT ĐIỂM (%)
Bảng 3.1. Tần suất điểm các bài kiểm tra trong TN
Phƣơng án n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
TN 306 0 0 0 0 3.92 15.7 46.4 24.5 7.84 1.63
ĐC 304 0 0 0.99 18.1 63.8 11.8 5.26 0 0 0
Hình 3.1. Đồ thị tần suất điểm các bài kiểm tra trong TN
BẢNG TẦN SUẤT HỘI TỤ TIẾN (%)
Bảng 3.2. Tần suất hội tụ tiến các bài kiểm tra trong TN
Phƣơng án n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
TN 306 100 100 100 100 100 96.1 80.4 34 9.48 1.63
ĐC 304 100 100 100 99 80.9 17.1 5.26 0 0 0
Nhận xét: Đồ thị so sánh t ần suất điểm số cho thấy đƣờng biểu diễn điểm 7, 8, 9 của lớp TN ở trên và nằm ở bên phải so với lớp ĐC. Điều này cho thấy kết quả các bài kiểm tra ở lớp TN cao hơn so với lớp ĐC.
- Tính các giá tri ̣ đă ̣c trƣng của mẫu:
Nhằm so sánh và đánh giá hiệu quả học tập của các lớp TN có cao hơn và tập trung hơn so với các lớp ĐC không.
Bảng 3.3. Giá trị đặc trưng mẫu của điểm các bài kiểm tra trong TN
Các giá trị đặc trƣng mẫu: TN ĐC
Mean Giá trị trung bình 7.215 5.023
Standard Error Sai số mẫu 0.056 0.042
Median Trung vị 7 5
Mode Yếu vị 7 5
Standard Deviation Độ lệch tiêu chuẩn 0.988 0.7420
Sample Variance Phƣơng sai mẫu 0.976 0.550
Kurtosis Độ nhọn của đỉnh 0.361 1.274
Skewness Độ nghiêng 0.213 0.597
Range Khoảng biến thiên 5 4
Minimum Tối thiểu 5 3
Maximum Tối đa 10 7
Sum Tổng 2208 1527
Count Số lƣợng mẫu 306 304
Confidence Level (95.0%) Độ chính xác (95%) 0.111 0.083
Nhận xét: Giá trị trung bình điểm các bài kiểm tra trong TN của lớp TN cao hơn so với lớp ĐC. Sai số mẫu, độ lệch chuẩn, phƣơng sai mẫu TN, giá trị yếu vị, trung vị đều cao hơn ĐC. Nhƣ vậy, điểm các bài kiểm tra ở các lớp TN tập trung hơn.
- So sánh giá trị trung bình và kiểm định bằng giả thuyết H0 với tiêu chuẩn U của phân bố tiêu chuẩn:
Nhằm kiểm định kết quả học tập của các lớp TN có thật sự tốt hơn so với ĐC hay không.
Giả thuyết H0 đặt ra là: “Không có sự khác nhau giữa kết quả học tập của các
của các lớp TN và các lớp ĐC”. Dùng tiêu chuẩn U để kiểm định giả thuyết H0 và đối thuyết H1, kết quả kiểm định thể hiện ở bảng sau:
Bảng 3.4. Kiểm định X theo tiêu chuẩn U kết quả kiểm tra trong TN
z-Test: Two Sample for Means TN ĐC
Mean Điểm trung bình 7.26 5.02
Known Variance Phƣơng sai 0.97 0.55
Observations Số quan sát 306 304
Hypothesized Mean Difference
Giả thuyết H0 0
Z Trị số tuyệt đối của z = U 31.012
P (Z<=z) one-tail Xác suất 1 chiều của z 0
z Critical one - tail Trị số tiêu chuẩn z XS 0.05 mô ̣t chiều 1.644 P (Z<=z) two - tail Xác suất 2 chiều của trị số z tính toán 0 z Critical two - tail Trị số z tiêu chuẩn XS 0.05 hai chiều 1.959
Kết quả phân tích số liệu ở bảng trên ta thấy: X TN > X ĐC, trị số tuyệt đối của U = 31.012762 lớn hơn trị số tiêu chuẩn (với Z tiêu chuẩn = 1.96 với mức ý nghĩa α = 0.05). Nhƣ vậy, sự khác biệt của XTN và XĐC có ý nghĩa thống kê. Bác bỏ giả thuyết H0, chấp nhâ ̣n đối thuyết H1: “Có sự khác nhau giữa kết quả học tập của các
lớp TN và các lớp ĐC”.
- Phân tích phƣơng sai (Analysis of Variance = ANOVA):
Để khẳng định nguồn ảnh hƣởng đến kết quả học tập ở các lớp TN và lớp ĐC. Đặt giả thuyết HA là: “Phương án TN và ĐC đều tác đ ộng như nhau đến mức độ hiểu bài của HS ở các lớp TN và ĐC” và đối thuyết HB: “Phương án TN và ĐC có tác động khác nhau đến mức độ hiểu bài của HS và tốt hơn so với ĐC”.
Kết quả phân tích phƣơng sai một nhân tố điểm các bài kiểm tra trong TN th ể hiện ở bảng tổng hợp và phân tích phƣơng sai nhƣ sau.
SUMMARY (Bảng tổng hợp)
Groups
(Nhóm) (Số lượng) Count (Tổng) Sum (Trung bình) Average (Phương sai) Variance
TN 306 2208 7.215 0.976