1 Đề tài: VẬN DỤNG CÁC THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC SINH HỌC BẬC TRUNG HỌC Học phần: SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC SINH HỌC Học viên: Nguyễn Thị Ái Nhi Lớp: LL&PPDH Sinh học, K22 Giáo viên hướng dẫn: TS.Trịnh Đông Thư Nguyễn Thị Ái Nhi 2 Phần 1: MỞ ĐẦU Sinh học là một môn khoa học thực nghiệm. Ngành Sinh học đi liền với các thí nghiệm sinh học. Sinh học thực nghiệm là chìa khóa để nâng cao hiệu quả học tập, làm rõ và củng cố lý thuyết. Hiện nay, việc khai thác và sử dụng thí nghiệm đang được quan tâm và phát triển theo nhiều hướng. Trong đó việc khai thác và sử dụng thí nghiệm đơn giản tỏ ra phù hợp với thực tế dạy học ở phổ thông. Sử dụng thí nghiệm trong dạy học giúp phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của học sinh, gắn lý thuyết với thực tiễn, giúp học sinh hiểu rõ bản chất của các sự vật, hiện tượng sinh học. Góp phần nâng cao chất lượng dạy học. Do đó tôi chọn đề tài: “ VẬN DỤNG CÁC THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC SINH HỌC BẬC TRUNG HỌC” Nguyễn Thị Ái Nhi 3 Phần 2: NỘI DUNG Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN 1.1.Đại cương về thí nghiệm 1.1.1. Thí nghiệm là gì? 1.1.1.1 Định nghĩa - Thí nghiệm là những phương pháp nghiên cứu để kiểm tra những giả thuyết khác nhau bằng những thử nghiệm và tiến hành dưới những điều kiện được tạo ra và kiểm soát bởi các nhà nghiên cứu. Trong suốt quá trình thí nghiệm, một hoặc một số thí nghiệm được thay đổi (điều kiện không phụ thuộc) so với trực tự sắp xếp thì dẫn đến kết quả là điều kiện liên quan (điều kiện phụ thuộc) cũng thay đổi được đo lại, ghi lại theo logic hợp lý và phân tích kết quả để kết luận vấn đề. - Theo lý thuyết thông tin, thí nghiệm là một hệ thông tin. Nó bao gồm một thiết bị thí nghiệm tác động qua lại chặt chẽ với bộ phận thứ hai của hiện tực khách quan, tức đối tượng của thí nghiệm. - Thí nghiệm là một thử nghiệm hay quan sát đặc biệt, nó xác nhận hay bác bỏ những vấn đề còn nghi ngờ… Được các nhà Nguyễn Thị Ái Nhi 4 nghiên cứu tiên hành trong những điều kiện nhất định, là một hoạt động hoặc một quá trình hoạt động để khám phá ra những nguyên lý, hiệu ứng, kiểm tra, chứng minh, minh họa cho một vài ý kiến hoặc sự vật chưa được biết đến hay thực hành sau bài học. Như vậy, thí nghiệm là những thử nghiệm được tiến hành trong điều kiện hay một số điều kiện được thay đổi nhằm đánh giá ảnh hưởng của các tác động. Các chỉ số được theo dõi, ghi chép lại để phân tích nhằm kiểm chứng, khám phá hay chứng minh sau bài học. 1.1.1.2. Các dạng thí nghiệm 1.1.1.2.1. Thí nghiệm sinh học Thí nghiệm sinh học là mô hình nhân tạo, mô phỏng quá trình cơ chế sinh học để qua đó con người hiểu biết bản chất của các hiện tượng, đối tượng sống. 1.1.1.2.2. Thí nghiệm đơn giản Thí nghiệm đơn giản là thí nghiệm được sử dụng để thiết lập nên các mối quan hệ có tính nhân quả, thông qua thí nghiệm người ta có thể đánh giá tính hiệu quả của phương pháp tác động. Trong thí nghiệm đơn giản các thành phần tham gia nghiên cứu được bố trí ngẫu nhiên về một trong hai nhóm, một nhóm là đối chứng không nhận được các tác động của thí nghiệm và nhóm thực nghiệm chịu sự tác động của các điều kiện thí nghiệm. Như vậy, tổ chức dạy học thông qua thí nghiệm sẽ đem lại một số thuận lợi sau: -Có thể tác động vào đối tượng nghiên cứu các điều kiện khác nhau hay tạo ra một số hiện tượng nhằm đi sâ tìm hiểu bản Nguyễn Thị Ái Nhi 5 chất của vấn đề cũng như mối quan hệ giữa các hiện tượng và quá trình sinh học - Theo I.P.Paplop: “Nếu quan sát chỉ thâu lượm những gì mà tự nhiên trao cho thì thí nghiệm cho phép giành lấy ở tự nhiên những gì mà con người cần…” - Thí nghiệm có thể sử dụng để tổ chức các hoạt động học tập cho học sinh với các mức độ khác nhau với vai trò thông báo hay tái hiện; tìm tòi hoặc nghiên cứu. - Thí nghiệm có thể tiến hành một cách linh hoạt với những thí nghiệm đơn giản ngay trên lớp hoặc các thí nghiệm phức tạp hơn được tiến hành trong phòn thí nghiệm hay trong vườn trường hoặc có thể ngoài thiên nhiên 1.1.2. Phân loại thí nghiệm Tùy thuộc vào mục đích sử dụng của thí nghiệm mà có nhiều quan điểm phân loại khác nhau. Sau đây là một số quan điểm phân loại của một vài lĩnh vực khoa học : 1.1.2.1. Trong nghiên cứu khoa học Trong nghiên cứu khoa học, nhằm đánh giá đối tượng bằng cách tác động vào hiện tượng tự nhiên hay tạo ra các hiện tượng trong những điều kiện khác nhau để có thể quan sát chính xác hơn hay cũng có thể kiểm chứng một giả thuyết. Thí nghiệm có thể chia làm các dạng sau : 1.1.2.1.1. Thí nghiệm trực tiếp: Là thí nghiệm ngay trên đối tượng được khảo sát hay các đối tượng cùng loại hoặc tiến hành cùng một thí nghiệm như trên trong những điều kiện khác nhau. Nguyễn Thị Ái Nhi 6 1.1.2.1.2. Thí nghiệm gián tiếp: Khi một giả thuyết không thể kiểm chứng trực tiếp thì sẽ được kiểm chứng gián tiếp bằng cách dùng phép diễn dịch, suy từ giả thuyết ra những kết quả rồi kiểm chứng những kết quả đó. Vì vậy phương pháp này còn có tên là phương pháp diễn dịch hay suy luận thực nghiệm. Thí nghiệm có thể là sự khảo sát một hiện tượng trong những điều kiện do nhà khoa học đặt ra, nhằm mục đích hoặc tìm hiểu sụ kiện một cách chính xác hơn, hoặc kiểm chứng một giả thuyết có liên quan với sự kiện. Vì vậy cần phân biệt 2 loại thí nghiệm sau : - Thí nghiệm để xem: Là loại thí nghiệm được thực hiện khi chưa có giả thuyết, nhàm đặt được những sự kiện mới mẻ - Thí nghiệm để kiểm chứng: Là loại thí nghiệm được thực hiện sau khi có giả thuyết nhằm khám phá giả thuyết đúng hay sai. 1.1.2.1.3. Thí nghiệm chứng minh: là những thí nghiệm bố trí để làm sáng tỏ một giả thuyết phải kiểm chứng, buộc phải kiểm soát được các hợp phần và sản phẩm của thí nghiệm cũng như các điều kiện chi phối thí nghiệm cả về định tính và định lượng làm sáng tỏ giả thuyết đề ra. 1.1.2.1.4. Thí nghiệm đối chứng: Là thí nghiệm bố trí song song với thí nghiệm chứng minh, chỉ khác một hợp phần tham gia thí nghiệm hay một điều kiện chi phối thí nghiệm để so sánh rút ra sai khác tin cậy được và có thể lặp lại để có được kết quả tương tự. Ví thí nghiệm sinh học có tính chất phức tạp nên phải theo phương pháp phân tích từng chỉ tiêu cần so sánh thành từng cặp Nguyễn Thị Ái Nhi 7 thí nghiệm chứng minh và thí nghiệm đối chứng song song rồi tổng hợp chung lại để xác minh giả thuyết. 1.1.2.1.5. Thí nghiệm lặp lại: Mỗi thí nghiệm phải bố trí lặp lại nhiều lần để có độ tin cậy cao theo xác xuất thông kê. Kết quả của 10 hay 20 thí nghiệm cùng một kết quả ắt sẽ thuyết phục hơn kết quả của 1 hay 2 thí nghiệm. Ngoài ra, tron sinh học các nhà nghiên cứu còn có một số cách thí nghiệm riêng như sau : - Cắt bỏ một bộ phận để xác định chức năng của bộ phận đó. - Biến đổi môi trường như nhiệt độ, ánh sáng, áp suất không khí để xem xét những biến thí ở sinh vật. - Thay đổi cách dinh dưỡng để ghi nhận những thay đổi ở sinh vật. - Chích mọt thứ thuốc hoặc một chất nào đó và sinh vật để xem phản ứng của sinh vật 1.1.2.2. Đối với quá trình dạy học Trong nhà trường phổ thông, thí nghiệm thường được sử dụng dưới những dạng chính sau đây : 1. Thí nghiệm biểu diễn bởi giáo viên. 2. Thí nghiệm do học sinh tiến hành với những biến dạng sau đây. a. Thí nghiệm biểu diễn khi học bài mới. b. Thí nghiệm luyện tập trong quá trình vận dụng kiến thức vừa lĩnh hội. c. Thực hành trong phòng thí nghiệm thường tổ chức sau một loạt bài và vào cuối kỳ mang tính chất tổng hợp. d. Thí nghiệm tại nhà, một hình thức thục nghiệm đơn giản nhưng dài ngày giao cho học sinh tự làm tại nhà riêng. Nguyễn Thị Ái Nhi 8 1.1.2.2.1. Thí nghiệm chứng minh: Thí nghiệm được sử dụng trong nhóm trực quan với vai trò minh họa cho lời giảng của giáo viên. 1.1.2.2.2. Thí nghiệm nghiên cứu: Thí nghiệm được sử dụng trong nhóm trực quan với vai trò là nguồn dẫn đến tri thức mới cho người học. 1.1.2.2.3. Thí nghiệm thực hành: Thí nghiệm được sử dụng trong nhóm phương pháp thực hành với vai trò củng cố tri thức, rèn luyện kỹ năng, kỷ xảo cho người học. Một số thí nghiệm có thể sử dụng ngay trong dạy học : Trong thực tế không phải lúc nào các thí nghiệm cũng có thể tiến hành trên cá mẫu vật thật để học sinh có thể quan sát trực tiệp bằng các giác quan, mà một số thí nghiệm rất khó hoặc không thể thực hiện trên các đối tượng sống (do hạn chế thời gian, phương tiện…). Với các thí nghiệm có tính chất như trên, muốn để học sinh có thể hiểu sâu hơn về các hiện tượng hay quá trình sinh học diễn ra bên trong đối tượng sống người ta có thể sử dụng thêm các dạng thí nghiệm sau : a. Thí nghiệm ảo :Đối với một số quá trình sinh học, khi không thể minh họa bằng thí nghiệm thật, giáo viên có thể sử dụng thí nghiệm ảo nhằm minh họa và củng cố cho bài học. Thí nghiệm ảo là tập hợp các tài nguyên số đa phương tiện dưới hình thức đối tượng học tập, nhằm mô phỏng các hiện tượng sinh học…xảy ra trong tự nhiên hay trong phòng thí nghiệm, có đặc điểm là có tính năng tương tác cao ; giao diện thân thiện với người sử dụng và có thể mô phỏng những quá trình, điều kiện tới Nguyễn Thị Ái Nhi 9 hạn khó xảy ra trong tự nhiên hay kho thu được trong phòng thí nghiệm. Thí nghiệm ảo giúp giảm thiểu việc học chay, dạy chay thường gặp do thiếu phương tiện, điều kiện thí nghiệm giúp người học chủ động học tập phù hợp với tinh thần người học là trung tâm của giáo dục hiện đại. Thí nghiệm ảo là thí nghiệm trên môi trường ảo (môi trường số hóa) gồm mô hình ảo, phân tích băng hình, mô phỏng…nó có vai trò là phương tiện dạy học trong quá trình dạy học, đáp ứng đày đủ các bước, các quá trình của bài giảng. Vì vậy khi soạn giáo án điện tử có thể kết hợp cả thí nghiệm thật và thí nghiệm ảo sao cho phù hợp logic của bài học cũng như quá trình nhận thức của học sinh. b. Thí nghiệm mô phỏng : Trong sinh học, để giúp cho người học hiểu rõ bản chất của một vấn đề khoa học (cơ chế, quá trình) mà người học không thể tư duy trực tiếp bằng các giác quan thì chúng ta có thể sử dụng thí nghiệm mô phỏng. Thí nghiệm mô phỏng có thể sử dụng trong các khâu khác nhau của quá trình dạy học. Theo Lawrence Leemis, thí nghiệm mô phỏng được sử dụng để bắt chước theo một hệ thống điển hình nào. Mặc dù không nhất thiết phải được thực hiện trên máy tính. Thí nghiệm mô phỏng khác hẳn với mô hình mẩu, trong đó người điều khiển được vận hành trong một môi trường thực tế. Đối với thí nghiệm mô phỏng, các mô hình được góp nhặt từ những thông tin mà hệ thống quan tâm và sau đó phát triển thành các chương trình và thuật toán để mô phỏng theo hệ thống. Các phương trình và thuật toán sau đó Nguyễn Thị Ái Nhi 10 lại được chuyển đổi thành mô hình tính toán và được thực hiện trên máy tính kỹ thuật số để phân tích. Theo định nghĩa này thì bản chất của mô phỏng không phải là một thí nghiệm thật hoặc thay đổi một hệ thống thật. Thay vào đó là làm việc với mô hình toán học của hệ thống thực tế. 1.2. Yêu cầu của thí nghiệm Khi tiến hành thí nghiệm, giáo viên cần tuân thủ một số nguyên tắc sau : - Đảm bảo tính an toàn cho cả giáo viên và học sinh. - Đảm bảo tính khoa học của thí nghiệm : có sự chuẩn bị chu đáo, thí nghiệm nêm lặp lại nhiều lần để chọn ra điều kiện tốt nhất, giải thích được diễn biến và kết quả của thí nghiệm. - Bố trí thí nghiệm ở vị trí sao cho cả lớp đều có thể quan sát. Đặc biệt là kết quả của thí nghiệm. - Thí nghiệm đơn giản vừa sức với học sinh. - Thời gian cho mỗi thí nghiệm được tính toán cẩn thận và không kéo dài nhằm đảm bảo thời gian chung cho cả tiết học. - Nếu làm thí nghiệm để minh họa thì nội dung của thí nghiệm phải phù hợp với chủ đề của bài học. 1.3. Vai trò của thí nghiệm - Thí nghiệm là mô hình đại diện cho hiện thực khách quan, nó là cơ sở, điểm xuất phát cho quá trình học tập – nhận thức của học sinh. Từ đây xuất phát quá trình nhận thức cảm tính của trò, để rồi từ đó diễn ra sự trừu tượng hóa và sự tiến lên trừu tượng hóa đến cụ thể trong tư duy. Nguyễn Thị Ái Nhi [...]... kiến thức và khâu kiểm tra đánh giá Trong vai trò này, thí nghiệm không lặp lại hoàn toàn thí nghiệm đã tiến hành khi nghiên cứu kiến thức mới mà là một biến dạng của thí nghiệm gốc hoặc trình bày một thí nghiệm tưởng tượng Nguyễn Thị Ái Nhi 14 Chương 2: SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC SINH HỌC BẬC TRUNG HỌC 2.1 Hệ thống thí nghiệm sử dụng trong dạy học 2.1.1 Thí nghiệm 1: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến... sử dụng thí nghiệm của chính các nhà khoa học phát hiện ra vấn đề mà học sinh sẽ được lĩnh hội trong bài Đôi khi để làm rõ hơn cho bản chất của vấn đề sẽ được học, người dạy có thể sử dụng thí nghiệm đã được nghiên cứu một cách đầy đủ và hoàn hảo hơn so với các thí nghiệm cổ điển Lúc này thí nghiệm sẽ phát huy được tối đa vai trò của mình đối với quá trình nhận thức của người học Bởi lẽ một thí nghiệm. .. thuật Vì thông qua thí nghiệm sẽ hình thành kiến thức bộ môn (kỹ năng sử dụng kính hiển vi, kỹ năng làm thí nghiệm ), ràn luyện một số kỹ năng vận dụng vào thực tiễn và kỹ năng tư duy (phân tích điều kiện thí nghiệm, nguyên nhân, kết quả đạt được của thí nghiệm) - Thí nghiệm giúp nghiên cứu sâu sắc bản chất, cơ chế các hiện tượng sinh học Do các hiện tượng sinh học thường xảy ra đồng thời trong mối quan... bào b Cách tiến hành Phá nhân của tế bào trứng ếch thuộc nòi A rồi sau đó lấy nhân của tế bào trứng ếch thuộc nòi B cấy vào Sau nhiều lần thí nghiệm người ta đã thu được các con ếch con từ các tế bào đã chuyển nhân d Hướng dẫn học sinh quan sát Quan sát đặc điểm của ếch con được tạo ra e Kết quả Ếch con mang đặc điểm của nòi B 2.2 Sử dụng thí nghiệm trong dạy học sinh học bậc trung học 2.2.1 Thí nghiệm. .. biểu diễn hoặc trong nhóm phương pháp thực hành do học sinh trực tiếp thực hiện Do vậy, thí nghiệm có tác dụng kích thích hoạt động nhận thức, giúp phát triển tư duy khoa học đồng thời rèn luyện một số kỹ năng thực hành Thí nghiệm trong trường hợp này mang tính chất tìm tòi, nghiên cứu và được gọi là thí nghiệm nghiên cứu hay thực hành thí nghiệm Nguyễn Thị Ái Nhi 13 Thí nghiệm sử dụng trong khâu củng... học, đặc biệt là trong khâu nghiên cứu tài liệu mới đã tập cho học sinh làm người nghiên cứu Học sinh tiến hành thí nghiệm để khẳng định dự đoán đúng, bác bỏ dự đoán không phù hợp với kết quả thí nghiệm, thông qua thí nghiệm HS tìm ra tri thức cẫn lĩnh hội dưới sự hướng dẫn của giáo viên và vận dụng các kiến thức vào thực tiễn cuộc sống Bằng cách đó học sinh thu được kiến thức sinh học thông qua sự... Thí nghiệm 5: Sự vận chuyển nước và muối khoáng trong thân Nguyễn Thị Ái Nhi 24 a Mục đích Dạy mục I Vận chuyển nước và muối khoáng hòa tan – Bài 17: Vận chuyển các chất trong thân – Sinh học 6 b.Tiến trình tổ chức GV trình bày mục tiêu, dụng cụ, đối tượng, hóa chất và cách tiến hành thí nghiệm Sau 20 phút cho học sinh quan sát và đặt các câu hỏi: - Các cánh hoa đổi màu chứng tỏ điều gì ? Khi quan...11 - Thí nghiệm do giáo viên trình bày sẽ là mẫu mực về tao tác cho học trò học tập mà bắt chước, để rồi sau đó khi làm thí nghiệm học sinh sẽ học được cách thức làm thí nghiệm - Thí nghiệm là cầu nối giữa lý thuyết và thực tiễn, là tiêu chuẩn để đánh giá tính chan thực của kiến thức, hổ trợ đắc lực cho tư duy sáng tạo và nó là phương tiện duy nhất hình thành ở học sinh kỹ năng, kỹ xảo... 2.2.4 Thí nghiệm 4: Lên men Êtylic a Mục đích: Nguyễn Thị Ái Nhi 22 Sử dụng để củng cố kiến thức, kỹ năng thông qua Bài thực hành thí nghiệm - bài 36: “Thực hành: Lên men Êtylic” - Sinh học 10 Nâng cao b.Tiến trình tổ chức - GV chia lớp thành nhóm để làm thí nghiệm - GV trình bày mục tiêu bài thực hành, trình bày các nguyên liệu, dụng cụ, hóa chất cần cho thí nghiệm Sau đó giáo viên biểu diễn thí nghiệm. .. nguội c Cách tiến hành + Cho vào đáy mỗi ống nghiệm 2 và 3 : 1gam bột bánh men hoặc nấm men thuần khiết + Đổ nhẹ 10 ml dung dịch đường theo thành ống nghiệm 1 và 2 + Đổ nhẹ 10 ml nước lã đun sôi để nguội theo thành ống nghiệm 3 + Nút chặt các ống nghiệm lại, sau đó để các ống nghiệm trên ở nhiệt độ 30 – 32oC, quan sát hiện tượng xảy ra trong các ống nghiệm d Hướng dẫn học sinh quan sát e Kết quả Ống nghiệm . 1 Đề tài: VẬN DỤNG CÁC THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC SINH HỌC BẬC TRUNG HỌC Học phần: SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC SINH HỌC Học viên: Nguyễn Thị Ái Nhi Lớp: LL&PPDH Sinh học, K22 Giáo. của thí nghiệm gốc hoặc trình bày một thí nghiệm tưởng tượng. Nguyễn Thị Ái Nhi 14 Chương 2: SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC SINH HỌC BẬC TRUNG HỌC 2.1. Hệ thống thí nghiệm sử dụng trong dạy học 2.1.1 lượng dạy học. Do đó tôi chọn đề tài: “ VẬN DỤNG CÁC THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC SINH HỌC BẬC TRUNG HỌC” Nguyễn Thị Ái Nhi 3 Phần 2: NỘI DUNG Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN 1.1.Đại cương về thí nghiệm 1.1.1.