Xây dựng tài liệu hướng dẫn thực hành sinh học ở trường trung học phổ thông cho sinh viên sư phạm sinh các trường đại học

JOURNAL OF SCIENCE OF HNUE 2014, Vol. 59, No. 6BC, pp. 162-169 This paper is available online at XÂY DỰNG TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH SINH HỌC Ở TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG CHO SINH VIÊN SƯ PHẠM SINH CÁC TRƯỜNG ĐẠI HỌC Đỗ Thành Trung Khoa Sinh học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội Tóm tắt. Hiện nay, với định hướng của Bộ giáo dục và đào tạo là dạy học định hướng phát triển năng lực người học. Với xu thế đó, sinh viên sư phạm cũng phải được đào tạo theo định hướng này. Trong nghiên cứu này chúng tôi tập chung nghiên cứu quy trình xây dựng tài liệu hướng dẫn thực hành Sinh học (SH) trung học phổ thông (THPT) cho sinh viên sư phạm Sinh các trường đại học. Tài liệu hướng dẫn thực hành SH THPT cho sinh viên là tài liệu chứa đựng những yêu cầu, câu hỏi, nội dung của các thí nghiệm (TN) gồm: mục tiêu, dụng cụ, hóa chất, cách tiến hành TN, cơ sở khoa học của các TN. Từ quy trình này chúng tôi đã xây dựng được một bộ tư liệu gồm 32 thí nghiệm. Qua đó góp phần hình thành và phát triển năng lực dạy học thực hành SH cho sinh viên. Từ khóa: Tài liệu, tài liệu hướng dẫn, thực hành. 1. Mở đầu Sinh học là một môn khoa học thực nghiệm, do đó, trong dạy học Sinh học (SH) việc thực hành, thí nghiệm đóng một vai trò rất quan trọng trong việc cung cấp kiến thức, rèn luyện các kĩ năng cho học sinh [1]. Tuy nhiên, trong dạy học thực hành SH ở các trường phổ thông, nhiều các giáo viên thường sử dụng với mục đích khác như: ôn tập, củng cố kiến thức, chữa bài tập hoặc có dạy thì cũng chỉ hướng dẫn qua loa. Nguyên nhân trên là do giáo viên (GV) còn gặp khó khăn trong các kĩ thuật thực hiện, các thao tác, các kĩ năng làm và tổ chức dạy các bài thực hành đó. Vì thế, ngay từ khi còn là sinh viên (SV) các thao tác, kĩ năng, kĩ xảo, và phương pháp tổ chức dạy học thực hành SH cần phải được hình thành và rèn luyện (năng lực dạy học thực hành SH). Nếu xây dựng được một tài liệu hướng dẫn thực hành SH trong đó có đầy đủ mục đích, cơ sở khoa học, cách bố trí thí nghiệm, hướng dẫn thực hiện các thao tác thí nghiệm, hệ thống câu hỏi ôn tập, củng cố. . . sẽ góp phần giúp sinh viên hình thành và phát triển năng lực thực hành SH. Vấn đề xây dựng tài liệu hướng dẫn đã được một số tác giả nghiên cứu như Lê Phan Quốc [4] “Xây dựng tài liệu hướng dẫn thí nghiệm thực hành SH 10 THPT” tác giả đã tiến hành cải tiến, bổ sung một số thí nghiệm trong SH 10, đồng thời hệ thống quy trình chuẩn cho các thí nghiệm đó. Hay với công trình của Nguyễn Thị Xuyến [5], đã xây dựng được tài liệu hướng dẫn SV tự học phần Sinh học vi sinh vật. Trong nghiên cứu của mình tác giả đã hệ thống lại lí thuyết, xây dựng hệ thống các câu hỏi để SV tự nghiên cứu,qua đó góp phần nâng cao năng lực tự học cho mình. Trong bài viết này chúng tôi đề cập đến quy trình xây dựng tài liệu hướng dẫn thực hành, thí nghiệm để từ đó góp phần hình thành năng lực thực hành SH cho sinh viên. Liên hệ: Đỗ Thành Trung, e-mail: trungdt1985@gmail.com 162 Xây dựng tài liệu hướng dẫn thực hành sinh học ở trường Trung học phổ thông... 2. Nội dung nghiên cứu 2.1. Một số khái niệm liên quan Theo Hoàng Phê, tài liệu là văn bản giúp cho việc tìm hiểu một vấn đề gì đó [3]. Hay, Tài liệu là một hệ thống tri thức chứa đựng nội dung thông tin về một hay nhiều chủ đề có tính trọn vẹn, có hệ thống, được trau chuốt về mặt từ ngữ, văn phong thẩm mĩ, được sắp xếp theo một logic chặt chẽ, khoa học. Tài liệu hướng dẫn: Là những tài liệu nhằm cung cấp cho người học các thao tác thu nhận thông tin, xử lí thông tin, hướng dẫn cách tự kiểm tra - đánh giá [4, 5]. Tài liệu hướng dẫn học tập là loại tài liệu chứa đựng những yêu cầu, những câu hỏi bài tập, những tình huống sư phạm nhằm định hướng cho người học tự nghiên cứu tài liệu học tập tương ứng [4, 5]. Theo từ điển Tiếng Việt [3], Thực hành có thể định nghĩa theo hai cách: Một là, phương thức đào tạo bằng cách lặp lại nhiều lần. Hai là, biến một ý tưởng thành hành động. Hay nói cách khác, Thực hành có nghĩa là “làm để áp dụng lí thuyết vào thực tế” Theo GS. Đinh Quang Báo [1], thực hành là hoạt động của con người, mà trong đó con người tác động lên vật chất trong quá trình sản xuất nhằm tạo ra sản phẩm. Còn có thể hiểu Thực hành là hoạt động để ứng dụng những hiểu biết vào cuộc sống, là gán công việc những lí thuyết thu được từ việc nghiên cứu lí thuyết, là thói quen hoặc từ phương thức thường sử dụng trong công việc. Thực hành Sinh học là HS tự mình trực tiếp tiến hành quan sát, tiến hành thí nghiệm, tập triển khai các quy trình kĩ thuật chăn nuôi, trồng trọt [1]. Hay Thực hành sinh học là những công việc, thao tác cụ thể mà người học thực hiện trong một giờ học dựa trên cơ sở lí thuyết đã được học, hoặc dựa trên sự hướng dẫn của giáo viên để hình thành tri thức mới. 2.2. Các thành tố và yêu cầu của tài liệu hướng dẫn thực hành cho sinh viên - Cấu trúc theo một bố cục logic, phù hợp với nội dung trong SGK. - Chứa đựng được nội dung hướng dẫn trước khi chuẩn bị thí nghiệm đó là việc sử dụng, bảo quản các trang thiết bị có liên quan đến nội dung các thí nghiệm thực hành. - Mục tiêu về mặt kiến thức, đặc biệt là kĩ năng trong từng thí nghiệm mà người thực hiện cần đạt được. - Các mẫu vật, dụng cụ, hóa chất cho mỗi thí nghiệm. - Quy trình chuẩn cho mỗi thí nghiệm. - Cơ sở khoa học của mỗi thí nghiệm. - Bổ sung thêm một số thí nghiệm nhằm làm phong phú tài liệu, giúp cho người thực hiện có sự chọn lựa giữa nhiều thí nghiệm khác nhau nhưng vẫn đảm bảo được mục tiêu bài học. - Xây dựng đĩa hình gồm các đoạn phim minh họa cho các thao tác, kĩ thuật thí nghiệm, các hình ảnh và phim về các kết quả thí nghiệm. - Một số câu hỏi định hướng khai thác kiến thức trong các thí nghiệm đó. - Một số gợi ý sử dụng thí nghiệm trong các khâu của quá trình dạy học. 163 Đỗ Thành Trung 2.3. Xây dựng tài liệu hướng dẫn thực hành thí nghiệm để hình thành năng lực thực hành Sinh học Trung học phổ thông cho sinh viên sư phạm sinh các trường đại học 2.3.1. Quy trình xây dựng tài liệu hướng dẫn Ta có thể tóm tắt quy trình xây dựng tài liệu hướng dẫn như sau: Xác định mục tiêu các bài thực hành thí nghiệm → Phân tích các thí nghiệm trong SGK, thử nghiệm theo SGK, phát hiện những khó khăn và đề xuất những phương án khắc phục các khó khăn → Thực hiện các thí nghiệm theo phương án đề xuất, đánh giá phương án đề xuất → Kết luận và xây dựng quy trình chuẩn cho mỗi thí nghiệm→ Xây dựng và viết tài liệu hướng dẫn. 2.3.2. Ví dụ minh họa Xây dựng tài liệu hướng dẫn TN phát hiện hô hấp qua sự hút O2 Bài 14: Phát hiện hô hấp ở thực vật - SGK SH11 THPT Bước 1. Xác định mục tiêu của TN - Chứng minh được quá trình hô hấp ở thực vật hút O2. - Rèn kĩ năng bố trí thí nghiệm, hợp tác nhóm, làm thí nghiệm để chứng mình được quá trình hô hấp ở thực vật. Bước 2 - Phân tích thí nghiệm và Thử nghiệm TN theo SGK: Mẫu vật, dụng cụ, cách tiến hành Sau 5 lần thử nghiệm theo SGK, kết quả thể hiện ở bảng sau: Bảng 1: Kết quả thử nghiệm TN theo SGK Đối tượng Hơi nước đọng lại trên thành bình Thời gian cháy trung bình của nến Thời gian cháy trung bình của diêm Thóc chết Không có Cháy to và cháy đến hết quy diêm Cháy to và cháy đến lúc hết diêmNgô chết Không có Thóc sống Mờ Lúc đầu cháy nhỏ đi, sau đó tiếp tục cháy mạnh Lúc đầu cháy nhỏ đi, sau đó cháy mạnh cho tới hết que diêmNgô sống Rất mờ - Đánh giá kết quả TN theo SGK, phát hiện những khó khăn Bảng 2: Đánh giá thử nghiệm theo SGK Tiêu chí Tiêu chí Nhận xét Tiêu chí Đề nghị Mẫu vật - Thóc sống hô hấp mạnh hơn so với ngô do hơi nước đọng lại trên thành bình nhiều hơn. Mặt khác, cùng khối lượng nhưng hạt thóc nhỏ nên số lượng hạt nhiều hơn, dẫn đến hô hấp mạnh hơn. - Sử dụng thóc. Hóa chất - Trong TN này không sử dụng. 164 Xây dựng tài liệu hướng dẫn thực hành sinh học ở trường Trung học phổ thông... Dụng cụ - Kích thước các que diêm không đồng đều, lực cháy của diêm không ổn định và dễ bị tác động bởi lực đưa của tay. Dùng nến tốt hơn. - Bình sử dụng trong TN có miệng rộng nên khi thao tác đưa nến vào, khí từ bên ngoài tràn vào theo làm ảnh hưởng kết quả TN. - Sử dụng nến. - Sử dụng chai nhựa (2 lít) thay thế cho bình, tận dụng được nguồn phế liệu (rẻ, dễ kiếm) mà đảm bảo được yêu cầu TN. Cách tiến hành - Chỉ đổ nước sôi lên hạt không đảm bảo được hạt chết hẳn vì vỏ thóc rất cứng. - Sau khi đưa nến vào mà không đậy nắp, sẽ làm thay đổi lượng khí trong bình. - Đun hạt sôi trong 5 phút. - Đậy nắp ngay sau khi đưa nến vào trong bình. - Đề xuất phương án cải tiến Từ nhận xét và đề nghị trên, chúng tôi đề xuất 3 phương án cải tiến như sau: - Phương án 1: Cải tiến bình. - Phương án 2: Sử dụng dụng cụ vừa cải tiến, giữ nguyên khối lượng hạt cải tiến thời gian. - Phương án 3: Dựa trên cải tiến của phương án 2, thực hiện với các khối lượng 100g, 150g, 200g. Bước 3. Thử nghiệm phương án cải tiến và đánh giá phương án cải tiến - Thử nghiệm phương án cải tiến * Phương án 1: Cải tiến bình. Sau 5 lần lặp lại TN theo phương án cải tiến, kết quả thu được như sau: Bảng 3: Kết quả thử nghiệm phương án cải tiến 1 Đối tượng Hơi nước đọng lạitrên thành chai Lần 1 2 3 4 5 Thời gian trung bình Thóc sống Mờ 43 38 41 38 39 39.8s Thóc chết Không có 61 59 65 60 63 61.6s * Phương án 2: Sử dụng dụng cụ vừa cải tiến, giữ nguyên khối lượng hạt, cải tiến thời gian. Sau 5 lần lặp lại TN theo phương án cải tiến, kết quả thu được như sau: Bảng 4: Kết quả thử nghiệm theo phương án cải tiến 2 Khối lượng hạt Thời gian Lần 1 2 3 4 5 Thời gian trung bình 50g 2h 43 38 41 38 39 39.8s 4h 29 25 27 26 29 27.2s 6h 15 18 14 19 17 16.6s 8h 8 10 9 7 8 8.4s 10h 3 4 4 3 3 3.4s 12h Tắt ngay Tắt ngay Tắt ngay Tắt ngay Tắt ngay Tắt ngay 165 Đỗ Thành Trung * Phương án 3: Dựa trên cải tiến của phương án 2, chạy với các khối lượng 100g, 150g, 200g. Sau 5 lần thử nghiệm, thời gian ủ để hạt tiêu thụ hết ôxi trong bình như sau: Bảng 5. Khối lượng hạt Thời gian ủ để hạt tiêu thụ hết ôxi (nến tắt) 50g 12h 100g 8h 150g 4h 200g 2h - Đánh giá phương án cải tiến * Phương án 1: Cải tiến bình. Chai nhựa cải tiến khắc phục được các nhược điểm của bình cũ theo SGK: Thao tác đưa nến vào không bị ảnh hưởng bởi lực gió từ trên xuống, tránh tối đa việc thay đổi lượng khí trong chai. Tiến hành theo phương án cải tiến bình, kết quả ra rõ ràng, tuy nhiên thời gian ra kết quả rất lâu. Vì vậy, nên tiến hành thêm cải tiến về mặt thời gian và khối lượng hạt để kết quả ra nhanh hơn. * Phương án 2: Sử dụng dụng cụ vừa cải tiến, giữ nguyên khối lượng hạt cải tiến thời gian. Theo kết quả ở Bảng 4, nhận thấy thời gian để nến tắt nhanh nhất là 12h. Chọn 50g - 12h. * Phương án 3: Dựa trên cải tiến của phương án 2, chạy với khối lượng 100g, 150g, 200g. Bảng 5 thể hiện rõ khối lượng và thời gian chuẩn cho hạt tiêu thụ hết ôxi trong bình. Tùy theo điều kiện cụ thể, GV và HS sẽ lựa chọn khối lượng và thời gian phù hợp. Dưới đây là một số hình ảnh đối chứng kết quả TN theo SGK và TN cải tiến: Theo SGK Cải tiến với thóc chết Cải tiến với thóc sống Hình 1: Cải tiến bình Hơi nước đọng trên thành chai Đưa nến tới cửa ô Nến tắt ngay Hình 2: Cải tiến thời gian 100g - 8h 166 Xây dựng tài liệu hướng dẫn thực hành sinh học ở trường Trung học phổ thông... Hơi nước đọng trên thành chai Đưa nến tới cửa ô Nến tắt ngay Hình 3: Cải tiến thời gian 200g - 2h Bước 4. Kết luận và xây dựng quy trình TN chuẩn So sánh giữa kết quả thu được khi tiến hành TN theo SGK và TN cải tiến, kết hợp đối chiếu với cơ sở khoa học, có thể nhận thấy rằng TN cải tiến có kết quả phù hợp với cơ sở khoa học. Bên cạnh đó, TN cải tiến còn khắc phục được một số tồn tại của SGK về thời gian, khối lượng mẫu, dụng cụ và các bước tiến hành TN, kết quả TN thu được rõ ràng, dễ quan sát. Do đó, có thể sử dụng TN cải tiến làm quy trình TN chuẩn khi thực hiện TN phát hiện hô hấp qua sự hút O2. (Quy trình được trình bày trong tài liệu hướng dẫn). Bước 5: Xây dựng và viết tài liệu hướng dẫn (1) Mục tiêu - Chứng minh được quá trình hô hấp ở thực vật hút O2. - Rèn kĩ năng bố trí thí nghiệm, hợp tác nhóm, làm thí nghiệm chứng mình được quá trình hô hấp ở thực vật. (2) Cơ sở khoa học Trong quá trình hô hấp, thực vật sử dụng ôxi không khí. Có thể phát hiện sự hút ôxi của hạt nẩy mầm bằng nhiều cách: Định lượng ôxi hoặc phản ứng duy trì sự cháy [2]. (3) Mẫu vật, dụng cụ, hóa chất Mẫu vật: (Cho một nhóm 5 - 6 HS): 400g thóc mới nhú mầm Dụng cụ: (Cho một nhóm 5 - 6 HS): Dụng cụ Số lượng Chai nhựa (dung tích 2 lít) 2 cái Nến 2 mẩu Dây thép nhỏ giữ nến 2 cái Bật lửa, băng dính, kéo 1 cái (4) Các bước tiến hành Quy trình TN chuẩn (Chọn đại diện 200 g - 2h) * Các bước tiến hành: 167 Đỗ Thành Trung Bước Tiến hành 1 Chia 400g thóc đã chuẩn bị thành 2 phần bằng nhau 2 Đun 1 phần hạt sôi 5 phút để hạt chết hẳn, phần còn lại giữ nguyên trạng thái 3 Cho mỗi phần hạt vào một chai nhựa và dán chặt ô đã cắt 4 Sau 2 giờ: Mở băng dính dán ở 2 ô của 2 chai ra, kéo 2 cửa ô xuống rồi đưa nến đang cháy vào, sau đó đậy cửa ô lại 5 Quan sát hiện thượng ở 2 chai, ghi lại và giải thích kết quả TN * Lưu ý: - Phải cắt ô có kích thước phù hợp với kích thước của mẩu nến, tránh nến chạm vào thành của ô, gây tắt nến. - Thao tác đưa nến vào không được làm quá mạnh để nến không bị gió làm tắt. (5) Một số câu hỏi định hướng khai thác thí nghiệm 1. Mục đích của thí nghiệm là gì? Dựa vào cơ sở nào để chứng minh được sự hô hấp sử dụng Ô xi? 2. So sánh dụng cụ, mẫu vật, các bước tiến hành của thí nghiệm trong tài liệu với SGK, giải thích tại sao lại có sự thay đổi đó? Thực nghiệm lại theo SGK rút ra nhận xét? Và so sánh với quy trình chuẩn trên về thời gian, hiện tượng, kết quả? 3. Thí nghiệm này có thể tổ chức cho HS lĩnh hội kiến thức bài nào? Hãy thiết kế hoạt động tổ chức cho HS lĩnh hội kiến thức bài đó thông qua thí nghiệm? 4. Hãy soạn giáo án tổ chức dạy thí nghiệm đó trong giờ thực hành ? 2.3.3. Kết quả Vận dụng quy trình xây dựng tài liệu hướng dẫn chúng tôi đã xây dựng được 32 thí nghiệm trong đó 13 thí nghiệm thuộc Sinh học 10, 18 thí nghiệm SH 11 và 01 thí nghiệm SH 12. Trong đó bổ sung mới 05 thí nghiệm (03 lớp 10, 02 lớp 11). 3. Kết luận Trong dạy học nói chung và dạy học Sinh học nói riêng, việc dạy thực hành có vai trò và ý nghĩa rất lớn. Vì vậy, nếu có một tài liệu hướng dẫn thực hành Sinh học cho GV, HS phổ thông thì sẽ góp phần nâng cao chất lượng dạy học bộ môn. Kĩ năng dạy thực hành SH phải được rèn ngay khi còn đang là SV. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã xây dựng được tài liệu hướng dẫn thực hành SH cho sinh viên bao gồm 32 thí nghiệm trải đều cả ba khối lớp. Tài liệu này góp phần rèn các kĩ năng làm thí nghiệm và tổ chức dạy các thí nghiệm đó cho SV. Qua đó, góp phần hình thành và phát triển năng lực thực hành. 168 Xây dựng tài liệu hướng dẫn thực hành sinh học ở trường Trung học phổ thông... TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đinh Quang Báo, Nguyễn Đức Thành, 2001. Lí luận dạy học Sinh học. Nxb Giáo dục, Hà Nội. [2] Trần văn Giám, 1996. Bước dầu tìm hiểu việc bồi dưỡng và phát triển năng lực dạy học thực hành kĩ thuật cho sinh viên thông qua bài thực hành phương pháp giảng dạy phần kĩ thuật điện tử. Luận văn thạc sĩ khoa học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội. [3] Hoàng Phê (chủ biên), 1997. Từ điển tiếng Việt. NXB Đà Nẵng. [4] Lê Phan Quốc, 2007. Xây dựng tài liệu hướng dẫn thí nghiệm thực hành SH 10 THPT. Luận văn thạc sĩ, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội. [5] Nguyễn Thị Xuyến, 2007. Xây dựng tài liệu hướng dẫn sinh viên cao đẳng sư phạm tự học học phần: Vi sinh học. Luận văn thạc sĩ khoa học giáo dục, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội. ABSTRACT Creating documents for the instruction of high school biology by university biology students In this article, we look at the creation of documents that guide experiments to be done by high school biology students. It is thought that standardized documents guiding high school biology experiments would improve the ability of student. 169