Tài liệu Khóa luận thiết kế và sử dụng một số thí nghiệm để dạy học kiến thức phần sinh học tế bào – sinh học 10 – thpt

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA SINH – MÔI TRƯỜNG NGÔ THỊ VÂN HỒNG THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM ĐỂ DẠY HỌC KIẾN THỨC PHẦN SINH HỌC TẾ BÀO – SINH HỌC 10 - THPT Đà Nẵng - Năm 2018 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA SINH – MÔI TRƯỜNG NGÔ THỊ VÂN HỒNG THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ THÍ NGHIỆM ĐỂ DẠY HỌC KIẾN THỨC PHẦN SINH HỌC TẾ BÀO – SINH HỌC 10 – THPT Ngành: SƯ PHẠM SINH HỌC Người hướng dẫn khoa học: ThS. Ngô Thị Hoàng Vân Đà Nẵng - Năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong khóa luận là trung thực chưa từng được ai công bố trong bất kì công trình nào khác. Tác giả khóa luận Ngô Thị Vân Hồng LỜI CẢM ƠN Hoàn thành khóa luận này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất đến giảng viên hướng dẫn Th.S Ngô Thị Hoàng Vân, người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn quý thầy cô giáo trong khoa Sinh – Môi trường trường Đại học Sư phạm đã nhiệt tình giảng dạy và có những ý kiến quý báu đóng góp cho đề tài. Xin cảm ơn quý thầy, cô giáo giảng dạy môn Sinh học trường THPT Ngô Quyền, THPT Phạm Phú Thứ đã tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi trong quá trình khảo nghiệm sư phạm. Xin gửi lời cảm ơn đến các em học sinh trường THPT Ngô Quyền đã hợp tác, tạo điều kiện thuận lợi giúp tôi hoàn thành tốt đề tài khóa luận này. Cảm ơn các bạn sinh viên trong lớp 14SS đã động viên, giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài. Do trình độ nghiên cứu và thời gian có hạn, khóa luận này không tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế. Rất mong nhận được sự góp ý của quý thầy cô! Tôi xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày tháng 5 năm 2018 Sinh viên thực hiện Ngô Thị Vân Hồng MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................................... LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................... DANH MỤC VIẾT TẮT.............................................................................................. DANH MỤC BẢNG BIỂU .......................................................................................... DANH MỤC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ ............................................................................ MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI .................................................................... 1 2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI ......................................................................................... 2 3. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC ............................................................................ 3 4. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA ĐỀ TÀI ..................................................... 3 CHƯƠNG I : TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................... 4 1.1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU .................................................. 4 1.1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ............................................................ 4 1.1.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam .............................................................. 5 1.2. CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI .................................................................... 8 1.2.1. Một số khái niệm liên quan đến đề tài ....................................................... 8 1.2.2. Cơ sở khoa học của việc sử dụng thí nghiệm trong quá trình dạy học.... 10 1.2.3. Tầm quan trọng của TN trong dạy học Sinh học ..................................... 13 1.2.4. Phân loại thí nghiệm trong quá trình dạy học Sinh học........................... 15 1.2.5. Yêu cầu của thí nghiệm trong dạy học Sinh học ..................................... 16 1.3. CƠ SỞ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI .............................................................. 17 1.3.1. Dựa vào đặc điểm nội dung phần Sinh học tế bào (Sinh học 10)............ 17 1.3.2 Thực trạng dạy và học Sinh học ở trường Trung học phổ thông .............. 17 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, KHÁCH THỂ, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................................................................................................... 21 2.1 Đối tượng nghiên cứu ..................................................................................... 21 2.2 Khách thể nghiên cứu...................................................................................... 21 2.3 Phạm vi nghiên cứu ......................................................................................... 21 2.4 Nội dung nghiên cứu ....................................................................................... 21 2.5 Phương pháp nghiên cứu................................................................................. 22 2.5.1 Phương pháp nghiên cứu lí thuyết ............................................................ 22 2.5.2 Phương pháp nghiên cứu ý kiến chuyên gia ............................................. 22 2.5.3 Phương pháp điều tra ................................................................................ 22 2.5.4 Phương pháp khảo nghiệm sư phạm......................................................... 22 2.5.5 Phương pháp xử lý số liệu ........................................................................ 23 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN ............................................................. 24 3.1. PHÂN TÍCH NỘI DUNG VÀ TẦM QUAN TRỌNG CỦA KIẾN THỨC PHẦN “SINH HỌC TẾ BÀO” - SINH HỌC 10 – THPT .................................. 24 3.2 QUY TRÌNH THIẾT KẾ THÍ NGHIỆM ĐỂ NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG DẠY HỌC ............................................................................................................. 29 3.2.1 Quy trình thiết kế thí nghiệm trong dạy học phần Sinh học tế bào – Sinh học 10 – THPT ......................................................................................................... 29 3.2.2 Kết quả thiết kế các thí nghiệm sử dụng trong dạy học kiến thức phần Sinh học tế bào – Sinh học 10 – THPT: ..................................................................... 35 3.3. QUY TRÌNH SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG QUÁ TRÌNH DẠY HỌC NHẰM NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG DẠY HỌC VÀ NÂNG CAO NĂNG LỰC THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM .............................................................................. 36 3.3.1 Sử dụng thí nghiệm trong dạy học kiến thức mới, nghiên cứu bài học .... 36 3.3.2 Sử dụng thí nghiệm trong khâu củng cố, vận dụng kiến thức .................. 39 3.3.3 Sử dụng thí nghiệm trong các bài thực hành nhằm rèn luyện năng lực thực hành thí nghiệm cho HS .................................................................................... 40 3.4 Khảo nghiệm sư phạm .................................................................................... 43 3.4.1 Mục đích khảo nghiệm ............................................................................. 43 3.4.2 Nội dung khảo nghiệm.............................................................................. 43 3.4.3. Kết quả khảo nghiệm ............................................................................... 44 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................. 47 1. KẾT LUẬN ....................................................................................................... 47 2. KIẾN NGHỊ ...................................................................................................... 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................ 49 PHỤ LỤC ..................................................................................................................... DANH MỤC VIẾT TẮT GV Giáo viên HS Học sinh TN Thí nghiệm THPT Trung học phổ thông SGK Sách giáo khoa CB Cơ bản NC Nâng cao DANH MỤC BẢNG BIỂU Số hiệu bảng Tên bảng Bảng 1.1 Kết quả điều tra mức độ cần thiết của việc sử dụng các thí nghiệm trong dạy học những kiến thức Trang 18 phần Sinh học Tế bào – Sinh học 10 Bảng 1.2 Bảng 3.1 Kết quả mức độ yêu thích của học sinh về hoạt động trong quá trình học tập môn Sinh học Kết quả phân tích chương trình sách giáo khoa môn Sinh học phần Sinh học tế bào Bảng 3.2 Số thí nghiệm thực hành trong chương trình SH 10 THPT – Phần SH Tế bào Bảng 3.3 Bảng 3.4 Bảng 3.5 Bảng kết quả thiết kế thí nghiệm Hệ thống các thí nghiệm và giáo án sử dụng để khảo nghiệm ý kiến của giáo viên Thống kê kết quả khảo nghiệm về ý kiến nhận xét của GV 19 24 29 36 43 44 DANH MỤC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ Số hiệu hình Hình 3.1 Tên hình Đồ thị phân phối giữa số lượng tiết lí thuyết và thực hành trong phần sinh học tế bào – SGK cơ bản và nâng cao Trang 27 Hình 3.2 Quy trình thiết kế thí nghiệm 30 Hình 3.3 Tế bào hành ở trạng thái bình thường và co nguyên sinh 34 Hình 3.4 Hình 3.5 Sơ đồ quy trình sử dụng TN trong dạy học hình thành kiến thức mới Quy trình sử dụng TN trong quá trình dạy học thực hành 38 42 1 MỞ ĐẦU 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Trong giai đoạn phát triển hiện nay của thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng, thế kỉ XXI được xem là thế kỉ của công nghệ và truyền thông. Sự phát triển như vũ bão của khoa học và công nghệ đã đem lại một khối lượng kiến thức khổng lồ mà nhân loại cần tiếp nhận. Trong tình hình này để không bị tụt hậu, mỗi cá nhân phải không ngừng học tập và rèn luyện bản thân. Giáo dục đóng vai trò quan trọng trong việc đào tạo ra những con người năng động, sáng tạo, có kiến thức và có năng lực phát triển bản thân. Do đó, giáo dục cũng cần phải đổi mới để đáp ứng những yêu cầu mới đang được đặt ra. Luật giáo dục năm 2005 được Quốc hội nước Cộng hòa xã hội chủ nhĩa Việt Nam khóa X, kì họp thứ 10 thông qua quy định rõ: Theo đó quan điểm chỉ đạo của Đảng là “chuyển mạnh quá trình giáo dục từ chủ yếu trang bị kiến thức sang phát triển toàn diện năng lực và phẩm chất người học. Học đi đôi với hành, lý luận gắn với thực tiễn, giáo dục nhà trường kết hợp với giáo dục gia đình và giáo dục xã hội”. Theo chương trình giáo dục phổ thông tổng thể vào tháng 7 năm 2017 đã nêu rõ 6 phẩm chất (Yêu đất nước, yêu con người, chăm học, chăm làm, trung thực, trách nhiệm) và 10 năng lực (Tự chủ và tự học, giao tiếp và hợp tác, giải quyết vấn đề và sáng tạo, ngôn ngữ, tính toán, tìm hiểu tự nhiên và xã hội, công nghệ, tin học, thẩm mỹ, thể chất) của chân dung người học sinh (HS) mới. Trong đó nêu rõ vai trò của năng lực giải quyết vấn đề và sáng tạo, tìm hiểu tự nhiên và xã hội. Chính vì thế, nhiệm vụ cấp bách của giáo dục trong thời đại mới là tích cực đổi mới phương pháp và hình thức tổ chức dạy học phù hợp với yêu cầu hiện nay nhằm phát huy tối đa khả năng sáng tạo và phát triển năng lực tìm tòi, phát hiện kiến thức mới cho người học. Là một môn khoa học thực nghiệm, thí nghiệm (TN) đóng vai trò quan trọng trong dạy học môn Sinh học. Đó là nguồn thông tin phong phú, đa dạng giúp học sinh lĩnh hội kiến thức một cách cụ thể, chính xác, là con đường tốt nhất tiếp cận với thực tiễn khách quan. Thí nghiệm là cầu nối giũa lí thuyết và thực tiễn, đó là phương tiện 2 duy nhất giúp học sinh hình thành kỹ năng, kỹ xảo thực hành và tư duy kỹ thuật, giúp học sinh đi sâu tìm hiểu bản chất của hiện tượng, quá trình. Thí nghiệm có thể được sử dụng trong nhiều khâu của quá trình dạy học: dạy bài mới, củng cố, hoàn thiện kiến thức, kiểm tra đánh giá kết quả. Đa số giáo viên (GV) khi được hỏi về khó khăn khi sử dụng thí nghiệm đều có ý kiến về việc thiếu dụng cụ, hóa chất, trang thiết bị để tổ chức thí nghiệm. Ngoài ra việc dạy học bằng thí nghiệm trên lớp học ít được chú trọng và khai thác sử dụng bởi thí nghiệm phức tạp, tốn kém, mất nhiều thời gian chuẩn bị cũng như tổ chức. Hơn nữa, các thiết bị thí nghiệm ở các trường trung học phổ thông (THPT) chưa được đầu tư đồng bộ, chưa được mua theo nhu cầu dạy và học, người học lại không có điều kiện tham quan thực tế. Thêm vào đó, kỹ năng thực hành của một số bộ phận giáo viên còn hạn chế dẫn đến tình trạng ngại tổ chức các hoạt động thí nghiệm. Mặt khác, do ít có trong nội dung thi cử nên giáo viên không thường xuyên quan tâm đến việc tổ chức học sinh khai thác giá trị dạy học của các thí nghiệm [8]. Do đó, cần khai thác tối đa giá trị và vai trò của thí nghiệm trong quá trình dạy học nhằm nâng cao chất lượng dạy học cũng như cần có những thí nghiệm mới để nâng cao chất lượng dạy học Kiến thức về tế bào là những kiến thức cơ sở đầu tiên trong chương trình Sinh học ở trường THPT. Hiểu và vận dụng được kiến thức phần này là cơ sở để học sinh học tốt các phần tiếp theo trong chương trình Sinh học THPT. Do vậy cần có phương pháp phù hợp để kiến thức về tế bào trở nên gần gũi đối với người học, qua đó xây dựng hứng thú đối với môn Sinh học. Đặc biệt sử dụng thí nghiệm để dạy học sẽ giúp học sinh có được những trải nghiệm thực tế, khắc sâu những kiến thức đã học. Xuất phát từ những lí do trên, chúng tôi quyết định lựa chọn đề tài: “Thiết kế và sử dụng một số thí nghiệm để dạy học kiến thức phần Sinh học tế bào – Sinh học 10 – THPT” 2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI Thiết kế và sử dụng một số thí nghiệm dùng trong dạy học kiến thức phần Sinh học tế bào chương trình Sinh học THPT. 3 3. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC Việc sử dụng một cách hợp lí các thí nghiệm thực hành trong quá trình dạy học sẽ góp phần nâng cao chất lượng dạy học kiến thức phần Sinh học tế bào ở trường THPT và góp phần nâng cao năng lực thí nghiệm thực hành cho học sinh. 4. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA ĐỀ TÀI - Thiết kế một số thí nghiệm để dạy học kiến thức phần Sinh học tế bào – Sinh học 10 – THPT . - Đề xuất phương án sử dụng cho các thí nghiệm trong dạy học kiến thức phần Sinh học tế bào – Sinh hoc 10 – THPT. 4 CHƯƠNG I : TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 1.1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới Trong quá trình giáo dục, vai trò và vị trí của thí nghiệm đã được đánh giá cao và được xem là vấn đề cơ bản và quan trọng từ rất sớm. Trên thế giới đã có rất nhiều nhà giáo dục, nhà khoa học nghiên cứu về việc sử dụng thí nghiệm thực hành trong quá trình dạy học. Khi chắt lọc quan điểm của các tác giả thì nhìn chung đều tương tự nhau và nêu cao vai trò của thí nghiệm. Vào thế kỉ XVI, Môngtenhơ (1533 – 1592) nhà giáo dục người Pháp đã nêu lên chủ trương giảng dạy bằng hành động, bằng trực quan trực tiếp, bằng sự tiếp xúc với sự vật hiện tượng hằng ngày. Tiếp theo đó, nhà giáo dục kiệt xuất J.A Cômenxki (1592 – 1670) cho rằng: “ Sẽ không có gì hết trong trí não nếu trước đó không có gì trong cảm giác.” Vì vậy, dạy học bắt đầu không thể từ sự giải thích từ sự vật mà phải từ sự quan sát trực tiếp chúng. Dạy học dựa vào cảm giác càng nhiều thì kiến thức càng chính xác. Từ đó Cômenxki rút ra kết luận: “ Lời nói không bao giờ đi trước sự vật”[21]. Cũng cùng quan điểm xuất phát từ cảm giác, G. Pestalosi ( 1746 – 1827) nhà giáo dục học Thụy Sỹ cho rằng: “Số cơ quan cảm giác tham gia vào quá trình nhận thức càng lớn thì kiến thức của chúng ta càng chính xác hơn” [21]. Bước vào thế kỉ XIX, đã có những nghiên cứu đi xa hơn trong việc vận dụng phương tiện trực quan nói chung và thí nghiệm thực hành nói riêng vào quá trình dạy học. K.Đ. Usinxki (1824 – 1870) cho rằng: “Trực quan là phương tiện để phát huy tư duy. Trực quan là cái ban đầu và là nguồn gốc của mọi tri thức, cảm giác, cung cấp tài liệu cho hoạt động trí tuệ của con người. Trực quan làm quá trình lĩnh hội tri thức của học sinh trở nên dễ dàng, tự giác, có ý thức và vững chắc hơn, tạo ra sự hứng thú học tập, kích thích tính tích cực cho học sinh, là phương tiện tốt nhất giúp giáo viên gần gũi với học sinh, học sinh gần gũi với thực tiễn và là phương tiện quan trọng để phát triển tư duy học sinh” [6]. 5 V.G. Belenxki (1811 – 1848) nhà giáo dục người Nga đã phát triển nguyên tắc thực hành trên cơ sở gắn tư tưởng dạy học thực hành với tư tưởng dạy học phát triển [24]. Đến thế kỉ XX, việc sử dụng phương pháp dạy học bằng TN đã được sử dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới. A.N Leonchev nhà tâm lí học nổi tiếng người Nga đã nghiên cứu dạy học thí nghiệm trên cơ sở tâm lí. Theo ông, khi đưa TN thực hành vào dạy học thì tất yếu phải tính đến 2 cơ sở tâm lí. Một là, thí nghiệm thực hành thực hiện vai trò gì trong quá trình lĩnh hội tri thức. Hai là, nội dung thí nghiệm thực hành phục vụ cho đối tượng nhận thức trong mối quan hệ nào. Bên cạnh việc nghiên cứu vai trò của việc sử dụng phương tiện trực quan mà đặc biệt là thí nghiệm cũng có nhiều nghiên cứu về việc sử dụng thí nghiệm trong quá trình dạy học. Theo Tônlinhghênova: “Phương tiện trực quan chỉ có thể có các chỉ số và chất lượng thông qua quá trình sư phạm. Không có quá trình sư phạm thì phương tiện trực quan có thể được chế tạo tốt bao nhiêu cũng không hề thể hiện được bất kì chức năng gì” [3]. K.G Sapôralenkô , M.H Sacmaep cho rằng: “Chất lượng phương tiện trực quan gắn chặt với chất lượng sử dụng nó của thầy giáo để phương tiện trực quan có thể đạt hiệu quả giảng dạy và giáo dục cao” [25]. Sau này tùy theo cách tiếp cận khác nhau mà có những quan điểm riêng về thí nghiệm và việc sử dụng thí nghiệm trong quá trình dạy học phù hợp với thực tế ở mỗi nơi. Điều này đã tạo nên sự đa dạng về việc sử dụng phương tiện trực quan nói chung và thí nghiệm nói riêng trong giai đoạn hiện nay. 1.1.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam Hiện nay, Việt Nam đang tiến hành cải cách và đổi mới giáo dục toàn diện. Một trong những định hướng cơ bản của đổi mới giáo dục là chuyển từ nền giáo dục mang tính hàn lâm, kinh viện, xa rời thực tiễn sang một nền giáo dục chú trọng việc hình thành năng lực hành động, phát huy tính chủ động, sáng tạo của người học. Thí nghiệm được xem là một công cụ góp phần phần quan trọng vào quá trình đổi mới 6 này. Việc nghiên cứu thiết kế, sử dụng thí nghiệm vào dạy học ở các trường hiện nay đang rất được quan tâm. Trong tài liệu tập huấn dạy học và kiểm tra đánh giá kết quả học tập theo hướng phát triển năng lực học sinh (năm 2014) đã đưa ra 9 phương pháp đổi mới phương pháp dạy học hiện nay. Trong đó nêu rõ việc tăng cường sử dụng phương tiện dạy học để hỗ trợ nhằm tăng tính trực quan, thí nghiệm thực hành trong dạy học. Cũng có những nghiên cứu về phương pháp thí nghiệm thực hành nhằm cải tiến phương pháp dạy học theo hướng tích cực hoạt động nhận thức cho học sinh của các tác giả như: Trần Bá Hoành, Đinh Quang Báo, Nguyễn Văn Duệ, …Cụ thể, năm 2014 Nguyễn Văn Thương - giáo viên trường THPT Nghi Lộc 5, Nghệ An đã tiến hành nghiên cứu với đề tài “Nâng cao hiệu quả dạy học thực hành thí nghiệm góp phần phát triển năng lực sáng tạo của học sinh.” Tiến sĩ Hà Thu Lam cũng đã nghiên cứu để xây dựng mô hình phòng thí nghiệm chuyên đề trong các trường đại học với quy mô vừa và nhỏ nhằm tạo ra những điều kiện thực hành tốt, chuẩn đáp ứng được yêu cầu sử dụng của các sinh viên trong thực trạng thiếu phòng thí nghiệm như hiện nay. Năm 2012, Đỗ Thành Trung nghiên cứu đề tài “Hình thành năng lực thực hành Sinh học THPT cho sinh viên sư phạm trong các trường đại học”. Đề tài này đã góp phần nâng cao chất lượng cho các giáo viên tương lai nhằm tăng cường khả năng dạy học tích cực, chủ động cho học sinh. Một số tác giả như: Thái Duy Tuyên, Trần Doãn Quới, Vũ Trọng Rỹ, Võ Chấp, Tô Xuân Giáp,.. đã có những nghiên cứu về vị trí, vai trò, cấu trúc, mối quan hệ của phương tiện trực quan trong đó có thí nghiệm thực hành với các thành tố của quá trình dạy học, phương pháp sử dụng một số phương tiện trực quan trong các môn học. Bên cạnh việc nghiên cứu cách tổ chức cũng có nhiều nghiên cứu về trực trạng sử dụng thí nghiệm trong dạy học hiện này Th.s Nguyễn Quốc Tất đã thực hiện đề tài: “Thực trạng dạy học thực hành sinh học ở trường phổ thông tại tỉnh Bạc Liêu” cho thấy việc tổ chức dạy học thí nghiệm ở các trường phổ thông còn khá hạn chế, học sinh chưa được tiếp xúc nhiều với phương pháp này, trang thiết bị của các trường 7 còn thiếu thốn nhiều, chưa đáp ứng được yêu cầu dạy học. Từ đó đã đưa ra nhiều biện pháp để khắc phục. Vấn đề sử dụng thí nghiệm trong quá dạy học hiện nay được nghiên cứu ở tất cả các môn học, cấp học. Đặc biệt là ở các môn khoa học tự nhiên. Trong lĩnh vực Vật lí có các công trình nghiên cứu như: Năm 2005, Mai Khắc Dũng dựa trên cơ sở phân tích vị trí, vai trò của thí nghiệm đã đưa ra kết luận: “ Sử dụng thí nghiệm để khuyến khích hứng thú và lôi cuốn học sinh tích cực tìm tòi là một trong những biện pháp hữu hiệu nhằm nâng cao chất lượng dạy học vật lí” [3]. Từ đó tác giả đã tiến hành nghiên cứu tự làm một số thí nghiệm trong dạy học Vật lí. Tiếp đó, năm 2001 Nguyễn Hoàng Anh cũng đã nghiên cứu chế tạo và sử dụng thí nghiệm tự tạo trong dạy học vật lí ở THPT. Cao Tiến Khoa – Nguyễn Quang Ánh (Đại học sư phạm – Đại học Thái Nguyên) đã xây dựng bộ thí nghiệm để sử dụng hỗ trợ khi dạy học kiến thức Sóng cơ và sóng âm Vật lí 12 vào năm 2010. Ngoài ra còn có một số tác giả khác như: Phạm Xuân Quế, Nguyễn Thành Chung, Đặng Trần Chiến, Nguyễn Trọng Pé,…. Trong lĩnh vực Hóa học cũng có rất nhiều nghiên cứu: Tác giả Cao Ngọc Sằng (2005) cũng có đề tài theo hướng nghiên cứu sử dụng thí nghiệm làm tăng tính tích cực hoạt động học tập của học sinh trong dạy học. Ts. Vũ Thị Minh Nguyệt (Viện Khoa học giáo dục) cũng đã nghiên cứu để xây dựng và sử dụng hệ thống thí nghiệm hóa học theo hướng dạy học tích cực phần hóa học vô cơ ở THPT. Năm 2009, Lê Thị Huế cũng đã nghiên cứu phương pháp sử dụng thí nghiệm thực hành khi nghiên cứu tài liệu mới môn hóa học. Trong lĩnh vực Sinh học, việc sử dụng thí nghiệm cũng rất được tập trung nghiên cứu: Năm 1999, Trần Ngọc Bích và Phan Tiến Minh đã nghiên cứu hoạt động quan sát thí nghiệm trong dạy học Sinh học ở trường trung học cơ sở. Từ đó tác giả đề xuất quy trình tổ chức cho học sinh quan sát và tiến hành thí nghiệm theo hướng tích cực hóa hoạt động cuả học sinh. Năm 2003, Nguyễn Vinh Hiển cũng đã nghiên cứu theo hướng trên đã đề xuất quy trình thí nghiệm trong dạy học kiến thức hình thái, sinh lí thực vật, Sinh học 6. Năm 2009, tác giả Hoàng Việt Cường, trường Đại học Sư phạm 8 Thái Nguyên Trong có công trình nghiên cứu: “Nâng cao hiệu quả sử dụng thí nghiệm trong dạy học sinh học tế bào (Sinh học 10)”. Tác giả đã nghiên cứu và đề xuất các phương án cải tiến cách làm và cách sử dụng một số thí nghiệm trong dạy học sinh học tế bào để góp phần nâng cao chất lượng dạy học sinh học 10 ở trường THPT [3]. Năm 2012, tác giả Phan Đức Duy (Đại học Sư phạm - Đại học Huế) đã thực nghiệm đề tài nhằm “Rèn luyện năng lực tư duy cho học sinh thông qua bài tập thực hành thí nghiệm Sinh học”. Như vậy, vị trí và vai trò của thí nghiệm trong dạy học đã được cả thế giới đánh giá cao và đặc biệt quan tâm chú ý trong thời đại ngày nay. Tuy nhiên việc nghiên cứu sử dụng thí nghiệm để dạy học kiến thức mới nhằm nâng cao chất lượng dạy và học môn Sinh học còn rất hạn chế. Vì vậy việc đi sâu nghiên cứu xây dựng thiết kế và quy trình sử dụng thí nghiệm trong dạy học Sinh học là điều rất cần thiết và có ý nghĩa to lớn. 1.2. CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 1.2.1. Một số khái niệm liên quan đến đề tài a. Trực quan Theo từ điển sư phạm: “Trực quan trong dạy học là một nguyên tắc lí luận dạy – học mà theo đó dạy – học phải dựa trên những hình ảnh cụ thể, được HS trực tiếp tri giác”. Còn theo từ điển Tiếng Việt của Hoàng Phê (chủ biên) trực quan được định nghĩa như sau: “Trực quan nghĩa là dùng những vật cụ thể hay ngôn ngữ, cử chỉ làm cho HS có được hình ảnh cụ thể về những gì đã học”. Như vậy, có thể kết luận: Trực quan là một khái niệm biểu thị tính chất của hoạt động nhận thức, trong đó thông tin thu nhận được về các sự vật, hiện tượng của thế giới bên ngoài được cảm nhận trực tiếp từ các cơ quan cảm giác của con người. b. Phương tiện trực quan Phương tiện trực quan là những công cụ (phương tiện) mà người thầy giáo và HS sử dụng trong quá trình dạy – học nhằm xây dựng cho HS những biểu tượng về sự vật, hiện tượng, hình thành khái niệm thông qua sự tri giác trực tiếp bằng các giác quan của người học [3]. 9 c. Thí nghiệm Theo Klaus (từ điển triết học – Leipig 1976) thí nghiệm là phương pháp, là cách thức mà bằng cách nào đó con người tác động một cách có ý thức, hệ thống lên các sự vật và hiện tượng xảy ra trong một điều kiện nhất định. Thí nghiệm là một trong các phương tiện trực quan quan trọng trong dạy học nói chung và dạy học sinh học nói riêng, đặc biệt là trong việc giảng dạy các bài thực hành sinh học. Thí nghiệm được hiểu là gây ra một hiện tượng, một sự biến đổi nào đó trong điều kiện nhất định để tìm hiểu, nghiên cứu, kiểm tra hay chứng minh. Thí nghiệm có thể được thực hiện ở trên lớp, trong phòng thí nghiệm, vườn trường,… Các thí nghiệm có thể do GV biểu diễn hay HS thực hiện. Thí nghiệm có thể được sử dụng để giải thích, minh họa; hình thành các kiến thức mới hay củng cố các kiến thức đã học. Theo quan điểm lí luận nhận thức, thí nghiệm có những vai trò cụ thể sau đây [6]: - Thí nghiệm là phương tiện thu nhận tri thức: thí nghiệm là một phương tiện quan trọng của hoạt động nhận thức của con người, thông qua thí nghiệm con người sẽ thu nhận được những tri thức khoa học cần thiết nhằm nâng cao năng lực của bản thân để có thể tác động và cải tạo thực tiễn. Trong học tập, thí nghiệm là phương tiện của hoạt động nhận thức của HS, nó giúp người học tìm kiếm và thu nhận kiến thức khoa học cần thiết. - Thí nghiệm là phương tiện kiểm tra tính đúng đắn của tri thức tạo cho HS niềm tin khoa học đối với các tri thức mà các em đã thu nhận được. - Thí nghiệm là phương tiện để vận dụng tri thức vào thực tiễn. - Thí nghiệm là một bộ phận của các phương pháp nhận thức: thí nghiệm luôn đóng một vai trò quan trọng trong các phương pháp nhận thức khoa học. Chẳng hạn đối với phương pháp thực nghiệm, thí nghiệm luôn có mặt ở nhiều khâu khác nhau như: làm xuất hiện vấn đề nghiên cứu, kiểm tra tính đúng đắn của các giả thuyết. Trong quá trình dạy học nói chung và dạy học sinh học nói riêng, thí nghiệm 10 đóng vai trò hết sức quan trọng: - Thí nghiệm là mô hình đại diện cho hiện thực khách quan, là cơ sở xuất phát cho quá trình nhận thức của HS. - Thí nghiệm là cầu nối giữa lý thuyết và thực tiễn. Vì vậy nó là phương tiện duy nhất giúp hình thành ở HS kỹ năng, kỹ xảo thực hành và tư duy kỹ thuật. - Thí nghiệm giúp HS đi sâu tìm hiểu bản chất của các hiện tượng, quá trình sinh học. - Thí nghiệm do GV biểu diễn phải là mẫu mực về thao tác để qua đó HS học tập, bắt chước dần dần, khi HS tiến hành được thí nghiệm, HS sẽ hình thành được kỹ năng thực hành thí nghiệm. - Thí nghiệm có thể được sử dụng để tổ chức hoạt động nhận thức của HS với các mức độ tích cực, tự lực và sáng tạo khác nhau. 1.2.2. Cơ sở khoa học của việc sử dụng thí nghiệm trong quá trình dạy học a. Cơ sở triết học Theo triết học Mác-Lênin: “Nhận thức là quá trình phản ánh biện chứng tích cực, tự giác và sáng tạo thế giới quan vào trong đầu óc con người trên cơ sở thực tiễn”. Quá trình nhận thức bao gồm cả việc học tập và nghiên cứu. Ở cả hai mức độ này các hình ảnh trực quan đều đóng vai trò đặc biệt quan trọng. Hình ảnh trực quan vừa thực hiện chức năng nhận thức (thông tin) vừa thực hiện chức năng điều khiển hoạt động của con người. Vai trò của trực quan trong nhận thức không chỉ là thuộc tính phản ánh của sự phản ánh hiện thực khách quan trong nhận thức cảm tính mà còn là sự tái tạo hình tượng các đối tượng hoặc hiện tượng nhờ các mô hình được kiến tạo từ các nhân tố trực quan sinh động trên cơ sở những tri thức đã tích lũy được về đối tượng hoặc hiện tượng ấy. Hoạt động trí tuệ của con người được bắt đầu từ cảm giác, tri giác sau đó mới đến tư duy. Nói cách khác, hoạt động nhận thức của con người bắt đầu là nhận thức cảm tính (còn gọi là trực quan sinh động). Đó là giai đoạn mà con người sử dụng các giác quan để tác động trực tiếp vào các sự vật nhằm nắm bắt các sự vật ấy. Trong nhận thức cảm tính đã tồn tại cả cái bản chất lẫn không bản chất, cả cái tất yếu và cái 11 ngẫu nhiên, cả cái bên trong lẫn cái bên ngoài sự vật. Nhưng ở đây, con người chưa phân biệt được cái gì bản chất với không bản chất, đâu là tất yếu với đâu là ngẫu nhiên, đâu là cái bên trong với cái bên ngoài. Để phân biệt được những điều nói trên, con người phải vượt lên một mức nhận thức cao hơn - nhận thức lí tính (tư duy trừu tượng) đây là giai đoạn phản ánh gián tiếp, trừu tượng và khái quát những thuộc tính những đặc điểm bản chất của đối tượng, giai đoạn này chính là giai đoạn nhận thức thực hiện chức năng quan trọng nhất là tách ra và nắm lấy cái bản chất có quy luật của sự vật, hiện tượng. Vì vậy, nó đạt đến trình độ phản ánh sâu sắc hơn và đầy đủ hơn cái bản chất của đối tượng. Tuy vậy, sự phát triển tư duy ở mức độ nào cũng luôn chứa đựng mối quan hệ với nhận thức cảm tính. Nhận thức cảm tính gắn liền với hoạt động thực tiễn, sự tác động của khách thể cảm tính là cơ sở cho nhận thưc lí tính. Nhận thức lí tính nhờ có tính khái quát cao lại có thể hiểu được bản chất, qui luật vận động và sự phát triển sinh động của sự vật giúp cho nhận thức cảm tính có định hướng đúng và trở nên sâu sắc hơn [24]. Như vậy, hoạt động nhận thức bao gồm nhiều quá trình phản ánh hiện thực khách quan với những mức độ phản ánh khác nhau và trải qua hai giai đoạn: Giai đoạn nhận thức cảm tính và giai đoạn nhận thức lí tính. Hai giai đoạn này có mối quan hệ chặt chẽ và tác động lẫn nhau. VI. Lênin đã tổng kết mối quan hệ đó thành quy luật của hoạt động nhận thức: “Từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng và từ tư duy trừu tượng đến thực tiễn – Đó là con đường biện chứng của sự nhận thức chân lí, của sự nhận thức hiện thực khách quan”. b. Cơ sở lí luận với tâm lí học Lứa tuổi trung học phổ thông thường dao động từ 16 đến 18 tuổi, là giai đoạn đầu của lứa tuổi thanh niên. Ở THPT, người học sinh bước vào giai đoạn cuối của quá trình chuẩn bị nền tảng cho sự tham gia vào hoạt động nghề nghiệp và các dạng lao động khác. Có thể nói học sinh THPT là một nhóm người xã hội đặc biệt, được chuẩn bị để bước vào lĩnh vực học tập, nghề nghiệp hoặc trực tiếp tham gia vào lao động xã hội. Đặc điểm nổi bật về sự phát triển trí tuệ của học sinh THPT là: tính chủ động, tính tích cực, tính tự giác cao được thể hiện qua quá trình nhận thức. Cảm giác đã đạt tới mức độ tinh nhạy của người lớn. Tri giác không gian và tri giác thời gian