Tài liệu Sử dụng thí nghiệm để tổ chức hoạt động học tập trong dạy học sinh học 11 trung học phổ thông

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC TRẦN NGỌC DUNG SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM ĐỂ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG HỌC TẬP TRONG DẠY HỌC SINH HỌC 11 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM SINH HỌC HÀ NỘI - 2016 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC TRẦN NGỌC DUNG SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM ĐỂ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG HỌC TẬP TRONG DẠY HỌC SINH HỌC 11 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM SINH HỌC Chuyên ngành: Lý luận và phƣơng pháp dạy học bộ môn Sinh học Mã số:60 14 01 11 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. NGUYỄN ĐỨC THÀNH HÀ NỘI - 2016 LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian học tập và nghiên cứu tại trường Đại học Giáo dục Đại học Quốc gia Hà Nội, em đã hoàn thành luận văn tốt nghiệp này. Em xin được bày tỏ lòng kính trọng và lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Nguyễn Đức Thành, người thầy đã tận tình hướng dẫn và truyền đạt nhiều kinh nghiệm quý báu cho em, giúp em hoàn thành luận văn tốt nghiệp này. Em xin được gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới các thầy giáo, cô giáo trường Đại học Giáo dục –Đại học Quốc gia Hà Nội; các thầy giáo, cô giáo trong Ban Giám hiệu và tổ Hóa Sinh - trường THPT Quang Trung Hà Đông-Hà Nội và trường THPT Trần Hưng Đạo Hà Đông - Hà Nội đã tạo điều kiện thuận lợi và nhiệt tình giúp đỡ em trong suốt thời gian làm nghiên cứu. Cuối cùng, em xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn ủng hộ, động viên, giúp đỡ để em có thể hoàn thành tốt luận văn. Một lần nữa, em xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, tháng 11 năm 2016 Học viên Trần Ngọc Dung i DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT TÊN VIẾT TẮT TÊN ĐẦY ĐỦ ĐC Đối chứng ĐV Động vật GV Giáo viên HS Học sinh KT Kiểm tra NC Nghiên cứu NCKH Nghiên cứu khoa học NL Năng lực NLNC Năng lực nghiên cứu SGK Sách giáo khoa SH Sinh học THPT Trung học phổ thông TN Thí nghiệm, thực nghiệm TV Thực vật ii MỤC LỤC Lời cảm ơn…………………………………………………………………….i Danh mục các chữ viết tắt…………………………… ……………………..ii Mục lục…………………………………………...………………………….iii Danh mục bảng……………………………………………………………….vi Danh mục sơ đồ, biểu đồ…………………………………………………….vii MỞ ĐẦU………………………………………….…………..……………...1 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU……………………………………......................6 CHƢƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI………..6 1.1.Tổng quan về vấn đề nghiên cứu………………………………………….6 1.1.1. Nghiên cứu ở nước ngoài……………………...……………………….6 1.1.2. Nghiên cứu ở trong nước……………………………………………….8 1.2. Cơ sở lý luận…………………………………………………………….10 1.2.1. Thí nghiệm Sinh học…………………………...……………………..10 1.2.2. Hoạt động học tập……………………………………………………..14 1.2.3. Quan hệ học tập và thí nghiệm………………………………...……...17 1.2.4. Năng lực nghiên cứu………………………………………...………..18 1.2.5. Quan hệ giữa học tập và nghiên cứu khoa học………………………..22 1.3. Cơ sở thực tiễn…………………………………………………………..22 1.3.1.Mục đích xác định cơ sở thực tiễn..........................................................22 1.3.2. Phương pháp xác định...........................................................................22 1.3.3. Nội dung xác định cơ sở thực tiễn.........................................................23 Kết luận chương 1...........................................................................................28 CHƢƠNG 2. SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM ĐỂ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG HỌC TẬP TRONG DẠY HỌC SINH HỌC 11 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG..........................................................................................................29 2.1. Xác định mục tiêu, cấu trúc nội dung của chương trình Sinh học 11Trung học phổ thông THPT.......................................................................................29 2.1.1. Mục tiêu của chương trình Sinh học 11................................................29 iii 2.1.2. Cấu trúc nội dung của chương trình Sinh học 11..................................30 2.2. Các thí nghiệm cần có để dạy học Sinh học 11 – THPT..........................32 2.2.1. Các nội dung cần có thí nghiệm............................................................32 2.2.2. Thiết kế thí nghiệm ...............................................................................34 2.2.3. Tóm tắt cách thực hiện một số thí nghiệm trong dạy học Sinh học 11 Trung học phổ thông.......................................................................................38 2.3. Sử dụng thí nghiệm trong dạy học Sinh học 11.......................................48 2.3.1. Nguyên tắc sử dụng thí nghiệm.............................................................48 2.3.2. Quy trình sử dụng thí nghiệm................................................................49 2.3.3. Ví dụ minh họa......................................................................................51 2.4. Biện pháp sử dụng thí nghiệm để phát triển năng lực nghiên cứu...........53 2.4.1. Một số biện pháp sử dụng trong mỗi bước của quá trình sử dụng thí nghiệm.............................................................................................................53 2.4.2. Biện pháp sử dụng thí nghiệm để phát triển năng lực nghiên cứu trong khâu hình thành kiến thức mới........................................................................56 2.4.3. Biện pháp sử dụng thí nghiệm để phát triển năng lực nghiên cứu trong khâu củng cố ôn tập.........................................................................................60 2.4.4. Một số giáo án dạy học Sinh học 11 có sử dụng thí nghiệm để phát triển năng lực nghiên cứu của học sinh...................................................................61 Kết luận chương 2...........................................................................................82 CHƢƠNG 3. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM…………………………...….83 3.1. Mục đích thực nghiệm..............................................................................83 3.2. Nội dung thực nghiệm..............................................................................83 3.2.1. Các bài dạy sử dụng thí nghiệm............................................................83 3.2.2. Nội dung đánh giá.................................................................................83 3.3. Phương pháp thực nghiệm.......................................................................84 3.3.1. Chọn địa bàn và đối tượng thực nghiệm...............................................84 3.3.2. Công thức thực nghiệm.........................................................................85 3.3.3. Phương pháp bố trí thực nghiệm...........................................................85 iv 3.3.4. Phương pháp xử lý kết quả thực nghiệm sư phạm................................85 3.3.5. Kết quả thực nghiệm ............................................................................86 Kết luận chương 3...........................................................................................96 PHẦN 3. KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ............................................97 1. Kết luận.......................................................................................................97 2. Khuyến nghị................................................................................................97 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................99 PHỤ LỤC.....................................................................................................102 v DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Kết quả quan niệm của giáo viên về sử dụng thí nghiệm trong dạy học Sinh học....................................................................................................23 Bảng 1.2. Kết quả mong muốn học tập bằng thí nghiệm của học sinh đối với môn Sinh học ở trường THPT........................................................................26 Bảng 2.1. Các nội dung cần có thí nghiệm................................................32 Bảng 2.2. Biện pháp sử dụng thí nghiệm để phát triển năng lực nghiên cứu..54 Bảng 3.1. Tên các bài dạy có sử dụng thí nghiệm...........................................83 Bảng 3.2. Bảng tiêu chí, chỉ tiêu, mức đạt được của năng lực nghiên cứu.....84 Bảng 3.3. Phân phối tần số, tần suất và tần suất lũy tích bài kiểm tra lần1.... 86 Bảng 3.4. Phân phối tần số, tần suất và tần suất lũy tích bài kiểm tra lần 2....87 Bảng 3.5. Phân phối tần số, tần suất và tần suất lũy tích bài kiểm tra lần 3....88 Bảng 3.6. Tổng hợp các tham số đặc trưng trong 3 lần kiểm tra....................89 Bảng 3.7. Phát triển NLNC của HS trong dạy học Sinh học 11 theo hướng sử dụng thí nghiệm để tổ chức hoạt động học tập................................................91 Bảng 3.8. Kết quả tham khảo ý kiến HS câu 1................................................94 Bảng 3.9. Kết quả tham khảo ý kiến HS câu 2................................................94 Bảng 3.10. Kết quả tham khảo ý kiến HS câu 3..............................................94 vi DANH MỤC SƠ ĐỒ VÀ HÌNH Sơ đồ 2.1. Cấu trúc nội dung của chương trình Sinh học 11..........................30 Sơ đồ 2.2. Quy trình thiết kế thí nghiệm.........................................................35 Sơ đồ 2.3. Quy trình sử dụng thí nghiệm để rèn luyện năng lực nghiên cứu..50 Hình 3.1. Đường lũy tích bài kiểm tra lần 1 ...................................................87 Hình 3.2. Đường lũy tích bài kiểm tra lần 2 ...................................................88 Hình 3.3. Đường lũy tích bài kiểm tra lần 3 ...................................................89 vii MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài 1.1. Xuất phát từ yêu cầu đổi mới giáo dục Chúng ta đang sống trong thế kỉ XXI, thế kỉ mà tri thức và kĩ năng của con người được coi là yếu tố quyết định đến sự phát triển của xã hội. Sự phát triển của xã hội loài người đặt ra cho giáo dục của mọi quốc gia trên thế giới là phải nhanh chóng đổi mới mục tiêu, nội dung và phương pháp đào tạo nguồn nhân lực cho tương lai. Cùng với xu thế phát triển chung của nền giáo dục thế giới, sự nghiệp giáo dục và đào tạo ở nước ta đã được Đảng và nhà nước rất quan tâm và được nêu rõ trong Nghị quyết Hội nghị lần thứ 8, Ban chấp hành Trung ương Đảng khóa XI (Nghị quyết số 29- NQ/TW ngày 4/11/2013) yêu cầu: “ Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy và học theo hướng hiện đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo và vận dụng kiến thức, kỹ năng của người học; khắc phục lối truyền thụ áp đặt một chiều, ghi nhớ máy móc. Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học, tạo cơ sở để người học tự cập nhật và đổi mới tri thức, kỹ năng, phát triển năng lực. Chuyển từ học chủ yếu trên lớp sang tổ chức hình thức học tập đa dạng, chú ý các hoạt động xã hội, hoạt động trải nghiệm, nghiên cứu khoa học”. Đến Đại hội Đảng khóa XII tiếp tục khẳng định: “ Giáo dục là quốc sách hàng đầu. Phát triển giáo dục và đào tạo nhằm nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực, bồi dưỡng nhân tài. Chuyển mạnh quá trình giáo dục 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” [2]. Tại kỳ họp thứ 7, Quốc hội khóa XI của nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam đã sửa đổi Luật Giáo dục 2005, trong đó nhấn mạnh các yêu cầu về nội dung giáo dục: “ Bảo đảm tính cơ bản, toàn diện, thiết thực, hiện đại và có hệ thống” , yêu cầu về phương pháp giáo dục: “ Phải phát huy tính tích cực, 1 tự giác, chủ động, tư duy sáng tạo của người học; bồi dưỡng cho người học năng lực tự học, khả năng thực hành, lòng say mê học tập và ý chí vươn lên”. Để đảm bảo được điều đó, nhất định phải thực hiện thành công việc chuyển từ phương pháp dạy học theo lối “ truyền thụ một chiều” sang dạy cách học, cách vận dụng kiến thức, rèn luyện kĩ năng , hình thành năng lực và phẩm chất; đồng thời phải chuyển cách đánh giá kết quả giáo dục từ kiểm tra trí nhớ sang kiểm tra, đánh giá năng lực vận dụng kiến thức, coi trọng cả kiểm tra đánh giá kết quả học tập với kiểm tra đánh giá trong quá trình học tập để có thể tác động kịp thời nhằm nâng cao chất lượng của các hoạt động dạy học và giáo dục”…[8]. 1.2. Xuất phát từ vai trò của thí nghiệm trong dạy học sinh học Sinh học là bộ môn khoa học thực nghiệm. Nhiều hiện tượng, khái niệm, quy luật, quá trình trong sinh học đều bắt nguồn từ thí nghiệm. B.P.Exipop có viết: “ không thể hình dung được việc giảng dạy sinh vật học trong nhà trường mà lại không có quan sát, không có thí nghiệm học tập”[9]. Vì vậy, việc sử dụng thí nghiệm trong dạy và học các bài Sinh học là một biện pháp nâng cao chất lượng dạy và học. Thí nghiệm Sinh học giúp học sinh đào sâu, mở rộng những kiến thức đã học. Tiến hành thí nghiệm sẽ rèn luyện cho học sinh những đức tính như chính xác, cẩn thận, khoa học đặc biệt là phương pháp phát triển tư duy, trong đó có tư duy quy nạp[15]. Thí nghiệm góp phần làm cho học sinh huy động được cách học tích cực, gây hứng thú học tập cho HS.Thí nghiệm giúp làm sáng tỏ lý thuyết, khơi dạy tính tò mò khoa học cho HS, rèn luyện kỹ năng thực hành, nghiên cứu khoa học, thói quen giải quyết vấn đề bằng khoa học[10]. Tục ngữ có câu “ Trăm nghe không bằng một thấy”, đủ nói lên vai trò của thí nghiệm. Người Ấn Độ và người Trung Hoa cũng đã nói “ Nghe thì quen, nhìn thì nhớ, làm thì hiểu”. Thực hiện thí nghiệm Sinh học sẽ đưa việc học tập của học sinh tiến 2 gần đến cách nghiên cứu của các nhà khoa học, vì rằng bản thân thí nghiệm đòi hỏi học sinh phải phát hiện ra những vấn đề mới, có thể chỉ là vấn đề nhỏ mà các nhà khoa học đã phát hiện ra, nhưng nó cũng là yếu tố lôi cuốn học sinh hứng thú với công việc [15]. Với việc đổi mới mục tiêu dạy học là từ truyền thụ kiến thức một chiều sang dạy cách học, cách vận dụng kiến thức, rèn luyện kĩ năng, hình thành năng lực và phẩm chất thì sử dụng thí nghiệm sẽ đáp ứng được yêu cầu trên, học sinh được rèn luyện từ khâu lập kế hoạch thực hiện, thu thập số liệu, xử lý và viết báo cáo tổng kết, do vậy người học được đặt vào vị trí người nghiên cứu đáp ứng mục tiêu dạy học hiện nay. 1.3.Xuất phát từ thực trạng việc sử dụng thí nghiệm Sinh học 11 hiện nay Qua thăm dò, điều tra thực trạng của việc sử dụng thí nghiệm vào việc tổ chức hoạt động trong dạy học ở các trường THPT hiện nay cho thấy số lượng và chất lượng thí nghiệm Sinh học chưa đáp ứng được yêu cầu của việc dạy học nói chung và đặc biệt là yêu cầu việc đổi mới dạy học nói riêng. Tình trạng đó có thể có nhiều lí do, trong đó có lí do điều kiện cơ sở vật chất không đáp ứng được yêu cầu bài thí nghiệm như không có đủ dụng cụ tiến hành thí nghiệm hoặc nếu có đủ thì không dùng được, dùng được thì cũng chóng hỏng. Phần vì thiếu một sự quản lí chỉ đạo, động viên những người tốt, việc tốt trong sử dụng và cải tiến sáng tạo thí nghiệm Sinh học hiện có. Ngoài ra GV còn ngại mất thời gian chuẩn bị, đa số giáo viên tự tiến hành thí nghiệm có minh họa trong SGK mà không hướng dẫn học sinh tự làm hay học sinh tự nghiên cứu SGK để tự thiết kế thí nghiệm. Như đã phân tích, hiệu quả dạy học còn tùy thuộc vào phương pháp sử dụng các thí nghiệm. Nếu một bức tranh, một thí nghiệm chỉ được sử dụng để minh họa và củng cố những điều giáo viên đã trình bày về phương diện lý thuyết sẽ hạn chế tư duy sáng tạo của HS, HS hầu như không thu lượm được thêm gì về kiến thức, nếu không chỉ rèn luyện kĩ năng quan sát. Nhưng nếu được sử dụng theo con đường tìm tòi nghiên cứu để đi đến 3 kiến thức lĩnh hội sẽ có ý nghĩa khác biệt cơ bản so với loại hình thí nghiệm nêu trên, nó giúp HS có cơ hội phát triển tư duy sáng tạo. Từ những lí do trên tôi lựa chọn và nghiên cứu đề tài: “ Sử dụng thí nghiệm để tổ chức hoạt động học tập trong dạy học Sinh học 11 – Trung học phổ thông”. 2. Mục đích nghiên cứu Xác định được cách xây dựng và sử dụng thí nghiệm trong dạy học Sinh học 11 – THPT nhằm phát triển năng lực nghiên cứu cho học sinh. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu 3.1. Xây dựng cơ sở lý luận của đề tài nghiên cứu. 3.2. Xác định thực trạng của việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học Sinh học 11 hiện nay. 3.3. Xác định thí nghiệm cần có để sử dụng trong dạy học Sinh học. 3.4. Xây dựng quy trình thiết kế thí nghiệm kiểu đề tài nghiên cứu. 3.5. Xây dựng quy trình sử dụng thí nghiệm để phát hiện năng lực nghiên cứu cho học sinh. 3.6.Thực nghiệm sư phạm để đánh giá giả thuyết của đề tài. 4. Đối tƣợng, khách thể nghiên cứu 4.1. Đối tượng nghiên cứu Biện pháp sử dụng thí nghiệm để phát triển năng lực nghiên cứu cho HS. 4.2. Khách thể nghiên cứu Quá trình dạy học Sinh học 11 – THPT. 5. Vấn đề nghiên cứu Cách xây dựng và sử dụng thí nghiệm Sinh học trong dạy học Sinh học 11 – THPT có thể phát triển năng lực học tập cho HS. 6. Giả thuyết khoa học Nếu các thí nghiệm Sinh học được thiết kế như đề tài nghiên cứu và sử dụng như con đường phát hiện kiến thức thì năng lực nghiên cứu của học sinh được phát triển. 7. Phạm vi nghiên cứu 4 Tập trung sử dụng thí nghiệm dạy học nội dung sinh lý thực vật trong Sinh học 11 – THPT 8. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 8.1. Ý nghĩa khoa học Đề tài nghiên cứu sẽ góp phần hoàn thiện cơ sở lý luận về việc sử dụng thí nghiệm để tổ chức hoạt động học tập trong dạy học Sinh học 11 – THPT, theo hướng xây dựng và phát hiện năng lực nghiên cứu cho học sinh. 8.2. Ý nghĩa thực tiễn - Bước đầu xác định được thực trạng của việc sử dụng thí nghiệm và khả năng làm thí nghiệm của học sinh. - Kết quả nghiên cứu có thể làm tài liệu tham khảo cho giáo viên về sử dụng thí nghiệm phát triển năng lực nghiên cứu cho học sinh. 9. Phƣơng pháp nghiên cứu 9.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết Nghiên cứu các tài liệu, công trình nghiên cứu liên quan đến đề tài. 9.2.Phương pháp điều tra sư phạm Sử dụng phiếu điều tra giáo viên và học sinh về thực trạng dạy, học có sử dụng thí nghiệm. 9.3. Phương pháp thực nghiệm sư phạm Thực nghiệm sư phạm nhằm kiểm tra giả thuyết của đề tài. 10. Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu , kết luận và khuyến nghị, tài liệu tham khảo và phụ lục, luận văn được trình bày theo 3 chương: Chương 1. Cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài. Chương 2. Sử dụng thí nghiệm để tổ chức hoạt động học tập trong dạy học Sinh học 11 – THPT. Chương 3. Thực nghiệm sư phạm. 5 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHƢƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1.Tổng quan về vấn đề nghiên cứu 1.1.1. Nghiên cứu ở nước ngoài 1.1.1.1. Những nghiên cứu về thí nghiệm Trong giáo dục, vấn đề sử dụng thực hành thí nghiệm đã được nghiên cứu từ rất lâu và được xem là một vấn đề quan trọng, cơ bản nhất trong quá trình dạy học. Nhà giáo dục kiệt xuất J.A Comenxki (1592 – 1670) cho rằng: “ Sẽ không có gì hết trong não nếu như trước đó không có gì trong cảm giác”[24]. Vì vậy, dạy học bắt đầu không thể từ sự vật giải thích về các sự vật mà phải từ sự quan sát trực tiếp chúng . Nếu chúng ta muốn dạy cho HS biết các sự vật một cách vững chắc, đúng đắn thì càng phải dạy quan sát và qua chứng minh bằng cảm tính… Ông Galilei (1564 – 1642) là một nhà vật lý học người Italia cho rằng “ Muốn hiểu biết thiên nhiên phải trực tiếp quan sát thiên nhiên, phải làm thí nghiệm, phải hỏi thiên nhiên chứ không phải hỏi Aristotles hoặc kinh thánh…” Về sau các nhà khoa học khác đã kế thừa và phát triển phương pháp này hoàn chỉnh hơn. Hiện nay phương pháp TN thực hành được thâm nhập vào nhiều ngành khoa học tự nhiên cũng như khoa học xã hội. Trong cuốn “ Giáo dục học” của N.V. Savin ông đã nhấn mạnh mục đích của công tác thí nghiệm thực hành là để đảm bảo việc củng cố và cụ thể hóa các tri thức lý luận mà HS đã thu nhận được, thực hiện đầy đủ hơn mối quan hệ giữa lý luận và thực tiễn. Thông qua việc quan sát HS thực hành mà ông nhận thấy trong quá trình thực hiện những công việc mang tính chất tổng hợp dễ nảy sinh ở HS những nhu cầu áp dụng độc lập những tri thức. Nó có thể là những tri thức mà HS đã tiếp nhận đưa vào sử dụng trong tình huống quen thuộc hoặc là những sáng tạo mới, từ đó khả năng sáng tạo phát triển. 6 Như vậy, N.V. Savin đã khẳng định rõ mục đích, ý nghĩa của hoạt động thí nghiệm thực hành trong dạy học. Tư tưởng nhấn mạnh vai trò tích cực, chủ động của người học . Xem người học là chủ thể của quá trình nhận thức đã có từ lâu. Đặc biết, trào lưu giáo dục hướng vào người học xuất hiện đầu tiên ở Mỹ, sau đó lan sang Tây Âu và châu Á mà chủ yếu là ở Nhật Bản, thể hiện ở thuật ngữ “ Dạy học theo hướng vào người học”, “ Dạy học lấy học sinh làm trung tâm”…Khái niệm dự án đã đi từ lĩnh vực kinh tế, xã hội vào lĩnh vực giáo dục, đào tạo không chỉ với ý nghĩa là các dự án phát triển giáo dục mà còn được sử dụng như một phương pháp hay hình thức dạy học. Các nhà sư phạm Mỹ từ đầu thế kỷ 20 đã xây dựng lý luận cho phương pháp dự án ( Project method) và coi đó là phương pháp dạy học quan trọng để thực hiện quan điểm dạy học định hướng vào học sinh, nhằm khắc phục nhược điểm của dạy học truyền thống coi thầy giáo là trung tâm. Theo phương pháp này, người học thực hiện nhiệm vụ học tập phức hợp, có sự kết hợp giữa lý thuyết và thực tiễn, thực hành. Người học cần tham gia tích cực và tự lực vào các giai đoạn của quá trình dạy học. Giáo viên chủ yếu đóng vai trò tư vấn, hướng dẫn giúp đỡ [11]. Các tác giả nêu trên sử dụng TN dùng trong dạy học ở các môn tự nhiên, nhưng sử dụng TN để tổ chức hoạt động học tập trong dạy học Sinh học 11 chưa có công trình nào nghiên cứu. 1.1.1.2. Những nghiên cứu về năng lực Ở thế kỉ XVII, A.Komenxki đã viết: “ Giáo dục có mục đích đánh thức năng lực nhạy cảm, phán đoán đúng đắn, phát triển nhân cách… hãy tìm ra phương pháp cho phép giáo viên dạy ít hơn, học sinh học nhiều hơn”. Tư tưởng này bắt đầu rõ rệt từ thế kỷ XVII – XIX và đã trở nên rất đa dạng trong thế kỷ XX. Vào những năm 70 của thế kỷ XX, tại Liên Xô ( cũ) vấn đề rèn luyện năng lực cho học sinh trong trường học được quan tâm đặc biệt. Người đi sau nghiên cứu vấn đề này là I.Ia.Lerner, nhà giáo dục học người Nga, ông đã đưa ra một công trình nghiên cứu về vấn đề này mang tên “ Bài tập nhận 7 thức” [23]. Tiếp đó, nhiều nhà nghiên cứu, nhà giáo dục đã làm sáng tỏ khái niệm về năng lực như John Erpenbeck ( 1996), Xavier Roegier ( 2002) [36]. Tác giả Weitnert ( 2001) năng lực là những kỹ năng và kĩ xảo học được hoặc sẵn có của cá thể nhằm giải quyết các tình huống xác định, cũng như sự sẵn sàng về động cơ, xã hội... và khả năng vận dụng các cách giải quyết vấn đề một cách có trách nhiệm và hiệu quả trong những tình huống linh hoạt [13]. Từ những khái niệm năng lực cho thấy khả năng thực hiện, phải biết vận dụng, biết làm chứ không chỉ hiểu và biết. Giáo dục dựa vào năng lực nổi lên từ những năm 1970 ở Mỹ, giáo dục hướng tới đo lường chính xác kiến thức, kĩ năng và thái độ của người học [30]. Nhiều quốc gia thiết kế chương trình giáo dục dựa vào năng lực trong đó chú trọng xây dựng chương trình, mục tiêu, phương pháp thực hiện cũng như đánh giá người học như Đức, Anh, Mỹ, Australia[14]...OECD ( tổ chức các nước kinh tế phát triển) ( 2002) đã xác đinh “ Năng lực là khả năng cá nhân đáp ứng các yêu cầu phức tạp và thực hiện thành công nhiệm vụ trong bối cảnh cụ thể”. Việc đánh giá năng lực người học cũng được làm sáng tỏ hơn trong “ nghiên cứu đánh giá trong giáo dục” ( 2006) của nhóm tác giả Liesbeth K.J. Baartman, J. Bastianens, Paul A. Kirschner và Cees P.M. van der Vleuten [29]. 1.1.2. Nghiên cứu ở trong nước 1.1.2.1. Những nghiên cứu về sử dụng thí nghiệm trong dạy học Ở Việt Nam, đã có rất nhiều nhà lý luận dạy học nghiên cứu về sử dụng thí nghiệm, nhằm cải tiến phương pháp dạy học theo hướng tích hoạt động học tập nhận thức như: Đinh Quang Báo, Dương Tiến Sỹ, Nguyễn Văn Duệ, Trần Bá Hoành, Nguyễn Cương, Võ Chấp, Tô Xuân Giáp, Trịnh Nguyên Giao…Việc sử dụng thí nghiệm trong dạy học ở trường THPT đã được nghiên cứu rộng rãi và vận dụng có hiệu quả như: Trần Sinh Thành, Đặng Quang Khoa( 2003) với đề tài “ Hình thành kĩ năng phán đoán cho sinh viên sư phạm kĩ thuật, thông qua dạy học thực hành” [19]. 8 Năm 2011, Nguyễn Vinh Hiển từ sự phân tích vai trò của hoạt động quan sát, TN trong quá trình dạy học nói chung và dạy học Sinh học nói riêng đã đề xuất biện pháp, quy trình sử dụng TN trong dạy học kiến thức Sinh học tế bào – Sinh học 10 THPT [18]. Cao Cự Giác ( 2004) – Trường Đại học Sư phạm Vinh có bài viết “ Phát triển khả năng tư duy và thực hành thí nghiệm qua các bài tập hóa học thực nghiệm ( Tạp chí giáo dục số 88 – 2004). Theo tác giả, việc sử dụng bài tập thực nghiệm không chỉ cung cấp kiến thức, củng cố kiến thức mà còn rèn luyện được các kĩ năng tư duy thực nghiệm và thao tác thực hành [19]. Năm 2005, Hoàng Thị Kim Huyền đã xây dựng cấu trúc bài thực hành phương pháp dạy học SH nhằm nâng cao chất lượng thực hành và bồi dưỡng năng lực tự học cho sinh viên trường đại học sư phạm [22]. Nguyễn Thị Dung – Trường Cao đẳng Sư phạm Hà Nội có bài “ Tích cực hóa hoạt động học tập trong giờ thực hành củng cố môn SH ở phổ thông” ( tạp chí Giáo dục số 6 – 2006). Tác giả cho rằng việc tích cực hoạt động học tập trong giờ thực hành củng cố cần được coi trọng, bằng cách tạo điều kiện cho học sinh tự lực tìm con đường chứng minh những kiến thức được học. Năm 2007, Dương Tiến Sỹ trên cơ sở phân tích những khó khăn trong quá trình dạy học SH , đặc điểm tâm lí nhận thức của HS lớp 6, những hạn chế của các TN nên đã đề xuất biện pháp sử dụng TN ảo để tích hợp giáo dục môi trường trong dạy học SH 6 [26]. Như vậy, việc tìm hiểu về sử dụng thí nghiệm trong dạy học đã được nghiên cứu và chú ý từ rất sớm cả trong nước và trên thế giới. Tuy nhiên, theo tôi việc sử dụng thí nghiệm để phát triển hoạt động nhận thức của HS còn hạn chế. Vì vậy việc nghiên cứu các biện pháp, quy trình sử dụng các thí nghiệm để tổ chức hoạt động học tập trong dạy học Sinh học cho học sinh THPT là rất cần thiết. 1.1.2.2. Những nghiên cứu về năng lực Vào những năm đầu thế kỉ XXI, giáo dục Việt Nam đang triển khai 9 đổi mới chương trình giáo dục. Chiến lược phát triển giáo dục 2001 – 2010 xác định phát triển giáo dục phổ thông “ Đổi mới mục tiêu, nội dung, chương trình giáo dục… Thực hiện chương trình hợp lí đảm bảo kiến thức phổ thông cơ bản, tạo điều kiện phát triển năng lực của mỗi học sinh, nâng cao năng lực tư duy, kỹ năng thực hành, tính thực tiễn…” Nghị quyết 29 của Ban Chấp hành Trung ương Đảng khẳng định: Phải chuyển đổi căn bản toàn bộ nền giáo dục từ chủ yếu nhằm trang bị kiến thức sang phát triển phẩm chất, năng lực người học… Tác giả Nguyễn Hồng Thuận (2012) đề cập đến khái niệm, các thành tố của năng lực. Theo đó, năng lực được cấu thành từ những bộ phận cơ bản là: tri thức về lĩnh vực hoạt động hay quan hệ đó; Kĩ năng tiến hành hoạt động hay xúc tiến, ứng xử với quan hệ nào đó; những điều kiện tâm lí [8]. Theo GS.TS. Đinh Quang Báo đã nghiên cứu phát triển năng lực tư duy trong một số vấn đề về mục tiêu và chuẩn trong chương trình phổ thông sau 2015 cho rằng “ Năng lực là khả năng vận dụng kiến thức, kinh nghiệm, kỹ năng, thái độ và hứng thú để hành động một cách phù hợp và có hiệu quả trong các tình huống đa dạng của cuộc sống”. 1.2. Cơ sở lý luận 1.2.1. Thí nghiệm Sinh học 1.2.1.1. Khái niệm về thí nghiệm Theo từ điển Tiếng Việt, thí nghiệm có 2 nghĩa; nghĩa thứ nhất là gây ra một hiện tượng, một sự biến đổi nào đó trong điều kiện xác định để quan sát, tìm hiểu, nghiên cứu, kiểm tra hay chứng minh; nghĩa thứ 2 là “làm thử để rút kinh nghiệm”[32]. Theo đại từ điển tiếng Việt NXB Văn hóa thông tin 1999, thí nghiệm là “ làm thử theo những điều kiện, nguyên tắc đã được xác định để nghiên cứu, chứng minh”[35]. Nếu quan sát là phương pháp nghiên cứu các đối tượng và hiện tượng có sẵn trong tự nhiên, thì TN là phương pháp nghiên cứu đối tượng và hiện tượng trong điều kiện nhân tạo. TN là phương pháp cơ bản trong nghiên cứu 10 khoa học Sinh học nhằm phát hiện những kiến thức về hoạt động sinh lý, về những yếu tố tác động qua lại, vì vậy nó cũng được sử dụng trong dạy học Sinh học, vì nó là phương pháp tìm ra kiến thức. Thí nghiệm có ưu thế hơn quan sát ở chỗ, người nghiên cứu chủ động sáng tạo ra các hiện tượng, thay đổi điều kiện quan sát và tạo khả năng đi sâu hơn vào việc tìm hiểu nguyên nhân của các hiện tượng, nó cho phép tìm hiểu bản chất của các hiện tượng, mối quan hệ nhân quả giữa các hiện tượng. Vì vậy I.P.Paplop ( 1549 – 1936) đã nói: “ Quan sát chỉ thu lượm những gì mà tự nhiên tạo ra, còn thí nghiệm cho phép giành lấy ở tự nhiên những gì mà con người cần” [15]. Khi được xét là một danh từ, Thí nghiệm nó bao gồm mẫu vật, dụng cụ, phòng thí nghiệm, hóa chất được cung cấp từ hiện thực khách quan. Còn khi xét là một động từ, thí nghiệm là việc gây ra một hiện tượng , một sự biến đổi nào đó trong điều kiện xác định để tìm hiểu, nghiên cứu, kiểm tra hay chứng minh [15]. 1.2.1.2. Các loại thí nghiệm Sinh học * Theo mục đích của lý luận dạy học - Thí nghiệm hình thành kiến thức mới - Thí nghiệm củng cố và hoàn thiện kiến thức - Thí nghiệm để kiểm tra – đánh giá - Thí nghiệm để vận dụng kiến thức * Theo thời gian cho kết quả TN - Thí nghiệm dài hạn - Thí nghiệm ngắn hạn * Theo địa điểm tiến hành TN - Thí nghiệm trong phòng thí nghiệm - Thí nghiệm ở vườn trường - Thí nghiệm ở ngoài đồng ruộng 11