BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VỤ GIÁO DỤC TRUNG HỌC CHƯƠNG TRÌNH PHÁT TRIỂN GIÁO DỤC TRUNG HỌC TÀI LIỆU THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH TRƯỜNG TRUNG HỌC PHỔ THÔNG Môn Sinh học (Tài liệu lưu hành nội bộ) Hà Nội, tháng 9 năm 2011 1 Nhóm tác giả biên soạn tài liệu 1. Mai Sỹ Tuấn 3. Lê Đình Tuấn 4. Nguyễn Thị Linh Biên tập nội dung TS.
Ngô Văn Hưng 2 Lời nói đầu Nhằm triển khai Đề án phát triển hệ thống trường THPT chuyên giai đoạn 2010 - 2020, với mục tiêu nâng cao chất lượng dạy học trong các trường THPT chuyên và phát triển chuyên môn cho giáo viên chuyên sinh, Bộ Giáo dục và Đào tạo tổ chức biên soạn tài liệu “Thí nghiệm thực hành trường THPT môn Sinh học”. Để đáp ứng yêu cầu đổi mới dạy học tăng cường dạy thí nghiệm thực hành và thi chọn học sinh giỏi sinh học THPT, Bộ Giáo dục và Đào tạo đã mời các cán bộ quản lý chỉ đạo dạy học, các giảng viên đại học và các nhà khoa học, giáo viên trực tiếp giảng dạy chương trình chuyên sinh học có nhiều thành tích trong công tác bồi dưỡng học sinh giỏi và nghiên cứu khoa học, tham gia viết tài liệu này. Cấu trúc tài liệu gồm có: Phần 1. Giới thiệu chung về thí nghiệm thực hành môn Sinh học Phần 2.
10 bài thí nghiệm thực hành môn Sinh học. Mỗi bài được viết theo cấu trúc: Mục tiêu Cơ sở khoa học Thiết bị, hóa chất, mẫu vật Tiến hành thí nghiệm Phân tích kết quả và lập báo cáo Câu hỏi đánh giá và mở rộng vấn đề Phần 3. Mặc dù tài liệu được viết rất công phu, Tiểu ban thẩm định môn Sinh học đọc góp ý và biên tập nội dung nhưng khó tránh khỏi còn có những sơ sót nhất định. Các tác giả mong nhận được góp ý của quý thầy cô giáo và độc giả khi sử dụng tài liệu.
Trân trọng cám ơn Tiểu ban thẩm định và bạn đọc. Thay mặt các tác giả TS. Ngô Văn Hưng 3 Mục lục Trang Lời nói đầu 3 Mục lục 4 Hướng dẫn sử dụng tài liệu 5 Phần 1. Giới thiệu chung về thí nghiệm thực hành môn Sinh học 7 Vai trò của dạy học thực hành đối với học sinh trường THPT chuyên 7 Thực trạng thí nghiệm thực hành môn Sinh học THPTvà các giải pháp cải tiến thực trạng 8 Những yêu cầu cần thiết dạy thực hành sinh học có hiệu quả 9 An toàn thí nghiệm thực hành sinh học 13 Yêu cầu về kỹ năng thực hành sinh học (theo IBO) 30 Phần 2.
10 bài thí nghiệm thực hành môn Sinh học 34 Bài 1. Nhận biết một số thành phần hóa học của tế bào 34 Bài 2. Ảnh hưởng nhiệt độ, pH, các chất kìm hãm lên hoạt độ của enzym. Xác định hoạt độ của một số enzyme 50 Bài 3.
Quan sát tế bào dưới kính hiển vi. 64 Thí nghiệm co và phản co nguyên sinh Bài 4. Thực hành lên men etilic 69 Bài 5. Tìm hiểu hoạt động của tim ếch 73 Bài 6.
Thí nghiệm về điện sinh học 80 Bài 7. Chiết rút sắc tố từ lá. Xác định tính cảm quang của clorophin 85 Bài 8. Chứng minh quá trình hô hấp tỏa nhiệt mạnh 91 Bài 9.
Quan sát các dạng đột biến NST trên tiêu bản cố định hay trên tiêu bản tạm thời 94 Bài 10. Tính độ phong phú của loài và kích thước quần thể 110 Phần 3. Phụ lục 123 Phụ lục 123 Tài liệu tham khảo 163 Thông tin về tác giả 165 4 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG TÀI LIỆU Cuốn tài liệu này được sử dụng cùng với cuốn “Tài liệu bồi dưỡng phát triển chuyên môn cho giáo viên trường THPT chuyên năm 2011 môn Sinh học” của Bộ GDĐT (tháng 7 năm 2011). Có hai quan niệm sai lầm cần tránh là: - Chỉ khi nào có đủ trang thiết bị, hóa chất, mẫu vật như trong tài liệu thì mới có thể tiến hành thí nghiệm thực hành sinh học được.
Năm đầu tiên có thể chọn những thí nghiệm thực hành phù hợp với điều kiện của địa phương để thực hiện trước (ví dụ như bài nhận biết các chất hữu cơ trong tế bào, bài quan sát tế bào, bài lên men, bài chiết rút sắc tố, quan sát tiêu bản NST,…) đồng thời có kế hoạch khắc phục khó khăn, trở ngại để thực hiện hết các nội dung thực hành trong những năm sau. - Sẽ sai lầm nếu cho rằng chỉ cần thực hiện như nội dung các bài thực hành trong tài liệu là tốt rồi. Những nơi có điều kiện về trang thiết bị và giáo viên có thể mở rộng nội dung bài thực hành. Ví dụ bài 1 có thể ung nội dung nhận biết ung ic và axit ung ic; bài 3 có thể ung nội dung đếm số lượng tế bào; … Trong cuốn “Tài liệu bồi dưỡng phát triển chuyên môn cho giáo viên trường THPT chuyên năm 2011 môn Sinh học” có giới thiệu rất nhiều bài thực hành khác nữa.
Để sử dụng tài liệu hiệu quả nhất xin lưu ý mấy điểm sau: - Đọc kĩ nội dung phần 1: “Giới thiệu chung về thí nghiệm thực hành môn Sinh học”. Giáo viên và học sinh phải tường minh những yêu cầu cần thiết dạy thực hành sinh học có hiệu quả, quy trình một bài thực hành sinh học, quy tắc làm việc trong phòng thí nghiệm, và đặc biệt là “yêu cầu về kĩ năng thực hành sinh học”. - Đọc kĩ nội dung từng bài thực hành ở phần 2, căn cứ vào thực tiễn địa phương để quyết định mục tiêu cụ thể cho từng nội dung thực hành thí nghiệm đã chọn cho dạy học hay thi tuyển học sinh giỏi. Khi chọn nội dung thực hành cần tính đến thời gian hoàn thành cho mỗi nội dung đó để bố trí dạy học hay thi cử cho hợp lý.
5 - Nghiên cứu kĩ phần cơ sở khoa học của thí nghiệm thực hành. Đây chính là căn cứ để giải thích các hiện tượng quan sát được trong thí nghiệm. Giáo viên có thể dành thời gian hướng dẫn (hoặc kiểm tra) học sinh nội dung này. - Giáo viên phải tìm hiểu và chuẩn bị đầy đủ thiết bị, hóa chất, mẫu vật yêu cầu trong mỗi thí nghiệm thực hành (chú ý: có thể thay thế thiết bị, hóa chất, mẫu vật sẵn có của địa phương mà không nhất thiết phải đúng như trong tài liệu đã viết; để kích thích tư duy của học sinh có thể thay đổi số liệu khác với hướng dẫn trong tài liệu rồi yêu cầu học sinh giải thích vì sao kết quả thí nghiệm lại khác so với trong tài liệu).
Trước khi thực hành nhất định học sinh phải thành thạo các bước: kiểm tra dụng cụ thiết bị, hóa chất, mẫu vật; trình tự các bước làm thí nghiệm thực hành. - Trong mỗi bài thí nghiệm thực hành, giáo viên cần nghiên cứu thật kĩ nội dung “phân tích kết quả và báo cáo” để hướng dẫn học sinh ghi chép kết quả thực hành, xử lí các số liệu thu được, trình bày báo cáo. - Phần câu hỏi đánh giá và mở rộng vấn đề là những gợi ý bước đầu. Trong thực tiễn dạy học thực hành giáo viên có thể đưa thêm nhiều tình huống mới để kích thích tư duy cho học sinh, thậm chí lấy ngay tình huống cụ thể trong buổi thực hành để học sinh phân tích, thảo luận.
Chú ý tham khảo các bài thi thực hành của IBO được giới thiệu ở phần phụ lục. - Giáo viên và học sinh có thể vào trang WEB của bộ môn Sinh học: http://sites.com/site/diendanchuyensinh để tải về những tư liệu và bài thực hành đã được quay băng. Cuối cùng nếu trong quá trình thực hiện có gặp khó khăn gì thì liên hệ với chúng tôi theo địa chỉ trong mục “Thông tin về tác giả” ở cuối tài liệu. Giới thiệu chung về thí nghiệm thực hành môn Sinh học I.
Vai trò của dạy học thực hành đối với học sinh trường THPT chuyên “… 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. Quan sát và thí nghiệm là các phương pháp nghiên cứu cơ bản của khoa học tự nhiên, của các môn khoa học thực nghiệm, trong đó có sinh học. Sinh học là một khoa học đã và sẽ không thể phát triển được nếu không có quan sát, thí nghiệm. Quan sát và thí nghiệm đã tạo khả năng cho các nhà khoa học phát hiện và khai thác các sự kiện, hiện tượng mới, xác định những quy luật mới, rút ra những kết luận khoa học và tìm cách vận dụng vào thực tiễn.
Đối với quá trình dạy học các môn khoa học tự nhiên, khoa học thực nghiệm, quan sát và thí nghiệm cũng là phương pháp làm việc của học sinh (HS), nhưng với HS những bài tập quan sát hoặc các thí nghiệm được giáo viên (GV) trình bày hay do chính các em tiến hành một cách độc lập (thực hành quan sát, thí nghiệm của HS) dưới sự tổ chức, hướng dẫn của GV thường để giải quyết những vấn đề đã biết trong khoa học, rút ra những kết luận cũng đã biết tuy vậy đối với các em HS vẫn là mới. Thông qua quan sát, thí nghiệm, bằng các thao tác tư duy phân tích, tổng hợp, trừu tượng hóa và khái quát hóa giúp các em xây dựng các khái niệm. Bằng cách đó các em nắm kiến thức một cách vững chắc và giúp cho tư duy phát triển. Quan sát và thí nghiệm đòi hỏi phải có những thiết bị dạy học như tranh ảnh, mô hình, các mẫu vật tự nhiên và các phương tiện thiết bị phục vụ cho việc tiến hành các thí nghiệm.
Quan sát và thí nghiệm không chỉ cho phép HS lĩnh hội tri thức một cách sâu sắc, vững chắc mà còn tạo cho các em một động lực bên trong, thúc đẩy các em thêm hăng say học tập. Tục ngữ có câu “Trăm nghe không bằng một thấy”, đủ nói lên vai trò của quan sát thí nghiệm. Người Ấn Độ và người Trung Hoa cũng đã nói: “Nghe thì quen, nhìn thì nhớ, làm thì hiểu”. 7 Những phân tích trên đây không chỉ cho chúng ta thấy rõ tầm quan trọng của thí nghiệm thực hành mà còn nhấn mạnh đến phương pháp sử dụng các thí nghiệm thực hành đó để có thể đạt được hiệu quả cao đáp ứng mục tiêu dạy học hiện nay của sự nghiệp giáo dục.
Thực trạng thí nghiệm thực hành môn Sinh học THPTvà các giải pháp cải tiến thực trạng Hiện nay số lượng và chất lượng thí nghiệm thực hành 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.