Thiết kế và sử dụng thí nghiệm dạy học chương 1 chuyển hóa vật chất và năng lượng – sinh học 11, trung học phổ thông

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

ĐÀO MINH NGỌC

THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM DẠY HỌC
CHƢƠNG 1: CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƢỢNG SINH HỌC 11, TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƢ PHẠM SINH HỌC

HÀ NỘI – 2020
.‘


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

ĐÀO MINH NGỌC

THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM
DẠY HỌC CHƢƠNG 1: CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ
NĂNG LƢỢNG - 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: 8.14.01.11

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Thị Thúy Quỳnh

HÀ NỘI – 2020

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành luận văn này, tôi xin trân trọng cảm ơn ban giám hiệu,
các thầy cô giáo trƣờng Đại học Giáo dục, Đại học Quốc Gia Hà Nội cùng
toàn thể các thầy cô giáo đã tham gia giảng dạy và tạo mọi điều kiện thuận lợi
nhất giúp tôi học tập, nghiên cứu và hoàn thành tốt luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn Thị Thúy Quỳnh, ngƣời đã tận
tình hƣớng dẫn, giúp đỡ và động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu trƣờng THPT Quốc Oai, các
đồng nghiệp trong cụm Quốc Oai - Thạch Thất và học sinh trƣờng THPT
Quốc Oai đã tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi nhiệt tình trong suốt thời
gian thực nghiệm sƣ phạm.
Cuối cùng, tôi xin chân thành biết ơn gia đình và bạn bè đã luôn sát cánh
bên tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài.
Hà Nội, ngày tháng 02 năm 2020
Tác giả luận văn

Đào Minh Ngọc

ii


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

ĐC

Đối chứng

GV

Giáo viên

HS

Học sinh

NL

Năng lực

TN

Thí nghiệm

THN

Thoát hơi nƣớc

TH

Thực hành

THPT

Trung học phổ thông

iii

DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ VÀ HÌNH
Bảng 1.1. Cấu trúc năng lực thực nghiệm sinh học của học sinh ................... 15
Bảng 1.2. Thực trạng giáo viên THPT sử dụng TN trong dạy học Sinh
học ................................................................................................... 19
Bảng 1.3. Thực trạng học sinh THPT học thí nghiệm môn Sinh học ............ 22
Bảng 2.1. Chƣơng trình Sinh học 11............................................................... 26
Bảng 2.2. Các bài thực hành theo chƣơng trình sinh học 11 .......................... 27
Bảng 2.3. Cấu trúc phần chuyển hóa vật chất và năng lƣợng ở thực vật........ 29
Bảng 2.4. Các thí nghiệm đƣợc thiết kế và sử dụng trong dạy học phần
“Chuyển hóa vật chất và năng lƣợng ở thực vật, Sinh học 11” ...... 32
Sơ đồ 2.1. Tiến trình dạy học có sử dụng thí nghiệm ..................................... 53
Bảng 2.5. Tiêu chí đánh giá năng lực thực nghiệm của học sinh ................... 72
Bảng 3.1. Phân phối tần số, tần suất và tần suất lũy tích bài kiểm tra ............ 77
Biểu đồ 3.1. Đƣờng lũy tích bài kiểm tra ........................................................ 78
Bảng 3.2. Phân phối tần số, tần suất và tần suất lũy tích bài kiểm tra ............ 78
Bảng 3.3. Phát triển năng lực thực hành của HS trong dạy học Sinh học
theo định hƣớng thiết kế và sử dụng thí nghiệm ............................ 80
Bảng 3.4. Đánh giá năng lực thực hành của học sinh ..................................... 81
Bảng 3.5. Nhu cầu học tập thông qua sử dụng thí nghiệm của học sinh ........ 83
Hình 3.1. Một số hoạt động dạy và học trong lớp thực nghiệm ..................... 85

iv


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................... ii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT .............................................................. iii
DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU ĐỒ, SƠ ĐỒ VÀ HÌNH ............................ iv
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
1. Lí do chọn đề tài ............................................................................................ 1

1.1. Xuất phát từ yêu cầu đổi mới trong giáo dục ............................................ 1
1.2. Xuất phát từ vai trò của thí nghiệm trong dạy học Sinh học ..................... 2
1.3. Xuất phát từ thực trạng sử dụng thí nghiệm trong dạy học Sinh học hiện
nay ..................................................................................................................... 3
1.4. Xuất phát từ thực trạng học sinh nghiên cứu khoa học ............................. 3
2. Mục đích nghiên cứu ..................................................................................... 3
3. Nhiệm vụ nghiên cứu .................................................................................... 4
4. Đối tƣợng, khách thể nghiên cứu .................................................................. 4
4.1. Đối tượng nghiên cứu ................................................................................ 4
4.2. Khách thể nghiên cứu................................................................................. 4
5. Phạm vi nghiên cứu ....................................................................................... 4
6. Giả thuyết nghiên cứu ................................................................................... 4
7. Phƣơng pháp nghiên cứu............................................................................... 4
7.1. Phương pháp nghiên cứu lí thuyết ............................................................. 4
7.2. Phương pháp điều tra ................................................................................ 5
7.3. Phương pháp tham vấn .............................................................................. 5
7.4. Phương pháp thực nghiệm sư phạm .......................................................... 5
7.5. Phương pháp thống kê toán học ................................................................ 5
8. Những đóng góp mới của luận văn ............................................................... 5

v


9. Cấu trúc luận văn .......................................................................................... 6
CHƢƠNG 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI ................... 7
1.1. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu ............................................................... 7
1.1.1. Trên thế giới ............................................................................................ 7
1.1.2. Trong nước .............................................................................................. 8
1.2. Cơ sở lí luận ............................................................................................... 9
1.2.1. Thí nghiệm ............................................................................................... 9

1.2.2. Năng lực và năng lực thực nghiệm ....................................................... 12
1.2.3. Quan hệ giữa thí nghiệm với năng lực thực nghiệm............................. 16
1.3. Cơ sở thực tiễn ......................................................................................... 16
1.3.1. Mục đích xác định thực trạng ............................................................... 16
1.3.2. Phương pháp xác định thực trạng ........................................................ 16
1.3.3. Nội dung xác định thực trạng................................................................ 17
CHƢƠNG 2. THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM DẠY HỌC
CHƢƠNG 1: CHUYỂN HÓA VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƢỢNG - SINH
HỌC 11, TRUNG HỌC PHỔ THÔNG .......................................................... 24
2.1. Phân tích chƣơng trình Sinh học 11 ......................................................... 24
2.1.1 Mục tiêu chương trình Sinh học 11 ........................................................ 24
2.1.2. Cấu trúc chương trình Sinh học 11 ....................................................... 25
2.1.3. Cấu trúc sách giáo khoa Sinh học 11 ................................................... 26
2.1.4. Mục tiêu, nội dung chương trình và cấu trúc phần Chuyển hóa vật chất
và năng lượng ở thực vật, Sinh học 11 ........................................................... 27
2.2. Thiết kế thí nghiệm .................................................................................. 30
2.2.1. Quy trình cơ bản của một thí nghiệm ................................................... 30
2.2.2. Thiết kế một số thí nghiệm phần chuyển hóa vật chất và năng lượng ở
thực vật ............................................................................................................ 32

vi


2.3. Quy trình dạy học Sinh học có sử dụng thí nghiệm................................. 52
2.4. Một số kế hoạch dạy học Sinh học có sử dụng thí nghiệm ..................... 56
2.4.1. Kế hoạch dạy học “Bài 3. Thoát hơi nước” ......................................... 56
2.4.2. Kế hoạch dạy học “Bài 6. Dinh dưỡng nitơ ở thực vật (tiếp theo)” .... 65
2.5. Xây dụng tiêu chí và công cụ đánh giá năng lực thực nghiệm của học sinh
......................................................................................................................... 74
CHƢƠNG 3. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM ................................................... 75

3.1. Mục đích thực nghiệm ............................................................................. 75
3.2. Nội dung thực nghiệm.............................................................................. 75
3.2.1. Bài dạy có sử dụng thí nghiệm .............................................................. 75
3.2.2. Nội dung đánh giá ................................................................................. 75
3.2.3. Công cụ đánh giá. ................................................................................. 75
3.3. Phƣơng pháp thực nghiệm ....................................................................... 76
3.3.1. Địa bàn và đối tượng thực nghiệm ....................................................... 76
3.3.2. Cách thức thực nghiệm ......................................................................... 76
3.3.3. Phương pháp bố trí thực nghiệm. ......................................................... 76
3.3.4. Phương pháp xử lí kết quả thực nghiệm sư phạm ................................ 77
3.4. Kết quả thực nghiệm ................................................................................ 77
3.4.1. Kết quả định lượng................................................................................ 77
3.4.2. Kết quả định tính ................................................................................... 84
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ ................................................................. 87
1. Kết luận ....................................................................................................... 87
2. Khuyến nghị ................................................................................................ 87
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 88
PHỤ LỤC ............................................................................................................

vii


MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
1.1. Xuất phát từ yêu cầu đổi mới trong giáo dục
Hiện nay, đất nƣớc ta đang trên đà hội nhập với thế giới. Trong bối cảnh
đó, tri thức, kĩ năng và năng lực của con ngƣời là yếu tố quyết định sự phát
triển của đất nƣớc. Chính vì vậy, giáo dục phải nhanh chóng đổi mới mục
tiêu, nội dung và phƣơng pháp giáo dục nguồn nhân lực tƣơng lai cho đất
nƣớc. Điều này đƣợc thể hiện trong nghị quyết hội nghị lần thứ 8, Ban chấp

hành Trung ƣơng Đảng khóa XI (nghị quyết số 29-NQ/TW ngày 4/11/2013) –
“đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo, đƣa dạy học vào thực tiễn,
góp phần phát triển giáo dục và đào tạo gắn với nhu cầu phát triển kinh tế - xã
hội, tiến bộ khoa học công nghệ, đáp ứng yêu cầu hội nhập quốc tế” và “tiếp
tục đổi mới mạnh mẽ phƣơng pháp dạy và học theo hƣớng hiện đại; phát huy
tính tích cực, chủ động, sáng tạo và vận dụng kiến thức, kĩ năng của ngƣời
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 ngƣời học tự cập
nhật và đổi mới tri thức, kĩ 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” [3].
Để thực hiện đƣợc mục tiêu trên thì giáo dục cần đổi mới toàn diện,
trong đó việc dạy học theo định hƣớng phát triển năng lực cho học sinh là vấn
đề cấp thiết.
Theo chƣơng trình phổ thông tổng thể, chƣơng trình môn Sinh học đƣợc
xây dựng trên quan điểm đề cao tính thực tiễn, thực hành giúp học sinh thấy
đƣợc sự gần gũi, thân thiết và thiết thực của môn này đối với cuộc sống. Mặt
khác, thông qua các chủ đề Sinh học ở THPT, học sinh đƣợc tìm hiểu về
thành tựu của các lĩnh vực công nghệ sinh học trong chăn nuôi, trồng trọt, vi
sinh, y học, môi trƣờng, năng lƣợng tái tạo...[6]. Đây là các lĩnh vực hứa hẹn

1


nhiều thành tựu rực rỡ vô hạn của loài ngƣời trong nền công nghiệp 4.0, nó
giúp định hƣớng nghề nghiệp cho học sinh. Để tiếp cận với các lĩnh vực này
thì năng lực thực nghiệm là điều kiện cần, là cơ sở cho các quy trình kĩ thuật
tinh vi liên quan đến công nghệ sinh học mà các em hƣớng tới.
Cũng trong chƣơng trình phổ thông tổng thể, các nhà xây dựng chƣơng
trình môn Sinh học đã chỉ rõ môn học này vƣợt qua đƣợc giai đoạn mô tả

sang giai đoạn thực nghiệm. Điều này đòi hỏi việc dạy học của chƣơng trình
phải tinh giản bớt về nội dung có tính mô tả để hƣớng tới tổ chức giúp học
cho học sinh tự chủ, tự giác tìm tòi, nghiên cứu để tự lĩnh hội và làm chủ
nguồn tri thức có tính nguyên lí, làm tiền đề để thâm nhập vào các quy trình
công nghệ ứng dụng sinh học hiện đại. Để thực hiện đƣợc mục tiêu đó thì việc
giáo viên sử dụng các phƣơng pháp dạy học tích cực nhƣ dạy học thông qua
thực hành, thông qua nghiên cứu khoa học bằng các thí nghiệm gắn liền với
các hiện tƣợng thực tiễn đời sống là cần thiết [6].
1.2. Xuất phát từ vai trò của thí nghiệm trong dạy học Sinh học
Sinh học là môn khoa học thực nghiệm với rất nhiều kiến thức có thể bắt
đầu bằng các thí nghiệm. Việc thiết kế và sử dụng các TN trong dạy học Sinh
học là biện pháp vô cùng cần thiết để quá trình dạy học đạt hiệu quả cao.
Khi học sinh đƣợc thiết kế và sử dụng các thí nghiệm sinh học trong học
tập, các em sẽ hứng thú, tích cực và chủ động hơn trong quá trình học tập.
Nhờ vậy, học sinh có động cơ để đào sâu và mở rộng kiến thức. Mặt khác,
qua các TN, học sinh sẽ đƣợc nâng cao năng lực thực nghiệm, nghiên cứu
khoa học cũng nhƣ đức tính cẩn thận, tỉ mỉ, kiên trì, chính xác, sáng tạo và
logic. Việc sử dụng các TN trong dạy và học môn Sinh học cũng đáp ứng mục
tiêu đổi mới dạy học trong bối cảnh hiện nay.

2


1.3. Xuất phát từ thực trạng sử dụng thí nghiệm trong dạy học Sinh học
hiện nay
Qua khảo sát sơ bộ cho thấy việc sử dụng TN trong dạy học môn Sinh
học rất hạn chế cả về số lƣợng và chất lƣợng, đặc biệt là tại các trƣờng THPT
công lập. Có rất nhiều lí do giải thích cho tình trạng này nhƣ: thiếu cơ sở vật
chất, giáo viên ngại khó khi tổ chức TN, hiệu quả TN không tốt hay mất quá
nhiều thời gian làm TN… Cũng có nhiều thầy cô sử dụng TN trong dạy học

Sinh học nhƣng chủ yếu trong các giờ thực hành, vì thế chƣa gây đƣợc sự
hứng thú và sáng tạo cho học sinh.
Với những lí do trên, tôi mạnh dạn đề xuất phƣơng pháp giáo viên cùng
học sinh thiết kế những thí nghiệm đơn giản, dễ làm sử dụng trong dạy học lí
thuyết Sinh học, qua đó nâng cao năng lực thực nghiệm cho học sinh.
1.4. Xuất phát từ thực trạng học sinh nghiên cứu khoa học
Những năm gần đây, “cuộc thi nghiên cứu khoa học kĩ thuật dành cho
học sinh” diễn ra sôi nổi trên cả nƣớc với mục tiêu phát triển toàn diện năng
lực và phẩm chất ngƣời học, học đi đôi với hành, lí luận gắn với thực tiễn.
Tuy nhiên, việc HS ở các vùng nông thôn nhƣ Quốc Oai, Thạch Thất đƣợc
tiếp cận cuộc thi này là rất hạn chế. Một trong những lí do quan trọng là học
sinh ít đƣợc tham gia vào nghiên cứu khoa học tại trƣờng, trong đó thí nghiệm
cũng là một bƣớc nhỏ trong nghiên cứu khoa học, khởi đầu niềm đam mê và
định hƣớng cho những nghiên cứu khoa học lớn hơn sau này. Chính vì vậy,
việc đƣa các em học sinh THPT ở Quốc Oai, Thạch Thất tiếp cận thƣờng
xuyên và nhuần nhuyễn với các thí nghiệm Sinh học là mong muốn và mục
tiêu của đề tài này.
2. Mục đích nghiên cứu
Thiết kế và sử dụng đƣợc các thí nghiệm trong dạy và học môn Sinh học
nhằm nâng cao năng lực thực nghiệm cho học sinh, qua đó nâng cao chất
lƣợng lĩnh hội kiến thức môn học.

3


3. Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu cơ sở lí luận của việc thiết kế và sử dụng thí nghiệm trong
dạy học Sinh học theo định hƣớng phát triển năng lực thực nghiệm cho HS.
- Điều tra và xác định thực trạng sử dụng thí nghiệm trong dạy học Sinh
học tại một số trƣờng trung học phổ thông hiện nay.

- Xây dựng quy trình và thiết kế các thí nghiệm trong dạy học Sinh học
11 nhằm nâng cao năng lực thực nghiệm cho học sinh.
- Thực nghiệm sƣ phạm đánh giá tính khả thi của đề tài.
4. Đối tƣợng, khách thể nghiên cứu
4.1. Đối tượng nghiên cứu
Thiết kế và sử dụng thí nghiệm nhằm nâng cao năng lực thực nghiệm
cho học sinh trong dạy học chƣơng I: Chuyển hóa vật chất và năng lƣợng Sinh học 11, THPT.
4.2. Khách thể nghiên cứu
Quá trình dạy học môn Sinh học 11.
5. Phạm vi nghiên cứu
Thiết kế thí nghiệm trong các bài học lí thuyết Chƣơng 1: Chuyển hóa
vật chất và năng lƣợng ở thực vật, Sinh học 11 cho học sinh các trƣờng THPT
thuộc huyện Quốc Oai, thành phố Hà Nội.
6. Giả thuyết nghiên cứu
Nếu sử dụng thí nghiệm phù hợp để dạy học môn Sinh học thì sẽ phát
triển đƣợc năng lực thực nghiệm cho học sinh, qua đó nâng cao chất lƣợng
lĩnh hội kiến thức môn học.
7. Phƣơng pháp nghiên cứu
7.1. Phương pháp nghiên cứu lí thuyết
Nghiên cứu các tài liệu, công trình nghiên cứu có liên quan đến đề tài.

4


7.2. Phương pháp điều tra
- Phƣơng pháp phỏng vấn: phỏng vấn một số giáo viên môn Sinh học
trong khu vực để xác định sơ bộ thực trạng, từ đó định hƣớng nghiên cứu
khoa học.
- Phƣơng pháp điều tra bằng phiếu hỏi: sử dụng các phiếu tìm hiểu thông
tin về thực trạng sử dụng thí nghiệm trong dạy học hiện nay.

- Phƣơng pháp tổng hợp kinh nghiệm giáo dục: qua phân tích và tổng
hợp kinh nghiệm giáo dục của cá nhân và đồng nghiệp để khắc phục những
khó khăn hiện tại, đúc kết thành phƣơng pháp thực hiện thí nghiệm sao cho
đơn giản mà hiệu quả và dễ nhân rộng.
7.3. Phương pháp tham vấn
Xin ý kiến giảng viên hƣớng dẫn và một số giảng viên đầu ngành về một
số khâu trong quá trình nghiên cứu, từ đó định hƣớng cho giải pháp của vấn
đề nghiên cứu.
7.4. Phương pháp thực nghiệm sư phạm
Tổ chức giảng dạy thực nghiệm, phát phiếu điều tra; so sánh đối chiếu
kết quả trƣớc và sau quá trình thực nghiệm ở từng lớp và giữa các lớp, chiều
hƣớng biến đổi năng lực của HS giữa các lớp đối chứng và các lớp thực
nghiệm.
- Lớp thực nghiệm: áp dụng phƣơng pháp dạy học thông qua thí nghiệm.
- Lớp đối chứng: tiến hành giảng dạy không sử dụng thí nghiệm.
7.5. Phương pháp thống kê toán học
Xử lý số liệu và đánh giá kết quả thu đƣợc. Phân tích kết quả thực
nghiệm bằng phƣơng pháp phân tích định lƣợng và phân tích định tính.
8. Những đóng góp mới của luận văn
- Thiết kế đƣợc 13 thí nghiệm trong phần A “Chuyển hóa vật chất và
năng lƣợng ở thực vật, Sinh học 11”.

5


- Đánh giá thực trạng dạy học thí nghiệm tại một số trƣờng THPT cụm
Quốc Oai – Thạch Thất.
- Góp phần đổi mới giáo dục theo định hƣớng phát triển năng lực phù
hợp định hƣớng đổi mới căn bản giáo dục Việt Nam sau năm 2015.
9. Cấu trúc luận văn

Ngoài các phần mở đầu, kết luận và khuyến nghị, tài liệu tham khảo và
phụ lục, luận văn đƣợc trình bày theo 3 chƣơng:
- Chƣơng 1. Cơ sở lí luận và thực tiễn.
- Chƣơng 2. Thiết kế và sử dụng thí nghiệm dạy học chƣơng 1: chuyển
hóa vật chất và năng lƣợng – Sinh học 11, Trung học phổ thông.
- Chƣơng 3. Thực nghiệm sƣ phạm.

6


CHƢƠNG 1
CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
1.1. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu
1.1.1. Trên thế giới
Việc sử dụng các thí nghiệm trong dạy học đã đƣợc nghiên cứu rất kĩ
lƣỡng từ xa xƣa, thậm chí đƣợc coi là vấn đề vô cùng quan trọng và cơ bản
nhất. J.A Comenxki (1592-1670), một nhà giáo dục học nổi tiếng đã khẳng
định rằng sẽ không có gì hết trong não nếu nhƣ trƣớc đó không có gì trong
cảm giác [26]. Ông đã chỉ rõ rằng, việc học phải bắt đầu từ sự quan sát trực
tiếp chúng, có nhƣ thế học sinh mới nhận thức đƣợc sự vật, hiện tƣợng một
cách đúng đắn, vững chắc và sâu sắc.
Trong tác phẩm “Phát triển tƣ duy học sinh”, M. Alecxêep (1976) đã đề
cập đến vai trò của các phƣơng pháp dạy học, trong đó ông nhấn mạnh ý
nghĩa của phƣơng pháp thực hành giúp học sinh hiểu sâu kiến thức, nâng cao
khả năng vận dụng thực tiễn [1].
Ngay từ những năm đầu của thế kỉ XX, các nƣớc phát triển nhƣ Anh,
Đức, Hà Lan, Pháp, Mỹ… đã hƣớng tới thiết kế chƣơng trình giáo dục dựa
vào năng lực. Trên cơ sở đó, họ chú trọng xây dựng chƣơng trình, mục tiêu,
phƣơng pháp và cách đánh giá ngƣời học theo hƣớng tiếp cận năng lực [10].
Trong đó, việc sử dụng các thí nghiệm vào trong dạy học rất đƣợc coi trọng.

Năm 1980, viện trƣởng viện Hàn Lâm Pháp là ông Pie Giolio Quiri lần đầu
tiên đƣa ra khái niệm “phƣơng pháp Lamap” – “phƣơng pháp bàn tay nặn
bột”. Qua phƣơng pháp này, ông muốn mang đến cho ngƣời học cơ hội tiếp
cận khoa học bằng các bài học thực tiễn thông qua việc lựa chọn và sử dụng
các thí nghiệm, học sinh sẽ thảo luận cách thức thực hiện thí nghiệm để khám
phá tri thức còn giáo viên chỉ đóng vai trò hƣớng dẫn [21]. Cho đến năm 1990
thì có rất nhiều trƣờng trung học ở Pháp sử dụng thực hành thí nghiệm làm
phƣơng pháp trọng tâm trong dạy học các môn khoa học tự nhiên [21].

7


Rorbert J. Mazano (2011) khẳng định muốn phát triển kiến thức phải trải
qua các khâu cơ bản của thực hành [23].
Hiện nay, nhiều nƣớc Châu Á có nền giáo dục phát triển nhƣ Hàn Quốc,
Nhật bản, Singapo… cũng đã sử dụng thí nghiệm trong dạy học nhằm phát
triển năng lực cho học sinh [28].
Nhƣ vậy, việc sử dụng thí nghiệm vào dạy học đã đƣợc sử dụng từ xa
xƣa và ngày càng đƣợc nhân rộng, hoàn thiện trên thế giới. Ban đầu, việc sử
dụng thí nghiệm chủ yếu đáp ứng mục tiêu tiếp cận tri thức chủ động, chính
xác và sâu sắc. Tiếp đó, phƣơng pháp này đƣợc sử dụng nhằm phát triển năng
lực cho học sinh ở hầu khắp các nƣớc có nền giáo dục phát triển.
1.1.2. Trong nước
Giáo dục phổ thông nƣớc ta đang dần chuyển từ chƣơng trình giáo dục
tiếp cận nội dung sang tiếp cận năng lực của ngƣời học. Song hành với nó,
các nhà giáo dục Việt Nam đã và đang nghiên cứu về các phƣơng pháp dạy
học theo định hƣớng tích cực hóa ngƣời học.
Năm 2005, Hoàng Thị Kim Huyền đã xây dựng các bài thực hành nhằm
nâng cao chất lƣợng thực nghiệm và bồi dƣỡng năng lƣợng tự học cho sinh
viên đại học sƣ phạm [18].

Tác giả Nguyễn Thị Dung (2006) cho rằng với quan điểm dạy học mới
hiện nay, việc tích cực hóa hoạt động trong giờ học thực hành cần đƣợc coi
trọng, bằng cách tạo điều kiện cho học sinh tự lực tìm con đƣờng chứng minh
cho các vấn đề đƣợc học [9].
Năm 2007, tác giả Dƣơng Tiến Sỹ trên cơ sở phân tích những khó khăn
và hạn chế của việc sử dụng thí nghiệm trong quá trình dạy học Sinh học đã
đề xuất biện pháp sử dụng thí nghiệm ảo để tích hợp giáo dục môi trƣờng
trong dạy học Sinh học 6 [27].
Tác giả Trần Bá Hoành (2010) đã chỉ ra thực hành là một trong ba nhóm
phƣơng pháp dạy học tích cực [14]. Đến năm 2017, nhóm tác giả Đặng Thị

8


Dạ Thủy, Trần Văn Bảo cũng khẳng định hoạt động thực hành là một phƣơng
pháp dạy học hiệu quả, không những khắc sâu kiến thức mà còn kích thích sự
sáng tạo, đam mê khám phá sinh học, rèn luyện phát triển năng lực nghiên
cứu khoa học cho học sinh [29].
Tác giả Ninh Thị Bạch Diệp (2017) đã sử dụng bài tập kết hợp với thí
nghiệm để tổ chức hoạt động theo nhóm nhỏ trong dạy học Sinh học 6. Theo
tác giả, việc sử dụng bài tập kết hợp với thí nghiệm giúp HS thu nhận kiến
thức thông qua kết quả thí nghiệm và góp phần rèn luyện một số kĩ năng cho
HS trong hệ thống kĩ năng thực hành, kĩ năng hợp tác và kĩ năng tự học [8].
Hiện nay, ở Việt Nam cũng nhƣ nhiều nƣớc trên thế giới, khi khoa học
công nghệ phát triển rực rỡ thì việc sử dụng các thiết bị công nghệ hiện đại trở
nên phổ biến. Điều này càng làm giáo viên và học sinh phụ thuộc và ỉ lại vào
nó và làm cho họ càng ít sử dụng thí nghiệm thực hơn. Các thí nghiệm ảo
giúp học sinh cảm thấy thú vị và tò mò nhƣng không kích thích học sinh phát
triển đƣợc năng lực thực nghiệm, tiền đề cho năng lực nghiên cứu khoa học.
Qua nghiên cứu tổng quan cho thấy, có rất nhiều các nhà khoa học chú

trọng phát triển năng lực thực nghiệm cho học sinh thông qua các bài tập thực
hành, thí nghiệm ảo hoặc chỉ dừng lại ở các bài thực hành trong sách giáo
khoa mà chƣa đi sâu vào thiết kế và sử dụng các thí nghiệm thực, chƣa đƣợc
sử dụng ở các bài học lí thuyết hay ôn tập cho học sinh THPT. Việc thiết kế
và sử dụng thí nghiệm dạy học chƣơng 1: Chuyển hóa vật chất và năng lƣợng
- Sinh học 11 vẫn còn nhiều hạn chế và chƣa có nhiều công trình công bố.
1.2. Cơ sở lí luận
1.2.1. Thí nghiệm
1.2.1.1. Khái niệm thí nghiệm
Theo bách khoa toàn thƣ mở Wikipedia, “Thí nghiệm hay thực nghiệm,
là một bƣớc trong phƣơng pháp khoa học dùng để phân minh giữa mô hình
khoa học hay giả thuyết. TN cũng đƣợc sử dụng để kiểm tra tính chính xác

9


của một lý thuyết hoặc một giả thuyết mới để ủng hộ chúng hay bác bỏ chúng.
TN hoặc kiểm nghiệm có thể đƣợc thực hiện bằng phƣơng pháp khoa học để
trả lời một câu hỏi hoặc khảo sát vấn đề. Trƣớc tiên đó là thực hiện quan sát.
Sau đó đặt ra câu hỏi, hoặc nảy sinh vấn đề. Sau đó, giả thuyết đƣợc hình
thành. Tiếp đến TN đƣợc đƣa ra để kiểm tra giả thuyết. Kết quả TN đƣợc
phân tích, rồi vạch ra kết luận, đôi khi một lý thuyết đƣợc hình thành từ kết
quả TN, và các kết quả đƣợc công bố trên các tạp chí nghiên cứu” [37].
Thí nghiệm sinh học là thí nghiệm thực hiện trong lĩnh vực Sinh học với
rất nhiều loại khác nhau.
1.2.1.2. Dạy học thí nghiệm trong môn Sinh học
Dạy học TN là phƣơng pháp giáo viên tổ chức cho học sinh thực hành
các TN trên lớp hoặc trong phòng TN hoặc ngoài thiên nhiên hoặc ở nhà.
Thí nghiệm có vai trò vô cùng quan trọng trong quá trình phát triển nhận
thức của con ngƣời nói chung và học sinh nói riêng về thế giới tự nhiên. TN

là một phần của hiện thực khách quan đƣợc thực hiện lại trong những điều
kiện đặc biệt, khi con ngƣời chủ động điều khiển các yếu tố tác động vào quá
trình xảy ra nhằm phục vụ mục đích cụ thể trong những hoàn cảnh nhất định.
Trong TN, chúng ta có thể gạt bỏ những yếu tố phụ để tìm ra bản chất và quy
luật của cái chính (sự vật hiện tƣợng), từ đó làm sáng tỏ những giả thuyết
khoa học hay phát hiện những quy luật mới.
Sử dụng TN trong dạy học Sinh học sẽ giúp học sinh chuyển từ tƣ duy
cụ thể sang tƣ duy trừu tƣợng và ngƣợc lại. Các khái niệm, cơ chế về sự sống
có thể rất trừu tƣợng, khó hiểu nhƣng TN rất cụ thể, TN giúp HS dễ dàng tiếp
cận tri thức hơn so với chỉ học lý thuyết. Mặt khác, TN là cầu nối giữa lý
thuyết và thực tiễn. Nhiều HS học môn Sinh học không biết để làm gì, TN
giúp HS biết vận dụng kiến thức đó vào trong đời sống thực tiễn. Thí nghiệm
giúp HS phát triển tƣ duy, hình thành cho mình thế giới quan duy vật biện

10


chứng. Khi HS trực tiếp tham gia hoặc trực tiếp quan sát TN sẽ tin tƣởng và
khắc sâu kiến thức đã học .
Khi HS làm TN, đƣợc trực tiếp hoạt động để tìm tòi, phát hiện ra kiến
thức và vận dụng những kiến thức đó vào thực tiễn, giờ học sẽ trở nên sinh
động, hấp dẫn, lôi cuốn, nhờ vậy HS sẽ hứng thú, chủ động và sáng tạo trong
việc học.
Việc HS thƣờng xuyên sử dụng TN giúp rèn luyện và nâng cao kĩ năng
thực hành, hình thành những kĩ năng và đức tính cần thiết của ngƣời lao động
hiện đại: cẩn thận, tỉ mỉ, kỉ luật và sáng tạo. Bên cạnh đó, TN giúp HS tạo lập
thói quen thực hành, nghiên cứu khoa học và giải quyết các vấn đề thực tiễn,
kích thích HS luôn đƣa ra các ý tƣởng của mình và chủ động thực nghiệm để
kiểm tra độ tin cậy của ý tƣởng đó. Đây chính là những năng lực nghiên cứu
khoa học ban đầu của học sinh THPT.

Dạy học TN cũng có những nhƣợc điểm nhất định. Cụ thể nhƣ: Trang
thiết bị thí nghiệm ở các trƣờng học còn thiếu thốn hay hỏng hóc rất nhiều
(nhất là đối với các trƣờng THPT công lập); nhiều TN đòi hỏi tốn rất nhiều
thời gian và công sức (thậm chí phải thí nghiệm lặp đi lặp lại rất nhiều lần
mới thành công); nhiều học sinh có kĩ năng thực hành kém sẽ ỉ lại vào các bạn
khác tốt hơn trong nhóm dẫn đến phát triển không đồng đều ở các đối tƣợng
học sinh; kĩ năng thực hành của giáo viên chƣa tốt và không đƣợc bồi dƣỡng
thƣờng xuyên dẫn đến lúng túng trong quá trình hƣớng dẫn học sinh…
Để khắc phục những nhƣợc điểm đó thì trong quá trình dạy học TN cần
lƣu ý các vấn đề sau:
- Giáo viên cần cân nhắc lựa chọn các nội dung dạy học TN sao cho phù
hợp, TN phải đảm bảo tính vừa sức, rõ ràng, hiệu quả và an toàn với học sinh.
- Giáo viên và học sinh cần chuẩn bị chu đáo các dụng cụ, mẫu vật, hóa
chất cần thiết; nghiên cứu kĩ quy trình TN sao cho an toàn và chính xác.

11


- Giáo viên cần chuẩn bị hệ thống câu hỏi dẫn dắt theo tiến trình TN
nhằm định hƣớng cho học sinh.
- Cần phân công cụ thể nhiệm vụ tới từng nhóm, từng cá nhân, tránh tình
trạng ỉ lại của một số học sinh chƣa tự giác.
- TN có thể thành công hoặc không thành công, nếu không thành công
cần chỉ rõ đƣợc nguyên nhân để rút kinh nghiệm cho các TN tiếp theo.
- Cần phối hợp linh hoạt với các phƣơng pháp dạy học khác.
- Các TN cần đƣợc đơn giản hóa cho dễ làm và phù hợp với điều kiện
thực tiễn nhƣng vẫn phải giữ nguyên đƣợc bản chất khoa học.
1.2.2. Năng lực và năng lực thực nghiệm
1.2.2.1. Năng lực
Khái niệm năng lực có nguồn gốc trong tiếng La tinh là “competentia”.

Ngày nay khái niệm này đƣợc hiểu theo nhiều nghĩa khác nhau.
Theo tác giả Phạm Minh Hạc: “Năng lực (NL) là đặc điểm tâm lí cá
nhân đáp ứng đƣợc những đòi hỏi của hoạt động nhất định nào đó và là điều
kiện để thực hiện có kết quả hoạt động đó” [13; tr 48].
Đinh Thị Hồng Minh với quan điểm: “NL là khả năng thực hiện có hiệu
quả và có trách nhiệm các hành động, giải quyết các nhiệm vụ, vấn đề thuộc
lĩnh vực nghề nghiệp, xã hội hay cá nhân trong những tình huống khác nhau
trên cơ sở kết hợp sự hiểu biết, kĩ năng, kĩ xảo và kinh nghiệm [24; tr 6].
Nhƣ vậy: NL là khả năng vận dụng kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo và các
thuộc tính tâm lí cá nhân để thực hiện đƣợc hiệu quả một hoạt động nào đó
phù hợp với hoàn cảnh và mục tiêu cụ thể.
Trong các chƣơng trình dạy học hiện nay của các nƣớc thuộc khối
OECD (tổ chức các nƣớc kinh tế phát triển), ngƣời ta sử dụng mô hình đơn
giản phân chia năng lực thành hai nhóm chính là năng lực chung và năng lực
chuyên biệt.

12


Các năng lực chung là năng lực cần thiết cho nhiều hoạt động khác nhau,
bao gồm hai nhóm:
- Nhóm năng lực làm chủ và phát triển bản thân:


Năng lực tự học.



Năng lực giải quyết vấn đề.



Năng lực tƣ duy.



Năng lực tự quản lí.



Năng lực giao tiếp.



Năng lực hợp tác.

- Nhóm năng lực công cụ:


Năng lực sử dụng công nghệ thông tin.



Năng lực sử dụng ngôn ngữ.



Năng lực tính toán.

Năng lực chuyên biệt là những NL có tính chuyên môn nhằm đáp ứng

nhu cầu của một lĩnh vực chuyên biệt nào đó. Cụ thể, trong học tập môn Sinh
học thì nhóm NL chuyên biệt bao gồm:


Năng lực tri thức Sinh học.



Năng lực nghiên cứu.



Năng lực thực địa.



Năng lực thực hành (năng lực thực nghiệm).

1.2.2.2. Năng lực thực nghiệm
Theo tác giả Nguyễn Hoàng Anh: “Năng lực thực nghiệm là khả năng
vận dụng những kiến thức, kinh nghiệm, kĩ 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” [2; tr 64-70]

13


Theo tác giả Trƣơng Xuân Cảnh: “ NL thực nghiệm của ngƣời học là sự
làm chủ những hệ thống kiến thức, kĩ năng, thái độ và vận hành chúng hợp lí
để thực hiện thành công nhiệm vụ thực nghiệm trong quá trình học tập ở

trƣờng phổ thông” [7, tr19].
Theo nhóm tác giả Nguyễn Thị Linh, Lê Đình Trung: Năng lực TH là
năng lực hành động gắn với thực tiễn học tập, đời sống dựa trên kinh nghiệm,
kĩ năng, kĩ xảo của cá nhân nhằm nắm đƣợc bản chất của đối tƣợng [20].
Cũng theo hai tác giả này, năng lực thực hành sinh học là năng lực
chuyên biệt đƣợc hình thành và phát triển cho ngƣời học thông qua các hoạt
động quan sát, mô tả, thực hành thí nghiệm trên đối tƣợng sinh học trong
phòng thí nghiệm hoặc ngoài môi trƣờng theo các chủ đề xác định để nhận
thức đối tƣợng. Vì vậy, muốn phát triển tốt năng lực thực hành sinh học, học
sinh cần làm chủ kiến thức và có kĩ năng thực hành vững chắc [20].
Trên cơ sở các quan niệm về năng lực và năng lực thực nghiệm (năng
lực thực hành), chúng ta có thể hiểu: “Năng lực thực hành sinh học là khả
năng vận dụng các kiến thức, kĩ năng với thái độ tích cực để giải quyết các
vấn đề đặt ra trong lĩnh vực sinh học”
Năng lực thực nghiệm sinh học cho HS nói chung và HS chuyên sinh nói
riêng chia làm 4 thành phần theo tiến trình TH thí nghiệm sinh học nhƣ bảng
1.1 sau đây [20]:

14


Bảng 1.1. Cấu trúc năng lực thực nghiệm sinh học của học sinh
Thứ tự

Năng lực
Xác

1

Biểu hiện năng lực

định

- Nhận thức đƣợc vấn đề TH.

vấn đề TH,

- Đặt đƣợc câu hỏi cho vấn đề nghiên cứu TH.

đề xuất câu

- Phân tích đƣợc vấn đề cần TH.

hỏi

nghiên

cứu.
- Đƣa ra các phán đoán cụ thể và lựa chọn đƣợc
kế loại phán đoán phù hợp.

Lập
2

hoạch

thực

hiện

- Xác định mục tiêu cần đạt của nội dung TH.
- Lựa chọn thiết bị, nguyên vật liệu và phƣơng
pháp thực hiện phù hợp.
- Sắp xếp logic, tuần tự các bƣớc thực hiện.
- Thao tác TH và quan sát, ghi chép số liệu thu

Thực hiện kế đƣợc.
3

hoạch TH

- Thu thập các thông tin theo yêu cầu, mục tiêu
TH
- Phân tích dữ liệu thu đƣợc để chứng minh làm
sáng tỏ hay bác bỏ giả thuyết nêu ra trong bài TH.
- Rút ra đƣợc kết luận từ kết quả TH thu đƣợc.

4

Viết báo cáo

- Xây dựng mẫu báo cáo kết quả TH.

thu hoạch và

- Trình bày và mô tả khoa học kết quả thu đƣợc.

đề

- Hợp tác nhóm để thảo luận kết quả nghiên cứu.

xuất

tƣởng mới.

ý

- Đề xuất cải tiến cho bài TH và các ý tƣởng mới.

15


1.2.3. Quan hệ giữa thí nghiệm với năng lực thực nghiệm.
Đổi mới trong dạy học chỉ rõ: Cần dạy cho HS “làm đƣợc gì từ những
cái đã biết” chứ không phải dạy cho HS “biết cái gì”, nghĩa là HS không phải
chỉ “biết đƣợc” mà phải “làm đƣợc”. Vậy HS phải “đƣợc làm”, bƣớc đầu là
làm thí nghiệm ngay trong các hoạt động học tập của chính mình.
Đặc điểm của môn Sinh học đƣợc hình thành và phát triển từ thực
nghiệm, trong thực nghiệm và bằng thực nghiệm nên năng lực thực nghiệm
sinh học là một trong những năng lực quan trọng không thể thiếu đối với HS.
Môn Sinh học là môn khoa học thực nghiệm. Tất cả kiến thức về sinh
học đều bắt nguồn từ quan sát và TN. Nhƣ vậy, việc HS làm TN rất quan
trọng trong rèn luyện và phát triển một số năng lực, đặc biệt là năng lực TH.
Học sinh trực tiếp tham gia vào các TN trong hoạt động học tập sẽ giúp
các em thƣờng xuyên đƣợc làm, đƣợc rút kinh nghiệm để nâng cao năng lực
thực nghiệm cho bản thân.
1.3. Cơ sở thực tiễn
1.3.1. Mục đích xác định thực trạng
Để đề xuất việc thiết kế và sử dụng các thí nghiệm sinh học đơn giản,
hiệu quả trong dạy học môn Sinh học ở trƣờng THPT, chúng tôi đã tìm hiểu

tình hình sử dụng các TN trong dạy học môn Sinh học của giáo viên trong các
trƣờng THPT trên địa bàn huyện Quốc Oai, thành phố Hà Nội. Qua những ƣu
điểm và hạn chế còn tồn tại, chúng tôi rút kinh nghiệm và đề xuất phƣơng án
phù hợp hơn để đạt mục tiêu cao hơn trong dạy học.
1.3.2. Phương pháp xác định thực trạng
Để xác định thực trạng sơ bộ ban đầu tôi dùng phƣơng pháp phỏng vấn:
phỏng vấn các tổ trƣởng chuyên môn, một số giáo viên dạy Sinh học trên địa
bàn huyện Quốc Oai, Thạch Thất để xác định sơ bộ hiện trạng sử dụng thí
nghiệm trong dạy học môn Sinh học.

16


Để điều tra thực trạng sử dụng TN trong dạy học môn Sinh học chúng tôi
dùng phiếu khảo sát (phụ lục 1) đối với 47 giáo viên dạy môn Sinh học tại 8
trƣờng THPT trên địa bàn cụm Quốc Oai – Thạch Thất.
Để tìm hiểu nhu cầu, hứng thú của học sinh khi đƣợc học tập thông qua
các TN, chúng tôi dùng phiếu khảo sát (phụ lục 2, 3) đối với khoảng 100 học
sinh trong trƣờng THPT Quốc Oai.
1.3.3. Nội dung xác định thực trạng
1.3.3.1. Thực trạng giáo viên Trung học phổ thông sử dụng thí nghiệm trong
dạy học Sinh học
Để khảo sát thực trạng sử dụng thí nghiệm trong dạy học môn Sinh học
THPT, chúng tôi tiến hành thiết kế phiếu khảo sát (phụ lục 1) và khảo sát trên
toàn bộ giáo viên dạy Sinh học thuộc 8 trƣờng THPT công lập trong cụm
Quốc Oai – Thạch Thất. Tổng số phiếu phát ra là 60 phiếu, số phiếu thu về là
47 phiếu. Kết quả khảo sát đƣợc thống kê trong bảng 1.2.
Qua bảng thống kê cho thấy tất cả GV đều nhận thấy việc sử dụng thí
nghiệm trong dạy học môn Sinh học là rất cần thiết (57,45%) hoặc cần thiết
(42,55%). Điều đó cho thấy các GV đều nhận thức đƣợc tầm quan trọng của

TN đối với dạy học môn Sinh học tại trƣờng THPT. 100% GV đều cho rằng
sử dụng TN trong dạy học sẽ kích thích đƣợc hứng thú học tập và phát triển
đƣợc năng lực thực hành cho HS. Đây cũng là hai tiêu chí quan trọng nhất mà
đề tài hƣớng tới. Đa số GV cũng cho rằng ngoài hai lí do trên thì TN sinh học
còn giúp phát huy tính tích cực, sáng tạo của HS (95,74%); củng cố kiến thức
vững chắc cho HS (93,62%) và 68,09% GV cho rằng nó giúp HS lĩnh hội
kiến thức mới.
Mặc dù hầu hết GV đều nhận thức đƣợc vai trò quan trọng của việc sử
dụng thí nghiệm sinh học đối với dạy và học nhƣng có tới 57,45% GV đƣợc
hỏi không thƣờng xuyên sử dụng TN, Mặt khác, các GV chủ yếu chỉ sử dụng
những TN đã đƣợc thiết kế trong các bài thực hành theo chƣơng trình, số ít

17