Tải bản đầy đủ

XÂY DỰNG CÁC BÀI TOÁN NHẬN THỨC TRONGCHƯƠNG TRÌNH SINH HỌC 12 NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA HỌCSINH

THÔNG TIN CHUNG VỀ SÁNG KIẾN
XÂY DỰNG CÁC BÀI TOÁN NHẬN THỨC TRONG
1. Tên sáng kiến:
CHƯƠNG TRÌNH SINH HỌC 12 NHẰM PHÁT TRIỂN
NĂNG LỰC NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA HỌC
SINH
2. Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: Môn Sinh học.
3. Thời gian áp dụng sáng kiến: Từ ngày 05 tháng 09 năm 2012 đến ngày 07
tháng 03 năm 2015.
4. Tác giả:
Họ và tên: Trần Thị Thanh Xuân
Năm sinh: 1979
Nơi thường trú: Lô 30 – Lê Văn Hưu - Khu đô thị Hòa Vượng
Trình độ chuyên môn: Thạc sĩ
Chức vụ công tác: Tổ phó tổ chuyên môn
Nơi làm việc: Trường THPT chuyên Lê Hồng Phong
Địa chỉ liên hệ: Trường THPT chuyên Lê Hồng Phong - 76 Vị Xuyên
Điện thoại: 0982826215
5. Đồng tác giả:
Không có
6. Đơn vị áp dụng sáng kiến:

Tên đơn vị: Trường THPT chuyên Lê Hồng Phong
Địa chỉ: 76 Vị Xuyên – Nam Định
Điện thoại: 0350 3640297


XÂY DỰNG CÁC BÀI TOÁN NHẬN THỨC TRONG CHƯƠNG
TRÌNH SINH HỌC 12 NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA HỌC SINH
I. Điều kiện hoàn cảnh tạo ra sáng kiến
Trong đổi mới giáo dục, ở hầu khắp các nước trên thế giới rất quan tâm đến
bồi dưỡng năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề cho học sinh thông qua các môn
học, thể hiện đặc biệt rõ nét ở trong quan điểm trình bày kiến thức và phương pháp
dạy học thông qua chương trình, sách giáo khoa.
Ở Việt Nam, định hướng đổi mới căn bản và toàn diện giáo dục nước ta trong
giai đoạn hiện nay 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”.
Các Nghị quyết Hội nghị lần thứ tư khoá VII (1993), lần thứ hai khoá VIII
(1997) của Ban chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam và Luật Giáo dục
đã nêu rõ: “Cuộc cách mạng về phương pháp giáo dục hướng vào người học, rèn
luyện và phát triển khả năng suy nghĩ, khả năng giải quyết vấn đề một cách năng
động, độc lập, sáng tạo ngay trong quá trình học tập ở nhà trường phổ thông. Áp
dụng những phương pháp giáo dục hiện đại để bồi dưỡng năng lực tư duy sáng
tạo, năng lực giải quyết vấn đề” (Văn kiện Hội nghị lần thứ hai Ban Chấp hành
Trung ương khóa VIII, Nxb Chính trị Quốc gia, Hà Nội, tr.41).
Trong Chiến lược phát triển giáo dục 2011 - 2020 đã được Thủ tướng Nguyễn
tấn Dũng phê duyệt cũng nêu rõ: “Tiếp tục đổi mới phương pháp dạy học và đánh
giá kết quả học tập, rèn luyện theo hướng phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động,
sáng tạo và năng lực tự học của người học”.
Các dự án phát triển Giáo dục tiểu học, Trung học cơ sở và Trung học phổ
thông ở nước ta hiện nay đang thực hiện đổi mới Giáo dục theo định hướng trên.
II. Mô tả giải pháp
2.1. Thực trạng
Mẫu phiếu điều tra năm 2013 tại các trường THPT chuyên Vĩnh Phúc, THPT
chuyên Bắc Giang, THPT chuyên Nam Định, THPT chuyên Hòa Bình đã cho thấy,
phần lớn giáo viên chưa nhận thức đầy đủ về khái niệm năng lực cũng như chưa
quan tâm đến việc rèn năng lực cho học sinh.


Tuy nhiên, những kĩ năng cấu thành năng lực thì ít nhiều cũng được giáo viên rèn
luyện.
Đặc biệt, vào đầu năm học 2014 – 2015, Bộ Giáo dục và đào tạo tổ chức tập huấn
Đổi mới phương pháp dạy học và đánh giá năng lực học sinh đã có tác động tích
cực đến việc giảng dạy và đánh giá của giáo viên.
Qua phân tích kết quả điều tra nhận thấy, đa số giáo viên cho rằng, việc rèn
luyện năng lực nghiên cứu khoa học chủ yếu là nhiệm vụ của các giảng viên ở các
trường Cao đẳng, Đại học. Do vậy, việc rèn luyện năng lực nghiên cứu khoa học
cho học sinh cấp THPT chưa thực sự được quan tâm.
Tuy nhiên, một số kỹ năng như giải quyết vấn đề, viết báo cáo, thuyết trình
cũng đã được giáo viên rèn luyện ở mức độ nhất định.
2.2. Mô tả giải pháp sau khi có sáng kiến
Từ năm 2006 – 2010, Việt Nam chỉ có 5 bằng sáng chế được đăng ký tại
Mỹ, trung bình mỗi năm có 1 bằng sáng chế. Trong khi đó, năm 2011, chúng ta
không có bằng sáng chế nào được đăng ký. Những con số trên đã phản ánh năng
lực nghiên cứu khoa học ở Việt Nam còn nhiều hạn chế.
Phát triển năng lực nói chung và năng lực nghiên cứu khoa học của học sinh
là việc làm cần thiết, phù hợp với chủ trương và định hướng đổi mới giáo dục. Với
đối tượng học sinh chuyên thì việc phát triển năng lực nghiên cứu khoa học là rất
cần thiết, nhằm phát hiện và bồi dưỡng những nhà khoa học chuyên ngành trong
tương lai.
Nghiên cứu khoa học là một hoạt động tìm kiếm, xem xét, điều tra, hoặc thử
nghiệm. Dựa trên những số liệu, tài liệu, kiến thức,… đạt được từ các thí nghiệm
nghiên cứu khoa học để phát hiện ra những cái mới về bản chất sự vật, về thế giới
tự nhiên và xã hội, và để sáng tạo phương pháp và phương tiện kỹ thuật mới cao
hơn, giá trị hơn. Con người muốn làm nghiên cứu khoa học phải có kiến thức nhất
định về lĩnh vực nghiên cứu và cái chính là phải rèn luyện cách làm việc tự lực, có
phương pháp từ lúc ngồi trên ghế nhà trường.
Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN
Tổng quan nghiên cứu về năng lực nghiên cứu khoa học, bài toán nhận
thức và mối quan hệ
1.1.1. Năng lực
Khái niệm
1.1.


Khái niệm “năng lực” (tiếng Anh: competence) đầu tiên được nhà ngôn ngữ
học người Mỹ N. Chomsky sử dụng để chỉ năng lực ngôn ngữ của một thành viên
trong một cộng đồng ngôn ngữ nào đó, để đối lập với khái niệm “ngữ thi”
(performance) tức là kết quả của một hoạt động ngôn ngữ. Sau đó, các nhà lý luận
dạy học ngoại ngữ sử dụng rộng rãi thuật ngữ này để chỉ một năng lực nào đó trong
quá trình lĩnh hội ngôn ngữ đích. Trong lý luận dạy học nói chung, khái niệm
“năng lực” có nhiều định nghĩa khác nhau.
X. Rogiers đã mô hình hoá khái niệm năng lực thành các kĩ năng hành động
trên những nội dung cụ thể trong một loại tình huống hoạt động: “Năng lực chính là
sự tích hợp các kĩ năng tác động một cách tự nhiên lên các nội dung trong một loạt
các tình huống cho trước để giải quyết những vấn đề do tình huống này đặt ra”.
Năng lực là khả năng cá nhân đáp ứng các yêu cầu phức hợp và thực hiện
thành công nhiệm vụ trong một bối cảnh cụ thể” (OECD, 2002).
Năng lực được xây dựng trên cơ sở tri thức, thiết lập qua giá trị, cấu trúc như
là các khả năng, hình thành qua trải nghiệm/củng cố qua kinh nghiệm, hiện thực
hóa qua ý chí (John Erpenbeck 1996).
Năng lực là các khả năng và kĩ năng nhận thức vốn có ở cá nhân hay có thể
học được… để giải quyết các vấn đề đặt ra trong cuộc sống. Năng lực cũng hàm
chứa trong nó tính sẵn sàng hành động, động cơ, ý chí và trách nhiệm xã hội để có
thể sử dụng một cách thành công và có trách nhiệm các giải pháp... trong những
tình huống thay đổi (Weinert, 2001).
Năng lực của người học là khả năng làm chủ những hệ thống kiến thức, kĩ
năng, thái độ... phù hợp với lứa tuổi và vận hành (kết nối) chúng một cách hợp lí
vào thực hiện thành công nhiệm vụ học tập, giải quyết hiệu quả những vấn đề đặt ra
cho chính các em trong cuộc sống (Nguyễn Công Khanh, 2013).
“Năng lực là khả năng cá nhân đáp ứng các yêu cầu phức hợp và thực hiện
thành công nhiệm vụ trong một bối cảnh cụ thể”.
Năng lực cần được xác định bởi một loạt các tình huống và các nhiệm vụ đó
phải được làm chủ và đánh giá có thể được thực hiện bằng cách đối đầu với các
sinh viên với một mẫu như (cuối cùng mô phỏng) các tình huống.
Cấu trúc năng lực
Năng lực của học sinh là một cấu trúc động (trừu tượng), có tính mở, đa
thành tố, đa tầng bậc, hàm chứa trong nó không chỉ là kiến thức, kĩ năng,... mà cả
niềm tin, giá trị, trách nhiệm xã hội... thể hiện ở tính sẵn sàng hành động của các


em trong môi trường học tập phổ thông và những điều kiện thực tế đang thay đổi
của xã hội.
Các loại năng lực
+ Năng lực chung: ở các nhóm nước khác nhau có những năng lực chung
khác nhau. Chương trình Việt Nam sau 2015 có 9 năng lực chung chia 3 nhóm.
Năng lực chung là những năng lực cơ bản, thiết yếu để con người có thể sống và
làm việc bình thường trong xã hội.
Những năng lực chung này được hình thành và phát triển liên quan đến nhiều
môn học, vì thế có nước gọi là năng lực xuyên chương trình. Mỗi năng lực chung
cần: a) Góp phần tạo nên kết quả có giá trị cho xã hội và cộng đồng; b) Giúp cho
các cá nhân đáp ứng được những đòi hỏi của một bối cảnh rộng lớn và phức tạp; c)
Chúng có thể không quan trọng với các chuyên gia, nhưng rất quan trọng với tất cả
mọi người.
Có 8 năng lực sau đây được khá nhiều nước đề xuất/lựa chọn, gồm: (1) Tư
duy phê phán, tư duy logic; (2) Sáng tạo, tự chủ; (3) Giải quyết vấn đề; (4) Làm
việc nhóm - quan hệ với người khác; (5) Giao tiếp, làm chủ ngôn ngữ; (6) Tính
toán , ứng dụng số; (7) Đọc - viết (literacy); (9) Công nghệ thông tin- truyền thông
(ICT).
Trong dự thảo “Mục tiêu và chuẩn trong chương trình giáo dục phổ thông
sau năm 2015”, Việt Nam đề xuất 9 năng lực chung chia thành 3 nhóm năng lực.
Mỗi môn học sẽ tham gia rèn luyện các năng lực chung này ở các mức độ khác
nhau.
+ Năng lực đặc thù môn Sinh học:
Theo nghiên cứu đề xuất của trường Đại học Victoria (Úc) thì hệ thống các
năng lực Sinh học bao gồm 4 nhóm năng lực chính như sau:
* Tri thức về sinh học (Biology knowledge): Kiến thức và kĩ năng cần thiết để có
thể đảm nhận một công việc trong lĩnh vực sinh học (giáo viên sinh học, nhà
nghiên cứu sinh học) hoặc có thể tiếp tục học sau đại học về lĩnh vực sinh học.
- Kiến thức về sự đa dạng sinh học ở mọi cấp độ từ gen, tế bào, cơ quan, cơ thể, sự
tương tác giữa các cá thể, quần thể, quần xã và hệ sinh thái.
- Hiểu biết về các nguyên lí di truyền và cơ chế dẫn đến sự đa dạng đó (quy luật di
truyền của Menđen, di truyền phân tử, di truyền quần thể…).
- Áp dụng các nguyên lí của học thuyết và cơ chế tiến hoá để giải thích được sự đa
dạng sinh học.
- Hiểu biết về cấu trúc và chức năng của thực vật, động vật.


- Sử dụng được những kiến thức về các lĩnh vực như toán học, vật lí, hóa học để
giải quyết các vấn đề liên quan trong sinh học.
- Hiểu biết về lịch sử nghiên cứu sinh học và vai trò to lớn của sinh học đối với xã
hội.
* Năng lực nghiên cứu: Hiểu biết và sử dụng được các nguyên lí của phương pháp
nghiên cứu khoa học, áp dụng được các phương pháp thực nghiệm để giải quyết
các vấn đề khoa học.
- Nghiên cứu lí thuyết: Tổng hợp tài liệu và đánh giá được các tài liệu khoa học.
- Thu thập số liệu, các bằng chứng khoa học thông qua việc quan sát và thực
nghiệm, đề xuất được vấn đề nghiên cứu.
- Đề xuất được các giả thuyết có khả năng kiểm chứng được bằng thực nghiệm, dự
đoán được kết quả nghiên cứu.
- Thiết kế được các thí nghiệm để kiểm chứng giả thuyết.
- Biết cách quan sát và ghi chép, thu thập số liệu, kết quả nghiên cứu.
- Sử dụng được toán xác xuất thống kê để phân tích và đánh giá dữ liệu thu được,
từ đó đưa ra được các kết luận phù hợp.
- Rút ra được kết luận
- Truyền đạt kết quả và những ý tưởng rõ ràng và có hiệu quả vào báo cáo khoa
học, văn bản và thuyết trình.
- Thể hiện một mức độ hiểu biết sâu sắc về các nghiên cứu bằng cách đề xuất các
bước trong tương lai cần thiết để tiếp tục các mục tiêu của thí nghiệm.
* Năng lực thực địa: Sử dụng được các quy tắc và kĩ thuật an toàn để thực hiện các
nghiên cứu trong môi trường.
- Dự đoán, lập kế hoạch thực địa.
- Chuẩn bị các phương tiện, thiết bị cần thiết để thực địa.
- Sử dụng được bản đồ thực địa và xác định được đúng những vị trí cần nghiên cứu
trong môi trường.
- Sử dụng được các thiết bị thực địa để quan sát, xác định các thông số, thu thập và
xử lí mẫu . . .
* Năng lực thực hiện trong phòng thí nghiệm: Sử dụng được các quy tắc và kĩ thuật
an toàn để thực hiện các nghiên cứu trong phòng thí nghiệm.
- Thực hiện các quy tắc an toàn phòng thí nghiệm.
- Vận hành máy móc trong phòng thí nghiệm theo đúng quy trình.
- Sử dụng được thành thạo các thiết bị thí nghiệm thích hợp.
- Tìm lỗi và tối ưu hóa các phương pháp và kĩ thuật.
- Thực hiện các kĩ năng cơ bản liên quan các thí nghiệm theo các phương pháp và
thủ tục tiêu chuẩn.


Theo chuẩn năng lực của CHLB Đức, các năng lực người học cần đạt khi
học Sinh học bao gồm:
- Kiến thức môn học: Hiện tượng sinh học, khái niệm, nguyên tắc, biết sự kiện và
khái niệm cơ bản liên quan
- Nghiên cứu khoa học: Quan sát, so sánh, thử nghiệm, sử dụng các mô hình và áp
dụng các kĩ thuật làm việc
- Truyền thông: Thiết lập và trao đổi thông tin đề cập đến môn học
- Đánh giá các quy chuẩn: Công nhận và đánh giá hiện trạng sinh học trong các bối
cảnh khác nhau
Theo tác giả Phan Thị Thanh Hội và Trần Khánh Ngọc ở trường phổ thông, các năng
lực chuyên ngành Sinh học mà học sinh cần đạt được đó là: Năng lực kiến thức Sinh
học; Năng lực nghiên cứu khoa học (Năng lực quan sát, năng lực thực nghiệm) và Năng
lực thực hiện trong phòng thí nghiệm.
- Năng lực kiến thức sinh học bao gồm các kiến thức về cấu tạo cơ thể thực vật, động
vật, con người; kiến thức về các hoạt động sống của thực vật, động vật; kiến thức về đa
dạng sinh học; kiến thức về các quy luật di truyền, tiến hoá và sinh thái học. Kiến thức
về Sinh học hệ thống: các cấp độ từ phân tử - tế bào - cơ thể - quần thể/ loài - quần xã/
hệ sinh thái - sinh quyển.
- Năng lực nghiên cứu khoa học bao gồm: Năng lực quan sát và năng lực thực nghiệm
- Năng lực thực hiện trong phòng thí nghiệm bao gồm các kĩ năng chính như: Kĩ năng
sử dụng kính hiển vi; kĩ năng thực hiện an toàn phòng thí nghiệm; kĩ năng thiết kế một
số tiêu bản đơn giản; kĩ năng bảo quản một số mẫu vật thật.
1.1.2. Năng lực nghiên cứu khoa học
* Khái niệm năng lực nghiên cứu khoa học
- Khoa học: Từ “khoa học” xuất phát từ tiếng Latin “Scienta”, nghĩa là tri thức.
Theo Webter’s New Collegiste Dictionary, “Khoa học” được định nghĩa là “những
tri thức đạt được qua kinh nghiệm thực tế và nghiên cứu”. Theo Pieere Auger, khoa
học là hệ thống tri thức về mọi loại quy luật của vật chất và sự vận động của vật
chất, những quy luật của tự nhiên, xã hội, tư duy. Tri thức khoa học là những tri
thức được tích lũy qua hoạt động nghiên cứu nghiên cứu khoa học, thông qua kết
quả của việc quan sát, thí nghiệm các hiện tượng, sự kiện, hoạt động xảy ra trong
các hoạt động xã hội và hoạt động tự nhiên. Dựa vào đối tượng nghiên cứu khoa
học, có thể phân loại khoa học thành: khoa học tự nhiên và khoa học trừu tượng
(khoa học chính xác); khoa học kĩ thuật và công nghệ (kĩ thuật điện tử, kĩ thuật di
truyền),


Theo J. Beillerot (1991), ở các nước phương Tây, từ “khoa học” được dùng
chung với từ “nghiên cứu” từ những năm 1930, để chỉ một hoạt động tuân thủ một quy
trình chặt chẽ và khách quan nhằm tìm hiểu những vấn đề mà nhà khoa học quan tâm.
Vì thế, việc tự học về phương pháp nghiên cứu khoa học là điều kiện bắt buộc đối với
nhà khoa học.
Nghiên cứu khoa học là một quy trình chặt chẽ bao gồm nhiều công đoạn,
nhiều thao tác và nhiều yêu cầu khác nhau. Trong Từ điển Nghiên cứu khoa học,
Lefrançois (1991) định nghĩa hoạt động này như sau: “Nghiên cứu khoa học là mọi hoạt
động có hệ thống và chặt chẽ bao hàm một phương pháp luận nghiên cứu phù hợp với
một hệ vấn đề nhằm tìm hiểu một hiện tượng, giải thích hiện tượng và khám phá một số
quy luật. Nghiên cứu khoa học là nơi đối chiếu giữa những tiền giả định lý thuyết và
thực tế như nó được cảm nhận’.
Theo Beillerot, xét ở góc độ hoạt động nghiên cứu và hoạt động trí tuệ, nghiên
cứu khoa học bao gồm các tiêu chí sau đây:
- Tiêu chí 1: đó là một hoạt động sản sinh ra kiến thức mới.
- Tiêu chí 2: đó là một quy trình chặt chẽ.
- Tiêu chí 3: phải có công bố kết quả.
- Tiêu chí 4 : phải có nhận xét phê phán về nguồn gốc, phương pháp, cách thức tiến
hành của nghiên cứu.
- Tiêu chí 5: phải có tính hệ thống trong việc thu thập dữ liệu.
- Tiêu chí 6: phải có diễn giải nghiên cứu theo các lý thuyết hiện hành khi xây dựng vấn
đề nghiên cứu cũng như khi diễn giải các dữ liệu nghiên cứu.
Để có thể làm nghiên cứu khoa học được, người nghiên cứu phải làm chủ được
nhiều phương pháp nghiên cứu khác nhau, tùy theo tính chất của đề tài, mục tiêu nghiên
cứu, cách tiếp cận nghiên cứu... Bao trùm các phương pháp đó là phương pháp khoa
học, được GS. Lê Thành Khôi định nghĩa như sau: “Phương pháp khoa học chủ yếu
không đưa ra kết luận nào mà không có chứng cứ; phải dựa trên những kết quả cụ thể,
được kiểm soát một cách khách quan chứ không phải dựa trên những ý kiến cá nhân
thường xuất phát từ kinh nghiệm hạn hẹp; phải phân biệt những dữ liệu và sự diễn dịch
những dữ liệu đó, không gò các sự việc vào lý thuyết mà phải điều chỉnh lý thuyết cho
phù hợp với sự việc; phải có tính phê phán, nghĩa là phải chấp nhận việc xem xét lại lý
thuyết, dù cho nó đã hoàn chỉnh đến đâu chăng nữa” (Lê Thành Khôi, 1981, dẫn lại từ
Tsafak G., 2001, tr.77).


Theo tác giả Trần Thanh Ái, mục tiêu của nghiên cứu khoa học là sản sinh ra
kiến thức mới. Vì thế, nhà khoa học phải có đủ kiến thức để phát hiện ra ranh giới giữa
“cái đã biết” của khoa học và cái chưa biết. Để đạt được điều này, mỗi cá nhân phải tự
học để bổ sung kiến thức khoa học chuyên ngành.
Creswell định nghĩa: “Nghiên cứu là một quá trình có các bước thu thập và
phân tích thông tin nhằm gia tăng sự hiểu biết của chúng ta về một chủ đề hay một
vấn đề.” Nó bao gồm ba bước: Đặt câu hỏi, thu thập dữ liệu để trả lời cho câu hỏi,
và trình bày câu trả lời cho câu hỏi đó.
Nghiên cứu khoa học (scientific research) dựa vào việc ứng dụng các
phương pháp khoa học, khai thác trí tò mò. Hình thức nghiên cứu này cung cấp
thông tin và lý thuyết khoa học nhằm giải thích bản chất và tính chất của thế giới.
Nó có thể giúp tạo ra những ứng dụng thực tiễn. Hoạt động nghiên cứu khoa học
được tài trợ bởi các cơ quan chính quyền, các tổ chức tài trợ, và các nhóm tư nhân,
bao gồm nhiều công ty. Hoạt động nghiên cứu khoa học có thể được phân loại tùy
theo lĩnh vực học thuật và ứng dụng. Nghiên cứu khoa học là một tiêu chí được sử
dụng rộng rãi trong đánh giá vị thế của một cở sở học thuật.
Theo tác giả Nicole Wellnitz & Jürgen Mayer, năng lực nghiên cứu khoa học
bao gồm:
1. Đặt câu hỏi
2. Đưa giả thuyết
3. Thiết kế: Lên kế hoạch, thực hiện và thu thập dữ liệu
4. Đánh giá
Một số tác giả lại cho rằng, phương pháp nghiên cứu khoa học nói chung là
một trình tự gồm sáu bước sau. Các bước cơ bản là:
1. Đặt vấn đề, mục đích, hoặc câu hỏi nghiên cứu
Đặt vấn đề hay câu hỏi nghiên cứu là phần quan trọng nhất của phương pháp
nghiên cứu khoa học. Mỗi một phần dự án của bạn được thực hiện để trả lời câu hỏi
này. Các câu hỏi nghiên cứu đôi khi được hình thành như là một tuyên bố và được
gọi là “vấn đề” hoặc “Báo cáo vấn đề’’ mục tiêu hay những ý tưởng mà bạn đang
cố gắng để kiểm chứng là gì? câu hỏi khoa học mà bạn đang cố gắng trả lời là gì?
2. Những giả định


Giả định là một dạng dự báo, được hình thành như một tuyên bố mà bạn đề
nghị để dẫn tới câu trả lời cho câu hỏi nghiên cứu. Giải thích một cách thuyết phục
các dự án mà bạn sử dụng để chứng minh cho mục đích của mình. Bạn nên cố gắng
trình bày kỹ về các kết luận có được thông qua đo lường. Không phải lúc nào kết
luận của bạn cũng phù hợp với giả thuyết của bạn.
3. Danh mục tài liệu
Danh sách tất cả các vật tư thiết bị được sử dụng trong nghiên cứu hoặc thử
nghiệm. Danh sách các tài liệu của bạn phải bao gồm các trình tự của tất cả thao
tác.
4. Trình tự
Là mô tả chi tiết, từng bước về cách bạn thực hiện thử nghiệm. Hãy mô tả rõ
ràng cách mà bạn khống chế các biến số cũng như từng bước làm thế nào bạn lấy
được kết quả cuối cùng thông qua đo lường để chứng minh hay bác bỏ giả thuyết
của mình. Các tiến trình mà bạn thực hiện nên được đúc kết theo một phương pháp
mà theo đó một người khác dễ dàng nên có thể thực hiện lại. Hình ảnh mô tả các
thao tác được hiện rõ trên bảng hiển thị của bạn.
5. Tầm quan sát, dữ liệu, kết quả
Các kết quả thường là dưới hình thức một tuyên bố để giải thích hoặc diễn
giải dữ liệu. Kết quả thu được ở dạng dữ liệu thô, đồ thị, kết luận rút ra từ những dữ
liệu bạn có. Hình ảnh cũng có thể được sử dụng ở đây.
6. Kết luận
Kết luận là một bản tóm tắt các nghiên cứu và các kết quả của thử nghiệm.
Đây là nơi bạn trả lời các vấn đề của bạn hay câu hỏi nghiên cứu. Bạn đưa ra một
tuyên bố cho dù dữ liệu của bạn có hỗ trợ giả thuyết của bạn hay không. Bạn phải
có đủ dữ liệu để chứng minh một phần hoặc phản bác toàn bộ giả thuyết của mình.
Trong trường hợp này, bạn có thể giải thích tại sao có các kết quả khác nhau. Các
phương pháp khoa học không phải là đúc bằng bê tông mà nó là một hệ thống,


minh bạch và khá dễ để học hỏi và sử dụng mà không nhà khoa học nào có thể sử
dụng nó cho lợi ích riêng của họ.
- Năng lực nghiên cứu khoa học:
Về năng lực nghiên cứu, theo A. Šeberová, đó là một hệ thống mở và không
ngừng phát triển, bao gồm các kiến thức trong lĩnh vực nghiên cứu, các thái độ và
sự sẵn sàng của cá nhân cho phép các giảng viên thực hiện một nghiên cứu giáo
dục trong khuôn khổ hoạt động nghề nghiệp của họ. Nói một cách tổng quát, cũng
như mọi năng lực khác, năng lực nghiên cứu khoa học bao gồm 3 thành tố chủ yếu:
kiến thức, kỹ năng và thái độ.
Nghiên cứu khoa học là một họat động tìm kiếm, xem xét, điều tra, hoặc thử
nghiệm. Dựa trên những số liệu, tài liệu, kiến thức,… đạt được từ các thí nghiệm
nghiên cứu khoa học để phát hiện ra những cái mới về bản chất sự vật, về thế giới
tự nhiên và xã hội, và để sáng tạo phương pháp và phương tiện kỹ thuật mới cao
hơn, giá trị hơn. Con người muốn làm nghiên cứu khoa học phải có kiến thức nhất
định về lĩnh vực nghiên cứu và cái chính là phải rèn luyện cách làm việc tự lực, có
phương pháp từ lúc ngồi trên ghế nhà trường.
* Cấu trúc năng lực nghiên cứu khoa học
Bao gồm một số kĩ năng: đặt câu hỏi, hình thành giả thuyết, xây dựng kế
hoạch điều tra và xử lí số liệu (Möller, Grube, & Mayer, 2008; Möller, Grube,
Hartmann, & Mayer, 2009).
Mỗi học sinh được đưa vào nghiên cứu khoa học một cách chu kì và được
kết hợp với lí luận khoa học nhằm phát triển kiến thức khoa học (Lederman, 2008).
Theo tác giả Vũ Cao Đàm (1995), phương pháp nghiên cứu khoa học gồm các
bước sau đây:
Bước 1: Quan sát sự vật, hiện tượng và xác định vấn đề cần nghiên cứu.
Bước 2: Thiết lập giả thuyết hoặc dự đoán về vấn đề nghiên cứu.
Bước 3: Thu thập và xử lý thông tin cần nghiên cứu.
Bước 4: Kết luận xác nhận hay phủ nhận giả thuyết về vấn đề nghiên cứu.
Theo tác giả Trần Thanh Ái, hệ thống các kỹ năng của năng lực nghiên cứu khoa
học bao gồm:
1. Kỹ năng xây dựng đề tài nghiên cứu
Xây dựng đề tài nghiên cứu là một kỹ năng vô cùng quan trọng, vì nó quyết định
sự thành công hay thất bại của nghiên cứu. Đề tài nghiên cứu không phải là cái có sẵn,
mà là kết quả của cả một quá trình phức tạp và biện chứng, từ những ghi nhận có được


trong quá trình lĩnh hội kiến thức chuyên ngành đến kỹ năng quan sát và phân tích thực
tế và việc đối chiếu những phân tích đó với tình trạng kiến thức hiện tại, để phát hiện
vấn đề nghiên cứu.
2. Kỹ năng thiết kế nghiên cứu
Thiết kế một công trình nghiên cứu phải tương ứng với mục tiêu nghiên cứu của
đề tài, loại dữ liệu định thu thập, phương pháp phân tích... Không có một công thức cố
định như các công thức toán học để người nghiên cứu rập khuôn cho mọi nghiên cứu
khác nhau. Vì thế, nhà nghiên cứu phải có kỹ năng thiết kế nghiên cứu để có thể tiến
hành một cách độc lập.
3. Kỹ năng thu thập dữ liệu
Nghiên cứu khoa học hiện đại phải dựa vào những dữ liệu thường nghiệm. Vì
thế, việc thu thập dữ liệu là công đoạn rất quan trọng.
4. Kỹ năng phân tích dữ liệu và sử dụng công cụ phân tích
Phân tích dữ liệu nhằm mục đích làm nổi bật những đặc điểm, đặc tính, tính chất
của đối tượng nghiên cứu (nghiên cứu mô tả) hoặc nhằm giúp người nghiên cứu kiểm
chứng giả thuyết (nghiên cứu giải thích).
5. Kỹ năng phê phán
Kỹ năng phê phán dựa trên sự đối chiếu giữa kiến thức hiện hành với thực tế
khách quan, để phát hiện ra sự bất lực của kiến thức hiện hành trong việc lý giải thực tế.
Khoa học hiện đại dựa trên nguyên lý là kiến thức của nhân loại thì luôn lạc hậu với
thực tế, vì vậy, nhân loại luôn luôn phải phát hiện ra những chỗ khiếm khuyết đó để
không ngừng bổ sung kiến thức mới, bằng cách “phải chấp nhận việc xem xét lại lý
thuyết, dù cho nó đã hoàn chỉnh đến đâu chăng nữa” (Lê Thành Khôi, 2001).
6. Kỹ năng lập luận
Nghiên cứu khoa học dựa trên nền tảng thuyết phục bằng các lập luận và chứng
minh. Những lập luận phải dựa trên cơ sở khoa học đã được cộng đồng khoahọc công
nhận, chứ không phải dựa trên cảm nghĩ chủ quan, hay trên ý kiến của đám đông. Kỹ
năng lập luận chẳng những giúp nhà khoa học xây dựng luận điểm của mình một cách
chặt chẽ, thuyết phục mà còn có thể giúp họ phát hiện ra những bất cập giữa lý thuyết
và thực tế, làm nền tảng cho những phát hiện khoa học có ý nghĩa.
7. Kỹ năng viết bài báo (báo cáo) khoa học
Một công trình nghiên cứu phải được kết thúc bằng bài báo hoặc báo cáo khoa
học. Việc trình bày bài viết đòi hỏi nhà nghiên cứu phải có kỹ năng thông tin, viết


những gì cần viết, thể hiện chính xác bản chất của sự việc sao cho người đọc nào cũng
hiểu giống nhau.
Đầu tiên là các tiến trình hợp lý của phương pháp khoa học, cụ thể là xác
định các vấn đề; hình thành giả thuyết; suy luận, thu thập và phân tích dữ liệu; và
nguồn gốc của một kết luận. Thứ hai là việc sử dụng một khuôn khổ sử dụng các
khái niệm về cấu trúc, quá trình và kết quả để hoàn thành các phương pháp khoa
học và áp dụng các thực hành tốt hiện nay. Thứ ba là tầm quan trọng của việc phổ
biến, và các kỹ năng cần thiết để viết một bài nghiên cứu.
Andrea Möller, Christiane Grube, Stefan Hartmann & Jürgen Mayer, cho
rằng, việc nghiên cứu khoa học có thể được miêu tả trong 4 kỹ năng: tạo câu hỏi,
đưa giả thuyết, lên kế hoạch tìm hiểu và giải thích số liệu. Các tác giả đã tiến hành
một nghiên cưau kiểm tra nhằm kiểm tra khả năng nghiên cứu của học sinh từ lớp 5
đến lớp 10 (10 đến 16 tuổi). Một bài kiểm tra giấy được tiến hành với 1129 học
sinh vào lúc bắt đầu và kết thúc kỳ học. Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng:
- Khả năng nghiên cứu ở học sinh lớp 5 đến 8 tăng nhiều hơn so với lớp 9 và lớp 10.
Nó có thể bởi vì các học sinh lớp lớn bị quá tải bởi những hiểu biết về phương pháp
và bởi vì những cách dạy không dựa trên sự tự tìm hiểu của học sinh bị gây nên bởi
chương trình học nặng tính học thuật.
- Khả năng nghiên cứu của học sinh ở các khối cho thấy, sự tăng lên nói chung chủ
yếu là do sự cải thiện về các kỹ năng tạo câu hỏi, đưa giả thuyết, lên kế hoạch tìm
hiểu. Khả năng của học sinh ở ba kỹ năng trên tăng đáng kể chỉ trong vòng một học
kỳ.
- Khả năng nghiên cứu của học sinh ở các loại trường tốp đầu được tăng lên rất rõ,
trong khi đó ở những trường thuộc tốp cuối thì không được cải thiện nhiều.
Từ kết quả nghiên cứu trên, các tác giả cũng đề xuất giải pháp để nâng cao
năng lực nghiên cứu khoa học của học sinh là phải tạo ra môi trường học tập có thể
khuyến khích học sinh tham gia vào những quy trình nghiên cứu khoa học.
Theo tác giả Phan Thị Thanh Hội và Nguyễn Thị Phương Thúy, quy trình
nghiên cứu khoa học gồm các bước:
Bước 1: Quan sát và xác định vấn đề nghiên cứu
Bước 2: Đặt câu hỏi nêu vấn đề
Bước 3: Nêu giải thuyết nghiên cứu
Bước 4: Nghiên cứu tài liệu
Bước 5: Thiết kế thí nghiệm
Bước 6: Kết luận về vấn đề nghiên cứu
Bước 7: Viết báo cáo và thuyết trình


1.1.3. Tổng quan về bài toán nhận thức

Lịch sử ra đời bài toán nhận thức gắn liền với văn minh nhân loại. Bài toán
nhận thức vừa là phương tiện, sản phẩm trung gian, là cầu nối trước khi con người
nhận thức sự vật khách quan.
Ở các trường phổ thông hiện nay, bài toán nhận thức được các giáo viên gia
công trên cơ sở kinh nghiệm, Những thiết kế bài to án nhận thức dựa trên 3 tiền đề:
dựa vào cái đã có, dựa vào cái chưa có, cái đã có nhưng chỉ giảng tiềm năng.
Mỗi bài toán nhận thức có nhiều mức độ biểu hiện ở chỗ số lượng và chất
lượng các ẩn số chứa đựng trong giả thuyết và kết luận. Việc giải bài toán đó phụ
thuộc vào năng lực nhận thức của mỗi các nhân, cho nên trong dạy học, việc sử
dụng bài tóan nhận thức đúng trình độ, phù hợp về số lượng và thời lượng sẽ tạo cơ
hội phân hóa học sinh một cách tối ưu.
Trong lĩnh vực Sinh học, Đacuyn đã xây dựng bài toán nhận thức là chứng
minh sinh giới có tính thống nhất và đa dạng. Trên cơ sở các dữ kiện lẻ tẻ, rời rạc,
các mẫu thu được trong ngoại cảnh, Đacuyn đã móc nối các sự kiện đã quan sát
được thành một chỉnh thể logic và hình thành thuyết tiến hóa hoàn chỉnh. Ông đã
thành công trong việc sử dụng chọn lọc tự nhiên để giải quyết bài toán nhận thức
của mình.
1.1.4. Mối quan hệ giữa bài toán nhận thức và năng lực nghiên cứu khoa học
Khi học sinh giải được các bài toán nhận thức thì sẽ tìm được nguồn tri thức
mới cho học sinh rồi bằng quy trình chuyển vào bộ nhớ của mình thông qua thao
tác tư duy logic.
Nhiệm vụ của giáo viên là tạo ra tình huống để người học đưa ra các tri thức
đã được tích lũy để vận dụng vào một mục đích nào đó. Điều này là hết sức cần
thiết, nó là yếu tố quan trọng giúp cho học sinh ở trình độ nhận thức nào cũng biết
vận dụng vào thực tiễn.
Bài toán nhận thức được coi như là biện pháp tích cực để học sinh tiếp thu tri
thức mới. Các bài toán nhận thức chứa đựng những yêu cầu, đòi hỏi học sinh phải
đề xuất được các giả thuyết. Trên cơ sở đánh giá giả thuyết, học sinh sẽ tự đánh giá
được kiến thức của mình ở mức độ nào, cần bổ sung ra sao và cần phải hợp tác với
bạn bè như thế nào? Từ đó rèn luyện được biện pháp để nhận thức thế giới khách
quan và biết rằng thế giới khách quan không cho sẵn chúng ta cái gì mà muốn nhận
thức nó cần phải tạo cho mình một quy trình tiếp nhận và phải biết mổ xẻ để phân
loại những dấu hiệu bản chất và không bản chất, đưa những hiệu bản chất theo một
quy trình để bộc lộ những kiến thức cần lĩnh hội.


Bài toán nhận thức thúc đẩy tính tích cực của học sinh. Bài tóan nhận thức
kích thích định hướng rèn phương pháp nghiên cứu tài liệu. Ở đây, nó chứa đựng
cả những vấn đề đã biết và những vấn đề chưa biết mà đòi hỏi người học cần khám
phá. Cái chưa biết chính là kết luận. Vì vậy, bài toán nhận thức là phương tiện tốt
nhất, hiệu quả nhất giúp học sinh tự giác nghiên cứu tài liệu, thu thập tài liệu, phân
tích và rút ra được kết luận cho vấn đề nghiên cứu.
1.2. Cơ sở thực tiễn
1.2.1. Đặc điểm về tâm lí lứa tuổi đặc biệt từ đặc điểm về năng lực tư duy và nhận thức
của học sinh trung học phổ thông.
Học sinh trung học phổ thông ở lứa tuổi 16-18 đang ở giai đoạn phát triển cả
về thể chất và tâm hồn có khả năng tự ý thức, tự đánh giá, tự điều chỉnh trong hoạt
động học tập; tri giác có chủ định chiếm ưu thế, năng lực ghi nhớ tăng lên rõ rệt, sự
tập trung chú ý cao hơn và có khả năng di chuyển, chú ý tốt: hoạt động học tập dần
dần hướng vào thoả mãn nhu cầu nhận thức,… Mặt khác, do tiếp xúc với nhiều
môn học, nhiều thầy, cô giáo, nhiều phương pháp dạy học,… nên đòi hỏi các em
phải có những biến chuyển lớn về năng lực quan sát, ghi nhớ, tư duy lôgic, tính độc
lập, kiên trì, tư duy phê phán,… . Những đặc điểm này tạo điều kiện thuận lợi cho
việc hình thành và phát triển năng lực giải quyết vấn đề, năng lực nghiên cứu khoa
học.
1.2.2. Đặc điểm của học sinh trường THPT chuyên
Dựa trên kết quả nghiên cứu của Bộ Giáo dục và Đào tạo năm 2013 về chỉ số
IQ, AQ, EQ của học sinh trường THPT chuyên đã cho thấy, đối tượng học sinh này
có tư duy logic, khả năng nhận thức tốt và đặc biệt là chỉ số vượt khó tương đối
cao.
Chương 2: THIẾT KẾ BÀI TOÁN NHẬN THỨC VÀ VẬN DỤNG
2.1. Nguyên tắc thiết kế bài toán nhận thức
1. Bài toán nhận thức phải chứa quy trình công nghệ nhận thức và ứng dụng
vào thực tiễn.
Bài toán nhận thức phải đảm bảo khi giải bài toán học sinh phải rút ra nhiều
kiến thức nhất, nhiều quy trình công nghệ nhất tạo “vốn” cho người giải. Vốn đó
chính là quy trình công nghệ để đi đến việc nhận thức được kiến thức đó. Muốn
vậy, bài toán nhận thức phải có nhiều đại lượng, nhiều mối quan hệ. Các đại lượng
phải chứa đựng phải chứa đựng các sự kiện cụ thể hoặc ở dạng tiềm ẩn rồi thông


qua việc tìm tòi, gắn nối, lập luận logic dựa vào năng lực của mình để hiểu các giả
thiết của đề bài. Các đại lượng vốn có của đề bài không phải là những sự kiện riêng
lẻ mà chúng phải có mối quan hệ hữu cơ với nhau. Từ bản chất nhận thức một tri
thức nào đó, thông qua bài toán nhận thức, dựa vào tri thức đó có thể phát hiện
hàng loạt tri thức mới, đảm bảo người học phải áp dụng tri thức vào thực tiễn, mở
rộng nâng cấp các tri thức để có thể giải quyết những tình huống mới trong thực
tiễn.
Ví dụ: Bài toán nhận thức về phép lai một cặp tính trạng của Menđen, từ kết
quả kiểu hình ở F2 là 3 tính trạng trội : 1 tính trạng lặn. Menđen đã phát hiện ra sự
vận động của các nhân tố di truyền ở tế bào F1 là đồng đều về 2 giao tử.
2. Bài toán nhận thức phải có tính khái quát cao
Bài toán nhận thức gồm những bài tập cụ thể phù hợp nằm trong tọa độ nhất
định, với trình độ nhận thức của người học, phù hợp với mục đích của người dạy.
Hệ tọa độ của bài toán nhận thức càng rộng thì tính khái quát càng cao và ý nghĩa
dạy học càng lớn. Điều này biểu hiện rõ trong bài toán nhận thức về ADN, ARN,
Prôtêin: cấu trúc phù hợp với chức năng, mối quan hệ giữa gen và prôtein thông
qua mARN.
Bài toán nhận thức càng đặc trưng, ngắn gọn, điển hình và logic thì mức độ
khái quát càng cao.
3. Bài toán nhận thức có khả năng huy động tính sáng tạo
Bài toán nhận thức không chỉ dừng lại ở những hiểu biết đơn lẻ mà phải có
nhiều khả năng huy động tính sáng tạo của học sinh. Trong việc sử dụng bài toán
nhận thức để phát triển năng lực nghiên cứu khoa học cho học sinh thì đây là một
yêu cầu bắt buộc, bởi chỉ có khả năng sáng tạo mới giúp nhà khoa học phát hiện ra
và giải quyết được những vấn đề mới.
4. Bài toán nhận thức phải có đủ các yếu tố kích thích tính tích cực của người
học
Các giả thiết của bài toán phải bao gồm cả những tri thức cũ và những tri
thức mới. Hai nội dung này phải có tỷ lệ tương ứng sao cho đủ kích thích người
học vận dụng trí sang tạo, hứng khởi, tự tin tạo ra một quy trình để xâu chuỗi các
kiến thức riêng rẽ từ các giả thiết, tạo ra một chuỗi logic hành động để tìm ra đáp số
bài toán, tức là kiến thức cần lĩnh hội. Mục đích của dạy học không chỉ dừng lại ở


việc dạy kiến thức mà quan trọng hơn là dạy phương pháp tự chiếm lĩnh tri thức, tự
học, tự nghiên cứu suốt đời.
5. Bài toán nhận thức phải đảm bảo thiết lập một quy trình công nghệ hợp lí
Khi xây dựng bài toán nhận thức thì người học phải có đủ tri thức, nguồn tư
liệu, từ đó gia công tư liệu tạo biện pháp nhận thức hình thành năng lực thiết kế quy
trình công nghệ để tìm ra đáp số bài to án từ logic chứa đựng một cách tiềm ẩn
trong nội dung bài toán.
2.2. Quy trình thiết kế các bài toán nhận thức
Bước 1: Phải xem xét nguồn kiến thức cần đưa vào bài toán. Kiến thức thuộc
loại nào (khái niệm, cơ chế, quá trình, quy luật) và kiến thức nào học sinh đã biết,
những kiến thức nào học sinh chưa biết, kiến thức nào là tổng hợp liên môn...
Bước 2: Tách nhỏ các kiến thức chứa đựng trong bài toán thành các đơn vị
cơ bản.
Mỗi đơn vị có chức năng riêng nhưng phải có mối quan hệ mật thiết với nhau. Vì
vậy, khi xây dựng bài toán nhận thức, người giáo viên phải thiết lập được quy trình
công nghệ để tháo rời các bộ phận rồi lắp ráp thành tổng thể chung.
Để phát triển được năng lực nghiên cứu cho học sinh, các bài toán nhận thức
phải chứa đựng vấn đề nghiên cứu để học sinh phát hiện vấn đề, đề xuất hướng
nghiên cứu và giải pháp thực hiện. Vì vậy, trong giả thuyết và kết luận của bài toán
nhận thức đều là những vấn đề chưa tường minh với người học, tuy rằng giả thuyết
là những điều đã biết còn kết luận là điều cần tìm. Giả thiết là những vấn đề học
sinh phải tự tìm hiểu nên người giáo viên cần phải gia công chỉ số giữa cái biết và
chưa biết sao cho đủ ngưỡng kích thích người học. Người giáo viên phải có các
biện pháp định hướng để giúp người học biến đổi dần các vấn đề chưa biết từ giả
thiết thành những vấn đề tường minh.
Dưới đây là một số bài toán nhận thức nhằm phát triển một số kỹ năng
trong năng lực nghiên cứu khoa học của học sinh:
Bài toán 1: Trong một thí nghiệm sinh thái trên thực địa, một học sinh tiến
hành loại bỏ một loài động vật ra khỏi khu vực thí nghiệm gồm nhiều loài thực vật
trong một quần xã. Sau một số năm quay lại đánh giá số lượng các loài thực vật
trong khu vực thí nghiệm, học sinh này nhận thấy số lượng loài thực vật đã giảm
đi nhiều so với trước khi tiến hành thí nghiệm.


a) Mục đích thí nghiệm của học sinh này là gì? Kết quả thu được có đáp ứng
được mục tiêu đề ra hay không? Giải thích.
b) Hãy đưa ra giả thuyết giải thích sự suy giảm số lượng loài trong thí nghiệm
trên và nếu thấy cần thiết hãy mô tả thí nghiệm chứng minh giả thuyết của mình.
Trả lời
a. - Mục đích thí nghiệm của học sinh nêu trong bài là tìm hiểu vai trò sinh thái
của loài động vật đó tác động tới các quần thể thực vật ra sao, liệu loài đó có phải
là loài ưu thế hay loài chủ chốt (loài có ảnh hưởng sinh thái mạnh tới các loài khác
của quần xã) hay không.
- Kết quả thí nghiệm thu được không đáp ứng được mục tiêu đề ra vì học sinh đó
không thiết kế lô đối chứng để so sánh mà lại so với số lượng loài trước khi tiến
hành thí nghiệm.
- Điều này sẽ không chính xác vì có thể trong thời gian tiến hành thí nghiệm nhiều
yếu tố khác của môi trường không thuận lợi cũng làm giảm bớt số lượng loài thực
vật trong khu thí nghiệm.
b. - Kết quả trên cho thấy số lượng loài thực vật suy giảm có thể do tác động của
việc loại bỏ loài động vật ra khỏi khu thí nghiệm khiến cho một trong số các loài
thực vật trở nên có ưu thế cạnh tranh hơn với các loài khác.
- Sự cạnh tranh này là cạnh tranh loại trừ dẫn đến loại trừ một số loài kém khả
năng cạnh tranh hơn khỏi khu vực thí nghiệm. Tuy nhiên, việc biến mất của một số
loài trong khu thí nghiệm cũng có thể do các yếu tố khác của môi trường trở nên
bất lợi cho một số lời thực vật.
- Để biết được nguyên nhân chính xác, cần phải thiết lập lô thí nghiệm có diện
tích, số lượng loài thực vật với mật độ và các điều kiện khác của môi trường là y
hệt như ở lô đối chứng, ngoại trừ lô đối chứng thì vẫn để loài động vật đó còn lô thí
nghiệm thì rào lại để cách li khu vực thí nghiệm với loài động vật ta đang quan
tâm.
- Nếu kết quả thí nghiệm vẫn như kết quả của bạn học sinh đã làm thì loài động vật
đó là loài chủ chốt có vai trò quan trọng khống chế loài thực vật ưu thế. Khi loài
động vật khống chế loài thực vật có ưu thế bị loại bỏ khỏi khu thí nghiệm thì loài
ưu thế phát triển mạnh có khả năng cạnh tranh tốt dẫn đến loại trừ một số loài khác
(cạnh tranh loại trừ).


→ Bài toán trên sẽ rèn được kỹ năng phân tích, đánh giá kết quả thí nghiệm
có phù hợp với giả thuyết đề ra hay không, đồng thời còn giúp cho học sinh
định hướng hướng thiết kế thí nghiệm để chứng minh sự phù hợp với giả thiết.
Bài toán 2: Trên một cánh đồng có 4 loài cỏ cùng sinh sống. Để xem xét thành
phần các loài cỏ có bị thay đổi hay không khi bón thêm một loại phân nhất định
trên cánh đồng này thì cần phải bố trí các thí nghiệm như thế nào? Giả sử kết quả
thí nghiệm sau một thời gian dài bón phân mà số lượng loài bị giảm đi thì ta có thể
giải thích như thế nào?
Trả lời:
- Cần bố trí thí nghiệm như sau: Chia diện tích nghiên cứu thành hai lô có thành
phần loài và điều kiện môi trường như nhau, ngoại trừ ở một lô được bón thêm
phân (lô thí nghiệm), còn lô kia không được bón phân (lô đối chứng).
- Nếu kết quả thí nghiệm cho thấy ở lô đối chứng số loài không thay đổi còn ở lô
thực nghiệm có số lượng loài bị giảm đi thì có thể kết luận những loài còn lại có
khả năng cạnh tranh tốt trong điều kiện được bón phân nên phát triển mạnh dẫn đến
cạnh tranh loại trừ khiến một số loài bị chết.
→ Bài toán trên sẽ rèn được kĩ năng thiết kế thí nghiệm và giải thích được kết
quả thí nghiệm.
Bài toán 3: Dựa vào kết quả thí nghiệm trên 3 loài động vật nguyên sinh thể hiện
trên các hình dưới đây, hãy trả lời các câu hỏi:
a. Mục đích của thí nghiệm là gì? Những nhận định gì có thể rút ra từ kết quả thí
nghiệm này? Giải thích.
b. Để đảm bảo tính xác thực và độ tin cậy của các nhận định rút ra từ việc nuôi
chung các loài (các đồ thị ở hình b), cần phải bổ sung số liệu xác nhận điều gì? Giải
thích.


Trả lời:
a. - Thí nghiệm nuôi chung, nuôi riêng như vậy thường được thiết kế để xác định
mối quan hệ cạnh tranh giữa các loài với nhau.
- Loài P. caudatum khi nuôi chung với loài P. aurelia thì bị suy giảm số lượng và
bị diệt vong còn loài P. aurelia vẫn sinh trưởng bình thường chứng tỏ P. aurelia
và loài P. caudatum có chung ổ sinh thái dẫn đến cạnh tranh loại trừ.
- Khi P. caudatum nuôi chung với P. busaria và kết quả cho thấy mật độ quần thể
của hai loài cùng bị giảm so với khi nuôi riêng chứng tỏ hai loài có chung một phần
ổ sinh thái. Cụ thể mặc dù cùng chung ổ sinh thái chung (cơ bản) nhưng chúng
không trùng nhau về ổ sinh thái riêng nên mức độ cạnh tranh hai loài với nhau chỉ
làm giảm sự sinh trưởng của hai loài ở mức độ nhất định mà không dẫn đến cạnh
tranh loại trừ.
b. Nhận định trên chỉ được xác thực khi các yếu tố khác của ổ sinh thái đã được
khống chế chặt chẽ. Ví dụ, loài P. aurelia tăng về số lượng trong khi loài P.
caudatum giảm về số lượng và bị chết chỉ được xác định là do cạnh tranh về ổ sinh
thái nếu ta biết chắc chắn là loài P. aurelia không ăn thịt loài P. caudatum.
→ Bài toán trên sẽ rèn được kĩ năng phân tích và giải thích kết quả thí
nghiệm; đồng thời còn rèn kĩ năng xác định các yếu tố ảnh hưởng đến kết quả
thí nghiệm (biến phụ thuộc). Đây là một yếu tố rất quan trọng trong năng lực
chuyên ngành Sinh học, bởi Sinh học là một môn khoa học thực nghiệm và các
thực nghiệm Sinh học bị chi phối bởi rất nhiều các yếu tố ngoại cảnh.
Bài toán 4: Hiện nay, trên các cánh đồng lúa ở miền Bắc, nhiều nơi lúa bị chuột
phá hoại rất mạnh. Bà con nông dân dùng nhiều biện pháp khác nhau để chống
chuột. Có nơi sử dụng biện pháp dùng bẫy để diệt chuột, có nơi lại sử dụng biện
pháp dùng ni lông bao quanh bờ ruộng để ngăn chuột ăn lúa. Dựa vào đặc điểm
sinh học của chuột và xem xét ở góc độ sinh thái học, hãy đánh giá xem biện pháp
nào trong hai biện pháp trên có hiệu quả cao hơn. Giải thích.


Trả lời:
- Chuột là loài sinh vật có tốc độ sinh sản tương đối nhanh, vì vậy sự điều hòa kích
thước của quần thể bên cạnh các yếu tố khác có yếu tố điều hòa phụ thuộc vào mật
độ quần thể.
- Khi mật độ quần thể càng cao, kích thước quần thể càng tiến gần tới ngưỡng chịu
đựng của môi trường (sức chứa) thì tốc độ sinh sản càng giảm và ngược lại khi kích
thước quần thể càng thấp xa dưới ngường chịu đựng thì tốc độ sinh sản càng nhanh.
- Nếu chỉ dùng biện pháp săn bắt để làm giảm số lượng trong khi nguồn thức ăn dồi
dào (chuột vẫn dễ dàng tiếp cận nguồn thức ăn) thì khi số lượng chuột bị giảm, tốc
độ sinh sản của chuột sống sót sẽ gia tăng nên số lượng chuột sẽ nhanh chóng tăng
trở lại. Ngược lại, nếu làm giảm sức chứa của môi trường, tức là hạn chế tối đa việc
chuột có thể tiếp cận với nguồn thức ăn là lúa, thì kích thước quần thể sẽ giảm
mạnh và bền vững. Do vậy, biện pháp dùng ni lông bao quanh ruộng lúa ngăn chặt
triệt để chuột vào ruộng lúa sẽ đem lại hiệu quả hơn so với việc chỉ đơn thuần săn
bắt chuột.
→ Bài toán trên sẽ rèn cho học sinh kĩ năng đánh giá các giải pháp giải quyết
một vấn đề mới dựa trên những kiến thức về các yếu tố ảnh hưởng đến kích
thước của quần thể sinh vật nói chung và quần thể chuột nói riêng.
Bài toán 5: Khi cho hai con chuột có màu lông xám lai với nhau được đời con có tỉ
lệ màu lông là 8 con lông xám: 3 con lông nâu : 1 con lông trắng.
a) Hãy đưa ra giả thuyết giải thích kết quả của phép lai nói trên.
b) Làm thế nào có thể chứng minh giả thuyết của em đưa ra là đúng?
Trả lời:
a. Kết quả F1 cho thấy màu lông bị chi phối bởi sự tương tác của hai gen không
alen. Do tổng tỉ lệ kiểu hình bằng 12 (bình thường là 16). Chứng tỏ có hiện tượng
gây chết. Tỉ lệ: 8 con lông xám: 3 con mắt nâu : 1 con lông trắng → là biến dạng
của tỉ lệ 12: 3:1.
- P: AaBb x AaBb → F 1: 9 A-B-: 3A-bb: 3aaB-: 1aabb. Trong 9 A-B-: có 1
AABB và 2AABb. Trong 3A-bb có 1 AAbb.
Quy ước: alen B- lông nâu, b - lông trắng: A át chế b cho lông xám đồng thời gây
chết ở thể đồng hợp AA; a không át B, b và sức sống bình thường (trội so với A).
Như vậy số hợp tử gây chết bằng 4, do đó F1 còn tỉ lệ 8 con lông xám: 3 con mắt
nâu : 1 con lông trắng.


b. Dùng phép lai phân tích: Cho các con F 1 lông xám lai với các con lông trắng nếu
cho ra tỉ lệ 1:1 thì chứng tỏ các cá thể lông xám chỉ gồm các cá thể dị hợp tử.
→ Bài toán trên sẽ rèn cho học sinh kĩ năng phân tích và giải thích kết quả thí
nghiệm. Đồng thời cũng rèn được kĩ năng nghiên cứu khoa học của các nhà Di
truyền học là sử dụng lai phân tích để kiểm định giả thuyết khoa học. Đây là
một bước trong phương pháp nghiên cứu di truyền của Menđen và chính nhờ
lai phân tích mà Menđen đã khẳng định được sự vận động đồng đều của cặp
nhân tố di truyền về các giao tử trong quá trình giảm phân.
Bài toán 6: Ở một loài thực vật có hai đột biến gen lặn cùng gây ra kiểu hình
thân thấp. Bằng phép lai nào có thể nhận biết hai đột biến gen trên có thuộc
cùng locut hay không?
Trả lời:
a.- Tiến hành phép lai giữa hai thể đột biến và phân tích kiểu hình con lai.
- Nếu xuất hiện kiểu hình kiểu dại (bình thường) ở thế hệ con lai → hai đột biến
không cùng locut (không alen với nhau); Nếu không xuất hiện kiểu hình kiểu dại
(chỉ xuất hiện kiểu hình đột biến), có thể hai đột biến cùng locut (alen với nhau).
→ Bài toán trên sẽ rèn cho học sinh kĩ năng đề xuất cách giải quyết vấn đề trên
cơ sở kiến thức di truyền về tính trạng đơn gen hay tính trạng đa gen.
Bài toán 7: Các nhà khoa học đã đề xuất hai giả thuyết về sự hình thành gen mới
trong quá trình tiến hóa như sau: Theo giả thuyết 1, gen mới được hình thành qua
tái tổ hợp các exon của các gen đã có trước; giả thuyết 2 cho rằng một gen được
lặp lại thành 2 hoặc nhiều bản sao, sau đó các bản sao bị đột biến điểm phân hóa
có thể dẫn đến hình thành gen mới. Để tìm hiểu xem hai gen A và B (có chức năng
khác nhau) ở các loài khác nhau có được tiến hóa theo giả thuyết 1 hay giả thuyết
2, người ta đã nghiên cứu sản phẩm protein của chúng ở các loài khác nhau. Hãy
cho biết kết quả nghiên cứu như thế nào thì ủng hộ cho giả thuyết 1 và kết quả
nghiên cứu như thế nào thì ủng hộ cho giả thuyết 2.
Trả lời:
- Nếu các protein do các gen A và B mã hóa có những đoạn trình tự axit amin nhất
định giống nhau thì chứng tỏ trình tự đó được qui định bởi các exon giống nhau và
do vậy ủng hộ giả thuyết tái tổ hợp lại các exon.
- Nếu trình tự các axit amin trên toàn bộ chuỗi polipeptit về cơ bản là giống nhau
và chỉ khác nhau ở một số vị trí thì ủng hộ cách 2.


→ Bài toán trên sẽ rèn cho học sinh kĩ năng dự đoán kết quả thí nghiệm phù
hợp với giả thuyết đề ra.
Bài toán 8: Trong quá trình tiến hóa, đôi khi sinh vật có được một đặc điểm thích
nghi nhất định song phải trả một cái giá nào đó. Chẳng hạn, cây có gen kháng
thuốc diệt cỏ, sẽ sinh trưởng phát triển bình thường khi đồng ruộng được phun
thuốc, còn cây không có gen này sẽ chết. Tuy vậy, trong môi trường không có thuốc
diệt cỏ, thì có thể giá trị thích nghi của những cây có gen kháng thuốc lại bị giảm
so với giá trị thích nghi của cây không có gen kháng thuốc. Một nghiên cứu ở cây
Arabidopsis thaliana cho thấy, khi cây có gen Csr1-1 kháng thuốc diệt cỏ
(Chlorosulfuron) thì sản lượng hạt của cây bị giảm 34% so với cây không có gen
kháng thuốc khi chúng được trồng trong cùng môi trường không có thuốc diệt cỏ.
Hãy nêu một cách thiết kế thí nghiệm có thể xác nhận năng suất hạt của cây bị
giảm 34% chỉ do sự có mặt của gen Csr1-1.
Trả lời:
- Để đánh giá hiệu quả của một gen duy nhất đến kiểu hình thích nghi người ta phải
có được các cá thể có kiểu gen y hệt nhau ngoại trừ gen thích nghi, trong trường
hợp này là gen kháng thuốc diệt cỏ
- Vì vậy, đầu tiên người ta phải nhân giống vô tính để tạo ra các cây có cùng kiểu
gen y hệt nhau từ một cây không có gen kháng thuốc diệt cỏ.
- Tiếp đến, bằng kỹ thuật chuyển gen người ta tiến hành chuyển một gen kháng
thuốc vào cây nhờ plasmit. Ở lô đối chứng, người ta cũng tiến hành chuyển plasmit
vào cây nhưng plasmit này không chứa gen kháng thuốc. Sau đó các cây thực
nghiệm và đối chứng được trồng trong cùng một điều kiện môi trường y hệt nhau
và đều không có thuốc diệt cỏ.
- Thu thập số liệu về sản lượng hạt của cây chuyển gen và cây đối chứng, nếu sản
lượng hạt của cây chuyển gen thấp hơn 34% thì giả thiết được khẳng định.
→ Bài toán trên sẽ rèn cho học sinh kĩ năng thiết kế thí nghiệm để kiểm định
giả thuyết đề ra.
Bài toán 9: Một đột biến thay thế nucleotit trên gen qui định chuỗi polipeptit αglobin của hemoglobin ở người làm cho chuỗi polipeptit bị ngắn đi so với bình
thường. Tuy nhiên, phiên bản ARN sơ cấp được phiên mã từ gen này vẫn có chiều
dài bình thường.
a. Nêu hai giả thuyết giải thích cơ chế đột biến làm ngắn chuỗi polipeptit này.


b. Trình bày cách chứng minh giả thuyết.
Trả lời:
a. Giả thuyết 1: đột biến bộ ba bình thường thành bộ ba kết thúc.
Giả thuyết 2: đột biến làm thay đổi vị trí cắt intron trong quá trình tạo ra mARN
làm cho mARN ngắn hơn so với bình thường.
b. Dùng phương pháp điện di ARN: So sánh các băng điện di mARN (sau khi đã
được cắt bỏ intron) của gen bình thường với các băng điện di mARN của gen đột
biến, nếu băng điện di mARN đột biến di chuyển xa hơn so với mARN bình
thường thì đột biến làm thay đổi vị trí cắt intron. Nếu hai băng điện di có vị trí
giống nhau thì đột biến làm xuất hiện bộ ba kết thúc sớm.
→ Bài toán trên sẽ rèn cho học sinh kĩ năng xây dựng giả thuyết và thiết kế thí
nghiệm để chứng minh cho giả thuyết.
2.3. Quy trình sử dụng bài toán nhận thức trong dạy học nhằm phát triển
năng lực nghiên cứu cho học sinh
Sau khi đã có bài toán nhận thức phù hợp, giáo viên cần tiến hành các bước
cụ thể sau:
Bước 1: Đưa ra bài toán nhận thức để học sinh tìm hiểu các giả thiết, từ đó
xác định được vấn đề cần nghiên cứu.
Bước 2: Tổ chức cho học sinh thảo luận để lập kế hoạch nghiên cứu (đề xuất
cách giải quyết vấn đề, thu thập và phân tích tài liệu tham khảo, từ đó lựa chọn
phương án giải quyết tối ưu).
Bước 3: Tổ chức cho học sinh báo cáo kết quả nghiên cứu.
Bước 4: Tổ chức cho học sinh đánh giá kết quả nghiên cứu.
Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM
3.1. Mục đích thực nghiệm
Thực nghiệm là khâu đặc biệt quan trọng trong quá trình nghiên cứu đề tài nói
riêng và trong dạy học nói chung. Ở đây, thực nhiệm nhằm kiểm tra tính khả thi và
hiệu quả của giả thuyết khoa học mà đề tài đã đặt ra.
Quá trình này còn cho phép thu thập ý kiến của giáo viên và học sinh về thực
trạng giảng dạy môn Sinh học và hiệu quả của các giải pháp nhằm nâng cao chất
lượng bồi dưỡng học sinh giỏi môn Sinh học tại trường THPT chuyên Lê Hồng
Phong làm cơ sở thực tiễn cho việc nghiên cứu của đề tài.


3.2. Nội dung thực nghiệm
Thực nghiệm sư phạm một số giáo án mẫu có sử dụng phương pháp dạy học
tích cực, giáo án mẫu có sử dụng công nghệ thông tin và các giải pháp tự học của
học sinh trong đội tuyển.
3.3. Phương pháp thực nghiệm
3.3.1. Chọn học sinh thực nghiệm
- Thực nghiệm được triển khai ở các lớp chuyên Sinh và đội tuyển học sinh
giỏi Quốc gia môn Sinh học từ năm học 2011 – 2012 đến nay tại trường THPT Lê
Hồng Phong - Nam Định.
- Thực nghiệm được triển khai ở các lớp 12 chuyên Toán 1 và 2 tại trường
THPT Lê Hồng Phong - Nam Định.
- Thực nghiệm được triển khai cho học sinh trong đội tuyển thi HSG Quốc gia
từ năm học 2011 – 2012 đến nay tại trường THPT chuyên Lê Hồng Phong - Nam
Định.
- Thực nghiệm được tiến hành “gối sóng” trên các lớp và các đội tuyển qua
nhiều năm liên tục gồm nhóm thực nghiệm và nhóm đối chứng với tổng số học sinh
bằng nhau và năng lực về môn Sinh học tương đương nhau.
- Do điều kiện thực tế, mỗi năm học, nhà trường chỉ có một lớp chuyên Sinh
và có một đội tuyển học sinh giỏi Quốc gia nên tôi sử dụng các đối tượng học sinh
năm trước là nhóm đối chứng, còn đối tượng học sinh năm sau là nhóm thực
nghiệm.
3.3.2. Phương án thực nghiệm
- Chọn học sinh thực nghiệm:
+ Nguyên tắc: đảm bảo tính đồng đều về năng lực của học sinh.
+ Hình thức thực nghiệm: sử dụng các đối tượng học sinh năm trước là nhóm đối
chứng, còn đối tượng học sinh năm sau là nhóm thực nghiệm.
- Thời gian làm thực nghiệm: trong 3 năm (bắt đầu từ năm thứ nhất (2011 –
2012) đến nay.
3.4. Kết quả thực nghiệm: Để kiểm tra đánh giá kết quả học tập của học sinh,
chúng tôi đã tiến hành kiểm tra bằng câu hỏi tự luận, sau đó sử dụng phương pháp
phân tích định lượng, định tính kết quả thực nghiệm.
3.4. Kết quả thực nghiệm


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×

×