Luận án - Thử nghiệm và cải tiến các thí nghiệm Sinh học 10 THPT

dạy học các bài thực hành Sinh học 10. Lê Phan Quốc: Xây dựng tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Sinh học 10 THPT. Cao Thị Minh Tú: Thử nghiệm và cải tiến bài thực hành “Quan sát các kì nguyên phân qua tiêu bản cố định hay tạm thời” – Chương IV – Sinh học 10 (Bộ sách nâng cao – THPT). Nguyễn Thị Cúc: Nghiên cứu thử nghiệm và cải tiến các thí nghiệm trong chương trình Sinh học 10 THPT. Các luận văn này đều tiến hành nghiên cứu thử nghiệm và cải tiến được một số TN trong chương trình SH10 THPT. Bên cạnh việc đề ra nguyên tắc tiến hành TN cải tiến, các tác giả còn đưa ra được các phương án đề xuất mới có thể hỗ trợ GV trong quá trình dạy học: cải tiến TN, xây dựng bộ TN nhanh hay xây dựng bộ tài liệu hướng dẫn TN cho GV. Tuy nhiên, các TN thuộc phần SH tế bào của các tác giả đều chưa định lượng rõ hoá chất và dụng cụ tiến hành TN cho 1 nhóm HS. Đa số các TN chưa nêu rõ được cơ sở khoa học của việc cải tiến, tiêu chí so sánh với kết quả TN theo SGK chưa rõ ràng, phần lớn chưa chụp lại kết quả TN theo SGK và TN cải tiến, vì thế phương án cải tiến có tính thuyết phục không cao. Qua nghiên cứu, chúng tôi có một số nhận xét về việc tiến hành thử nghiệm và cải tiến TN phần SH Tế bào của các tác giả cụ thể như sau: * Khoá luận tốt nghiệp của Mai Thị Thanh: - Tiến hành nghiên cứu và thử nghiệm được 12 TN phần SH tế bào, trong đó 10 TN SGK, 5 TN xây dựng mới. Trong 10 TN SGK thì có 4 TN giữ nguyên theo SGK, 8 TN bổ sung cho SGK về phần chuẩn bị (gồm mẫu vật, dụng cụ, hoá chất) và các bước tiến hành. Trong 5 TN xây dựng mới thì có 3 TN trùng tên theo SGK nhưng tiến hành theo cách khác và 2 TN không có trong SGK. - Phạm vi nghiên cứu là chương trình thí điểm ban KHTN, bộ sách thứ 2 nên nhiều TN không còn phù hợp, ví dụ như: TN nhận biết xacarozơ, TN nhận biết glicôgen và TN quan sát tế bào động vật. - Đưa ra được mục đích và nguyên tắc tiến hành các TN cũng như đã đề xuất cách tiến hành TN cải tiến. - Trình bày lại TN theo SGK và TN cải tiến nên có bố cục rõ ràng hơn, ngắn gọn hơn. Tuy nhiên có một số bước bị lặp lại với SGK do đó khó theo dõi. * Luận văn thạc sĩ của Lê Phan Quốc: - Phạm vi của đề tài đó là nghiên cứu các TN thuộc chương trình SGK SH10 gồm 14 TN, trong đó có 9 TN theo SGK và 5 TN bổ sung thêm. - Thử nghiệm TN theo SGK có hình ảnh mô tả chi tiết mẫu vật cũng như dụng cụ hoá chất và các bước TN được ghi lại chi tiết. Sau khi tiến hành thử nghiệm TN tác giả đã đề xuất các phương án cải tiến và đã sơ đồ hoá qui trình xây dựng tài liệu hướng dẫn TN. - Các TN được thực hiện để theo dõi sự thay đổi của các yếu tố: điều kiện, phương pháp và kết quả TN, nhưng không có sự đánh giá kết quả nên việc so sánh các TN thử nghiệm và phương án cải tiến chưa mang tính thuyết phục cao. * Khoá luận tốt nghiệp của Cao Thị Minh Tú: - Phạm vi của đề tài là bài thực hành “Quan sát các kì nguyên phân qua tiêu bản cố định hay tạm thời” – Chương IV – SH10 (Bộ Nâng cao - THPT). - Khoá luận đã đưa ra được các bảng - biểu với các tiêu chí để đánh giá kết quả của TN cải tiến khá rõ ràng. - Các TN đối chứng và cải tiến được lặp lại 10 lần và được so sánh kết quả dưới dạng các biểu đồ, do đó có độ tin cậy cao. - Luận văn cũng đã chỉ ra những khó khăn trong việc tiến hành TN. - Qui trình thử nghiệm và cải tiến được tiến hành theo các bước: + Kiểm chứng TN SGK trên các mặt: Đối tượng, hoá chất và cách tiến hành. + Đề xuất phương án cải tiến TN trên các đối tượng khác nhau. - Tuy nhiên, hình ảnh minh họa còn ít. *Khoá luận tốt nghiệp của Nguyễn Thị Cúc: Phạm vi nghiên cứu của đề tài là các TN thuộc chương trình SGK SH10 THPT. Sau khi nghiên cứu thử nghiệm và cải tiến TN, tác giả đã đề xuất xây dựng bộ TN nhanh SH10 THPT, phụ thuộc từng bài sẽ có bộ hoá chất tương ứng. Tuy nhiên, ở phần chuẩn bị TN, tác giả chưa định rõ lượng nồng độ hoá chất, dụng cụ, mẫu vật cụ thể cho mỗi nhóm HS cũng như là cho từng TN. - Tác giả trình bày lại TN theo SGK nên việc theo dõi TN còn gặp một số khó khăn. - Một số dụng cụ, hoá chất được thay thế và bổ sung nhưng chưa giải thích cụ thể việc thay thế. - Các TN mặc dù có chụp lại kết quả nhưng TN được cải tiến không có phần so sánh đối chứng với SGK, cơ sở khoa học của TN còn sơ sài do đó TN cải tiến còn thiếu tính thuyết phục. - Tác giả ghi lại đĩa CD về qui trình TN nhưng các dụng cụ và hoá chất mà tác giả sử dụng còn thiếu tính khoa học và độ an toàn chưa cao.[6], [17], [19], [20] Dựa vào những phân tích trên, chúng tôi đã khắc phục những nhược điểm và kế thừa những ưu điểm của các đề tài này để tiến hành thử nghiệm và cải tiến các TN trong phần SH tế bào - SH10 THPT từ đó xây dựng qui trình TN chuẩn của các TN sau: - TN nhận biết Tinh bột. - TN nhận biết Prôtêin. - TN co và phản co nguyên sinh. - TN về sự thẩm thấu của tế bào. - TN về ảnh hưởng của nhiệt độ và pH đến hoạt tính của enzim. CHƯƠNG II QUI TRÌNH THỬ NGHIỆM VÀ CẢI TIẾN CÁC THÍ NGHIỆM TRONG PHẦN SINH HỌC TẾ BÀO – sINH HỌC 10 THPT 2.1. Nguyên tắc của việc thử nghiệm và cải tiến các TN Chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu thử nghiệm và cải tiến các TN thuộc phần SH Tế bào trong chương trình SH10 THPT theo một số nguyên tắc sau: - Mỗi TN lặp lại 5 lần. - Các TN tiến hành theo hướng dẫn của SGK và TN cải tiến đều được ghi lại kết quả chính xác. - Nếu các TN tiến hành theo SGK phù hợp thì giữ nguyên. - Nếu các TN tiến hành theo SGK chưa phù hợp (không cho kết quả rõ ràng hay các bước chuẩn bị và tiến hành TN gặp khó khăn) thì đề xuất các phương án cải tiến để đưa ra được qui trình TN chuẩn. - Các TN được cải tiến trên các phương diện: Mẫu vật, dụng cụ, hoá chất và các bước tiến hành. - Các qui trình TN chuẩn được đánh giá dựa trên các tiêu chí: + Mẫu vật rẻ hơn, dễ kiếm hơn, mà cho kết quả tương tự hoặc kết quả tốt hơn. + Hoá chất rẻ hơn, dễ kiếm hơn, dễ pha chế hơn, dễ bảo quản hơn mà cho kết quả tương tự hoặc cho kết quả tốt hơn và định rõ lượng hoá chất cần dùng cho mỗi TN. + Dụng cụ: Cần thiết để làm TN, hỗ trợ trong việc tiến hành TN. + Các bước tiến hành TN: Dễ tiến hành và cho kết quả tốt nhất. + Mở rộng mục đích TN. 2.2. Qui trình thử nghiệm và cải tiến các TN Qui trình tiến hành thử nghiệm và cải tiến các TN được thể hiện theo sơ đồ sau: Phù hợp Chưa phù hợp Xác định mục tiêu của TN Xác định cơ sở khoa học của TN Đánh giá TN theo SGK Thử nghiệm TN theo SGK Đề xuất phương án cải tiến Thử nghiệm phương án cải tiến Đánh giá phương án cải tiến Xây dựng qui trình TN chuẩn Xác định mục tiêu của bài thực hành Giữ nguyên 2.3. Ví dụ minh họa qui trình thử nghiệm và cải tiến các TN TN về ảnh hưởng của nhiệt độ, pH đối với hoạt tính của amilaza Bài 27: Một số TN về enzim – SGK SH10 NC 2.3.1. Mục tiêu của TN - Chứng minh được ảnh hưởng của nhiệt độ, pH đối với hoạt tính của enzim. 2.3.2. Cơ sở khoa học của TN - Enzim là những chất xúc tác SH, làm tăng tốc độ phản ứng mà không bị biến đổi sau phản ứng. - Mỗi enzim có một nhiệt độ tối ưu, tại đó, enzim có hoạt tính cao nhất. Enzim không có hoạt tính ở nhiệt độ thấp, khi nhiệt độ tăng cao thì hoạt tính của chúng cũng tăng cao. Nếu nhiệt độ tăng quá cao, enzim bị biến tính dẫn tới bị mất hoàn toàn hoạt tính. - Độ pH của dung dịch trong đó enzim hoạt động cũng ảnh hưởng tới hoạt tính của enzim. Amilaza có hoạt tính tối đa ở môi trường trung tính (pH = 7). Nếu dung dịch trở nên axit (pH 7) thì hoạt tính enzim sẽ bị giảm hoặc bị mất hoạt tính. [8, 101] Amilaza của nước bọt người thuộc loại α-amilaza, xúc tác cho phản ứng thủy phân tinh bột thành các dextrin khác nhau, mantozơ và sản phẩm cuối cùng là glucozơ. Khi kết hợp với Iot, hồ tinh bột có phản ứng tạo thành phức màu xanh đậm đặc trưng. Do đó, trong các TN, người ta thường sử dụng Iot để phát hiện sự có mặt của tinh bột. [1,79] 2.3.3. Thử nghiệm TN theo SGK (Trang 89 – SGK SH10 NC) 2.3.3.1. Qui trình TN theo SGK 2.3.3.1.1. Hoá chất Tinh bột 1%, HCl 5%, thuốc thử Iot 0,3%, nước bọt pha loãng 2-3 lần. 2.3.3.1.2. Dụng cụ Ống nghiệm, đèn cồn, giấy lọc, tủ ấm (hoặc cốc nước 400C). 2.3.3.1.3. Cách tiến hành Bước Cách tiến hành 1 - Cho 2 ml dung dịch tinh bột 1% vào 4 ống nghiệm. 2 - Đặt ống nghiệm 1 trong nồi cách thuỷ đang sôi. - Đặt ống nghiệm 2 vào tủ ấm (hoặc cốc nước ở 400C). - Đặt ống nghiệm 3 vào nước đá. - Ống nghiệm 4 nhỏ vào 1 ml dung dịch HCl 5%. 3 - Sau 5 phút, thêm vào mỗi ống nghiệm 1 ml amilaza. 4 - Để ở nhiệt độ phòng TN trong 15 phút. - Sau đó, dùng Iot 0,3% để định lượng mức độ thuỷ phân ở 4 ống nghiệm. 5 - Quan sát sự thay đổi màu sắc của các ống nghiệm. 2.3.3.2. Kết quả Sau 5 lần thử nghiệm theo SGK, chúng tôi thu được kết quả màu sắc dung dịch trong các ống nghiệm được thể hiện ở bảng sau: Bảng 2. Kết quả kiểm chứng TN theo SGK Lần Ống nghiệm 1 2 3 4 5 1 - - - - - 2 - - - - - 3 - - - - - 4 + + + + + Chú thích: “+”: Chuyển màu xanh đậm “-”: Không chuyển màu xanh đậm 2.3.3.3. Nhận xét Qua bảng trên ta thấy, nếu tiến hành theo SGK thì ống nghiệm 1 (để ở nhiệt độ 1000C) và ống nghiệm 3 (để ở cốc nước đá) không chuyển màu xanh đậm chứng tỏ rằng tinh bột đã bị thủy phân hoàn toàn. Nguyên nhân là do cách bố trí TN như SGK thể hiện ảnh hưởng của nhiệt độ đến cơ chất chứ không phải đến enzim. Sau khi nhỏ amilaza và để ở nhiệt độ phòng trong 15 phút, enzim vẫn hoạt động bình thường. Ống nghiệm 2 đặt trong cốc nước 400C nên hoạt tính của amilaza được thể hiện. Do đó, tinh bột bị thuỷ phân hoàn toàn. Dung dịch trong ống nghiệm không chuyển màu xanh đậm. Ống nghiệm 4 đặt ở nhiệt độ phòng TN, hoạt tính của amilaza bị ức chế bởi axit clohiđric nên tinh bột không bị thuỷ phân, do đó dung dịch trong ống nghiệm xuất hiện màu xanh đậm. Như vậy, kết quả TN theo SGK không chứng minh được ảnh hưởng của nhiệt độ thấp và cao đến hoạt tính của enzim vì tất cả các ống nghiệm 1, 2 và 3 đều có sự thuỷ phân hoàn toàn tinh bột (nhỏ iot, dung dịch trong các ống nghiệm đều không chuyển màu). Sở dĩ có kết quả như vậy là do bước 4 cùng đặt các ống nghiệm ở nhiệt độ phòng TN trong 15 phút là không chính xác. TN chứng minh ảnh hưởng của pH đối với hoạt tính của amilaza mới chỉ có ống nghiệm chứng minh ảnh hưởng của môi trường axit mà thiếu ống nghiệm chứng minh ảnh hưởng của môi trường kiềm đến hoạt tính của amilaza. 2.3.3.4. Đánh giá thử nghiệm TN theo SGK Bảng 4. Đánh giá thử nghiệm TN theo SGK Tiêu chí Nhận xét Đề nghị Hoá chất - Tinh bột không tan trong nước lạnh, nên nếu dùng tinh bột sống thì các hạt tinh bột sẽ bị lắng xuống đáy ống nghiệm kết quả TN không chính xác. - Thuốc thử Iot 0,3% là loại hoá chất đắt tiền, khó bảo quản, việc pha hoá chất có nhiều thao tác khó. - Thuốc thử Iot chưa định rõ số lượng. Nếu cho quá ít sẽ không cho kết quả. Nếu cho quá nhiều gây lãng phí. - Không nói rõ cách pha dịch nước bọt. - Thay thế tinh bột sống bằng hồ tinh bột - Định rõ lượng nồng độ hồ tinh bột dùng TN là 1% - Thay thế cho Iot 0,3% bằng hoá chất rẻ tiền, dễ kiếm, dễ bảo quản hơn, không cần pha loãng là Iot y tế. - Định lượng rõ lượng thuốc thử Iot cần dùng. - Nêu rõ cách pha dịch nước bọt. Dụng cụ - Chưa nêu rõ số lượng dụng cụ dùng cho 1 nhóm HS. - Tủ ấm là thiết bị không phổ biến ở trường PT. - Thiếu một số dụng cụ như: Cốc thuỷ tinh chịu nhiệt, phễu lọc, pipet và bóp cao su để đong hoá chất TN, kiềng đun và lưới amiăng. - Dùng nồi đun cách thuỷ khó thao tác TN. - Định rõ số lượng cần thiết cho 1 nhóm HS. - Thay thế bằng cốc nước ấm 400C. - Bổ sung các dụng cụ còn thiếu. - Nếu thiếu giấy lọc, có thể dùng bông để thay thế. - Thay thế bằng cốc nước đun sôi cách thuỷ. Cách tiến hành TN - Các bước tiến hành theo SGK chứng minh nhiệt độ ảnh hưởng đến cơ chất chứ không phải là ảnh hưởng đến hoạt tính của enzim. - Ống nghiệm 4 để nhiệt độ phòng là không chính xác. - Không có ống nghiệm chứng minh ảnh hưởng của pH kiềm đến hoạt tính của enzim. - Giữ nguyên điều kiện nhiệt độ trong suốt quá trình làm TN của các ống nghiệm 1, 2 và 3. - Ống nghiệm 4 đặt trong cốc nước ấm 400C. - Bổ sung thêm ống nghiệm 5 chứng minh ảnh hưởng của pH kiềm đến hoạt tính của amilaza. 2.3.4. Thử nghiệm phương án cải tiến 2.3.4.1. Qui trình TN cải tiến Từ nhận xét và đề nghị trên, chúng tôi đề xuất TN cải tiến thực hiện theo qui trình sau: 2.3.4.1.1. Hoá chất (Chuẩn bị cho 1 nhóm HS) Hoá chất Số lượng Dùng để Tinh bột 1 g - Pha hồ tinh bột 1%. Iot y tế 1 lọ - Nhận biết tinh bột. Nước cất 60 ml - Pha dịch nước bọt loãng. 100 ml - Tạo cốc đun sôi cách thuỷ và cốc nước ấm 400C. Đá viên 1 khay - Tạo cốc nước đá. NaOH 5% 1 ml - Tạo môi trường pH > 7. HCl 5% 1 ml - Tạo môi trường pH < 7. 1 ml - Trung hòa NaOH. Hình 1. Iot y tế 2.3.4.1.2. Dụng cụ (Chuẩn bị cho 1 nhóm HS) STT Dụng cụ Số lượng STT Dụng cụ Số lượng 1 Ống nghiệm 5 cái 6 Pipet 2 cái 2 Đèn cồn 1 cái 7 Bóp cao su 1 cái 3 Kiềng 1 cái 8 Cốc thuỷ tinh chịu nhiệt 100ml 3 cái 4 Lưới amiăng 1 cái 9 Nhiệt kế 1 cái 5 Phễu lọc 1 cái 10 Bông 1 gói 2.3.4.1.3. Các bước tiến hành * Chuẩn bị: - Dung dịch hồ tinh bột 1% [5, 49] - Dịch nước bọt pha loãng: + Xúc miệng sạch. + Lấy 60 ml nước cất để xúc miệng nhẹ 3 lần trong khoảng 1 phút. + Lọc dịch nước bọt qua bông. [17, 101] - Cốc nước cách thuỷ đang sôi, cốc nước đá. - Cốc nước ấm 400C: Sử dụng nhiệt kế để đo nhiệt độ trong cốc và liên tục được bổ sung thêm nước nóng vào trong cốc. * Cách tiến hành Bước Nội dung 1 - Lấy 5 ống nghiệm, đánh số thứ tự từ 1 đến 5. 2 - Tiến hành đặt các ống nghiệm trong các điều kiện TN như sau: Ống nghiệm Nội dung Điều kiện nhiệt độ 1 2 ml hồ tinh bột 1% + 1 ml dịch nước bọt pha loãng. - Đặt trong cốc nước đun sôi cách thuỷ. 2 2 ml hồ tinh bột 1% + 1 ml dịch nước bọt pha loãng. - Đặt trong cốc nước đá. 3 2 ml hồ tinh bột 1% + 1 ml dịch nước bọt pha loãng. - Đặt trong cốc nước ấm 40oC. 4 2 ml hồ tinh bột 1% + 1 ml dịch nước bọt pha loãng + 1 ml HCl 5%. - Đặt trong cốc nước ấm 40oC. 5 2 ml hồ tinh bột 1% + 1 ml dịch nước bọt pha loãng + 1 ml NaOH 5%. - Đặt trong cốc nước ấm 40oC. 3 - Giữ nguyên điều kiện TN. - Sau 15 phút, nhỏ 1 ml HCl 5% vào ống nghiệm 5 (trung hòa NaOH). 4 - Nhỏ 1 – 2 giọt Iot y tế vào cả 5 ống nghiệm. 5 - Quan sát sự thay đổi màu sắc của dung dịch trong ống nghiệm. * Lưu ý: - Không nên pha dịch nước bọt và hồ tinh bột quá sớm vì nếu để lâu hồ tinh bột có thể bị thiu, do đó kết quả TN không rõ ràng. - Không nên nhỏ Iot y tế khi ống nghiệm 1 đang còn nóng vì ở nhiệt độ cao Iot bị thăng hoa. 2.3.4.2. Kết quả Sau khi 5 lần lặp lại TN theo phương án cải tiến, kết quả thu được như sau: Bảng 3. Kết quả thử nghiệm phương án cải tiến ÔN Điều kiện TN Lần 1 2 3 4 5 1 - Đặt trong cốc nước cách thuỷ đang sôi + + + + + 2 - Đặt trong cốc nước đá + + + + + 3 - Đặt trong cốc nước ấm 400C - - - - - 4 - Đặt trong cốc nước ấm 400C (1ml HCl 5%) + + + + + 5 - Đặt trong cốc nước ấm 400C (1ml NaOH 5%) + + + + + Chú thích: “+”: Chuyển màu xanh đậm. “-”: Không chuyển màu xanh đậm. 2.3.4.3. Nhận xét Qua bảng trên, dễ dàng nhận thấy rằng sau khi thay đổi điều kiện TN, chỉ có ống nghiệm 3 không có sự chuyển màu xanh đậm chứng tỏ amilaza đã thủy phân tinh bột trong điều kiện nhiệt độ khoảng 400C và pH trung tính. Những ống nghiệm còn lại bị thay đổi điều kiện nhiệt độ hoặc độ pH nên enzim bị mất hoạt tính, không xảy ra sự thuỷ phân tinh bột. Do đó, khi cho Iot y tế vào trong các ống nghiệm, dung dịch trong đó đều chuyển màu xanh đậm, chứng tỏ vẫn còn tinh bột bên trong ống nghiệm. Dưới đây là một số hình ảnh đối chứng kết quả TN theo SGK và TN cải tiến: a) Theo SGK b) Cải tiến a) Theo SGK b) Cải tiến Hình 2. Đặt trong cốc đun sôi cách thuỷ Hình 3. Đặt trong cốc nước đá a) Theo SGK b) Cải tiến Hình 5. Đặt trong cốc nước ấm pH < 7 Hình 6. Đặt trong cốc nước ấm pH > 7 Hình 4. Đặt trong cốc nước ấm pH = 7 2.3.4.4. Kết luận và đề nghị So sánh giữa kết quả thu được khi tiến hành TN theo SGK và TN cải tiến, kết hợp đối chiếu với cơ sở khoa học, có thể nhận thấy rằng TN cải tiến có kết quả phù hợp với cơ sở khoa học. Bên cạnh đó, TN cải tiến còn khắc phục được một số tồn tại của SGK về hoá chất, dụng cụ và các bước tiến hành TN. Kết quả TN thu được lại rõ ràng, dễ quan sát. Vì vậy, chúng tôi đề nghị sử dụng phương án cải tiến TN về ảnh hưởng của nhiệt độ, pH đối với hoạt tính của amilaza làm qui trình TN chuẩn. 2.4. Kết quả thử nghiệm và cải tiến các TN thuộc phần SH tế bào – SH10 THPT Áp dụng qui trình trên để tiến hành thử nghiệm và cải tiến một số TN trong phần SH tế bào, chúng tôi thu được kết quả như sau: Bảng 5. Kết quả thử nghiệm và cải tiến một số TN phần SH tế bào – SH10 THPT Tên TN Nội dung cải tiến Mẫu vật Dụng cụ Hoá chất Bước tiến hành Nhận biết tinh bột TN 1 - + + + TN 2 - + + + Nhận biết Prôtêin + + + + TN co và phản co nguyên sinh + - + + TN về sự thẩm thấu + + + + TN về ảnh hưởng của nhiệt độ, pH đối với hoạt tính của amilaza - + + + Tổng 3 5 6 6 Chú thích: “+”: Có cải tiến. “-”: Không cải tiến. Như vậy trong 6 TN mà chúng tôi thử nghiệm và cải tiến, chúng tôi đã tiến hành được TN cải tiến về mẫu vật, TN cải tiến về dụng cụ, TN cải tiến về hoá chất và các bước tiến hành. Từ đó chúng tôi cũng đề xuất xây dựng 6 qui trình TN chuẩn. Kết quả cụ thể được trình bày lần lượt từ mục 2.4.1 đến 2.4.6. Vì điều kiện khoá luận không cho phép nên chúng tôi chỉ trình bày mục tiêu của TN, cơ sở khoa học của TN, những điểm cải tiến TN so với SGK và sau đó trình bày qui trình TN chuẩn. 2.4.1. TN 1.1. Nhận biết tinh bột Bài 12: Thực hành TN nhận biết một số thành phần hoá học của tế bào (Trang 41 - SGK SH10 NC) 2.4.1.1. Mục tiêu của TN - Chứng minh được sự có mặt của tinh bột trong tế bào sống. 2.4.1.2. Cơ sở khoa học của TN - Tinh bột là các polixacarit dự trữ thực vật. Tinh bột được tích luỹ chủ yếu trong các loại hạt, đặc biệt là các loại hạt hoà thảo và các loại củ. - Đại phân tử tinh bột bao gồm 2 cấu tử là amilozơ và amilopectin. Amilozơ tạo thành màu xanh khi kết hợp với iot. [1, 78-79] Vì thế có thể sử dụng iot để phát hiện sự có mặt của tinh bột trong các mô thực vật. 2.4.1.3. Những điểm cải tiến so với SGK Tiêu chí Cải tiến Mẫu vật - Định lượng lại lượng khoai lang tiến hành TN cho mỗi nhóm HS. Hoá chất - Thay thế tinh bột sống bằng hồ tinh bột 1%. - Thay thế thuốc thử Iot trong KI bằng Iot y tế. - Định rõ lượng Iot y tế cần dùng. - Định lượng hoá chất cho 1 nhóm HS. Dụng cụ - Thêm một số dụng cụ như: Pipet, bóp cao su, chày cối sứ, cân đĩa, phễu lọc. - Định lượng dụng cụ cho 1 nhóm HS. Các bước tiến hành - Chuẩn bị khoai lang trước khi lọc qua phễu như sau: “Gọt vỏ → Cắt nhỏ → Giã nát” để thu dịch lọc dễ dàng hơn. - Chuyển bước tiến hành: Nhỏ thuốc thử Phêlinh vào ống nghiệm 2 (có hồ tinh bột) sang TN nhận biết đường đơn, để làm ống nghiệm đối chứng chứng minh polixacarit không có tính khử. 2.4.1.4. Qui trình TN chuẩn 2.4.1.4.1. Hoá chất (Chuẩn bị cho 1 nhóm HS) Hoá chất Số lượng Tinh bột 1g Iot y tế 1 lọ Nước cất 120 ml 2.4.1.4.2. Dụng cụ (Chuẩn bị cho 1 nhóm HS) STT Dụng cụ Số lượng STT Dụng cụ Số lượng 1 Ống nghiệm 2 cái 5 Phễu lọc 1 cái 2 Pipet 2 cái 6 Giấy lọc 1 tờ 3 Bóp cao su 1 cái 7 Cốc đong 50 ml 1 cái 4 Chày cối sứ 1 bộ 8 Cân đĩa 1 cái 2.4.1.4.3. Các bước tiến hành * Chuẩn bị - Dung dịch hồ tinh bột 1% [5, 49] - Chuẩn bị khoai lang trước khi giã nát như sau: Gọt vỏ → Cắt nhỏ. - Cân 5 g khoai lang. * Cách tiến hành Bước Nội dung 1 - Giã nhỏ 5 g khoai lang. - Hoà với 20 ml nước cất. - Lọc qua phễu để thu dịch lọc khoai. 2 - Lấy 5 ml dịch lọc cho vào ống nghiệm 1. 3 - Lấy 5 ml hồ tinh bột 1% cho vào ống nghiệm 2. 4 - Thêm 1 - 2 giọt Iot y tế vào 2 ống nghiệm và phần cặn trên giấy lọc. 3 - Quan sát sự thay đổi màu sắc trong các ống nghiệm và giải thích. * Lưu ý: - Không nên pha hồ tinh bột quá sớm vì nếu để lâu hồ tinh bột có thể bị hỏng, do đó kết quả TN không rõ ràng. - Tất cả các bước nhỏ hoá chất, lấy dịch lọc đều sử dụng pipet vào bóp cao su để đảm bảo chính xác lượng hoá chất được dùng. Dưới đây là một số hình ảnh đối chứng kết quả TN theo SGK và TN chuẩn: a) TN theo SGK b) TN chuẩn a) TN theo SGK b) TN chuẩn Hình 7. Ống nghiệm 1 Hình 8. Ống nghiệm 2 a) TN theo SGK b) TN chuẩn Hình 9. Phần cặn trên phễu lọc 2.4.1.5. Kết luận Qua các hình ảnh trên ta thấy, màu sắc thu được ở ống nghiệm 2 và phễu lọc khi cho thuốc thử Iot là như nhau. Như vậy, tinh bột có ở phần cặn trên giấy lọc, chứng tỏ rằng trong khoai lang sống có chứa tinh bột. Dung dịch trong ống nghiệm 1 không chuyển màu chứng tỏ trong ống nghiệm không có tinh bột, do tinh bột là các polixacarit, có kích thước lớn nên nó bị giữ lại ở phần cặn trên giấy lọc. 2.4.2. TN 1.2. Nhận biết monoxacarit (đường đơn) Bài 12: Thực hành TN nhận biết một số thành phần hoá học của tế bào (Trang 42 - SGK SH10 NC) 2.4.2.1. Mục tiêu của TN - Chứng minh được monoxacarit có tính khử. - Phân biệt được tính chất hoá học của monoxacarit và polixacarit. 2.4.2.2. Cơ sở khoa học của TN - Polixacarit là các hợp chất cao phân tử được tạo thành do nhiều gốc đường đơn hay các dẫn xuất của đường đơn kết hợp với nhau bằng các liên kết α hoặc β – glucozit. Vì không có gốc (- CHO) nên các polixacarit không có tính khử. - Tinh bột có thể bị thuỷ phân hoàn toàn dưới tác dụng của axit và nhiệt độ cao tạo ra các monoxacarit (glucozơ) có tính khử do chúng có chứa gốc (-CHO). [1, 78-79] Hình 10. Monoxacarit có chứa gốc khử Hình 11. Polixacarit không có gốc khử - Trong điều kiện nhiệt độ cao, gốc (-CHO) của monoxacarit khử Cu2+ (CuSO4 trong thuốc thử Phêlinh) thành Cu2+ (Cu2O), tạo ra kết tủa đỏ gạch theo phương trình sau: [1000C] COOH | + R COOK | HO – C | Cu HO – C | COONa NaOH 2H2O COOK | CHO | + CHO | COONa 2Cu2O↓ (Đỏ gạch) CHO | + R [5, 43-44] Do đó, người ta có thể sử dụng thuốc thử Phêlinh để nhận biết sự có mặt của monoxacarit. 2.4.2.3. Những điểm cải tiến so với SGK Tiêu chí Cải tiến Hoá chất - Định rõ nồng độ hồ tinh bột là và HCl lần lượt là 1% và 10%. - Thuốc thử Iot sử dụng là Iot y tế. - Định rõ lượng thuốc thử Iot y tế. - Định rõ lượng hoá chất cho 1 nhóm HS. Dụng cụ - Thêm một số dụng cụ như: + Pipet. + Bóp cao su. + Giấy quỳ. + Kiềng đun. + Cốc thuỷ tinh chịu nhiệt 100ml. + Lưới amiăng. - Định lượng dụng cụ cho 1 nhóm HS. Các bước tiến hành - Thêm ống nghiệm 1 (5 ml hồ tinh bột 1%+ 1 ml Phêlinh, đun sôi cách thuỷ trong 5 phút) là ống nghiệm chứng minh polixacarit không có khả năng bị thuỷ phân thành monoxacarit nếu thiếu xúc tác là axit. - Đun sôi cách thuỷ ống nghiệm 2 sau khi nhỏ thuốc thử Phêlinh trong 5 phút. 2.4.2.4. Qui trình TN chuẩn 2.4.2.4.1. Hoá chất (Chuẩn bị cho 1 nhóm HS) Hoá chất Nồng độ Số lượng Hồ tinh bột 1% 15 ml Thuốc thử Phêlinh - 2 ml HCl 10% 10 giọt NaOH 10% 1 ml Nước cất - 200 ml 2.4.2.4.2. Dụng cụ (Chuẩn bị cho 1 nhóm HS) STT Dụng cụ Số lượng STT Dụng cụ Số lượng 1 Ống nghiệm 3 cái 5 Đèn cồn 1 cái 2 Pipet 2 cái 6 Kiềng đun 1 cái 3 Bóp cao su 1 cái 7 Lưới amiăng 1 cái 4 Giấy quỳ 3 tờ 8 Cốc thuỷ tinh chịu nhiệt 100 ml 1 cái 2.4.2.4.3. Các bước tiến hành Bước Nội dung 1 - Lấy 3 ống nghiệm. Đánh số thứ tự từ 1 đến 3. 2 - Ống nghiệm 1: 5 ml hồ tinh bột 1% + 1 ml thuốc thử Phêlinh. - Đặt vào cốc nước cách thuỷ đang sôi trong 5 phút. 3 - Ống nghiệm 2: 10 ml hồ tinh bột 1% + 10 giọt HCl 10%. - Đặt vào cốc nước cách thuỷ đang sôi trong 15 phút. - Để nguội, trung hoà bằng NaOH 10%. (Thử bằng giấy quỳ) 4 - Chia dung dịch làm 2 phần bằng nhau vào ống nghiệm 2 và 3. 5 - Nhỏ 1 ml thuốc thử Phêlinh vào ống nghiệm 2. 6 - Đặt vào cốc nước cách thuỷ đang sôi trong 5 phút. 7 - Nhỏ 1-2 giọt Iot y tế vào ống nghiệm 3. 8 - Quan sát hiện tượng xảy ra ở cả 3 ống nghiệm. * Lưu ý: - Nếu đun trên ngọn lửa đèn cồn thì thời gian TN ngắn hơn nhưng phải để một thời gian để kết tủa đỏ gạch lắng xuống. - Tuy nhiên, TN có sử dụng axit nên để đảm bảo an toàn cho HS, cũng như để quan sát kết tủa rõ ràng hơn nên sử dụng phương pháp đun cách thuỷ. Dưới đây là một số hình ảnh TN theo SGK và TN chuẩn: a) Hồ tinh bột + Thuốc thử Phelinh + Thuốc thử Iot b) Hồ tinh bột + HCl + Thuốc thử Phêlinh c) Hồ tinh bột + HCl + Thuốc thử Iot Không đun cách thuỷ Hình 12. TN theo SGK a) Ống nghiệm 1: Hồ tinh bột 1% + thuốc thử Phêlinh b) Ống nghiệm 2: Hồ tinh bột 1% + HCl 10% + thuốc thử Phêlinh c) Ống nghiệm 3: Hồ tinh bột 1% + HCl 10% + Iot y tế Đun cách thuỷ Hình 13. TN chuẩn 2.4.2.5. Kết luận Qua các hình ảnh trên ta thấy, ống nghiệm 1 không xuất hiện kết tủa đỏ, chứng tỏ rằng tinh bột là polixacarit nên không có tính khử. Ống nghiệm 2 có xuất hiện kết tủa đỏ gạch và ống nghiệm 3 dung dịch không chuyển màu xanh đậm chứng tỏ rằng tinh bột dưới tác dụng của nhiệt độ cao (1000C), trong môi trường axit bị thuỷ phân hoàn toàn và tạo thành đường đơn có tính khử. So sánh giữa kết quả thu được khi tiến hành TN theo SGK và TN cải tiến kết hợp với đối chiếu cơ sở khoa học, có thể nhận thấy rằng qui trình TN chuẩn có kết quả phù hợp với cơ sở khoa học. 2.4.3. TN 2. Nhận biết prôtêin Bài 12: Thực hành TN nhận biết một số thành phần hoá học của tế bào (Trang 42 – SGK SH10 NC) 2.4.3.1. Mục tiêu của TN - Chứng minh được sự có mặt của prôtêin trong tế bào sống. 2.4.3.2. Cơ sở khoa học của TN - Prôtêin là nhóm chất hữu cơ có trong cơ thể, có hàm lượng nhiều nhất. Thức ăn động vật (thịt, trứng, sữa,…) và đỗ tương là loại thực phẩm giàu prôtêin. - Prôtêin được cấu tạo từ các đơn phân là các axit amin. Trong phân tử prôtêin, các axit amin được nối với nhau bởi liên kết peptit . - Trong môi trường kiềm, liên kết peptit phản ứng với Cu2+ tạo thành dung dịch có màu tím đặc trưng (Phản ứng Biurê). [5, 11],[8, 25],[13] Do đó, người ta có thể sử dụng phản ứng Biurê để nhận biết sự có mặt của prôtêin trong mô động vật, thực vật. 2.4.3.3. Những điểm cải tiến so với SGK Tiêu chí Cải tiến Mẫu vật - Bổ sung thêm mẫu vật là đỗ tương vì đỗ tương vẫn cho kết quả rõ. - Nếu mẫu vật là đỗ tương nên ngâm nước trước 1 ngày để nghiền nhỏ dễ hơn. - Định lượng mẫu vật cho 1 nhóm HS. Hoá chất - Định lượng nồng độ hoá chất làm TN là dung dịch NaOH 10% và CuSO4 1%. - Định lượng hoá chất cho 1 nhóm HS. Dụng cụ - Thêm một số dụng cụ: + Pipet. + Bóp cao su. + Cốc thuỷ tinh 500 ml. - Định lượng dụng cụ cho 1 nhóm HS. Các bước tiến hành - Nêu rõ cách pha albumin lòng trắng trứng. - Nêu rõ thời điểm nhỏ NaOH 10% vào dung dịch albumin lòng trắng trứng. 2.4.3.4. Qui trình TN chuẩn 2.4.3.4.1. Mẫu vật (Chuẩn bị cho 1 nhóm HS) Trứng gà 1 quả ( Có thể thay thế bằng đỗ tương: 10 hạt hoặc sữa tươi: 3ml) 2.4.3.4.2. Hoá chất (Chuẩn bị cho 1 nhóm HS) Hoá chất Nồng độ Số lượng NaOH 10% 1 ml CuSO4 1% 1 ml Nước cất - 520 ml 2.4.3.4.3. Dụng cụ (Chuẩn bị cho 1 nhóm HS) STT Dụng cụ Số lượng STT Dụng cụ Số lượng 1 Ống nghiệm 1 cái 4 Cốc thuỷ tinh 500 ml 1 cái 2 Pipet 1 ml 2 cái 5 Phếu lọc 1 cái 3 Bóp cao su 1 cái 6 Giấy lọc 1 cái 2.4.3.4.4. Các bước tiến hành * Chuẩn bị dung dịch mẫu - Lòng trắng trứng: Lấy 1 lòng trắng trứng pha với 500 ml nước cất. - Đỗ tương: + Ngâm nước trước 1 ngày để dễ nghiền. + Nghiền 10 hạt đỗ tương. + Hoà với 20 ml nước cất. + Lọc qua phễu để thu dịch mẫu. * Cách tiến hành Bước Nội dung 1 - Lấy 3ml dung mẫu cho vào ống nghiệm. 2 - Nhỏ 1ml NaOH 10%. 3 - Nhỏ 10 giọt CuSO4 1%. 4 - Quan sát sự thay đổi màu và giải thích. * Lưu ý: - Nếu sử dụng CuSO4 10% thì chỉ cho 1 – 3 giọt. Nếu cho nhiều sẽ làm lắng cặn dưới đáy ống nghiệm và dung dịch chuyển sang màu xanh nhạt do đó làm ảnh hưởng đến kết quả TN. - Không pha lòng trắng trứng với NaOH vì có thể tạo kết tủa. Hình 14. Albumin lòng trắng trứng kết tủa khi cho dung dịch NaOH 10% Nguyên nhân tạo thành kết tủa là do: Các yếu tố như nhiệt độ cao, các ion kim loại nặng, kiềm đặc, axit đặc,… gây kết tủa không thận nghịch prôtêin. Vì các liên kết thứ cấp có thể bị đứt ra dẫn đến phá huỷ cấu trúc không gian (bậc 2, 3, 4) của prôtêin nên prôtêin bị mất tính chất SH. [5, 17] Dưới đây là một số hình ảnh đối chứng kết quả TN tiến hành theo SGK và TN chuẩn: Lòng trắng trứng a) Lòng trắng trứng b) Đỗ tương c) Sữa Hình 15. TN theo SGK Hình 16. TN chuẩn 2.4.3.5. Kết luận Áp dụng qui trình TN chuẩn trên cả 3 đối tượng gồm: Trứng gà, đỗ tương và sữa tươi, chúng tôi đều thu được kết quả là dung dịch trong ống nghiệm đều chuyển sang màu tím. Mẫu vật là lòng trắng trứng có màu đẹp và dễ quan sát. So sánh giữa kết quả thu được khi tiến hành TN theo SGK và TN chuẩn kết hợp với đối chiếu cơ sở khoa học, có thể nhận thấy rằng TN chuẩn có kết quả phù hợp với cơ sở khoa học. Bên cạnh đó, TN chuẩn còn khắc phục được một số tồn tại của SGK về hoá chất, dụng cụ và cách tiến hành. 2.4.4. TN 3. TN co và phản co nguyên sinh Bài 12: Thực hành TN co và phản co nguyên sinh – SGK SH10 Bài 19: Thực hành quan sát tế bào dưới kính hiển vi TN co và phản co nguyên sinh – SGK SH10 NC (Trang 51 – SGK SH10 và trang 67 – SGK SH10 NC) 2.4.4.1. Mục tiêu của TN - Quan sát được hiện tượng co và phản co nguyên sinh ở các giai đoạn khác nhau ở 2 loại tế bào: tế bào biểu bì lá cây và tế bào khí khổng. - Điều khiển được sự đóng - mở khí khổng. 2.4.4.2. Cơ sở khoa học của TN - Trong môi trường ưu trương, nước bị rút ra khỏi tế bào gây ra hiện tượng co nguyên sinh. - Trong môi trường nhược trương, nước đi vào tế bào gây ra hiện tượng phản co nguyên sinh. [3, 71] Hình 17. Thẩm thấu làm biến đổi hình dạng của các tế bào - Động lực làm biến đổi độ mở của khí khổng là sự biến đổi sức trương nước trong các tế bào khí khổng. [3,101-102] Hình 18. Áp suất trương nước của tế bào khí khổng làm mở lỗ khí - Tế bào biểu bì lá cây hoặc cánh hoa có chứa nhiều loại sắc tố, dễ quan sát dưới kính hiển vi. Vì thế, người ta có thể sử dụng tế bào lá cây này để quan sát trong TN co và phản co nguyên sinh mà không cần nhuộm tế bào. 2.4.4.3. Những điểm cải tiến so với SGK Tiêu chí Cải tiến Mẫu vật - Bổ sung thêm mẫu vật dễ kiếm, rẻ tiền mà vẫn cho kết quả rõ đó là củ hành tím và cánh hoa cúc. - Định lượng mẫu vật cho 1 nhóm HS. Hoá chất - Định lượng nồng độ dung dịch muối là 5% để quá trình co nguyên sinh diễn ra chậm hơn, dễ quan sát hơn và dễ điều khiển khí khổng mở hơn. - Định lượng hoá chất cho 1 nhóm HS. Dụng cụ - Bổ sung thêm cốc 200 ml để ngâm mẫu vật trong cốc nước sạch. - Định lượng dụng cụ cho 1 nhóm HS. Các bước tiến hành - Ngâm mẫu vật dùng để quan sát khí khổng trong cốc nước sạch để tỉ lệ mở của khí khổng cao hơn và độ mở khí khổng lớn hơn. - Bổ sung bước nhỏ 1- 3 giọt nước cất vào phía rìa lá kính để đẩy hết dung dịch muối 5%. Do đó, có thể quan sát sự mở khí khổng nhanh hơn. - Vì tốc độ co nguyên sinh diễn ra khá nhanh nên trong quá trình làm TN không lấy tiêu bản ra khỏi kính hiển vi. - Đặt giấy thấm ở phía đối diện với phía nhỏ dung dịch muối 5% để hút phần nước còn dư. 2.4.4.4. Qui trình TN chuẩn 2.4.4.4.1. Mẫu vật (Chuẩn bị cho 1 nhóm HS) Thài lài tía 1cành 2.4.4.4.2. Hoá chất (Chuẩn bị cho 1 nhóm HS) Hoá chất Nồng độ Số lượng Muối 5% 10 ml Nước cất - 100 ml 2.4.4.4.3. Dụng cụ (Chuẩn bị cho 1 nhóm HS) STT Dụng cụ Số lượng 1 Ống nhỏ giọt 2 cái 2 Giấy thấm 1 tờ 3 Cốc thuỷ tinh 200ml 1 cái 4 Kính hiển vi 1 cái 5 Phiến kính 1 cái 6 Lá kính 1 cái 7 Dao lam 1 cái 2.4.4.4.4. Các bước tiến hành * Chuẩn bị: - Ngâm cành thài lài tía trong cốc đựng 200ml nước sạch. - Cắt giấy thấm thành các tờ nhỏ kích thước 2 x 2 cm. * Cách tiến hành: Bước Nội dung 1 - Làm tiêu bản: + Nhỏ 1 giọt nước lên phiến kính sạch. + Dùng dao lam tách 1 lớp tế bào biểu bì mỏng kích thước 0,2 x 0,5 cm. + Đặt lớp tế bào biểu bì lên phiến kính. + Đậy lá kính. 2 - Chuẩn bị tiêu bản lên kính hiển vi. + Chuẩn bị kính hiển vi. + Đặt tiêu bản lên kính hiển vi. + Điều chỉnh kính. + Quan sát tiêu bản. 3 * Làm đóng khí khổng: - Nhỏ 1giọt dung dịch muối 5% vào rìa lá kính. - Đặt 1 tờ giấy thấm nhỏ ở phía đối diện để hút phần nước dư. 4 - Quan sát tốc độ đóng của khí khổng và tốc độ co nguyên sinh của các tế bào biểu bì lá cây. 5 * Làm mở khí khổng: - Sau 2 phút, nhỏ 1-3 giọt nước cất vào rìa lá kính. - Đặt tờ giấy thấm khác ở phía đối diện để hút phần dung dịch muối dư. 6 - Quan sát tốc độ và độ mở của tế bào khí khổng. - Quan sát tốc độ phản co nguyên sinh của tế bào biểu bì lá cây. * Lưu ý: - Nên quan sát các tế bào lá cây ở vùng rìa tiêu bản. - Nếu dùng nồng độ dung dịch đường ≥20% và nồng độ dung dịch muối ≥8% thì tế bào khí khổng đóng nhanh, nên khó quan sát được quá trình co và phản co nguyên sinh. - Không nên để tế bào co nguyên sinh quá lâu (trên 3 phút), vì khi nhỏ nước lên tiêu bản, tế bào không trở lại trạng thái ban đầu hay nói một cách khác đó là không xảy ra quá trình phản co nguyên sinh. - Trong giờ thực hành TN, GV nên yêu cầu các nhóm HS làm các tiêu bản khác nhau trên các đối tượng như: Thài lài tía, củ hành tím hay cánh hoa cúc để HS có thể vừa quan sát được quá trình co và phản co nguyên sinh ở các tế bào lá cây vừa theo dõi được quá trình co và phản co nguyên sinh ở các tế bào khí khổng, thể hiện ở sự đóng – mở khí khổng. Một số hình ảnh đối chứng kết quả TN theo SGK và TN chuẩn: a) TN theo SGK b) TN chuẩn Hình 19. Tế bào biểu bì lá cây thài lài tía ban đầu a) TN theo SGK b) TN chuẩn Hình 20. Co nguyên sinh ở tế bào biểu bì lá cây thài lài tía a) TN theo SGK b) TN chuẩn Hình 21. Phản co nguyên sinh ở tế bào biểu bì lá cây thài lài tía a) Ban đầu b) Co nguyên sinh c) Phản co nguyên sinh Hình 22. TN chuẩn: Co và phản co nguyên sinh ở tế bào vảy hành tím a) Ban đầu b) Co nguyên sinh c) Phản co nguyên sinh Hình 23. TN chuẩn: Co và phản co nguyên sinh ở tế bào cánh hoa cúc 2.4.4.5. Kết luận Qua các hình trên có thể nhận thấy rằng sau khi ngâm cành thài lài tía vào cốc nước sạch thì các tiêu bản có tỉ lệ khí khổng mở cao, độ mở lớn. Vì thế thao tác điều khiển đóng - mở khí khổng được thực hiện dễ dàng hơn. Nếu tiến hành TN co và phản co nguyên sinh trên đối tượng và tế bào vảy hành tím thì tiêu bản đẹp và dễ quan sát. 2.4.5. TN 4. TN sự thẩm thấu của tế bào Bài 20: Thực hành TN sự thẩm thấu và tính thấm của tế bào (Trang 69 - SGK SH10 NC) 2.4.5.1. Mục tiêu của TN - Quan sát được hiện tượng thẩm thấu của tế bào. - Chứng minh được màng tế bào sống có tính thấm chọn lọc còn màng tế bào chết mất khả năng thấm chọn lọc. 2.4.5.2. Cơ sở khoa học của TN - Màng tế bào được cấu tạo bởi lớp photpholipit kép, có các kênh prôtêin đặc hiệu và có các bơm prôton nên màng tế bào chỉ cho một số phân tử này đi qua mà không cho các phân tử khác đi qua. - Ở tế bào sống, màng tế bào là các màng thấm chọn lọc nên màng tế bào sống có khả năng thấm một cách chọn lọc. - Ở tế bào chêt, màng tế bào mất khả năng thấm chọn lọc. Do đó, các phân tử trở nên thấm một cách tự do. - Ngoài chịu ảnh hưởng của građien nồng độ, sự thẩm thấu phụ thuộc vào các yếu tố sau: + Khoảng cách khuếch tán + Diện tích khuếch tán + Cấu trúc khuếch tán + Kích thước và kiểu các phần tử khuếch tán. [3], [14], [15], [18] 2.4.5.3. Những điểm cải tiến so với SGK Tiêu chí Cải tiến Mẫu vật - Dùng mẫu vật là cà rốt vì dễ tạo cốc và dễ quan sát sự thay đổi mực nước trong khoang cốc. Ngoài ra có thể dùng khoai tây, củ cải hoặc su hào. - Không nên dùng khoai lang vì khoai lang sống cứng, rất khó tạo cốc. - Định lượng mẫu vật cho 1 nhóm HS. Hoá chất - Định lượng nồng độ dung dịch đường đậm đặc là 50% để mực nước trong khoang cốc thay đổi rõ ràng hơn. - Định lượng mực nước cho vào đĩa petri. - Định lượng hoá chất cho 1 nhóm HS. Dụng cụ - Bổ sung bộ dụng cụ tạo cốc, gồm có: + 3 ống inox có đường kính lần lượt là Ø30, Ø25 và Ø20 để tạo cốc. + Dụng cụ khoét cốc. - Thay thế ghim nhọn bằng tăm nhọn để đo mực nước thay đổi trong khoang cốc. - Bổ sung thêm tăm nhọn có chia vạch đến 20 mm để đo độ dày thành và đáy cốc. - Bố sung thêm một số dụng cụ như: + Bút ghi mực nước. + Kiềng đun. + Lưới amiăng. + Cốc đong 50 ml. + Đèn cồn. + Ống nhỏ giọt. - Định lượng dụng cụ cho 1 nhóm HS. Các bước tiến hành - Nêu rõ các bước tạo cốc. - Nêu rõ các bước tiến hành TN. - Chỉ theo dõi sự thay đổi mực nước trong 12h. Hình 24 . Bộ dụng cụ tạo cốc Hình 25. Tăm nhọn chia vạch đến 20mm Hình 26. Tăm nhọn 2.4.5.4. Qui trình TN chuẩn 2.4.5.4.1. Mẫu vật (Chuẩn bị cho 1 nhóm HS) Cà rốt 1củ 2.4.5.4.2. Hoá chất (Chuẩn bị cho 1 nhóm HS) Hoá chất Nồng độ Số lượng Đường 50% 10 ml Nước cất - 100 ml 2.4.5.4.3. Dụng cụ (Chuẩn bị cho 1 nhóm HS) STT Dụng cụ Số lượng STT Dụng cụ Số lượng 1 Đĩa petri 3 cái 7 Cốc đong 50 ml 1 cái 2 Kiềng đun 1 cái 8 Lưới amiăng 1 cái 3 Tăm nhọn 2 cái 9 Dụng cụ tạo cốc 1 bộ 4 Đèn cồn 1 cái 10 Cốc thuỷ tinh chịu nhiệt 100ml 1 cái 5 Dao cắt 1 cái 11 Tăm nhọn chia vạch tới 20mm 1 cái 6 Bút ghi 1 cái 12 Ống nhỏ giọt 1 cái 2.4.5.4.4. Các bước tiến hành * Tạo cốc: Các bước để tạo 1 cốc làm TN được tiến hành như sau: Bước Nội dung 15 5 20 30 1 - Cắt 1 đầu củ cà rốt. 2 - Cắt 1 đoạn củ có độ dài 15 mm (đo bằng tăm nhọn đã chia vạch). 3 - Khoan tạo 1 cốc hình trụ bằng ống Ø30. 4 - Khoan tạo khoang cốc bằng ống Ø20. 5 - Lấy đi phần lõi bên trong khoang cốc bằng dụng cụ khoét cốc. Hình 27. Kích thước của cốc (Đơn vị: mm) 6 Luộc chín 1 cốc trong nước sôi 5 phút. * Cách tiến hành Bước Nội dung 1 - Lấy 3 đĩa petri, đánh dấu các đĩa petri để 3 cốc A, B và C. - Đánh dấu mực nước định mức trên đĩa petri là 10mm. 2 - Đặt các cốc vào các đĩa petri tương ứng: + Đĩa A và B: Đặt cốc sống. + Đĩa C: Đặt cốc chín. 3 - Đổ nước vào đĩa petri đến vạch định mức. 4 - Nhỏ 5 giọt dung dịch đường 50% vào khoang cốc B, C. 5 - Dùng tăm nhọn đánh dấu mực nước đường. 6 - Quan sát sự thay đổi mực nước trong 12h. Hình 28. Củ cà rốt * Lưu ý: - Chọn củ cà rốt có đường kính ≥30 mm, thuôn dài đều - Chọn dao nhỏ, phẳng để dễ cắt gọt. - Trong quá trình tạo đáy cốc và mặt cốc, nên dùng dao vừa cắt vừa lăn tròn. Một số hình ảnh đối chứng TN theo SGK và TN chuẩn: Hình 29 . Cốc khoai tây không sử dụng dụng cụ tạo cốc a) Cốc A b) Cốc B c) Cốc C Hình 30. TN chuẩn: Sự thay đổi mực nước sau 12h ở cà rốt. a) Cốc A b) Cốc B c) Cốc C Hình 31. TN chuẩn: Sự thay đổi mực nước sau 12h ở củ cải. 2.4.5.5. Kết luận - Qua hình ở trên ta thấy, nếu tiến hành TN theo SGK, trên đối tượng là khoai tây thì đa số các cốc tạo ra có kích thước không bằng nhau. Do đó làm ảnh hưởng đến các bước tiến hành TN tiếp theo. - Thực hiện TN theo qui trình chuẩn tạo ra các cốc TN có kích thước tương đối đều nhau. Thời gian cho kết quả TN nhanh, có thể quan sát thấy sự thay đổi mực nước sau 12h. - Sau 12h, mực nước các cốc thay đổi như sau: + Khoang ruột cốc A vẫn không có nước. Điều đó chứng tỏ sự thẩm thấu không xảy ra khi không có sự sai khác về nồng độ giữa 2 mặt của các mô sống. + Khoang ruột cốc B mực nước dâng cao lên đến tận miệng cốc. Điều này được giải thích là do màng tế bào sống là màng có tính thấm chọn lọc, chỉ cho nước đi qua một chiều do đó nước chui qua củ khoai rồi vào trong ruột củ khoai bằng cách thẩm thấu làm dung dịch đường dâng cao trong khoang cốc B. + Đun sôi cốc C trong 5 phút đã làm chết các mô tế bào. Do đó, cốc C không còn tác động như một màng bán thấm có chọn lọc và hiện tượng thẩm thấu không diễn ra, chúng trở nên thấm một cách tự do. Nước đi vào trong khoang củ khoai và một lượng dung dịch đường bị khuếch tán ra ngoài. Kết quả là mực đường trong khoang cốc C bị hạ thấp. Như vậy, so sánh kết quả TN theo SGK và TN theo qui trình chuẩn và đối chứng với cơ sở khoa học có thể thấy rằng, TN chuẩn cho kết quả phù hợp với cơ sở khoa học. Đồng thời, TN chuẩn có các bước tiến hành dễ làm hơn, thời gian thực hiên TN và thời gian cho kết quả đều ngắn hơn, kết quả TN lại rõ ràng và dễ quan sát. 2.4.6. TN 5. TN về ảnh hưởng của nhiệt độ, pH đối với hoạt tính của amilaza Bài 27: Một số TN về enzim – SGK SH10 NC (Trang 89 – SGK SH10 NC) 2.4.6.1. Mục tiêu của TN - Chứng minh được ảnh hưởng của nhiệt độ, pH đối với hoạt tính của enzim. 2.4.6.2. Cơ sở khoa học của TN - Enzim là những chất xúc tác SH, làm tăng tốc độ phản ứng mà không bị biến đổi sau phản ứng. - Mỗi enzim có một nhiệt độ tối ưu, tại đó, enzim có hoạt tính cao nhất. Enzim không có hoạt tính ở nhiệt độ thấp, khi nhiệt độ tăng cao thì hoạt tính của chúng cũng tăng cao. Nếu nhiệt độ tăng quá cao, enzim bị biến tính dẫn tới bị mất hoàn toàn hoạt tính. - Độ pH của dung dịch trong đó enzim hoạt động cũng ảnh hưởng tới hoạt tính của enzim. Amilaza có hoạt tính tối đa ở môi trường trung tính (pH = 7). Nếu dung dịch trở nên axit (pH 7) thì hoạt tính enzim sẽ bị giảm hoặc bị mất hoạt tính. [8, 101] Amilaza của nước bọt người thuộc loại α-amilaza, xúc tác cho phản ứng thủy phân tinh bột thành các dextrin khác nhau, mantozơ và sản phẩm cuối cùng là glucozơ. Khi kết hợp với Iot, hồ tinh bột có phản ứng tạo thành phức màu xanh đậm đặc trưng. Do đó, trong các TN, người ta thường sử dụng Iot để phát hiện sự có mặt của tinh bột. [1,79] 2.4.6.3. Những điểm cải tiến so với SGK Tiêu chí Cải tiến Hoá chất - Thay thế tinh bột sống bằng hồ tinh bột 1%. - Thay thế cho Iot 0,3% bằng loại hoá chất rẻ tiền, dễ kiếm, dễ bảo quản, không cần pha loãng là Iot y tế. - Định rõ lượng thuốc thử Iot y tế. - Định lượng hoá chất cho 1 nhóm HS. Dụng cụ - Thay thế bằng cốc nước ấm 400C vì tủ ấm không phải là thiết bị phổ biến ở trường PT. - Đun sôi cách thuỷ bằng nồi khó thao tác TN nên thay thế bằng cốc nước đun sôi cách thuỷ. - Bổ sung thêm một số dụng cụ: + Cốc thuỷ tinh chịu nhiệt. + Kiềng đun. + Lưới amiăng. + Pipet. + Bóp cao su. + Phễu lọc. - Nếu thiếu giấy lọc, có thể dùng bông để thay thế. - Định lượng dụng cụ cho 1 nhóm HS. Các bước tiến hành - Giữ nguyên điều kiện nhiệt độ trong suốt quá trình làm TN của các ống nghiệm 1, 2 và 3 do các bước tiến hành theo SGK chứng minh nhiệt độ ảnh hưởng đến cơ chất chứ không phải là ảnh hưởng đến hoạt tính của enzim. - Ống nghiệm 4 đặt trong cốc nước ấm 400C vì để ống nghiệm 4 ở nhiệt độ phòng là không chính xác. - Do không có ống nghiệm đối chứng ảnh hưởng của pH kiềm đến hoạt tính của enzim nên bổ sung thêm ống nghiệm 5 chứng minh ảnh hưởng của pH kiềm đến hoạt tính của amilaza. 2.4.6.4. Qui trình TN chuẩn 2.4.6.4.1. Hoá chất (Chuẩn bị cho 1 nhóm HS) STT Hoá chất Số lượng STT Hoá chất Số lượng 1 Tinh bột 1 g 4 Đá viên 1 khay 2 Iot y tế 1 lọ 5 NaOH 5% 1 ml 3 Nước cất 160 ml 6 HCl 5% 1 ml 2.4.6.4.2. Dụng cụ (Chuẩn bị cho 1 nhóm HS) STT Dụng cụ Số lượng STT Dụng cụ Số lượng 1 Ống nghiệm 5 cái 6 Pipet 2 cái 2 Đèn cồn 1 cái 7 Bóp cao su 1 cái 3 Kiềng 1 cái 8 Cốc thuỷ tinh chịu nhiệt 100 ml 3 cái 4 Lưới amiăng 1 cái 9 Nhiệt kế 1 cái 5 Phễu lọc 1 cái 10 Bông 1 gói 2.4.6.4.3. Các bước tiến hành * Chuẩn bị: - Dung dịch hồ tinh bột 1% [5, 49] - Dịch nước bọt pha loãng: + Xúc miệng sạch. + Lấy 60 ml nước cất để xúc miệng nhẹ 3 lần trong khoảng 1 phút. + Lọc dịch nước bọt qua bông. [17, 101] - Cốc nước cách thuỷ đang sôi, cốc nước đá. - Cốc nước ấm 400C: Sử dụng nhiệt kế để đo nhiệt độ trong cốc và liên tục được bổ sung thêm nước nóng vào trong cốc. * Cách tiến hành Bước Nội dung 1 - Lấy 5 ống nghiệm, đánh số thứ tự từ 1 đến 5. 2 - Tiến hành đặt các ống nghiệm trong các điều kiện TN như sau: Ống nghiệm Nội dung Điều kiện nhiệt độ 1 2 ml hồ tinh bột 1% + 1 ml dịch nước bọt pha loãng. - Đặt trong cốc nước đun sôi cách thuỷ. 2 2 ml hồ tinh bột 1% + 1 ml dịch nước bọt pha loãng. - Đặt trong cốc nước đá. 3 2 ml hồ tinh bột 1% + 1 ml dịch nước bọt pha loãng. - Đặt trong cốc nước ấm 40oC. 4 2 ml hồ tinh bột 1% + 1 ml dịch nước bọt pha loãng + 1 ml HCl 5%. - Đặt trong cốc nước ấm 40oC. 5 2 ml hồ tinh bột 1% + 1 ml dịch nước bọt pha loãng + 1 ml NaOH 5%. - Đặt trong cốc nước ấm 40oC. 3 - Giữ nguyên điều kiện TN. - Sau 15 phút, nhỏ 1 ml HCl 5% vào ống nghiệm 5 (trung hòa NaOH). 4 - Nhỏ 1- 2 giọt Iot y tế vào cả 5 ống nghiệm. 5 - Quan sát sự thay đổi màu sắc của dung dịch trong các ống nghiệm. * Lưu ý: - Không nên pha dịch nước bọt và hồ tinh bột quá sớm vì nếu để lâu hồ tinh bột có thể bị thiu, do đó kết quả TN không rõ ràng. - Không nhỏ Iot y tế khi ống nghiệm 1 đang còn nóng vì ở nhiệt độ cao Iot bị thăng hoa. Dưới đây là một số hình ảnh đối chứng kết quả TN theo SGK và TN chuẩn: a) TN theo SGK b) TN chuẩn a) TN theo SGK b) TN chuẩn Hình 32. Đặt trong cốc đun sôi cách thuỷ Hình 33. Đặt trong cốc nước đá a) Theo SGK b) Cải tiến Hình 35. Đặt trong cốc nước ấm pH < 7 Hình 36. Đặt trong cốc nước ấm pH > 7 Hình 34. Đặt trong cốc nước ấm pH = 7 2.4.6.5. Kết luận Qua các hình ảnh trên, dễ dàng nhận thấy rằng sau khi thay đổi điều kiện TN, chỉ có ống nghiệm 3 (đặt trong cốc nước ấm, pH =7) không có sự chuyển màu xanh đậm chứng tỏ amilaza đã thủy phân tinh bột trong điều kiện nhiệt độ khoảng 400C và pH trung tính. Những ống nghiệm còn lại bị thay đổi điều kiện nhiệt độ hoặc độ pH nên enzim bị mất hoạt tính, không xảy ra sự thuỷ phân tinh bột. Do đó, khi cho Iot y tế vào trong các ống nghiệm, dung dịch trong đó đều chuyển màu xanh đậm, chứng tỏ vẫn còn tinh bột bên trong ống nghiệm. So sánh giữa kết quả thu được khi tiến hành TN theo SGK và TN chuẩn, kết hợp đối chiếu với cơ sở khoa học, có thể nhận thấy rằng TN chuẩn có kết quả phù hợp với cơ sở khoa học. Bên cạnh đó, TN chuẩn còn khắc phục được một số tồn tại của SGK về hoá chất, dụng cụ và các bước tiến hành TN. Kết quả TN thu được lại rõ ràng, dễ quan sát. PHẦN III KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 3.1. Kết luận Thông qua quá trình thử nghiệm và cải tiến các TN trong phần SH tế bào-SH10 THPT, so sánh với mục tiêu ban đầu đề ra, đề tài đã giải quyết được một số vấn đề sau: 1. Đưa ra được 6 nguyên tắc thử nghiệm và cải tiến TN. 2. Dựa trên các nguyên tắc đó, xây dựng được qui trình thử nghiệm và cải tiến TN gồm 9 bước phù hợp với logic khoa học. 3. Áp dụng qui trình đó vào việc thử nghiệm 6 TN trong phần SH tế bào - SH10 THPT trên các phương diện: mẫu vật, hoá chất, dụng cụ và các bước tiến hành TN, trong đó có TN cải tiến về mẫu vật, TN cải tiến về dụng cụ, TN cải tiến về hoá chất và các bước tiến hành. Từ đó chúng tôi cũng đề xuất xây dựng 6 qui trình TN chuẩn, có thể sử dụng làm tài liệu tham khảo cho GV và HS. 3.2. Đề nghị Từ các kết quả thu được chúng tôi có một số đề nghị sau: - Các TN chuẩn cần được đánh giá thông qua quá trình thực nghiệm sư phạm ở các trường THPT. - Sau khi được thẩm tra qua thực nghiệm sư phạm, GV nên áp dụng qui trình TN chuẩn trên để đảm bảo hiệu quả giờ dạy học thực hành. Đồng thời, chúng tôi cũng mong muốn sẽ được tiếp tục hướng nghiên cứu của đề tài để thử nghiệm và hoàn thiện hệ thống TN trong các bài thực hành thuộc chương trình SH THPT. Tµi liÖu tham kh¶o Trần Thị Áng, Phạm Thị Trân Châu, (2006). Hóa sinh học. NXB Giáo dục. Đinh Quang Báo, Nguyễn Đức Thành, (2003). Lí luận dạy học Sinh học. NXB Giáo dục. Cao Phi Bằng, Nguyễn Như Khanh, (2008). Sinh lí học Thực vật. NXB Giáo dục. Bộ GD&ĐT, (2006). Tài liệu bồi dưỡng giáo viên thực hiện chương trình, sách giáo khoa lớp 10 THPT môn Sinh học. NXB Giáo dục. Phạm Thị Trân Châu, Nguyễn Thị Hiền, Phùng Gia Tường, (1997). Thực hành Hóa Sinh học. NXB Giáo dục. Nguyễn Thị Cúc, (2009). Nghiên cứu thử nghiệm và cải tiến các thí nghiệm trong chương trình Sinh học 10 THPT. Khoá luận tốt nghiệp. Nguyễn Văn Duệ, Nguyễn Đức Thành, (2004). Dạy học Sinh học ở trường THPT, tập 2. NXB Giáo dục. Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Như Hiền, Vũ Văn Vụ, (2006). Tư liệu Sinh học 10. NXB Giáo dục. Nguyễn Thành Đạt, Nguyễn Đức Thành, Nguyễn Xuân Viết, (2005). Tài liệu bồi dưỡng thường xuyên cho giáo viên THPT chu kì III (2004-2007). NXB Đại học Sư Phạm. Nguyễn Thành Đạt (Tổng chủ biên), Phạm Văn Lập (Chủ biên), Trần Dụ Chi, Trịnh Nguyên Giao, Phạm Văn Ty, (2006). Sinh học 10. NXB Giáo dục. Nguyễn Thành Đạt (Tổng chủ biên), Phạm Văn Lập (Chủ biên), Trần Dụ Chi, Trịnh Nguyên Giao, Phạm Văn Ty, (2006). Sinh học 10 Sách giáo viên. NXB Giáo dục. Trịnh Nguyên Giao, Nguyễn Đức Thành, (2009). Dạy học Sinh học ở trường phổ thông. NXB Giáo dục. A.M. Grodzinxki, D.M. Grodzinxki, (1981). Sách tra cứu tóm tắt về Sinh lí Thực vật. NXB Khoa học kĩ thuật Hà Nội. Nguyễn Lân, (2007). Từ điển Từ và ngữ Hán Việt. NXB Văn học. Lê Đình Lương (Chủ biên), Nguyễn Bá, Đặng Dương Bằng, Trương Quang Học, Nguyễn Mộng Hùng, Lê Duy Khải, Phan Kế Thái, Đỗ Lê Thăng, Vũ Văn Vụ, (1990). Từ điển sinh học. NXB khoa học và kĩ thuật. Trần Khánh Ngọc, (2005). Xây dựng và sử dụng “Bộ tư liệu hỗ trợ dạy học Sinh học THPT” theo hướng tích cực hoá hoạt động học tập của học sinh. Luận văn thạc sĩ. Lê Phan Quốc, (2007). Xây dựng tài liệu hướng dẫn thí nghiệm Sinh học 10 THPT. Luận văn Thạc sĩ. Bùi Văn Sâm, Phạm Thị My, (2006). Thiết kế bài giảng Sinh học 10 Nâng cao. NXB Giáo dục. Mai Thị Thanh, (2005). Thử nghiệm và cải tiến các thí nghiệm nhằm nâng cao chất lượng dạy học các bài thực hành Sinh học 10, chương trình thí điểm ban KHTN, bộ sách thứ 2. Khoá luận tốt nghiệp. Cao Thị Minh Tú, (2007). Thử nghiệm và cải tiến bài thực hành “Quan sát các kì nguyên phân qua tiêu bản cô định hay tạm thời” – Chương IV – Sinh học 10 (Bộ Nâng cao - THPT). Khoá luận tốt nghiệp. Vũ Văn Vụ (Tổng chủ biên), Vũ Đức Lưu (Chủ biên), Nguyễn Như Hiền, Ngô Văn Hưng, Nguyễn Đình Quyến, Trần Quý Thắng, (2006). Sinh học 10 Nâng cao. NXB Giáo dục. Vũ Văn Vụ (Tổng chủ biên), Vũ Đức Lưu (Chủ biên), Nguyễn Như Hiền, Ngô Văn Hưng, Nguyễn Đình Quyến, Trần Quý Thắng, (2006). Sinh học 10 Nâng cao Sách giáo viên. NXB Giáo dục. Vũ Văn Vụ (tổng chủ biên), Nguyễn Như Hiền (Chủ biên), Vũ Đức Lưu, Nguyễn Đình Quyến, Trần Quý Thắng, (2003). Sinh học 10 Sách giáo viên, Bộ sách thứ nhất. NXB Giáo dục.