Thiết kế và sử dụng bản đồ khái niệm trong dạy học phần “Di truyền học” góp phần nâng cao chất lượng dạy học Sinh học lớp 12

Thiết kế và sử dụng bản đồ khái niệm trong dạy học phần “Di truyền học” góp phần nâng cao chất lượng dạy học Sinh học lớp 12

PHẠM THỊ HỒNG TÚ

THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG BẢN ĐỒ KHÁI NIỆM

TRONG DẠY HỌC PHẦN “DI TRUYỀN HỌC” GÓP PHẦN NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG DẠY HỌC SINH HỌC LỚP 12

Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Sinh học

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy hướng dẫn

khoa học: PGS.TS Nguyễn Quang Vinh, PGS.TS Nguyễn Phúc Chỉnh đã tận

tình chỉ bảo, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận án

Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy giáo, các nhà khoa học thuộc lĩnh vực lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Sinh học đã dành thời gian quý báu để đọc và góp ý giúp em hoàn thiện luận án

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban lãnh đạo Viện Khoa học Giáo dục Việt Nam, các thầy cô của Trung tâm Đào tạo và Bồi dưỡng, các thầy cô thuộc phòng phương pháp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án

Xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, cán bộ giáo viên trường Phổ thông Vùng Cao Việt Bắc đã tạo mọi điều kiện cũng như thường xuyên động viên giúp đỡ tác giả hoàn thành luận án

Xin cảm ơn Ban Giám hiệu các trường trung học phổ thông, các giáo viên, học sinh đã hợp tác trong quá trình triển khai thực nghiệm sư phạm Xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã luôn ở bên, động viên và tiếp sức cho tôi trong thời gian học tập và hoàn thành luận án

Hà Nội, tháng 08 năm 2013

Phạm Thị Hồng Tú

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nghiên cứu của luận án là khách quan, trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận án

Phạm Thị Hồng Tú

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 2

LỜI CAM ĐOAN 3

MỤC LỤC 4

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 6

DANH MỤC CÁC BẢNG 7

DANH MỤC CÁC HÌNH 9

MỞ ĐẦU 11

Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG BẢN ĐỒ KHÁI NIỆM TRONG DẠY HỌC PHẦN “DI TRUYỀN HỌC” (SINH HỌC 12) 19

1.1 Tổng quan tài liệu về việc thiết kế và sử dụng BĐKN trong dạy học Sinh học 19

1.1.1 Sự hình thành và phát triển khái niệm trong dạy học Sinh học 19

1.1.2 Bản đồ khái niệm 26

1.1.3 Lịch sử nghiên cứu về BĐKN 39

1.2 Xác định cơ sở khoa học của việc thiết kế và sử dụng BĐKN trong dạy học 45

1.2.1 Cơ sở lý luận 45

1.2.2 Cơ sở thực tiễn dạy học - Kết quả khảo sát thực trạng dạy học phần Di truyền học ở trường THPT 53

TỔNG LUẬN CHƯƠNG 1 61

Chương 2 THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG BẢN ĐỒ KHÁI NIỆM TRONG DẠY HỌC PHẦN “DI TRUYỀN HỌC” GÓP PHẦN NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG DẠY HỌC SINH HỌC 12 62

2.1 Phân tích cấu trúc, nội dung phần Di truyền học (Sinh học 12) 62

2.1.1 Giới thiệu khung cấu trúc, nội dung chương trình Sinh học THPT 62

2.1.2 Phân tích cấu trúc, nội dung phần Di truyền học (Sinh học 12) 62

2.2 Các nguyên tắc thiết kế BĐKN 67

2.2.1 Nguyên tắc tiếp cận cấu trúc hệ thống 67

2.2.2 Nguyên tắc thống nhất giữa mục tiêu - nội dung - phương pháp - phương tiện dạy học 69

2.2.3 Nguyên tắc phù hợp với trình độ nhận thức của học sinh 71

2.3 Thiết kế BĐKN phần Di truyền học (Sinh học 12) 73

2.3.1 Quy trình chung thiết kế BĐKN 73

2.3.2 Hệ thống các BĐKN đã thiết kế phần Di truyền học (Sinh học 12) 79

2.3.3 Công cụ thiết kế BĐKN - phần mềm Cmap Tools 81

2.4 Sử dụng BĐKN trong dạy học phần Di truyền học (Sinh học 12) 84

2.4.1 Sử dụng BĐKN trong dạy kiến thức mới 85

2.4.2 Sử dụng BĐKN trong hoàn thiện tri thức 93

2.4.3 Sử dụng BĐKN trong kiểm tra, đánh giá 100

TỔNG LUẬN CHƯƠNG 2 103

Chương 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 104

3.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 104

3.2 Nội dung thực nghiệm 104

3.3 Tiêu chí và phương pháp đánh giá hiệu quả thực nghiệm 104

3.4 Tiến trình thực nghiệm sư phạm 107

3.4.1 Tổ chức thực nghiệm sư phạm 107

3.4.2 Chọn mẫu 108

3.4.3 Kiểm tra, thu số liệu 109

3.5 Kết quả và bàn luận 111

3.5.1 Kết quả về mặt định lượng 111

3.5.2 Kết quả về mặt định tính 130

TỔNG LUẬN CHƯƠNG 3 134

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 135

A KẾT LUẬN 135

B KIẾN NGHỊ 136

CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ 137

TÀI LIỆU THAM KHẢO 138

PHỤ LỤC 146

Sinh học và mức độ tích cực trong việc sử dụng sơ đồ

56

Bảng 1.4 Kết quả khảo sát GV trong quá trình dạy KN phần DTH 57 Bảng 1.5 Kết quả khảo sát việc học tập của HS trong học môn SH 58 Bảng 1.6 Kết quả khảo sát việc học tập các KN phần DTH của HS 59

Bảng 2.1 Cấu trúc chương trình SH cấp THPT 62 Bảng 2.2 Cấu trúc chương trình phần Di truyền học (Sinh học 12) 63 Bảng 2.3 Các BĐKN đã thiết kế trong chương 1, 2 phần DTH 80 Bảng 3.1 Tần suất điểm các bài kiểm tra trắc nghiệm trong TN (đợt 1) 111 Bảng 3.2 Tần suất hội tụ tiến điểm kiểm tra trắc nghiệm (đợt 1) 112 Bảng 3.3 Kiểm định X điểm kiểm tra trắc nghiệm (đợt 1) 113 Bảng 3.4 Phân tích phương sai điểm kiểm tra trắc nghiệm (đợt 1) 114 Bảng 3.5 Tần suất điểm kiểm tra 1 tiết (đợt 1) 114 Bảng 3.6 Tần suất hội tụ tiến điểm kiểm tra 1 tiết (đợt 1) 115 Bảng 3.7 Kiểm định X điểm kiểm tra 1 tiết (đợt 1) 116 Bảng 3.8 Phân tích phương sai điểm kiểm tra 1 tiết ( đợt 1) 117 Bảng 3.9 Tần suất điểm ( fi %) qua các lần kiểm tra sau TN ( đợt 1) 118 Bảng 3.10 So sánh các tham số đặc trưng điểm kiểm tra sau TN giữa

nhóm lớp TN và nhóm lớp ĐC (đợt 1)

119

Bảng 3.11 Tần suất điểm các bài kiểm tra trắc nghiệm trong TN (đợt 2) 121 Bảng 3.12 Tần suất hội tụ tiến điểm kiểm tra trắc nghiệm (đợt 2) 122

Bảng 3.13 Kiểm định X điểm kiểm tra trắc nghiệm (đợt 2) 123 Bảng 3.14 Phân tích phương sai điểm kiểm tra trắc nghiệm (đợt 2) 123 Bảng 3.15 Tần suất điểm kiểm tra 1 tiết (đợt 2) 124 Bảng 3.16 Tần suất hội tụ tiến điểm kiểm tra 1 tiết (đợt 2) 125 Bảng 3.17 Kiểm định X điểm kiểm tra 1 tiết (đợt 2) 126 Bảng 3.18 Phân tích phương sai điểm kiểm tra 1 tiết (đợt 2) 127 Bảng 3.19 Tần suất điểm ( fi %) qua các lần kiểm tra sau TN (đợt 2) 127 Bảng 3.20 So sánh các tham số đặc trưng điểm kiểm tra sau TN giữa nhóm

lớp TN và nhóm lớp ĐC (đợt 2)

128

Hình 1.4 BĐKN khuyết từ nối về “Gen” (khuyết 11 từ nối) 29

Hình 1.5 BĐKN khuyết KN về “Gen” (khuyết 13 KN) 30

Hình 1.6 BĐKN khuyết hỗn hợp về “Gen” (khuyết 2 từ nối, 4 KN) 30

Hình 1.8 Sự phân chia các loại bản đồ theo hình dạng 32

Hình 1.9 Cấu trúc của bản đồ tư duy 32

Hình 1.10 Graph với 6 đỉnh và 7 cạnh 35 Hình 1.11 Hệ thống bộ nhớ của trí nhớ con người và sự tác động

qua lại với các vùng nhận thông tin

51

Hình 2.1 Quy trình thiết kế BĐKN trong DH Sinh học 73

Hình 2.2 BĐKN “Các quy luật di truyền qua nhân” 77

Hình 2.3 BĐKN “Các cơ chế của hiện tượng di truyền” 82

Hình 2.4 Quy trình sử dụng BĐKN trong dạy kiến thức mới 86

Hình 2.5 BĐKN khuyết về “Nhân đôi của ADN” (SH 9) 89

Hình 2.6 BĐKN khuyết về “Nhân đôi của ADN” (SH 12) 91

Hình 2.7 Quy trình sử dụng BĐKN để tổ chức các hoạt động ôn

tập, củng cố kiến thức của HS

93

Hình 2.8 BĐKN khuyết về cơ chế “Dịch mã” 95

Hình 2.9 Quy trình tổ chức HS tự thiết kế BĐKN trong củng cố 96

Hình 2.10 Quy trình sử dụng BĐKN trong kiểm tra đánh giá 100

Hình 2.11 BĐKN khuyết (khuyết 8 KN) về cơ chế “Phiên mã” 101

Hình 3.1 Biểu đồ tần suất điểm kiểm tra trắc nghiệm trong TN

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

1.1 Xuất phát từ nhiệm vụ đổi mới phương pháp dạy học ở trường phổ thông

Trong điều kiện của xã hội hiện đại, khi mà khoa học và công nghệ phát triển rất mạnh mẽ, đưa nhân loại chuyển từ nền kinh tế Công - Nông nghiệp sang nền kinh tế tri thức thì hội nhập trong giáo dục trở thành xu thế toàn cầu

Sự bùng nổ thông tin đã tác động đến giáo dục nói chung và hoạt động DH nói riêng Trong bối cảnh này, việc đào tạo nguồn nhân lực năng động, sáng tạo là điều kiện tồn tại của mỗi quốc gia, mỗi cơ sở giáo dục Vì vậy, nâng cao chất lượng giáo dục và đào tạo là một mục tiêu quan trọng của sự nghiệp đổi mới giáo dục ở nước ta hiện nay [3], [18], [19], trong đó đổi mới PPDH được coi là một trong những nhiệm vụ chiến lược [2], [5]

Định hướng đổi mới PPDH đã được xác định trong Nghị quyết Trung Ương 4 khóa VII, Nghị quyết Trung Ương 2 khóa VIII, Nghị quyết Trung Ương 6 khóa IX, khóa X và được thể chế hóa trong Luật giáo dục của nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam [2], [9]

Trong “Thông báo kết luận của Bộ Chính trị về tiếp tục thực hiện Nghị quyết Trung Ương 2 (khóa VIII), mục phương hướng phát triển GD & ĐT đến năm 2020” đã nêu: “Cần tiếp tục đổi mới phương pháp dạy và học, khắc phục

cơ bản lối truyền thụ một chiều Phát huy phương pháp dạy học tích cực, sáng tạo, hợp tác; giảm thời gian giảng lý thuyết, tăng thời gian tự học, tự tìm hiểu cho học sinh, sinh viên; gắn bó chặt chẽ giữa học lý thuyết với thực hành, đào tạo gắn với nghiên cứu khoa học, sản xuất và đời sống” [9, tr.29]

Trong “Báo cáo chính trị của Ban Chấp hành Trung Ương Đảng khóa X tại Đại hội Đại biểu toàn quốc lần thứ XI của Đảng cộng sản Việt Nam” mục phương hướng phát triển GD & ĐT đã chỉ rõ “Thực hiện đồng bộ các giải pháp phát triển và nâng cao chất lượng giáo dục, đào tạo Đổi mới chương

trình, nội dung, phương pháp dạy và học, phương pháp thi, kiểm tra theo hướng hiện đại; nâng cao chất lượng giáo dục toàn diện”… [9, tr.58]

Luật Giáo dục 5/2005 khẳng định: “Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học, bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng làm việc theo nhóm; rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh” [9, tr.88]

Bộ Giáo dục và Đào tạo quy định mục tiêu về kĩ năng học tập môn SH là:

"Phát triển kĩ năng học tập, đặc biệt là tự học: biết thu thập và xử lí thông tin; lập bảng biểu, sơ đồ, đồ thị, làm việc cá nhân và làm việc theo nhóm; làm báo cáo nhỏ, trình bày trước tổ, lớp” [6, tr.6]

Như vậy, việc đổi mới PPDH là một nhiệm vụ quan trọng của sự nghiệp phát triển GD & ĐT ở nước ta Hiện nay, xu thế chung của việc đổi mới PPDH

là sử dụng các PPDH phát huy tính tích cực, chủ động và sáng tạo của HS; chuyển từ hình thức GV giữ vai trò trung tâm trong giờ học và có nhiệm vụ truyền đạt thông tin cho HS sang hình thức HS giữ vai trò trung tâm, GV tổ chức hoạt động nhận thức của HS qua đó phát huy tích tích cực, độc lập và sáng tạo của HS GV dạy HS cách học thông qua quá trình dạy, rèn luyện kĩ năng học tập cho HS qua đó vừa phát huy tính tích cực nhận thức vừa rèn luyện phương pháp tự học, chuyển thành phong cách học tập độc lập sáng tạo, thành năng lực để học suốt đời [17] Như vậy, đổi mới PPDH để nâng cao chất lượng giáo dục, khơi dậy và phát huy tiềm năng của con người, phát triển giáo dục toàn diện, nhằm đào tạo ra một lớp người năng động, sáng tạo để thích nghi trong mọi hoàn cảnh là một việc làm cần thiết

1.2 Xuất phát từ những ưu điểm của bản đồ khái niệm

Sử dụng BĐKN trong DH là một hướng nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu quả quá trình DH và hình thành phong cách tư duy khoa học cho HS

BĐKN là một công cụ hữu ích giúp người học tóm tắt nội dung học tập, tiết kiệm thời gian, tăng khả năng nhớ bài, dễ tái hiện và nắm vững bài tốt hơn Thay vì việc nhớ cả trang sách, HS chỉ việc nhớ những KN then chốt do vậy tiết kiệm được thời gian và năng lượng cho việc ghi nhớ Mặt khác khi thiết lập mối quan hệ giữa các KN bằng các mũi tên và hình ảnh thì việc ghi nhớ và vận dụng kiến thức sẽ thuận lợi hơn Đối với việc vận dụng tri thức,

HS chỉ cần thực hiện một thao tác tư duy là chuyển từ ngôn ngữ “bản đồ” sang ngôn ngữ “ngữ nghĩa” Từ sơ đồ này, HS hình dung, liên tưởng và phát triển kiến thức một cách logic từ đó giúp cho HS vận dụng kiến thức chính xác và hiệu quả hơn

BĐKN là công cụ hữu ích để hệ thống hoá nội dung tài liệu giáo khoa Việc tổ chức tài liệu học tập thành một hệ thống cho phép tạo nên hệ thống kiến thức cho HS từ đó có tác dụng rèn luyện cho HS năng lực tư duy khái quát (tư duy hệ thống), phát triển tư duy sáng tạo Qua đó HS tự bồi dưỡng được phương pháp tự học, tự nghiên cứu - đây là một hoạt động có hiệu quả lâu dài, ảnh hưởng tích cực đến khả năng tư duy và hoạt động học tập trong suốt cuộc đời của mỗi HS

Khi được thiết lập trên phần mềm Cmap Tools, BĐKN sẽ đem lại nhiều tiện ích Nó cho phép liên kết với các dữ liệu (các hình ảnh, biểu tượng, video, âm thanh, các bảng biểu, những BĐKN…), tạo nên một sự tích hợp giữa BĐKN với công nghệ hiện đại làm cho BĐKN trở thành một công cụ học tập trực quan, sinh động theo hướng đa dạng hoá - một công cụ đa năng cho người học thậm chí cho cả người dạy

Sử dụng BĐKN trong DH sẽ thuận lợi cho GV trong việc tổ chức các hoạt động và rèn luyện kĩ năng cho HS Đặc biệt thông qua tổ chức các hoạt động DH bằng BĐKN, GV sẽ rèn luyện cho HS phương pháp tư duy logic khoa học và phương pháp học tập hiệu quả, qua đó tạo hứng thú học tập và

nâng cao chất lượng học tập cho HS

BĐKN được sử dụng hiệu quả không chỉ trong nghiên cứu tài liệu mới mà còn có hiệu quả trong dạy một chủ đề, trong củng cố kiến thức một cách có hệ

thống, trong đánh giá, hướng dẫn HS tự học và trong lập kế hoạch giảng dạy…

1.3 Xuất phát từ đặc điểm phần Di truyền học (Sinh học 12)

Phần DTH của SH 12 cung cấp những kiến thức phổ thông cơ bản về di truyền, trong đó các thành phần kiến thức của mỗi phần, chương hoặc bài được sắp xếp thành hệ thống logic khoa học Bao gồm hệ thống các KN, các quy luật SH có mối quan hệ chặt chẽ với nhau, được hình thành và phát triển theo một trật tự logic

Các KN trong phần DTH được sắp xếp theo hướng tiếp cận cấu trúc hệ thống Các cấp tổ chức sống được trình bày từ các hệ nhỏ đến các hệ lớn, từ phân tử (ADN - gen) → tế bào → cơ thể → quần thể, các hệ có quan hệ mật thiết với nhau và quan hệ với môi trường

Việc trình bày các KN được thể hiện khái quát từ cơ chế của hiện tượng

di truyền và biến dị đến tính quy luật của hiện tượng di truyền đến ứng dụng của DTH; nghĩa là đi theo hướng từ sự vận động của vật chất di truyền, đến quy luật vận động của vật chất di truyền và đến ứng dụng trong thực tiễn Phần DTH của SH 12 có rất nhiều KN mới và khó đối với HS, ví dụ: xét bài 1 của chương trình là bài “Gen, mã di truyền và quá trình nhân đôi của ADN” có tới khoảng 20 KN mới Hầu hết các KN mang tính khái quát và trừu tượng cao nên việc tổ chức HS học tập đạt hiệu quả còn gặp nhiều trở ngại Những khó khăn HS thường gặp như: việc tái hiện lại các KN có liên quan đến các KN cần lĩnh hội; việc phân biệt các KN trong các cơ chế, các quá trình Để HS thuận lợi hơn trong việc lĩnh hội những KN phần DTH, đòi hỏi người dạy phải có những cách thức tổ chức học tập, rèn luyện cho người học các thao tác tư duy logic, tư duy hệ thống, người học phải biết hệ thống hoá

các KN, đưa KN mới học vào hệ thống các KN đã có Do vậy, để nâng cao chất lượng DH phần DTH, cần tiếp tục nghiên cứu và đổi mới phương pháp

và biện pháp DH, trong đó sử dụng BĐKN là một hướng nghiên cứu có tính khả thi và hiệu quả

Xuất phát từ những lí do trên chúng tôi chọn đề tài “Thiết kế và sử dụng

bản đồ khái niệm trong dạy học phần “Di truyền học” góp phần nâng cao chất lượng dạy học Sinh học lớp 12”

3 Khách thể và đối tượng nghiên cứu

- Khách thể nghiên cứu: Quá trình DH Sinh học ở trường THPT, phần

DTH (Sinh học 12)

- Đối tượng nghiên cứu: Quy trình thiết kế và sử dụng BĐKN về DTH (Sinh học 12)

4 Giả thiết khoa học

Nếu xác định được quy trình thiết kế và quy trình sử dụng BĐKN trong

DH phần DTH (Sinh học 12) một cách hợp lý theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS thì sẽ góp phần nâng cao hiệu quả dạy học SH ở trường THPT

5 Giới hạn nghiên cứu

Thiết kế và sử dụng BĐKN trong DH chương 1, chương 2 phần DTH (Sinh học 12)

6 Nhiệm vụ nghiên cứu

* Nghiên cứu tổng quan cơ sở lý thuyết của BĐKN để vận dụng vào thiết

kế BĐKN, nghiên cứu lý thuyết về quá trình hình thành và phát triển KN để đưa ra những hướng sử dụng BĐKN theo hướng phát huy tính tích cực nhận thức của HS trong quá trình DH Sinh học

* Nghiên cứu thực trạng dạy và học KN nói chung và phần DTH của SH

12 nói riêng ở trường THPT làm cơ sở thực tiễn cho đề tài

* Đề xuất quy trình thiết kế BĐKN và thiết kế một số BĐKN phần DTH (Sinh học 12)

* Đề xuất quy trình sử dụng BĐKN trong DH phần DTH (Sinh học 12) theo hướng phát huy tính tích cực nhận thức của HS

* Thực nghiệm sư phạm để khẳng định tính đúng đắn của giả thuyết khoa học mà đề tài đặt ra

7 Phương pháp nghiên cứu

* Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

- Nghiên cứu các văn bản Nghị quyết của Đảng, Chính phủ, Bộ GD & ĐT

về chiến lược phát triển, đổi mới giáo dục, đổi mới chương trình và SGK phổ thông nói chung, chiến lược đổi mới PPDH nói riêng

- Nghiên cứu các công trình khoa học đề cập đến BĐKN, Graph và sơ đồ hóa trong DH Sinh học làm cơ sở để đề xuất cách thiết kế và sử dụng BĐKN trong DH phần DTH (Sinh học 12)

- Nghiên cứu các tài liệu như: chương trình giáo dục phổ thông môn SH, chuẩn kiến thức kĩ năng môn SH, nội dung chương trình SH 12 … làm cơ sở cho việc thiết kế và sử dụng BĐKN trong DH phần DTH (Sinh học 12)

* Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

- Phương pháp điều tra giáo dục: Dùng phiếu điều tra đối với GV và HS

nhằm tìm hiểu thực trạng, nguyên nhân hạn chế chất lượng dạy và học KN sinh học nói chung và phần DTH nói riêng ở trường THPT

- Phương pháp chuyên gia: Trao đổi, xin ý kiến của các chuyên gia trong

lĩnh vực DTH và khoa học giáo dục để có phương pháp thiết kế và sử dụng BĐKN có hiệu quả

- Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Thực nghiệm sư phạm ở một số trường THPT nhằm kiểm chứng giả thuyết khoa học của đề tài (mục đích, nhiệm

vụ, phương pháp, nội dung thực nghiệm được trình bày trong chương 3)

* Phương pháp thống kê toán học

Các số liệu được xử lý thống kê bằng phần mềm Excel [13] để đưa ra các kết luận mang tính khách quan

8 Những đóng góp mới của luận án

* Đã xác định được cơ sở lý luận vững chắc (cơ sở triết học, cơ sở lý thuyết thông tin, cơ sở tâm lý nhận thức) và cơ sở thực tiễn (kết quả khảo sát thực trạng DH phần DTH ở trường THPT) cho việc thiết kế và sử dụng BĐKN trong DH phần DTH (Sinh học 12)

* Đã đề xuất được cách thiết kế BĐKN theo một quy trình khoa học gồm

6 bước chặt chẽ

* Đã đề xuất được quy trình sử dụng BĐKN trong DH phần DTH (Sinh học 12) theo hướng phát huy tính tích cực nhận thức của HS trong tất cả các khâu của quá trình DH(dạy kiến thức mới, hoàn thiện tri thức, kiểm tra đánh giá) và theo hướng tăng dần mức độ hoạt động tích cực của HS, từ mức độ

BĐKN được sử dụng như một công cụ để GV tổ chức các hoạt động học tập

của HS, đến mức độ cao hơn: HS tự thiết kế và sử dụng BĐKN; khi đó BĐKN

chính là sản phẩm tư duy của HS

* Sản phẩm khoa học là 12 BĐKN phần DTH (chương 1, chương 2) đã được kiểm tra giá trị khoa học bởi các chuyên gia Các BĐKN này là tài liệu tham khảo hữu ích cho GV cũng như cho HS để thiết kế và sử dụng BĐKN Đồng thời được coi là các ví dụ tham khảo cho việc thiết kế BĐKN thuộc các phần khác của bộ môn SH

9 Cấu trúc của luận án

Ngoài phần mở đầu và phần kết luận, nội dung chính của luận án được trình bày trong 3 chương:

Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc thiết kế và sử dụng BĐKN trong dạy học phần “Di truyền học” (Sinh học 12)

Chương 2: Thiết kế và sử dụng BĐKN trong dạy học phần “Di truyền học” góp phần nâng cao chất lượng dạy học Sinh học lớp 12

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

Chương 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC THIẾT KẾ

VÀ SỬ DỤNG BẢN ĐỒ KHÁI NIỆM TRONG DẠY HỌC

PHẦN “DI TRUYỀN HỌC” (SINH HỌC 12) 1.1 Tổng quan tài liệu về việc thiết kế và sử dụng BĐKN trong dạy học Sinh học 1.1.1 Sự hình thành và phát triển khái niệm trong dạy học Sinh học

Đối với bộ môn SH, kiến thức cơ bản nhất là hệ thống các KN, các quá trình, các quy luật SH liên hệ chặt chẽ với nhau, được hình thành và phát triển theo một trật tự logic Thực chất kiến thức về quá trình SH cũng là loại kiến thức KN, nó phản ánh một chuỗi các sự kiện, hiện tượng liên tiếp xảy ra theo một trình tự chặt chẽ, có tính định hướng Kiến thức về quy luật cũng là kiến thức KN, nó phản ánh xu thế vận động phát triển tất yếu của các sự vật hiện tượng và mối liên hệ bản chất giữa các sự vật hiện tượng [1] Việc sắp xếp, phân loại các KN thành hệ thống rất quan trọng đối với cả HS và GV trong quá trình DH Sinh học Vì vậy việc giảng dạy các KN không chỉ để HS nắm vững nội hàm của KN mà còn phải làm cho HS biết cách xắp xếp các KN vào

hệ thống các KN đã có Nhờ đó giúp HS có được tư duy hệ thống, giúp HS dễ dàng lĩnh hội và khắc sâu kiến thức

1.1.1.1 Khái niệm

* Định nghĩa về khái niệm, khái niệm Sinh học

“KN là hình thức của tư duy, trong đó phản ánh dấu hiệu cơ bản khác biệt của một sự vật đơn nhất hay lớp các sự vật đồng nhất KN là những tri thức khái quát về những dấu hiệu bản chất và thuộc tính chung nhất của từng nhóm sự vật, hiện tượng cùng loại; về những mối liên hệ và tương quan tất yếu giữa các sự vật, hiện tượng khách quan” (Vương Tất Đạt, 1992) [1, tr.108]

KN Sinh học phản ánh các dấu hiệu và thuộc tính bản chất của các cấu trúc vật chất sống, của các hiện tượng quá trình sống KN Sinh học còn phản ánh những mối liên hệ, mối tương quan giữa chúng với nhau

Quan điểm biện chứng xem KN là một trong các hình thức tư duy, phản ánh sự vận động phát triển của thực tại khách quan Các KN không phải tồn tại riêng rẽ và bất biến mà phát triển trong một mối liên hệ với những KN khác

* Cấu trúc của khái niệm

KN bao giờ cũng có nội hàm và ngoại diên

Nội hàm của KN là tập hợp những dấu hiệu cơ bản khác biệt (dấu hiệu bản chất) của các đối tượng được phản ánh trong KN Ví dụ, nội hàm của KN “đột biến nhiễm sắc thể” là “sự biến đổi về cấu trúc và số lượng nhiễm sắc thể” Ngoại diên của KN là tập hợp tất cả các đối tượng có chứa những dấu hiệu bản chất được phản ánh trong KN Ví dụ, ngoại diên của KN “đột biến” bao gồm cả đột biến gen và đột biến nhiễm sắc thể

* Đặc tính của khái niệm

- Tính chung: KN là kết quả của quá trình nhận thức đi từ cái đơn nhất đến cái phổ biến, từ cái riêng đến cái chung bằng con đường khái quát hóa Đơn nhất là những dấu hiệu thuộc tính chỉ có ở sự vật, hiện tượng nhất định Phổ biến là những dấu hiệu thuộc tính chung có ở nhiều sự vật hay hiện tượng Sự tổng hòa các dấu hiệu hoặc thuộc tính chung và bản chất hợp thành nội dung KN Như vậy, nội dung KN là sự tổng hợp chứ không phải là một phép cộng các dấu hiệu

- Tính bản chất: Trong các dấu hiệu và thuộc tính chung, người ta phân ra được một số thuộc tính và dấu hiệu bản chất, mà nhờ nó về cơ bản, chúng ta có thể phân biệt được loại sự vật, hiện tượng này với loại sự vật, hiện tượng khác

- Tính phát triển: KN không phải là điểm xuất phát trong sự vận động của nhận thức mà còn là tổng kết của quá trình vận động đó, nó không chỉ là công

cụ của tư duy mà còn là kết quả của quá trình tư duy

* Mối quan hệ giữa các khái niệm

- Quan hệ đồng nhất: hai KN cùng đối tượng nhưng được phản ánh bằng

những thuật ngữ khác nhau

- Quan hệ lệ thuộc: một KN ít phổ biến hơn nằm trong một KN phổ biến hơn

- Quan hệ ngang hàng: đây là quan hệ giữa các KN cùng lệ thuộc trong một KN khác

- Quan hệ trái ngược: hai KN có nội dung trái ngược nhau, cùng nằm

trong phạm vi một KN khác

* Phân loại khái niệm

- Căn cứ vào các dấu hiệu của sự vật hiện tượng, người ta chia KN thành

2 loại là KN cụ thể và KN trừu tượng

+ KN cụ thể là loại KN phải ánh các dấu hiệu của những sự vật hiện tượng, có thể nhận biết trực tiếp bằng các giác quan; được hình thành trên cơ

sở quan sát, so sánh một nhóm tài liệu trực quan Ví dụ KN cấu tạo tế bào, cấu trúc không gian của ADN…

+ KN trừu tượng là loại KN phản ánh các thuộc tính bản chất bên trong của các sự vật hiện tượng, không thể nhận biết trực tiếp bằng các giác quan

mà phải qua sự phân tích của tư duy trừu tượng Ví dụ KN mã di truyền, mã hóa, giải mã…

- Căn cứ vào đối tượng phản ánh, người ta chia KN thành 4 loại đó là KN

sự vật, KN hiện tượng, KN quá trình, KN quan hệ

1.1.1.2 Sự hình thành khái niệm Sinh học

Dạy học KN nói chung và KN Sinh học nói riêng bao gồm hai quá trình hình thành và phát triển KN [1], [24], [25]

Quá trình hình thành KN nói chung gồm các bước được thể hiện ở sơ đồ

hình 1.1:

Hình 1.1 Sơ đồ các bước hình thành KN Bước 1: Xác định nhiệm vụ nhận thức

Muốn giúp HS lĩnh hội, chiếm lĩnh KN một cách tích cực, GV cần giúp

HS xác định được nhiệm vụ nhận thức làm tăng sự hứng thú học tập của HS

Trong những trường hợp có thể, GV dẫn HS tới KN mới trong quá trình giải

quyết một nhiệm vụ nhận thức nhất định thông qua việc tạo ra “tình huống có

vấn đề”, nghĩa là tạo mâu thuẫn giữa việc lĩnh hội kiến thức mới với kiến thức

đã có Vấn đề đưa ra càng gần với thực tiễn đời sống càng có sức hấp dẫn và

kích thích tư duy

Bước 2: Nhận biết một số dấu hiệu của KN

Với những KN cụ thể, HS có thể nhận biết một số dấu hiệu của KN thông

qua việc quan sát tài liệu trực quan (mẫu vật, tiêu bản, mô hình, tranh ảnh, thí

nghiệm…) dưới sự hướng dẫn của GV, GV hướng HS vào những dấu hiệu

3 Phân tích dấu hiệu chung

và bản chất Định nghĩa KN 3 Cụ thể hóa KN bằng một ví dụ

4 Đưa KN mới vào hệ thống KN đã có

5 Luyện tập, vận dụng KN

Với những KN trừu tượng, HS có thể phải thông qua sự gợi ý của GV,

GV có thể dựa vào một vài biểu tượng liên quan đã có ở HS hoặc có thể dựa vào một số KN khác đơn giản, cụ thể hơn để giúp HS nhận biết được dấu hiệu của KN trừu tượng

Bước 3: Phân tích dấu hiệu chung và dấu hiệu bản chất của KN

GV có thể sử dụng những câu hỏi gợi ý; HS phải tiến hành các thao tác

tư duy như phân tích, đối chiếu, so sánh để tìm ra được dấu hiệu chung của nhóm sự vật, hiện tượng nghiên cứu rồi trừu tượng hóa, khái quát hóa để tìm

ra dấu hiệu chung và bản chất của KN

Tùy mức độ cụ thể hay trừu tượng, đơn giản hay phức tạp của KN mà ở bước này có sự khái quát hóa cảm tính hay khái quát hóa khoa học, trừu tượng hóa kinh nghiệm hay trừu tượng hóa lý thuyết Kết quả của bước này là định nghĩa KN Với các KN cụ thể, HS có thể sử dụng lối suy lý quy nạp Đối với các KN trừu tượng, HS sử dụng các thao tác khái quát hóa khoa học, trừu tượng hóa lý thuyết

Bước 4: Đưa KN mới học vào hệ thống các KN đã có

Bất kỳ một sự kiện, hiện tượng nào trong thực tế cũng không cô lập mà nằm trong mối quan hệ với các sự kiện, hiện tượng khác Vì vậy, những KN phản ánh chúng cũng có mối quan hệ với nhau, tạo thành một hệ thống Việc đưa KN vào hệ thống có thể tiến hành ngay khi dẫn tới KN bằng một trình tự trình bày hợp lý, hoặc ngay sau khi nắm được KN mới bằng cách so sánh với các KN có quan hệ lệ thuộc, quan hệ ngang hàng hoặc trái ngược nhau Đối với một nhóm nhiều KN có liên quan với nhau, việc hệ thống hóa có thể tiến hành vào cuối chương, dưới dạng bài tập hoặc trong giờ ôn tập trên lớp

Bước 5: Luyện tập và vận dụng KN

Nắm vững KN có nghĩa là hiểu, nhớ và vận dụng được những KN và sử dụng nó để lĩnh hội những KN mới Khi đã nắm vững thì mới giải quyết được

những bài tập có tính chất lý thuyết và bài tập mang tính thực hành, hoặc giải

quyết các vấn đề thực tiễn trong đời sống và sản xuất

Lưu ý, với sự phát triển của xã hội hiện đại, sự bùng nổ thông tin như hiện nay thì việc đổi mới PPDH phải đổi mới theo hướng góp phần đắc lực hình thành năng lực hành động, phát huy tính tích cực, độc lập, sáng tạo của

HS để từ đó bồi dưỡng cho HS phương pháp tự học, hình thành khả năng học tập suốt đời Do vậy để nâng cao hiệu quả của quá trình hình thành KN, cần vận dụng các bước một cách linh hoạt sao cho đạt hiệu quả cao nhất Với một

số nội dung có thể tổ chức để người học hình dung tổng thể KN đã được học trong mối quan hệ với các KN sẽ được học (nghĩa là cho người học nhìn thấy

“rừng”) sau đó mới làm rõ hơn các KN trong bài học hoặc chủ đề (nghiên cứu

“cây”) Bằng cách này sẽ giúp người học chủ động hơn trong quá trình học tập, giúp người dạy dễ dàng xác định được các KN trọng tâm, nên trong giờ học GV có thể chỉ cần tổ chức dạy cho HS một số KN quan trọng (KN then chốt), các KN có liên quan còn lại buộc HS phải nỗ lực tự tìm hiểu, tự nghiên cứu, nhờ đó rèn luyện cho HS tính chủ động sáng tạo hơn trong học tập Ví dụ: khi DH chương 1 “Các cơ chế của hiện tượng di truyền biến dị” (SH 12), nội dung này là sự phát triển có kế thừa các kiến thức DTH ở SH 9 theo hướng đồng tâm, nâng cao và mở rộng Hầu hết các KN trong chương 1 HS

đã làm quen ở SH 9 như KN gen, ADN, ARN, nhiễm sắc thể; KN tự sao, phiên mã, dịch mã; KN đột biến, đột biến gen, đột biến nhiễm sắc thể…, do vậy một trong những nhiệm vụ quan trọng của GV khi DH chương 1 của SH

12 là tổ chức cho HS phát triển, hoàn thiện và làm rõ hơn các KN ở SH 9 Vì thế, khi dạy chương 1, có thể dành 1 tiết đầu cho việc hệ thống các KN then chốt để HS chủ động trong việc ôn tập các nội dung thuộc các KN đã học ở

SH 9 cũng như HS sẽ chủ động hơn trong việc xác định được các nhiệm vụ sẽ được nghiên cứu trong các giờ học tiếp theo Việc thiết kế và sử dụng BĐKN

“Các cơ chế của hiện tượng di truyền và biến dị” (phụ lục 1.1, 1.7) rất thuận lợi cho việc hệ thống các KN then chốt này

1.1.1.3 Sự phát triển khái niệm

Trong DH Sinh học, các KN được hình thành và phát triển theo các hình thức sau:

* Cụ thể hóa nội dung khái niệm

Nội dung của một KN phức tạp được phân tích ra nhiều yếu tố, nội dung của sự vật, hiện tượng phản ánh trong KN được khảo sát dần dần dưới nhiều khía cạnh mới Nội dung của KN được phân tích thành nhiều yếu tố, nhờ đó

mà HS nắm KN một cách đầy đủ và chính xác

Ví dụ: Quá trình nhân đôi ADN được phân tích như sau:

+ Các yếu tố tham gia và vai trò của các yếu tố đó

+ Diễn biến xảy ra gồm tháo xoắn, tách mạch ADN, tổng hợp mạch mới (tổng hợp mạch liên tục, tổng hợp mạch gián đoạn), nối các đoạn Okazaki, hình thành 2 ADN “con”…

+ Các nguyên tắc chi phối nhân đôi ADN và ý nghĩa của nhân đôi ADN

* Hoàn thiện nội dung khái niệm

Trong một số trường hợp, vốn kiến thức của HS chưa đủ để nắm KN ở mức đầy đủ, GV phải hình thành KN ở dạng chưa đầy đủ (nhưng không được sai) Khi HS đã tích đủ vốn kiến thức nhất định, thì sẽ được học KN ở mức độ chính xác và đầy đủ hơn

Ví dụ: Khi học quy luật phân li (bài 8 - SH 12), HS hiểu được mối quan

hệ giữa kiểu gen và kiểu hình là một gen quy định một tính trạng, sau đó đến bài 10 (SH 12) HS hiểu được không phải chỉ có một gen quy định một tính trạng mà một gen có thể quy định nhiều tính trạng (gen đa hiệu), nhiều gen tương tác quy định một tính trạng (tương tác gen) Đến bài 14 (SH 12) HS lại hiểu thêm kiểu gen tương tác với môi trường mới cho kiểu hình cụ thể Như

vậy qua các bài từ bài 5, bài 10 và bài 12 HS hiểu rõ mối quan hệ giữa kiểu gen và kiểu hình trong đó có mối quan hệ giữa gen với gen và giữa gen với môi trường quy định kiểu hình

* Hình thành khái niệm mới

Trong nghiên cứu khoa học, sự hình thành những lĩnh vực nghiên cứu mới thường đi kèm với sự xuất hiện KN mới Mỗi lần chuyển sang một mục mới, một bài mới hay một chương mới HS lại được làm quen với những KN mới Các KN mới này không phủ định KN cũ mà nó làm sáng tỏ thêm KN cũ bằng cách chỉnh lý lại giới hạn của KN cũ

Ví dụ: KN kiểu gen mới đầu được xem là tổ hợp gen trên các nhiễm sắc

thể trong nhân tế bào Sau khi học bài 12 (di truyền ngoài nhân), HS hiểu

thêm tế bào chất cũng có gen, từ đó hình thành KN mới là gen trong tế bào

chất phân biệt với KN gen trong nhân hay hình thành KN mới là di truyền

qua tế bào chất với KN di truyền qua nhân

Như vậy, đối với bộ môn SH, kiến thức cơ bản nhất là hệ thống các KN, việc giảng dạy các KN không chỉ để HS nắm vững nội hàm của KN mà còn

phải làm cho HS biết cách hệ thống các KN đã có Việc thiết kế và sử dụng

BĐKN là một cách thức giúp cho quá trình hình thành và phát triển KN có

hiệu quả

1.1.2 Bản đồ khái niệm

1.1.2.1 Định nghĩa về BĐKN

Bản đồ khái niệm (Concept map) là công cụ dạng sơ đồ, dùng để sắp xếp

và trình bày kiến thức Chúng bao gồm các KN và các từ (hoặc các cụm từ) liên kết chỉ mối quan hệ giữa các KN [75], [79] Các KN thường được đóng khung trong các hình tròn hay các hình chữ nhật, mối quan hệ giữa các KN được thể hiện dưới dạng đường nối giữa hai KN Đường nối đại diện cho mối quan hệ giữa các KN, có gắn nhãn nhằm miêu tả rõ ràng hơn mối quan hệ đó

Nhãn thường là từ nối hay các cụm từ nối, định rõ mối quan hệ giữa hai KN [60], [75], [73] Ví dụ BĐKN “Cơ chế nhân đôi của ADN” (hình 1.2) có các KN như: enzim, Prôtêin, nguyên tắc bổ sung, nguyên tắc khuôn mẫu, tổng hợp mạch mới…; có các từ nối như: thực hiện cơ chế, có sự tham gia, gồm,

Hình 1.2 BĐKN “Cơ chế nhân đôi của ADN”

Về cấu trúc , BĐKN bao gồm các “nút” tượng trưng cho các KN, các từ

nối cùng các đường liên kết tượng trưng cho mối quan hệ giữa các KN tạo nên một phát biểu có ý nghĩa (mệnh đề) Những KN được sắp xếp theo trật tự

logic, mỗi KN là một nhánh của bản đồ

BĐKN thường có cấu trúc thứ bậc, KN chung nhất, tổng quát nhất được

xếp ở đỉnh của bản đồ, các KN cụ thể hơn được xếp ở bên dưới Cấu trúc thứ bậc cho một lĩnh vực kiến thức riêng biệt còn phụ thuộc vào ngữ cảnh trong

đó nội dung kiến thức đang được áp dụng hay xem xét [65], [75]

BĐKN thường có các đường liên kết chéo Đường liên kết này thể hiện mối quan hệ giữa các KN trong những lĩnh vực khác nhau của bản đồ Đường liên kết chéo giúp chúng ta thấy một số lĩnh vực kiến thức trên bản đồ liên

quan với nhau như thế nào

Phần cốt lõi của BĐKN là mệnh đề Mệnh đề là sự phát biểu về sự vật hay sự kiện nào đó diễn ra một cách tự nhiên hoặc nhân tạo Mệnh đề gồm hai

KN (hoặc nhiều hơn) nối với nhau bởi một đường nối có nhãn nhằm tạo nên lời phát biểu có ý nghĩa Đôi khi mệnh đề còn được gọi là những đơn vị ngữ nghĩa [75] Những mệnh đề là nhân tố làm cho BĐKN khác với những tổ chức sơ đồ tương tự khác [7], [11]

Ngoài ra trong BĐKN có thể có các ví dụ ở cuối KN, chúng có vai trò trợ giúp để làm rõ ý nghĩa của KN đó Các ví dụ cũng được bao quanh bởi hình tròn, elip hoặc hình chữ nhật nhưng nét vẽ đứt [60], [75]

1.1.2.2 Các dạng BĐKN

* Phân loại dựa theo thành phần

Dựa theo thành phần, có các dạng BĐKN sau [46]:

- BĐKN hoàn chỉnh: là bản đồ có đầy đủ KN, các từ nối, các mệnh đề (hình 1.3)

- BĐKN khuyết: tùy vào khuyết KN, khuyết từ nối mà BĐKN khuyết có

ba dạng chính là BĐKN khuyết chỉ có KN (hình 1.4), bản đồ khuyết chỉ có đường nối (hình 1.5), bản đồ khuyết dạng hỗn hợp (bản đồ khuyết một số KN

và khuyết một số từ nối - hình 1.6)

- BĐKN câm: là bản đồ không có KN và mệnh đề quan hệ, chỉ có cấu trúc bản đồ đã cho sẵn, người học phải điền thêm các KN và mệnh đề quan hệ vào đúng vị trí của nó (hình 1.7)

Hình 1.3 BĐKN hoàn chỉnh về “Gen”

Hình 1.4 BĐKN khuyết từ nối về “Gen” (khuyết 11 từ nối)

Hình 1.5 BĐKN khuyết KN về “Gen” (khuyết 13 KN)

Hình 1.6 BĐKN khuyết dạng hỗn hợp về “Gen” (khuyết 2 từ nối, 4 KN)

Hình 1.7 BĐKN câm về “Gen”

* Phân loại dựa theo hình dạng bản đồ

Dựa vào hình dạng bản đồ có các loại BĐKN sau (hình 1.8):

- BĐKN hình nhện: là BĐKN có một KN trung tâm, xung quanh là những

KN bổ sung

- BĐKN phân cấp: là BĐKN trình bày thông tin theo thứ tự quan trọng giảm dần Thông tin quan trọng nhất, tổng quát nhất được đặt lên đỉnh, dưới

nó là các KN cụ thể hơn

- BĐKN tiến trình: là BĐKN tổ chức thông tin theo dạng tuyến tính

- BĐKN hệ thống: là BĐKN tổ chức thông tin theo dạng tương tự bản đồ tiến trình nhưng thêm vào “đầu vào” và “đầu ra”

Trong thực tiễn tùy vào mức độ phức tạp của nội dung kiến thức mà một BĐKN được thiết kế có thể vừa có dạng hình nhện, vừa có dạng phân cấp…

BĐKN hình nhện BĐKN phân cấp

BĐKN tiến trình BĐKN hệ thống

Hình 1.8 Sự phân chia các loại bản đồ theo hình dạng [75]

1.1.2.3 So sánh BĐKN với một số tổ chức sơ đồ tương tự khác: Bản đồ tư duy (Mind maps), Graph

* So sánh BĐKN với bản đồ tư duy (BĐTD)

- Khái quát về BĐTD: BĐTD là một hình thức ghi chép sử dụng màu sắc

và hình ảnh, để mở rộng và đào sâu các ý tưởng Trong đó, tư duy của con

người được thể hiện dưới dạng sơ đồ, bản đồ (hình 1.9) [7]

Hình 1.9 Cấu trúc của bản đồ tư duy [7]

Một BĐTD thông thường có cấu trúc gồm hai phần chính: các hình ảnh (hay từ khóa) và các đường nối liên kết chúng với nhau Ở vị trí trung tâm bản

đồ là một hình ảnh hay một từ khóa thể hiện một ý tưởng hay KN chủ đạo Ý trung tâm sẽ được nối với các hình ảnh hay từ khóa cấp 1 bằng các nhánh chính, từ các nhánh chính lại có sự phân nhánh đến các từ khóa cấp 2 để nghiên cứu sâu hơn Việc tạo ra các BĐTD như thế nào là tùy thuộc vào chủ thể hay nói cách khác là tùy thuộc vào tư duy của từng cá nhân

Trong BĐTD, hình ảnh hay từ khóa thể hiện chủ đề của bản đồ được đặt

ở vị trí trung tâm, các ý khác tỏa ra xung quanh, điều này được Tony Buzan giải thích dựa trên những cơ sở nghiên cứu của ông về hoạt động của bộ não Các từ khóa trên bản đồ có thể được thể hiện bởi các hình ảnh, mật mã, ký hiệu… và đường nối thường được biểu thị bằng rất nhiều màu sắc, điều này giống như một cách kích thích cho các bán cầu não cùng hoạt động phối hợp với nhau và tạo hứng thú cho người vẽ cũng như người sử dụng BDTD đó BĐTD được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh như kinh doanh, lập kế hoạch, thiết kế chiến lược phát triển… Việc sử dụng các phần mềm Mind mapping sẽ làm cho công việc lập BĐTD dễ dàng và linh hoạt hơn

công cụ tư duy, trong đó những KN tri thức được trình bày dưới dạng sơ đồ với mối quan hệ chặt chẽ, logic và hệ thống Thực chất chúng đều là những sơ

đồ mô tả mối liên hệ giữa những thông tin chứa đựng trong bộ não con người theo đúng quy luật tư duy, giúp con người nhìn thấy được “bức tranh toàn thể” của kiến thức về một lĩnh vực hoặc một chủ đề nào đó

BĐKN và BĐTD đều có các đối tượng và các đường nối giữa các đối tượng thể hiện mối quan hệ giữa các đối tượng đó với nhau

- Sự khác biệt giữa các BĐKN và BĐTD đó là: BĐTD phản ánh những

gì mà chủ thể nghĩ về một chủ đề duy nhất nên BĐTD mang tính cá thể

BĐKN là một bản đồ, một cái nhìn hệ thống của hệ thống KN, BĐKN là logic

của bản thân chủ đề mang tính khách quan BĐTD thường chỉ có một KN chính nằm ở vị trí trung tâm của bản đồ, từ đó tỏa ra các liên kết tới các từ

khóa bậc 1, 2, 3…, do vậy BĐTD thường có dạng biểu đồ hình cây thể hiện

cho vấn đề trung tâm duy nhất Còn BĐKN thường thể hiện dưới dạng tầng bậc từ lớn đến nhỏ của hệ thống KN có quan hệ mật thiết với nhau, chính vì

vậy nó thường có dạng mạng lưới và số lượng KN có thể rất lớn Trong

BĐTD, giữa các KN có thể có hoặc không có các từ nối để giải thích rõ mối quan hệ giữa các KN hay nói cách khác giữa các KN không tạo ra các mệnh

đề một cách chặt chẽ như ở BĐKN Ngoài ra BĐKN thường là một hệ thống các KN có mối liên quan dưới nhiều hình thức khác nhau với chủ đề của bản

đồ đó, do vậy trên BĐKN có thể có nhiều cụm trung tâm nhỏ được tạo ra

* So sánh BĐKN với Graph

- Khái quát về Graph: Theo từ điển Anh - Việt, Graph có nghĩa là đồ thị

- biểu đồ gồm có một đường hoặc nhiều đường biểu diễn sự biến thiên của các đại lượng Nhưng từ Graph trong lý thuyết Graph lại bắt nguồn từ

“Graphic” có nghĩa tạo ra một hình ảnh rõ ràng, chi tiết, sinh động trong tư

là một cạnh Các cạnh của Graph thẳng hay cong, dài hay ngắn, các đỉnh ở vị trí nào, đều không phải là điều quan trọng, mà điều cơ bản là Graph có bao nhiêu đỉnh, bao nhiêu cạnh và đỉnh nào được nối với đỉnh nào Một Graph có thể có những cách thể hiện khác nhau, nhưng phải chỉ rõ được mối quan hệ giữa các đỉnh

Mỗi đỉnh của Graph được ký hiệu bằng một chữ cái (A, B, C…) hay chữ

số (1, 2, 3…) Mỗi Graph có thể được biểu diễn bằng một hình vẽ trên một mặt phẳng (Ví dụ, Graph trong hình 1.10) Graph có thể được biểu diễn dưới dạng sơ đồ, dạng biểu đồ quan hệ hoặc dạng bảng (ma trận)

- Giống nhau giữa Graph và BĐKN: BĐKN bao gồm các ô tượng trưng

cho các KN và các đường liên kết tượng trưng cho mối quan hệ giữa các KN – tương ứng với các "đỉnh" và các "cung" trong lý thuyết Graph Nói cách khác BĐKN và Graph đều tạo nên một sơ đồ kiến thức gồm các "đỉnh" và các

"cung" có mối quan hệ với nhau chặt chẽ, mối quan hệ giữa các "đỉnh" và các

"cung" được thể hiện bằng mũi tên có hướng Về ứng dụng, BĐKN và Graph đều là công cụ hữu ích để hệ thống hoá các KN qua đó phát triển tư duy hệ thống cho HS

- Sự khác biệt cơ bản giữa BĐKN và Graph được thể hiện ở chỗ Graph

không giải thích rõ mối quan hệ giữa các đỉnh hay nói cách khác là không tạo

ra các mệnh đề, còn trong BĐKN, giữa 2 hay nhiều KN của một bản đồ luôn

có đường nối và cụm từ giải thích mối liên hệ giữa chúng, giúp tạo nên các

mệnh đề độc lập và rõ ràng Nhờ việc tạo các mệnh đề mà BĐKN thuận lợi

cho người học trong việc chuyển từ “ngôn ngữ bản đồ” sang “ngôn ngữ ngữ nghĩa” hơn so với các dạng sơ đồ khác Mặt khác khi thiết lập trên phần mềm Cmap Tools, BĐKN sẽ liên kết được với các dữ liệu (tranh ảnh, video ) thuận lợi cho việc khai thác kiến thức, tạo hứng thú trong học tập, chia sẻ

thông tin trên mạng toàn cầu và nhiều ứng dụng hữu ích khác - đây cũng là một bước tiến trong việc ứng dụng công nghệ thông tin nhằm nâng cao hiệu quả DH

Tóm lại: BĐKN, BĐTD và Graph đều là những công cụ để hệ thống hóa kiến thức, là công cụ ghi tóm tắt và ghi nhớ tối ưu Về bản chất cả ba loại đều

là những công cụ tư duy hiệu quả, kích thích bộ não hoạt động và liên kết các

ý tưởng với nhau Cả ba loại đều biểu thị cho cách tư duy của bộ não, dựa trên các quy luật tư duy là mọi thông tin tồn tại trong não bộ của con người đều cần có các mối liên kết để có thể được tìm thấy và sử dụng; khi có một thông tin mới được đưa vào, để được lưu trữ và sử dụng chúng cần kết nối với các thông tin cũ đã tồn tại trước đó

Tuy nhiên so với BĐTD và Graph thì cấu trúc BĐKN thể hiện rõ ràng và

mạch lạc sự phân cấp cũng như giải thích rõ mối quan hệ giữa các KN (khả năng

tạo các mệnh đề), cho phép mô tả kiến thức thành hệ thống logic với cấu trúc rộng lớn, phức tạp hơn

1.1.2.4 Vai trò của BĐKN trong dạy học

* Trong dạy một chủ đề, dạy kiến thức mới

BĐKN giúp GV và HS trong việc trình bày các ý tưởng một cách rõ ràng, tóm tắt thông tin của một bài học, một chương, một phần của SGK Sử dụng BĐKN trong giảng dạy giúp GV xác định rõ vai trò quan trọng của những KN then chốt và mối quan hệ giữa chúng Khi sử dụng BĐKN, GV ít bỏ sót và giải thích sai bất kỳ KN quan trọng nào Điều này giúp GV tổ chức cho HS nắm một cách rõ ràng và tổng quát về chủ đề nào đó cũng như những mối quan hệ của chúng

Trong dạy kiến thức mới, BĐKN có thể được sử dụng để tổ chức các hoạt động học tập theo hướng phát huy tính tích cực của HS trong việc ôn tập lại các KN có liên quan cũng như nghiên cứu tài liệu tìm ra kiến thức mới HS

dễ dàng nhận thấy sự phát triển các KN theo hướng đồng tâm, nâng cao và

mở rộng thông qua việc so sánh giữa BĐKN về kiến thức cũ với BĐKN vừa được thiết lập và hoàn chỉnh; HS có thể được tham gia thiết kế một phần BĐKN nên rất hứng thú Qua những bài tập, những câu hỏi mang tính khái quát, GV sẽ hình thành cho HS một phong cách tư duy khoa học Nhờ thiết kế được những BĐKN thể hiện mối quan hệ của các lĩnh vực kiến thức, HS sẽ có một phương pháp ghi nhớ vừa ngắn gọn, lâu bền và dễ tái hiện, dễ vận dụng trong những hoàn cảnh cụ thể

Như vậy, BĐKN là công cụ hữu ích để cấu trúc hoá nội dung của tài liệu giáo khoa, việc tổ chức tài liệu học tập bằng BĐKN cho phép HS có được kiến thức một cách hệ thống HS có cái nhìn tổng quát về các KN và mối quan

hệ của chúng trong một tổng thể, do đó lưu trữ kiến thức lâu hơn và sâu sắc hơn Đồng thời, qua sự lĩnh hội hệ thống kiến thức ấy mà HS tự bồi dưỡng

được phương pháp tự học, tự nghiên cứu

* Trong củng cố bài học và ôn tập chương

Hoạt động củng cố bài học nói chung và bài học SH nói riêng là một bộ phận không thể thiếu nhằm hoàn chỉnh tiến trình dạy học trên lớp Sử dụng BĐKN trong hoạt động củng cố bài học rất thuận lợi trong việc giúp HS hệ thống hoá các KN, các quá trình cơ bản qua đó rèn luyện kĩ năng tư duy logic

và giúp HS ghi nhớ, nắm vững kiến thức tốt hơn Đặc biệt thông qua tổ chức củng cố bằng BĐKN, GV có thể rèn luyện cho HS các kĩ năng tự thiết kế BĐKN trong tự học - điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc tự học suốt đời của mỗi HS Trong hoạt động củng cố bài học SH, BĐKN được dùng để củng cố cho một mục hoặc cả bài Tùy vào trình độ của HS mà GV có cách sử dụng BĐKN một cách hiệu quả, sao cho khi kết thúc bài học thì HS đã có một khung tóm tắt kiến thức cơ bản cho bài vừa học Từ đó HS có thể sử dụng BĐKN cho việc tự học của bản thân

Việc thiết kế và sử dụng BĐKN có ý nghĩa rất quan trọng đến việc ôn tập chương, BĐKN giúp HS có cái nhìn tổng thể về các KN đang nghiên cứu cũng như mối quan hệ giữa các KN trong một chỉnh thể thống nhất, nếu hỏng một cấu trúc hoặc rối loạn một chức năng nào đó thì đều ảnh hưởng đến cấu trúc và các chức năng còn lại trong hệ thống Ví dụ khi sử dụng BĐKN “Các

cơ chế di truyền” để ôn tập chương 1 (xem phụ lục 1.1), HS sẽ dễ dàng nhìn thấy mối quan hệ về cấu trúc trong một cấp độ (Gen - ADN), mối quan hệ về cấu trúc giữa 2 cấp độ là cấp độ phân tử và tế bào (ADN - nhiễm sắc thể); thấy được mối quan hệ về chức năng trong một cấp độ như cấp độ phân tử (tự sao - phiên mã - dịch mã), cấp độ tế bào (giảm phân - thụ tinh - nguyên phân); thấy được mối quan hệ về chức năng giữa hai cấp độ (tự sao ADN với nhân đôi nhiễm sắc thể trong nguyên phân và trong giảm phân); mối quan hệ giữa cấu trúc và chức năng của các cấu trúc cũng như ở các cấp độ… Hoặc khi ôn tập chương 2 “Các quy luật di truyền” bằng cách sử dụng BĐKN “Các quy luật di truyền qua nhân” (phụ lục 1.10) sẽ giúp HS hệ thống được các quy luật di truyền cũng như mối quan hệ giữa các quy luật di truyền do gen thuộc nhiễm sắc thể chi phối HS thấy được mối quan hệ giữa chương 1 và chương 2 chính

là mối quan hệ giữa gen – sự vận động của gen – sự biểu hiện của gen, đó chính là mối quan hệ giữa các gien hay là quan hệ giữa các sản phẩm (Prôtêin)

do gen mã hóa, tùy vào kiểu quan hệ mà có các quy luật di truyền khác nhau

* Trong kiểm tra, đánh giá

Sử dụng BĐKN trong kiểm tra đánh giá có ưu điểm là tạo sự thay đổi trong hình thức kiểm tra làm cho HS có hứng thú học hơn, giúp HS không phải học thuộc kiến thức một cách máy móc, kiến thức vừa kiểm tra xong không bị quên ngay

Sử dụng BĐKN trong kiểm tra đánh giá có thể được thực hiện do GV kiểm tra đánh giá kết quả học tập của HS hoặc do HS tự đánh giá HS tự đánh

giá bằng cách so sánh các BĐKN của các HS tự thiết kế hoặc so sánh giữa BĐKN của HS với BĐKN của GV, qua đó giúp HS tự đánh giá được kiến thức của mình

* Trong lập kế hoạch giảng dạy

BĐKN có thể có lợi ích rất lớn trong lập kế hoạch giảng dạy GV có thể thiết kế bản đồ trình bày những KN chủ yếu quan trọng trong toàn bộ môn học, chương trình học, hay chỉ trình bày cấu trúc kiến thức một phần của môn học như một chương, một bài cụ thể nào đó

1.1.3 Lịch sử nghiên cứu về bản đồ khái niệm

1.1.3.1 Nghiên cứu BĐKN trên thế giới

* Tình hình nghiên cứu và ứng dụng BĐKN

Trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu về BĐKN và ứng dụng của BĐKN Từ những năm 1970 Joseph D Novak và nhóm nghiên cứu của ông tại Đại học Cornell (Hoa Kỳ) đã phát triển các kĩ thuật lập BĐKN như một phương tiện đại diện cho kiến thức khoa học của sinh viên Joseph D Novak là một nhà giáo dục Mỹ, ông là tác giả và đồng tác giả của 29 cuốn sách và hơn 140 chương sách và bài báo (trong các sách và tạp chí chuyên ngành) Novak cùng các cộng sự đã nghiên cứu cơ sở tâm lý, cơ sở nhận thức của BĐKN; nghiên cứu quy trình thiết lập, sử dụng BĐKN Với rất nhiều công trình nghiên cứu [45], [47], [49], [50], [51], [68], [71], [73], [74], [75], [76]… Novak và các cộng sự đã khẳng định tiện ích của BĐKN trong nhiều

lĩnh vực, “BĐKN được sử dụng như một công cụ để phát triển việc học có ý

nghĩa trong các môn khoa học cũng như để đại diện cho kiến thức chuyên môn của các cá nhân và tập thể trong giáo dục”[76] Theo Novak và Wandersee (1990, 1991) BĐKN là công cụ đơn giản hỗ trợ việc học tích cực và tạo ra hệ thống kiến thức vững chắc không những cho phép áp dụng kiến thức trong những ngữ cảnh mới, mà còn giúp lưu trữ kiến thức trong thời gian dài

BĐKN dựa trên cơ sở những nghiên cứu tâm lí học của David Ausubel (1963, 1968; Ausubel và cộng sự, 1978) Theo Ausubel sự tiếp thu kiến thức xảy ra bởi sự đồng hóa những KN và những mệnh đề mới vào hệ thống kiến thức đã có của người học Như vậy khi thiết lập mối quan hệ một cách chủ động giữa kiến thức mới với các kiến thức đã có trước đó thì kiến thức mới được tiếp thu một cách logic và sự ghi nhớ được lâu bền Trong khi học vẹt những KN mới được thêm vào hệ thống kiến thức của người học một cách đúng nguyên văn do đó rất nhanh quên Kết quả sự tiếp thu kiến thức logic là người học sẽ hiểu sâu, nhớ lâu và dễ áp dụng trong các tình huống [44]

Các tác giả: Kinchin, I.M, Frans A A M De-Leij đã nêu ra bảy "quy tắc" để lập BĐKN [64]:

1 Nhãn KN được viết trong “khung”

2 KN chủ yếu xuất hiện ở phía trên của bản đồ và nhiều KN cụ thể xuất hiện ở phía dưới

3 Mỗi KN nên được viết ở một nơi trên bản đồ

4 Các liên kết có đầu mũi tên để chỉ hướng

5 Các liên kết phải có nhãn (từ hoặc cụm từ) để giải thích ý nghĩa cho mối quan hệ

6 Có thể có bất kỳ số lượng các liên kết đến hoặc đi từ một “khung”

7 Các cấu trúc tổng thể KN phải rõ ràng

BĐKN được nghiên cứu và thiết kế với các phần mềm tiện ích bởi Alberto J Canas Alberto J Canas là người đồng sáng lập và là lãnh đạo của Viện nhận thức con người và máy Trong nhiều năm, Giáo sư Canas đã tham gia vào việc sử dụng công nghệ trong giáo dục Ông là tác giả hoặc đồng tác giả của hơn 150 tác phẩm, chương sách và bài báo trong các sách và tạp chí chuyên ngành (trong đó có khoảng 51 tác phẩm viết về BĐKN) Năm 2004, A.J Canas và các cộng sự ở Viện nghiên cứu tâm lý con người và máy Florida (Hoa Kì) đã viết phần mềm Cmap Tools là một công cụ rất thuận lợi

để lập BĐKN trên máy vi tính Phần mềm này không những giúp người sử