Vận dụng algorit sáng chế để tổ chức dạy học di truyền học (sinh học 12 trung học phổ thông)

Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng được các algorit DH DTH SH 12 - THPT và đề xuất được quy trình sử dụng các algorit đó vào các khâu trong DH DTH SH 12 - THPT thì sẽ phát triển năng lực

TRƯƠNG MỘNG DIỆN

VẬN DỤNG ALGORIT SÁNG CHẾ ĐỂ

TỔ CHỨC DẠY HỌC DI TRUYỀN HỌC (SINH HỌC 12 - TRUNG HỌC PHỔ THÔNG)

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

THÁI NGUYÊN - 2020

Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!!

TRƯƠNG MỘNG DIỆN

VẬN DỤNG ALGORIT SÁNG CHẾ ĐỂ

TỔ CHỨC DẠY HỌC DI TRUYỀN HỌC (SINH HỌC 12 - TRUNG HỌC PHỔ THÔNG) Ngành: Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Sinh học

Mã số: 9140111

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Phúc Chỉnh

THÁI NGUYÊN - 2020

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các kết quả, số liệu nghiên cứu là khách quan, trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất cứ công trình nào khác

Tác giả

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình học tập và hoàn thành luận án, tôi đã nhận được sự giúp đỡ quí báu của các cá nhân và tập thể

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn khoa học

PGS.TS Nguyễn Phúc Chỉnh, người đã tận tâm hướng dẫn, giúp đỡ tôi để tôi hoàn thành quá trình nghiên cứu

Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể các thầy giáo, cô giáo trong Khoa Sinh học, Phòng Đào tạo, Ban Giám hiệu trường Đại học Sư phạm Đại học Thái nguyên đã tạo mọi điều kiện cho tôi được học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, các thầy giáo, cô giáo trường THPT Phù Cừ đã tạo điều kiện, giúp đỡ và đóng góp ý kiến để luận án của tôi được hoàn thiện

Tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, đồng nghiệp và bạn bè, những người đã luôn động viên, khích lệ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu

Thái nguyên, tháng 11 năm 2020

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT iv

DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU v

DANH MỤC BIỂU ĐỒ vi

DANH MỤC CÁC HÌNH vii

MỞ ĐẦU 1

1 Lí do lựa chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 3

3 Đối tượng và khách thể nghiên cứu 3

4 Giả thuyết khoa học 3

5 Giới hạn của đề tài 3

6 Nhiệm vụ nghiên cứu 3

7 Phương pháp nghiên cứu 4

9 Cấu trúc của luận án 6

Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 7

1.1 Tổng quan các vấn đề nghiên cứu 7

1.1.1 Tổng quan nghiên cứu về algorit 7

1.1.2 Tổng quan nghiên cứu về năng lực nhận thức và phát triển năng lực nhận thức 14

1.2 Cơ sở lý luận 18

1.2.1 Algorit 18

1.2.2 Năng lực nhận thức 25

1.2.3 Biện pháp và công cụ đánh giá NLNT 31

1.2.4 Mối quan hệ giữa vận dụng algorit trong việc phát triển NLNT 34

1.2.5 Cơ sở khoa học của việc vận dụng algorit trong dạy học 37

1.3 Cơ sở thực tiễn 43

1.3.1 Khảo sát GV 43

1.3.2 Khảo sát HS 51

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 54

Chương 2: VẬN DỤNG ALGORIT SÁNG CHẾ TRONG DẠY HỌC DI TRUYỀN HỌC (SINH HỌC 12-THPT) 55

2.1 Phân tích cấu trúc và nội dung phần Di truyền học (Sinh học 12-THPT) 55

2.2 Xây dựng algorit dạy học Di truyền học (Sinh học 12 - THPT) 60

2.2.1 Nguyên tắc xây dựng algorit dạy học Di truyền học (Sinh học 12 - THPT) 60

2.2.2 Quy trình xây dựng algorit dạy học phần Di truyền học (Sinh học 12- THPT) 64

2.2.3 Hệ thống các algorit đã xây dựng 70

2.3 Tổ chức dạy học algorit Di truyền học (Sinh học 12 - THPT) 91

2.3.1 Nguyên tắc sử dụng algorit trong dạy học Di truyền học (Sinh học 12 - THPT) 91

2.3.2 Sử dụng algorit trong dạy học Di truyền học (Sinh học 12 - THPT) 93

2.4 Xác định các tiêu chí và công cụ đánh giá NLNT trong DH DTH có vận dụng algorit sáng chế 115

2.4.1 Xây dựng bộ tiêu chí đánh giá 115

2.4.2 Xây dựng bộ công cụ đánh giá năng lực nhận thức trong dạy học DTH có vận dụng algorit 120

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 126

Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 127

3.1 Mục đích thực nghiệm 127

3.2 Nội dung thực nghiệm 127

3.3 Phương pháp thực nghiệm 127

3.3.1 Chọn trường, lớp, giáo viên thực nghiệm 127

3.3.2 Tổ chức thực nghiệm sư phạm 130

3.3.3 Phương pháp xử lí kết quả 131

3.4 Kết quả thực nghiệm sư phạm 131

3.4.1 Phân tích kết quả các bài kiểm tra mức độ hiểu bài 131

3.4.2 Phân tích kết quả các bài kiểm tra mức độ vận dụng kiến thức của HS 140

3.4.3 Kết quả về việc lấy ý kiến nhận xét của giáo viên và học sinh 143

3.4.4 Nhận xét về kết quả sau hai năm thực nghiệm 146

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 147

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 148

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 150

CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 158

PHỤ LỤC 159

DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU

Bảng 2.1 Bảng đánh giá các mức độ năng lực nhận thức trong DH DTH 120

Bảng 2.2 Công cụ đánh giá NLNT tính tính quy luật của HTDTcho HS 124

Bảng 3.1 Các bài TN có khảo sát kết quả học tập 127

Bảng 3.2 Danh sách các trường tiến hành TN 128

Bảng 3.3 Phân bố TN ở các trường THPT qua các năm 129

Bảng 3.4 Bảng tần số điểm bài kiểm tra 15 phút 132

Bảng 3.5 Bảng phân phối tần suất (fi%) điểm các bài kiểm tra 15 phút 132

Bảng 3.6 Bảng phân phối tần suất hội tụ tiến (fi↑) điểm các bài kiểm tra 15 phút 133

Bảng 3.7 Bảng so sánh các tham số đặc trưng điểm bài kiểm tra 15 phút giữa lớp TN và lớp ĐC 134

Bảng 3.8 Kiểm định X điểm bài kiểm tra 15 phút 135

Bảng 3.9 Phân tích phương sai điểm bài kiểm tra 15 phút 135

Bảng 3.10 Bảng phân phối tần số điểm kiểm tra 45 phút 136

Bảng 3.11 Bảng phân phối tần suất (fi%) ở các bài kiểm tra 45 phút 136

Bảng 3.12 Bảng phân phối tần suất hội tụ tiến (fi↑) ở các bài kiểm tra 45 phút 137

Bảng 3.13 Bảng các tham số đặc trưng bài kiểm tra 45 phút 138

Bảng 3.14 Kiểm định X điểm bài kiểm tra 45 phút 139

Bảng 3.15 Phân tích phương sai điểm bài kiểm tra 45 phút 140

Bảng 3 16 Tần số các cấp độ vận dụng của HS trong TN giai đoạn 1 141

Bảng 3.17 Tần suất các cấp độ vận dụng của HS trong TN giai đoạn 1 141

Bảng 3.18 Tần số các cấp độ vận dụng của HS trong TN giai đoạn 2 142

Bảng 3.19 Tần suất các cấp độ vận dụng của HS trong TN giai đoạn 2 142

Bảng 3.20 Ý kiến của GV TN về ưu, nhược điểm của phương pháp algorit DH 143

Bảng 3.21 Bảng thống kê ý kiến của HS về những ưu điểm của algorit sáng chế trong học DTH 144

Bảng 3.22 Bảng thống kê ý kiến HS về những tiến bộ sau khi học xong phần DTH có vận dụng algorit sáng chế 145

DANH MỤC BIỂU ĐỒ

Biểu đồ 1.1 Nhận thức của GV về khái niệm algorit 44

Biểu đồ 1.2 Nhận thức của GV về phân loại algorit trong DH 44

Biểu đồ 1.3 Nhận thức của GV về vai trò quan trọng nhất của algorit trong DH 45

Biểu đồ 1.4 Nhận thức của GV về khả năng vận dụng algorit trong DH 45

Biểu đồ 1.5 Nhận thức của GV về khả năng vận dụng algorit trong các khâu của quá trình DH 46

Biểu đồ 1.6 Nhận thức của GV về khả năng kết hợp algorit với các phương tiện DH khác 46

Biểu đồ 1.7 Mức độ sử dụng algorit của GV trong DH DTH 47

Biểu đồ 1.8 Thực tiễn sử dụng algorit trong DH các chương của phần DTH (SH 12 - THPT) 47

Biểu đồ 1.9 Hiệu quả của algorit trong DH DTH đối với hoạt động dạy của GV 48

Biểu đồ 1.10 Hiệu quả của algorit trong DH DTH đối với hoạt động học của HS 48

Biểu đồ 1.11 Những khó khăn khi vận dụng algorit trong DH DTH 49

Biểu đồ 1.12 Khả năng vận dụng algorit để rèn luyện tư duy sáng tạo cho HS trong DH DTH 49

Biểu đồ 1.13 Khả năng vận dụng algorit để rèn luyện năng lực giải quyết vấn đề cho HS trong DH DTH 50

Biểu đồ 3.1 Tần suất điểm các bài kiểm tra 15 phút 132

Biểu đồ 3.2 Tần suất hội tụ tiến điểm các bài kiểm tra 15 phút 133

Biểu đồ 3.3 Tần suất điểm bài kiểm tra 45 phút 136

Biểu đồ 3.4 Đồ thị tần suất hội tụ tiến điểm bài kiểm tra 45 phút 137

Biểu đồ 3.5 Cấp độ vận dụng của HS trong TN giai đoạn 1 141

Biểu đồ 3.6 Cấp độ vận dụng của HS trong TN giai đoạn 2 142

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Mô phỏng thuật toán di truyền (GA) 11

Hình 1.2 Sơ đồ thực hiện giải thuật di truyền 12

Hình 1.3 Algorit chia số nhị phân 20

Hình 1.4: Cơ chế định hướng trong tư duy 22

Hình 1.5 Thang đo năng lực nhận thức của Benjamin Bloom và Lorin Anderson 27

Hình 1.6 Sơ đồ dạy và học tối ưu hóa 41

Hình 2.1 Các hệ thống tham gia giải bài toán có sử dụng algorit sáng chế 63

Hình 2.2 Quy trình xây dựng algorit nhận biết 64

Hình 2.3 Algorit nhận biết quy luật di truyền MenĐen 66

Hình 2.4 Quy trình thiết kế algorit biến đổi phần Di truyền học 67

Hình 2.5 Algorit nhận biết khái niệm gen 71

Hình 2.6 Algorit nhận biết khái niệm đột biến gen 74

Hình 2.7 Algorit nhận biết khái niệm đột biến số lượng NST 76

Hình 2.8 Algorit nhận biết quy luật di truyền liên kết gen 78

Hình 2.9 Algorit nhận biết quy luật di truyền tương tác gen 79

Hình 2.10 Algorit nhận biết quy luật di truyền liên kết giới tính 81

Hình 2.11 Algorit nhận biết quy luật di truyền trong nhân 83

Hình 2.12 Chương trình giải bài tập quy luật di truyền MenĐen 84

Hình 2.13 Chương trình giải bài tập quy luật di truyền liên kết gen 85

Hình 2.14 Chương trình giải bài tập quy luật di truyền tương tác gen 86

Hình 2.15 Chương trình giải bài tập xác định cấu trúc di truyền của quần thể giao phối gần 87

Hình 2.16 Chương trình giải bài tập xác định cấu trúc di truyền của quần thể giao phối ngẫu nhiên 87

Hình 2.17 Chương trình giải bài tập di truyền phả hệ 88

Hình 2.18 Algorit xây dựng bài tập sáng tạo 89

Hình 2.19 Algorit giải các bài tập sáng tạo 91

Hình 2.20 Quy trình sử dụng algorit trong DH lí thuyết DTH 93

Hình 2.21 Quy trình vận dụng algorit trong DH bài tập DTH 105

Hình 2.22 Mô hình sáng tạo khoa học 117

MỞ ĐẦU

1 Lí do lựa chọn đề tài

Xuất phát từ yêu cầu đổi mới phương pháp DH

Tại Hội nghị Trung ương 8, khóa XI, ngày 04 tháng 11 năm 2013, ban Chấp hành Trung ương Đảng đã ban hành Nghị Quyết số 29-NQ/TƯ về việc Đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo, đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa

trong nền kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế [1].

Với quan điểm chỉ đạo: “Giáo dục là quốc sách hàng đầu, là sự nghiệp của Đảng, Nhà nước và của toàn dân; đổi mới căn bản toàn diện Giáo dục và Đào tạo là đổi mới những vấn đề cốt lõi, cấp thiết từ quan điểm, tư tưởng chỉ đạo đến mục tiêu, nội dung, phương pháp, cơ chế chính sách, điều kiện bảo đảm thực hiện [1]

Theo Nghị quyết 29-NQ/TƯ, mục tiêu đổi mới của giáo dục phổ thông là tập trung phát triển trí tuệ, thể chất, hình thành phẩm chất, năng lực công dân, phát hiện

và bồi dưỡng năng khiếu, định hướng nghề nghiệp cho học sinh (HS) Nâng cao giáo dục toàn diện, chú trọng giáo dục lý tưởng, truyền thống, đạo đức, lối sống, ngoại ngữ, tin học, năng lực và kỹ năng thực hành, vận dụng kiến thức vào thực tiễn Phát triển khả năng sáng tạo, tự học, khuyến khích học tập suốt đời

Ngày 28 tháng 11 năm 2014, Quốc hội khóa XIII đã ban hành Nghị quyết số 88/2014/QH13 về đổi mới chương trình, sách giáo khoa giáo dục phổ thông [5]

Thực hiện Nghị quyết của Quốc hội, ngày 27 tháng 3 năm 2015 Thủ tướng Chính phủ đã ra quyết định số 404/QĐ-TTg, phê duyệt đề án đổi mới chương trình, sách giáo khoa giáo dục phổ thông [1]

Như vậy, các Nghị quyết của Đảng, Quốc hội và Chính phủ đã thể hiện quyết tâm đổi mới hệ thống giáo dục để thực hiện công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước

và hội nhập quốc tế

Xuất phát từ những ưu điểm của algorit sáng chế

Phương pháp algorit cùng với phương pháp Graph và tiếp cận môđun là những công cụ phương pháp luận đắc lực trong việc xây dựng quá trình dạy học (DH) thành quy trình công nghệ

Việc xác định các nguyên tắc và quy trình áp dụng phương pháp algorit DH là cần thiết để nâng cao tính tích cực, tự lực và sáng tạo của HS Phương pháp algorit có

nhiều ưu điểm trong DH, vì đây là một phương pháp tư duy Nếu sử dụng phương pháp này thường xuyên sẽ rèn luyện cho HS một phong cách học tập khoa học để học suốt đời

Thuật ngữ “algorit” thường được hiểu theo hai nghĩa Theo toán học, “algorit”

là một trình tự các thao tác cần thiết để giải một bài toán Theo nghĩa rộng, “algorit”

là một chương trình bao gồm các thao tác tư duy có định hướng và đủ rõ ràng [8] Chương trình giải các bài toán sáng chế được gọi là algorit sáng chế Khác với algorit toán học, algorit sáng chế có tính mềm dẻo, linh hoạt hơn, cùng một vấn đề có thể được giải quyết theo nhiều hướng khác nhau, tùy vào năng lực của người thực hiện Vận dụng algorit sáng chế vào quá trình DH là hướng đi mới, nhiều triển vọng, phù hợp với mục tiêu đổi mới giáo dục hiện nay vì algorit sáng chế khuyến khích sử dụng tối đa những phẩm chất tích cực của người học HS có thể thực hiện các thao tác

tư duy để giải quyết vấn đề tùy theo hiểu biết, kinh nghiệm, khả năng của mình, tìm

ra lời giải theo con đường của riêng mình

Algorit sáng chế không phải là bản ghi có sẵn, rập khuôn để người học sử dụng một cách máy móc mà đó là sự tìm tòi, sáng tạo của mỗi cá nhân để tìm ra bản ghi algorit hợp lí nhất cho việc giải quyết một vấn đề nào đó Dưới sự hướng dẫn của giáo viên (GV), thông qua hợp tác nhóm, HS sẽ phân tích vấn đề, tìm ra quy luật phát triển khách quan của vấn đề, tìm ra các bước để giải quyết vấn đề và sắp xếp, bố trí từng bước để tìm ra mối liên hệ giữa chúng

Algorit sáng chế giúp người học giải quyết vấn đề nhanh hơn, chính xác hơn và ngắn gọn hơn, tránh mò mẫm, mất thời gian Vận dụng algorit sáng chế trong quá trình DH giúp HS hình thành thao tác tư duy logic, phát huy tính tích cực, sáng tạo, tinh thần làm việc tập thể qua đó củng cố niềm tin, hứng thú học tập cho người học

Xuất phát từ đặc điểm kiến thức Di truyền học (Sinh học 12)

Di truyền học (DTH) là một trong những lĩnh vực mũi nhọn của Sinh học (SH) Những kiến thức DTH là cơ sở nhận thức cơ chế tiến hóa, đồng thời là nền tảng để giải thích các vấn đề của Sinh thái học

Chương trình SH phổ thông hiện nay nói chung và phần DTH (SH 12) nói riêng được xây dựng theo quan điểm hệ thống, các nội dung kiến thức được trình bày một

cách khoa học, có logic, phù hợp với trình độ nhận thức của HS ở từng cấp học, bậc học Với cách bố trí như thế này, GV có thể tổ chức các hoạt động học tập cho HS dựa trên các kiến thức, kinh nghiệm đã có để giải quyết các vấn đề mới, rèn luyện kĩ năng

và phát triển tư duy vững chắc, có khả năng vận dụng kiến thức vào cuộc sống

Tính quy luật của hiện tượng di truyền giúp HS có thể vận dụng algorit một cách hiệu quả trong việc giải thích hiện tượng di truyền cũng như giải các bài tập toán

di truyền

Vì những lí do trên tôi đã lựa chọn đề tài luận án: “Vận dụng algorit sáng chế

để tổ chức dạy học Di truyền học (Sinh học 12 - Trung học phổ thông)”

2 Mục đích nghiên cứu

Vận dụng algorit sáng chế để xây dựng và sử dụng các algorit DH phần DTH (SH 12 - THPT) nhằm phát triển năng lực nhận thức cho HS

3 Đối tượng và khách thể nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Vận dụng algorit sáng chế để DH DTH (SH 12 - THPT) Khách thể nghiên cứu: Quá trình DH DTH (SH 12 - THPT)

4 Giả thuyết khoa học

Nếu xây dựng được các algorit DH DTH (SH 12 - THPT) và đề xuất được quy trình sử dụng các algorit đó vào các khâu trong DH DTH (SH 12 - THPT) thì sẽ phát triển năng lực nhận thức cho HS

5 Giới hạn của đề tài

Luận án nghiên cứu vận dụng lí thuyết algorit sáng chế trong DH phần DTH (SH 12 - THPT)

6 Nhiệm vụ nghiên cứu

(1) Nghiên cứu lý thuyết algorit sáng chế và việc vận dụng algorit trong DH (2) Điều tra thực trạng vận dụng algorit trong quá trình DH ở trường THPT (3) Đề xuất quy trình xây dựng một số algorit DH DTH (SH 12 - THPT) (4) Xây dựng quy trình sử dụng các algorit đã xây dựng trong DH DTH (SH 12 - THPT)

(5) Đề xuất thang đánh giá và công cụ đánh giá NLNT trong DH DTH có vận dụng algorit sáng chế

(6) Thực nghiệm sư phạm để đánh giá hiệu quả của các phương án đã đề xuất

7 Phương pháp nghiên cứu

 Phương pháp nghiên cứu lí thuyết

Thu thập, phân tích, đánh giá các tài liệu liên quan tới nội dung đề tài theo các nội dung đề ra như sau:

- Nghiên cứu các văn bản của Đảng, Chính phủ và của Bộ Giáo dục và Đào tạo

về vấn đề đổi mới giáo dục để xác định lý do chọn đề tài

- Nghiên cứu các tài liệu trong nước và nước ngoài có liên quan tới lý thuyết algorit sáng chế làm cơ sở khoa học của đề tài luận án

- Nghiên cứu các tài liệu về nội dung DTH; tài liệu về lý luận và phương pháp dạy học Sinh học làm cơ sở cho việc xây dựng nội dung dạy học phần DTH

- Nghiên cứu tài liệu về algorit trong dạy học làm cơ sở lí luận cho việc xây dựng và sử dụng các algorit dạy học DTH

- Nghiên cứu các tài liệu về năng lực; tài liệu tâm lý học về nhận thức; tài liệu

về các khái niệm, định nghĩa quy luật, tính quy luật làm cơ sở cho việc xây dựng hệ thống các algorit dạy học cũng như việc đề xuất quy trình tổ chức dạy học phát triển năng lực nhận thức, năng lực tư duy sáng tạo cho HS

 Phương pháp điều tra sư phạm

Dùng phiếu điều tra thực trạng DH nói chung và DH SH nói riêng ở trường THPT để xác định cơ sở thực tiễn của đề tài luận án Chúng tôi đã thiết kế phiếu tham khảo ý kiến của GV về các lĩnh vực: Nhận thức lí luận của GV về algorit; thực tiễn sử dụng algorit của GV trong DH DTH ở trường THPT và việc rèn luyện năng lực nhận thức, năng lực vận dụng kiến thức cho HS trong DH DTH

 Phương pháp chuyên gia, tham vấn chuyên gia

- Các chuyên gia được xác định là các nhà khoa học nghiên cứu về lý luận và phương pháp DH hoặc nghiên cứu về DTH; những GV có nhiều kinh nghiệm trong giảng dạy SH

- Những nội dung cần tham vấn là:

+ Mục tiêu DH DTH ở THPT

+ Quy trình thiết kế các algorit DH phần DTH SH 12-THPT

 Phương pháp thực nghiệm sư phạm

Tổ chức thực nghiệm (TN) sư phạm nhằm đánh giá tính khả thi và tính hiệu quả của các quy trình DH DTH theo algorit sáng chế, qua đó khẳng định tính đúng đắn của giả thuyết nghiên cứu đã đề ra trong đề tài luận án

Quá trình TN được tiến hành theo hai giai đoạn là TN khảo sát và TN chính thức TN được tiến hành ở 05 trường trên địa bàn tỉnh Hưng Yên: THPT Nam Phù

Cừ, THPT Phù Cừ, THPT Tiên Lữ, THPT Nghĩa Dân

HS trong khối 12 ở mỗi trường TN, chúng tôi chọn các lớp TN và lớp ĐC tương đương nhau về học lực, về phong trào thi đua học tập GV thực hiện TN sư phạm là những GV có nhiều kinh nghiệm trong giảng dạy, thâm niên công tác tương đương nhau, có nhiều thành tích trong giảng dạy, yêu nghề, say mê chuyên môn

TN được bố trí theo cách “TN có ĐC”, nghĩa là lớp TN và lớp ĐC chỉ khác nhau ở một yếu tố tác động, đó chính là đối tượng nghiên cứu của luận án, tất cả các yếu tố còn lại đều giống nhau Chúng tôi tiến hành TN khảo sát vào năm 2015 và TN chính thức vào năm 2016, thu số liệu của đợt 2, đánh giá tính hiệu quả của các phương pháp và rút ra kết luận về tính khả thi của các phương pháp mà luận án đang nghiên cứu

Căn cứ vào giả thuyết khoa học của luận án, chúng tôi xác định nội dung cần

đo chính là năng lực nhận thức và năng lực vận dụng kiến thức phần DTH, chúng tôi

đã xây dựng công cụ đo là các bài kiểm tra đánh giá năng lực nhận thức và năng lực vận dụng kiến thức phần DTH

 Phương pháp thống kê toán học

Các số liệu thu được trong thực nghiệm sư phạm có tính định lượng sẽ được xử

lí bằng thống kê toán học nhờ phần mềm Microsoft Exel với các tham số thống kê đặc trưng gồm:

- Giá trị trung bình: nhằm xác định điểm trung bình về năng lực của HS nhóm lớp ĐC và nhóm lớp TN

- Độ lệch chuẩn: nhằm xác định mức độ phân tán các số liệu quanh giá trị trung bình

- Mode: nhằm xác định giá trị có tần số xuất hiện nhiều nhất trong tập hợp các giá trị của dữ liệu

- Sử dụng phép kiểm định T - test độc lập, T - test theo cặp để kiểm chứng ý nghĩa thống kê

8 Những đóng góp mới của luận án

(1) Đề xuất được quy trình xây dựng algorit DH DTH (SH 12 - THPT)

(2) Đề xuất quy trình sử dụng algorit trong DH DTH (SH 12 - THPT) nhằm phát triển năng lực nhận thức cho HS

(3) Xây dựng được thang đánh giá vận dụng algorit sáng chế trong DH DTH (SH 12 - THPT)

9 Cấu trúc của luận án

Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, nội dung chính của luận án được trình bày trong ba chương:

Chương 1 Cơ sở lí luận, thực tiễn

Chương 2 Vận dụng algorit sáng chế trong dạy hoc Di truyền học (SH 12 - THPT) Chương 3 Thực nghiệm sư phạm

Chương 1

CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN

1.1 Tổng quan các vấn đề nghiên cứu

1.1.1 Tổng quan nghiên cứu về algorit

1.1.1.1 Trên thế giới

Khoa học tư duy sáng tạo trên thế giới đã được hình thành từ rất lâu Nhà toán học Hy Lạp Pappop, sống ở thế kỉ thứ III là người đặt nền móng cho “khoa học tư duy sáng tạo”, ông gọi đó là Ơristic (Heuristics) Heuristic được hiểu là các kỹ thuật dựa trên kinh nghiệm để giải quyết vấn đề học tập hay khám phá nhằm đưa ra một giải pháp mà không được đảm bảo là tối ưu [85]

Có thể thấy, theo quan niệm lúc bấy giờ, Ơristic là khoa học về sự sáng chế, phát minh trong mọi lĩnh vực khoa học, kĩ thuật, văn hóa, nghệ thuật,… Do cách tiếp cận quá chung chung và không có nhu cầu xã hội cấp bách nên Ơristic đã không được nhìn nhận Cho đến thời gian gần đây, Ơristic đã được nghiên cứu và phát triển Alfred Binet, một nhà tâm lý học người Pháp đã phát minh ra các bài kiểm tra

IQ thực tế đầu tiên [84] Năm 1904, Bộ Giáo dục Pháp đã sử dụng các bài kiểm tra

IQ Alfred Binet nhận diện và đánh giá trí tuệ của HS Năm 1908 và 1911 Binet công

bố phiên bản thử nghiệm của mình Sau đó, bài kiểm tra của Binet trở nên thông dụng trên khắp nước Mỹ và bùng phát mạnh vào năm 1917 [77] Tuy là cha đẻ của “chỉ số thông minh - IQ” nhưng Binet cũng nhìn nhận rằng bài kiểm tra IQ cũng bộc lộ một

số hạn chế Ông cho rằng rằng trí thông minh không hẳn chỉ do di truyền, bởi các gene cấu thành, mà còn do môi trường giáo dưỡng tác động Trong suốt 21 năm nghiên cứu, Binet đã xuất bản hơn 200 cuốn sách, bài báo, những công trình nghiên cứu của Binet sau này có ảnh hưởng rất lớn đến Jean Piaget [76]

Cuối thế kỉ IXX, các nhà tâm lí học đã phát hiện ra phương pháp thử sai Thử và sai là một phương pháp cơ bản giải quyết vấn đề [70] Thử sai được đặc trưng bởi sự lặp đi lặp lại những nỗ lực đến khi thành công, hoặc cho đến khi không thể thực hiện được nữa [98] Theo W.H Thorpe, thuật ngữ thử sai được đưa ra bởi C Lloyd Morgan sau khi ông đã sử dụng các cụm từ tương tự như "thử và thất bại" và "thử

nghiệm và thực tiễn" [95] Sau này, Edward Thorndike đã tiến hành thí nghiệm nổi tiếng với một con mèo đã được đặt trong một loạt các hộp với các điều kiện khác nhau để hoạt động của con mèo gắn với quá trình học tập, rút kinh nghiệm [94] Thí nghiệm của Edward Thorndike sau này được B.F Skinner hoàn thiện

Như vậy có thể thấy việc lựa chọn các phương án trong phương pháp thử sai được tiến hành theo kiểu mò mẫm Tuy nhiên, cùng với phương pháp thử sai, các nhà tâm lí học đã xác định được vai trò của nhiều yếu tố tâm lí như: tính lí tưởng, trí tưởng tượng, trực giác, tính ì tâm lí, … trong quá trình tư duy sáng tạo

Năm 1939 A Osborn (Mỹ) đã đề xuất phương pháp tập kích não hay còn gọi là động não, công não, (tiếng Anh: brainstorming) Ông đã miêu tả động não như một

kỹ thuật hội ý bao gồm một nhóm người nhằm tìm ra lời giải cho vấn đề nhất định bằng cách góp nhặt tất cả ý kiến của nhóm người, nảy sinh trong cùng một thời gian, theo một nguyên tắc nhất định Kỹ thuật này sau đó được Charles Hutchison Clark phát triển và Hilbert Meyer áp dụng trong lý luận về phương pháp giảng dạy [78] Theo Hilbert Meyer: Động não là một kỹ thuật dạy học tích cực, thông qua thảo luận, nhằm huy động những ý tưởng mới mẻ, độc đáo về một chủ đề, của mọi thành viên tham gia thảo luận Các thành viên được cổ vũ tham gia một cách tích cực, không hạn chế các ý tưởng, nhằm tạo ra "cơn lốc" các ý tưởng [68]

Động não được áp dụng ở nhiều lĩnh vực khác nhau: quảng cáo, quản lí, sản xuất, giáo dục, Mặc dù có nhiều ưu điểm nhưng phương pháp tập kích não vẫn chưa khắc phục được những nhược điểm của phương pháp thử sai đó là thiếu cơ chế định hướng từ bài toán đến lời giải trong tư duy

Năm 1926, F Kunze một giáo sư trường đại học tổng hợp Berlin đã đề xuất phương pháp đối tượng tiêu điểm Đây là một phương pháp tích cực hóa tư duy trong khoa học sáng tạo Phương pháp đối tượng tiêu điểm với tên gọi ban đầu là phương pháp danh mục (catalogue) được nhà bác học người Mỹ C Whiting hoàn thiện vào những năm 50 của thế kỷ [18] Nội dung của phương pháp đối tượng tiêu điểm là chọn ngẫu nhiên một đối tượng nào đó sau đó lấy những tính chất của các đối tượng ngẫu nhiên này gắn cho đối tượng đang cần cải tiến hay hoàn thiện (đối tượng tiêu điểm) Bằng cách này có thể nhận được những kết hợp khác thường và đi đến

những phương án độc đáo [18] Như vậy, ý tưởng của phương pháp là cải tiến một đối tượng bằng cách chuyển giao những dấu hiệu (tính chất, chức năng) của những đối tượng ngẫu nhiên vào đối tượng cần cải tiến Ví dụ đưa tính chất "thơm" của

"nước hoa" vào đối tượng "bút", ta có "bút có mùi thơm"

Năm 1942, Fritz Zwicky người Thụy Sĩ đã đề xuất phương pháp phân tích hình thái [90] Theo phương pháp này, người ta sẽ liệt kê tất cả các đặc trưng của một đối tượng nào đó, mỗi đặc trưng xếp vào một cột Ở mỗi cột người ta viết tất cả các phương án đề xuất sau đó xét tất cả các kết hợp được hình thành bằng cách lấy ở mỗi cột một phương án Kết quả là tạo ra vô số các kết hợp và việc nhận thức ra các phương án tối ưu cũng trở nên khó khăn Như vậy phương pháp phân tích hình thái là phương pháp tích cực hóa tư duy bằng cách tách đối tượng ra từng con số rồi đa dạng hóa hình thái của các con số Sau đó, kết hợp chúng lại để tạo ra ý tưởng mới

Người có nhiều cống hiến trong việc xây dựng khoa học sáng tạo là nhà khoa học Genric Sanlovic Altshuler Năm 14 tuổi ông đã có bằng sáng chế, năm 20 tuổi ông đã dự định xây dựng lí thuyết để giúp bất kì người bình thường nào cũng có thể sáng chế được Năm 1946, Altshuler bắt đầu xây dựng lí thuyết giải các bài toán sáng chế (Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch viết tắt là TRIZ) TRIZ là phương pháp luận tìm kiếm những giải pháp kĩ thuật mới TRIZ kết hợp chặt chẽ bốn yếu tố: Tâm lí, logic, kiến thức, trí tưởng tượng Về phương pháp sáng chế, G.S Altshuler đã

đề xuất vào năm 1960 gần đây đã được phát triển mạnh mẽ và trở thành một lí thuyết, trong đó hạt nhân là Algorit giải các bài toán sáng chế

Anthony "Tony" Peter Buzan (sinh năm 1942) tại Luân Đôn (Anh) là một tác gia, nhà tâm lý và là cha đẻ của phương pháp tư duy Mind map (Sơ đồ tư duy - Giản

đồ ý) Theo triết lý của Buzzan thì bản đồ tư duy được hiểu là một cách mở ra sức mạnh tư duy, tạo ra những đột phá trong suy nghĩ Buzan nghiên cứu chuyên sâu về

bộ não, trí nhớ tìm ra quy luật khi xây dựng bản đồ gồm nhiều nhánh, giúp bộ não ghi chép các sự kiện một cách hệ thống Buzan rất đam mê khám phá cấu trúc, chức năng, hoạt động của não bộ và phát minh ra những phương pháp để “bật tín hiểu” cho

bộ não Ông thấy rằng đứa trẻ nào cũng có tiềm năng của Leonardo da Vinci và Albert Einstein Ông đã dày công nghiên cứu cách “bật tín hiệu” cho tiềm năng đó

phát huy Các nghiên cứu của Buzan cho thấy trí thông minh được phát huy hết công năng khi con cái chúng ta được nuôi dưỡng trong môi trường tốt, được khuyến khích, động viên và giáo dục đúng phương pháp Với bộ công cụ sơ đồ tư duy hay còn gọi là

sơ đồ trí não, Buzan hướng dẫn chúng ta học phương pháp học, học cách xử lý thông tin, và học tư duy có phương pháp để rèn luyện và nâng cao năng lực tư duy, từ đó khai phá năng lực tiềm ẩn vô cùng to lớn của bộ não, tạo nên sự đột phá trong học tập

và công tác [10]

Năm 1983, Giáo sư tâm lý Howard Gardner của trường đại học Havard công bố

thuyết “đa trí tuệ” Ông cho rằng Alfred Binet và cộng sự xác định và đánh giá trí thông minh ở một khía cạnh quá riêng lẻ, là chỉ với chỉ số IQ, thì thật không thoả đáng Bởi vì, chỉ với riêng IQ, nó không phản ánh được sự đa dạng của trí thông minh

và nó cũng không cho thấy sự tương quan giữa trí thông minh với vô số cách ứng xử của trí tuệ có thể quan sát được trong cuộc sống Theo Giáo sư Howard Gardner, trí thông minh có nghĩa là “khả năng giải quyết vấn đề và tạo ra sản phẩm hay dịch vụ

có giá trị thiết thực cho xã hội” [71], [74], [93]

Năm 1990, David Perkins (một nhà khoa học của đại học Havard) đã chỉ ra trí thông minh có ba loại: trí thông minh nơron (neural intelligence), trí thông minh trải nghiệm (experiential intelligent) và trí thông minh có suy nghĩ (reflective intelligence) Trong đó, trí thông minh nơron hay còn gọi là trí thông minh thiên bẩm do di truyền và được đo bằng chỉ số IQ Còn hai loại trí thông minh trải nghiệm

và trí thông minh có suy nghĩ thì có thể đào tạo được Trí thông minh trải nghiệm được hình thành dựa trên những kinh nghiệm rút ra được trong công việc hay trong cuộc sống Trí thông minh suy nghĩ của một người là khả năng suy nghĩ của người

đó trong những tình huống khác nhau, thậm chí những tình huống không nằm trong lĩnh vực chuyên môn của người đó Với trí thông minh có suy nghĩ, chúng ta có thể gia tăng khả năng giải quyết những vấn đề, ra quyết định, và đưa ra những sang kiến mới để xây dựng thế giới phức tạp và không ngừng biến động mà chúng ta đang sinh sống [66], [88]

Năm 1992, Arthur Costa, Giáo sư danh dự của đại học California State là tác giả của “thuyết thói quen của trí não- Habits of Mind”, đó là một tập hợp các hành vi và

ứng xử của trí thông minh đóng một vai trò đặc biệt giúp con người trở nên sâu sắc và nhạy bén trong suy nghĩ Thói quen tư duy này được hình thành do chúng ta thực hiện hành động lặp đi lặp lại trong suốt một quãng thời gian dài Thói quen của trí não bao gồm cả khả năng tư duy lẫn cách cư xử của con người, chính nhờ sự phối hợp đồng

bộ này mà chúng ta thành thạo trong việc vận hành khả năng tư duy và khả năng xử

lý vấn đề Như vậy, có thể thấy gieo hành động gặt thói quen, gieo thói quen gặt tính cách, một đứa bé không thể học “chớp nhoáng” vài kĩ năng thì có trí thông minh hiệu quả hơn, mà các em cần được cung cấp cơ hội để rèn luyện như rèn luyện thói quen, với phương pháp và công cụ phù hợp với lứa tuổi [60], [61]

Vận dụng algorit trong lĩnh vực DTH người ta đã xây dựng “Thuật toán di truyền” Thuật toán di truyền (GA - Genetic Algorithm) là kỹ thuật phỏng theo quá trình thích nghi tiến hóa của các quần thể sinh học dựa trên học thuyết Darwin GA là phương pháp tìm kiếm tối ưu ngẫu nhiên bằng cách mô phỏng theo sự tiến hóa của con người hay của sinh vật Tư tưởng của thuật toán di truyền là mô phỏng các hiện tượng tự nhiên, là kế thừa và đấu tranh sinh tồn

Hình 1.1 Mô phỏng thuật toán di truyền (GA)

Năm 1960, John Holland [79] và các cộng đã giải thích các thuật toán di truyền dựa trên thuyết tiến hóa của ĐacUyn và sau đó nhóm tác giả đã nêu cá nguyên tắc cơ bản của thuật toán di truyền được xuất bản năm 1962 Năm 1989, David E Gold berg [72.] một học trò của John Holland đã mở rộng thêm về lý thuyết thuật toán di truyền Đến năm 1992 Michalewicz [83]đã phát triển và hoàn thiện phương pháp này; từ đó Thuật toán di truyền đã được áp dụng trong các lĩnh vực khác nhau

Năm 1994, Eiben, AE và cộng sự đã đề xuất cách tạo ra một giải pháp “con” bằng cách sử dụng các phương pháp trao đổi chéo và đột biến từ một cặp giao phối

“bố mẹ”[ 67], [97]

Năm 1996, Michalewicz đã xây dựng chương trình tiến hóa dựa trên giải thuật

di truyền (GA) và cấu trúc dữ liệu, tác giả đã giới thiệu một cách chi tiết vê các thuật toán di truyền [83]. Năm 2001, Schmitt Lothar M đã xuất bản “Lý thuyết về thuật toán di truyền”[91] Năm 2002 Goldberg, David nghiên cứu thiết kế đổi mới bài học

từ thuật toán di truyền [73].Năm 2006, các tài liệu của Fogel và cộng sự nghiên cứu ứng dụng thuyết tiến hóa trong giải thuật và hướng tới một triết lí mới về trí tuệ máy móc [69]

Hình 1.2 Sơ đồ thực hiện giải thuật di truyền

Hiện nay GA được xem như một công cụ mạnh mẽ để giải quyết các vấn đề về tìm kiếm và tối ưu hóa phức tạp như thời gian biểu, lập kế hoạch mua sắm, …

1.1.1.2 Lược sử nghiên cứu về algorit ở Việt Nam

Ở nước ta, những hoạt động liên quan đến khoa học về tư duy sáng tạo mới thực

sự bắt đầu vào cuối những năm 70 của thế kỉ XX những vẫn còn mang tính tự phát Lớp học đầu tiên về tư duy sáng tạo được tổ chức vào năm 1977 Người có công đưa

Bắt đầu

Nhận các tham số của bài toán

Khởi tạo quần thể ban đầu

Tính giá trị thích nghi

Sinh sản Điều kiện dừng

Lai ghép

Đột biến

Lựa chọn giải pháp tốt nhất

Kết thúc

khoa học sáng tạo vào Việt Nam đó là GS Phan Dũng với các tác phẩm như: Phương pháp luận sáng tạo khoa học - kĩ thuật giải quyết vẫn đề và ra quyết định; Các nguyên tắc sáng tạo cơ bản; Thế giới bên trong con người sáng tạo,…[17], [18], [19]

Cuốn sách đầu tiên về phương pháp luận sáng tạo được nhà xuất bản khoa học

và kĩ thuật Hà Nội xuất bản năm 1983 do Nguyễn Chân, Dương Xuân Bảo, Phan Dũng dịch đã đem đến cái nhìn mới mẻ về tư duy sáng tạo ở Việt Nam Cuốn sách

đã làm rõ TRIZ là gì, vận dụng TRIZ như thế nào trong giải quyết các vấn đề trong

kĩ thuật sáng chế Cuốn sách này còn giới thiệu về ARIZ cùng những quy luật phát triển khách quan trong kĩ thuật, 40 sáng chế cơ bản, Cuốn sách đã góp phần dấy lên phong trào phát huy sáng kiến, cải tiến hợp lí hóa trong sản xuất và đó cũng là tài liệu quý giá cho những ai quan tâm đến phương pháp tư duy sáng tạo trong khoa học, kĩ thuật

Năm 1991, trung tâm sáng tạo Khoa học - Kĩ thuật được thành lập tại Đại học Tổng Hợp Thành Phố Hồ Chí Minh này là Đại học Khoa học tự nhiên - Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh với mục đích dạy cho người bình thường trở nên sáng tạo

Nguyễn Văn Lê (1998) cùng với tác phẩm “Cơ sở khoa học của sự sáng tạo” đã trình bày một số cơ sở khoa học của việc giáo dục tính sáng tạo cho thanh thiếu niên như: Hệ thống khái niệm về năng lực, tài năng và tính sáng tạo; Khoa học về sự sáng tạo; Cơ sở tâm lí học, sinh lí thần kinh, khía cạnh xã hội của hoạt động sáng tạo; Bài học từ những con người sáng tạo [35]

Nguyễn Minh Triết (2000) với “Đánh thức tiềm năng sáng tạo” đã bước đầu tìm hiểu, phân tích về tính ì tâm lí và đề cập đến việc vận dụng 19 nguyên tắc sáng tạo vào giải quyết các bài toán cụ thể nhằm khắc phục tính ì tâm lí [48]

Nguyễn Cảnh Toàn (2004) với “Khơi dạy tiềm năng sáng tạo” đã đưa ra các vấn

đề về sáng tạo học như: khái niệm, nguồn gốc, cở sở thần kinh của hoạt động sáng tạo Quyển sách là tài liệu quý cho GV về cách thức, phương pháp dạy HS học tập sáng tạo Sách còn có 2 phụ lục đặc biệt về việc đo trí thông minh và 5 phương thức cải lão hoàn đồng [47]

Việc nghiên cứu, vận dụng TRIZ và ARIZ để bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS trong nhà trường phổ thông còn chưa được đề cập nhiều trong các công trình nghiên cứu ở nước ta Các nhà khoa học đã đã vận dụng các NTST của TRIZ và ARIZ để tạo

ra những sản phẩm mới có ích, phục vụ cho đời sống Còn GV, có thể dựa trên lối tư duy của các nhà khoa học để dạy cho HS cách tư duy khoa học, sáng tạo để đào tạo nhiều hơn nữa những con người sáng tạo, đáp ứng được nhu cầu của xã hội Dưới cách nhìn của thời đại mới, sáng tạo là nguồn tài nguyên cơ bản của con người, nguồn tài nguyên đặc biệt mà theo như các nhà khoa học Mỹ: bạn càng sử dụng nó nhiều thì bạn càng có nó nhiều hơn Sáng tạo là thứ có thể học được và dạy được vì vậy, giáo dục và rèn luyện tính sáng tạo sẽ càng đóng vai trò quan trọng như John Dewey nhận xét: “Mục đích giáo dục trẻ em không phải là thông tin về những giá trị của quá khứ

mà là sáng tạo những giá trị mới của tương lai”

1.1.2 Tổng quan nghiên cứu về năng lực nhận thức và phát triển năng lực nhận thức

1.1.2.1 Trên thế giới

Một người tiên phong của tâm lý học nhận thức, người đã làm việc bên ngoài ranh giới (cả trí tuệ và địa lý) của chủ nghĩa hành vi là Jean Piaget Từ năm 1926 đến những năm 1950 và đến những năm 1980, ông đã nghiên cứu những suy nghĩ, ngôn ngữ và trí thông minh của trẻ em và người lớn [92]

Năm 1956, Benjamin Bloom, một giáo sư của trường Đại học Chicago đưa ra thang đo NLNT [62] Thang cấp độ tư duy đầu tiên được xây dựng bởi Benjamin S Bloom bao gồm 6 cấp độ sau: 1 Biết (Knowledge) 2 Hiểu (Comprehension) 3 Vận dụng (Application) 4 Phân tích (Analysis) 5 Tổng hợp (Synthesis) 6 Đánh giá (Evaluation) Nhận thấy thang trên chưa thật sự hoàn chỉnh, vào giữa thập niên 1990 Lorin Anderson, một học trò của Benjamin Bloom, đã cùng một số cộng sự đề xuất

sự điều chỉnh như sau [86]: 1 Nhớ (Remembering) 2 Hiểu (Understanding) 3 Vận dụng (Applying) 4 Phân tích (Analyzing) 5 Đánh giá (Evaluating) 6 Sáng tạo (Creating)

Theo Thomas Armstrong “Sự ra đời của tâm lý học nhận thức, vốn được xem là dấu hiệu ưu việt trong giáo dục, các nhà giáo dục đã ngày càng quan tâm giúp học sinh phát triển các chiến lược suy nghĩ” Cũng theo Thomas Armstrong “Học sinh suy nghĩ như thế nào đã trở nên quan trọng hơn học sinh suy nghĩ đến cái gì” [45] Tác giả Ivan Dmitrievich Yunyk [80, tr73-82], nghiên cứu “Kỹ năng nhận thức của ngôn ngữ học tương lai: Nội dung, kết cấu và định hướng triển vọng của sự phát triển” Tác giả của bài báo chỉ rõ nội dung của các kỹ năng nhận thức trong tương lai

là một trong những phương tiện có được hoạt động và sử dụng kiến thức trong bối cảnh không gian thông tin ngày nay Theo tác giả, NLNT là tập trung vào khả năng thực hiện các quy trình với tinh thần cao hơn như: lập luận, sự hiểu biết, giải quyết vấn đề và ra quyết định Tác giả cũng đưa ra con đường tất yếu của sự phát triển NLNT, đó là “Sự chuyển tiếp liên tục giữa kiến thức - kỹ năng, sau đó là hình thành thói quen” Tác giả đề xuất một cách tiếp cận khác để xem xét kỹ năng nhận thức có thể được thực hiện thông qua việc xác định nội dung của các đối tượng tham gia vào hoạt động nhận thức Nội dung nghiên cứu của tác giả: Nghiên cứu các nội dung của NLNT  Nghiên cứu các cấu trúc của NLNT gồm các thành phần sau:

- Thành phần thứ nhất, thành phần rất quan trong đó là “Động lực”; Cấu trúc của động lực phải bao gồm động cơ - nguyên nhân cấp bách của hành động và hành động của cá nhân

- Thành phần thứ hai của NLNT: Thông qua kỹ năng nhận thức, ghi nhớ (nhận thức, chế biến, lưu trữ) và áp dụng các thông tin diễn ra

- Thành phần thứ ba của kỹ năng nhận thức: Thiết kế lại các thông tin cần thiết, loại bỏ hay giữ lại những thông tin cần, cuối cùng tổng kết lại, tái tạo và hình thành những tổng quát mới

Tác giả Ying- Tienwu [98] đã nghiên cứu phát triển NLNT học sinh tiểu học, nội dung chính là nghiên cứu tác động của hướng dẫn khoa học tới sự phát triển NLNT Nghiên cứu đã chỉ ra sự khác biệt giữ nhóm học sinh TN (sử dụng các phương pháp học tập nhằm phát triển NLNT) và nhóm ĐC (dạy theo phương pháp truyền thống) Mục đích của nghiên cứu khẳng định “kiến thức không thể được truyền trực tiếp mà phải được chủ động xây dựng bởi người học” Do đó, các nhà nghiên cứu đã đề nghị nhiều phương pháp giảng dạy hoặc các mô hình được dựa trên các khẳng định để thúc đẩy học tập khoa học của học sinh, sinh viên Ví dụ, khái niệm bản đồ chu kỳ học tập dạy học dự án giải thích, thiết kế xây dựng Model Nó cũng được đề xuất bởi các nhà giáo dục rằng sự tích hợp của nhiều phương pháp giảng dạy có thể thúc đẩy khái niệm học tập và kiến thức xây dựng của học sinh Tác giả Carlo Barone (Đại học Trento, Ý); Herman G van de Werfhorst (Đại học Amsterdam, Hà Lan) [ 65, pp 484-502] lại nghiên cứu khả năng nhận thức ở góc

độ so sánh giữa các quốc gia, đặc biệt là thị trường lao động ở các nước có trình độ

cao sẽ có khả năng nhận thức tốt hơn thị trường lao động ở các nước có trình độ thấp Như vậy khả năng nhận thức không chỉ dừng ở việc tiếp thu kiến thức mà còn ở sản phẩm đầu ra của mỗi công dân, đó là khả năng làm việc

Theo tài liệu điều tra về bồi dưỡng và đo kỹ năng nâng cao NLNT và phi nhận thức của Hội đồng Giáo dục châu Âu [96], đã thống kê, phân tích các số liệu đo lường về kỹ năng nhận thức và đưa ra kết luận về vai trò của kỹ năng nhận thức trong trường học, trong thị trường lao động cũng như nhiều lĩnh vực khác

Nhiều công trình nghiên cứu về phát triển NLNT của các tác giả và nhóm tác giả như: John B Carroll nghiên cứu về khả năng nhận thức của con người [81.]; Nhóm tác giả Randy G Floyd, Jeffrey J Evans, Kevin S McGrew [87, tr 155-177] nghiên cứu về khả năng nhận thức và thành tích toán học của trẻ trên 5 tuổi; Nhóm tác giả Lynn S Fuchs, Douglas Fuchs, Donald L Compton, Sarah R Powell, Pamela M Seethaler và Andrela (đại học Vanderbilt), tác giả Christopher Schatschneider (đại học Florida State) được Jack M Fletcher (đại học Houston) giới thiệu những nghiên cứu về mối tương quan NLNT với các vấn đề liên quan tới toán học của học sinh lớp 3 [80, tr 29-43], đều có chung kết luận NLNT thức ảnh hưởng lớn đến kết quả học tập

Nhóm tác giả: Gordon E.Taub (Trường Đại học Central Florida); Randy G.Floyd (Đại học Memphis); Timothy Z.Keith (Đại học Texas); Austin Kevin S McGrew ( Đại học Minnesota) đã nghiên cứu ảnh hưởng của NLNT với thành tích toán học, và kết quả đạt được “khả năng nhận thức có thể có những đóng góp quan trọng đối với sự hiểu biết, cũng như thành tích học tập cao hơn và xa hơn nữa” [75, tr 187-198]

Nhìn chung, đã có nhiều công trình nghiên cứu về NLNT Qua các nghiên cứu cho thấy về cấu trúc NLNT, ở đầu vào (cấu trúc bề mặt), năng lực được tạo thành từ tri thức, kỹ năng và thái độ Sau khi xử lý thông tin thì ở đầu ra (cấu trúc bề sâu), các thành tố đó trở thành năng lực hiểu, năng lực làm và năng lực ứng xử Các công trình tập trung nghiên cứu về NLNT cho thấy NLNT là năng lực tối cần thiết để nghiên cứu các môn khoa học cơ bản, trong đó có môn Sinh học Do đó đề tài nghiên cứu hướng phát triển NLNT tính quy luật của hiện tượng di truyền có tính thực tiễn cao

1.1.2.2 Ở Việt Nam

Ở Việt Nam, phát triển năng lực người học cũng được các nhà giáo dục quan tâm từ rất sớm, đặc biệt là những năm gần đây, có rất nhiều các công trình nghiên cứu

về phát triển năng lực người học

Năm 1995, Nguyễn Thế Khôi trong đề tài luận án tiến sĩ của mình đã nghiên cứu phương án xây dựng hệ thống bài tập để góp phần phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho HS [34] Năm 2001, Lê Văn Dũng [20] trong đề tài luận án tiến sĩ của mình đã nghiên cứu phát triển NLNT và tư duy cho học sinh THPT thông qua bài tập hóa học Năm 2008, Hoàng Thị Mỹ Hạnh [23] đã công bố công trình nghiên cứu

“Ứng dụng phương pháp trắc nghiệm khách quan để kiểm tra, đánh giá năng lực nhận thức môn Lịch sử ở Trường THCS” Tác giả đã đưa ra hình thức kiểm tra để đánh giá NLNT của HS thông qua đánh giá đặc điểm: chú ý, tưởng tượng, ghi nhớ, thông minh, năng khiếu… hay kiểm tra đánh giá kiến thức, kỹ năng, thái độ của HS Năm

2010, Nguyễn Thị Quốc Minh [38] với công trình nghiên cứu “Xây dựng hệ thống câu hỏi nhằm hình thành, phát triển năng lực nhận thức, đánh giá và thưởng thức tác phẩm văn chương của HS THPT” đã đưa ra các lập luận để thấy được tầm quan trọng của cách dạy, cách học nhằm phát huy NLNT của HS, đồng thời tác giả cũng đưa ra cách đánh giá NLNT thông qua hệ thống câu hỏi Năm 2011, Phạm Thị Huyền [33, tr 69-76] đã công bố công trình nghiên cứu “Phát triển năng lực nhận thức và tư duy logic cho HS trong các giờ ôn tập, luyện tập phần hóa học phi kim lớp 11 (nâng cao) bằng việc sử dụng sơ đồ tư duy”, tác giả đề cao vai trò của việc sử dụng sơ đồ tư duy

để nâng cao NLNT Năm 2012, tác giả Trần Doãn Vinh có đề cập đến vấn đề nâng cao NLNT của HS thông quan nâng cao kiến thức, kỹ năng, thái độ khi dạy bài “kiểu xâu-tin học 11”[ 57, tr 44-46] Năm 2016, Phan Khắc Nghệ nghiên cứu dạy học nhằm rèn luyện năng lực giải quyết vần đề cho HS trong dạy học phần DTH ở trường THPT chuyên [41] Năm 2016, Nguyễn Thị Hằng Nga [40] trong đề tài luận án tiến

sĩ của mình đã nghiên cứu năng lực tư duy logic cho HS bằng bài tập toán trong dạy học phần DTH, Sinh học 12-THPT, tác giả đã xây dựng cấu trúc năng lực tư duy cũng như quy trình dạy học DTH nhằm phát triển năng lực tư duy cho HS Cũng năm

2016, các tác giả Lê Đình Trung và Phan Thị Thanh Hội đã xuất bản cuốn sách “Dạy học theo đinh hướng hình thành và phát triển năng lực người học ở trường THPT”

[52] Trong đó, các tác giả đã khẳng định “NLNT là năng lực chung của HS Đó là năng lực thuần tâm thần gắn liền với các quá trình tư duy (quá trình nhận thức) như năng lực ngôn ngữ; năng lực tính toán và suy luận logic, tư duy trừu tượng; năng lựcgiải quyết vấn đề; năng lực tri giác không gian; năng lực sáng tạo; năng lực cảm xúc; năng lực tương tác; năng lực trí nhớ, năng lực tự học; năng lực ngoại ngữ, năng lực công nghệ… và năng lực suy nghĩ về cách suy nghĩ - siêu nhận thức Mỗi NLNT này trong nhóm NLNT lại gồm các năng lực cụ thể, năng lực thành phần”

Năm 2017, Tác giả Đặng Văn Hồ và Đặng Thị Thùy Dương đã nghiên cứu phát triển NLNT của HS trong DH Lịch Sử ở trường THPT [24] Năm 2019 Nguyễn Thị

Hà đã nghiên cứu quy trình vận dụng quan hệ nhân quả trong dạy học nhắm phát triển cho HS năng lực nhận thức tinh quy luật của hiện tượng di truyền , sinh học 12 THPT Tác giả đã nghiên cứu và đề xuất quy trình xây dựng các bài toán nhận thức trong DH tính quy luật của hiện tượng di truyền đồng thời đề xuất thang đo các mức

độ nhận thức của HS [22] Cùng năm 2019, tác giả [15], Tác giả Nguyễn Dương Hoàng và Nguyễn Thái Minh An [25]

Nhìn chung, NLNT được đề câp tới ở nhiều công trình nghiên cứu thuộc các lĩnh vực khác nhau Hầu hết các công trình nghiên cứu đều đề cập đến NLNT là năng lực tối quan trọng trong việc hình thành thế giới quan ở tất cả các lĩnh vực khoa học Như vậy, có thể thấy ở trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng, đã và đang có nhiều công trình nghiên cứu về năng lực và dạy học theo hướng hình thành

và phát triển năng lực cho người học Các năng lực cốt lõi được tập trung nghiên cứu như năng lực giải quyết vấn đề, năng lực tư duy, năng lực nhận thức…Để góp phần hình thành và phát triển năng lực cho HS, chúng tôi tập trung nghiên cứu phát triển NLNT tính quy luật của hiện tượng di truyền cho HS 12 - THPT

Thuật ngữ algorit có nhiều cách hiểu khác nhau Trong toán học, algorit là một trong những khái niệm cơ sở Có khoảng hơn 20 định nghĩa khác nhau về thuật ngữ algorit [43] Trong suốt thời gian dài của lịch sử phát triển toán học, algorit được dùng theo nghĩa: Algorit là một hệ thống chặt chẽ và rõ ràng các quy tắc nhằm xác định một dãy các thao tác trên đối tượng sao cho sau một số hữu hạn bước thực hiện các thao tác, ta đạt được mục tiêu định trước [32] Như vậy, có thể hiểu algorit toán học là một trình tự tuyệt đối chặt chẽ các thao tác cần thiết để giải một bài toán Mỗi thao tác được xác định một cách chính xác, không phụ thuộc vào đặc thù của từng bài toán cụ thể và cũng không phụ thuộc vào khả năng sáng tạo của mỗi con người [8](Xem hình 1.1)

Với thời gian, cách hiểu thuật ngữ algorit trở nên mở rộng hơn Có thể định nghĩa “algorit là hàng loạt các chỉ dẫn hoặc các bước tuần tự để giải quyết một vấn đề

cụ thể” hay “algorit là bộ các chỉ dẫn, cung cấp hàng loạt các bước cần thiết để tìm ra lời giải cho một vấn đề”[9], [16]

Ngày nay, thuật ngữ algorit còn được hiểu rộng hơn: “Algorit là bất kì chương trình nào đủ rõ ràng gồm các hành động (thao tác) thực hiện một công việc

nào đó”[16]

Ví dụ, algorit chia số nhị phân

Nguyên tắc của phép chia số nhị phân là thực hiện phép so sánh một phần của

số bị chia (số bit đầu tiên bằng với số bit của số chia) với số chia, nếu số bị chia lớn hơn số chia thì thương số = 1, thực hiện phép trừ, ngược lại thì thương số = 0, sau

đó dịch trái phần còn lại của số bị chia một bit (hoặc dịch phải số chia 1 bit) rồi tiếp tục thực hiện bài toán so sánh giống như trên Công việc được lặp lại cho đến khi chấm dứt

Hình 1.3 Algorit chia số nhị phân

Algorit sáng chế

Algorit sáng chế là cách gọi tắt của thuật ngữ “Algorit giải các bài toán sáng chế”, tiếng Nga là Алгоритм Решения Изобретательких Задач viết tắt theo tiếng Nga là АРИЗ, chuyển sang ký tự la tinh là ARIZ

ARIZ được hiểu là chương trình logic mang tính định hướng, gồm nhiều bước nhằm tổ chức hợp lý và có hiệu quả quá trình suy nghĩ nhằm giải quyết các bài toán sáng chế Khi sử dụng ARIZ, bằng những kinh nghiệm, tri thức của cá nhân, người học phân tích quy luật phát triển khách quan và tìm ra mối quan hệ của các sự vật, hiện tượng, quá trình để đưa ra lời giải và thể hiện lời giải thành thao tác, quy trình Theo cách này, người học có thể đơn giản hóa các vấn đề phức tạp, nhận thức được cái bản chất, quy luật vận động khách quan của đối tượng, đúc rút kinh nghiệm cho bản thân, sáng tạo ra phương thức nhận thức của chính mình

ARIZ có tính mềm dẻo và linh hoạt hơn so với algorit toán học nên phạm vi ứng dụng cao hơn và phát huy được vai trò sáng tạo của chủ thể trong quá trình sử dụng

Do vậy, algorit có thể được áp dụng vào bất kì lĩnh vực nào trong đời sống

Bắt đầu

Số bị chia – số chia

Thương số = 1

Kết quả dương

Việc xây dựng các algorit DH dựa trên cách tiếp cận nghĩa rộng của thuật ngữ algorit Với cách tiếp cận này, mỗi người tự liệt kê và sắp xếp những công việc mà mình phải làm thành các nhóm và xây dựng cho mỗi nhóm ấy một algorit phù hợp nhất Trong quá trình học, trước các tình huống cụ thể đặt ra, người học chỉ cần xác định mục tiêu rồi sử dụng các algorit tương tự để thực hiện Quá trình này sẽ có được

sự tối ưu cả về quá trình thực hiện lẫn kết quả Như vậy lúc này quá trình dạy - học thực chất là quá trình dạy và học các algorit [9]

Trong DH, để giúp HS học tập tốt, các nhà nghiên cứu lý luận DH đã tìm cách xây dựng các algorit học tập, từ đó xây dựng nên phương pháp DH algorit Bản chất của phương pháp DH này là xây dựng các bước đi theo một trình tự hợp lí cho từng vấn đề học tập để giúp HS thực hiện tuần tự các bước đi ấy nhằm lĩnh hội và nắm vững kiến thức

Vấn đề quan trọng nhất trong phương pháp DH algorit là thiết kế được một phương án tối ưu cho từng vấn đề học tập cụ thể bởi vì mỗi vấn đề học tập có thể có nhiều phương án dạy và học khác nhau Nhiệm vụ đặt ra với nhà giáo dục là phải chọn được phương án nào mà các bước đi chặt chẽ, ít thao tác, loại trừ được các bất hợp lí nhưng lại dễ thực hiện với HS, đạt hiệu quả nhanh nhất và cao nhất

Đặc điểm của phương pháp DH này là nội dung bài học được chia nhỏ thành các bước, các công đoạn để HS giải quyết công việc từng phần Bằng việc chia nhỏ nội dung kiến thức ban đầu, đã tạo ra tính vừa sức, khả năng huy động hoạt động tập thể, và kĩ năng tổng hợp kiến thức cho HS Mỗi bước đi là một mức độ nhận thức và các bước đi nhất định dẫn HS tới đích cho nên đây là phương án có tính hiệu quả cao

Lý thuyết giải các bài toán sáng chế

Lý thuyết giải các bài toán sáng chế (theo tiếng Nga là Теория Решения Изобретательских Задач, chuyển tự theo tiếng La tinh là Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch, viết tắt TRIZ) là phương pháp luận tìm kiếm những giải pháp kỹ thuật mới, cho những kết quả khả quan, ổn định khi giải những bài toán khác nhau, thích hợp cho việc dạy và học với đông đảo quần chúng [117]

TRIZ là một lí thuyết tương đối khái quát về sự phát triển của các hệ thống, TRIZ không ở mức khái quát cao nhất như triết học biện chứng và cũng không riêng

về sự phát triển của một lĩnh vực cụ thể nào Vì vậy, việc xây dựng TRIZ dựa trên một số cách tiếp cận sau:

Thứ nhất: Các quy luật sáng tạo phải dựa trên các quy luật phát triển

Theo định nghĩa, sáng tạo phải có tính mới Điều này phản ánh: Sáng tạo tạo ra

sự thay đổi, tạo ra những cái mới, khác với cái đã có Tuy nhiên, không phải sự thay đổi nào cũng là sáng tạo vì sáng tạo đòi hỏi sự thay đổi phải gắn liền với lợi ích Tương tự như vậy, sáng tạo tạo ra sự đa dạng, làm tăng tính đa dạng nhưng không phải sự đa dạng nào cũng là sáng tạo nếu như sự đa dạng đó không đem lại lợi ích

Dễ nhận thấy, sáng tạo tạo ra sự phát triển (khác với cái cũ, cái đã có, cái đã biết); phát triển còn phải có ích lợi, tiến bộ, hoàn thiện Nói cách khác, sáng tạo tạo ra

sự phát triển và ngược lại trong sự phát triển có sáng tạo Theo GS Altshuller, đi tìm các quy luật sáng tạo chính là đi tìm các quy luật phát triển chứ không phải là đi tìm các quy luật tư duy sáng tạo như cách tiếp cận truyền thống

Thứ hai: Sáng tạo của con người mang cả tính chủ quan và tính khách quan

Những sáng tạo của con người, một mặt mang tính chủ quan vì chúng được tạo

ra bởi những con người cụ thể mặt khác, những sáng tạo của con người được tự nhiên, xã hội tiếp nhận một cách đầy đủ, ổn định và bền vững mới là những sáng tạo tạo ra sự phát triển thực sự Tuy sự phát triển này do con người tạo ra nhưng nó vẫn phải tuân thủ các quy luật phát triển khách quan GS Altshuller cho rằng các nhà sáng tạo phải ưu tiên đi tìm những quy luật phát triển khách quan và người sáng tạo tốt là người sau khi nắm được các quy luật nói trên biết điều khiển tư duy và hành động đi theo chúng

Thứ ba: Cơ chế định hướng và tư duy định hướng

Hình 1.4: Cơ chế định hướng trong tư duy

Nhược điểm của phương pháp thử sai là thiếu cơ chế định hướng từ bài toán đến lời giải Khi chúng ta tìm được cơ chế định hướng là ta đã khắc phục được nhược

Lời giải Vấn đề (bài toán)

Cơ chế định hướng

điểm này Mặt khác, chính vì biết định hướng giải bài toán giúp người giải có được

“điểm tựa” để không cho tính ì tâm lí lôi kéo suy nghĩ về phía quen thuộc, đã biết Nói cách khác, cơ chế định hướng giúp người giải khắc phục được tính ì tâm lí làm cản trở sự sáng tạo, có những tiêu chuẩn khách quan để đánh giá vấn đề

Theo Altshuller, chính quy luật phát triển khách quan, khi được phản ánh trong tư duy của người giải bài toán sẽ đóng vai trò là cơ chế định hướng cho việc giải các bài toán sáng tạo và TRIZ tập trung vào việc xây dựng cơ chế định hướng từ bài toán đến lời giải và ngày càng được hoàn thiện nhằm giúp người giải có tư duy định hướng

Thứ tư: Phát triển của con người là gắn liền với phát triển công cụ lao động

Thực tế phát triển của con người cho thấy, những thành tựu đạt được qua các thời đại, chủ yếu là nhờ con người sáng chế và làm việc bằng các công cụ ngày càng hoàn thiện hơn trước chứ không phải là do năng lực cơ thể Vì vậy, cách tiếp cận của TRIZ là xây dựng phương pháp luận sáng tạo và đổi mới dựa trên các quy luật phát triển khách quan độc lập với cơ thể con người

Như vậy có thể thấy, TRIZ là hệ thống các công cụ dành cho chức năng sáng tạo, tư suy sáng tạo Những công cụ này được xây dựng dựa trên các quy luật khách quan, có thể dạy và học được, đem lại lợi ích lớn cho người sử dụng

Tác giả của TRIZ, G.S Altshuller, bắt đầu nghiên cứu, xây dựng lý thuyết

từ 1946 Tiền đề cơ bản của TRIZ là: các hệ kỹ thuật phát triển tuân theo các quy luật khách quan, nhận thức được Chúng được phát hiện và sử dụng để giải một cách có ý thức những bài toán sáng chế TRIZ được xây dựng như là một khoa học chính xác,

có lĩnh vực nghiên cứu riêng, các phương pháp riêng, ngôn ngữ riêng, các công cụ riêng Hạt nhân của TRIZ là thuật toán giải các bài toán sáng chế (viết tắt theo tiếng Nga là ARIZ) [17]

ARIZ là một chương trình các hành động tư duy có định hướng, được kế hoạch hóa Nó có mục đích tổ chức hợp lý và làm tích cực hóa tư duy sáng tạo, bước đầu tạo

cơ sở cho lý thuyết chung về tư duy định hướng ARIZ có tính logic và linh động Về mặt logic, ARIZ có tác dụng phân nhỏ bài toán sáng chế thành từng phần, vừa sức với người giải bình thường Về mặt linh động, nó khai thác tới mức lớn nhất mặt mạnh của từng người giải như kiến thức, kinh nghiệm, trí tưởng tượng, linh tính và hạn

chế mặt yếu như tính ì tâm lý, sự phân tán trong suy nghĩ Lợi ích của ARIZ nói chung là nâng cao hiệu suất tư duy sáng tạo giải quyết vấn đề và ra quyết định

Ý nghĩa của TRIZ và ARIZ là ở chỗ xây dựng tư duy định hướng nhằm đi đến lời giải bằng con đương ngắn nhất dựa trên các quy luật phát triển khách quan và sử dụng chương trình tuần tự các bước, có kết hợp một cách hợp lý 4 yếu tố: tâm lý, logic, kiến thức và trí tưởng tượng TRIZ được sử dụng có hiệu quả ở nhiều lĩnh vực khác nhau và đem lại những giá trị tốt đẹp đối với sự phát triển của nhân loại Lý thuyết TRIZ là môn khoa học sáng tạo có thể nói là biến những khả năng sáng tạo vô

lý thành hiện thực thông qua các phương pháp luận và loại trừ

Trong quá trình DH, vận dụng quan điểm, phương pháp luận của TRIZ, chúng

ta có thể tổ chức các hoạt động nhận thức của HS sao cho phát huy tối đa năng lực tư duy sáng tạo, tính tích cực trong hoạt động chiếm lĩnh khoa học và hình thành cho người học tư duy khoa học trong giải quyết các vấn đề học tập cũng như các vấn đề của đời sống

1.2.1.2 Phân loại algorit

Có hai kiểu algorit DH là algorit nhận biết và algorit biến đổi

Trong ví dụ này, x là sự di truyền tính trạng màu sắc hoa và A có thể là một trong bốn quy luật di truyền: quy luật phân li, quy luật phân li độc lập, quy luật tương tác gen và quy luật liên kết gen

b Algorit biến đổi

Tất cả những algorit không phải là algorit nhận biết đều là algorit biến đổi

Trong một algorit biến đổi có thể chứa đựng những thao tác (thậm chí cả algorit nhận biết) Ngược lại, một algorit nhận biết có thể bao gồm những thao tác (hoặc algorit biến đổi)

Ví dụ: Xây dựng algorit giải bài tập qui luật di truyền:

Bước 1: Biện luận và xác định quy luật di truyền

Bước 2: Qui ước gen

Bước 3: Xác định kiểu gen của cơ thể

Bước 4: Viết sơ đồ lai

Bước 5: Tìm các yêu cầu của bài toán

Để giải bài toán, HS tiến hành thao tác theo các bước của algorit hoạt động (kiểu algorit biến đổi) nhưng trong quá trình đó HS phải tiến hành thao tác phân tích nhận biết sản phẩm hoặc dữ kiện đề bài, đây là một thao tác trong algorit nhận biết Trong ví dụ trên, ở bước 1, để xác định được quy luật di truyền chi phối, HS tiến hành các thao tác của algorit nhận biết quy luật di truyền

1.2.2 Năng lực nhận thức

1.2.2.1 Khái niệm năng lực nhận thức

Theo các tác giả Vũ Trọng Dung, Lê Doãn Tá, Lê Thị Thủy “Năng lực nhận thức của con người là sự kết tinh năng lực trí tuệ với vốn tri thức, các phương tiện và phương thức nhận thức, kinh nghiệm nhận thức thế giới mà nhận loại có được ở mỗi thời đại” Quan niệm của các tác giả Nguyễn Hữu Vui, Nguyễn Ngọc Long thì “Nhận thức là quá trình phản ảnh biện chứng, tích cực, tự giác và sáng tạo thế giới khách quan vào trong đầug óc của con người trên cơ sở thực tiễn” Nói gọn hơn “Nhận thức

là quá trình phản ánh thực tại khách quan vào đầu óc của con người, kết quả là có hiểu biết về thế giới và vận dụng vào cuộc sống”, cùng với nghĩa của “Năng lực là sự kết hợp hợp lí kiến thức, kĩ năng và sự sẵn sàng tham gia để cá nhân hành động có trách nhiệm và biết phê phán tích cực, hướng tới giải pháp cho các vấn đề" , hay hiểu tóm tắt “Năng lực là khả năng thực hiện thành công một hoạt động trong tình huống mới” Có thể hiểu “NLNT là khả năng phản ánh và tái tạo hiện thực khách quan trong

tư duy của con người, thông qua quá trình giải quyết vấn đề theo một logic xác định” Dấu hiệu cơ bản của NLNT là khám phá được các đặc điểm bản chất của đối tượng,

hệ thống hóa được những đặc điểm đó và mô hình hóa được đặc điểm đối tượng nhận thức, sử dụng được vào cuộc sống

1.2.2.2 Các mức độ của năng lực nhận thức

Thang Cấp độ Tư duy đầu tiên được xây dựng bởi Benjamin S Bloom (1956), thường được gọi tắt là Thang Bloom bao gồm 6 cấp độ sau [62]:

1 Biết (Knowledge) 4 Phân tích (Analysis)

2 Hiểu (Comprehension) 5 Tổng hợp (Synthesis)

3 Vận dụng (Application) 6 Đánh giá (Evaluation)

Phân loại tư duy của Bloom theo mục tiêu giáo dục được cụ thể như sau:

Cấp độ Khái niệm Từ khóa

Biết Nhớ lại thông tin Xác định, miêu tả, gọi tên, phân loại,

nhận biết, mô phỏng, làm theo

Hiểu Hiểu nghĩa, diễn giải khái

niệm

Tóm tắt lại, thực hiện, tạo dựng, mô phỏng, dự đoán, chuẩn bị

Vận dụng Sử dụng thông tin hay khái

niệm trong tình huống mới

Thiết lập, thực hiện, tạo dựng, mô phỏng, dự đoán, chuẩn bị

Phân tích

Chia nhỏ thôn tin và khái niệm thành những phần nhỏ hơn để hiểu đầy đủ hơn

So sánh, đối chiếu, phân chia, phân biệt, lựa chọn, phân tích

Tổng hợp Ghép các ý với nhau để tạo

nên nội dung mới

Phân loại, khái quát hóa, cấu trúc lại

Đánh giá Đánh giá chất lượng Đánh giá, phê bình, phán đoán, chứng

minh, tranh luận, biện hộ

Tuy nhiên, sự thay đổi về cách thức dạy của GV và cách thức học tập của HS đã khiến cho thang phân loại tư duy theo Bloom chưa thật đầy đủ

Nhận thấy thang trên chưa thật sự hoàn chỉnh, vào giữa thập niên 1990 Lorin Anderson, một học trò của Benjamin Bloom, đã cùng một số cộng sự đề xuất sự điều chỉnh Thang Cấp độ Tư duy Bloom như sau (86):

1 Nhớ (Remembering) 4 Phân tích (Analyzing)

2 Hiểu (Understanding) 5 Đánh giá (Evaluating)

3 Vận dụng (Applying) 6 Sáng tạo (Creating)

Hình 1.5 Thang đo năng lực nhận thức của Benjamin Bloom và Lorin Anderson

Có ba sự thay đổi đáng lưu ý trong sự điều chỉnh của Lorin Anderson so với Thang Bloom: cấp độ tư duy thấp nhất là Nhớ thay vì Biết, cấp Tổng hợp được bỏ đi

và đưa thêm Sáng tạo vào mức cao nhất, các danh động từ được thay cho các danh từ

Sự điều chỉnh này sau đó đã nhận được sự ủng hộ bởi đa số các cơ sở giáo dục, nhất

là các trường đại học - nơi đề cao các hoạt động giúp phát triển năng lực sáng tạo của người học Lorin Anderson lưu tâm tới những nhân tố ảnh hưởng đến việc dạy và học trong phạm vi rộng hơn Không giống với phiên bản năm 1956, phiên bản phân loại

tư duy của Lorin Anderson phân biệt “biết cái gì” - nội dung của tư duy và “biết như thế nào” - tiến trình được sử dụng để giải quyết vấn đề Theo bảng phân loại tư duy mới này, mỗi cấp độ kiến thức có thể tương đương với mỗi cấp độ của quá trình nhận thức Vì vậy, HS có thể nhớ được những kiến thức về sự kiện hoặc những kiến thức

về tiến trình, hiểu được những kiến thức khái niệm hoặc siêu nhận thức Người học cũng có thể phân tích những kiến thức siêu nhận thức hoặc những kiến thức sự kiện Theo Lorin Anderson và cộng sự “Học tập có ý nghĩa cung cấp cho học sinh những kiến thức và quá trình nhận thức mà các em cần để giải quyết được vấn đề”:

Mức độ Khái niệm Từ khóa

Nhớ

Lấy được những thông tin chính xác từ bộ nhớ

Nhận biết, tìm được, trả lời, kể tên, viết lại

Hiểu

Tìm ra ý nghĩa từ những tài liệu giảng dạy hoặc kinh nghiệm giáo dục

Giải thích, lấy ví dụ, phân loại, tóm tắt, suy luận, so sánh

Vận dụng Là sử dụng tiến trình Thi hành, thực hiện

Phân tích

Chia khái niệm thành những phần nhỏ và chỉ ra mối quan hệ của chúng với tổng thể

Phân biệt, tổ chức, quy nạp

Đánh giá Phán xét dựa trên các tiêu chí và

các chuẩn

Kiểm tra, phê bình

Sáng tạo

Tạo ra cái mới từ những thông tin

cũ hoặc nhận biết những yếu tố cấu thành của một cấu trúc mới

Tạo ra, lập kế hoạch, sản xuất

Thực hiện theo Thông tư 22/2016/TT-BGDĐT ngày 22 tháng 9 năm 2016[3] việc đánh giá kết quả học tập của HS được thực hiện với 2 hình thức: đánh giá thường xuyên và đánh giá định kì Tại khoản 2, điểm c, điều 10 về đánh giá định kì

có nêu rõ: đề kiểm tra định kì phù hợp với chuẩn kiến thức và được thiết kế theo 4 mức độ:

Mức độ 1 (nhận biết) được định nghĩa là sự nhớ, thuộc lòng, nhận biết được và

có thể tái hiện lại các dữ liệu, các sự việc đã biết hoặc đã học trước đây Điều đó có nghĩa là một HS có thể nhắc lại một loạt dữ liệu, từ các sự kiện đơn giản đến các khái niệm lí thuyết, tái hiện trong trí nhớ những thông tin cần thiết Đây là mức độ hành vi thấp nhất đạt được trong lĩnh vực nhận thức

Các động từ

thường dùng Các câu hỏi gợi ý Những sản phẩm

Kể, liệt kê, nêu tên,

Nói với ai ? Tìm nghĩa của ? Câu nào đúng hay sai ?

Liệt kê các biểu hiện chính

Lập biểu thời gian các sự kiện Nhận biết các sự kiện, nội dung Lập danh sách các thông tin

Kể tên các nhân vật Lập biểu đồ thể hiện

Viết các chữ số

Đọc thuộc lòng

Trích dẫn 1 câu từ nội dung bài Mức độ 2 (thông hiểu) được định nghĩa là khả năng nắm bắt được ý nghĩa của tài liệu Học sinh hiểu được các khái niệm cơ bản, có khả năng giải thích, diễn đạt được kiến thức đã học theo ý hiểu của mình và có nêu câu hỏi và trả lời được các câu hỏi tương tự hoặc gần vớ các ví dụ đã được học trên lớp Điều đó có thể được thể hiện bằng việc chuyển tài liệu từ dạng này sang dạng khác (từ các ngôn từ sang số liệu ), bằng cách giải thích được tài liệu (giải thích hoặc tóm tắ), mô tả theo ngôn từ của cá nhân Hành vi ở mức độ này cao hơn so với mức độ nhận biết

Các động từ

thường dùng Các câu hỏi gợi ý Những sản phẩm

Giải thích, diễn giải,

phác thảo, thảo luận,

phân biệt, dự đoán

khẳng định lại, so

sánh, mô tả

Em có thể viết bằng chính ngôn từ của mình ?

Làm … thể hiện chuỗi các sự kiện Viết một báo cáo tóm tắt về một nội dung

Chuẩn bị một biểu đồ thể hiện một nội dung

Em có thể đưa ra một ví dụ làm rõ ý ?

Em có thể mô tả một ý chính ?