vận dụng triz vào dạy học bài tập quy luật di truyền (sinh học 12)

Trong Sinh học, các tác giả trên thế giới chủ yếu nghiên cứu và ứng dụng TRIZ vào giải quyết các vấn đề thuộc lĩnh vực khoa học ứng dụng sinh học đặc biệt là các vấn đề về sinh thái: Ngư

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

HOÀNG THANH TÂM

VẬN DỤNG TRIZ VÀO DẠY HỌC BÀI TẬP

QUY LUẬT DI TRUYỀN (SINH HỌC 12)

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

Mã số: 60.14.01.11

LUẬN VĂN THẠC SĨ GIÁO DỤC HỌC

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

THÁI NGUYÊN – 2013

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là hoàn toàn trung thực chưa từng được công

bố trong một công trình khoa học nào

Tác giả

Hoàng Thanh Tâm

LỜI CẢM ƠN

Tác giả luận văn xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS TS

Nguyễn Phúc Chỉnh đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện để

tác giả hoàn thành luận văn

Tác giả xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong khoa Sinh – KTNN, khoa Sau Đại học trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên đã tạo điều kiện giúp đỡ tác giả nghiên cứu, học tập và hoàn thành luận văn

Xin cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này

Thái Nguyên, ngày 10 tháng 04 năm 2013

Tác giả

Hoàng Thanh Tâm

MỤC LỤC

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục các bảng v

Danh mục các hình v

Danh mục chữ viết tắt vi

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 5

1.1 Tổng quan tài liệu 5

1.1.1 Tình hình nghiên cứu TRIZ trên thế giới 5

1.1.2 Tình hình nghiên cứu TRIZ trong nước 7

1.2 Cơ sở lý thuyết của TRIZ 9

1.2.1 Các phương pháp giải quyết vấn đề trước TRIZ 9

1.2.2 Lý thuyết giải quyết các vấn đề sáng tạo (TRIZ) 12

1.2.3 Các yếu tố và quá trình tâm lý ảnh hưởng tới quá trình tư duy sáng tạo 17

1.3 Cơ sở thực tiễn của đề tài 22

1.3.1 Điều tra thực trạng dạy – học bài tập quy luật di truyền của giáo viên ở trường phổ thông 22

1.3.2 Khả năng giải bài tập quy luật di truyền của HS ở trường phổ thông 26

CHƯƠNG 2: VẬN DỤNG TRIZ VÀO DẠY HỌC BÀI TẬP QUY LUẬT DI TRUYỀN 29

2.1 Các kỹ thuật (nguyên tắc) sáng tạo cơ bản của TRIZ 29

2.2 Các dạng bài tập quy luật di truyền 36

2.2.1 Các dạng bài tập về quy luật di truyền của Menđen 36

2.2.2 Bài tập về quy luật di truyền liên kết 38

2.2.3 Bài tập về quy luật tác động qua lại giữa các gen 39

2.2.4 Bài tập về quy luật di truyền liên kết giới tính 42

2.3 Vận dụng TRIZ vào dạy học bài tập quy luật di truyền (SH 12) 43

2.3.1 Sử dụng Algorit để nhận biết dạng bài tập quy luật di truyền 43

2.3.2 Vận dụng các nguyên tắc sáng tạo vào hướng dẫn học sinh giải bài tập quy luật di truyền (SH 12) 45

2.4 Giáo án mẫu 50

CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 54

3.1 Mục đích - nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 54

3.1.1 Mục đích thực nghiệm sư phạm 54

3.1.2 Nhiệm vụ thực nghiệm sư phạm 54

3.2 Nội dung và phương pháp thực nghiệm 54

3.2.1 Nội dung thực nghiệm 54

3.2.2 Phương pháp thực nghiệm 55

3.3 Kết quả thực nghiệm sư phạm 59

3.4 Kết luận chung về thực nghiệm sư phạm 64

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 65

TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 PHỤ LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Nguyên nhân HS chưa đạt hiệu quả cao khi giải bài tập QLDT 22

Bảng 1.2: Lý do HS cần học cách giải bài tập QLDT 23

Bảng 1.3: Phương tiện giúp HS học cách giải bài tập QLDT 24

Bảng 1.4: Thời gian dạy bài tập QLDT của GV phổ thông 24

Bảng 1.5: Phương pháp giảng dạy bài tập QLDT của GV phổ thông 25

Bảng 1.6: Kết quả điều tra khả năng giải bài tập QLDT của HS phổ thông 27

Bảng 3.1: Kết quả chọn lớp thực nghiệm và giáo viên thực nghiệm 57

Bảng 3.2: Tần suất điểm kiểm tra 60

Bảng 3.3: Tần suất hội tụ tiến điểm kiểm tra 61

Bảng 3.4: Kiểm định  điểm kiểm tra 62

Bảng 3.5: Phân tích phương sai điểm kiểm tra 63

DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Nguồn kiến thức của TRIZ 13

Hình 1.2: Sơ đồ khối chương trình giải các bài toán 16

Hình 1.3: Mô hình tính nhạy bén của tư duy 21

Hình 3.1 Biểu đồ tần suất điểm kiểm tra 60

Hình 3.2: Đồ thị tần suất hội tụ tiến của các bài kiểm tra 61

18 TRIZ Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch

Lý thuyết giải quyết vấn đề sáng tạo

là học cách học, cách nghĩ, cách phát hiện và giải quyết vấn đề Những năm gần đây, sự nghiệp giáo dục đã thay đổi mục tiêu: lấy người học là trung tâm, giúp HS phát triển toàn diện

Luật Giáo dục số 38/2005/QH11 ngày 14/ 06/ 2005, điều 28.2 đã ghi:

“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; bồi dưỡng phương pháp tự học, rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh” [1]

Thế nhưng, việc lựa chọn và sử dụng phương pháp dạy học như thế nào

để nâng cao chất lượng giảng dạy là một vấn đề không đơn giản, đòi hỏi các nhà giáo dục phải quan tâm đầu tư, nghiên cứu Trong quá trình học tập, nghiên

cứu, chúng tôi nhận thấy TRIZ với tư cách là phương pháp dạy học có hệ thống

đáp ứng được rất nhiều yêu cầu của đổi mới phương pháp dạy học ngày nay

1.2 Xuất phát từ thực trạng dạy học bài tập quy luật di truyền ở trường phổ thông

Chương trình Di truyền học (Sinh học 12) là chương trình khó, đây là

chương trình tiếp nối và đi sâu hơn chương trình di truyền học ở lớp 9 Đặc biệt

là phần kiến thức về các QLDT và bài tập QLDT Các dạng bài tập QLDT trong chương trình Sinh học 12 đa dạng và phức tạp hơn các dạng bài tập ở lớp 9 Điều

đó, đòi hỏi người học phải nắm vững lý thuyết về QLDT để vận dụng vào giải

các bài tập Đồng thời, GV cần rèn luyện cho HS khả năng tư duy logic để giúp các em tư duy có hệ thống trong quá trình giải bài tập

Tuy nhiên, việc phát huy tính tích cực và sáng tạo của HS khi học sinh học ở các trường phổ thông hiện nay chưa thực sự đạt hiệu quả cao Đặc biệt

là trong quá trình dạy – học cách giải các bài tập di truyền Nguyên nhân chủ yếu là do GV chọn lựa, phối hợp các phương pháp, biện pháp giảng dạy chưa phù hợp, chưa tạo được nhu cầu học cho HS, phát huy tính sáng tạo để nâng cao khả năng nhận thức và tư duy của bản thân Để nâng cao hiệu quả dạy học, GV phải nắm rõ cơ sở lý thuyết, tính quy luật của các dạng bài tập và cách giải từng dạng, từ đó lựa chọn phương pháp, biện pháp dạy học cụ thể Nguyên nhân thứ hai là do hệ thống kiến thức về các cách giải bài tập chưa được cung cấp đầy đủ và có hệ thống cho người học Việc dạy học bài tập vẫn mang tính chất luyện thi, nhiệm vụ phát triển tư duy sáng tạo cho HS chưa thực sự được chú trọng, HS vẫn còn học và giải bài tập theo lối thụ động

1.3 Xuất phát từ ƣu điểm của Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch (TRIZ)

Lý thuyết giải các bài toán sáng chế (theo tiếng Nga là Теория

решения изобретательских задач, chuyển tự 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 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 [6], [9], [25]

TRIZ cũng có tính linh hoạt, mềm dẻo: cùng một bài toán, một vấn đề có thể giải theo nhiều cách tùy theo năng lực của người giải, giúp người giải

không cảm thấy khó khăn khi đứng trước bài toán, mà muốn giải nó, người giải cũng phải tư duy, suy luận áp dụng cho bài toán cụ thể, và cứ như vậy tư duy

HS sẽ phát triển sau mỗi lần giải một bài cụ thể Các phương pháp giải những bài toán được cụ thể hóa bằng các algorit sáng chế mang lại lợi ích thiết thực cụ thể nhất, đó là đi đến kết quả bài toán chính xác, nhanh chóng, tránh mò mẫm mất nhiều thời gian Do đó, TRIZ giúp phát huy tính tích cực, tư duy có định hướng của HS [25]

Xuất phát từ những lý do trên, chúng tôi lựa chọn đề tài “Vận dụng TRIZ

vào dạy học bài tập quy luật di truyền (Sinh học 12)”

2 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của TRIZ để ứng dụng vào trong dạy học bài

tập QLDT (SH 12) nhằm nâng cao hiệu quả giải bài tập cho HS

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của TRIZ

- Nghiên cứu lý thuyết, vận dụng TRIZ vào dạy học bài tập quy luật di truyền (Sinh học 12)

- Thực nghiệm sư phạm để kiểm chứng phương án đề ra

4 Đối tƣợng và khách thể nghiên cứu

4.1 Đối tƣợng nghiên cứu: Lý thuyết giải quyết vấn đề sáng tạo (TRIZ) 4.2 Khách thể nghiên cứu: quá trình dạy học bài tập quy luật di truyền

(Sinh học 12)

5 Giới hạn nghiên cứu

Áp dụng TRIZ trong dạy học bài tập quy luật di truyền trong nhân (Sinh học 12) ở trường phổ thông

6 Giả thuyết khoa học

Nếu vận dụng tốt TRIZ vào giải bài tập quy luật di truyền để phát triển

tư duy sáng tạo của HS sẽ góp phần nâng cao hiểu quả dạy học phần di truyền học (Sinh học 12)

7 Phương pháp nghiên cứu

7.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Sử dụng các phương pháp phân

tích, tổng hợp, hệ thống hoá, khái quát hoá nguồn tài liệu lý luận và thực tiễn

có liên quan để xây dựng cơ sở lý thuyết cho quá trình nghiên cứu

7.2 Phương pháp tổng kết kinh nghiệm: Kết hợp lý luận với thực tiễn

quan sát, đem lý thuyết TRIZ phân tích vào thực tế và từ phân tích hiệu quả thực tế đến việc vận dụng TRIZ trong dạy học bài tập QLDT

7.3 Phương pháp điều tra: Tổ chức xin ý kiến GV và HS tại các trường

phổ thông bằng các phiếu ý kiến nhằm đánh giá khách quan vấn đề đang nghiên cứu

7.4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Tổ chức thực nghiệm sư phạm tại

trường THPT để kiểm tra tính khả thi của phương án đề ra

Sử dụng phần mềm Excel xử lý các số liệu trước và sau thực nghiệm

9 Cấu trúc của đề tài

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

Chương 1: Cơ sở lý thuyết và thực tiễn của đề tài

Chương 2: Vận dụng TRIZ vào dạy học bài tập QLDT (Sinh học 12) Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

1.1 Tổng quan tài liệu

1.1.1 Tình hình nghiên cứu TRIZ trên thế giới

Trên thế giới, khoa học sáng tạo đã phát triển rất sớm

Vào thế kỷ thứ ba, Pappus đã đặt nền móng cho khoa học về tư duy sáng tạo là Ơ-ris-tic, là khoa học về sự sáng chế, phát minh trong lĩnh vực khoa học cơ bản, kỹ thuật, Đến nay, Ơ-ris-tic đã tồn tại suốt 17 thế kỷ nhưng có rất ít người biết về nó, vì trong một khoảng thời gian dài xã hội không có nhu cầu cấp thiết về khoa học tư duy sáng tạo Ngày nay, khi mà sáng tạo tự phát không thể giải quyết được những vấn đề phức tạp của xã hội thì khoa học Ơ-ris-tic lại được nghiên cứu và phát triển

Người có công lớn trong nghiên cứu về TRIZ là Genrich S Altshuller (1926-1998) Ông bắt đầu nghiên cứu và xây dựng lý thuyết giải các bài toán sáng chế từ năm 1946 Năm 1986, ông cộng tác với Hiệp hội toàn liên bang của các nhà sáng chế và thành lập Phòng thí nghiệm nghiên cứu và áp dụng các phương pháp sáng chế TRIZ kết hợp một cách chặt chẽ 4 yếu tố: tâm lý, logic, kiến thức, trí tưởng tượng Nó có mục đích tích cực hoá hoạt động tư duy sáng tạo Theo đó, khoa học về sáng tạo được nhiều quốc gia quan tâm và đưa vào giảng dạy [24], [25]

Trong lĩnh vực giáo dục, đã có nhiều tổ chức, trường học nghiên cứu áp dụng TRIZ để nâng cao hiệu quả dạy và học, nhất là đối với các môn khoa học

tự nhiên TRIZ được đưa vào giảng dạy tại một số trường đại học ở các nước

Mỹ, Anh, Nhật, Đức, Tây Ban Nha…

Năm 1975, V.G Razumôpxki với “Phát triển năng lực sáng tạo của HS trong dạy học vật lý trường trung học” đã khái quát hoá ý kiến của nhiều nhà vật lý nổi tiếng về hoạt động sáng tạo, cơ sở lý thuyết của phương pháp phát triển khả năng sáng tạo của HS trong dạy học vật lý Đồng thời, ông đưa ra

“chu trình sáng tạo khoa học” trong nghiên cứu vật lý gồm 4 giai đoạn: Từ sự kiện khởi đầu đến xây dựng mô hình giả thuyết, từ đó rút ra hệ quả lôgic và

đề xuất phương án thí nghiệm để kiểm tra Trong đó, hai giai đoạn đòi hỏi sự sáng tạo nhiều nhất của nhà nghiên cứu đó là từ sự kiện khởi đầu đến mô hình, giả thuyết và từ hệ quả lý thuyết đến đề xuất thí nghiệm kiểm tra vì không thể sử dụng suy luận logic mà phải dùng trực giác [15]

Năm 1979, M E Tultrinxki với “Những bài tập nghịch lý và ngụy biện

về vật lý” đã chỉ ra những tình huống có vấn đề mà HS có thể mắc sai lầm khi vận dụng nó vào giải quyết vân đề thông qua các bài tập nghịch lý và ngụy biện hay, gần gũi với cuộc sống [15]

Trong Sinh học, các tác giả trên thế giới chủ yếu nghiên cứu và ứng dụng TRIZ vào giải quyết các vấn đề thuộc lĩnh vực khoa học ứng dụng sinh học đặc biệt là các vấn đề về sinh thái: Người đầu tiên nghiên cứu về TRIZ trong sinh học là Vitaly Timokhov, năm 1996 ông cho xuất bản cuốn sách giới thiệu các khái niệm cơ bản liên quan tới TRIZ và các ví dụ về biện pháp sáng tạo giải quyết các vấn đề từ sinh học: bảo vệ môi trường nhờ tạo năng lượng xanh, cách tiết kiệm năng lượng xanh, phát triển môi trường sinh thái [29], [30]

Năm 2000, Julian FV Vincent và Darrell Mann tiến hành dự án dạy học TRIZ trong sinh học ở đại học Tác giả giảng dạy lý thuyết TRIZ và 40 nguyên tắc sáng tạo cho 2 sinh viên ngành sinh học và yêu cầu 2 sinh viên này và nhóm sinh viên (8 người) tìm ra các mâu thuẫn cho sáu vấn đề được đưa sẵn và nêu hướng giải quyết các mâu thuẫn đó trong 2 giờ Kết quả cho thấy: việc vận dụng các nguyên tắc sáng tạo như hệ thống tư duy đã giúp hai sinh viên đưa ra được các giải pháp bổ sung hay trong khi đó các giải pháp của nhóm sinh viên đưa ra đều dựa trên cơ sở kiến thức tự nhiên Một số nhóm sinh viên đã sử dụng các nguyên tắc sáng tạo để luyện tư duy theo hướng như các bài tập động não thông thường, việc đó làm tư duy của họ trở nên có hệ thống [27]

Năm 2004, Frances Stuart, Darrell Mann, Dr David J Hill với mục đích

là để đánh giá việc sử dụng của TRIZ như là một phương tiện để tạo các giải pháp giảm thiểu tác động sinh thái của con người tới môi trường sống của sinh vật, các tác giả đã đưa thông tin sinh thái cho các chuyên gia phi sinh thái được đào tạo về TRIZ, các giải pháp do các chuyên gia về TRIZ đưa ra sẽ được đưa lại cho các nhà nghiên cứu sinh thái để tư vấn, đánh giá cho các biện pháp đã ứng dụng trước đó Kết quả với 3 vấn đề sinh thái đưa ra các nhà nghiên cứu TRIZ đã đưa ra được 70 giải pháp trong đó đa phần giải pháp được đánh giá là có hiệu quả Như vậy, TRIZ là phương pháp tạo ra danh sách giải quyết vấn đề về sinh thái [26]

Đa số các nghiên cứu về TRIZ trong sinh học, hướng tới ứng dụng lý thuyết này vào giải quyết các vấn đề khoa học Sinh học mà chưa vận dụng nó vào trong quá trình dạy học ở phổ thông

1.1.2 Tình hình nghiên cứu TRIZ trong nước

Ở Việt Nam, TRIZ được biết đến từ rất sớm do thầy Phan Dũng - người được học trực tiếp từ G.S Altshuller khóa (1971-1973), sau khi về nước thầy Phan Dũng đã thử nghiệm dạy ở trường đại học tổng hợp Hồ Chí Minh với môn

học Phương pháp luận sáng tạo và đổi mới

Năm 1983, Nguyễn Chân, Dương Xuân Bào, Phan Dũng đã nghiên cứu

lý thuyết các phương pháp trước phương pháp Algorit như: phương pháp thử sai, phương pháp tập kích não, phương pháp đối tượng tiêu điểm…Đồng thời các tác giả nghiên cứu các trình tự vận dụng TRIZ vào trong giải quyết các vấn đề kĩ thuật và đưa ra 40 thuật sáng chế cơ bản [3]

Năm 2001, Nguyễn Minh Triết đã đề cập đến việc vận dụng 19 nguyên tắc sáng tạo vào giải các bài toán cụ thể nhằm khắc phục tính ì tâm

lý của con người khi giải quyết các vấn đề thực tiễn trong “Đánh thức tiềm năng sáng tạo” [21]

Từ năm 2002 đến 2009, tác giả Phan Dũng đã nghiên cứu phương pháp luận sáng tạo (giải quyết vấn đề và ra quyết định) áp dụng trong khoa học –

kỹ thuật dựa trên nền tảng cơ sở lý thuyết giải quyết vấn đề sáng tạo (TRIZ) Năm 2010, tác giả Phan Dũng đã cho xuất bản bộ sách "Phương pháp luận sáng tạo và đổi mới" gồm 10 tập (do NXB Trẻ ấn hành) trình bày về TRIZ (mở rộng) làm tài liệu cho những ai quan tâm nghiên cứu, tìm hiểu học tập về lĩnh vực Khoa học sáng tạo) [6], [7], [8], [9]

Năm 2005, Nguyễn Cảnh Toàn đã cho xuất bản cuốn sách “Khơi dậy tiềm năng sáng tạo” Trong sách, một số vấn đề về sáng tạo học được nghiên cứu như: khái niệm, nguồn gốc, cơ sở thần kinh của hoạt động sáng tạo Nội dung sách cũng chỉ ra cho người giáo viên làm thế nào để dạy học sinh học tập sáng tạo [19]

Một số tác giả đã nghiên cứu ứng dụng hệ thống công cụ của lý thuyết TRIZ vào trong dạy học và chủ yếu vận dụng giảng dạy toán học, tin học, hóa học và vật lý

Năm 2008, Phạm Văn Cường và Nguyễn Thùy Vân đã nghiên cứu về tính chất của tư duy thuật giải và ứng dụng rèn luyện tư duy thuật giải cho HS tiểu học bằng một số dạng toán Các tác giả đã đưa ra năm khả năng tư duy mà HS

có thế đạt được thông qua giải các dạng toán dưới sự hướng dẫn của GV [5]

Năm 2011, Chu Trọng Thanh và Nguyễn Đức Thành đã nghiên cứu các biện pháp phát triển tư duy thuật giải cho sinh viên học giải tích Theo tác giả, phát triển tư duy thuật giải là phát triển dạng tư duy toán học có liên hệ chặt chẽ với các thao tác tư duy, được sắp xếp theo trình tự nhất định nhằm giải quyết được vấn đề đặt ra Để nâng cao khả năng tư duy, các tác giả đưa ra ba biện pháp như sau: làm rõ quy trình có tính thuật giải liên quan đến nội dung bài học; chú trọng khai thác các bài tập có yêu cầu vận dụng các quy tắc, thuật toán trong quá trình giải; quan tâm tới các bài toán có dữ liệu cho bằng số thập phân và sử dụng các công cụ kĩ thuật hỗ trợ [17]

Năm 2011, Vũ Thị Minh nghiên cứu và vận dụng các nguyên tắc sáng tạo của TRIZ thiết kế các bài tập sáng tạo trong dạy học phần cơ học (vật lý 10) nhằm giúp HS nâng cao khả năng tư duy sáng tạo, nhận biết và giải các bài tập sáng tạo [15]

Nguyễn Ngọc Anh Thư (2011), vận dụng thuật toán ARIZ là algorit vào trong dạy học hóa học Cụ thể, tác giả kết hợp sử dụng grap và algorit vào dạy

học chương “Hidrocacbon” trong chương trình sách giáo khoa hóa học 11 Tác

giả đã xây dựng hệ thống các grap nội dung về các hidrocacbon và vận dụng vào quá trình dạy học bài mới của chương, đồng thời tác giả cũng xây dựng và vận dụng algorit để hướng dẫn HS giải bài tập hidrocacbon và vận dụng vào quá trình thí nghiệm nhận biết các chất hidrocacbon [22]

1.2 Cơ sở lý thuyết của TRIZ

1.2.1 Các phương pháp giải quyết vấn đề trước TRIZ

Trước TRIZ có rất nhiều phương pháp thông dụng nhằm giúp tư duy sáng tạo giải quyết vấn đề và ra quyết định

1.2.1.1 Phương pháp thử sai

Khi gặp vấn đề nào đó, đa số mọi người thường suy nghĩ và áp dụng các ý tưởng giải quyết vấn đề có sẵn trong trí nhớ Sau khi thử phương án này không được họ sẽ chuyển sang các phương án khác Kiến thức và kinh nghiệm riêng của người giải đã đưa họ đi theo con đường nhất định đã hình thành trong quá khứ Nếu tất cả phương án mà người giải đưa ra trước vấn đề đều không giải quyết được, người giải sẽ rơi vào trạng thái mất tự tin, việc lựa chọn phương pháp được tiến hành theo kiểu mò mẫm, cuối cùng nếu may mắn có một phương án trong đó đúng Dần dần, con người cũng dần hình thành các thủ thuật bắt chước các sản phẩm mẫu trong thiên nhiên, áp dụng cùng cách giải quyết với các bài toán gần giống nhau Nhờ quan sát, con người ngày càng hiểu biết hơn, nhưng đồng thời cũng xuất hiện nhiều bài toán

và nhiều vấn đề mới phức tạp hơn, để đi đến lời giải cần nhiều phương án thử hơn Phương pháp thử sai lúc này không còn hiệu quả nữa, thay vào đó người

ta cần tìm các phương pháp khác để tạo được nhiều phương án độc đáo, sáng tạo [3], [6], [9], [15]

1.2.1.2 Phương pháp tập kích não (Methods of brain)

Phương pháp tập kích não do A Osborn, người Mỹ đưa ra những năm 40 Phương pháp này có mục đích nhằm thu hoạch những ý tưởng giải toán cho trước bằng cách làm việc tập thể A Osborn nhận thấy những người giàu trí tưởng tượng lại hay yếu về mặt phân tích, phê phán Ngược lại, có những người giỏi phân tích phê phán ý tưởng sẵn có của người khác hơn là tự mình tạo ra ý tưởng mới Nhưng nếu để hai nhóm người này làm việc chung lại không tạo ra hiệu quả A Osborn đã tách họ ra thành hai đội

có quá trình làm việc riêng rẽ Trong giai đoạn đầu, nhóm người có khả năng tưởng tượng tốt sẽ đưa ra các phương án, ý tưởng về giải quyết một vấn đề nào đó bao gồm cả ý tưởng viễn tưởng, các ý tưởng này được ghi lại trên giấy, quá trình này gọi là quá trình phát ý tưởng Sau đó, nhóm thứ hai

sẽ rà soát, đánh giá từng ý tưởng và chọn phương án khả thi nhất, quá trình này gọi là quá trình đánh giá ý tưởng Phương pháp này sử dụng nhiều phép thử khác nhau nhằm tìm được các lời giải mới [3],[6], [15]

1.2.1.3 Phương pháp đối tượng tiêu điểm (Method of focal objects)

Phương pháp này do F Kunze (Đức) đưa ra dưới dạng ban đầu với tên gọi là phương pháp danh mục (năm 1926) Vào những năm 50, phương pháp này được C Waiting (Mỹ) hoàn thiện Đây là phương pháp phát ý tưởng nhờ việc chuyển giao những dấu hiệu của đối tượng thu thập ngẫu nhiên cho đối tượng nghiên cứu (đối tượng tiêu điểm): chọn ngẫu nhiên các đối tượng trong sách báo, từ điển…sau đó lấy tính chất của các đối tượng ngẫu nhiên này gắn cho đối tượng mà ta đang cần quan tâm Phương pháp này cho phép nhanh chóng tìm ra những ý tưởng mới đối với việc cải tiến sản phẩm Nó được dùng trong dạy học để luyện tập và phát triển trí tưởng tượng [3],[6], [15]

1.2.1.4 Phương pháp phân tích hình thái (Morphological analysis)

Phương pháp này do F Zwicky đưa ra năm 1942 Nội dung phương pháp: người ta liệt kê tất cả các đặc trưng của đối tượng, mỗi đặc trưng là một cột sau đó liệt kê tất cả các phương án cải tiến có thể có cho từng đặc trưng Sau đó người ta kết hợp mỗi phương án ở từng cột với nhau để tạo ra các phương án cải tiến cho đối tượng Mục đích của phương pháp này là đưa ra và nghiên cứu tất cả các phương án một cách có hệ thống về nguyên tắc, bằng việc phân đối tượng thành từng phần, đa dạng hóa chúng rồi kết hợp trở lại nhằm bao quát được những phương án bất ngờ, độc đáo mà chúng có thể bị bỏ quên trong phương pháp thử và sai Song do kiểu kết hợp đó nên phương pháp này

có thể có rất nhiều phương án mà không thể đánh giá hết được [3], [6], [15]

1.2.1.5 Phương pháp các câu hỏi kiểm tra (Method of control question or

check - listing method)

Từ những năm 20 của thế kỉ này, nhiều người đã đưa ra các loại danh sách câu hỏi Mục đích của việc đưa ra các câu hỏi kiểm tra là giúp người giải:

+ Đừng sa đà vào lối nghĩ quen thuộc và quên đi các hướng có thể khác + Cho những lời khuyên sử dụng các thủ thuật, phương pháp, các gợi ý

và các kinh nghiệm sáng tạo [3], [15]

1.2.1.6 Phương pháp kết hợp mạnh (Strong association methods)

Phương pháp này do U.Gordon phát triển lên từ phương pháp tập kích não vào năm 1960 Cơ sở của phương pháp này vẫn là tập kích não nhưng những người trong nhóm ra ý tưởng phải bắt buộc sử dụng bốn thủ thuật đặc biệt theo nghĩa “tương tự” Tương tự trực tiếp: các bài toán tương tự như bài toán đã cho đã được giải quyết như thế nào? Tương tự phân thân (phép thấu cảm): đặt mình vào vị trí, hoàn cảnh của đối tượng đang xem xét sau đó mới suy luận Tương tự tượng trưng: hãy dùng hình ảnh phát biểu bản chất một vấn đề một cách ngắn gọn trong vài từ Tương tự tưởng tượng: các nhân vật thần thoại sẽ giải bài toán, vấn đề này như thế nào [3]?

Phương pháp này rất ngắn gọn, dễ hiểu, chỉ cần nghe qua hoặc thực tập một lần là có thể vận dụng được Phương pháp này đến nay vẫn được dùng phổ biến tại Mỹ

Tuy nhiên, các phương pháp trên đều chủ yếu dựa vào cách tiếp cận tâm lý hoặc do kinh nghiệm của người sử dụng chúng Các phương pháp này không bắt đầu từ những quy luật phát triển khách quan của hệ thống tư duy,

kỹ thuật và không lợi dụng được các điểm mấu chốt, đặc thù của các dạng bài toán nên hiệu quả tư duy sáng tạo của các phương pháp này không cao và khó

áp dụng với các bài toán, vấn đề yêu cầu tính sáng tạo cao

Ngược lại, TRIZ hiệu quả hơn các phương pháp cũ bởi tính khoa học TRIZ đã khoa học – công nghệ hóa lĩnh vực tư duy sáng tạo giải quyết vấn đề

và ra quyết định, coi nó tương tự như các môn khoa học khác

1.2.2 Lý thuyết giải quyết các vấn đề sáng tạo (TRIZ)

1.2.2.1 Tính khoa học của TRIZ

Khi G.S Alshuller bắt đầu xây dựng phương pháp TRIZ, ông chọn hướng tiếp cận sáng tạo như một môn khoa học, muốn tiếp cận sự sáng tạo cần đi tìm các quy luật sáng tạo Do đó, TRIZ được đặt nền móng triết học là phép duy vật biện chứng Đi tìm sự sáng tạo là đi tìm sự phát triển, sự phát triển ở đây phải tạo ra cái mới tốt hơn cái cũ

Xã hội ngày càng phát triển và thế giới sống cũng không ngừng tiến hóa, điều này kích thích nhu cầu tìm tòi, khám phá các yếu tố mới, các quy luật mới của con người Đồng thời, con người cũng nhận thấy sự phát triển của xã hội hiện đại gắn liền với sự phát triển của các công cụ, phương tiện lao động Các công cụ lao động ngày càng hoàn thiện được sáng chế, chế tạo dựa trên các phát minh khoa học có liên quan tới quy luật khách quan Như vậy, việc nghiên cứu các quy luật khách quan về sự phát triển của sự vật, hiện tượng tự nhiên sẽ giúp sáng chế ra hệ thống các công cụ sáng tạo

và giúp cho mọi việc trở nên dễ dàng hơn Các quy luật tâm – sinh lý cũng

được nghiên cứu và chủ yếu là cơ sở tâm – sinh lý của quá trình tư duy nhằm điều khiển được các yếu tố tư duy phát ra các ý tưởng sáng tạo và đổi mới tư duy theo hướng nghiên cứu các quy luật khách quan về quy luật phát triển sự vật chứ không phải tạo ra các ý tưởng bị chi phối bởi các yếu

tố tâm – sinh lý chủ quan [9], [25]

TRIZ được xây dựng dựa trên sự kế thừa và sử dụng các nguồn kiến thức là thành tựu của nhiều bộ môn khoa học và kĩ thuật

Hình 1.1: Nguồn kiến thức của TRIZ

(Nguồn Phan Dũng)

Bên cạnh đó, TRIZ còn thể hiện tính khoa học ở hướng tiếp cận hệ thống, tức là các yếu tố, thành phần trong mỗi sự vật, sản phẩm hay vấn đề đều có liên quan và tác động lẫn nhau và mỗi sản phẩm đều có lịch sử, xu hướng phát triển dựa trên sự kế thừa ưu điểm của cái cũ và hạn chế hoặc loại

bỏ các nhược điểm cũ để tạo ra sản phẩm mới sáng tạo hơn Bên cạnh việc mỗi sản phẩm có tính hệ thống riêng thì bản thân các sản phẩm cũng là một yếu tố, bộ phận trong hệ thống lớn hơn Trong giải quyết vấn đề cũng vậy, các giải pháp, ý tưởng giải quyết một vấn đề mới bao giờ cũng được xây dựng dựa trên các ý tưởng giải quyết các vấn đề tương tự trước đó Và việc giải quyết vấn đề này sẽ ảnh hưởng tới việc giải quyết các vấn đề khác

Như vậy, đứng trên quan điểm khoa học, TRIZ giúp người sử dụng có tính định hướng cao nhờ vào việc phát hiện và sử dụng các quy luật phát triển

hệ thống, nhờ đó người sử dụng có thể rút ngắn thời gian tìm kiếm lời giải và hạn chế các bước thử sai đồng thời có tính tiếp cận hệ thống các giải pháp 1.2.2.2 Tính sáng tạo của TRIZ

TRIZ cung cấp cho người sử dụng các phương pháp xử lý các bài toán, chọn các phương pháp phù hợp với các bài toán tùy thuộc vào độ khó của mỗi bài toán

Đối với TRIZ, giải quyết vấn đề sáng tạo là tăng cường sự phát triển tư duy kết hợp với tâm lý đã chuẩn bị của người học để nâng cao khả năng tự sáng tạo

Trong giải quyết vấn đề sáng tạo, TRIZ có ba tính năng cơ bản như sau:

- Tính năng 1: TRIZ tăng cường tính hệ thống của quá trình suy nghĩ TRIZ khám phá những nền tảng của vấn đề, phân tích các mối quan hệ chức năng giữa các thành phần trong hệ thống để hiểu được vấn đề như một hệ thống cấp bậc và tập trung tại các điểm cốt lõi của vấn đề Do đó, người nghĩ

sẽ hiểu vấn đề như một hệ thống

- Tính năng 2: TRIZ giúp tiết kiệm thời gian suy nghĩ bằng cách đưa ra các giải pháp lý tưởng, sau đó suy nghĩ về những cách để tiếp cận với các giải pháp đó dựa trên mối quan hệ giữa các thành phần trong hệ thống đã phân tích được

- Tính năng 3: TRIZ giải quyết các vấn đề thông qua giải quyết các mâu thuẫn TRIZ tích cực tấn công vào một vấn đề để tiết lộ mâu thuẫn trong nó Dựa trên việc giải quyết mâu thuẫn nhỏ, các vấn đề sẽ được giải quyết nhanh gọn hơn

Ba tính năng trên có thể được coi là một cách tư duy biện chứng [26], [28], [30]

Vì vậy, bản chất của TRIZ đối với việc giải quyết vấn đề sáng tạo: TRIZ cung cấp một cách tư duy biện chứng, nghĩa là vấn đề được hiểu như một hệ thống, phân tích mối quan hệ giữa các thành phần trong hệ thống, đưa

ra các giải pháp lý tưởng và giải quyết mâu thuẫn của hệ thống để giải quyết vấn đề

Người giải được tiếp cận quy trình giải quyết vấn đề dưới dạng thuật toán từ đơn giản đến phức tạp đảm bảo tính tương hợp giữa các bài toán Trong TRIZ, các bài toán được phân thành 5 mức; từ các bài toán đơn giản ở mức 1 và 2, đòi hỏi ít thời gian và công sức để giải, có khi chỉ cần vận dụng công thức hay các phương pháp cũ đã giải được bài toán Các bài toán mức 3, mức 4, mức 5 phức tạp hơn, đòi hỏi nhiều thời gian, công sức để giải Do đó, với mỗi loại bài toán có quy trình giải riêng

Tính sáng tạo của TRIZ còn được thể hiện bởi người giải được tiếp cận với các công cụ tư duy có tính định hướng cao Do TRIZ có một hệ thống công cụ và kỹ thuật hoàn chỉnh giúp tư duy sáng tạo và đổi mới

Hệ thống công cụ và kỹ thuật của TRIZ gồm hai loại Loại công cụ đầu tiên giúp giải quyết vấn đề dựa trên nền tảng kiến thức từ các thành tựu khoa học bao gồm [9], [26]:

- 9 quy luật phát triển hệ thống

- 40 nguyên tắc (thủ thuật) sáng tạo cơ bản giúp khắc phục các mâu thuẫn kĩ thuật

- 11 biến đổi mẫu dùng để khắc phục mâu thuẫn vật lý

- Hệ thống 76 chuẩn giúp giải các bài toán sáng chế

Loại công cụ thứ hai giúp giải quyết các vấn đề dựa trên sự phân tích các thông tin được cung cấp từ chính bản thân các vấn đề bao gồm: thuật toán ARIZ) (hình 1.2)

Hình 1.2: Sơ đồ khối chương trình giải các bài toán

(Nguồn Phan Dũng)

Hiện nay, TRIZ được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khoa học,

kĩ thuật và cả giáo dục Trong dạy học, thuật toán ARIZ và 40 nguyên tắc sáng tạo cơ bản được sử dụng chủ yếu nhằm giúp tìm ra cách thức, phương pháp giải các bài tập một các sáng tạo

Thuật toán ARIZ (algorit sáng chế) được coi là hạt nhân của TRIZ, đó

là thuật toán giải các bài toán sáng chế [3], [24], [25]

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, trực giác và hạn chế mặt yếu như tính ỳ 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 [3],[24], [25]

Dựa trên các phương pháp, thuật toán để giúp suy nghĩ giải quyết các vấn đề giúp nâng cao năng suất đưa ra các ý tưởng đồng thời cải tiến hiệu quả, chất lượng của các ý tưởng

Như vậy, TRIZ vừa là một phương pháp đổi mới có tính khoa học sáng tạo cao, vừa là công cụ giúp tăng cường tính hệ thống của quá trình sáng tạo, rút ngắn thời gian, tiết kiệm công sức TRIZ làm cho quá trình sáng tạo trở thành một môn khoa học, có những tiêu chí, nguyên tắc nhất định chứ không phải do may rủi Với các khái niệm về đổi mới, sáng tạo và các mức phân chia các bài toán sáng tạo giúp người sử dụng và nghiên cứu TRIZ dễ hiểu các nguyên tắc sáng tạo, các quy luật và công cụ của TRIZ Nhờ đó mà hiệu quả tìm kiếm các giải pháp giải quyết vấn đề được tăng lên

về cả chất lượng lẫn số lượng

1.2.3 Các yếu tố và quá trình tâm lý ảnh hưởng tới quá trình tư duy sáng tạo

Theo [7], [9], [15], [23] quá trình tư duy sáng tạo chịu ảnh hưởng của một số yếu tố sau:

1.2.3.1 Tính ì tâm lý

Tính ì tâm lý là hoạt động tâm lý của con người, cố gắng giữ lại các trạng thái, khuynh hướng thay đổi tâm lý đã và đang trải qua, chống lại việc chuyển sang trạng thái, khuynh hướng thay đổi tâm lý mới

Tính ì tâm lý gây cản trở cho quá trình tư duy sáng tạo và đổi mới do

đó cần có biện pháp khắc phục tính ì tâm lý

Có ba loại tính ì tâm lý chính ảnh hưởng trực tiếp tới quá trình tư duy mới:

- Tính ì tâm lý do ức chế (tính ì tâm lý “thiếu”): Do ức chế bởi các lý do khác nhau mà người giải “thiếu” đi một số định nghĩa, thông tin về đối tượng đang cần giải và thông tin “thiếu” đó mang lại giá trị giải bài toán

- Tính ì tâm lý do liên tưởng ngoại suy ra khỏi phạm vi áp dụng (tính ì tâm lý “thừa”): Do người giải suy nghĩ, liên tưởng tới các thông tin không cần thiết cho việc giải bài toán

- Tính thiếu tự tin, rụt rè, tự ti với khả năng sáng tạo: tính ì này do nhiều nguyên nhân khác nhau tạo nên, có thể do bản thân chủ thể giải nhiều lần mà chưa được, hoặc do chịu ảnh hưởng từ môi trường giáo dục

về những dạng bài toán quen thuộc, đã biết, điều này cản trở người giải đi tìm hướng giải mới Đây là nguyên nhân gây nên tính ì tâm lý

Trí nhớ của con người thường không được đầy đủ và chính xác hoàn toàn Đặc điểm này có thể giúp cho người giải toán không phải nhớ nhiều thông tin mà vẫn có thể nhận ra dạng toán quen thuộc, đã biết và mở rộng khả năng áp dụng vào giải các bài thuộc phạm vi khác làm tăng tính sáng tạo Đồng thời đặc điểm này cũng sẽ khiến cho người giải bỏ qua dạng toán cần giải do không nhớ rõ

1.2.3.3 Quá trình hiểu

Quá trình biến đổi thông tin thành tri thức có quan hệ chặt chẽ tới việc hiểu thông tin bài toán của người giải Hiểu thông tin là một vấn đề quan trọng, từ việc hiểu đúng các thông tin có từ bài toán người giải mới đưa được

ra các phương pháp giải cụ thể Nhưng đa số người giải đều coi thường việc hiểu thông tin cho sẵn bởi cho rằng nó dễ Việc hiểu thông tin cũng có thể diễn ra trong bất kỳ giai đoạn nào của quá trình tư duy, suy nghĩ và ảnh hưởng trực tiếp tới suy nghĩ ngay sau đó

- Từ có nhiều nghĩa: đen, bóng, cụ thể, trừu tượng, khái quát…

- Nghĩa của các từ thường bị ảnh hưởng bởi trạng thái chủ quan của người sử dụng ngôn ngữ

- Nghĩa của các từ cũng bị ảnh hưởng bởi môi trường làm việc và sinh sống

Do vậy trong quá trình tư duy chúng ta cần phải sử dụng các ngôn ngữ

rõ ràng, tránh các từ nhiều nghĩa và ảnh hưởng tới quá trình logic của tư duy 1.2.3.5 Ký hiệu và hình vẽ

Con người tư duy không chỉ bằng ngôn ngữ mà còn bằng cả ký hiệu, ký hiệu giúp quá trình suy nghĩ gọn hơn

Hình vẽ là một loại ký hiệu mô tả trực quan đối tượng Trong quá trình

tư duy, hầu hết các ý tưởng đều bắt đầu từ dạng hình vẽ, biểu tượng trong đầu rồi mới tới từ ngữ Như vậy, suy nghĩ có thể được thể hiện ra bằng hình vẽ và ngược lại, điều đó giúp cho quá trình xử lý thông tin diễn ra nhanh hơn do người giải tận dụng được hiệu quả ghi nhớ và xử lý thông tin của thị giác Thị giác có khả năng thu giữ và xử lý lượng thông tin lớn trong một thời gian ngắn

Loại ý tưởng được phát ra ở vùng ý thức nhưng là kết quả của quá trình suy nghĩ sảy ra trong tiềm thức, vô thức được gọi là ý tưởng do trực giác mách bảo Chúng ta nên thu thập cả những ý tưởng do trực giác mách bảo thì làm tăng xác suất ý tưởng dẫn tới lời giải càng lớn, số lượng ý tưởng xuất hiện trong vùng ý thức cũng càng nhiều

1.2.3.8 Trí tưởng tượng

Trí tưởng tượng là khả năng con người tạo hình ảnh phản ánh đối tượng cho trước ở trong óc của mình mà trong khoảng thời gian đó, đối tượng cho trước không hoặc không thể trực tiếp được tiếp nhận thông qua các giác quan

Nếu như cơ sở sinh lí của trí nhớ là kết nối các đường liên hệ thần kinh tạm thời và tái hiện những gì được lưu giữ thì khi tưởng tượng, hệ thống các mối liên kết trong quá khứ bị tách ra, rồi kết hợp lại theo cách mới Về bản chất, cơ chế của trí tưởng tượng là dựa trên các hình ảnh đã có để tạo ra các hình ảnh mới

Trí tưởng tượng rất quan trọng trong sáng tạo bởi con người thường tưởng tượng ra cái mới trước rồi mới thực hiện biến nó thành hiện thực Trong quá trình giải bài toán, người giải cũng thường tượng tượng ra các cách giải khác nhau sau đó lựa chọn cách giải cho là khả quan nhất để áp dụng 1.2.3.9 Tính nhạy bén của tư duy

Tính nhạy bén của tư duy là khả năng phát hiện ra giá trị thông tin và

sử dụng chúng để giải bài toán, trong khi có nhiều người khác cũng tiếp nhận thông tin đó nhưng không biết sử dụng

Để có được tính nhạy bén của tư duy, người giải cần có đường suy nghĩ thể hiện nhu cầu cần giải một dạng toán cụ thể và đường cung cấp thông tin (có thể có được ngẫu nhiên) có liên quan đến bài toán và giúp giải được bài toán đó Bài toán được giải khi người giải tìm ra được mối liên hệ giữa bài toán và thông tin được cung cấp

Tính nhạy bén của tư duy được biểu hiện dưới dạng sơ đồ như sau (hình 1.3)

Hình 1.3: Mô hình tính nhạy bén của tư duy

(Nguồn B.M Kedrov)

Tuỳ thuộc vào mức độ khao khát giải được bài toán cho trước, cách liên kết đường (1) và đường (2), mức độ rõ ràng của thông tin cung cấp có thể xảy

ra một trong hai hiệu ứng: Hiệu ứng cầu nhảy và hiệu ứng đường hầm

Để tăng tính nhạy bén của tư duy, cần phải tạo các đường (1) trong đầu, chủ động tạo các đường (2) bên ngoài và bên trong, thiết lập mối liên

hệ giữa đường (1) và đường (2) với độ tin cậy cao

Phương pháp giải quyết các vấn đề sáng tạo chú trọng phát triển tất cả các yếu tố và quá trình tâm lý có ảnh hưởng tới sự tư duy sáng tạo, do đó nó giúp cho quá trình tư duy của con người trở nên ngắn gọn, súc tích và làm tăng hiệu quả của tính nhạy bén trong tư duy

1.3 Cơ sở thực tiễn của đề tài

1.3.1 Điều tra thực trạng dạy – học bài tập quy luật di truyền ở trường phổ thông

Để nâng cao chất lượng dạy – học bài tập QLDT đồng thời phục vụ cho việc nghiên cứu đề tài, chúng tôi đã tiến hành điều tra và tìm hiểu thực trạng dạy – học bài tập QLDT của 68 giáo viên Sinh của các trường THPT tại các tỉnh Quảng Ninh, Yên Bái, Nam Định, Lạng Sơn bằng phiếu ý kiến (phụ lục)

và thu được kết quả sau:

- Về hiệu quả giải bài tập QLDT của HS trong quá trình học tập hiện nay, đa số các GV cho biết hiệu quả chỉ đạt được từ 25% - 50% so với yêu cầu bài toán Nguyên nhân chủ yếu của việc HS giải bài tập QLDT kém theo

ý kiến của các thầy cô là do: HS thụ động, không chủ động trong quá trình tìm hiểu các phương pháp giải bài tập Số dạng bài tập đa dạng, phong phú, đồng thời đa phần HS chưa có phương pháp giải bài tập phù hợp Nguyên nhân tiếp theo là do chưa có tài liệu, phương tiện giúp HS tư duy sáng tạo (bảng 1.1) Bảng 1.1: Nguyên nhân HS chưa đạt hiệu quả cao khi giải bài tập QLDT

- Về mức độ cần thiết của việc giải tốt bài tập QLDT, đa số các GV đều cho rằng việc này là cần thiết Trong đó, rất cần thiết là 52 phiếu chiếm 76.5%, cần thiết: 16 phiếu chiếm 23.5%, không cần thiết: 0%

- Các GV cho rằng HS cần phải học cách giải bài tập các QLDT để khắc sâu kiến thức lý thuyết của các quy luật đồng thời phát huy tính tích cực trong học tập; rèn luyện, phát huy tư duy sáng tạo, tư duy logic trong quá trình giải quyết các yêu cầu của bài tập (bảng 1.2)

- Khả năng tự giải bài tập QLDT là rất quan trọng nhưng theo ý kiến của các GV thì khả năng này hiện nay thấp Trong đó, số GV cho rằng <25%

số HS có khả năng tự giải bài tập là 48.5%, 41.2% GV cho rằng có khoảng từ

25 – 50% HS có khả năng tự giải, còn 10.3% cho rằng có 50 – 75% HS tự giải được bài tập

- Về phương tiện giúp HS tự học và tự nghiên cứu phương pháp giải bài tập QLDT, đa số các GV cho biết HS thường sử dụng phương pháp mà GV giảng tại lớp và các sách tham khảo, sách bài tập (bảng 1.3)

Bảng 1.3: Phương tiện giúp HS học cách giải bài tập QLDT

Bảng 1.4: Thời gian dạy bài tập QLDT của GV phổ thông

Dạy sau khi giảng lý thuyết quy luật 44 64.7%

Cung cấp tài liệu cho HS tự nghiên cứu 6 8.8%

- Phương pháp đa số GV dạy bài tập QLDT là thường dạy các ví dụ cụ thể của từng dạng quy luật để rút ra cách giải chung cho cả quy luật, số ít GV dạy các bước giải chung cho các dạng bài thuộc các QLDT khác nhau (bảng 1.5)

Bảng 1.5: Phương pháp giảng dạy bài tập QLDT của GV phổ thông

Bên cạnh đó, HS cũng chưa có tính tự giác trong việc học tập, nghiên cứu các dạng bài tập QLDT và phương pháp giải các dạng bài tập này Phương tiện, tài liệu giúp các em học tập, nghiên cứu cũng hạn chế, nhiều tài liệu còn thiếu độ tin cậy

Nguyên nhân:

Nội dung kiến thức lý thuyết về các QLDT nhiều, khó nên thời gian lên lớp 45 phút thường không đủ để truyền tải đủ cả nội dung lý thuyết và bài tập Đồng thời, phân phối chương trình dành cho các tiết bài tập cũng còn ít

- Đa số GV vẫn dạy theo cách truyền thống: truyền thụ lý thuyết sau đó vận dụng vào làm bài tập mà chưa xây dựng hệ thống cách giải bài tập cho HS

- Nhiều GV chưa quan tâm đầu tư thời gian nghiên cứu các phương pháp giải các bài tập QLDT

- HS chưa nhận thức được tầm quan trọng của việc giải bài tập QLDT trong quá trình học sinh học nên chưa tạo ra hứng thú học tập cho bản thân

1.3.2 Khả năng giải bài tập quy luật di truyền của HS ở trường phổ thông

Qua ý kiến khảo sát và quan sát đối tượng HS phổ thông, tôi nhận thấy với việc học Sinh học và giải bài tập, HS vẫn có thói quen học thuộc một số dạng toán cơ bản mà chưa có thói quen tự tìm hiểu phương pháp giải các dạng bài tập khác nhau Khi giải bài tập, HS thường áp dụng máy móc các bước, công thức mà không hiểu bản chất, tính quy luật của các hiện tượng di truyền trong bài tập

Để học tốt các bài tập QLDT yêu cầu HS phải nắm rõ nội dung các quy luật, cơ chế và tính quy luật của các hiện tượng di truyền, dấu hiệu nhận biết các quy luật và bài tập vận dụng quy luật đó và mối quan hệ giữa các QLDT

Về việc này, cả GV và HS còn nhiều hạn chế

 Kết quả điều tra khả năng giải bài tập QLDT của HS phổ thông

- Cách tiến hành:

Để đánh giá về hiệu quả giải bài tập QLDT của HS phổ thông phục vụ cho việc nghiên cứu của đề tài, chúng tôi đã tiến hành điều tra khả năng giải bài tập QLDT của HS 8 lớp 12 tại 2 trường THPT Hoàng Văn Thụ – Uông Bí, Quảng Ninh (4 lớp) và THPT An Phúc – Hải Hậu, Nam Định (4 lớp)

Hình thức điều tra là kiểm tra tự luận và trắc nghiệm

Các bài tập được sử dụng để kiểm tra ở mức độ hiểu, biết và vận dụng

lý thuyết vào giải bài tập

Kết quả điều tra: Chúng tôi tiến hành kiểm tra 3 lần, mỗi lần là hai

dạng bài tập quy luật khác nhau, bài cuối là dạng bài tập tổng hợp Các bài đạt yêu cầu là bài trên 5 điểm

Bảng 1.6: Kết quả điều tra khả năng giải bài tập QLDT của HS phổ thông

Lần kiểm tra Tổng số bài kiểm tra % số bài đạt yêu cầu

(Các đề kiểm tra ở phụ lục: mỗi đề dùng cho 1 lần kiểm tra)

Dựa vào kết quả kiểm tra cho thấy: HS chủ yếu làm được các dạng bài tập quy luật đơn giản như bài tập quy luật phân ly độc lập của Menđen Đối với các dạng bài tập tổng hợp, HS không giải quyết được hết các yêu cầu của bài toán đề ra Điều đó cho thấy HS chưa có phương pháp giải bài tập QLDT một cách hệ thống, chưa hiểu rõ bản chất của các QLDT, quan hệ giữa các QLDT với nhau và vận dụng chúng trong giải bài tập

Nguyên nhân chủ yếu của hiện tượng này là: đa số HS phổ thông đều coi Sinh học là môn phụ, chỉ số ít các em có định hướng thi đại học khối B mới quan tâm đến bộ môn Sinh học Do đó, khi học sinh học, đa phần các em chỉ chú ý học lý thuyết mà không quan tâm tới các cách giải bài tập, thiếu hứng thú học và giải bài tập; tính tích cực chưa cao Đồng thời cũng do thời lượng giảng dạy bài tập ở các tiết học ít, phân phối chương trình học cũng ít giờ bài tập nên việc tiếp cận với các dạng toán QLDT chủ yếu là do HS tự tìm hiểu và nghiên cứu giải

Qua điều tra tình hình giải bài tập QLDT của HS chúng tôi có nhận xét như sau:

- Khả năng vận dụng lý thuyết vào giải bài tập của HS còn yếu, đa số các em chưa có kỹ năng giải bài tập

- HS chưa có phương pháp giải tập một cách hệ thống, chủ yếu giải theo suy đoán cá nhân

- HS thiếu tư duy logic, tổng hợp, khái quát, sáng tạo trong quá trình giải bài tập

 Kết luận chung chương 1:

- Trên thế giới và trong nước đã có nhiều tác giả nghiên cứu về TRIZ và vận dụng vào trong lĩnh vực giáo dục nhằm tạo ra thế hệ con người có tư duy

sáng tạo, có khả năng giải quyết vấn đề và ra quyết định

- Trước TRIZ có nhiều phương pháp giải quyết vấn đề và ra quyết định: phương pháp thử sai, phương pháp tập kích, phương pháp đối tượng tiêu điểm, phương pháp phân tích hình thái, phương pháp các câu hỏi kiểm tra, phương pháp kết hợp mạnh

- TRIZ được xây dựng dựa trên tính khoa học và sáng tạo, có cơ sở triết học là phép duy vậy biện chứng của sự phát triển TRIZ có hệ thống công cụ,

kỹ thuật tư duy do đó TRIZ giúp tăng cường tính hệ thống của quá trình suy nghĩ Đồng thời, TRIZ giải quyết các vấn đề thông qua giải quyết các mâu thuẫn nên tiết kiệm thời gian suy nghĩ

- Sử dụng phương pháp luận TRIZ chịu ảnh hưởng của các yếu tố tâm

lý sau: Tính ì tâm lý, trí nhớ, quá trình hiểu, ngôn ngữ, ký hiệu và hình vẽ, tính liên tưởng, trí tưởng tượng, tính nhạy bén của tư duy

- Hiệu quả dạy – học bài tập quy luật di truyền ở các trường phổ thông chưa cao Thời gian giảng dạy ít Nhiều GV chưa quan tâm đầu tư thời gian nghiên cứu các phương pháp giải các bài tập QLDT HS chưa chủ động tích cực trong quá trình học và giải bài tập

CHƯƠNG 2 VẬN DỤNG TRIZ VÀO DẠY HỌC BÀI TẬP QUY LUẬT DI TRUYỀN

2.1 Các kỹ thuật (nguyên tắc) sáng tạo cơ bản của TRIZ

Nguyên tắc sáng tạo (NTST) hay thủ thuật sáng tạo là các thao tác tư duy đơn lẻ chỉ ra hướng mà người giải cần suy nghĩ [7], [8], [15]

Năm 1946, G.S Altshuller đã bắt đầu tìm các thủ thuật sáng tạo nhằm

hỗ trợ cho mình thực hiện các sáng chế đạt năng suất và hiệu quả cao hơn Đến năm 1970, có 40 thủ thuật sáng tạo cơ bản và được sử dụng cho đến nay Tuy nhiên, vận dụng TRIZ vào dạy học như thế nào và các thủ thuật sáng tạo nào phù hợp, thiết thực với quá trình dạy học là vấn đề khó khăn Nghiên cứu nội dung và ý nghĩa của các NTST (thủ thuật) của TRIZ [7], [8], chúng tôi đã vận dụng được một số nguyên tắc vào quá trình dạy học bài tập QLDT Sau đây là nội dung và ý nghĩa của các nguyên tắc đó:

Nguyên tắc 1: Nguyên tắc phân nhỏ

Nội dung:

- Chia đối tượng thành các phần độc lập

- Làm đối tượng trở nên tháo lắp được

- Tăng mức độ phân nhỏ của đối tượng

Nguyên tắc phân nhỏ được sử dụng rộng rãi và khá linh hoạt trong cuộc sống Sự thay đổi về lượng dẫn đến sự thay đổi về chất, cho nên phân nhỏ có thể làm đối tượng có thêm những tính chất mới, thậm trí ngược với tính chất

đã có Việc chia nhỏ các thành phần, yêu cầu trong một vấn đề lớn thành các vấn đề nhỏ sẽ giúp vấn đề đó trở nên đơn giản hơn

Trong dạy học bài tập quy luật di truyền, khi gặp bài toán khó, có nhiều tính trạng và nhiều quy luật di truyền tác động lên các tính trạng, nhiều yêu cầu phức tạp cần chia bài toán thành các ý nhỏ, bài toán nhỏ, chia nhỏ các tính trạng để xét riêng nhằm đưa ra cách giải đơn giản hơn

Bài tập vận dụng: Cho giao phấn giữa hai cây, người ta thu được F1

đồng loạt giống nhau Cho F1 giao phấn với một cây chưa rõ kiểu gen, thu được kết quả như sau:

9 cây thân cao, quả tròn, lá chẻ

3 cây thân cao, quả tròn, lá nguyên

18 cây thân cao, quả bầu dục, lá chẻ

6 cây thân cao, quả bầu dục, lá nguyên

9 cây thân cao, quả dài, lá chẻ

3 cây thân cao, quả dài, lá nguyên

3 cây thân thấp, quả tròn, lá chẻ

1 cây thân thấp, quả tròn, lá nguyên

6 cây thân thấp, quả bầu dục, lá chẻ

2 cây thân thấp, quả bầu dục, lá nguyên

3 cây thân thấp, quả dài, lá chẻ

1 cây thân thấp, quả dài, lá nguyên

Cho biết mỗi tính trạng do 1 gen quy định, các cặp gen nằm trên các

cặp NST thường khác nhau và tính trạng quả tròn trội so với quả dài

Viết sơ đồ giao phấn từ P đến F1

Giải:

Để viết được sơ đồ lai thì cần xác định kiểu gen của F1 => kiểu gen của P

Để xác định được kiểu gen của F1 phải dựa vào kết quả lai giữa F1 với cây chưa biết kiểu gen và xác định QLDT chi phối các TT

Xét riêng từng tính trạng ở F2 trong phép lai giữa F1 với cây chưa biết kiểu gen:

- Về chiều cao cây: cây cao/ cây thấp = 48/ 16 = 3/1 => TT chiều cao cây tuân theo định luật phân ly của Menđen Suy ra cây cao là trội so với cây thấp

Quy ước: A: cây cao; a: cây thấp

Phép lai của cặp TT chiều cao cây: Aa x Aa

- Tính trạng hình dạng quả: quả tròn: quả bầu dục: quả dài = 16: 32: 16

= 1: 2: 1 => TT hình dạng quả tuân theo định luật trội không hoàn toàn và quả tròn trội không hoàn toàn so với quả dài

Quy ước gen: BB: quả tròn; Bb: quả bầu dục; bb: quả dài

Phép lai của TT hình dạng quả: Bb x Bb

- Tính trạng hình dạng lá: lá chẻ/ lá nguyên = 48/ 16 = 3/ 1 => TT hình dạng lá chịu sự chi phối của định luật phân ly của Menđen và lá chẻ là trội hoàn toàn so với lá nguyên

Quy ước gen: D: lá chẻ; d: lá nguyên

Phép lai của TT hình dạng lá: Dd x Dd

Tổ hợp sự di truyền chung của cả ba tính trạng suy ra phép lai giữa F1

với cây chưa biết kiểu gen là: AaBbDd x AaBbDd

 F1 dị hợp 3 cặp gen (AaBbDd) do vậy P phải thuần chủng và mang 3 cặp gen tương phản

 Các phép lai của P có thể là 1 trong các trường hợp sau:

cải tiến sản phẩm Đồng thời, sử dụng phẩm chất cục bộ này giúp người giải tập trung vào nội dung chính của vấn đề, thời gian, địa điểm xảy ra mâu thuẫn, từ đó phát biểu đúng yêu cầu bài toán và đưa ra lời giải hợp lý

Trong dạy học bài tập QLDT, nguyên tắc này được sử dụng nhằm hướng dẫn HS xây dựng cách giải các bài toán có nội dung mới Sử dụng nguyên tắc này cho phép người giải tập trung ý nghĩ mỗi dữ kiện đều có một mối quan hệ với nhau và với yêu cầu bài toán Điều đó sẽ hướng học sinh xây dựng cách giải tập trung vào sự tác động và mối quan hệ của các dữ kiện bài cho trước

Bài tập vận dụng:

Một loài thực vật gồm 4 thứ hoa: 3 hoa trắng và 1 thứ hoa đỏ

- Trường hợp 1: Cho cây hoa đỏ giao phấn với cây hoa trắng, được F1

có tỷ lệ: 36 cây hoa đỏ: 60 cây hoa trắng

- Trường hợp 2: Cho hai cây hoa trắng giao phấn với nhau, F1 đồng loạt các cây hoa đỏ Tiếp tục F1 tự thụ phấn thu được F2 gồm 225 cây hoa đỏ: 175 cây hoa trắng

- Trường hợp 3: Cho 2 cây giao phấn với nhau F1 thu được 75% cây hoa trắng: 25% cây hoa đỏ

Cho biết gen quy định tính trạng nằm trên NST thường Biện luận và viết sơ đồ lai

Bài tập cho 3 trường hợp lai với 3 kết quả khác nhau, để viết sơ đồ lai, người giải cần xét riêng từng phép lai để xác định QLDT tác động lên phép lai

đó và tác động chung lên các phép lai khác Từ đó mới biện luận để giải quyết yêu cầu bài toán

Nguyên tắc 3: Nguyên tắc kết hợp

Nội dung:

Kết hợp các đối tượng đồng nhất hoặc gần kề, bổ sung lẫn nhau (có thể

là các bộ phận, công thức,…) hoặc kết hợp thời gian của các hoạt động nhằm mang lại tính năng vượt trội cho sản phẩm hoặc giải pháp đưa ra

Nguyên tắc này được vận dụng phổ biến trong mọi khía cạnh của cuộc sống Trong thực tế, các hiện tượng, quá trình, sự việc thường hay đan xen

và có mối quan hệ hữu cơ với nhau nên luôn luôn xảy ra khả năng kết hợp Các đối tượng mới, giải pháp mới thường được hình thành nhờ sự kết hợp, do

đó sự kết hợp giúp tăng hiệu quả của các giải pháp

Trong dạy học bài tập QLDT, nguyên tắc kết hợp được vận dụng ở chỗ kết hợp các dữ kiện, lời giải, công thức, phương pháp giữa nhiều bài toán thành giải pháp cho bài toán mới Trong một tính trạng cũng có thể chịu sự chi phối của nhiều QLDT khác nhau Vận dụng nguyên tắc này giúp GV xây dựng được các bài toán QLDT tổng hợp ở các mức sáng tạo cao

Bài toán vận dụng:

Cho cây hoa đỏ, thân thấp thuần chủng giao phấn với cây hoa trắng, thân cao thuần chủng thu được F1

37,5% cây hoa đỏ, thân cao

37,5% cây hoa trắng, thân cao

18,75% cây hoa đỏ, thân thấp

6,25% cây hoa trắng, thân thấp

Biết gen quy định tính trạng nằm trên NST thường Chiều cao cây do một cặp gen chi phối và cấu trúc NST của các cây luôn không đổi trong giảm phân

1 Xác định QLDT chi phối các tính trạng màu sắc hoa và chiều cao thân