Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng và sử dụng algorit một cách hợp lí vào các khâu trong DH DTH SH 12 - THPT thì sẽ phát triển năng lực nhận thức và năng lực tư duy sáng tạo cho HS.. Lược
Trang 2TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM – ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Phúc Chỉnh
Vào hồi giờ ngày tháng năm 20
Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Trường Đại học sư phạm;
- Thư Viện Quốc gia;
- Trung tâm Học liệu - ĐHTN
Trang 3CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
1 Nguyễn Phúc Chỉnh, Trương Mộng Diện (2013), "Tổng quan về
Algorit sáng chế (sáng tạo), Tạp chí KH&CN, Đại học Thái
Nguyên, số 14, tr.211-215
2 Trương Mộng Diện, Nguyễn Phúc Chỉnh (2015), "Cơ sở khoa
học của việc vận dụng Algorit sáng chế trong dạy học", Tạp chí
giáo dục, số 361 kì 1 tháng 7/2015, tr.16-18
3 Trương Mộng Diện (2016), "Sử dụng phương pháp Algorit
trong dạy học Sinh học", Tạp chí Giáo dục, số 375 kì 1 tháng
2/2016, tr.55-57
Trang 42 Mục tiêu 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
và năng lực tư duy sáng tạo cho HS
3 Đối tượng và khách thể nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: DH DTH (SH 12 - THPT) theo algorit sáng chế Khách thể nghiên cứu: Quá trình DH SH 12 - THPT
4 Giả thuyết khoa học
Nếu xây dựng và sử dụng algorit một cách hợp lí vào các khâu trong DH DTH (SH 12 - THPT) thì sẽ phát triển năng lực nhận thức
và năng lực tư duy sáng tạo 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) 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, Phương pháp điều tra sư phạm, Phương pháp chuyên gia, tham vấn chuyên gia, Phương pháp thực nghiệm sư phạm
Trang 58 Những đóng góp mới của luận án
(1) Đề xuất quy trình xây dựng một số algorit DH DTH (SH
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 (Sinh học 12 – THPT) Chương 3 Thực nghiệm sư phạm
Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN
1.1 Lược sử nghiên cứu về algorit
1.1.1 Lược sử nghiên cứu về algorit trên thế giới
Khoa học TDST trên thế giới đã được hình thành từ rất lâu Nhà toán học Hy Lạp Pappop là người đặt nền móng cho “khoa học
tư duy sáng tạo”, ông gọi đó là Ơristic (Heuristics) Alfred Binet, một nhà tâm lý học người Pháp đã phát minh ra các bài kiểm tra IQ thực
tế đầu tiên Năm 1939 A Osborn (Mỹ) đã đề xuất phương pháp tập kích não hay còn gọi là động não, công não Năm 1926, F Kunze đã
đề xuất phương pháp đối tượng tiêu điểm Năm 1942, Fritz Zwicky người Thụy Sĩ đã đề xuất phương pháp phân tích hình thái Người có nhiều cống hiến trong việc xây dựng khoa học sáng tạo là nhà khoa học Genric Sanlovic AltshulerAnthony "Tony" Peter Buzan là cha
đẻ của phương pháp tư duy Mind map Năm 1983, Giáo sư tâm lý
Howard Gardner của trường đại học Havard công bố thuyết “trí thông minh đa đạng” Năm 1992, Tiến sĩ Arthur Costa, Giáo sư danh
dự của đại học California State là tác giả của “thuyết thói quen của trí não- Habits of Mind” Ngày nay, các công trình nghiên cứu tư duy, sáng tạo đã được quan tâm thích đáng và đã đem lại hiệu quả cao trong nhiều lĩnh vực ở nhiều nước trên thế giới
1.1.2 Lược sử nghiên cứu về algorit ở Việt Nam
Người có công đưa 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,…Năm 1991,
Trang 6trung tâm sáng tạo Khoa học - Kĩ thuật được thành lập tại 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 Năm 1998, Nguyễn Văn Lê 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 Năm 2000, Nguyễn Minh Triết với “Đánh thức tiềm năng sáng tạo Năm 2004, Nguyễn Cảnh Toàn với “Khơi dạy tiềm năng sáng tạo” đã đưa ra các vến đề về sáng tạo học
1.2 Cơ sở lý luận
1.2.1 Một số khái niệm cơ bản
1.2.1.1 Algorit:
1.2.1.2 Algorit sáng chế:
1.2.1.3 Lý thuyết giải các bài toán sáng chế
1.2.2 Phân loại algorit
1.2.2.1 Algorit nhận biết
Đó là algorit dẫn tới kết quả là sự phán đoán kiểu x thuộc A x: đối tượng nhận biết A: một loại nào đó
1.2.2.2 Algorit biến đổi
Tất cả những algorit không phải là algorit nhận biết đều là algorit biến đổi
1.2.3 Vai trò của algorit trong dạy học nói chung và trong dạy học
Di truyền học nói riêng
1.2.3.1 Vai trò của algorit trong dạy học
Đối với HS
Một là: Lợi ích đầu tiên mà phương pháp algorit mang lại là giúp HS hình thành 3 bước giải quyết vấn đề theo phương pháp algorit Hai là: Phương pháp algorit giúp phát huy tính tích cực, tư duy có định hướng của HS Ba là: Hình thành phương pháp chung, phổ biến của tư duy khoa học và hoạt động có mục đích
Đối với GV
Một là: Việc DH bằng phương pháp algorit sẽ giúp GV hình thành được các phương pháp giải bài toán cho HS một cách tập trung, nhanh chóng và có hiệu quả Hai là: Giúp GV xây dựng algorit DH
có hệ thống, hiệu quả Nhờ các algorit, HS sẽ lĩnh hội tri thức tốt hơn
Ba là: Giúp GV thiết kế tốt nội dung “dạy học chương trình hoá” nhằm giúp cho HS tiếp thu tốt nhất, hệ thống các kiến thức mà GV truyền thụ
1.2.3.2 Vai trò của algorit trong dạy học di truyền học
Cung cấp hướng giải đúng, tránh tình trạng mò mẫm, không có định hướng trước Từ một bài tập hay một ví dụ của GV, HS có thể
Trang 7vận dụng cho nhiều dạng bài tương tự nhau Giúp HS làm việc có hệ thống, biết cách sử dụng hình ảnh trực quan để làm cho bài toán trở nên trong sáng, dễ hiểu, tránh nhầm lẫn khi giải Giúp HS biết khai thác, sử dụng dữ kiện đề bài một cách hợp lý Với HS khá giỏi: algorit giúp HS có được kết quả nhanh, chính xác đỡ mất thời gian,
từ đó có thể suy nghĩ đến những phương pháp giải khác Với HS yếu kém: Việc thực hiện đúng các bước trong bản ghi algorit sẽ giúp HS tìm đến lời giải chính xác, điều này giúp các em có được niềm tin trong học tập, được động viên, khích lệ, từ đó sẽ hình thành ý thức học tập tốt hơn
1.2.4 Cơ sở khoa học của việc vận dụng algorit trong dạy học
1.2.4.1 Cơ sở toán học - Lý thuyết algorit
Cơ sở toán học của algorit xác định: Tính kết thúc; Tính xác định; Tính phổ dụng; Đại lượng vào/ ra;Tính hiệu quả của algorit
1.2.4.2 Cơ sở tâm lí học sáng tạo
Qua phân tích các nguyên tắc sáng tạo (NTST) của G.S Altshuller, chúng tôi nhận thấy, có 8 NTST có thể vận dụng vào DH,
đó là: Nguyên tắc phân nhỏ; Nguyên tắc kết hợp; Nguyên tắc phẩm chất cục bộ; Nguyên tắc thay đổi các thông số hóa – lí; Nguyên tắc sử dụng trung gian; Nguyên tắc đảo ngược; Nguyên tắc linh động và Nguyên tắc tác động lên “nhiễu”
1.2.4.3 Cơ sở lý thuyết thông tin
Algorit có tác dụng mô hình hóa các đối tượng nghiên cứu và
mã hóa các đối tượng đó bằng một loại “ngôn ngữ” vừa trực quan, vừa cụ thể Do vậy, DH bằng algorit làm cho quá trình truyền thông
tin nhanh và chính xác hơn
1.2.4.4 Cơ sở lý thuyết điều khiển
Vận dụng algorit sáng chế vào quá trình DH sẽ tăng cường được mối liên hệ ngược giữa GV và HS bởi algorit sáng chế phát huy năng lực tư duy sáng tạo, tính độc lập, tự chủ của HS
1.2.4.5 Cơ sở tâm lí học nhận thức và tâm lí học lứa tuổi
1.3 Cơ sở thực tiễn
1.3.1 Thực trạng nhận thức về lí luận của giáo viên
Điều tra thực trạng nhận thức lí luận của GV bao gồm những nhận thức về khái niệm, vai trò, phân loại algorit của GV ở trường phổ thông hiện nay
1.3.2 Thực tiễn sử dụng algorit của giáo viên trong dạy học Di truyền học
Điều tra thực tiễn sử dụng algorit bao gồm: mức độ, lợi ích và những khó khăn khi sử dụng algorit của GV
Trang 8Kết quả điều tra thực trạng cho thấy: Việc DH có vận dụng algorit được ít GV áp dụng và nếu có áp dụng thì cũng chỉ ở một số rất ít nội dung trong một số khâu nhất định của DH GV còn nhiều lúng túng, khó khăn khi DH algorit nên việc DH algorit chưa được triển khai rộng rãi và tiến hành thường xuyên GV thường sử dụng các quy trình sẵn có, việc thiết kế các algorit phù hợp với mục tiêu và đối tượng
DH của GV còn nhiều hạn chế
Chương 2 VẬN DỤNG ALGORIT SÁNG CHẾ
TRONG DẠY HỌC DI TRUYỀN HỌC (SINH HỌC 12 - THPT) 2.1 Phân tích cấu trúc và nội dung phần Di truyền học (Sinh học 12-THPT)
Để việc vận dụng algorit trong DH DTH được hợp lí và hiệu quả, chúng tôi đã tiến hành phân tích nội dung kiến thức từng Chương trong phần DTH để xác định những nội dung có khả năng vận dụng algorit và vận dụng trong DH lí thuyết hay bài tập DTH
2.2 Xây dựng algorit dạy học Di truyền học (Sinh học 12 - THPT)
2.2.1 Nguyên tắc xây dựng algorit dạy học Di truyền học (Sinh học
12 - THPT)
2.2.1.1 Phù hợp với mục tiêu, nội dung chương trình
2.2.1.2 Đảm bảo thống nhất giữa tính khoa học và tính giáo dục 2.2.1.3 Thân thiện với người sử dụng
2.2.2 Quy trình xây dựng algorit DH phần DTH (SH 12)
2.2.2.1 Quy trình xây dựng algorit nhận biết
Hình 2.2 Quy trình xây dựng algorit nhận biết
Ví dụ: Xây dựng algorit nhận biết quy luật di truyền MenĐen
Bước 1: Xác định mục tiêu về kiến thức
Học sinh: Trình bày được các dấu hiệu bản chất của quy luật di truyền MenĐen; Nhận biết được quy luật di truyền MenĐen trong các bài tập toán di truyền
Trang 9Bước 2: Mô tả algorit
Bước 3: Lập bản ghi algorit
Hình 2.3 Algorit nhận biết quy luật di truyền MenĐen
Quy luật
Menđen
Di truyền theo những quy luật chặt chẽ
Tính trạng biểu hiện đều ở hai giới Kết quả phép lai thuận – nghịch giống nhau
Mỗi cặp gen quy định một cặp tính trạng
Mỗi cặp gen nằm trên một cặp NST tương đồng
khác nhau
Tính trội – lặn hoàn toàn
Không phải quy luật Menđen Quy luật Menđen
Kết quả lai thuận nghịch giống nhau
Tính trạng biểu hiện đều ở hai giới
Mỗi cặp gen nằm trên một cặp NST
Mỗi cặp gen quy định một
cặp tính trạng
Tính trội – lặn hoàn toàn
Trang 10Bước 4: Algorit hoạt động
Dựa vào yêu cầu bài toán cụ thể, HS tiến hành theo các bước của bản ghi algorit để nhận biết được quy luật di truyền của MenĐen
2.2.2.2 Quy trình xây dựng algorit biến đổi
Tác giả đề xuất quy trình thiết kế các algorit biến đổi phần DTH như sau:
Ví dụ minh họa
Bài tập: Ở bò, tính trạng màu sắc lông do một gen gồm hai alen di truyền theo quy luật phân li MenĐen Cho một bò đực lông đen giao phối với các bò cái trong các phép lai sau:
Phép lai 1: ♂ lông đen (1) x ♀ lông vàng (2) → 1 bê lông đen (5), 1
bê lông vàng (6)
Phép lai 2: ♂ lông đen (1) x ♀ lông đen (3) → toàn bê lông đen (7) Phép lai 3: ♂ lông đen(1) x ♀ lông đen (4) → 1 bê lông đen (8), 1 bê lông vàng (9)
a Xác định kiểu gen của các con bò, con bê trong phép lai trên?
b Nếu cặp bò ở phép lai thứ 3 tiếp tục giao phối Xác suất thu được ở đời con 3 con bê trong đó có đúng 2 con bê lông vàng?
Bước 1: Phân tích bài toán
Bài tập cho 3 phép lai của một bò đực với 3 bò cái khác nhau, để xác định được kiểu gen của các con bò, bê và làm các yêu cầu khác của bài toán thì HS cần phải tìm được phép lai giúp các em phát hiện được tính trội, lặn và viết được sơ đồ lai
Bước 1: Phân tích bài toán
Bước 3: Xây dựng chương trình giải Bước 4: Thực hiện giải bài toán theo chương trình đã lập
Bước 2: Xác lập mối quan hệ giả thiết và kết luận
Kiểm tra
Sai
Kết luận
Đúng
Trang 11Bước 2: Xác lập mối quan hệ giữa giả thiết và kết luận
HS có thể lập mối quan hệ giữa giả thiết và kết luận như sau:
Bước 3: Xây dựng chương trình giải
Bước 4: Thực hiện giải bài toán theo chương trình đã lập
Khi đã xây dựng được chương trình giải, HS chỉ cần tiến hành theo các bước của chương trình giải để đi đến kết luận:
Phép lai 3: Đen x đen =>
đen + vàng
Xác định tính trạng trội – lặn
Xác định kiểu gen của các cá thể
Xác suất đời con của phép lai 2
Viết sơ đồ lai của phép lai 2
Tính xác suất đời con
Xác định kiểu gen của các
cá thể
Đ
S
Kết luận
Trang 122.2.3 Hệ thống các algorit đã xây dựng
2.2.3.1 Một số algorit nhận biết
• Algorit nhận biết khái niệm gen (Hình 2.5)
• Algorit nhận biết khái niệm đột biến gen (Hình 2.6)
• Algorit nhận biết các dạng ĐB số lượng NST (Hình 2.7)
• Algorit nhận biết quy luật di truyền liên kết gen (Hình 2.8)
• Algorit nhận biết quy luật tương tác gen (Hình 2.9)
• Algorit nhận biết quy luật di truyền liên kết với giới tính (Hình 2.10)
• Algorit nhận biết các quy luật di truyền trong nhân (Hình 2.11)
2.2.3.2 Algorit biến đổi phần Di truyền học
• Chương trình giải bài tập quy luật di truyền Menđen (Hình 2.12)
• Chương trình giải bài tập quy luật di truyền liên kết gen (Hình 2.13)
• Chương trình giải bài tập quy luật di truyền tương tác gen (Hình 2.14)
• Chương trình giải bài tập xác định cấu trúc di truyền của quần thể tự thụ phấn (Hình 2.15)
• Chương trình giải bài tập xác định cấu trúc di truyền của quần thể giao phấn ngẫu nhiên (Hình 2.16)
• Chương trình giải bài tập di truyền phả hệ người (Hình 2.17)
2.3 Sử dụng algorit trong dạy học Di truyền học (Sinh học 12 - THPT)
2.3.1 Nguyên tắc sử dụng algorit trong dạy học Di truyền học (Sinh học 12 - THPT)
2.3.1.1 Nguyên tắc thống nhất giữa dạy và học
2.3.1.3 Rèn luyện năng lực vận dụng kiến thức để giải quyết vấn đề 2.3.1.2 Phát huy được tính tích cực, sáng tạo của HS
2.3.2 Sử dụng algorit trong dạ y học Di truyề n họ c (Sinh
học 12 - THPT)
2.3.2.1 Sử dụng algorit trong dạy học lí thuyết Di truyền học
Trang 13Để vận dụng algorit trong DH lí thuyết DTH có hiệu quả chúng tôi đã đề xuất quy trình sử dụng gồm hai giai đoạn:
Hình 2.18 Quy trình sử dụng algorit trong DH lí thuyết DTH
Ví dụ minh họa giai đoạn 1
Vậ n dụ ng algorit trong DH Bài: Di truyề n liên kế t
với giới tính
Bước 1: Xác định mục tiêu bài học:
Sau khi học xong bài học sinh phải:
- Nêu được cơ chế xác định giới tính, đặc điểm di truyền của các gen nằm trên NST giới tính
- Trình bày được cơ chế di truyền của các gen nằm trên NST giới tính
- Nhận biết được quy luật di truyền liên kết giới tính trong các bài toán, tình huống
Bước 2: Phân tích nội dung DH
Giai đoạn 1
Giai đoạn 2
Sử dụng bản ghi algorit do GV xây dựng để tổ chức các hoạt động DH
Hướng dẫn HS tự xây dựng các bản ghi algorit
Bước 1: Nêu mục tiêu bài học Bước 2: Phân tích nội dung DH
Bước 3: GV cung cấp bản ghi algorit
và hướng dẫn sử dụng Bước 4: Luyện tập và vận dụng
Bước 1: Nêu mục tiêu bài học
Bước 2: Tổ chức HS phân tích logic
kiến thức
Bước 3: Tổ chức HS tự xây dựng bản ghi algorit
Bước 4: Nhận xét, hoàn thiện