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

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 LUẬ

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

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 chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình nào khác

Tác giả Trương Mộng Diện

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, 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 5 năm 2020

Nghiên cứu sinh

Trương Mộng Diện

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 tiêu 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

8 Những đóng góp mới của luận án 6

9 Cấu trúc của luận án 6

Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 7

1.1 Lược sử nghiên cứu về algorit 7

1.1.1 Lược sử nghiên cứu về algorit trên thế giới 7

1.1.2 Lược sử nghiên cứu về algorit ở Việt Nam 11

1.2 Cơ sở lý luận 13

1.2.1 Một số khái niệm cơ bản 13

1.2.2 Phân loại algorit 18

1.2.3 Vai trò của algorit trong dạy học nói chung và trong dạy học Di truyền học nói riêng 19

1.2.4 Cơ sở khoa học của việc vận dụng algorit trong dạy học 22

1.3 Cơ sở thực tiễn 28

1.3.1 Thực trạng nhận thức về lí luận của giáo viên 28

1.3.2 Thực tiễn sử dụng algorit của giáo viên trong dạy học Di truyền học 32

Chương 2: VẬN DỤNG ALGORIT SÁNG CHẾ TRONG DẠY HỌC DI

TRUYỀN HỌC (SINH HỌC 12-THPT) 39

2.1 Phân tích cấu trúc và nội dung phần Di truyền học (Sinh học 12-THPT) 39

2.2 Xây dựng algorit dạy học Di truyền học (Sinh học 12 - THPT) 44

2.2.1 Nguyên tắc xây dựng algorit dạy học Di truyền học (Sinh học 12 - THPT) 44

2.2.2 Quy trình xây dựng algorit dạy học phần Di truyền học (Sinh học 12- THPT) 48

2.2.3 Hệ thống các algorit đã xây dựng 54

2.3 Sử dụng algorit trong dạy học Di truyền học (Sinh học 12 - THPT) 72

2.3.1 Nguyên tắc sử dụng algorit trong dạy học Di truyền học (Sinh học 12 - THPT) 72

2.3.2 Sử dụng algorit trong dạy học Di truyền học (Sinh học 12 - THPT) 74

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 100

Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 101

3.1 Mục đích thực nghiệm 101

3.2 Nội dung thực nghiệm 101

3.3 Phương pháp thực nghiệm 101

3.3.1 Chọn trường, lớp, giáo viên thực nghiệm 101

3.3.2 Tổ chức thực nghiệm sư phạm 104

3.3.3 Phương pháp xử lí kết quả 105

3.4 Tiêu chí đánh giá hiệu quả của vận dụng algorit sáng chế trong dạy học Di truyền học (Sinh học 12 – THPT) 105

3.4.1 Đánh giá năng lực nhận thức của HS 106

3.4.2 Đánh giá năng lực tư duy sáng tạo 107

3.5 Kết quả thực nghiệm sư phạm 110

3.5.1 Phân tích kết quả các bài kiểm tra năng lực nhận thức 110

3.5.2 Phân tích kết quả các bài kiểm tra năng lực tư duy sáng tạo 119

3.5.3 Kết quả về việc lấy ý kiến nhận xét của giáo viên và học sinh 121

3.5.4 Nhận xét về kết quả sau hai năm thực nghiệm 124

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 126

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 127

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 129

CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 134

PHỤ LỤC 135

DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU

Bảng 3.1 Các bài thực nghiệm có khảo sát kết quả học tập 101

Bảng 3.2 Danh sách các trường tiến hành thực nghiệm 102

Bảng 3.3 Phân bố TN ở các trường THPT qua các năm 103

Bảng 3.4 Bảng đánh giá các mức độ sáng tạo trong TN 110

Bảng 3.5 Bảng tần số điểm bài kiểm tra 15 phút 110

Bảng 3.6 Bảng phân phối tần suất (fi%) điểm các bài kiểm tra 15 phút 111

Bảng 3.7 Bảng phân phối tần suất hội tụ tiến (fi↑) điểm các bài kiểm tra 15 phút 112

Bảng 3.9 Kiểm định X điểm bài kiểm tra 15 phút 114

Bảng 3.10 Phân tích phương sai điểm bài kiểm tra 15 phút 114

Bảng 3.11 Bảng phân phối tần số điểm kiểm tra 45 phút 115

Bảng 3.12 Bảng phân phối tần suất (fi%) ở các bài kiểm tra 45 phút 115

Bảng 3.13 Bảng phân phối tần suất hội tụ tiến (fi ↑) ở các bài kiểm tra 45 phút 116

Bảng 3.14 Bảng các tham số đặc trưng bài kiểm tra 45 phút 117

Bảng 3.15 Kiểm định X điểm bài kiểm tra 45 phút 118

Bảng 3.16 Phân tích phương sai điểm bài kiểm tra 45 phút 119

Bảng 3 17 Tần số các mức độ TDST của HS trong TN 120

Bảng 3.18 Tần suất các mức độ TDST của HS trong TN 120

Bảng 3.19 Ý kiến của GV TN về ưu, nhược điểm của phương phápalgorit DH 121

Bảng 3.20 Bảng thống kê ý kiến của HS về những ưu điểm của algorit sáng chế trong học DTH 123

Bảng 3.21 Bảng thống kê ý kiến HS về những tiến bộ sau khi học xong phần DTH có vận dụng algorit sáng chế 124

DANH MỤC BIỂU ĐỒ

Biểu đồ 1.1 Nhận thức của GV về khái niệm algorit 29

Biểu đồ 1.2 Nhận thức của GV về phân loại algorit trong DH 29

Biểu đồ 1.3 Nhận thức của GV về vai trò quan trọng nhất của algorit trong DH 30

Biểu đồ 1.4 Nhận thức của GV về khả năng vận dụng algorit trong DH 30

Biểu đồ 1.5 Nhận thức của GV về khả năng vận dụng algorit trong các khâu của quá trình DH 31

Biểu đồ 1.6 Nhận thức của GV về khả năng kết hợp algorit với các phương tiện DH khác 32

Biểu đồ 1.7 Mức độ sử dụng algorit của GV trong DH DTH 32

Biểu đồ 1.8 Thực tiễn sử dụng algorit trong DH các chương của phần DTH (SH 12 - THPT) 33

Biểu đồ 1.9 Hiệu quả của algorit trong DH DTH đối với hoạt động dạy của GV 33

Biểu đồ 1.10 Hiệu quả của algorit trong DH DTH đối với hoạt động học của HS 34

Biểu đồ 1.11 Những khó khăn khi vận dụng algorit trong DH DTH 34

Biểu đồ 1.12 Khả năng vận dụng algorit để rèn luyện tư duy sáng tạo cho HS trong DH DTH 35

Biểu đồ 1.13 Khả năng vận dụng algorit để rèn luyện năng lực giải quyết vấn đề cho HS trong DH DTH 35

Biểu đồ 3.1 Tần suất điểm các bài kiểm tra 15 phút 111

Biểu đồ 3.2 Tần suất hội tụ tiến điểm các bài kiểm tra 15 phút 112

Biểu đồ 3.3 Tần suất điểm bài kiểm tra 45 phút 115

Biểu đồ 3.4 Đồ thị tần suất hội tụ tiến điểm bài kiểm tra 45 phút 116

Biểu đồ 3.5 Mức độ TDST của HS trong TN 120

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Algorit chia số nhị phân 14

Hình 1.2: Cơ chế định hướng trong tư duy 16

Hình 1.3 Sơ đồ dạy và học tối ưu hóa 26

Hình 2.1 Các hệ thống tham gia giải bài toán có sử dụng algorit sáng chế 47

Hình 2.2 Quy trình xây dựng algorit nhận biết 48

Hình 2.3 Algorit nhận biết quy luật di truyền MenĐen 50

Hình 2.4 Quy trình thiết kế algorit biến đổi phần Di truyền học 51

Hình 2.5 Algorit nhận biết khái niệm gen 55

Hình 2.6 Algorit nhận biết khái niệm đột biến gen 58

Hình 2.7 Algorit nhận biết khái niệm đột biến số lượng NST 60

Hình 2.8 Algorit nhận biết quy luật di truyền liên kết gen 62

Hình 2.9 Algorit nhận biết quy luật di truyền tương tác gen 63

Hình 2.10 Algorit nhận biết quy luật di truyền liên kết giới tính 65

Hình 2.11 Algorit nhận biết quy luật di truyền trong nhân 67

Hình 2.12 Chương trình giải bài tập quy luật di truyền MenĐen 68

Hình 2.13 Chương trình giải bài tập quy luật di truyền liên kết gen 69

Hình 2.14 Chương trình giải bài tập quy luật di truyền tương tác gen 70

Hình 2.15 Chương trình giải bài tập xác định cấu trúc di truyền của quần thể giao phối gần 71

Hình 2.16 Chương trình giải bài tập xác định cấu trúc di truyền của quần thể giao phối ngẫu nhiên 71

Hình 2.17 Chương trình giải bài tập di truyền phả hệ 72

Hình 2.18 Quy trình sử dụng algorit trong DH lí thuyết DTH 74

Hình 2.19 Quy trình vận dụng algorit trong DH bài tập DTH 86

Hình 2.20 Quy trình xây dựng bài tập sáng tạo 93

Hình 2.21 Quy trình giải các bài tập sáng tạo 96

Hình 3.1 Mô hình sáng tạo khoa học 108

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 [2]

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 [3]

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 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

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

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 quy trình xây dựng một số algorit DH DTH (SH 12 - THPT)

(2) Đề xuất quy trình sử dụng một số algorit trong DH DTH (SH 12 - THPT)

(3) Đề xuất thang đánh giá hiệu quả 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 (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 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 Với việc nghiên cứu khảo sát không có tính thực tế, các phương pháp Heuristic được dùng nhằm tăng nhanh quá trình tìm kiếm với các giải pháp hợp lý thông qua các suy nghĩ rút gọn để giảm bớt việc nhận thức vấn đề khi đưa ra quyết định [62]

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 [61] 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 [58] 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 [57]

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 [54] 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 [69] 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" [68] 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 [67] 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 [59] 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 [53]

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 [13] 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 [13] 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 [65] 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 [9]

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

thuyết “trí thông minh đa đạng” 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” [55], [56], [66]

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 [52], [63]

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 [48], [49]

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 Một

số nước tiên tiến trên thế giới đã bất đầu đào tạo cử nhân, thạc sĩ về chuyên ngành sáng tạo và đổi mới, các trung tâm nghiên cứu sáng tạo, các lớp học đào tạo, bồi dưỡng tư duy sáng tạo được thành lập ngày một nhiều Như vậy chúng ta có thể thấy được tầm quan trọng của sáng tạo đối với sự phát triển trong giai đoạn hiện nay

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 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,…[12], [13], [14]

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 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 [26]

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 [36]

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 [37]

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”

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 [33] 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 [24] 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”[8], [11]

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”[11]

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 1.1 Algorit chia số nhị phân

1.2.1.2 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

sai đúng

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 [8]

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

1.2.1.3 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 [12]

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 1.2: 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) [12]

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

1.2.2 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

1.2.2.2 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

1.2.3 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

DH algorit là phương pháp DH tích cực Phương pháp algorit có 3 đặc trưng cơ bản:

 Tính xác định

Những mệnh lệnh thực hiện, những thao tác ghi trong algorit phải đơn trị, nghĩa

là hoàn toàn xác định (có hay không, đúng hay sai,…) phải loại trừ mọi ngẫu nhiên, tùy tiện mơ hồ Nội dung càng ngắn gọn càng tốt, nhưng nhất thiết phải dễ hiểu, ai cũng rõ nghĩa của mệnh lệnh

Ngoài ra mệnh lệnh phải tương ứng với thao tác DH sơ đẳng, ai cũng thực hiện đúng, dễ dàng và như nhau

 Tính đại trà

Chúng ta thường algorit hóa những hoạt động lặp đi lặp lại nhiều lần, mang tính đại trà, phổ biến, thuộc cùng một thể loại nào đó như giải bài toán, thí nghiệm, lắp ráp dụng cụ …Và thường không lập algorit cho một hoạt động riêng biệt, chỉ diễn ra một vài lần

 Tính hiệu quả

Tính chất algorit là đối cực với tính chất ơrixtic Nếu sử dụng phương pháp algorit chắc chắn sẽ chỉ dẫn tới thành công, nghĩa là xác suất đạt kết quả của nó về lý thuyết, p=12 Điều này hoàn toàn dễ hiểu, đó là vì algorit là mô hình cấu trúc đã biết của hoạt động, là bản ghi các mệnh lệnh thao tác để thực hiện, là quá trình triển khai chính xác những mệnh lệnh đó

Từ ba đặc trưng cơ bản của phương pháp algorit, chúng ta có thể thấy lợi ích của phương pháp algorit và việc DH cho HS theo phương pháp algorit:

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:

A- Mô hình hoá bằng phương pháp Grap

B- Lập bảng ghi algorit

C- Triển khai quá trình hoạt động dựa theo algorit

Hai là: Phương pháp algorit giúp phát huy tính tích cực, tư duy có định hướng của HS Có ý kiến cho rằng, các algorit có sẵn rập khuôn không phát huy tính tích cực của HS nhưng trong phần các đặc trưng của algorit cho ta biết, algorit được lập ra không phải để giải một bài toán riêng biệt mà là cho một dạng toán, nó bao gồm các bước đi mà người giải toán phải tiến hành để đi đến kết quả Những bản ghi đó chỉ có tính định hướng hướng giải một dạng toán chứ không phải là một bài giải cụ thể, 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

Ba là: Hình thành phương pháp chung, phổ biến của tư duy khoa học và hoạt động có mục đích Từ đó giúp HS làm quen với phương pháp làm việc mà trong đó quy định rõ các việc cần tiến hành theo trình tự chặt chẽ bởi bản ghi algorit vừa là công cụ điều khiển hoạt động vừa là công cụ tự điều khiển cho người dùng algorit triển khai hoạt động Ban đầu algorit được lập ra là để điều khiển hoạt động của người giải theo bản ghi các thao tác có sẵn có tính chất rập khuôn máy móc Tuy nhiên, đó chỉ là tác dụng ban đầu của algorit, thực tế chính từ những thói quen làm

việc luôn có mục đích, có kế hoạch đặc biệt là tư duy logic khoa học được phát triển

Từ đó sẽ giúp cho HS phát triển năng lực tự học Trong quá trình tự học, các em sẽ hình thành nên những algorit ơrixtic kiến thức khác (algorit của quá trình tìm kiếm) sáng tạo hơn, hiệu quả hơn để giải quyết vấn đề trong các tình huống có vấn đề do

GV hoặc do cuộc sống, sản xuất đặt ra mà không hề rập khuôn, máy móc Mặt khác, các thói quen làm việc theo các quy tắc chặt chẽ sẽ giúp hình thành nhân cách toàn diện cho HS, hình thành nên thế giới quan duy vật biện chứng cho các em: khi làm việc luôn biết tôn trọng các quy định có sẵn (các quy luật khách quan của tự nhiên và

xã hội) thì các công việc sẽ có kết quả như mong muốn

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

Algorit DH có tác dụng rất lớn đối với việc giảng dạy các môn học ở trường phổ thông Trong DH SH, GV có thể vận dụng algorit để dạy các khái niệm, cơ chế, quá trình và quy luật SH Đặc biệt, GV có thể sử dụng phương pháp này để hướng dẫn HS giải các dạng bài tập về cơ chế di truyền, biến dị; bài tập về quy luật SH trong DH DTH Có thể tóm tắt vai trò của algorit trong DH DTH nói riêng và DH SH nói chung như sau:

* 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 vận 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

Để HS vừa nắm vững tri thức vừa phát triển tư duy thông qua hoạt động DH bằng algorit, cần thực hiện theo các định hướng sau:

 Tạo bầu không khí học tập tích cực

 Phát triển tư duy thông qua tổ chức tiếp thu và tổng hợp kiến thức

 Phát triển tư duy thông qua việc mở rộng và tinh lọc kiến thức

 Phát triển tư duy qua việc sử dụng kiến thức có hiệu quả

 Hình thành thói quen tư duy logic, tư duy hệ thống và tư duy khoa học

Algorit không phải công cụ vạn năng, không được áp dụng rập khuôn algorit vào mọi bài toán mà bỏ qua đặc điểm riêng của bài toán Algorit dù hay đến đâu thì cũng không thể áp dụng cho mọi trường trường hợp Algorit DH bao gồm các thao tác cụ thể, khoa học, theo trình tự nhất định, hỗ trợ HS tư duy nhưng bản thân nó cũng có tính hai mặt và sẽ bộc lộ nhược điểm nếu như GV sử dụng không đúng

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

Algorit là từ viết tắt từ Algorithm, dịch sang tiếng Việt có nghĩa là thuật toán

Trong khoa học máy tính, thuật toán được định nghĩa là một dãy hữu hạn các

bước không mập mờ và có thể thực thi được, quá trình hành động theo các bước này phải dừng và cho được kết quả như mong muốn

Vận dụng algorit vào quá trình DH cần phải đảm bảo những đặc trưng sau:

 Tính kết thúc

Algorit phải dừng sau một số hữu hạn các bước thực hiện Tức là, sau khi thực hiện một số bước nhất định, algorit phải đưa người giải đến với lời giải, đáp số cụ thể

 Tính xác định

Mỗi bước của algorit các thao tác phải hết sức rõ ràng, không gây nên sự nhập nhằng, lẫn lộn Nói cách khác, dù cách thức, con đường có thể khác nhau nhưng đều phải cùng đi đến một đích chung Tính xác định trong DH giúp HS hình thành tư duy mạch lạc, ngắn gọn trong quá trình giải quyết các nhiệm vụ học tập

 Tính phổ dụng

Algorit sáng chế cho phép giải bất kì một bài toán nào và phải cho đến kết quả cần tìm Algorit có thể được các HS có trình độ khác nhau sử dụng một cách có hiệu quả, phù hợp với năng lực của các em Trong quá trình DH, vận dụng đặc tính này, người GV cần thiết kế hoặc hướng dẫn HS thiết kế các bản ghi algorit sao cho có nhiều bước nhỏ, đảm bảo được algorit đã thiết kế được các HS với các trình độ khác nhau có thể sử dụng một cách có hiệu quả

 Đại lượng vào/ ra

Một algorit sáng chế có thể có hay không có đại lượng vào mà ta thường gọi là

dữ liệu vào Sau khi dùng algorit, tùy theo chức năng mà algorit đảm nhiệm, chúng ta

có thể thu được một số đại lượng đầu ra xác định Trong DH, đại lượng đầu vào chính

là tri thức bộ môn, đại lượng đầu ra chính là kiến thức, là kỹ năng, năng lực và thái độ của HS về vấn đề học tập

Như vậy có thể thấy, trong quá trình DH có vận dụng algorit sáng chế, để thiết

kế các bản ghi algorit, GV cần chú ý đến những đặc tính của algorit để đảm bảo các bản ghi algorit đều rõ ràng, mạch lạc, tránh nhầm lẫn cho HS, đảm bảo rằng tất cả các algorit đều có điểm dừng, có thể áp dụng với nhiều đối tượng HS, sản phẩm thu được

không những là tri thức môn học mà đó còn là những kỹ năng, những năng lực giúp các em có thể giải quyết bất kì một nhiệm vụ học tập nào và bất kì một nhiệm vụ nào của đời sống xã hội

1.2.4.2 Cơ sở tâm lí học sáng tạo

Năm 1946, G.S Altshuller bắt đầu tìm ra các thủ thuật nhằm mục đích giúp cá nhân mình có thể sáng chế với năng suất và hiệu quả cao hơn Đến năm 1970, đã có

40 thủ thuật sáng tạo cơ bản và được sử dụng cho đến nay Tuy nhiên, vận dụng các NTST của ARIZ và TRIZ vào DH như thế nào, thủ thuật nào có thể áp dụng vào quá trình DH lại là một vấn đề khó khăn [14], [31]

Qua phân tích các NTST của G.S Altshuller, chúng tôi nhận thấy, có 8 NTST có thể vận dụng vào DH, đó là:

1) Nguyên tắc phân nhỏ

2) Nguyên tắc kết hợp

3) Nguyên tắc phẩm chất cục bộ

4) Nguyên tắc thay đổi các thông số hóa - lí

5) Nguyên tắc sử dụng trung gian

6) Nguyên tắc đảo ngược

7) Nguyên tắc linh động

8) Nguyên tắc tác động lên “nhiễu”

(Nội dung và ý nghĩa DH của các nguyên tắc này xem trong Phụ lục 3)

Hầu hết các NTST của TRIZ được xây dựng dựa trên quy luật: Sự thay đổi về lượng dẫn đến sự thay đổi về chất (tư duy biện chứng) nên có sự tương đồng, đan xen giữa các NTST Trong DH, chúng ta có thể sử dụng một hoặc tổ hợp nhiều NTST vào giải quyết các vấn đề học tập

1.2.4.3 Cơ sở lý thuyết thông tin

Thông tin trong quá trình DH luôn mang tính khách quan và chủ quan Tính khách quan của thông tin thể hiện: thông tin được truyền đạt trong quá trình giảng dạy phải là những thông tin khoa học chính xác, phục vụ mục tiêu bồi dưỡng và nâng

cao trí thức Tính chủ quan thể hiện ở khâu năng động, sáng tạo để phù hợp với từng đối tượng trong từng bối cảnh cụ thể của thực tế cuộc sống

Theo lí thuyết thông tin, quá trình DH tương ứng với một hệ thông báo, gồm 3

khâu: Truyền và nhận thông tin; Xử lý thông tin; Lưu trữ và vận dụng thông tin [dẫn

theo 25]

Trong DH, quá trình truyền thông tin không chỉ đơn thuần là thầy truyền thụ, trò thụ động tiếp thu mà cần phải tạo ra sự liên hệ giữa trò với thầy (liên hệ ngược) hoặc giữa trò với các phương tiện DH (sách, đồ dùng DH ) hoặc giữa trò với trò Để tạo được mối liên hệ giữa thày và trò, giữa trò với các phương tiện DH, giữa trò với trò

có thể sử dụng các kênh như: kênh thị giác (kênh hình); kênh thính giác (kênh tiếng); kênh khứu giác… Trong đó, kênh thị giác có năng lực chuyển tải thông tin nhanh nhất, hiệu quả nhất (từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng)

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

Xử lí thông tin là sử dụng các thao tác tư duy và kinh nghiệm đã có phân tích thông tin, phân loại thông tin và sắp xếp các thông tin vào các hệ thống nhất định qua

đó tìm ra mối quan hệ mật thiết giữa các thông tin Như vậy, hiệu quả xử lí thông tin phụ thuộc vào khả năng nhận thức, tư duy của từng người nhưng nhờ có algorit sáng chế , thông tin được mã hóa theo những hệ thống logic hợp lí và sáng tạo, qua đó mà quá trình xử lí thông tin nhanh hơn và hiệu quả hơn rất nhiều

Trong quá trình DH, việc vận dụng algorit sẽ giúp cho quá trình ghi nhớ kiến thức (lưu trữ thông tin) một cách khoa học, có hệ thống, tạo điều kiện thuận lợi cho việc tái hiện và vận dụng kiến thức một cách linh hoạt và hiệu quả

1.2.4.4 Cơ sở lý thuyết điều khiển

Quá trình DH là quá trình điều khiển, điều chỉnh, quản lý của GV kết hợp với tự điều khiển, tự điều chỉnh, tự quản lý của HS Nổi bật nhất là quá trình điều khiển và

tự điều khiển [23]

Để việc truyền đạt thông tin có hiệu quả GV cần tường minh cả lý thuyết thông tin và lý thuyết điều khiển để tạo nên sự phối hợp nhịp nhàng giữa đường liên hệ xuôi với các đường liên hệ ngược ngoài và đường liên hệ ngược trong, làm cho quá trình dạy - học trở thành một chu trình khép kín

Sơ đồ biểu thị cách dạy và học một cách tối ưu:

Hình 1.3 Sơ đồ dạy và học tối ưu hóa

Trong sơ đồ này: GV: giáo viên, HS: Học sinh, K: Kiểm tra

Vận dụng algorit sáng chế vào quá trình DH sẽ tăng cường được mối liên hệ ngược giữa GV và HS Algorit sáng chế là các bản ghi tường minh, phản ánh tính logic, quy luật khách quan của các sự vật, hiện tượng, quá trình Trong quá trình DH,

GV có thể sử dụng các bản ghi algorit để điều khiển hoạt động học và định hướng cho HS tự điều khiển các hoạt động giáo dục đi đúng mục tiêu đề ra Nói cách khác, algorit là công cụ để người học tìm ra cách thức và con đường đơn giản nhất, hiệu quả nhất để đạt được mục đích giáo dục nói riêng và bất kì hoạt động sáng tạo nào nói chung

1.2.4.5 Cơ sở tâm lí học nhận thức và tâm lí học lứa tuổi

Theo từ điển triết học: Nhận thức là quá trình tái tạo lại hiện thực trong tư duy của con người, được quyết định bởi quy luật phát triển xã hội và gắn liền cũng như không thể tách rời khỏi thực tiễn, nó phải là mục đích của thực tiễn, phải hướng tới chân lý khách quan [36].

Theo Từ điển Giáo dục học: Nhận thức là quá trình hay là kết quả phản ánh và

tái tạo hiện thực vào trong tư duy của con người [18].

Quá trình phản ánh hiện thực khách quan vào trong não bộ của con người được thực hiện thông qua hệ thống cảm giác có cơ quan chuyên trách như thị giác, khứu giác, vị giác, thính giác Trong đó, 90% thông tin từ bên ngoài vào con người là thông qua thị giác Như vậy, cơ quan thị giác đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong quá trình nhận thức, trong quá trình DH, chúng ta cần phát huy vai trò của các phương tiện, phương pháp trực quan bởi lẽ đó là phương thức nhận thức chính, đơn giản nhất, hiệu quả nhất, phù hợp với tâm lí nhận thức của HS

Lứa tuổi HS THPT thuộc lứa tuổi thanh niên, được tính từ khoảng từ 14, 15 đến

25 tuổi Trong giai đoạn này, sự phát triển tâm lí, trí tuệ HS có một số đặc điểm cơ bản [22]

- Hoạt động học tập của HS THPT đòi hỏi tính năng động và tính độc lập ở mức

độ cao; đồng thời cũng đòi hỏi, muốn nắm được chương trình một cách sâu sắc thì cần phát triển tư duy lí luận

- Tri giác có mục đích đã đạt tới mức độ rất cao Quan sát trở nên có mục đích, có

hệ thống và toàn diện hơn GV cần quan tâm định hướng quan sát của các em vào một nhiệm vụ nhất định, không vội vàng kết luận khi chưa tích lũy đầy đủ các sự kiện

- Do ảnh hưởng của các hoạt động học tập mà hoạt động tư duy của HS THPT

có sự thay đổi quan trọng Các em có khả năng tư duy lý luận, tư duy trừu tượng một cách độc lập, sáng tạo Trong quá trình DH, GV cần tổ chức, khai thác các hoạt động

thức, rèn luyện và phát triển các kĩ năng học tập là một nhiệm vụ quan trọng nhằm

giúp các em hình thành nhân cách và thế giới quan đúng đắn

Trên đây là một số đặc điểm chung về tâm lí học nhận thức và tâm lí học lứa

tuổi HS THPT Từ sự hiểu biết về đặc điểm tâm lí nói trên giúp chúng tôi có định

hướng tốt hơn về việc vận dụng algorit sáng chế vào quá trình DH một cách hợp lí,

phù hợp với khả năng nhận thức của HS THPT

1.3 Cơ sở thực tiễn

Để có cơ sở thực tiễn cho việc áp dụng phương pháp algorit trong DH, chúng

tôi đã tiến hành khảo sát trên một số trường THPT Đối tượng khảo sát là GV thuộc các

trường THPT trên địa bàn tỉnh Hưng Yên

Chúng tôi đã tiến hành điều tra, khảo sát ở GV với những nội dung sau:

Một là: Nhận thức về 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

Hai là: Thực tiễn sử dụng algorit của GV trong DH

Ba là: Thực trạng rèn luyện năng lực giải quyết vấn đề trong DH SH

Phương pháp khảo sát được sử dụng: Điều tra bằng phiếu hỏi (tham khảo phụ

lục số 1), dự giờ dạy, tham khảo bài soạn của một số GV dạy môn SH 12 (Danh sách

các trường khảo sát tham khảo phụ lục số 2), tiến hành quan sát hoạt động học tập của

HS, tọa đàm trao đổi với một số GV và HS về vấn đề liên quan Phân tích số liệu

thống kê kết quả khảo sát, rút ra các kết luận Kết quả thu được như sau:

1.3.1 Thực trạng nhận thức về lí luận của giáo viên

Chúng tôi đã tiến hành khảo sát trên 35 trường THPT thuộc địa bàn tỉnh Hưng

Yên Tổng số phiếu phát ra là 112, tổng số phiếu thu về là 105 Kết quả được thống

kê lại như sau:

Biểu đồ 1.1 Nhận thức của GV về khái niệm algorit

Từ kết quả biểu đồ 1.1 cho thấy, chỉ có 26,7% GV cho rằng algorit là bất kì chương trình nào đủ rõ ràng gồm các hành động (thao tác) thực hiện một công việc nào đó Đa số GV (36,2%) hiểu algorit theo nghĩa toán học là tập hợp các phép tính cần thiết, được quy định một cách nghiêm ngặt dùng để giải các bài toán cụ thể nào

đó Còn lại 37,1% GV chưa hiểu về khái niệm algorit, họ cho rằng algorit là sơ đồ phản ánh trực quan tập hợp những kiến thức chủ chốt của một nội dung hoặc cho rằng algorit là một loạt các cách để giải quyết một vấn đề cụ thể có tính quy luật

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

Quan sát biểu đồ 1.2 cho thấy, GV THPT vẫn còn phân vân về phân loại algorit, các đáp án được lựa chọn với tỉ lệ tương đương nhau Tuy nhiên, vẫn có nhiều GV (39%) cho rằng algorit DH có hai loại là algorit nhận biết và algorit biến đổi (algorit hoạt động), điều này chứng tỏ GV đã tìm hiểu về algorit

algorit trong DH

Biểu đồ 1.3 cho thấy đa số GV (40%) cho rằng vai trò quan trọng nhất của algorit trong DH là hình thành các bước để giải quyết vấn đề theo phương pháp algorit., tiếp theo đó

là phát triển tư duy logic (24,8%), hình thành tư duy định hướng (18,1%) cho HS Kết quả

điều tra cho thấy, GV đã nhận thức đúng đắn về vai trò quan trọng của algorit trong DH

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

Khi được hỏi về khả năng vận dụng algorit trong DH các môn học ở trường THPT, đa số GV (56,2%) cho rằng algorit chỉ thích hợp với các môn khoa học tự