Xây dựng bản đồ khái niệm tích hợp đa phương tiện bằng phần mềm Cmap Tools để dạy học chương cơ chế di truyền và biến dị sinh học 12, trung học phổ thông : Luận văn ThS. Giáo dục học: 60 14 10

BĐKN tích hợp đa phương tiện có thể được tiến hành ở nhiều mức độ khác nhau, ở nhiều khâu khác nhau trong quá trình giảng dạy các kiến thức trên lớp, đồng thời cũng rèn luyện cho HS cách

ĐỂ DẠY HỌC CHƯƠNG CƠ CHẾ DI TRUYỀN VÀ BIẾN DỊ

SINH HỌC 12, TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

LUẬN VĂN THẠC SỸ SƯ PHẠM SINH HỌC

HÀ NỘI – 2013

ĐỂ DẠY HỌC CHƯƠNG CƠ CHẾ DI TRUYỀN VÀ BIẾN DỊ

SINH HỌC 12, TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

LUẬN VĂN THẠC SỸ SƯ PHẠM SINH HỌC Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học (bộ môn Sinh học)

Mã số: 60 14 10

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Dương Tiến Sỹ

HÀ NỘI – 2013

iii

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin cảm ơn Ban Giám Hiệu, Phòng Quản lý Đào tạo – Công tác sinh viên và các thầy cô trong Trường Đại học Giáo dục, ĐHQGHN cùng các thầy cô giáo đã giảng dạy tại lớp Cao học LL&PP Dạy học khóa 7 đã dạy dỗ, chỉ bảo và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong thời gian học tập và nghiên cứu tại Trường

Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS Dương Tiến

Sỹ, người thầy đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu và giáo viên, học sinh trường THPT Nguyễn Gia Thiều đã cộng tác và tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã luôn khích lệ, động viên và giúp đỡ tôi trong thời gian học tập và hoàn thành luận văn

Trong quá trình học tập và thực hiện luận văn, do thời gian và điều kiện còn có nhiều hạn chế, kính mong nhận được sự thông cảm của quý thầy cô

Xin chân thành cảm ơn!

Nguyễn Cao Khánh

v

MỤC LỤC

Lời cảm ơn iii

Danh mục các chữ viết tắt iv

Danh mục các bảng vii

Danh mục các hình viii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 6

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 6

1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu BĐKN tích hợp đa phương tiện trên thế giới, trong nước và ứng dụng trong DH nói chung và DH Sinh học nói riêng 6 1.1.1 Trên thế giới 6

1.1.2 Ở trong nước 8

1.2 Cơ sở lý luận của đề tài 9

1.2.1 Khái niệm 9

1.2.1.1 Định nghĩa khái niệm 9

1.2.1.2 Bản chất của KN 10

1.2.1.2 Kết cấu của KN 11

1.2.1.3 Phân loại KN 11

1.2.1.4 Mối quan hệ giữa các KN 12

1.2.1.5 Cách phân chia KN 13

1.2.1.6 Cách định nghĩa KN 14

1.2.1.7 Hệ thống hóa KN 16

1.2.1.8 Vai trò của KN trong hoạt động nhận thức và dạy học 16

1.2.1.9 Hình thành và phát triển KN trong DH 17

1.2.2 Bản đồ KN tích hợp truyền thông đa phương tiện 18

1.2.2.1 Định nghĩa BĐKN tích hợp truyền thông đa phương tiện 18

1.2.2.2 Cơ sở khoa học của BĐKN tích hợp truyền thông đa phương tiện 20

1.2.2.3 Vai trò của BĐKN tích hợp đa phương tiện trong dạy học 23

1.2.3 Giới thiệu tính năng cơ bản của phần mềm IHMC CmapTools 24

vi

1.3 Cơ sở thực tiễn của đề tài 27

1.3.1 Thực trạng dạy khái niệm Sinh học 12 (đặc biệt việc sử dụng BĐKN tích hợp truyền thông đa phương tiện) 27

1.3.2 Thực trạng về thái độ, phương pháp và kết quả học tập môn Sinh học 12 của HS ở trường THPT 30

1.3.3 Phân tích nguyên nhân của thực trạng 33

Tóm tắt chương 1 35

CHƯƠNG 2 36

XÂY DỰNG BẢN ĐỒ KHÁI NIỆM TÍCH HỢP ĐA PHƯƠNG TIỆN BẰNG PHẦN MỀM CMAP TOOLS ĐỂ DẠY HỌC CHƯƠNG CƠ CHẾ DI TRUYỀN VÀ BIẾN DỊ SINH HỌC 12, TRUNG HỌC PHỔ THÔNG 36

2.1 Phân tích lôgic cấu trúc nội dung chương Cơ chế di truyền và biến dị, Sinh học lớp 12 36

2.1.1 Sự hình thành và phát triển khái niệm di truyền học từ di truyền sinh học 9 đến di truyền sinh học 12 36

2.1.2 Nội dung chi tiết chương I: Cơ chế di truyền và biến dị 37

2.2 Các nguyên tắc DHKN Sinh học ở trường THPT 41

2.2.1 Quán triệt mục tiêu dạy học 41

2.2.2 Đảm bảo tính khoa học chính xác của nội dung dạy học 42

2.2.3 Đảm bảo tính hệ thống và tính kế thừa 42

2.2.4 Đảm bảo phát huy tính tích cực, chủ động của học sinh 42

2.2.5 Đảm bảo sự thống nhất giữa cụ thể và trừu tượng 43

2.2.6 Đảm bảo thuận lợi cho việc đánh giá và tự đánh giá của học sinh 44

2.3 Qui trình xây dựng BĐKN tích hợp đa phương tiện 44

2.4 Xây dựng BĐKN tích hợp đa phương tiện với sự hỗ trợ của phần mềm Cmap Tools 46

2.4.1 Xây dựng BĐKN tích hợp đa phương tiện tổng quát 46

2.4.2 Xây dựng BĐKN tích hợp đa phương tiện chi tiết 46

vii

2.4.3 Tùy biến hệ thống BĐKN tích hợp đa phương tiện để tích cực hóa quá

trình nhận thức cho HS 49

2.4.3.1 BĐKN tích hợp đa phương tiện có lỗi sai 49

2.4.3.2 BĐKN tích hợp đa phương tiện khuyết 50

2.4.3.3 BĐKN tích hợp đa phương tiện câm 53

2.5 Qui trình sử dụng BĐKN tích hợp đa phương tiện trong dạy học chương cơ chế di truyền và biến dị 53

2.5.1 Sử dụng BĐKN tích hợp đa phương tiện trong khâu dạy kiến thức mới 54

2.5.1.1 Sử dụng BĐKN tích hợp đa phương tiện dạng khuyết 54

2.5.1.2 Sử dụng BĐKN tích hợp đa phương tiện hoàn chỉnh 59

2.5.2 Sử dụng BĐKN tích hợp đa phương tiện trong khâu củng cố, hoàn thiện kiến thức 61

2.5.2.1 Sử dụng BĐKN tích hợp đa phương tiện dạng khuyết 61

2.5.3 Sử dụng BĐKN tích hợp đa phương tiện trong khâu kiểm tra đánh giá 65

2.5.3.1 Sử dụng BĐKN tích hợp đa phương tiện câm 65

2.5.3.2 Sử dụng BĐKN tích hợp đa phương tiện khuyết 66

2.5.4 Sử dụng BĐKN tích hợp đa phương tiện do HS tự xây dựng 67

Tóm tắt chương 2 68

CHƯƠNG 3 69

THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 69

3.1 Mục đích thực nghiệm 69

3.2 Nội dung thực nghiệm 69

3.2.1 Các bài thực nghiệm 69

3.2.2 Đề kiểm tra thực nghiệm 69

3.3 Phương pháp thực nghiệm 69

3.3.1 Chọn trường thực nghiệm 69

3.3.2 Chọn học sinh thực nghiệm 69

viii

3.3.3 Chọn giáo viên thực nghiệm 70

3.3.4 Phương án thực nghiệm 70

3.4 Xử lý số liệu và kết quả thực nghiệm 70

3.4.1 Phân tích định lượng 70

3.4.1.1 Lập bảng phân phối thực nghiệm và vẽ đồ thị 70

3.4.1.2 Tính các giá tri ̣ đă ̣c trưng của mẫu 74

3.4.1.3 So sánh giá trị trung bình và kiểm định bằng giả thuyết H0 với tiêu chuẩn U của phân bố tiêu chuẩn 77

3.4.1.4 Phân tích phương sai (Analysis of Variance = ANOVA) 80

3.4.1.5 So sánh giá trị trung bình của các nhóm lớp TN và ĐC trong và sau thực nghiệm 82

3.4.2 Phân tích định tính 82

Tóm tắt chương 3 86

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 87

TÀI LIỆU THAM KHẢO 89

PHỤ LỤC 91

vii

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Bảng điều tra thực trạng DHKN môn Sinh học 11 27

Bảng 1.2 Phiếu điều tra cho học sinh 31

Bảng 2.1 Mục tiêu từng bài trong chương: “Cơ chế di truyền và biến dị” 38

Bảng 3.1 Tên bài dạy đã soạn giáo án sử dụng phương pháp BĐKN 69

Bảng 3.2 Các giá trị đặc trưng của mẫu trong TN 75

Bảng 3.3 Các giá trị đặc trưng của mẫu sau TN 76

Bảng 3.4 Kết quả so sánh giá tri ̣ trung bình và kiểm đi ̣nh giả thuyết H0 78

Bảng 3.5 Các giá trị đặc trưng của mẫu sau TN 79

Bảng 3.6 Phân tích phương sai điểm các bài kiểm tra trong TN 81

Bảng 3.7 Phân tích phương sai điểm các bài kiểm tra sau TN 81

viii

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Các hệ thống bộ nhớ chủ chốt của não bộ đều tác động qua lại với nhau khi chúng ta đang học 21Hình 1.2: Trang web http://cmap.ihmc.us 25Hình 1.3: Cửa sổ View 26Hình 2.2 BĐKN tích hợp đa phương tiện tổng quát về cơ chế di truyền và biến dị 46Hình 2.3 BĐKN tích hợp đa phương tiện chi tiết về khái niệm Nucleotit 47Hình 2.4 BĐKN tích hợp đa phương tiện chi tiết về khái niệm Gen 47Hình 2.5 BĐKN tích hợp đa phương tiện chi tiết về khái niệm NST 48Hình 2.6 BĐKN tích hợp đa phương tiện chi tiết về các qui luật di truyền 48Hình 2.7 BĐKN tích hợp đa phương tiện hoàn chỉnh bản đồ chi tiết có chỗ sai cho KN gen, trong đó có 2 KN sai để HS tìm và phát hiện 50Hình 2.8 BĐKN tích hợp đa phương tiện khuyết về mức độ xoắn NST 50Hình 2.9 BĐKN tích hợp đa phương tiện khuyết về dạng đột biến NST 50Hình 2.10 BĐKN tích hợp đa phương tiện khuyết mệnh đề quan hệ về khái niệm NST 51Hình 2.11 BĐKN tích hợp đa phương tiện khuyết hỗn hợp về các quy luật di truyền 51Hình 2.12 BĐKN tích hợp đa phương tiện khuyết hỗn hợp về khái niệm Gen 52Hình 2.13 BĐKN tích hợp đa phương tiện khuyết hỗn hợp về khái niệm NST 52Hình 2.14 BĐKN tích hợp đa phương tiện câm về Nucleotit 53Hình 2.15 BĐKN tích hợp đa phương tiện khuyết về khái niệm Nhiễm sắc thể 54Hình 2.16 Đáp án BĐKN tích hợp đa phương tiện về khái niệm Nhiễm sắc thể 55Hình 2.17 Bài tập phân biệt ĐB đa bội và ĐB lệch bội 56

ix

Hình 2.18 BĐKN tích hợp đa phương tiện khuyết hỗn hợp về KN Gen 56

Hình 2.19 Đáp án BĐKN tích hợp đa phương tiện khuyết hỗn hợp về KN Gen 57

Hình 2.20 Tranh các cấp độ xoắn của nhiễm sắc thể 58

Hình 2.21 BĐKN tích hợp đa phương tiện khuyết khái niệm về các cấp độ xoắn của NST 58

Hình 2.22 Đáp án BĐKN tích hợp đa phương tiện về các cấp độ xoắn của NST 59

Hình 2.23 BĐKN tích hợp đa phương tiện về cơ chế di truyền và biến dị 60

Hình 2.24 Bài tập kéo thả về khái niệm đột biến gen 60

Hình 2.25 Một số hình ảnh minh họa về đột biến gen 60

Hình 2.26 BĐKN tích hợp đa phương tiện về các dạng đột biến gen 61

Hình 2.27 BĐKN tích hợp đa phương tiện về khuyết hỗn hợp về mối quan hệ giữa gen và các quy luật di truyền 62

Hình 2.28 Đáp án BĐKN tích hợp đa phương tiện về khuyết hỗn hợp về mối quan hệ giữa gen và các quy luật di truyền 63

Hình 2.29 BĐKN tích hợp đa phương tiện có lỗi sai về khái niệm Gen 64

Hình 2.30 Đáp án BĐKN tích hợp đa phương tiện có lỗi sai về KN Gen 65

Hình 2.31 BĐKN tích hợp đa phương tiện câm về khái niệm Nucleotit 65

Hình 2.32 Đáp án BĐKN tích hợp đa phương tiện câm về KN Nucleotit 66

Hình 2.33 BĐKN tích hợp đa phương tiện khuyết khái niệm về NST 67

Hình 2.34 BĐKN tích hợp đa phương tiện hoàn chỉnh về đột biến gen do HS tự xây dựng 68

Hình 3.1 Bảng phân phối thực nghiệm theo tần suất điểm 72

Hình 3.2 Biểu đồ so sánh tần suất điểm 72

Hình 3.3 Bảng so sánh và đồ thị so sánh tần suất hội tụ tiến 73

Hình 3.4 Các giá trị đặc trưng của mẫu 75

Hình 3.5 Kết quả so sánh giá tri ̣ trung bình và kiểm đi ̣nh giả thuyết H0 78

Hình 3.6 Phương sai điểm của các bài kiểm tra trong thực nghiệm 80

Hình 3.7 So sánh độ bền kiến thức trước và sau thực nghiệm của khối thực nghiệm và đối chứng 82

x

Yêu cầu đổi mới PPDH cần đề cao vai trò của người học, chống lại thói quen học tập thụ động và bồi dưỡng năng lực tự học nhằm giúp cho người học có khả năng tự học, tự nghiên cứu và tự cập nhật tri thức

1.2 Xuất phát từ tầm quan tro ̣ng của DHKN trong dạy học Sinh học ở trường phổ thông

Trong DH, không chỉ chú ý đến hình thành và phát triển các KN riêng

lẻ mà cần phải quan tâm đến cả một hệ thống KN liên quan với nhau Chính

sự xác lập các mối quan hệ logic và liên tục trong sự hình thành hệ thống KN

là cơ sở của sự hình thành thế giới quan khoa học

Đối với bộ môn Sinh học, kiến thức cơ bản nhất là hệ thống các KN, các quy luật sinh học liên hệ chặt chẽ với nhau được hình thành và phát triển theo một trật tự logic Việc phân loại, sắp xếp các KN Sinh học thành hệ thống là rất quan trọng Với khối lượng KN rất lớn nếu lĩnh hội không có hệ thống thì HS không thể nắm vững, nhớ lâu và vận dụng được

1.3 Xuất phát từ thực trạng dạy và học bộ môn Sinh học ở trường phổ thông hiện nay

Chất lượng kiến thức của HS phần lớn phụ thuộc vào việc nắm vững ý nghĩa của mỗi KN, nắm được nội dung của từng định nghĩa KN Sinh học Tuy nhiên giống như các môn học khác, có một tình trạng khá phổ biến là HS chỉ chú ý học thuộc lòng KN Sinh học, mà coi nhẹ việc nắm vững bản chất

KN Điều đó làm cho HS lúng túng khi vận dụng vào các bài tập, giải quyết các tình huống trong thực tiễn đời sống

2

1.4 Xuất phát từ ưu điểm của BĐKN tích hợp đa phương tiện

BĐKN tích hợp đa phương tiện có tác dụng kết nối các thông tin mới

và các thông tin đã có BĐKN tích hợp đa phương tiện có thể được tiến hành

ở nhiều mức độ khác nhau, ở nhiều khâu khác nhau trong quá trình giảng dạy các kiến thức trên lớp, đồng thời cũng rèn luyện cho HS cách hệ thống các kiến thức trong tự học ở nhà

BĐKN tích hợp đa phương tiện cho phép tích hợp các file hình ảnh, video…vào các ô khái niệm nhờ đó các dấu hiệu nhận biết của khái niệm được làm rõ và minh họa cụ thể Do vậy bài giảng của giáo viên trở nên sinh động, rõ ràng, mạch lạc và HS dễ dàng tiếp thu và vận dụng khái niệm

1.5 Xuất phát từ đặc điểm chương trình, SGK sinh học 12 và nhằm nâng cao chất lượng dạy học chương cơ chế di truyền và biến dị sinh học 12, THPT

Chương “Cơ chế di truyền và biến dị” là một chương quan trọng trong chương trình Sinh học 12, bao gồm hệ thống các KN cơ bản có mối quan hệ rất chặt chẽ với nhau Do đó, việc thực hiện xây dựng BĐKN tích hợp đa phương tiện trong phần này là rất hữu ích cho quá trình DH

1.6 Xuất phát từ sự phát triển khoa học và công nghệ, đặc biệt là áp dụng CNTT vào giảng dạy

CNTT ngày càng ảnh hưởng sâu sắc lên mọi lĩnh vực của đời sống xã hội, trong đó có giáo dục Chính vì thế, khả năng thu nhận, xử lý để hiểu biết thông tin một cách nhanh chóng và chính xác là hết sức quan trọng Điều đó,

đã dẫn đến phải thay đổi PPDH chuyển từ việc dạy chữ sang dạy cách tìm kiếm, thu nhận và xử lý thông tin để đạt được mục tiêu giáo dục

Một trong những thế mạnh của việc ứng dụng CNTT trong giáo dục - đào tạo là xây dựng và sử dụng BĐKN tích hợp đa phương tiện trong DH với

sự hỗ trợ của phần mềm Cmap Tools

Xuất phát từ những lý do trên chúng tôi chọn đề tài: “Xây dựng bản đồ khái niệm tích hợp đa phương tiện bằng phần mềm Cmap Tools để dạy học chương cơ chế di truyền và biến dị sinh học 12, trung học phổ thông”

2

2 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng và sử dụng BĐKN tích hợp đa phương tiện với sự hỗ trợ của phần mềm Cmap Tools nhằm góp phần nâng cao hiệu quả DH chương cơ chế

di truyền và biến dị sinh học 12, THPT

3 Đối tƣợng và khách thể nghiên cứu

3.1 Đối tượng nghiên cứu

- Hệ thống KN trong chương cơ chế di truyền và biến dị sinh học 12, THPT

- Ứng dụng của phần mềm Cmap Tools trong việc thiết kế BĐKN tích

hợp đa phương tiện cho chương cơ chế di truyền và biến dị sinh học

3.2 Khách thể nghiên cứu

- Quá trình DH chương cơ chế di truyền và biến dị, sinh học 12 THPT

4 Giả thuyết khoa học

Nếu xác định được nguyên tắc, quy trình xây dựng và phương pháp sử dụng BĐKN tích hợp đa phương tiện trong chương cơ chế di truyền và biến

dị sinh học 12, THPT nhờ sự hỗ trợ của phần mềm Cmap Tools thì sẽ nâng cao chất lượng dạy và học

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

5.1 Nghiên cứu cơ sở lý thuyết

- Nghiên cứu tổng quan tình hình nghiên cứu về BĐKN tích hợp đa phương tiện trên thế giới và trong nước;

- Nghiên cứu cơ sở lý luận về KN và BĐKN tích hợp đa phương tiện làm

cơ sở lý thuyết để vận dụng vào DH chương cơ chế di truyền và biến dị sinh học 12, THPT

- Nghiên cứu tính năng cơ bản của phần mềm IHMC CmapTools để xây dựng hệ thống BĐKN tích hợp đa phương tiện chương cơ chế di truyền

3

và biến dị sinh học 12, THPT đảm bảo tính khoa học, có tính tương tác cao và hợp lý

5.2 Nghiên cứu cơ sở thực tiễn

- Điều tra thực trạng sử dụng phương pháp DHKN Sinh học 12;

- Điều tra thực trạng về thái độ và kết quả học tập bộ môn của HS ở trường THPT

5.3 Phân tích cấu trúc nội dung, chương trình SGK Sinh học 12 THPT 5.4 Xác định hệ thống nguyên tắc DH các KN trong chương cơ chế di truyền và biến dị sinh học 12, THPT

5.5 Xác định quy trình xây dựng BĐKN tích hợp đa phương tiện trong DH chương cơ chế di truyền và biến dị sinh học 12, THPT”

5.6 Đề xuất phương pháp sử dụng BĐKN tích hợp đa phương để DH chương cơ chế di truyền và biến dị, sinh học 12 THPT một cách hiệu quả 5.7 Thực nghiệm sư phạm: Nhằm đánh giá hiệu quả và tính khả thi của giả

thuyết đề tài đã đặt ra

6 Phương pháp nghiên cứu

Luận văn sử dụng một số phương pháp nghiên cứu sau:

6.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

- Nghiên cứu các văn bản của Đảng và Nhà nước, Bộ Giáo dục và đào tạo về chủ trương chính sách đối với giáo dục, đặc biệt là ứng dụng CNTT trong giáo dục

- Nghiên cứu tài liệu và một số công trình khoa học liên quan đến nội dung đề tài

- Nghiên cứu các công cụ và phương tiện hỗ trợ thiết kế bản đồ tích hợp

đa phương tiện

- Nghiên cứu nội dung chương cơ chế di truyền và biến dị, sinh học 12 THPT

4

6.2 Phương pháp điều tra cơ bản

Thiết kế các mẫu phiếu điều tra GV và HS nhằm tìm hiểu thực trạng có liên quan trực tiếp đến đề tài và đánh giá hiệu quả khi sử dụng BĐKN tích hợp đa phương tiện

6.3 Phương pháp chuyên gia

Trao đổi, xin ý kiến các chuyên gia để giúp định hướng cho việc triển khai đề tài

6.4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm

Sử dụng BĐKN tích hợp đa phương tiện bằng phần mềm Cmaptools để

DH chương cơ chế di truyền và biến dị, sinh học 12 cho nhóm HS THPT thực nghiệm Đánh giá so sánh hiệu quả DH với nhóm học sinh ĐC

6.5 Phương pháp thống kê toán học

Phân tích kết quả thực nghiệm sư phạm bằng phần mềm Microsoft Excel 2007

7 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Ý nghĩa khoa học: BĐKN tích hợp đa phương tiện là một công cụ mạnh cho phép tổ chức kiến thức có hệ thống đồng thời cho phép tích hợp đa phương tiện bao gồm các hình tĩnh và động giúp người học nhanh chóng nắm vững khái niệm BĐKN tích hợp đa phương tiện cho phép tùy biến thành các dạng BĐKN khuyết, BĐKN câm…phù hợp với mục đích, nội dung, đối tượng HS và điều kiện dạy học giúp tích cực hóa quá trình hoc nhằm phát triển năng lực HS

Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu có thể làm tài liệu tham khảo cho

các GV môn sinh học trong quá trình dạy học

8 Những kết quả nghiên cứu và đóng góp mới của luận văn

- Hệ thống hóa cơ sở lý luận về KN và vai trò, ý nghĩa của BĐKN tích hợp

đa phương tiện trong dạy học Sinh học

5

- Xác định hệ thống nguyên tắc DH các KN trong chương cơ chế di truyền

và biến dị sinh học 12, THPT”

- Xác định qui trình xây dựng BĐKN tích hợp đa phương tiện và xây dựng

hệ thống BĐKN tích hợp đa phương tiện của chương cơ chế di truyền và biến dị sinh học 12, THPT bằng phần mềm Cmap Tools

- Đề xuất phương pháp sử dụng BĐKN tích hợp đa phương tiện để DH chương cơ chế di truyền và biến dị, sinh học 12, THPT

- Thiết kế một số giáo án mẫu có sử dụng BĐKN tích hợp đa phương tiện trong DH chương cơ chế di truyền và biến dị sinh học 12, THPT

9 Cấu trúc của luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận và khuyến nghị, tài liệu tham khảo, phụ lục, nội dung chính của luận văn được trình bày trong 3 chương:

- Chương 1: Cở sở lý luận và thực tiễn của đề tài

- Chương 2: Xây dựng và sử dụng BĐKN tích hợp đa phương tiện để

DH chương cơ chế di truyền và biến dị sinh học 12, THPT với sự hỗ trợ của phần mềm Cmap Tools

- Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

6

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu BĐKN tích hợp đa phương tiện trên thế giới, trong nước và ứng dụng trong DH nói chung và DH Sinh học nói riêng

1.1.1 Trên thế giới

Năm 1968, BĐKN tích hợp đa phương tiện được phát sinh từ lý thuyết tiếp thu kiến thức của David Ausubel Theo David Ausubel, tiếp thu kiến thức một cách logic xuất hiện khi kiến thức mới liên hệ có ý thức, có mục đích với kiến thức trước Sự tiếp thu kiến thức logic là người học sẽ hiểu sâu, nhớ lâu

và dễ áp dụng trong các tình huống hơn là tiếp thu bằng cách học vẹt

Năm 1972, trong chương trình nghiên cứu của Joseph D Novak và cộng sự ở đại học Cornell, BĐKN tích hợp đa phương tiện đã được phát triển BĐKN tích hợp đa phương tiện được trình bày bằng sơ đồ những KN và mối quan hệ của chúng, giúp sinh viên tổ chức thông tin về các KN khoa học theo logic tạo thuận lợi cho việc học BĐKN tích hợp đa phương tiện dựa trên tiền

đề là các KN không tồn tại riêng biệt mà có quan hệ với những KN khác [16, 17]

Năm 1984, Novak và Gowin đã phát triển kỹ thuật BĐKN tích hợp đa phương tiện nhằm đánh giá kiến thức KN của người học Ông cũng sử dụng BĐKN tích hợp đa phương tiện để xác định những thay đổi đang xảy ra trong nhận thức của sinh viên

Năm 1998, Novak, Mintzes và Wandersee đã nhận thấy từ mục đích đầu tiên của BĐKN tích hợp đa phương tiện là xác định những kiến thức đã

có của người học Theo Novak “Sự tạo thành kiến thức mới không chỉ là sự học hiểu ở trình độ cao mà còn phụ thuộc vào cách tổ chức cấu trúc kiến thức của mỗi cá nhân trong những vùng nhận thức riêng biệt, và thậm chí còn phụ thuộc vào cảm hứng trong việc tìm ra kiến thức mới”, “Trong DH, sáng tạo,

Hiện nay BĐKN tích hợp đa phương tiện đã được nghiên cứu và sử dụng rộng rãi với nhiều mục đích khác nhau như giúp người học ghi nhớ KN, đánh giá kết quả học tập, lập kế hoạch giảng dạy…

Ngay từ khi mới được nghiên cứu, các nhà khoa học và giáo dục đã tìm cách ứng dụng BĐKN tích hợp đa phương tiện vào nghiên cứu cũng như hoạt động giảng dạy môn Sinh học tại các nhà trường

Theo công trình nghiên cứu của J.D Novak (1980), BĐKN tích hợp đa phương tiện trong giảng dạy Sinh học có thể xem xét gần giống một số biểu

đồ mạng nhện (spider chart) hay biểu đồ lưu lượng (flow diagram) Ứng dụng

có hiệu quả nhất của BĐKN tích hợp đa phương tiện trong việc giảng DH tập

là cách tổ chức thứ bậc trong cấu trúc

Năm 1995, Soyibo đã nghiên cứu sử dụng BĐKN tích hợp đa phương tiện để so sánh nội dung kiến thức trong SGK Sinh học

Năm 1999, Bahar và cộng sự cho đề kiểm tra là dựa vào các từ cho sẵn

để vẽ BĐ kiến thức về các lĩnh vực cơ bản của DTH dành cho sinh viên năm đầu tiên ngành Sinh học Kết quả nghiên cứu của Bahar cho thấy đa số sinh viên có thể tạo được bản đồ với khoảng mười từ chìa khóa

Năm 2000, Ian M Kinchin coi BĐKN tích hợp đa phương tiện là công

cụ hỗ trợ cho DH Sinh học vì vậy việc ứng dụng là rất cần thiết [18, 19]

Trong đề tài nghiên cứu “ Concept Maps: A Tool for Use in Biology

Teaching” Stewart, James và cô ̣ng sự đã khái quát mô ̣t số hình thức sử du ̣ng BĐKN tích hợp đa phương tiện trong DHKN sinh ho ̣c, với hai mô hình cu ̣ thể sử du ̣ng BĐKN tích hợp đa phương tiện để dạy di truyền và sinh thái học Các tác giả cũng đề xuất viê ̣c sử du ̣ng BĐKN tích hợp đa phương tiện như

KN nhầm lẫn nào

Một ưu điểm lớn của việc sử dụng BĐKN tích hợp đa phương tiện trong dạy Sinh học đó là việc cung cấp những hình ảnh trực quan của KN mà qua đó việc học được tập trung và rõ ràng hơn Điều đó giúp GV chuyển những hình ảnh và những mối quan hệ giữa các KN trong chủ đề tới người học một cách dễ dàng

Năm 2008, Firas Corri & Radwan O AL-Abed đã chỉ ra rằng BĐKN tích hợp đa phương tiện cũng giúp GV kiểm tra được kiến thức của HS qua việc xây dựng cấu trúc bản đồ, nắm bắt các mối liên kết cũng như tạo ra các liên kết mới một cách phù hợp với chủ đề đang nghiên cứu Bằng cách như vậy, sử dụng thành thạo BĐKN tích hợp đa phương tiện cũng giúp người học

có thể tự đánh gía được kiến thức của mình trong lĩnh vực môn học Còn

trong tài liệu “Using concept maps in Biology Lesons” cũng của hai tác giả

trên đã cho rằng việc sử dụng BĐKN tích hợp đa phương tiện trong dạy học Sinh học là có hiệu quả Theo nghiên cứu này, các sinh viên tỏ ra nhất trí cao với việc sử dụng BĐKN tích hợp đa phương tiện và nhận ra các giá trị trong đó[15]

1.1.2 Ở trong nước

Ở trong nước, BĐKN tích hợp đa phương tiện còn là một KN mới mẻ, mới chỉ có các nghiên cứu ban đầu của các nhà khoa học và giáo dục điển hình như Nguyễn Phúc Chỉnh [3], Phan Đức Duy [5] Các tác giả chủ yếu

Năm 2007, Đặng Thị Quỳnh Hương đã nghiên cứu và bước đầu ứng dụng BĐKN tích hợp đa phương tiện trong dạy học Sinh học (luận văn thạc sỹ), trong đó tác giả chú ý đến việc xây dựng một số BĐKN tích hợp đa phương tiện trong chương trình Sinh học phổ thông như sinh sản, trao đổi chất, hô hấp, quang hợp

Năm 2009, Trương Công Năng đã nghiên cứu và xây dựng BĐKN tích

hợp đa phương tiện trong DH chương Cảm ứng, Sinh học 11 THPT và Kiều

Thị Kim Khánh cũng đã nghiên cứu và xây dựng BĐKN tích hợp đa phương tiện để DHKN Sinh học THPT phần Sinh trưởng và phát triển

1.2 Cơ sở lý luận của đề tài

1.2.1 Khái niệm

1.2.1.1 Định nghĩa khái niệm

Trong tư duy của con người , các sự vật hiện tượng được phản ánh thông qua các dấu hiê ̣u cơ bản và không cơ bản , trong đó các dấu hiê ̣u cơ bản khác biê ̣t của đối tượng được phản ánh trong nhâ ̣n thức của con người ta ̣o thành dấu hiệu của KN biểu thị sự vật đó Bất kỳ mô ̣t hành đô ̣ng tư duy nào cũng mang đặc trưng tư duy bằng KN , không có KN không thể tư duy được Một số tác giả đã định nghĩa KN như sau:

Theo Đinh Quang Báo và Nguyễn Đức Thành (1998): “KN là những tri

thức khái quát về những dấu hiệu bản chất và thuộc tính chung nhất của từng nhóm sự vật, hiện tượng cùng loại; về những mối liên hệ và tương quan tất yếu giữa các sự vật, hiện tượng khách quan” [1, tr108]

10

Theo Lê Thanh Thập (2000): “KN là một hình thức của tư duy phản

ánh những thuộc tính, những mối quan hệ bản chất đặc trưng của các sự vật hiện tượng trong thế giới khách quan ” [13, tr.31]

Theo Vương Tất Đạt (2007): “KN là hình thức của tư duy, trong đó

phản ánh dấu hiệu cơ bản khác biệt của một sự vật đơn nhất hay lớp các sự vật đồng nhất Trong KN, thứ nhất, bản chất của các sự vật được phản ánh, thứ hai, sự vật hay lớp sự vật nổi bật trên cơ sở của các dấu hiệu cơ bản khác biệt” [9 tr25]

Như vậy, KN là hình thức cơ bản của tư duy, phản ánh những dấu hiệu, thuộc tính chung nhất, bản chất nhất của từng nhóm sự vật, hiện tượng cùng loại, về những mối tương quan tất yếu giữa các sự vật, hiện tượng khách quan

1.2.1.2 Bản chất của KN

Các sự vật hiện tượng được phản ánh thông qua các dấu hiệu cơ bản và không cơ bản , trong đó các dấu hiê ̣u cơ bản khác biê ̣t của đối tượng được phản ánh trong nhận thức của con người tạo thành dấu hiệu của KN biểu thị sự vâ ̣t đó Bất kỳ mô ̣t hành đô ̣ng tư duy nào cũng mang đă ̣c trưng tư duy bằng

KN, không có KN sẽ không có tư duy

Logic hình thức xem “KN là một yếu tố đơn giản của sự suy nghĩ, là

một bộ phận của phán đoán, KN chỉ là công cụ suy nghĩ và có tính chất qui ước để thuận tiện cho việc trao đổi sự suy nghĩ” Các nhà triết học duy tâm hạ

thấp vai trò của KN nên xem xét các KN khoa học chỉ là công cụ của nhận thức khoa học, chỉ là những từ mà đằng sau chúng không có hiện thực nào cả

Logic biện chứng xem “KN là sự kết tinh nhận thức của con người, KN

là hình thức tư duy phản ánh sự vận động, phát triển của thực tại khách quan

KN khoa học là sự tổng kết các tri thức về những dấu hiệu, thuộc tính chung

và bản chất giữa các sự vật hiện tượng”

Logic biện chứng cho thấy một KN luôn tồn tại ba thuộc tính cơ bản gồm tính chung, tính bản chất và tính phát triển

- Nội hàm của KN: Nội hàm của KN là những dấu hiệu bản chất, khác

biệt của các đối tượng (sự vật hay hiện tượng) được phản ánh trong

KN, giúp phân biệt đối tượng mà nó phản ánh với những đối tượng khác Như vậy, nội hàm của KN chính là nội dung hay chất của KN

- Ngoại diên của KN: Ngoại diên của KN là tập hợp các đối tượng mang

các dấu hiệu chung, bản chất được phản ánh trong nội hàm Như vậy, ngoại diên của KN chính là mặt lượng của KN

1.2.1.3 Phân loại KN

- Phân loại KN dựa vào nội hàm:

 KN cụ thể và KN trừu tượng: KN cụ thể phản ánh một hay một lớp đối tượng thực tế đang tồn tại (Ví dụ: đột biến gen, đột biến NST…) còn

KN trừu tượng phản ánh những thuộc tính chung, những mối quan hệ của các đối tượng

 KN khẳng định và KN phủ định: KN khẳng định phản ánh sự tồn tại của đối tượng xác định hay các thuộc tính, các quan hệ của đối tượng (Ví dụ: thuần chủng…), còn KN phủ định phản ánh sự không tồn tại của đối tượng hay các thuộc tính, các quan hệ của đối tượng (Ví dụ: không thuần chủng…)

 KN đơn và KN kép (KN không tương quan/ tương quan): KN đơn là

KN chỉ sự tồn tại của KN này không phụ thuộc vào KN khác, còn KN kép là KN chỉ sự tồn tại của KN này phụ thuộc vào KN khác

- Phân loại KN dựa vào ngoại diên:

 KN riêng: Là KN mà ngoại diên của nó chỉ có một đối tượng

 KN chung: Là KN mà ngoại diên của nó có từ 2 đối tượng trở lên

1.2.1.4 Mối quan hệ giữa các KN

Mối quan hệ giữa các KN chính là quan hệ giữa ngoại diên của các KN được chia làm 2 loại cơ bản là quan hệ hợp và quan hệ không hợp:

 Mối quan hệ hợp: Là quan hệ giữa các KN mà ngoại diên của chúng có

ít nhất một bộ phận chung nhau

 Quan hệ đồng nhất: là quan hệ giữa các KN mà ngoại diên của chúng

hoàn trùng nhau

 Quan hệ bao hàm (phụ thuộc): là quan hệ giữa 2 KN mà toàn bộ ngoại

diên của KN này nằm trọn trong ngoại diên của KN kia

 Quan hệ giao nhau: là quan hệ giữa các KN mà ngoại diên của chúng

có một số đối tượng chung (có một phần trùng nhau)

 Quan hệ cùng nhau phụ thuộc: Là quan hệ giữa các KN mà ngoại diên

của chúng nằm trong ngoại diên của KN khác

 Mối quan hệ không hợp (tách rời): Là quan hệ giữa các KN mà ngoại

diên của chúng không có phần nào trùng nhau

 Quan hệ ngang hàng: là quan hệ giữa các KN cùng một cấp loài mà

ngoại diên của chúng tách rời nhau và cùng lệ thuộc vào ngoại diên của

KN giống

 Quan hệ mâu thuẫn: là quan hệ giữa 2 KN mà nội hàm của chúng phủ

định lẫn nhau, còn ngoại diên của chúng hoàn toàn tách rời (không có

13

đối tượng chung) và tổng ngoại diên của chúng đúng bằng ngoại diên

của một KN khác (KN giống chung)

 Quan hệ đối lập (đối chọi): là quan hệ giữa 2 KN mà nội hàm của

chúng có những thuộc tính trái ngược nhau, còn ngoại diên không có gì trùng nhau và tổng ngoại diên của chúng nhỏ hơn ngoại diên một KN

khác (KN giống chung)

1.2.1.5 Cách phân chia KN

Trong khi nghiên cứu KN, chúng ta phải chỉ ra nội hàm và ngoại diên của chúng Trong đó, thao tác logic vạch ra ngoại diên của KN gọi là phân chia KN

Phân chia một KN có nghĩa là chia các đối tượng nằm trong ngoại diên của một KN lớn thành những nhóm nhỏ, xác định xem trong một KN giống

có bao nhiêu KN loài Mục đích của việc phân chia là để củng cố, mở rộng hiểu biết về đối tượng cần nghiên cứu

- Cơ sở phân chia

Dấu hiệu dùng để phân chia KN gọi là cơ sở phân chia Có 2 cách phân

chia:

 Phân chia theo sự biến đổi dấu hiệu của KN: Là sự phân chia KN

giống thành KN loài sao cho mỗi loài vẫn giữ được dấu hiệu nào đó của

giống, nhưng dấu hiệu đó lại có chất lượng mới trong các loài

 Phân đôi KN : Là thao tác logic chia đôi KN lớn thành hai KN nhỏ có

quan hệ trái ngược nhau KN giống được xem như chỉ có hai thuộc tính

đối lập, còn KN loài mang một trong hai thuộc tính đó

- Quy tắc phân chia KN

 Phân chia phải cân đối: Tổng ngoại diên của các thành phần phân chia

bằng ngoại diên của KN bị phân chia

 Phân chia phải theo một cơ sở nhất định: Trong quá trình phân chia có

thể theo nhiều cách khác nhau tùy theo dấu hiệu lựa chọn nhưng tổng ngoại diên của các thành phần chia phải bằng ngoại diên của KN bị

14

phân chia Trong một cách phân chia, chỉ được căn cứ vào một dấu hiệu xác định nào đó và phải giữ nguyên dấu hiệu ấy trong suốt quá trình phân chia

 Phân chia phải liên tục: KN giống bị phân chia phải chuyển tới các loài

gần gũi, chứ không được chuyển sang các loài xa Khi phân chia không được vượt cấp, nghĩa là KN loài phân chia ra phải là KN loài gần nhất

 Các KN nhỏ phân chia ra phải ngang hàng, không chồng chéo

 Khi phân chia phải căn cứ vào cùng một thuộc tính hoặc tùy mục đích phân chia mà lấy thuộc tính này hay thuộc tính khác làm căn cứ

1.2.1.6 Cách định nghĩa KN

Định nghĩa KN là một thao tác logic của tư duy thực hiện 2 nhiệm vụ, một là xác định được nội hàm KN (tức là vạch ra được phần cơ bản của nội hàm), hai là loại biệt được ngoại diên (tức là dựa vào phần cơ bản nội hàm đã nêu để tách các đối tượng cần định nghĩa từ những đối tượng gần với chúng) Nói cách khác, định nghĩa KN gồm 2 phần:

+ KN được đi ̣nh nghĩa là KN cần xác định nô ̣i hàm và ngoa ̣i diên

+ KN để đi ̣nh nghĩa là KN nhờ đó phát hiê ̣n được nô ̣i hàm của KN được đi ̣nh nghĩa

- Các nguyên tắc đi ̣nh nghi ̃a KN:

+ Nguyên tắc tương xứng, nghĩa là ngoại diên của KN được định nghĩa

và ngoại diên của KN dùng để định nghĩa phải bằng nhau

+ Nguyên tắc không nói vòng quanh, luẩn quẩn

+ Nguyên tắc không nói theo cách phủ định

+ Nguyên tắc rõ ràng , chính xác, ngắn gọn, nghĩa là định nghĩa không chứa những thuộc tính có thể suy ra từ thuộc tính khác

- Các bước tiến hành định nghĩa KN:

Bước 1: Tìm ra các dấu hiệu chung , dấu hiê ̣u bản chất của sự vâ ̣t hiê ̣n tượng

được phản ánh trong KN

Bước 2: Xác định nội hàm và ngoại diên của KN thông qua ba câu hỏi:

15

+ Đối tượng được phản ánh đó cụ thể là những sự vật hiện tượng gì? + Bản chất của đối tượng là như thế nào?

+ Dựa vào đâu để phân biê ̣t đối tượng đó với các đối tượng khác?

Bước 3: Xác định KN giống và KN loài

KN giống là những KN rộng hơn, phổ biến hơn, còn KN loài là KN hẹp hơn, ít phổ biến hơn Một nhóm “loài” có quan hệ họ hàng gần thì được xếp vào một “giống” Tùy phạm vi sử dụng mà một KN có thể là KN giống hay

KN loài

Bước 4: Định nghĩa KN

Theo logic hình thức, ta có 3 cách định nghĩa KN như sau:

- Định nghĩa thông qua việc xác định “giống” gần nhất và sự khác biệt

nhau về “loài”

Theo cách định nghĩa này, một KN nào đó được định nghĩa sẽ gồm có

KN “giống” gần nhất với nó và những dấu hiệu riêng của nó KN “giống” chỉ

ra những dấu hiệu giống nhau giữa đối tượng được định nghĩa với các đối tượng khác cùng loại Những dấu hiệu riêng là KN “loài” xác định rõ đặc điểm của đối tượng được định nghĩa khác với các đối tượng khác trong cùng

“giống” ở những dấu hiệu nào?

Đây là cách định nghĩa KN được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực nhận thức Tuy nhiên, để phát biểu định nghĩa KN một cách chính xác thì điều quan trọng nhất là phải nắm được các dấu hiệu bản chất của các KN mà

ta định nghĩa Muốn vậy, chúng ta phải tuân theo các quy tắc sau:

+ Ngoại diên của KN đưa ra định nghĩa và ngoại diên của KN dùng để định nghĩa phải ngang hàng nhau Nghĩa là hai vế của các định nghĩa phải tương đương và có thể hoán vị cho nhau

+ KN giống dùng để định nghĩa không được vượt cấp

+ Những thuộc tính dùng để định nghĩa phải phản ánh đúng bản chất của đối tượng

+ Định nghĩa không thể là một câu phủ định

16

+ Câu văn trong định nghĩa phải rõ ràng, không rườm rà, quanh co

- Định nghĩa theo nguồn gốc:

Câu định nghĩa chỉ rõ nguồn gốc của sự vật hiện tượng được định nghĩa Dấu hiệu được chọn đưa vào định nghĩa nói lên nguồn gốc của sự vật, hiện tượng

Ví dụ: Thường biến là loại biến dị phát sinh do ảnh hưởng trực tiếp của môi trường không liên quan tới những biến đổi trong vật chất di truyền

- Định nghĩa theo tên gọi:

Câu định nghĩa giải thích tên gọi của KN Cách định nghĩa này được sử dụng khi thuật ngữ tên gọi của KN đã phản ánh được vài dấu hiệu quan trọng của KN, đủ để phân biệt với KN khác Ví dụ: ĐV đơn bào là ĐV chỉ có 1 tế bào

1.2.1.7 Hệ thống hóa KN

Khi hệ thống hóa một nhóm KN, ta cần vận dụng mối quan hệ giữa các

KN và các cách phân chia KN thì mới rõ ràng và chính xác được Muốn vậy, cần phải chú ý đến những vấn đề sau:

- Phải xác định KN giữ vị trí trung tâm trong hệ thống KN

- Phải nắm vững nội hàm của từng KN để sắp xếp KN thành hệ thống

- Phải nắm vững quan hệ giữa các KN trong hệ thống, từ đó quyết định

một trật tự xếp sắp hợp lý

1.2.1.8 Vai trò của KN trong hoạt động nhận thức và dạy học

Theo quan điểm của phép tư duy biện chứng, hoạt động nhận thức của con người đi từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng, và từ tư duy trừu tượng đến thực tiễn Con đường nhận thức đó được thực hiện qua các giai đoạn từ đơn giản đến phức tạp, từ thấp đến cao, từ cụ thể đến trừu tượng, từ hình thức bên ngoài đến bản chất bên trong Trong đó hoạt động nhận thức lý tính là giai đoạn phát triển cao, và KN là hình thức cơ bản của tư duy trừu tượng, phản ánh những đặc tính bản chất của sự vật Sự hình thành KN là kết quả của sự khái quát, tổng hợp biện chứng các đặc điểm, thuộc tính của sự vật

17

hay lớp sự vật Vì vậy, các KN vừa có tính khách quan vừa có tính chủ quan, vừa có mối quan hệ tác động qua lại với nhau, vừa thường xuyên vận động và phát triển KN có vai trò rất quan trọng trong nhận thức bởi vì, nó là cơ sở để hình thành các phán đoán và tư duy khoa học.‎

1.2.1.9 Hình thành và phát triển KN trong DH

a Hình thành KN trong DH [2, tr 118]

KN là hình thức đầu tiên của tư duy trừu tượng Để hình thành KN, tư duy cần sử dụng các phương pháp so sánh, phân tích, tổng hợp, trừu tượng hóa, khái quát hóa, trong đó so sánh bao giờ cũng gắn liền với các thao tác phân tích, tổng hợp, trừu tượng hóa, khái quát hóa

Bằng sự phân tích, ta tách được sự vật, hiện tượng thành những bộ phận khác nhau, với những thuộc tính khác nhau Từ những tài liệu phân tích này mà tổng hợp lại, tư duy vạch rõ đâu là những thuộc tính riêng lẻ (nói lên

sự khác nhau giữa các sự vật) và đâu là thuộc tính chung, giống nhau giữa các

sự vật được tập hợp thành một lớp sự vật

Trên cơ sở phân tích và tổng hợp, tư duy tiến đến trừu tượng hóa, khái quát hóa Bằng trừu tượng hóa, tư duy bỏ qua những thuộc tính riêng lẻ, đó là những biểu hiện bên ngoài, những cái ngẫu nhiên, thoáng qua, không ổn định

để đi vào bên trong, nắm lấy những thuộc tính chung, bản chất, qui luật của sự vật

Sau trừu tượng hóa là khái quát hóa, tư duy nắm lấy cái chung, tất yếu, cái bản chất của sự vật Nội dung đó trong tư duy được biểu hiện cụ thể bằng ngôn ngữ, có nghĩa là phải đặt cho nó một tên gọi - đó chính là KN Như vậy,

về hình thức, KN là một tên gọi, một danh từ, nhưng về nội dung, nó phản ánh bản chất của sự vật

b Phát triển KN trong DH

Theo Trần Bá Hoành , Đinh Quang Báo và Nguyễn Đức Thành [2, tr 118], [12 tr110] đã chỉ ra sự hình thành và phát triển của các KN thường theo

xu hướng sau:

- Phát triển KN mới: Khi xuất hiện những lĩnh vực nghiên cứu mới , những KN đã hình thành, đang tồn ta ̣i không đủ khả năng phản ánh đối tượng mới, thì những KN mới được hình thành trên cơ sở những KN đã có Các KN mới này làm sáng tỏ thêm những KN cũ , bổ xung vào hê ̣ thống các KN có liên quan tới nhau

1.2.2 Bản đồ KN tích hợp truyền thông đa phương tiện

1.2.2.1 Định nghĩa BĐKN tích hợp truyền thông đa phương tiện

BĐKN tích hợp đa phương tiện là những công cụ đồ thị để sắp xếp và trình bày kiến thức, có cấu trúc không gian 2 chiều, Chúng bao gồm các KN

và mối quan hệ giữa các KN được thể hiện dưới dạng đường nối giữa hai KN Các từ trên đường nối là các từ nối hay các cụm từ nối, chỉ rõ mối quan hệ giữa hai KN tạo ra các mệnh đề [14]

Một BĐKN tích hợp đa phương tiện bao gồm hai thành phần chính:

- Các KN trong bản đồ được đặt trong các khung với hình dạng bất kỳ

(hình vuông, chữ nhật, hình tròn )

- Các đường nối liên kết các KN, trên đó có các từ hay cụm từ nối các

KN thành một mệnh đề hoàn chỉnh có nghĩa, chỉ ra mối quan hệ giữa các KN ở hai đầu đường nối

19

Trong một BĐKN tích hợp đa phương tiện thông thường có một KN chính làm chủ đề, các KN khác được sắp xếp theo thứ bậc Bên cạnh những thành phần trên, một BĐKN tích hợp đa phương tiện có thể có các ví dụ cụ thể hay hình minh hoạ cho các KN trong bản đồ Tuy nhiên đây không phải là thành phần bắt buộc trong bản đồ và không nằm trong các khung của KN

Như vậy, BĐKN tích hợp đa phương tiện bao gồm các “nút” tượng trưng cho các KN và các đường liên kết tượng trưng cho mối quan hệ giữa các KN - tương ứng với các “đỉnh” và các “cung” trong Lý thuyết Graph

Trong BĐKN tích hợp truyền thông đa phương tiện, các KN được sắp xếp theo trật tự logic, mỗi KN là một nhánh của bản đồ Đa số những KN mang tính chất tổng quát được xếp ở đỉnh của bản đồ, những KN có tính chất

cụ thể hơn được xếp ở dưới [14]

Phần cốt lõi của BĐKN tích hợp đa phương tiện là mệnh đề (propositions) Mệnh đề là sự phát biểu về sự vật hay sự kiện nào đó xảy ra một cách tự nhiên hoặc nhân tạo Mệnh đề gồm hai KN (hoặc nhiều hơn) nối với nhau bởi một đường nối có các từ nối nhằm tạo nên lời phát biểu có ý nghĩa Đôi khi mệnh đề còn được gọi là những đơn vị ngữ nghĩa [14]

Và chính những mệnh đề là nhân tố làm cho BĐKN tích hợp đa phương tiện khác với những tổ chức đồ thị tương tự khác (ví dụ Mind maps) [14, 17]

Đặc trưng quan trọng khác của BĐKN tích hợp đa phương tiện là đường nối ngang (cross-links) Đường nối này thể hiện mối quan hệ (những mệnh đề) giữa các KN trong những lĩnh vực khác nhau của BĐKN tích hợp truyền thông đa phương tiện Đường nối ngang giúp chúng ta thấy một số lĩnh vực kiến thức trên bản đồ liên quan với nhau như thế nào Trong sự tạo thành kiến thức mới, đường nối ngang thường thể hiện sự sáng tạo của người học

Một đặc tính cuối cùng của BĐKN tích hợp đa phương tiện là những ví

dụ ở cuối KN, chúng có vai trò làm rõ ý nghĩa của KN đó Các ví dụ cũng được bao quanh bởi hình tròn, elip hoặc hình chữ nhật[14]

20

1.2.2.2 Cơ sở khoa học của BĐKN tích hợp truyền thông đa phương tiện

* Cơ sở tâm lý học của BĐKN tích hợp truyền thông đa phương tiện:

Sự nhận thức của mỗi người là quá trình nhận thức lặp lại sự nhận thức của nhân loại có kế thừa và phát triển, những đứa trẻ dưới 3 tuổi lúc đầu chỉ nhận thức các KN sau đó mới hình thành các mối liên hệ giữa các KN Đây là một khả năng kì diệu và là một trong những đặc điểm tiến hoá của loài người

Từ 3 tuổi trở lên con người tiếp thu các KN mới thông qua ngôn ngữ , bằng cách đặt các câu hỏi để làm rõ mối quan hệ giữa KN mới với những KN

mà đứa trẻ đã có , sau đó lưu giữ chúng trong bộ nhớ của mình cùng với các

KN cũ

Sự lĩnh hội này được thực hiện với một cách thức rất quan trọng khi mà những kinh nghiệm cụ thể đã có sẵn Do đó, tính tích cực có vai trò quan trọng đối với hoạt động học của trẻ, điều này cũng đúng đối với người học ở bất kì độ tuổi nào và trong bất cứ bài học nào

Asubel khi nghiên cứu quá trình học tập, đã tìm ra hai kiểu học tập là học thụ động (rote learning) và học tích cực (meaningful learning) Trong đó, học hiểu có ý nghĩa đối với mỗi cá nhân vì những nội dung học được cần phải

là những KN rõ ràng và được trình bày với ngôn ngữ và những ví dụ có quan

hệ với kiến thức đã có của người học BĐKN tích hợp đa phương tiện có thể đáp ứng điều kiện này Bằng cách vừa liên kết những KN chung được người học tìm ra trước đó dẫn dắt đến những KN cụ thể hơn, vừa giúp hệ thống các nhiệm vụ học trọng tâm có hệ thống và trở nên rõ ràng hơn, được giữ vững trong sự phát triển hệ thống KN

Trong sự hiểu biết của chúng ta, trí nhớ loài người không phải là một chiếc bình đơn giản để lấp đầy, mà là một tập hợp phức tạp của hệ thống bộ nhớ được liên hệ với nhau Sơ đồ ở hình 1.2 minh hoạ hệ thống bộ nhớ của trí nhớ con người và sự tác động qua lại với các vùng nhận thông tin từ các vùng nhận tác động và vùng tâm lý

21

Hình 1.1 Các hệ thống bộ nhớ chủ chốt của não bộ đều tác động qua lại

với nhau khi chúng ta đang học

Tất cả hệ thống bộ nhớ phụ thuộc lẫn nhau (thông tin chịu tất cả sự điều khiển), bộ nhớ ngắn hạn và bộ nhớ đang hoạt động giữ vai trò quan trọng trong việc liên kết kiến thức vào bộ nhớ dài hạn Mọi thông tin tiếp nhận được sắp xếp và xử lý trong bộ nhớ đang hoạt động và tương tác với kiến thức trong bộ nhớ dài hạn Đặc trưng giới hạn ở đây là bộ nhớ đang hoạt động chỉ

có thể xử lý một số lượng nhỏ mối quan hệ hay các bộ phận tâm lý bất kì

Trong học vẹt, người học có ít hay không có sự hợp nhất của kiến thức mới với kiến thức đã có Có hai lý do gây nên sự hạn chế trong nhận thức của lối học thụ động đó là: Thứ nhất, kiến thức được học theo lối máy móc nên bị quên nhanh chóng nếu không được nhắc lại nhiều lần; Thứ hai, cấu trúc kiến thức hay cấu trúc nhận thức của người học không được tăng cường hay thay đổi để xoá đi những quan niệm sai lầm Vì vậy, những KN sai lầm sẽ vẫn còn

và kiến thức được học sẽ có ít hay không có khả năng được sử dụng trong việc học cao hơn hay giải quyết vấn đề (Novak)[17]

Vì vậy, để có kiến thức rộng yêu cầu có sự liên hệ chặt chẽ giữa bộ nhớ đang hoạt động và bộ nhớ dài hạn khi kiến thức đang được thu nhận và xử lý

Bộ nhớ làm việc

Bộ nhớ dài hạn

Hệ thống hiệu quả Hệ thống điều khiển

Nhiều HS và GV ngạc nhiên khi thấy BĐKN tích hợp đa phương tiện

là công cụ đơn giản hỗ trợ việc học hiểu và tạo ra hệ thống kiến thức vững chắc không những cho phép áp dụng kiến thức trong những ngữ cảnh mới, mà còn giúp lưu giữ kiến thức trong thời gian dài (Novak, 1990; Novak & Wandersee, 1991) Sự hiểu biết về các quá trình ghi nhớ và quá trình kiến thức được đưa vào não bộ vẫn còn ít, nhưng dường như là hiển nhiên việc từ những nguồn thông tin cung cấp cho nghiên cứu, bộ não của chúng ta làm việc để sắp xếp kiến thức vào khung có thứ bậc, điều này làm tăng khả năng học của người học

* Cơ sở nhận thức của BĐKN tích hợp truyền thông đa phương tiện:

Ngày nay quá trình học hiểu là quá trình được các nhà khoa học hay các chuyên gia trong mọi lĩnh vực đều sử dụng, nhằm xây dựng kiến thức mới Trong thực tế, Novak đã khẳng định rằng tạo thành kiến thức mới không chỉ là sự học hiểu ở trình độ cao mà còn phụ thuộc vào cách tổ chức cấu trúc kiến thức của mỗi cá nhân trong những vùng nhận thức riêng biệt, và thậm chí còn phụ thuộc vào cảm hứng trong việc tìm ra kiến thức mới

Những kiến thức KN và mệnh đề là những khối kiến thức cơ bản của mọi lĩnh vực Chúng ta có thể sử dụng KN tương tự như những “nguyên tử” còn mệnh đề là những “phân tử” Trên trái đất, chỉ có khoảng 100 loại nguyên

tử khác nhau nhưng đã tạo ra vô số loại phân tử Hiện nay, trong tiếng Anh có khoảng 460000 từ (hầu hết chúng là những KN), các KN đó có thể kết hợp để tạo ra vô số những mệnh đề Mặc dù, hầu hết sự kết hợp của các từ không tạo thành câu có nghĩa nhưng chúng vẫn có thể kết hợp với nhau để tạo ra vô số những mệnh đề có ý nghĩa và hợp lệ BĐKN tích hợp đa phương tiện giữ vai trò quan trọng trong việc thiết lập các mối quan hệ của các KN (đơn vị cơ bản

23

của nhận thức) BĐKN tích hợp đa phương tiện có giá trị trong học tập và trong quá trình hình thành kiến thức mới của con người

1.2.2.3 Vai trò của BĐKN tích hợp đa phương tiện trong dạy học

a Vai trò của BĐKN tích hợp đa phương tiện trong dạy học với HS

- HS nghiên cứu tài liệu mới bằng BĐKN tích hợp đa phương tiện sẽ

hệ thống hóa kiến thức một cách nhanh hơn

- BĐKN tích hợp đa phương tiện giúp HS củng cố và hệ thống hóa kiến thức trong quá trình học bài Qua đó HS có cái nhìn tổng quát

về các KN và mối quan hệ của chúng trong một tổng thể do đó lưu giữ kiến thức lâu hơn và sâu sắc hơn

- BĐKN tích hợp đa phương tiện giúp HS tự đánh giá được kiến thức của mình

- Ngoài ra BĐKN tích hợp đa phương tiện còn tạo điều kiện cho hoạt động nhóm GV có thể đưa các KN, đường nối, từ nối, các chủ đề… yêu cầu HS làm việc theo nhóm để tạo BĐKN tích hợp đa phương tiện hoặc bổ sung những chỗ thiếu

- BĐKN tích hợp đa phương tiện cũng được sử dụng nhằm khuyến

b Vai trò của BĐKN tích hợp đa phương tiện trong dạy học với GV

- Dạy một chủ đề: Sử dụng BĐKN tích hợp đa phương tiện trong giảng dạy giúp GV xác định rõ vai trò quan trọng của những KN chìa khóa và mối quan hệ giữa chúng Với BĐKN tích hợp truyền thông đa phương tiện, GV ít khi bỏ sót và giải thích sai bất kỳ KN quan trọng nào

24

- Củng cố kiến thức: Sử dụng BĐKN tích hợp đa phương tiện có thể củng cố kiến thức của HS BĐKN tích hợp đa phương tiện giúp HS hình dung được những KN chìa khóa và tóm tắt mối quan hệ của chúng

- KT việc học và xác định kiến thức sai: BĐKN tích hợp đa phương tiện có thể đánh giá thành tích của HS bằng việc nhớ những KN và xác định kiến thức sai Ngoài ra, BĐKN tích hợp đa phương tiện có thể cung cấp một đồ thị tóm lược những gì HS đã học, do đó giúp đỡ

GV phát hiện và dần dần sửa những quan niệm sai và kiến thức sai của HS

- Đánh giá: Thành tích của HS có thể được KT hay khảo sát bởi BĐKN tích hợp truyền thông đa phương tiện Hiện nay, nhiều nước

đã áp dụng BĐKN tích hợp đa phương tiện để KT kiến thức của HS sau trong một chương hoặc một chủ đề

- Lập kế hoạch giảng dạy: GV có thể xây dựng bản đồ trình bày những

ý tưởng chính cho toàn bộ môn học, chương trình học (Macromap), hay chỉ trình bày cấu trúc kiến thức một phần của môn học như một chương, một bài cụ thể nào đó

- BĐKN tích hợp đa phương tiện cho phép GV dễ dàng thiết kế các bài giảng vừa trực quan, hấp dẫn vừa có tính hệ thống cao Nhờ đó tăng được sự thích thú của HS với bài giảng tạo thuận lợi cho GV tổ chức các hoạt động nhằm tích cực hóa hoạt động nhận thức của HS

1.2.3 Giới thiệu tính năng cơ bản của phần mềm IHMC CmapTools

Năm 2004, A.J Cañas và các cộng sự ở Viện nghiên cứu tâm lý con người và máy Florida đã viết phần mềm Cmap Tools Đây là một phần mềm

hỗ trợ cho người dùng trong các thao tác xây dựng và chỉnh sửa nhiều lần các BĐKN tích hợp truyền thông đa phương tiện, đồng thời lưu lại bản đồ của mình trên máy tính cá nhân hay trên máy chủ CmapSever để có thể chia sẻ

Phần mềm Cmap Tools IHMC được tải từ trang web http://cmap.ihmc.us Người dùng tải phần mềm này về máy tính và sử dụng

nó để lập các BĐKN tích hợp đa phương tiện mới, tìm kiếm và chỉnh sửa các bản đồ có sẵn trong máy chủ do các người dùng khác trên khắp thế giới tạo ra

Hình 1.2: Trang web http://cmap.ihmc.us

Sau khi tải về và cài đặt phần mềm vào máy , một biểu tượng củ a Cmaps sẽ hiện lên trên desktop của máy tính Khi cần sử dụng chương trình , người dùng chỉ cần click vào biểu tượng này để mở ra cửa sổ View là cửa sổ chính để khai thác các tính năng của phần mềm

26

Hình 1.3: Cửa sổ View

Để ta ̣o mô ̣t bản đồ mới , chọn File trên thanh công cu ̣ và cho ̣n New Cmap rồi bắt đầu vẽ Các chức năng nằm do ̣c bên trái:

- Bản đồ - Cmaps in My Computer: Đây là nơi lưu trữ tất cả BĐKN

tích hợp đa phương tiện và tài nguyên trong các thư mục, ổ đĩa cứng của máy tính và trên các máy chủ từ xa được chia sẻ với cộng đồng Cmap

- Chia sẻ - Shared Cmaps in Place: Chia sẻ BĐKN tích hợp đa

phương tiện vào máy chủ từ xa, người khác có thể xem BĐKN tích hợp đa phương tiện của bạn Cách chia sẻ (Tạo New Folder trong Cmaps in My Computer/Copy BĐKN tích hợp đa phương tiện đã tạo vào New Folder vừa tạo/Chọn Share Cmap in Places rồi copy từ New Folder vào)

- Mục yêu thích - Favorites: Người dùng có thể thêm BĐKN tích hợp

đa phương tiện và các tài nguyên vào danh sách yêu thích bằng cách chọn các tập tin ở bên ngoài cửa sổ sau đó nhấp vào Edit rồi chọn Add to Favorites

- Lịch sử - History: Nút lịch sử sẽ hiển thị một danh sách các BĐKN

tích hợp đa phương tiện mà người dùng đã xem và chỉnh sửa

- Tìm kiếm - Search: Cho phép bạn tìm kiếm các tập tin

27

1.3 Cơ sở thực tiễn của đề tài

1.3.1 Thực trạng dạy khái niệm Sinh học 12 (đặc biệt việc sử dụng BĐKN tích hợp truyền thông đa phương tiện)

Để học tốt môn Sinh học thì việc HS nắm chắc hệ thống KN là một trong những vấn đề quan trọng nhất.Chính vì vậy để HS có kiến thức vững vàng và hơn thế nữa là tạo được niềm hứng thú, say mê trong học tập môn Sinh học thì GV cần đặc biệt chú ý tới PPDH khái niệm Để xác định thực trạng dạy học khái niệm ( DHKN) ở trường THPT nói chung và thực trạng DHKN trong chương trình sinh học 12 hiện nay nói riêng chúng tôi tiến hành khảo sát ở một số trường THPT tại quận Long Biên – thành phố Hà Nội

Mục tiêu khảo sát: Đánh giá mức độ nhận thức của GV về tầm quan trọng của KN và DHKN, vai trò của việc hình thành và phát triển KN sinh học Đồng thời tìm hiểu quá trình chuẩn bị ở nhà và quá trình DH trên lớp, các PPDH được sử dụng để DHKN của GV

Đối tượng: GV 35 người

Phương pháp: phỏng vấn, điều tra trực tiếp, trao đổi và khảo sát giáo

án, bài soạn của GV

Kết quả điều tra thu được như sau:

Bảng 1.1 Bảng điều tra thực trạng DHKN môn Sinh học 11

Thường xuyên

Thỉnh thoảng

Không bao giờ

1 Khi soạn bài, thầy/cô đã tiến hành các bước nào sau đây: