(Luận văn thạc sĩ) xây dựng và sử dụng bản đồ khái niệm trong dạy học chương cơ chế di truyền và biến dị sinh học 12 trung học phổ thông với sự hỗ trợ của phần mềm CMAP TOOLS

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC TRẦN THỊ THU HƯỜNG XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BẢN ĐỒ KHÁI NIỆM TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “CƠ CHẾ DI TRUYỀN VÀ BIẾN DỊ”, SINH HỌC 12, TRUNG HỌC PHỔ TH

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

TRẦN THỊ THU HƯỜNG

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BẢN ĐỒ KHÁI NIỆM TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “CƠ CHẾ DI TRUYỀN VÀ BIẾN DỊ”, SINH HỌC 12, TRUNG HỌC PHỔ THÔNG VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀM

CMAP TOOLS

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM SINH HỌC

CHUYÊN NGÀNH: LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC

(BỘ MÔN SINH HỌC)

Mã số: 60 14 10

Ng ười hướng dẫn khoa học: PGS TS DƯƠNG TIẾN SỸ

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 6 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 Giao Thủy B, trường THPT Quất Lâm (Nam Định) 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!

Trần Thị Thu Hường

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Viết đầy đủ

DANH MỤC CÁC BẢNG

Trang

Bảng 1.1 Phiếu điều tra cho giáo viên 22

Bảng 1.2 Phiếu điều tra cho học sinh 24

Bảng 2.1 Mục tiêu từng bài trong chương: “Cơ chế di truyền và biến dị 31

Bảng 2.2 Tổng hợp các BĐKN chi tiết đã xây dựng 49

Bảng 2.3 Hệ thống các khái niệm và các từ nối về đột biến cấu trúc NST 54

Bảng 2.4 Hệ thống các khái niệm và các 58

Bảng 2.5 Hệ thống các khái niệm và các từ nối về điều hòa hoạt động của gen 63

Bảng 2.6 Hệ thống các khái niệm và các từ nối do HS mỗi nhóm cung cấp cho nhóm bạn 69

Bảng 3.1 Các bài thực nghiệm 71

Bảng 3.2 Thống kê điểm các bài kiểm tra trong TN 73

Bảng 3.3 Tần suất điểm các bài kiểm tra trong TN trên khối 12 74

Bảng 3.4 Tần suất hội tụ tiến điểm các bài kiểm tra trong TN trên khối 12 74

Bảng 3.5 Tần suất điểm các bài kiểm tra trên khối 12 sau TN 75

Bảng 3.6 Tần suất hội tụ tiến điểm các bài kiểm tra trên khối 12 sau TN 76

Bảng 3.7 Các giá trị đặc trưng của mẫu trong và sau TN trên khối 12 77

Bảng 3.8 Kiểm định điểm các bài kiểm tra trong TN và sau TN 79

Bảng 3.9 Phân tích phương sai điểm các bài kiểm tra trong TN trên khối 12 80

Bảng 3.10 Phân tích phương sai điểm các bài kiểm tra sau TN trên khối 12 80

Bảng 3.11 Điểm khác nhau giữa quá trình nhân đôi và quá trình phiên mã 84

DANH MỤC CÁC HÌNH

Trang

Hình 1.1 Khái quát về BĐKN 19

Hình 2.1 BĐKN về các bước xây dựng BĐKN 39

Hình 2.2 BĐKN hình nhện 39

Hình 2.3 BĐKN phân cấp 39

Hình 2.4 BĐKN tiến trình 39

Hình 2.5 BĐKN hệ thống 39

Hình 2.6 Bản đồ KN về Bò sát do một HS THCS xây dựng Các biểu tượng ở phía dưới KN tạo liên kết đến các nguồn tài nguyên như: hình ảnh, các trang web, video, các bản đồ KN [Nguồn: A.J Canas, 2005] 42

Hình 2.7 BĐKN tổng quát của chương “Cơ chế di truyền và biến dị” 43

Hình 2.8 BĐKN về mã di truyền 44

Hình 2.9 BĐKN về nhân đôi AND 45

Hình 2.10 BĐKN về phiên mã 45

Hình 2.11 BĐKN về dịch mã 46

Hình 2.12 BĐKN về điều hòa hoạt động của gen 46

Hình 2.13 BĐKN về đột biến gen 47

Hình 2.14 BĐKN về nhiễm sắc thể 47

Hình 2.15 BĐKN về đột biến cấu trúc NST 48

Hình 2.16 BĐKN về đột biến số lượng NST 48

Hình 2.17 BĐKN hoàn chỉnh về nhân đôi AND 50

Hình 2.18 BĐKN dạng khuyết hỗn hợp về quá trình phiên mã 52

Hình 2.19 BĐKN hoàn chỉnh về quá trình phiên mã 53

Hình 2.20 BĐKN dạng câm về đột biến cấu trúc NST 54

Hình 2.21 BĐKN hoàn chỉnh về đột biến cấu trúc NST 55

Hình 2.22 BĐKN hoàn chỉnh về mã di truyền 56

Hình 2.23 BĐKN dạng khuyết về nhiễm sắc thể 57

Hình 2.24 BĐKN hoàn chỉnh về nhiễm sắc thể 57

Hình 2.25 BĐKN dạng câm về đột biến gen 59

Hình 2.26 BĐKN hoàn chỉnh về đột biến gen 59

Hình 2.27 BĐKN hoàn chỉnh về đột biến số lượng NST 60

Hình 2.28 BĐKN dạng khuyết về quá trình dịch mã 61

Hình 2.29 BĐKN hoàn chỉnh về quá trình dịch mã 62

Hình 2.30 BĐKN dạng câm về điều hòa hoạt động của gen 63

Hình 2.31 BĐKN hoàn chỉnh về điều hòa hoạt động của gen 64

Hình 2.32 BĐKN hoàn chỉnh về đột biến gen do HS tự xây dựng 65

Hình 2.33 BĐKN hoàn chỉnh về nhiễm sắc thể do HS tự xây dựng 66

Hình 2.34 BĐKN dạng khuyết về mã di truyền do HS tự xây dựng 67

Hình 2.35 BĐKN hoàn chỉnh về mã di truyền do HS tự xây dựng 67

Hình 2.36 BĐKN dạng câm về đột biến số lượng NST do HS tự xây dựng 68

Hình 2.37 BĐKN hoàn chỉnh về đột biến số lượng NST do HS tự xây dựng 69

Hình 3.1 Đồ thị điểm trung bình các bài kiểm tra trong và sau TN 73

Hình 3.2 Đồ thị tần suất điểm các bài kiểm tra trong TN trên khối 12 74

Hình 3.3 Đồ thị tần suất hội tụ tiến điểm các bài kiểm tra trong TN trên khối 12 75

Hình 3.4 Đồ thị tần suất điểm các bài kiểm tra khối 12 sau TN 75

Hình 3.5 Đồ thị tần suất hội tụ tiến điểm các bài kiểm tra trên khối 12 sau TN 76

MỤC LỤC

Trang

Lời cảm ơn i

Danh mục viết tắt ii

Danh mục các bảng iii

Danh mục các hình iv

Mục lục vi

MỞ ĐẦU 1

Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 8

1.1 Cơ sở lý luận của đề tài 8

1.1.1 Khái niệm 8

1.1.2 Bản đồ khái niệm 18

1.2 Cơ sở thực tiễn của đề tài 21

1.2.1 Thực trạng dạy khái niệm Sinh học lớp 12 (đặc biệt việc sử dụng bản đồ khái niệm) 21

1.2.2 Thực trạng về thái độ, phương pháp và kết quả học tập môn Sinh học lớp 12 của HS ở trường THPT 24

1.2.3 Phân tích nguyên nhân của thực trạng 27

Chương 2: XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BẢN ĐỒ KHÁI NIỆM TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “CƠ CHẾ DI TRUYỀN VÀ BIẾN DỊ”, SINH HỌC 12 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀM CMAP TOOLS 29

2.1 Phân tích lôgic cấu trúc nội dung chương Cơ chế di truyền và biến dị, Sinh học 12 29

2.2 Các nguyên tắc xây dựng BĐKN 34

2.2.1 Quán triệt mục tiêu dạy học 34

2.2.2 Đảm bảo tính khoa học chính xác của nội dung dạy học 35

2.2.3 Đảm bảo tính hệ thống và tính kế thừa 35

2.2.4 Đảm bảo phát huy tính tích cực, chủ động của học sinh 35

2.2.5 Đảm bảo sự thống nhất giữa cụ thể và trừu tượng 36

2.2.6 Đảm bảo thuận lợi cho việc đánh giá và tự đánh giá của học sinh 36

2.3 Quy trình xây dựng BĐKN 37

2.4 Các dạng BĐKN 39

2.5 Xây dựng bản đồ khái niệm chương Cơ chế di truyền và biến dị

bằng phần mềm Cmap Tools 40

2.5.1 Giới thiệu về phần mềm Cmap Tools 40

2.5.2 Xây dựng BĐKN bằng phần mềm Cmap Tools 43

2.6 Phương pháp sử dụng BĐKN trong dạy học chương Cơ chế di truyền và biến dị 49

2.6.1 Sử dụng BĐKN trong khâu dạy kiến thức mới 49

2.6.2 Sử dụng BĐKN trong khâu củng cố, hoàn thiện kiến thức 55

2.6.3 Sử dụng BĐKN trong khâu kiểm tra đánh giá 60

2.6.4 HS tự xây dựng BĐKN 64

Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 71

3.1 Mục đích thực nghiệm 71

3.2 Nội dung thực nghiệm 71

3.2.1 Các bài thực nghiệm 71

3.2.2 Đề kiểm tra thực nghiệm 71

3.3 Phương pháp thực nghiệm 71

3.3.1 Chọn trường thực nghiệm 72

3.3.2 Chọn học sinh thực nghiệm 72

3.3.3 Chọn giáo viên thực nghiệm 72

3.3.4 Phương án thực nghiệm 72

3.4 Kết quả thực nghiệm 73

3.4.1 Phân tích định lượng 73

3.4.2 Phân tích định tính 81

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 86

1 Kết luận 86

2 Khuyến nghị 87

TÀI LIỆU THAM KHẢO 88

PHỤ LỤC 90

Đổi mới giáo dục đang diễn ra trên quy mô toàn cầu Bối cảnh trên tạo nên những thay đổi sâu sắc trong giáo dục, từ quan niệm về chất lượng giáo dục, xây dựng nhân cách người học đến cách tổ chức quá trình và hệ thống giáo dục Trong đó phương pháp dạy học là khâu rất quan trọng bởi lẽ phương pháp dạy học có hợp lý thì hiệu quả của việc dạy học mới cao, phương pháp có phù hợp thì mới có thể phát huy được khả năng tư duy, sáng tạo của người học Bởi vậy, việc đổi mới giáo dục trước hết là việc đổi mới phương pháp dạy học Hiện nay, xu thế chung của việc đổi mới phương pháp dạy học là sử dụng các phương pháp dạy học có nhiều tiềm năng phát huy cao độ tính tích cực, chủ động, sáng tạo của người học và ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học

đã trở thành một công cụ hữu ích

1.2 Xuất phát từ tầm quan trọng của dạy học khái niệm trong dạy học Sinh học ở trường phổ thông

Mọi đặc điểm của sự vật, hiện tượng đều được diễn đạt dưới dạng KN

Sự nhận thức mới cũng như nhận thức lại đều được bắt nguồn từ KN Có thể nói kiến thức KN được coi là một trong những nội dung quan trọng nhất của mỗi môn học, cũng như vậy hệ thống KN sinh học là nền tảng của toàn bộ chương trình sinh học Việc giúp cho HS nắm được hệ thống KN sinh học là khâu cần thiết đầu tiên, là cơ sở để HS tìm hiểu, nhận thức được các kiến thức

trừu tượng hóa…giúp học sinh có thể nắm vững và vận dụng được kiến thức, góp phần hình thành và phát triển nhân cách cho HS

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

Việc đổi mới phương pháp dạy và học, trong đó có DH KN Sinh học còn chưa thực sự đem lại hiệu quả cao HS học KN Sinh học chủ yếu vẫn dừng ở mức học thuộc lòng để nhận diện KN, học sinh chưa thực sự nắm được cốt lõi của KN và do vậy khó có thể sử dụng các KN đó để lĩnh hội các tri thức khác

GV giảng dạy môn Sinh học cũng chưa có nhận thức đầy đủ về vai trò của KN trong quá trình hình thành nhận thức và phát triển nhân cách cho HS, dẫn tới việc dạy KN còn qua loa, đại khái và gặp nhiều sai sót Điều đó làm cho học sinh lúng túng khi vận dụng vào các bài tập, giải quyết các tình huống trong thực tiễn đời sống

1.4 Xuất phát từ ưu điểm của bản đồ khái niệm (BĐKN)

KN vừa là kết quả vừa là phương tiện của tư duy BĐKN là công cụ đồ thị để sắp xếp và tổ chức kiến thức một cách khoa học và có hệ thống Một trong những lí do khiến bản đồ khái niệm tạo thuận lợi cho việc học hiểu là nó

có tác dụng như một loại khuôn mẫu để giúp sắp xếp và cấu trúc kiến thức, mặc dù cấu trúc đó bao gồm các khái niệm hay mệnh đề tác động qua lại nhau BĐKN có thể được sử dụng trong các khâu khác nhau của quá trình DH như dạy kiến thức mới, ôn tập, kiểm tra, đánh giá… Có nhiều cách để xây dựng BĐKN, một trong những phương pháp có hiệu quả cao là sử dụng phần mềm Cmap tools

1.5 Xuất phát từ nội dung kiến thức 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 khái niệm cơ bản có mối quan

hệ rất chặt chẽ với nhau Do đó, việc thực hiện xây dựng bản đồ khái niệm trong phần này là rất hữu ích cho quá trình dạy học

Xuất phát từ những lí do trên, chúng tôi chọn đề tài “Xây dựng và sử dụng bản đồ khái niệm trong dạy học chương Cơ chế di truyền và biến dị, Sinh học 12 THPT với sự hỗ trợ của phần mềm Cmap Tools”

2 Lược sử nghiên cứu vấn đề

2.1 Trên thế giới

Bản đồ khái niệm được phát triển năm 1972 trong khoá học thuộc chương trình nghiên cứu của Novak tại trường Đại học Cornell (Hoa Kỳ) BĐKN 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 dựa trên tiền đề là các KN không tồn tại riêng biệt mà có quan hệ với những KN khác

Từ đó việc sử dụng bản đồ khái niệm như là một chiến lược giảng dạy lần đầu tiên được phát triển bởi Novak JD vào năm 1980 [23]

Nhiều nước trên thế giới đã có các tác giả và nhóm tác giả nghiên cứu bản đồ khái niệm và ứng dụng vào dạy học Năm 1995, Edmondson đã nghiên cứu ứng dụng bản đồ khái niệm trong việc xây dựng chương trình môn học Cũng trong năm đó Soyibo đã nghiên cứu sử dụng bản đồ khái niệm để so sánh nội dung kiến thức trong các sách giáo khoa sinh học Shavelson (1996), Hibberd; Jones và Morris (2002) đã nghiên cứu xây dựng các dạng bản đồ khái niệm của các môn khoa học Năm 2003, Derbentseva và Canas (2003) đã nghiên cứu bản đồ khái niệm dạng chu kì và xác định hiệu quả của chúng trong việc kích thích tư duy của học sinh

Về tình hình nghiên cứu và sử dụng BĐKN trong DH sinh học:

Các nhà khoa học thuộc nhiều lĩnh vực, đặc biệt trong lĩnh vực giáo dục

đã tìm cách ứng dụng BĐKN vào nghiên cứu cũng như hoạt động giảng dạy môn sinh học Trong giảng dạy sinh học, BĐKN thường sử dụng là dạng mạng lưới (spider chart) hay biểu đồ dạng dòng chảy (flow diagram), trong đó ứng dụng có hiệu quả nhất của BĐKN trong việc giảng DH tập là cách tổ chức thứ bậc trong cấu trúc (J.D Novak, 1980) Soyibo (1995), đã nghiên cứu sử dụng

và cộng sự cho đề kiểm tra là dựa vào các từ cho sẵn để vẽ bản đồ kiến thức về các lĩnh vực cơ bản của di truyền học 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 Theo Ian M Kinchin (2000), BĐKN là công cụ hỗ trợ cho DH sinh học vì vậy việc ứng dụng là rất cần thiết [22] Trong đề tài nghiên cứu “Concept Maps: A Tool for Use in Biology Teaching” Stewart, James và cộng sự đã khái quát một số hình thức sử dụng BĐKN trong DHKN sinh học, với hai mô hình cụ thể sử dụng BĐKN để dạy

di truyền và sinh thái học Các tác giả Firas Corri & Radwan O AL-Abed, (2008) trong tài liệu “Using concept maps Action research” nhận định BĐKN 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 cũng giúp người học có thể tự đánh giá được kiến thức của mình trong lĩnh vực môn học

Năm 2008, Tác giả Phan Đức Duy, trường Đại học sư phạm Huế đã nghiên cứu bản đồ khái niệm trong dạy học sinh học bậc trung học phổ thông, được trình bày ở Kỷ yếu hội thảo khoa học dạy học sinh học ở trường phổ thông theo chương trình và sách giáo khoa mới, nhà xuất bản Nghệ An 2008 [6] Cũng trong năm 2008, trong luận văn thạc sĩ với đề tài “Dạy học khái niệm sinh học theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh” (Đại học Quốc gia Hà Nội), Đặng Thị Quỳnh Hương đã nghiên cứu về lý thuyết Graph

và lý thuyết BĐKN để vận dụng vào xây dựng BĐKN Năm 2009, Tác giả

Nguyễn Phúc Chỉnh, trường Đại học sư phạm Thái Nguyên đã nghiên cứu về

cơ sở lý thuyết của bản đồ khái niệm, được đăng ở Tạp chí Giáo dục, số 210,

kỳ 2 tháng 3 năm 2009 Tác giả Nguyễn Phúc Chỉnh cùng cộng sự Phạm Thị Hồng Tú đã nghiên cứu về sử dụng phần mềm Cmap Tools lập bản đồ khái niệm, được trình bày ở Tạp chí Giáo dục, số 218, kỳ 2 tháng 7 năm 2009 [5] Tại Đại học sư phạm - Đại học Thái Nguyên năm 2010, Bùi Thúy Hường đã bảo vệ thành công luận văn thạc sĩ với đề tài “Xây dựng và sử dụng bản đồ khái niệm trong dạy học sinh thái học” Trong đó, tác giả đã nghiên cứu cơ sở

lí thuyết của BĐKN, xây dựng BĐKN sinh thái học cho toàn bộ chương trình

và bài giảng, và đề xuất quy trình sử dụng chúng trong DH [13] Gần đây nhất

là nghiên cứu trong luận văn Xây dựng và sử dụng bản đồ khái niệm trong dạy học chương “Chuyển hóa vật chất và năng lượng” sinh học 11 THPT với sự hỗ trợ của các phần mềm Cmap Tools” năm 2011 của Đinh Thị Lựu - Đại học Giáo Dục - Đại học Quốc Gia Hà Nội

Tuy nhiên chưa có công trình nào nghiên cứu về Xây dựng BĐKN bằng phần mềm Cmap Tools để DH chương “Cơ chế di truyền và biến dị” sinh học

12 THPT

3 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng và sử dụng BĐKN nhờ sự trợ giúp của phần mềm Cmap Tools nhằm góp phần nâng cao hiệu quả dạy học chương Cơ chế di truyền và biến dị, Sinh học 12 THPT

4 Đối tượng và khách thể nghiên cứu

4.1 Đối tượng nghiên cứu

- Hệ thống khái niệm trong chương Cơ chế di truyền và biến dị - Sinh học 12 THPT

- Ứng dụng của phần mềm Cmap Tools để thiết kế BĐKN cho chương Cơ chế

di truyền và biến dị

4.2 Khách thể nghiên cứu

5 Giả thuyết khoa học

Nếu xây dựng được BĐKN trong chương Cơ chế di truyền và biến dị - Sinh học 12 THPT nhờ sự trợ giúp của phần mềm Cmap Tools và xác định được phương pháp sử dụng hợp lý sẽ nâng cao chất lượng dạy - học

6 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Hệ thống hóa cơ sở lý thuyết về BĐKN trong dạy học

- Điều tra thực trạng dạy và học khái niệm Sinh học ở trường THPT

- Nghiên cứu khả năng ứng dụng của phần mềm Cmap Tools trong dạy học Sinh học, cụ thể hóa quy trình xây dựng BĐKN bằng phần mềm để xây dựng

hệ thống BĐKN ở chương Cơ chế di truyền và biến dị

- Đề xuất phương pháp sử dụng BĐKN để dạy học chương Cơ chế di truyền và biến dị ở trường THPT

- Thiết kế giáo án mẫu có sử dụng BĐKN cho chương Cơ chế di truyền và biến

dị rồi đưa vào thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá hiệu quả và tính khả thi của đề tài

7 Phương pháp nghiên cứu

7.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

- Nghiên cứu các tài liệu có liên quan để tổng hợp và phân tích cơ sở lý luận liên quan đến đề tài

- Nghiên cứu và phân tích nội dung, chương trình, SGK Sinh học 12 ở bậc THPT

7.2 Phương pháp điều tra sư phạm

- Thiết kế và sử dụng phiếu điều tra, tìm hiểu về:

+ Thực trạng dạy và học môn Sinh học 12 (đặc biệt việc sử dụng bản đồ khái niệm) + Thực trạng hiểu biết của GV về tiếp cận dạy học khái niệm Sinh học ở chương Cơ chế di truyền và biến dị - Sinh học 12 THPT

+ Thực trạng về thái độ, phương pháp và kết quả học tập bộ môn của HS ở trường THPT

- Dự giờ và trao đổi trực tiếp với GV, tham khảo các ý kiến, giáo án của

GV

7.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm

Tiến hành thực nghiệm sư phạm dạy các khái niệm Sinh học ở chương

Cơ chế di truyền và biến dị - Sinh học lớp 12 tại trường THPT bằng bản đồ khái niệm để đánh giá hiệu quả của giả thuyết khoa học mà luận văn đề xuất

7.4 Phương pháp thống kê toán học

Các số liệu thu được trong thực nghiệm sư phạm được xử lý bằng phương pháp Thống kê toán học với sự trợ giúp của phần mềm Microsoft Excel

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

- Bước đầu hệ thống hóa cơ sở lý luận về bản chất, vai trò và ý nghĩa của bản

đồ khái niệm trong dạy học Sinh học

- Phân tích lôgic cấu trúc nội dung dạy học các khái niệm Sinh học ở chương

Cơ chế di truyền và biến dị - Sinh học 12 theo tiếp cận Sinh học hệ thống

- Xác định được các nguyên tắc xây dựng BĐKN

- Xây dựng hệ thống bản đồ khái niệm của chương Cơ chế di truyền và biến dị, Sinh học lớp 12 bằng phần mềm Cmap Tools

- Xác định các quy trình sử dụng đồ khái niệm trong dạy học Chương Cơ chế

di truyền và biến dị ở tất cả các khâu khác nhau của quá trình dạy học

- Thiết kế một số giáo án mẫu có sử dụng bản đồ khái niệm trong dạy học chương Cơ chế di truyền và biến dị

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 bản đồ khái niệm trong dạy học chương “Cơ chế di truyền và biến dị”, Sinh học 12 trung học phổ thông với sự

hỗ trợ của phần mềm Cmap Tools

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Cơ sở lý luận của đề tài

1.1.1 Khái niệm

1.1.1.1 Bản chất của khái niệm

Có rất nhiều cách định nghĩa khác nhau về khái niệm Dưới đây chúng ta

sẽ xem xét một số cách định nghĩa về khái niệm:

Theo quan niệm của các nhà tâm lí học thì “KN là tri thức khái quát về một nhóm toàn vẹn các sự vật, hiện tượng thống nhất về các dấu hiệu bản chất” Theo Đinh Quang Báo, 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” [4] Theo Lê Thanh Thập (2000) “KN

là một hình thức tư duy phản ánh những thuộc tính, những mối liên hệ bản chất đặc trưng của các sự vật, hiện tượng trong thế giới khách quan” [20] 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” [10]

Dựa trên quan điểm triết học về nhận thức lý tính thì: KN là hình thức

cơ bản của tư duy trừu tượng, phản ánh những đặc tính bản chất của sự vật Sự hình thành khái niệm là kết quả của sự khái quát, tổng hợp biện chứng các đặc điểm, thuộc tính của sự vật hay lớp sự vật Theo logic hình thức: 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 quy ước để thuận tiện cho việc trao đổi sự suy nghĩ ->

KN chỉ là công cụ nhận thức khoa học, mỗi KN chỉ là tổng số của một số dấu hiệu, KN là những quy ước có sẵn không biến đổi Theo logic biện chứng: KN

là kết tinh sự nhận thức của con người, KN là hình thức của tư duy phản ánh

sự vận động, phát triển của thực tại khách quan Khái niệm 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 Mỗi KN có ba đặc tính cơ bản: [11]

- Tính chung: KN là kết quả của quá trình nhận thức đi từ cái đơn nhất đến cái phổ biến, từ cái riêng đến cái chung bằng con đường khái quát hóa Sự tổng hòa các dấu hiệu hoặc thuộc tính chung và bản chất hợp thành nội dung của KN Như vậy, nội dung của KN là sự tổng hợp chứ không phải tổng cộng các dấu hiệu

- Tính bản chất: trong các dấu hiệu và thuộc tính chung người ta phân biệt một cách rõ ràng loại sự vật, hiện tượng này với loại sự vật, hiện tượng khác Cái bản chất bao giờ cũng là cái chung nhưng không phải cái chung nào cũng là cái bản chất Trong dạy học phải đi từ cái chung từ đó tách ra cái bản chất

- Tính phát triển: KN không chỉ là công cụ tư duy mà còn là kết quả của quá trình

tư duy đó KN không chỉ là điểm xuất phát trong vận động nhận thức mà còn là

sự tổng kết của quá trình vận động đó Lịch sử khoa học là sự phát triển của các

KN, nghĩa là có sự thay đổi, bổ sung nội dung KN cũ hình thành KN mới

Trong các cách định nghĩa về KN nói trên tôi thấy cách định nghĩa của Vương Tất Đạt là đầy đủ và hoàn chỉnh hơn cả

1.1.1.2 Kết cấu của khái niệm

Bất kỳ một hành động tư duy nào cũng mang đặc trưng tư duy bằng KN, không có KN không thể tư duy được Một khái niệm cho ta biết hai mặt của một loại sự vật, hiện tượng thông qua nội hàm và ngoại diên của nó Kết cấu của KN được thể hiện bằng sơ đồ:

Khái niệm được định nghĩa Là Khái niệm dùng để định nghĩa

Ví dụ:

Đột biến gen Là Biến đổi trong cấu trúc gen Nội hàm là tổng cộng những thuộc tính bản chất của cùng một loại đối tượng Nội hàm trả lời câu hỏi: sự vật, hiện tượng đó là gì? Phân biệt với các loại sự vật, hiện tượng khác ở điểm nào? [11]

Ngoại diên của KN là phạm vi của những đối tượng có chung các dấu hiệu bản chất đã được phản ánh vào KN đó Ngoại diên trả lời câu hỏi: có bao nhiêu sự vật, hiện tượng cụ thể cùng loại với nó?

Ví dụ: ngoại diên của đột biến là những biến đổi về gen hoặc NST Nội hàm và ngoại diên của một KN có mối liên hệ chặt chẽ với nhau, biểu thị tư tưởng thống nhất phản ánh tập hợp đối tượng có dấu hiệu cơ bản chung Thông thường trong một KN, nội hàm càng lớn thì ngoại diên càng nhỏ

và ngược lại Có những KN có ngoại diên rất rộng như “sinh vật”, “di truyền”…, có những KN có ngoại diên hẹp như “đột biến gen”, “biến dị không

di truyền”… , thậm chí có KN ngoại diên là rỗng như các KN có nội hàm phản ánh không đúng đắn hiện thực khách quan như “thể ba”, “mã mở đầu” v.v Có thể xem nội hàm là mặt chất lượng còn ngoại diên là mặt số lượng của KN

1.1.1.3 Phân loại khái niệm

Có nhiều cách để phân loại KN song chúng đều dựa trên cơ sở là nội hàm và ngoại diên của nó

* Dựa vào nội hàm: Có thể phân chia khái niệm thành những loại sau:

- KN cụ thể và KN trừu tượng:

KN cụ thể phản ánh những khái niệm được xác định trong hiện thực (Ví dụ: đột biến gen, đột biến NST…) còn KN trừu tượng phản ánh các thuộc tính, quan hệ của đối tượng (Ví dụ: có lợi, có hại…)

- 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 sự tồn tại của KN này không phụ thuộc vào KN khác còn KN kép là sự tồn tại của khái niệm này phụ thuộc vào khái niệm khác

* Dựa vào ngoại diên: Có thể phân chia khái niệm thành những loại sau:

- Khái niệm loại và hạng (hay khái niệm giống và loài):

Trong đó KN loại (giống) là khái niệm rộng hơn có ngoại diên phân chia được thành các lớp con như: động vật, đột biến… Còn KN hạng (loài) là khái niệm hẹp hơn có ngoại diên là lớp con được phân chia từ khái niệm loại (giống) như: động vật không xương sống và động vật có xương sống; đột biến gen và đột biến NST… Tuy nhiên cách phân chia này chỉ là tương đối bởi lẽ ta

có thể mở rộng và thu hẹp khái niệm Ví dụ như: đột biến là KN hạng so với

KN biến dị nhưng nó lại là khái niệm loại so với KN biến dị di truyền…

* KN sinh học có thể được chia làm hai loại: [4]

- KN sinh học đại cương: là loại KN phản ánh những cấu trúc, hiện tượng, quá trình, quan hệ cơ bản mà một bộ phận lớn hay hầu hết vật chất sống đều

có, ví dụ như: hình thái, cấu trúc, chuyển hóa vật chất và năng lượng, vận động, sinh trưởng - phát triển, sinh sản, tự điều chỉnh…

- KN sinh học chuyên khoa: là những KN phản ánh từng cấu trúc, hiện tượng quá trình của một đối tượng hay một nhóm đối tượng nhất định, hay phản ánh từng dạng quan hệ riêng biệt giữa các đối tượng, hiện tượng đó Ví dụ: hình thái NST, cấu trúc gen phân mảnh ở sinh vật nhân thực, hiện tượng sửa sai của ADN, điều hòa hoạt động của gen ở sinh vật nhân sơ,…

1.1.1.4 Mối quan hệ giữa các khái niệm

Mối quan hệ giữa các khái niệm chính là quan hệ giữa ngoại diên của

* Quan hệ hợp: gồm quan hệ đồng nhất/quan hệ bao hàm/quan hệ giao nhau/ quan hệ cùng nhau phụ thuộc

- Quan hệ đồng nhất: Hai KN đồng nhất là hai khái niệm có cùng ngoại diên hay nói cách khác ngoại diên của chúng cùng phản ánh một đối tượng Ví dụ:

- Quan hệ bao hàm: Là quan hệ giữa hai KN mà ngoại diên của KN này chứa trong nó ngoại diên của KN khác Ví dụ:

- Quan hệ giao nhau: Chỉ hai KN mà ngoại diên của chúng có một số đối tượng chung Ví dụ:

- Quan hệ cùng nhau phụ thuộc: Là quan hệ giữa các KN mà ngoại diên của chúng chỉ là một bộ phận ngoại diên của một khái niệm khác Ví dụ:

Dịch mã Tổng hợp

protein

Đột biến

Đột biến gen

Điều hòa Cấu trúc

* Quan hệ không hợp (tách rời): gồm quan hệ ngang hàng/quan hệ mâu thuẫn/quan hệ đối lập (đối chọi)

- Quan hệ mâu thuẫn: là quan hệ giữa 2 khái niệm mà nội hàm của chúng phủ định lẫn nhau, còn ngoại diên của chúng hoàn toàn tách rời (không có đối tượng chung) và tổng ngoại diên của chúng đúng bằng ngoại diên của một khái niệm khác (khái niệm giống chung) Ví dụ:

- Quan hệ đối chọi: là quan hệ giữa 2 khái niệm 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 khái niệm khác (khái niệm giống chung) Ví dụ:

- Quan hệ ngang hàng: là quan hệ giữa các khái niệm cùng một cấp loài mà ngoại diên của chúng tách rời nhau và cùng lệ thuộc vào ngoại diên của khái niệm giống Ví dụ:

Biến dị

Thường Biến Biến dị

tổ hợp Đột Biến

1.1.1.5 Cách phân chia khái niệm

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

* Các cách phân chia:

- Phân đôi khái niệm: Là hình thức phân chia đặc biệt trong đó ngoại diên của khái niệm bị phân chia được tách ra thành ngoại diên của 2 khái niệm có quan

hệ mâu thuẫn với nhau

Ví dụ: KN “Kiểu gen” - phân đôi thành “KG đồng hợp” và “KG dị hợp”

- Phân chia theo sự biến đổi dấu hiệu của KN: Là hình thức phân chia dựa vào

KN Giống để phân chia thành các KN loài khác nhau 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; đồng thời mỗi loài có một vị trí xác định so với loài khác (dựa vào các căn cứ phân chia khác nhau) Ví dụ:

Di truyền Biến dị căn cứ vào tính di truyền

Không di truyền

Đột biến

Biến dị Thường biến căn cứ vào các dạng

Biến dị tổ hợp

* Các quy tắc phân chia khái niệm:

- Phân chia phải cân đối: Ngoại diên của khái niệm bị phân chia phải bằng tổng ngoại diên của các khái niệm thành phần

=> Nếu vi phạm sẽ dẫn đến: Phân chia nhiều thành phần (ngoại diên các KN Thành phần > ngoại diên KN bị phân chia) hoặc phân chia thiếu thành phần (ngoại diên các KN Thành phần < ngoại diên KN bị phân chia)

- Phân chia phải nhất quán: Khi phân chia khái niệm bị phân chia phải dựa trên cùng một căn cứ, một dấu hiệu bản chất nào đó để phân chia

=> Nếu vi phạm dẫn đến phân chia mất cân đối thường là phân chia thừa thành phần

- Phân chia phải tránh trùng lắp: Nghĩa là các thành phần phân chia là những khái niệm tách rời nhau (ngoại diên loại trừ nhau), ngoại diên của chúng không thể là các KN có quan hệ hợp nhau

=> Nếu vi phạm sẽ dẫn tới phân chia thành các K/n có quan hệ hợp nhau -> trùng lắp - > Mất cân đối

- Phân chia khái niệm phải tuần tự, liên tục: Phân chia phải từ KN Giống thành các KN Loài gần gũi trước sau đó mới tới Loài xa hơn

=> Nếu vi phạm sẽ dẫn đến sự nhảy vọt trong quá trình phân chia khái niệm

1.1.1.6 Cách định nghĩa khái niệm

* Các quy tắc định nghĩa khái niệm:

- Quy tắc 1: Định nghĩa phải tương xứng (cân đối)

Nghĩa là ngoại diên của khái niệm được định nghĩa đúng bằng ngoại diên của khái niệm dùng để định nghĩa: Dfd = Dfn Nếu vi phạm quy tắc này

sẽ dẫn đến một định nghĩa quá rộng (Dfd<Dfn) như: “Gen là một đoạn của phân tử ADN” Hoặc một định nghĩa quá hẹp (Dfd>Dfn) như: “Mã di truyền là

mã bộ ba mã hóa cho axit amin”

- Quy tắc 2: Định nghĩa phải rõ ràng, chính xác (không được định nghĩa theo kiểu ví von, vòng quanh, luẩn quẩn)

Nghĩa là khái niệm dùng để định nghĩa phải là khái niệm đã biết, đã được định nghĩa từ trước Nếu dùng một khái niệm chưa được định nghĩa để định nghĩa một khái niệm khác thì không thể vạch ra được nội hàm của khái niệm cần định nghĩa, tức là không định nghĩa gì cả Khi đó sẽ trở thành định nghĩa vòng quanh như: “Tự sao là quá trình tự nhân đôi” Định nghĩa luẩn quẩn như: “Biến đổi kiểu gen là kiểu gen bị biến đổi” Hay định nghĩa không

rõ ràng, không chính xác (sử dụng các hình tượng nghệ thuật để định nghĩa)

- Quy tắc 3: Định nghĩa phải ngắn gọn (không có từ nhiều nghĩa và không có

từ thừa)

Yêu cầu của quy tắc này là định nghĩa không chứa những thuộc tính có thể suy ra từ những thuộc tính khác đã chỉ ra trong định nghĩa Nếu vi phạm quy tắc này sẽ dẫn tới một định nghĩa dài dòng Ví dụ như: “Dịch mã là quá trình sao chép từ ADN thành ARN thành Protein”

- Quy tắc 4: Định nghĩa không thể là phủ định

Định nghĩa phủ định không chỉ ra được nội hàm của khái niệm được định nghĩa Vì vậy, nó không giúp cho chúng ta hiểu được ý nghĩa của khái niệm đó Ví dụ như: “Đột biến gen không phải là đột biến nhiễm sắc thể”

* Các bước định nghĩa khái niệm:

- Bước 1: Tìm ra các dấu hiệu chung, dấu hiệu bản chất của sự vật hiện tượng được phản ánh trong KN

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

+ 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 biệt đối tượng đó với các đối tượng khác?

- Bước 3: Mở rộng và thu hẹp KN: Xác định những KN rộng hơn và những

KN hẹp hơn KN cần định nghĩa

Bước 4: Phát biểu định nghĩa KN

* Các cách định nghĩa khái niệm:

- Định nghĩa qua Giống gần gũi và khác biệt về Loài: Ta cần xác định khái niệm Giống gần nhất của khái niệm được định nghĩa và chỉ ra những thuộc tính bản chất, khác biệt giữa khái niệm được định nghĩa với các dấu hiệu khác biệt

về loài Ví dụ: định nghĩa khái niệm “Thể đột biến”

+ Khái niệm Giống gần nhất của thể đột biến là những cá thể mang gen đột biến

+ Thuộc tính bản chất, khác biệt giữa Loài này (cá thể mang gen đột biến được biểu hiện thành kiểu hình) với các loài khác (cá thể mang gen đột biến không được biểu hiện thành kiểu hình) trong Giống

+ Vậy: “Thể đột biến là những cá thể mang gen đột biến đã biểu hiện ra kiểu hình”

- Định nghĩa theo nguồn gốc phát sinh: Đặc điểm của kiểu định nghĩa này là: Ở khái niệm dùng để định nghĩa, người ta nêu lên phương thức hình thành, phát sinh ra đối tượng của khái niệm được định nghĩa.Ví dụ: “Nguyên tắc bổ sung

là nguyên tắc cặp đôi giữa một bazơnitơ có kích thước lớn và một bazơnitơ có kích thước bé trong đó A liên kết với T, G liên kết với X và ngược lại”

- Định nghĩa theo quan hệ: Kiểu này dùng để định nghĩa các khái niệm có ngoại diên cực kỳ rộng, các phạm trù triết học Đặc điểm của kiểu định nghĩa này là chỉ ra quan hệ của đối tượng được định nghĩa với mặt đối lập của nó, bằng cách đó có thể chỉ ra được nội hàm của khái niệm cần định nghĩa Ví dụ:

“Di truyền học là một bộ môn sinh học nghiên cứu về tính di truyền và biến dị

ở các sinh vật”

- 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:

KN mà ta định nghĩa, và phải tuân thủ chặt chẽ những quy tắc nêu trên để tránh những định nghĩa khái niệm không chính xác và thiếu khoa học

1.1.1.7 Hệ thống hóa khái niệm

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

trong hệ thống, từ đó quyết định một trật tự giảng dạy hợp lý; xác định KN giữ

vị trí trung tâm trong hệ thống KN và cần phải nắm vững nội hàm của từng KN

để sắp xếp KN thành hệ thống

1.1.2 Bản đồ khái niệm

1.1.2.1 Định nghĩa bản đồ khái niệm

Bản đồ khái niệm (concept maps) là những công cụ đồ thị để sắp xếp và trình bày kiến thức Chúng bao gồm các khái niệm và mối quan hệ giữa các khái niệm được thể hiện dưới dạng đường nối giữa hai khái niệm Các từ trên đường nối là các từ nối hay các cụm từ nối (thường là một danh từ), chỉ rõ mối quan hệ giữa hai khái niệm tạo ra các mệnh đề [15]

Bản đồ khái niệm là sự phát triển của lý thuyết grap Sự giống nhau giữa grap và bản đồ khái niệm là đều có các đỉnh và các cung Nhưng trong bản đồ khái niệm trên các cung còn có các từ nối để tạo ra các mệnh đề [16]

Trong một BĐKN thông thường có một KN chính làm chủ đề, các KN khác thường được sắp xếp theo thứ bậc Bên cạnh những thành phần trên, một BĐKN có thể có các ví dụ hoặc hình minh họa cho các KN trong bản đồ (không bắt buộc và không nằm trong khung của KN) Các ví dụ cũng được bao quanh bởi hình tròn, elip hoặc hình chữ nhật (bằng đường nét đứt) [14,15]

Hình 1.1 Khái quát về BĐKN

1.1.2.2 Cơ sở khoa học của bản đồ khái niệm

* Cơ sở tâm lí học của bản đồ khái niệm

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

Khi nghiên cứu quá trình học tập, Asubel đã tìm ra hai kiểu học tập là học thụ động - học vẹt (rote learning) và học tích cực - học hiểu (meaningful learning) Trong đó, học hiểu có ý nghĩa đối với mỗi cá nhân vì những nội dung học được cần phải là những khái niệm rõ ràng và được trình bày với ngôn ngữ và những ví dụ có quan hệ với kiến thức đã có của người học Bản đồ khái niệm có

người học tìm ra trước đó dẫn dắt đến những khái niệm 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 khái niệm Trong học vẹt kiến thức được học theo lối máy móc nên bị quên nhanh chóng nếu không được nhắc lại nhiều lần; 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 khái niệm 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, 2002) [14]

Một trong những lí do khiến bản đồ khái niệm tạo thuận lợi cho việc học hiểu là nó có tác dụng như một loại khuôn mẫu để giúp sắp xếp và cấu trúc kiến thức, mặc dù cấu trúc đó bao gồm các khái niệm hay mệnh đề tác động qua lại nhau Nhiều học sinh và giáo viên ngạc nhiên khi thấy bản đồ khái niệm 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)

* Cơ sở nhận thức của bản đồ khái niệm

Hiện nay, quá trình học hiểu là quá trình được các nhà khoa học hay các chuyên gia trong bất kì lĩnh vực nào 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 (Novak 1977, 1993, 1998) Bản đồ khái niệm giữ vai trò quan trọng trong việc thiết lập các mối quan hệ của các khái niệm (đơn vị cơ bản của nhận thức) Bản đồ khái niệm có giá trị trong học tập và trong quá trình hình thành kiến thức mới của con người

1.1.2.3 Vai trò của bản đồ khái niệm trong dạy học

Hiệu quả của việc sử dụng bản đồ khái niệm trong dạy học đã được chứng minh ở nhiều môn học Đặc biệt bản đồ khái niệm là công cụ cho việc học hiểu ở trẻ em Có thể sử dụng bản đồ khái niệm trong những trường hợp sau:

- Giảng dạy một chuyên đề: Sử dụng bản đồ khái niệm trong dạy học giúp các giáo viên hiểu biết nhiều hơn về khái niệm và mối quan hệ giữa các khái niệm Điều này giúp giáo viên truyền tải một bức tranh tổng quát về các chủ đề và các mối quan hệ của các khái niệm

- Củng cố sự hiểu biết: Bằng việc hướng dẫn học sinh tự lập các bản đồ khái niệm, học sinh sẽ khắc sâu kiến thức và ghi nhớ lâu bền hơn

- Kiểm tra: Với các bản đồ khái niệm còn bỏ trống khái niệm hoặc các từ dẫn, giáo viên yêu cầu học sinh hoàn thiện bản đồ khái niệm, qua đó kiểm tra kiến thức của học sinh một cách chính xác nhất [19]

- Đánh giá học sinh: thông qua việc so sánh các bản đồ khái niệm học sinh thiết lập được, giáo viên sẽ đánh giá được mức độ sáng tạo của học sinh [5]

Như vậy, chúng ta thấy rằng các bản đồ khái niệm không những là công

cụ thuận lợi cho việc thu nhận, trình bày và lưu giữ kiến thức của cá nhân mà còn là công cụ hữu ích cho việc sáng tạo tri thức Tuy nhiên BĐKN cũng có một số nhược điểm như có thể tốn thời gian đối với những KN cần giải thích rõ ràng và chi tiết, HS có thể lúng túng nếu bản đồ phức tạp…

1.2 Cơ sở thực tiễn của đề tài

1.2.1 Thực trạng dạy khái niệm Sinh học 12 (đặc biệt việc sử dụng bản đồ khái niệm)

Hầu hết các KN trong chương trình sinh học THPT đều được phát triển dựa trên những kiến thức đã học ở THCS, hệ thống các KN trong chương trình sinh học

12 cũng vậy Để xác định thực trạng 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 huyện Giao Thủy - tỉnh Nam Định

- 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

- 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 Phiếu điều tra cho giáo viên Mức độ (%)

Nội dung câu hỏi

Thường xuyên

Thi thoảng

Không baogiờ Các biện pháp các thầy cô sử dụng để DHKN là

- Sử dụng phương tiện trực quan - vấn đáp 57,4 42,6 0

- Làm việc với SGK, tài liệu tham khảo 60 40 0

- Dạy học hệ thống hóa kiến thức 29,4 52,6 18

Khi DHKN các thầy cô thường tổ chức giúp HS

- Nảy sinh nhu cầu và xác định nhiệm vụ nhận

- Mục tiêu dạy học cần đạt được 79,5 20,5 0

- Sự hình thành và phát triển của các KN từ

các lớp dưới

- Vị trí của KN trong chương trình 42,4 36,7 20,9

- Xác định KN và kiến thức trọng tâm của bài học 56,7 33,9 9,4

- Các KN có liên quan và mối quan hệ giữa

- Xác định vai trò của KN trong bài học 51,6 39 9,4

- Xác định xem KN cần dạy đã được định

nghĩa chính xác hay chưa

- Phân tích các dấu hiệu đã được hình thành và

cần phải hình thành khi DH KN đó

- Tìm hiểu các KN tương đồng và phân tích

sự giống và khác nhau giữa chúng với KN

cần dạy

Qua kết quả khảo sát thu được trong bảng trên, chúng ta có thể rút ra một số vấn đề khi DHKN ở trường THPT như sau:

Về các biện pháp thầy cô sử dụng trong DHKN thì nhìn chung các thầy

cô vẫn sử dụng chủ yếu những phương pháp truyền thống như thuyết trình bài giảng (58,2%), sử dụng vấn đáp (57,4%), làm việc với sgk (60%) Trong khi

đó một số phương pháp mới thì lại ít được sử dụng như sử dụng Grap chỉ có 7,5% là thường xuyên và sử dụng BĐKN mới chỉ có 1,9% Đặc biệt là dạy học theo dự án thì hầu như họ rất ít được nghe nói đến hoặc có chăng cũng chỉ là

sử dụng thử như 5,4% thi thoảng dùng

Bên cạnh đó chúng tôi cũng thấy rằng trong tiến trình của việc DHKN Sinh học thì chủ yếu các thầy cô đã biết phân tích và phát hiện các dấu hiệu bản chất của KN (52,7%) nhưng việc đưa các KN vào hệ thống KN đã có và việc vận dụng và luyện tập chúng là chưa cao chỉ có hơn 20% Đặc biệt là có tới 35,7% GV chưa thể làm nảy sinh nhu cầu và xác định nhiệm vụ nhận thức

KN đó ở HS và cũng có tới 27,5% GV chưa bao giờ đưa các KN mới vào hệ thống KN đã có mà nhìn chung họ chỉ chú trọng vào việc dạy kiến thức mới

mà thôi

Mặt khác trong quá trình soạn bài vẫn có 9,4% trong số họ chưa xác định KN và kiến thức trọng tâm của bài học và thậm chí có tới 48,2% là không quan tâm xem KN cần dạy đã được định nghĩa chính xác hay chưa, vẫn có tới 47,2% không cần tìm hiểu về các KN tương đồng với KN cần dạy và 17,2% không quan tâm đến sự hình thành và phát triển KN từ các lớp dưới

Như vậy qua tìm hiểu bằng phỏng vấn và điều tra chúng tôi thấy nhìn chung việc vận dụng các phương pháp dạy học tích cực chưa được nhiều và hiệu quả chưa cao Các GV vẫn nặng về các phương pháp truyền thống với một cách dạy máy móc mặc dù họ là những đội ngũ còn khá trẻ Vì vậy việc giúp HS có được cái nhìn tổng quát về nội dung kiến thức cũng như các KN đang học để

có thể vận dụng được chúng là rất khó khăn

1.2.2 Thực trạng về thái độ, phương pháp và kết quả học tập môn Sinh học

12 của HS ở trường THPT

- Mục tiêu khảo sát: Đánh giá mức độ yêu thích của HS với môn Sinh học và phương pháp học tập môn Sinh học thường được sử dụng Đồng thời thống kê kết quả học tập môn sinh học tại các trường và kiểm tra mức độ nắm vững các

KN Sinh học của HS

- Đối tượng khảo sát: HS tất cả các lớp khối 12 của các trường: THPT Quất Lâm - Giao Thủy - Nam Định, THPT Giao Thủy B - Giao Thủy - Nam Định

- Phương pháp tiến hành: Phỏng vấn và phát phiếu điều tra trực tiếp

- Kết quả điều tra khảo sát của chúng tôi thu được như sau:

Bảng 1.2 Phiếu điều tra cho học sinh

%

- Học bài cũ, trả lời những câu hỏi và bài tập giao về nhà 35.25

- Học bài cũ nhưng chỉ học thuộc lòng 32.5

- Không học bài cũ vì không hiểu bài 8.5

- Không học bài cũ vì không thích học môn Sinh học 23.75

Học trước bài mới ở nhà 100%

- Nghiên cứu trước bài học theo hướng dẫn của GV 53.25

- Tự tìm hiểu các KN trong bài học và hỏi GV những điều

chưa hiểu trong giờ học trên lớp

13.3

- Tìm đọc thêm các tài liệu có liên quan ngoài SGK để nắm

vững hơn các KN

11.2

- Xem nội dung trả lời các câu hỏi/bài tập ở các tài liệu khác

để khi GV hỏi có thể trả lời được

6.25

4 Khi GV kiểm tra bài cũ, em thường:

- Suy nghĩ để trả lời câu hỏi GV đặt ra 28,5

- Nghe bạn trả lời để nhận xét và đánh giá 22,7

- Chuẩn bị câu trả lời của mình để bổ sung ý kiến cho bạn 5,05

- Không suy nghĩ gì vì dự đoán không bị gọi lên bảng 8,25

- Xem lại bài để đối phó nếu bị GV gọi lên bảng 35,5

5 Trong giờ học, khi GV đưa ra câu hỏi/bài tập em

- Hiểu nhưng không vận dụng được các KN 36,25

- Học thuộc lòng nhưng không hiểu bản chất KN 26

- Không thuộc và không hiểu bản chất KN 17,5

Về mức độ yêu thích của HS đối với môn Sinh học, chúng tôi nhận thấy chủ yếu HS chỉ coi môn học là một nhiệm vụ phải hoàn thành với 58,25%, có 23,25% yêu thích môn học và 18,5% HS thừa nhận không thích hoặc rất ghét học Sinh học

Về phương pháp học tập, đa số HS chỉ làm bài tập ở nhà là trả lời các câu hỏi và bài tập GV đã giao cho (35,25%), 32,5% HS học bài cũ theo kiểu học vẹt, đọc thuộc lòng mà nhiều khi không hiểu gì cả và có tới 23,,75% HS không bao giờ học bài cũ Chỉ có một số ít tự tìm thêm tài liệu có liên quan ngoài SGK (11,2%) và tự tìm hiểu lại các KN chưa hiểu trong giờ học trên lớp (13,3%) Và vẫn còn có tới 16% HS không học bài trước khi đến lớp

Trong giờ học, khi GV kiểm tra kiến thức cũ, có 8,25% HS thường

có thái độ không chú ý, thậm chí không biết GV đang hỏi gì Chỉ có một số

ít HS chú ý lắng nghe, suy nghĩ để chuẩn bị câu trả lời bổ sung cho bạn (5,05%) Khi GV đặt câu hỏi phát vấn hầu hết HS đều chú ý trả lời câu hỏi, tuy nhiên vẫn có tới 39,25% HS có thái độ thụ động, không suy nghĩ, chờ bạn khác hoặc GV trả lời hộ

Về mức độ nắm vững KN Sinh học thì có tới 36,25% HS hiểu các KN Sinh học một cách máy móc theo cách học thuộc lòng nhưng không nắm được bản chất KN, do vậy không thể sử dụng KN đã học để tư duy hay tiếp thu một

KN mới 26% HS chỉ học thuộc lòng KN một cách đơn thuần nhưng không cần hiểu bản chất KN Và vẫn còn 17,5% HS thậm chí không hề nhớ hầu hết các KN sinh học đã học trong chương trình vì không hiểu và cũng không học thuộc lòng các KN

Từ những thực trạng đó, chúng tôi đã tìm hiểu kết quả học tập của HS thông qua sổ điểm chính của nhà trường Trong năm học 2011-2012, chỉ có 9,25% HS đạt loại giỏi môn Sinh học, số HS khá là 16,5%, HS trung bình 64,75% và lượng HS yếu kém là 9,5%

Như vậy thông qua việc điều tra và phân tích các kết quả trên chúng tôi thấy rằng việc dạy và học KN Sinh học trong nhà trường còn nhiều bất cập

Việc đổi mới phương pháp dạy học dường như vẫn chỉ là khẩu hiệu nên hiệu quả thực sự chưa cao Thể hiện ở chính năng lực nhận thức và sáng tạo của các

em Theo chúng tôi điều đó xuất phát từ nhiều nguyên nhân như từ phía GV,

HS, chương trình đào tạo…

1.2.3 Phân tích nguyên nhân của thực trạng

Trước hết, xuất phát từ thực trạng chung của nền giáo dục nước ta chậm đổi mới Nhìn chung nền giáo dục còn mang nặng tính thụ động, chỉ biết tiếp thu

mà không biết suy nghĩ phê phán:

Về phía GV, do nhận thức không đầy đủ về sự cần thiết của đổi mới phương pháp DH, do hạn chế về trình độ và lòng yêu nghề, sự cống hiến cho công việc nên kết quả giảng dạy của họ chưa đạt yêu cầu Phần đông trong số họ dạy theo kinh nghiệm vốn có của bản thân, ít tìm tòi sáng tạo những kiến thức mới và không xâu chuỗi được các kiến thức KN với nhau và điều này giải thích một phần những giờ dạy của các GV trẻ chưa có kinh nghiệm chưa đạt hiệu quả,

họ chỉ cố gắng truyền tải hết nội dung SGK Hơn nữa, việc kiểm tra đánh giá còn nặng về việc tái hiện kiến thức nên cũng ảnh hưởng tới cách dạy của GV Chỉ với những cách dạy nhồi nhét kiến thức truyền thống mới có thể đáp ứng được các kì thi

Về phía HS, môn Sinh học vẫn thường được coi là khó học, thậm chí nhiều HS có tư tưởng học để thi cử vẫn coi môn Sinh học và các môn học không thuộc khối thi của các em là môn phụ, vì vậy các em thường coi đó là môn học bắt buộc phải hoàn thành, dẫn tới cách học để lấy điểm, đối phó với

sự kiểm tra của GV dẫn tới nếp học thụ động, kiến thức thu nhận được ít có khả năng ứng dụng thực tế hay sử dụng để giải quyết vấn đề Chỉ có một số ít

HS thi đại học môn Sinh thì mới sự đầu tư cho môn học còn đại đa số là bị hổng kiến thức từ các lớp dưới do PP học chưa đúng hoặc không quan tâm tới môn học nên càng lên lớp trên các em lại càng ngại học và khiến cho việc hợp tác giữa thầy và trò gặp nhiều khó khăn

và là một nguyên nhân gây ra thực trạng trên Khối lượng kiến thức vẫn còn khá lớn, cộng với áp lực thi cử đè nặng lên tâm lý đã chi phối cách dạy và học của cả thầy và trò Tuy đã có những chỉnh sửa và gần đây nhất là việc thực hiện theo chương trình chuẩn của bộ nhưng việc thực hiện chưa được đồng đều

và vẫn chưa thực sự khoa học vẫn chưa sát với việc kiểm tra đánh giá nên cũng gây nhiều khó khăn cho việc giảng dạy của GV

Trên đây là những nguyên nhân cơ bản về thực trạng việc dạy và học môn Sinh học nói chung và việc DHKN Sinh học nói riêng Ngoài ra còn có nhiều nguyên nhân khách quan khác, như sự thiếu thốn về điều kiện vật chất của các trường (thiếu phòng ốc, thiếu thiết bị DH, chưa có điều kiện ứng dụng công nghệ thông tin…), việc tập huấn, bồi dưỡng chuyên môn còn chưa thực

sự chất lượng, chế độ lương, thưởng chưa xứng đáng, kịp thời, không đủ đảm bảo cuộc sống

Kết luận chương 1 Chương này trình bày cơ sở lý luận và thực tiễn của luận văn: Lý thuyết

về KN và BĐKN; Thực trạng việc dạy và học KN Sinh học trong nhà trường THPT hiện nay và các nguyên nhân của thực trạng trên

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BẢN ĐỒ KHÁI NIỆM TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG “CƠ CHẾ DI TRUYỀN VÀ BIẾN DỊ”, SINH HỌC 12 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG VỚI SỰ HỖ TRỢ CỦA PHẦN MỀM

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

* Khái quát chung về DTH ở THPT nối tiếp DTH ở THCS:

Kiến thức DTH ở lớp 9 là những kiến thức cơ bản làm nền tảng cho sự phát triển nội dung kiến thức DTH ở lớp 12 Tuy nhiên theo cấu trúc chương trình ở lớp 9 và lớp 12 có sự khác biệt về trình tự Sự khác nhau này là do cách tiếp cận khác nhau của các tác giả SGK khi viết sách Nếu như ở lớp 9, cấu trúc được sắp xếp theo lịch sử khoa học, các vấn đề được đề cập theo thứ tự thời gian phát hiện sớm hay muộn thì ở lớp 12 tiếp cận theo logic nội tại của nội dung kiến thức di truyền học

* So sánh nội dung kiến thức về cơ chế di truyền và biến dị sinh học 9 và sinh học 12:

Riêng phần cơ chế di truyền và biến dị thì ở sinh học 9 không viết gọn trong một chương như ở chương trình sinh học 12 mà trình bày rải rác ở các chương 2, chương 3 và chương 4 Điều này cũng hoàn toàn dễ hiểu bởi lẽ ở chương trình sinh 9 là những kiến thức nền tảng cơ sở ban đầu nên cần được trình bày chi tiết, cụ thể để học sinh bước đầu có thể hiểu được các khái niệm này Khi đã có những cơ sở nền tảng đó thì lên lớp 12 học sinh chỉ cần củng cố lại kiến thức đã có và bổ sung những nội dung kiến thức sâu hơn Cụ thể là:

Khái niệm ADN và gen được đề cập tới trong sinh học 9, trong đó “Gen

là một đoạn của phân tử ADN có chức năng di truyền xác định” và đi sâu vào đặc điểm của gen cấu trúc (gồm 600 – 1500 cặp Nucleotit) Đến lớp 12 định nghĩa “Gen là một đoạn của phân tử ADN mang thông tin mã hóa cho một sản

nghĩa này KN gen đã được mở rộng nội hàm và thu hẹp ngoại diên hơn so với

KN ở lớp 9 Về ADN, HS lớp 9 đã được tìm hiểu về cấu tạo hóa học và cấu trúc không gian cũng như vai trò của ADN Cấu tạo cụ thể của các Nucleotit - đơn phân cấu tạo nên ADN được làm rõ trong sinh học 10 Ở lớp 12 những kiến thức này không được nhắc lại mà đi sâu hơn về cơ chế và diễn biến, nêu

rõ thành phần tham gia và tiến trình của quá trình nhân đôi ADN Tương tự, cấu trúc và chức năng của ARN, protein được đề cập ở lớp 9, làm rõ ở lớp 10, còn lớp 12 đi sâu vào cơ chế của quá trình sao mã, dịch mã – những nội dung được đề cập sơ sài ở lớp 9 Riêng nội dung phần mã di truyền và điều hòa hoạt động của gen không được nhắc đến ở lớp 9 mà chỉ được đề cập tới trong chương trình sinh học 12 Về đột biến gen, lớp 9 đã nêu được các dạng và nguyên nhân phát sinh cũng như vai trò, hậu quả, ở lớp 12 làm rõ hơn và đi sâu vào cơ chế phát sinh và sự biểu hiện của đột biến

Ở lớp 9, những kiến thức liên quan tới NST được tách riêng thành một chương với 7 bài Trong đó đã nêu được các KN cơ bản về NST: cấu trúc, chức năng của NST, sự vận động của NST trong nguyên phân và giảm phân;

sự di truyền giới tính cũng như sự di truyền các tính trạng cùng trên một NST

Ở lớp 10, một lần nữa làm rõ hơn về quá trình nguyên phân, giảm phân và sự vận động của NST nên nội dung này ở lớp 12 không nhắc lại mà đi sâu vào cấu trúc hiển vi và chức năng cụ thể của NST Đồng thời đi sâu tìm hiểu cơ chế phát sinh và hậu quả của các loại đột biến NST

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

Di truyền học nghiên cứu hai đặc tính cơ bản của sự sống là tính di truyền và biến dị, là hai hiện tượng song song gắn liền với quá trình sinh sản Nội dung chương “Cơ chế di truyền và biến dị, Sinh học 12” nêu lên bản chất của hiện tượng di truyền và biến dị là sự vận động của các cấu trúc trong tế bào Đó là các gen trên ADN, ADN trên NST, NST trong tế bào Các cấu trúc này vận động thường xuyên và liên tục trong tế bào theo những cơ chế xác định Chúng có mối liên hệ mật thiết với nhau Thông qua sự vận động của

mình chúng biểu hiện chức năng và vai trò đặc trưng trong hệ thống di truyền Nếu vận động ổn định -> biểu hiện đặc tính di truyền, nếu vận động bị biến đổi -> thể hiện đặc tính biến dị Mục tiêu chung của chương này là:

+ Giải được các bài tập liên quan

Chương I: Cơ chế di truyền và biến dị gồm: 7 bài (6 bài lý thuyết, 1 bài thực hành) Cụ thể chương này đề cập tới các vấn đề:

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

- Trình bày được khái niệm của gen

- Trình bày được khái niệm và các đặc điểm chung của

mã di truyền

- Từ mô hình tái bản ADN, mô tả các bước của quy trình

tự nhân đôi ADN làm cơ sở cho sự tự nhân đôi của nhiễm sắc thể

2 Kĩ năng: Rèn luyện và phát triển tư duy phân tích,

khái quát hoá

3 Thái độ: Giúp HS vận dụng để giải thích một số vấn

đề về gen, mã di truyền và quá trình nhân đôi ADN trong thực tế

Bài 2: Phiên

mã và dịch mã

1 Kiến thức:

- Trình bày được cơ chế phiên mã và dịch mã

- Giải thích được vì sao thông tin di truyền giữ trong nhân

mà vẫn chỉ đạo được sự tổng hợp prôtêin ở ngoài nhân

2 Kĩ năng: Rèn luyện và phát triển năng lực suy luận, tư duy phân tích, khái quát hoá ở học sinh

3 Thái độ: Giúp HS vận dụng kiến thức về phiên mã, dịch mã để giải thích một số vấn đề liên quan trong thực

- Nêu được sự điều hoà của gen ở sinh vật nhân sơ

- Nêu được ý nghĩa sự điều hoà hoạt động của gen

- Giải thích được tại sao trong tế bào lại chỉ tổng hợp prôtêin khi cần thiết

2 Kĩ năng: Rèn luyện và phát triển năng lực suy luận, tư duy phân tích, khái quát hoá ở học sinh