(Luận văn thạc sĩ) xây dựng và sử dụng graph trong dạy học chương cơ chế di truyền và biến dị sinh học 12 trung học phổ thông

Là một GV THPT có tâm huyết với nghề và với chuyên môn mình giảng dạy, với nguyện vọng nâng cao chất lượng dạy và học Sinh học ở nhà trường THPT và muốn truyền tải rộng rãi phương tiện g

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 4

3 Đối tượng, khách thể và phạm vi nghiên cứu 5

4 Phương pháp nghiên cứu 5

5 Giả thuyết khoa học 6

6 Nhiệm vụ nghiên cứu 6

7 Đóng góp của đề tài 7

8 Cấu trúc của luận văn 7

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

1.1 Lược sử vấn đề nghiên cứu ………8

1.1.1 Trên thế giới 8

1.1.2 Ở Việt Nam 10

1.2 Cơ sở lý luận của đề tài ……….11

1.2.1 Các khái niệm 11

1.2.2 Vai trò của graph trong dạy học 13

1.2.3 Phân loại graph trong dạy học 15

1.2.4 Các mô hình graph 18

1.3 Cơ sở thực tiễn ………26

1.3.1 Điều tra tình hình giáo viên sử dụng các phương pháp, phương tiện, kỹ thuật dạy học ở trường phổ thông 26

1.3.2 Tình hình giáo viên sử dụng các graph trong dạy học chương “Cơ chế di truyền và biến dị”, Sinh học 12 THPT kiểu bài lên lớp 29

1.3.3 Phân tích nguyên nhân thực trạng giáo viên sử dụng phương pháp graph như hiện nay ở trường phổ thông 32

Chương 2 XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG GRAPH TRONG DẠY HỌC CHƯƠNG

“CƠ CHẾ DI TRUYỀN VÀ BIẾN DỊ”, SINH HỌC 12 THPT 35

2.1 Xây dựng graph dạy học 35 2.1.1 Vai trò của phương pháp graph trong dạy học 35

2.1.2 Các nguyên tắc xây dựng graph 38

2.1.3 Phân tích cấu trúc nội dung chương “Cơ chế di truyền và biến dị”, Sinh học 12 trung học phổ thông làm cơ sở xây dựng graph 39

2.1.4 Quy trình xây dựng graph dạy học 41

2.1.5 Các graph được xây dựng từ nội dung kiến thức Chương: Cơ chế di truyền và biến dị, Sinh học 12 THPT 44

2.2 Sử dụng graph trong dạy học ……… 54

2.2.1 Các nguyên tắc sử dụng graph trong dạy học 54

2.2.2 Quy trình sử dụng graph trong dạy học 55

2.2.3 Sử dụng các graph để thiết kế giáo án thực nghiệm 59 Chương 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 83

3.1 Mục đích thực nghiệm ……….83

3.2 Nhiệm vụ thực nghiệm ……….83

3.3 Nguyên tắc thực nghiệm ……… 83

3.4 Đối tượng thực nghiệm ……….83

3.5 Khách thể thực nghiệm ……….83

3.6 Nội dung thực nghiệm ……… 84

3.6.1 Bố trí thực nghiệm 84

3.6.2 Xử lý số liệu 86

3.7 Kết quả thực nghiệm ……….88

3.7.1 Kết quả định lượng 88

3.7.2 Kết quả định tính 94

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 100

1 Kết luận 100

2 Khuyến nghị 101

TÀI LIỆU THAM KHẢO 102 PHỤ LỤC 104

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ CÁI VIẾT TẮT

NXB : Nhà xuất bản

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Điều tra tình hình sử dụng các phương pháp dạy học của GV

Bảng 1.2 Điều tra tình hình sử dụng phương pháp graph trong dạy học chương

“Cơ chế di truyền và biến dị”, Sinh học 12 THPT

Bảng 1.3 Kết quả điều tra về học tập của học sinh đối với môn Sinh học

Bảng 2.1 Graph phân biệt các dạng đột biến gen liên quan đến 1 cặp nuclêôtit Bảng 2.2 Vị trí và chức năng các vùng của gen cấu trúc

Bảng 2.3 Phân biệt các dạng đột biến cấu trúc nhiễm sắc thể

Bảng 3.1 Thống kê số bài kiểm tra đạt các điểm từ 1 đến 10 của HS

Bảng 3.2 Tổng hợp điểm các bài kiểm tra của các lớp thực nghiệm và đối chứng

qua 2 lần kiểm tra trong thực nghiệm

Bảng 3.3 So sánh kết quả giữa nhóm thực nghiệm và đối chứng qua 2 lần kiểm

tra trong thực nghiệm

Bảng 3.4 Phân loại trình độ HS qua kiểm tra trong thực nghiệm

Bảng 3.5 Tổng hợp điểm các bài kiểm tra của các lớp thực nghiệm và đối chứng

qua 2 lần kiểm tra sau thực nghiệm

Bảng 3.6 So sánh kết quả giữa nhóm thực nghiệm và đối chứng qua 2 lần kiểm

tra sau thực nghiệm

Bảng 3.7 Phân loại trình độ học sinh qua kiểm tra sau thực nghiệm

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ

Biểu đồ 3.1 So sánh kết quả của 2 nhóm thực nghiệm và đối chứng Biểu đồ 3.2 So sánh kết quả của hai nhóm lớp thực nghiệm và đối chứng

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

1.1 Xuất phát từ yêu cầu đổi mới phương pháp dạy học hiện nay

Sự thâm nhập sâu sắc và thường xuyên của khoa học vào nền đại công nghiệp đã làm xuất hiện một lĩnh vực khoa học chuyên biệt: Công nghệ Tư tưởng công nghệ đã thâm nhập vào nhiều lĩnh vực sản xuất, kể cả nền sản xuất ra của cải tinh thần, trong đó có giáo dục Ngày nay công nghệ dạy học hiện đại đã trở thành một xu thế chung của thế giới trong việc canh tân giáo dục Việc chuyển hoá những thành tựu của rất nhiều ngành khoa học kỹ thuật khác nhau vào thực tiễn dạy học và lý luận dạy học là một tiềm năng vô tận và to lớn, tạo nên sức mạnh vô giá của công nghệ dạy học hiện đại

Nâng cao chất lượng giáo dục và đào tạo là một mục tiêu quan trọng của

sự nghiệp đổi mới giáo dục hiện nay ở nước ta, trong đó đổi mới phương pháp dạy học được coi là một trong những nhiệm vụ chiến lược Hiện nay, đổi mới phương pháp dạy học đang là một nhiệm vụ cấp thiết của ngành giáo dục trong bối cảnh áp dụng khoa học công nghệ tiên tiến vào dạy học đã trở thành một xu thế chung của thế giới Xu thế chung của việc đổi mới phương pháp dạy học có nhiều tiềm năng phát huy cao độ tính tích cực, chủ động và sáng tạo của học sinh, chuyển từ hình thức giáo viên chỉ giới hạn vào việc truyền đạt thông tin cho học sinh sang hình thức giáo viên tổ chức hoạt động độc lập nhận thức của học sinh qua đó phát huy tính tích cực, độc lập và sáng tạo của học sinh

Chủ trương của Bộ Giáo dục và Đào tạo đó là phải đổi mới phương tiện, mục tiêu, phương pháp dạy học để hướng mọi hoạt động dạy học vào người học, lấy người học làm trung tâm, phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của người học, bồi dưỡng năng lực tự học, lòng say mê học tập và ý chí vươn lên cho người học

Nghị quyết hội nghị lần thứ II Ban chấp hành Trung ương Đảng cộng sản Việt Nam (khoá VIII, 1997) khẳng định: “Phải đổi mới phương pháp giáo dục đào tạo, khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyện thành nếp tư duy sáng tạo của người học Từng bước áp dụng các phương pháp tiên tiến và phương tiện hiện đại vào quá trình dạy học, bảo đảm điều kiện và thời gian tự học, tự nghiên cứu cho học sinh, nhất là sinh viên đại học”

1.2 Xuất phát từ các đặc trưng cơ bản của chương trình Sinh học cấp trung học phổ thông

Đó là các kiến thức khái niệm, hiện tượng, quy luật, cơ chế, quá trình Sinh học và kiến thức ứng dụng thực tiễn đều xuất phát từ các kết quả thực nghiệm Phần Di truyền học, đặc biệt là chương “Cơ chế di truyền và biến dị”, Sinh học

12 được trình bày logic và mang tính hệ thống cao, có mối liên hệ mật thiết, gắn kết với nhiều nội dung Sinh học khác, đồng thời cũng rất trừu tượng Tuy nhiên, khối lượng kiến thức ấy lại có mối liên thông với nhau rất rõ ràng, logic Nếu biết cách hệ thống hóa, khái quát hóa thành những sơ đồ, bảng biểu trong những

hệ thống nhất điịnh thì lại đem lại hiệu quả cao đối với việc học của người học Giúp HS rèn luyện được nhiều kĩ năng phát huy tính tích cực, chủ động trong học tập Với đặc trưng các kiến thức chương như thế, GV cần có phương pháp, phương tiện dạy học phù hợp nhằm nâng cao chất lượng lĩnh hội kiến thức Một trong những phương tiện, phương pháp phù hợp là sử dụng phương pháp graph

1.3 Xuất phát từ tình hình và thực trạng dạy học hiện nay của giáo viên

Tình hình và thực trạng dạy học hiện nay của GV mà cụ thể là GV bộ môn Sinh học cấp THPT là chưa tận dụng tối ưu và tối đa các phương pháp và phương tiện dạy học

Giờ học Sinh học từ trước đến nay chủ yếu vẫn là giảng dạy theo phương pháp truyền thống, thầy truyền đạt kiến thức, trò thụ động tiếp thu tri thức, ít tính

tích cực và sáng tạo Các phương pháp dạy học tích cực ít được sử dụng hoặc chủ yếu chỉ sử dụng trong các giờ thao giảng Vì vậy HS chưa yêu thích môn học

và khả năng vận dụng kiến thức kém Việc nghiên cứu tìm cách đưa các phương pháp hiện đại vào dạy học Sinh học nhằm phát huy tính tích cực và năng lực học tập của HS, tạo cho các em có cơ hội để tìm tòi nhận thức là hết sức cần thiết

1.4 Xuất phát từ lợi thế của phương tiện graph trong dạy học

Do lợi thế của phương tiện graph trong dạy học có thể đem lại hiệu quả cao: Mỗi graph được xây dựng phải trải qua các phân tích, so sánh, tổng hợp, phát hiện cái chung và cái riêng nên rất thuận lợi cho quá trình dạy học trong các khâu như dạy học hình thành kiến thức mới, dạy học củng cố, ôn tập, hoàn thiện kiến thức và trong kiểm tra, đánh giá

Việc chuyển hoá những thành tựu của rất nhiều ngành khoa học kỹ thuật khác nhau vào dạy học là một tiềm năng vô tận tạo nên sức mạnh cho công nghệ dạy học hiện đại Trong đó đáng chú ý là việc chuyển hoá các thành tựu của toán học và công nghệ thông tin vào dạy học Phương pháp graph cùng với phương pháp alglorit và tiếp cận môđun là những công cụ phương pháp luận đắc lực trong việc xây dựng quá trình dạy học thành quy trình công nghệ hoá

Hiện nay, việc sử dụng phương pháp graph trong dạy học không còn là điều mới mẻ Tuy nhiên, về phương pháp xây dựng và cách sử dụng chúng như thế nào sao cho hiệu quả thì vẫn chưa được quan tâm nghiên cứu đúng mức, đặc biệt là trong lĩnh vực dạy học sinh học Sinh học là môn khoa học nghiên cứu sự sống và các quá trình Sinh học ở các cấp độ tổ chức khác nhau, từ cấp độ phân tử đến cấp độ sinh quyển Các mối quan hệ đó có thể diễn đạt dưới dạng sơ đồ, bản

đồ khái niệm… Như vậy, nếu sử dụng sơ đồ, bản đồ khái niệm trong dạy học Sinh học sẽ rất thuận lợi trong việc mô hình hoá, hệ thống hoá kiến thức

Việc xác định các nguyên tắc và quy trình áp dụng phương pháp graph vào dạy học là cần thiết để nâng cao tính tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh Phương pháp grap có nhiều ưu điểm trong dạy học, vì đây là một phương pháp tư duy Nếu sử dụng phương pháp này thường xuyên sẽ rèn luyện cho học sinh một phong cách học tập khoa học suốt đời

1.5 Xuất phát từ thực trạng sử dụng phương pháp graph của giáo viên trung học phổ thông hiện nay

Hiện nay, việc sử dụng phương pháp graph trong dạy học của GV không còn là điều mới mẻ Tuy nhiên, về phương pháp xây dựng và cách sử dụng chúng như thế nào sao cho hiệu quả thì vẫn chưa được quan tâm nghiên cứu đúng mức, đặc biệt là trong lĩnh vực dạy học Sinh học và các graph được xây dựng chưa đảm bảo chuẩn mực chung bởi có thể giáo viên chưa nắm được lý thuyết graph và cac cơ sở thực thi nó

Là một GV THPT có tâm huyết với nghề và với chuyên môn mình giảng dạy, với nguyện vọng nâng cao chất lượng dạy và học Sinh học ở nhà trường THPT và muốn truyền tải rộng rãi phương tiện graph trong dạy học cho các đồng nghiệp và cao hơn cả là muốn học sinh được chủ động tích cực trong học tập,

xuất phát từ các lí do trên, tôi đã chọn nghiên cứu đề tài: “Xây dựng và sử dụng graph trong dạy học chương “Cơ chế di truyền và biến dị”, Sinh học 12 THPT”, với mục tiêu vận dụng một phương pháp dạy học có nhiều tiềm năng

phát huy năng lực nhận thức của HS, góp phần thiết thực vào việc đổi mới phương pháp dạy học Sinh học ở trường phổ thông

2 Mục đích nghiên cứu

Đề tài được nghiên cứu với mục đích vận dụng phương pháp graph vào quá trình dạy học bài lên lớp, ôn tập và kiểm tra đánh giá chương “Cơ chế di truyền và biến dị”, Sinh học 12 trung học phổ thông nhằm tích cực hóa hoạt

động học tập của học sinh, qua đó góp phần nâng cao chất lượng và hiệu quả của việc dạy và học Sinh học

3 Đối tượng, khách thể và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Lý thuyết graph và ứng dụng của nó trong dạy

học Sinh học cấp trung học phổ thông cụ thể là chương “Cơ chế di truyền và biến dị”

- Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học chương “Cơ chế di truyền và

biến dị”, Sinh học 12 trung học phổ thông trên đối tượng giáo viên và học sinh

- Phạm vi nghiên cứu: Giới hạn trong nội dung của các bài thuộc chương

“Cơ chế di truyền và biến dị”, Sinh học 12 trung học phổ thông

4 Phương pháp nghiên cứu

4.1 Phương pháp nghiên cứu lý luận

- Nghiên cứu các văn bản, tài liệu chỉ đạo của Bộ Giáo dục và Đào tạo liên quan đến đổi mới phương pháp dạy học, đổi mới ra đề kiểm tra, danh mục thiết

bị dạy học Sinh học trung học phổ thông

- Sách giáo khoa, sách giáo viên, phân phối chương trình, chuẩn kiến thức,

kỹ năng môn Sinh học…

- Phân tích tổng quan và khái quát hoá những lý thuyết về graph trong dạy học và những ứng dụng của nó trong thực tiễn cuộc sống và trong dạy học

- Phân tích, tổng hợp các tài liệu trên sách, báo, tạp chí, các công trình nghiên cứu các vấn đề liên quan trực tiếp đến phương pháp graph và việc đổi mới phương pháp dạy học nhằm đưa ra quy trình thiết kế và sử dụng graph

- Phân tích tổng hợp những quan điểm lý luận và hệ thống khái niệm có liên quan đến việc đổi mới giáo dục và việc dạy học môn sinh học

4.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

- Phương pháp điều tra: Phát phiếu điều tra lấy ý kiến học sinh và giáo viên trước và sau giờ dạy đối chứng và thực nghiệm

- Phương pháp chuyên gia: Gặp gỡ, trao đổi, xin ý kiến các chuyên gia, đồng nghiệp, nhằm đánh giá thực trạng sử dụng phương pháp graph hiện nay và xây dựng các graph về kiến thức chương “Cơ chế di truyền và biến dị”, Sinh học

12 trung học phổ thông

4.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm

Tiến hành giờ dạy thực nghiệm và đối chứng tại trường trung học phổ thông Công Nghiệp và trung học phổ thông Yên thủy C, tỉnh Hòa Bình để kiểm chứng giả thuyết khoa học của đề tài

5 Giả thuyết khoa học

Nếu đề xuất được nguyên tắc, quy trình xây dựng và xây dựng được một

hệ thống graph nội dung chương “Cơ chế di truyền và biến dị” và sử dụng nó vào dạy học theo một quy trình hợp lý thì sẽ góp phần nâng cao hiệu quả dạy học

ở trường trung học phổ thông hiện nay

6 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn của việc xây dụng và sử dụng graph trong dạy học Sinh học nói chung và dạy học chương “Cơ chế di truyền và biến dị”, Sinh học 12 trung học phổ thông nói riêng

- Điều tra thực trạng việc dạy và học chương “Cơ chế di truyền và biến dị”, Sinh học 12 trung học phổ thông bằng sử dụng phương tiện graph

- Đề xuất các nguyên tắc, quy trình xây dựng graph nội dung trong dạy học chương “Cơ chế di truyền và biến dị”, Sinh học 12 trung học phổ thông

- Xây dựng các graph để sử dụng graph vào dạy học chương “Cơ chế di truyền và biến dị”, Sinh học 12 trung học phổ thông

- Đề xuất các nguyên tắc và quy trình sử dụng graph vào dạy học chương

“Cơ chế di truyền và biến dị”, Sinh học 12 trung học phổ thông vào các khâu của quá trình dạy học

- Sử dụng phương pháp graph để xây dựng các giáo án và triển khai thực nghiệm để chứng minh cho giả thuyết đã nêu ra

8 Cấu trúc của luận văn

Ngoài phần Mở đầu, Kết luận và khuyến nghị, Tài liệu tham khảo, Phụ lục, luận văn được trình bày trong 3 chương:

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

Chương 2: Xây dựng và sử dụng graph trong dạy học chương “Cơ chế di truyền và biến dị”, Sinh học 12 THPT

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

Euler Chính ông là người đã sử dụng graph để giải bài toán nổi tiếng “Bảy cây cầu ở Konigsburg” (Công bố vào năm 1736) Trong những năm cuối thế kỷ XX,

cùng với sự phát triển của Toán học và nhất là Toán học ứng dụng, những nghiên cứu về vận dụng lý thuyết graph đã có những bước tiến nhảy vọt Sau khi lý thuyết graph hiện đại được công bố, nhiều nhà toán học trên thế giới đã nghiên cứu làm cho môn học này ngày càng phong phú

Năm 1958 tại Pháp, Claude Berge đã viết cuốn “Lý thuyết graph và những ứng dụng của nó” Trong cuốn sách, tác giả đã trình bày những khái niệm và

định lý toán học cơ bản của lý thuyết graph, đặc biệt là những ứng dụng của lý thuyết graph trong nhiều lĩnh vực khác nhau

Hiện nay, nhiều trường đại học trên thế giới có những nhóm tác giả đang nghiên cứu về lý thuyết graph, về sự chuyển hoá của lý thuyết graph vào những lĩnh vực khoa học khác nhau, đơn cử như trường Đại học Antrep (Bỉ) có nhóm nghiên cứu của giáo sư Dirk Janssens; Trường Đại học Kỹ thuật Beclin (Đức) có nhóm nghiên cứu của giáo sư Hartmut Ehrig; Trường Đại học Tổng hợp Layden (Hà Lan) có giáo sư Grzegorz Rozenberg

Ở Hoa Kỳ có nhiều tác giả đã nghiên cứu sâu về lý thuyết graph làm cơ sở cho lý thuyết mạng máy tính và chuyển hoá vào các ngành khoa học khác Trong

đó nổi bật nhất là những công trình nghiên cứu của Jonathan L Gross (Trường

Đại học Columbia, New York) và Jay Yellen (Trường Rolin, Florida) Hai tác giả này đã công bố nhiều công trình về graph

Lý thuyết graph và những ứng dụng của nó đã và đang được nghiên cứu một cách hết sức cẩn thận ở nhiều nước trên thế giới

Năm 1965, tại Liên Xô (cũ), A M Xokhor là người đầu tiên vận dụng một số quan điểm của lý thuyết graph để mô hình hoá nội dung tài liệu giáo khoa (Một khái niệm, một định luật…) Ông đã nghiên cứu sâu về lĩnh vực phương pháp dạy học Hoá học, ông đã sử dụng graph để mô hình hoá tài liệu giáo khoa môn hoá học A M Xokhor đã diễn tả những khái niệm bằng những graph, trong đó các nội dung cơ bản của khái niệm được bố trí trong các ô và các mũi tên chỉ sự liên hệ giữa các nội dung Theo ông đặc điểm khách quan đặc trưng nhất cho tính vừa sức của một tài liệu giáo khoa (được xây dựng theo một logic nào đó) là số lượng các cạnh của graph

Năm 1965, V X Poloxin dựa theo cách làm của A M Xokhor đã dùng phương pháp graph để diễn tả trực quan những diễn biến của một tình huống dạy học, tức đã diễn tả bằng một sơ đồ trực quan trình tự những hoạt động của giáo viên và học sinh trong việc thực hiện một thí nghiệm Hoá học Ông cũng mô tả trình tự các thao tác dạy học trong một tình huống dạy học bằng graph

Năm 1972, V P Grakumop đã sử dụng phương pháp graph để mô hình hoá các tình huống của dạy học nêu vấn đề Theo ông, trong việc tạo ra các mẫu của tình huống nêu vấn đề và giải quyết vấn đề, thì việc vận dụng lý thuyết graph

có thể giúp ích rất nhiều cho các nhà lý luận dạy học

Năm 1973 cũng tại Liên Xô (cũ) tác giả Nguyễn Như Ất đã vận dụng phương pháp graph kết hợp với phương pháp ma trận như một phương pháp hỗ trợ để xây dựng logic cấu trúc các khái niệm “Tế bào học” trong giáo trình môn Sinh học đại cương trường phổ thông của nước Việt Nam

1.1.2 Ở Việt Nam

Việc vận dụng phương pháp graph trong dạy học được xem như là một trong những tiếp cận mới vừa bổ sung vào hệ thống các phương pháp dạy học tích cực, vừa làm phong phú thêm kho tàng các phương pháp dạy học nhằm nâng cao chất lượng dạy học ở trường THPT Theo hướng này, có nhiều tác giả đã thành công trong việc nghiên cứu và vận dụng lý thuyết graph vào dạy học một

số môn học ở trường phổ thông và bước đầu đã thu được một số kết quả tốt

Từ năm 1971, giáo sư Nguyễn Ngọc Quang là người đầu tiên nghiên cứu chuyển hoá graph toán học thành graph dạy học trong môn Hóa học và đã công

bố nhiều công trình trong lĩnh vực này Trong các công trình đó, ông đã nghiên cứu những ứng dụng cơ bản của lý thuyết graph trong khoa học giáo dục, đặc biệt trong giảng dạy Hoá học Sau đó cũng đã có nhiều tác giả đi sâu nghiên cứu trong lĩnh vực này

Năm 1980, tác giả Trần Trọng Dương đã nghiên cứu đề tài: “Áp dụng phương pháp graph và algorit hoá để nghiên cứu cấu trúc và phương pháp giải, xây dựng hệ thống bài toán về lập công thức hoá học ở trường phổ thông”

Năm 1983, Nguyễn Đình Bào nghiên cứu sử dụng graph để hướng dẫn ôn tập môn Toán, Nguyễn Anh Châu đã nghiên cứu sử dụng graph hướng dẫn ôn tập môn Văn Các tác giả này đã sử dụng sơ đồ graph để hệ thống hoá kiến thức

mà học sinh đã học trong một chương hoặc trong một chương trình nhằm thiết lập mối liên hệ các phần kiến thức đã học, giúp học sinh ghi nhớ lâu hơn

Năm 1984, Phạm Tư đã nghiên cứu đề tài “Dùng graph nội dung của bài lên lớp để dạy và học chương Nitơ - Photpho ở lớp 11 trường phổ thông trung học” Với thành công của ông, lý thuyết graph đã được vận dụng như một phương pháp dạy học Hoá học thực sự có hiệu quả

Năm 1993, Hoàng Việt Anh đã nghiên cứu “Vận dụng phương pháp sơ đồ

- graph vào giảng dạy Địa lý các lớp 6 và 8 ở trường trung học cơ sở” Tác giả đã

sử dụng phương pháp graph để phát triển tư duy của học sinh trong học tập Địa

lý và rèn luyện kỹ năng khai thác SGK cũng như các tài liệu tham khảo khác Trong lĩnh vực dạy học Sinh học ở trường phổ thông, phó giáo sư - tiến sĩ

Lê Đình Trung cũng là một trong số những người đi sâu nghiên cứu một cách hệ thống về lý thuyết graph và ứng dụng lý thuyết graph trong dạy học Sinh học

1.2 Cơ sở lý luận của đề tài

1.2.1 Các khái niệm

1.2.1.1 Khái niệm phương pháp graph

Theo từ điển Anh - Việt, graph có nghĩa là đồ thị - biểu đồ gồm có một đường hoặc nhiều đường biểu thị sự biến thiên của các đại lượng Nhưng, từ

“graph” trong “lý thuyết graph” lại bắt nguồn từ từ “graphic” có nghĩa tạo ra một hình ảnh rõ ràng, chi tiết, sinh động trong tư duy

Phương pháp graph dạy học được hiểu là phương pháp tổ chức rèn luyện tạo được những sơ đồ học tập ở trong tư duy của học sinh Trên cơ sở đó hình thành một phong cách tư duy khoa học mang tính hệ thống

Đây là phương pháp khoa học sử dụng sơ đồ để mô tả sự vật, hoạt động, cho phép hình dung một cách trực quan các mối liên hệ giữa các yếu tố trong cấu trúc của sự vật, cấu trúc logic của quy trình triển khai hoạt động (Tức là con đường từ lúc bắt đầu đến lúc kết thúc hoạt động) giúp con người qui hoạch tối ưu qua điều khiển tối ưu các hoạt động

Gragh là một cấu trúc gồm các đỉnh và các cạnh (vô hướng hoặc có hướng) nối các đỉnh đó Người ta phân loại graph tùy theo số cạnh nối các đỉnh của graph hoặc các đặc tính của nó Trong mỗi graph các cạnh của graph thẳng

hay cong không quan trọng, quan trọng là phương thức nối cạnh nào với đỉnh nào trên sơ đồ đang còn rời rạc trong tư duy

Vai trò của graph trong dạy học là rất lớn song hiệu quả đạt được lớn hay nhỏ là tùy thuộc vào phương pháp và biện pháp sử dụng graph Trong dạy học, graph có thể được sử dụng ở tất cả các khâu: Hình thành kiến thức mới; Củng cố

và hoàn thiện kiến thức; Kiểm tra đánh giá Song nội dung, hình thức và phương pháp sử dụng graph thì khác nhau ở mỗi khâu

Khi sản phẩm hoạt động tư duy kết tinh lại thành ngôn ngữ sơ đồ thì cũng

là lúc hoạt động bên trong (tư duy) và hoạt động bên ngoài (vật chất hóa) của học sinh được bộc lộ trong mối tác động qua lại với nhau Quá trình này không chỉ tạo ra nguồn thông tin xuôi và ngược phong phú, giúp điều khiển quá trình dạy học một cách linh hoạt, hiệu quả mà còn phát triển năng lực nhận thức học sinh Như vậy hiệu quả dạy học của graph được khai thác một cách triệt để Đặc biệt giá trị dạy học của sơ đồ có thể còn tăng lên rất nhiều khi sơ đồ tĩnh được chuyển thành sơ đồ động thông qua kỹ thuật vi tính

1.2.1.2 Khái niệm graph nội dung

Graph nội dung là graph phản ánh một cách khái quát, trực quan cấu trúc lôgic phát triển bên trong của một tài liệu hay bài học Nói cách khác, graph nội dung là tập hợp những yếu tố thành phần của một nội dung trí dục và mối liên hệ bên trong giữa chúng với nhau, đồng thời diễn tả cấu trúc logic của nội dung dạy học bằng một ngôn ngữ trực quan, khái quát và súc tích Mỗi loại kiến thức có thể được mô hình hoá bằng một loại graph đặc trưng để phản ánh những thuộc tính bản chất của loại kiến thức đó Trong dạy học, có thể sử dụng graph nội dung các thành phần kiến thức hoặc graph nội dung bài học

1.2.1.3 Khái niệm graph hoạt động

Graph hoạt động là graph mô tả trình tự các hoạt động sư phạm theo lôgic hoạt động nhận thức nhằm tối ưu hoá bài học Graph hoạt động là mặt phương pháp, nó được xây dựng trên cơ sở của graph nội dung kết hợp với các thao tác

sư phạm của thày và hoạt động học của trò ở trên lớp, bao gồm cả việc sử dụng các phương pháp và phương tiện dạy học Thực chất graph hoạt động dạy học là

mô hình khái quát và trực quan kiến thức được thể hiện của giáo án Graph hoạt động là một dạng algorit hoá hoạt động dạy - học theo phương pháp đường găng (con đường tối ưu)

1.2.1.4 Mối quan hệ giữa graph nội dung và graph hoạt động trong dạy học

Theo giáo sư Nguyễn Ngọc Quang, trong mỗi hoạt động bao giờ cũng có hai mặt, đó là mặt “tĩnh” và mặt “động” Trong dạy học, mặt tĩnh là nội dung kiến thức, còn mặt động là các hoạt động của thầy và trò trong quá trình hình thành tri thức để nhận thức ra mặt tĩnh Có thể mô tả mặt tĩnh của hoạt động dạy học bằng “graph nội dung” và mô tả mặt động bằng “graph hoạt động dạy học” Như vậy, graph dạy học bao gồm: graph nội dung và graph hoạt động

Hình 1.1 Mối quan hệ giữa graph nội dung và graph hoạt động trong dạy học

1.2.2 Vai trò của graph trong dạy học

Graph có vai trò quan trọng trong quá trình dạy học, đó là hiệu quả thông tin và hiệu quả phát triển năng lực nhận thức Vai trò hiệu quả thông tin thể hiện

ở khả năng chuyển tải thông tin nhanh chóng và chính xác, cụ thể, chi tiết và trực

Graph dạy học

Graph nội dung Graph hoạt động

quan Hiệu quả phát triển năng lực nhận thức thể hiện ở khả năng phân tích, tổng hợp, so sánh, khái quát hóa để tạo ra graph

1.2.2.1 Hiệu quả thông tin

Sinh học là một môn học nghiên cứu các đối tượng sống (đặc điểm cấu tạo, quá trình sinh lý, sinh hóa, mối quan hệ giữa các tổ chức sống với nhau và với môi trường sống) thì graph là một kênh chuyển tải thông tin có ưu thế tuyệt đối bởi những ưu điểm cơ bản sau:

Ngôn ngữ graph vừa cụ thể, trực quan, chi tiết lại vừa có tính khái quát, trừu tượng và hệ thống cao Graph cho phép tiếp cận với nội dung tri thức bằng con đường logic tổng - phân - hợp, tức là cùng một lúc vừa phân tích đối tượng nhận thức thành các sự kiện, các yếu tố cấu thành, lại vừa tổng hợp, hệ thống hóa các sự kiện, các yếu tố đó thành một chỉnh thể thống nhất thuận lợi cho việc khái quát hóa, hình thành khái niệm khoa học - sản phẩm của tư duy lý thuyết

Sơ đồ hóa cho phép phản ánh một cách trực quan cùng một lúc mặt tĩnh và mặt động của sự vật hiện tượng theo không gian, thời gian Trong dạy học Sinh học, ưu việt này được khai thác một cách thuận lợi Mặt tĩnh thường phản ánh yếu tố cấu trúc, mặt động phản ánh hoạt động giống như chức năng Sinh học của các cấu trúc đó Như vậy, sơ đồ hóa nội dung kiến thức Sinh học là hình thức diễn đạt tối ưu mối quan hệ giữa các yếu tố cấu trúc, giữa các chức năng Sinh học, giữa cấu trúc với chức năng của đối tượng nghiên cứu

1.2.2.2 Hiệu quả phát triển năng lực nhận thức của học sinh

Hiệu quả này thể hiện rõ ở vai trò phát triển các thao tác tư duy cơ bản (phân tích, tổng hợp, so sánh, trừu tượng hóa, khái quát hóa, hệ thống hóa…) và khả năng hình thành năng lực tự học cho học sinh Hiệu quả này lớn nhất khi việc graph hóa nội dung tri thức do học sinh tiến hành Học sinh sử dụng ngôn ngữ sơ đồ để diễn đạt nội dung sách giáo khoa và tài liệu đọc được Đây là quá

trình gia công chuyển hóa kiến thức, bằng phép gia công thành sơ đồ này sẽ rèn luyện được năng lực tư duy logic

Di truyền học, cụ thể là chương “Cơ chế di truyền và biến dị”, Sinh học 12 trung học phổ thông là một phần của Sinh học, nghiên cứu việc biểu hiện và truyền đạt thông tin di truyền và các tính trạng qua các thế hệ, nên việc sử dụng

sơ đồ hóa có thể diễn đạt một cách chặt chẽ các mối quan hệ tương hỗ đó cũng như có hệ thống hóa được các khái niệm, các quá trình, các quy luật, kích thích

tư duy cũng như khả năng sáng tạo trong việc thiết lập các sơ đồ kiến thức di truyền, đặc biệt là nội dung Cơ chế di truyền và biến dị

1.2.3 Phân loại graph trong dạy học

Theo cách hiểu thông dụng, phân chia một khái niệm có nghĩa là chia các đối tượng nằm trong ngoại diên của một khái niệm lớn thành những nhóm nhỏ

và xác định xem một khái niệm “giống” có bao nhiêu khái niệm “loài”

Mục đích phân chia: Để củng cố và mở rộng sự hiểu biết đối với một số đối tượng nghiên cứu

Các quy tắc phân chia đối tượng:

- Tổng ngoại diên của các khái niệm nhỏ được phân chia bằng ngoại diên của khái niệm lớn bị phân chia

- Ở mỗi bậc phân chia phải dựa vào cùng một thuộc tính hay cùng một tiêu chí Tùy theo mục đích phân chia mà ở mỗi thứ bậc ta lấy một tiêu chí nào đó làm căn cứ, do vậy cùng một khái niệm lớn nhưng do mục đích khác nhau mà kết quả cuối cùng phân chia thành bảng hệ thống không giống nhau

- Các khái niệm được chia phải ngang hàng, không chồng chéo

- Khi phân chia khái niệm không được vượt cấp, nghĩa là khái niệm loài phân chia ra phải là khái niệm loài gần nhất

Trong quá trình dạy học, tùy theo nội dung cụ thể của tri thức mà vận dụng một cách linh hoạt, sáng tạo sao cho sơ đồ vừa phải tinh giản, dể hiểu vừa phải đầy đủ, khoa học, chính xác và có tính thẩm mỹ cao Khi nghiên cứu về graph, có nhiều cách phân loại graph theo những tiêu chí phân loại khác nhau, nhưng cách phân loại được nhiều người biết đến và sử dụng nhiều nhất là cách

phân loại graph thành các loại như sau: graph có hướng - graph vô hướng; graph khép - graph mở; graph đủ - graph câm - graph khuyết

- Graph có hướng: Là graph có sự xác định rõ đỉnh nào là đỉnh xuất phát

và đỉnh nào là đích trong graph Trong dạy học, người ta thường quan tâm nhiều đến graph có hướng vì nó cho biết cấu trúc của đối tượng nghiên cứu

Hình 1.2 Graph có hướng

- Graph vô hướng: Là graph không chỉ rõ các chiều liên hệ, chiều vận

động của các yếu tố trong sơ đồ

Hình 1.3 Graph vô hướng

- Graph khép: Là graph trong đó các cạnh, các đỉnh có sự liên thông, mối

liên hệ với nhau

Hình 1.4 Graph khép

- Graph mở: Là graph trong đó không phải tất cả các đỉnh đều có quan hệ

liên thông với nhau, trong đó ít nhất phải có hai đỉnh treo

Hình 1.5 Graph mở

- Graph đầy đủ: Là graph mà tất cả các đỉnh của nó đều được ghi chú hoặc

ghi kí hiệu một cách đầy đủ không thiếu một đỉnh nào

Hình 1.7 Graph khuyết

- Graph câm: Là graph mà tất cả các đỉnh của nó đều rỗng

Hình 1.8 Graph câm

* Tóm lại: Mỗi loại graph đều có một đặc điểm, tính chất khác nhau Khi

áp dụng graph vào giảng dạy, điều quan trọng là phải hiểu bản chất của mỗi loại graph, phải tìm ra quy luật và cách thức áp dụng các loại graph để việc sử dụng

nó như một phương pháp dạy học sao cho có hiệu quả cao nhất

1.2.4 Các mô hình graph

1.2.4.1 Graph nội dung dạy học

Graph nội dung là graph phản ánh một cách khái quát, trực quan cấu trúc lôgic phát triển bên trong của một bài học Giáo viên cần nghiên cứu nội dung chương trình giảng dạy để lựa chọn những bài, những tổ hợp kiến thức có khả năng lập graph nội dung Sự lựa chọn đó là cần thiết vì không phải bài học nào cũng có thể lập được graph nội dung và nội dung các kiến thức khác nhau mang tính đặc thù

A

Dựa vào nội dung dạy học (Khái niệm, định luật, bài học…), ta chọn những kiến thức chốt (là những kiến thức cơ bản và đầy đủ về mặt ngữ nghĩa) đặt chúng vào các đỉnh của graph Nối các đỉnh với nhau bằng các cung theo lôgic dẫn xuất, tức là theo sự phát triển bên trong của nội dung đó Trong dạy học, có thể sử dụng graph nội dung các thành phần kiến thức hoặc nội dung bài học

Graph nội dung dạy học Sinh học (gọi tắt là graph nội dung Sinh học) là

sơ đồ phản ánh cấu trúc và lôgic phát triển bên trong của một tài liệu Sinh học, một cách khái quát, xúc tích và trực quan - cụ thể

Thiết kế graph nội dung phải dựa vào quan điểm cấu trúc - hệ thống Đặc biệt, phải thể hiện rõ mối liên hệ giữa các yếu tố cấu trúc Hệ thống tri thức Sinh học mà học sinh lĩnh hội được trong chương trình phổ thông thực chất là một hệ thống các khái niệm, các quy luật và quá trình, cơ chế Sinh học Việc thiết kế chương trình Sinh học trung học phổ thông dựa trên quan điểm cấu trúc - hệ thống Sinh giới là một hệ thống tương đối hoàn chỉnh, phát triển Mỗi đối tượng được nghiên cứu trong chương trình phổ thông có thể là một toàn thể hoặc là một

bộ phận của một hệ lớn hơn Do đó, các sự vật, hiện tượng trong các hệ thống đều có những mối quan hệ với nhau về cấu trúc và chức năng Đây là một đặc điểm thuận lợi để có thể áp dụng graph vào việc thể hiện các mối quan hệ đó

Ý nghĩa của graph nội dung

- Graph nội dung là một công cụ đắc lực trợ giúp học sinh tiếp cận, tìm hiểu hệ thống hoá và phát triển trí tuệ Sử dụng graph nội dung không chỉ giúp học sinh nhớ được tốt hơn, có nhiều cơ hội hơn để xử lý thông tin ở “cấp độ cao hơn” mà còn tạo cơ hội cho lối tư duy chia sẻ, hợp tác, vừa kích thích tư duy, vừa hứng thú học tập Ngoài ra, sử dụng graph nội dung còn có thể hướng cho học sinh cách sắp xếp, tổ chức và thể hiện tư duy

- Graph nội dung giúp học sinh tái hiện kiến thức dưới dạng trực quan, để thể hiện mối quan hệ giữa các nội dung, đồng thời tạo ra các kết nối thông tin mới với những kiến thức cũ Graph nội dung có nhiều dạng và được sử dụng trong các bối cảnh học tập khác nhau Graph cũng có thể được khai thác trong các cuộc thảo luận nhóm và là công cụ cho cách học tập hợp tác

Graph nội dung dạy học gồm các loại sau:

- Graph định nghĩa khái niệm: Phản ánh lôgic cấu trúc của một khái niệm

Sinh học Ngôn ngữ graph giúp chúng ta định nghĩa khái niệm một cách ngắn gọn nhưng đầy đủ các dấu hiệu Ví dụ: Graph định nghĩa khái niệm gen

Hình 1.9 Graph định nghĩa khái niệm “Gen”

- Graph phân chia khái niệm: Phân chia khái niệm có nghĩa là chia một

khái niệm lớn thành những khái niệm nhỏ hơn, trong một tổng thể, qua đó mở rộng hiểu biết về đối tượng cần nghiên cứu Trong dạy học Sinh học, loại graph

này thường được sử dụng để hệ thống hoá kiến thức

Gen

Là 1 đoạn phân tử ADN

Mang thông tin mã hóa cho 1 sản phẩm nhất định

Pôlipeptit

ARN

Sinh sản

Sinh dưỡng Bào tử Sinh sản vô tính

Tiếp hợp Sinh sản hữu tính

Thụ tinh

Hình 1.10 Graph phân chia khái niệm “Sinh sản”

- Graph cấu trúc: Graph cấu trúc thể hiện mối quan hệ toàn thể - bộ phận

Loại graph này dùng để liệt kê thành phần cấu tạo của một đối tượng Sinh học

Ví dụ: Graph cấu trúc của nucleotit

Hình 1.11 Graph cấu trúc của nucleotit

- Graph quá trình: Kiến thức về quá trình Sinh học cũng thuộc loại kiến

thức khái niệm Nó phản ánh một chuỗi các sự kiện liên tiếp xảy ra theo một trình tự chặt chẽ, có tính định hướng rõ rệt Graph quá trình thể hiện rõ các đỉnh

là các giai đoạn còn các cạnh (cung) là diễn biến của quá trình Ví dụ: Graph quá trình truyền thông tin di truyền từ gen tới tính trạng thông qua phiên mã và dịch

mã

Hình 1.12 Graph quá trình truyền thông tin di truyền từ gen tới tính trạng

- Graph chu trình: Nếu diễn biến của quá trình tạo thành vòng khép kín,

có thể mô tả bằng garph chu trình

Hình 1.13 Graph chu trình phát triển cơ thể động vật thông qua sinh sản hữu tính

Axit phôtphoricĐường đêôxyribôzơ

- Graph quy luật: Kiến thức quy luật cũng thuộc loại kiến thức khái niệm,

nó phản ánh xu thế phát triển yếu của các sự vật hiện tượng và phản ánh mối liên

hệ bản chất các mặt khác nhau của cùng một sự vật hiện tượng hoặc giữa các sự vật hiệu tượng khác nhau, trong đó đặc biệt là mối quan hệ nhân quả

Hình 1.14 Graph các kiểu tương tác gen

- Graph nội dung bài học: Graph bài học thể hiện cấu trúc nội dung của

bài theo logic nội dung thích hợp Việc thiết kế graph bài học phải căn cứ vào nội dung bài khóa trong SGK Ví dụ: Graph nội dung Bài 1, Sinh học 12 THPT

Hình 1.15 Graph nội dung bài 1 Sinh học 12 THPT

Tương

tác

gen

Các gen alen

Đồng trội

Trội hoàn toàn Trội không hoàn toàn

Các gen không alen

Tác động riêng rẽ Tác động qua lại

Tương tác bổ sung Tương tác át chế Tương tác cộng gộp

BÀI 1

Quá trình nhân đôi ADN

Mã di truyền Gen

Để xây dựng được graph hoạt động, giáo viên phải phân tích những hoạt động sư phạm thành các yếu tố cấu trúc của bài học, đó là các “hoạt động” và tổng hợp các hoạt động đó trong một hệ thống hoàn chỉnh, thống nhất Mối liên

hệ giữa các hoạt động của bài học có thể biểu diễn bằng các hoạt động dạy học

Trong mỗi bài học, các hoạt động đều mang tính hệ thống, tức là thứ tự của mỗi hoạt động đòi hỏi phải có tính lôgic khoa học Ví dụ, xây dựng graph hoạt động người ta đánh số thứ tự từ 1 đến n (bài học có n hoạt động), bắt buộc phải thực hiện xong thao tác 1 mới thực hiện thao tác 2, xong thao tác 2 rồi mới thực hiện thao tác 3

Thực chất xây dựng graph hoạt động là xác định các phương án khác nhau

để triển khai bài học, việc này phụ thuộc vào grap nội dung và quy luật nhận thức Trong dạy học, graph hoạt động giống như một chương trình kiểm tra Tin học Theo graph đó, giáo viên có thể chủ động lựa chọn các cách tổ chức bài học sao cho hiệu quả nhất

Quy trình lập graph hoạt động

- Lập graph hoạt động là ứng dụng bài toán “Con đường ngắn nhất” của lý thuyết graph trong dạy học, nhằm thực hiện bài học theo hướng tối ưu hóa

- Graph hoạt động được lập để dạy một tổ hợp kiến thức hoặc một bài học, theo một quy trình như sau:

+ Bước 1: Xác định mục tiêu bài học

Mục tiêu bài học là những yêu cầu đặt ra đối với học sinh khi thực hiện bài học Có nhiều yếu tố tác động đến việc xác định mục tiêu bài học, trong đó đáng chú ý nhất là các yếu tố: Nội dung bài học, khả năng nhận thức của học sinh, năng lực của giáo viên

+ Bước 2: Xác định các hoạt động

Xác định các hoạt động trong một bài học có thể dựa vào graph nội dung bài học hoặc dựa vào việc phân tích cấu trúc nội dung Mỗi hoạt động tương ứng với một đơn vị kiến thức chủ chốt

+ Bước 3: Xác định các thao tác trong mỗi hoạt động

Trong mỗi hoạt động, chúng ta cần xác định các thao tác chính để đạt được mục tiêu

+ Bước 4: Dùng bài toán “Con đường ngắn nhất” để lập graph hoạt động dạy học theo hướng tối ưu hóa bài học Sau khi xác định được các hoạt động và các thao tác của một bài học, giáo viên lập graph hoạt động dạy học mô tả diễn biến chính xác của bài học

Ý nghĩa của graph hoạt động

- Graph hoạt động mô tả các thao tác sư phạm, những hoạt động của giáo viên và học sinh trong quá trình hình thành tri thức mới Graph hoạt động là kịch bản thiết kế của cấu trúc một bài học

- Đối với giáo viên, graph hoạt động giúp giáo viên ghi nhớ giáo án, chủ động, sáng tạo hơn trong giờ lên lớp Sử dụng graph hoạt động dạy học giúp giáo viên sẽ thoát ly khỏi giáo án, chủ động trong khâu tổ chức hoạt động học tập của học sinh theo hướng tích cực hoá hoạt động học tập

- Graph hoạt động dạy học có thể được sử dụng trong tất cả các khâu của quá trình dạy học, để hình thành tri thức mới, hoàn thiện tri thức hoặc kiểm tra đánh giá kết quả học tập của học sinh

1.2.4.3 Mối quan hệ giữa graph nội dung và graph hoạt động trong dạy học

Graph nội dung và graph hoạt động dạy học đều được tiến hành trong một bài học, chúng thể hiện mối quan hệ lôgic giữa các thành phần tham gia, chúng

là những phương thức giúp đạt được những mục đích nhất định của nhà sư phạm trong quá trình giảng dạy

Graph nội dung thể hiện lôgic của các thành phần nội dung kiến thức trong một bài học, có tính khách quan và về cơ bản không thay đổi, nó phù hợp với việc phải đạt “chuẩn kiến thức” của bài học đã quy định Còn graph hoạt động dạy học là mô hình hoá hoạt động của giáo viên và học sinh nhằm thực hiện mục tiêu bài học, nó có tính linh hoạt cao Graph hoạt động là mô hình hoá tiến trình,

kế hoạch bài học được dự kiến trong giáo án để hoàn thành được các nội dung về

kiến thức, kĩ năng, thái độ cần đạt được của HS

* Đối với giáo viên: Trong khâu chuẩn bị bài (soạn giáo án), dựa vào nội

dung sách giáo khoa, chương trình, tài liệu tham khảo… lập graph nội dung của một tổ hợp kiến thức hay trong một bài học Từ graph nội dung, giáo viên xác định các hoạt động dạy học để lập graph hoạt động Trên lớp, giáo viên đưa ra các tình huống dạy học, tức là triển khai graph nội dung theo graph dạy học và chỉ đạo hoạt động lĩnh hội tri thức của học sinh theo hướng đã định của graph

* Đối với học sinh: Ở trên lớp, HS thực hiện các hoạt động dưới sự tổ

chức của GV để tự lập được graph nội dung (hệ thống hoá khái niệm), qua đó hiểu bản chất vấn đề, chiếm lĩnh tri thức nội dung học tập Ở nhà, HS tự học bằng graph để ghi nhớ nội dung bài học và có thể vận dụng linh hoạt trong các trường hợp cần thiết

Như vậy: Graph nội dung và graph hoạt động có mối liên hệ hai chiều,

chúng liên quan mật thiết với nhau tác động và chuyển hoá cho nhau Trong dạy học, ngay từ khâu chuẩn bị bài giáo viên căn cứ vào graph nội dung để lập graph

hoạt động dạy học, trong khâu thực hiện bài học, giáo viên dùng graph hoạt động

để tổ chức học sinh thiết lập graph nội dung theo một lôgic khoa học Với mục

đích cuối cùng là học sinh có được graph nội dung trong tư duy

1.3.1.1 Thực trạng dạy của giáo viên

Bảng 1.1 Điều tra tình hình sử dụng các phương pháp dạy học của GV Mức độ sử dụng

Qua kết quả thống kê ở Bảng 1.1 ở trên chúng tôi nhận thấy rằng, thuyết trình và vấn đáp là phương pháp truyền thống mà các GV vẫn thường xuyên sử dụng nhất Phương pháp dạy học nêu vấn đề vẫn có số lượng GV sử dụng nhiều Phương pháp thí nghiệm, thực hành và sử dụng phim, hình động ít được sự chú ý của giáo viên Phương pháp graph hầu như rất ít GV sử dụng khi lên lớp

Bảng 1.2 Điều tra tình hình sử dụng phương pháp graph trong dạy học

chương “Cơ chế di truyền và biến dị”, Sinh học 12 THPT

Mức độ sử dụng

Các chỉ tiêu

Thường xuyên Thỉnh thoảng Không sử dụng

Số lượng %

Số lượng %

Số lượng %

cũ, làm bài tập Như vậy, phương pháp graph rất ít được sử dụng để phát huy tính tự lực học tập của HS

Qua dự giờ tôi thấy, đa số GV chỉ yêu cầu HS đọc những phần kiến thức đơn giản, đọc SGK trả lời những câu hỏi đơn giản không cần sự gia công nhiều

Qua khảo sát thực trạng dạy học Sinh học ở THPT, chúng tôi nhận thấy:

Sự đổi mới phương pháp dạy học của GV trung học phổ thông còn rất chậm, các

phương pháp dạy học hiện đại vẫn chưa được giáo viên tiếp cận nhiều, đặc biệt

là phương pháp graph, chưa phát huy được khả năng tự học của học sinh

Qua Bảng 1.3 ta thấy: Số đông học sinh chỉ coi môn Sinh học là nhiệm vụ,

tỷ lệ học sinh yêu thích môn học còn chưa cao, đặc biệt là còn một lượng đáng

kể học sinh không yêu thích môn học Vẫn còn những học sinh có kết quả học tập loại yếu kém Đa số học sinh chưa có thói quen học tập, hệ thống hoá kiến thức bằng sơ đồ

Thông qua gặp gỡ, trao đổi với GV và HS, tôi thấy rằng HS ít có thói quen lập sơ đồ cho nội dung bài học và thông thường GV cũng không yêu cầu các em làm việc này Vì vậy, khả năng sơ đồ hoá kiến thức của các em rất yếu Một số ít các em có thói quen tự sơ đồ hoá nội dung bài học trong khả năng có thể, những

em này có lực học khá, giỏi và có kỹ năng hệ thống hoá kiến thức tốt Đa số HS nói là kiến thức phần di truyền rất trừu tượng, khó hiểu bản chất vấn đề và mau quên kiến thức Nhưng với những giờ học GV sử dụng phương pháp học tập tích

cực, sử dụng nhiều phương tiện dạy học như tranh ảnh, bảng hệ thống, biểu đồ… các em học tập rất sôi nổi, hiểu bài và có ấn tượng lâu bền về nội dung bài học

1.3.2 Tình hình giáo viên sử dụng các graph trong dạy học chương “Cơ chế

di truyền và biến dị”, Sinh học 12 trung học phổ thông kiểu bài lên lớp

Graph vừa có vai trò như một phương tiện dạy học, vừa có những đặc điểm của một phương pháp dạy học Nếu xét cụ thể trong một tiết học, khi giáo viên sử dụng graph để dạy, học sinh sử dụng graph để học thì khi đó graph đóng vai trò là phương tiện Còn quá trình giáo viên dẫn dắt học sinh tiếp nhận tri thức, nội dung bài học bằng cách triển khai dần dần nội dung từng đỉnh của graph thì lúc này graph mang đặc điểm của một phương pháp dạy học

Phương pháp graph dạy học được hiểu là phương pháp tổ chức rèn luyện tạo được những sơ đồ học tập ở trong tư duy của HS Trên cơ sở đó hình thành một phong cách tư duy khoa học mang tính hệ thống Cũng như tất cả các phương pháp dạy học khác, phương pháp graph chịu sự chi phối của mục đích và nội dung dạy học Về phía người dạy, có thể hiểu phương pháp graph là hệ thống những cách thức, biện pháp GV sử dụng để cấu trúc nội dung bài học thành một graph dạy học nhằm đạt mục đích dạy học Về phía người học, graph là con đường dẫn HS chiếm lĩnh một cách hiệu quả nội dung bài học, trên cơ sở đó đạt được mục đích học tập, hình thành phương pháp nhận thức khoa học cho bản thân Vì vậy, muốn cho phương pháp graph đạt được hiệu quả, cần phải xác định đúng mục đích dạy học

Hiện nay, phương pháp dạy học bằng graph ngày càng được sự quan tâm của nhiều nhà sư phạm cùng đông đảo các thầy cô giáo và đă được áp dụng ở nhiều môn học như: Toán, Vật lí, Hoá học, Sinh học, Ngữ văn, Lịch sử, Địa lý Việc sử dụng phương pháp graph vào quá t nh dạy học được sử dụng không chỉ

để ôn tập, củng cố, khái quát hoá kiến thức, mà còn được sử dụng để lĩnh hội kiến thức mới ở trên lớp.

1.3.2.1 Sử dụng graph trong dạy học hình thành kiến thức mới

Tình hình và thực trạng dạy học hiện nay của giáo viên cụ thể là giáo viên

bộ môn Sinh học cấp trung học phổ thông là chưa tận dụng tối ưu và tối đa các phương pháp và phương tiện dạy học

Giáo viên chủ yếu truyền thụ kiến thức trong sách giáo khoa một cách đơn thuần theo lối dạy học có phần cổ truyền là thầy đọc, trò ghi Nội dung kiến thức trong sách giáo khoa được giáo viên chế biến, tóm gọn lại và truyền đạt cho học sinh, dẫn đến sự nhàm chán, cũ kỹ, không phát huy được tính tích cực chủ động của học sinh, không gây được sự hứng thú của các em nên các em còn chưa yêu thích nhiều bộ môn Sinh học Tuy nhiên, việc dạy học hình thành kiến thức mới

đã xuất hiện trong một số tiết dạy của một số giáo viên khá về chuyên môn, tâm huyết với nghề và đã được học, bồi dưỡng chuyên môn liên quan đến việc sử dụng graph trong dạy học Mặc dù vậy số giáo viên sử dụng graph so với mặt bằng chung về số lượng còn ít, chỉ sử dụng ở những nội dung kiến thức chưa điển hình và hiệu quả sử dụng chưa đạt như mong muốn

1.3.2.2 Sử dụng graph trong củng cố, ôn tập, hoàn thiện kiến thức

Giờ học Sinh học từ trước đến nay chủ yếu vẫn là giảng dạy theo phương pháp truyền thống, thầy truyền đạt kiến thức, học sinh thụ động tiếp thu tri thức,

ít tính tích cực và sáng tạo kể cả phần củng cố, ôn tập, hoàn thiện kiến thức Các phương pháp dạy học tích cực ít được sử dụng trong kiểu dạy học này Vì vậy học sinh chưa yêu thích môn học và khả năng ghi nhớ, hệ thống hóa kiến thức và khả năng vận dụng kiến thức còn yếu Việc nghiên cứu tìm cách đưa phương pháp graph vào dạy học Sinh học với mục đích ôn tập, củng cố, hoàn thiện kiến

thức nhằm phát huy tính tích cực và năng lực học tập của học sinh, tạo cho các

em có cơ hội để tìm tòi độc lập nhận thức là hết sức cần thiết

Hiện nay, việc củng cố, hoàn thiện kiến thức cho học sinh sau mỗi nội dung kiến thức mới là việc làm thường xuyên và phải có đối với mỗi giờ giảng của giáo viên Tuy nhiên, thường thì các giáo viên để tiết kiệm thời gian, công sức, đồng thời để phù hợp với hình thức thi cử hiện nay chủ yếu là trắc nghiệm khách quan nên các thầy cô giáo chủ yếu là cho học sinh trả lời các câu hỏi trong sách giáo khoa, sách bài tập hoặc trả lời các câu hỏi trắc nghiệm nhanh

Mặt khác, việc thiết kế một mẫu graph cho một nội dung kiến thức, đặc biệt trong bài ôn tập, luyện tập thường mất nhiều thời gian và khó làm hơn so với các câu hỏi ngắn Chính vì vậy, việc sử dụng graph trong củng cố, hoàn thiện kiến thức hiện nay của giáo viên Sinh học trung học phổ thông vẫn chưa nhiều

1.3.2.3 Sử dụng graph trong kiểm tra, đánh giá

Hiện nay, việc sử dụng phương pháp graph trong dạy học của GV phổ thông không còn là điều quá mới mẻ Tuy nhiên, về phương pháp xây dựng và cách sử dụng chúng như thế nào trong việc kiểm tra, đánh giá HS sao cho hiệu quả thì vẫn chưa được quan tâm nghiên cứu đúng mức và chưa được áp dụng rộng rãi

Hiện nay trong việc kiểm tra, đánh giá nhận thức và mức độ lĩnh hội kiến thức của học sinh thì hình thức chủ yếu vẫn là trắc nghiệm khách quan, đặc biệt

là 2 kỳ thi quan trọng là tốt nghiệp trung học phổ thông và tuyển sinh đại học, môn Sinh học thi theo hình thức trắc nghiệm 100%, chính vì thế các giáo viên khi tiến hành kiểm tra, đánh giá học sinh cũng tập cho học sinh quen thuộc với hình thức thi trắc nghiệm này Điều đó dẫn đến việc học sinh sẽ học tập theo cách đối phó với hình thức thi như này, vì thế ứng dụng graph trong việc xây

dựng các đề kiểm tra đánh giá học sinh hiện nay đối với môn Sinh học gần như

là không có và càng trở nên khó khăn hơn

1.3.3 Phân tích nguyên nhân thực trạng giáo viên sử dụng phương pháp graph như hiện nay ở trường phổ thông

1.3.3.1 Về phía giáo viên

Do lối dạy học cổ truyền kiểu đọc chép đã tồn tại trong nhà trường phổ thông nhiều năm nay như một thói quen khó thay đổi Tuy nhiên, những năm gần đây việc đổi mới phương pháp dạy học cũng có nhiều bước chuyển biến rõ rệt Các phương pháp dạy học tích cực đã được sự chú ý của nhiều thầy cô giáo Nhưng việc tiếp cận với các phương pháp dạy học hiện đại vẫn còn nhiều hạn chế Bởi việc áp dụng các phương pháp dạy học mới, hiện đại đòi hỏi GV không chỉ phải thật nắm vững nội dung kiến thức mà còn phải gia công tài liệu rất nhiều, phải đầu tư nhiều thời gian và công sức hơn khi soạn giáo án Hơn nữa

GV còn cần phải có năng lực tổ chức, điều hành để giờ học đạt hiệu quả tốt và

GV cũng phải biết sử dụng các phương tiện dạy học hiện đại để hỗ trợ cho việc giảng dạy, biết khai thác thông tin trên mạng internet để bài giảng luôn cập nhật, sinh động Đây chính là sự khó khăn, trở ngại của GV phổ thông hiện nay

Một số giáo viên cho rằng đa số học sinh rất lười suy nghĩ nên sợ rằng việc áp dụng các phương pháp dạy học tích cực, hiện đại sẽ khó thành công nên ngại sử dụng, thậm chí không sử dụng

Một số giáo viên lại tập trung lo đến việc dạy tri thức mà ít chú ý đến việc rèn luyện các kỹ năng cho học sinh, đặc biệt là kỹ năng tự học với sách giáo khoa và tài liệu tham khảo, kỹ năng gia công tài liệu

Do ảnh hưởng của lối dạy truyền thống nên không thể trong một khoảng thời gian ngắn mà thay đổi nhận thức, thói quen của giáo viên về phương pháp dạy học Phương pháp dạy học phổ biến vẫn theo lối thầy đọc trò chép, thuyết

trình giảng giải xen kẽ vấn đáp tái hiện hoặc biểu diễn trực quan minh họa Cũng

có những giáo viên sử dụng một số các biện pháp tích cực hóa hoạt động của người học nhưng chủ yếu là trong các giờ dạy thao giảng hoặc thi giáo viên giỏi Chính vì vậy, giáo viên ít sử dụng các phương pháp dạy học tích cực vào dạy học nói chung và dạy học môn Sinh học nói riêng, trong đó có phương pháp sử dụng graph

Mặt khác còn phải kể đến một bộ phận giáo viên chưa thực sự tâm huyết với nghề, ý thức cải tiến phương pháp dạy học còn thấp, không có mong muốn cũng như hứng thú kích thích tính tích cực học tập của học sinh, do đó chất lượng dạy học không được cải thiện

1.3.3.2 Về phía học sinh

Nhiều học sinh coi môn Sinh học ở cấp trung học phổ thông là môn phụ,

do vậy các em thiếu sự đầu tư thời gian và công sức vào việc học mà chỉ học mang tính chất đối phó với việc kiểm tra, đánh giá của giáo viên

Hầu hết học sinh chưa đổi mới cách học, chỉ quen với cách học thuộc lòng nội dung cơ bản được ghi chép ở trên lớp và chưa chú ý đến phân tích, chứng minh và tìm hiểu bản chất của các nội dung đó

Trong quá trình học, học sinh còn thụ động, chưa tích cực, chủ động trong lĩnh hội kiến thức

1.3.3.3 Nguyên nhân khác

Cơ sở vật chất các nhà trường còn thiếu và yếu, các trang thiết bị phục vụ công tác giảng dạy không đầy đủ và cũ kỹ, chưa được đầu tư đồng bộ, đúng mức Nhiều trường chưa có phòng thực hành bộ môn cũng như phòng chuyên biệt Đây cũng là một nguyên nhân góp phần làm chậm sự đổi mới phương pháp dạy học

Trình độ nhận thức, mặt bằng dân trí của học sinh ở những vùng miền núi còn thấp, điều kiện đi lại và tiếp xúc với công nghệ thông tin cũng như những kiến thức mới còn khó khăn

Mặt khác, chương trình, sách giáo khoa tuy mới cập nhật, hiện đại, song

có nhiều kiến thức mới và khó, nhất là chương trình Sinh học 12, trong khi đầu

tư trang thiết bị lại không theo kịp và giáo viên lại không được bồi dưỡng, đào tạo để nắm bắt những điểm mới và khó và đáp ứng việc dạy học theo chương trình mới từ đó dẫn đến việc dạy và học còn chưa đạt kết quả cao