Xây dựng và sử dụng sơ đồ để rèn luyện kỹ năng quan sát trong dạy học phần sinh vật và môi trường sinh học 9 thcs

Xuất phát từ những lý do trên, để đáp ứng yêu cầu đổi mới giáo dục và nâng cao chất lượng dạy học nói chung và dạy - học môn Sinh học 9 nói riêng, chúng tôi chọn hướng nghiên cứu “Xây dự

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

- -

CHU THỊ DIỄM TRANG

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG SƠ ĐỒ ĐỂ RÈN KỸ NĂNG QUAN SÁT TRONG DẠY HỌC PHẦN SINH VẬT VÀ

MÔI TRƯỜNG - SINH HỌC 9 THCS

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC SINH HỌC

(Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học Sinh học)

Vinh - 2017

CHU THỊ DIỄM TRANG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC SINH HỌC

Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học Sinh học

Mã số: 60.14.10

XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG SƠ ĐỒ ĐỂ RÈN KỸ NĂNG QUAN SÁT TRONG DẠY HỌC PHẦN SINH VẬT VÀ

MÔI TRƯỜNG - SINH HỌC 9 THCS

Người hướng dẫn khoa học: PSG.TS NGUYỄN ĐÌNH NHÂM

Học viên: Chu Thị Diễm Trang

Vinh - 2017

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là khách quan, trung thực và chưa từng được công bố trong bất kì một công trình nào khác

Tác giả Chu Thị Diễm Trang

LỜI CẢM ƠN

…….*

Hoàn thành đề tài này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn khoa học: PGS – TS Nguyễn Đình Nhâm – giảng viên Khoa Sinh học, Trường Đại học Vinh đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu, Phòng Sau Đại học của Đại học Vinh và Đại học Sài Gòn; Ban chủ nhiệm, Quý Thầy, Cô giáo khoa Sinh trường Đại học Vinh và quý Thầy, Cô giáo trực tiếp giảng dạy đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu

Cảm ơn Ban giám hiệu, Các thầy cô trong Tổ Sinh và học sinh Trường THCS Trần Phú đã tạo điều kiện và hợp tác cùng với tôi trong quá trình nghiên cứu, thực hiện đề tài

Xin cảm ơn các đồng nghiệp, bạn bè và những người thân đã nhiệt tình động viên, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Vinh, tháng 7 năm 2017

Tác giả Chu Thị Diễm Trang

MỤC LỤC

Trang

Trang phụ bìa i

Lời cam đoan ii

Lời cảm ơn iii

Mục lục iiii

Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt iiiii

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Nhiệm vụ nghiên cứu 2

4 Phạm vi nghiên cứu 3

5 Đối tượng và khách thể nghiên cứu 3

6 Giả thuyết khoa học 3

7 Phương pháp nghiên 3

8 Những đóng góp mới của luận văn 4

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 5

Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của đề tài 5

1.1 Cơ sở lý luận của đề tài 5

1.1.1 Sơ lược về lịch sử nghiên cứu lý thuyết graph trong dạy học 5

1.1.1.1 Trên thế giới 5

1.1.1.2 Ở Việt Nam 8

1.1.2 Cơ sở khoa học của việc vận chuyển hóa graph lý thuyết thành graph dạy học 10

1.1.2.1 Cơ sở toán học 10

1.1.2.2 Cơ sở triết học 14

1.1.2.3 Cơ sở tâm lý 15

1.1.2.4 Cơ sở lý luận dạy học của việc sử dụng phương pháp graph………… 15

1.1.3 Bản chất và vai trò của graph 16

1.1.3.1 Bản chất của graph 16

1.1.3.2 Vai trò của graph trong dạy học sinh học 17

1.1.4 Những ứng dụng của graph trong dạy học 18

1.1.4.1 Dùng graph để hệ thống hóa khái niệm 18

1.1.4.2 Dùng graph cấu trúc hóa nội dung của tài liệu sách giáo khoa 19

1.1.4.3 Dùng graph hướng dẫn học sinh tự học 21

1.2 Cơ sở thực tiễn của đề tài 22

1.2.1 Điều tra thực tiễn nghiên cứu: Thực trạng dạy-học môn Sinh học của giáo viên và học sinh ở một số trường của TPHCM 22

1.2.1.1 Phương pháp dạy học của giáo viên 22

1.2.1.2 Ý kiến của học sinh về phương pháp dạy học của giáo viên 25

1.2.2 Phân tích nội dung, cấu trúc chương trình Phần Sinh vật và Môi trường – Sinh học 9 THCS 27

1.2.3 Đối tượng xây dựng và tiếp thu phương pháp sơ đồ hóa phần kiến thức sinh thái học 29

Chương 2: Xây dựng và sử dụng hệ thống các loại sơ đồ dùng để dạy học Phần Sinh vật và Môi trường – Sinh học 9 32

2.1 Các nguyên tắc và quy trình xây dựng sơ đồ (Graph) 32

2.1.1 Các nguyên tắc xây dựng sơ đồ trong dạy học phần Sinh vật và môi trường 32

2.1.1.1 Bám sát mục tiêu của chương trình Sinh học lớp 9 32

2.1.1.2 Đảm bảo tính logic nội dung chương trình phần Sinh thái học 33

2.1.2 Quy trình xây dựng sơ đồ 35

2.1.3 Quy trình lập Graph nội dung 39

2.2 Sử dụng hệ thống Graph để dạy phần sinh vật và môi trường 43

2.2.1 Sử dụng Graph để hình thành kiến thức mới 44

2.2.1.1 Ở mức độ thấp nhất 44

2.2.1.2 Ở mức độ 2 45

2.2.1.3 Ở mức độ 3 46

2.2.2 Sử dụng Graph để củng cố, ôn tập 47

2.2.2.1 Ở mức độ thấp nhất Gíao viên lập Graph 47

2.2.2.2 Giáo viên lập Graph thiếu, Graph câm, yêu cầu, học sinh hoàn thiện 48

2.2.2.3 Học sinh tự lập Graph 48

2.3 Thiết kế giáo án có sử dụng graph trong dạy học phần Sinh thái học 49

2.3.1 Thiết kế giáo án để dạy bài mới 49

2.3.2 Thiết kế giáo án để củng cố và hoàn thiện kiến thức 57

2.3.3 Giáo án có sử dụng sơ đồ để kiểm tra đánh giá 63

Chương 3: Thực nghiệm sư phạm 65

3.1 Mục đích thực nghiệm 65

3.2 Nội dung và phương pháp thực nghiệm 65

3.2.1 Nội dung thực nghiệm 65

3.2.2 Phương pháp thực nghiệm 65

3.2.2.1 Đối tượng thực nghiệm 65

3.2.2.2 Các bước tiến hành 66

3.3 Các bước thực nghiệm 66

3.4 Phương pháp đánh giá kết quả thực nghiệm 67

3.4.1 Về mặt định lượng 67

3.4.2 Về mặt định tính 69

3.4.3 Kết quả thực nghiệm 69

3.4.3.1 Kết quả thực nghiệm tại trường THCS Trần Phú 69

3.4.3.2 Kết quả thực nghiệm tại trường THCS Lạc Hồng 74

3.5 Nhận xét, đánh giá hiệu quà của việc vận dụng Graph để dạy học chương Sinh vật và Môi trường – sinh học 9 (THCS) 78

3.5.1 Phân tích định lượng 78

3.5.2 Phân tích định tính 78

KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 80

Tài liệu tham khảo 80

Phụ lục I 84

Phụ lục II 88

Phụ lục III 90

Phụ lục IV 100

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮC

MỞ ĐẦU

1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Trong giai đoạn hiện nay, dưới sự lãnh đạo của Đảng, nước ta đang tiến hành cuộc cách mạng toàn diện trên mọi lãnh vực với mục tiêu công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước Trong sự nghiệp đổi mới đó, đổi mới giáo dục là một trong những nhiệm vụ trọng tâm

Với quan niệm giáo dục là quốc sách hàng đầu, báo cáo chính trị của đại hội Đảng cộng sản Việt Nam lần thứ X đã khẳng định: “Phát triển giáo dục và đào tạo là một trong những động lực quan trọng thúc đẩy sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, là điều kiện để phát huy nguồn lực con người – yếu

tố cơ bản để phát triển xã hội, tăng trưởng kinh tế nhanh và bền vững Tiếp tục nâng cao chất lượng giáo dục toàn diện, đổi mới nội dung, phương pháp dạy học”.[17]

Luật giáo dục điều 28 khoản 2 ghi rõ: Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng làm việc theo nhóm; rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh

Trên thực tế, kiến thức sinh học thường mang tính trừu tượng cao vì Sinh học là khoa học về sự sống có mối liên hệ chặt chẽ với môi trường, học Sinh học không chỉ để biết mà còn để hành động, biết vận dụng kiến thức vào thực tiễn cuộc sống Kiến thức Sinh học trong chương trình sinh học phổ thông nói chung

và Sinh thái học nói riêng nghiên cứu vấn đề môi trường mang tính toàn cầu đang được nhân loại hết sức quan tâm với hiện trạng môi trường và nguồn tài nguyên đang suy giảm nghiêm trọng, nên việc rèn luyện nâng cao ý thức bảo vệ môi trường của mọi người nói chung và học sinh nói riêng là mối quan tâm lớn trong cộng đồng Vì vậy, để học sinh lĩnh hội được lượng kiến thức “Sinh thái học” vừa mang tính khái quát, vừa mang tính trừu tượng trong chương trình THCS, chúng ta cần phải làm sao để hệ thống hoá lại kiến thức Sinh thái cho

học sinh thật “dễ nhớ ”, “ nhớ lâu, dễ áp dụng” chỉ có thể là phương pháp sơ đồ hóa

Mặc khác sử dụng sơ đồ trong dạy học cho phép giáo viên quy hoạch được quá trình dạy học tổng quát cũng như từng mặt của nó, thiết kế tối ưu hoạt động dạy - học và điều khiển hợp lí quá trình này tiến tới công nghiệp hóa một cách có hiệu quả quá trình dạy học trong nhà trường theo hướng tính cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh

Đồng thời phương pháp dạy học bằng sơ đồ có thể thực hiện được ở các mục đích: hình thành kiến thức mới, củng cố hoàn thiện kiến thức, kiểm tra đánh giá kiến thức sau mỗi bài, mỗi chương hay mỗi phần một cách sáng tạo, buộc học sinh luôn đặt hoạt động tư duy tích cực, vì vậy dạy bằng sơ đồ cũng gián tiếp rèn luyện kỹ năng quan sát hệ thống hóa và tư duy logic cho học sinh

Xuất phát từ những lý do trên, để đáp ứng yêu cầu đổi mới giáo dục và nâng cao chất lượng dạy học nói chung và dạy - học môn Sinh học 9 nói riêng, chúng tôi chọn hướng nghiên cứu “Xây dựng và sử dụng sơ đồ trong dạy học phần Sinh vật và Môi trường – Sinh học 9” nhằm hệ thống hoá kiến thức Sinh

thái cho học sinh lớp 9

2 MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu quy trình thiết kế và sử dụng sơ đồ trong dạy học phần Sinh vật và môi trường, Sinh học 9 góp phần đổi mới phương pháp và nâng cao chất lượng dạy học Sinh học THCS

3 NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU

3.1 Nghiên cứu bản chất, ý nghĩa và vai trò của sơ đồ hoá trong dạy học

Sinh học

3.2 Điều tra tình hình dạy học phần Sinh thái học, Sinh học 9 ở trường

THCS

3.3 Nghiên cứu quy trình thiết kế và sử dụng sơ đồ trong dạy học phần

Sinh vật và môi trường Sinh học

3.4 Thiết kế một số giáo án thực nghiệm sử dụng phương pháp sơ đồ hoá

trong dạy học phần Sinh vật và môi trường, Sinh học 9

3.5 Thực nghiệm sư phạm để đánh giá tính hiệu quả của việc xây dựng và

sử dụng sơ đồ trong dạy học phần Sinh vật và Môi trường của chương trình Sinh

học 9

4 PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Xây dựng và sử dụng sơ đồ trong dạy học Phần Sinh vật và Môi trường –

Sinh học 9 THCS

5 ĐỐI TƯỢNG VÀ KHÁCH THỂ NGHIÊN CỨU

5.1 Đối tượng nghiên cứu:

Quy trình xây dựng và sử dụng sơ đồ trong dạy học Phần Sinh vật và Môi

trường của chương trình Sinh học 9

5.2 Khách thể nghiên cứu:

Quá trình dạy học Phần Sinh vật và Môi trường, Sinh học 9 THCS

Giáo viên và học sinh lớp 9 ở một số trường THCS thuộc Thành phố Hồ

Chí Minh

6 GIẢ THUYẾT KHOA HỌC

Nếu xây dựng được và sử dụng phương pháp sơ đồ hoá trong dạy học Phần Sinh vật và Môi trường một cách khoa học sẽ góp phần nâng cao chất

lượng dạy và học và rèn luyện kỹ năng quan sát cho học sinh

7 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

7.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

Nghiên cứu các tài liệu về chủ trương, đường lối của Đảng và nhà nước trong công tác Giáo dục và các tài liệu, sách báo có liên quan đến đề tài

Nghiên cứu cấu trúc, nội dung Phần Sinh vật và Môi trường của chương trình Sinh học 9 THCS

Nghiên cứu, phân tích và tổng hợp các tài liệu có liên quan đến đề tài để tổng quan tình hình nghiên cứu, từ đó xây dựng cơ sở lý luận cho đề tài

7.2 Phương pháp chuyên gia

Gặp gỡ, trao đổi và xin ý kiến với giáo viên hướng dẫn và các chuyên gia trong lĩnh vực mà mình nghiên cứu, Giáo viên dạy môn Sinh học 9 có kinh nghiệm từ đó có những định hướng cho việc nghiên cứu đề tài

7.3 Phương pháp điều tra thực trạng

Sử dụng phiếu điều tra để tìm hiểu về việc xây dựng và sử dụng sơ đồ hoá trong dạy học Phần Sinh vật và Môi trường – Sinh học 9 ở trường phổ thông

Tham khảo giáo án của một số giáo viên và học hỏi dự giờ một số giáo viên dạy Sinh học 9 có kinh nghiệm

7.4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm

Tiến hành thực nghiệm ở trường THCS Trần Phú và trường THCS Lạc Hồng nhằm đánh giá hiệu quả của việc xây dựng và sử dụng sơ đồ trong dạy học

Phần Sinh vật và Môi trường của chương trình Sinh học 9

7.5 Phương pháp thống kê toán học

Sử dụng các tham số thống kê để phân tích kết quả thực nghiệm sư phạm

8 NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA LUẬN VĂN

- Góp phần hệ thống hóa những cơ sở lý luận về xây dựng và sử dụng sơ

đồ trong dạy học phần Sinh thái học làm cơ sở cho việc đổi mới phương pháp dạy học Sinh học THCS

- Thiết kế được một số loại sơ đồ và vận dụng để dạy Phần Sinh vật và

Môi trường, Sinh học 9 THCS

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

1.1 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI

Trong dạy học việc hệ thống hóa kiến thức được sử dụng để giáo viên chuẩn bị nội dung tài liệu, sách giáo khoa một cách cô đọng nhưng vẫn truyền tải được nhiều thông tin, từ đó tổ chức học sinh lĩnh hội kiến thức một cách sâu sắc; rèn luyện kĩ năng đọc tóm tắt tìm ra ý chính, cơ bản, cốt lõi nhất trong tài liệu, sách giáo khoa; đồng thời thiết lập được mối quan hệ giữa các thành phần kiến thức

Việc hệ thống hóa kiến thức còn giúp cho học sinh vừa chiếm lĩnh kiến thức, vừa hình thành phương pháp để đi tới chiếm lĩnh kiến thức cho bản thân, phát triển năng lực tiếp nhận và giải quyết vấn đề, năng lực tự học và thói quen

tự học, sáng tạo Đây là một trong những yêu cầu căn bản của lý luận dạy học nói chung và lý luận dạy học Sinh học nói riêng

Đối với bộ môn Sinh học, kiến thức cơ bản nhất là hệ thống các khái niệm, các quy luật sinh học liên hệ chặt chẽ với nhau, được hình thành và phát triển theo một trật tự logic giúp học sinh tìm kiến thức mới, củng cố những điều

đã học, sắp xếp chúng thành một hệ thống chặc chẽ, đồng thời hình thành kiến thức dưới một góc độ mới, biết cách diễn đạt ý tưởng của mình bằng ngôn ngữ của chính mình khi nghiên cứu nội dung kiến thức Sinh học Như vậy, việc rèn luyện cho học sinh kĩ năng hệ thống hóa kiến thức trong dạy học nói chung và dạy Sinh học nói riêng là rất quan trọng Vì vậy, việc sử dụng các bảng biểu hay các sơ đồ làm công cụ để hệ thống hóa kiến thức là việc làm cần thiết

Một trong những loại sơ đồ được sử dụng để hệ thống hóa kiến thức trong dạy học Sinh học là sử dụng Graph

1.1.1 Sơ lược về lịch sử nghiên cứu lý thuyết graph trong dạy học

1.1.1.1 Trên Thế giới

Lý thuyết Graph - còn được gọi là lý thuyết Sơ đồ được ra đời từ hơn 250 năm trước, khi mới ra đời lý thuyết này chủ yếu nghiên cứu giải quyết những bài

toán có tính chất giải trí và tiêu khiển Vào thời điểm đó, lý thuyết graph chỉ là một bộ phận nhỏ của toán học, nó chưa thu hút được sự chú ý của các nhà khoa học nên thành tựu về graph chưa nhiều Mãi cho đến những năm 30 của thế kỷ

XX, khi toán học ứng dụng và lý thuyết đồ thị phát triển mạnh, thì lý thuyết graph mới được thực sự xem là một ngành toán học riêng biệt [2]

Năm 1965 - 1966, nhằm mục đích giúp học sinh có được một phương pháp tư duy và tự học mang tính khái quát nhất, đạt hiệu quả cao nhất, nhà sư phạm người Nga L N Lanđa đã tiến hành thực nghiệm chuyển hoá phương pháp algôrit của toán học thành phương pháp dạy học chung cho nhiều bộ môn khoa học trong nhà trường Có thể nói, L N Lanđa đã trở thành một trong những người mở ra một hướng đi mới trong việc dạy học, đó là tìm cách chuyển hoá những phương pháp nghiên cứu khoa học mang tính chính xác, khái quát cao thành những phương pháp dạy học có hiệu quả trong nhà trường phổ thông

Từ thời điểm đó, nhiều nhà khoa học Nga , Đức, Pháp, Thụy Sĩ lần lượt cho ra đời những công trình nghiên cứu về lý thuyết graph và ứng dụng của nó trong mọi mặt của đời sống xã hội hiện đại Chính những công trình này và tên tuổi của các nhà khoa học có uy tín đó đã tạo nên một diện mạo mới cho lý thuyết graph, đặc biệt là việc đưa lý thuyết này vào ứng dụng trong đời sống xã hội

Sau L N Lanđa, A M Xokhor được nhìn nhận như một trong những người đầu tiên vận dụng lý thuyết graph, đặc biệt là những nguyên lý về xây dựng một graph định hướng cho việc dạy học

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 là 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 Đây là một bước tiến mới trong việc vận dụng lý thuyết graph vào dạy học

Theo V X Poloxin, tình huống dạy học là đơn vị cấu trúc - nguyên tố, là

"tế bào" của bài lên lớp Nó là bộ phận đã phân hoá của bài lên lớp, bao gồm tổ

hợp những điều kiện cần thiết (mục đích, nội dung, phương pháp) để thu được những kết quả hạn chế riêng biệt Tuy nhiên, phương pháp graph mà V X Poloxin đưa ra chưa được dùng như một phương pháp dạy học

V X Poloxin cũng mô tả trình tự các thao tác dạy học trong một tình huống dạy học bằng graph Qua đó có thể so sánh các phương pháp dạy học được áp dụng cho cùng một nội dung, vì cùng một nội dung có thể dạy bằng những phương pháp khác nhau và trình tự logíc của một tình huống dạy học có thể khác nhau Từ đó có thể giải thích được hiệu quả của mỗi phương pháp dạy học V P Garkumôp đã sử dụng phương pháp graph trong dạy học nêu vấn đề

Năm 1972, V P Garkumôp đã sử dụng phương pháp graph để mô hình hoá các tình huống của dạy học nêu vấn đề trên cơ sở đó mà phân loại các tình huống có vấn đề của bài học

Theo V P Garkumôp, 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 Lý thuyết graph cho phép xác định trình tự hành động trong tiến trình giải quyết tình huống có vấn đề đặt ra và chọn những kiểu nhất định của nó

V P Garkumôp đã đưa ra các kiểu vận dụng lý thuyết graph trong dạy học nêu vấn đề, có thể tóm tắt như sau:

Tình huống có vấn đề xuất hiện khi học sinh bị thôi thúc tìm tòi các kiến thức mới

Tình huống có vấn đề xuất hiện khi giải quyết các nhiệm vụ sáng tạo,

có mâu thuẫn trong nhận thức ở đây việc giải quyết vấn đề mang tính chất nghiên cứu Đó là trình độ cao của việc giải quyết các nhiệm vụ nhận thức trong tiến trình bài giảng Có thể mô tả những tình huống có vấn đề bằng graph

Năm 1973, tại Liên Xô (cũ) tác giả Nguyễn Như Ất trong luận án Phó tiến

sĩ khoa học sư phạm đã vận dụng lý thuyết graph kết hợp với phương pháp ma trận (matrix) như một phương pháp hỗ trợ để xây dựng logíc cấu trúc các khái

niệm "tế bào học" trong nội dung giáo trình môn Sinh học đại cương trường phổ thông của nước Việt Nam dân chủ cộng hòa

Và cho tới thời điểm này, ở nhiều nước khác nhau trên thế giới, các công trình nghiên cứu về graph cũng như tìm hiểu và ứng dụng graph trong dạy học ở tất cả các bộ môn- cả khoa học tự nhiên và khoa học xã hội xuất hiện ngày càng nhiều với số lượng ngày càng lớn với chất lượng ngày càng sâu sắc

1.1.1.2 Ở Việt Nam

Ở Việt Nam, từ năm 1971, giáo sư Nguyễn Ngọc Quang là nhà sư phạm đầu tiên nghiên cứu việc vận dụng lý thuyết graph vào dạy học nói chung và dạy hoá học nói riêng Theo ông, sở dĩ có thể chuyển graph của lý thuyết toán thành graph trong dạy học là vì graph có ưu thế đặc biệt trong việc mô hình hoá cấu trúc của các hoạt động từ đơn giản đến phức tạp, lại vừa có tính trực quan, cụ thể

Năm 1984, trên cơ sở tiếp thu những thành tựu nghiên cứu khoa học của

GS Nguyễn Ngọc Quang, nhà giáo Phạm Tư đã có dùng graph nội dung của bài

lên lớp để dạy học chương “Nitơ - Phốt pho” ở lớp 11 trường THPH, tác giả đã

nghiên cứu việc dùng phương pháp graph với tư cách là phương pháp dạy học (biến phương pháp graph trong toán học thành phương pháp dạy học hoá học ổn định) Đồng thời, tác giả cũng đã xây dựng quy trình áp dụng phương pháp này cho giáo viên và học sinh qua tất cả các khâu (chuẩn bị bài, lên lớp, tự học ở nhà, kiểm tra đánh giá) và đưa ra một số hình thức áp dụng trong dạy và học hoá học Với thành công của Phạm Tư, lý thuyết graph đã được vận dụng như một phương pháp dạy học hoá học thực sự có hiệu quả

Năm 1987, Nguyễn Chính Trung đã nghiên cứu "Dùng phương pháp graph lập chương trình tối ưu để dạy môn Sử" Trong công trình này tác giả đã nghiên cứu chuyển hoá graph toán học vào lĩnh vực giảng dạy khoa học quân

sự

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 đã

tìm hiểu và vận dụng phương pháp graph trong quy trình dạy học môn Địa lý ở trường trung học cơ sở và đã bổ sung một phương pháp dạy học cho những bài thích hợp, trong tất cả các khâu lên lớp (chuẩn bị bài, nghe giảng, ôn tập, kiểm tra) nhằm nâng cao năng lực lĩnh hội tri thức, nâng cao chất lượng dạy học bộ môn Địa lý Tác giả đã sử dụng phương pháp graph phát triển tư duy của học sinh trong việc học tập địa lý và rèn luyện kỹ năng khai thác sách giáo khoa cũng như các tài liệu tham khảo khác Công trình khoa học vận dụng lý thuyết graph vào dạy học môn Văn học ở trường phổ thông chứng minh rằng phương pháp dạy học bằng graph thể sử dụng đối với các môn khoa học xã hội

Trong lĩnh vực dạy học Sinh học ở trường phổ thông, Nguyễn Phúc Chỉnh là người đầu tiên đi sâu nghiên cứu một cách hệ thống về lý thuyết graph

và ứng dụng lý thuyết graph trong dạy học Giải phẫu - Sinh lý người Trong những năm gần đây đã có nhiều đề tài luận văn thạc sĩ nghiên cứu về lĩnh vực này và đã đề xuất sử dụng graph vào việc dạy học ở nhiều nội dung kiến thức của sách giáo khoa

Năm 2000, luận văn thạc sỹ của tác giả Phan Thị Thanh Hội đã nghiên cứu

đề tài: “Xây dựng và sử dụng một số dạng sơ đồ trong dạy học Sinh Thái Học lớp 11 THPT” Tác giả đã sử dụng phương pháp sơ đồ hóa để thể hiện mối quan

hệ chặt chẽ giữa sinh vật với môi trường khi nghiên cứu các hệ thống sống ở các cấp độ khác nhau trong chương trình Sinh Thái Học Theo tác giả giảng dạy sơ

đồ hóa mang tính hệ thống cao giúp học sinh dễ ghi nhớ, tái hiện

Sau đó, vào năm 2003, TS Phạm Tư đã cho công bố liên tiếp hai bài báo:

“Dạy học bằng phương pháp graph góp phần nâng cao chất lượng giờ giảng”

và “Dạy học bằng phương pháp graph góp phần nâng cao chất lượng học tập,

tự học” nhằm mục đích khẳng định hiệu quả của graph trong việc nâng cao chất

lượng dạy học và đổi mới phương pháp dạy học Như vậy, tác giả Phạm Tư đã góp thêm một tiếng nói khẳng định tính hiệu quả của việc sử dụng graph trong dạy học và công trình là một bằng chứng xác nhận tính khả thi của việc chuyển

hoá phương pháp nghiên cứu khoa học thành phương pháp dạy học trong nhà trường

Năm 2005, Nguyễn Phúc Chỉnh đã nghiên cứu “Nâng cao hiệu quả dạy học giải phẫu sinh lý người ở THCS bằng áp dụng phương pháp Graph”, tác giả

đã thiết kế được các graph nội dung và graph hoạt động, từ đó thiết kế hệ thống graph nội dung dạy học giải phẫu sinh lý người Ông cũng đã đưa ra được một

số hình thức sử dụng graph trong dạy học giải phẫu sinh lý người nâng cao chất lượng dạy môn học

Nếu như ban đầu lý thuyết graph chủ yếu được ứng dụng trong giảng dạy môn Hoá học thì nay việc áp dụng lý thuyết này đã mở rộng ra nhiều môn khoa học khác nhau được dạy trong nhà trường, các tác giả đã dùng lý thuyết toán học này trong nhiều bộ môn khác nhau Như vậy, chúng ta thấy việc vận dụng lý thuyết graph vào quá trình dạy học ở Việt Nam từ lâu đã được các nhà giáo dục học quan tâm nghiên cứu và đưa nó vào thực tế giảng dạy Tuy nhiên đến nay việc sử dụng graph để dạy học vẫn chưa được ứng dụng ở diện rộng và chưa thực sự trở thành phương pháp dạy học phổ biến, đặc biệt là trong môn sinh học

Ở môn Sinh học nghiên cứu về graph có thể nói mới chỉ có thầy Nguyễn Phúc Chỉnh là người đầu tiên nghiên cứu và vận dụng phương pháp graph để soạn giảng từng phần kiến thức bài giảng sinh học cụ thể và đây là những gợi mở góp phần cho chúng tôi định hướng bắt đầu cũng như hiểu biết khái quát về graph và

sử dụng nó để dạy học trong nhà trường

Với đề tài đã lựa chọn này, chúng tôi mong muốn được góp phần vào việc cải tiến phương pháp dạy học nói chung và phương pháp dạy học sinh học nói riêng một cách có hiệu quả

1.1.2 Cơ sở khoa học của việc chuyển hoá graph lý thuyết thành graph dạy học

1.1.2.1 Cơ sở toán học

Nội dung chính của lý thuyết graph bao gồm các khái niệm, định lý

và nguyên tắc của graph toán học thuộc về nhiều vấn đề, trong đó có bốn

vấn đề cơ bản sau: một số khái niệm về graph có hướng; các bài toán về đường đi; khảo sát về cây; bài toán về con đường ngắn nhất

a Một số khái niệm cơ bản về graph có hướng

Một graph (G) gồm một tập hợp điểm gọi là đỉnh của graph cùng với một tập hợp đoạn thẳng hay đường cong gọi là cạnh của graph, mỗi cạnh nối hai đỉnh khác nhau và được nối bằng nhiều nhất là một cạnh Mỗi đỉnh của graph được ký hiệu bằng một chữ cái (A,B,C ) hay chữ số (1,2,3 ) Mỗi graph có thể được biểu diễn bằng một hình vẽ trên một mặt phẳng

Ví dụ:

Như vậy, một graph gồm một tập hợp các điểm gọi là đỉnh và một tập hợp đoạn thẳng hay đoạn đường cong gọi là cạnh (cung) Mỗi cạnh nối hai đỉnh khác nhau và hai đỉnh khác nhau được nối bằng nhiều nhất là một cạnh (graph đơn) Chú ý tới mối quan hệ của các đỉnh Xét một đỉnh của graph, số cạnh tới đỉnh đó gọi là bậc của đỉnh Các cạnh của graph thẳng hay cong, dài hay ngắn, các đỉnh

ở vị trí nào, đều không phải là điều quan trọng, mà điều cơ bản là graph có bao nhiêu đỉnh, bao nhiêu cạnh và đỉnh nào được nối với đỉnh nào

Graph có thể được biểu diễn dưới dạng sơ đồ, dạng biểu đồ quan hệ hoặc dạng bảng (ma trận) Một graph có thể có những cách thể hiện khác nhau, nhưng phải chỉ rõ được mối quan hệ giữa các đỉnh Dựa vào tính chất này, trong dạy - học chúng ta có thể lập được những graph có cách sắp xếp các đỉnh ở các vị trí khác nhau, nhưng vẫn thể hiện được mối quan hệ của các đỉnh Trong một graph

có thể có đỉnh lại là một graph thì những đỉnh đó gọi là graph con

b Graph vô hướng và graph có hướng

Nếu với mỗi cạnh của graph ta phân biệt điểm gốc (đầu) với điểm cuối (mút) thì đó là graph có hướng ( Directed graph)

Nếu với mỗi cạnh của graph, ta không phân biệt hai đầu điểm gốc (đầu) với điểm cuối (mút) thì gọi là graph vô hướng

Ví dụ:

c Bài toán về “đường đi” (chu trình)

Trong một graph nếu có một dãy cạnh nối tiếp nhau (hai cạnh nối tiếp là hai cạnh có chung một đầu mút) thì được gọi là đường đi

Ví dụ: cho một graph P trong đó có một dãy các đỉnh c, d, e, f, g và có các cạnh e1, e2, e3, e4 nối các đỉnh đó để tạo ra đường đi P P = c d e f g

d Bài toán về “cây”

- Khái niệm “cây” trong lý thuyết graph

Cây (tree) còn gọi là cây tự do (free tree) là một graph liên thông không

đó là cây đa phân và cây nhị phân

 Cây đa phân:

Nếu số cạnh của một đỉnh trong cây là không xác định thì đó là cây đa phân (multiary tree)

 Cây nhị phân:

Cây có gốc sao cho mọi đỉnh đều có nhiều nhất là hai cạnh Cây nhị phân

có nhiều ứng dụng quan trọng trong các giải thuật của tin học

nh 1.5: Cây nhị phân

nh 1.4: Cây đa phân

Trong dạy học sinh học, cây nhị phân thường được dùng để lập các loại

sơ đồ nhánh như dùng cây nhị phân để xác định các dạng tài nguyên thiên nhiên chủ yếu, khái niệm hệ sinh thái, các nhân tố sinh thái, ảnh hưởng của ánh sáng

lên đời sống sinh vật

1.1.2.2 Cơ sở triết học

Cơ sở triết học của việc chuyển hoá graph toán học thành graph dạy học

là phương pháp tiếp cận cấu trúc - hệ thống

Lý thuyết hệ thống là một luận thuyết nhằm nghiên cứu và giải quyết các vấn đề theo quan điểm toàn vẹn tức là nghiên cứu giải quyết các vấn đề một cách có căn cứ khoa học, có hiệu quả và hiện thực dựa trên tất cả các yếu tố cấu thành nên đối tượng

L.V Bertalanffy cho rằng “hệ thống” là tập hợp các yếu tố liên kết với nhau, tạo thành một chỉnh thể thống nhất và tương tác với môi trường

Có nhiều cách định nghĩa khác nhau về hệ thống, những định nghĩa đó đều có những điểm chung: “Hệ thống” là tập hợp những yếu tố liên hệ với nhau tạo thành sự thống nhất ổn định trong một chỉnh thể, có những thuộc tính và tính quy luật tổng hợp Hệ thống tồn tại một cách khách quan, nhưng tiếp cận hệ thống lại mang tính chủ quan Tiếp cận hệ thống một cách khách quan tức là phân tích cấu trúc và tổng hợp hệ thống một cách khoa học, phù hợp với quy luật tự nhiên

Sự thống nhất giữa hai phương pháp phân tích cấu trúc và tổng hợp hệ thống là bản chất của phương pháp tiếp cận cấu trúc - hệ thống, đó là phân tích đối tượng nghiên cứu thành các yếu tố cấu trúc và tổng hợp các yếu tố đó lại trong một chỉnh thể trọn vẹn theo những quy luật tự nhiên Chuyển hóa graph toán học thành graph dạy học phải được thực hiện theo những nguyên tắc cơ bản của lý thuyết hệ thống

Như vậy, tiếp cận cấu trúc - hệ thống định hướng phương pháp luận của nhận thức khoa học chuyên hóa mà cơ sở của nó là sự nghiên cứu các đối tượng trong các hệ thống toàn vẹn Tiếp cận cấu trúc - hệ thống cho phép thiết lập các

vấn đề tương ứng của các khoa học cụ thể và xây dựng chiến lược nghiên cứu một cách hiệu quả các vấn đề đó Tính đặc thù phương pháp luận của tiếp cận cấu trúc - hệ thống được biểu thị ở chỗ hướng nghiên cứu vào việc khám phá tính chỉnh thể của đối tượng và các cơ chế đảm bảo tính chỉnh thể đó; làm sáng

tỏ các mối liên hệ đa dạng của các đối tượng phức tạp, hướng vào tri thức mô tả bức tranh lý thuyết thống nhất

1.1.2.3 Cơ sở tâm lý

Mục đích quá trình nhận thức của con người là hình thành tri thức Tri thức là những thông tin đã được xử lý qua nhận thức biến thành hiểu biết đưa vào “bộ nhớ” của con người, có mối quan hệ với kiến thức đã tích luỹ trước Trong quá trình dạy học, hoạt động học tập của học sinh là quá trình tiếp nhận thông tin, tri thức khoa học để hình thành tri thức cá nhân Những thông tin được giới thiệu tạo điều kiện cho học sinh tri giác sẽ khái quát hóa, trừu tượng hóa và cuối cùng mô hình hóa thông tin để ghi nhớ theo mô hình

1.1.2.4 Cơ sở lý luận dạy học c a việc sử dụng phương pháp graph

Theo lý thuyết thông tin, quá trình dạy học tương ứng với một hệ thông báo gồm 3 giai đoạn:

- Truyền và nhận thông tin;

- Xử lý thông tin;

- Lưu trữ và vận dụng thông tin

Trong những năm gần đây, đã có những công trình khoa học xét quá trình dạy học dưới góc độ định lượng bằng những công cụ của toán học hiện đại Việc này có tác dụng nâng cao hiệu quả của hệ dạy học cổ truyền, đồng thời mở ra những hệ dạy học mới tăng cường tính khách quan hóa (vạch kế hoạch chi tiết

có tính logic), cá thể hóa (nâng cao tính tích cực, tự lực và sáng tạo) Truyền thông tin không chỉ từ giáo viên đến học sinh mà còn truyền từ học sinh đến giáo viên (liên hệ ngược) hoặc giữa học sinh với các phương tiện dạy học (sách,

đồ dùng dạy học ) hoặc giữa học sinh với học sinh Như vậy, giữa giáo viên và học sinh ; giữa phương tiện học tập với học sinh ; giữa học sinh với học sinh đều

có các đường (kênh) để chuyển tải thông tin đó là: kênh thị giác (kênh hình); kênh thính giác (kênh tiếng); kênh khứu giác Trong đó, kênh thị giác có năng lực chuyển tải thông tin nhanh nhất, hiệu quả nhất

Graph có tác dụng mô hình hoá các đối tượng nghiên cứu và mã hóa các đối tượng đó bằng một loại “ngôn ngữ” vừa trực quan, vừa cụ thể và cô đọng Vì vậy, dạy học bằng graph có tác dụng nâng cao hiệu quả truyền thông tin nhanh chóng và chính xác hơn

Xử lý thông tin là sử dụng các thao tác tư duy nhằm phân tích thông tin, phân loại thông tin và sắp xếp các thông tin vào những hệ thống nhất định (thiết lập mối quan hệ giữa các thông tin) Hiệu quả của những thao tác đó phụ thuộc vào chất lượng thông tin và năng lực nhận thức của từng học sinh Tuy nhiên, nhờ các graph mã hóa các thông tin theo những hệ thống logic hợp lý đã làm cho việc xử lý thông tin hiệu quả hơn rất nhiều

Lưu trữ thông tin là việc ghi nhớ kiến thức của học sinh Những cách dạy học cổ truyền thường yêu cầu học sinh ghi nhớ một cách máy móc (học thuộc lòng) vì vậy học sinh dễ quên Graph sẽ giúp học sinh ghi nhớ một cách khoa học, tiết kiệm “bộ nhớ” trong não học sinh Hơn nữa việc ghi nhớ các kiến thức bằng graph mang tính hệ thống sẽ giúp cho việc tái hiện và vận dụng kiến thức một cách linh hoạt hơn

1.1.3 Bản chất và vai trò của graph

1.1.3.1 n ch t c a graph

Graph là phương pháp diễn đạt nội dung dạy học bằng ngôn ngữ sơ đồ Ngôn ngữ sơ đồ được thể hiện bằng các kí hiệu khác nhau như hình vẽ, lược đồ,

đồ thị, bảng biểu, … 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 giữa các đại lượng Trong lý thuyết graph, từ “graph” bắt nguồn từ từ “graphic” có nghĩa là tạo một hình ảnh rõ ràng, chi tiết, sinh động trong tư duy Phương pháp graph trong 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 Graph dạy học gồm graph nội dung và graph

hoạt động

1.1.3.2 Vai trò c a graph trong dạy học sinh học:

a 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 sơ đồ là một kênh chuyển tải thông tin có ưu thế tuyệt

đối bởi những ưu điểm cơ bản sau:

+ Ngôn ngữ sơ đồ vừa cụ thể, trực quan, chi tiết lại vừa có tính khái quát, trừu tượng và hệ thống cao Sơ đồ hóa 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 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-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

b 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 sơ đồ 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 đặc biệt Đây cũng là quá trình gia công chuyển hóa kiến thức, rèn luyện được năng lực tư duy logic

cho học sinh Góp phần nâng cao nhu cầu nhận thức và tinh thần trách nhiệm của học sinh trong học tập

Sinh học nói chung và Sinh thái học nói riêng là môn khoa học nghiên cứu những mối quan hệ tương hỗ giữa các sinh vật cũng như giữa sinh vật với môi trường, nên việc sử dụng sơ đồ hóa có thể diễn đạt một cách chặt chẽ các mối quan hệ tương hỗ, cũng như hệ thống hóa các khái niệm, các quá trình, các quy luật trong sinh thái học, kích thích tư duy cũng như khả năng sáng tạo trong việc thiết lập các sơ đồ kiến thức Sinh thái học của học sinh Vì vậy, bên cạnh giúp lĩnh hội tri thức, sơ đồ hóa còn giúp học sinh có được phương pháp tái tạo kiến thức cho bản thân, biết cách tự tìm kiếm tri thức, phát triển năng lực tự học của học sinh

1.1.4 Những ứng dụng của Graph trong dạy học

Tổng quan các tài liệu về vận dụng graph trong dạy học, chúng tôi nhận thấy graph có một số ứng dụng cơ bản sau:

1.1.4.1 Dùng graph để hệ thống hoá khái niệm

Theo lý thuyết hệ thống, các cấu trúc vật chất tồn tại trong những hệ thống có tính chất tầng bậc, các khái niệm của các cấu trúc đó cũng mang tính

hệ thống Vì vậy có thể dùng graph để hệ thống hóa các khái niệm trong một tổng thể, qua đó mở rộng hiểu biết về đối tượng cần nghiên cứu một cách khái quát

Ví dụ: Graph về các dạng tài nguyên thiên nhiên

1.1.4.2 Dùng graph c u trúc hoá nội dung c a tài liệu giáo khoa

Cấu trúc hóa tài liệu giáo khoa là tạo nên mối liên hệ giữa các đơn vị kiến thức trong một hệ thống nhất định (trong một chương trình, một chương hay một bài) Tổ chức tài liệu học tập thành một hệ thống kiến thức phải dựa trên những nguyên tắc nhất định, cho phép sắp xếp các hoạt động dạy - học vào một trật tự và tạo nên hệ thống kiến thức cho học sinh Đồng thời, qua sự chiếm lĩnh hệ thống kiến thức ấy mà học sinh tự bồi dưỡng được phương pháp tự học, tự nghiên cứu Cấu trúc hoá tài liệu học tập có những ưu điểm sau:

+ Hoạt động dạy học có hiệu quả hơn, vì nó cho biết mối quan hệ hữu cơ giữa những bộ phận kiến thức trong mối liên hệ logic với nhau Điều này giúp học sinh tập trung chú ý, định hướng các hoạt động trí tuệ vào việc tìm tòi phát hiện ra ý nghĩa cơ bản của tài liệu nghiên cứu để tự chiếm lĩnh hệ thống tri thức mới

Kim

loại

Phi kim loại

Năng lượng mặt trời

Tài nguyên nước

Năng lượng thủy triều

Tài nguyên sinh vật

Năng lượng suối nước nóng

Năng lượng gió

TÀI NGUYÊN

Là những nguồn năng lượng sạch, khi sử dụng không gây ô nhiễm môi trường

Ví dụ

Là dạng tài nguyên khi sử dụng hợp lí sẽ

có điều kiện phát triển phục hồi

+ Những kiến thức mang tính hệ thống mà học sinh tự chiếm lĩnh được sẽ nhớ lâu hơn, tái hiện chính xác hơn, vì sự chiếm lĩnh những kiến thức đó gắn liền với sự nhận thức có ý nghĩa

+ Vốn kiến thức của học sinh cũng sẽ được huy động dễ dàng hơn, tốt hơn

để giải quyết những vấn đề mới nảy sinh trong quá trình tìm tòi những mối liên

hệ giữa các yếu tố của kiến thức cần chiếm lĩnh

Ví dụ: Graph ảnh hưởng của ánh sáng lên đời sống sinh vật

ÁNH SÁNG

Bao gồm những động vật hoạt động vào ban đêm, sống trong hang, trong đất hay ở đáy biển

Loài chịu được giới hạn rộng

về độ dài sóng, cường độ

và thời gian chiếu sáng

Dê, trâu,

bò, cừu…

Bao gồm các động vật hoạt động ban ngày

Dơi, chồn, cáo,

cá chình…

Loài chỉ

có thể chịu đựng được giới hạn ánh sáng hẹp

ĐỘNG VẬT

ĐV ưa sáng ĐV ưa bóng

thích nghi thích nghi

Ví dụ

đặc tính đặc tính

- Cây điều

tiết thoát hơi nước kém

Ví dụ

sinh lí

hình thái

1.1.4.3 Dùng graph hướng dẫn học sinh tự học

Tự học là một hoạt động tâm lý đặc trưng của con người, hoạt động tự học là hoạt động tự giác, tích cực, tự chiếm lĩnh tri thức khoa học bằng hành động của cá nhân hướng tới những mục tiêu nhất định Tự học không chỉ có ý nghĩa trong thời gian học tập ở nhà trường, mà còn có ý nghĩa lớn trong cuộc đời của mỗi người

Tự học bằng graph có thể được thực hiện dưới các hình thức sau:

a Tự học trên lớp

Đây là hình thức tự học theo hướng phát huy tính độc lập và tính sáng tạo của học sinh để thu nhận kiến thức mới trong các bài học hoặc hệ thống hoá kiến thức Giáo viên hướng dẫn học sinh nghiên cứu nội dung bài khóa trong sách giáo khoa hoặc quan sát các mẫu vật, các mô hình cụ thể để xác định các yếu tố cấu trúc của đối tượng nghiên cứu rồi lập graph để thể hiện các mối quan hệ của các yếu tố cấu trúc đó Hình thức này giúp cho học sinh có một phong cách tự

học theo sách giáo khoa một cách chủ động

b Tự học ở nhà

Tự học ở nhà với mục đích thu nhận kiến thức mới hoặc ôn tập, ghi nhớ

và vận dụng kiến thức một cách linh hoạt Bằng graph, học sinh có thể lập được dàn ý cơ bản của các nội dung học tập Từ đó có điểm tựa để học sinh ghi nhớ kiến thức theo một hệ thống logic khoa học Những hình ảnh của graph sẽ giúp cho học sinh vận dụng kiến thức một cách nhanh chóng

Thông qua hoạt động học tập bằng graph, học sinh sẽ hình thành tư duy

hệ thống Qua những bài tập, những câu hỏi mang tính khái quát, giáo viên sẽ hình thành cho học sinh một phong cách tự học khoa học Nhờ những graph thể hiện mối quan hệ của các kiến thức, học sinh sẽ có một phương pháp ghi nhớ bằng "ngôn ngữ" graph, vừa ngắn gọn, lâu bền và dễ tái hiện, dễ vận dụng trong những hoàn cảnh cụ thể Thường xuyên hướng dẫn học sinh tự học bằng graph

sẽ giúp cho học sinh có thói quen để tự học suốt đời một cách khoa học Những công trình nghiên cứu của các tác giả nước ngoài và Việt Nam trong lĩnh vực lý thuyết graph và vận dụng lý thuyết graph vào quá trình dạy học đã có những

thành tựu to lớn Việc dùng graph để mô hình hoá các khái niệm trong các tài liệu học tập nhằm mã hoá và trực quan hóa các mối quan hệ của các thành phần kiến thức dưới dạng các graph dạy học và cách sử dụng chúng trong phạm vi một bài học đặc trưng, một chương hay một giáo trình, đó là những bài học quý giúp cho chúng ta học tập và vận dụng

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

1.2 CƠ SỞ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

1.2.1 Điều tra thực tiễn nghiên cứu

Thực trạng dạy – học Sinh học của giáo viên và học sinh ở một số trường của Thành phố Hồ Chí Minh

Để nắm được thực trạng dạy và học môn Sinh học chúng tôi đã tiến hành quan sát sư phạm, tham khảo giáo án, trao đổi ý kiến với một số giáo viên bộ môn Ngoài ra, chúng tôi sử dụng phiếu thăm dò ý kiến giáo viên, phiếu điều tra học sinh ở một số trường của Thành phố Hồ Chí Minh để điều tra các vấn đề sau đây:

1 Phương pháp dạy học của Giáo viên

2 Thực trạng xây dựng và sử dụng sơ đồ trong dạy học môn Sinh thái học của Giáo viên

3 Nhận thức của học sinh về việc giáo viên sử dụng sơ đồ trong dạy học phần Sinh thái học

4 Nhận thức của giáo viên về vai trò, tác dụng của việc sử dụng sơ đồ trong dạy học phần Sinh thái học

5 Những thuận lợi và khó khăn khi sử dụng sơ đồ trong dạy học phần Sinh thái học

1.2.1.1 Phương pháp dạy học c a giáo viên

Chúng tôi đã sử dụng phiếu thăm dò ý kiến của 30 giáo viên Sinh học ở một số trường của Thành phố Hồ Chí Minh và có kết quả như sau:

Bảng 1.1: Bảng kết quả điều tra về phương pháp dạy học của giáo viên

TT Phương pháp

Mức độ sử dụng Thường

xuyên

Không thường xuyên

Không

sử dụng

Số lượng

Tỉ lệ (%)

Số lượng

Tỉ lệ (%)

Số lượng

Tỉ lệ (%)

Bảng 1.2: Bảng kết quả điều tra ý kiến của GV về vai trò của việc sử

dụng sơ đồ trong dạy học môn Sinh học

Các tác dụng của việc sử dụng sơ đồ Mức độ (%)

Học sinh tóm tắt nội dung bài học ngắn gọn, dễ

hiểu và nắm vững kiến thức sâu hơn

Hình thành khả năng lập sơ đồ, hệ thống hóa

nội dung kiến thức logic cho học sinh

73,3 26,7 0 0 0

Trình độ lĩnh hội kiến thức của học sinh ngày

càng được nâng lên

36,7 40 23,3 0 0

Rèn luyện cho HS: kỹ năng tư duy sáng tạo, kỹ

năng quan sát, phân tích, tổng hợp, so sánh…

73,3 26,7 0 0 0

Rèn luyện trí nhớ hệ thống hóa kiến thức cho

học sinh

33,3 50 16,7 0 0

Phát huy tính tích cực và sáng tạo, tìm tòi cái

mới của học sinh trong quá trình học tập

16,7 43,3 40 0 0

Bảng 1.3: Kết quả điều tra ý kiến của GV về sự cần thiết của việc xây

dựng và sử dụng sơ đồ để tổ chức học sinh học tập

Rất cần thiết Cần thiết Không cần thiết

Số lượng Tỉ lệ (%) Số lượng Tỉ lệ (%) Số lượng Tỉ lệ (%)

Qua điều tra thực trạng dạy học ở trường THCS, chúng ta nhận thấy:

- Về phương pháp dạy học, đa số giáo viên đều có đánh giá cao việc đổi mới phương pháp dạy học theo hướng tích cực hóa hoạt động học tập của HS 100% giáo viên đều cho rằng áp dụng phương pháp dạy học có sử dụng sơ đồ là

cần thiết, giúp HS hệ thống hóa được nội dung kiến thức một cách logic, dễ hiểu

và nắm vững kiến thức sâu hơn Rèn luyện cho HS các kỹ năng tư duy sáng tạo, quan sát, phân tích, tổng hợp, so sánh; trình độ lĩnh hội kiến thức ngày càng được nâng lên (bảng 1.1)

- Về tác dụng của việc sử dụng sơ đồ trong dạy học môn Sinh thái học, giáo viên đánh giá dựa trên 5 mức độ: 1 Hoàn toàn không có tác dụng; 2 Không có tác dụng lắm; 3 Bình thường; 4 Tác dụng; 5 Rất có tác dụng Nhìn vào bảng 1.2 chúng ta thấy rằng:

+ 100% GV cho rằng sử dụng sơ đồ trong dạy học rất có tác dụng trong việc giúp HS tóm tắt nội dung bài học ngắn gọn, dễ hiểu và nắm vững kiến thức sâu hơn

+ Hơn 75% ý kiến GV cho rằng sử dụng sơ đồ trong dạy học có tác dụng rèn cho HS khả năng lập sơ đồ, hệ thống hóa nội dung kiến thức logic cho HS

+ 40% số lượng ý kiến của GV lựa chọn tác dụng “Bình thường” của sơ

đồ đối với việc giúp học sinh phát huy tính tích cực và sáng tạo, tìm tòi cái mới

- Khi sử dụng sơ đồ trong giảng dạy, 100% GV nhận định HS tiếp thu nội dung kiến thức một cách ngắn gọn, dễ hiểu và ghi nhớ kiến thức sâu hơn; từ đó hình thành khả năng lập sơ đồ, hệ thống hóa nội dung kiến thức cho học sinh

- Đối với kiến thức Phần Sinh vật và Môi trường (Sinh học 9) qua kết quả thăm dò cho thấy đa số các GV dạy học theo phương pháp diễn giảng, nêu vấn

đề, phiếu học tập, hỏi đáp-tìm tòi, hỏi đáp tái hiện-thông báo, dạy học theo nhóm hoặc thuyết trình, có ít GV sử dụng phương pháp dạy học tích cực đặc biệt là phương pháp sử dụng sơ đồ

1.2.1.2 Ý kiến c a học sinh về phương pháp dạy học c a giáo viên

Để có sự đánh giá khách quan, chúng tôi đã điều tra 150 học sinh lớp 9 tại

2 trường: Trường THCS Trần Phú, Trường THCS Lạc Hồng thuộc Quận 10, thành phố Hồ Chí Minh và có được số liệu như sau:

Bảng 1.4: Bảng tần số sử dụng sơ đồ của GV theo đánh giá của HS

TT TẦN SỐ SỬ DỤNG SƠ ĐỒ CỦA GV SỐ LƯỢNG TỈ LỆ (%)

Qua phần điều tra thực trạng về việc học tập của học sinh lớp 9 ở trường THCS chúng tôi thấy rằng:

- Đánh giá của HS về tần số sử dụng sơ đồ của GV môn Sinh học: 13,3%

GV sử dụng sơ đồ quá ít; 20% GV sử dụng ít và 66,7% GV đều có sử dụng sơ

đồ để dạy học

- Đánh giá của HS về tiết học mà có sử dụng phương pháp sơ đồ: 80% HS

có ý kiến là tiếp thu kiến thức dễ hiểu, ngắn gọn và nắm kiến thức sâu hơn; 20%

HS cho rằng tiết học sẽ bình thường

- Đánh giá của HS về mức độ sử dụng sơ đồ vừa phải, hợp lý do GV đưa ra: gần 70% HS tiếp thu bài tốt; 20% HS cho rằng hệ thống hóa bằng sơ đồ những nội dung có nhiều chi tiết, dài hay tóm tắt từng phần từng chương hoặc các chuỗi, lưới thức ăn; còn lại HS cảm nhận được không nhất thiết bài học nào, phần nào cũng sử dụng sơ đồ hóa là 10%

- Trước các yêu cầu của việc vận dụng sơ đồ hóa do GV đưa ra, đa số học sinh sẽ đọc, nghiên cứu nội dung kiến thức sách giáo khoa, tài liệu và thảo luận với bạn để hình thành khả năng lập sơ đồ hệ thống nội dung kiến thức một cách logic

- Tuy nhiên, khi yêu cầu HS đưa ra những thuận lợi và khó khăn khi các

em thực hiện việc sử dụng sơ đồ hóa dạy học của GV (phụ lục 2), chúng tôi

nhận thấy đa số HS tán thành vì giúp các em hệ thống hóa được nội ndung kiến thức một cách rõ ràng, dễ hiểu và nắm kiến thức sâu hơn

*Tóm lại, trong quá trình giảng dạy sinh thái học giáo viên có thể sử dụng phương pháp sơ đồ hóa kết hợp với sự nghiên cứu sách giáo khoa của học sinh cùng với một số phương pháp khác có thể tạo cho học sinh khả năng tư duy có hình tượng dễ hiểu, dễ ghi nhớ và nhờ sơ đồ hóa học sinh dễ dàng móc xích các kiến thức mới và cũ thành hệ thống Mặt khác sử dụng phương pháp sơ đồ hóa phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh và kích thích sự hứng thú học tập cho các em, nhờ đó mà nâng cao hiệu quả dạy học sinh thái học

1.2.2 Phân tích nội dung, cấu trúc chương trình và Phần Sinh vật và Môi trường – Sinh 9 THCS

Chương trình Sinh học 9 gồm 2 phần: Phần I “Di truyền và biến dị”

* So sánh thời lượng chương trình Sinh học 9 và Sinh học 12 phân ban về các phần di truyền và sinh thái:

Phần Sinh vật và môi trường – Sinh học 9 có 22 tiết, là phần mới (mặc

dù một vài vấn đề của phần này có đề cập phân tán ở các lớp dưới) Phần này được đề cập rất cơ bản và mang tính hệ thống; bao gồm 4 chương, trình bày các cấp độ tổ chức sống từ cá thể lên quần thể, quần xã, hệ sinh thái, sinh quyển, con người, dân số và bảo vệ môi trường Trong đó chú ý đến các mối quan hệ giữa các yếu tố trong hệ thống sống, các quy luật và các quá trình xảy ra trong hệ thống sống đó

* Chương I: Sinh vật và môi trường trình bày những vấn đề cơ bản của

các mối quan hệ giữa sinh vật với môi trường

Đầu tiên giới thiệu khái niệm môi trường, các loại môi trường và các nhân

tố sinh thái tồn tại trong môi trường, sau đó phân tích ảnh hưởng của các nhân tố sinh thái chủ yếu lên đời sống sinh vật

Mỗi cá thể đều bị tác động của các nhân tố vô sinh và hữu sinh có thể là trực tiếp hoặc gián tiếp và hình thành các quy luật về giới hạn sinh thái Trên cơ

sở các yếu tố sinh thái cùng tác động lên sinh vật xem xét sự tác động tổng hợp của các nhân tố sinh thái và rút ra những quy luật sinh thái cơ bản đó là quy luật giới hạn sinh thái, quy luật tác động không đồng đều của các nhân tố sinh thái lên chức phận sống của cơ thể và quy luật tác động qua lại giữa sinh vật với môi trường Sự tác động qua lại có quy luật giữa các nhân tố sinh thái và sinh vật qua nhiều thế hệ đã hình thành nên những đặc điểm thích nghi sinh thái quan trọng

* Chương II: Hệ sinh thái trình bày các khái niệm về các đối tượng tác

động của các nhân tố sinh thái ở mức trên cá thể đó là quần thể, quần xã và hệ sinh thái

Các đặc trưng cơ bản của quần thể sinh vật, quần thể người và các mối quan hệ sinh thái trong quần xã Phân biệt quần xã với quần thể Sự khác nhau giữa quần thể người với các quần thể sinh vật khác, từ đó thay đổi nhận thức về các quy luật của sự phát triển dân số và xã hội

Cung cấp những hiểu biết khái quát về hệ sinh thái, các thành phần và các kiểu hệ sinh thái trên trái đất Mối quan hệ dinh dưỡng trong hệ sinh thái: chuỗi

và lưới thức ăn

* Chương III: Con người, dân số và môi trường trình bày những tác

động của con người tới môi trường qua các giai đoạn phát triển của xã hội

Phân tích được những tác động tích cực, đặc biệt là tác động tiêu cực của con người đưa đến sự suy thoái môi trường, từ đó ý thức được trách nhiệm của mọi người và bản thân đối với việc bảo vệ môi trường Vì vậy khi học xong bài,

HS phải nhận thức được:

+ Hoạt động của con người làm thay đổi thiên nhiên như thế nào, từ đó ý thức được trách nhiệm cần phải bảo vệ môi trường sống cho chính mình và cho các thế hệ mai sau

+ Nêu được các nguyên nhân gây ô nhiễm, từ đó có ý thức bảo vệ môi trường sống Hiểu được hiệu quả của việc phát triển môi trường bền vững, qua

đó nâng cao ý thức bảo vệ môi trường → Thực hành: Tìm hiểu tình hình môi trường ở địa phương nơi các em đang sinh sống

* Chương IV: Bảo vệ môi trường Ở chương này khi học xong, HS phải:

+ Phân biệt và lấy ví dụ minh họa các dạng tài nguyên thiên nhiên, đồng thời trình bày được tầm quan trọng và tác dụng của việc sử dụng hợp lý các nguồn tài nguyên thiên nhiên

+ Giải thích được vì sao cần khôi phục môi trường, gìn giữ thiên nhiên hoang dã, đồng thời nêu được ý nghĩa của các biện pháp bảo vệ thiên nhiên hoang dã → Nâng cao ý thức bảo vệ môi trường

+ Trình bày được hiệu quả của các biện pháp bảo vệ đa dạng các hệ sinh thái, từ đó đề xuất được những biện pháp bảo vệ phù hợp với hoàn cảnh của địa phương

+ Phát biểu được tầm quan trọng của Luật Bảo vệ môi trường và qua đó nâng cao ý thức chấp hành luật, nhằm ngăn chặn, khắc phục các hậu quả xấu do tác động của con người và thiên nhiên gây ra, điều chỉnh việc khai thác, sử dụng các thành phần môi trường cho hợp lí để phục vụ sự nghiệp phát triển bền lâu của đất nước.→ HS vận dụng vào tình hình cụ thể ở địa phương nơi các em đang sinh sống, từ đó nâng cao ý thức của mình trong việc bảo vệ môi trường

1.2.3 Đối tượng xây dựng và tiếp thu phương pháp sơ đồ hóa phần kiến thức sinh thái học

Phần sinh thái học là một phần mới ở lớp 9, do đó kết quả dạy học của nó càng phụ thuộc vào sự giảng dạy của giáo viên Mặt khác những khái niệm sinh thái học được trình bày theo một hệ thống chặt chẽ, có tính kế thừa cao, học sinh

không nắm vững khái niệm sinh thái học cá thể thì sẽ ảnh hưởng đến sự tiếp thu

khái niệm ở chương sau là quần xã và hệ sinh thái

Chính vì vậy khi giáo viên nắm vững các khái niệm sinh thái học một cách hệ thống và thực hiện bài giảng theo một quá trình hay chương trình hóa một cách linh hoạt hoạt nội dung bài giảng mang lại hiệu quả dạy học cao Phương pháp sơ đồ hóa sẽ giúp chúng ta nâng cao chất lượng và hiệu quả dạy học sinh thái học chính là ở gốc độ đó

Để sử dụng phương pháp sơ đồ hóa trong dạy học sinh thái học, trước hết người giáo viên phải nắm vững cấu trúc hệ thống của chương trình sinh thái học

và tính hệ thống của từng chương, từng bài, từng mục

Người giáo viên phải biết kích thích sự hứng thú học tập và phát triển tư duy sáng tạo cho học sinh Muốn vậy làm sao cho bài giảng của mình sinh động, hấp dẫn và sâu sắc, kiến thức phải được mở rộng ngoài sách giáo khoa và liên hệ kiến thức sách giáo khoa với thực tế đời sống nhằm làm phong phú thêm kiến thức cho học sinh nhưng phải xác định rõ nhiệm vụ học tập và các bước thực hiện nhiệm vụ đó, nghĩa là phải xác định cụ thể mục tiêu bài giảng

Trong giờ dạy giáo viên phải biết tạo ra tình huống có vấn đề bằng những câu hỏi đúng lúc, gây sự tò mò cho học sinh, kích thích các em trả lời để giải quyết vấn đề Khi giải quyết được vấn đề, kiến thức của các em sẽ được nâng lên một mức cao hơn Câu trả lời có thể các em phải vận dụng kiến thức thực tiễn, kiến thức cũ đã học hay trong sách giáo khoa và các tài liệu khác Giáo viên cần gợi ý cho các em đi đúng chủ đề và trả lời đúng câu hỏi

Muốn làm được như vậy giáo viên cần chỉ dẫn chu đáo cho học sinh cách giải quyết vấn đề từng bước một, mặt khác phải hình thành và rèn luyện cho các

em kĩ năng, kĩ xảo nghiên cứu sách giáo khoa

Trong mỗi bài giáo viên cần định hướng cho các em mục nào có thể sử dụng trong sơ đồ, lập sơ đồ trong tình huống nào là hợp lí và có hiểu quả nhất

Tóm lại, Sinh thái học là bộ môn mà có thể sử dụng phương pháp sơ đồ một cách hợp lí nhất bởi tính hệ thống của các kiến thức và mối quan hệ giữa

các yếu tố trong cũng như các quan hệ tác động qua lại giữa các yếu tố chương trình cũng như các quan hệ tác động tương hỗ giữa các cấp tổ chức sống với nhau và với môi trường được đề cập trong sinh thái học Tuy nhiên để sử dụng phương pháp sơ đồ hóa trong dạy học, giáo viên phải hướng học sinh nắm vững cấu trúc bài học, hệ thống các khái niệm và quá trình trong từng bài, từng chương trong chương trình sinh thái học rồi mới đi vào từng phần cụ thể, muốn vậy phải nghiên cứu kỹ sách giáo khoa cộng với kiến thức thực tiễn và khả năng sáng tạo của học sinh