báo cáo thực tập sử dụng phương pháp graph trong dạy học phần sinh học tế bào thuộc chương trình sinh học 10 THPT

Hệ thống các phương pháp khoa học gắn bó với nhau, thâm nhập vào nhau vàsinh thành ra nhau, các phương pháp khoa học có thể chuyển hóa cho nhau đểhình thành những nhóm phương pháp mới ph

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành khóa luận này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầygiáo, người hướng dẫn khoa học PGS.TS Nguyễn Đình Nhâm đã tận tình giúp

đỡ tôi trong suốt thời gian làm đề tài

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo khoa Sinh học- Trường Đạihọc Vinh đã động viên giúp đỡ tôi hoàn thành khóa luận này

Cảm ơn Ban giám hiệu, cùng các thầy cô giáo tổ Sinh trường THPT CẩmXuyên đã tạo điều kiện thuận lợi và hợp tác cùng tôi trong suốt thời gian nghiêncứu và thực nghiệm đề tài

Cảm ơn gia đình, bạn bè và những người thân đã luôn động viên giúp đỡtôi để hoàn thành khóa luận này

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH

MỞ ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Đối tượng và khách thể nghiên cứu 3

4 Giả thuyết khoa học 3

5 Nhiệm vụ nghiên cứu 3

6 Phương pháp nghiên cứu 3

7 Cấu trúc của đề tài 4

NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 5

CHƯƠNG 1.CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỤNG VÀ SỬ DỤNG GRAPH TRONG DẠY HỌC SINH HỌC 10 THPT 5

1.1 Cơ sở lý luận 5

1.1.1 Cơ sở khoa học của việc chuyển hóa lý thuyết graph thành graph dạy học 5 1.1.1.1 Cơ sở toán học (lý thuyết graph) 6

1.1.1.2 Cơ sở triết học 9

1.1.1.3 Cơ sở tâm lý học 10

1.1.1.4 Cơ sở lý luận dạy học 11

1.1.2 Tình hình nghiên cứu về graph và việc vận dụng graph trong dạy học 12 1.1.2.1 Trên thế giới 12

1.1.2.2 Ở Việt Nam 13

1.1.3 Bản chất và vai trò của graph 15

1.1.3.1 Bản chất của graph 15

1.1.3.2 Vai trò của graph 16

1.2 Cơ sở thực tiễn 17

1.2.1 Thực trạng sử dụng graph trong dạy học 17

1.2.2 Phân tích cấu trúc nội dung phần Sinh học tế bào chương trình Sinh

học 10 THPT 19

1.2.2.1 Về cấu trúc chương trình 19

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG GRAPH TRONG DẠY HỌC PHẦN SINH HỌC TẾ BÀO SINH HỌC 10 THPT 24

2.1 Xây dựng graph dạy học phần Sinh học tế bào 24

2.1.1 Các nguyên tắc xây dựng graph trong dạy học 24

2.1.1.1 Nguyên tắc thống nhất giữa mục tiêu – nội dung – phương pháp dạy học 24 2.1.1.2 Nguyên tắc thống nhất giữa toàn thể và bộ phận 25

2.1.1.3 Nguyên tắc thống nhất giữa cụ thể và trừu tượng 25

2.1.1.4 Nguyên tắc thống nhất giữa dạy và học 26

2.1.2 Quy trình xây dựng graph trong dạy học Sinh học tế bào 26

2.1.2.1 Quy trình lập graph nội dung 26

2.1.2.2 Quy trình lập graph hoạt động 29

2.2 Sử dụng phương pháp trong dạy học phần Sinh học tế bào 32

2.2.1 Các loại graph trong dạy học phần Sinh học tế bào 32

2.2.1.1 Graph nội dung của kiến thức về thành phần hóa học của tế bào 32

2.2.1.2 Graph nội dung của kiến thức về cấu trúc tế bào 33

2.2.1.3 Graph nội dung của kiến thức chuyển hoá vật chất và năng lượng trong tế bào

34 2.3.1.4 Graph nội dung của kiến thức phân bào 34

2.2.1.5 Graph nội dung bài học sinh học tế bào 35

2.2.2 Sử dụng graph trong các khâu của quá trình dạy học 37

2.2.2.1 Sử dụng graph trong khâu nghiên cứu tài liệu mới 37

2.2.2.2 Sử dụng graph trong khâu hoàn thiện tri thức 41

2.2.3 Thiết kế một số bài giảng theo hướng sử dụng phương pháp graph để thực hiện hoạt động dạy học 41

CHƯƠNG 3.THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 52

3.1 Mục đích thực nghiệm 52

3.2 Nội dung thực nghiệm 52

3.3 Phương pháp thực nghiệm 52

3.3.1 Chọn trường thực nghiệm 52

3.3.2 Chọn học sinh thực nghiệm 52

3.3.3 Chọn giáo viên thực nghiệm 52

3.4 Kết quả thực nghiệm 53

3.4.1 Phân tích kết quả định lượng 53

3.4.2 Phân tích kết quả định tính 54

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 56

1 KẾT LUẬN 56

2 ĐỀ NGHỊ 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO 57

PHỤC LỤC 1 59

PHỤC LỤC 2 60

PHỤC LỤC 3 71

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Kết quả điều tra về phương pháp giảng dạy của giáo viên 17

Bảng 1.2 Thời lượng chương trình Sinh học 10 19

Bảng 1.3 Thời lượng phần sinh học tế bào - Sinh học 10 19

Bảng 1.4 Nội dung phần Sinh học tế bào - Sinh học 10 20

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Graph cấu trúc tế bào nhân thực 7

Hình 1.2 Cây mô tả cấu trúc tế bào nhân thực 8

Hình 1.3 Ứng dụng cây nhị phân xác định các loại giao tử 8

Hình 2.1 Quy trình lập graph nội dung 27

Hình 2.2 Graph thành phần tế bào nhân sơ 29

Hình 2.3 Quy trình lập graph hoạt động 30

Hình 2.4 Graph hoạt động bài Cacbohidrat và Lipit 32

Hình 2.5 Graph các nguyên tố hóa học xây dựng nên tế bào 33

Hình 2.6 Graph cấu trúc và chức năng của ti thể 34

Hình 2.7 Graph các kỳ của quá trình giảm phân 35

Hình 2.8 Graph cấu tạo tế bào nhân sơ 37

Hình 2.9 Graph lưới nội chất 40

Nghị quyết Trung ương 2 khóa VIII lại tiếp tục khẳng định: “Đổi mớiphương pháp giáo dục, đào tạo khắc phục lối truyền thụ một chiều, rèn luyệnnếp tư duy sáng tạo cho người học”.

Sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, sự thách thức trướcnguy cơ tụt hậu trên chặng đường đua tranh trí tuệ tiến vào thế kỷ XXI đang đòihỏi sự đổi mới của giáo dục, trong đó có sự đổi mới cơ bản về phương pháp dạyhọc

Xuất phát từ vai trò của Graph trong dạy học

PPDH là các con đường, là cách thức vận động của nội dung dạy học phùhợp với quy luật phát triển tâm lý, sinh lý và trình độ nhận thức của người học,

là các biện pháp tổ chức hợp tác giữa thầy và trò nhằm giúp cho trò chiếm lĩnhđược nội dung dạy học một cách chắc chắn

Đứng trước yêu cầu đổi mới PPDH, đòi hỏi người giáo viên (GV) phảichú trọng hơn đến các cách tiếp cận khác nhau nhằm tăng cường tính tích cựcnhận thức của HS

Trong vài chục năm trở lại đây, trên thế giới đã có những tác giả áp dụngtiếp cận chuyển hoá các phương pháp khoa học, các thành tựu của kỹ thuật tiêntiến và công nghệ mới thành PPDH đặc thù Trong đó, tiếp cận chuyển hoá lýthuyết graph toán học thành PPDH là một trong những hướng có triển vọng.Trong lý luận dạy học, graph đã trở thành một cách tiếp cận mới thuộclĩnh vực PPDH, cho phép GV quy hoạch được quá trình dạy học tổng quát cũng

như từng bước tiến hành thiết kế tối ưu hoạt động dạy học và điều khiển hợp lýquá trình này đáp ứng được yêu cầu tích cực hoá hoạt động nhận thức của HS.

Xuất phát từ đặc điểm kiến thức môn Sinh học và sinh học tế bào

Sinh học là môn khoa học tự nhiên nghiên cứu về sự sống Đối tượng củasinh học là thế giới sống Nhiệm vụ của sinh học là tìm hiểu cấu trúc, cơ chế,bản chất của các hoạt động, quá trình, quan hệ trong thế giới sống và với môitrường, phát hiện những quy luật của sinh giới, làm cơ sở cho loài người nhậnthức đúng và điều khiển sự phát triển của sinh vật

Ban đầu tri thức của nhân loại về sinh giới là các sự kiện mô tả hiệntượng, đối tượng sống chủ yếu ở mức cơ thể Từ các sự kiện, nhận thức tiến tới

sự hình thành các khái niệm.Ngày nay Sinh học đã hình thành cả một hệ thốngcác khái niệm, quy luật mang tính đại cương, lý thuyết cao, cho phép đi sâu vàobản chất đối tượng sống ở mọi cấp độ tổ chức

Phần Sinh học tế bào (SHTB) - Sách giáo khoa (SGK) Sinh học 10 – đang

sử dụng, được bổ sung rất nhiều kiến thức mới và hiện đại Nội dung được đi từthành phần hoá học (chương I) đến cấu trúc tế bào (chương II), chuyển hoá vậtchất và năng lượng (chương III) và cuối cùng là sự phân chia tế bào (chươngIV) Khi dạy - học phần này, có thể dùng graph để diễn đạt quan hệ giữa cấutrúc với cấu trúc; cấu trúc với chức năng… Như vậy HS sẽ thấy được tế bàođược cấu tạo từ các phân tử ra sao, các phân tử tương tác với nhau tạo nên cácbào quan như thế nào, rồi các bào quan lại tương tác với nhau tạo nên tế bào cókhả năng thực hiện các chức năng quan trọng của sinh vật như trao đổi chất vànăng lượng rồi sinh sản Có như vậy HS mới thực sự được học “Sinh học tếbào” chứ không phải “Tế bào học”

Với mong muốn góp phần vào việc nâng cao chất lượng day học Sinh học

ở trường phổ thông, tôi chọn đề tài: “Sử dụng phương pháp graph trong dạy học phần Sinh học tế bào thuộc chương trình Sinh học 10 THPT”.

2 Mục đích nghiên cứu

Xây dựng và sử dụng graph để dạy học phần kiến thức sinh học tế bào,nhằm nâng cao chất lượng dạy học

3 Đối tượng và khách thể nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Học sinh lớp 10

Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học phần sinh học tế bào khi sửdụng graph

4 Giả thuyết khoa học

Nếu thiết kế được các graph thật khoa học và sử dụng chúng một cách hợp

lý trong dạy học sinh học tế bào thì sẽ góp phần nâng cao chất lượng dạy học

5 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lý luận và thực tiễn của việc sử dụng graph trong dạyhọc

- Phân tích nội dung phần kiến thức sinh học tế bào, Sinh học10

- Thiết kế các graph phần sinh học tế bào, Sinh học 10 THPT

- Sử dụng các graph đã thiết kế để dạy học phần sinh học tế bào, Sinh học

10 THPT

- Thực nghiệm sư phạm

6 Phương pháp nghiên cứu

6.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

Nghiên cứu những tài liệu liên quan đến đề tài: Lý luận dạy học Sinh học,SGK Sinh học 10 và tài liệu hướng dẫn giảng dạy bằng phương pháp graph, giáotrình Sinh học 10 nói chung và phần Sinh học tế bào nói riêng; các tài liệu vềnâng cao hiệu quả dạy học

6.2 Phương pháp điều tra

Điều tra thực trạng dạy học SHTB ở các trường THPT qua phiếu điều tra,trao đổi với GV trực tiếp giảng dạy Sinh học để thu thập thông tin Kết quả thuđược là cơ sở thực tiễn cho việc ứng dụng phương pháp graph trong dạy họcphần kiến thức này

6.3 Phương pháp thực nghiệm sư phạm

Thực nghiệm sư phạm dạy bài mới thông qua việc sử dụng phương phápgraph nhằm thực hiện mục tiêu đề tài đặt ra

6.4 Phương pháp xử lý số liệu

- Phân tích đánh giá định lượng

- Phân tích đánh giá định tính.

7 Cấu trúc của đề tài

MỞ ĐẦU

NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc xây dựng và sử dụng graphtrong dạy học sinh học 10 THPT

Chương 2 Xây dựng và sử dụng graph trong dạy học phần Sinh học tếbào Sinh học 10 THPT

Chương 3 Thực nghiệm sư phạm

KẾT LUẬN VÀ ĐỂ NGHỊ

NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHƯƠNG 1.CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC XÂY DỤNG

VÀ SỬ DỤNG GRAPH TRONG DẠY HỌC SINH HỌC 10 THPT

Theo Nguyễn Phúc Chỉnh (2005), trong nhận thức khoa học, có thể loạicác phương pháp khoa học thành 3 nhóm:

Phương pháp triết học, phương pháp riêng rộng và phương pháp đặc thù

Hệ thống các phương pháp khoa học gắn bó với nhau, thâm nhập vào nhau vàsinh thành ra nhau, các phương pháp khoa học có thể chuyển hóa cho nhau đểhình thành những nhóm phương pháp mới phù hợp với mục tiêu và nội dung đặcthù của từng hoạt động

Chuyển hóa các phương pháp khoa học thành các phương pháp dạy họcthông qua xử lí sư phạm là một trong những hướng của chiến lược đổi mới vàhiện đại hóa phương pháp dạy học

Trong dạy học, lý thuyết graph cũng cung cấp một phương pháp khoa họcthuộc loại khái quát như phương pháp algorit, nó thuộc nhóm “phương phápriêng rộng” và đã được một số nhà lí luận dạy học với tư cách là một phươngpháp dạy học.

Chuyển hóa graph toán học thành graph dạy học dựa trên cơ sở toán học(lý thuyết graph), cơ sở triết học (tiếp cận cấu trúc hệ thống), cơ sở tâm lý học sưphạm và cơ sở lý luận dạy học

1.1.1.1 Cơ sở toán học (lý thuyết graph)

Nội dung chính của lý thuyết graph có bốn vấn đề cơ bản: Graph cóhướng và graph vô hướng; các bài toán về đường đi; khảo sát về cây; bài toán vềcon đường ngắn nhất

Trong mỗi nội dung trên đều có nhiều khái niệm, định lí đã được chứngminh bằng công thức toán học mà tư tưởng cơ bản của nó có thể vận dụng vàoquá trình dạy học sinh học ở trường phổ thông thể hiện ở những khía cạnh sau:

a Graph có hướng và vô hướng

- Định nghĩa của toán học về graph: Một graph gồm một tập hợp điểmgọi là đỉnh (vertiex) của graph cùng với một tập hợp đoạn thẳng hay đường conggọi là cạnh (edge) của graph, mỗi cạnh nối hai đỉnh khác nhau và hai đỉnh khácnhau được nối 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 biễu diễn bằng một hình vẽ trên một mặtphẳng

Theo định nghĩa graph, các cạnh của graph thẳng hay cong, dài hay ngắn,các đỉnh ở vị trí nào không phải là điều quan trọng mà điều bản chất là graph cóbao nhiêu đỉnh, bao nhiêu cạnh, đỉnh nào được nối với đỉnh nào

+ Graph vô hướng: Nếu với mỗi cạnh của graph không phân biệt điểm đầuvới điểm cuối thì đó là graph vô hướng

+ Graph có hướng: Nếu với mỗi cạnh của graph, ta phân biệt hai đầu, mộtđầu là gốc còn một đầu là cuối thì đó là graph có hướng

Phương pháp graph

PPDH ở nhà trườngChuyển hóa

Trong dạy học, chỉ quan tâm đến graph có hướng vì graph có hướng chobiết cấu trúc của đối tượng nghiên cứu.

Ví dụ: Graph cấu trúc tế bào nhân thực:

Hình 1.1 Graph cấu trúc tế bào nhân thực

b Bài toán về “đường đi” (chu trình)

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

Một đường đi khép kín (đầu đường trùng với cuối đường) và qua ít nhất

ba cạnh được gọi là một chu trình

Trong dạy học, ứng dụng bài toán về chu trình có thể lập được các graph

về các chu trình hoặc các vòng tuần hoàn

c 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 cóchu trình Khảo sát về cây là một nội dung quan trọng của lý thuyết graph và cónhiều ứng dụng trong thực tiễn Có hai loại cây 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 đaphân Trong dạy học sinh học, có thể dùng cây đa phân để mô tả nguồn gốc phátsinh và tiến hóa của sinh giới hoặc để mô tả cấu trúc và chức năng của các cơquan trong cơ thể

Màng

Nhân

Ví dụ: Cây mô tả cấu trúc của tế bào nhân thực:

Hình 1.2 Cây mô tả cấu trúc tế bào nhân thực

+ Cây nhị phân:

Cây nhị phân là cây có gốc sao cho mọi đỉnh đều có nhiều nhất là haicạnh Trong dạy học sinh học, cây nhị phân thường được dùng để lập các sơ đồnhánh như dùng cây nhị phân để xác định kiểu gen của các loại giao tử trongphép lai hữu tính hoặc mô tả cấu trúc và chức năng của nơron

Ví dụ: Ứng dụng cây nhị phân để xác định các kiểu giao tử của cơ thể dị hợp về nhiều cặp gen AaBbCc, trong trường hợp mỗi cặp gen dị hợp nằmtrênmột cặp nhiễm sắc thể tương đồng

Hình 1.3 Ứng dụng cây nhị phân xác định các loại giao tử

Chức năng

Abc AbC ABC

abc

d Bài toán con đường ngắn nhất (mạng liên thông ngắn nhất)

Bài toán con đường ngắn nhất là một ứng dụng quan trọng của lý thuyếtgraph, sử dụng graph có hướng để nghiên cứu các vấn đề trong cuộc sốngtheohướng tối ưu hoá Những ứng dụng đó là:

+ Hệ thống kỹ thuật đánh giá và kiểm tra các chương trình (ProgamEvaluation and Review Technique –PERT)

+ Phương pháp các tiềm năng (Me’thode des potentiels)

+ Phương pháp đường găng - con đường tới hạn (Critical Path Method) Với bốn nội dung cơ bản trên đây, lý thuyết graph có thể được chuyển hoáthành một phương pháp dạy học chung đem lại hiệu quả trong việc nâng cao chấtlượng dạy - học Xu hướng này có nhiều tiềm năng bồi dưỡng cho HS phươngpháp tư duy hệ thống và phương pháp tự học

1.1.1.2 Cơ sở triết học

Theo Phan Thị Thanh Hội (2000), cơ sở của việc chuyển hóa graph toánhọc 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 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

Có nhiều cách định nghĩa khác nhau về hệ thống, những định nghĩa đóđều có những điểm chung: “Hệ thống” là tập hợp những yếu tố liên hệ với nhautạo thành sự thống nhất ổn định trong chỉnh thể, có những thuộc tính và tính quyluật tổng hợp

Tiếp cận cấu trúc hệ thống là cách thức xem xét đối tượng như một hệtoàn vẹn phát triển động, tự sinh thành phát triển thông qua giải quyết mâu thuẫnnội tại, do sự tương tác hợp quy luật của các thành tố, là cách phát hiện ra logicphát triển của các đối tượng từ lúc sinh thành đến lúc trở thành hệ thống toànvẹn

Hệ thống tồn tại một cách khách quan, nhưng tiếp cận hệ thống lại mangtính chủ quan.Tiếp cận hệ thống một cách khách quan tức là phân tích cấu trúc vàtổng hợp hệ thống một cách khoa học, phù hợp với quy luật tự nhiên

Phân tích cấu trúc và tổng hợp hệ thống luôn gắn liền với nhau.Các yếu tốcủa hệ thống luôn được xem xét trong mối quan hệ với nhau và với môi trường.

Phân tích cấu trúc và tổng hợp hệ thống là hai mặt không thể tách rờitrong quá trình tiếp cận cấu trúc hệ

Chuyển hóa graph toán học thành graph dạy học phải được thực hiện theonhững nguyên tắc cơ bản của lý thuyết hệ thống Vận dụng tiếp cận cấu trúc – hệthống để phân tích đối tượng nghiên cứu thành các yếu tố cấu trúc, xác định cácđỉnh của graph trong một hệ thống mang tính logic khoa học, qua đó thiết lập cácmối quan hệ của các yếu tố cấu trúc trong một tổng thể

Mô hình là vật đại diện thay thế cho vật gốc có những tính chất tương tựvới vật gốc, nhờ đó khi nghiên cứu mô hình người ta sẽ nhận được những thôngtin về những tính chất hay quy luật của vật gốc

Mô hình hoá là đơn giản hoá thực tại bằng cách từ một tập hợp tự nhiêncác hiện tượng, trạng thái về hệ gắn bó qua lại với nhau, ta tách ra những yếu tốnào cần nghiên cứu, rồi dùng kí hiệu quy ước diễn tả chúng thành những sơđồ,

đồ thị, biểu đồ và công thức để mô phỏng một mặt nào đó của thực tại

Mô hình hóa là một hành động học tập, giúp con người diễn đạt logic kháiniệm một cách trực quan Qua mô hình, các mối quan hệ của khái niệm được quá

độ chuyển vào trong (tinh thần).Như vậy mô hình là “cầu nối” giữa cái vật chất

và cái tinh thần

Sử dụng graph trong dạy học thực chất là hành động mô hình hoá, tạo ranhững đối tượng nhân tạo tương tự về một mặt nào đó với đối tượng hiện thực đểtiện cho việc nghiên cứu

Có thể nói graph là loại mô hình “mã hóa” về các đối tượng nghiên cứu.Loại mô hình này có ý nghĩa trong việc hình thành các biểu tượng (giai đoạn thứnhất của tư duy), nó cũng có ý nghĩa quan trong trong các tư duy trừu tượng hóa– khái quát hóa Đặc biệt mô hình graph có ý nghĩa trong việc tái hiện cụ thể vàokhái niệm.

1.1.1.4 Cơ sở lý luận dạy học

Trong những năm gần đây, đã có những công trình khoa học xét quá trìnhdạy học dưới góc độ định lượng bằng những công cụ của toán học hiện đại Việcnày có tác dụng nâng cao hiệu quả của hệ dạy học cổ truyền, đồng thời mở ranhững hệ dạy học mới tăng cường tính khách quan hoá, cá thể hoá (nâng cao tínhtích cực, tự lực và sáng tạo)

Theo lý thuyết thông tin, quá trình dạy học tương ứng với một hệ thôngbáo gồm 3 giai đoạn: truyền và nhận thông tin; xử lý thông tin; lưu trữ và vậndụng thông tin

Truyền thông tin không chỉ từ GV đến HS mà còn truyền từ HS đến GV(liên hệ ngược) hoặc giữa HS với các phương tiện dạy học (sách, đồ dùng dạyhọc…) hoặc giữa HS với HS Như vậy, giữa GV và HS; giữa phương tiện họctập và HS; giữa HS với HS đều có các đường (kênh) để chuyển tải thông tin đólà: 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 quảnhất

Graph có tác dụng mô hình hoá các đối tượng nghiên cứu và mã hoá cácđối 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 thôngtin nhanh chóng và chính xác hơn

Xử lý thông tin là sử dụng các thao tác tư duy nhằm phân tích thôngtin,phân loại thông tin và sắp xếp các thông tin vào những hệ thống nhất định.Hiệu quả của những thao tác đó phụ thuộc vào chất lượng thông tin và năng lựcnhận thức của từng HS Tuy nhiên, nhờ các graph mã hoá các thông tin theonhững hệ thống logic hợp lý đã làm cho việc xử lý thông tin hiệu quả hơn rấtnhiều

Lưu trữ thông tin là việc ghi nhớ kiến thức của HS.Những cách dạy học cổtruyền thường yêu cầu HS ghi nhớ một cách máy móc vì vậy HS dễ quên.Graph

sẽ giúp HS ghi nhớ một cách khoa học, tiết kiệm “bộ nhớ” trong não HS.Hơnnữa việc ghi nhớ bằng grap mang tính hệ thống sẽ giúp cho việc tái hiện và vậndụng kiến thức một cách linh hoạt hơn

1.1.2 Tình hình nghiên cứu về graph và việc vận dụng graph trong dạy học

1.1.2.1 Trên thế giới

Lý thuyết graph thực chất là một chuyên ngành của toán học hiện đại,được khai sinh kể từ công trình về bài toán “Bảy cây cầu ở Konigsburg” của nhàtoán học Thụy Sỹ - Leonhard Euler (1707 - 1783) công bố năm 1736 Cùng với

sự phát triển của toán học và nhất là toán học ứng dụng, lý thuyết graph đã cónhững bước tiến nhảy vọt Lý thuyết graph hiện đại được bắt đầu bằng cuốn sách

“Lý thuyết các đồ thị định hướng và vô hướng” của Coning, xuất bản ở Lepzicnăm 1936 Từ đó đến nay, đã có nhiều nhà toán học trên thế giới nghiên cứu làmcho môn học này ngày càng phong phú và có nhiều ứng dụng trong nhiều lĩnhvực khác nhau của các ngành khoa học như mạng điện tử, lý thuyết mã, vận trùhọc, kinh tế học…

Trong những năm gần đây, cùng với sự ra đời của máy tính số và sự pháttriển mạnh mẽ của tin học, lý thuyết graph càng được quan tâm nhiều hơn, đặcbiệt là các giải thuật trên đồ thị

Tại Pháp, năm 1958 Claude Berge đã viết cuốn “Lý thuyết graph vànhững ứng dụng của nó” Trong cuốn sách này tác giả đã trình bày những kháiniệm và định lý toán học cơ bản của lý thuyết graph, đặc biệt là ứng dụng của lýthuyết graph trong nhiều lĩnh vực khác nhau

Tại Liên Xô (cũ) năm 1965 A.M.Xokhor là người đầu tiên vận dụng một

số quan điểm của lý thuyết graph (chủ yếu là những nguyên lý về việc xây dựngmột graph có hướng) để mô hình hóa nội dung tài liệu giáo khoa (một khái niệm,một định luật ) A.M.Xokhor đã xây dựng được graph của một kết luận hay lờigiải thích cho một đề tài dạy học mà ông gọi là “cấu trúc logic của kết luận haycủa lời giải thích”

A.M.Xokhor đã diễn tả những khái niệm bằng những graph trong đó cácnội dung cơ bản của khái niệm trong các ô và các mũi tên chỉ sự liên hệ giữa cácnội dung Ưu điểm nổi bật của các mô hình hóa nội dung một tài liệu giáo khoabằng một graph là đã trực quan hóa được những mối liên hệ, quan hệ bản chấttrong các khái niệm tạo nên tài liệu giáo khoa đó Graph giúp HS cấu trúc hóamột cách dễ dàng tài liệu giáo khoa và hiểu bản chất, nhớ lâu hơn Như vậyA.M.Xokhor đã sử dụng graph để mô hình hóa tài liệu giáo khoa môn Hóa học.

Cũng vào năm 1965, V.X.Poloxin dựa theo cách làm của A.M.Xokhor đãdùng phương pháp graph để diễn tả trực quan những diễn biến của một tìnhhuống dạy học, tức là đã diễn tả bằng một sơ đồ trực quan trình tự những hoạtđộng của GV và HS trong việc thực hiện một thí nghiệm hoá học Ông đã mô tảtrình tự các thao tác dạy học tro ng một tình huống dạy học bằng một graph, trên

cơ sở đó so sánh tính vừa sức tương đối của các phương pháp được áp dụng

Năm 1972, V.P Garkumup đã sử dụng phương pháp graph để mô hình hóacác tình huống của dạy học nêu vấn đề, trên cơ sở đó mà phân loại các tìnhhuống có vấn đề của bài học Như vậy, V.P Garkumap đã sử dụng phương phápgraph để mô hình hóa các tình huống dạy học nêu vấn đề - một việc làm cần thiết

để phát huy tính tích cực của HS

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 matrận như một phương pháp hỗ trợ để xây dựng logic cấu trúc các khái niệm “tếbào học” trong nội dung giáo trình môn Sinh học đại cương trường phổ thôngcủa nước Việt Nam dân chủ cộng hòa

Hiện nay, nhiều trường đại học trên thế giới có những nhóm tác giả đã vàđang nghiên cứu về lý thuyết graph, về sự chuyển hóa của lý thuyết graph vàtrong những lĩnh vực khoa học khác nhau

1.1.2.2 Ở Việt Nam

Từ năm 1971, giáo sư Nguyễn Ngọc Quang là người đầu tiên nghiên cứuchuyển hóa graph toán học thành graph dạy học và đã có nhiều công trình nghiêncứu được công bố trong lĩnh vực này Trong các công trình đó, giáo sư đã nghiêncứu những ứng dụng cơ bản của lý thuyết graph trong khoa học giáo dục, đặc

biệt trong lĩnh vực giảng dạy Hóa học Giáo sư đã hướng dẫn nhiều nghiên cứusinh và học viên cao học vận dụng lý thuyết graph để giảng dạy một số chươngmột số bài cụ thể của chương trình Hóa học ở trường phổ thông.

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

Năm 1983, tác giả Nguyễn Đình Bào nghiên cứu sử dụng graph để hướngdẫn ôn tập môn Toán Cùng thời gian đó, tác giả Nguyễn Anh Châu cũng nghiêncứu sử dụng graph hướng dẫn ôn tập môn Văn Các tác giả này đã sử dụng sơ đồgraph để hệ thống hóa kiến thức mà học sinh đã học trong một chương hoặctrong một chương trình nhằm thiết lập mối liên hệ các phần kiến thức đã học,giúp cho học sinh ghi nhớ lâu hơn

Năm 1987, Phạm Tư với sự hướng dẫn của giáo sư Nguyễn Ngọc Quang

đã nghiên cứu đề tài: “Dùng graph nội dung của bài lên lớp để dạy và học chương Nitơ – Photpho lớp 11 trường THPT” Đồng thời, tác giả cũng đã xây

dựng quy trình áp dụng phương pháp này cho GV và HS qua tất cả các khâu(chuẩn bị bài, lên lớp, tự học ở nhà, kiểm tra đánh giá) và đưa ra một số hìnhthức áp dụng trong dạy và học Hóa học Với thành công của Phạm Tư, lý thuyếtgraph đã được vận dụng như một phương pháp dạy học Hóa học thực sự có hiệuquả

Năm 1987, tác giả Nguyễn Chính Trung với đề tài 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 hóa graph toán học vào lĩnh vực giảng dạykhoa 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 THCS” Trong công trìnhnày, tác giả đã tìm hiểu và vận dụng phương pháp graph để phát triển tư duy củahọc sinh trong việc học tập Địa lý và rèn luyện kỹ năng khai thác sách giáo khoacũng như các tài liệu tham khảo khác

Trong lĩnh vực Sinh học, tác giả Nguyễn Phúc Chỉnh là người đầu tiên đisâu nghiên cứu một cách hệ thống về lý thuyết graph và ứng dụng lý thuyết graph

trong dạy học Giải phẫu – Sinh lý người Tài liệu chuyên khảo này là nội dungchính của luận án Tiến sĩ cấp nhà nước năm 2005.

Năm 2000, tại trường Đại học Vinh, tác giả Phan Thị Thanh Hội đã bảo vệ

thành công luận văn Thạc sĩ với 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 thể hiện mối quan hệ chặt chẽ giữa sinh vật với môi trường khi nghiêncứu các hệ thống ở các cấp độ khác nhau trong chương trình Sinh thái học Theotác giả, giảng dạy sơ đồ hóa mang tính hệ thống cao giúp học sinh dễ ghi nhớ, táihiện

Năm 2011, Võ Thị Thanh Tâm đã nghiên cứu và bảo vệ thành công luận

văn Thạc sĩ với đề tài: “Xây dựng và sử dụng sơ đồ để dạy học phần Di truyền học Sinh học 12 THPT” tại trường Đại học Vinh.

Năm 2012, cũng tại trường Đại học Vinh tác giả Phạm Thị Ngọc Ẩn cũng

đã bảo vệ thành công đề tài: “Xây dựng và sử dụng sơ đồ để dạy học chương II Sinh học 11 THPT”.

Trong những năm gần đây đã có nhiều tác giả là sinh viên, học viên vànghiên cứu sinh đã có nhiều đề tài nghiên cứu về lý thuyết graph cũng như nhữngứng dụng của nó vào giảng dạy ở một số chương, phần học cụ thể ở một số bộmôn khác nhau

Các công trình khoa học vận dụng lý thuyết graph vào dạy học ở trườngphổ thông của nhiều tác giả qua thời gian đã chứng minh rằng phương pháp dạyhọc bằng graph có thể áp dụng đối với tất cả các môn học, và nó thực sự là mộtphương pháp dạy học mang lại hiệu quả cao

1.1.3 Bản chất và vai trò của graph

1.1.3.1 Bản chất của graph

Theo từ điển Anh – Việt, graph (graph) có nghĩa là đồ thị - biểu đồ gồm

có một hoặc nhiều đường biểu thị sự biến thiên của các đại lượng

Nhưng từ graph trong lý thuyết graph lại bắt nguồn từ “Graphic” có nghĩa

là tạo ra 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 rènluyện tạo được những sơ đồ học tập ở trong tư duy của HS Trên cơ sở đó hìnhthành một phong cách tư duy khoa học mang tính hệ thống.

Graph dạy học bao gồm: + Graph nội dung

+ Graph hoạt động

1.1.3.2 Vai trò của graph

Theo Phan Thị Thanh Hội (2000), thì việc sử dụng graph trong dạy họcSinh học có những vai trò sau:

a Hiệu quả thông tin

Sinh học là một môn học nghiên cứu các đối tượng sống (đặc điểm cấutạo, quá trình sinh lý, sinh hóa, mối quan hệ giữa các tổ chức sống với nhau vàvới môi trường sống) thì graph là một kênh chuyển hóa thông tin có ưu thế tuyệtđối bởi những ưu việt 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 bằngcon đường tổng – phân – hợp tức là cùng một lúc vừa phân tích đối tượng nhậnthức 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 kháiquát hóa, hình thành khái niệm khoa học – sản phẩm của tư duy lý thuyết

- Graph cho phép phản ánh một cách trực quan cùng một lúc mặt tĩnh vàmặt động của sự vật hiện tượng theo không gian, thời gian Trong dạy học sinhhọc 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 đối tượngnghiên cứu

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

Hiệu quả này thể hiện rõ 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, ) vàkhả năng hình thành năng lực tự học cho HS Hiệu quả này lớn nhất khi việcgraph hóa nội dung tri thức do chính HS tiến hành HS sử dụng ngôn ngữ graph

để diễn đạt nội dung sách giáo khoa và tài liệu đọc được Đây là quá trình giacông hóa này đòi hỏi trình độ sử dụng thao tác logic

1.2 Cơ sở thực tiễn

1.2.1 Thực trạng sử dụng graph trong dạy học

Chúng tôi sử dụng phiếu trưng cầu ý kiến của 20 giáo viên thuộc 3 trườngTHPT ở tỉnh Hà Tĩnh: Trường THPT Cẩm Xuyên thuộc huyện Cẩm Xuyên,trường THPT Phan Đình Phùng thuộc thành phố Hà Tĩnh, trường THPT NguyễnTrung Thiên thuộc huyện Thạch Hà Kết quả thăm dò thu được:

Bảng 1.1 Kết quả điều tra về phương pháp giảng dạy của giáo viên

Từ số liệu ở bảng cho thấy các phương pháp được giáo viên thường xuyên

sử dụng lần lượt là: trực quan (85%), hỏi đáp (80%), nêu và giải quyết vấn đề(50%), thuyết trình (15%) Các phương pháp dạy học tích cực như graph, biểudiễn thí nghiệm, hợp tác theo nhóm có rất ít giáo viên sử dụng

Qua kết quả khảo sát kết hợp với việc trao đổi trực tiếp với các giáo viênchúng tôi nhận thấy rằng, hiện nay giáo viên sinh học ở các trường THPT đã sửdụng phương pháp dạy học tích cực với tần suất cao, tuy nhiên phương pháp dạyhọc graph vẫn còn ít người sử dụng Trong quá trình giảng dạy, một số giáo viêncòn sử dụng phương pháp mang tính chất cổ điển, chủ yếu là thuyết trình, hỏi

đáp theo kiểu “đưa khái niệm đến cho học sinh” chứ không phải là “hướng dẫn học sinh hình thành khái niệm” Chính vì vậy học sinh làm việc rất ít, máy móc

thụ động trong việc tiếp nhận kiến thức, chưa phát huy được tính tích cực chủđộng, chưa khái quát được nội dung bài giảng và chưa gắn các mục trong bài, cácbài trong chương và chương thành hệ thống kiến thức Bên cạnh đó, sự trình bàybài giảng của giáo viên chưa có sự sáng tạo rõ rệt, bài giảng chưa tận dụng đươc

những hiểu biết của học sinh qua thực tiễn đời sống và chưa gắn được giáo dụcmôi trường vào trong nội dung bài học.

Thực tế cho thấy không có một phương pháp nào là vạn năng hay là duynhất mà phải căn cứ cụ thể vào mục tiêu, nội dung của từng bài, yêu cầu nhậnthức và đặc điểm tâm lý học sinh, đôi khi người ta kết hợp nhiều phương pháp để

có một phương pháp mang lại hiệu quả dạy học cao nhất Sử dụng graph trongdạy học là một phương pháp mới và không được sử dụng thường xuyên, theochúng tôi do những nguyên nhân sau:

- Về phía chủ quan của người dạy: để sử dụng graph đòi hỏi giáo viên

phải nắm vững quy trình lập graph, thời gian đầu tư cho bài soạn nhiều và côngphu, trong khi đó giáo viên còn dành thời gian cho cuộc sống hàng ngày Mặtkhác, dạy học graph còn thiếu những nghiên cứu về phương pháp và biện pháp

sử dụng graph, nên việc thiết kế bài soạn theo phương pháp graph gặp rất nhiềukhó khăn

- Về phía khách quan: trong dạy học, việc sử dụng và thành công phương

pháp graph phụ thuộc rất nhiều vào mức độ tham gia thiết kế graph của học sinh,điều này đòi hỏi người học phải hoạt động, tìm tòi độc lập trong quá trình nhậnthức Trong bối cảnh học sinh đã quen với lối học thuộc lòng một cách thụ độngtheo vở ghi, không đọc sách giáo khoa, học theo thầy một cách máy móc, khôngchịu tư duy, suy nghĩ, không có thói quen sáng tạo chủ động trong việc tiếp thutri thức thì để tiến hành một bài giảng theo phương pháp graph cần rất nhiều thờigian và phương tiện kỹ thuật hỗ trợ Điều này, tại các trường phổ thông còn bộc

lộ mâu thuẫn do thời gian của một tiết học ngắn, cơ sở vật chất chưa được trang

bị một cách đầy đủ như phòng học, máy chiếu

Chính vì những nguyên nhân trên mà phương pháp graph hiện nay cònđược sử dụng rất ít ở các trường THPT, điều này phần nào hạn chế việc nâng caochất lượng dạy và học

1.2.2 Phân tích cấu trúc nội dung phần Sinh học tế bào chương trình Sinh học 10 THPT

1.2.2.1 Về cấu trúc chương trình

Có 2 bộ sách giáo khoa Sinh học 10 tương ứng với 2 chương trình: cơ bản

và nâng cao Do sự khác nhau về mục tiêu giáo dục mà thời lượng và nội dunggiữa 2 chương trình có khác nhau, trong đó cuốn nâng cao có thời lượng nhiềuhơn, đi sâu hơn về lý thuyết, thực hành, thí nghiệm và những vấn đề lý thuyếtliên quan tới kỹ thuật, công nghệ, sản xuất

Bảng 1.2 Thời lượng chương trình Sinh học 10 Nội dung chương trình Sinh học 10 Chuẩn Nâng cao

- Phần I: Giới thiệu chung về thế giới sống

- Phần II: Sinh học tế bào

- Phần III: Sinh học vi sinh vật

- Ôn tập kiểm tra

- Chương I: Thành phần hoá học của tế bào

- Chương II: Cấu trúc của tế bào

- Chương III: Chuyển hoá vật chất và năng

lượng trong tế bào

- Chương IV: Phân bào

và cuối cùng là sự phân chia tế bào (chương IV)

Nội dung phần SHTB ở chương trình sinh học 10 được thể hiện ở bảng 1.4

Bảng 1.4 Nội dung phần Sinh học tế bào - Sinh học 10

Bài 4:

Cacbohidrat và lipit

1

- Các loại đường đơn, đường đôi,đường đa và chức năng của từng loạitrong cơ thể sinh vật

- Lipit và chức năng của từng loạilipit

Bài 5: Protein 1

- Mức độ cấu trúc của protein

- Chức năng của các loại protein

- Các nhân tố ảnh hưởng đến chứcnăng của protein

Bài 6: Axit

- Cấu tạo của 1 nucleotit

- Mô tả và phân biệt được cấu trúcphân tử ADN, ARN, chức năng củachúng

- Nêu đặc điểm của tế bào nhân sơ

- Cấu trúc, chức năng của các bộphận cấu tạo nên tế bào nhân sơ

Bài 8, 9, 10: Tếbào nhân thực 3

- Đặc điểm chung của tế bào nhânthực

- Cấu trúc và chức năng của các bộphận cấu tạo nên tế bào nhân thực

- Thấy được tính thống nhất của tếbào nhân thực

Bài 11: Vận chuyển các chấtqua màng sinh

1 - Cơ chế vận chuyển thụ động, chủ

động, xuất bào- nhập bào

- Từ đó, vận dụng giải thích các hiện

chất tượng thực tế.

Bài 12: Thực hành thí nghiệm

co và phản co nguyên sinh

1

- Điều khiển sự đóng mở của khíkhổng thông qua điều khiển mức độthẩm thấu ra vào tế bào

1

- Cấu trúc, chức năng của enzim

- Cơ chế tác động của enzim

- Ảnh hưởng của nhân tố môi trườngđến hoạt động của enzim

- Cơ chế điều hòa chuyển hóa vậtchất của tế bào bằng enzim

Bài 15: Thực hành: Một số thí nghiệm về enzim

1

- Đánh giá được mức ảnh hưởng củamôi trường lên hoạt tính enzimcatalaza

Bài 16: Hô hấp

- Hô hấp tế bào là gì? Vai trò của hôhấp tế bào đối với các quá trình traođổi chất trong tế bào

- Các giai đoạn của hô hấp tế bào.Bài 17: Quang

- Quang hợp, những sinh vật có khảnăng quang hợp

- Các pha trong quang hợp

Chương IV:

Phân bào

Bài 18: Chu kì

tế bào và quátrình nguyênphân

1 - Quá trình giảm phân và ý nghĩa của

giảm phân trong chọn giống và tiếnhóa

- Phân biệt nguyên phân và giảmphân.

Bài 20: Thực hành: Quan sát các kì của nguyên phân trên tiêu bản rễ hành

1

- Quan sát, làm tiêu bản hiển vi

- Nhận biết được các kì nguyên phân,

vẽ được các kì của nguyên phân quansát dưới kính hiển vi

1.2.3 Khả năng graph hóa kiến thức

Để sử dụng phương pháp graph trong dạy học SHTB, trước hết người giáoviên phải nắm vững cấu trúc hệ thống từng chương, từng bài, từng mục

Người GV phải biết kích thích sự hứng thú học tập và phát triển tư duysáng tạo cho HS Muốn vậy phải làm sao cho bài giảng của mình sinh động, hấpdẫn và sâu sắc, kiến thức phải liên hệ được kiến thức ngoài SGK và liên hệ kiếnthức SGK với thực tiễn đời sống nhằm làm cho phong phú thêm kiến thức choHS

Trong giờ dạy, GV phải biết tạo ra những tình huống có vấn đề bằngnhững câu hỏi đúng lúc, gây được sự tò mò cho HS, kích thích các em trả lời đểgiải quyết vấn đề, câu trả lời có thể các em phải vận dụng kiến thức thực tiễn,kiến thức cũ đã học hay trong SGK và các tài liệu khác GV gợi ý cho các em điđúng chủ đề và trả lời đúng câu hỏi, khi giải quyết được vấn đề kiến thức của các

em sẽ được tăng thêm một mức Muốn làm được như vậy, GV cần chỉ dẫn chuđáo cho HS cách giải quyết vấn đề từng bước một, mặt khác phải hình thành vàrèn luyện cho các em kỹ năng nghiên cứu SGK

Trong mỗi bài giảng cần định hướng cho HS mục nào có thể dùng graph,lập graph trong tình huống nào là hợp lý và có hiệu quả nhất

GV phải dần hình thành cho các em khả năng tự xây dựng graph thể hiệnnội dung của một phần nào đó và cách nhớ bài học theo ngôn ngữ graph, đọcđược nội dung từ graph

Tóm lại, SHTB là phần kiến thức có thể sử dụng phương pháp graph mộtcách hợp lý bởi hệ thống của các kiến thức có thể sử dụng phương pháp graph

một cách hợp lý bởi hệ thống của các kiến thức và mối quan hệ qua lại giữa cácyếu tố trong chương trình cũng như các quan hệ tác động tương hỗ giữa cácnhóm kiến thức với nhau.

Để tổ chức bài giảng theo phương pháp graph đạt hiệu quả cao nhất, GV

có thể hướng dẫn các em đi theo các bước sau:

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG GRAPH TRONG DẠY HỌC

PHẦN SINH HỌC TẾ BÀO SINH HỌC 10 THPT

2.1 Xây dựng graph dạy học phần Sinh học tế bào

2.1.1 Các nguyên tắc xây dựng graph trong dạy học

Các nguyên tắc xây dựng graph dạy học là những nguyên lý, nhữngphương châm chỉ đạo việc thiết kế graph nội dung và graph hoạt động dạy học.Dựa vào các nguyên tắc này để xác định nội dung, phương pháp, cách tổ chức,tính chất và tiến trình của việc thiết kế graph nhằm thực hiện mục đích dạy họcphù hợp với những quy luật khách quan

Theo TS Nguyễn Phúc Chỉnh, khi thiết kế graph trong dạy học cần thựchiện theo những nguyên tắc sau:

Sách giáo khoa Nguồn cung cấp thông tin chủ yếu

HS thảo luận trước

lớp về kết quả đã

lập được

Sản phẩm của HS tự nghiên cứu tài liệu SGK,

tự gia công tài liệu thu được

GV chính xác hóa

các graph

HS lĩnh hội được lượng kiến thức mới, lượng thông tin đầy đủ, rèn luyện được khả năng tự học vớ thao tác tư duy logic

2.1.1.1 Nguyên tắc thống nhất giữa mục tiêu – nội dung – phương pháp dạy học

Nguyên tắc này đòi hỏi khi thiết kế graph dạy học phải thống nhất được bathành tố cơ bản của quá trình dạy học là mục tiêu, nội dung và PPDH Ba thành

tố đó tác động qua lại với nhau một cách hữu cơ, giải quyết tốt mối quan hệ nàyquá trình dạy học sẽ đạt hiệu quả cao

Mục tiêu của bài học được xác định chủ yếu dựa vào nội dung bài học, đặcđiểm tâm lý nhận thức của HS và năng lực sư phạm của GV Mục tiêu và nộidung kiến thức là cơ sở để xác định PPDH phù hợp, theo hướng phát huy cao độ

óc tư duy tìm tòi khám phá của HS để đạt được những mục tiêu đã đề ra

Khi thiết kế graph dạy học, người thiết kế phải trả lời được những câu hỏisau: Thiết kế graph để làm gì? Graph được thiết kế như thế nào? Việc sử dụnggraph như thế nào để có hiệu quả?

Thống nhất mục tiêu, nội dung và PPDH trong quá trình thiết kế và sửdụng graph là đặt ra và trả lời được những câu hỏi trên Có như vậy mới thiết kếđược những graph đạt yêu cầu của nội dung một bài học không những về logickhoa học mà còn đảm bảo mục đích và cách sử dụng những graph đó

2.1.1.2 Nguyên tắc thống nhất giữa toàn thể và bộ phận

Theo nguyên tắc này thì người thiết kế gaph phải quán triệt tư tưởng tiếpcận cấu trúc – hệ thống nội dung chương trình Quán triệt tư tưởng tiếp cận cấutrúc - hệ thống là khi thiết kế graph dạy học SHTB cần phải trả lời được các câuhỏi sau:

- Thiết kế graph dạy học cho hệ thống nào?

- Có bao nhiêu yếu tố thuộc hệ thống? Đó là những yếu tố nào?

- Các yếu tố trong hệ thống liên hệ với nhau như thế nào?

- Quy luật nào chi phối mối quan hệ của các yếu tố trong hệ thống?

Trả lời các câu hỏi này, chúng ta sẽ xác định được các đỉnh của graph vàcác mối liên hệ giữa các đỉnh Đặc biệt xác định mối quan hệ về mặt cấu trúc vàchức năng giữa các đỉnh theo quy luật nhất định của tự nhiên

2.1.1.3 Nguyên tắc thống nhất giữa cụ thể và trừu tượng

Những đối tượng có tính cụ thể (hình dạng ngoài của sinh vật ) thìnhững hình ảnh của đối tượng sẽ tạo ra những biểu tượng trong nhận thức Cònnhững đối tượng mang tính trừu tượng (không nhận biết trực tiếp được bằng cácgiác quan) có thể thông qua các mô hình để tạo ra những biểu tượng cụ thể hơncủa đối tượng

Graph là một trong những loại mô hình có thể mô hình hoá các đối tượng

cụ thể và cụ thể hóa các đối tượng trừu tượng trở thành mô hình cụ thể trongnhận thức Sử dụng graph trong dạy học thì đối với quá trình nhận thức của HS, ởgiai đoạn đầu graph có tác dụng chuyển từ cái cụ thể thành cái trừu tượng và nótrở thành cái trừu tượng xuất phát Còn trong giai đoạn tái sinh cụ thể, graph cótác dụng chuyển từ cái trừu tượng thành cụ thể Như vậy dùng graph thống nhấtgiữa cái cụ thể và cái trừu tượng trong tư duy sẽ làm cho hoạt động tư duy hiệuquả hơn

Khi thiết kế graph dạy học cần xác định rõ mối quan hệ giữa cụ thể vàtrừu tượng của từng đối tượng riêng biệt, để từ đó có những giải pháp hữu hiệu.Đảm bảo nguyên tắc này người thiết kế cần phải xác định rõ cái cụ thể và cái trừutượng trong từng đối tượng để định hướng nhận thức cho HS Thống nhất đượchai mặt này sẽ hình thành tư duy hệ thống, phát triển năng lực sáng tạo của HSnhằm phát triển tư duy cụ thể và tư duy trừu tượng

2.1.1.4 Nguyên tắc thống nhất giữa dạy và học

Thống nhất giữa dạy và học bằng graph tức là trong khâu thiết kế và sửdụng graph phải thể hiện rõ vai trò tổ chức, chỉ đạo của GV để phát huy tính tíchcực, tự lực của HS trong quá trình lĩnh hội tri thức

Đối với GV, sử dụng graph để truyền thụ kiến thức cho HS, hoặc tổ chức

HS tự thiết lập các graph để rèn luyện cho HS những thói quen của tính tích cực

và tự lực

Đối với HS, sử dụng graph trong học tập như một phương tiện tư duy, qua

đó hình thành những phẩm chất tư duy như: tính tích cực, tính độc lập trong suynghĩ, trong hành động, trong nghiên cứu và trong tu dưỡng; hình thành tính sángtạo trong học tập và trong cuộc sống

Thực hiện nguyên tắc thống nhất giữa dạy và học, GV không phải sử dụnggraph như một sơ đồ minh họa cho lời giảng mà là biết tổ chức HS tìm tòi thiết

kế graph phù hợp với nội dung học tập, vừa phát triển tư duy phân tích, so sánh,tổng hợp, khái quát hóa và hệ thống hóa kiến thức bằng graph thông qua mốiquan hệ giữa cấu trúc và chức năng của các thành phần trong tế bào và sự thốngnhất trong các hoạt động sinh lý của tế bào

2.1.2 Quy trình xây dựng graph trong dạy học Sinh học tế bào

2.1.2.1 Quy trình lập graph nội dung

Graph nội dung là tập hợp những yếu tố thành phần của một nội dung trídục và mối liên hệ bên trong giữa chúng với nhau, đồng thời diễn tả cấu trúclogic của nội dung dạy học bằng một ngôn ngữ trực quan, khái quát và súc tích

Như vậy graph nội dung là graph phản ánh một cách khái quát, trực quancấu trúc logic phát triển bên trong của một tài liệu

Trong giảng dạy, không phải bất kỳ nội dung chương trình nào cũng cókhả năng và nhất thiết phải thiết lập graph, mà tùy theo từng nội dung chươngtrình có khả năng thiết lập được graph hay không và có nên sử dụng phươngpháp graph hay không? Câu hỏi này đặt ra cho GV cần thiết phải lựa chọn kỹnhững bài, những tổ hợp kiến thức có khả năng và nên lập graph nội dung Saukhi đã lựa chọn được thì khi thiết lập graph cần tuân thủ theo các bước sau:

Hình 2.1 Quy trình lập graph nội dung

Bước 1 Xác định các đỉnh của graph

Đó là việc phải tìm ra những đơn vị kiến thức cơ bản của một bài học.Mỗi đơn vị kiến thức cơ bản này khi đứng trong graph sẽ trở thành một đỉnh củagrap Đỉnh của graph chính là bản danh mục các đơn vị kiến thức cần cung cấpcho HS

Bước 2 Thiết lập các cung

Đây chính là bước thiết lập các mối quan hệ giữa các đỉnh của graph, đó làmối liên hệ của các đơn vị kiến thức Các cung này được biểu hiện bằng các mũitên thể hiện tính logic của nội dung Các mối liên hệ đó phải đảm bảo tính logickhoa học, đảm bảo những quy luật khách quan và đảm bảo tính hệ thống của nộidung kiến thức

Nếu xét thấy các mối quan hệ của các đỉnh hợp lý thì chuyển sang bước 3

để sắp xếp các đỉnh và cac cung lên một mặt phẳng Nếu các mối quan hệ khônghợp lý thì quay trở lại bước 1 để xác định các đỉnh của graph cho hợp lý

Bước 3 Bố trí các đỉnh và các cung lên một mặt phẳng

Khi đã xác định các đỉnh (các đơn vị kiến thức) và mối quan hệ giữachúng, có thể xếp các đỉnh lên mặt phẳng theo một logic khoa học và phải đảmbảo những yêu cầu sau:

- Phải chú ý đến tính khoa học, nghĩa là phải phản ánh được tính logicphát triển bên trong tài liệu SGK

- Phải đảm bảo tính sư phạm: dễ thực hiện với GV, đồng thời dễ hiểu đốivới HS, đảm bảo tính trực quan cao, không nên lập các graph phức tạp, rắc rốilàm cho HS khó hiểu hơn

Đối với những nội dung có nhiều mối quan hệ giữa các đơn vị kiến thứchoặc giữa các đối tượng nghiên cứu, việc xác định các cung có thể được thựchiện bằng cách lập bảng ma trận

Với quy trình trên, GV có thể dễ dàng tổ chức HS lập được các graph nộidung đa dạng và phong phú

Ví dụ: Lập graph nội dung bài “Tế bào nhân sơ”

Bước 1:

Phân tích cấu trúc nội dung của bài để xác định các đỉnh của graph Trọngtâm của bài là mô tả cấu trúc tế bào nhân sơ Vì vậy các thành phần cấu trúc nên

tế bào được xác định là các đỉnh của graph, đó là:

+ Thành phần thứ nhất: Thành tế bào, màng sinh chất, lông và roi

Hình 2.2 Graph thành phần tế bào nhân sơ

2.1.2.2 Quy trình lập graph hoạt động

Graph hoạt động là graph mô tả trình tự các hoạt động sư phạm theo logichoạt động nhận thức, nó được xác định trên cơ sở của graph nội dung kết hợp với

Tế bào nhân sơ

Thành tế bào, màng sinh chất,

lông và roi

Vùng nhân

Tế bào chất

các thao tác sư phạm của GV và hoạt động học của HS ở trên lớp, bao gồm cảviệc sử dụng các phương pháp, biện pháp và phương tiện dạy học Về thực chấtgraph hoạt động được xem là mô hình khái quát và trực quan của giáo án.

Lập graph hoạt động tức là xác định các phương án khác nhau để triểnkhai bài học Việc này phụ thuộc vào graph nội dung và quy luật nhận thức Loạigraph hoạt động giúp biết được trình tự thực hiện các hoạt động, hoạt động nàothực hiện trước và hoạt động nào phải thực hiện tiếp theo

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

Đây là bước đặt ra những yêu cầu cần đạt được về kiến thức, kỹ năng vàthái độ của HS sau mỗi bài học Mục tiêu khi đưa ra phải dựa trên nội dung bàhọc, năng lực nhận thức của HS

Bước 2: Xác định các hoạt động

Xác định trong bài học đó có những hoạt động day – học nào, mỗi hoạtđộng 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 đạtđược mục tiêu

Bước 4: Lập graph hoạt động

Dùng “bài toán con đường ngắn nhất” để lập graph hoạt động dạy họctheo hướng tối ưu hoá bài học

Sau khi xác định được các hoạt động và các thao tác của một bài học, GVlập grap hoạt động dạy học mô tả diễn biến chính của bài học

Có thể mô hình hóa các bước trong quy trình lập graph hoạt động như sau:

Bước 1 Xác định mục tiêu của bài học

Bước 2 Xác định các hoạt

động

Bước 3 Xác định các thao tác trong mỗi hoạt động

29

Hình 2.3 Quy trình lập graph hoạt động

Ví dụ: Lập graph hoạt động của bài “Cacbohi đrat và Lipit”

Bước 1: Xác định mục tiêu bài học

Học xong bài này, HS phải đạt được những yêu cầu sau:

- HS phân biệt được sự khác nhau về cấu trúc, chức năng của các loạiđường đơn, đường đôi, đường đa trong cơ thể sống

- Kể tên được các loại lipit, cấu trúc và chức năng của các loại lipit

Phương tiện dạy học

- Hình 4.1, 4.2 trong SGK

- Hình 10.2 (cấu trúc màng tế bào) trong SGK

- Hình vẽ về công thức cấu tạo của mỡ, dầu và phôtpholipit

Bước 2: Xác định các hoạt động

Bài có 4 hoạt động chính:

- Tìm hiểu cấu trúc của các loại Cacbohiđrat

- Tìm hiểu chức năng của các loại Cacbohi đrat

- Tìm hiểu cấu trúc của Lipit

- Tìm hiểu chức năng của Lipit

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

(4 loại đại phân tử: Cacbohiđrat, Lipit, Protein, Axit nuclêic)

- Đặc điểm chung của nhóm các hợp chất hữu cơ?

(Được cấu trúc theo nguyên tắc đa phân do nhiều đơn phân kết hợp lại)T3 GV treo tranh vẽ hình 4.1 yêu cầu HS quan sát

T4 HS đọc lệnh trong SGK; nghiên cứu nội dung mục I.1

GV lập graph: Các loại Cacbohiđrat (đường) và chức năng

T2 GV yêu cầu HS nêu các đặc tính của lipit?

(+ Kị nước; + Không có cấu trúc theo nguyên tắc đa phân)

T3 HS quan sát hình 4.2; trả lời câu hỏi: - Mỡ gồm những thành phầnnào?

T4 HS quan sát tranh vẽ hình 10.2 (màng tế bào có lớp photpholipit).T5 Lập graph một số loại lipit (Xem phụ lục 2.4)

Hoạt động 4

T1 GV đặt câu hỏi : - Chức năng của các loại lipit đối với cơ thể sống?T2 HS thảo luận trả lời

Bước 4: Lập graph hoạt động

Hình 2.4 Graph hoạt động bài Cacbohidrat và Lipit 2.2 Sử dụng phương pháp trong dạy học phần Sinh học tế bào

2.2.1 Các loại graph trong dạy học phần Sinh học tế bào

2.2.1.1 Graph nội dung của kiến thức về thành phần hóa học của tế bào

Trong SGK sinh học 10, thành phần hoá học của tế bào được giới thiệutheo cấp tổ chức từ nguyên tử tới phân tử rồi đến các đại phân tử hữu cơ Từ đơngiản (Các nguyên tố hoá học và nước) đến phức tạp dần (Cacbohiđrat và lipit ->Protein -> Axit nucleic) Qua các bài học của chương này, HS sẽ thấy được cácđặc điểm của sự sống ở cấp tế bào là do các đặc điểm của các đại phân tử cấu tạonên tế bào quy định Sự tương tác của các đại phân tử bên trong tế bào tạo nên

sự sống Tuy nhiên, đặc điểm của các đại phân tử hữu cơ lại được quy định bởicác đặc điểm của các nguyên tố hoá học cấu trúc nên chúng và chính cấu trúcnguyên tử của các nguyên tố lại quyết định đặc tính líhoá học của nguyên tố Cóthể dùng graph để mô tả thành phần các nguyên tố hoá học và các chất hữu cơvới chức năng của chúng Những graph này thường là những graph có hướnghoặc graph hình cây

Ví dụ:

Hình 2.5 Graph các nguyên tố hóa học xây dựng nên tế bào

2.2.1.2 Graph nội dung của kiến thức về cấu trúc tế bào

Nguyên tố hóa học xây dựng nên tế bào

Nguyên tố chủ yếu

C, H, O, N…

Nguyên tố đa lượng

Ca, P, S, Mg, Na… Nguyên tố vi lượngCu, Fe, Mn, F …

Là nguyên tố chủ yếu

của các hợp chất hữu

cơ xây dựng nên tế bào

Tồn tại dưới dạng ion hoặc có trong các thành phần hữu cơ

Tham gia vào cấu trúc nên các enzim, vitamin…

Kiến thức về cấu trúc tế bào là loại kiến thức mô tả hình dạng, cấu tạo,hoạt động của các bào quan Chương II - Cấu trúc tế bào (Sinh học 10) được sắpxếp theo hệ thống: Từ cấu trúc của tế bào nhân sơ đến tế bào nhân thực Ở tế bàonhân sơ, các thành phần được sắp xếp theo trật tự từ ngoài vào trong (lông và roi,thành tế bào, màng sinh chất -> tế bào chất -> vùng nhân) Tế bào nhân thực, cácthành phần được sắp xếp theo trật tự nhất định về chức năng: Các thành phầnthực hiện chức năng di truyền ( nhân, riboxom, khung xương tế bào, trung thể) ->chức năng chuyển hoá năng lượng (ti thể, lục lạp) -> chức năng tổng hợp và vậnchuyển các chất (lưới nội chất, bộ máy Golgi, lizoxom) -> chức năng trao đổichất và trao đổi thông tin (màng sinh chất) ->chức năng bảo vệ (thành tế bào).Tuy nhiên có thể sắp xếp các thành phần tế bào theo hệ thống cấu trúc: Cấu trúcngoài màng tế bào (thành tế bào), màng sinh chất, tế bào chất (với các bào quan

có màng kép, các bào quan có màng đơn, bào quan không có màng) Cuối cùng

là sự trao đổi chất qua màng sinh chất được trình bày theo trật tự: Thụ động, chủđộng, xuất nhập bào

Khi dạy - học chương này có thể dùng graph để thể hiện mối quan hệ giữacấu trúc và chức năng của các bào quan HS thường khó nhớ chức năng của từngbào quan vì vậy thiết kế những graph có hướng hoặc hình cây đơn giản giúp cho

Có màng kép, màng trong ăn sâu vào

tế bào chất tạo nhiều nếp gấp

Chứa eznzim xúc tác quá trình oxi hóa trong hô hấp

Trong chất nền chứa phân tử AND dạng vòng và riboxom

Phân giải chất hữu cơ thành chất vô cơ giải phóng năng lượng (ATP) cung cấp cho hoạt động của tế bào

Có vai trò trong di truyền ngoài nhân