Chương 1: Cở sở lí luận và thực tiễn của đề tài Chương 2: Thiết kế và sử dụng Grap trong dạy học Sinh học 11 Chương 3: Thực nghiệm sư phạm Kết luận và khuyến nghi ̣ 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chƣơng 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.Tổng quan về lí thuyết Grap 1.Khái niệm về Grap Theo từ điển Anh – Việt, grap( graph) có nghĩa là đồ thị - biểu đồ gồm có một đường hoặc nhiều đường biểu diễn sự biến thiên của các đại lượng. Nhưng từ Grap trong lí thuyết Grap lại bắt nguồn từ từ “ Graphic” nghĩa là tạo ra một hình ảnh rõ ràng, chi tiết, sinh động trong tư duy [1]. Grap có nguồn gốc là một trong những lí thuyết thuộc chuyên ngành toán học, sau đó đã được nghiên cứu trong các lĩnh vực khoa học khác. Trên thế giới và ở Việt Nam đã có nhiều tác giả nghiên cứu chuyển hóa Grap toán học vào dạy học với vai trò như một phương pháp dạy học.Cơ sở khoa học của việc chuyển hoá Grap toán học thành Grap dạy học Việc chuyển hóa Grap toán hoc thành Grap dạy học dựa trên những cơ sở khoa học sau: cơ sở toán học (lí thuyết Grap), cơ sở triết học( phương pháp tiếp cận cấu trúc – hệ thống), cơ sở tâm lí học sư phạm, cơ sở lí luận dạy học.
*Cơ sở toán học Một Grap gồm một tập hợp các điểm (gọi là đỉnh) và một tập hợp các đoạn thẳng (gọi là cạnh) hay đoạn cong (gọi là cung). Mỗi cạnh (cung) nối với hai đỉnh khác nhau, và hai đỉnh khác nhau được nối bằng nhiều nhất 1 cạnh.[27] Nội dung chính của lí thuyết Grap là các cạnh của Grap thẳng hay cong, dài hay ngắn, các đỉnh ở vị trí nào không phải là điều quan trọng mà điều bản chất là grap có bao nhiêu đỉnh, bao nhiêu cạnh, đỉnh nào được nối với đỉnh nào, từ đó chia grap thành: Grap có hướng và Grap vô hướng; Grap về chu trình; Grap hình cây. 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com +Grap vô hướng: Nếu mỗi cạnh của Grap không phân biệt điểm đầu và điểm cuối thì đó là Grap vô hướng. +Grap có hướng: Nếu với mỗi cạnh của Grap, ta phân biệt hai đầu, một đầu là gốc và một đầu là cuối thì đó là Grap có hướng.
Grap vô hướng và grap có hướng Trong dạy học, người ta quan tâm nhiều đến Grap có hướng vì Grap có hướng cho biết cấu trúc của đối tượng nghiên cứu. Ví dụ: Grap cấu trúc tế bào nhân thực Tế bào nhân thực Tế bào chất Màng sinh chất Nhân tế bào Hình 1. Grap cấu trúc tế bào nhân thực +Grap về chu trình: Trong một Grap nếu có một dãy cạnh nối tiếp nhau (hai cạnh nối tiếp là hai 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 grap về các chu trình hay các vòng tuần hoàn. 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Kì trung Kì trước gian Kì cuối Kì giữa Kì sau Giai đoạn phân bào Hình 1. Chu kì tế bào +Grap hình “cây”: là một Grap liên thông không có chu trình. Khảo sát về cây là một nội dung quan trọng của lí thuyết Grap và có nhiều ứng dụng trong thực tiễn.
Có hai loại cây là cây đa phân và cây nhị phân. Cây đa phân là cây có có số cạnh của một đỉnh trong cây là không xác định. Cây nhị phân có gốc sao cho mọi đỉnh đều có nhiều nhất hai cạnh. Cây đa phân và cây nhị phân Trong dạy học Sinh học, cây đa phân thường được dùng để mô tả mối quan hệ giữa câu trúc và chức năng, cây phát sinh chủng loại.
Cây nhị phân thường được dùng để lập sơ đồ phân nhánh như xác định các kiểu giao tử của cơ thể có nhiều cặp gen dị hợp. 11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Như vậy, với các nội dung cơ bản trên, lí thuyết Grap có thể được chuyển hoán thành một phương pháp dạy học chung đem lại hiệu quả trong việc nâng cao chất lượng day – học. Xu hướng này có nhiều tiềm năng bồi dưỡng HS phương pháp tư duy hệ thống và phương pháp tự học. *Cơ sở triết học Cơ sở triết học của việc chuyển hóa Grap toán học thành Grap dạy học là phương pháp tiếp cận cấu trúc – hệ thống.
Lí thuyết Grap là một luận thuyết nhằm nghiên cứu và giải quyết các vấn đề theo một quan điểm toàn vẹn. Hệ thống là một tập hợp các yếu tố liên hệ với nhau tạo thành sự thống nhất ổn định như một chỉnh thể, có những thuộc tính và tính quy luật tổng hợp. Tiếp cận cấu trúc – hệ thống là cách thức xem xét đối tượng như một hệ toàn vẹn, phát triển động, là cách phát hiện ra lôgic phát triển của đối tượng lúc sinh ra đến lúc trở thành một hệ toàn vẹn. Phương pháp tiếp cận cấu trúc – hệ thống là sự thống nhất giữa hai phương pháp phân tích cấu trúc và tổng hợp hệ thống, nghĩa 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.
Phân tích cấu trúc và tổng hợp hệ thống luôn gắn liền với nhau. Các yếu tố của hệ thống 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 rời trong quá trình tiếp cận cấu trúc – hệ thống. Chuyển hóa Grap toán học thành Grap dạy học phải được thực hiện theo nguyên tắc cơ bản của lí thuyết hệ thống để xác định các đỉnh của một Grap trong một hệ thống mang tính lôgic khoa học, qua đó thiết lập được các mối quan hệ của các yếu tố cấu trúc trong một tổng thể.
12 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com *Cơ sở tâm lí dạy học Trong quá trình dạy học, hoạt động học tập của HS là quá trình tiếp nhận thông tin, tri thức khoa học để hình thành tri thức của cá nhân. HS sẽ khái quát hóa, trừu tượng hóa và cuối cùng là mô hình hóa những thông tin tri giác được để ghi nhớ theo mô hình. Mô hình hóa là một hoạt động học tập, giúp con người diễn đạt lôgic nội dung một cách trực quan. Qua mô hình, các mối liên hệ của nội dung 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 Grap trong dạy học thực chất là hành động mô hình hóa, tạo ra các đối tượng nhân tạo tương tự về một mặt nào đó đối với đối tượng hiện thực để tiện cho việc nghiên cứu [1] *Cơ sở lí luận dạy học Theo lí thuyết thông tin, quá trình dạy học tương ứng với một hệ thông báo gồm ba giai đoạn: truyền và nhận thông tin; xử lí thông tin; lưu trữ và vận dụng thông tin. Truyền thông tin không chỉ từ GV đến HS mà còn truyền từ HS đến GV, giữa HS với HS hoặc giữa HS với các phương tiện dạy học (sách, đồ dùng dạy học. Như vậy, giữa các chủ thể của quá trình dạy học, giữa HS và các phương tiện dạy học đều có các đường (kênh) để truyền 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 truyền tải thông tin nhanh nhất, hiệu quả nhất. Grap có tác dụng mô hình hóa 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 grap có tác dụng nâng cao hiệu quả truyền thông tin, xử lí thông tin và lưu giữ thông tin nhanh chóng và chính xác hơn. 13 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.Grap dạy học Phương pháp Grap trong dạy học là phương pháp tổ chức quá trình dạy học tạo ra các sơ đồ học tập ở trong tư duy của HS.
Trên cơ sở đó, hình thành một phong cách tư duy khoa học mang tính hệ thống. Sử dụng grap trong dạy học, thực chất là hoạt động mô hình hóa, tạo ra những đối tượng nhân tạo tương tự về một mắt nào đó đối với hiện thực để tiện cho việc học tập nghiên cứu. Theo Nguyễn Ngọc Quang (1989), trong mỗi hoạt động bao giờ cũng có hai mặt đó là mặt “tĩnh” và mặt “động”. Trong dạy học, mặt “tĩnh” là nội dung kiến thức, còn mặt “động là là các hoạt động của GV và HS trong quá trình hình thành tri thức.
Có thể mô tả mặt tĩnh của hoạt động dạy học bằng “grap nội dung” và mô tả hoạt động bằng “Grap hoạt động” [32]. Như vậy Grap được sử dụng trong dạy học bao gồm: Grap nội dung và Grap hoạt động. Giữa Grap nội dung và Grap hoạt động có mối qua lại. *Grap nội dung: - Grap nội dung là Grap phản ánh một cách khái quát, trực quan cấu trúc lôgic phát triển bên trong của một tài liệu.
Hay nói cách khác, grap nội dung là một tập hợp các yếu tố thành phần của một nội dung trí dục và mối liên hệ bên trong giữa chúng với nhau, đồng thời diễn tả lôgic của nội dung dạy học bằng một ngôn ngữ trực quan, khái quát. Grap nội dung có thể được chia thành Grap nội dung thành phần kiến thức và Grap nội dung bài học. *Grap hoạt động: Grap hoạt động được xây dựng trên cơ sở của Grap nội dung kết hợp với các thao tác sư phạm của GV và hoạt động học của HS ở trên lớp, bao gồm cả việc sử dụng các phương pháp, biện pháp và phương tiện dạy học [3]. 14 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Thực chất của Grap hoạt động dạy học là mô hình khái quát và trực quan của giáo án.
Grap hoạt động là một dạng algorit hoát hoạt động dạy – học theo phương pháp đường găng (con đường tối ưu). Dựa trên kết quả phân tích cấu trúc nội dung bài học và tâm lí nhận thức của HS, GV xác định lôgic các hoạt động dạy học một cách khoa học Trong khâu chuẩn bị bài học, GV phải phân tích hệ thống các hoạt động sư phạm thành các yếu tố cấu trúc của bài học, đó là các “hoạt động” và tổng hợp các hoạt động đó trong hệ thống hoàn chỉnh, thống nhất [3]. Mỗi hoạt động (H) gồm nhiều thao tác (T),cho nên nếu chỉ xét về mặt kĩ thuật, H là tổng các T.