ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Lí do chọn đề tài Nghị quyết số 29-NQ/TW ngày 4/11/2013 Hội nghị Trung ương 8 khóa XI về đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo đã chỉ rõ: “Tiếp tục đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy và học theo hướng hiện đại; phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo và vận dụng kiến thức, kĩ năng của người học; khắc phục lối truyền thụ áp đặt một chiều, ghi nhớ máy móc. Tập trung dạy cách học, cách nghĩ, khuyến khích tự học, tạo cơ sở để người học tự cập nhật và đổi mới tri thức, kĩ năng, phát triển năng lực. Chuyển từ học chủ yếu trên lớp sang tổ chức hình thức học tập đa dạng, chú ý các hoạt động xã hội, ngoại khóa, nghiên cứu khoa học”.0 đã chỉ ra rằng con người chúng ta có thể học mọi lúc, mọi nơi, kiến thức học sinh lĩnh hội được không chỉ bó hẹp trong không gian trường học.
Đặc biệt trong giai đoạn này dịch bệnh COVID-19 làm ảnh hưởng rất lớn đến việc học của các em, thì việc bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng làm việc theo nhóm giúp tác động tích cực đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh. Thực tiễn cho thấy, việc ứng dụng graph vào DH đã được nhiều tác giả nghiên cứu, đề xuất nhiều giải pháp cải tiến đổi mới PPDH để không ngừng nâng cao chất lượng DH. Đặc biệt những ưu việt của việc sử dụng graph vào dạy học Sinh học, qua đó vừa rèn luyện cho HS tư duy hệ thống thông qua tư duy qui nạp và tư duy diễn dịch; đồng thời giúp HS phát triển các năng lực so sánh, phân tích, tổng hợp, khái quát hóa, trừu tượng hóa; phát huy được tính tích cực chủ động, sáng tạo của HS trong quá trình lĩnh hội tri thức; Phương pháp dạy học graph giúp HS nhận thức được lôgic vận động của nội dung kiến thức sinh học một cách khách quan và chính xác. Dạy học bằng graph có ý nghĩa rất lớn trong việc quyết định tới chất lượng lĩnh hội kiến thức của người học.
Phần VI - Tiến hóa chương trình Sinh học 12 THPT, là phần có nhiều khái niệm và nội dung khó nhớ, khó hiểu. Việc chuyển hóa ứng dụng graph toán học vào môn sinh học giúp mô hình hóa, hệ thống hóa kiến thức một cách tổng quát, dễ hiểu giúp người học sớm tiếp cận được với nội dung kiến thức, hiểu sâu bản chất vấn đề, hình thành, phát huy và phát triển các năng lực của bản thân. Với những lí do nêu trên, chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu: “Vận dụng phương pháp dạy học graph trong dạy học phần Tiến hóa Sinh học 12 giúp phát triển năng lực tự học cho học sinh”. Mục đích nghiên cứu Đề tài này đưa ra những nguyên tắc, quy trình xây dựng và sử dụng graph trong dạy học Sinh học 12, phần VI, nhằm nâng cao chất lượng dạy học, phát huy năng lực tự học cho học sinh.
Phương pháp nghiên cứu của đề tài 3. Phương pháp nghiên cứu lý luận - Nghiên cứu nội dung các tài liệu liên quan đến lí luận dạy học, phương pháp dạy học môn sinh học. - Nghiên cứu chương trình môn học, đặc biệt nghiên cứu phần tiến hóa THPT. - Nghiên cứu các đề thi các cấp.
- Tìm hiểu phương pháp dạy học graph nội môn và liên môn. Phương pháp quan sát: quan sát hình ảnh, mô hình đồ dùng dạy học, quan sát các hoạt động học tập của học sinh khi sử dụng phương pháp graph. Phương pháp chuyên gia: tham khảo ý kiến của các chuyên gia trong lĩnh vực nghiên cứu. Phương pháp thực nghiệm sư phạm: nhằm đánh giá một cách khách quan các nội dung, giải pháp của đề tài đưa ra, thống kê và xử lí số liệu để rút ra kết luận về mục tiêu bồi dưỡng và phát triển năng lực tự học bằng phương pháp dạy học Graph.
Tính mới và những đóng góp của đề tài Đề tài này giúp học sinh khái quát được tổng thể các nội dung kiến thức cơ bản nhất và quan trọng nhất thông qua xây dựng hồ sơ học tập dạng graph (sơ đồ, bảng biểu, đồ thị, biểu đồ, hình ảnh trực quan). Trên cơ sở đó hình thành một phong cách tư duy khoa học mang tính hệ thống, lôgic cho học sinh. Thông qua thực nghiệm sư phạm để khẳng định vai trò của việc sử dụng graph trong dạy học để phát triển năng lực tự học của học sinh khi giảng dạy phần VI -Tiến hóa, Sinh học 12. 2 skkn Phần II NỘI DUNG ĐỀ TÀI 1.
Cơ sở khoa học của đề tài 1. Sơ lược về Graph trên thế giới và ở Việt Nam Sử dụng graph trong quá trình DH nói chung và DH Sinh học nói riêng từ lâu đã thu hút sự quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu giáo dục cũng như giảng dạy sinh học ở trên thế giới và Việt Nam. * Trên thế giới Lí thuyết graph hay còn gọi là lí thuyết sơ đồ ra đời cách đây gần 3 thế kỉ khi các nhà toán học đi tìm lời giải cho bài toán đố vui “Bảy cây cầu ở Konigsburg”. Đến giữa những năm 60 của thế kỉ XX, các nghiên cứu về graph mới thu được những thành tựu đáng kể.
Năm 1965-1966, với mục đích giúp HS có được một phương pháp tư duy và tự học mang tính khái quát nhất, đạt hiệu quả cao nhất. * Ở Việt Nam Ở Việt Nam, trong quá trình DH đã có nhiều nhà nghiên cứu giáo dục bằng kinh nghiệm của mình đã dùng sơ đồ, bảng biểu trong bài giảng nhằm nâng cao chất lượng DH. Giáo sư Nguyễn Ngọc Quang là nhà sư phạm đầu tiên nghiên cứu việc vận dụng lí thuyết graph vào DH nói chung và DH Hóa học nói riêng. Ngay từ những năm 70 của thế kỉ XX, ông đã bắt đầu tiến hành thực nghiệm việc đưa lí thuyết graph vào DH một số bộ môn trong nhà trường như: Địa lí, Hóa học, Vật lí,.
Kết quả thực nghiệm trong nhiều năm cho phép ông kiểm chứng để làm sáng tỏ và khẳng định những ưu thế nổi bật của graph trong dạy học so với những phương pháp khác. Theo giáo sư Nguyễn Ngọc Quang, sở dĩ có thể chuyển graph của lí thuyết toán thành graph trong dạy học là vì graph có ưu thế đặc biệt trong việc mô hình hóa cấu trúc của các hoạt động từ đơn giản đến phức tạp. Hơn nữa, “ngôn ngữ’ graph có tính khái quát, trừu tượng vì nó thể hiện được toàn bộ các yếu tố của một chỉnh thể trong mối liên hệ chằng chịt, ràng buộc lẫn nhau giữa các mặt của đối tượng nghiên cứu, lại vừa có tính trực quan, cụ thể vì nó có thể biểu đạt cái khái quát, trừu tượng bằng một sơ đồ minh họa rõ ràng. Khái niệm, đặc điểm, các loại graph, vai trò của graph trong dạy học 1.
Khái niệm graph Theo Từ điển Anh - Việt, graph hiểu theo cách là một danh từ, có nghĩa là: sơ đồ, đồ thị, mạng, mạch - biểu diễn cách mà hai hay nhiều tập hợp số liên quan với nhau. Khi là động từ, graph có nghĩa là: vẽ sơ đồ, vẽ đồ thị, minh họa bằng đồ thị, vẽ mạng, vẽ mạch. Khi là tính từ “graphic” có nghĩa là: thuộc tính của sơ đồ, đồ thị, thuộc về sơ đồ, đồ thị, mạng, mạch,. 3 skkn Graph có thể được biểu diễn dưới dạng sơ đồ, dạng biểu đồ quan hệ 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.1 là một graph có 4 đỉnh A, B, C, D được biểu diễn bằng hai kiểu khác nhau, nhưng mối quan hệ giữa các đỉnh không thay đổi. Hai cách thể hiện khác nhau của một graph Dựa vào tính chất này, trong dạy - học người 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 khi đỉnh lại là một graph thì những đỉnh đó gọi là graph con (Hình 1. Graph con (đỉnh C là graph con) Sự chuyển hóa từ graph Toán học sang graph DH, đặc biệt là DH Sinh học, đảm bảo cho người học tư duy theo sự vận động khách quan của sự vật, hiện tượng một cách chính xác như trong Toán học.
Từ đó, người học nhận thức về các sự vật, hiện tượng và sự vận động của chúng đạt đến mức độ khái quát và chính xác nhất theo đúng qui luật vận động của tự nhiên. Các loại graph trong dạy học - Graph khép và graph mở Dựa vào đặc tính liên thông hay đặc tính treo của các đỉnh trong graph có thể chia graph thành graph khép và graph mở. Graph khép là loại graph trong đó mọi cặp đỉnh đều có sự liên thông với nhau, còn graph mở là graph trong đó không phải tất cả các đỉnh đều có mối quan hệ liên thông với nhau, ít nhất phải có 2 đỉnh treo (Hình 1. Đỉnh treo của graph là đỉnh chỉ có quan hệ trực tiếp với một đỉnh khác trong graph qua một cung duy nhất.
Graph mở Hình 1. Graph khép và graph mở Graph khép thường được sử dụng trong việc biểu diễn mối quan hệ giữa các yếu tố trong một tổng thể hoàn chỉnh. Ví dụ như graph biểu thị các bằng chứng tiến hóa. Graph mở lại được sử dụng thiên về mối quan hệ bao hàm, quan hệ phân chia hoặc quan hệ mang tính chất tầng bậc.
Ví dụ như graph quá trình hình thành loài. - Graph đủ, graph câm, graph khuyết Dựa vào sự hoàn thiện nội dung các đỉnh của graph có thể chia ra các loại: Graph đủ, graph câm, graph khuyết. + Graph đủ: là graph mà tất cả các đỉnh của nó đều được ghi chú hoặc ghi ký hiệu một cách đầy đủ, không thiếu một đỉnh nào (Hình1. Graph đủ biểu thị các cơ chế cách li 5 skkn + Graph câm: là graph mà tất cả các đỉnh của nó đều là rỗng, nghĩa là tất cả các đỉnh chỉ là ô trắng, không có bất kỳ một từ ngữ, ký hiệu hay ghi chú nào ở mọi đỉnh (Hình 1.
Graph câm + Graph khuyết: là graph trong đó có một số đỉnh rỗng, các đỉnh còn lại không rỗng (Hình 1. Graph khuyết - Graph nội dung và graph hoạt động Theo tác giả Nguyễn Ngọc Quang, trong mỗi hoạt động bao giờ cũng có hai mặt: mặt “tĩnh” và mặt “động”. Trong dạy học, mặt tĩnh là nội dung kiến thức, còn mặt động là các hoạt động của thầy và trò trong quá trình hình thành tri thức. Có thể mô tả mặt tĩnh của hoạt động DH bằng “graph nội dung” và mặt động của hoạt động DH bằng “graph hoạt động”.