CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1. Cơ sở lý luận của đề tài: 1. Tổng quan tài liệu 1. Tình hình nghiên cứu về việc sử dụng Graph trên thế giới Việc sử dụng Graph được nhiều tác giả ở các nước trên thế giới nghiên cứu, đặc biệt là các nhà toán học.
Điều này được thể hiện rõ nhất trong các công trình nghiên cứu của các nhà toán thế kỷ XVIII, XIX như: G.Tary (XIX), Euler (1726)…và sau này là các công trình của Bacakep - P - Xaiati G, Bezek…Các nghiên cứu này tập trung chủ yếu vào việc phát triển lý thuyết graph trong toán học và những ứng dụng của lý thuyết Graph trong một số ngành khoa học như: Vật lý, Hóa học, Sinh học, Điều khiển học…[1] Claude Berge (1958) đã viết cuốn “Lý thuyết graph và những ứng dụng của nó ”. Trong cuốn sách này tác giả đã trình bày những khái niệm và định lý toán học cơ bản của lý thuyết Graph, đặc biệt là ứng dụng của lý thuyết Graph trong nhiều lĩnh vực.Xokhor dã sử dụng Graph để mô hình hóa tài liệu giáo khoa môn hóa học.Xokhor cũng giải thích rằng: Graph nội dung của một tài liệu giáo khoa cho phép người giáo viên có những đánh giá sơ bộ về một số đặc điểm dạy học của tài liệu đó. Graph giúp học sinh cấu trúc hóa một cách dễ dàng nội dung tài liệu sách giáo khoa và hiểu bản chất, nhớ lâu hơn, vận dụng hiệu quả hơn.Poloxin (1965) dựa theo cách làm của A.Xokhor đã dùng phương pháp Graph để diễn tả trực quan những diễn biến của một tình huống - 6 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com dạy học, tức là 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 hóa học.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 hóa 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.Poloxin đưa ra chưa được dùng như một phương pháp dạy học.Poloxin cũng mô tả trình tự các thao tác dạy học trong một trong 25 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.Garkumop (1972) đã sử dụng phương pháp Graph để mô hình hóa các tình huống của dạy học nêu vấn đề, phát huy tính tích cực của học sinh trên cơ sở đó mà phân loại các tình huống có vấn đề của bài học. Tình hình nghiên cứu về việc sử dụng Graph dạy học ở Việt Nam Ở Việt Nam, việc sử dụng Graph trong dạy học đã được nghiên cứu trong những năm gần đây. Từ năm 1971, trong những công trình của mình, Nguyễn Ngọc Quang đã nghiên cứu những ứng dụng cơ bản của lý thuyết Graph trong khoa học giáo dục, đặc biệt trong lĩnh vực giảng dạy Hóa học.
Trần Trọng Dương (1980) 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 và lập công thức hóa học ở trường phổ thông”. Tác giả đã áp dụng phương pháp Graph bà algorit hóa vào việc phân loại các kiểu bài toàn về lập công thức hóa học và đưa ra kết luận: + Phương pháp Graph và algorit cho phép chúng ta nhìn thấy rõ cấu trúc của một đầu bài toán hóa học, cấu trúc và các bước giải toán. + Bằng Graph có thể phân loại, sắp xếp các bài toán về hóa học thành hệ thống bài toán có logic giúp cho việc dạy và học có kết quả hơn. - 7 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Nguyễn Đình Bảo (1983) nghiên cứu sử dụng Graph để hướng dẫn ôn tập môn Toán.
Cùng thời gian đó Nguyễn Anh Châu đã nghiên cứu sử dụng Graph hướng dẫn ôn tập môn Văn. Năm 1987, Nguyễn Chính Trung đã nghiên cứu "Dùng phương pháp grap lập chương trình tối ưu để dạy môn Sử". Trong công trình này tác giả đã nghiên cứu chuyển hoá grap 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 - grap vào giảng dạy địa lý các lớp 6 và 8 ở trường trung học cơ sở".áTác đã tìm hiểu và vận dụng phương pháp giáp raong 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 gian rapphát 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 [1] Công trình khoa học vận dụng lý thuyết giáp rao 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. Nguyễn Phúc Chỉnh (2005) nghiên cứu vấn đề “ Nâng cao hiệu quả dạy học giải phẫu sinh lý người ở trung học cơ sở bằng áp dụng phương pháp Graph”. Tác giả nghiên cứu một cách hệ thống về lý thuyết Graph và ứng dụng lý thuyết Graph trong dạy học Giải phẫu sinh lý người.
Phạm Thị My (2000) nghiên cứu vấn đề “ Ứng dụng lý thuyết Graph xây dụng và sử dụng sơ đồ để tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học sinh học ở trường THPT”. Tác giả đã đưa ra cách thức xây dựng và - 8 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com sử dụng sơ đồ trong dạy học Sinh học, đặc biệt là trong dạy học phần di truyền.[27] Nhin chung, các nhà nghiên cứu tập trung xem xét nguyên tắc xây dựng Graph trong dạy học và cách sử dụng graph nội dung, Graph hoạt động trong dạy học. Hiện nay chưa có tác giả nào đi sâu nghiên cứu về việc sử dụng Graph trong dạy học môn Giải phẫu sinh lý người theo chương trình đào tạo giáo viên THCS. Vì vậy, chúng tôi chọn đề tài nghiên cứu: “ Thiết kế và sử dụng Graph dạy học môn Giải phẫu sinh lý người cho sinh viên sư phạm trường Đại học Hoa Lư, tỉnh Ninh Bình”.
Khái niệm về phương pháp dạy học Thuật ngữ phương pháp bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp “ Methodos” có nghĩa là con đường, cách thức để đạt tới mục đích nhất định. “ Phương pháp là hình thức tự vận động bên trong của nội dung ” nó gắn liền với hoạt động của con người, giúp con người hoàn thành được những nhiệm vụ phù hợp với mục đích đã đề ra. Nguyễn Ngọc Quang : “Phương pháp dạy học là cách thức làm việc của thầy và trò trong sự phối hợp thống nhất và dưới sự chỉ đạo của thầy, nhằm làm cho trò tự giác, tích cực, tự lực đạt tới mục đích dạy học. Phương pháp dạy học bằng Graph 1.
Khái niệm Graph Theo từ điển Anh - Việt, graph có nghĩa là đồ thị - biểu đồ gồm có một đường hoặc nhiều đường biểu diễn sự biến thiên của các đại lượng. Những từ Graph trong lý thuyết Graph lại bắt nguồn từ từ “Graphic” nghĩa là tạo ra một hình ảnh rõ ràng, chi tiết, sinh động trong tư duy [1]. Hiện nay trong sự tiếp xúc chúng ta thấy xuất hiện một xu hướng: Dùng chung một tên gọi để tạo điều kiện cho các nhà khoa học thống nhất về quan niệm khi nghiên cứu. Hơn nữa, để tránh một cách hiểu máy móc mang - 9 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com tính chất toán học, khi sử dụng lí thuyết này để nghiên cứu và giảng dạy các môn khoa học khác người ta vẫn giữ nguyên tên gọi của nó là “graph” chứ không dịch sang tiếng Việt.
Graph có nguồn gốc là một trong những lý thuyết thuộc chuyên ngành toán hoc, 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 Graph toán học vào dạy học với vai trò như một phương pháp dạy học. Cơ sở khoa học của việc chuyển hóa Graph toán học thành Graph dạy học Việc chuyển hóa Graph toán học thành Graph dạy học dựa trên những cơ sở khoa học sau: cơ sở toán học (lý thuyết Graph), cơ sở triết học (phương pháp tiếp cận cấu trúc - hệ thống), cơ sở tâm lý học sư phạm, cơ sở lí luận dạy học. *Cơ sở toán học Một Graph 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. Như vậy, điều kiện để lập một Graph phải có hai yếu tố: Tập hợp các đỉnh và tập hợp các cung. Mỗi cung lại là tập hợp của một cặp đỉnh có quan hệ với nhau. Mỗi cặp đỉnh không quan hệ với nhau không tạo thành một cung của Graph.
Đỉnh của Graph biểu thị một nội dung hoặc một đối tượng nghiên cứu theo quy ước của chúng ta. Các đỉnh của Graph có thể được ký hiệu bằng một chữ cái (A,B,C,…), một dấu chấm, một hình chữ nhật, một hình vuông, hay một hình tròn…Đỉnh được kí hiệu theo cách nào không quan trọng, không quyết định bản chất của Graph. Các cung của Graph: Là đường nối các đỉnh của Graph, biểu thị mối quan hệ giữa các đỉnh trong graph. Các cung của Graph được thể hiện bằng những hình thức đa dạng: Đoạn thẳng, đường gấp khúc, đường cong,…Cung - 10 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com có thể dài ngắn, to nhỏ, đậm nhạt khác nhau.
Tuy nhiên việc thể hiện cung bằng hình thức nào hoàn toàn không ảnh hưởng đến nội dụng của Graph. Hình dạng của các cung không thể hiện mối liên hệ kiến thức nên người lập graph có thể chọn cho mình kiểu dáng cung graph phù hợp để có một graph vừa thể hiện được đơn vị kiến thức, mối liên hệ giữa các kiến thức , vừa có hình thức đẹp sắc nét.