Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu cơ sở lí thuyết, xây dựng các graph và vận dụng vào quá trình dạy bài lên lớp và bài ôn tập phần sinh thái sinh học lớp 12, nhằm tích cực hóa hoạt động học tập của học sinh, qua đó góp phần nâng cao chất lợng hiệu quả của việc dạy và học phần sinh thái học.
Đối tợng nghiên cứu
Học sinh lớp 12 THPT và giáo viên sinh học ở một số trờng THPT tỉnh Ninh B×nh.
Lí thuyết Graph, Graph nội dung, vận dụng Graph nội dung vào dạy phần sinh thái học trong chơng trình sinh học 12.
Nhiệm vụ nghiên cứu
1 Hệ thống hoá cơ sở lí luận và thực tiễn của việc sử dụng Graph trong dạy học sinh học.
2 Phân tích nội dung, xác định mục tiêu dạy học phần sinh thái học trong chơng trình sinh học 12.
3 Xây dựng hệ thống Graph trong phần sinh thái học 12.
4 Nghiên cứu, đề xuất sử dụng Graph thiết kế giáo án phần sinh thái học 12 cho việc dạy bài mới và bài ôn tập chơng.
5 Thực nghiệm s phạm của việc sử dụng phơng pháp Graph trong dạy bài mới, bài ôn tập để đánh giá tính khả thi của giả thiết.
Giới hạn của đề tài
Sử dụng Graph trong dạy học bài mới và bài ôn tập chơng phần sinh thái học trong sinh học 12, qua các khâu của quá tình dạy học ở một số trờngTHPT tỉnh Ninh Bình.
Giả thuyết khoa học
Nếu sử dụng Graph hợp lí vào các khâu của quá trình dạy học thì hiệu quả thu nhận tri thức phần sinh thái học sẽ tăng lên.
Các phơng pháp nghiên cứu
1 Phơng pháp nghiên cứu lí thuyết - Nghiên cứu lí thuyết graph, các giáo trình lí luận dạy học, sách giáo khoa và các tài liệu có liên quan.
- Dự giờ, trao đổi trực tiếp với giáo viên, tham khảo ý kiến, các giáo án của giáo viên
Tiến hành thực nghiệm điều tra và thực nghiệm s phạm ở một số trờng nhằm:
- Đánh giá mức độ xây dựng graph.
- Kiểm tra, đánh giá hiệu quả của việc vận dụng phơng pháp graph vào dạy học.
Các số liệu thu đợc từ điều tra và thực nghiệm sẽ đợc xử lí theo thống kê toán học với các tham số đặc trng (xem phần thực nghiệm).
Đóng góp và điểm mới của đề tài
1 Đề xuất cơ sở lí luận và ứng dụng phơng pháp Graph trong dạy học phần sinh thái học.
2 Xây dựng hệ thống Graph phần sinh thái học trong sinh học 12.
3 Sử dụng Graph vào một số bài lên lớp và bài ôn tập sinh thái học trong sinh học 12 để nâng cao chất lợng trí dục của học sinh
4 Xây dựng một số giáo án dạy phần sinh thái học để thực nghiệm s phạm và có thể làm tài liệu tham khảo cho giáo viên THPT.
5 Đánh giá hiệu quả của việc sử dụng phơng pháp Graph qua thực nghiệm s phạm.
Lịch sử của vấn đề nghiên cứu
Lí thuyết Graph - còn đợc gọi là lí thuyết sơ đồ đợc ra đời từ hơn 250 năm trớc đây trong quá trình các nhà khoa học nghiên cứu đi tìm lời giải cho các bài toán đố “Đổi mới phBảy cây cầu ở Konigsburg” - Công trình đầu tiên nghiên cứu về lí thuyết graph là của Leonhard Euler - nhà toán học Thụy Sĩ vào năm
1736 Khi mới ra đời lí thuyết này chủ yếu nghiên cứu giải quyết những bài toán có tính chất giải trí và tiêu khiển Vào thời điểm đó, lí thuyết graph chỉ là một bộ phận nhỏ của toán học, nó cha thu hút đợc sự chú ý của các nhà khoa học nên thành tựu về graph cha nhiều Bớc nhảy vọt về graph có thể tính từ khoảng cuối thế kỷ XIX, đầu thế kỷ XX, khi các công trình có quan hệ chặt chẽ với lí thuyết graph nh tôpô và lí thuyết tập hợp đã trở thành tâm điểm của nhiều nhà nghiên cứu Tuy nhiên, lúc đó, lí thuyết graph cũng chỉ mới đợc coi là có chỗ đứng trong “Đổi mới phvơng quốc” của toán học Mãi cho đến những năm 30 của thế kỷ XX, khi toán học ứng dụng và lí thuyết đồ thị phát triển mạnh, đặc biệt là lí thuyết đồ thị lần đầu tiên đợc trình bày một cách đầy đủ và hệ thống trong công trình “Đổi mới phLí thuyết các đồ thị định hớng và vô h- ớng” của Kơníc - nhà toán học Hungari - xuất bản tại Lép Zích năm 1936, thì lí thuyết graph mới đợc thực sự xem là một ngành toán học riêng biệt [2]. Đến giữa những năm 60 của thế kỷ XX, các thành tựu nghiên cứu về graph mới thu đợc những thành tựu đáng kể Năm 1965 - 1966, nhằm mục đích giúp học sinh có đợc một phơng pháp t duy và tự học mang tính khái quát nhất, đạt hiệu quả cao nhất, nhà s phạm ngời Nga L.N.Lanđa đã tiến hành thực nghiệm chuyển hoá phơng pháp algôrit của toán học thành phơng pháp dạy học chung cho nhiều bộ môn khoa học trong nhà trờng L.N.Lanđa đã cố gắng tạo ra một phơng pháp không chỉ áp dụng cho việc dạy môn toán mà còn cho nhiều môn, từ khoa học xã hội nh Tiếng Nga đến khoa học tự nhiên nh Vật lí, hoá học Dựa vào những quy luật của lí luận dạy học và tâm lí học, ông đã tìm cách cải biến phơng pháp algorit toán để tạo ra một phơng pháp chung phù hợp với việc dạy học trong nhà trờng Kết quả là ông đã đề xuất đợc một phơng pháp dạy học hết sức có hiệu quả: phơng pháp algôrít.
Có thể nói, L.N.Lanđa đã trở thành một trong những ngời mở ra một hớng đi mới trong việc dạy học, đó là tìm cách chuyển hoá những phơng pháp nghiên cứu khoa học mang tính chính xác, khái quát cao thành những phơng pháp dạy học có hiệu quả trong nhà trờng phổ thông.
Từ thời điểm đó, nhiều nhà khoa học Nga , Đức, Pháp, Thuỵ Sĩ lần l- ợt cho ra đời những công trình nghiên cứu về lí thuyết graph và ứng dụng của nó trong mọi mặt của đời sống xã hội hiện đại nh: Claude Berge với “Đổi mới phLí thuyết graph và những ứng dụng của nó” - Pari 1967; R.J.Wilson với “Đổi mới phNhập môn lí thuyết Graph ,” Matxcơva, 1977; L.Iu Berezina với “Đổi mới phGraph và ứng dụng của nó [2]” 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 lí thuyết graph, đặc biệt là việc đa lí thuyết này vào ứng dụng trong đời sống xã hội.
Sau L.N.Lan đa, A.M.Xôkhov đợc nhìn nhận nh một trong những ngời đầu tiên vận dụng lí thuyết graph, đặc biệt là những nguyên lí về xây dựng một graph định hớng cho việc dạy học Năm 1965, trong công trình “Đổi mới phVề phân tích những mối quan hệ bên trong tài liệu giáo khoa [” 56], A.M.Xokhov đã xây dựng một graph cho phần nội dung kiến thức trong tài liệu dựa trên những cơ sở lí luận khoa học về graph Ông đã gọi graph lập đợc là “Đổi mới phcấu trúc logic của lời giải thích và kết luận” Để đa ra đợc cấu trúc logic đó ông đã xuất phát từ quan điểm cho rằng:
- Các khái niệm là phần tử cơ bản hợp thành của một tài liệu giáo khoa
- Những mối liên hệ bên trong giữa các khái niệm ấy tạo thành một chỉnh thể và cấu trúc của một đoạn tài liệu giáo khoa đó.
- Cấu trúc của tài liệu giáo khoa có thể diễn tả trực quan bằng một graph gọi là cấu trúc logíc của tài liệu “Đổi mới ph ” Để làm rõ quan điểm này, A.M Xokhov đã hình dung mỗi khái niệm nh một hình chữ nhật có ghi kí hiệu và mối quan hệ giữa các khái niệm đó đ- ợc đánh dấu bằng những mũi tên có chiều đi từ khái niệm trớc đến khái niệm sau Với cách diễn tả nh vậy, A.M.Xokhov đã lập ra một graph mà đỉnh là những khái niệm cơ bản dẫn đến kết luận, còn cung graph là những mũi tên định hớng dẫn từ khái niệm này đến khái niệm kia và cuối cùng dẫn tới kết luận, A.M.Xokhov gọi đó là “Đổi mới phcông thức cấu tạo của kết luận”, hay nói khác đi đó là công thức graph của một kết luận.
Tiếp tục kết quả nghiên cứu của A.M.Xokhov và mở rộng hơn, công trình “Đổi mới phCác phơng pháp thí nghiệm của việc giảng dạy hoá học” năm 1967, V.X.Poloxin đã dùng graph để diễn tả trực quan tiến trình một giờ dạy học thông qua việc phân tích tiến trình giảng dạy một bài hoá học ở nhà trờng phổ thông Bằng graph, ông đã chỉ ra trình tự những hành động của thầy và trò trong giờ học đó, ông đã xây dựng và mô tả lần lợt các bớc trong quá trình dạy học bằng graph trong sự đối chiếu với những tiêu chí thờng đợc dùng để đánh giá chất lợng dạy học nh: tính vừa sức, tính trực quan, tính khái quát, Ông đã tiến hành lập hai graph khác nhau cho bài học “Đổi mới phĐiện li” trong sách giáo khoa rồi sau đó so sánh, đối chiếu hai graph để rút ra kết luận
“Đổi mới phTrong graph thứ nhất tất cả các khái niệm và hành động của thầy đều nhằm vào việc nêu bật vai trò của nớc trong quá trình điện li, còn trong graph thứ hai lại chủ yếu chứng minh cho độ dẫn điện của các chất” Nh vậy, với những graph khác nhau lập cho cùng một nội dung bài học sẽ dẫn đến những cách dạy học khác nhau và từ đó hiệu quả giờ học cũng sẽ khác nhau.
Và cho tới thời điểm này, ở nhiều nớc khác nhau trên thế giới, các công trình nghiên cứu về graph cũng nh 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 lợng ngày càng lớn với chất lợng ngày càng sâu sắc.
2 Trong níc: ở Việt Nam, giáo s Nguyễn Ngọc Quang là nhà s phạm đầu tiên nghiên cứu việc vận dụng lí thuyết graph vào dạy học nói chung và dạy hoá học nói riêng Ngay từ những năm 70 của thế kỷ XX, ông đã bắt đầu tiến hành thực nghiệm việc đa lí thuyết graph vào dạy học một số bộ môn trong nhà trờng nh : Địa lí, Hoá học, Vật lí, Kết quả thực nghiệm trong nhiều năm cho phép ông kiểm chứng để làm sáng tỏ và khẳng định những u thế nổi bật của graph trong dạy học so với những phơng pháp khác Vào năm 1979, ông đã cho xuất bản công trình: “Đổi mới phLí luận dạy học - khoa học về trí dục và dạy học”[35] nh một tuyên ngôn cho việc “Đổi mới phtìm cách vận dụng những phơng pháp thâm nhập khoa học (nh thực nghiệm, dự đoán, mô hình hoá, algôrit, sơ đồ mạng, ) vào thực tiễn dạy học ở trờng phổ thông”[35] Sau đó Năm
1981, ông công bố bài báo “Đổi mới phPhơng pháp graph trong dạy học”; năm 1983 với bài “Đổi mới phSự chuyển hóa phơng pháp khoa học thành phơng pháp dạy học” nh minh hoạ và làm sáng rõ hơn cho việc sử dụng graph trong dạy học mà ông đã đa ra trong công trình đầu tiên của mình Ông viết “Đổi mới phTrong thời đại cách mạng khoa học - kĩ thuật hiện nay, có nhiều phơng pháp của một số khoa học đang đợc vận dụng có hiệu quả trong hầu hết các khoa học khác và chúng trở thành những công cụ thâm nhập khoa học nói chung Chẳng hạn nh mô hình hoá, lí thuyết graph, lí thuyết algorit, Tại sao những phơng pháp đó lại không thể trở thành những phơng pháp dạy học ở nhà trờng chóng ta? ” [38]
Theo ông, sở dĩ có thể chuyển graph của lí thuyết toán thành graph trong dạy học là vì graph có u thế đặc biệt trong việc mô hình hoá cấu trúc của các hoạt động từ đơn giản đến phức tạp, hơn nữa, “Đổi mới phngôn ngữ” graph có tính khái quát, trừu tợng vì nó thể hiện đợc toàn bộ các yếu tố của một chỉnh thể trong mối liên hệ chằng chịt, ràng buộc lẫn nhau giữa các mặt của đối t- ợng nghiên cứu, lại vừa có tính trực quan, cụ thể vì nó có thể biểu đạt cái khái quát, trừu tợng bằng một sơ đồ minh hoạ rõ ràng Tới năm 1987, trong bài viết “Đổi mới phPhơng pháp graph dạy học” ông tiếp tục khẳng định “Đổi mới phDạy học theo graph nội dung, giáo viên có đợc một định hớng rõ rệt, nắm chắc những điều cơ bản, không sa vào những điều thứ yếu, vụn vặt Học theo graph nội dung, học sinh dễ dàng định hớng vào cái cơ bản, theo dõi đợc sự phát triển logic của vấn đề, dựa vào đó để tự lực tái hiện những chi tiết, những chứng minh và sẽ sử dụng sách giáo khoa có hiệu quả và thông minh hơn”.[41]
Năm 1984, trên cơ sở tiếp thu những thành tựu nghiên cứu khoa học của GS Nguyễn Ngọc Quang, nhà giáo Phạm T đã có “Đổi mới phDùng graph nội dung của bài lên lớp để dạy học chơng Nitơ - Phốt pho ở lớp 11 tr“Đổi mới ph ” ờng THPH”[53] Đây là công trình đầu tiên tìm hiểu một cách sâu sắc việc sử dụng graph để dạy học Trong đó, tác giả đã trình bày khá đầy đủ những cơ sở lí luận của việc chuyển hoá từ phơng pháp nghiên cứu khoa học thông qua việc xử lí s phạm để trở thành phơng pháp dạy học Trong công trình nghiên cứu của mình, tác giả đã đề ra ba nhiệm vụ:
1 - Nghiên cứu việc dùng graph với t cách là một phơng pháp giảng dạy hoá học.
2 - Xây dựng quy trình áp dụng phơng pháp graph qua tất cả các khâu của quá trình dạy học môn Hoá học.
3 - Đánh giá hiệu quả của phơng pháp graph trong dạy học Hoá học.
Sau đó, vào năm 2003, TS Phạm T đã cho công bố liên tiếp hai bài báo: “Đổi mới phDạy học bằng phơng pháp graph góp phần nâng cao chất lợng giờ giảng” và “Đổi mới phDạy học bằng phơng pháp graph góp phần nâng cao chất lợng học tập, tự học” nhằm mục đích khẳng định hiệu quả của graph trong việc nâng cao chất lợng dạy học và đổi mới phơng pháp dạy học Khi bàn đến việc tự học, tự tìm tòi kiến thức của học sinh, tác giả cho rằng: “Đổi mới phở học sinh sự thành thạo của kĩ năng sử dụng graph trong học tập chính là đặc trng cho chất lợng lĩnh hội nội dung bản chất của bài học” Trên cơ sở quan niệm đó, tác giả đã có những đề xuất cụ thể trong việc rèn luyện kĩ năng và kiểm tra đánh giá việc sử dụng graph trong học tập của học sinh.
Nh vậy, tác giả Phạm T 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 phơng pháp nghiên cứu khoa học thành phơng pháp dạy học trong nhà trờng.
Cấu trúc của luận án
Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận văn còn có 3 chơng:
Chơng I : Khái quát về lí thuyết graph và việc vận dụng phơng pháp Graph vào quá trình dạy học ở trờng THPT.
Chơng II : Xây dựng và sử dụng Graph vào dạy học phần sinh thái học 12. Chơng III : Thực nghiệm s phạm.
Khái quát về lí thuyết graph và việc vận dụng phơng pháp graph vào quá trình dạy học ở trờng THPT hiện nay
Khái quát về lí thuyết Graph
Khi mới xuất hiện, Graph là một thuật ngữ toán học đợc hiểu là một tập hợp hữu hạn các điểm (các đỉnh) cùng với tập hợp các đoạn đờng cong hay thẳng (các cạnh) nhng đến thời điểm hiện nay, Graph đã đợc sử dụng rộng rãi và trở thành tên gọi chung, khá quen thuộc của nhiều ngành khoa học ở nớc ta, trong nhiều công trình nghiên cứu khoa học, các nhà khoa học thờng sử dụng tên gọi GRAPH theo cách phiên âm và viết là Graph thay cho cách dịch định nghĩa, chuyển nghĩa nh đã dùng trớc đây Chữ Graph đợc dịch nghĩa là sơ đồ hay mạng, mạch Trong nhà trờng phổ thông, cách gọi sơ đồ thờng đợc hiểu là: “Đổi mới phhình vẽ quy ớc nhằm mô tả một đặc trng nào đó của sự vật hay một quá trình”[3] Do đó, cách gọi sơ đồ hay mạng, mạch có phần nào đó gần gũi, quen thuộc hơn đối với giáo viên và học sinh, nhng lại cha thật chặt chẽ về mặt khoa học, bởi vì không phải bất kì một sơ đồ nào cũng đợc gọi là graph, mà chỉ có một số trong đó đợc gọi nh vậy Ví dụ nh sơ đồ hình sin dới đây không phải là một graph.
Tơng tự nh vậy, sơ đồ sau cũng không phải là một graph:
Cách gọi sơ đồ graph (gọi tắt là graph) là cách gọi có phần xa lạ đối với giáo viên vì đây là cách phiên âm tiếng nớc ngoài, cha đợc quen với việc dạy học trong nhà trờng Tuy nhiên, cách dùng tên gọi graph lại thuận lợi hơn trong công việc nghiên cứu và nó giúp các nhà khoa học có đợc một cách hiểu chung và thống nhất cho cùng một tên gọi, việc nghiên cứu sẽ trở nên hiệu quả hơn Chính vì vậy, trong luận văn, chúng tôi cũng xin đợc dùng từ graph mà các nhà nghiên cứu thờng sử dụng mà không dịch nghĩa chuyển sang tiếng Việt Còn trong giảng dạy ở nhà trờng phổ thông, giáo viên vẫn có thể dùng tên gọi sơ đồ mạng thay cho tên gọi graph đợc dùng trong nghiên cứu khoa học.
I.1 Khái niệm graph :“Đổi mới ph ”
Trong nhiều tình huống, chúng ta thờng vẽ những sơ đồ gồm những điểm biểu thị cho đối tợng đợc xem xét và đờng nối các điểm với nhau tợng trng cho một quan hệ nào đó giữa các đối tợng - đó chính là các graph Ví dụ: với 5 đối tợng A, B, C, D, E thì ta có thể biểu diễn mối quan hệ giữa chúng nh sau:
Những sơ đồ nh trên chính là graph Mỗi điểm biểu thị đối tợng A, B,
C, D, E khi đi vào graph sẽ lập thành một đỉnh của graph, còn các đoạn nối từng cặp đỉnh đó sẽ lập thành cung của graph, nh đoạn nối cặp đỉnh A và B sẽ lập thành cung AB, C và D sẽ tạo thành cung CD, bất kể đờng tạo cung đó cong hay thẳng.
Nh vậy, theo cách hiểu của lí thuyết toán, graph là một tập hợp số l- ợng hữu hạn các đỉnh và cung có đầu mút tại các đỉnh đó, mỗi cạnh nối 2 đỉnh khác nhau đợc nối bằng nhiều nhất là một cạnh.
Xét một đỉnh graph, số cạnh tới đỉnh gọi là bậc (degree) 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 đợc nối với đỉnh nào.
Tuy nhiên, nếu ta chỉ dừng ở số lợng các đỉnh để đánh giá bản chất của graph, để đánh giá sự khác nhau của hai graph thì cha đủ, bởi số lợng đỉnh của hai graph có thể bằng nhau, nhng mối quan hệ giữa các đỉnh của hai graph có thể lại không giống nhau Nếu trong graph này, đỉnh này chỉ quan hệ với một đỉnh khác, trong khi đó ở graph kia, đỉnh này lại quan hệ với hai hay ba đỉnh khác thì bản chất của hai graph đó sẽ khác nhau.
Graph 1 Graph 2 ở ví dụ này, hai graph có số lợng đỉnh nh nhau, đều gồm bốn đỉnh, nh- ng ở graph 1, đỉnh A có quan hệ chỉ với đỉnh C và D, trong khi đó ở graph 2 đỉnh A lại có quan hệ với cả ba đỉnh B, D và C Nh vậy, bậc ở đỉnh A của hai graph này là khác nhau nên bản chất của hai graph cũng sẽ khác nhau.
Bên cạnh yếu tố các đỉnh còn có tập hợp các cung Cung có thể biểu diễn tự do hơn đỉnh, có thể là một đoạn thẳng, có thể là một đờng gấp khúc hay một đờng cong, cung cũng có thể dài, ngắn, to nhỏ, đậm nhạt khác nhau. Nhng dù biểu diễn kiểu nào đi chăng nữa cũng không làm thay đổi bản chất của graph Cái làm cho graph thay đổi là trong graph có bao nhiêu cung và cung đó nối đỉnh nào với nhau Bản chất của graph đợc xác định bằng số lợng các cung và đặc điểm của đỉnh tạo nên cung ấy Điều này đã cho thấy rằng, thay đổi số lợng cung của một graph hoặc thay đổi đỉnh tạo cung của một graph, chúng ta sẽ làm thay đổi bản chất của graph đó.
Với hai graph nào đó, thoạt nhìn ta có thể tởng nh chúng giống nhau nhng thực ra nếu phân tích về bản chất của hai graph đó ta lại nhận ra chúng rất khác nhau, bởi tuy có số lợng cung có thể giống nhau nhng các cung lại đợc tạo ra bởi các đỉnh khác nhau.Ví dụ:
Hai graph trên đều có bốn cung, nhng ở graph 3 không có cung DC, trong khi đó ở graph 4 lại không có cung AD, nên hai graph này khác nhau về bản chất
Vì vậy, Graph có thể đợc biểu diễn dới dạng sơ đồ, dạng biểu đồ quan hệ hoặc dạng bảng (ma trận) Một graph có thể có những cách thể hiện khác nhau nhng phải chỉ rõ đợc mối quan hệ giữa các đỉnh.
Dựa vào tính chất này, trong dạy học chúng ta có thể lập đợc các graph có cách sắp xếp các đỉnh ở các vị trí khác nhau, nhng vẫn thể hiện đợc mối quan hệ của các đỉnh
I.2.1 Tính khái quát và tính hệ thống:
Graph là sơ đồ thể hiện toàn bộ nội dung cơ bản của một bài học hay một chơng, một phần Khi nhìn vào graph ta thấy rõ ràng tổng thể nội dung kiến thức chọn lọc nhất, cơ bản và quan trọng nhất của bài lên lớp thể hiện đ- ợc rõ ràng trọng tâm của từng phần và của cả bài Do đó, graph là cơ sở để học sinh tái hiện lại những kiến thức cụ thể trong từng bài giảng của giáo viên (hay trong sách giáo khoa) Sơ đồ graph chủ yếu là sơ đồ hình cây, đó là một cây kiến thức đợc sắp xếp theo thứ tự, từng bậc, nêu lên trình tự kiến thức của bài học từ đầu đến kết thúc Sơ đồ đó thể hiện những kiến thức trọng tâm mà học sinh cần nắm đợc, cần ghi nhớ, củng cố và khắc sâu Trong một graph chỉ có một đỉnh xác định đề tài của graph, còn lại các đỉnh chính, đỉnh phụ và đỉnh nhánh Các đỉnh này thuộc các từng bậc khác nhau nh: đỉnh chính - đỉnh bậc 1, đỉnh phụ - đỉnh bậc 2,đỉnh nhánh - đỉnh bậc 3, bản thân sự phân chia thành các từng bậc, đỉnh nh vậy nói lên tính hệ thống của graph.
Sự sắp xếp hệ thống kiến thức là điều kiện quan trong nhằm giúp học sinh nắm bắt và nhớ kiến thức tốt hơn.
Do sự sắp xếp hệ thống các kiến thức nên các graph mang tính logic cao Logic của graph thể hiện ở sự rõ ràng, rành mạch trong các mối quan hệ ngang, dọc, rẽ nhánh, giữa các đơn vị kiến thức Qua graph ngời đọc có thể thấy logic của sự phát triển các nội dung (nảy sinh và phát triển nh thế nào). Tính logic của graph giúp cho t duy của học sinh rõ ràng và khúc triết hơn trong tiếp thu vấn đề.
Phơng pháp graph trong dạy học
II.1 Khái niệm về phơng pháp và phơng pháp graph trong dạy học: II.1.1 Khái niệm phơng pháp :
Khái niệm phơng pháp khá phức tạp và rất phong phú Phơng pháp, theo tiếng Hy lạp là “Đổi mới phmethodos” có nghĩa là “Đổi mới phcon đờng dõi theo sau một đối tợng” Theo quan điểm của các nhà triết học thì phơng pháp đợc hiểu là “Đổi mới phý thức về hình thức của sự tự vận động bên trong của nội dung” Phơng pháp không phải là ý thức về cái bên ngoài mang tính chất hình thức mà là ý thức về sự vận động bên trong, sự vận động của chính nội dung, linh hồn của ph- ơng pháp chính là nh vậy Giáo s Nguyễn Ngọc Quang đã cho rằng “Đổi mới phphơng pháp là cách thức, con đờng, phơng tiện, là tổ hợp các bớc mà trí tuệ phải đi theo để tìm ra và chứng minh chân lí”.
II.1.2 Phơng pháp dạy học:
Từ cách hiểu trên về phơng pháp thì trong lí luận dạy học, phơng pháp dạy học là sự thống nhất hữu cơ giữa phơng pháp dạy và phơng pháp học
Phơng pháp dạy là toàn bộ những con đờng, cách thức giáo viên tổ chức, dẫn dắt học sinh tiếp nhận kiến thức, tiếp thu nội dung trí dục; đồng thời qua đó chỉ đạo nội dung hoạt động học, phơng pháp học của học sinh nhằm đạt đợc mục đích dạy học Phơng pháp dạy sẽ trở nên tối u khi nó thống nhất hữu cơ giữa việc tổ chức, hớng dẫn của giáo viên với việc học tập, lĩnh hội kiế thức của học sinh Một phơng pháp dạy học tốt trớc hết phải đảm bảo giúp giáo viên truyền đạt nội dung kiến thức một cách chính xác, đầy đủ, chặt chẽ trong sự phát triển logic của nội dung bài học Hơn thế nữa, phơng pháp dạy học tốt còn cần phải vừa giúp học sinh hình thành đợc phơng pháp nhận thức khoa học, vừa chỉ đạo đợc sự tự học của học sinh, đảm bảo mối liên hệ nghịch một cách bền vững, thờng xuyên và có hiệu quả.
Còn phơng pháp học là phơng pháp nhận thức, là “Đổi mới phphơng pháp chiếm lĩnh các khái niệm khoa học phản ánh đối tợng của nhận thức, biến các hiểu biết của nhân loại thành học vấn của bản thân” Mỗi bộ môn khoa học thờng bao gồm một hệ thống các khái niệm khoa học nhất định nên có thể nói rằng, tuy phơng pháp học không phải chỉ giúp học sinh nắm đợc các khái niệm khoa học mà còn là sự vận dụng, là sự hiểu biết về những hiện tợng khoa học nhng chủ yếu phơng pháp học là giúp học sinh tự tổ chức quá trình lĩnh hội các khái niệm khoa học một cách chủ động và sáng tạo Một phơng pháp học tốt là phơng pháp học biết tận dụng, biết dựa vào sự chỉ đạo của phơng pháp dạy, dựa vào nội dung kiến thức cụ thể của bài học và coi sự hớng dẫn của giáo viên nh một hình mẫu để tự tổ chức sự lĩnh hội của mình Một ph- ơng pháp học tốt chính là quá trình tự vận động, tự phát triển một cách tối u để tiếp nhận nội dung tri thức
II.1.3 Phơng pháp graph dạy học:
Xét từ góc độ phơng pháp dạy học, graph trong nghiên cứu toán học có thể chuyển hoá thành phơng pháp dạy học thông qua việc xử lí s phạm Việc tìm tòi phơng pháp khoa học thờng bắt đầu từ việc nghiên cứu phơng pháp tìm tòi khoa học của các nhà nghiên cứu Con đờng phát hiện ra chân lí của các nhà khoa học rất đa dạng, phong phú, tuân theo những quy luật chung của quá trình tồn tại và vận động của đối tợng, theo những quy luật chung của quá trình nhận thức chân lí, nhng cũng đồng thời mang tính riêng của từng lĩnh vực Mỗi khoa học chỉ thực sự độc lập khi nó có một hệ thống khái niêm riêng và phơng pháp nghiên cứu riêng Bởi vậy, t tởng của lí luận dạy học hiện đại là sử dụng ngay chính phơng pháp các nhà khoa học đã dùng trong nghiên cứu khoa học bộ môn vào dạy học, giúp học sinh có thể đi lại con đờng mà nhà khoa học đã đi để tự mình nhận kiến thức, hình thành kĩ năng, kĩ xảo trong học tập Nh vậy, mỗi bộ môn khoa học trong nhà trờng cần phải sử dụng phơng pháp nghiên cứu khoa học nh một phơng pháp để nhận thức chính khoa học đó.
Tuy nhiên, kiến thức về phơng pháp không phải là mục tiêu cuối cùng trong hoạt động học tập của học sinh mà chỉ là kiến thức mang tính chất công cụ định hớng hành động nhằm giúp các em đạt đợc kết quả học tập một cách tốt nhất Vì thế, để phơng pháp khoa học chuyển hóa thành phơng pháp dạy học cần có sự xử lí s phạm của giáo viên để sao cho phơng pháp ấy phù hợp với đối tợng, thích hợp với trình độ nhận thức của học sinh và của chính nội dung bài học.
Graph trong toán học đợc lựa chọn chuyển hoá thành phơng pháp dạy học trong các bộ môn học vì phơng pháp graph có nhiều u thế trong việc mô hình hoá cấu trúc của hoạt động từ đơn giản đến phức tạp, từ vi mô đến vi mô từ trực quan, cụ thể đến khái quát, trừu tợng Mặt khác, graph còn có khả năng vừa thể hiện đợc sự vận động và phát triển của đối tợng, vừa phản ánh đợc đặc điểm tĩnh, đặc điểm hệ thống, cấu trúc của đối tợng đó Nh vậy, graph có khả năng tối u trong việc diễn đạt hai mặt tĩnh và động của đối tợng cần nghiên cứu, là trợ thủ đắc lực và hiệu quả cho sự thể hiện nội dung trong dạy học, đặc biệt là đối với những môn học gắn liền với t duy logic, có tính hệ thống và khái quát cao nh môn Sinh học.
Cùng với các phơng pháp dạy học khác, phơng pháp graph chịu sự chi phối của mục đích và nội dung dạy học Về phía ngời dạy, có thể hiểu phơng pháp graph là hệ thống những cách thức, biện pháp giáo viên sử dụng để cấu trúc nội dung bài học thành một graph dạy học nhằm đạt đợc mục đích dạy học Về phía ngời học, graph còn là con đờng dẫn học sinh chiếm lĩnh một cách hiệu quả nội dung bài học, trên cơ sở đó đạt đợc mục đích học tập, hình thành đợc phơng pháp nhận thức khoa học cho bản thân Với những mục đích dạy học khác nhau, ta có những phơng pháp khác nhau nên muốn cho phơng pháp graph đạt đợc hiệu quả ta cần phải xác định đúng mục đích dạy học T- ơng tự nh vậy, không có một phơng pháp nào là thích hợp với mọi nội dung,phơng pháp nhận thức của chủ thể về sự vận động, về sự tổ chức và quan hệ giữa các mặt, các bộ phận của đối tợng nên graph cũng là sự phản ánh nhận
Xác định các đỉnh của graph
Bố trí các đỉnh và các cung lên một mặt phẳng
K iể m tr a t í nh h ợp lí c ủa g ra ph thức của chủ thể về một nội dung nhất định mà thôi và nh thế ta hiểu graph đóng vai trò thực hiện chức năng nh một phơng pháp dạy học.
II.2 Các bớc lập graph nội dung:
Trớc hết, giáo viên cần nghiên cứu nội dung chơng trình giảng dạy để lựa chọn những bài, những tổ hợp kiến thức có khả năng lập graph nội dung. Mỗi loại kiến thức sẽ có một loại graph tơng ứng Sự lựa chọn dó là cần thiết vì không phải bài học nào cũng có thể lập đợc graph nội dung và graph nội dung các kiến thức khác nhau mang tính đặc thù Sau đó, thiết kế graph nội dung theo các bớc sau:
Bớc 1: Xác định các đỉnh của graph:
Lựa chọn các đơn vị kiến thức cơ bản của nội dung, mỗi đơn vị kiến thức sẽ giữ một vị trí của một đỉnh trong graph Tiêu chuẩn để xác định hệ thống những đơn vị kiến thức cho mỗi nội dung là logic hệ thống của nội dung Trong nội dung bài lên lớp có thể có những đơn vị kiến thức liên kết với nhau thành từng mảng lớn hay nhỏ, nhng cũng có những đơn vị kiến thức độc lập Mỗi đơn vị kiến thức lại có thể là tập hợp của nhiều thông tin, do đó việc xác định các đỉnh graph cho nội dung phải lựa chọn hết sức súc tích.
Bớc 2: Thiết lập các cung:
Thiết lập các cung là thiết lập các mối quan hệ giữa các đỉnh của graph, đó là mối liên hệ của các đơn vị kiến thức Các cung này đợc biểu hiện bằng các mũi tên thể hiện tính hớng đích của nội dung.
Các mối quan hệ phải đảm bảo tính logic khoa học, những quy luật khách quan và đảm bảo đơc tính hệ thống của nội dung kiến thức Nếu xét thấy mối quan hệ của các đỉnh hợp lí thì chuyển sang bớc 3 để sắp xếp các đỉnh và các cung lên một mặt phẳng Nếu các mối quan hệ không hợp lí thì quay trở lại bớc 1 để xem xét lại việc xác định các đỉnh của graph cho hợp lí hơn.
Bớc 3: Bố trí các đỉnh và các cung lên một mặt phẳng:
Khi đã xác định đợc các đỉnh (đơn vị kiến thức) và mối quan hệ giữa chúng ta có thể xếp các đỉnh lên một mặt phẳng theo một logic khoa học và phải bảo đảm các yêu cầu sau:
- Phải chú ý đến tính khoa học, nghĩa là phải phản ánh đợc logic phát triển bên trong tài liệu giáo khoa.
- Phải đảm bảo tính s phạm là dễ thực hiện đối với thầy, đồng thời dễ hiểu đối với trò, đảm bảo tính trực quan cao, không nên lập các graph phức tạp, rắc rối làm cho học sinh khó hiểu hơn. Đối với nội dung có nhiều mối quan hệ giữa các đơn vị kiến thức, hoặc giữa các đối tợng nghiên cứu việc xác định các cung có thể thực hịên bằng cách lập bảng ma trận.
Với quy trình trên, giáo viên có thể dễ dàng tổ chức cho học sinh lập đợc các graph nội dung đa dạng và phong phú.
II.3 Các bớc sử dụng graph trong dạy và học sinh học:
Kết luận chơng I
Phơng pháp dạy học bằng graph thực chất là việc áp dụng graph vào các hoạt động dạy và học ở trên lớp Từ lâu, trong các tài liệu giáo khoa và sách tham khảo cũng nh các nhà nghiên cứu khoa học và thực tế giảng dạy ở trờng phổ thông sử dụng các graph để dạy học.
Graph có vai trò to lớn trong việc dạy và học ở nhà trờng phổ thông, nó đợc sử dụng để giúp giáo viên trong công tác soạn giảng, dạy học ở trên lớp. Đối với học sinh, graph cung cấp cho các em một phơng pháp t duy và tự học một cách khái quát Qua đó cho phép nhà trờng thực hiện đợc mục tiêu giáo dục của mình với hiệu quả cao. áp dụng graph là một phơng pháp dạy học, phơng pháp graph đã đợc xem xét ở góc độ để soạn giảng trong từng bài lên lớp theo một quy trình nhất định nhằm đem lại hiệu quả đối với cả giáo viên và học sinh trong việc nâng cao chất lợng dạy học Theo xu hớng đổi mới phơng pháp dạy học hiện nay, phơng pháp graph đợc sử dụng theo trình tự các bớc nhằm rèn luyện t duy hệ thống và khả năng khái quát cho học sinh trong nhà trờng và có thể áp dụng khả năng này trong các lĩnh vực khác.
Với đặc tính của phơng pháp graph là tính hệ thống, logic và trực quan chúng ta hiểu rõ hơn bản chất của graph dạy học, nó vừa là công cụ giúp cho ngời giáo viên trong công tác soạn giảng có định hớng, vừa là phơng tiện để tổ chức tốt quá trình lĩnh hội tri thức cho học sinh ở trên lớp theo hớng tích cực hoá hoạt động học tập của học sinh.
Từ việc xem xét, phân loại các graph là cơ sở để định hớng và xây dựng đợc hệ thống graph trong phần sinh thái học 12 THPT và áp dụng ph- ơng pháp graph thành công trong bài giảng sinh thái học nhằm bổ sung thêm một phơng pháp dạy học làm phong phú thêm các phơng pháp giảng dạy sinh thái học.Với hiệu quả của phơng pháp graph, chúng tôi đã xây dựng phơng pháp graph và sử dụng hệ thống này có hiệu quả vào quá trình dạy học sinh thái học 12 THPT hiện nay.
Sử dụng Graph vào dạy học sinh thái học lớp 12
Cơ sở xây dựng hệ thống Graph trong sinh thái học
I.1 Mục tiêu chơng trình sinh thái học ở THPT:
Phần Sinh thái học trong sách sinh học 12 là nội dung sau cùng của ch- ơng trình Sinh học THPT Sinh thái học đợc tiếp sau các nội dung về thực vật học, động vật học, sinh lí học, di truyền và tiến hoá, trong đó chú ý là học sinh đã học phần Sinh vật và môi trờng trong SGK Sinh học 9 - với nội dung chủ yếu gồm 4 phần: Sinh vật và môi trờng; Hệ sinh thái; Con ngời, dân số và môi trờng và bảo vệ môi trờng.
Nh vậy, kiến thức sinh thái học đã đợc hình thành ở học sinh THPT, nhng cha có điều kiện nghiên cứu một cách có hệ thống, các kiến thức này có vai trò vô cùng to lớn cả về lí luận và thực tiễn.
Môi trờng đang bị biến đổi nhanh chóng do những tác động mạnh mẽ của con ngời.Từ thế kỉ XIX, khi nền công nghiệp của các nớc phát triển mạnh thì môi trờng ngày càng bị huỷ hoại Ngoài những u điểm do nền công nghiệp mang lại thì nhiều tiêu cực cũng xuất hiện, sự phá huỷ và gây ô nhiễm môi trờng đã trở thành hiểm hoạ cho tất cả các dân tộc trên hành tinh Do vậy, việc hình thành ý thức và thói quen bảo vệ môi trờng trở thành giá trị nhân cách của mỗi thành viên trong cộng đồng và việc hiểu biết về sinh thái học trở thành một yêu cầu cấp bách hiện nay. ở Việt nam, do bị chiến tranh tàn phá nặng nề nên khi hoà bình lập lại đi vào xây dựng đất nớc thì nguồn tài nguyên lại bị khai thác quá mức, không nhận thức đợc vai trò của rừng trong việc bảo vệ sự cân bằng trong thiên nhiên Do đó, đất trồng đã bị xói mòn, lũ lụt xảy ra thờng xuyên, hoa màu, đất, nớc đều bị nhiễm độc, nhiều loài đã bị tiêu diệt Kết quả là cuộc sống của con ngời đang bị đe doạ, môi trờng bị phá huỷ, ô nhiễm ngày càng gia tăng Hiện trạng trên có nhiều nguyên nhân chủ quan và khách quan, trong nguyên nhân chủ quan có nguồn gốc là thiếu kiến thức cơ bản về sinh thái học.
Việc dạy sinh thái học cho học sinh ở trờng phổ thông là vô cùng cần thiết để đáp ứng nhu cầu cấp bách của cuộc sống con ngời trên hành tinh Nó nhằm hình thành ở thế hệ trẻ những kiến thức cơ bản, có hệ thống về mối quan hệ giữa sinh vật với sinh vật và giữa sinh vật với môi trờng; về bảo vệ sự cân bằng tự nhiên Từ đó, mỗi ngời có ý thức và thái độ đúng đắn với thiên nhiên, góp phần nâng cao chất lợng cuộc sống Điều này không chỉ thông qua các môn học trong nhà trờng mà còn phải cần có môn học riêng, hình thành ở thế hệ trẻ kiến thức cơ bản về khoa học sinh thái học để vận dụng vào cuéc sèng.
Vì vậy, phần sinh thái học có các nhiệm vụ sau:
I.1.1 Hình thành kiến thức sinh thái học:
Phần sinh thái học có nhiêm vụ hình thành ở học sinh những kiến thức cơ bản, có hệ thống về khoa học sinh thái học, đó là:
- Những kiến thức về môi trờng và nhân tố sinh thái, tác động của một số nhân tố sinh thái lên đời sống của sinh vật và sự thích nghi của sinh vật với các nhân tố sinh thái đó Trong tự nhiên, mối sinh vật tồn tại và phát triển đợc đều phải sử dụng những vật chất lấy từ môi trờng hoặc nhờ sự tơng tác của các sinh vật với nhau trong môi trờng Mặt khác, các hoạt động sống không chỉ diễn ra ở mức cá thể mà còn ở mức quần thể, quần xã, hệ sinh thái, sinh quyÓn.
Trên cơ sở phân tích sự tác động qua lại giữa cơ thể và môi trờng hình thành đợc kiến thức về sự biến đổi, cân bằng ở mức cơ thể, quần thể, quần xã và hệ sinh thái, do đó hình thành kiến thức về nguyên nhân biến đổi và cân bằng trong tự nhiên Từ đó học sinh có các kiến thức về bảo vệ, sử dụng hợp lí tài nguyên thiên nhiên, bảo vệ sự cân bằng bền vững của tự nhiên, đây vừa là kiến thức ứng dụng, vừa là kiến thức cơ bản của sinh thái học.
- Thông qua việc xác lập mối quan hệ giữa sinh vật và các yếu tố sinh thái mà phát triển khả năng quan sát, nhận biết, xác lập các mối quan hệ giữa các yếu tố.
- Sinh thái học là khoa học về mối quan hệ giữa môi trờng và các cấp tổ chức sống khác nhau Có nghĩa là phải xét các mối quan hệ với các cấp tổ chức sống từ nhỏ đến lớn Khi nghiên cứu các bộ phận không chỉ biết các đặc điểm riêng mà còn tìm ra những đặc điểm chung để hợp thành cái toàn thể, qua đó phát triển năng lực tổng hợp Khi xét cấp độ tổ chức cao hơn phải nghiên cứu các thành phần cấu tạo nên nó, nếu từng thành phần nhỏ thay đổi, làm cho cấp độ lớn cũng thay đổi, đó là phát triển năng lực phân tích, hệ thống.
Sau khi nghiên cứu mỗi hiện tợng sinh thái, không chỉ dừng lại ở mức nắm bắt hiện tợng mà qua một số hiện tợng cùng loại để làm t liệu dẫn đến kết luận khái quát.
Ví dụ: nghiên cứu mối quan hệ sinh trởng, phát triển của cá rô phi và nhiệt độ môi trờng ta thấy: nhiệt độ từ 5,6 0 C trở xuống và từ 42 0 C trở lên cá rô phi không tồn tại và phát triển đợc vì ngừng hô hấp Sinh trởng và phát triển tốt nhất là 25 0 C - 30 0 C, từ t liệu này ta rút ra kết luận “Đổi mới phGiới hạn chịu đựng về nhiệt độ của cá rô phi trong khoảng 5,6 0 C - 42 0 C” Từ t liệu cụ thể rút ra kết luận khái quát mà phát triển đợc năng lực khái quát hoá và phơng pháp t duy quy nạp.
Tóm lại, qua việc hình thành nội dung kiến thức, giáo viên sử dụng con đờng nhận thức khác nhau sẽ hình thành và phát triển năng lực nhận thức cho học sinh.
- Hình thành quan điểm hệ thống.
Hệ thống kiến thức sinh thái học đợc GS Hoàng Đức Nhuận tóm tắt nh sau:
Nếu coi biôm là phân hệ lớn thì quần xã là những phân hệ nhỏ hơn một cấp nữa, xuống tiếp một cấp nữa là quần thể Nh vậy mỗi yếu tố đều nằm trong hệ thống của nó Khi xét một vấn đề phải xem xét nó nằm trong một hệ thống, nếu tách ra khỏi hệ thống thì nó sẽ biến đổi, không còn nh trong hệ thống của nó nữa Về cấu trúc, tuỳ thuộc số lợng và số loại thành phần mà tạo ra các cấp độ tổ chức khác nhau, nghĩa là tạo ra hệ thống lớn hay nhỏ khác nhau Tóm lại, bản thân cấu trúc của sinh thái học là hệ thống Do vậy, quan điểm nghiên cứu sinh thái học phải lấy quan điểm hệ thống xem xét mới có kết quả.
- Hình thành quan điểm t duy biện chứng Bất kì yếu tố nào trong môi trờng cũng có quan hệ chặt chẽ và đa dạng với các yếu tố khác nên khi nghiên cứu hiện tợng nào cũng phải xét nó trong mối quan hệ qua lại với các yếu tố khác, nghĩa là xét mối quan hệ nhiều nhân một quả, do vậy khi một yếu tố trong môi trờng thay đổi là cả hệ thống thay đổi.
- Hình thành thái độ, hành vi bảo vệ môi trờng Thông qua nguyên lí cân bằng sinh học mà làm cho hệ thống ở trạng thái cân bằng động, nếu thay đổi một yếu tố nào đó, trải qua quá trình thiết lập một cân bằng mới, quá trình này có thể dẫn đến hậu quả có lợi cũng có thế gây tác hại lớn Để đảm bảo hệ cân bằng thì nguyên tắc chung là hệ đợc tạo nên bởi nhiều thành tố đó là đa dạng sinh học trong hệ sinh thái tự nhiên hay nhân tạo, duy trì các yếu tố cần thiết, để tạo cho hệ vận động và phát triển bền vững, có những hành động tham gia thiết thực vào việc bảo vệ môi trờng, chống gây ô nhiễm, đảm bảo chất lợng cuộc sống của cộng đồng.
I.2 Nội dung chơng trình sinh thái học ở THPT:
Môi tr ờng sống + §Êt
Tổ chức sống + Cá thể + Quần thể -loài + Quần xã
+ Hệ sinh thái Sinh thái học Đặc điểm
(biến đổi theo không gian và thời gian
Thành phần + Vô sinh + H÷u sinh + Con ng êi
ThÝch nghi + Hình thái + Sinh lÝ + TËp tÝnh
Biểu hiện + CÊu tróc + Trao đổi chất + Sinh tr ởng + Sinh sản + Cảm ứng ứng dụng + Đời sống, sản xuất + Bảo vệ môi tr ờng + Tài nguyên thiên nhiên
Sinh thái học nghiên cứu các mối quan hệ giữa sinh vật với sinh vật và giữa sinh vật và môi trờng ở các cấp độ tổ chức sống từ cơ thể tới quần thể, loài, quần xã, hệ sinh thái và sinh quyển Đặc điểm nội dung kiến thức sinh thái học mang tính cấu trúc hệ thống và kế thừa, những nội dung kiến thức đã trình bày ở phần sau có quan hệ chặt chẽ với phần trớc Tính hệ thống và kế thừa của nội dung sinh thái học có thể khái quát theo sơ đồ sau:
Sơ đồ cấu trúc nội dung sinh thái học 12 THPT.
Quy trình sử dụng graph vào dạy học sinh thái học
II.1 Hớng dẫn học sinh học bằng graph:
Sử dụng phơng pháp graph trong dạy sinh thái học để học sinh lập đợc graph hệ thống hoá kiến thức của mình thành một phơng pháp tự học là mục đích cần đạt đợc của giáo viên Do đó, giáo viên cần phải có kế hoạch hớng dẫn học sinh học bằng graph.
Trớc hết, do thời gian các tiết học có hạn nên giáo viên có thể tổ chức một hai buổi ngoại khoá để giới thiệu cho học sinh hiểu sơ bộ về lí thuyết graph, cho học sinh làm quen với ngôn ngữ của graph và một số thao tác cần thiết khi lập graph Học sinh biết dùng graph trong học tập có nghĩa là học sinh biết ghi lại tri thức bằng graph, biết đọc, tái hiện graph và tự lập graph nội dung bài học.
Ban đầu làm quen với phơng pháp graph, học sinh sẽ không tránh khỏi bỡ ngỡ, giáo viên có thể chỉ cho các em cách làm quen với phơng pháp này theo quá trình từ dễ đến khó.
Giai đoạn 1: Học sinh ghi nhớ và tái hiện graph mà giáo viên lập trên lớp, luyện tập cho các em nh mẫu của giáo viên, kết hợp làm một số dạng bài tËp.
Giai đoạn 2: Học sinh tự lập graph cho những bài giáo viên giảng theo cách thông thờng.
Giai đoạn 3: Học sinh tự nghiên cứu nội dung bài học mới và tự lập graph nội dung phù hợp với bài học đó.
Giáo viên có thể lu ý học sinh một số vấn đề nh sau:
+ Graph nội dung của bài lên lớp là hình thức cấu trúc hoá một cách trực quan khái quát và súc tích nội dung của tài liệu giáo khoa đa ra trong bài lên lớp Graph gồm các đỉnh và các cung, đỉnh là những chốt kiến thức và đợc liên kết với các kiến thức khác bằng các cung.
+ Lập graph nội dung phải thể hiện đợc tính khái quát, nội dung kiến thức đ- ợc chọn là cơ bản nhất, chủ yếu nhất và quan trọng nhất của bài.
+ Graph phải chứa đựng mối quan hệ tiềm tàng giữa chúng.
+ Nhìn vào graph ta thấy đợc tổng thể của logic phát triển của toàn bộ bài (đặc biệt là graph ôn tập).
+ Tính trực quan của graph thể hiện ở việc bố trí các hình khối sao cho đẹp, rõ, có thể dùng các hình, hình học thích hợp cho từng vùng kiến thức.
+ Phải sắp xếp các hình và các đờng liên hệ giữa các đỉnh không đợc rối mắt. + Tính hệ thống của graph thể hiện ở trình tự kiến thức các bài, các chơng, nêu lên logic phát triển của tài liệu giáo khoa.
+ Nội dung của graph phải nêu lên đợc những dấu hiệu bản chất nhất của các kiến thức, không mang tính rờm rà.
Nh vậy, graph cung cấp phơng tiện hiệu nghiệm để mô hình hoá cấu trúc nội dung bài học và trực quan hoá quá trình t duy của học sinh Nhờ tính trực quan cô đọng và khái quát của graph mà graph có tác dụng nh cơ sở định h- ớng cho hành động giải quyết tình huống vấn đề cho học sinh.
II.2 Sử dụng graph để dạy kiến thức mới:
Sinh thái học là môn học nghiên cứu về mối quan hệ tơng hỗ giữa sinh vật với sinh vật và giữa sinh vật với môi trờng Các nội dung đó đợc hình thành cho học sinh dới dạng các khái niệm, quá trình, quy luật sinh thái Tuy nhiên kiến thức sinh thái học ở THPT không phải là hoàn toàn mới mà đã đợc cung cấp rải rác ở lớp dới Bên cạnh đó, ít nhiều các em cũng đã đợc biết đến tri thức này qua các phơng tiện thông tin đại chúng, qua hoạt động thực tiễn tìm hiểu ở gia đình địa phơng Do đó, trong dạy học bộ môn nếu giáo viên biết hớng học sinh phát huy tối đa kiến thức đã có bằng phơng pháp dạy học hợp lí thì sẽ nâng cao hiệu quả dạy học môn học.
Mặt khác, theo các nhà tâm lí thì học sinh THPT, đặc biệt là học sinh lớp 12 đang ở giai đoạn trởng thành về tâm sinh lí Đây là lứa tuổi các em a thích hoạt động chu động, tự quản Đồng thời, các em cũng có năng lực t duy logic cao (nh phân tích, tổng hợp, khái quát hệ thống hoá ) Đó là điều kiện thuận lợi để tích cực hoá hoạt động học tập nâng cao chất lợng giờ học và ph- ơng pháp graph có thể giải quyết tốt cả ba nhiệm vụ giáo dục, phát triển và trí dôc.
Trong dạy học sinh học nói chung và dạy phần sinh thái học nói riêng, nguồn cung cấp tri thức là rất đa dạng, phong phú (tài liệu, t liệu bằng lời, bằng tranh, hình vẽ, biểu bảng, sơ đồ ) đòi hỏi giáo viên phải biết khai thác triệt để và hiệu quả các thông tin từ các nguồn khác nhau Dạng graph là một mô hình hoá mối quan hệ, hiện tợng Graph luôn thể hiện mối quan hệ của các yếu tố trong một chỉnh thể nhất định, vừa mang tính trực quan khái quát, vừa mang tính cụ thể nên graph mô hình hoá đợc kiến thức cần lĩnh hội, khắc phục đợc tình trạng máy móc, học thuộc lòng, giúp học sinh hiểu đợc bản chất sự vật, hiện tợng, thiết lập đợc mối quan hệ giữa các thành phần kiến thức phát huy tối đa năng lực nhận thức độc lập của học sinh.
II.2.1 LËp graph néi dung:
Bớc này đòi hỏi giáo viên phải tìm đọc các tài liệu có liên quan để tổng hợp các kiến thức cho bài Qua đó, giáo viên xác định đợc những đơn vị kiến thức cơ bản và mối liên hệ giữa chúng.
Ví dụ: ở bài: Quần xã và một số đặc trng cơ bản của quần xã, nội dung cơ bản cần nắm đợc là: khái niệm, đặc trng và mối quan hệ của quần xã Bài này có tính chất khái quát hơn các bài trớc vì quần xã bao gồm các quần thể nên quần xã có đặc điểm giống quần thể mà các em đã nắm đợc nhng cũng có các đặc điểm riêng của quần xã Bài này có thể lập hai graph bộ phận (graph đặc trng và graph mối quan hệ) để các em dễ nắm bài hơn và giáo viên cũng có thể vẽ sẵn một graph tổng hợp trên giấy toki lớn để sau khi kết thúc phần bài giảng có thể đa ra coi nh tổng kết bài.
II.2.2 Khi soạn giáo án:
Giáo án là sự tổ chức, sắp xếp các kiến thức giáo viên định giảng ở trên lớp, là diễn biến của giờ học ở trên lớp sắp tới nên đòi hỏi lòng nhiệt tình tận tâm của giáo viên.
Thực nghiệm s phạm
Mục đích thực nghiệm
Kiểm nghiệm hiệu quả của việc sử dụng phơng pháp Graph vào dạy học sinh thái học trong sinh học 12 THPT.
Xác định tính khả thi của phơng pháp graph trong dạy học sinh thái học.
Phơng pháp thực nghiệm
II.1 Thời gian thực nghiệm:
Do đặc thù phần sinh thái học đợc học vào cuối học kỳ II của năm học (theo phân phối chơng trình nên chúng tôi quyết định dạy thực nghiệm trong học kỳ II năm học 2008 - 2009.
II.2 Đối tợng thực nghiệm:
Do điều kiện khách quan chúng tôi chỉ tiến hành thực nghiệm trên đối tợng là học sinh lớp 12 THPT tại trờng Yên Mô A và Yên Mô B, huyện Yên Mô, tỉnh Ninh Bình.
Cụ thể: Tại trờng THPT Yên Mô A, chúng tôi dạy 2 lớp thực nghiệm (12A1, 12B6) và 2 lớp đối chứng (12A2, B127).
Tại trờng THPT Yên Mô B, chúng tôi dạy 2 lớp thực nghiệm (12A1, 12A4) và 2 lớp đối chứng (12A2, 12A10).
Tổng số lớp dạy là 8 lớp (4 lớp thực nghiệm và 4 lớp đối chứng) Học sinh ở các lớp thực nghiệm và đối chứng là có trình độ tơng đơng nhau Điều kiện cơ sở vật chất, trang thiết bị dạy học ở các trờng trên cùng nằm trong tình trạng chung ở các nhà trờng hiện nay.
II.3 Bố trí thực nghiệm:
Thực nghiệm đợc bố trí theo kiểu song song:
- Các lớp đối chứng: Sử dụng giáo án mà giáo viên vẫn thờng giảng dạy, chủ yếu theo phơng pháp truyền thống, có vấn đáp, cơ bản là truyền thụ kiến thức.
- Các lớp thực nghiệm: Sử dụng giáo án đợc thiết kế theo phơng pháp graph.
Trong quá trình thực nghiệm, chúng tôi tiến hành dạy 4 tiết, sau mỗi tiết tiến hành kiểm tra chất lợng lĩnh hội kiến thức và khả năng vận dụng kiến thức ở cả nhóm lớp thực nghiệm và đối chứng cùng thời gian, cùng đề và cùng biểu điểm bằng kiểm tra bằng trắc nghiệm cho 4 bài trong thực nghiệm (mỗi bài 15 phút) để đánh giá khả năng nắm vững kiến thức của học sinh và
1 bài sau thực nghiệm (45 phút) để đánh giá độ bền kiến thức của học sinh(xem phụ lục 1).Tổng số bài kiểm tra là 1581 bài (TN: 785 bài và ĐC: 796 bài) Sau thực nghiệm 396 bài (TN: 197 bài và ĐC: 199 bài) Sau đó chúng tôi chấm các bài kiểm tra trên thang điểm 10 và so sánh kết quả thu đợc giữa
2 nhóm lớp thực nghiệm và nhóm lớp đối chứng Kết quả trong thực nghiệm và sau thực nghiệm đợc trình bày trong các bảng (16) và các đồ thị(1, 2,3).
Phơng pháp xử lí số liệu
III.1 Phân tích đánh giá định lợng các bài kiểm tra:
Chúng tôi sử dụng thống kê toán học để xử lí kết quả chấm các bài kiểm tra giúp cho việc đánh giá hiệu quả của phơng pháp mà luận văn đề xuất đảm bảo tính khách quan và chính xác.
Trình tự phân tích đánh giá đợc tiến hành nh sau: ứng với mỗi đợt kiểm tra chúng tôi đã tiến hành:
- Lập bảng thống kê cho cả 2 nhóm lớp thực nghiệm và nhóm lớp đối chứng theo mẫu:
Lí p n Số học sinh (số bài kiểm tra) đạt điểm xi (ni)
Trong đó, n: Số học sinh (số bài kiểm tra) của các lớp thực nghiệm và đối chứng. xi: §iÓm sè theo thang 10 ni: Số học sinh (số bài kiểm tra có điểm số là xi)
Các số liệu thu đợc từ thực nghiệm s phạm sẽ đợc xử lí thống kê toán học với các tham số đặc trng sau:
): Là tham số xác định giá trị trung bình của dãy số thống kê.
- Phơng sai (S 2 ): Đánh giá mức độ phân tán các giá trị của biến ngẫu nhiên
X xung quanh trị số trung bình của nó Phơng sai càng nhỏ thì độ phân tán càng nhỏ.
- Độ lệch tiêu chuẩn (S): Biểu thị mức độ phân tán của các số liệu quanh giá trị trung bình cộng.
- Sai số trung bình cộng (m): Biểu thị trung bình phân tán của các giá trị kết qủa nghiên cứu. m S n
- Hệ số biến thiên (Cv): Để so sánh 2 tập hợp có X
khác nhau Nếu hệ số biến thiên càng nhỏ thì độ giao động càng nhỏ, độ tin cậy càng cao.
Cv = 0- 10% dao động nhỏ, độ tin cậy cao
Cv = 11- 30% dao động trung bình
Cv = 31- 100% dao động lớn, độ tin cậy nhỏ.
- Hiệu trung bình (d TN-ĐC ): So sánh điểm trung bình cộng của các lớp TN và ĐC trong các lần kiểm tra. dTN-§C = X
- Độ tin cậy ( td ): Kiểm định độ tin cậy về chênh lệch của 2 trị số trung bình cộng của TN và ĐC bằng đại lợng kiểm định theo công thức: td 1 2
Giá trị tới hạn của td là t tra trong bảng phân phối Student với = 0,05.
Nếu td t thì sự sai khác của các giá trị trung bình giữa các nhóm thực nghiệm và đối chứng là có ý nghĩa.
Nếu td t thì sự sai khác của các trị số giữa các nhóm thực nghiệm và đối chứng là không có ý nghĩa.
+ n 1 , n 2 là số học sinh đợc kiểm tra ở lớp thực nghiệm và lớp đối chứng.
+ S 1 2 , S 2 2 là phơng sai của các khối lớp thực nghiệm và đối chứng
+ S1 , S2 là độ lệch chẩn các khối lớp thực nghiệm và đối chứng
là điểm trung bình của các lớp thực nghiệm và đối chứng
+ xi là số bài kiểm tra đạt điểm tơng ứng là xi, trong đó 0 xi 10.
III.2 Phân tích đánh giá định tính:
So sánh lớp thực nghiệm và đối chứng với các tiêu chí sau:
- Năng lực thiết kế graph của học sinh để học các kiến thức ở mỗi bài.
- Khả năng đọc các graph của học sinh
- Khả năng lập luận, khái quát, tính tổng hợp qua các bài học, các chung của học sinh lớp thực nghiệm so với lớp đối chứng.
- Khả năng lu giữ thông tin (độ bền kiến thức) của học sinh.
Kết quả thực nghiệm
IV-1 Phân tích định lợng các bài kiểm tra:
Bảng 1: Tổng hợp điểm các bài kiểm tra của các lớp thực nghiệm và đối chứng:
Số học sinh (số bài kiểm tra) đạt điểm xi (ni)
Bảng 2: So sánh kết quả giữa nhóm thực nghiệm và đối chứng:
KT sè §èi t- ợng Số bài
Biểu đồ 1 : So sánh kết quả của 2 nhóm thực nghiệm và đối chứng:
Qua số liệu thống kê ở bảng 1, ta thấy:
) qua mỗi lần kiểm tra trong thực nghiệm luôn cao hơn nhóm lớp đối chứng, hiệu số điểm trung bình cộng (dTN- ĐC) giữa nhóm thực nghiệm và đối chứng cho kết quả tơng ứng: 0.56; 0.65; 0.56; 0.52 đều 0, chứng tỏ kết quả lĩnh hội kiến thức của học sinh nhóm thực nghiệm tốt hơn nhóm đối chứng
- Độ dao động (m) xung quanh trị số trung bình cộng của nhóm thực nghiệm đa số là nhỏ hơn nhóm lớp đối chứng, chứng tỏ mức độ tập trung quanh trị số trung bình của nhóm lớp thực nghiệm cao hơn so với lớp đối chứng.
- Độ biến thiên (Cv) của nhóm thực nghiệm thấp hơn so với nhóm lớp đối chứng, chứng tỏ ở nhóm thực nghiệm ít dao động, độ tin cậy cao hơn
- Độ tin cậy td ở cả 4 lần kiểm tra trong thực nghiệm lần lợt là: 4,21; 7,26; 4,80; 6,73 và tổng hợp là 7,69 đều lớn hơn t = 1,96, chứng tỏ kết quả lĩnh hội tri thức của nhóm thực nghiệm cao hơn nhóm đối chứng là đáng tin cậy và sự sai khác về kết quả giữa hai nhóm là có ý nghĩa Nh vậy, có thể nói việc vận dụng phơng pháp graph vào dạy học phần sinh thái học trong đề tài này mang lại hiệu quả cao hơn phơng pháp dạy học thông thờng khác.
Qua bảng 3 cho thấy, tỷ lệ điểm khá, giỏi của nhóm thực nghiệm cao hơn nhóm đối chứng, tỉ lệ điểm yếu, kém và trung bình của nhóm thực nghiệm nhỏ hơn nhóm đối chứng, điều này một lần nữa khẳng định ở nhóm thực nghiệm kết quả đạt đợc trong thực nghiệm cao hơn đối chứng.
Mức độ tăng dần các điểm khá, giỏi có thể thấy rõ qua biểu đồ sau:
Biểu đồ 2: So sánh tỷ lệ diểm khá giỏi giữa thực nghiệm và đối chứng
Bảng 4: Tổng hợp điểm các bài kiểm tra của 2 nhóm lớp TN và ĐC:
Số bài kiểm tra đạt điểm xi
Bảng 5: So sánh kết quả kiểm tra sau thực nghiệm giữa 2 nhóm TN và ĐC:
KT sè §èi t- ợng Số bài X _ m S Cv% dTN- ĐC Td
Biểu đồ 3: So sánh kết quả sau thực nghiệm của hai nhóm lớp thực nghiệm và đối chứng
Bảng 6: Phân loại trình độ học sinh qua kiểm tra sau thực nghiệm:
Lần KT Đối tợng Số bài
(n) YÕu, kÐm Trung bình Khá Giỏi
Từ kết quả thực nghiệm thu đợc trình bày ở các bảng và các đồ thị trên, chúng tôi rút ra một số nhận xét nh sau:
- Điểm trung bình cộng trong cả 5 lần kiểm tra trong và sau thực nghiệm ở các nhóm lớp thực nghiệm đều cao hơn ở nhóm đối chứng với mức đáng tin cậy Thể hiện td ở tất cả các lần kiểm tra đều lớn hơn t = 1,96
- ở nhóm học sinh thực nghiệm, điểm khá giỏi tăng dần qua các lần kiểm tra và có xu hớng ổn định, chứng tỏ đã có sự tăng tiến trong quá trình lĩnh hội tri thức của học sinh ở nhóm lớp này Trong khi đó, ở nhóm học sinh đối chứng, điểm trung bình cộng không ổn định qua các lần kiểm tra.
- Độ lệch chuẩn và hệ số biến thiên của nhóm lớp thực nghiệm đều thấp hơn so với lớp đối chứng ở tất cả các lần kiểm tra Điều này chứng tỏ hiệu quả vững chắc của bài dạy đợc thiết kế theo phơng pháp graph trong đề tài nghiên cứu.
- Phân loại trình độ học sinh:
* ở nhóm lớp thực nghiệm: Học sinh đạt điểm yếu kém chiếm tỉ lệ thấp và có xu hớng giảm dần qua các lần kiểm tra.
* ở nhóm đối chứng: Tỉ lệ học sinh đạt điểm yếu kém nhiều hơn, tỉ lệ học sinh đạt điểm khá và giỏi chiếm tỉ lệ ít hơn và không ổn định.
- Độ bền kiến thức của học sinh: Kết quả kiểm tra trong thực nghiệm và sau thực nghiệm ở nhóm lớp thực nghiệm không có sự sai khác đáng kể Ngợc lại, ở nhóm lớp đối chứng kết quả kiểm tra sau thực nghiệm thấp hơn so với thực nghiệm, chứng tỏ phơng án thực nghiệm có hiệu quả hơn trong việc phát triển khả năng lu giữ thông tin, tăng độ bền kiến thức của học sinh.
IV-2 Phân tích định tính:
IV-2.1 Về hứng thú và mức độ tích cực học tập:
Các em tích cực chuẩn bị bài cũ, tích cực trao đổi, tranh luận giữa các nhóm học sinh trong một lớp, giữa các học sinh với nhau để hình thành một graph tối u Vì thế, tinh thần học của các em khá chủ động, tự bộc lộ đợc các suy nghĩ của mình.
Trên lớp, không khí học tập sôi nổi, tuy có ồn ào, các em mạnh dạn tranh luận, trao đổi, bảo vệ ý kiến của mình, thậm trí có nhiều thắc mắc của học sinh thể hiện sự phân tích, làm việc độc lập với sách giáo khoa để nắm bài một cách sâu sắc.
Ví dụ: Khi dạy bài: Quần xã và một số đặc trng co bản của quần xã. Học sinh nghiên cứu sách giáo khoa chỉ nêu đợc hai đặc trng của quần xã là: đặc trng về thành phần loài và sự phân bố, còn đặc trng về kiểu dinh dỡng thì giáo viên phải gợi ý Sau khi xây dựng các đỉnh con của đặc trng kiểu dinh d- ỡng thì có 2 ý kiến khác nhau:
- Em Vũ Xuân Quỳnh (12A1) cho rằng: Kiểu dinh dỡng bao gồm : sinh vật sản xuất, sinh vật tiêu thụ và sinh vật phân huỷ.
- Em Phạm Tiến Tài lại cho rằng: Kiểu dinh dỡng bao gồm: Sinh vật tự dỡng và sinh vật dị dỡng.
Có thể thấy guồng hoạt động của lớp học khá sôi động, liên tục, sự phối hợp hoạt động của thầy và trò nhịp nhàng, thực hiện các bớc trong quy trình xây dựng graph Học sinh hứng thú học tập và khả năng tự lực tăng hơn hẳn Khi ra câu hỏi yêu cầu các kĩ năng nh so sánh, hệ thống hoá, khái quát hoá, các em đều biết vận dụng phân tích đợc nội dung kiến thức thể hiện trong từng ô của graph, thậm trí nhiều em có thể tự rút ra nhận xét và vận dụng sau khi hệ thống hoá các kiến thức trong graph đó.
IV-2.1.2 Về chất lợng lĩnh hội kiến thức:
Thông qua việc tự đánh giá sau mỗi tiết dạy, việc phân tích chất lợng các bài kiểm tra khảo sát, chúng tôi nhận thấy chất lợng lĩnh hội kiến thức ở nhóm lớp thực nghiệm cao hơn nhóm lớp đối chứng Biểu hiện ở mức độ hiểu sâu kiến thức, mức độ phân tích và vận dụng đầy đủ và ngày càng đi sâu vào
Vi sinh vËt bản chất của của các khái niệm, sự tổng hợp, hệ thống và t duy logic theo nhiều hớng khác nhau và có vận dụng graph để thực hiện các thao tác duy cao nh: khái quát hoá, hệ thống hoá