Phương pháp grap trong dạy học sinh học phần 1 nguyễn phúc chính

Với chiến lược là: “Đổi mới và hiện đại hoá phương pháp giáo dục, chuyển từ truyền đạt tri thức thụ động, thầy giảng, trò ghi sang hướng dẫn người học chủ động tư duy trong quá trình tiế

LỜI GIỚI THIỆU

Vận dụng phương pháp grap (graph) trong dạy học là một hướng nghiên cứu mới trong lí luận dạy học mà cố giáo

sư Nguyễn Ngọc Quang là người khai phá đầu tiên, đặt nền móng cho cho phần lí luận dạy học này trong dạy học Hoá học Thời gian chưa dài, nhưng với sức sống và triển vọng của tư tưởng này, nó đã được triển khai sang nhiều môn học khác và tiến sĩ Nguyễn Phúc Chỉnh là người đầu tiên đã dũng cảm đi sâu nghiên cứu vận dụng phương pháp grap vào dạy học Sinh học

Đây là một chuyên khảo có giá trị về mặt lí luận và thực tiễn được chắt lọc từ các kết quả nghiên cứu luận án tiến

sĩ của tác giả với tiêu đề "Nâng cao hiệu quả dạy học Giải phẫu - sinh lý người ở trung học cơ sở bằng phương pháp grap" đã được hội đồng chấm luận án tiến sĩ cấp nhà nước đánh giá cao Nội dung của chuyên khảo còn là kết quả nghiên cứu của một số đề tài khoa học và công nghệ cấp Bộ

mà tác giả là chủ nhiệm, thực hiện trong nhiều năm, đồng thời là nội dung của những bài báo của tác giả đã đăng tải trên những tạp chí uy tín của ngành giáo dục

Sách được biên soạn công phu, bao gồm 6 chương với cách trình bày rất khoa học và hiện đại có thể giúp cho người đọc dễ thu thập thông tin

Phục vụ cho việc nghiên cứu và biên soạn tập chuyên khảo này, tác giả đã tham khảo tới 100 tài liệu có liên quan (bao gồm 73 tài liệu tiếng Việt, 16 tài liệu tiếng Anh và 11 tài liệu tiếng Nga)

Tập chuyên khảo này sẽ là một tài liệu tham khảo tốt góp phần vào đổi mới nội dung và phương pháp dạy học sinh học đang được triển khai mạnh mẽ ở trường phổ thông Xin được trân trọng giới thiệu cùng bạn đọc

Hà nội, tháng 10 năm 2005

Người giới thiệu PGS NGUYỄN QUANG VINH Tiến sĩ Giáo dục học Chuyên ngành PPDH Sinh học

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay, đổi mới phương pháp dạy học là một nhiệm

vụ quan trọng của ngành giáo dục, trong bối cảnh công nghệ dạy học hiện đại đã trở thành một xu thế chung của thế giới trong việc đổi mới giáo dục Việc chuyển hoá những thành tựu của rất nhiều ngành khoa học kỹ thuật khác nhau vào dạy học là một tiềm năng vô tận tạo nên sức mạnh cho công nghệ dạy học hiện đại Trong đó đáng chú ý là việc chuyển hoá các thành tựu của toán học và công nghệ thông tin vào dạy học Phương pháp grap cùng với phương pháp algorit và tiếp cận môđun là những công cụ phương pháp luận đắc lực trong việc xây dựng quá trình dạy học thành quy trình công nghệ hoá

Việc xác định các nguyên tắc và quy trình áp dụng phương pháp grap vào dạy học là cần thiết để nâng cao tính tích cực, tự lực và sáng tạo của học sinh Phương pháp grap

có nhiều ưu điểm trong dạy học, vì đây là một phương pháp

tư duy Nếu sử dụng phương pháp này thường xuyên sẽ rèn luyện cho học sinh một phong cách học tập khoa học để học suốt đời

Cuốn sách này là sách chuyên khảo dùng cho giáo viên sinh học, sinh viên và học viên cao học, với mục tiêu hình thành một phương pháp dạy học có nhiều tiềm năng phát huy năng lực nhận thức của học sinh, góp phần thiết thực vào việc đổi mới phương pháp dạy học sinh học ở phổ thông

Nhân dịp này, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình cố Giáo sư Nguyễn Ngọc Quang, đã cung cấp nhiều tài liệu tham khảo quý giá; xin cảm ơn sự hướng dẫn nhiệt tình của PGS.TS Nguyễn Quang Vinh, TS Nguyễn Như Ất; Cảm ơn các nhà khoa học đã đóng góp ý kiến để tác giả hoàn thành luận án tiến sĩ với tiêu đề: "Nâng cao hiệu quả dạy học Giải phẫu - sinh lý người ở trung học cơ sở bằng phương pháp grap"

Trong quá trình biên soạn chắc chắn còn nhiều thiếu sót, mong nhận được sự lượng thứ và góp ý của độc giả để cuốn sách hoàn thiện hơn

Mọi ý kiến đóng góp xin được gửi về: Khoa Sinh, trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên

Xin chân thành cảm ơn

TÁC GIẢ

MỤC LỤC

Chương 1 Lý do của việc vận dụng phương pháp grap

trong dạy học sinh học 6 Chương 2 Lược sử nghiên cứu về lý thuyết grap và việc

vận dụng lý thuyết grap trong dạy học 16

Chương 3 Cơ sở khoa học của việc chuyển hoá grap

toán học thành grap dạy học 40 Chương 4 Các nguyên tắc xây dựng grap dạy học 73 Chương 5 Grap dạy học sinh học 87 Chương 6 Sử dụng phương pháp grap trong dạy - học

sinh học 106 Phụ lục Một số grap nội dung giải phẫu sinh - lý người 145 Các công trình liên quan đến chuyên khảo đã được công

bố 164 Tài liệu tham khảo 166

NỘI DUNG

1 Những vấn đề chung về đổi mới phương pháp dạy học sinh học

2 Những tiếp cận mới trong lý luận dạy học

3 Những ưu điểm của phương pháp grap dạy học

âng cao chất lượng giáo dục và đào tạo là một mục tiêu quan trọng của

sự nghiệp đổi mới giáo dục hiện nay ở nước ta, trong đó đổi mới phương

N

Định hướng đổi

mới phương

pháp dạy học

pháp dạy học được coi là một trong những nhiệm vụ chiến lược

Định hướng chung của việc đổi mới phương pháp dạy học là:

"Đổi mới phương pháp dạy học ở tất cả các cấp và bậc học, kết hợp tốt học với hành, gắn nhà trường với xã hội Áp dụng những phương pháp dạy học hiện đại để bồi dưỡng cho học sinh những năng lực tư duy sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề”1

Với chiến lược là: “Đổi mới và hiện đại hoá phương pháp giáo dục, chuyển từ truyền đạt tri thức thụ động, thầy giảng, trò ghi sang hướng dẫn người học chủ động tư duy trong quá trình tiếp cận tri thức; dạy cho người học phương pháp tự học, tự thu nhận thông tin một cách hệ thống và có tư duy phân tích, tổng hợp; phát triển được năng lực của mỗi cá nhân; tăng cường tính chủ động, tính tự chủ của học sinh …”

2

Đổi mới phương pháp dạy và học theo hướng phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo của người học; tăng cường thực hành, thực tập; kết hợp chặt chẽ

1

Ban chấp hành trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam (2002), "Kết luận hội nghị lần thứ 6 Ban chấp hành Trung ương khoá IX về việc thực hiện nghị quyết Trung ương 2 khoá VIII, phương hướng phát triển giáo dục

đào tạo", Khoa học công nghệ, số 14

giữa đào tạo, nghiên cứu khoa học và lao động sản xuất; ứng dụng mạnh mẽ công nghệ thông tin và các thành tựu khác của khoa học, công nghệ vào việc dạy và học

Hiện nay, xu thế chung của việc đổi

mới phương pháp dạy học là sử dụng

các phương pháp dạy học có nhiều tiềm

năng phát huy cao độ tính tích cực, chủ

động và sáng tạo của học sinh, chuyển

từ hình thức giáo viên chỉ giới hạn vào

việc truyền đạt thông tin cho trò sang

Tăng cường tính độc lập, tự chủ nhằm phát huy trí sáng tạo của học sinh

10

Thông qua quá trình dạy học bộ môn mà rèn luyện các năng lực tư duy sáng tạo, lôgic, biện chứng, công nghệ, kinh tế, thực tiễn… Các năng lực tư duy trên chỉ được hình thành một cách định hướng và có kế hoạch gắn liền với sự đổi mới phương pháp dạy học nhằm hướng dẫn học sinh phương pháp tự học,

tự lĩnh hội tri thức, nhờ vậy mà bước vào cuộc sống sau giai đoạn học tập tại nhà trường, thanh thiếu niên có được bản lĩnh

để có thể bước vào hoạt động học liên tục và học suốt đời

Chuyển từ phương pháp dạy học truyền thống sang phương pháp tích cực hoá nhận thức, thực chất là tiến hành một cuộc cách mạng trong giáo dục, đào tạo; làm thay đổi mối quan hệ thày - trò vẫn diễn

ra trong các hoạt động giáo dục từ xưa đến nay, cụ thể là:

 Từ chỗ thầy giữ vị trí trung tâm “cung cấp” thông tin cho trò, chuyển sang lấy trò là trung tâm, chủ thể nhận thức;

 Từ độc thoại sang đối thoại;

 Từ học kiến thức làm trọng sang học phương pháp chiếm lĩnh kiến thức;

 Từ học “giáp mặt” đến tự học

Muốn làm cuộc cách mạng như vậy, thầy phải tự nguyện từ

bỏ vai trò “ban cấp” kiến thức, làm thay sự nhận thức của trò; lạm dụng các phương pháp giảng giải, thuyết trình, độc thoại;

Một cuộc cách mạng

trong giáo dục, đào

tạo …

chuyển sang vai trò nhà đạo diễn và thiết kế, người tổ chức - kích thích, người trọng tài - cố vấn trong dạy học , trả lại cho trò vai trò chủ thể nhận thức, làm cho trò không còn học thụ động mà học tích cực bằng hành động của chính mình, nhằm tham gia vào các khâu giáo dục qua đó hình thành và hoàn thiện nhân cách

Với tình hình đó đòi hỏi việc nghiên cứu lý luận dạy học đại cương và bộ môn về cải tiến phương pháp dạy học phải đi trước một bước để tìm tòi các giải pháp nâng cao hiệu quả dạy học theo hướng tích cực hoá hoạt động nhận thức của học sinh

Nhiệm vụ của các nhà lý luận dạy học là phải nghiên cứu, tìm tòi các cách tiếp cận khác nhau nhằm góp phần đổi mới phương pháp dạy học hướng vào việc tăng cường tính tích cực nhận thức, bồi dưỡng năng lực tìm tòi khám phá của người học trong quá trình lĩnh hội tri thức, hình thành kỹ năng

Trong vài thập niên trở lại đây, trên thế giới đã có những tác giả áp dụng tiếp cận chuyển hoá các phương pháp khoa học, các thành tựu của kỹ thuật tiên tiến và công

Tiếp cận và chuyển hoá các

12

nghệ mới thành phương pháp dạy học đặc thù

Trong đó, tiếp cận - chuyển hoá lý thuyết grap toán học thành phương pháp dạy học là một trong những hướng có nhiều triển vọng

rap là một chuyên ngành toán học hiện đại đã được ứng dụng vào nhiều ngành khoa học khác nhau như: khoa học, kỹ thuật, kinh tế học, điều khiển học, vận trù học, xây dựng, giao thông, quản lý, nghiên cứu khoa học, thiết kế dự án, tâm lý học và khoa học giáo dục

 Về mặt nhận thức luận, có thể xem grap toán học là phương pháp khoa học có tính khái quát cao, có tính ổn định vững chắc để mã hoá các mối quan hệ của các đối tượng được nghiên cứu

 Những nghiên cứu của nhiều tác giả cho thấy grap toán học là đồ thị biểu diễn quan hệ mang tính hệ thống giữa các đối tượng được mô tả, mà trong cấu trúc nội dung các môn học các thành phần kiến thức dạy học trong một giáo trình, một chương, một bài cũng được sắp xếp thành hệ thống kiến thức có mối quan hệ chặt chẽ với nhau

 Nếu vận dụng lý thuyết grap trong dạy học để mô hình hoá các mối quan hệ, chuyển thành phương pháp dạy học đặc thù, sẽ nâng cao được hiệu quả dạy học, thúc đẩy quá trình

tự học, tự nghiên cứu của học sinh, theo hướng tối ưu hoá, đặc biệt nhằm rèn luyện năng lực hệ thống hoá kiến thức

và năng lực sáng tạo của học sinh

Trong lý luận dạy học, vận

dụng lý thuyết grap đã trở thành

một tiếp cận mới thuộc lĩnh vực

phương pháp dạy học, cho phép

giáo viên quy hoạch được quá

trình dạy học tổng quát cũng

như từng mặt của nó, thiết kế

tối ưu hoạt động dạy – học và

điều khiển hợp lý quá trình này

tiến tới công nghệ hoá một cách

có hiệu quả quá trình dạy học

trong nhà trường theo hướng

tích cực hoá hoạt động nhận

thức của học sinh

Sinh học là môn khoa học nghiên cứu các mối quan hệ của các hệ thống sống ở các cấp độ tổ chức khác nhau từ cấp độ phân tử đến cấp độ sinh quyển Các mối quan hệ đó có thể diễn đạt dưới dạng grap Ví dụ như quan hệ giữa cấu trúc với cấu trúc; cấu trúc với chức năng; cấu trúc, chức năng với môi

Những tiếp cận mới trong

dạy học

1 Tiếp cận hệ thống - cấu trúc

2 Tiếp cận các phương pháp khoa học, trong đó

có lý thuyết grap

3 Tiếp cận dạy học theo

mô đun

14

trường… Như vậy, nếu sử dụng grap trong dạy - học sinh học

sẽ rất thuận lợi trong việc mô hình hóa, hệ thống hoá các kiến thức

Nhiệm vụ đổi mới phương pháp dạy học theo hướng tích cực hoá hoạt động học tập của học sinh không chỉ là định hướng

mà còn đòi hỏi hành động nhưng nhiều giáo viên tự mình còn lúng túng chưa xác định được những hoạt động cụ thể để tiến hành đổi mới phương pháp dạy học

Vì vậy, cần nghiên cứu xác định nguyên tắc, quy trình vận dụng của những phương pháp dạy học tích cực, giúp cho giáo viên sử dụng một cách thuận lợi và có hiệu quả

Trong dạy - học sinh học ở trường phổ thông, từ lâu đã sử dụng các phương pháp dạy học đặc trưng là phương pháp trực quan, hỏi đáp và phương pháp thực hành - thí nghiệm nhằm nâng cao tính tích cực chủ động của học sinh

Đã có nhiều tác giả nghiên cứu tìm tòi các phương pháp và biện pháp dạy học nhằm nâng cao chất lượng dạy học môn sinh học

Xác định các nguyên

tắc và quy trình thực

hiện của các phương

pháp dạy học nhằm

giúp giáo viên có nhiều

thuận lợi trong quá

trình dạy học

Các phương pháp dạy học đặc thù cần được hỗ trợ bằng các phương pháp tư duy như phương pháp mô hình hoá mà phương pháp grap là một ưu thế

Từ các hình ảnh trực quan và các kết quả thí nghiệm có thể dùng grap để mô hình hoá mối quan hệ về mặt cấu trúc và về mặt chức năng của các đối tượng nghiên cứu, giúp cho học sinh hiểu bài và hệ thống hoá kiến thức tốt hơn

Tóm tắt chương 1

Đổi mới phương pháp dạy học là một nhiệm vụ cấp bách của ngành giáo dục nước ta trong giai đoạn hiện nay và trong tương lai Thường xuyên đổi mới phương pháp dạy học để nâng cao chất lượng dạy - học, đưa nền giáo dục nước ta tiến tới hội nhập quốc tế

Những khái niệm cơ bản

16

 Tính độc lập trong học tập

 Tính sáng tạo trong học tập

 Năng lực nhận thức của học sinh

 Dạy học lấy giáo viên làm trung tâm

 Dạy học lấy học sinh làm trung tâm

Câu hỏi thảo luận

1 Tại sao phải đổi mới phương pháp dạy học ?

2 Hãy trình bày những định hướng đổi mới phương pháp dạy học trong giai đoạn hiện nay

3 Hãy nêu ra những thực trạng về đổi mới phương pháp dạy học ở Việt Nam, trên cơ sở đó đánh giá và kiến nghị những giải pháp

4 Nếu là một giáo viên hoặc một cán bộ quản lý quý vị sẽ chỉ đạo thực hiện việc đổi mới phương pháp dạy học như thế nào ?

Chương 2

LƯỢC SỬ NGHIÊN CỨU

VỀ LÝ THUYẾT GRAP VÀ VIỆC VẬN DỤNG

LÝ THUYẾT GRAP TRONG DẠY HỌC

18

- Thảo luận và nêu ý kiến về triển vọng áp dụng phương pháp này trong dạy học sinh học

NỘI DUNG

 Tình hình nghiên cứu về lý thuyết grap trên thế giới

- Sự ra đời của lý thuyết grap

- Sự phát triển của lý thuyết grap

 Tình hình nghiên cứu vận dụng lý thuyết grap vào dạy học ở nước ngoài

Những nghiên cứu vận dụng lý thuyết grap trong dạy học ở Liên xô (cũ)

và ở một số nước phương tây

 Tình hình nghiên cứu vận dụng lý thuyết grap trong dạy học ở Việt Nam

2.1 Tình hình nghiên cứu về lý thuyết grap trên thế giới

ĐỊNH NGHĨA VỀ GRAP, LÝ THUYẾT GRAP

VÀ PHƯƠNG PHÁP GRAP TRONG DẠY HỌC

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

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

Nhưng, từ grap trong lý thuyết grap lại bắt nguồn từ từ “graphic” có nghĩa là tạo ra một hình ảnh rõ ràng, chi tiết, sinh động trong tư

duy

Phương pháp grap dạy học được hiều là phương pháp tổ chức rèn luyện tạo được những sơ đồ học tập ở trong tư duy của học sinh Trên cơ sở đó hình thành một phong cách tư duy khoa học mang tính hệ thống

20

Lý thuyết grap là một chuyên ngành của toán học được khai

sinh kể từ công trình về bài toán “Bảy cây cầu ở Konigsburg” (công bố vào năm 1736) của nhà toán học Thụy sĩ - Leonhard

Euler (1707 - 1783) Lúc đầu, lý thuyết grap là một bộ phận nhỏ của toán học, chủ yếu nghiên cứu giải quyết những bài toán có tính chất giải trí Trong những năm cuối thế kỷ XX,

22

cùng với sự phát triển của toán học và nhất là toán học ứng dụng, những nghiên cứu về vận dụng lý thuyết grap đã có

những bước tiến nhảy vọt

BÀI TOÁN VỀ 7 CÂY CẦU

Ở thành phố Konigsburg (Lithuania) có 7 cây cầu bắc ngang qua con sông Pregel như hình vẽ sau

Người ta đặt câu đố: Tìm cách đi qua tất cả 7 cây cầu này, mỗi cái đúng một lần rồi quay về điểm xuất phát

Năm 1736, Leonhard Euler đã chứng minh không thể có một đường

đi như thế, bằng lập luận sau: Biểu diễn bốn miền đất A,B,C,D bằng 4 điểm trong mặt phẳng, mỗi cầu nối 2 miền được biểu thị bằng một đoạn nối 2 điểm tương ứng, ta sẽ có đồ thị:

ý thuyết grap hiện đại bắt đầu được công bố trong cuốn

sách “Lý thuyết grap định hướng và vô hướng” của

Conig, xuất bản ở Lepzic vào năm 1936 Từ đó đến nay, nhiều nhà toán học trên thế giới đã nghiên cứu làm cho môn học này ngày càng phong phú và được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực của các ngành khoa học như điều khiển học, mạng điện tử, lý thuyết thông tin, vận trù học, kinh tế học v.v

L

Bây giờ, một đường đi qua 7 cây cầu, mỗi cái đúng một lần rồi quay

về điểm xuất phát sẽ có số lần đi đến A bằng số lần rời khỏi A, nghĩa

là phải sử dụng đến một số chẵn cây cầu nối với A Vì số cầu nối với A là số lẻ nên không thể có đường đi nào thoả mãn điều kiện của bài toán

Ý tưởng trên của Euler đã khai sinh ra ngành toán học quan trọng có

nhiều áp dụng là lý thuyết grap hay còn gọi là lý thuyết đồ thị

24

Năm 1958, tại Pháp Claude Berge

đã viết cuốn “Lý thuyết grap 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 grap, đặc biệt

là ứng dụng của lý thuyết grap trong nhiều lĩnh vực khác nhau Trong những năm gần đây, lý thuyết grap được nghiên cứu ở nhiều nước trên thế giới

Trên mạng Internet, tính đến nay đã

có hàng ngàn bài báo nghiên cứu về

lý thuyết grap và những ứng dụng

của nó, được đăng tải trên các tạp

chí như: Tạp chí Lý thuyết Graph

(Journal of Graph Theory); Tạp chí

Lý thuyết tổ hợp (Journal of

Combinatorial Theory, Series B); Tạp chí Grap angorit và ứng dụng (Journal of Graph Algorithm and Applications) và nhiều tạp chí nổi tiếng khác

Hiện có nhiều cuốn

thuyết grap

Có thể đọc các bài báo trên mạng Internet về lý thuyết grap và những

ứng dụng của nó, theo các địa chỉ sau:

 http://www.di.unipi.it/ andrea/GRETGRATS

 Jonathan L Gross & Jay Yellen, Graph Theory and it’s

Applications, New York, USA,

http://www.graphtheory.com

 Jonathan L Gross & Jay Yellen, Topological Graph

Theory, New York, USA, http://www.graphtheory.com

 “Graph theory algorithm presentation”,

http://www.cs.wpi.edu/~dobrush/cs507/presentation/2001/Pr oject10/ppframe.htm

 “General Theory of Graph trasformation systems a research network funded by European Community”

26

Hiện nay, nhiều trường đại học

trên thế giới có những nhóm tác

giả đã và đang nghiên cứu về lý

thuyết grap, về sự chuyển hoá

của lý thuyết grap vào những lĩnh

vực khoa học khác nhau Ví dụ,

trường Đại học tổng hợp Antrep

– Bỉ (University of Antwerp) có

nhóm nghiên cứu của giáo sư

Dirk Janssens; trường Đại học

Đức(Technische Univesitaet

Berlin) có nhóm nghiên cứu của

giáo sư Hartmut Ehrig; trường

Đại học tổng hợp Layden-Hà lan

 University of Leiden

 University of Roma

 University of Columbia, Niu Yoc

 University of Rolin, Florida

(trường Rolin, Florida) Hai tác giả này đã công bố nhiều công trình về grap …

Cuốn sách “Sổ tay lý thuyết grap” (Handbook

of Graph Theory) của Jonathan L Gross và Jay Yellen là một trong những cuốn sách hướng dẫn tra cứu một cách đầy

“thuần tuý”, quan hệ của lý thuyết grap với algorit và với tối

ưu hoá

Ngôn ngữ trình bày trong cuốn sách này hết sức trong sáng vì vậy nó đã đem đến cho độc giả những thông tin dễ kiếm và dễ hiểu Sự bàn luận của mỗi chủ đề trong lý thuyết graph bao gồm những định nghĩa

The link ed image cannot be displayed The file may hav e been mov ed, renamed, or deleted Verify that the link

po ints to the correct file and location.

28

bản chất, những cơ sở kèm theo ví dụ, những bảng với những lời bình Trong một vài lĩnh vực các tác giả còn nêu lên sự phỏng đoán và những vấn đề “mở” yêu cầu độc giả suy nghĩ sâu hơn

Tạp chí “Tâm lý toán học” (Hoa kỳ) đã nhận xét : " grap là một phương tiện tư duy thông minh tuyệt vời dùng cho quá trình nhận thức Các tác giả đã làm rõ nội dung và ý nghĩa của grap không những trong khoa học mà còn trong đời sống thực tiễn"

Trong cuốn “Lý thuyết

graph và những ứng dụng

của nó” (Graph Theory

and It’s Applications),

Jonathan L Gross và Jay

Yellen đã trình bày bài

2.2 Tình hình nghiên cứu vận dụng lý thuyết grap vào dạy học ở nước ngoài

Năm 1965, tại Liên Xô (cũ),

A.M.Xokhor là người đầu tiên

đã vận dụng một số quan điểm

của lý thuyết grap (chủ yếu là

những nguyên lý về việc xây

dựng một grap có hướng) để mô

hình hoá nội dung tài liệu giáo

khoa (một khái niệm, một định

luật )

A.M.Xokhor đã xây dựng được grap của một kết luận hay lời

giải thích cho một đề tài dạy học mà ông gọi là cấu trúc

A.M.Xokhor là nhà giáo dục Nga, ông nghiên cứu sâu về lĩnh vực phương pháp dạy học hoá học

Tóm lại, lý thuyết grap và những ứng dụng của nó đã và đang được nghiên cứu một cách hết sức cẩn thận ở nhiều nước trên thế giới

30

logic của kết luận hay của lời giải thích A.M Xokhor đã

đưa ra những quan điểm cơ bản sau:

 Trong dạy học, khái niệm là phần tử cơ bản hợp thành tài liệu giáo khoa

 Cấu trúc của một đoạn tài liệu giáo khoa là tổ hợp những mối liên hệ bên trong các khái niệm và mối liên hệ qua lại của các phần tử chứa đựng trong đoạn tài liệu đó Cấu trúc của tài liệu giáo khoa có thể diễn tả một cách trực quan

bằng một grap và gọi là “cấu trúc logíc của tài liệu”

A.M.Xokhor đã diễn tả những khái niệm bằng những grap, trong đó các nội dung cơ bản của khái niệm được bố trí trong các ô và các mũi tên chỉ sự liên hệ giữa các nội dung

A.M Xokhor cũng giải thích rằng: grap 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

Chẳng hạn, theo thực nghiệm của A.M.Xokhor, đặc điểm khách quan đặc trưng nhất cho tính vừa sức của một tài liệu giáo khoa (được xây dựng theo một

lô gíc nào đó) là số lượng các cạnh (diện) của grap

A.M.Xokhor đã

sử dụng grap để

mô hình hoá tài

liệu giáo khoa

môn hoá học

Vì số lượng các cạnh grap của tài liệu giáo khoa đặc trưng cho hệ thống các mối liên hệ bên trong của tài liệu, còn số lượng các khái niệm gắn bó kết luận cuối cùng với khái niệm xuất phát xa nhất của nó cho phép ta suy ra được tính chất phức tạp của câu giải thích hay logic nội tại của tài liệu giáo khoa A.M.Xokhor đã vận dụng phép duyệt “cây” trong việc nghiên cứu hệ thống khái niệm

Ưu điểm nổi bật của cách mô hình hoá nội dung một tài liệu

giáo khoa bằng một grap là đã trực quan hoá được những mối liên hệ, quan hệ bản chất trong các khái niệm tạo nên tài

liệu giáo khoa đó Grap giúp học sinh cấu trúc hoá một cách

dễ dàng nội dung tài liệu giáo khoa và hiểu bản chất, nhớ lâu

hơn, vận dụng hiệu quả hơn Như vậy, A.M.Xokhor đã sử dụng grap để mô hình hoá tài liệu giáo khoa môn hoá học

Năm 1965, V.X.Poloxin dựa theo cách làm của A.M.Xokhor đã dùng phương pháp grap để diễn tả trực quan những diễn biến của một tình huống dạy học, tức là đã diễn tả

bằng một sơ đồ trực quan trình tự những hoạt động của thầy và trò

trong việc thực hiện một thí nghiệm

hoá học Đây là một bước tiến mới trong việc vận dụng lý thuyết grap vào dạy học

32

Theo V.X.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 hoá 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

V.X.Poloxin cũng mô tả trình tự

các thao tác dạy học trong một

tình huống dạy học bằng grap

Qua đó có thể so sánh các

phương pháp dạy học được áp

dụng cho cùng một nội dung, vì

cùng một nội dung có thể dạy

bằng những phương pháp khác

nhau và trình tự logic của

một tình huống dạy học có thể khác nhau Từ đó có thể giải

thích được hiệu quả của mỗi phương pháp dạy học

V.P.Garkumôp đã sử

dụng phương pháp

grap trong dạy học

nêu vấn đề

thuyết grap có thể giúp ích rất nhiều cho các nhà lý luận dạy học Lý thuyết grap cho phép xác định trình tự hành động trong tiến trình giải quyết tình huống có vấn đề đặt ra và chọn những kiểu nhất định của nó V.P.Garkumôp đã đưa ra các kiểu vận dụng lý thuyết grap trong dạy học nêu vấn đề,

có thể tóm tắt như sau:

Theo tác giả, ở trình độ lúc bấy giờ của việc nghiên cứu sáng tạo chưa chắc đã có thể đề ra được bao nhiêu mô hình chung của việc giải quyết vấn đề, do đó chỉ có thể áp dụng trong các giờ học không bắt buộc và trong ngoại khoá

Như vậy, V.P.Garkumôp đã sử dụng phương pháp grap để

mô hình hoá các tình huống dạy học nêu vấn đề - một việc làm cần thiết để phát huy tính tích cực của học sinh

 Tình huống có vấn đề xuất hiện khi học sinh bị thôi thúc tìm tòi các kiến thức mới

 Tình huống có vấn đề xuất hiện khi giải quyết các nhiệm vụ sáng tạo, có mâu thuẫn trong nhận thức Ở đây việc giải quyết vấn đề mang tính chất nghiên cứu Đó là trình độ cao của việc giải quyết các nhiệm vụ nhận thức trong tiến trình bài giảng Có thể mô tả những tình huống có vấn đề bằng grap

34

Năm 1973, tại Liên Xô (cũ) tác giả Nguyễn Như Ất trong công trình luận án Phó tiến sĩ khoa học sư phạm đã vận dụng lý thuyết grap kết hợp với phương pháp ma trận (matrix) như một phương pháp hỗ trợ để xây dựng logic cấu trúc các khái niệm “tế bào học” trong nội dung giáo trình môn Sinh học đại cương trường phổ thông của nước Việt Nam Dân Chủ Cộng Hoà

2.3 Tình hình nghiên cứu vận dụng lý thuyết grap trong dạy học ở Việt Nam

Ở Việt Nam, từ năm 1971 Giáo sư Nguyễn Ngọc Quang là người đầu tiên đã nghiên cứu chuyển hoá grap toán học thành grap dạy học và đã công bố nhiều công trình trong lĩnh vực này Trong các công trình đó, Giáo sư đã nghiên cứu những ứng dụng cơ bản của lý thuyết grap trong khoa học giáo dục, đặc biệt trong lĩnh vực giảng dạy Hoá học Giáo sư đã hướng dẫn nhiều nghiên cứu sinh và học viên cao học vận dụng lý thuyết grap để dạy một số chương, một số bài cụ thể của chương trình hoá học ở trường phổ thông

Giáo sư Nguyễn Ngọc Quang sinh ngày 12 tháng 6 năm

1928 tại xã Quảng Châu, huyện Tiên Lữ, Tỉnh Hưng Yên Khi còn nhỏ là học sinh trường Bưởi - Hà Nội Năm 1950 ông được kết nạp vào Đảng Cộng sản Đông Dương Từ năm 1950 đến 1951, Ông làm việc tại Ty công an Hà Nội Từ năm 1951 đến 1953 Ông học sư phạm cao cấp tại Khu học xá Nam Ninh (Trung Quốc)

Từ năm 1954 đến 1956 ông dạy học tại trường cấp 3 Hùng Vương - Phú Thọ

Từ năm 1956 đến 1961, Ông làm việc tại ban tu thư,

36

Năm 1980, dưới sự hướng dẫn của giáo sư Nguyễn Ngọc

Quang, tác giả Trần Trọng Dương đã nghiên cứu đề tài: "Áp dụng phương pháp grap và algorit hoá để nghiên cứu cấu trúc và phương pháp giải, xây dựng hệ thống bài toán về lập công thức hoá học ở trường phổ thông" Tác giả đã áp dụng

phương pháp grap và algorit hoá vào việc phân loại các kiểu bài toán về lập công thức hoá học và đưa ra kết luận:

 Phương pháp grap và algorit cho phép chúng ta nhìn thấy rõ cấu trúc của một đầu bài toán hoá học, cấu trúc và các bước giải bài toán

 Bằng grap có thể phân loại, sắp xếp các bài toán về hoá học thành hệ thống bài toán có logic giúp cho việc dạy và học có kết quả hơn

Năm 1983, Nguyễn Đình Bào nghiên cứu sử dụng grap để hướng dẫn ôn tập môn Toán Cùng thời gian đó Nguyễn Anh

Vì bệnh nặng, Ông đã vĩnh biệt chúng ta lúc 5 giờ ngày

22 tháng 9 năm 1994

Trong suốt hơn 40 năm hoạt động giáo dục, Ông đã có nhiều cống hiến cho sự nghiệp giáo dục, là một trong những chuyên gia đầu ngành về lĩnh vực lý luận dạy học Ông đã viết hàng trăm bài báo và nhiều cuốn sách chủ yếu về lĩnh vực giáo dục để cho các thế hệ sau tham khảo.

Châu đã nghiên cứu sử dụng grap hướng dẫn ôn tập môn Văn Các tác giả này đã sử dụng sơ đồ grap để hệ thống hoá kiến thức mà học sinh đã học trong một chương hoặc trong một chương trình nhằm thiết lập mối liên hệ các phần kiến thức đã học giúp cho học sinh ghi nhớ lâu hơn

Năm 1984, Phạm Tư với sự hướng dẫn của Giáo sư

Nguyên Ngọc Quang đã nghiên cứu đề tài "Dùng grap nội dung của bài lên lớp để dạy và học chương Nitơ - Photpho ở lớp 11 trường phổ thông trung học",

tác giả đã nghiên cứu việc dùng phương pháp grap với tư cách là phương pháp dạy học (biến phương pháp grap trong toán học thành phương pháp dạy học hoá học ổn định) đối với bài lên lớp nghiên cứu tài liệu mới về hoá học ở chương “Nitơ - phốt pho” lớp

11 trường trung học phổ thông Đồng thời, tác giả cũng đã xây dựng quy trình áp dụng phương pháp này cho giáo viên và học sinh qua tất cả các khâu (chuẩn

bị bài, lên lớp, tự học ở nhà, kiểm tra đánh giá) và đưa

ra một số hình thức áp dụng trong dạy và học hoá

học Với thành công của Phạm Tư, lý thuyết grap đã được vận dụng như một phương pháp dạy hoc hoá học thực sự có hiệu quả

Năm 1987, Nguyễn Chính Trung đã nghiên cứu "Dùng phương pháp grap lập chương trình tối ưu và dạy môn sử dụng thông tin trong chiến dịch" Trong công trình này tác giả

Công trình khoa học vận dụng lý thuyết grap vào dạy học môn văn học ở trường phổ thông chứng minh rằng phương pháp dạy học bằng grap có 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 về lý thuyết grap và ứng dụng lý thuyết grap trong dạy học Giải phẫu sinh - lý người Tài liệu chuyên khảo này là nội dung chính của luận án tiến sĩ Giáo dục học đã bảo vệ

thành công tại hội đồng chấm luận án tiến sĩ cấp nhà nước năm 2005

2.4 Nhận xét chung

Lý thuyết grap đã được

nghiên cứu và ứng dụng vào

nhiều lĩnh vực khác nhau

Tổng quan các tài liệu về vận

dụng lý thuyết graph trong dạy

học, chúng tôi nhận thấy grap

có một số ứng dụng cơ bản

sau:

 Dùng grap để hệ thống hoá khái niệm

Theo lý thuyết hệ thống, các cấu trúc vật chất tồn tại trong những hệ thống có tính chất tầng bậc, các khái niệm của các cấu trúc đó cũng mang tính hệ thống

Vì vậy, có thể dùng grap để hệ thống hoá các khái niệm trong một tổng thể, qua đó mở rộng hiểu biết về đối tượng cần nghiên cứu một cách khái quát

 Dùng grap cấu trúc hoá nội dung của tài liệu giáo khoa

Cấu trúc hoá tài liệu giáo khoa là tạo nên mối liên hệ giữa các đơn vị kiến thức trong một hệ thống nhất định (trong một

chương trình, một chương hay một bài) Tổ chức tài liệu học tập thành một hệ thống kiến thức phải dựa trên những nguyên

Những ứng dụng của lý thuyết grap trong

dạy học

 Dùng grap để hệ thống hoá khái niệm

 Dùng grap cấu trúc hoá nội dung của tài liệu giáo khoa

 Dùng grap hướng dẫn học sinh tự học

40

tắc nhất định, cho phép sắp xếp các hoạt động dạy – học vào một trật tự và tạo nên hệ thống kiến thức cho học sinh Đồng thời, qua sự chiếm lĩnh hệ thống kiến thức ấy mà học sinh tự bồi dưỡng được phương pháp tự học, tự nghiên cứu Cấu trúc hoá tài liệu học tập có những ưu điểm sau:

a Hoạt động dạy học có hiệu quả hơn, vì nó cho biết mối quan hệ hữu cơ giữa những bộ phận kiến thức trong mối liên hệ lôgic với nhau Điều này giúp học sinh tập trung chú ý, định hướng các hoạt động trí tuệ vào việc tìm tòi phát hiện ra ý nghĩa cơ bản của tài liệu nghiên cứu để tự chiếm lĩnh hệ thống tri thức mới

b Những kiến thức mang tính hệ thống mà học sinh tự chiếm lĩnh được sẽ nhớ lâu hơn, tái hiện chính xác hơn, vì sự chiếm lĩnh những kiến thức đó gắn liền với sự nhận thức

có ý nghĩa

c Vốn kiến thức của học sinh cũng sẽ được huy động dễ dàng hơn, tốt hơn để giải quyết những vấn đề mới nảy sinh trong quá trình tìm tòi những mối liên hệ giữa các yếu tố của của kiến thức cần chiếm lĩnh

 Dùng grap hướng dẫn học sinh tự học

Tự học là một hoạt động tâm lý đặc trưng của con người, hoạt động tự học là hoạt động tự giác, tích cực, tự chiếm lĩnh tri thức khoa học bằng hành động của cá nhân hướng tới những