Vận dụng lí thuyết graph trong dạy học phần di truyền học (sinh học 12 THPT)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI NGUYỄN THỊ KHIÊN VẬN DỤNG LÍ THUYẾT GRAPH TRONG DẠY HỌC PHẦN DI TRUYỀN HỌC (SINH HỌC 12 – THPT) LUẬN ÁN TIẾN SĨ GIÁO DỤC HỌC Hà Nội, 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI NGUYỄN THỊ KHIÊN VẬN DỤNG LÍ THUYẾT GRAPH TRONG DẠY HỌC PHẦN DI TRUYỀN HỌC (SINH HỌC 12 – THPT) CHUYÊN NGÀNH: Lý luận PPDH môn Sinh học MÃ SỐ: 62.14.01.11 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS LÊ ĐÌNH TRUNG Hà Nội, 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi, số liệu, kết nghiên cứu luận án khách quan, trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận án Nguyễn Thị Khiên LỜI CẢM ƠN! Trong trình nghiên cứu hoàn thành luận án, tác giả nhận nhiều giúp đỡ quý báu tập thể cá nhân Tác giả xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS.TS.Lê Đình Trung người tận tình hướng dẫn, bảo giúp đỡ tác giả suốt trình nghiên cứu, thực hoàn thành luận án Tác giả xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo tổ mơn Lí luận Phương pháp dạy học Sinh học, thầy cô giáo khoa Sinh học - Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, Phòng Sau đại học, Ban Giám hiệu trường Đại học Sư phạm Hà Nội tạo điều kiện cho tác giả học tập, nghiên cứu hoàn thành luận án Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu trường THPT tỉnh Hải Dương, Hải Phòng, Quảng Ninh, giáo viên cộng tác, bạn đồng nghiệp nhiệt tình giúp đỡ, tạo điều kiện tiến hành thực nghiệm thành công luận án Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu đồng nghiệp Trường Đại học Hải Dương tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả nghiên cứu hoàn thành luận án Cuối cùng, tác giả xin cảm ơn gia đình bạn bè quan tâm, động viên giúp đỡ tác giả suốt trình thực luận án Hà Nội, ngày tháng năm 2014 Tác giả Nguyễn Thị Khiên MỤC LỤC DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT, CÁC KÍ HIỆU TRONG LUẬN ÁN DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Đối tượng khách thể nghiên cứu 4 Phạm vi nghiên cứu Giả thuyết khoa học Nhiệm vụ nghiên cứu: .5 Phương pháp nghiên cứu Đóng góp luận án Cấu trúc luận án KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC VẬN DỤNG LÍ THUYẾT GRAPH TRONG DẠY HỌC PHẦN DI TRUYỀN HỌC (SINH HỌC 12 – THPT) 1.1 Lược sử nghiên cứu lí thuyết graph ứng dụng vào dạy học 1.1.1 Nghiên cứu ứng dụng graph dạy học giới 1.1.2 Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết graph dạy học môn học Việt Nam12 1.2 Cơ sở khoa học việc vận dụng lý thuyết Graph vào dạy học 16 1.2.1 Khái niệm Graph 16 1.2.2 Bản chất graph 17 1.2.3 Cơ sở khoa học phân loại Graph .20 1.2.4 Cách biểu diễn Graph .35 1.2.5 Đăc điểm graph dạy học 37 1.2.6 Graph với trình dạy học 39 1.2.7 Nguyên tắc điều kiện để xây dựng graph nội dung dạy học 50 1.3 Cơ sở thực tiễn việc vận dụng lý thuyết graph dạy học phần Di truyền học (Sinh học 12 – THPT) .53 1.3.1 Điều tra việc dạy học giáo viên .53 1.3.2 Điều tra kết học tập học sinh môn Sinh học 57 1.3.3 Nguyên nhân thực trạng 58 Kết luận chương 58 Chương 2: XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG GRAPH ĐỂ TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC PHẦN DI TRUYỀN HỌC (SINH HỌC 12 – THPT) 60 2.1 Xây dựng Graph nội dung dạy học phần Di truyền học (Sinh học 12 – THPT) 60 2.1.1 Phân tích cấu trúc, nội dung chương trình sách giáo khoa phần Di truyền học (Sinh 12 - THPT) .60 2.1.2 Quy trình lập graph nội dung 67 2.1.3 Xây dựng graph nội dung phần Di truyền học (Sinh học 12 – THPT) .71 2.1.4 Các graph nội dung phần Di truyền học (Sinh học 12 – THPT) xây dựng 86 2.2 Sử dụng graph để tổ chức hoạt động dạy học phần Di truyền (Sinh học 12 – THPT) 87 2.2.1 Các nguyên tắc sử dụng graph dạy học 87 2.2.2 Sử dụng graph dạy học phần Di truyền học ( Sinh học 12 – THPT) 88 2.2.3 Xây dựng tiêu chí đánh giá mức độ thành thạo kĩ học Graph 114 2.3 Một số giáo án thực nghiệm 117 Kết luận chương 117 Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM .119 3.1 Mục đích phương pháp thực nghiệm 119 3.1.1 Mục đích thức nghiệm 119 3.1.2 Phương pháp thực nghiệm 119 3.2 Nội dung thực nghiệm 122 3.3 Kết thực nghiệm 125 3.3.1 Kết học tập học sinh học Graph .125 3.3.2 Kết đánh giá kỹ có từ việc học graph học sinh 137 Kết luận chương 150 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 152 Kết luận 152 Khuyến nghị 153 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT, CÁC KÍ HIỆU TRONG LUẬN ÁN T V T0 I A 10 A aA D A D 02 A 30 R R Cao 40 đẳng Đ 50 Đ biến Đ 60 B Đ biến Đ 70 B Đ biến 80 Đ cĐại 91 H học Di 01 D Di t 11 T tĐỉnh 21 G Giáo 31 V H vi 41 K sK 51 M N Môi niệm 61 N trư Ng 71 S N ên N t 81 S N m 92 P otit Phươ 02 P P nPhươ 12 Q T Quy n L S luật Sách 32 S G Sinh gi 42 V S vật Sinh 52 V T vật Tru 62 H Thực học 72 nTính 82 T tThơn 93 T Cu g tin 03 Vật 13 V Vật c 23 C V cVí D DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Kết điều tra tình hình sử dụng SGK dạy học 53 Bảng 1.2: Tình hình sử dụng graph dạy học phần Di truyền học giáo viên 54 Bảng 1.3 Tình hình sử dụng graph dạy học Di truyền học (Sinh học 12 trung học phổ thông) 55 Bảng 1.4: Khảo sát việc học tập HS môn Sinh học .57 Bảng 2.1: Cấu trúc phần Di truyền học (Sinh 12 – THPT) .60 Bảng 2.2: Số lượng loại graph xây dựng phần DTH 86 Bảng 2.3: Các kĩ tiêu chí đánh giá mức độ nhận thức kiến thức học sinh học phương pháp Graph 116 Bảng 3.1: Danh sách sử dụng graph nghiên cứu tài liệu 122 Bảng 3.2: Bảng phân bố tần suất (fi) – Số HS đạt điểm xi nhóm lớp TN ĐC tổng hợp lần kiểm tra đợt (năm học 2010 – 2011) 127 Bảng 3.3: Bảng phân bố tần suất (% fi) - Số % HS đạt điểm xi nhóm lớp TN ĐC tổng hợp lần kiểm tra đợt (năm học 2010 – 2011) .127 Bảng 3.4: Bảng tần suất hội tụ tiến (f): Số % HS đạt điểm xi trở lên nhóm lớp TN ĐC tổng hợp lần kiểm tra đợt (năm học 2010 – 2011) 127 Bảng 3.5: Bảng so sánh tham số đặc trưng nhóm lớp ĐC TN tổng hợp lần kiểm tra đợt (năm học 2010 – 2011) 127 Bảng 3.6: Bảng tần suất (fi) - Số HS đạt điểm xi nhóm lớp TN ĐC tổng hợp lần kiểm tra đợt (Năm học 2011 -2012) 129 Bảng 3.7: Bảng tần suất (fi %) - Số % HS đạt điểm xi nhóm lớp TN ĐC tổng hợp lần kiểm tra đợt (Năm học 2011 -2012) 129 Bảng 3.8: Bảng tần suất hội tụ tiến (f): Số % HS đạt điểm xi trở lên 129 Bảng 3.9: Bảng so sánh tham số đặc trưng lớp ĐC TN 129 Bảng 3.10: Bảng tần suất (fi) - Số HS đạt điểm xi nhóm lớp TN ĐC tổng hợp lần kiểm tra đợt (Năm học 2012 - 2013) 131 H o C c h n h ậ n b iế t c c k iể u t n g t N ội F D F : d d F : D - Grap h H o H o t đ ộ n g : T ì m h iể u t c đ N ội I I T c đ ộ n g đ a h i ệ u c4 Củng cố GV: Từ trường hợp học, ta kết luận mối quan hệ kiểu gen tính trạng? lập sơ đồ Graph cho mối quan hệ đó? Đáp án graph mối quan hệ gen TT: Hướng dẫn tự học: Học trả lời CH SGK trang 45 Nghiên cứu chuẩn bị 11 lập Graph cho phần mối liên hệ gen NST? Bài 23: Ôn tập phần DTH I Mục tiêu: Về kiến thức: HS cần phải - Nắm kiến thức sở vật chất chế di truyền cấp độ phân tử ADN cấp độ tế bào NST - Phát biểu xác nội dung, điều kiện nghiệm đúng, sở tế bào học ý nghĩa quy luật di truyền Về kĩ năng: Rèn luyện kĩ so sánh, khái quát hóa, tổng hợp hóa tư logic, kĩ suy luận việc học theo phương pháp Graph Về tư tưởng: Giáo dục ý thức tự học HS, đồng thời giúp em hiểu sở khoa học chế tượng di truyền biến dị cấp độ tổ chức sống từ rút mối quan hệ gen TT II Phương pháp: Sử dụng phương pháp Graph kết hợp hỏi đáp, tìm tòi phận, thảo luận nhóm làm sở thiết lập graph III Phương tiện dạy học: Máy chiếu, phiếu học tập, sơ đồ graph; hình 10.1; 10.2 SGK IV Tiến trình dạy: Ổn định tổ chức (Kiểm tra sĩ số) Kiểm tra cũ: (không) Nội dung ôn tập: H o H o ạt đ ộ n g N ội I C ch ế di tr chuẩn bị SH theo hướng dẫn Graph chế DT cấp độ TCS GV nhà nghiên cứu SGK trang 98- 99 trình bày chế di truyền cấp độ tổ chức sống mối quan hệ cấp độ tổ chức sơ đồ Graph cách trả lời CH sau: Ở cấp độ phân tử gồm chế DT nào? Mối quan hệ chế DT đó? Trình bày chế DT cấp tế bào cấp thể? Mối quan hệ chế DT đó? Trình bày chế DT cấp quần thể? GV Gọi HS trả lời CH đọc, dịch graph lập nhóm GV Kiểm tra, uốn nắn, theo dõi kết làm việc nhóm Hoạt động 2: Hệ thống hóa kiến thức chế biến dị cấp độ tổ chức sống: Hoạt động GV HS Nội dung TT2 (GV): Kiểm tra HS * Các loại biến dị chuẩn bị SH theo hướng Graph loại biến dị dẫn GV nhà nghiên cứu SGK trang 100 - 101 trình bày chế biến dị cấp độ tổ chức sống mối quan hệ cấp độ tổ chức sơ đồ Graph cách trả lời CH sau: Trình bày loại biến dị? Cơ chế phát sinh loại biến dị mối quan hệ loại biến dị sơ đồ Graph? GV: u cầu nhóm trình bày graph lập nhóm gọi nhóm khác nhận xét, bổ sung GV: Đưa Graph hoàn chỉnh Hoạt động 3: Hệ thống hóa kiến thức quy luật di truyền: Hoạt động GV HS Nội dung GV: Kiểm tra chuẩn bị * Các QLDT dựa vào mối liên hệ gen NST: HS công tác chuẩn bị nhà việc lập graph cách trả lời CH sau: - Nêu quy luật DT học? Lập Graph QLDT dựa vào mối liên hệ gen NST có quy luật DT nào? - Lập graph quy luật DT dựa vào mối liên hệ gen tính trạng? GV: yêu cầu HS trình bày Graph lập nhóm mình, sau gọi đại diện nhóm nhận xét, bổ sung GV: đưa graph hồn chỉnh * Graph mối quan hệ gen tính trạng: * graph QLDT theo mối quan hệ gen tính trạng Củng cố: GV cho HS đọc dịch graph lập HDVN: trả lời CH, tập trang 102 SGK làm tập chương 1,2 Phụ lục 4: Các phiếu khảo sát thông tin trước thực nghiệm sau thực nghiệm CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc Phiếu khảo sát thông tin đổi phương pháp dạy học giáo viên Để góp phần nâng cao chất lượng hiệu dạy học môn Sinh học THPT nói chung phần Di truyền Sinh 12 nói riêng, kính đề nghị q thầy, q vui lòng trả lời câu hỏi bảng sau: Họ tên Nam/Nữ Số năm công tác Đơn vị công tác Bảng Tình hình sử dụng SGK giáo viên học sinh vào dạy phần Di truyền Sinh 12 THPT Mứ S cD đth đư đờ T ự h ọc T ó m tắ P hâ G iả G ia cô n g S D k h ô K hô ng S D Ứng dụng graph vào dạy học phần Di truyền học - Sinh học 12 THPT Graph dạy học hiểu là: a Đồ thị b, Sơ đồ khối c Bảng biểu d, ý kiến khác Theo thầy (cơ), graph có tác dụng dùng để: a Minh họa kiến thức c Chứng minh, giải thích b, Tổng hợp kiến thức e ôn tập d, giải tập f Tất phương án Theo thầy (cô) cách sử dụng graph dạy học dùng nào? a Như phương tiện dạy học b Như phương pháp dạy học c Cả phương tiện phương pháp Trong trình dạy học lớp, thầy (cơ) có hay dùng graph để minh hoạ cho nội dung hay công việc đó? a Rất thường xuyên b, Thường xuyên c Ít dùng d Chưa dùng e Ý kiến khác Khi soạn thầy (cơ) có hay lập graph ? a Rất thường xuyên b Thường xuyên c Thỉnh thoảng d Chưa dùng Khi giảng dạy thầy (cơ) có hướng dẫn học sinh xây dựng graph a, Thường xuyên b Thỉnh thoảng c Ít làm d Chưa làm Thầy (cô) cho biết mức độ thuận lợi hay khó khăn sử dụng graph để dạy học a Rất thuận lợi b Thuận lợi c Bình thường d Khó khăn e, Rất khó khăn Khi lập graph dạy học, thầy (cơ) thấy thuận lợi hay khó khăn mức độ sau đây? a Rất thuận lợi b Thuận lợi c Khó khăn e Rất khó khăn c Bình thường Thầy (cô) cho biết mức độ tiếp thu học sinh sử dụng phương pháp gaph trình dạy học? a Rất tốt b Tốt c Bình thường d Kém e, Rất 10 Theo mức độ ưu tiên khả sử dụng thường xuyên, Thầy (cô) đánh số thứ tự cho phương pháp dạy học sau đây: a Thuyết trình b Trực quan c Hỏi đáp d Graph e Đặt giải vấn đề 11.Khả kích thích hứng thú học tập học sinh sử dụng graph dạy học mức độ sau đây? a Tốt b Khá c Trung bình d Yếu Các ý kiến khác việc áp dụng phương pháp graph q trình dạy học mơn Sinh nói chung phần Di truyền Sinh 12- THPT nói riêng Bảng Tình hình sử dụng graph giáo viên S M S S T ục D D T đí th k ch h sử ô Tr o n gTr o n g Tr o n g K hô ng S D Xin chân thành cảm ơn cộng tác quý thầy (cô)! Xác nhận quan điều tra Người lập phiếu điều tra: NCS Nguyễn Thị Khiên Đơn vị công tác: Trường Đại học KT – KT Hải Dương CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc Phiếu xin ý kiến chuyên gia Họ tên nam/nữ Số năm công tác Chức danh: Đơn vị công tác: Góp phần đổi phương pháp dạy học cấp học, bậc học theo chủ trương Bộ Giáo dục Đào tạo, tiến hành nghiên cứu đề tài " Ứng dụng lí thuyết graph dạy học phần Di truyền sinh học 12 - THPT" Để sơ đánh giá kết nghiên cứu hoàn thiện đề tài, xin quý thầy, vui lòng cho biết ý kiến số vấn đề ứng dụng graph vào dạy học nói chung phần Di truyền nói riêng sau áp dụng graph vào dạy học (đánh dấu x vào ô chọn): Chủ trương nghiên cứu, ứng dụng lý dụng lý thuyết graph dạy học môn Sinh để đổi phương pháp dạy học là: a Rất cấn thiết b Cần thiết c Không cần Các giảng tác giả thiết kế có tác dụng kích thích hứng thú học tập học sinh: a Tác dụng tốt b Tác dụng tốt c Không tác dụng Các quy trình thiết kế dạy đề xuất nghiên cứu giáo viên đọc, hiểu vận dụng được: a Hiểu vận dụng được: b Hiểu, không vận dụng c Không hiểu, không vận dụng Các dạy tác giả thiết kế: a Có tính khả thi cao b Khả thi c Không khả thi Những công việc cần làm để thực đổi PPDH đề xuất nghiên cứu này: a Tập huấn cho giáo viên c Tăng cường graph SGK b Có tài liệu hướng dẫn cụ thể Những thuận lợi, khó khăn việc thực đổi PPDH theo hướng ứng dụng lý thuyết graph dạy học mơn Sinh là: a Thuận lợi Có lí luận □ Có điều kiện thực □ Có ủng hộ □ b Khó khăn Giảng viên chưa đáp ứng □ Thói quen dạy theo PP cũ □ Chưa có kế hoạch đồng □ Thói quen học theo PP cũ □ Các ý kiến góp ý khác: Xin chân thành cảm ơn cộng tác quý thầy, cô! Người lập phiếu điều tra: NCS Nguyễn Thị Khiên Đơn vị công tác: Trường ĐH Kinh tế - Kỹ thuật Hải Dương CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc Phiếu vấn học sinh sau thực nghiệm - Góp phần đổi phương pháp dạy học cấp học, bậc học theo chủ trương Bộ Giáo dục Đào tạo, tiến hành nghiên cứu đề tài " Ứng dụng lí thuyết graph dạy học phần Di truyền sinh học 12 - THPT" - Để góp phần nâng cao chất lượng hiệu dạy học mơn Sinh học THPT nói chung phần Di truyền Sinh 12 nói riêng, đề nghị em học sinh vui lòng trả lời câu hỏi sau cách đánh dấu (x) vào ô trống đáp án chọn câu hỏi Mỗi câu hỏi chọn đáp án trả lời: Thầy (cơ) giảng theo phương pháp graph em có hiểu khơng? Rất hiểu □ Hiểu □ khó hiểu □ khơng hiểu □ Em có ghi khơng? Ghi chi tiết □ ghi khái quát □ vẽ graph □ không ghi □ Về nhà giúp em nhớ nào? Nhớ lâu □ nhớ hệ thống kiến thức □ vận dụng giải tập □ khơng nhớ □ Học theo graph có giúp em nhớ kiến thức lâu phương pháp thông thường không? Nhớ hệ thống □ Nhớ lâu □ khó nhớ □ khơng nhớ □ Có kết hợp với việc sử dụng sách giáo khoa khơng? Có □ khơng □ Nhìn graph em có hiểu mối liên hệ kiến thức không? Hiểu rõ □ Lơ mơ □ khó hiểu □ khơng hiểu □ Em tự lập graph dựa vào SGK hướng dẫn giáo viên khơng? Lập graph hồn chỉnh □ lập phần graph □ không lập □ Học theo phương pháp graph có giúp em hứng thú học không? Rất hứng thú □ say mê □ khơng □ chán học □ Theo em, có nên áp dụng phương pháp graph vào dạy Sinh học nói riêng mơn học khác nói chung khơng? Rất cần thiết □ Cần thiết □ nên áp dụng □ không nên □ Cám ơn hợp tác em! CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc Phiếu lấy ý kiến giáo viên sau thực nghiệm phương pháp graph Đồng chí tự lập graph nội dung lên lớp khơng? Có □ khơng □ Đồng chí có chuyển graph nội dung thành graph lên lớp (giáo án) khơng? Có □ khơng □ Trên lớp đồng chí giảng theo graph khơng? Có□ khơng □ Graph có giúp giáo viên nắm vững nội dung dạy đạo lớp khơng? Có □ khơng □ Lập graph đồng chí có hiểu sâu sắc cấu trúc nội dung kiến thức giảng khơng? Có □ không □ Với yêu cầu graph nội dung từ trước tới đồng chí làm chưa? làm phạm vi nào? nào? (kể đồng chí làm phạm vi bài) Giảng theo phương pháp graph học sinh có hào hứng học khơng? Rất hào hứng □ bình thường □ Lơ □ Học theo graph có giúp học sinh phát triển tư khơng? Có □ khơng □ Học theo phương pháp graph có giúp học sinh hình thành phương pháp học tập khơng? Có □ khơng □ 10 Có nên phát triển phương pháp graph dạy học Sinh học mơn khác khơng? Có □ khơng □ 11.Giảng theo phương pháp graph có cải tiến cấu trúc lên lớp khơng? Có □ khơng □ 12.Nhận xét ưu, khuyết kiến thức, cách bố trí graph Theo đồng chí thay đổi vấn đề gì? 13 Có nhận xét việc dùng graph trình chuẩn bị tiến hành lên lớp? 14 Có nhận xét việc học học sinh lớp, nhà, ghi chép, làm tập 15 Cảm tưởng chung: Người nhận xét ... LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC VẬN DỤNG LÍ THUYẾT GRAPH TRONG DẠY HỌC PHẦN DI TRUYỀN HỌC (SINH HỌC 12 – THPT) 1.1 Lược sử nghiên cứu lí thuyết graph ứng dụng vào dạy học 1.1.1 Nghiên cứu ứng dụng. .. học phần Di truyền học (Sinh học 12 THPT) Đối tượng khách thể nghiên cứu 3.1 Đối tượng nghiên cứu Nghiên cứu lí thuyết cách thức vận dụng lí thuyết Graph vào dạy học phần DTH (Sinh học 12 – THPT). .. Khách thể nghiên cứu Quá trình dạy học Di truyền học (Sinh học 12 – THPT) Phạm vi nghiên cứu - Lí thuyết graph ứng dụng vào dạy học phần Di truyền học (Sinh học 12 – THPT) - Thực nghiệm sư phạm