Đang tải... (xem toàn văn)
Luận án vận dụng algorit sáng chế để xây dựng và sử dụng các Algorit dạy học phần di truyền học (SH 12 – Trung học phổ thông) nhằm phát triển năng lực nhận thức và năng lực tư duy sáng tạo cho học sinh.
ĐẠI HỌC THÁI NGUN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TRƯƠNG MỘNG DIỆN VẬN DỤNG ALGORIT SÁNG CHẾ ĐỂ TỔ CHỨC DẠY HỌC DI TRUYỀN HỌC (SINH HỌC 12 THPT) Ngành: Lý luận và phương pháp dạy học bộ mơn Sinh học Mã số: 9140111 TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC THÁI NGUN 2020 Cơng trình được hồn thành tại TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM – ĐẠI HỌC THÁI NGUN Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Phúc Chỉnh Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp Trường họp tại: Trường Đại học Sư phạm Đại học Thái Ngun Vào hồi giờ ngày . tháng năm 20 Có thể tìm hiểu luận án tại: Thư viện Trường Đại học sư phạm; Thư Viện Quốc gia; Trung tâm Học liệu ĐHTN CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ ĐƯỢC CƠNG BỐ CĨ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN Nguyễn Phúc Chỉnh, Trương Mộng Diện (2013), "Tổng quan về Algorit sáng chế (sáng tạo), Tạp chí KH&CN, Đại học Thái Ngun, số 14, tr.211215 Trương Mộng Diện, Nguyễn Phúc Chỉnh (2015), "Cơ sở khoa học của việc vận dụng Algorit sáng chế trong dạy học", Tạp chí giáo dục, số 361 kì 1 tháng 7/2015, tr.1618 Trương Mộng Diện (2016), "Sử dụng phương pháp Algorit trong dạy học Sinh học", Tạp chí Giáo dục, số 375 kì 1 tháng 2/2016, tr.5557 MỞ ĐẦU 1. Lí do lựa chọn đề tài Xuất phát từ yêu cầu đổi mới phương pháp DH; từ những ưu điểm của algorit sáng chế; từ đặc điểm kiến thức DTH (SH 12). Tôi đã lựa chọn đề tài luận án: “Vận dụng algorit sáng chế để tổ chức dạy học Di truyền học (Sinh học 12)” 2. Mục tiêu nghiên cứu Vận dụng algorit sáng chế để xây dựng sử dụng algorit DH phần DTH (SH 12 – THPT) nhằm phát triển năng lực nhận thức và năng lực tư duy sáng tạo cho HS 3. Đối tượng và khách thể nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: DH DTH (SH 12 THPT) theo algorit sáng chế. Khách thể nghiên cứu: Quá trình DH SH 12 THPT 4. Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng và sử dụng algorit một cách hợp lí vào các khâu trong DH DTH (SH 12 THPT) thì sẽ phát triển năng lực nhận thức và năng lực tư duy sáng tạo cho HS 5. Giới hạn của đề tài Luận án nghiên cứu vận dụng lí thuyết algorit sáng chế trong DH phần DTH (SH 12 THPT) 6. Nhiệm vụ nghiên cứu (1) Nghiên cứu lý thuyết algorit sáng chế và việc vận dụng algorit trong DH (2) Điều tra thực trạng vận dụng algorit trong quá trình DH ở trường THPT (3) Đề xuất quy trình xây dựng m ột s ố algorit DH DTH (SH 12 THPT) (4) Xây dựng quy trình sử dụng các algorit đã xây dựng trong DH DTH (SH 12 THPT) (5) Thực nghiệm sư phạm để đánh giá hiệu quả của các phương án đã đề xuất 7. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu lí thuyết, Phương pháp điều tra sư phạm, Phương pháp chuyên gia, tham vấn chuyên gia, Phương pháp thực nghiệm sư phạm 8. Những đóng góp mới của luận án (1) Đề xuất quy trình xây dựng một số algorit DH DTH (SH 12 THPT) (2) Đề xuất quy trình sử dụng m ột s ố algorit trong DH DTH (SH 12 THPT) (3) Đề xuất thang đánh giá hiệu quả vận dụng algorit sáng chế trong DH DTH (SH 12 THPT) 9. Cấu trúc của luận án Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, nội dung luận án trình bày ba chương:Chương 1. Cơ sở lí luận, thực tiễn. Chương 2. Vận dụng algorit sáng chế dạy hoc Di truyền học (Sinh học 12 – THPT). Chương 3. Thực nghiệm sư phạm Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1.1. Lược sử nghiên cứu về algorit 1.1.1. Lược sử nghiên cứu về algorit trên thế giới Khoa học TDST trên thế giới đã được hình thành từ rất lâu Nhà tốn học Hy Lạp Pappop là người đặt nền móng cho “khoa học tư duy sáng tạo”, ơng gọi đó Ơristic (Heuristics) Alfred Binet, một nhà tâm lý học người Pháp đã phát minh ra các bài kiểm tra IQ thực tế đầu tiên Năm 1939 A. Osborn (Mỹ) đã đề xuất phương pháp tập kích não hay cịn gọi là động não, cơng não. Năm 1926, F. Kunze đã đề xuất phương pháp đối tượng tiêu điểm. Năm 1942, Fritz Zwicky người Thụy Sĩ đã đề xuất phương pháp phân tích hình thái. Người có nhiều cống hiến trong việc xây dựng khoa học sáng tạo là nhà khoa học Genric Sanlovic AltshulerAnthony "Tony" Peter Buzan là cha đẻ của phương pháp tư duy Mind map. Năm 1983, Giáo sư tâm lý Howard Gardner của trường đại học Havard cơng bố thuyết “trí thơng minh đa đạng”. Năm 1992, Tiến sĩ Arthur Costa, Giáo sư danh dự của đại học California State là tác giả của “thuyết thói quen của trí não Habits of Mind”. Ngày nay, các cơng trình nghiên cứu tư duy, sáng tạo đã được quan tâm thích đáng và đã đem lại hiệu quả cao trong nhiều lĩnh vực ở nhiều nước trên thế giới 1.1.2. Lược sử nghiên cứu về algorit ở Việt Nam Người có cơng đưa khoa học sáng tạo vào Việt Nam đó là GS Phan Dũng với các tác phẩm như: Phương pháp luận sáng tạo khoa học kĩ thuật giải quyết vẫn đề và ra quyết định; Các ngun tắc sáng tạo cơ bản; Thế giới bên trong con người sáng tạo,…Năm 1991, trung tâm sáng tạo Khoa học Kĩ thuật được thành lập tại đại học Khoa học tự nhiên Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh với mục đích dạy cho người bình thường trở nên sáng tạo. Năm 1998, Nguyễn Văn Lê cùng với tác phẩm “Cơ sở khoa học của sự sáng tạo” đã trình bày một số cơ sở khoa học của việc giáo dục tính sáng tạo cho thanh thiếu niên Năm 2000, Nguyễn Minh Triết với “Đánh thức tiềm năng sáng tạo. Năm 2004, Nguyễn Cảnh Tồn với “Khơi dạy tiềm năng sáng tạo” đã đưa ra các vến đề về sáng tạo học 1.2. Cơ sở lý luận 1.2.1. Một số khái niệm cơ bản 1.2.1.1. Algorit: 1.2.1.2. Algorit sáng chế: 1.2.1.3. Lý thuyết giải các bài tốn sáng chế 1.2.2. Phân loại algorit 1.2.2.1. Algorit nhận biết Đó là algorit dẫn tới kết quả là sự phán đốn kiểu x thuộc A x: đối tượng nhận biết. A: một loại nào đó. 1.2.2.2. Algorit biến đổi Tất cả những algorit khơng phải là algorit nhận biết đều là algorit biến đổi. 1.2.3. Vai trị của algorit trong dạy học nói chung và trong dạy học Di truyền học nói riêng 1.2.3.1. Vai trị của algorit trong dạy học Đối với HS Một là: Lợi ích đầu tiên mà phương pháp algorit mang lại là giúp HS hình thành 3 bước giải quyết vấn đề theo phương pháp algorit. Hai là: Phương pháp algorit giúp phát huy tính tích cực, tư duy có định hướng của HS. Ba là: Hình thành phương pháp chung, phổ biến của tư duy khoa học và hoạt động có mục đích Đối với GV Một là: Việc DH bằng phương pháp algorit sẽ giúp GV hình thành được các phương pháp giải bài tốn cho HS một cách tập trung, nhanh chóng và có hiệu quả. Hai là: Giúp GV xây dựng algorit DH có hệ thống, hiệu quả. Nhờ các algorit, HS sẽ lĩnh hội tri thức tốt hơn. Ba là: Giúp GV thiết kế tốt nội dung “dạy học chương trình hố” nhằm giúp cho HS tiếp thu tốt nhất, hệ thống các kiến thức mà GV truyền thụ 1.2.3.2. Vai trị của algorit trong dạy học di truyền học Cung cấp hướng giải đúng, tránh tình trạng mị mẫm, khơng có định hướng trước. Từ một bài tập hay một ví dụ của GV, HS có thể vận dụng cho nhiều dạng bài tương tự nhau. Giúp HS làm việc có hệ thống, biết cách sử dụng hình ảnh trực quan để làm cho bài tốn trở nên trong sáng, dễ hiểu, tránh nhầm lẫn khi giải. Giúp HS biết khai thác, sử dụng dữ kiện đề bài một cách hợp lý. Với HS khá giỏi: algorit giúp HS có được kết quả nhanh, chính xác đỡ mất thời gian, từ đó có thể suy nghĩ đến những phương pháp giải khác. Với HS yếu kém: Việc thực hiện đúng các bước trong bản ghi algorit sẽ giúp HS tìm đến lời giải chính xác, điều này giúp các em có được niềm tin trong học tập, được động viên, khích lệ, từ đó sẽ hình thành ý thức học tập tốt hơn. 1.2.4. Cơ sở khoa học của việc vận dụng algorit trong dạy học 1.2.4.1. Cơ sở tốn học Lý thuyết algorit Cơ sở tốn học của algorit xác định: Tính kết thúc; Tính xác định; Tính phổ dụng; Đại lượng vào/ ra;Tính hiệu quả của algorit 1.2.4.2. Cơ sở tâm lí học sáng tạo Qua phân tích nguyên tắc sáng tạo (NTST) G.S Altshuller, chúng tơi nhận thấy, có 8 NTST có thể vận dụng vào DH, đó là: Ngun tắc phân nhỏ; Ngun tắc kết hợp; Ngun tắc phẩm chất cục bộ; Nguyên tắc thay đổi thông số hóa – lí; Ngun tắc sử dụng trung gian; Ngun tắc đảo ngược; Ngun tắc linh động và Ngun tắc tác động lên “nhiễu” 1.2.4.3. Cơ sở lý thuyết thơng tin Algorit có tác dụng mơ hình hóa các đối tượng nghiên cứu và mã hóa các đối tượng đó bằng một loại “ngơn ngữ” vừa trực quan, vừa cụ thể Do vậy, DH bằng algorit làm cho q trình truyền thơng tin nhanh và chính xác hơn 1.2.4.4. Cơ sở lý thuyết điều khiển Vận dụng algorit sáng chế vào q trình DH sẽ tăng cường được mối liên hệ ngược giữa GV và HS bởi algorit sáng chế phát huy năng lực tư duy sáng tạo, tính độc lập, tự chủ của HS 1.2.4.5. Cơ sở tâm lí học nhận thức và tâm lí học lứa tuổi 1.3. Cơ sở thực tiễn 1.3.1. Thực trạng nhận thức về lí luận của giáo viên Điều tra thực trạng nhận thức lí luận GV bao gồm những nhận thức về khái niệm, vai trị, phân loại algorit của GV ở trường phổ thơng hiện nay 1.3.2. Thực tiễn sử dụng algorit của giáo viên trong dạy học Di truyền học Điều tra thực tiễn sử dụng algorit bao gồm: mức độ, lợi ích và những khó khăn khi sử dụng algorit của GV Kết quả điều tra thực trạng cho thấy: Việc DH có vận dụng algorit được ít GV áp dụng và nếu có áp dụng thì cũng chỉ ở một số rất ít nội dung trong một số khâu nhất định của DH. GV cịn nhiều lúng túng, khó khăn khi DH algorit nên việc DH algorit chưa được triển khai rộng rãi và tiến hành thường xun. GV thường sử dụng các quy trình sẵn có, việc thiết kế các algorit phù hợp với mục tiêu và đối tượng DH của GV cịn nhiều hạn chế Chương 2. VẬN DỤNG ALGORIT SÁNG CHẾ TRONG DẠY HỌC DI TRUYỀN HỌC (SINH HỌC 12 THPT) 2.1. Phân tích cấu trúc và nội dung phần Di truyền học (Sinh học 12THPT) Để việc vận dụng algorit trong DH DTH được hợp lí và hiệu quả, chúng tơi tiến hành phân tích nội dung kiến thức Chương trong phần DTH để xác định những nội dung có khả năng vận dụng algorit và vận dụng trong DH lí thuyết hay bài tập DTH. 2.2. Xây dựng algorit dạy học Di truyền học (Sinh học 12 THPT) 2.2.1. Ngun tắc xây dựng algorit dạy học Di truyền học (Sinh học 12 THPT) 2.2.1.1. Phù hợp với mục tiêu, nội dung chương trình 2.2.1.2. Đảm bảo thống nhất giữa tính khoa học và tính giáo dục 2.2.1.3. Thân thiện với người sử dụng 2.2.2. Quy trình xây dựng algorit DH phần DTH (SH 12) 2.2.2.1. Quy trình xây dựng algorit nhận biết Quy trình Bước 1: Xác định mục tiêu kiến thức xây dựng Bước 2: Mơ tả algorit nội dung algorit Bước 3: Lập bản ghi algorit nhận biết Bước 4: Algorit hoạt động Hình 2.2. Quy trình xây dựng algorit nhận biết Ví dụ: Xây dựng algorit nhận biết quy luật di truyền MenĐen Bước 1: Xác định mục tiêu về kiến thức Học sinh: Trình bày được các dấu hiệu bản chất của quy luật di truyền MenĐen; Nhận biết quy luật di truyền MenĐen trong các bài tập tốn di truyền Bước 2: Mơ tả algorit Di truyền theo những quy luật chặt chẽ Kết quả phép lai thuận – nghịch giống nhau Quy luật Menđen S Kết quả lai thuận nghịch giống nhau Tính trạng biểu hiện đều ở hai giới Đ S ịnh một cặp tính trạng Mỗi cặp gen quy đ Tính trạng biểu hiện đều ở hai giới Mỗi cặp gen nằm trên một cặp NST tương Đ đồng khác nhau S Mỗi cặp gen nằm trên một cặp NST Tính trội – lặn hồn tồn Đ S Bước 3: Lập bản ghi algorit Mỗi cặp gen quy định một cặp tính trạng Đ S Tính trội – lặn hồn tồn Quy luật Menđen Khơng phải quy luật Menđen Hình 2.3. Algorit nhận biết quy luật di truyền MenĐen Bước 4: Algorit hoạt động Dựa vào yêu cầu bài toán cụ thể, HS tiến hành theo các bước ghi algorit để nhận biết quy luật di truyền MenĐen 2.2.2.2. Quy trình xây dựng algorit biến đổi Tác giả đề xuất quy trình thiết kế các algorit biến đổi phần Bước 1: Phân tích bài tốn DTH như sau: Bước 2: Xác lập mối quan hệ giả thiết và kết luận Bước 3: Xây dựng chương trình giải Bước 4: Thực hiện giải bài tốn theo chương trình đã lập Sai Kiểm tra Đúng Kết luận 12 điểm của di truyền liên kết với giới tính ra sao? Ý nghĩa của di truyền liên kết giới tính như thế nào? Bước 3: GV cung cấp bản ghi algorit và hướng dẫn sử dụng Từ những đặc điểm DTH của quy luật di truyền liên kết với giới tính, GV giới thiệu đến HS bản ghi algorit nhận biết quy luật di truyền liên kết với giới tính đã được GV thiết kế hồn chỉnh S Tính trạng biểu hiện khơng đều ở hai giới Khơng phải quy luật liên kết giới tính Đ Giống nhau Kết quả lai thuận nghịch Gen nằm trên vùng tương đồng của X và Y Khác nhau Tính trạng chỉ gặp ở giới dị giao tử Đ Gen trên NST giới tính Y phần khơng có tương đồng trên NST X (di truyền chéo) S Gen trên NST giới tính X phần khơng có tương đồng trên NST Y (di truyền thẳng) GV: Hướng dẫn sử dụng bản ghi algorit nhận biết quy luật di truyền liên kết giới tính như sau: (1) Tính trạng đang xét khơng biểu hiện đều 2 giới. Nếu sai thì kết luận khơng phải quy luật di truyền liên kết giới tính. Nếu đúng thì đi tiếp bước 2 hoặc cũng có thể bỏ qua bước 2 để đi đến bước 3 (2) Kết quả phép lai thuận nghịch: Nếu kết quả lai thuận nghịch giống nhau thì kết luận tính trạng đang xét do gen nằm trên vùng tương đồng của NST X và Y quy định. Nếu kết quả lai thuận nghịch khác nhau thì đi tiếp bước 3 (3) Tính trạng chỉ gặp ở giới dị giao tử (có cặp NST giới tính XY). Nếu đúng thì kết luận tính trạng do gen nằm trên NST giới 13 tính Y phần khơng có alen tương ứng trên NST X (di truyền thẳng) Nếu sai thì kết luận tính trạng do gen nằm trên NST giới tính X phần khơng có alen tương ứng trên NST Y (di truyền chéo) Bước 4: Luyện tập và vận dụng GV u cầu HS quay lại thí nghiệm của Moocgan để luyện tập sử dụng bản ghi algorit HS cá nhân thực hiện u cầu của GV Tính trạng biểu hiện khơng đều 2 giới: Đúng → Tính trạng di truyền liên kết với giới tính Kết quả lai thuận nghịch khác nhau: Đúng Tính trạng gặp cả 2 giới → Tính trạng do gen trên NST giới tính X phần khơng có alen tương ứng trên NST Y quy định GV nêu bài tập vận dụng: Bài tập: Ở gà, khi cho giao phối giữa gà trống lơng vằn với gà mái lơng đen được F1 100% gà lơng vằn. Cho các gà F1 tạp giao thu được F2: 50 gà lơng vằn và 16 gà lơng đen. Biết tất cả gà lơng đen ở F2 đều là gà mái. Tính trạng màu lơng gà di truyền theo quy luật nào? GV tổ chức HS thảo luận nhóm để làm bài tập vận dụng hoặc cũng có thể giao nhiệm vụ về nhà để HS thực hiện Ví dụ minh họa Xây dựng algorit nhận biết các quy luật di truyền trong nhân Bước 1: Xác định mục tiêu HS cần xác định mục tiêu: phân biệt được các quy luật di truyền trong nhân Bước 2: Tổ chức HS phân tích logic kiến thức Để tổ chức HS phân tích logic kiến thức về các quy luật di truyền trong nhân, GV có thể định hướng bằng hệ thống các câu hỏi như: Các quy luật di truyền trong nhân do yếu tố nào chi phối? Các quy luật di truyền trong nhân trong chương trình đã học gồm những quy luật nào? Các quy luật di truyền này có mối quan hệ với nhau như thế nào? 14 HS huy động các kiến thức đã học để trả lời các câu hỏi gợi ý của GV, tìm ra được logic kiến thức: Bước 3: Tổ chức HS tự xây dựng bản ghi algorit Để tổ chức HS tự thiết kế bản ghi algorit nhận biết các quy luật di truyền trong nhân, GV có thể hướng dẫn HS: (1) Liệt kê các dấu hiệu nhận biết từng quy luật di truyền (2) Sắp xếp các dấu hiệu riêng để nhận biết từng quy luật GV có thể gợi ý HS hồn thiện bảng sau: Quy luật Dấu hiệu nhận biết Số cặp gen Biểu hiện tính Số cặp gen quy định trên một cặp trạng ở 2 giới một cặp tính trạng NST Kết quả lai thuận – nghịch MenĐen Tương tác gen Liên kết gen Liên kết với giới tính B Bướ ước 1: GV l c 1: GV lựựa ch a chọọn bài t n bài tậập, giao nhi p, giao nhiệệm v m vụụ B Bướ ước 2: T c 2: Tổổ ch chứức HS xác l c HS xác lậập m p mốối quan h i quan hệệ gi giữữa gi a giảả thuy thuyếết và t và SSửử d dụụng algorit đ ng algorit đểể kkếết lu t luậậnn h ướ ng d ẫ n HS gi ả i ng d i (3) Thihếướt k ếẫ sn HS gi ơ bộả algorit Giai đo Giai đoạ ạn 1 n 1 bài tậập DTH p DTH B ấấp ch ươ Bướ ước 3: GV cung c c 3: GV cung c p ch ương trình gi ng trình giảải bài tốn i bài tốn HS có thểbài t dùng bút chì đ ể phác h ọa sơ bộ algorit trên gi ấy. Đặt các dấu hiệu bản chất theo thứ tự, kẻB các mũi tên và tìm các câu d ẫn để Bướ ước 4: HS gi c 4: HS giảải bài tốn theo ch i bài tốn theo chươ ương trình ng trình vẽ B Bướ ước 5: Luy c 5: Luyệện t n tậập p (4) Kiểm tra và hoàn thiện B ướ c 1: GV l ự a ch ọ n bài t ậ p, giao nhi Bướ c 1: GV lựậa ch ọn bài tập, giao nhi m vụụ 2.3.2.2. Sử dụng algorit trong dạy h ọc bài t p Di truy ền họệệcm v Giai đo Giai đoạ ạn 2 n 2 H Hướ ướng d ng dẫẫn HS t n HS tựự xây d xây dựựng các algorit ng các algorit gi giảải bài t i bài tậập DTH p DTH B Bướ ước 2: T c 2: Tổổ ch chứức HS xác l c HS xác lậập m p mốối quan h i quan hệệ gi giữữa gi a giảải thi i thiếết và k t và kếết t lu luậận th n thứứcc B Bướ ước 3: T c 3: Tổổ ch chứức HS t c HS tựự xây d xây dựựng ch ng chươ ương trình gi ng trình giảải bài tốn i bài tốn B Bướ ước 4: Nh c 4: Nhậận xét, hồn thi n xét, hồn thiệện ch n chươ ương trình gi ng trình giảảii Giai đo Giai đoạ ạn 3 n 3 V Vậận d n dụụng các ng các NTST đ NTST đểể xây xây ddựựng và gi ng và giảải i các BTST các BTST M Mứ ức đ c độ ộ 1: GV 1: GV xây d xây dự ựng các ng các BTST đ BTST để ể HS HS luy luyệ ện gi n giả ảii B Bướ ước 1: L c 1: Lựựa ch a chọọn bài toán n bài toán B Bướ ước 2: Nh c 2: Nhậận d n dạạng và gi ng và giảải bài toán i bài toán B Bướ ước 3: D c 3: Dựựa trên các NTST, GV gi a trên các NTST, GV giớới thi i thiệệu các u các BTST BTST B Bướ ước 4: Xây d c 4: Xây dựựng ch ng chươ ương trình gi ng trình giảải và gi i và giảải các i các BTST BTST B Bướ ước 5: Luy c 5: Luyệện t n tậậpp M Mứ ức đ c độ ộ 2: GV 2: GV hhướ ướng d ng dẫ ẫn n HS t HS tự ự xây xây ddự ựng các ng các BTST BTST B Bướ ước 1: L c 1: Lựựa ch a chọọn bài toán n bài toán B Bướ ước 2: Gi c 2: Giảải bài toán i bài toán B Bướ ước 3: T c 3: Tổổ ch chứức HS t c HS tựự xây d xây dựựng BTST d ng BTST dựựa trên a trên các NTST các NTST B Bướ ước 4: HS xây d c 4: HS xây dựựng ch ng chươ ương trình gi ng trình giảải các BTST i các BTST B Bướ ước 5: Nh c 5: Nhậận xét, k n xét, kếết lu t luậậnn 15 Giai đoạn 1: Vận dụng algorit để hướng dẫn HS giải bài tậpDTH Bước 1: GV lựa chọn bài tập và giao nhiệm vụ Căn cứ vào mục tiêu về kiến thức, kĩ năng, năng lực cần đạt được và căn cứ vào năng lực nhận thức của từng lớp HS, GV lựa chọn bài tập cho phù hợp Bước 2: Tổ chức HS thiết lập mối quan hệ giữa giả thiết và kết luận Việc xác lập mối quan hệ giữa giải thiết và kết luận thực chất là việc HS đi phân tích bài tốn để huy động các kiến thức đã biết, xác định được u cầu của bài tốn và tư duy cách giải bài tốn Bước 3: GV cung cấp chương trình giải bài tốn Trong giai đoạn 1, GV cần xây dựng các chương trình giải mẫu để HS làm quen với cách thức học, học cách xây dựng các chương trình học tập tiếp theo Bước 4: HS giải bài tập theo chương trình Với HS có lực học trung bình, yếu, khi được cung cấp các chương trình giải sẽ giúp các em tự tin hơn, có hứng thú học tập hơn khi giải được bài tốn, từ đó các em thêm u thích mơn học hơn. Với HS khá giỏi, đây có thể được xem là bước đệm để các em tích lũy thêm kiến thức, kinh nghiệm chuẩn bị cho việc tự mình thiết kế các chương trình học tập theo algorit 16 Giai đoạn 2: Hướng dẫn HS tự xây dựng các algorit giải bài tập DTH Bước 1, Bước 2 trong giai đoạn này về cơ bản giống với giai đoạn 1 Bước 3: Tổ chức HS tự xây dựng chương trình giải bài tốn Trong bước này, khi HS tự thiết kế algorit, thì các algorit là sản phẩm q trình hoạt động tư duy của HS, HS tự mình suy nghĩ, viết và vẽ ra theo ngơn ngữ của mình nên huy động tối đa tiềm năng của bộ não. Mặt khác, do được tự chế tạo nên tạo được hứng thú học tập cho HS. Cách làm này trước hết là giúp HS hiểu bài và ghi nhớ bài tốt hơn sau đó là rèn luyện cho HS cách suy nghĩ logic, mạch lạc để trước các tình huống khác các em biết cách giải quyết vấn đề một cách khoa học. Đây chính là cái đích cần đạt được của việc sử dụng algorit trong DH Bước 4: Nhận xét, hồn thiện chương trình giải GV tổ chức cho HS báo các kết quả của mình và những bài học rút ra. GV tổng hợp các ý kiến sau đó chuẩn hóa giúp HS hồn thiện chương trình giải. Trong bước này, GV cũng có thể thúc đẩy HS tư duy bằng cách u cầu các em khái qt bài tập thành dạng tổng qt Giai đoạn 3: Vận dụng các NTST để xây dựng và giải các BTST Mức độ 1: GV xây dựng các BTST để HS luyện giải Bước 1: Lựa chọn bài tốn Việc lựa chọn bài tốn trong giai đoạn này cũng giống với hai giai đoạn trên. GV cũng cần chú ý đến mục tiêu bài học, trình độ HS để lựa chọn bài tốn sao cho phù hợp Bước 2: Phân tích và giải bài tốn Bài tốn được lựa chọn ở bước 1 là bài tốn xuất phát. GV tổ chức HS nhận dạng bài tốn thuộc dạng bài nào của phần DTH Bước 3: Dựa trên các NTST GV giới thiệu các BTST Khi nêu các BTST, GV nên nêu rõ bài tập đó được tạo ra như thế nào, dựa vào NTST nào để HS dễ hình dung và tư duy theo Bước 4: Xây dựng chương trình và giải các BTST Mức độ 2: GV hướng dẫn HS tự xây dựng các BTST 17 Về cơ bản, bước 1 và bước 2 trong mức độ 2 cũng giống với bước 1 và bước 2 ở giai đoạn 1 Bước 3: Tổ chức HS tự xây dựng các BTST Dựa vào chu trình sáng tạo của Razumơpxki [35], dựa vào hệ thống các ngun tắc sáng tạo, việc xây dựng các BTST trong luận án được tiến hành như sau: BT xuất phát Khái niệm, quy luật Xây dựng PP giải, tìm kết quả Đặt câu hỏi và trả lời NTST BT sáng tạo 2.3.2.3. Sử dụng algorit để phát triển năng lực tư duy sáng tạo và năng lực giải quyết vấn đề cho HS trong dạy học Di truyền học (Sinh học 12 THPT) Trong DH DTH, việc sử dụng algorit để phát triển năng lưc tư duy sáng tạo và năng lực giải quyết vấn đề được bộc lộ rõ nhất trong dạy bài tập di truyên, nhất là khi các em xây dựng và giải các BTST Q trình vận dụng các NTST hướng dẫn HS giải các BTST diễn ra theo quy trình sau: Bài tập sáng tạo Phân tích Nhận dạng Phân tích Thiết lập mối quan hệ giữa giả thiết và kết luận NTST Đề xuất các phương án Đánh giá Lựa chọn phương án tối ưu Thực hiện Kết quả Nhận xét Bài học 18 Hình 2.20. Quy trình giải các bài tập sáng tạo Năng lực tư duy sáng tạo và năng lực giải quyết vấn đề trong DH được hình thành và phát triển mức độ nào cịn tùy thuộc vào người sử dụng và sử dụng ở khâu nào của q trình DH Sử dụng algorit trong khâu hình thành kiến thức mới Algorit được sử dụng trong DH kiến thức vừa có tác động giúp HS định hướng nghiên cứu SGK tìm ra kiến thức mới, vừa có tác dụng làm ra một sản phẩm tri thức rút gọn từ SGK. Biện pháp sử dụng algorit vào dạy kiến thức mới là biện pháp quy nạp Sử dụng algorit trong khâu củng cố, hồn thiện kiến thức Đây là khâu quan trọng trên con đường nhận thức của người học nhằm rèn luyện việc sử dụng các kiến thức đã chiếm lĩnh vào các tình huống cụ thể. Việc làm này nhằm củng cố quy trình chiếm lĩnh tri thức, đưa kiến thức ra phục vụ cho những u cầu thực tiễn, tạo ra sản phẩm tương tự sản phẩm đã có hay cao hơn, mới hơn sản phẩm ban đầu. Đây cũng là giai đoạn củng cố các kỹ năng để biến những kỹ năng thành kĩ xảo, đích cuối cùng của việc học đi đơi với hành Sử dụng algorit trong khâu kiểm tra đánh giá Kiểm tra đánh giá là giai đoạn mà HS tự đánh giá hoặc đánh giá lẫn nhau về q trình học tập, và cũng là giai đoạn để GV đánh giá trình độ và năng lực của từng HS, thu nhận thơng tin ngược từ HS để điều chỉnh việc xây dựng các algorit DH và q trình giảng dạy của mình cho phù hợp với mục tiêu và đối tượng. Để thực hiện nhiệm vụ giai đoạn này GV cần xây dựng cơng cụ đánh giá mức độ chiếm lĩnh kiến thức và mức độ phát triển năng lực ở từng HS. Chương 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 3.1. Mục đích thực nghiệm 19 Nhằm kiểm tra tính khả thi và hiệu quả của giả thuyết khoa học mà đề tài đã đặt ra; kiểm định tính hiệu quả của các algorit đã xây dựng trong dạy học phần DTH (SH 12) 3.2. Nội dung thực nghiệm Thực nghiệm sư phạm được tiến hành đối với một số bài mà nội dung cho phép vận dụng algorit sáng chế. Khi vận dụng algorit sáng chế hay bất kì một phương pháp DH nào, chúng tơi cho rằng phải tiến hành một cách liên tục và hệ thống thì mới đánh giá hiệu quả của phương pháp đó một cách khách quan 3.3. Phương pháp thực nghiệm 3.3.1. Chọn trường, lớp, GV thực nghiệm Chúng tôi đã tiến hành thực nghiệm 4 trường THPT thuộc tỉnh Hưng Yên: Khi tiến hành TN chúng tôi đã trao đổi với GV tham gia thực nghiệm những nội dung sau: Mục đích, u cầu, nhiệm vụ và nội dung tiến hành TN Mục đích, phương pháp và kế hoạch giảng dạy cụ thể cho từng tiết dạy Cung cấp tài liệu để GV tham gia thực nghiệm nghiên cứu trước khi TN. Tài liệu hướng dẫn gồm: + Phân tích cấu trúc logic nội dung các bài dạy thực nghiệm + Quy trình xây dựng các bản ghi algorit + Quy trình vận dụng algorit để DH phần DTH (Sinh học 12) + Biện pháp tổ chức HS vận dụng các NTST để đề xuất các bài tập, tình huống sáng tạo. + Các giáo án soạn mẫu có vận dụng algorit vào q trình DH một số bài phần DTH 3.3.2. Tổ chức thực nghiệm sư phạm Thực nghiệm được tiến hành 2 đợt * Đợt 1 (năm học 2015 2016) là thực nghiệm thăm dị * Đợt 2 (năm học 2016 2017) là thực nghiệm chính thức 3.3.3. Phương pháp xử lí kết quả 20 3.3.3.1. Dùng phương pháp thống kê tốn học 3.3.3.2. Xử lí các ý kiến nhận xét của giáo viên và học sinh 3.4. Tiêu chí đánh giá hiệu quả của vận dụng algorit sáng chế trong DH DTH (SH 12) 3.4.1. Đánh giá năng lực nhận thức của HS Đánh giá mức độ hiểu bài của HS Đánh giá năng lực vận dụng kiến thức của học sinh 3.4.2 Đánh giá lực tư sáng tạo dạy học Di truyền học (Sinh học 12 THPT) có vận dụng Algorit 3.4.2.1. Cơ sở xây dựng các tiêu chí đánh giá năng lực sáng tạo Dựa trên những cơ sở đó, chúng tơi đề xuất các tiêu chí đánh giá năng lực TDST của HS như sau: Tiêu chí thứ nhất: Từ nhu cầu nhận thức của bản thân, HS có thể phát hiện được những vấn đề mới và nêu được các dự đốn có căn cứ (đề xuất ý tưởng) Tiêu chí thứ hai: Từ những dự đốn, HS đề xuất những giải pháp có thể tiến hành để kiểm tra giả thuyết và xác định các hệ quả rút ra từ giả thuyết Tiêu chí thứ ba: HS biết phân tích những ưu, nhược điểm của các phương án đã đề xuất và lựa chọn được giải pháp tối ưu Tiêu chí thứ tư: HS thực hiện thành cơng phương án đã lựa chọn Tiêu chí thứ năm: Xác định bài học kinh nghiệm bản thân 3.4.2.2. Cách đánh giá Dựa trên các tiêu chí trên, khi đánh giá năng lực TDST của HS, GV cần: Thiết kế các bài tập/tình huống xuất phát Tổ chức HS giải quyết các bài tập/tình huống xuất phát Tổ chức HS đề xuất các bài tập/tình huống sáng tạo và tìm giải pháp để giải quyết các bài tập/tình huống đó 3.4.2.3. Đề xuất thang đo năng lực tư duy sáng tạo trong dạy học Di truyền học (Sinh học 12 THPT) 1, Phát hiện vấn đề 21 Tiêu chí Điểm Phát hiện được vấn đề và nêu được dự đốn có căn cứ 2 điểm Phát hiện được vấn đề nhưng khơng nêu được dự đốn 1 điểm có căn cứ Khơng phát hiện được vấn đề 0 điểm 2, Đề xuất được giải pháp giải quyết vấn đề Tiêu chí Điểm Đề xuất được giải pháp giải quyết vấn đề và hệ quả 2 điểm của các giải pháp Đề xuất được giải pháp giải quyết vấn đề nhưng 1 điểm khơng nêu được hệ quả của các giải pháp Khơng đề xuất được giải pháp giải quyết vấn đề 0 điểm 3, Phân tích, đánh giá ưu nhược điểm của các giải pháp để lựa chọn được giải pháp tối ưu nhất để giải quyết vấn đề Tiêu chí Điểm Phân tích các giải pháp, lựa chọn được giải pháp tối ưu nhất 3 điểm Phân tích được các giải pháp đưa ra nhưng khơng lựa 2 điểm chọn được giải pháp tối ưu nhất Khơng phân tích được giải pháp đưa ra nhưng lựa chọn 1điểm đúng giải pháp tối ưu Khơng phân tích được giải pháp, khơng lựa chọn được 0 điểm giải pháp tối ưu 4, Thực hiện thành cơng phương án đã lựa chọn hoặc có cải tiến so với phương án đã lựa chọn Tiêu chí Điểm HS thực hiện thành cơng phương án đã lựa chọn và có 2 điểm đề xuất phương án cải tiến Thực hiện thành cơng phương án đã lựa chọn, khơng cải 1 điểm tiến Khơng thực hiện được theo phương án nào 0 điểm 5, Bài học kinh nghiệm bản thân Tiêu chí Điểm HS tự rút ra được bài học kinh nghiệm cho bản thân 1 điểm HS khơng tự rút ra được bài học kinh nghiệm cho bản 0 điểm 22 thân Hệ thống 5 tiêu chí với các mức độ và thang đo như trên có thể sử dụng để đo năng lực TDST trong q trình DH DTH nói riêng và trong DH nói chung Gọi số điểm mà mỗi HS đạt được từ 4 tiêu chí trên là x. Để đánh giá năng lực tư duy sáng tạo của HS ta chia các mức như sau: Bảng 3.4. Bảng đánh giá các mức độ sáng tạo trong TN Mức độ Mức 0 Số điểm 0≤ x