Ứng dụng lí thuyết graph trong dạy học phần di truyền học sinh học 12 trung học phổ thông

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

NGÔ THỊ NGỌC MINH

ỨNG DỤNG LÍ THUYẾT GRAPH TRONG DẠY HỌC
PHẦN: DI TRUYỀN HỌC - SINH HỌC 12 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM SINH HỌC

HÀ NỘI - 2015


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

NGÔ THỊ NGỌC MINH

ỨNG DỤNG LÍ THUYẾT GRAPH TRONG DẠY HỌC
PHẦN: DI TRUYỀN HỌC - SINH HỌC 12 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM SINH HỌC
Chuyên ngành: Lí luận và phương pháp dạy học
(Bộ môn Sinh học) Mã
số: 60 14 01 11

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. NGUYỄN ĐỨC THÀNH

HÀ NỘI - 2015

LỜI CẢM ƠN
Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể Thầy Cô Trường Đại học Giáo dục Đại học Quốc Gia Hà Nội, phòng Quản lý đào tạo và Nghiên cứu khoa học,
phòng Tư liệu đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập,
nghiên cứu và hoàn thành luận văn thạc sĩ.
Bằng lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn
PGS.TS. Nguyễn Đức Thành, người thầy đã dành nhiều thời gian, công sức và
tâm trí trực tiếp hướng dẫn tôi hoàn thành luận văn.
Xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, các thầy cô giáo cùng các em
học sinh trường THPT An Dương, trường THPT An Hải, huyện An Dương
thành phố Hải Phòng đã tạo điều kiện cho tôi khảo sát tình hình thực tế việc dạy
học và tổ chức thực nghiệm sư phạm.
Tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân và đồng nghiệp đã
động viên, giúp đỡ tạo mọi điều kiện để tôi hoàn thành luận văn này.
Xin trân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 11 năm 2014
Tác giả

Ngô Thi Ngọc Minh

i


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
CNH

: Công nghiệp hóa

DT

: Di truyền

DTLKGT

: Di truyền liên kết với giới tính

ĐC

: Đối chứng

GV

: Giáo viên :

GP

Giảm phân

HS

: Học sinh

KG

: Kiểu gen

KH

: Kiểu hình

Nxb

: Nhà xuất bản :

NST

Nhiễm sắc thể

MT

: Môi trường

LKG

: Liên kết gen

LV

: Luận văn

HĐH

: Hiện đại hóa :

HVG

Hoán vị gen

PLĐL

: Phân li độc lập

QLDT

: Quy luật di truyền

QLPL

: Quy luật phân li

QLPLĐL

: Quy luật phân li độc lập

SGK

: Sách giáo khoa

TBC

: Tế bào chất

TN

: Thực nghiệm

THPT

: Trung học phổ thông

i

i


MỤC LỤC
Lời cảm ơn .......................................................................................................i
Danh mục các chữ viết tắt .............................................................................. ii
Mục lục ......................................................................................................... iii
Danh mục các bảng .........................................................................................v
Danh mục các biểu .........................................................................................vi
MỞ ĐẦU........................................................................................................1
CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI..............6
1.1. Lược sử vấn đề nghiên cứu.......................................................................6
1.1.1. Trên Thế giới.........................................................................................6
1.1.2. Ở Việt Nam ...........................................................................................7
1.2. Cơ sở lý luận ............................................................................................9
1.2.1. Một số vấn đề cơ bản của lí thuyết graph...............................................9
1.2.2 Tích cực hóa hoat động học tập của học sinh........................................24
1.3. Cơ sở thực tiễn .......................................................................................25
1.3.1 Thực trạng sử dụng graph dạy học Sinh học của giáo viên ...................25
1.3.2. Thực trạng sử dụng graph trong học tập của học sinh ..........................26
1.3.3. Phân tích nguyên nhân thực trạng trên.................................................27
Kết luận chương 1 .........................................................................................28
CHƯƠNG 2. SỬ DỤNG GRAPH TRONG DẠY HỌC PHẦN DI
TRUYỀN HỌC, SINH HỌC 12 TRUNG HỌC PHỔ THÔNG................29
2.1 Phân tích cấu trúc, nội dung chương trình sách giáo khoa phần Di truyền
học (Sinh 12 - THPT)...................................................................................29
2.2. Sử dụng graph để tổ chức hoạt động dạy học phần Di truyền (Sinh học 12 THPT) ........................................................................................................32
2.2.1. Các nguyên tắc sử dụng graph trong dạy học.......................................32
2.2.2. Quá trình xây dựng graph trong dạy học phần Di truyền học ( Sinh học 12 THPT) ...........................................................................................................33
2.2.3. Một số graph nội dung di truyền học, Sinh học 12 trung học phổ thông.......36 2.3.

Quy trình sử dụng graph trong dạy học...................................................43
iii


2.3.1. Các nguyên tắc sử dụng graph trong dạy học.......................................43
2.3.2. Quy trình sử dụng graph trong dạy học................................................44
2.4. Sử dụng các graph để thiết kế hoạt động học tập ....................................49
2.4.1 Thiết kế hoạt động học tập trong bài soạn để hình thành graph nội dung
cấu trúc của gen.............................................................................................49
2.4.2 Thiết kế hoạt động học tập trong bài soạn để hình thành graph nội dung
quá trình nhân đôi ADN ................................................................................53
2.4.3. Sử dụng graph hoạt động học tập trong bài soạn củng cố kiến thức nội
dung mối quan hệ giữa gen và tính trạng.......................................................56
Kết luận chương 2 .........................................................................................59
CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ...............................................60
3.1. Mục đích thực nghiệm............................................................................60
3.2. Đối tượng thực nghiệm...........................................................................60 3.3.
Nội dung thức nghiệm ..............................................................................60 3.3.1.
Các bài dạy thưc nghiệm........................................................................60
3.3.2.Các chỉ tiêu đo trong thực nghiệm ............................................................60 3.4.
Phương pháp thực nghiệm ......................................................................60 3.4.1.
Chọn trường, lớp .................................................................................60 3.4.2. Bố
trí thực nghiệm...............................................................................61 3.5. Xử lý số
liệu ..........................................................................................61 3.6. Kết quả thực
nghiệm ..............................................................................63 3.6.1. Kết quả học
tập....................................................................................63 3.6.2. Tích cực hóa
hoạt động học tập ...........................................................69 Kết luận chương
3 .........................................................................................71
KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ..............................................................72
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................74

PHỤ LỤC.....................................................................................................76

iv


DANH MỤC CÁC BẢNG TRONG LUẬN VĂN
Bảng 1.2. Kết quả điều tra về học tập của học sinh đối với môn Sinh học .... 26
Bảng 3.1. Thống kê số bài kiểm tra đạt các điểm từ 1 đến 10 của HS........... 61 Bảng
3.2. Tần số các điểm đạt được qua 4 bài kiểm tra ................................ 63
Bảng 3.3. So sánh kết quả học tậpgiữa nhóm thực nghiệm và đối chứng qua
các lần kiểm tra trong thực nghiệm............................................................... 64
Bảng 3.4. Kết quả phân loại trình độ HS qua kiểm tra trong thực nghiệm .... 66
Bảng 3.5. Tần số các điểm đạt được qua 2 lần kiểm tra sau thực nghiệm .... 67 Bảng
3.6. So sánh kết quả học tập giữa nhóm thực nghiệm và đối chứng qua 2 lần
kiểm tra sau thực nghiệm........................................................................ 67 Bảng
3.7. Phân loại trình độ học sinh qua kiểm tra sau thực nghiệm ............ 69

v


DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ
Hình 2.1: Graph nội dung cấu trúc của gen................................................... 36
Hình 2.2: Graph nội dung đột biến nhiễm sắc thể......................................... 37
Hình 2.3: Graph nội dung quá trình dịch mã................................................. 38
Hình 2.4: Graph nội dung cơ chế phát sinh đột biến da bội .......................... 39
Hình 2.5: Graph nội dung các loại biến dị .................................................... 40
Hình 2.6: Graph nội dung mối quan hệ giữa gen và tính trạng...................... 41
Hình 2.7: Graph nội dung quá trình nhân đôi ADN ...................................... 42
Biểu đồ 3.1. Đồ thị diễn đạt kết quả học tập của 2 nhóm thực nghiệm và..... 65 đối
chứng qua các lần kiểm tra trong thực nghiệm. ...................................... 65 Biểu

đồ 3.2. Đồ thị diễn đạt kết quả học tập của hai nhóm lớp thực nghiệm và đối chứng
qua các lần kiểm tra sau thực nghiệm. ......................................... 68

vi


M Ở ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
1.1. Xuất phát từ chủ trương của Bộ Giáo dục và Đào tạo đó là phải đổi
mới toàn diện trong đó có phương pháp dạy học hiện nay
Hiện nay, nền kinh tế Việt Nam đang trong thời kỳ CNH, HĐH đất
nước, với nền kinh tế hội nhập toàn cầu. Trước sự cạnh tranh mạnh mẽ trên mọi
lĩnh vực đặc biệt là sự cạnh tranh về trí tuệ đòi hỏi nền giáo dục phải đổi mới.
Đồng thời sự phát triển như vũ bão của khoa học kỹ thuật và công nghệ thông tin,
lượng tri thức ngày càng tăng nhanh, trung bình cứ 4-5 năm lượng tri thức lại
tăng gấp đôi. Nhà trường không thể dạy cho HS tất cả mọi tri thức mà phải dạy
cho HS cách học như thế nào để họ có thể tự học tập để chiếm lĩnh tri thức suốt
đời. Vì vậy yêu cầu đổi mới phương pháp dạy học là một tất yếu khách quan.
Bắt đầu từ những năm 1960, chủ trương của Bộ Giáo dục và Đào tạo về
vấn đề đổi mới phương pháp dạy học luôn được nhấn mạnh ở các Hội nghị Ban
chấp hành TW. Vấn đề này được thể hiện rõ trong các Hội nghị lần thứ tư Ban
chấp hành TW Đảng khóa VII năm 1993, Hội nghị lần thứ 2 Ban chấp hành TW
Đảng khóa VIII, Luật giáo dục khoản 2 điều 24, đó là: phải đổi mới
phương tiện, mục tiêu, phương pháp dạy học để hướng mọi hoạt động dạy học
vào người học, lấy người học làm trung tâm, phát huy tính tích cực, tự giác,
chủ động, sáng tạo của người học, bồi dưỡng năng lực tự học, kỹ năng vận
dụng kiến thức vào thực tiễn, tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng
thú học tập cho HS và ý chí vươn lên cho người học.
1.2. Xuất phát từ thực trạng dạy và học hiện nay
Thực trạng dạy học hiện nay của GV bộ môn Sinh học cấp THPT, đó là

GV chưa tận dụng tối ưu và tối đa các phương pháp và phương tiện dạy học.
Đa số các giờ học Sinh học là giảng dạy theo phương pháp truyền thống, thầy
truyền đạt kiến thức, HS thụ động tiếp thu tri thức, ít mang tính tích cực và
1


sáng tạo. Các phương tiện, phương pháp dạy học tích cực chủ yếu chỉ được sử
dụng trong các giờ thao giảng. Vì vậy, HS chưa yêu thích môn học, khả năng
tự học, tự sáng tạo chưa được phát huy và khả năng vận dụng kiến thức kém.
Việc nghiên cứu tìm cách đưa các phương pháp hiện đại vào dạy học Sinh học
nhằm phát huy tính tích cực và năng lực học tập của HS, tạo cho các em
có cơ hội để tìm tòi độc lập nhận thức là hết sức cần thiết.
1.3. Xuất phát từ các đặc trưng cơ bản của chương trình sinh học cấp
trung học phổ thông
Đặc trưng cơ bản của chương trình Sinh học cấp THPT, đó là: các kiến
thức khái niệm, hiện tượng, quy luật, cơ chế và quá trình sinh học... đều xuất
phát từ các kết quả thực nghiệm. Phần Di truyền học, Sinh học 12 được trình bày
lôgic mang tính hệ thống cao.. Khối lượng kiến thức đặc trưng là kiến thức
khái niệm, hiện tượng, quy luật, cơ chế sinh học và kiến thức ứng dụng
thực tiễn. Với mỗi loại kiến thức cần có phương pháp, phương tiện dạy học
phù hợp nhằm nâng cao chất lượng lĩnh hội kiến thức.
1.4. Xuất phát từ lợi thế của graph trong dạy học
Lý thuyết graph là một trong những phương pháp khoa học có tính
khái quát cao giúp HS có kỹ năng tự lực trong quá trình học tập. Khi tiếp cận lý
thuyết graph chúng tôi nhận thấy lợi thế của graph trong dạy học có thể đem lại
hiệu quả cao: Mỗi graph được xây dựng phải trải qua các phân tích, so sánh,
tổng hợp, phát hiện cái chung và cái riêng nên rất thuận lợi cho quá trình dạy
học trong các khâu như dạy học hình thành kiến thức mới, dạy học củng cố, ôn
tập, hoàn thiện kiến thức và trong kiểm tra, đánh giá.
Kiến thức di truyền học trong chương trình Sinh học lớp 12 là loại kiến

thức khó, rất trừu tượng, có tính khái quát và khả năng ứng dụng cao; trong khi
thời lượng lên lớp thì hạn chế nên HS thường khó nhớ, mau quên kiến thức,
khó vận dụng được kiến thức. Song nếu GV sử dụng phương pháp graph trong
dạy học có thể phát huy khả năng học sáng tạo, khái quát hóa và tự học ở HS
trong tất cả các khâu của quá trình dạy học.
2


Là một GV THPT có tâm huyết với nghề và với chuyên môn mình giảng
dạy, với nguyện vọng nâng cao chất lượng, hiệu quả dạy và học Sinh học ở nhà
trường THPT và muốn truyền tải rộng rãi phương tiện graph trong dạy học cho các
đồng nghiệp và cao hơn cả là muốn HS được chủ động tích cực trong học tập, từ
đó góp phần thiết thực vào việc đổi mới phương pháp dạy học Sinh học ở
trường phổ thông.
Do đó, tôi đã lựa chọn đề tài: "Ứng dụng lí thuyết Graph trong dạy
học phần: Di truyền học - Sinh học 12 - Trung học phổ thông".
2. Mục đích nghiên cứu
Vận dụng lí thuyết graph vào phần di truyền học , Sinh học 12 THPT
nhằm tích cực hóa hoạt động học tập của HS.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu
3.1. Nghiên cứu cơ sở lí luận và thực tiễn của việc sử dụng Graph trong
dạy học sinh học nói chung và phần Di truyền học , sinh học 12 THPT.
3.2. Đề xuất các nguyên tắc và quy trình xây dụng Graph trong dạy học
phần Di truyền hoc, Sinh học 12 THPT.
3.3. Xây dựng Graph để định hướng dạy học phần di truyền học Sinh học
12, THPT.
3.4. Đề xuất các nguyên tắc và quy trình sử dụng Graph trong dạy học
phần di truyền học, Sinh học 12 THPT.
3.4 Thực nghiệm sư phạm để đánh giá giả thuyết khoa học đã đề ra.
4. Khách thể và đối tượng nghiên cứu

4.1. Đối tượng nghiên cứu
Ứng dụng của lý thuyết Graph trong dạy học phần di truyền học - sinh học
12 THPT.
4.2. Khách thể nghiên cứu
Quá trình dạy học phần Di truyền học cho HS lớp 12 trường THPT An
Dương, THPT An Hải, huyện An Dương, Thành phố Hải Phòng.

3


5. Vấn đề nghiên cứu
Sử dụng graph như thế nào sẽ tích cực hóa hoạt động nhận thức của học
sinh?
6. Giả thuyết khoa học
Nếu xây được Graph hoạt động để hướng dẫn HS thiết lập Graph trong dạy
học phần di truyền học lớp 12 sẽ tích cực hóa hoạt động học tập của học sinh.
7. Giới hạn và phạm vi nghiên cứu
Đề tài chỉ tập trung nghiên cứu trong chương I, II phần Di truyền học lớp
12- THPT
8. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
8.1 Ý nghĩa khoa học
Cụ thể hóa lí thuyết Graph vào dạy học nội dung cụ thể góp phần làm
phong phú phương pháp dạy học sinh học.
8.2 Ý nghĩa thực tiễn
Những biện pháp, ví dụ và graph mẫu về nội dung chương I, II phần di
truyền học là những ví dụ, chỉ dẫn trong dạy học sinh học, góp phần nâng cao
hiệu quả dạy học bộ môn.
9. Phương pháp nghiên cứu
Luận văn sử dụng một số phương pháp nghiên cứu sau:
9.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Sưu tầm, đọc tài liệu.

9.2 Phương pháp nghiên cứu thực tiễn: Quan sát, điều tra - khảo sát
bằng phiếu hỏi, tổng kết kinh nghiệm, tham vấn chuyên gia.
9.3 Thực nghiệm sư phạm.
10. Những đóng góp mới của đề tài
10.1 Từ bản chất của graph đã vận dụng xác định được logic vận động
của nội dung chương I, II phần di truyền học và thể hiện bằng một số graph nội
dung- đó là định hướng cho dạy học.
10.2 Đề suất cơ sở khoa học của việc xây dựng graph nội dung - đó là
định hướng cho dạy, học.
4


10.3 Đề xuất cách sử dụng graph nội dung như công cụ diễn đạt logic
vận động (bản chất) của nội dung. Qua đó nắm vững bản chất và hệ thống hóa
được nội dung nghĩa là nắm vững nội dung cốt lõi.
10.4 Qua kết quả thực nghiệm sư phạm cho thấy sử dụng graph diễn đạt
logic vận động bên trong thì hiệu quả dạy học được nâng cao rõ rệt đặc
biệt là nắm vững bản chất, nắm vững nội dung cốt lõi.
11. Cấu trúc của luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận và khuyến nghị, tài liệu tham khảo và phụ
lục, luận văn dự kiến được trình bày theo 3 chương:
Chương 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn đề tài
Chương 2: Xây dựng và sử dụng Graph vào dạy học phần di truyền học,
Sinh học lớp 12 THPT
Chương 3: Thực nghiệm sư phạm

5


CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI
1.1. Lược sử vấn đề nghiên cứu
1.1.1. Trên Thế giới
Lí thuyết Graph là một chuyên ngành của toán học được khai sinh từ
công trình về bài toán Bảy cây cầu ở Konigsburg (1736) của nhà toán học
người Thụy Sĩ - Leonhard Euler (1707 - 1783). Lúc đầu, lý thuyết graph 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 kỉ XX, cùng với sự phát triển của
toán học và nhất là toán học ứng dụng, những nghiên cứu về vận dụng lý
thuyết graph đã có những bước tiến nhảy vọt. Sau đó nó đã được nghiên cứu
trong các lĩnh vực khoa học khác. [7]
Năm 1965, tại Liên Xô cũ, A.M. Xokos là người đầu tiên đã vận dụng
một số quan điểm của lí thuyết Graph để mô hình hóa nội dung tài liệu sách giáo
khoa môn hóa học. Năm 1965, V.X. Poloxin mô tả trình tự các thao tác
dạy học trong một tình huống dạy học bằng Graph.
Năm 1972, V.P.Garkunov đã sử dụng phương pháp graph để lập mô
hình các tình huống dạy học của phương pháp dạy học nêu vấn đề. Trên cơ sở
đó, ông phân loại ra các tình huống khác nhau trong dạy học nêu vấn đề.
Tuy nhiên, phương pháp graph do Xokhor, Polosin, Garkunov và
những người khác đã xuất mới chỉ dừng lại ở mức độ là phương pháp nghiên
cứu khoa học trong lý luận dạy học.
Sau này, các nhà nghiên cứu và các giáo viên có kinh nghiệm lâu năm
trong nghề đã đưa graph vào kiểm nghiệm trong thực tiễn giảng dạy và thấy
rõ hiệu quả của giờ lên lớp khi dạy bằng graph. Tiêu biểu có một số tác giả :
Công trình graph và ứng dụng của nó với bố cục 8 chương, L.Iu.Berezina
đã dành những chương đầu cho việc nêu khái niệm garph và ứng dụng có tính
6


chất riêng biệt để minh họa cho lý thuyết này. Những chương sau, tác giả đã

dành sự chú ý cho những ứng dụng cuả graph trong lĩnh vực kinh tế và điều
khiển. Ông khẳng định mục đích chính khi viết cuốn sách là giúp đỡ giáo viên, kể
cả học sinh, nắm vững khái niệm cơ bản của lý thuyết đồ thị... và làm quen với
một vài ứng dụng của nó dưới dạng phổ cập.
Ngoài ra, có thể kể đến một số công trình khác như : graph và mạng
lưới hữu

hạn của R.Baxep, T.Xachi; lý thuyết graph của V.V.Belop,

E.M.Vôpôbôep ...đều nêu những định hướng cho việc ứng dụng graph vào
nghiên cứu, giảng dạy các bộ môn trong nhà trường như: văn học, vật lí, hoá
học, sinh học, ...
Năm 1973 tại Liên Xô (cũ) tác giả Nguyễn Như Ất đã vận dụng
phương pháp graph kết hợp với phương pháp ma trận như một phương pháp hỗ
trợ để xây dựng logic cấu trúc các khái niệm Tế bào học trong giáo trình
môn Sinh học đại cương trường phổ thông của nước Việt Nam.
Hiện nay, nhiều nước khác nhau trên thế giới, các công trình nghiên cứu
về lý thuyết graph cũng như tìm hiểu ứng dụng graph trong dạy học ở tất cả các
môn học, các cấp học số lượng ngày càng lớn với chất lượng ngày càng sâu sắc.
1.1.2. Ở Việt Nam
Ở Việt Nam, nhà sư phạm đầu tiên đề xuất việc nghiên cứu và vận
dụng phương pháp graph trong khoa học thành phương pháp graph dạy học,
mở ra một hướng đi mới cho những nhà nghiên cứu lí luận dạy học là GS.
Nguyễn Ngọc Quang. GS đã cùng với các cộng sự tiến hành thực nghiệm đưa
lý thuyết graph vào dạy học trong nhà trường phổ thông và đại học. Năm
1979, giáo sư viết cuốn sách lí luận dạy học - khoa học về trí dục và dạy học
như một lời tuyên ngôn cho việc tìm cách vận dụng những phương pháp thâm
nhập khoa học (như thực nghiệm, dự đoán, mô hình, algorit, sơ đồ mạng ...)
vào thực tiễn dạy học ở trường phổ thông. Sau đó vào năm 1981 ông công bố bài
báo:phương pháp graph trong dạy học; năm 1982 ông công bố bài:

7


phương pháp graph và lí bài toán hoá học; năm 1983 ông công bố bài: Sự
chuyển hoá phương pháp khoa học thành phương pháp dạy học... Qua những
nghiên cứu của mình, giáo sư khẳng định việc sử dụng phương pháp graph
trong dạy học có giá trị rất lớn về mặt trí dục, vì: khi lập được graph nội dung của
một vấn đề có nghĩa là nắm vững được cả cấu trúc và lôgic phát triển của
nội dung vấn đề đó, đồng thời graph nội dung của vấn đề chính là điểm tựa
cho sự lĩnh hội, tái hiện nội dung đó. Song song với giá trị trí dục, phương
pháp này có giá trị rất lớn về mặt đức dục, vì:graph nội dung của một bài lên lớp
là công cụ cho cả giáo viên và học sinh nhằm đạt được chất lượng cao của
dạy và học đặc biệt là của tự học...
Trên cơ sở tiếp thu những thành tựu nghiên cứu khoa học của
GS.Nguyễn Ngọc Quang, năm 1984 nhà giáo Phạm Tư đã nghiên cứu: Dùng
graph nội dung của bài lên lớp để dạy học chương Nitơ-Phốtpho ở lớp 11THPT, tác giả đã nghiên cứu việc dùng phương pháp graph với tư cách là
phương pháp dạy học (biến phương pháp graph trong toán học thành phương
pháp dạy học hoá học). Năm 2003, TS. Phạm Tư một lần nữa khẳng định hiệu
quả của graph trong việc nâng cao chất lượng dạy học và đổi mới phương pháp
dạy học qua hai bài báo Dạy học bằng phương pháp graph nâng cao chất lượng
giờ giảng và Dạy học bằng phương pháp graph góp phần nâng cao chất lượng
học tập, tự học.
Năm 1987, Nguyễn Chính Trung đã nghiên cứu Dùng phương pháp
graph lập chương trình tối ưu và dạy môn sử dụng thông tin trong chiến dịch.
Trong công trình này tác giả đã nghiên cứu chuyển hoá graph toán học vào lĩnh
vực giảng dạy khoa học quân sự.
Năm 1993, Hoàng Việt Anh đã nghiên cứu Vận dụng phương pháp sơ
đồ - graph vào giảng dạy địa lý các lớp 6 và 8 ở trường trung học cơ sở. Tác
giả đã tìm hiểu và vận dụng phương pháp graph trong quy trình dạy học môn
địa lý ở trường trung học cơ sở và đã bổ sung một phương pháp dạy học cho

những bài thích hợp, trong tất cả các khâu lên lớp (chuẩn bị bài, nghe giảng,
8


ôn tập, kiểm tra) nhằm nâng cao năng lực lĩnh hội tri thức, nâng cao chất lượng dạy học bộ môn địa lý.
Trong những năm gần đây, nhất là sau khi thực hiện chương trình cải
cách giáo dục, các bài viết về việc dùng graph trong dạy học đã có những
bước chuyển nhất định. Các vấn đề nghiên cứu trở nên đa dạng, phong phú và
đội ngũ tác giả ngày một đông đảo hơn. Việc ứng dụng lý thuyết graph cũng
được mở rộng ở nhiều môn khác nhau trong nhà trường. Có thể kể đến các tác
giả sau:
Phạm Thị My (2000) nghiên cứu "ứng dụng lý thuyết Graph xây dựng
và sử dụng sơ đồ để tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học
sinh học ở THPT". [12]
Trịnh Quang Từ:Sử dụng graph trong thiết kế phương pháp dạy học.
Nguyễn Phúc Chỉnh với: Sử dụng Graph nhằm tích cực hoá hoạt động
nhận thức của học sinh trong dạy học sinh thái học và Sử dụng Graph trong
dạy học sinh học góp phần phát triển tư duy hệ thống. Năm 2005 tác giả nghiên
cứu: Nâng cao hiệu quả dạy học giải phẫu sinh lý người ở trung học cơ sở bằng
áp dụng phương pháp graph. 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 graph và ứng dụng lý thuyết graph trong dạy học Giải phẫu
sinh lý người.
Trong lĩnh vực dạy học Sinh học ở trường phổ thông, phó giáo sư - tiến sĩ
Lê Đình Trung cũng là một trong số những người đi sâu nghiên cứu một cách
hệ thống về lý thuyết graph và ứng dụng lý thuyết graph trong dạy học Sinh
học.
1.2. Cơ sở lý luận
1.2.1. Một số vấn đề cơ bản của lí thuyết graph
1.2.1.1. Khái niệm Graph

Theo từ điển Anh - Việt, graph (danh từ) có nghĩa là sơ đồ, đồ thị, mạch,
mạng; khi là động từ, graph có nghĩa là vẽ sơ đồ, vẽ đồ thị, minh hoạ
9


bằng đồ thị, vẽ mạng, vẽ mạch; còn khi là tính từ, graphic có nghĩa là thuộc
về sơ đồ, thuộc về đồ thị, thuộc về mạng mạch...
Hiện nay để tránh một cách hiểu máy móc mang tính chất toán học, khi sử
dụng lý thuyết này để nghiên cứu và giảng dạy các môn khoa học khác người ta
vẫn giữ nguyên tên gọi của nó là "graph" chứ không dịch sang tiếng Việt.
Về mặt hình thức biểu hiện thì graph được hiểu là sơ đồ, gồm những điểm
biểu thị các đối tượng được xem xét và các đường nối các điểm với nhau tượng trưng
cho một quan hệ nào đó giữa các đối tượng - đó chính là các graph.
Theo lý thuyết toán: Một graph gồm một tập hợp điểm gọi là đỉnh của
graph cùng với một tập hợp đoạn thẳng hay đường cong gọi là cạnh (cung)
của graph, mỗi cạnh nối hai đỉnh khác nhau và hai đỉnh khác nhau được nối
bằng nhiều nhất là một cạnh.
Như vậy, điều kiện để lập một graph phải có hai yếu tố: tập hợp các đỉnh
và tập hợp các cung. Mỗi cung lại là tập hợp của một cặp đỉnh có quan hệ với nhau.
Mỗi cặp đỉnh không quan hệ với nhau không lập thành một cung của graph.
Đỉnh của graph biểu thị một nội dung hoặc một đối tượng nghiên cứu theo
quy ước của chúng ta. Các đỉnh của graph có thể được ký hiệu bằng một chữ cái
(A, B, C...), một dấu chấm, một hình chữ nhật, một hình vuông, hay một hình
tròn, ...Đỉnh được kí hiệu theo cách nào không quan trọng, không quyết định
bản chất của graph.
Các cung của graph: Là đường nối các đỉnh của graph, biểu thị mối quan
hệ giữa các đỉnh trong graph. Các cung của graph được thể hiện bằng những
hình thức đa dạng: đoạn thẳng, đường gấp khúc, đường cong, ... Cung có thể
dài ngắn, to nhỏ, đậm nhạt khác nhau. Tuy nhiên việc thể hiện cung bằng hình
thức nào hoàn toàn không ảnh hưởng đến nội dung của graph. Hình dạng của các

cung không thể hiện mối liên hệ kiến thức nên người lập graph có thể chọn cho
mình kiểu dáng cung graph phù hợp để có một graph vừa thể hiện được các đơn
vị kiến thức, mối liên hệ giữa các kiến thức, vừa có hình thức đẹp sắc nét.
10


Cách kí hiệu các đỉnh và cách biểu diễn các cung không làm thay đổi
bản chất của graph. Cái khiến graph thay đổi là trong graph đó có bao nhiêu
cung, và các cung đó nối các đỉnh nào với nhau. Bản chất của graph được xác
định bằng số lượng các cung và đặc điểm của đỉnh tạo nên cung ấy. Xét một đỉnh
của graph, số cạnh tới đỉnh đó 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 được nối với đỉnh nào.
Graph có thể được biểu diễn dưới dạng sơ đồ, dạng biểu đồ quan hệ
hoặc dạng bảng (ma trận). Một graph có thể có những cách thể hiện khác
nhau, nhưng phải chỉ rõ được mối quan hệ giữa các đỉnh.
Về bản chất: Graph là dạng ngôn ngữ (ngôn ngữ graph ) diễn đạt logic
vận động của đối tượng học tập (nội dung). Bằng graph ta hiểu được logic vận
động bên trong của nội dung. Với graph gồm đỉnh, cạnh là nói hình thức của
graph, còn bản chất của graph là logic vận động bên trong của nội dung.
1.2.1.2. Khái niệm phương pháp graph
Chúng ta thấy, graph vừa có tính chất của một phương tiện dạy học, vừa
có những đặc điểm của một phương pháp dạy học. Nếu xét cụ thể trong một
tiết học, khi giáo viên sử dụng graph để dạy, học sinh sử dụng graph để học thì
khi đó graph đóng vai trò là phương tiện; còn quá trình giáo viên dẫn dắt học
sinh tiếp nhận tri thức, nội dung bài học bằng cách triển khai dần dần nội dung
từng đỉnh của graph thì lúc này graph mang đặc điểm của một phương pháp
dạy học.
Theo T.S Nguyễn Phúc Chỉnh thì: Phương pháp graph dạy học được

hiểu là phương pháp tổ chức rèn luyện tạo được những sơ đồ học tập ở trong tư
duy của HS. Trên cơ sở đó hình thành một phong cách tư duy khoa học mang
tính hệ thống. Cũng như tất cả các phương pháp dạy học khác, phương pháp
graph chịu sự chi phối của mục đích và nội dung dạy học. Về phía người dạy, có
thể hiểu phương pháp graph là hệ thống những cách thức, biện pháp
11


GV sử dụng để cấu trúc nội dung bài học thành một graph dạy học nhằm đạt
mục đích dạy học. Về phía người học, graph là con đường dẫn học sinh chiếm
lĩnh một cách hiệu quả nội dung bài học, trên cơ sở đó đạt được mục đích học tập,
hình thành phương pháp nhận thức khoa học cho bản thân. Vì vậy, muốn cho
phương pháp graph đạt được hiệu quả, cần phải xác định đúng mục đích
dạy học.
Vai trò của graph trong dạy học là rất lớn song hiệu quả đạt được lớn hay
nhỏ là tùy thuộc vào phương pháp và biện pháp sử dụng graph. Trong dạy học,
graph có thể được sử dụng ở tất cả các khâu: Hình thành kiến thức mới;
Củng cố và hoàn thiện kiến thức; Kiểm tra đánh giá. Song nội dung, hình thức
và phương pháp sử dụng graph thì khác nhau ở mỗi khâu.
Khi sản phẩm hoạt động tư duy kết tinh lại thành ngôn ngữ sơ đồ thì
cũng là lúc hoạt động bên trong (tư duy) và hoạt động bên ngoài (vật chất
hóa) của HS được bộc lộ trong mối tác động qua lại với nhau. Quá trình này
không chỉ tạo ra nguồn thông tin xuôi và ngược phong phú, giúp điều khiển quá
trình dạy học một cách linh hoạt, hiệu quả mà còn phát triển năng lực nhận
thức HS. Như vậy hiệu quả dạy học của graph được khai thác một cách triệt để.
Đặc biệt giá trị dạy học của sơ đồ có thể còn tăng lên rất nhiều khi sơ đồ tĩnh được
chuyển thành sơ đồ động thông qua kỹ thuật vi tính và kỹ thuật dạy học.
1.2.1.3. Các loại Graph
Nguyễn Phúc Chỉnh [10, tr 78] đã viết: Theo giáo sư Nguyễn Ngọc Quang,
trong mỗi hoạt động bao giờ cũng có hai mặt, đó là: Mặt "tĩnh" và mặt "động".

Trong dạy học, mặt tĩnh là nội dung kiến thức, còn mặt động là các hoạt động
của thầy và tṛò trong quá trình hh ình thành tri thức. Có thể mô tả mặt tĩnh của hoạt
động dạy học bằng "graph nội dung" và mô tả mặt động bằng "graph hoạt động
dạy học". Như vậy, theo lí luận dạy học graph bao gồm: Graph nội dung và
graph hoạt động.

12


-Graph nội dung
Graph nội dung là logic phát triển bên trong của nội dung học tập.
Graph nội dung diễn đạt logic phát triển của nội dung hay logic phát triển của hệ
thống khái niệm.
+ Những kiến thức chủ chốt là nội dung cơ bản mà HS cần lĩnh hội.
+ Những mối liên hệ giữa các kiến thức chủ chốt diễn tả logic phát triển
nội tại của nội dung, từ kiến thức bắt đầu đến kiến thức cuối cùng.
Graph nội dung là tập hợp những yếu tố thành phần của một nội dung trí
dục và mối liên hệ bên trong giữa chúng với nhau, đồng thời diễn tả cấu trúc logic
của nội dung dạy học bằng một ngôn ngữ trực quan, khái quát và súc tích, được
sắp xếp theo một hệ thống lôgic. Nó là sơ đồ mạng của lôgic phát triển của nội
dung bài lên lớp trình bày cho người đọc graph thấy mạch chính, mạch nhánh.
Vì vậy, trong graph nội dung cần sử dụng rộng rãi các phương tiện để
quy ước tốt nhất (các loại kí hiệu, các ô khung, mũi tên, màu sẵc.....) đề dễ
hiểu, dễ nhớ, dễ liên hệ đến kiến thức của bài.
Trong dạy học Sinh học đặc biệt là phần DTH, graph nội dung chứa
đựng nội dung một khái niệm, cơ chế, quá trình, quy luật thuộc một bài học, cấu
trúc một chương, một phần nội dung và mối liên hệ giữa chúng. Ví dụ Graph
nội dung cơ chế phát sinh đột biến đa bội .

- Graph hoạt động (hay còn gọi là graph cấu trúc bài lên lớp - phương pháp

graph)
13


Graph hoạt động là graph mô tả trình tự các hoạt động sư phạm theo
lôgic phát triển của đối tượng học.
Graph hoạt động mô tả các thao tác sư phạm - những hoạt động của
thầy và tṛò trong quá trình hình thành tri thức mới đó.
Như vậy, Graph hoạt động là mặt phương pháp, nó được xây dựng trên
cơ sở triển khai nhận thức graph nội dung thông qua các thao tác sư phạm của
GV và hoạt động học của HS, bao gồm cả việc sử dụng các phương pháp, biện
pháp và phương tiện dạy học.
Graph hoạt động có tính chất tương tự như algorit, có tác dụng chỉ dẫn
thứ tự các hoạt động dạy học và các thao tác hoàn thành các công đoạn để tạo
ra graph nội dung trong các hoạt động dạy học để từ đó lần lượt khai thác kiến
thức nội dung SGK cho mỗi phần nội dung kiến thức cần lĩnh hội thông qua các
thao tác sư phạm của GV và HS như cách đặt và trả lời câu hỏi, bài tập,
thông qua việc quan sát tranh, mô hình, thí nghiệm…Nó có thể được biểu diễn
bằng những sơ đồ hoặc bằng bảng chỉ dẫn hoặc viết dưới dạng bài soạn. Mỗi hoạt
động trong graph bao gồm thứ tự các thao tác thực hiện tìm kiếm các đỉnh, các
cung của graph, kết quả cuối cùng tạo ra 1 graph nội dung hoàn chỉnh. Ví dụ:
Graph hoạt động phần 1 - bài "gen và mã di truyền" gồm các thao tác sau:
+ TT1 (GV): Yêu cầu học sinh nghiên cứu SGK mục I trang 6 cho biết gen
cấu trúc là gì?
+ TT2 (HS): Nghiên cứu nội dung SGK để đưa ra định nghĩa gen cấu trúc; +
TT3 (GV): Gọi từng em trả lời, GV hoàn chỉnh khái niệm, cùng với
HS phân tích bản chất của khái niệm gen theo sơ đồ graph bằng cách viết lên
bảng đỉnh xuất phát khái niệm gen cấu trúc và hai đỉnh chính là cấu trúc là
một đoạn phân tử ADN và chức năng của gen cấu trúc mã hóa chuỗi
polipeptit hoặc phân tử ARN;

+ TT4 (HS): Ghi chép nội dung khái niệm gen theo sự hướng dẫn của GV;

14


+ TT5 (GV): Yêu cầu HS nghiên cứu tiếp phần cấu trúc chung của gen
cấu trúc và trả lời các câu hỏi sau để hoàn thiện graph về gen cấu trúc ở phần cấu
trúc gen;
+ Cấu trúc của gen cấu trúc gồm mấy vùng? Chức năng của mỗi vùng?
+ Gen cấu trúc ở SVNS khác SVNT ở chỗ nào?
+ TT6 (HS): Nghiên cứu SGK, trả lời câu hỏi và tự hoàn thiện vào
graph ở phần cấu trúc của gen cấu trúc ;
+ TT7 (GV): Tập hợp các sơ đồ của các nhóm phân tích, chỉnh sửa và
đưa ra graph hoàn chỉnh về gen.
Các thao tác trên được mô hình hóa thành graph hoạt động sau .

Như vậy, thông qua các thao tác hoạt động của GV và HS trong mỗi
hoạt động dạy học tìm ra kiến thức chốt và mối quan hệ giữa các kiến thức đó,
từ đó ta lập được graph nội dung.
Nói cách khác, Graph hoạt động là một sơ đồ thể hiện trình tự các hoạt
động dạy của thày đóng vai trò hướng dẫn, chỉ đạo và hoạt động học của trò
mang tính tích cực, chủ động khai thác nội dung, tìm kiến thức mới dưới sự chỉ đạo
của thầy theo một trình tự logic khoa học phù hợp với quy luật của quá trình nhận
thức để phát hiện và tiếp nhận các tri thức khoa học cần thiết.
1.2.1.4. Mối quan hệ giữa graph nội dung và graph hoạt động trong dạy học
Graph nội dung và graph hoạt động dạy học đều được tiến hành trong
một bài học, chúng thể hiện mối quan hệ logic giữa các thành phần tham gia,
15

chúng là phương thức giúp các nhà sư phạm đạt được những mục đích nhất
định của trong quá trình giảng dạy.
Graph hoạt động là trình tự logic các thao tác tác động vào đối tượng
học để tạo được Graph nội dung. Graph nội dung là logic vận động tạo ra được
các yếu tố cấu thành nội dung cùng các quan hệ giữa các nội dung được
cấu thành. Logic vận động của nội dung là thực tại khách quan, vốn nó sẵn
có như vậy.
Vậy trong nội dung vốn tồn tại hai thành phần, đó là: các yếu tố thuộc nội
dung và sự vận động phát triển các nội dung.
Tóm lai, mỗi nội dung học tập đều chứa đựng hai thành phần:
-Các yếu tố trong nội dung.
-Trình tự hay logic vận động để tạo ra các yếu tố nội dung hoạt động
học tập. Muốn xác định được nội dung học tập, cần phát hiện và thực hiện các
thao tác theo trình tự vận động(logic vận động), qua đó xác định được nội
dung học tập. Sau đó dùng ngôn ngữ Graph để diễn đạt gọi là Graph hoạt
động. Dùng ngôn ngữ Graph để diễn đạt nội dung gọi là Graph nội dung. Vậy
graph nội dung là kết quả của graph hoạt động. 1.2.1.5.Vai trò của graph trong quá
trình dạy học
Theo lí luận của chủ nghĩa Mác - Lênin, quá trình lao động nào cũng đòi
hỏi phải có ba yếu tố: Người lao động để đạt được mục đích đặt ra; đối tượng
lao động và phương tiện lao động [4-tr68].
Quá trình dạy học là quá trình lao động của cả giáo viên và học sinh
cũng chứa đựng 3 yếu tố đó là: Người lao động là GV và HS; đối tượng lao
động là nội dung tri thức; phương tiện lao động là SGK, hình vẽ, sơ đồ, bảng
biểu và các phương tiện trực quan khác…Giáo viên đóng vai trò là hoạt động dạy
vừa là hoạt động tổ chức, vừa là hoạt động điều khiển. Học sinh đóng vai trò
hoạt động học là quá trình tiếp nhận và tự điều khiển một cách tích cực, chủ
động và sáng tạo.

16

Trong dạy học DTH, nội dung bài học DTH là một hệ thống các khái
niệm và những mối quan hệ giữa các khái niệm, các quy luật; và vận dụng các
khái niệm, các quy luật, cơ chế, quá trình vào thực tiễn sản xuất, đời sống. Nội
dung bài học bởi thế trở thành đối tượng của sự lĩnh hội và là yếu tố khách
quan quyết định lôgíc khoa học của quá trình dạy học. Ở đây, hoạt
động dạy vừa là hoạt động tổ chức vì dạy là quá trình cung cấp các kiến thức
cho HS, vừa là hoạt động điều khiển vì dạy là quá trình hướng dẫn HS để các em
chủ động tiếp nhận kiến thức. Hai quá trình tổ chức và điều khiển có mối quan
hệ chặt chẽ và tác động qua lại với nhau trong hoạt động dạy.
Hoạt động học vừa là quá trình tiếp nhận vì học là quá trình lĩnh hội
kiến thức, vừa là hoạt động tự điều khiển vì học là quá trình chịu sự điều khiển của
việc tổ chức hoạt động nhận thức. Để tổ chức hoạt động dạy và hoạt động học
phải sử dụng đến phương tiện dạy học và cách thức (phương pháp) sử
dụng các phương tiện đó để GV tổ chức, điều khiển, hướng dẫn HS chủ động
tiếp nhận nội dung tri thức (đối tượng lao động) và HS tiếp nhận, tự điều khiển
một cách tích cực, chủ động và sáng tạo.
Như vậy, quá trình dạy học bao gồm ba thành tố cơ bản: Nội dung bài học,
hoạt động dạy và hoạt động học. Các thành tố này có sự tác động qua lại với nhau
hết sức chặt chẽ.
Việc sử dụng graph trong quá trình dạy học có thế mạnh để cấu trúc hoá,
mô hình hoá cả nội dung dạy học (graph nội dung - phương tiện dạy học) và các
hoạt động dạy và hoạt động học (graph hoạt động - phương pháp dạy học). Vì
thế sẽ giúp cho GV chọn được con đường thích hợp nhất để đạt mục đích đặt ra.
Với khả năng mô hình hoá được cấu trúc của một hoạt động, graph chỉ ra cho
cả người dạy lẫn người học biết rõ điểm khởi đầu cũng như kết thúc của một
quá trình.
Graph trong quá trình dạy học có vai trò vừa như là phương tiện vừa
như là phương pháp dạy học.

- Graph như là phương tiện dạy học
17