Vận dụng algorit sáng chế để tổ chức dạy học di truyền học (sinh học 12 trung học phổ thông)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

TRƯƠNG MỘNG DIỆN

VẬN DỤNG ALGORIT SÁNG CHẾ ĐỂ
TỔ CHỨC DẠY HỌC DI TRUYỀN HỌC
(SINH HỌC 12 – TRUNG HỌC PHỔ THÔNG)

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

THÁI NGUYÊN - 2020


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

TRƯƠNG MỘNG DIỆN

VẬN DỤNG ALGORIT SÁNG CHẾ ĐỂ
TỔ CHỨC DẠY HỌC DI TRUYỀN HỌC
(SINH HỌC 12 – TRUNG HỌC PHỔ THÔNG)
Ngành: Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Sinh học
Mã số: 9140111

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Phúc Chỉnh

THÁI NGUYÊN - 2020

i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các kết quả, số
liệu nghiên cứu là khách quan, trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ
công trình nào khác.
Tác giả
Trương Mộng Diện


ii
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập và hoàn thành luận án, tôi đã nhận được sự giúp đỡ quí
báu của các cá nhân và tập thể.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn khoa học, người
đã tận tâm hướng dẫn, giúp đỡ tôi để tôi hoàn thành quá trình nghiên cứu.
Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể các thầy giáo, cô giáo trong Khoa Sinh học,
Phòng Đào tạo, Ban Giám hiệu trường Đại học Sư phạm Đại học Thái nguyên đã tạo
mọi điều kiện cho tôi được học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, các thầy giáo, cô giáo trường THPT
Phù Cừ đã tạo điều kiện, giúp đỡ và đóng góp ý kiến để luận án của tôi được hoàn thiện.
Tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, đồng nghiệp và bạn bè, những người đã
luôn động viên, khích lệ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.
Thái nguyên, tháng 5 năm 2020
Nghiên cứu sinh

Trương Mộng Diện


iii

MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT.......................................................................................iv
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3...................................................................................................125


iv
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
TT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

Viết tắt

BTST
ĐC
ĐB
DH
DTH
GV
HS
KG
KH
NTST
NXB
PPDH
SGK
SH
TDST
THPT
TN
F
x
P

Xin đọc là
Bài tập sáng tạo
Đối chứng
Đột biến
Dạy học
Di truyền học
Giáo viên
Học sinh
Kiểu gen

Kiểu hình
Nguyên tắc sáng tạo
Nhà xuất bản
Phương pháp dạy học
Sách giáo khoa
Sinh học
Tư duy sáng tạo
Trung học phổ thông
Thực nghiệm
Kết quả phép lai
Kí hiệu phép lai
Bố mẹ


v
DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT.......................................................................................iv
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3...................................................................................................125


vi

DANH MỤC BIỂU ĐỒ
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT.......................................................................................iv
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3...................................................................................................125


vii
DANH MỤC CÁC HÌNH
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT.......................................................................................iv

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3...................................................................................................125


1
MỞ ĐẦU
1. Lí do lựa chọn đề tài
• Xuất phát từ yêu cầu đổi mới phương pháp DH
Tại Hội nghị Trung ương 8, khóa XI, ngày 04 tháng 11 năm 2013, ban Chấp
hành Trung ương Đảng đã ban hành Nghị Quyết số 29-NQ/TƯ về việc Đổi mới căn
bản, toàn diện giáo dục và đào tạo, đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa
trong nền kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế [1].
Với quan điểm chỉ đạo: “Giáo dục là quốc sách hàng đầu, là sự nghiệp của
Đảng, Nhà nước và của toàn dân; đổi mới căn bản toàn diện Giáo dục và Đào tạo là
đổi mới những vấn đề cốt lõi, cấp thiết từ quan điểm, tư tưởng chỉ đạo đến mục tiêu,
nội dung, phương pháp, cơ chế chính sách, điều kiện bảo đảm thực hiện [1].
Theo Nghị quyết 29-NQ/TƯ, mục tiêu đổi mới của giáo dục phổ thông là tập
trung phát triển trí tuệ, thể chất, hình thành phẩm chất, năng lực công dân, phát hiện
và bồi dưỡng năng khiếu, định hướng nghề nghiệp cho học sinh (HS). Nâng cao giáo
dục toàn diện, chú trọng giáo dục lý tưởng, truyền thống, đạo đức, lối sống, ngoại
ngữ, tin học, năng lực và kỹ năng thực hành, vận dụng kiến thức vào thực tiễn. Phát
triển khả năng sáng tạo, tự học, khuyến khích học tập suốt đời.
Ngày 28 tháng 11 năm 2014, Quốc hội khóa XIII đã ban hành Nghị quyết số
88/2014/QH13 về đổi mới chương trình, sách giáo khoa giáo dục phổ thông [2].
Thực hiện Nghị quyết của Quốc hội, ngày 27 tháng 3 năm 2015 Thủ tướng
Chính phủ đã ra quyết định số 404/QĐ-TTg, phê duyệt đề án đổi mới chương trình,
sách giáo khoa giáo dục phổ thông [3].
Như vậy, các Nghị quyết của Đảng, Quốc hội và Chính phủ đã thể hiện quyết
tâm đổi mới hệ thống giáo dục để thực hiện công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước
và hội nhập quốc tế.
• Xuất phát từ những ưu điểm của algorit sáng chế

Phương pháp algorit cùng với phương pháp Graph và tiếp cận môđun là những
công cụ phương pháp luận đắc lực trong việc xây dựng quá trình dạy học (DH) thành
quy trình công nghệ.
Việc xác định các nguyên tắc và quy trình áp dụng phương pháp algorit DH là
cần thiết để nâng cao tính tích cực, tự lực và sáng tạo của HS. Phương pháp algorit có


2
nhiều ưu điểm trong DH, vì đây là một phương pháp tư duy. Nếu sử dụng phương
pháp này thường xuyên sẽ rèn luyện cho HS một phong cách học tập khoa học để học
suốt đời.
Thuật ngữ “algorit” thường được hiểu theo hai nghĩa. Theo toán học, “algorit”
là một trình tự các thao tác cần thiết để giải một bài toán. Theo nghĩa rộng, “algorit”
là một chương trình bao gồm các thao tác tư duy có định hướng và đủ rõ ràng [8].
Chương trình giải các bài toán sáng chế được gọi là algorit sáng chế. Khác với algorit
toán học, algorit sáng chế có tính mềm dẻo, linh hoạt hơn, cùng một vấn đề có thể
được giải quyết theo nhiều hướng khác nhau, tùy vào năng lực của người thực hiện.
Vận dụng algorit sáng chế vào quá trình DH là hướng đi mới, nhiều triển vọng,
phù hợp với mục tiêu đổi mới giáo dục hiện nay vì algorit sáng chế khuyến khích sử
dụng tối đa những phẩm chất tích cực của người học. HS có thể thực hiện các thao tác
tư duy để giải quyết vấn đề tùy theo hiểu biết, kinh nghiệm, khả năng của mình, tìm
ra lời giải theo con đường của riêng mình.
Algorit sáng chế không phải là bản ghi có sẵn, rập khuôn để người học sử dụng
một cách máy móc mà đó là sự tìm tòi, sáng tạo của mỗi cá nhân để tìm ra bản ghi
algorit hợp lí nhất cho việc giải quyết một vấn đề nào đó. Dưới sự hướng dẫn của
giáo viên (GV), thông qua hợp tác nhóm, HS sẽ phân tích vấn đề, tìm ra quy luật phát
triển khách quan của vấn đề, tìm ra các bước để giải quyết vấn đề và sắp xếp, bố trí
từng bước để tìm ra mối liên hệ giữa chúng.
Algorit sáng chế giúp người học giải quyết vấn đề nhanh hơn, chính xác hơn và
ngắn gọn hơn, tránh mò mẫm, mất thời gian. Vận dụng algorit sáng chế trong quá

trình DH giúp HS hình thành thao tác tư duy logic, phát huy tính tích cực, sáng tạo,
tinh thần làm việc tập thể qua đó củng cố niềm tin, hứng thú học tập cho người học.
• Xuất phát từ đặc điểm kiến thức Di truyền học (Sinh học 12)
Di truyền học (DTH) là một trong những lĩnh vực mũi nhọn của Sinh học (SH).
Những kiến thức DTH là cơ sở nhận thức cơ chế tiến hóa, đồng thời là nền tảng để
giải thích các vấn đề của Sinh thái học.
Chương trình SH phổ thông hiện nay nói chung và phần DTH (SH 12) nói riêng
được xây dựng theo quan điểm hệ thống, các nội dung kiến thức được trình bày một


3
cách khoa học, có logic, phù hợp với trình độ nhận thức của HS ở từng cấp học, bậc
học. Với cách bố trí như thế này, GV có thể tổ chức các hoạt động học tập cho HS dựa
trên các kiến thức, kinh nghiệm đã có để giải quyết các vấn đề mới, rèn luyện kĩ năng
và phát triển tư duy vững chắc, có khả năng vận dụng kiến thức vào cuộc sống.
Tính quy luật của hiện tượng di truyền giúp HS có thể vận dụng algorit một
cách hiệu quả trong việc giải thích hiện tượng di truyền cũng như giải các bài tập toán
di truyền.
Vì những lí do trên tôi đã lựa chọn đề tài luận án: “Vận dụng algorit sáng chế
để tổ chức dạy học Di truyền học (Sinh học 12 - Trung học phổ thông)”
2. Mục tiêu nghiên cứu
Vận dụng algorit sáng chế để xây dựng và sử dụng các 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.
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 một số 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.


4
7. Phương pháp nghiên cứu
• Phương pháp nghiên cứu lí thuyết
Thu thập, phân tích, đánh giá các tài liệu liên quan tới nội dung đề tài theo các
nội dung đề ra như sau:
- Nghiên cứu các văn bản của Đảng, Chính phủ và của Bộ Giáo dục và Đào tạo
về vấn đề đổi mới giáo dục để xác định lý do chọn đề tài.
- Nghiên cứu các tài liệu trong nước và nước ngoài có liên quan tới lý thuyết
algorit sáng chế làm cơ sở khoa học của đề tài luận án.
- Nghiên cứu các tài liệu về nội dung DTH; tài liệu về lý luận và phương pháp
dạy học Sinh học làm cơ sở cho việc xây dựng nội dung dạy học phần DTH.
- Nghiên cứu tài liệu về algorit trong dạy học làm cơ sở lí luận cho việc xây
dựng và sử dụng các algorit dạy học DTH.
- Nghiên cứu các tài liệu về năng lực; tài liệu tâm lý học về nhận thức; tài liệu
về các khái niệm, định nghĩa quy luật, tính quy luật làm cơ sở cho việc xây dựng hệ
thống các algorit dạy học cũng như việc đề xuất quy trình tổ chức dạy học phát triển
năng lực nhận thức, năng lực tư duy sáng tạo cho HS.

• Phương pháp điều tra sư phạm
Dùng phiếu điều tra thực trạng DH nói chung và DH SH nói riêng ở trường
THPT để xác định cơ sở thực tiễn của đề tài luận án. Chúng tôi đã thiết kế phiếu tham
khảo ý kiến của GV về các lĩnh vực: Nhận thức lí luận của GV về algorit; thực tiễn sử
dụng algorit của GV trong DH DTH ở trường THPT và việc rèn luyện năng lực nhận
thức, năng lực vận dụng kiến thức cho HS trong DH DTH.
• Phương pháp chuyên gia, tham vấn chuyên gia
- Các chuyên gia được xác định là các nhà khoa học nghiên cứu về lý luận và
phương pháp DH hoặc nghiên cứu về DTH; những GV có nhiều kinh nghiệm trong
giảng dạy SH.
- Những nội dung cần tham vấn là:
+ Mục tiêu DH DTH ở THPT.
+ Quy trình thiết kế các algorit DH phần DTH SH 12-THPT.


5
+ Quy trình DH DTH SH 12 – THPT có vận dụng algorit sáng chế.
+ Tiêu chí và công cụ đánh giá kết quả DH DTH SH 12 – THPT có vận dụng
algorit sáng chế.
- Việc thu thập ý kiến của các chuyên gia được thực hiện bằng phương pháp
phỏng vấn trực tiếp hoặc xin ý kiến đánh giá nhận xét bằng phiếu thẩm định về những
lĩnh vực và vấn đề liên quan đến luận án. Tất cả những ý kiến đóng góp của chuyên
gia đều được chúng tôi phân tích, nghiên cứu kỹ lưỡng, làm căn cứ để điều chỉnh, bổ
sung cho nội dung nghiên cứu luận án.
• Phương pháp thực nghiệm sư phạm
Tổ chức thực nghiệm (TN) sư phạm nhằm đánh giá tính khả thi và tính hiệu quả
của các quy trình DH DTH theo algorit sáng chế, qua đó khẳng định tính đúng đắn
của giả thuyết nghiên cứu đã đề ra trong đề tài luận án.
Quá trình TN được tiến hành theo hai giai đoạn là TN khảo sát và TN chính
thức. TN được tiến hành ở 05 trường trên địa bàn tỉnh Hưng Yên: THPT Nam Phù

Cừ, THPT Phù Cừ, THPT Tiên Lữ, THPT Nghĩa Dân.
HS trong khối 12 ở mỗi trường TN, chúng tôi chọn các lớp TN và lớp ĐC tương
đương nhau về học lực, về phong trào thi đua học tập. GV thực hiện TN sư phạm là
những GV có nhiều kinh nghiệm trong giảng dạy, thâm niên công tác tương đương
nhau, có nhiều thành tích trong giảng dạy, yêu nghề, say mê chuyên môn.
TN được bố trí theo cách “TN có ĐC”, nghĩa là lớp TN và lớp ĐC chỉ khác
nhau ở một yếu tố tác động, đó chính là đối tượng nghiên cứu của luận án, tất cả các
yếu tố còn lại đều giống nhau. Chúng tôi tiến hành TN khảo sát vào năm 2015 và TN
chính thức vào năm 2016, thu số liệu của đợt 2, đánh giá tính hiệu quả của các
phương pháp và rút ra kết luận về tính khả thi của các phương pháp mà luận án đang
nghiên cứu.
Căn cứ vào giả thuyết khoa học của luận án, chúng tôi xác định nội dung cần
đo chính là năng lực nhận thức và năng lực vận dụng kiến thức phần DTH, chúng tôi
đã xây dựng công cụ đo là các bài kiểm tra đánh giá năng lực nhận thức và năng lực
vận dụng kiến thức phần DTH.
• Phương pháp thống kê toán học


6
Các số liệu thu được trong thực nghiệm sư phạm có tính định lượng sẽ được xử
lí bằng thống kê toán học nhờ phần mềm Microsoft Exel với các tham số thống kê
đặc trưng gồm:
- Giá trị trung bình: nhằm xác định điểm trung bình về năng lực của HS nhóm
lớp ĐC và nhóm lớp TN.
- Độ lệch chuẩn: nhằm xác định mức độ phân tán các số liệu quanh giá
trị trung bình.
- Mode: nhằm xác định giá trị có tần số xuất hiện nhiều nhất trong tập hợp
các giá trị của dữ liệu.
- Sử dụng phép kiểm định T – test độc lập, T – test theo cặp để kiểm chứng ý
nghĩa thống kê.

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 một số 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 chính của
luận án được trình bày trong ba chương:
Chương 1. Cơ sở lí luận, thực tiễn.
Chương 2. Vận dụng algorit sáng chế trong dạy hoc Di truyền học (Sinh học 12
– THPT).
Chương 3. Thực nghiệm sư phạm.


7
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 tư duy sáng tạo trên thế giới đã được hình thành từ rất lâu. Nhà toán
học Hy Lạp Pappop, sống ở thế kỉ thứ III là người đặt nền móng cho “khoa học tư
duy sáng tạo”, ông gọi đó là Ơristic (Heuristics). Heuristic được hiểu là các kỹ thuật
dựa trên kinh nghiệm để giải quyết vấn đề học tập hay khám phá nhằm đưa ra một
giải pháp mà không được đảm bảo là tối ưu. Với việc nghiên cứu khảo sát không có
tính thực tế, các phương pháp Heuristic được dùng nhằm tăng nhanh quá trình tìm
kiếm với các giải pháp hợp lý thông qua các suy nghĩ rút gọn để giảm bớt việc nhận
thức vấn đề khi đưa ra quyết định [62].
Có thể thấy, theo quan niệm lúc bấy giờ, Ơristic là khoa học về sự sáng chế,
phát minh trong mọi lĩnh vực khoa học, kĩ thuật, văn hóa, nghệ thuật,… Do cách tiếp
cận quá chung chung và không có nhu cầu xã hội cấp bách nên Ơristic đã không được

nhìn nhận. Cho đến thời gian gần đây, Ơristic đã được nghiên cứu và phát triển.
Alfred Binet, một nhà tâm lý học người Pháp đã phát minh ra các bài kiểm tra
IQ thực tế đầu tiên [61]. Năm 1904, Bộ Giáo dục Pháp đã sử dụng các bài kiểm tra
IQ Alfred Binet nhận diện và đánh giá trí tuệ của HS. Năm 1908 và 1911 Binet công
bố phiên bản thử nghiệm của mình. Sau đó, bài kiểm tra của Binet trở nên thông dụng
trên khắp nước Mỹ và bùng phát mạnh vào năm 1917 [58]. Tuy là cha đẻ của “chỉ số
thông minh - IQ” nhưng Binet cũng nhìn nhận rằng bài kiểm tra IQ cũng bộc lộ một
số hạn chế. Ông cho rằng rằng trí thông minh không hẳn chỉ do di truyền, bởi các
gene cấu thành, mà còn do môi trường giáo dưỡng tác động. Trong suốt 21 năm
nghiên cứu, Binet đã xuất bản hơn 200 cuốn sách, bài báo, những công trình nghiên
cứu của Binet sau này có ảnh hưởng rất lớn đến Jean Piaget [57].
Cuối thế kỉ IXX, các nhà tâm lí học đã phát hiện ra phương pháp thử sai. Thử và
sai là một phương pháp cơ bản giải quyết vấn đề [54]. Thử sai được đặc trưng bởi sự
lặp đi lặp lại những nỗ lực đến khi thành công, hoặc cho đến khi không thể thực hiện


8
được nữa [69]. Theo W.H. Thorpe, thuật ngữ thử sai được đưa ra bởi C. Lloyd
Morgan sau khi ông đã sử dụng các cụm từ tương tự như "thử và thất bại" và "thử
nghiệm và thực tiễn" [68]. Sau này, Edward Thorndike đã tiến hành thí nghiệm nổi
tiếng với một con mèo đã được đặt trong một loạt các hộp với các điều kiện khác
nhau để hoạt động của con mèo gắn với quá trình học tập, rút kinh nghiệm [67]. Thí
nghiệm của Edward Thorndike sau này được B.F. Skinner hoàn thiện.
Như vậy có thể thấy việc lựa chọn các phương án trong phương pháp thử sai
được tiến hành theo kiểu mò mẫm. Tuy nhiên, cùng với phương pháp thử sai, các nhà
tâm lí học đã xác định được vai trò của nhiều yếu tố tâm lí như: tính lí tưởng, trí
tưởng tượng, trực giác, tính ì tâm lí, … trong quá trình tư duy sáng tạo.
Năm 1939 A. Osborn (Mỹ) đã đề xuất phương pháp tập kích não hay còn gọi là
động não, công não, (tiếng Anh: brainstorming). Ông đã miêu tả động não như một
kỹ thuật hội ý bao gồm một nhóm người nhằm tìm ra lời giải cho vấn đề nhất định

bằng cách góp nhặt tất cả ý kiến của nhóm người, nảy sinh trong cùng một thời gian,
theo một nguyên tắc nhất định. Kỹ thuật này sau đó được Charles Hutchison
Clark phát triển và Hilbert Meyer áp dụng trong lý luận về phương pháp giảng dạy
[59]. Theo Hilbert Meyer: Động não là một kỹ thuật dạy học tích cực, thông qua thảo
luận, nhằm huy động những ý tưởng mới mẻ, độc đáo về một chủ đề, của mọi thành
viên tham gia thảo luận. Các thành viên được cổ vũ tham gia một cách tích cực,
không hạn chế các ý tưởng, nhằm tạo ra "cơn lốc" các ý tưởng [53].
Động não được áp dụng ở nhiều lĩnh vực khác nhau: quảng cáo, quản lí, sản
xuất, giáo dục,....Mặc dù có nhiều ưu điểm nhưng phương pháp tập kích não vẫn chưa
khắc phục được những nhược điểm của phương pháp thử sai đó là thiếu cơ chế định
hướng từ bài toán đến lời giải trong tư duy.
Năm 1926, F. Kunze một giáo sư trường đại học tổng hợp Berlin đã đề xuất
phương pháp đối tượng tiêu điểm. Đây là một phương pháp tích cực hóa tư
duy trong khoa học sáng tạo. Phương pháp đối tượng tiêu điểm với tên gọi ban đầu là
phương pháp danh mục (catalogue) được nhà bác học người Mỹ C. Whiting hoàn
thiện vào những năm 50 của thế kỷ [13]. Nội dung của phương pháp đối tượng tiêu
điểm là chọn ngẫu nhiên một đối tượng nào đó sau đó lấy những tính chất của các đối


9
tượng ngẫu nhiên này gắn cho đối tượng đang cần cải tiến hay hoàn thiện (đối tượng
tiêu điểm). Bằng cách này có thể nhận được những kết hợp khác thường và đi đến
những phương án độc đáo [13]. Như vậy, ý tưởng của phương pháp là cải tiến một
đối tượng bằng cách chuyển giao những dấu hiệu (tính chất, chức năng) của những
đối tượng ngẫu nhiên vào đối tượng cần cải tiến. Ví dụ đưa tính chất "thơm" của
"nước hoa" vào đối tượng "bút", ta có "bút có mùi thơm".
Năm 1942, Fritz Zwicky người Thụy Sĩ đã đề xuất phương pháp phân tích hình
thái [65]. Theo phương pháp này, người ta sẽ liệt kê tất cả các đặc trưng của một đối
tượng nào đó, mỗi đặc trưng xếp vào một cột. Ở mỗi cột người ta viết tất cả các
phương án đề xuất sau đó xét tất cả các kết hợp được hình thành bằng cách lấy ở mỗi

cột một phương án. Kết quả là tạo ra vô số các kết hợp và việc nhận thức ra các
phương án tối ưu cũng trở nên khó khăn. Như vậy phương pháp phân tích hình thái là
phương pháp tích cực hóa tư duy bằng cách tách đối tượng ra từng con số rồi đa dạng
hóa hình thái của các con số. Sau đó, kết hợp chúng lại để tạo ra ý tưởng mới.
Người có nhiều cống hiến trong việc xây dựng khoa học sáng tạo là nhà khoa
học Genric Sanlovic Altshuler. Năm 14 tuổi ông đã có bằng sáng chế, năm 20 tuổi
ông đã dự định xây dựng lí thuyết để giúp bất kì người bình thường nào cũng có thể
sáng chế được. Năm 1946, Altshuler bắt đầu xây dựng lí thuyết giải các bài toán sáng
chế (Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch viết tắt là TRIZ). TRIZ là phương
pháp luận tìm kiếm những giải pháp kĩ thuật mới. TRIZ kết hợp chặt chẽ bốn yếu tố:
Tâm lí, logic, kiến thức, trí tưởng tượng. Về phương pháp sáng chế, G.S. Altshuler đã
đề xuất vào năm 1960 gần đây đã được phát triển mạnh mẽ và trở thành một lí thuyết,
trong đó hạt nhân là Algorit giải các bài toán sáng chế.
Anthony "Tony" Peter Buzan (sinh năm 1942) tại Luân Đôn (Anh) là một tác
gia, nhà tâm lý và là cha đẻ của phương pháp tư duy Mind map (Sơ đồ tư duy - Giản
đồ ý). Theo triết lý của Buzzan thì bản đồ tư duy được hiểu là một cách mở ra sức
mạnh tư duy, tạo ra những đột phá trong suy nghĩ. Buzan nghiên cứu chuyên sâu về
bộ não, trí nhớ tìm ra quy luật khi xây dựng bản đồ gồm nhiều nhánh, giúp bộ não ghi
chép các sự kiện một cách hệ thống. Buzan rất đam mê khám phá cấu trúc, chức
năng, hoạt động của não bộ và phát minh ra những phương pháp để “bật tín hiểu” cho


10
bộ não. Ông thấy rằng đứa trẻ nào cũng có tiềm năng của Leonardo da Vinci và
Albert Einstein. Ông đã dày công nghiên cứu cách “bật tín hiệu” cho tiềm năng đó
phát huy. Các nghiên cứu của Buzan cho thấy trí thông minh được phát huy hết công
năng khi con cái chúng ta được nuôi dưỡng trong môi trường tốt, được khuyến khích,
động viên và giáo dục đúng phương pháp. Với bộ công cụ sơ đồ tư duy hay còn gọi là
sơ đồ trí não, Buzan hướng dẫn chúng ta học phương pháp học, học cách xử lý thông
tin, và học tư duy có phương pháp để rèn luyện và nâng cao năng lực tư duy, từ đó

khai phá năng lực tiềm ẩn vô cùng to lớn của bộ não, tạo nên sự đột phá trong học tập
và công tác [9].
Năm 1983, Giáo sư tâm lý Howard Gardner của trường đại học Havard công bố
thuyết “trí thông minh đa đạng”. Ông cho rằng Alfred Binet và cộng sự xác định và
đánh giá trí thông minh ở một khía cạnh quá riêng lẻ, là chỉ với chỉ số IQ, thì thật
không thoả đáng. Bởi vì, chỉ với riêng IQ, nó không phản ánh được sự đa dạng của trí
thông minh và nó cũng không cho thấy sự tương quan giữa trí thông minh với vô số
cách ứng xử của trí tuệ có thể quan sát được trong cuộc sống. Theo Giáo sư Howard
Gardner, trí thông minh có nghĩa là “khả năng giải quyết vấn đề và tạo ra sản phẩm
hay dịch vụ có giá trị thiết thực cho xã hội” [55], [56], [66].
Năm 1990, David Perkins (một nhà khoa học của đại học Havard) đã chỉ ra trí
thông minh có ba loại: trí thông minh nơron (neural intelligence), trí thông minh trải
nghiệm (experiential intelligent) và trí thông minh có suy nghĩ (reflective
intelligence). Trong đó, trí thông minh nơron hay còn gọi là trí thông minh thiên
bẩm do di truyền và được đo bằng chỉ số IQ. Còn hai loại trí thông minh trải nghiệm
và trí thông minh có suy nghĩ thì có thể đào tạo được. Trí thông minh trải nghiệm
được hình thành dựa trên những kinh nghiệm rút ra được trong công việc hay trong
cuộc sống. Trí thông minh suy nghĩ của một người là khả năng suy nghĩ của người
đó trong những tình huống khác nhau, thậm chí những tình huống không nằm trong
lĩnh vực chuyên môn của người đó. Với trí thông minh có suy nghĩ, chúng ta có thể
gia tăng khả năng giải quyết những vấn đề, ra quyết định, và đưa ra những sang kiến
mới để xây dựng thế giới phức tạp và không ngừng biến động mà chúng ta đang
sinh sống [52], [63].


11
Năm 1992, Arthur Costa, Giáo sư danh dự của đại học California State là tác giả
của “thuyết thói quen của trí não- Habits of Mind”, đó là một tập hợp các hành vi và
ứng xử của trí thông minh đóng một vai trò đặc biệt giúp con người trở nên sâu sắc và
nhạy bén trong suy nghĩ. Thói quen tư duy này được hình thành do chúng ta thực hiện

hành động lặp đi lặp lại trong suốt một quãng thời gian dài. Thói quen của trí não bao
gồm cả khả năng tư duy lẫn cách cư xử của con người, chính nhờ sự phối hợp đồng
bộ này mà chúng ta thành thạo trong việc vận hành khả năng tư duy và khả năng xử
lý vấn đề. Như vậy, có thể thấy gieo hành động gặt thói quen, gieo thói quen gặt tính
cách, một đứa bé không thể học “chớp nhoáng” vài kĩ năng thì có trí thông minh hiệu
quả hơn, mà các em cần được cung cấp cơ hội để rèn luyện như rèn luyện thói quen,
với phương pháp và công cụ phù hợp với lứa tuổi [48], [49].
Ngày nay, các công 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. Một
số nước tiên tiến trên thế giới đã bất đầu đào tạo cử nhân, thạc sĩ về chuyên ngành
sáng tạo và đổi mới, các trung tâm nghiên cứu sáng tạo, các lớp học đào tạo, bồi
dưỡng tư duy sáng tạo được thành lập ngày một nhiều. Như vậy chúng ta có thể thấy
được tầm quan trọng của sáng tạo đối với sự phát triển trong giai đoạn hiện nay.
1.1.2. Lược sử nghiên cứu về algorit ở Việt Nam
Ở nước ta, những hoạt động liên quan đến khoa học về tư duy sáng tạo mới thực
sự bắt đầu vào cuối những năm 70 của thế kỉ XX những vẫn còn mang tính tự phát.
Lớp học đầu tiên về tư duy sáng tạo được tổ chức vào năm 1977. Người có công 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 nguyên
tắc sáng tạo cơ bản; Thế giới bên trong con người sáng tạo,…[12], [13], [14].
Cuốn sách đầu tiên về phương pháp luận sáng tạo được nhà xuất bản khoa học
và kĩ thuật Hà Nội xuất bản năm 1983 do Nguyễn Chân, Dương Xuân Bảo, Phan
Dũng dịch đã đem đến cái nhìn mới mẻ về tư duy sáng tạo ở Việt Nam. Cuốn sách
đã làm rõ TRIZ là gì, vận dụng TRIZ như thế nào trong giải quyết các vấn đề trong
kĩ thuật sáng chế. Cuốn sách này còn giới thiệu về ARIZ cùng những quy luật phát
triển khách quan trong kĩ thuật, 40 sáng chế cơ bản,... Cuốn sách đã góp phần dấy


12
lên phong trào phát huy sáng kiến, cải tiến hợp lí hóa trong sản xuất và đó cũng là

tài liệu quý giá cho những ai quan tâm đến phương pháp tư duy sáng tạo trong khoa
học, kĩ thuật.
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.
Nguyễn Văn Lê (1998) 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
như: Hệ thống khái niệm về năng lực, tài năng và tính sáng tạo; Khoa học về sự sáng
tạo; Cơ sở tâm lí học, sinh lí thần kinh, khía cạnh xã hội của hoạt động sáng tạo; Bài
học từ những con người sáng tạo [26].
Nguyễn Minh Triết (2000) với “Đánh thức tiềm năng sáng tạo” đã bước đầu tìm
hiểu, phân tích về tính ì tâm lí và đề cập đến việc vận dụng 19 nguyên tắc sáng tạo
vào giải quyết các bài toán cụ thể nhằm khắc phục tính ì tâm lí [36].
Nguyễn Cảnh Toàn (2004) với “Khơi dạy tiềm năng sáng tạo” đã đưa ra các vấn
đề về sáng tạo học như: khái niệm, nguồn gốc, cở sở thần kinh của hoạt động sáng
tạo. Quyển sách là tài liệu quý cho GV về cách thức, phương pháp dạy HS học tập
sáng tạo. Sách còn có 2 phụ lục đặc biệt về việc đo trí thông minh và 5 phương thức
cải lão hoàn đồng [37].
Việc nghiên cứu, vận dụng TRIZ và ARIZ để bồi dưỡng tư duy sáng tạo cho HS
trong nhà trường phổ thông còn chưa được đề cập nhiều trong các công trình nghiên
cứu ở nước ta. Các nhà khoa học đã đã vận dụng các NTST của TRIZ và ARIZ để tạo
ra những sản phẩm mới có ích, phục vụ cho đời sống. Còn GV, có thể dựa trên lối tư
duy của các nhà khoa học để dạy cho HS cách tư duy khoa học, sáng tạo để đào tạo
nhiều hơn nữa những con người sáng tạo, đáp ứng được nhu cầu của xã hội. Dưới
cách nhìn của thời đại mới, sáng tạo là nguồn tài nguyên cơ bản của con người,
nguồn tài nguyên đặc biệt mà theo như các nhà khoa học Mỹ: bạn càng sử dụng nó
nhiều thì bạn càng có nó nhiều hơn. Sáng tạo là thứ có thể học được và dạy được vì
vậy, giáo dục và rèn luyện tính sáng tạo sẽ càng đóng vai trò quan trọng như John
Dewey nhận xét: “Mục đích giáo dục trẻ em không phải là thông tin về những giá trị
của quá khứ mà là sáng tạo những giá trị mới của tương lai”.

13
1.2. Cơ sở lý luận
1.2.1. Một số khái niệm cơ bản
1.2.1.1. Algorit
Algorit (tiếng Anh là Algorithm, tiếng Nga là Алгоритм) thường dịch sang
tiếng Việt là thuật toán hay thuật giải. Trong luận án này xin để nguyên từ algorit,
không dùng từ tiếng Việt vì algorit đã trở thành thuật ngữ quốc tế [11].
Thuật ngữ algorit có nhiều cách hiểu khác nhau. Trong toán học, algorit là một
trong những khái niệm cơ sở. Có khoảng hơn 20 định nghĩa khác nhau về thuật ngữ
algorit [33]. Trong suốt thời gian dài của lịch sử phát triển toán học, algorit được
dùng theo nghĩa: Algorit là một hệ thống chặt chẽ và rõ ràng các quy tắc nhằm xác
định một dãy các thao tác trên đối tượng sao cho sau một số hữu hạn bước thực hiện
các thao tác, ta đạt được mục tiêu định trước [24]. Như vậy, có thể hiểu algorit toán
học là một trình tự tuyệt đối chặt chẽ các thao tác cần thiết để giải một bài toán. Mỗi
thao tác được xác định một cách chính xác, không phụ thuộc vào đặc thù của từng bài
toán cụ thể và cũng không phụ thuộc vào khả năng sáng tạo của mỗi con người [8]
(Xem hình 1.1).
Với thời gian, cách hiểu thuật ngữ algorit trở nên mở rộng hơn. Có thể định
nghĩa “algorit là hàng loạt các chỉ dẫn hoặc các bước tuần tự để giải quyết một vấn đề
cụ thể” hay “algorit là bộ các chỉ dẫn, cung cấp hàng loạt các bước cần thiết để tìm ra
lời giải cho một vấn đề”[8], [11].
Ngày nay, thuật ngữ algorit còn được hiểu rộng hơn: “Algorit là bất kì
chương trình nào đủ rõ ràng gồm các hành động (thao tác) thực hiện một công việc
nào đó”[11].
Ví dụ, algorit chia số nhị phân.
Nguyên tắc của phép chia số nhị phân là thực hiện phép so sánh một phần của số bị
chia (số bit đầu tiên bằng với số bit của số chia) với số chia, nếu số bị chia lớn hơn số
chia thì thương số = 1, thực hiện phép trừ, ngược lại thì thương số = 0, sau đó dịch trái

phần còn lại của số bị chia một bit (hoặc dịch phải số chia 1 bit) rồi tiếp tục thực hiện bài
toán so sánh giống như trên. Công việc được lặp lại cho đến khi chấm dứt.


14

Bắt đầu

Số bị chia – số chia
đúng

sai

Kết quả
dương
Thương số = 1

Thương số = 0
Dịch

Dịch
Số bị chia – số chia

Số bị chia + số chia

sai
Chia xong

Kết thúc

Hình 1.1. Algorit chia số nhị phân
1.2.1.2. Algorit sáng chế
Algorit sáng chế là cách gọi tắt của thuật ngữ “Algorit giải các bài toán sáng
chế”, tiếng Nga là Алгоритм Решения Изобретательких Задач viết tắt theo tiếng
Nga là АРИЗ, chuyển sang ký tự la tinh là ARIZ.
ARIZ được hiểu là chương trình logic mang tính định hướng, gồm nhiều bước
nhằm tổ chức hợp lý và có hiệu quả quá trình suy nghĩ nhằm giải quyết các bài toán
sáng chế. Khi sử dụng ARIZ, bằng những kinh nghiệm, tri thức của cá nhân, người
học phân tích quy luật phát triển khách quan và tìm ra mối quan hệ của các sự vật,
hiện tượng, quá trình để đưa ra lời giải và thể hiện lời giải thành thao tác, quy trình.
Theo cách này, người học có thể đơn giản hóa các vấn đề phức tạp, nhận thức được
cái bản chất, quy luật vận động khách quan của đối tượng, đúc rút kinh nghiệm cho
bản thân, sáng tạo ra phương thức nhận thức của chính mình.
ARIZ có tính mềm dẻo và linh hoạt hơn so với algorit toán học nên phạm vi ứng
dụng cao hơn và phát huy được vai trò sáng tạo của chủ thể trong quá trình sử dụng.
Do vậy, algorit có thể được áp dụng vào bất kì lĩnh vực nào trong đời sống.


15
Việc xây dựng các algorit DH dựa trên cách tiếp cận nghĩa rộng của thuật ngữ
algorit. Với cách tiếp cận này, mỗi người tự liệt kê và sắp xếp những công việc mà
mình phải làm thành các nhóm và xây dựng cho mỗi nhóm ấy một algorit phù hợp
nhất. Trong quá trình học, trước các tình huống cụ thể đặt ra, người học chỉ cần xác
định mục tiêu rồi sử dụng các algorit tương tự để thực hiện. Quá trình này sẽ có được
sự tối ưu cả về quá trình thực hiện lẫn kết quả. Như vậy lúc này quá trình dạy - học
thực chất là quá trình dạy và học các algorit [8].
Trong DH, để giúp HS học tập tốt, các nhà nghiên cứu lý luận DH đã tìm cách
xây dựng các algorit học tập, từ đó xây dựng nên phương pháp DH algorit. Bản chất
của phương pháp DH này là xây dựng các bước đi theo một trình tự hợp lí cho từng
vấn đề học tập để giúp HS thực hiện tuần tự các bước đi ấy nhằm lĩnh hội và nắm

vững kiến thức.
Vấn đề quan trọng nhất trong phương pháp DH algorit là thiết kế được một
phương án tối ưu cho từng vấn đề học tập cụ thể bởi vì mỗi vấn đề học tập có thể có
nhiều phương án dạy và học khác nhau. Nhiệm vụ đặt ra với nhà giáo dục là phải
chọn được phương án nào mà các bước đi chặt chẽ, ít thao tác, loại trừ được các bất
hợp lí nhưng lại dễ thực hiện với HS, đạt hiệu quả nhanh nhất và cao nhất.
Đặc điểm của phương pháp DH này là nội dung bài học được chia nhỏ thành
các bước, các công đoạn để HS giải quyết công việc từng phần. Bằng việc chia nhỏ
nội dung kiến thức ban đầu, đã tạo ra tính vừa sức, khả năng huy động hoạt động tập
thể, và kĩ năng tổng hợp kiến thức cho HS. Mỗi bước đi là một mức độ nhận thức và
các bước đi nhất định dẫn HS tới đích cho nên đây là phương án có tính hiệu quả cao.
1.2.1.3. Lý thuyết giải các bài toán sáng chế
Lý thuyết giải các bài toán sáng chế (theo tiếng Nga là Теория Решения
Изобретательских Задач, chuyển tự theo tiếng La tinh là Teoriya Resheniya
Izobreatatelskikh Zadatch, viết tắt TRIZ) là phương pháp luận tìm kiếm những giải
pháp kỹ thuật mới, cho những kết quả khả quan, ổn định khi giải những bài toán khác
nhau, thích hợp cho việc dạy và học với đông đảo quần chúng [12].
TRIZ là một lí thuyết tương đối khái quát về sự phát triển của các hệ thống,
TRIZ không ở mức khái quát cao nhất như triết học biện chứng và cũng không riêng


16
về sự phát triển của một lĩnh vực cụ thể nào. Vì vậy, việc xây dựng TRIZ dựa trên
một số cách tiếp cận sau:
Thứ nhất: Các quy luật sáng tạo phải dựa trên các quy luật phát triển
Theo định nghĩa, sáng tạo phải có tính mới. Điều này phản ánh: Sáng tạo tạo ra
sự thay đổi, tạo ra những cái mới, khác với cái đã có. Tuy nhiên, không phải sự thay
đổi nào cũng là sáng tạo vì sáng tạo đòi hỏi sự thay đổi phải gắn liền với lợi ích.
Tương tự như vậy, sáng tạo tạo ra sự đa dạng, làm tăng tính đa dạng nhưng không
phải sự đa dạng nào cũng là sáng tạo nếu như sự đa dạng đó không đem lại lợi ích.

Dễ nhận thấy, sáng tạo tạo ra sự phát triển (khác với cái cũ, cái đã có, cái đã
biết); phát triển còn phải có ích lợi, tiến bộ, hoàn thiện. Nói cách khác, sáng tạo tạo ra
sự phát triển và ngược lại trong sự phát triển có sáng tạo. Theo GS. Altshuller, đi tìm
các quy luật sáng tạo chính là đi tìm các quy luật phát triển chứ không phải là đi tìm
các quy luật tư duy sáng tạo như cách tiếp cận truyền thống.
Thứ hai: Sáng tạo của con người mang cả tính chủ quan và tính khách quan
Những sáng tạo của con người, một mặt mang tính chủ quan vì chúng được tạo
ra bởi những con người cụ thể mặt khác, những sáng tạo của con người được tự
nhiên, xã hội tiếp nhận một cách đầy đủ, ổn định và bền vững mới là những sáng tạo
tạo ra sự phát triển thực sự. Tuy sự phát triển này do con người tạo ra nhưng nó vẫn
phải tuân thủ các quy luật phát triển khách quan. GS. Altshuller cho rằng các nhà
sáng tạo phải ưu tiên đi tìm những quy luật phát triển khách quan và người sáng tạo
tốt là người sau khi nắm được các quy luật nói trên biết điều khiển tư duy và hành
động đi theo chúng.
Thứ ba: Cơ chế định hướng và tư duy định hướng
Vấn đề (bài toán)
Lời giải

Cơ chế định hướng

Hình 1.2: Cơ chế định hướng trong tư duy
Nhược điểm của phương pháp thử sai là thiếu cơ chế định hướng từ bài toán đến
lời giải. Khi chúng ta tìm được cơ chế định hướng là ta đã khắc phục được nhược