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 THPT)
Ngành: Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Sinh học
Mã số: 9140111
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC
THÁI NGUYÊN 2020
Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM – ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
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 Nguyên
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 CÔNG TRÌNH ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ
CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
1. Nguyễn Phúc Chỉnh, Trương Mộng Diện (2013), "Tổng quan
về Algorit sáng chế (sáng tạo), Tạp chí KH&CN, Đại học Thái
Nguyên, số 14, tr.211215.
2. 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.
3. 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.
1
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 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 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
2
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 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.
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 toán học Hy Lạp Pappop là người đặt nền móng cho “khoa
học tư duy sáng tạo”, ông gọi đó là 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 còn gọi là động não, công 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 công bố thuyết “trí thông 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 công trình nghiên cứu tư duy, sáng tạo đã được quan tâm thích
3
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 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,…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
Toàn 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 toán 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 đoán 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 không phải là algorit nhận biết đều là
algorit biến đổi.
1.2.3. Vai trò của algorit trong dạy học nói chung và trong dạy
học Di truyền học nói riêng
1.2.3.1. Vai trò 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.
4
Đối với GV
Một là: Việc DH bằng phương pháp algorit sẽ giúp GV hình
thành được các phương pháp giải bài toán 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 hoá” nhằm giúp cho HS tiếp thu tốt nhất, hệ thống
các kiến thức mà GV truyền thụ.
1.2.3.2. Vai trò của algorit trong dạy học di truyền học
Cung cấp hướng giải đúng, tránh tình trạng mò mẫm, không
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 toán 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 toán học Lý thuyết algorit
Cơ sở toán 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 các nguyên tắc sáng tạo (NTST) của G.S
Altshuller, chúng tôi nhận thấy, có 8 NTST có thể vận dụng vào
DH, đó là: Nguyên tắc phân nhỏ; Nguyên tắc kết hợp; Nguyên tắc
phẩm chất cục bộ; Nguyên tắc thay đổi các thông số hóa – lí;
Nguyên tắc sử dụng trung gian; Nguyên tắc đảo ngược; Nguyên
tắc linh động và Nguyên tắc tác động lên “nhiễu”
1.2.4.3. Cơ sở lý thuyết thông tin
Algorit có tác dụng mô hình hóa các đối tượng nghiên cứu và
mã hóa các đối tượng đó bằng một loại “ngôn ngữ” vừa trực quan,
vừa cụ thể. Do vậy, DH bằng algorit làm cho quá trình truyền
thông tin nhanh và chính xác hơn.
5
1.2.4.4. Cơ sở lý thuyết điều khiển
Vận dụng algorit sáng chế vào quá 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 của GV bao gồm
những nhận thức về khái niệm, vai trò, phân loại algorit của GV ở
trường phổ thông 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 còn nhiều
lúng túng, khó khăn khi DH algorit nên việc DH algorit chưa được
triển khai rộng rãi và tiến hành thường xuyên. 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 còn 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 tôi đã tiến hành phân tích nội dung kiến thức từng
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. Nguyên 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
6
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: Mô 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 được quy luật di truyền
MenĐen trong các bài tập toán di truyền
Bước 2: Mô 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 hoàn toàn
Đ
S
Bước 3: Lập bản ghi algorit
Mỗi cặp gen quy định một
cặp tính trạng
Đ
S
Tính trội – lặn
hoàn toàn
Quy luật Menđen
Không phải quy luật
Menđen
7
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
của bản ghi algorit để nhận biết được quy luật di truyền của
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 toán
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 toán theo chương trình đã
lập
Sai
Kiểm tra
Đúng
Kết luận
8
Ví dụ minh họa
Bài tập: Ở bò, tính trạng màu sắc lông do một gen gồm hai
alen di truyền theo quy luật phân li MenĐen. Cho một bò đực lông
đen giao phối với các bò cái trong các phép lai sau:
Phép lai 1: ♂ lông đen (1) x ♀ lông vàng (2) → 1 bê lông đen (5), 1
bê lông vàng (6).
Phép lai 2: ♂ lông đen (1) x ♀ lông đen (3) → toàn bê lông đen (7).
Phép lai 3: ♂ lông đen(1) x ♀ lông đen (4) → 1 bê lông đen (8), 1 bê
lông vàng (9).
a. Xác định kiểu gen của các con bò, con bê trong phép lai trên?
b. Nếu cặp bò ở phép lai thứ 3 tiếp tục giao phối. Xác suất
thu được ở đời con 3 con bê trong đó có đúng 2 con bê lông vàng?
Bước 1: Phân tích bài toán
Bài tập cho 3 phép lai của một bò đực với 3 bò cái khác nhau,
để xác định được kiểu gen của các con bò, bê và làm các yêu cầu khác
của bài toán thì HS cần phải tìm được phép lai giúp các em phát hiện
được tính trội, lặn và viết được sơ đồ lai.
Bước 2: Xác lập mối quan hệ giữa giả thiết và kết luận
HS có thể lập mối quan hệ giữa giả thiết và kết luận như
sau:
Giả thuyết
Kết luận
Phép lai 3: Đen x đen =>
đen + vàng
Xác định tính trạng
trội – lặn
Phép lai 1: Đen x vàng
=> đen + vàng
Phép lai 2: Đen x đen =>
100% đen
Xác định kiểu gen của
các cá thể
Xác suất đời con của
phép lai 2
9
Bước 3: Xây dựng chương trình giải
Giả thuyết
Xác định tính trạng trội – lặn
Quy ước gen
Xác định kiểu gen của các
cá thể
S
Đ
Viết sơ đồ lai của phép lai
2
Tính xác suất đời con
Kết luận
Bước 4: Thực hiện giải bài toán theo chương trình đã lập
Khi đã xây dựng được chương trình giải, HS chỉ cần tiến
hành theo các bước của chương trình giải để đi đến kết luận:
2.2.3. Hệ thống các algorit đã xây dựng
2.2.3.1. Một số algorit nhận biết
• Algorit nhận biết khái niệm gen (Hình 2.5)
• Algorit nhận biết khái niệm đột biến gen (Hình 2.6)
• Algorit nhận biết các dạng ĐB số lượng NST (Hình 2.7)
• Algorit nhận biết quy luật di truyền liên kết gen (Hình 2.8)
• Algorit nhận biết quy luật tương tác gen (Hình 2.9)
10
• Algorit nhận biết quy luật di truyền liên kết với giới tính
(Hình 2.10)
• Algorit nhận biết các quy luật di truyền trong nhân (Hình
2.11)
2.2.3.2. Algorit biến đổi phần Di truyền học
• Chương trình giải bài tập quy luật di truyền Menđen (Hình
2.12)
• Chương trình giải bài tập quy luật di truyền liên kết gen
(Hình 2.13)
• Chương trình giải bài tập quy luật di truyền tương tác gen (Hình
2.14)
• Chương trình giải bài tập xác định cấu trúc di truyền của
quần thể tự thụ phấn (Hình 2.15)
• Chương trình giải bài tập xác định cấu trúc di truyền của
quần thể giao phấn ngẫu nhiên (Hình 2.16)
• Chương trình giải bài tập di truyền phả hệ người (Hình 2.17)
2.3. Sử dụng algorit trong dạy học Di truyền học (Sinh học 12
THPT)
2.3.1. Nguyên tắc sử dụng algorit trong dạy học Di truyền học
(Sinh học 12 THPT)
B
Bướ
ước 1: Nêu m
c 1: Nêu mụ
ục tiêu bài h
c tiêu bài họọcc
2.3.1.1. Nguyên tắc thống nhất giữa dạy và học
2.3.1.3. Rèn luyện năng lực vận dụng kiế
n thức để giảội dung DH
i quyết vấn
B
Bướ
ước 2: Phân tích n
c 2: Phân tích nội dung DH
đề
SSử
ử d
dụ
ụng b
ng bảản ghi
n ghi
algorit do GV xây
algorit do GV xây
2.3.1.2. Phát huy đ
ược tính tích cực, sáng tạo của HS
Giai đo
Giai đoạ
ạn 1
n 1
ddự
ựng đ
ng đểể t tổổ ch
chứ
ức các
c các
B
ướ
c 3: GV cung c
ấấp b
Bọ
ướ
c 3: GV cung c
p bảản ghi
n ghi
2.3.2. Sử dụng algorit trong d
ạ
y học Di truyền h
c (Sinh h
ọc 12 THPT)
ho
hoạạt đ
t độộng DH
ng DH
algorit và h
algorit và hướ
ướng d
ng dẫẫn s
n sử
ử d
dụ
ụng
ng
2.3.2.1. Sử dụng algorit trong dạy học lí thuyết Di truyền học
Để vận dụng algorit trong DH lí thuy
ết DTH có hi
ệụụu qu
B
ệện t
ng
Bướ
ước 4: Luy
c 4: Luy
n tậập và v
p và vậận d
n d
ng ả
chúng tôi đã đề xuất quy trình sử dụng gồm hai giai đoạn:
B
Bướ
ước 1: Nêu m
c 1: Nêu mụ
ục tiêu bài h
c tiêu bài họọcc
Giai đo
Giai đoạ
ạn 2
n 2
H
Hướ
ướng d
ng dẫẫn HS t
n HS tự
ự xây
xây
ddự
ựng các b
ng các bảản ghi algorit
n ghi algorit
B
Bướ
ước 2: T
c 2: Tổổ ch
chứ
ức HS phân tích
c HS phân tích
logic ki
logic kiếến th
n thứ
ứcc
B
Bướ
ước 3: T
c 3: Tổổ ch
chứ
ức HS t
c HS tự
ự xây d
xây dự
ựng
ng
bbảản ghi algorit
n ghi algorit
B
Bướ
ước 4: Nh
c 4: Nhậận xét, hoàn thi
n xét, hoàn thiệệnn
11
Hình 2.18. Quy trình sử dụng algorit trong DH lí thuyết DTH
Ví dụ minh họa giai đoạn 1
Vận dụng algorit trong DH Bài: Di truyền liên kết với giới
tính
Bước 1: Xác định mục tiêu bài học:
Sau khi học xong bài học sinh phải:
Nêu được cơ chế xác định giới tính, đặc điểm di truyền
của các gen nằm trên NST giới tính.
Trình bày được cơ chế di truyền của các gen nằm trên NST
giới tính.
Nhận biết được quy luật di truyền liên kết giới tính trong
các bài toán, tình huống.
Bước 2: Phân tích nội dung DH
Để tìm hiểu về quy luật di truyền liên kết với giới tính,
mạch kiến thức mà HS cần nắm được là: NST giới tính là gì, NST
giới tính ảnh hưởng như thế nào đến cơ chế xác định giới tính? Di
truyền liên kết giới tính là gì? Vì sao lại có di truyền liên kết giới
tính? Sự di truyền liên kết với giới tính diễn ra như thế nào? Đặc
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 hoàn chỉnh.
S
Tính trạng biểu hiện
không đều ở hai giới
Không 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 không có
tương đồng trên NST X (di truyền chéo)
S
Gen trên NST giới tính X phần
không 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 không biểu hiện đều ở 2 giới. Nếu
sai thì kết luận không 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 không 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 không có alen tương ứng trên NST Y (di truyền chéo).
Bước 4: Luyện tập và vận dụng
GV yêu cầu HS quay lại thí nghiệm của Moocgan để luyện
tập sử dụng bản ghi algorit
HS cá nhân thực hiện yêu cầu của GV.
Tính trạng biểu hiện không đều ở 2 giới: Đúng → Tính
trạng di truyền liên kết với giới tính.
Kết quả lai thuận nghịch khác nhau: Đúng
Tính trạng gặp ở cả 2 giới → Tính trạng do gen trên NST
giới tính X phần không 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 lông vằn với
gà mái lông đen được F1 100% gà lông vằn. Cho các gà F1 tạp giao
thu được F2: 50 gà lông vằn và 16 gà lông đen. Biết tất cả gà lông
đen ở F2 đều là gà mái. Tính trạng màu lông 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 của từng quy luật di
truyền.
(2) Sắp xếp các dấu hiệu riêng để nhận biết từng quy luật.
GV có thể gợi ý HS hoàn 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 toán
i bài toán
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 toán theo ch
i bài toán 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 toán
i bài toán
B
Bướ
ước 4: Nh
c 4: Nhậận xét, hoàn thi
n xét, hoàn 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 toán để huy động các kiến thức đã
biết, xác định được yêu cầu của bài toán và tư duy cách giải bài
toán.
Bước 3: GV cung cấp chương trình giải bài toán
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 toán, từ đó các em thêm yêu thích môn 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 toán
Trong bước này, khi HS tự thiết kế algorit, thì các algorit là
sản phẩm quá trình hoạt động tư duy của HS, HS tự mình suy nghĩ,
viết và vẽ ra theo ngôn 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, hoàn 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 hoàn thiện
chương trình giải. Trong bước này, GV cũng có thể thúc đẩy HS tư
duy bằng cách yêu cầu các em khái quát bài tập thành dạng tổng quát.
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 toán
Việc lựa chọn bài toán 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 toán sao cho phù hợp.
Bước 2: Phân tích và giải bài toán
Bài toán được lựa chọn ở bước 1 là bài toán xuất phát. GV tổ
chức HS nhận dạng bài toán 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 Razumôpxki [35], dựa vào hệ
thống các nguyên 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.
Quá 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 ở mức độ nào còn tùy thuộc vào
người sử dụng và sử dụng ở khâu nào của quá 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, hoàn 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 yêu 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 đôi 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 quá trình học tập, và cũng là giai đoạn để GV đánh giá trình
độ và năng lực của từng HS, thu nhận thông tin ngược từ HS để điều
chỉnh việc xây dựng các algorit DH và quá 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 công 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 tôi 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
nhất.
3.3. Phương pháp thực nghiệm
3.3.1. Chọn trường, lớp, GV thực nghiệm
Chúng tôi đã tiến hành thực nghiệm ở 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, yêu 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 quá 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 dò
* 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 toán 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 năng lực tư duy sáng tạo trong 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 tôi 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 đoán
có căn cứ (đề xuất ý tưởng).
Tiêu chí thứ hai: Từ những dự đoán, 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
nhất.
Tiêu chí thứ tư: HS thực hiện thành công 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 đoán có căn cứ 2 điểm
Phát hiện được vấn đề nhưng không nêu được dự đoán 1 điểm
có căn cứ
Không 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
không nêu được hệ quả của các giải pháp
Không 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 không lựa 2 điểm
chọn được giải pháp tối ưu nhất
Không phân tích được giải pháp đưa ra nhưng lựa chọn 1điểm
đúng giải pháp tối ưu
Không phân tích được giải pháp, không lựa chọn được 0 điểm
giải pháp tối ưu
4, Thực hiện thành công phương án đã lựa chọn hoặc có
cải tiến so với phương án đã lựa chọn.
Tiêu chí
Điểm
HS thực hiện thành công phương án đã lựa chọn và có 2 điểm
đề xuất phương án cải tiến
Thực hiện thành công phương án đã lựa chọn, không cải 1 điểm
tiến
Không 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 không 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 quá 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 ở như
sau:
Bảng 3.4. Bảng đánh giá các mức độ sáng tạo trong TN
Mức
độ
Mức 0
Số
điểm
0≤ x < 3
Mức 1
3 ≤ x ≤ 5
Mức 2
5 < x ≤ 8
Mức 3
8< x ≤ 10
Đánh giá năng lực
HS chưa biết TDST trong giải quyết vấn đề
HS đã có thể phát hiện vấn đề mới nhưng chưa thể giải
quyết được vấn đề bằng phương pháp tối ưu nhất. Nếu có
giải được thì cũng chưa biết lí giải tại sao, chủ yếu là mò
mẫm theo phương án thử sai.
HS đã giải quyết vấn đề sáng tạo và có cơ sở khoa học.
HS đã giải quyết được vấn đề bằng TDST và có cơ sở
vững trắc, lí luận chặt chẽ. HS có năng lực TDST ở mức
độ này có thể làm việc độc lập và có tư duy phê phán sắc
bén.
3.5. Kết quả thực nghiệm sư phạm
3.5.1. Phân tích kết quả thực nghiệm
3.5.1.1. Phân tích kết quả các bài kiểm tra 15 phút
Hình 3.1. Biểu đồ tần suất
Hình 3.2. Biểu đồ tần suất hội
điểm các bài kiểm tra 15 phút tụ tiến điểm các bài kiểm tra 15
phút