Thiết kế và sử dụng bản đồ khái niệm trong dạy học phần di truyền học góp phần nâng cao chất lượng dạy học sinh học lớp 12

..

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN KHOA HỌC GIÁO DỤC VIỆT NAM

--------WœX--------

PHẠM THỊ HỒNG TÚ

THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG BẢN ĐỒ KHÁI NIỆM
TRONG DẠY HỌC PHẦN “DI TRUYỀN HỌC” GÓP PHẦN
NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG DẠY HỌC SINH HỌC LỚP 12
Chuyên ngành: Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Sinh học
Mã số: 62 14 01 11

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC
HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1. PGS.TS Nguyễn Phúc Chỉnh
2. PGS.TS Nguyễn Quang Vinh

HÀ NỘI, 2013


2

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy hướng dẫn
khoa học: PGS.TS Nguyễn Quang Vinh, PGS.TS Nguyễn Phúc Chỉnh đã tận
tình chỉ bảo, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi để em hồn thành luận án.
Em xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới các thầy giáo, các nhà khoa học
thuộc lĩnh vực lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Sinh học đã dành thời

gian quý báu để đọc và góp ý giúp em hồn thiện luận án.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban lãnh đạo Viện Khoa học Giáo
dục Việt Nam, các thầy cô của Trung tâm Đào tạo và Bồi dưỡng, các thầy cơ
thuộc phịng phương pháp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em học tập,
nghiên cứu và hoàn thành luận án.
Xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, cán bộ giáo viên trường Phổ
thông Vùng Cao Việt Bắc đã tạo mọi điều kiện cũng như thường xuyên động
viên giúp đỡ tác giả hoàn thành luận án.
Xin cảm ơn Ban Giám hiệu các trường trung học phổ thông, các giáo
viên, học sinh đã hợp tác trong quá trình triển khai thực nghiệm sư phạm.
Xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã luôn ở bên, động viên và tiếp sức cho tơi
trong thời gian học tập và hồn thành luận án.
Hà Nội, tháng 08 năm 2013

Phạm Thị Hồng Tú


3

LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu, kết quả nghiên cứu của luận án là khách quan, trung thực và chưa
từng được ai cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Tác giả luận án

Phạm Thị Hồng Tú


4

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................2
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................3
MỤC LỤC...................................................................................................................4
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................6
DANH MỤC CÁC BẢNG...........................................................................................7
DANH MỤC CÁC HÌNH...........................................................................................9
MỞ ĐẦU...................................................................................................................11
Chương 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC THIẾT KẾ VÀ SỬ
DỤNG BẢN ĐỒ KHÁI NIỆM TRONG DẠY HỌC PHẦN “DI TRUYỀN
HỌC” (SINH HỌC 12) ...........................................................................................19
1.1. Tổng quan tài liệu về việc thiết kế và sử dụng BĐKN trong dạy học Sinh học ........19
1.1.1. Sự hình thành và phát triển khái niệm trong dạy học Sinh học ..............19
1.1.2. Bản đồ khái niệm.....................................................................................26
1.1.3. Lịch sử nghiên cứu về BĐKN.................................................................39
1.2. Xác định cơ sở khoa học của việc thiết kế và sử dụng BĐKN trong dạy học....45
1.2.1. Cơ sở lý luận ...........................................................................................45
1.2.2. Cơ sở thực tiễn dạy học - Kết quả khảo sát thực trạng dạy học phần Di truyền
học ở trường THPT.....................................................................................................53
TỔNG LUẬN CHƯƠNG 1 ..............................................................................61
Chương 2. THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG BẢN ĐỒ KHÁI NIỆM TRONG DẠY
HỌC PHẦN “DI TRUYỀN HỌC” GÓP PHẦN NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG
DẠY HỌC SINH HỌC 12 ......................................................................................62
2.1. Phân tích cấu trúc, nội dung phần Di truyền học (Sinh học 12)..................62
2.1.1. Giới thiệu khung cấu trúc, nội dung chương trình Sinh học THPT........62
2.1.2. Phân tích cấu trúc, nội dung phần Di truyền học (Sinh học 12) .............62
2.2. Các nguyên tắc thiết kế BĐKN .......................................................................67
2.2.1. Nguyên tắc tiếp cận cấu trúc hệ thống ....................................................67
2.2.2. Nguyên tắc thống nhất giữa mục tiêu - nội dung - phương pháp - phương
tiện dạy học ...............................................................................................................69

5

2.2.3. Nguyên tắc phù hợp với trình độ nhận thức của học sinh.......................71
2.3. Thiết kế BĐKN phần Di truyền học (Sinh học 12) .......................................73
2.3.1. Quy trình chung thiết kế BĐKN .............................................................73
2.3.2. Hệ thống các BĐKN đã thiết kế phần Di truyền học (Sinh học 12) .........79
2.3.3. Công cụ thiết kế BĐKN - phần mềm Cmap Tools....................................81
2.4. Sử dụng BĐKN trong dạy học phần Di truyền học (Sinh học 12)...............84
2.4.1. Sử dụng BĐKN trong dạy kiến thức mới ...............................................85
2.4.2. Sử dụng BĐKN trong hoàn thiện tri thức ...............................................93
2.4.3. Sử dụng BĐKN trong kiểm tra, đánh giá..............................................100
TỔNG LUẬN CHƯƠNG 2 ............................................................................103
Chương 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM ............................................................104
3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm ...................................................................104
3.2. Nội dung thực nghiệm....................................................................................104
3.3. Tiêu chí và phương pháp đánh giá hiệu quả thực nghiệm.........................104
3.4. Tiến trình thực nghiệm sư phạm ..................................................................107
3.4.1. Tổ chức thực nghiệm sư phạm ..............................................................107
3.4.2. Chọn mẫu ..............................................................................................108
3.4.3. Kiểm tra, thu số liệu ..............................................................................109
3.5. Kết quả và bàn luận .......................................................................................111
3.5.1. Kết quả về mặt định lượng ....................................................................111
3.5.2. Kết quả về mặt định tính .......................................................................130
TỔNG LUẬN CHƯƠNG 3 ............................................................................134
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..............................................................................135
A. KẾT LUẬN ................................................................................................135
B. KIẾN NGHỊ...............................................................................................136
CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ...........................................137

TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................138
PHỤ LỤC............................................................................................................. .146


6

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
TT

Viết tắt

Xin đọc là

1

BĐKN

Bản đồ khái niệm

2

DH

Dạy học

3

DTH

Di truyền học

4

ĐC

Đối chứng

5

GD & ĐT

Giáo dục và Đào tạo

6

HS

Học sinh

7

KN

Khái niệm

8

Nxb

Nhà xuất bản

9

PPDH

Phương pháp dạy học

10

SGK

Sách giáo khoa

11

SH

Sinh học

12

TN

Thực nghiệm

13

THPT

Trung học phổ thông

14

Tr

Trang


7

DANH MỤC CÁC BẢNG
Tên bảng
Bảng 1.1. Kết quả khảo sát về việc sử dụng một số biện pháp trong

Trang
55

DH các KN Sinh học của GV
Bảng 1.2. Cách thức GV hướng dẫn HS hệ thống hóa KN

55

Bảng 1.3. Tình hình sử dụng sơ đồ trong các khâu của quá trình DH

56

Sinh học và mức độ tích cực trong việc sử dụng sơ đồ
Bảng 1.4. Kết quả khảo sát GV trong quá trình dạy KN phần DTH

57

Bảng 1.5. Kết quả khảo sát việc học tập của HS trong học môn SH.

58

Bảng 1.6. Kết quả khảo sát việc học tập các KN phần DTH của HS

59

Bảng 2.1. Cấu trúc chương trình SH cấp THPT

62

Bảng 2.2. Cấu trúc chương trình phần Di truyền học (Sinh học 12)

63

Bảng 2.3. Các BĐKN đã thiết kế trong chương 1, 2 phần DTH

80

Bảng 3.1. Tần suất điểm các bài kiểm tra trắc nghiệm trong TN (đợt 1)

111

Bảng 3.2. Tần suất hội tụ tiến điểm kiểm tra trắc nghiệm (đợt 1)

112

Bảng 3.3. Kiểm định X điểm kiểm tra trắc nghiệm (đợt 1)

113

Bảng 3.4. Phân tích phương sai điểm kiểm tra trắc nghiệm (đợt 1)

114

Bảng 3.5. Tần suất điểm kiểm tra 1 tiết (đợt 1)

114

Bảng 3.6. Tần suất hội tụ tiến điểm kiểm tra 1 tiết (đợt 1)

115

Bảng 3.7. Kiểm định X điểm kiểm tra 1 tiết (đợt 1)

116

Bảng 3.8. Phân tích phương sai điểm kiểm tra 1 tiết ( đợt 1)

117

Bảng 3.9. Tần suất điểm ( fi %) qua các lần kiểm tra sau TN ( đợt 1)

118

Bảng 3.10. So sánh các tham số đặc trưng điểm kiểm tra sau TN giữa

119

nhóm lớp TN và nhóm lớp ĐC (đợt 1)
Bảng 3.11. Tần suất điểm các bài kiểm tra trắc nghiệm trong TN (đợt 2)

121

Bảng 3.12. Tần suất hội tụ tiến điểm kiểm tra trắc nghiệm (đợt 2)

122


8

Bảng 3.13. Kiểm định X điểm kiểm tra trắc nghiệm (đợt 2)

123

Bảng 3.14. Phân tích phương sai điểm kiểm tra trắc nghiệm (đợt 2)

123

Bảng 3.15. Tần suất điểm kiểm tra 1 tiết (đợt 2)

124

Bảng 3.16. Tần suất hội tụ tiến điểm kiểm tra 1 tiết (đợt 2)

125

Bảng 3.17. Kiểm định X điểm kiểm tra 1 tiết (đợt 2)

126

Bảng 3.18. Phân tích phương sai điểm kiểm tra 1 tiết (đợt 2)

127

Bảng 3.19. Tần suất điểm ( fi %) qua các lần kiểm tra sau TN (đợt 2)

127

Bảng 3.20. So sánh các tham số đặc trưng điểm kiểm tra sau TN giữa nhóm

128

lớp TN và nhóm lớp ĐC (đợt 2)


9

DANH MỤC CÁC HÌNH
Tên hình

Trang

Hình 1.1. Sơ đồ các bước hình thành KN

22

Hình 1.2. BĐKN “Nhân đơi của ADN”

27

Hình 1.3. BĐKN hồn chỉnh về “Gen”

29

Hình 1.4. BĐKN khuyết từ nối về “Gen” (khuyết 11 từ nối)

29

Hình 1.5. BĐKN khuyết KN về “Gen” (khuyết 13 KN)

30

Hình 1.6. BĐKN khuyết hỗn hợp về “Gen” (khuyết 2 từ nối, 4 KN)

30

Hình 1.7. BĐKN câm về “Gen”

31

Hình 1.8. Sự phân chia các loại bản đồ theo hình dạng

32

Hình 1.9. Cấu trúc của bản đồ tư duy

32

Hình 1.10. Graph với 6 đỉnh và 7 cạnh

35

Hình 1.11. Hệ thống bộ nhớ của trí nhớ con người và sự tác động

51

qua lại với các vùng nhận thông tin
Hình 2.1. Quy trình thiết kế BĐKN trong DH Sinh học

73

Hình 2.2. BĐKN “Các quy luật di truyền qua nhân”

77

Hình 2.3. BĐKN “Các cơ chế của hiện tượng di truyền”

82

Hình 2.4. Quy trình sử dụng BĐKN trong dạy kiến thức mới

86

Hình 2.5. BĐKN khuyết về “Nhân đơi của ADN” (SH 9)

89

Hình 2.6. BĐKN khuyết về “Nhân đơi của ADN” (SH 12)

91

Hình 2.7. Quy trình sử dụng BĐKN để tổ chức các hoạt động ơn

93

tập, củng cố kiến thức của HS
Hình 2.8. BĐKN khuyết về cơ chế “Dịch mã”

95

Hình 2.9. Quy trình tổ chức HS tự thiết kế BĐKN trong củng cố

96

Hình 2.10. Quy trình sử dụng BĐKN trong kiểm tra đánh giá

100

Hình 2.11. BĐKN khuyết (khuyết 8 KN) về cơ chế “Phiên mã”

101


10

Hình 3.1. Biểu đồ tần suất điểm kiểm tra trắc nghiệm trong TN

111

(đợt 1)
Hình 3.2. Đồ thị tần suất hội tụ tiến điểm kiểm tra trắc nghiệm

112

trong TN (đợt 1)
Hình 3.3. Biểu đồ tần suất điểm kiểm tra 1 tiết trong TN (đợt 1)

115

Hình 3.4. Đồ thị tần suất hội tụ tiến điểm kiểm tra 1 tiết trong TN

116

(đợt 1)
Hình 3.5. Biểu đồ tần suất điểm kiểm tra sau TN (đợt 1)

118

Hình 3.6. Biểu đồ tần suất điểm kiểm tra trắc nghiệm trong TN

121

(đợt 2)
Hình 3.7. Đồ thị tần suất hội tụ tiến điểm kiểm tra trắc nghiệm

122

trong TN (đợt 2)
Hình 3.8. Biểu đồ tần suất điểm kiểm tra 1 tiết trong TN (đợt 2)

124

Hình 3.9. Đồ thị tần suất hội tụ tiến điểm kiểm tra 1 tiết trong TN

125

(đợt 2)
Hình 3.10. Biểu đồ tần suất điểm kiểm tra sau TN (đợt 2)

128


11

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
1.1. Xuất phát từ nhiệm vụ đổi mới phương pháp dạy học ở trường phổ thông

Trong điều kiện của xã hội hiện đại, khi mà khoa học và công nghệ phát
triển rất mạnh mẽ, đưa nhân loại chuyển từ nền kinh tế Công - Nơng nghiệp
sang nền kinh tế tri thức thì hội nhập trong giáo dục trở thành xu thế toàn cầu.
Sự bùng nổ thơng tin đã tác động đến giáo dục nói chung và hoạt động DH
nói riêng. Trong bối cảnh này, việc đào tạo nguồn nhân lực năng động, sáng
tạo là điều kiện tồn tại của mỗi quốc gia, mỗi cơ sở giáo dục. Vì vậy, nâng
cao chất lượng giáo dục và đào tạo là một mục tiêu quan trọng của sự nghiệp
đổi mới giáo dục ở nước ta hiện nay [3], [18], [19], trong đó đổi mới PPDH
được coi là một trong những nhiệm vụ chiến lược [2], [5].

Định hướng đổi mới PPDH đã được xác định trong Nghị quyết Trung
Ương 4 khóa VII, Nghị quyết Trung Ương 2 khóa VIII, Nghị quyết Trung
Ương 6 khóa IX, khóa X và được thể chế hóa trong Luật giáo dục của nước
Cộng hịa xã hội chủ nghĩa Việt Nam [2], [9].
Trong “Thơng báo kết luận của Bộ Chính trị về tiếp tục thực hiện Nghị
quyết Trung Ương 2 (khóa VIII), mục phương hướng phát triển GD & ĐT đến
năm 2020” đã nêu: “Cần tiếp tục đổi mới phương pháp dạy và học, khắc phục
cơ bản lối truyền thụ một chiều. Phát huy phương pháp dạy học tích cực, sáng
tạo, hợp tác; giảm thời gian giảng lý thuyết, tăng thời gian tự học, tự tìm hiểu
cho học sinh, sinh viên; gắn bó chặt chẽ giữa học lý thuyết với thực hành, đào
tạo gắn với nghiên cứu khoa học, sản xuất và đời sống” [9, tr.29].
Trong “Báo cáo chính trị của Ban Chấp hành Trung Ương Đảng khóa X
tại Đại hội Đại biểu tồn quốc lần thứ XI của Đảng cộng sản Việt Nam” mục
phương hướng phát triển GD & ĐT đã chỉ rõ “Thực hiện đồng bộ các giải
pháp phát triển và nâng cao chất lượng giáo dục, đào tạo. Đổi mới chương


12

trình, nội dung, phương pháp dạy và học, phương pháp thi, kiểm tra theo
hướng hiện đại; nâng cao chất lượng giáo dục toàn diện”… [9, tr.58].
Luật Giáo dục 5/2005 khẳng định: “Phương pháp giáo dục phổ thơng phải
phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh; phù hợp với
đặc điểm của từng lớp học, môn học, bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng
làm việc theo nhóm; rèn luyện kĩ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn; tác
động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập cho học sinh” [9, tr.88].
Bộ Giáo dục và Đào tạo quy định mục tiêu về kĩ năng học tập môn SH là:
"Phát triển kĩ năng học tập, đặc biệt là tự học: biết thu thập và xử lí thơng tin;
lập bảng biểu, sơ đồ, đồ thị, làm việc cá nhân và làm việc theo nhóm; làm báo
cáo nhỏ, trình bày trước tổ, lớp” [6, tr.6].

Như vậy, việc đổi mới PPDH là một nhiệm vụ quan trọng của sự nghiệp
phát triển GD & ĐT ở nước ta. Hiện nay, xu thế chung của việc đổi mới PPDH
là sử dụng các PPDH phát huy tính tích cực, chủ động và sáng tạo của HS;
chuyển từ hình thức GV giữ vai trò trung tâm trong giờ học và có nhiệm vụ
truyền đạt thơng tin cho HS sang hình thức HS giữ vai trò trung tâm, GV tổ
chức hoạt động nhận thức của HS qua đó phát huy tích tích cực, độc lập và
sáng tạo của HS. GV dạy HS cách học thơng qua q trình dạy, rèn luyện kĩ
năng học tập cho HS qua đó vừa phát huy tính tích cực nhận thức vừa rèn
luyện phương pháp tự học, chuyển thành phong cách học tập độc lập sáng tạo,
thành năng lực để học suốt đời [17]. Như vậy, đổi mới PPDH để nâng cao
chất lượng giáo dục, khơi dậy và phát huy tiềm năng của con người, phát triển
giáo dục toàn diện, nhằm đào tạo ra một lớp người năng động, sáng tạo để thích
nghi trong mọi hồn cảnh là một việc làm cần thiết.
1.2. Xuất phát từ những ưu điểm của bản đồ khái niệm

Sử dụng BĐKN trong DH là một hướng nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu
quả quá trình DH và hình thành phong cách tư duy khoa học cho HS.


13

BĐKN là một cơng cụ hữu ích giúp người học tóm tắt nội dung học tập,
tiết kiệm thời gian, tăng khả năng nhớ bài, dễ tái hiện và nắm vững bài tốt
hơn. Thay vì việc nhớ cả trang sách, HS chỉ việc nhớ những KN then chốt do
vậy tiết kiệm được thời gian và năng lượng cho việc ghi nhớ. Mặt khác khi
thiết lập mối quan hệ giữa các KN bằng các mũi tên và hình ảnh thì việc ghi
nhớ và vận dụng kiến thức sẽ thuận lợi hơn. Đối với việc vận dụng tri thức,
HS chỉ cần thực hiện một thao tác tư duy là chuyển từ ngôn ngữ “bản đồ”
sang ngôn ngữ “ngữ nghĩa”. Từ sơ đồ này, HS hình dung, liên tưởng và phát
triển kiến thức một cách logic từ đó giúp cho HS vận dụng kiến thức chính

xác và hiệu quả hơn.
BĐKN là cơng cụ hữu ích để hệ thống hoá nội dung tài liệu giáo khoa.
Việc tổ chức tài liệu học tập thành một hệ thống cho phép tạo nên hệ thống
kiến thức cho HS từ đó có tác dụng rèn luyện cho HS năng lực tư duy khái
quát (tư duy hệ thống), phát triển tư duy sáng tạo. Qua đó HS tự bồi dưỡng
được phương pháp tự học, tự nghiên cứu - đây là một hoạt động có hiệu quả
lâu dài, ảnh hưởng tích cực đến khả năng tư duy và hoạt động học tập trong
suốt cuộc đời của mỗi HS.
Khi được thiết lập trên phần mềm Cmap Tools, BĐKN sẽ đem lại nhiều
tiện ích. Nó cho phép liên kết với các dữ liệu (các hình ảnh, biểu tượng,
video, âm thanh, các bảng biểu, những BĐKN…), tạo nên một sự tích hợp
giữa BĐKN với công nghệ hiện đại làm cho BĐKN trở thành một công cụ
học tập trực quan, sinh động theo hướng đa dạng hố - một cơng cụ đa năng
cho người học thậm chí cho cả người dạy.
Sử dụng BĐKN trong DH sẽ thuận lợi cho GV trong việc tổ chức các
hoạt động và rèn luyện kĩ năng cho HS. Đặc biệt thông qua tổ chức các hoạt
động DH bằng BĐKN, GV sẽ rèn luyện cho HS phương pháp tư duy logic
khoa học và phương pháp học tập hiệu quả, qua đó tạo hứng thú học tập và


14

nâng cao chất lượng học tập cho HS.
BĐKN được sử dụng hiệu quả không chỉ trong nghiên cứu tài liệu mới mà
cịn có hiệu quả trong dạy một chủ đề, trong củng cố kiến thức một cách có hệ
thống, trong đánh giá, hướng dẫn HS tự học và trong lập kế hoạch giảng dạy…
1.3. Xuất phát từ đặc điểm phần Di truyền học (Sinh học 12)

Phần DTH của SH 12 cung cấp những kiến thức phổ thông cơ bản về di
truyền, trong đó các thành phần kiến thức của mỗi phần, chương hoặc bài

được sắp xếp thành hệ thống logic khoa học. Bao gồm hệ thống các KN, các
quy luật SH có mối quan hệ chặt chẽ với nhau, được hình thành và phát triển
theo một trật tự logic.
Các KN trong phần DTH được sắp xếp theo hướng tiếp cận cấu trúc hệ
thống. Các cấp tổ chức sống được trình bày từ các hệ nhỏ đến các hệ lớn, từ
phân tử (ADN - gen) → tế bào → cơ thể → quần thể, các hệ có quan hệ mật
thiết với nhau và quan hệ với mơi trường.
Việc trình bày các KN được thể hiện khái quát từ cơ chế của hiện tượng
di truyền và biến dị đến tính quy luật của hiện tượng di truyền đến ứng dụng
của DTH; nghĩa là đi theo hướng từ sự vận động của vật chất di truyền, đến
quy luật vận động của vật chất di truyền và đến ứng dụng trong thực tiễn.
Phần DTH của SH 12 có rất nhiều KN mới và khó đối với HS, ví dụ: xét
bài 1 của chương trình là bài “Gen, mã di truyền và quá trình nhân đơi của
ADN” có tới khoảng 20 KN mới. Hầu hết các KN mang tính khái quát và trừu
tượng cao nên việc tổ chức HS học tập đạt hiệu quả còn gặp nhiều trở ngại.
Những khó khăn HS thường gặp như: việc tái hiện lại các KN có liên quan
đến các KN cần lĩnh hội; việc phân biệt các KN trong các cơ chế, các quá
trình... Để HS thuận lợi hơn trong việc lĩnh hội những KN phần DTH, đòi hỏi
người dạy phải có những cách thức tổ chức học tập, rèn luyện cho người học
các thao tác tư duy logic, tư duy hệ thống, người học phải biết hệ thống hoá


15

các KN, đưa KN mới học vào hệ thống các KN đã có. Do vậy, để nâng cao
chất lượng DH phần DTH, cần tiếp tục nghiên cứu và đổi mới phương pháp
và biện pháp DH, trong đó sử dụng BĐKN là một hướng nghiên cứu có tính
khả thi và hiệu quả.
Xuất phát từ những lí do trên chúng tơi chọn đề tài “Thiết kế và sử dụng
bản đồ khái niệm trong dạy học phần “Di truyền học” góp phần nâng cao

chất lượng dạy học Sinh học lớp 12”.
2. Mục đích nghiên cứu

- Xác định được cơ sở khoa học (cơ sở lý luận và cơ sở thực tiễn) của
việc thiết kế và sử dụng BĐKN trong DH phần DTH (Sinh học 12).
- Xác định được quy trình thiết kế và quy trình sử dụng BĐKN trong DH
phần DTH (Sinh học 12), nhằm góp phần nâng cao hiệu quả dạy học SH ở
trường THPT.
3. Khách thể và đối tượng nghiên cứu

- Khách thể nghiên cứu: Quá trình DH Sinh học ở trường THPT, phần
DTH (Sinh học 12).
- Đối tượng nghiên cứu: Quy trình thiết kế và sử dụng BĐKN về DTH
(Sinh học 12).
4. Giả thiết khoa học

Nếu xác định được quy trình thiết kế và quy trình sử dụng BĐKN trong
DH phần DTH (Sinh học 12) một cách hợp lý theo hướng tích cực hóa hoạt
động nhận thức của HS thì sẽ góp phần nâng cao hiệu quả dạy học SH ở
trường THPT.
5. Giới hạn nghiên cứu

Thiết kế và sử dụng BĐKN trong DH chương 1, chương 2 phần DTH
(Sinh học 12).
6. Nhiệm vụ nghiên cứu

* Nghiên cứu tổng quan cơ sở lý thuyết của BĐKN để vận dụng vào thiết


16

kế BĐKN, nghiên cứu lý thuyết về quá trình hình thành và phát triển KN để
đưa ra những hướng sử dụng BĐKN theo hướng phát huy tính tích cực nhận
thức của HS trong quá trình DH Sinh học.
* Nghiên cứu thực trạng dạy và học KN nói chung và phần DTH của SH
12 nói riêng ở trường THPT làm cơ sở thực tiễn cho đề tài.
* Đề xuất quy trình thiết kế BĐKN và thiết kế một số BĐKN phần DTH
(Sinh học 12).
* Đề xuất quy trình sử dụng BĐKN trong DH phần DTH (Sinh học 12)
theo hướng phát huy tính tích cực nhận thức của HS.
* Thực nghiệm sư phạm để khẳng định tính đúng đắn của giả thuyết khoa
học mà đề tài đặt ra.
7. Phương pháp nghiên cứu
* Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

- Nghiên cứu các văn bản Nghị quyết của Đảng, Chính phủ, Bộ GD & ĐT
về chiến lược phát triển, đổi mới giáo dục, đổi mới chương trình và SGK phổ
thơng nói chung, chiến lược đổi mới PPDH nói riêng.
- Nghiên cứu các cơng trình khoa học đề cập đến BĐKN, Graph và sơ đồ
hóa trong DH Sinh học làm cơ sở để đề xuất cách thiết kế và sử dụng BĐKN
trong DH phần DTH (Sinh học 12).
- Nghiên cứu các tài liệu như: chương trình giáo dục phổ thơng mơn SH,
chuẩn kiến thức kĩ năng mơn SH, nội dung chương trình SH 12 … làm cơ sở
cho việc thiết kế và sử dụng BĐKN trong DH phần DTH (Sinh học 12).
* Phương pháp nghiên cứu thực tiễn

- Phương pháp điều tra giáo dục: Dùng phiếu điều tra đối với GV và HS
nhằm tìm hiểu thực trạng, nguyên nhân hạn chế chất lượng dạy và học KN
sinh học nói chung và phần DTH nói riêng ở trường THPT.
- Phương pháp chuyên gia: Trao đổi, xin ý kiến của các chuyên gia trong

17

lĩnh vực DTH và khoa học giáo dục để có phương pháp thiết kế và sử dụng
BĐKN có hiệu quả.
- Phương pháp thực nghiệm sư phạm: Thực nghiệm sư phạm ở một số
trường THPT nhằm kiểm chứng giả thuyết khoa học của đề tài (mục đích, nhiệm
vụ, phương pháp, nội dung thực nghiệm được trình bày trong chương 3).
* Phương pháp thống kê toán học

Các số liệu được xử lý thống kê bằng phần mềm Excel [13] để đưa ra các
kết luận mang tính khách quan.
8. Những đóng góp mới của luận án

* Đã xác định được cơ sở lý luận vững chắc (cơ sở triết học, cơ sở lý
thuyết thông tin, cơ sở tâm lý nhận thức) và cơ sở thực tiễn (kết quả khảo sát
thực trạng DH phần DTH ở trường THPT) cho việc thiết kế và sử dụng
BĐKN trong DH phần DTH (Sinh học 12).
* Đã đề xuất được cách thiết kế BĐKN theo một quy trình khoa học gồm
6 bước chặt chẽ.
* Đã đề xuất được quy trình sử dụng BĐKN trong DH phần DTH (Sinh
học 12) theo hướng phát huy tính tích cực nhận thức của HS trong tất cả các
khâu của quá trình DH(dạy kiến thức mới, hoàn thiện tri thức, kiểm tra đánh
giá) và theo hướng tăng dần mức độ hoạt động tích cực của HS, từ mức độ
BĐKN được sử dụng như một công cụ để GV tổ chức các hoạt động học tập
của HS, đến mức độ cao hơn: HS tự thiết kế và sử dụng BĐKN; khi đó BĐKN
chính là sản phẩm tư duy của HS.
* Sản phẩm khoa học là 12 BĐKN phần DTH (chương 1, chương 2) đã
được kiểm tra giá trị khoa học bởi các chuyên gia. Các BĐKN này là tài liệu

tham khảo hữu ích cho GV cũng như cho HS để thiết kế và sử dụng BĐKN.
Đồng thời được coi là các ví dụ tham khảo cho việc thiết kế BĐKN thuộc các
phần khác của bộ môn SH.


18

9. Cấu trúc của luận án

Ngoài phần mở đầu và phần kết luận, nội dung chính của luận án được
trình bày trong 3 chương:
Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiễn của việc thiết kế và sử dụng BĐKN
trong dạy học phần “Di truyền học” (Sinh học 12).
Chương 2: Thiết kế và sử dụng BĐKN trong dạy học phần “Di truyền học”
góp phần nâng cao chất lượng dạy học Sinh học lớp 12 .
Chương 3: Thực nghiệm sư phạm.


19

Chương 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA VIỆC THIẾT KẾ
VÀ SỬ DỤNG BẢN ĐỒ KHÁI NIỆM TRONG DẠY HỌC
PHẦN “DI TRUYỀN HỌC” (SINH HỌC 12)
1.1. Tổng quan tài liệu về việc thiết kế và sử dụng BĐKN trong dạy học Sinh học
1.1.1. Sự hình thành và phát triển khái niệm trong dạy học Sinh học

Đối với bộ môn SH, kiến thức cơ bản nhất là hệ thống các KN, các quá
trình, các quy luật SH liên hệ chặt chẽ với nhau, được hình thành và phát triển
theo một trật tự logic. Thực chất kiến thức về quá trình SH cũng là loại kiến
thức KN, nó phản ánh một chuỗi các sự kiện, hiện tượng liên tiếp xảy ra theo

một trình tự chặt chẽ, có tính định hướng. Kiến thức về quy luật cũng là kiến
thức KN, nó phản ánh xu thế vận động phát triển tất yếu của các sự vật hiện
tượng và mối liên hệ bản chất giữa các sự vật hiện tượng [1]. Việc sắp xếp,
phân loại các KN thành hệ thống rất quan trọng đối với cả HS và GV trong
quá trình DH Sinh học. Vì vậy việc giảng dạy các KN khơng chỉ để HS nắm
vững nội hàm của KN mà còn phải làm cho HS biết cách xắp xếp các KN vào
hệ thống các KN đã có. Nhờ đó giúp HS có được tư duy hệ thống, giúp HS dễ
dàng lĩnh hội và khắc sâu kiến thức.
1.1.1.1. Khái niệm
* Định nghĩa về khái niệm, khái niệm Sinh học

“KN là hình thức của tư duy, trong đó phản ánh dấu hiệu cơ bản khác
biệt của một sự vật đơn nhất hay lớp các sự vật đồng nhất. KN là những tri
thức khái quát về những dấu hiệu bản chất và thuộc tính chung nhất của từng
nhóm sự vật, hiện tượng cùng loại; về những mối liên hệ và tương quan tất yếu
giữa các sự vật, hiện tượng khách quan” (Vương Tất Đạt, 1992) [1, tr.108].
KN Sinh học phản ánh các dấu hiệu và thuộc tính bản chất của các cấu
trúc vật chất sống, của các hiện tượng quá trình sống. KN Sinh học còn phản
ánh những mối liên hệ, mối tương quan giữa chúng với nhau.


20

Quan điểm biện chứng xem KN là một trong các hình thức tư duy, phản
ánh sự vận động phát triển của thực tại khách quan. Các KN không phải tồn tại
riêng rẽ và bất biến mà phát triển trong một mối liên hệ với những KN khác.
* Cấu trúc của khái niệm

KN bao giờ cũng có nội hàm và ngoại diên.
Nội hàm của KN là tập hợp những dấu hiệu cơ bản khác biệt (dấu hiệu bản

chất) của các đối tượng được phản ánh trong KN. Ví dụ, nội hàm của KN “đột
biến nhiễm sắc thể” là “sự biến đổi về cấu trúc và số lượng nhiễm sắc thể”.
Ngoại diên của KN là tập hợp tất cả các đối tượng có chứa những dấu
hiệu bản chất được phản ánh trong KN. Ví dụ, ngoại diên của KN “đột biến”
bao gồm cả đột biến gen và đột biến nhiễm sắc thể.
* Đặc tính của khái niệm

- Tính chung: KN là kết quả của quá trình nhận thức đi từ cái đơn nhất
đến cái phổ biến, từ cái riêng đến cái chung bằng con đường khái quát hóa.
Đơn nhất là những dấu hiệu thuộc tính chỉ có ở sự vật, hiện tượng nhất định.
Phổ biến là những dấu hiệu thuộc tính chung có ở nhiều sự vật hay hiện
tượng. Sự tổng hịa các dấu hiệu hoặc thuộc tính chung và bản chất hợp thành
nội dung KN. Như vậy, nội dung KN là sự tổng hợp chứ không phải là một
phép cộng các dấu hiệu.
- Tính bản chất: Trong các dấu hiệu và thuộc tính chung, người ta phân ra
được một số thuộc tính và dấu hiệu bản chất, mà nhờ nó về cơ bản, chúng ta có
thể phân biệt được loại sự vật, hiện tượng này với loại sự vật, hiện tượng khác.
- Tính phát triển: KN khơng phải là điểm xuất phát trong sự vận động của
nhận thức mà còn là tổng kết của q trình vận động đó, nó khơng chỉ là cơng
cụ của tư duy mà cịn là kết quả của quá trình tư duy.
* Mối quan hệ giữa các khái niệm

- Quan hệ đồng nhất: hai KN cùng đối tượng nhưng được phản ánh bằng


21

những thuật ngữ khác nhau.
- Quan hệ lệ thuộc: một KN ít phổ biến hơn nằm trong một KN phổ biến hơn.
- Quan hệ ngang hàng: đây là quan hệ giữa các KN cùng lệ thuộc trong

một KN khác.
- Quan hệ trái ngược: hai KN có nội dung trái ngược nhau, cùng nằm
trong phạm vi một KN khác...
* Phân loại khái niệm

- Căn cứ vào các dấu hiệu của sự vật hiện tượng, người ta chia KN thành
2 loại là KN cụ thể và KN trừu tượng.
+ KN cụ thể là loại KN phải ánh các dấu hiệu của những sự vật hiện
tượng, có thể nhận biết trực tiếp bằng các giác quan; được hình thành trên cơ
sở quan sát, so sánh một nhóm tài liệu trực quan. Ví dụ KN cấu tạo tế bào,
cấu trúc không gian của ADN…
+ KN trừu tượng là loại KN phản ánh các thuộc tính bản chất bên trong
của các sự vật hiện tượng, không thể nhận biết trực tiếp bằng các giác quan
mà phải qua sự phân tích của tư duy trừu tượng. Ví dụ KN mã di truyền, mã
hóa, giải mã…
- Căn cứ vào đối tượng phản ánh, người ta chia KN thành 4 loại đó là KN
sự vật, KN hiện tượng, KN quá trình, KN quan hệ.
1.1.1.2. Sự hình thành khái niệm Sinh học

Dạy học KN nói chung và KN Sinh học nói riêng bao gồm hai q trình
hình thành và phát triển KN [1], [24], [25].
Quá trình hình thành KN nói chung gồm các bước được thể hiện ở sơ đồ
hình 1.1:


22

1. Xác định nhiệm vụ nhận thức
2. Quan sát tài liệu trực quan
(Vật thật, vật tượng hình …)

2. Dựa vào kiến thức đã có để
hình thành KN mới. Định
nghĩa KN.
Diễn dịch

Quy nạp

3. Phân tích dấu hiệu chung
và bản chất. Định nghĩa KN.

3. Cụ thể hóa KN
bằng một ví dụ

4. Đưa KN mới vào hệ thống KN đã có

5. Luyện tập, vận dụng KN
Hình 1.1. Sơ đồ các bước hình thành KN
Bước 1: Xác định nhiệm vụ nhận thức

Muốn giúp HS lĩnh hội, chiếm lĩnh KN một cách tích cực, GV cần giúp
HS xác định được nhiệm vụ nhận thức làm tăng sự hứng thú học tập của HS.
Trong những trường hợp có thể, GV dẫn HS tới KN mới trong quá trình giải
quyết một nhiệm vụ nhận thức nhất định thơng qua việc tạo ra “tình huống có
vấn đề”, nghĩa là tạo mâu thuẫn giữa việc lĩnh hội kiến thức mới với kiến thức
đã có. Vấn đề đưa ra càng gần với thực tiễn đời sống càng có sức hấp dẫn và
kích thích tư duy.
Bước 2: Nhận biết một số dấu hiệu của KN

Với những KN cụ thể, HS có thể nhận biết một số dấu hiệu của KN thông

qua việc quan sát tài liệu trực quan (mẫu vật, tiêu bản, mơ hình, tranh ảnh, thí
nghiệm…) dưới sự hướng dẫn của GV, GV hướng HS vào những dấu hiệu
chủ yếu của KN.


23

Với những KN trừu tượng, HS có thể phải thơng qua sự gợi ý của GV,
GV có thể dựa vào một vài biểu tượng liên quan đã có ở HS hoặc có thể dựa
vào một số KN khác đơn giản, cụ thể hơn để giúp HS nhận biết được dấu hiệu
của KN trừu tượng.
Bước 3: Phân tích dấu hiệu chung và dấu hiệu bản chất của KN

GV có thể sử dụng những câu hỏi gợi ý; HS phải tiến hành các thao tác
tư duy như phân tích, đối chiếu, so sánh để tìm ra được dấu hiệu chung của
nhóm sự vật, hiện tượng nghiên cứu rồi trừu tượng hóa, khái qt hóa để tìm
ra dấu hiệu chung và bản chất của KN.
Tùy mức độ cụ thể hay trừu tượng, đơn giản hay phức tạp của KN mà ở
bước này có sự khái qt hóa cảm tính hay khái qt hóa khoa học, trừu
tượng hóa kinh nghiệm hay trừu tượng hóa lý thuyết. Kết quả của bước này là
định nghĩa KN. Với các KN cụ thể, HS có thể sử dụng lối suy lý quy nạp. Đối
với các KN trừu tượng, HS sử dụng các thao tác khái quát hóa khoa học, trừu
tượng hóa lý thuyết.
Bước 4: Đưa KN mới học vào hệ thống các KN đã có

Bất kỳ một sự kiện, hiện tượng nào trong thực tế cũng không cô lập mà
nằm trong mối quan hệ với các sự kiện, hiện tượng khác. Vì vậy, những KN
phản ánh chúng cũng có mối quan hệ với nhau, tạo thành một hệ thống. Việc
đưa KN vào hệ thống có thể tiến hành ngay khi dẫn tới KN bằng một trình tự
trình bày hợp lý, hoặc ngay sau khi nắm được KN mới bằng cách so sánh với

các KN có quan hệ lệ thuộc, quan hệ ngang hàng hoặc trái ngược nhau... Đối
với một nhóm nhiều KN có liên quan với nhau, việc hệ thống hóa có thể tiến
hành vào cuối chương, dưới dạng bài tập hoặc trong giờ ôn tập trên lớp.
Bước 5: Luyện tập và vận dụng KN

Nắm vững KN có nghĩa là hiểu, nhớ và vận dụng được những KN và sử
dụng nó để lĩnh hội những KN mới. Khi đã nắm vững thì mới giải quyết được


24

những bài tập có tính chất lý thuyết và bài tập mang tính thực hành, hoặc giải
quyết các vấn đề thực tiễn trong đời sống và sản xuất.
Lưu ý, với sự phát triển của xã hội hiện đại, sự bùng nổ thơng tin như
hiện nay thì việc đổi mới PPDH phải đổi mới theo hướng góp phần đắc lực
hình thành năng lực hành động, phát huy tính tích cực, độc lập, sáng tạo của
HS để từ đó bồi dưỡng cho HS phương pháp tự học, hình thành khả năng học
tập suốt đời. Do vậy để nâng cao hiệu quả của quá trình hình thành KN, cần
vận dụng các bước một cách linh hoạt sao cho đạt hiệu quả cao nhất. Với một
số nội dung có thể tổ chức để người học hình dung tổng thể KN đã được học
trong mối quan hệ với các KN sẽ được học (nghĩa là cho người học nhìn thấy
“rừng”) sau đó mới làm rõ hơn các KN trong bài học hoặc chủ đề (nghiên cứu
“cây”). Bằng cách này sẽ giúp người học chủ động hơn trong quá trình học
tập, giúp người dạy dễ dàng xác định được các KN trọng tâm, nên trong giờ
học GV có thể chỉ cần tổ chức dạy cho HS một số KN quan trọng (KN then
chốt), các KN có liên quan còn lại buộc HS phải nỗ lực tự tìm hiểu, tự nghiên
cứu, nhờ đó rèn luyện cho HS tính chủ động sáng tạo hơn trong học tập. Ví
dụ: khi DH chương 1 “Các cơ chế của hiện tượng di truyền biến dị” (SH 12),
nội dung này là sự phát triển có kế thừa các kiến thức DTH ở SH 9 theo
hướng đồng tâm, nâng cao và mở rộng. Hầu hết các KN trong chương 1 HS

đã làm quen ở SH 9 như KN gen, ADN, ARN, nhiễm sắc thể; KN tự sao,
phiên mã, dịch mã; KN đột biến, đột biến gen, đột biến nhiễm sắc thể…, do
vậy một trong những nhiệm vụ quan trọng của GV khi DH chương 1 của SH
12 là tổ chức cho HS phát triển, hoàn thiện và làm rõ hơn các KN ở SH 9. Vì
thế, khi dạy chương 1, có thể dành 1 tiết đầu cho việc hệ thống các KN then
chốt để HS chủ động trong việc ôn tập các nội dung thuộc các KN đã học ở
SH 9 cũng như HS sẽ chủ động hơn trong việc xác định được các nhiệm vụ sẽ
được nghiên cứu trong các giờ học tiếp theo. Việc thiết kế và sử dụng BĐKN


25

“Các cơ chế của hiện tượng di truyền và biến dị” (phụ lục 1.1, 1.7) rất thuận
lợi cho việc hệ thống các KN then chốt này.
1.1.1.3. Sự phát triển khái niệm

Trong DH Sinh học, các KN được hình thành và phát triển theo các hình
thức sau:
* Cụ thể hóa nội dung khái niệm

Nội dung của một KN phức tạp được phân tích ra nhiều yếu tố, nội dung
của sự vật, hiện tượng phản ánh trong KN được khảo sát dần dần dưới nhiều
khía cạnh mới. Nội dung của KN được phân tích thành nhiều yếu tố, nhờ đó
mà HS nắm KN một cách đầy đủ và chính xác.
Ví dụ: Quá trình nhân đơi ADN được phân tích như sau:

+ Các yếu tố tham gia và vai trò của các yếu tố đó.
+ Diễn biến xảy ra gồm tháo xoắn, tách mạch ADN, tổng hợp mạch mới
(tổng hợp mạch liên tục, tổng hợp mạch gián đoạn), nối các đoạn Okazaki,
hình thành 2 ADN “con”…

+ Các nguyên tắc chi phối nhân đôi ADN và ý nghĩa của nhân đơi ADN.
* Hồn thiện nội dung khái niệm

Trong một số trường hợp, vốn kiến thức của HS chưa đủ để nắm KN ở
mức đầy đủ, GV phải hình thành KN ở dạng chưa đầy đủ (nhưng khơng được
sai). Khi HS đã tích đủ vốn kiến thức nhất định, thì sẽ được học KN ở mức độ
chính xác và đầy đủ hơn.
Ví dụ: Khi học quy luật phân li (bài 8 - SH 12), HS hiểu được mối quan

hệ giữa kiểu gen và kiểu hình là một gen quy định một tính trạng, sau đó đến
bài 10 (SH 12) HS hiểu được không phải chỉ có một gen quy định một tính
trạng mà một gen có thể quy định nhiều tính trạng (gen đa hiệu), nhiều gen
tương tác quy định một tính trạng (tương tác gen). Đến bài 14 (SH 12) HS lại
hiểu thêm kiểu gen tương tác với mơi trường mới cho kiểu hình cụ thể. Như