Tài liệu Xây dựng và sử dụng bản đồ khái niệm để dạy học phần di truyền và biến dị sinh học 9

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC VINH CAO THỊ LAN PHƢƠNG XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BẢN ĐỒ KHÁI NIỆM ĐỂ DẠY HỌC PHẦN DI TRUYỀN VÀ BIẾN DỊ SINH HỌC 9 Chuyên nghành: Lý luận và phƣơng pháp dạy học môn Sinh học Mã số: 60.14.01.11 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. TS. NGUYỄN ĐÌNH NHÂM Nghệ An – 2014 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận văn này là công trình nghiên cứu của riêng tôi, đƣợc thực hiện dƣới sự hƣớng dẫn khoa học của Thầy PGS. TS. Nguyễn Đình Nhâm. Các số liệu và kết quả nghiên cứu đƣợc trình bày trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận văn Cao Thị Lan Phƣơng ii LỜI CẢM ƠN Trong quá trình nghiên cứu, thực hiện đề tài, tôi luôn nhận đƣợc sự chỉ bảo, hƣớng dẫn, giúp đỡ, động viên của Quý thầy giáo, cô giáo, đồng nghiệp, bạn bè và ngƣời thân. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo hƣớng dẫn khoa học: PGS. TS. Nguyễn Đình Nhâm đã tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ để tôi hoàn thành luận văn này. Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn đến Quý thầy giáo, cô giáo khoa Sinh học trƣờng Đại học Vinh đã tận tình đóng góp ý kiến, giúp tôi hoàn thiện luận văn. Xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu, Phòng đào tạo Sau đại học trƣờng Đại học Vinh; Phòng Tổ chức Cán bộ trƣờng Đại học Sài Gòn; Ban Giám Hiệu trƣờng THCS Nguyễn Hữu Thọ cùng tập thể giáo viên giảng dạy môn Sinh học của Phòng GD & ĐT Quận 7 – Thành phố Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện thuận lợi, hổ trợ, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Xin cảm ơn tất cả các đồng nghiệp, bạn bè và ngƣời thân đã luôn bên cạnh, động viên tôi trong quá trình thực hiện đề tài. Xin chân thành cảm ơn! Nghệ An, tháng 6 năm 2014 Tác giả Cao Thị Lan Phƣơng iii MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ ii MỤC LỤC ................................................................................................................. iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................v DANH MỤC CÁC BẢNG........................................................................................ vi DANH MỤC CÁC HÌNH ........................................................................................ vii MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 Chƣơng 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI .............................7 1.1. Cơ sở lí luận của việc xây dựng và sử dụng BĐKN trong dạy học .................7 1.1.1. Sự hình thành và phát triển KN trong dạy học Sinh học ...........................7 1.1.2. Bản đồ khái niệm .....................................................................................10 1.1.3. Lịch sử nghiên cứu về BĐKN .................................................................26 1.2. Cơ sở thực tiễn của việc xây dựng và sử dụng bản đồ khái niệm ..................23 1.2.1. Đối tƣợng và địa bàn khảo sát .................................................................23 1.2.2. Nội dung và phƣơng pháp khảo sát .........................................................23 1.2.4. Kết quả khảo sát.......................................................................................23 KẾT LUẬN CHƢƠNG I.......................................................................................30 Chƣơng 2. XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG BẢN ĐỒ KHÁI NIỆM TRONG DẠY HỌC PHẦN DI TRUYỀN VÀ BIẾN DỊ - SINH HỌC 9 THCS .........................31 2.1. Phân tích cấu trúc phần Di truyền và biến dị, Sinh học 9 ..............................31 2.2. Nội dung kiến thức khái niệm chƣơng II, III và IV phần Di truyền và biến dị, Sinh học 9 ..............................................................................................................34 2.3. Xây dựng bản đồ khái niệm phần Di truyền và biến dị Sinh học 9 ...............35 2.3.1. Các nguyên tắc xây dựng BĐKN ............................................................35 iv 2.3.2. Quy trình xây dựng BĐKN......................................................................39 2.3.3. Công cụ xây dựng BĐKN – phần mềm Cmap Tools ..............................44 2.3.4. Hệ thống các bản đồ khái niệm chƣơng 2, 3 và 4 phần Di truyền và Biến dị Sinh học 9 ......................................................................................................45 2.4. Sử dụng BĐKN trong dạy học phần Di truyền và biến dị, SH 9 ...................46 2.4.1. Biện pháp cung cấp BĐKN hoàn chỉnh...................................................46 2.4.2. Biện pháp cung cấp BĐKN khuyết .........................................................49 2.4.3. Biện pháp cung cấp BĐKN câm ..............................................................54 2.4.4. Biện pháp tự xây dựng BĐKN ................................................................58 KẾT LUẬN CHƢƠNG 2 ......................................................................................62 Chƣơng 3. THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM ..............................................................63 3.1. Mục đích thực nghiệm sƣ phạm .....................................................................63 3.2. Nội dung thực nghiệm sƣ phạm .....................................................................63 3.3. Tiêu chí và phƣơng pháp đánh giá hiệu quả thực nghiệm .............................63 3.4. Tiến trình thực nghiệm sƣ phạm ....................................................................64 3.4.1. Tổ chức thực nghiệm ...............................................................................64 3.4.2. Kiểm tra, thu số liệu.................................................................................65 3.5. Kết quả thực nghiệm ......................................................................................66 3.5.1. Kết quả về mặt định lƣợng ......................................................................66 3.5.2. Kết quả về mặt định tính ..........................................................................72 KẾT LUẬN CHƢƠNG 3 ......................................................................................72 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................73 A. KẾT LUẬN ......................................................................................................73 B. KIẾN NGHỊ ......................................................................................................73 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................75 PHỤ LỤC .................................................................................................................77 v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ 1 BĐKN Bản đồ khái niệm 2 ĐC Đối chứng 3 GD & ĐT Giáo dục và Đào tạo 4 GV Giáo viên 5 HS Học sinh 6 KN Khái niệm 7 KT Kiểm tra 8 NST Nhiễm sắc thể 9 Nxb Nhà xuất bản 10 PPDH Phƣơng pháp dạy học 11 SGK Sách giáo khoa 12 SH Sinh học 13 TN Thực nghiệm 14 THCS Trung học cơ sở 15 THPT Trung học phổ thông vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Kết quả khảo sát tình hình sử dụng một số PPDH ...................................24 Bảng 1.2. Kết quả khảo sát nhận thức của học sinh .................................................25 Bảng 2.1. Cấu trúc, nội dung phần Di truyền và biến dị, Sinh học 9 .......................31 Bảng 2.2. Kiến thức khái niệm chƣơng II, III và IV phần Di truyền và biến dị ......34 Bảng 2.3. Các BĐKN đã xây dựng trong chƣơng II, III, IV phần Di truyền và biến dị, Sinh học 9.............................................................................................................45 Bảng 2.4. Danh sách các khái niệm và từ nối về đột biến cấu trúc NST .................55 Bảng 2.5. Danh sách các khái niệm và từ nối về các loại biến dị ............................56 Bảng 3.1. Thống kê điểm các bài kiểm tra ...............................................................66 Bảng 3.2. Tần suất (%) điểm kiểm tra trắc nghiệm (10 phút) ..................................66 Bảng 3.3. Tần suất hội tụ tiến điểm kiểm tra trắc nghiệm (10 phút) ........................67 Bảng 3.4. So sánh các thông số đặc trƣng về điểm kiểm tra trắc nghiệm (10 phút) 68 Bảng 3.5. Tần suất (%) điểm kiểm tra tự luận (1 tiết) ..............................................69 Bảng 3.6. Tần suất hội tụ tiến điểm kiểm tra tự luận (1 tiết) ....................................70 Bảng 3.7. So sánh các thông số đặc trƣng về điểm kiểm tra tự luận (1 tiết) ............71 vii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Hình ảnh minh họa 4 dạng BĐKN phân chia theo hình dạng ..................11 Hình 1.2. BĐKN “Bộ Nhiễm sắc thể”......................................................................12 Hình 1.3. BĐKN tổng quát về “Biến dị” ..................................................................13 Hình 1.4. BĐKN “Giảm phân”.................................................................................14 Hình 1.5. BĐKN “Nguyên phân” .............................................................................15 Hình 1.6. BĐKN “ARN” (dạng bản đồ hoàn chỉnh) ................................................16 Hình 1.7. BĐKN “Prôtêin” (dạng bản đồ khuyết hổn hợp) .....................................17 Hình 1.8. BĐKN “Đột biến cấu trúc nhiễm sắc thể” (dạng bản đồ câm) ................18 Hình 1.9. Cấu trúc của bản đồ tƣ duy .......................................................................20 Hình 2.1. BĐKN về các bƣớc xây dựng BĐKN ......................................................41 Hình 2.2. BĐKN “Nguyên phân”(dạng bản đồ hoàn chỉnh) ....................................47 Hình 2.3. BĐKN về “Các cơ chế di truyền NST” (dạng bản đồ hoàn chỉnh) ..........49 Hình 2.4. BĐKN “ADN” (dạng bản đồ khuyết) ......................................................50 Hình 2.5. BĐKN “ADN” (dạng bản đồ hoàn chỉnh)................................................51 Hình 2.6. BĐKN “Cơ chế dịch mã” (dạng bản đồ khuyết) ......................................52 Hình 2.7. BĐKN “Đột biến gen” (dạng bản đồ khuyết) ..........................................53 Hình 2.9. BĐKN “Đột biến cấu trúc nhiễm sắc thể” (dạng bản đồ câm) ................54 Hình 2.10. Một số dạng đột biến cấu trúc NST ........................................................55 Hình 2.11. Cấu trúc BĐKN tổng quát về “Biến dị” (dạng bản đồ câm) ..................57 Hình 2.12. BĐKN “Cơ chế NST xác định giới tính ở ngƣời” .................................59 Hình 2.13. BĐKN “Quá trình phát sinh giao tử ở động vật” ...................................61 Hình 3.1. Biểu đồ tần suất điểm kiểm tra trắc nghiệm (10 phút) .............................66 Hình 3.2. Đồ thị tần suất hội tụ tiến điểm kiểm tra trắc nghiệm (10 phút) ..............67 Hình 3.3. Biểu đồ tần suất điểm kiểm tra tự luận (1 tiết) .........................................69 Hình 3.4. Đồ thị tần số hội tụ tiến điểm kiểm tra tự luận (1 tiết) .............................70 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài 1.1. Xuất phát từ yêu cầu cấp thiết của việc đổi mới phƣơng pháp dạy học trong trƣờng phổ thông hiện nay. Trong những thập kỷ gần đây, Sinh học hiện đại đang phát triển mạnh mẽ và đang có sự xâm nhập ngày càng mạnh mẽ của các phƣơng pháp nghiên cứu, quan điểm lý thuyết của các khoa học khác nhau. Sự phát triển của nội dung khoa học Sinh học cả về số lƣợng và chất lƣợng đòi hỏi tất yếu phải có sự đổi mới về giáo dục Sinh học phổ thông. Việc thực hiện đổi mới giáo dục Sinh học phổ thông đòi hỏi phải đổi mới đồng bộ từ mục tiêu, nội dung, phƣơng pháp, phƣơng tiện dạy học đến cách thức đánh giá kết quả dạy học, trong đó khâu đột phá là đổi mới phƣơng pháp dạy học. Mục đích của việc đổi mới PPDH ở trƣờng phổ thông là thay đổi lối dạy học truyền thụ một chiều, nặng về vấn đề truyền đạt kiến thức sang dạy học theo “PPDH tích cực” nhằm giúp HS phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo, rèn luyện thói quen, khả năng tự học, tinh thần hợp tác, kĩ năng vận dụng kiến thức vào những tình huống khác nhau trong học tập và trong thực tiễn; tạo niềm tin, niềm vui, hứng thú trong học tập; làm cho “Học” là quá trình kiến tạo; HS tìm tòi, khám phá, phát hiện, luyện tập, khai thác và xử lí thông tin, phát hiện ra vấn đề, giải quyết đƣợc các vấn đề đặt ra…; HS tự hình thành hiểu biết, năng lực và phẩm chất của mình; tổ chức hoạt động nhận thức cho HS; dạy cho HS cách tìm ra chân lí; chú trọng hình thành các năng lực (tự học, sáng tạo, hợp tác…); dạy phƣơng pháp và kĩ thuật lao động khoa học; dạy cách học - Học để đáp ứng những yêu cầu của cuộc sống hiện tại và tƣơng lai, học những điều cần thiết, bổ ích cho bản thân HS và cho sự phát triển xã hội. 1.2 Xuất phát từ những ƣu điểm của bản đồ khái niệm (BĐKN). Khái niệm vừa là kết quả vừa là phƣơng tiện của tƣ duy. Quá trình nhận thức của con ngƣời thực chất là quá trình hình thành và sử dụng KN. Vì vậy, dạy và học KN là vấn đề cốt lõi của quá trình dạy học. Trong dạy học, không chỉ chú ý đến hình thành và phát triển các KN riêng lẻ mà cần phải quan tâm đến cả một hệ thống KN liên quan với nhau. Chính sự xác lập các 2 mối quan hệ logic và liên tục trong sự hình thành hệ thống KN là cơ sở của sự hình thành thế giới quan khoa học. Đối với bộ môn sinh học, kiến thức cơ bản nhất là hệ thống các KN, các quy luật sinh học liên hệ chặt chẽ với nhau đƣợc hình thành và phát triển theo một trật tự logic. Việc phân loại và sắp xếp các KN sinh học thành hệ thống là rất quan trọng. Với khối kiến thức rất lớn nhƣ vậy, HS cần coi trọng việc nắm vững bản chất cốt lõi của KN thì kiến thức mà HS lĩnh hội đƣợc mới có tính hệ thống, HS có thể nắm vững, nhớ lâu và vận dụng chúng vào các bài tập hay giải quyết các tình huống trong thực tiễn đời sống. Một trong những biện pháp để hệ thống đƣợc các KN là xây dựng BĐKN. BĐKN có tác dụng kết nối các thông tin mới và các thông tin đã có. BĐKN có thể tiến hành ở nhiều mức độ khác nhau, ở nhiều khâu khác nhau trong quá trình dạy học, đồng thời cũng rèn luyện cho HS cách hệ thống hoá các kiến thức. 1.3. Xuất phát từ nội dung của phần di truyền và biến dị, Sinh học 9. Sinh học là một môn học nghiên cứu các đối tƣợng sống, các hiện tƣợng di truyền và biến dị ở sinh vật. Nội dung phần Di truyền và biến dị (Sinh học 9) chủ yếu là kiến thức về quá trình, cơ chế nên mang tính khái quát, trừu tƣợng khá cao ở cấp vi mô hoặc vĩ mô và có mối liên hệ với nhau. Bên cạnh đó, kiến thức KN phần Di truyền và biến dị lại rất nhiều và cốt lõi. Cho nên, trong một số trƣờng hợp phải hƣớng dẫn HS lĩnh hội kiến thức KN bằng tƣ duy trừu tƣợng (phân tích, tổng hợp, so sánh…) dựa vào các thí nghiệm mô phỏng, các sơ đồ, các BĐKN… Do đó BĐKN là một kênh chuyển tải thông tin cụ thể, trực quan, chi tiết, vừa có tính khách quan, trừu tƣợng và vừa có tính hệ thống cao trong dạy học sinh học nói chung và dạy học phần Di truyền và biến dị - Sinh học 9 nói riêng. Sử dụng BĐKN trong dạy học sẽ góp phần phát triển khả năng nhận thức của học sinh, góp phần nâng cao chất lƣợng dạy học Sinh học 9. Xuất phát từ những lí do trên, chúng tôi chọn đề tài: "Xây dựng và sử dụng Bản đồ khái niệm để dạy học phần Di truyền và biến dị, Sinh học 9". 2. Mục tiêu nghiên cứu Xây dựng và sử dụng BĐKN để tổ chức các hoạt động nhận thức cho học sinh trong dạy học phần Di truyền và biến dị - Sinh học 9, nhằm góp phần nâng cao chất luợng dạy học môn Sinh học ở trƣờng THCS. 3 3. Nhiệm vụ nghiên cứu - Nghiên cứu cơ sở lý luận của việc xây dựng và sử dụng BĐKN trong dạy học sinh học nói chung và dạy học phần Di truyền và biến dị, Sinh học 9 nói riêng. - Điều tra tình hình sử dụng BĐKN trong dạy học Sinh học ở một số trƣờng THCS tại quận 7, Tp. HCM. - Phân tích cấu trúc, nội dung kiến thức phần Di truyền và biến dị để làm cơ sở cho việc xây dựng và sử dụng BĐKN. - Xác định quy trình xây dựng BĐKN và trên cơ sở đó xây dựng hệ thống BĐKN để dạy học phần Di truyền và biến dị, Sinh học 9. - Xác định quy trình sử dụng BĐKN trong các khâu của dạy học nhƣ: Khâu dạy bài mới; khâu củng cố, ôn tập; khâu kiểm tra - đánh giá. - Thiết kế một số giáo án thực nghiệm sử dụng BĐKN để dạy học phần Di truyền và biến dị, Sinh học 9. - Thực nghiệm sƣ phạm để đánh giá hiệu quả và tính khả thi của việc xây dựng và sử dụng BĐKN trong dạy học phần Di truyền - biến dị, nhằm nâng cao chất lƣợng dạy học Sinh học 9. 4. Đối tƣợng và khách thể nghiên cứu - Đối tƣợng nghiên cứu: Quy trình xây dựng và sử dụng BĐKN phần Di truyền và biến dị, Sinh học 9. - Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy – học phần Di truyền và biến dị - Sinh học 9 bằng cách xây dựng và sử dụng BĐKN. 5. Phạm vi nghiên cứu Xây dựng và sử dụng BĐKN để dạy học chƣơng II, chƣơng III, chƣơng IV phần Di truyền và biến dị, Sinh học 9. 6. Phƣơng pháp nghiên cứu 6.1. Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết - Nghiên cứu đƣờng lối, chủ trƣơng, chính sách giáo dục của Đảng và Nhà nƣớc thông qua các Văn kiện, Nghị quyết của Quốc hội, Chính phủ, Luật giáo dục, các nghị quyết của Bộ giáo dục… - Nghiên cứu các tài liệu lý luận dạy học, đặc biệt là các tài liệu liên quan đến hƣớng nghiên cứu “Xây dựng và sử dụng BĐKN trong dạy học”. - Nghiên cứu các kiến thức khoa học Sinh học về Di truyền và biến dị. 4 - Nghiên cứu nội dung chƣơng trình phần Di truyền và biến dị, Sinh học 9. - Nghiên cứu các vấn đề liên quan trực tiếp đến việc sử dụng BĐKN đã đƣợc nghiên cứu, công bố trên các luận án, luận văn, khóa luận, sách, báo… làm cơ sở cho việc xây dựng và sử dụng BĐKN để dạy học phần Di truyền và biến dị, Sinh học 9. 6.2. Phƣơng pháp chuyên gia Khi xây dựng và sử dụng BĐKN để dạy học, chúng tôi không ngừng trao đổi với thầy hƣớng dẫn và những chuyên gia giỏi về lĩnh vực nghiên cứu để có định hƣớng cho việc nghiên cứu đề tài. Trao đổi trực tiếp với các đồng nghiệp có kinh nghiệm để làm cơ sở hoàn thiện các BĐKN đã xây dựng. 6.3. Phƣơng pháp điều tra Sử dụng các phƣơng pháp nhƣ điều tra bằng phiếu hỏi, tham khảo giáo án, dự giờ dạy của một số GV dạy môn Sinh học 9 để: - Tìm hiểu tình hình GV sử dụng các phƣơng pháp dạy học nói chung và tình hình sử dụng BĐKN trong dạy học KN Sinh học nói riêng. - Tìm hiểu nhận thức của HS về vai trò và hiệu quả của việc sử dụng BĐKN trong dạy học. 6.4. Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm Đây là phƣơng pháp quan trọng nhằm đánh giá vai trò của BĐKN và hiệu quả sử dụng nó trong quá trình dạy học. Thực nghiệm sƣ phạm đƣợc tiến hành ở 3 trƣờng THCS tại Quận 7, TP. HCM. - Trƣờng THCS Hoàng Quốc Việt. - Trƣờng THCS Trần Quốc Tuấn. - Trƣờng THCS Nguyễn Hữu Thọ. Thực nghiệm đƣợc bố trí theo phƣơng án TN song song. Ở mỗi trƣờng, chúng tôi chọn 2 lớp khối 9 gồm 1 lớp TN và 1 lớp ĐC, 2 lớp này tƣơng đƣơng nhau về số lƣợng, thành phần, trình độ, kết quả học tập của HS, đƣợc cùng một GV giảng dạy, đồng đều về thời gian, nội dung kiến thức và bài kiểm tra đánh giá. Tại mỗi trƣờng, mỗi lớp đƣợc tiến hành giảng dạy TN 4 bài thuộc chƣơng III, chƣơng IV phần Di truyền và biến dị trong 4 tiết, trong đó mỗi bài đƣợc dạy theo 2 giáo án khác nhau: - Ở lớp TN sẽ đƣợc dạy theo giáo án thiết kế (có sử dụng BĐKN). 5 - Ở lớp ĐC dạy theo giáo án thƣờng (theo phƣơng pháp mà GV đang dùng, không sử dụng BĐKN). Sau mỗi bài học thực nghiệm, tiến hành kiểm tra đánh giá kiến thức HS ở nhóm lớp TN và lớp ĐC với cùng một đề kiểm tra đã thiết kế, với cùng thời gian. Trong quá trình thực nghiệm, chúng tôi thảo luận với GV bộ môn Sinh học (dạy thực nghiệm) ở các trƣờng để thống nhất nội dung và phƣơng pháp giảng dạy. 6.5. Phƣơng pháp thống kê toán học Sử dụng một số công thức toán học thống kê để xử lí các kết quả điều tra và thực nghiệm sƣ phạm:  Trung bình cộng: X = 1  X i ni n  Phƣơng sai: S2 = 1 X i  X 2 ni  n 1 Khi có 2 giá trị trung bình gần nhƣ nhau cần đo mức độ phân tán của các số liệu quanh giá trị trung bình cộng, sự phân tán đó đƣợc mô tả bởi độ lệch chuẩn:  Độ lệch chuẩn S (đo mức độ phân tán của số liệu quanh giá trị trung bình):  1  Xi  X n 1 S=  n 2 i S cho biết mức độ phân tán quanh giá trị X , S càng bé độ phân tán càng ít.  Sai số trung bình cộng: m= S n Khi có hai số trung bình cộng khác nhau, độ lệch chuẩn khác nhau thì phải xét đến hệ số biến thiên (Cv) - biểu thị mức độ biến thiên.  Hệ số biến thiên: Trong đó: Cv = 0 - 10% Cv(%) = S 100% X : Dao động nhỏ, độ tin cậy cao. Cv = 10 - 30% : Dao động trung bình. Cv = 30 - 100% : Dao động lớn, độ tin cậy nhỏ. Kiểm định độ tin cậy (td) sai khác giữa 2 giá trị trung bình, phản ánh kết quả của phƣơng án thực nghiệm và đối chứng.  td = X1  X 2 S12 S 22  n1 n2 6 Trong đó: Xi: Giá trị của từng điểm số (theo thang điểm 10). ni: Số bài có điểm Xi. X 1 , X 2 : Điểm số trung bình của 2 phƣơng án: thực nghiệm và đối chứng. n1, n2: Số bài trong mỗi phƣơng án. S12 và S 22 là phƣơng sai của mỗi phƣơng án. Sau khi tính đƣợc td ta so sánh với giá trị t đƣợc tra trong bảng phân phối Student với mức ý nghĩa  = 0,05 và bậc tự do f = n1+ n2 - 2. Nếu td  t: Sự khác nhau giữa X 1 và X 2 là có ý nghĩa thống kê. Nếu td  t: Sự khác nhau giữa X 1 và X 2 là không có ý nghĩa thống kê. 7. Giả thuyết khoa học Nếu các BĐKN phần Di truyền và biến dị (Sinh học 9) đƣợc xây dựng và sử dụng một cách hợp lý thì sẽ góp phần nâng cao chất lƣợng dạy học bộ môn Sinh học ở trƣờng THCS. 8. Dự kiến những đóng góp của đề tài - Xác định đƣợc cơ sở lí luận và cơ sở thực tiễn cho việc xây dựng và sử dụng BĐKN trong dạy học phần Di truyền và biến dị, Sinh học 9. - Xác định đƣợc quy trình xây dựng BĐKN và đề xuất biện pháp sử dụng BĐKN trong các khâu của quá trình dạy học nhằm nâng cao chất lƣợng dạy học phần Di truyền và biến dị, Sinh học 9. - Xây dựng hệ thống gồm 19 BĐKN về kiến thức chƣơng II, chƣơng III, chƣơng IV phần Di truyền và biến dị, Sinh học 9. 9. Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu, phần kết luận và kiến nghị, nội dung chính của luận văn gồm 3 chƣơng: Chƣơng 1: Cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài. Chƣơng 2: Xây dựng và sử dụng BĐKN trong dạy học phần Di truyền và biến dị, Sinh học 9. Chƣơng 3: Thực nghiệm sƣ phạm. 7 Chƣơng 1. CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1. Cơ sở lí luận của việc xây dựng và sử dụng BĐKN trong dạy học 1.1.1. Sự hình thành và phát triển KN trong dạy học Sinh học Đối với bộ môn Sinh học, kiến thức cơ bản nhất là hệ thống các KN, các quá trình, các quy luật Sinh học liên hệ chặt chẽ với nhau, đƣợc hình thành và phát triển theo một trật tự logic. Thực chất kiến thức về quá trình sinh học cũng là loại kiến thức KN, nó phản ánh một chuỗi các sự kiện, hiện tƣợng liên tiếp xảy ra theo một trình tự chặt chẽ, có tính định hƣớng. 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 tƣợng và mối liên hệ bản chất giữa các sự vật hiện tƣợng [1]. Việc sắp xếp, phân loại các KN thành hệ thống rất quan trọng đối với cả HS và GV trong quá trình dạy học Sinh học. Vì vậy việc giảng dạy các KN không 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 đƣợc tƣ 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 Khái niệm là hình thức của tƣ 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 tƣợng cùng loại; về những mối liên hệ và tƣơng quan tất yếu giữa các sự vật, hiện tƣợng [1]. Khái niệm Sinh học phản ánh các dấu hiệu và thuộc tính bản chất của các cấu trúc vật chất sống, của các hiện tƣợng, quá trình sống. KN Sinh học còn phản ánh những mối liên hệ, mối tƣơng quan giữa chúng với nhau. Quan điểm biện chứng xem KN là một trong các hình thức tƣ 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 Mỗi khái niệm cho ta biết hai mặt của 1 loại sự vật hiện tƣợng, đó chính là nội hàm và ngoại diên của KN. + Nội hàm của KN là tập hợp những thuộc tính bản chất của một loại đối tƣợng. 8 + Ngoại diên của KN là phạm vi của những đối tƣợng có chung dấu hiệu bản chất đã đƣợc phản ánh vào KN đó. Ví dụ: Nội hàm của KN “Đột biến nhiễm sắc thể” là sự biến đổi về cấu trúc và số lƣợng NST. Ngoại diên của KN “Đột biến nhiễm sắc thể” là bao gồm cả đột biến cấu trúc NST và đột biến số lƣợng NST (gồm đột biến dị bội và đột biến đa bội).  Đặc tính của khái niệm - Tính chung: Khái niệm 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 đƣờng khái quát hóa. Đơn nhất là những dấu hiệu thuộc tính chỉ có ở sự vật, hiện tƣợng nhất định. Phổ biến là những dấu hiệu thuộc tính chung có ở nhiều sự vật hay hiện tƣợng. Sự tổng hòa các dấu hiệu hoặc thuộc tính chung và bản chất hợp thành nội dung KN. Nhƣ 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, ngƣời ta phân ra đƣợc một số thuộc tính và dấu hiệu bản chất, mà nhờ nó về cơ bản, chúng ta có thể phân biệt đƣợc loại sự vật, hiện tƣợng này với loại sự vật, hiện tƣợng khác. - Tính phát triển: Khái niệm không phải là điểm xuất phát trong sự vận động của nhận thức mà còn là tổng kết của quá trình vận động đó, nó không chỉ là công cụ của tƣ duy mà còn là kết quả của quá trình tƣ duy.  Quan hệ giữa các khái niệm - Quan hệ đồng nhất: Hai KN cùng đối tƣợng nhƣng đƣợc phản ánh bằng 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: Là quan hệ giữa các KN cùng lệ thuộc trong một KN khác. - Quan hệ trái ngược: Hai KN có nội dung trái ngƣợc nhau, cùng nằm trong phạm vi một KN khác. 1.1.1.3. Sự phát triển khái niệm  Tại sao phải phát triển khái niệm: Trong dạy học, các KN khoa học không đƣợc hình thành đầy đủ ngay 1 lúc mà phải đƣợc phát triển tuần tự từ bài này sang bài khác, từ chƣơng này sang chƣơng khác, nhất là đối với các KN đại cƣơng. Sở dĩ nhƣ vậy là vì: + Số lƣợng KN mà HS phải lĩnh hội thì nhiều, nội dung các KN đó lại phức tạp mà trình độ kiến thức, năng lực của các em ở từng lớp thì có hạn. 9 + Sự phát triển KN đi đôi với vốn tri thức, năng lực trí tuệ và sự phát triển thế giới quan khoa học của HS. + Mặt khác chƣơng trình học tập đƣợc triển khai dần dần từ lĩnh vực này sang lĩnh vực khác. Do vậy, nội dung KN ngày càng đổi mới, cụ thể hóa, chính xác hóa, hơn nữa HS ngày càng đƣợc tiếp xúc với các KN mới.  Các hình thức phát triển khái niệm - Cụ thể hóa nội dung KN: Nội dung sự vật, hiện tƣợng đƣợc phản ánh trong KN đƣợc khảo sát dần dần dƣới nhiều khía cạnh mới. Nội dung của một KN phải đƣợc phân tích thành nhiều yếu tố để HS nắm vững KN một cách đầy đủ, chính xác. Ví dụ: Khái niệm “Đột biến gen” (SH 9) đƣợc phân tích thành những yếu tố sau: + Bản chất của hiện tƣợng đột biến gen là những biến đổi đột ngột trong cấu trúc của gen liên quan tới một hoặc một số cặp nuclêôtit. + Đặc điểm biểu hiện của đột biến gen là loại biến đổi riêng lẻ, không định hƣớng. + Nguyên nhân phát sinh đột biến gen: Đột biến gen xảy ra do ảnh hƣởng phức tạp của điều kiện môi trƣờng trong và ngoài cơ thể tới phân tử ADN, xuất hiện trong điều kiện tự nhiên hoặc do con ngƣời gây ra. + Cơ chế phát sinh đột biến gen: Do sự rối loạn trong quá trình tự sao chép của phân tử ADN. - Chỉnh lí nội dung khái niệm: Kiến thức của nhân loại ngày một tăng lên, mà chƣơng trình lại có hạn, hơn nữa HS chƣa đủ kiến thức cơ sở để nắm ngay KN một cách đầy đủ, cho nên đôi khi phải hình thành KN ở dạng chƣa hoàn toàn chính xác và đến khi có đầy đủ điều kiện thì phải chỉnh lí cho KN chính xác hơn. Ví dụ: Khi học chƣơng I “Các thí nghiệm của Menđen” (SH 9), HS hiểu: Gen qui định tính trạng. Khi học chƣơng II “ADN và gen” (SH 9), HS hiểu: Gen là một đoạn ADN mang thông tin qui định cấu trúc của một loại prôtêin, từ đó biểu hiện thành tính trạng của cơ thể  Thông qua prôtêin, gen qui định tính trạng. Khi học đến chƣơng IV “Biến dị” (SH 9), HS lại hiểu thêm cùng một kiểu gen có thể phản ứng thành nhiều kiểu hình khác nhau tuỳ thuộc vào điều kiện môi trƣờng. Hay nói cách khác, gen qui định tính trạng còn phụ thuộc vào điều kiện môi trƣờng. - Hình thành khái niệm mới: 10 + Trong nghiên cứu khoa học cùng với sự xuất hiện những lĩnh vực mới là sự xuất hiện các KN mới. + Trong dạy học SH, mỗi lần chuyển sang một phân môn mới, HS lại đƣợc tiếp xúc với những KN mới. + Trong khoa học, các KN mới xuất hiện thƣờng không phải bằng con đƣờng phủ định hoàn toàn cái cũ mà chủ yếu bằng sự chỉnh lí giới hạn của KN cũ. Ví dụ: Trong chƣơng I (SH 9), khái niệm “biến dị” đƣợc hiểu là hiện tƣợng con sinh ra khác với bố mẹ và khác nhau giữa chúng, về sau đƣợc hiểu đầy đủ và chính xác hơn biến dị gồm có: Biến dị không di truyền (thƣờng biến) và biến dị di truyền (đột biến, biến dị tổ hợp…). Nhƣ vậy, đối với bộ môn Sinh học, kiến thức cơ bản là hệ thống các KN. Vì vậy, việc giảng dạy các KN nhằm giúp HS hiểu, nắm vững nội hàm và ngoại diên của KN, đồng thời giúp HS biết cách hệ thống các KN đã biết với các KN mới hình thành. Việc xây dựng và sử dụng BĐKN trong dạy học giúp cho quá trình hình thành và phát triển KN của HS có hiệu quả [1, 8, 9, 16]. 1.1.2. Bản đồ khái niệm 1.1.2.1. Định nghĩa về bản đồ khái niệm  Định nghĩa bản đồ khái niệm Bản đồ khái niệm (Concept map) là công cụ dạng sơ đồ, là một dạng hình vẽ có cấu trúc không gian hai chiều, dùng để sắp xếp và trình bày kiến thức. BĐKN bao gồm các KN và các đƣờng nối chỉ mối quan hệ giữa các KN. Các KN thƣờng đƣợc đóng khung trong các hình tròn, elip hay các hình chữ nhật. Mối quan hệ giữa các KN đƣợc thể hiện dƣới dạng đƣờng nối giữa hai KN, đƣờng nối đại diện cho mối quan hệ giữa các KN có gắn nhãn nhằm miêu tả rõ ràng hơn mối quan hệ đó. Nhãn thƣờng là từ nối hay các cụm từ nối, định rõ mối quan hệ giữa hai KN. Những KN đƣợc sắp xếp theo trật tự logic, mỗi KN là một nhánh của bản đồ. Nhƣ vậy, BĐKN bao gồm các “nút” tƣợng trƣng cho các KN, các từ nối cùng các đƣờng liên kết tƣợng trƣng cho mối quan hệ giữa các KN tƣơng ứng với các “đỉnh” và các “cung” trong lý thuyết Graph.  Đặc điểm của bản đồ khái niệm Phần cốt lõi của BĐKN là mệnh đề. Mệnh đề là sự phát biểu về sự vật hay sự kiện nào đó diễn ra một cách tự nhiên hoặc nhân tạo. Mệnh đề gồm hai KN (hoặc 11 nhiều hơn) nối với nhau bởi một đƣờng nối có nhãn nhằm tạo nên lời phát biểu có ý nghĩa (mệnh đề). Những mệnh đề là nhân tố làm cho BĐKN khác với các tổ chức tƣơng tự khác. Từ nằm trên đƣờng nối là các từ nối hay cụm từ nối, định rõ mối quan hệ giữa hai KN. Phần nhãn lớn của các KN là một danh từ, mặc dù đôi khi chúng ta sử dụng các kí hiệu nhƣ + hay % và đôi khi là sử dụng một cụm từ. BĐKN thƣờng có cấu trúc thứ bậc, KN chung, tổng quát nhất đƣợc xếp ở đỉnh của bản đồ, các KN cụ thể hơn đƣợc sắp xếp một cách có hệ thống ở bên dƣới. Cấu trúc thứ bậc đối với từng lĩnh vực kiến thức riêng biệt cũng phụ thuộc vào bối cảnh mà kiến thức đó đƣợc áp dụng hay xem xét. Vì thế, để xây dựng đƣợc BĐKN tốt nhất chúng ta cần phải tìm đƣợc câu hỏi trọng tâm (focus question). Đặc trƣng quan trọng khác của BĐKN là đƣờng nối ngang (cross-links). Đƣờng nối này thể hiện mối quan hệ giữa các KN trong những lĩnh vực khác nhau của BĐKN. Trong sự tạo thành kiến thức mới, các đƣờng nối thƣờng biểu trƣng cho sự sáng tạo trong việc tiếp thu tri thức của HS. BĐKN có thể có những ví dụ đặt ở cuối KN, đƣợc bao quanh bởi hình tròn, hình elip, hình chữ nhật có nét vẽ đứt. 1.1.2.2. Các dạng bản đồ khái niệm đƣợc sử dụng trong dạy học hiện nay  Phân loại dựa theo hình dạng bản đồ Dựa vào hình dạng bản đồ có các loại BĐKN sau (Hình 1.1). BĐKN hình nhện BĐKN tiến trình BĐKN phân cấp BĐKN hệ thống Hình 1.1. Hình ảnh minh họa 4 dạng BĐKN phân chia theo hình dạng 12 - BĐKN hình nhện: là BĐKN có một KN trung tâm, xung quanh là những KN bổ sung (Hình 1.2). Hình 1.2. BĐKN “Bộ Nhiễm sắc thể”