Tài liệu Sử dụng graph vào dạy học địa lí lớp 12 THPT

Đề tài: Sử dụng graph vào dạy học địa lí lớp 12 THPT

PHẦN I: MỞ ĐẦU
I. LƯ DO CHỌN ĐỀ TÀI
1. Xuất phát từ yêu cầu đổi mới phương pháp dạy học hiện nay
Nâng cao chất lượng giáo dục và đào tạo là một mục tiêu quan trọng của sự nghiệp đổi mới giáo dục hiện nay ở nước ta, trong đó đổi mới phương pháp dạy học được coi là một trong những nhiệm vụ chiến lược. Định hướng chung của việc đổi mới phương pháp dạy học là “Đổi mới phương pháp dạy học ở tất cả các cấp và bậc học, kết hợp tốt học với hành, gắn nhà trường và xă hội. Áp dụng các biện pháp dạy học hiện đại để bồi dưỡng cho học sinh những năng lực tư duy sáng tạo, năng lực giải quyết vấn đề”. Với chiến lược là: “Đổi mới và hiện đại hoá phương pháp giáo dục, chuyển từ truyền đạt tri thức thụ động sang hướng dẫn người học chủ động tư duy trong quá tŕnh tiếp cận tri thức, dạy cho người học phương pháp tự học, tự thu nhận thông tin một cách hệ thống và có tư duy phân tích, tổng hợp, phát triển năng lực của mỗi cá nhân; tăng cường tính chủ động, tính tự chủ của học sinh .”[28] Dựa trên quan điểm trên, trong mấy thập kỷ gần đây, các nhà tơm lớ học và các nhà giáo dục học có xu hướng đưa ra những phương pháp khoa học mang tính khái quát cao, có nhiều tiềm năng phát huy cao độ tính tích cực, chủ động và sáng tạo của học sinh để vận dụng trong dạy và học nhiều môn ở nhà trường.
Lư thuyết Graph là một trong những phương pháp khoa học có tính khái quát cao như thế, graph là lí thuyết toán học, nhưng đă được ứng dụng rộng răi trong nhiều ngành khoa học, graph cho phép giáo viên quy hoạch được quá tŕnh dạy học tổng quát cũng như từng mặt của nó, thiết kế tối ưu hoạt động dạy và học, điều khiển hợp lí quá tŕnh này tiến tới công nghệ hoá một cách có hiệu quả quá tŕnh dạy học trong nhà trường theo hướng tích cực hóa hoạt động nhận thức của học sinh. Đây là một hướng nghiên cứu quan trọng trong lí luận dạy nói chung và trong dạy học sinh học nói riêng và đây cũng là một gợi ư để thúc đẩy chúng tôi nghiên cứu, t́m hiểu lí thuyết và ứng dụng lí thuyết này vào dạy học sinh học ở trường THPT. Tuy lƯ thuyết này không phải là vạn năng nhưng chúng ta hy vọng rằng nó sẽ được sử dụng phù hợp với các phương pháp dạy học tích cực khác để đa dạng hoá hoạt động nhận thức và gây hứng thó học tập cho học sinh. Đổi mới phương pháp dạy học trong nhà trường luôn là một đ̣i hỏi cấp bách của thực tiễn giáo dục, việc sử dụng graph vào dạy học sinh học sẽ tạo điều kiện rộng răi để mỗi giáo viên có cơ sở t́m ṭi phương pháp dạy học mới góp phần nâng cao chất lượng dạy học.
2. Xuất phát từ thực trạng dạy và học hiện nay
Giê học sinh học từ trước đến nay vẫn là giảng dạy theo phương pháp truyền thống, học sinh chủ yếu là thụ động trong việc t́m ṭi kiến thức có sẵn nên học sinh thiếu tính tích cực, chưa hứng thó học tập môn này. Đặc biệt, sinh học là môn khoa học gắn bó thiết thực với thực tế nhưng học sinh chưa biết áp dụng kiến thức sinh học vào thực tiễn. Mặt khác, sinh học là môn học nghiên cứu các mối quan hệ của các hệ thống sống ở các cấp độ tổ chức khác nhau từ cấp độ phân tử đến cấp độ sinh quyển, các mối quan hệ này có thể diễn đạt dưới dạng Graph. Do đó, việc nghiên cứu t́m cách đưa các phương pháp dạy học nói chung và phương pháp Graph nói riêng vào dạy học sinh học nhằm phát huy tính tích cực và năng lực học tập của học sinh, tạo cho các em có cơ hội để t́m ṭi độc lập nhận thức và hệ thống hoá kiến thức là hết sức cần thiết với cốt lơi của đổi mới dạy học là hướng tới hoạt động học tập chủ động chống lại thăi quen học tập thụ động của người học. Graph có điểm đặc thù của toán học, nhưng khi sử dụng vào dạy sinh học đă tỏ ra có nhiều ưu điểm nổi trội trong việc rèn luyện tư duy cho học sinh giỳp cỏc em h́nh thành những phẩm chất cơ bản của tư duy, có kĩ năng sử dụng các thao tác tư duy vào học tập và lao động.
3. Xuất phát từ tầm quan trọng của kiến thức sinh thái học trong chương tŕnh sinh học phổ thông.
Sinh thái học với sắc thái môi trường mang tính toàn cầu đang được nhân loại hết sức quan tâm với hiện trạng môi trường và nguồn tài nguyên đang suy giảm nghiêm trọng, nên việc rèn luyện nâng cao ư thức bảo vệ môi trường của mọi người nói chung và học sinh nói riêng là mối quan tâm lớn trong cộng đồng. Hơn nữa, sinh thái học mang tính tầng bậc rơ ràng mà graph lại có điểm mạnh trong việc thể hiện mối quan hệ giữa các yếu tố tầng bậc Êy. V́ vậy sử dụng graph vào dạy học sinh thái học sẽ có nhiều lợi thế. Là một giáo viên dạy môn sinh học ở THPT, tôi rất quan tâm đến vấn đề này, do đó tôi chọn đề tài: “SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP GRAPH TRONG DẠY HỌC PHẦN SINH THÁI HỌC THPT”.
II. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu cơ sở lí thuyết, xây dựng các graph và vận dông vào quá tŕnh dạy bài lờn lớp và bài ôn tập phần sinh thái sinh học líp 12, nhằm tích cực hóa hoạt động học tập của học sinh, qua đó góp phần nâng cao chất lượng hiệu quả của việc dạy và học phần sinh thái học.
III. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
1. Khách thể nghiên cứu
Học sinh líp 12 THPT và giáo viên sinh học ở mét số trường THPT tỉnh Ninh B́nh.
2. Đối tượng nghiên cứu
Lí thuyết Graph, Graph nội dung, vận dụng Graph nội dung vào dạy phần sinh thái học trong chương tŕnh sinh học 12.
IV. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU
1. Hệ thống hoá cơ sở lí luận và thực tiễn của việc sử dụng Graph trong dạy học sinh học.
2. Phân tích nội dung, xác định mục tiêu dạy học phần sinh thái học trong chương tŕnh sinh học 12.
3. Xơy dùng hệ thống Graph trong phần sinh thái học 12.
4. Nghiên cứu, đề xuất sử dông Graph thiết kế giáo án phần sinh thái học 12 cho việc dạy bài mới và bài ôn tập chương.
5. Thực nghiệm sư phạm của việc sử dụng phương pháp Graph trong dạy bài mới, bài ôn tập để đánh giá tính khả thi của giả thiết.
V. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI
Sử dông Graph trong dạy học bài mới và bài ôn tập chương phần sinh thái học trong sinh học 12, qua cỏc khơu của quỏ tỡnh dạy học ở một số trường THPT tỉnh Ninh B́nh.
VI. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC
Nếu sử dụng Graph hợp lí vào cỏc khơu của quá tŕnh dạy học th́ hiệu quả thu nhận tri thức phần sinh thái học sẽ tăng lên.
VII. CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1. Phương pháp nghiên cứu lí thuyết - Nghiên cứu lí thuyết graph, các giáo tŕnh lí luận dạy học, sách giáo khoa và các tài liệu có liên quan.
2. Phương pháp điều tra
- Dự giê, trao đổi trực tiếp với giáo viên, tham khảo ư kiƠn, các giáo án của giáo viên.
3. Phương pháp thực nghiệm:
Tiến hành thực nghiệm điều tra và thực nghiệm sư phạm ở một số trường nhằm:
- Đánh giá mức độ xây dựng graph.
- Kiểm tra, đánh giá hiệu quả của việc vận dụng phương pháp graph vào dạy học.
Các số liệu thu được từ điều tra và thực nghiệm sẽ được xử lí theo thống kê toán học với các tham số đặc trưng (xem phần thực nghiệm).
VIII. ĐÓNG GÓP VÀ ĐIỂM MỚI CỦA ĐỀ TÀI
1. Đề xuất cơ sở lí luận và ứng dông phương pháp Graph trong dạy học phần sinh thái học.
2. Xây dựng hệ thống Graph phần sinh thái học trong sinh học 12.
3. Sử dông Graph vào một số bài lờn lớp và bài ôn tập sinh thái học trong sinh học 12 để nâng cao chất lượng trí dục của học sinh.
4. Xơy dùng một số giáo án dạy phần sinh thái học để thực nghiệm sư phạm và có thể làm tài liệu tham khảo cho giáo viên THPT.
5. Đánh giá hiệu quả của việc sử dụng phương pháp Graph qua thực nghiệm sư phạm.
IX. LỊCH SỬ CỦA VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1. Thế giới
Lí thuyết Graph - c̣n được gọi là lí thuyết sơ đồ được ra đời từ hơn 250 năm trước đây trong quá tŕnh các nhà khoa học nghiên cứu đi t́m lời giải cho các bài toán đố “Bảy cây cầu ở Konigsburg” - Công tŕnh đầu tiên nghiên cứu về lí thuyết graph là của Leonhard Euler - nhà toán học Thụy Sĩ vào năm 1736. Khi mới ra đời lí thuyết này chủ yếu nghiên cứu giải quyết những bài toán có tính chất giải trí và tiêu khiển. Vào thời điểm đú, lớ thuyết graph chỉ là một bộ phận nhỏ của toán học, nó chưa thu hót được sự chú ư của các nhà khoa học nên thành tựu về graph chưa nhiều. Bước nhảy vọt về graph có thể tính từ khoảng cuối thế kỷ XIX, đầu thế kỷ XX, khi các công tŕnh có quan hệ chặt chẽ với lí thuyết graph như tụpụ và lí thuyết tập hợp đă trở thành tâm điểm của nhiều nhà nghiên cứu. Tuy nhiên, lúc đó, lí thuyết graph cũng chỉ mới được coi là có chỗ đứng trong “vương quốc” của toán học. Măi cho đến những năm 30 của thế kỷ XX, khi toán học ứng dụng và lí thuyết đồ thị phát triển mạnh, đặc biệt là lí thuyết đồ thị lần đầu tiên được tŕnh bày một cách đầy đủ và hệ thống trong công tŕnh “Lí thuyết các đồ thị định hướng và vô hướng” của Kơnớc - nhà toỏn học Hungari - xuất bản tại Lộp Zớch năm 1936, thỡ lớ thuyết graph mới được thực sự xem là một ngành toán học riêng biệt [2].
Đến giữa những năm 60 của thế kỷ XX, các thành tựu nghiên cứu về graph mới thu được những thành tựu đáng kể. Năm 1965 - 1966, nhằm mục đích giúp học sinh có được một phương pháp tư duy và tự học mang tính khái quát nhất, đạt hiệu quả cao nhất, nhà sư phạm người Nga L.N.Lanđa đă tiến hành thực nghiệm chuyển hoá phương pháp algụrit của toán học thành phương pháp dạy học chung cho nhiều bộ môn khoa học trong nhà trường. L.N.Lanđa đă cố gắng tạo ra một phương pháp không chỉ áp dụng cho việc dạy môn toán mà c̣n cho nhiều môn, từ khoa học xă hội như Tiếng Nga đến khoa học tự nhiên như Vật lớ, hoỏ học .Dựa vào những quy luật của lí luận dạy học và tơm lớ học, ụng đó t́m cách cải biến phương pháp algorit toán để tạo ra một phương pháp chung phù hợp với việc dạy học trong nhà trường. Kết quả là ụng đó đề xuất được một phương pháp dạy học hết sức có hiệu quả: phương pháp algụrớt. Có thể nói, L.N.Lanđa đă trở thành một trong những người mở ra một hướng đi mới trong việc dạy học, đó là t́m cách chuyển hoá những phương pháp nghiên cứu khoa học mang tính chính xác, khái quát cao thành những phương pháp dạy học có hiệu quả trong nhà trường phổ thông.
Từ thời điểm đó, nhiều nhà khoa học Nga , Đức, Pháp, Thuỵ Sĩ . lần lượt cho ra đời những công tŕnh nghiên cứu về lí thuyết graph và ứng dụng của nó trong mọi mặt của đời sống xă hội hiện đại như: Claude Berge với “Lí thuyết graph và những ứng dụng của nó” - Pari 1967; R.J.Wilson với “Nhập môn lí thuyết Graph”, Matxcơva, 1977; L.Iu Berezina với “Graph và ứng dụng của nú”[2] .Chính những công tŕnh này và tên tuổi của các nhà khoa học có uy tín đú đó tạo nên một diện mạo mới cho lí thuyết graph, đặc biệt là việc đưa lí thuyết này vào ứng dụng trong đời sống xă hội.
Sau L.N.Lan đa, A.M.Xụkhov được nh́n nhận như một trong những người đầu tiên vận dông lí thuyết graph, đặc biệt là những nguyờn lớ về xây dựng một graph định hướng cho việc dạy học. Năm 1965, trong công tŕnh “Về phân tích những mối quan hệ bên trong tài liệu giáo khoa”[56], A.M.Xokhov đă xây dựng một graph cho phần nội dung kiến thức trong tài liệu dựa trờn những cơ sở lí luận khoa học về graph. Ông đă gọi graph lập được là “cấu tróc logic của lời giải thích và kết luận”. Để đưa ra được cấu trúc logic đú ụng đó xuất phát từ quan điểm cho rằng:
- Các khái niệm là phần tử cơ bản hợp thành của một tài liệu giáo khoa.
- Những mối liên hệ bên trong giữa các khái niệm Êy tạo thành một chỉnh thể và cấu trúc của một đoạn tài liệu giáo khoa đó.
- Cấu trúc của tài liệu giáo khoa có thể diễn tả trực quan bằng một graph gọi là “cấu trỳc logớc của tài liệu”.
Để làm rơ quan điểm này, A.M. Xokhov đă h́nh dung mỗi khái niệm như một h́nh chữ nhật có ghi kí hiệu và mối quan hệ giữa các khái niệm đó được đánh dấu bằng những mũi tờn cú chiều đi từ khái niệm trước đến khái niệm sau. Với cách diễn tả như vậy, A.M.Xokhov đă lập ra mét graph mà đỉnh là những khái niệm cơ bản dẫn đến kết luận, c̣n cung graph là những mũi tờn định hướng dẫn từ khái niệm này đến khái niệm kia và cuối cùng dẫn tới kết luận, A.M.Xokhov gọi đó là “công thức cấu tạo của kết luận”, hay nói khác đi đó là công thức graph của một kết luận.
Tiếp tục kết quả nghiên cứu của A.M.Xokhov và mở rộng hơn, công tŕnh “Các phương pháp thí nghiệm của việc giảng dạy hoá học” năm 1967, V.X.Poloxin đó dựng graph để diễn tả trực quan tiến tŕnh một giê dạy học thông qua việc phân tích tiến tŕnh giảng dạy một bài hoá học ở nhà trường phổ thông. Bằng graph, ụng đó chỉ ra tŕnh tự những hành động của thầy và tṛ trong giê học đú, ụng đó xây dựng và mô tả lần lượt các bước trong quá tŕnh dạy học bằng graph trong sự đối chiếu với những tiêu chí thường được dùng để đánh giá chất lượng dạy học như: tính vừa sức, tính trực quan, tớnh khỏi quỏt, .ễng đó tiến hành lập hai graph khác nhau cho bài học “Điện li” trong sách giáo khoa rồi sau đó so sánh, đối chiếu hai graph để rót ra kết luận “Trong graph thứ nhất tất cả các khái niệm và hành động của thầy đều nhằm vào việc nêu bật vai tṛ của nước trong quá tŕnh điện li, c̣n trong graph thứ hai lại chủ yếu chứng minh cho độ dẫn điện của các chất”. Nh­vậy, với những graph khác nhau lập cho cùng một nội dung bài học sẽ dẫn đến những cách dạy học khác nhau và từ đó hiệu quả giê học cũng sẽ khác nhau.
Và cho tới thời điểm này, ở nhiều nước khác nhau trên thế giới, các công tŕnh nghiên cứu về graph cũng như t́m hiểu và ứng dụng graph trong dạy học ở tất cả các bộ môn- cả khoa học tự nhiên và khoa học xă hội xuất hiện ngày càng nhiều với số lượng ngày càng lớn với chất lượng ngày càng sâu sắc.
2. Trong nước:
Ở Việt Nam, giáo sư Nguyễn Ngọc Quang là nhà sư phạm đầu tiên nghiên cứu việc vận dụng lí thuyết graph vào dạy học nói chung và dạy hoá học nói riêng. Ngay từ những năm 70 của thế kỷ XX, ụng đó bắt đầu tiến hành thực nghiệm việc đưa lí thuyết graph vào dạy học mét số bộ môn trong nhà trường nh­ : Địa lớ, Hoỏ học, Vật lí, . Kết quả thực nghiệm trong nhiều năm cho phép ông kiểm chứng để làm sáng tỏ và khẳng định những ưu thế nổi bật của graph trong dạy học so với những phương pháp khác. Vào năm 1979, ông đă cho xuất bản công tŕnh: “Lí luận dạy học - khoa học về trí dục và dạy học”[35] như một tuyên ngôn cho việc “t́m cách vận dụng những phương pháp thâm nhập khoa học (như thực nghiệm, dự đoán, mô h́nh hoỏ, algụrit, sơ đồ mạng, .) vào thực tiễn dạy học ở trường phổ thông”[35] . Sau đó. Năm 1981, ông công bố bài báo “Phương pháp graph trong dạy học”; năm 1983 với bài “Sự chuyển hóa phương pháp khoa học thành phương pháp dạy học” như minh hoạ và làm sáng rơ hơn cho việc sử dụng graph trong dạy học mà ụng đó đưa ra trong công tŕnh đầu tiên của ḿnh. Ông viết “Trong thời đại cách mạng khoa học - kĩ thuật hiện nay, có nhiều phương pháp của một số khoa học đang được vận dụng có hiệu quả trong hầu hết các khoa học khác và chúng trở thành những công cụ thâm nhập khoa học nói chung. Chẳng hạn nh­ mô h́nh hoỏ, lớ thuyết graph, lí thuyết algorit, .Tại sao những phương pháp đó lại không thể trở thành những phương pháp dạy học ở nhà trường chúng ta? .”. [38]
Theo ông, sở dĩ có thể chuyển graph của lí thuyết toán thành graph trong dạy học là v́ graph có ưu thế đặc biệt trong việc mô h́nh hoá cấu trúc của các hoạt động từ đơn giản đến phức tạp, hơn nữa, “ngụn ngữ” graph có tính khái quát, trừu tượng vỡ nú thể hiện được toàn bộ các yếu tố của một chỉnh thể trong mối liên hệ chằng chịt, ràng buộc lẫn nhau giữa các mặt của đối tượng nghiên cứu, lại vừa có tính trực quan, cô thể vỡ nú có thể biểu đạt cái khái quát, trừu tượng bằng một sơ đồ minh hoạ rơ ràng. Tới năm 1987, trong bài viết “Phương pháp graph dạy học” ông tiếp tục khẳng định “Dạy học theo graph nội dung, giáo viên có được một định hướng rơ rệt, nắm chắc những điều cơ bản, không sa vào những điều thứ yếu, vụn vặt. Học theo graph nội dung, học sinh dễ dàng định hướng vào cái cơ bản, theo dơi được sự phát triển logic của vấn đề, dùa vào đó để tự lực tái hiện những chi tiết, những chứng minh và sẽ sử dụng sách giáo khoa có hiệu quả và thông minh hơn”.[41]
Năm 1984, trên cơ sở tiếp thu những thành tựu nghiên cứu khoa học của GS Nguyễn Ngọc Quang, nhà giáo Phạm Tư đó cú “Dùng graph nội dung của bài lờn lớp để dạy học chương “Nitơ - Phốt pho” ở líp 11 trường THPH”[53]. Đây là công tŕnh đầu tiên t́m hiểu một cách sâu sắc việc sử dụng graph để dạy học. Trong đó, tác giả đă tŕnh bày khá đầy đủ những cơ sở lí luận của việc chuyển hoá từ phương pháp nghiên cứu khoa học thông qua việc xử lí sư phạm để trở thành phương pháp dạy học. Trong công tŕnh nghiên cứu của ḿnh, tác giả đă đề ra ba nhiệm vụ:
1 - Nghiên cứu việc dùng graph với tư cách là một phương pháp giảng dạy hoá học.
2 - Xây dựng quy tŕnh áp dụng phương pháp graph qua tất cả cỏc khơu của quá tŕnh dạy học mụn Hoỏ học.
3 - Đánh giá hiệu quả của phương pháp graph trong dạy học Hoá học.
Sau đó, vào năm 2003, TS Phạm Tư đă cho công bố liên tiếp hai bài báo: “Dạy học bằng phương pháp graph góp phần nâng cao chất lượng giê giảng” và “Dạy học bằng phương pháp graph góp phần nâng cao chất lượng học tập, tự học” nhằm mục đích khẳng định hiệu quả của graph trong việc nâng cao chất lượng dạy học và đổi mới phương pháp dạy học. Khi bàn đến việc tự học, tự t́m ṭi kiến thức của học sinh, tác giả cho rằng: “Ở học sinh sự thành thạo của kĩ năng sử dụng graph trong học tập chính là đặc trưng cho chất lượng lĩnh hội nội dung bản chất của bài học”. Trên cơ sở quan niệm đó, tác giả đó cú những đề xuất cụ thể trong việc rèn luyện kĩ năng và kiểm tra đánh giá việc sử dụng graph trong học tập của học sinh.
Như vậy, tác giả Phạm Tư đó gúp thờm một tiếng nói khẳng định tính hiệu quả của việc sử dụng graph trong dạy học và công tŕnh là một bằng chứng xác nhận tính khả thi của việc chuyển hoá phương pháp nghiên cứu khoa học thành phương pháp dạy học trong nhà trường.
Năm 2000, Phạm Thị My với “Ứng dụng lí thuyết graph xây dựng và sử dụng sơ đồ để tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học sinh học ở THPT” (luận văn thạc sỹ). Trong đó, tác giả đă chú ư đến việc xây dựng các sơ đồ về các nội dung kiến thức, phân loại sơ đồ dùa vào tiêu chí nội dung kiến thức trong chương tŕnh sinh học phổ thông và đưa ra một số biện pháp sử dụng sơ đồ.
Năm 2002, Phạm Minh Tâm đă nghiên cứu “Sử dông graph vào dạy học địa lớ lớp 12 THPT”. Trong đó, tác giả đă xác lập một hệ thống các graph dạy học địa lí 12 và bước đầu đề xuất một số cách thức cơ bản để áp dụng hệ thống này vào thực tiễn dạy học nhằm nâng cao chất lượng giê dạy học.
Năm 2003, Vũ Thị Thu Hoài với “Sử dông phương pháp graph kết hợp với một số biện pháp nâng cao chất lượng giê ôn tập tổng kết Hoá học líp 10 THPT” (luận văn thạc sỹ). Trong đó, tác giả đă chú ư đến việc thiết kế các graph nội dung và graph phương pháp các bài ôn tập - tổng kết và đề ra một số biện pháp thực hiện nâng cao chất lượng bài ôn tập tổng kết.
Năm 2004, Nguyễn Thị Ban nghiên cứu “ Sử dông Graph trong dạy học Tiếng Việt cho học sinh THCS”. Trong đó, tác giả đă xây dựng quy tŕnh lập graph nội dung bài học và sử dụng graph đó trong nhà trường dưới các dạng bài lí thuyết và ôn tập trong việc luyện tập thực hành, các quy tŕnh phù hợp với đặc điểm môn học và dễ sử dụng để giáo viên có thể thực hiện thuận lợi trong giờ lờn lớp.
Năm 2005, Nguyễn Phóc Chỉnh đă nghiên cứu “Nâng cao hiệu quả dạy học giải phẫu sinh lƯ người ở THCS bằng áp dụng phương pháp Graph”, tác giả đă thiết kế được các graph nội dung và graph hoạt động, từ đó thiết kế hệ thống graph nội dung dạy học giải phẫu sinh lƯ người. Ông cũng đă đưa ra được một số h́nh thức sử dụng graph trong dạy học giải phẫu sinh lƯ người nâng cao chất lượng dạy môn học.
Năm 2007, Vơ Thị Bích Thuỷ với “Các biện pháp rèn luyện kỹ năng diễn đạt nội dung trong quá tŕnh tổ chức hoạt động tự lực nghiên cứu SGK Sinh học 11”. Tỏc giả đă diễn đạt nội dung ở sách giáo khoa sinh học 11 thành một số dạng ngôn ngữ khác nhau, trong đó có sơ đồ logic dạng bản đồ khái niệm (thực chất chính là graph), trên cơ sở đó vận dụng vào quy tŕnh tổ chức hoạt động tự lực nghiên cứu sách giáo khoa để rèn luyện kỹ năng diễn đạt nội dung.
Bên cạnh những công tŕnh kể trên, các bài viết về việc sử dụng graph trong việc dạy học trong những năm gần đây ở nước ta đó cú những bước chuyển nhất định. Các vấn đề nghiên cứu trở nên phong phú, đa dạng và nhiều màu sắc hơn, đội ng̣ tác giả ngày một đông đảo hơn. Nếu như ban đầu lí thuyết graph chủ yếu được ứng dụng trong giảng dạy mụn Hoỏ học th́ nay việc áp dụng lí thuyết này đă mở rộng ra nhiều môn khoa học khác nhau được dạy trong nhà trường, các tác giả đó dựng lớ thuyết toán học này trong nhiều bộ môn khác nhau. Tiêu biểu như: Nguyễn Ngọc Quang với “Phương pháp graph trong dạy học, khái niệm về phương pháp dạy học”; Phạm Văn Tư với “Dạy học bằng phương pháp graph góp phần nâng cao chất lượng học tập tự học” và “Dùng graph trong giảng dạy hoá học ở trường THPT”; Phạm Minh Tâm với “Dùng sơ đồ để phát huy tác dụng của SGK trong dạy học Địa lí”; Phạm Thị My với “Phương pháp sơ đồ hoá trong giảng dạy Sinh học”; Nguyễn Phóc Chỉnh với “Sử dông graph nhằm tích cực hoá hoạt động nhận thức của học sinh trong dạy học sinh thái học” .
Nh­ vậy, chúng ta thấy việc vận dụng lí thuyết graph vào quá tŕnh dạy học ở Việt Nam từ lâu đă được các nhà giáo dục học quan tâm nghiên cứu và đưa nó vào thực tế giảng dạy. Tuy nhiên đến nay việc sử dụng graph để dạy học vẫn chưa được ứng dụng ở diện rộng và chưa thực sự trở thành phương pháp dạy học phổ biến, đặc biệt là trong môn sinh học. Ở môn Sinh học nghiên cứu về graph có thể nói mới chỉ có thầy Nguyễn Phóc Chỉnh là người đầu tiên nghiên cứu và vận dụng lí thuyết graph để soạn giảng từng phần kiến thức bài giảng sinh học cụ thể và đơy là những gợi mở góp phần cho chúng tôi định hướng bắt đầu cũng như hiểu biết khái quát về graph và sử dụng nó để dạy học trong nhà trường. Như vậy, việc sử dụng graph vào dạy học sinh học nhằm nâng cao chất lượng học tập của học sinh không c̣n là một vấn đề mới mẻ, nhưng để cụ thể hoá phương pháp này trong giảng dạy sinh học và ứng dụng nó, triển khai nă trong việc dạy học sinh học ở diện rộng là vấn đề cần được tiếp tục nghiên cứu.
Để hoàn thành luận văn của ḿnh, chúng tôi đă t́m hiểu và kế thừa có sáng tạo những nghiên cứu trên và tất cả các nghiên cứu đú đă góp phần quan trọng gợi mở định hướng cho chóng tôi chọn đề tài này. Hơn thế nữa, tất cả các nghiên cứu đú đó góp phần quan trọng tạo nên nội dung luận văn này, giúp chúng tôi có điều kiện nh́n lại một số vấn đề cũ có liên quan.
Mặt khác, trong sè con đường mới đi tới một giê dạy học sinh học chất lượng cao th́ graph cũng là một con đường để đa dạng hóa hoạt động nhận thức và gây hứng thó cho cả giáo viên và học sinh.
Như vậy, trờn cỏi nền chung Êy, chúng tôi nghiên cứu và đề xuất thêm vấn đề mới, triển khai những vấn đề đặt ra trong nội dung luận văn. Với đề tài đó lựa chọn này, chúng tôi mong muốn được góp phần vào việc cải tiến phương pháp dạy học nói chung và phương pháp dạy học sinh học nói riêng một cách có hiệu quả.
X. CẤU TRÚC CỦA LUẬN ÁN
Ngoài phần mở đầu và kết luận, luận văn cũn cú 3 chương:
Chương I: Khái quát về lí thuyết graph và việc vận dụng phương pháp Graph vào quá tŕnh dạy học ở trường THPT.
Chương II: Xây dựng và sử dông Graph vào dạy học phần sinh thái học 12.
Chương III: Thực nghiệm sư phạm.





PHẦN II: NỘI DUNG
Chương I
KHÁI QUÁT VỀ LÍ THUYẾT GRAPH VÀ VIỆC VẬN DỤNG PHƯƠNG PHÁP GRAPH VÀO QUÁ TR̀NH DẠY HỌC
Ở TRƯỜNG THPT HIỆN NAY
I. Khái quát về lí thuyết Graph:
Khi mới xuất hiện, Graph là một thuật ngữ toán học được hiểu là một tập hợp hữu hạn các điểm (các đỉnh) cùng với tập hợp các đoạn đường cong hay thẳng (các cạnh) nhưng đến thời điểm hiện nay, Graph đă được sử dụng rộng răi và trở thành tên gọi chung, khá quen thuộc của nhiều ngành khoa học. Ở nước ta, trong nhiều công tŕnh nghiên cứu khoa học, các nhà khoa học thường sử dụng tên gọi GRAPH theo cách phiên âm và viết là Graph thay cho cách dịch định nghĩa, chuyển nghĩa như đó dựng trước đây. Chữ Graph được dịch nghĩa là sơ đồ hay mạng, mạch. Trong nhà trường phổ thông, cách gọi sơ đồ thường được hiểu là: “h́nh vẽ quy ước nhằm mô tả một đặc trưng nào đó của sự vật hay một quá tŕnh”[3] .Do đó, cách gọi sơ đồ hay mạng, mạch có phần nào đó gần gũi, quen thuộc hơn đối với giáo viên và học sinh, nhưng lại chưa thật chặt chẽ về mặt khoa học, bởi v́ không phải bất ḱ một sơ đồ nào cũng được gọi là graph, mà chỉ có một số trong đó được gọi như vậy. Vớ dụ nh­ sơ đồ h́nh sin dưới đây không phải là một graph.

[TABLE=align: left]
[TR]
[TD][/TD]
[/TR]
[TR]
[TD][/TD]
[TD][/TD]
[/TR]
[/TABLE]







Tương tù nh­ vậy, sơ đồ sau cũng không phải là một graph:







Cách gọi sơ đồ graph (gọi tắt là graph) là cách gọi có phần xa lạ đối với giáo viên v́ đây là cách phiên âm tiếng nước ngoài, chưa được quen với việc dạy học trong nhà trường. Tuy nhiên, cách dùng tên gọi graph lại thuận lợi hơn trong công việc nghiên cứu và nú giỳp cỏc nhà khoa học có được một cách hiểu chung và thống nhất cho cùng mét tên gọi, việc nghiên cứu sẽ trở nên hiệu quả hơn. Chính v́ vậy, trong luận văn, chúng tôi cũng xin được dùng từ graph mà các nhà nghiên cứu thường sử dụng mà không dịch nghĩa chuyển sang tiếng Việt. C̣n trong giảng dạy ở nhà trường phổ thông, giáo viên vẫn có thể dùng tên gọi sơ đồ mạng thay cho tên gọi graph được dùng trong nghiên cứu khoa học.
I.1. Khái niệm “graph”:
Trong nhiều t́nh huống, chúng ta thường vẽ những sơ đồ gồm những điểm biểu thị cho đối tượng được xem xét và đường nối các điểm với nhau tượng trưng cho mét quan hệ nào đó giữa các đối tượng - đú chớnh là các graph. Ví dụ: với 5 đối tượng A, B, C, D, E th́ ta có thể biểu diễn mối quan hệ giữa chóng nh­ sau:

Hoặc:

Những sơ đồ như trờn chính là graph. Mỗi điểm biểu thị đối tượng A, B, C, D, E khi đi vào graph sẽ lập thành một đỉnh của graph, cũn cỏc đoạn nối từng cặp đỉnh đó sẽ lập thành cung của graph, như đoạn nối cặp đỉnh A và B sẽ lập thành cung AB, C và D sẽ tạo thành cung CD, bất kể đường tạo cung đó cong hay thẳng.
Như vậy, theo cách hiểu của lí thuyết toán, graph là một tập hợp số lượng hữu hạn các đỉnh và cung có đầu mót tại các đỉnh đó, mỗi cạnh nối 2 đỉnh khác nhau được nối bằng nhiều nhất là một cạnh.
Xét một đỉnh graph, số cạnh tới đỉnh gọi là bậc (degree) của đỉnh. Các cạnh của graph thẳng hay cong, dài hay ngắn, các đỉnh ở vị trí nào đều không phải là điều quan trọng mà điều cơ bản là graph có bao nhiêu đỉnh, bao nhiêu cạnh và đỉnh nào được nối với đỉnh nào.
Tuy nhiên, nếu ta chỉ dừng ở số lượng các đỉnh để đánh giá bản chất của graph, để đánh giá sự khác nhau của hai graph th́ chưa đủ, bởi số lượng đỉnh của hai graph có thể bằng nhau, nhưng mối quan hệ giữa các đỉnh của hai graph có thể lại không giống nhau. Nếu trong graph này, đỉnh này chỉ quan hệ với một đỉnh khác, trong khi đó ở graph kia, đỉnh này lại quan hệ với hai hay ba đỉnh khỏc thỡ bản chất của hai graph đó sẽ khác nhau.
Vớ dô:
A B A C


C D B D
Graph 1 Graph 2
Ở ví dụ này, hai graph có số lượng đỉnh như nhau, đều gồm bốn đỉnh, nhưng ở graph 1, đỉnh A có quan hệ chỉ với đỉnh C và D, trong khi đó ở graph 2 đỉnh A lại có quan hệ với cả ba đỉnh B, D và C. Như vậy, bậc ở đỉnh A của hai graph này là khác nhau nên bản chất của hai graph cũng sẽ khác nhau.
Bên cạnh yếu tố các đỉnh cũn cú tập hợp các cung. Cung có thể biểu diễn tự do hơn đỉnh, có thể là một đoạn thẳng, có thể là một đường gấp khúc hay một đường cong, cung cũng có thể dài, ngắn, to nhỏ, đậm nhạt khác nhau. Nhưng dù biểu diễn kiểu nào đi chăng nữa cũng không làm thay đổi bản chất của graph. Cái làm cho graph thay đổi là trong graph có bao nhiêu cung và cung đó nối đỉnh nào với nhau. Bản chất của graph được xác định bằng số lượng các cung và đặc điểm của đỉnh tạo nên cung Êy. Điều này đă cho thấy rằng, thay đổi số lượng cung của một graph hoặc thay đổi đỉnh tạo cung của một graph, chóng ta sẽ làm thay đổi bản chất của graph đó.
Với hai graph nào đó, thoạt nh́n ta có thể tưởng như chúng giống nhau nhưng thực ra nếu phân tích về bản chất của hai graph đó ta lại nhận ra chúng rất khác nhau, bởi tuy có số lượng cung có thể giống nhau nhưng các cung lại được tạo ra bởi các đỉnh khỏc nhau.Vớ dụ: