Ứng dụng công nghệ thông tin và phương pháp Graph trong đổi mới phương pháp dạy học sinh học

Công nghệ thông tin hỗ trợ đổi mới phương pháp dạy học 64 64 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ PHƯƠNG PHÁP GRAPH TRONG ĐỔI MỚI PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC SINH HỌC ThS. PHAN THỊ LOAN Phó trưởng khoa Mầm non ThS. NGUYỄN THỊ NGUYỆT ÁNH 1. Đặt vấn đề Đất nước Việt Nam đang trong thời kì hội nhập. Để thành công trên con đường hội nhập đó, chúng ta rất cần những con người có năng lực, bản lĩnh, sáng tạo, biết chia sẻ, hợp tác, sẵn sàng thích ứng trong môi trường năng động. Hơn bất cứ ngành nghề nào khác, giáo dục phải là lá cờ đầu của mỗi quốc gia trong đổi mới nhận thức và tư duy. Nghị quyết Trung ương 2 khóa VIII đã chỉ ra rằng “giáo dục và đào tạo là quốc sách hàng đầu, là động lực thúc đẩy, là điều kiện cơ bản để thực hiện các mục tiêu kinh tế, xã hội, xây dựng và bảo vệ đất nước”. Thực tế này đòi hỏi ngành Giáo dục phải đổi mới một cách toàn diện về mục tiêu, nội dung, phương pháp và hình thức tổ chức thực hiện. Đặc biệt cần chú ý đổi mới mạnh mẽ phương pháp dạy học theo hướng phát huy tính tích cực, chủ động, tư duy sáng tạo của người học nhằm đáp ứng nhu cầu về đào tạo nguồn nhân lực hiện nay. Bên cạnh đó, sự bùng nổ về công nghệ thông tin vừa là thời cơ, vừa là thách thức đối với ngành Giáo dục Việt Nam. Làm thế nào để đối tượng người học có thể cập nhật một lượng thông tin lớn là một câu hỏi khó. Bên cạnh việc tìm ra một phương pháp dạy học nhằm đạt hiệu quả cao thì việc bồi dưỡng kĩ năng chọn lọc, xử lí và biểu đạt thông tin là vấn đề đặt ra cấp thiết đối với mỗi giáo viên trong sự nghiệp đổi mới giáo dục hiện nay. Trong quá trình dạy học, kĩ năng khái quát hóa, sơ đồ hóa kiến thức có một vị thế quan trọng. Nó là tiền đề cho sự sáng tạo và phát triển tư duy. Sử dụng công nghệ thông tin kết hợp với phương pháp Graph trong đổi mới phương pháp dạy học các học phần thuộc môn Sinh học là việc làm cần thiết trong thực tế dạy học tại các trường Đại học và Cao đẳng hiện nay. Đó là lý do chúng tôi chọn đề tài “Ứng dụng công nghệ thông tin, kết hợp với phương pháp Graph trong đổi mới phương pháp dạy học Sinh học” để nghiên cứu và trình bày trong bài viết này. 2. Về lý thuyết Graph 2.1. Vài nét về lý thuyết Graph Trong toán học, lí thuyết Graph là một khoa học độc lập và có thể ứng dụng nhưng ít phổ biến. Graph gồm tập hợp các đỉnh và cung. Số lượng và trật tự sắp xếp của đỉnh và cung có ý nghĩa lớn trong biểu đạt nội dung. Có hai dạng Graph là Graph định hướng (có đỉnh đầu và đỉnh cuối) và Graph vô hướng (không có đỉnh đầu và đỉnh cuối) Công nghệ thông tin hỗ trợ đổi mới phương pháp dạy học 65 65 Ví dụ: Trong dạy học người ta quan tâm nhiều đến Graph định hướng. Việc chuyển Graph toán học sang các Graph dạy học đã được ứng dụng nhiều trong các môn học như: Hóa học, Vật lí, Văn học, Địa lí, Tâm lí, Kĩ thuật, Quân sự, Sinh học...và đã được nhiều tác giả nghiên cứu. Trong bài viết này, chúng tôi xin trình bày một số dạng Graph trong dạy học Sinh học (được thay thế các đỉnh bằng hình ảnh) nhằm tăng hiệu quả tính trực quan. Phương trình biến đổi Graph có những thay đổi cho phù hợp với đối tượng môn học song tuân theo nguyên tắc chung, trong sinh học sự biến đổi như sau: Phương pháp Phương pháp Graph toán học Graph sinh học 2.2. Những ưu thế của Graph trong dạy học Sinh học Cũng như với các môn học khác, khi sử dụng trong dạy học Sinh học, Graph có những ưu thế sau: - Graph cho phép kiểm tra dễ dàng tính chính xác của nội dung kiến thức. - Dạy theo Graph nội dung, giảng viên sẽ đi sâu được vào nội dung chính, bản chất vấn đề, tránh sa vào những nội dung vụn vặt, hướng bài học theo nội dung và kế hoạch đã định sẵn - Ngôn ngữ của Graph là một ngôn ngữ đặc biệt vừa mang tính trực quan, cụ thể vừa có tính khái quát, trừu tượng cao. - Khi thiết lập được một sơ đồ cho phương pháp, giảng viên và sinh viên tìm ra được mặt bản chất, mối liên hệ tiềm ẩn giữa các kiến thức. Đây là điều kiện cần thiết để giảng viên và sinh viên tránh tư duy siêu hình. - Graph giúp sinh viên không phải ghi chép máy móc nội dung của giáo trình mà phát huy được khả năng tìm tòi, sáng tạo. - Dựa vào hình thức kiểm tra Graph của sinh viên để giảng viên sửa chữa, củng cố tri thức đồng thời phát hiện quy luật, trình độ phát triển trí tuệ của sinh viên. - Trong cấu trúc Graph bao giờ cũng tồn tại hai mặt: mặt tĩnh là cấu tạo bên ngoài của nó, mặt động là logic phát triển của hoạt động. Nó cho phép đề xuất nhiều Y Graph vô hướng A B E D C F Graph định hướng A B C D Công nghệ thông tin hỗ trợ đổi mới phương pháp dạy học 66 66 phương pháp khác nhau của một hành động làm cho Graph trở thành một công cụ thuận tiện cao trong con đường biểu hiện nội dung. - Dựa trên Graph, sinh viên có được những kĩ năng như: Tái hiện, suy luận logic, tư duy công nghệ - thẩm mỹ. - Kĩ thuật học tập theo Graph của sinh viên có tác dụng tăng tính khoa học trong việc học tập đồng thời tiết kiệm tối đa bộ nhớ. - Graph giúp sinh viên thâu tóm kiến thức nhanh chóng và độ bền vững của kiến thức cao. Tuy nhiên, Graph cũng có những hạn chế nhất định trong dạy học. Chẳng hạn, nó không cho phép đi sâu vào nội dung kiến thức và không phải nội dung nào cũng có thể Graph được. Muốn lập được Graph, giảng viên và sinh viên phải cần có kiến thức sâu rộng và bao quát. Nếu chỉ học dựa vào Graph mà không có những kiến thức bổ trợ thì sinh viên đạt trình độ dưới trung bình sẽ khó nắm bắt được nội dung. Thế nhưng, xét cho cùng đây cũng chính là ưu thế của Graph vì nó buộc sinh viên phải phải luôn tìm tòi và người giảng viên phải biết kết hợp chúng với các phương pháp dạy học khác để tăng hiệu quả giảng dạy. 2.3. Phương pháp xây dựng một Graph 2.3.1. Nguyên tắc xây dựng Graph Khi xây dựng một Graph, giảng viên cần chú ý đến các nguyên tắc sau: - Graph phải đảm bảo tính chính xác Nội dung trình bày trong Graph phải là nội dung chính xác để đảm bảo độ tin cậy về tri thức. Tuy nhiên độ rộng của tri thức phụ thuộc vào đối tượng tiếp nhận tri thức đó. Chính vì vậy, có thể có trường hợp một Graph thiếu sót (không chính xác) đối với bậc đại học, cao đẳng chúng lại hợp lí với bậc phổ thông. - Graph phải đảm bảo tính khoa học Tính khoa học được thể hiện ở sự sắp xếp các đỉnh và cung sao cho có hệ thống, dễ hiểu, dễ trình bày. - Graph phải đảm bảo tính sư phạm Nguyên tắc này phản ánh mối quan hệ giữa dạy và học. Sơ đồ được xây dựng phải giúp tổ chức được hoạt động đồng thời dễ nhớ, dễ hiểu. - Graph phải đảm bảo tính phù hợp Nguyên tắc này thể hiện ở độ phức tạp và độ rộng có sự phù hợp với lứa tuổi. - Graph phải đảm bảo tính thẩm mỹ Thể hiện ở sự cân đối và hợp lí. Có thể sử dụng màu sắc, hình ảnh động thay thế chữ viết sao cho vừa phải, đẹp mắt, giúp người học tập trung sự chú ý. Công nghệ thông tin hỗ trợ đổi mới phương pháp dạy học 67 67 2.3.2. Quy trình xây dựng Graph * Quy trình chung: * Quy trình cụ thể: + Thiết lập đỉnh - Chọn kiến thức chốt tối thiểu cần và đủ. - Mã hóa kiến thức bằng kí hiệu (còn gọi sơ đồ). - Bố trí các đỉnh trên mặt phẳng. + Thiết lập nội dung: Nối các đỉnh bằng các cung định hướng thể hiện mối quan hệ các dữ kiện. 3. Kết hợp phương pháp Graph với các phần mềm công nghệ thông tin trong dạy học Sinh học 3.1. Vai trò của CNTT và phương pháp Graph khi ứng dụng trong dạy học Sinh học Trong dạy học Sinh học việc sử dụng công nghệ thông tin là một việc làm thiết thực, vì công nghệ thông tin đã giúp mô phỏng các quá trình, cơ chế sinh học một cách dễ dàng và trực quan. (đặc biệt là sử dụng phần mềm MS PowerPoint). Khi ứng dụng các phần mềm CNTT trong dạy học Sinh học, cần thực hiện các thao tác sau: + Sơ đồ hóa kiến thức bằng kênh hình, kênh chữ. + Vào mạng Internet để tìm, chọn những hình ảnh thích hợp đưa vào sơ đồ, bài dạy, sơ đồ hóa những kiến thức cần dạy và chuẩn bị các hình ảnh minh họa. Điều này sẽ tạo sự dễ hiểu, dễ nhớ và gây hứng thú cũng như cụ thể hóa kiến thức cho người học. + Sử dụng các phần mềm trong dạy học để minh họa. Trên thực tế, các dạng sơ đồ và hình ảnh nêu trên đã được chúng tôi thiết kế rải rác trong các học phần thuộc bộ môn Sinh học (như Sinh lí thực vật, Giải phẫu Sinh lí người, Phòng bệnh và đảm bảo an toàn, Kiến thức cơ bản về Tự nhiên - Xã hội...). Tuy nhiên do những điểm hạn chế nhất định của sơ đồ nên chúng tôi đã thiết kế thêm các câu hỏi nhằm khai thác triệt để mối quan hệ giữa các yếu tố nội dung nhằm mở rộng kiến thức vốn rất cô đọng từ sự biểu đạt của sơ đồ. Chuyển thành Graph bài Lập Graph nội dung Tổ chức hoạt động Triển khai Tổng kết, kiểm tra bằng graph Công nghệ thông tin hỗ trợ đổi mới phương pháp dạy học 68 68 3.2. Cách xây dựng một Graph và tổ chức hoạt động cho sinh viên với sự hỗ trợ của công nghệ thông tin 3.2.1. Sơ đồ hóa bằng kênh chữ: (dùng trong dạy học học phần Giải phẫu sinh lí người) Chương 3 : Hệ tuần hoàn máu và bạch huyết Sơ đồ thành phần và chức năng các thành phần của máu Quy ước: BC: bạch cầu PƯ: phản ứng MT: môi trường V/C: vận chuyển Màu xanh: thể hiện cấu trúc Màu vàng thể hiện chức năng BC môno ◘BC limpho Hồng cầu Bạch cầu Tiểu cầu Vận chuyển CO2 Vận chuyển O2 và CO2 Cân bằng BC ưa axit BC ưa kiềm BC trung tính Co mạch Thực bào Đông máu Máu Tế bào máu Huyết tương MT hòa tan MT TĐC PƯ miễn dịch Công nghệ thông tin hỗ trợ đổi mới phương pháp dạy học 69 69 Khi giảng dạy chương III, với sơ đồ này, giảng viên có thể tổ chức hoạt động học tập theo các thao tác sau: Thao tác 1: Cho các đỉnh, hãy sắp xếp thành một sơ đồ Thao tác 2: Mở rộng sơ đồ trên bằng hệ thống câu hỏi sau đây: ?: Hồng cầu có cấu tạo như thế nào để phù hợp với chức năng vận chuyển O2 và CO2? ?: Từ sơ đồ trên hãy thiết lập mối quan hệ giữa tiểu cầu và huyết tương? (Nếu thiêt lập được có nghĩa là sinh viên đã hiểu được phần cơ chế đông máu trong hệ thống chỉnh thể mà không phải là hiểu từng kiến thức riêng lẻ). ?: Huyết tương và hồng cầu quan hệ với nhau qua những quá trình nào? Hãy biểu diễn những quá trình đó bằng sơ đồ? ?: So sánh 2 kiến thức thực bào ở bạch cầu mônô và bạch cầu trung tính. Hàng rào bảo vệ bạch cầu được mô phỏng BC trung tính Thực bào BC monô VSV gây bệnh VSV thoát hàng rào 1 Tiết KT chống KN BC limpho B VSV thoát hàng rào 2 Phá hủy tế bào BC limpho T Công nghệ thông tin hỗ trợ đổi mới phương pháp dạy học 70 70 Quy ước: KT: kháng thể. KN: Kháng nguyên; VSV: Vi sinh vật Cách 1: Giảng viên sử dụng sơ đồ để tổ chức hoạt động tìm hiểu nội dung kiến thức mới cho sinh viên. Cách 2: Giảng viên sử dụng sơ đồ để củng cố cho sinh viên kiến thức đã được học, được biết, giúp các em khắc sâu kiến thức. Hệ thống câu hỏi tổ chức hoạt động trong thao tác này gồm: 1. Hãy làm rõ sơ đồ bằng cách mô tả trình tự hoạt động thực bào của bạch cầu trung tính và bạch cầu mônô? 2. Dự đoán xem sau khi thực bào bạch cầu sẽ như thế nào? 3. Cho ví dụ cụ thể để phân biệt kháng nguyên và kháng thể? 4. Vì sao bảo phá hủy tế bào vốn được coi là hình thức để bảo vệ tế bào? 5. So sánh khả năng bảo vệ của 3 hàng rào trên? 6. Sự khác biệt cơ bản giữa hàng rào 1, 2 và hàng rào 3 là ở điểm nào? 7. Nhìn vào sơ đồ hãy mô tả toàn bộ quá trình bảo vệ cơ thể của bạch cầu? Với nội dung này, giảng viên có thể ứng dụng các phần mềm Powpoint để trình chiếu các sơ đồ sau: Sơ đồ các loại miễn dịch Miễn dịch MD tự nhiên MD nhân tạo MD bẩm sinh MD tập nhiễm Không mắc bệnh từ khi sinh ra Ngẫu nhiên, bị động, đặc trưng Mắc bệnh 1 lần và không bao giờ mắc lại Chủ động phòng bệnh, hiệu quả Tiêm vacin phòng bệnh Công nghệ thông tin hỗ trợ đổi mới phương pháp dạy học 71 71 Sơ đồ phân bố năng lượng trong hô hấp ở thực vật Glucozơ (6C) Đường phân 2 piruvat (2C3) 2 Axetyl CoA Chu trình Creps 2NADH 2NADH 6NADH 2FADH2 4 ATP 18 ATP 2 ATP trực tiếp 6 ATP Chuỗi chuyền điện tử 2 ATP trực tiếp 6 ATP Công nghệ thông tin hỗ trợ đổi mới phương pháp dạy học 72 72 Quy ước: MD: miễn dịch Hệ thống câu hỏi mở rộng kiến thức và khai thác sơ đồ: Câu hỏi 1: Cho một ví dụ về miễn dịch tự nhiên? Câu hỏi 2: Vì sao có được khả năng miễn dịch tập nhiễm? Câu hỏi 3: Cho một số loại vácin đang được sử dụng hiện nay? Câu hỏi 4: Tại sao vẫn chưa có vacin ngừa virut HIV/ AIDS? 3.2.2. Sơ đồ hóa bằng kênh hình Sơ đồ điều hòa C++ trong máu Sơ đồ điều hòa Glucôzơ trong máu Công nghệ thông tin hỗ trợ đổi mới phương pháp dạy học 73 73 Chương IX: Hệ nội tiết Sơ đồ tác động của tuyến yên lên cơ quan đích Công nghệ thông tin hỗ trợ đổi mới phương pháp dạy học 74 74 Tóm lại, việc sử dụng Graph với sự hỗ trợ của phần mềm CNTT vào dạy học bộ môn Sinh học là một việc làm có thể và rất cần thiết. Sử dụng Graph trong dạy học, các nội dung trình bày vừa được thể hiện trọn vẹn vừa đảm bảo tính tầng bậc. Ngoài ra, với sự hỗ trợ của CNTT, các sơ đồ, mô hình, biểu mẫu (cả kênh chữ và kênh hình) sẽ được trình chiếu đầy đủ, hợp lý, tăng khả năng trực quan và tiết kiệm được thời gian cũng như sức lực của giảng viên và sinh viên trong hoạt động dạy - học. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Đỗ Văn Bình - Xây dựng và sử dụng sơ đồ để tổ chức hoạt động nhận thức của học sinh trong giảng dạy kiến thức chương II- Cảm ứng - khóa luận tốt nghiệp 2005 [2]. Nguyễn Phúc Chỉnh - Sử dụng phương pháp Graph với tiếp cận hệ thống - cấu trúc trong dạy học sinh học - Tạp chí Phát triển giáo dục, số 6, 6/2005. [3]. Nguyễn Ngọc Quang - Chuyên đề lí luận dạy học -bài giảng 1994. [4]. Nguyễn Ngọc Quang - Phương pháp Graph trong dạy học - Tạp chí NCGD, tháng 4 và tháng 5/1989. [5]. Trịnh Quang Từ - Sử dụng Graph trong thiết kế phương pháp dạy học - Tạp chí Giáo dục, số 131, 2/2006. [6]. Võ Thị Bích Thủy - Các biện pháp rèn luyện cho học sinh kĩ năng diễn đạt nội dung trong quá trình tổ chức hoạt động tự lực nghiên cứu sách giáo khoa - luận văn Thạc sỹ 2007.