Tài liệu Thiết kế và sử dụng mô hình động trong dạy học sinh học tế bào (sinh học 10)

®¹i häc th¸i nguyªn TRƯỜNG ®¹i häc SƯ ph¹m ---------------- NguyÔn ®×nh t©m ThiÕt kÕ vµ sö dông m« h×nh ®éng trong d¹y häc sinh häc tÕ bµo (sinh häc 10) b»ng phÇn mÒm macromedia flash 8 LuËn v¨n th¹c sÜ khoa häc gi¸o dôc THÁI NGUYÊN - 2008 ®¹i häc th¸i nguyªn TRƯỜNG ®¹i häc SƯ ph¹m ---------------- NguyÔn ®×nh t©m ThiÕt kÕ vµ sö dông m« h×nh ®éng trong d¹y häc sinh häc tÕ bµo (sinh häc 10) b»ng phÇn mÒm macromedia flash 8 CHUYÊN NGÀNH: LL&PPDH SINH HỌC Mà SỐ: 60.14.10 LuËn v¨n th¹c sÜ khoa häc gi¸o dôc NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGUYỄN PHÚC CHỈNH Th¸i nguyªn - 2008 LỜI CẢM ƠN Tác giả luận văn xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy hướng dẫn khoa học: TS.Nguyễn Phúc Chỉnh đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện để tác giả thực hiện luận văn. Tác giả cũng xin chân thành cảm ơn tập thể thầy cô trong tổ bộ môn phương pháp giảng dạy thuộc khoa Sinh – KTNN trường đại học Sư phạm Thái Nguyên đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ cho tác giả nghiên cứu, học tập và hoàn thành luận văn. Xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu cùng các thày cô giáo tổ Sinh hóa các trường: THPT Bố Hạ - Yên Thế - Bắc Giang; THPT Yên Thế - Yên Thế - Bắc Giang đã tạo điều kiện thuận lợi và hợp tác cùng chúng tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và thực nghiệm đề tài. Xin cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã động viên, giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này. Tác giả luận văn MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU ................................................................................................... 1 Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu ứng dụng CNTT trong GD ở một số nước trên thế giới ................................................................. 8 1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu ứng dụng CNTT trong dạy học ở Việt Nam ................................................................................... 11 1.3. Điều tra tình hình ứng dụng CNTT trong dạy học sinh học............... 13 1.4. Vai trò của phương tiện trực quan trong dạy học sinh học ................ 14 Chương 2. THIẾT KẾ VÀ SỬ DỤNG MÔ HÌNH ĐỘNG TRONG DẠY HỌC SINH HỌC TẾ BÀO BẰNG PHẦN MỀM MACROMEDIA FLASH 8 2.1. Sơ lược về Flash............................................................................. 21 2.2. Thiết kế mô hình động trong dạy học Sinh học tế bào bằng phần mềm Macromedia Flash 8. .....................................................................25 2.2.1. Nguyên tắc thiết kế mô hình động ............................................... 25 2.2.2. Quy trình thiết kế mô hình động bằng phần mềm Macromedia Flash 8 ................................................................................................ 27 2.3. Sử dụng mô hình động trong dạy - học ............................................ 70 2.3.1. Đưa mô hình động vào phần mềm Violet ...................................... 70 2.3.2. Đưa mô hình động vào phần mềm Microsoft Office PowerPoint.... 72 Chương 3. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 3.1. Mục đích thực nghiệm .................................................................... 74 3.2. Nội dung thực nghiệm ................................................................... 74 3.3. Phương pháp thực nghiệm ............................................................. 74 3.4. Kết quả thực nghiệm ...................................................................... 79 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ A. Kết luận ......................................................................................... 84 B. Đề nghị ........................................................................................... 85 Danh mục công trình công bố của tác giả .................................................. 86 Tài liệu tham khảo ................................................................................... 87 DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 1.1. Mối quan hệ giữa GV, HS và PTTQ .......................................... 16 Hình 1.2. Mối quan hệ giữa phương tiện trực quan với các yếu tố cấu trúc khác của quá trinh dạy học ............................................................................. 18 Hình 3.1. Biểu đồ tần suất điểm trắc nghiệm ............................................. 80 Hình 3.2. Đồ thị tần suất hội tụ tiến điểm trắc nghiệm ................................. 81 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Thực trạng ứng dụng tin học trong dạy học Sinh học ................... 14 Bảng 3.1. Các bài dạy thực nghiệm............................................................. 74 Bảng 3.2. Phiếu trắc nghiệm bài chu kì tế bào và quá trình nguyên phân ...... 76 Bảng 3.3. Phiếu trắc nghiệm bài giảm phân................................................. 77 Bảng 3.4. Tần suất điểm trắc nghiệm .......................................................... 80 Bảng 3.5. Tần suất hội tụ tiến điểm trắc nghiệm ........................................ 81 Bảng 3.6. Kiểm định X điểm trắc nghiệm ................................................ 82 Bảng 3.7. Phân tích phương sai điểm trắc nghiệm ..................................... 83 CÁC TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN TT Chữ viết tắt Xin đọc là 1. CNTT 2. ĐC Đối chứng 3. GV Giáo viên 4. HS Học sinh 5. KHKT 6. NST 7. PPDH Phương pháp dạy học 8. PTTQ Phương tiện trực quan 9. PTDH Phương tiện dạy học 10. THPT Trung học phổ thông 11. PHT 12. QTDH 13. SGK 14. SH 15. SWF 16. TN Công nghệ thông tin Khoa học kĩ thuật Nhiễm sắc thể Phiếu học tập Quá trình dạy học Sách giáo khoa Sinh học Shockwave Flash Thực nghiệm 1 MỞ ĐẦU 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1.1. Xuất phát từ sự phát triển của cuộc cách mạng KHKT Cuộc cách mạng KHKT của thế giới hiện nay đã làm cho lượng thông tin khoa học nói chung và khoa học sinh học nói riêng tăng như vũ bão. Một kiến thức được đưa vào nhà trường như trước đây, sau 5-7 năm phát minh nay đã lạc hậu. Làm thế nào để giải quyết được mâu thuẫn vốn tiềm tàng trong giáo dục: khối lượng kiến thức tăng “siêu tốc” với quỹ thời gian học tập ở nhà trường có hạn; giáo dục cần cập nhật ngay được với những kiến thức hiện đại, nhưng để đưa kiến thức đó vào chương trình học tập cần phải có một thời gian khá lớn. Một giải pháp duy nhất đó là đổi mới PPDH: Để trong cùng một thời gian lượng thông tin được cung cấp nhiều nhất; người học được trang bị khả năng tự cập nhật với thông tin hiện đại tốt nhất. 1.2. Xuất phát từ yêu cầu đổi mới PPDH Định hướng đổi mới PPDH đã được xác định trong “Văn kiện đại hội đại biểu toàn quốc lần thứ X” của Đảng Cộng Sản Việt Nam là: “Nâng cao chất lượng giáo dục toàn diện; đổi mới cơ cấu tổ chức, cơ chế quản lý, nội dung, phương pháp dạy và học thực hiện chuẩn hóa, hiện đại hóa, xã hội hóa, chấn hưng nền giáo dục Việt Nam”[6]. Định hướng trên cũng được pháp chế hoá trong luật Giáo dục, mục 2 điều 4: “Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của HS; phù hợp với đặc điểm của từng lớp học, môn học; bồi dưỡng phương pháp tự học, 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 HS’’[19]. Như vậy, định hướng cơ bản của đổi mới PPDH là: hướng tới hoạt động học tập chủ động, chống lại thói quen học tập thụ động, đề cao khả Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2 năng tự học của người học và đề cao vai trò của người thầy về khả năng dạy cho người học cách học có hiệu quả nhất [10]. Một trong những hướng tiếp cận hiện đại để thực hiện chủ trương trên là ứng dụng những thành tựu của CNTT trong dạy học. Chỉ thị 58-CT/TW của Bộ Chính trị ngày 17/10/2000 đã chỉ rõ nhiệm vụ trọng tâm của ngành giáo dục là: “...Đẩy mạnh ứng dụng CNTT trong công tác giáo dục và đào tạo ở mọi cấp học, bậc học và ngành học”[2]. Chỉ thị số 29/2001/CT Bộ Giáo dục và đào tạo cũng đã đưa ra mục tiêu cụ thể: “Đẩy mạnh ứng dụng CNTT trong giáo dục, đào tạo ...theo hướng sử dụng CNTT như là một công cụ hỗ trợ đắc lực nhất cho đổi mới phương pháp giáo dục, học tập ở tất cả các bộ môn”[3]. 1.3. Xuất phát từ những ƣu điểm của viêc ứng dụng CNTT trong dạy học PTDH đóng vai trò quan trọng trong việc giúp cho người học hiểu nhanh, nhớ lâu các nội dung học tập. Giúp người thầy tự nguyện từ bỏ vai trò chủ thể, tiến hành bài học không phải bắt đầu bằng giảng giải, thuyết trình, độc thoại,...mà bằng vai trò đạo diễn, thiết kế, tổ chức, kích thích, trọng tài, cố vấn... trả lại cho người học vai trò là chủ thể, không phải học thụ động bằng nghe thầy giảng giải, mà học tích cực bằng hành động của chính mình nhằm mục tiêu hình thành và phát triển nhân cách. “Trong những năm gần đây, do sự phát triển rất nhanh của nhiều ngành khoa học kĩ thuật, đặc biệt là trong lĩnh vực truyền thông đa phương tiện, các thiết bị nghe nhìn và máy tính, một yêu cầu bức bách đối với hệ thống giáo dục và đào tạo là phải mau chóng ứng dụng CNTT để tạo ra một bước đột phá nhằm đổi mới các phương pháp dạy học, giúp cho người học hiểu nhanh, nhớ lâu các kiến thức mới và có thể áp dụng ngay các kĩ năng tiên tiến vào công việc hàng ngày” [7]. Sự phát triển của các loại PTDH sẽ góp phần đổi mới các PPDH. Những năm gần đây, băng video, máy vi tính và hệ thống phư ơng tiện đa Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 3 năng (Multimedia) phát triển rất nhanh, tạo điều kiện cho cá nhân hoá việc học tập; thầy giáo đóng vai trò người hướng dẫn nhiều hơn phải trực tiếp đứng giảng bài. 1.4. Xuất phát từ những ƣu điểm của phần mềm Macromedia Flash Phương pháp trực quan gắn liền với việc sử dụng các phương tiện trực quan. Ngoài các mô hình, tranh vẽ, các thí nghiệm thì phần mềm dạy học cũng đang dần thể hiện tính ưu việt của mình. Phần mềm dạy học là một phương tiện trực quan hữu hiệu có tác dụng kích thích tính tích cực, độc lập, sáng tạo của người học, giúp thực hiện tốt việc phân hoá, cá thể hoá trong dạy học. Theo ý kiến của một số giáo viên dạy sinh học ở các trường THPT thì việc mô tả bằng lời hoặc tranh vẽ các quá trình sinh học như nguyên phân, giảm phân, sự vận chuyển các chất qua màng tế bào... gặp rất nhiều khó khăn, học sinh không hiểu hoặc hiểu không trọn vẹn. Khi đó, sự có mặt của các mô hình động trở nên rất cần thiết. Phần mềm Flash là phần mềm thể hiện khá nhiều ưu điểm: Giúp tạo hình ảnh động cho tất cả các quá trình cần mô tả; tập tin kết xuất từ Flash hiển thị được trên hầu hết các hệ điều hành máy tính, thiết bị cầm tay, điện thoại và cả tivi. Việc thiết kế và sử dụng mô hình động mô tả các quá trình sinh học bằng phần mềm Flash sẽ giúp học sinh dễ tiếp thu, hiểu bài một cách sâu sắc hơn do việc thu nhận thông tin về sự vật, hiện tượng một cách sinh động, chính xác, đầy đủ. Từ đó, nâng cao hứng thú học tập môn học, nâng cao niềm tin của học sinh vào khoa học. 1.5. Xuất phát từ thực trạng dạy - học hiện nay Trong chương trình sinh học 10 có rất nhiều kiến thức về các khái niệm, cơ chế, quá trình ở cấp độ vi mô (vận chuyển các chất qua màng sinh chất, hô hấp tế bào, nguyên phân, giảm phân, quá trình xâm nhập của virut vào tế bào vật chủ…) khá trừu tượng đối với HS phổ thông. Để cụ thể hoá Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 4 được những kiến thức đó GV ở các trường phổ thông hiện nay hầu hết mới chỉ dùng các tranh, ảnh tĩnh, hay những mẫu vật, mô hình đơn giản. Với những PTDH như vậy, người GV khó có thể dùng lời để diễn tả hết những diễn biến phức tạp trong các quá trình sinh học để giúp HS lĩnh hội kiến thức một cách sâu sắc. Hơn nữa, việc GV chỉ mô tả các quá trình SH bằng lời sẽ không tạo ra được kích thích để HS tự giác, chủ động khám phá kiến thức, và có nguy cơ biến giờ học quay về lối truyền thụ một chiều như trước kia. Như vậy, có thể thấy rằng muốn đổi mới PPDH thì trước tiên cần phải cải tiến PTDH, tăng cường sử dụng các PTTQ. Làm thế nào để các PTTQ có thể đáp ứng được việc thể hiện tính “động” của các quá trình sinh học vốn luôn là sự vận động của vật chất ở mọi cấp độ: từ phân tử, tế bào, cơ thể đến trên cơ thể. Hiện nay, một trong những hướng đổi mới PPDH cũng như cải tiến các PTDH đang được triển khai với nhiều ưu thế đó là ứng dụng CNTT trong dạy học. Với các phần mềm như Flash hay Gif animatior, máy tính cho phép chúng ta có thể tạo nên những bức ảnh động hay những đoạn phim hoạt hình mô phỏng các quá trình động diễn ra ở bất kì cấp độ nào của tổ chức sống, có thể khắc phục được mặt “tĩnh” của các PTDH hiện hành. Hoặc là từ những hình ảnh “download” trên mạng Internet, chúng ta sử dụng những phần mềm tương ứng để chỉnh sửa hoặc thiết kế lại một cách dễ dàng, phù hợp với mục đích dạy học khác nhau, rất thuận tiện. Bên cạnh đó, một trong những ứng dụng phổ biến nhất của CNTT đang được áp dụng trong dạy học hiện nay là thiết kế bài dạy trên phần mềm MS. Powerpoint; Violet ưu thế lớn nhất của các phần mềm này không phải là kênh chữ với nhiều hiệu ứng, mà quan trọng hơn là khả năng tích hợp kênh hình tĩnh hoặc động trong cùng một bài trình diễn, làm cho bài giảng hết sức sinh động, sử dụng kết hợp với các PPDH tích cực, người GV có nhiều khả năng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 5 thành công hơn so với các bài giảng chỉ sử dụng các thiết bị dạy học thông thường. Tuy có nhiều ưu điểm như vậy, nhưng hiện nay GV muốn ứng dụng CNTT theo hướng trên vào dạy học còn gặp rất nhiều khó khăn: thiếu nguồn tư liệu Multimedia là các tranh, ảnh, phim…Hơn nữa rất nhiều GV chưa tự thiết kế được mô hình động phục vụ cho bài dạy của mình. Với những lí do trên, tôi chọn đề tài “Thiết kế và sử dụng mô hình động trong dạy học sinh học tế bào (sinh học 10) bằng phần mềm Macromedia Flash 8". 2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Xác định cơ sở lý thuyết và thực tiễn cho việc thiết kế và sử dụng mô hình động trong dạy học sinh học tế bào (SH 10) bằng phần mềm Macromedia Flash 8 góp phần nâng cao chất lượng dạy học SH ở trường phổ thông. 3. KHÁCH THỂ VÀ ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU 3.1. Khách thể nghiên cứu Quá trình dạy học Sinh học 10 ở trường THPT. 3.2. Đối tƣợng nghiên cứu Ứng dụng phần mềm Macromedia Flash để thiết kế và sử dụng mô hình động mô phỏng quá trình nguyên phân, giảm phân (Sinh học 10). 4. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC Nếu xác định được nguyên tắc, quy trình thiết kế và sử dụng mô hình động trong dạy học sinh học thì sẽ giúp GV THPT có thể tự thiết kế các mô hình động và đưa chúng vào bài dạy của mình đồng thời sẽ tích cực hoá hoạt động nhận thức của HS trong quá trình học tập bộ môn. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 6 5. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU 5.1. Tổng quan tài liệu và điều tra cơ bản về tình hình ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học SH, làm cơ sở thực tiễn của đề tài. 5.2. Xác định các nguyên tắc và quy trình thiết kế mô hình động trong dạy học sinh học bằng phần mềm Macromedia Flash 8. 5.3. Thiết kế mô hình động của quá trình nguyên phân, quá trình khuếch tán, thẩm thấu, vận chuyển chủ động K-Na, vận chuyển tích cực, vận chuyển chọn lọc, thí nghiệm nhận biết tinh bột, thí nghiệm co nguyên sinh và phản co nguyên sinh bằng phần mềm Macromedia Flash 8 và đề xuất phương pháp đưa các mô hình động vào các phần mềm dạy học (Microsoft PowerPoint, Violet). 5.4. Thực nghiệm sư phạm và phân tích kết quả thực nghiệm để chứng minh tính hiệu quả và tính khả thi của phương án đề xuất. 6. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 6.1. Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết Nghiên cứu các tài liệu về chủ trương, đường lối của Đảng, chính sách pháp luật của Nhà nước trong công tác giáo dục, các công trình nghiên cứu liên quan đến đề tài. Nghiên cứu nội dung, chương trình SGK sinh học 10 THPT đặc biệt nội dung bài 18, 19 SGK SH 10 KHCB. Nghiên cứu giáo trình Flash. 6.2. Phƣơng pháp lấy ý kiến chuyên gia Gặp gỡ và trao đổi với những chuyên gia về lĩnh vực mà đề tài nghiên cứu, lắng nghe sự tư vấn và giúp đỡ của các chuyên gia để định hướng cho việc triển khai và nghiên cứu đề tài. 6.3. Phƣơng pháp điều tra thực trạng Thiết kế và sử dụng phiếu điều tra, tìm hiểu tình hình ứng dụng tin học trong dạy học SH. Kết quả điều tra là cơ sở thực tiễn cho việc ứng dụng phần Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 7 mềm Macromedia Flash để thiết kế mô hình động trong giảng dạy sinh học tế bào. 6.4. Phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm Thực nghiệm sư phạm ở trường THPT nhằm kiểm chứng giả thuyết khoa học của đề tài. 6.5. Phƣơng pháp thống kê toán học Các số liệu trong thực nghiệm sư phạm được xử lý thống kê bằng phần mềm Microsoft Excel, xác định các tham số đặc trưng mang tính khách quan. 7. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA ĐỀ TÀI 7.1. Bước đầu xây dựng cơ sở lý luận của việc thiết kế mô hình động nói chung và vận dụng vào việc thiết kế mô hình động mô phỏng quá trình nguyên phân nói riêng trong dạy học sinh học. 7.2. Xác định được quy trình thiết kế và sử dụng mô hình động trong quá trình sinh học. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 8 Chƣơng 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu ứng dụng công nghệ thông tin trong giáo dục ở một số nƣớc trên thế giới Khoảng 20 năm gần đây, máy tính điện tử đã trở thành công cụ không thể thay thế được trong phát triển kinh tế, an ninh quốc phòng và nghiên cứu khoa học. Nhiều nước như Pháp, Anh, Nhật.... đã xác định chiến lược phát triển ứng dụng CNTT, một mặt quan trọng của chiến lược đó là giáo dục tin học phổ thông. Vì vậy, họ đã đầu tư xây dựng các trung tâm máy tính điện tử cho các viện nghiên cứu và cho các trường học. Việc đưa tin học vào trường phổ thông trên thế giới hình thành hai xu hướng: Một là đưa tin học vào nội dung dạy học, hai là sử dụng máy vi tính như công cụ dạy học. Người ta rất quan tâm đến việc phân biệt giữa dạy học về máy tính và dạy học với sự trợ giúp của máy tính. Nhật Bản đã xác định vai trò của máy tính dùng để hỗ trợ quá trình giáo dục là rất quan trọng và đã đầu tư theo hướng này với tốc độ phát triển nhanh chóng. Tuỳ từng điều kiện cụ thể, mỗi nước có cách đi và phương hướng phát triển riêng. Tuy nhiên, các nước trên đều có xu hướng chung là từng bước đưa nội dung tin học vào phổ thông nhằm nâng cao chất lượng giáo dục và sử dụng máy tính điện tử như công cụ trợ giúp cho dạy - học. Đa số các nước đều quan tâm đến phương pháp dạy học như thế nào để học sinh nhanh chóng lĩnh hội được tri thức cơ bản và tự học để hoàn thiện kiến thức. Trong đó, hầu hết các nước đều phát triển phương pháp dạy cách tự học cho học sinh. Cùng với sự phát triển của máy tính điện tử là sự phát triển của các phần mềm hệ thống và ứng dụng. Hầu hết người sử dụng máy tính trên thế giới đã quen với các phần mềm nổi tiếng như WinDows, Foxpro, Visual Basic... Từ Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 9 nửa sau của thế kỉ 20 sự phát triển của CNTT đã tiến những bước nhảy vọt. Các phần mềm ứng dụng ngày càng được sử dụng nhiều hơn và ngày càng phát huy thế mạnh của chúng trong lĩnh kinh tế, kĩ thuật, khoa học và giáo dục. Nhiều phần mềm ứng dụng trong dạy học đã lần lượt ra đời. Phần mềm tin học là một chương trình cho máy tính để xử lý thông tin. Các phần mềm tin học được ứng dụng ngay từ khi có hệ thống phần cứng ra đời. Monet định nghĩa: “ Phần mềm tin học là nội dung “thông minh” trong máy tính, bao gồm toàn bộ những chỉ dẫn nhằm hướng dẫn hoạt động chung (hệ thống khai thác) và riêng (ứng dụng) cho một cách sử dụng chính xác hay đặc thù” [11]. Phần mềm tin học được coi là chỗ dựa cho dạy học được gọi là phần mềm dạy học. Phần mềm tự học là dạng phần mềm giáo dục, cho phép cá nhân tự học theo một nội dung nào đó, nhờ sự trợ giúp của máy tính, phần mềm tự học đặt ra các lỗi, các tình huống xử lý trong quá trình học (học viên tự kiểm tra và hiệu chỉnh kiến thức qua lỗi mắc phải). Phần mềm hỗ trợ dạy và học đã sớm ra đời, ngày càng phong phú đa dạng, dễ sử dụng, thuận tiện, thường xuyên cập nhật các phiên bản mới. Các phần mềm dạy học ngày càng chuyên biệt và được xây dựng theo từng nội dung kiến thức cụ thể của chuyên ngành. Sự ra đời Internet đã kết nối toàn cầu thành một hệ thống thông tin khổng lồ. Việc trao đổi thông tin không chỉ là đơn lẻ một khu vực hay quốc gia mà rộng khắp thế giới. Thông tin trao đổi có thể trực tiếp, các thông tin thời sự và các kết quả nghiên cứu khoa học được cập nhật nhanh nhất. Các ngôn ngữ lập trình cũng được phát triển và hoàn thiện gần gũi với ngôn ngữ tự nhiên hơn tạo điều kiện cho việc phát triển các ứng dụng trên nền tảng phần cứng nhanh nhất và thuận tiện nhất. Các phần mềm có tính chất mở (người sử dụng có thể phát triển) nhiều hơn thuận tiện cho người sử dụng phát triển vào mục đích ứng dụng của mình. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 10 Trong dạy học, các phần mềm dùng để tham khảo và phổ biến kiến thức được xây dựng khá công phu và có ứng dụng rộng rãi thông qua mạng Internet, ví dụ các trang Web: http://www.encarta.com http://www.mcb.harvard.edu http://www.crlt.Umich Một số nước tiên tiến như Mỹ, Anh, Pháp, Đức, Australia, Ấn Độ... đã nghiên cứu xây dựng và đưa vào sử dụng nhiều phần mềm dạy học về mô phỏng, thí nghiệm ảo... trong dạy và học nhiều môn học ở trường phổ thông và cho kết quả tốt. Ví dụ, một số chương trình nghiên cứu ứng dụng CNTT vào dạy học như: - Đề án: “ Tin học cho mọi người” năm 1970 do Pháp xây dựng. - Chương trình MEP (Microelectonics Education Prorame) năm 1980 do Anh xây dựng. - Đề án: CLASS ( Computer Literacy And Studies in School ) của Ấn Độ năm 1985. - Chương trình phần mềm các môn học ở trung học của Australia do tổ chức NSCU ( Nationnal Software - Cadination Unit ) thành lập năm 1985. - Hội thảo xây dựng các PMDH của các nước khu vực Châu Á- Thái Bình Dương (Trung Quốc, Nhật Bản, Triều Tiên, Thái Lan, Malaysia, Xerilanca) năm 1985 ở Malaysia. Việc đào tạo từ xa của các trường đại học cũng như các trung tâm nghiên cứu đã được thực hiện trên cơ sở xây dựng hệ thống thư viện điện tử và tra cứu thông tin qua mạng Internet. Hiện nay, đã có phần mềm hỗ trợ dạy và học các môn học ở mọi cấp học, trong đó có các phần mềm về lĩnh vực dạy học SH: - Phần mềm Biology trong Encarta (từ điển bách khoa toàn thư) gồm các kiến thức về phân loại thực vật, phân loại động vật, giải phẫu sinh lý, quá trình phát triển phôi sớm... Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 11 - Phần mềm trong www.dnaftb.org xây dựng một số cấu trúc, cơ chế của sự di truyền như phiên mã, dịch mã; cấu trúc nhiễm sắc thể. Nhìn chung, phần mềm nước ngoài có giao diện sinh động, có âm thanh, màu sắc trung thực, nhưng bằng tiếng nước ngoài nên khả năng sử dụng cho GV và HS rất hạn chế. Một điều đáng nói là nội dung các phần mềm đó có ở khắp các cấp học, chỉ phù hợp cho việc tham khảo, minh hoạ của GV khi cần thiết, không phù hợp với chương trình SGK mới ở cấp tiểu học, THCS, THPT hiện hành. 1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu ứng dụng CNTT trong dạy học ở Việt Nam Từ những năm 60, nước ta đã bắt đầu sử dụng máy tính điện tử. Hội đồng chính phủ đã ra nghị quyết số 173- CP (1975) và 245- CP (1976) về tăng cường ứng dụng toán học và máy tính điện tử trong cả nước. Viện Công nghệ thông tin được thành lập và có những đề án nghiên cứu ứng dụng CNTT, đưa tin học vào nhà trường. 1.2.1. Một số nghiên cứu về ứng dụng tin học trong dạy học các môn học ở trƣờng phổ thông Đã có nhiều tác giả nghiên cứu về việc ứng dụng tin học trong dạy học các môn học ở trường phổ thông. Năm 2002, Phạm Xuân Quế, Phạm Kim Chung đã thử nghiệm xây dựng trang Web dạy học chương “dao động cơ học” ở chương trình Vật lý 12 theo hướng phát triển hứng thú, tính tích cực, tự lực tham gia giải quyết vấn đề trong học tập của HS [18]. Năm 2004, Nguyễn Thị Côi và cộng sự đã khai thác và ứng dụng tiện ích của phần mềm Microsoft powerpoint để thiết kế các dạng sơ đồ, biểu đồ, tạo các hiệu ứng hoạt hình sinh động trong dạy học Lịch Sử ở trường phổ thông [5]. Hoàng Thị Quỳnh Anh đã sử dụng các phần mềm Maple, Cabri Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 12 Geometry nhằm khắc sâu và mở rộng kiến thức đại số tuyến tính cho sinh viên [1]. Nguyễn Thiện Phúc và các cộng sự đã xây dựng các “ thiết bị ảo”, các mô hình 2D, 3D , sử dụng các phương pháp hiện đại về đồ hoạ và làm hoạt hình trên máy tính để giảng dạy kĩ thuật [16]. Năm 2005, Hoàng Trọng Phú đã ứng dụng phần mềm Working model để thiết kế các thí nghiệm mô phỏng trong dạy học Vật lý [15]. Theo tác giả thì những hiện tượng vật lý như được thu nhỏ lại trước màn hình giúp HS có thể theo dõi, quan sát hiện tượng ở nhiều góc độ khác nhau. Lê Công Triêm đã giới thiệu một số website điển hình dùng cho việc khai thác tư liệu hỗ trợ cho việc thiết kế bài giảng điện tử trong dạy học Vật lý [24]. Trịnh Thanh Hải đã khai thác phần mềm Cabri geometry để tạo các hình vẽ trực quan, hình động nhằm phát triển tư duy sáng tạo cho học sinh trong dạy học hình học [8]. Năm 2006, Trần Thị Trung Ninh và các cộng sự đã sử dụng phần mềm Macromedia Flash MX để minh hoạ một số cơ chế phản ứng hữu cơ trong dạy học hoá học [14]. Tác giả cho rằng: Chỉ cần những minh hoạ đơn giản, có thể hiểu được cơ chế của một số phản ứng hữu cơ xảy ra như nào, điều mà rất khó có thể chứng minh được bằng các thí nghiệm hoá học thông thường. Bùi Thị Hạnh đã nghiên cứu sử dụng phần mềm Microsoft Power point dạy học một số nôi dung trong bài “Ancol, giúp GV tiết kiệm được thời gian, nhấn mạnh được trọng tâm của vấn đề" [9]. Năm 2007, Nguyễn Mạnh Hưởng đã nghiên cứu thiết kế bài giảng cách mạng tháng Tám với sự hỗ trợ của phần mềm Microsoft power point [12].Theo tác giả, phần mềm này có vai trò, ý nghĩa to lớn trong việc giúp HS đi từ trực quan sinh động đến tư duy trừu tượng, hiểu đúng bản chất sự kiện, hiện tượng lịch sử. 1.2.2. Một số nghiên cứu về ứng dụng tin học trong dạy học Sinh học Hiện nay việc áp công nghệ thông tin trong dạy học Sinh học đã giúp học sinh hiểu bài một cách dễ ràng, sâu sắc và chính xác. Đã có một số tác giả Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 13 nghiên cứu về việc ứng dụng tin học trong dạy học Sinh học ở trường phổ thông. Năm 2002, Dương Tiến Sĩ đã sử dụng phần mềm Microsoft powerpoint thiết kế các trình phim dạy khái niệm môi trường và các nhân tố sinh thái [21]. Tác giả đã thiết kế được một sơ đồ hoàn chỉnh bao gồm các nhân tố sinh thái tác động vào đời sống cây xanh, các nhân tố đó được xếp vào nhóm nhân tố vô sinh, nhân tố hữu sinh, nhân tố con người. Các câu hỏi được khắc hoạ cùng sơ đồ, hình ảnh, giúp HS tích cực suy nghĩ để giải quyết vấn đề mà GV đặt ra cho HS say mê, tích cực tìm tòi tự chiếm lĩnh kiến thức mới và phương pháp chiếm lĩnh kiến thức đó. Năm 2005, Nguyễn Như Quỳnh đã giới thiệu được quy trình thiết kế bài soạn bằng phần mềm Microsoft power point [20]. Năm 2006, Nguyễn Thị Phương đã nghiên cứu ứng dụng phần mềm FrontPage thiết kế giáo án điện tử trong giảng dạy phân loại đông vật (khoá phân loại họ rắn Hổ, họ rắn Giun, họ rắn Rầm ri, họ rắn Lục ở Việt Nam [17]. Cũng năm 2006, Đồng Thị Bích Nga đã nghiên cứu ứng dụng phần mềm Flash trong giảng dạy sinh học ở trường phổ thông [13]. Tác giả đã thiết kế mô hình động để giảng dạy bài “Kỹ thuật di truyền” (Sinh học 12- SGK hiện hành) và tổ hợp kiến thức về quang hợp ở cây xanh ( Sinh học 11- SGK mới). Mặc dù, đã có nhiều nghiên cứu về ứng dụng công nghệ thông tin vào dạy học sinh học. Tuy nhiên, có rất ít các nghiên cứu về quy trình thiết kế các mô hình động mô phỏng các quá trình sinh học. Đây là điều mà chúng tôi sẽ đề cập trong đề tài này. 1.3. Điều tra tình hình ứng dụng công nghệ thông tin trong dạy học Sinh học Thực tiễn dạy học ở các trường trung học phổ thông cho thấy, việc sử dụng PTTQ của GV Sinh học ở trường phổ thông chưa thường xuyên và chưa có hiệu quả. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 14 Chúng tôi đã tiến hành điều tra thực trạng ứng dụng tin học trong dạy học sinh học của 90 giáo viên ở 4 tỉnh là: Lạng Sơn, Hà Giang, Cao Bằng, Bắc Cạn. Kết quả được phản ánh trong bảng 1. Bảng 1: Thực trạng ứng dụng tin học trong dạy học sinh học Thực trạng sử dụng Stt PHẦN MỀM Đã Chƣa sử dụng sử dụng SL % SL % 1 Microsoft Word 65 72 25 28 2 Microsoft Excel 36 40 54 60 3 Microsoft PowerPoint 31 34 59 66 4 Microsoft Front Page 4 4 86 96 5 Macromedia Flash 3 3 87 97 6 Internet 8 9 82 91 Mức độ sử dụng Thành Chƣa thạo thành thạo SL % SL % 17 19 48 53 5 12 31 34 6 7 25 38 1 1 3 3 1 1 2 2 4 4 4 4 Đánh giá chung: Có khá nhiều GV đã sử dụng phần mềm Microsoft Word (72%) nhưng chưa thành thạo (53%). Các phần mềm còn lại thì có rất ít GV sử dụng được. Đặc biệt, phần mềm Macromedia Flash thì hầu hết GV chưa sử dụng. Như vậy có thể đánh giá khả năng ứng dụng tin học của đa số các GV sinh học là rất hạn chế. 1.4. Vai trò của phƣơng tiện trực quan trong dạy học sinh học 1.4.1. Phƣơng tiện dạy học Phương tiện dạy học là các phương tiện được sử dụng trong QTDH, bao gồm các đồ dùng dạy học, các trang thiết bị kỹ thuật dùng trong dạy học, các thiết bị hỗ trợ và các điều kiện cơ sở vật chất khác. Theo Lotsklinbo: “PTDH là tất cả những phương tiện vật chất cần thiết giúp GV hay HS tổ chức tiến hành hợp lý, có hiệu quả quá trình giáo dục và giáo dưỡng ở các cấp học, ở các lĩnh vực, các môn học để có thể thực hiện những yêu cầu của chương trình giảng dạy. PTTQ bao gồm mọi thiết bị kỹ thuật từ đơn giản đến phức tạp được dùng trong QTDH, để làm dễ dàng cho sự truyền đạt và lĩnh hội kiến thức, kỹ năng, kỹ xảo” [7]. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn