Tài liệu Vận dụng algorit sáng chế để tổ chức dạy học di truyền học (sinh học 12 trung học phổ thông)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TRƯƠNG MỘNG DIỆN VẬN DỤNG ALGORIT SÁNG CHẾ ĐỂ TỔ CHỨC DẠY HỌC DI TRUYỀN HỌC (SINH HỌC 12 – TRUNG HỌC PHỔ THÔNG) LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC THÁI NGUYÊN - 2020 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TRƯƠNG MỘNG DIỆN VẬN DỤNG ALGORIT SÁNG CHẾ ĐỂ TỔ CHỨC DẠY HỌC DI TRUYỀN HỌC (SINH HỌC 12 – TRUNG HỌC PHỔ THÔNG) Ngành: Lý luận và phương pháp dạy học bộ môn Sinh học Mã số: 9140111 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC GIÁO DỤC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Phúc Chỉnh THÁI NGUYÊN - 2020 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các kết quả, số liệu nghiên cứu là khách quan, trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất cứ công trình nào khác. Tác giả Trương Mộng Diện ii LỜI CẢM ƠN Trong quá trình học tập và hoàn thành luận án, tôi đã nhận được sự giúp đỡ quí báu của các cá nhân và tập thể. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn khoa học, người đã tận tâm hướng dẫn, giúp đỡ tôi để tôi hoàn thành quá trình nghiên cứu. Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể các thầy giáo, cô giáo trong Khoa Sinh học, Phòng Đào tạo, Ban Giám hiệu trường Đại học Sư phạm Đại học Thái nguyên đã tạo mọi điều kiện cho tôi được học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu, các thầy giáo, cô giáo trường THPT Phù Cừ đã tạo điều kiện, giúp đỡ và đóng góp ý kiến để luận án của tôi được hoàn thiện. Tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, đồng nghiệp và bạn bè, những người đã luôn động viên, khích lệ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Thái nguyên, tháng 5 năm 2020 Nghiên cứu sinh Trương Mộng Diện iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN.........................................................................................................i LỜI CẢM ƠN.............................................................................................................ii MỤC LỤC.................................................................................................................. iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT............................................................................iv DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU...............................................................................v DANH MỤC BIỂU ĐỒ..............................................................................................vi DANH MỤC CÁC HÌNH.........................................................................................vii MỞ ĐẦU..................................................................................................................... 1 1. Lí do lựa chọn đề tài................................................................................................1 2. Mục tiêu nghiên cứu................................................................................................3 3. Đối tượng và khách thể nghiên cứu.........................................................................3 4. Giả thuyết khoa học.................................................................................................3 5. Giới hạn của đề tài...................................................................................................3 6. Nhiệm vụ nghiên cứu...............................................................................................3 7. Phương pháp nghiên cứu.........................................................................................4 8. Những đóng góp mới của luận án............................................................................4 9. Cấu trúc của luận án.................................................................................................5 Chương 1: CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN......................................................6 1.1. Lược sử nghiên cứu về algorit..............................................................................6 1.1.1. Lược sử nghiên cứu về algorit trên thế giới.......................................................6 1.1.2. Lược sử nghiên cứu về algorit ở Việt Nam......................................................10 1.2. Cơ sở lý luận.......................................................................................................12 1.2.1. Một số khái niệm cơ bản..................................................................................12 1.2.2. Phân loại algorit...............................................................................................17 1.2.3. Vai trò của algorit trong dạy học nói chung và trong dạy học Di truyền học nói riêng..........................................................................................................18 1.2.4. Cơ sở khoa học của việc vận dụng algorit trong dạy học.................................21 1.3. Cơ sở thực tiễn....................................................................................................27 1.3.1. Thực trạng nhận thức về lí luận của giáo viên..................................................27 1.3.2. Thực tiễn sử dụng algorit của giáo viên trong dạy học Di truyền học..............31 iv Chương 2: VẬN DỤNG ALGORIT SÁNG CHẾ TRONG DẠY HỌC DI TRUYỀN HỌC (SINH HỌC 12-THPT)................................................................38 2.1. Phân tích cấu trúc và nội dung phần Di truyền học (Sinh học 12-THPT)...........38 2.2. Xây dựng algorit dạy học Di truyền học (Sinh học 12 - THPT)..........................43 2.2.1. Nguyên tắc xây dựng algorit dạy học Di truyền học (Sinh học 12 - THPT) ................................................................................................................................... 43 2.2.2. Quy trình xây dựng algorit dạy học phần Di truyền học (Sinh học 12THPT)........................................................................................................................ 47 2.2.3. Hệ thống các algorit đã xây dựng.....................................................................53 2.3. Sử dụng algorit trong dạy học Di truyền học (Sinh học 12 - THPT)...................71 2.3.1. Nguyên tắc sử dụng algorit trong dạy học Di truyền học (Sinh học 12 - THPT) ................................................................................................................................... 71 2.3.2. Sử dụng algorit trong dạy học Di truyền học (Sinh học 12 - THPT)................73 KẾT LUẬN CHƯƠNG 2.............................................................................................99 Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM.............................................................100 3.1. Mục đích thực nghiệm......................................................................................100 3.2. Nội dung thực nghiệm.......................................................................................100 3.3. Phương pháp thực nghiệm................................................................................100 3.3.1. Chọn trường, lớp, giáo viên thực nghiệm.......................................................100 3.3.2. Tổ chức thực nghiệm sư phạm.......................................................................103 3.3.3. Phương pháp xử lí kết quả.............................................................................104 3.4 Tiêu chí đánh giá hiệu quả của vận dụng algorit sáng chế trong dạy học Di truyền học (Sinh học 12 – THPT)..........................................................................................105 3.4.1. Đánh giá năng lực nhận thức của HS.............................................................105 3.4.2. Đánh giá năng lực tư duy sáng tạo.................................................................106 3.5. Kết quả thực nghiệm sư phạm...........................................................................109 3.5.1. Phân tích kết quả các bài kiểm tra năng lực nhận thức...................................109 3.5.2. Phân tích kết quả các bài kiểm tra năng lực tư duy sáng tạo..........................118 3.5.3. Kết quả về việc lấy ý kiến nhận xét của giáo viên và học sinh.......................120 3.5.4. Nhận xét về kết quả sau hai năm thực nghiệm...............................................123 KẾT LUẬN CHƯƠNG 3...........................................................................................125 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ...............................................................................126 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO..............................................................128 v CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN.......................134 PHỤ LỤC...............................................................................................................135 iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT TT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Viết tắt BTST ĐC ĐB DH DTH GV HS KG KH NTST NXB PPDH SGK SH TDST THPT TN F x P Xin đọc là Bài tập sáng tạo Đối chứng Đột biến Dạy học Di truyền học Giáo viên Học sinh Kiểu gen Kiểu hình Nguyên tắc sáng tạo Nhà xuất bản Phương pháp dạy học Sách giáo khoa Sinh học Tư duy sáng tạo Trung học phổ thông Thực nghiệm Kết quả phép lai Kí hiệu phép lai Bố mẹ v DANH MỤC CÁC BẢNG, BIỂU Bảng 3.1. Các bài thực nghiệm có khảo sát kết quả học tập...............................100 Bảng 3.2. Danh sách các trường tiến hành thực nghiệm.....................................101 Bảng 3.3. Phân bố TN ở các trường THPT qua các năm....................................102 Bảng 3.4. Bảng đánh giá các mức độ sáng tạo trong TN....................................109 Bảng 3.5. Bảng tần số điểm bài kiểm tra 15 phút...............................................110 Bảng 3.6. Bảng phân phối tần suất (fi%) điểm các bài kiểm tra 15 phút.............110 Bảng 3.7. Bảng phân phối tần suất hội tụ tiến (fi↑) điểm các bài kiểm tra 15 phút ...........................................................................................................111 Bảng 3.9. Kiểm định X điểm bài kiểm tra 15 phút...........................................113 Bảng 3.10. Phân tích phương sai điểm bài kiểm tra 15 phút.................................113 Bảng 3.11. Bảng phân phối tần số điểm kiểm tra 45 phút....................................114 Bảng 3.12. Bảng phân phối tần suất (fi%) ở các bài kiểm tra 45 phút...................114 Bảng 3.13. Bảng phân phối tần suất hội tụ tiến (f i↑) ở các bài kiểm tra 45 phút ...........................................................................................................115 Bảng 3.14. Bảng các tham số đặc trưng bài kiểm tra 45 phút................................116 Bảng 3.15. Kiểm định X điểm bài kiểm tra 45 phút.............................................117 Bảng 3.16. Phân tích phương sai điểm bài kiểm tra 45 phút.................................118 Bảng 3. 17. Tần số các mức độ TDST của HS trong TN.......................................119 Bảng 3.18. Tần suất các mức độ TDST của HS trong TN....................................119 Bảng 3.19. Ý kiến của GV TN về ưu, nhược điểm của phương pháp algorit DH ...........................................................................................................120 Bảng 3.20. Bảng thống kê ý kiến của HS về những ưu điểm của algorit sáng chế trong học DTH.............................................................................122 Bảng 3.21. Bảng thống kê ý kiến HS về những tiến bộ sau khi học xong phần DTH có vận dụng algorit sáng chế.....................................................123 vi DANH MỤC BIỂU ĐỒ Biểu đồ 1.1. Nhận thức của GV về khái niệm algorit.............................................28 Biểu đồ 1.2. Nhận thức của GV về phân loại algorit trong DH..............................28 Biểu đồ 1.3. Nhận thức của GV về vai trò quan trọng nhất của algorit trong DH ...........................................................................................................29 Biểu đồ 1.4. Nhận thức của GV về khả năng vận dụng algorit trong DH...............29 Biểu đồ 1.5. Nhận thức của GV về khả năng vận dụng algorit trong các khâu của quá trình DH................................................................................30 Biểu đồ 1.6. Nhận thức của GV về khả năng kết hợp algorit với các phương tiện DH khác......................................................................................30 Biểu đồ 1.7. Mức độ sử dụng algorit của GV trong DH DTH................................31 Biểu đồ 1.8. Thực tiễn sử dụng algorit trong DH các chương của phần DTH (SH 12 - THPT)..................................................................................31 Biểu đồ 1.9. Hiệu quả của algorit trong DH DTH đối với hoạt động dạy của GV ...........................................................................................................32 Biểu đồ 1.10. Hiệu quả của algorit trong DH DTH đối với hoạt động học của HS..........32 Biểu đồ 1.11. Những khó khăn khi vận dụng algorit trong DH DTH.......................33 Biểu đồ 1.12. Khả năng vận dụng algorit để rèn luyện tư duy sáng tạo cho HS trong DH DTH...................................................................................33 Biểu đồ 1.13. Khả năng vận dụng algorit để rèn luyện năng lực giải quyết vấn đề cho HS trong DH DTH..................................................................34 Biểu đồ 3.1. Tần suất điểm các bài kiểm tra 15 phút............................................110 Biểu đồ 3.2. Tần suất hội tụ tiến điểm các bài kiểm tra 15 phút...........................111 Biểu đồ 3.3. Tần suất điểm bài kiểm tra 45 phút..................................................114 Biểu đồ 3.4. Đồ thị tần suất hội tụ tiến điểm bài kiểm tra 45 phút........................115 Biểu đồ 3.5. Mức độ TDST của HS trong TN......................................................119 vii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Algorit chia số nhị phân.........................................................................13 Hình 1.2: Cơ chế định hướng trong tư duy.............................................................15 Hình 1.3. Sơ đồ dạy và học tối ưu hóa...................................................................25 Hình 2.1. Các hệ thống tham gia giải bài toán có sử dụng algorit sáng chế............46 Hình 2.2. Quy trình xây dựng algorit nhận biết......................................................47 Hình 2.3. Algorit nhận biết quy luật di truyền MenĐen.........................................49 Hình 2.4. Quy trình thiết kế algorit biến đổi phần Di truyền học...........................50 Hình 2.5. Algorit nhận biết khái niệm gen.............................................................54 Hình 2.6 Algorit nhận biết khái niệm đột biến gen................................................57 Hình 2.7. Algorit nhận biết khái niệm đột biến số lượng NST...............................59 Hình 2.8. Algorit nhận biết quy luật di truyền liên kết gen....................................61 Hình 2.9. Algorit nhận biết quy luật di truyền tương tác gen.................................62 Hình 2.10. Algorit nhận biết quy luật di truyền liên kết giới tính.............................64 Hình 2.11. Algorit nhận biết quy luật di truyền trong nhân......................................66 Hình 2.12. Chương trình giải bài tập quy luật di truyền MenĐen............................67 Hình 2.13. Chương trình giải bài tập quy luật di truyền liên kết gen........................68 Hình 2.14. Chương trình giải bài tập quy luật di truyền tương tác gen.....................69 Hình 2.15. Chương trình giải bài tập xác định cấu trúc di truyền của quần thể giao phối gần..........................................................................................70 Hình 2.16. Chương trình giải bài tập xác định cấu trúc di truyền của quần thể giao phối ngẫu nhiên..............................................................................70 Hình 2.17. Chương trình giải bài tập di truyền phả hệ.............................................71 Hình 2.18. Quy trình sử dụng algorit trong DH lí thuyết DTH.................................73 Hình 2.19. Quy trình vận dụng algorit trong DH bài tập DTH.................................85 Hình 2.20. Quy trình xây dựng bài tập sáng tạo.......................................................92 Hình 2.21. Quy trình giải các bài tập sáng tạo.............................................................95 Hình 3.1. Mô hình sáng tạo khoa học...................................................................107 1 MỞ ĐẦU 1. Lí do lựa chọn đề tài  Xuất phát từ yêu cầu đổi mới phương pháp DH Tại Hội nghị Trung ương 8, khóa XI, ngày 04 tháng 11 năm 2013, ban Chấp hành Trung ương Đảng đã ban hành Nghị Quyết số 29-NQ/TƯ về việc Đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục và đào tạo, đáp ứng yêu cầu công nghiệp hóa, hiện đại hóa trong nền kinh tế thị trường định hướng xã hội chủ nghĩa và hội nhập quốc tế [1]. Với quan điểm chỉ đạo: “Giáo dục là quốc sách hàng đầu, là sự nghiệp của Đảng, Nhà nước và của toàn dân; đổi mới căn bản toàn diện Giáo dục và Đào tạo là đổi mới những vấn đề cốt lõi, cấp thiết từ quan điểm, tư tưởng chỉ đạo đến mục tiêu, nội dung, phương pháp, cơ chế chính sách, điều kiện bảo đảm thực hiện [1]. Theo Nghị quyết 29-NQ/TƯ, mục tiêu đổi mới của giáo dục phổ thông là tập trung phát triển trí tuệ, thể chất, hình thành phẩm chất, năng lực công dân, phát hiện và bồi dưỡng năng khiếu, định hướng nghề nghiệp cho học sinh (HS). Nâng cao giáo dục toàn diện, chú trọng giáo dục lý tưởng, truyền thống, đạo đức, lối sống, ngoại ngữ, tin học, năng lực và kỹ năng thực hành, vận dụng kiến thức vào thực tiễn. Phát triển khả năng sáng tạo, tự học, khuyến khích học tập suốt đời. Ngày 28 tháng 11 năm 2014, Quốc hội khóa XIII đã ban hành Nghị quyết số 88/2014/QH13 về đổi mới chương trình, sách giáo khoa giáo dục phổ thông [2]. Thực hiện Nghị quyết của Quốc hội, ngày 27 tháng 3 năm 2015 Thủ tướng Chính phủ đã ra quyết định số 404/QĐ-TTg, phê duyệt đề án đổi mới chương trình, sách giáo khoa giáo dục phổ thông [3]. Như vậy, các Nghị quyết của Đảng, Quốc hội và Chính phủ đã thể hiện quyết tâm đổi mới hệ thống giáo dục để thực hiện công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước và hội nhập quốc tế.  Xuất phát từ những ưu điểm của algorit sáng chế Phương pháp algorit cùng với phương pháp Graph và tiếp cận môđun là những công cụ phương pháp luận đắc lực trong việc xây dựng quá trình dạy học (DH) thành quy trình công nghệ. Việc xác định các nguyên tắc và quy trình áp dụng phương pháp algorit DH là cần thiết để nâng cao tính tích cực, tự lực và sáng tạo của HS. Phương pháp algorit có 2 nhiều ưu điểm trong DH, vì đây là một phương pháp tư duy. Nếu sử dụng phương pháp này thường xuyên sẽ rèn luyện cho HS một phong cách học tập khoa học để học suốt đời. Thuật ngữ “algorit” thường được hiểu theo hai nghĩa. Theo toán học, “algorit” là một trình tự các thao tác cần thiết để giải một bài toán. Theo nghĩa rộng, “algorit” là một chương trình bao gồm các thao tác tư duy có định hướng và đủ rõ ràng [8]. Chương trình giải các bài toán sáng chế được gọi là algorit sáng chế. Khác với algorit toán học, algorit sáng chế có tính mềm dẻo, linh hoạt hơn, cùng một vấn đề có thể được giải quyết theo nhiều hướng khác nhau, tùy vào năng lực của người thực hiện. Vận dụng algorit sáng chế vào quá trình DH là hướng đi mới, nhiều triển vọng, phù hợp với mục tiêu đổi mới giáo dục hiện nay vì algorit sáng chế khuyến khích sử dụng tối đa những phẩm chất tích cực của người học. HS có thể thực hiện các thao tác tư duy để giải quyết vấn đề tùy theo hiểu biết, kinh nghiệm, khả năng của mình, tìm ra lời giải theo con đường của riêng mình. Algorit sáng chế không phải là bản ghi có sẵn, rập khuôn để người học sử dụng một cách máy móc mà đó là sự tìm tòi, sáng tạo của mỗi cá nhân để tìm ra bản ghi algorit hợp lí nhất cho việc giải quyết một vấn đề nào đó. Dưới sự hướng dẫn của giáo viên (GV), thông qua hợp tác nhóm, HS sẽ phân tích vấn đề, tìm ra quy luật phát triển khách quan của vấn đề, tìm ra các bước để giải quyết vấn đề và sắp xếp, bố trí từng bước để tìm ra mối liên hệ giữa chúng. Algorit sáng chế giúp người học giải quyết vấn đề nhanh hơn, chính xác hơn và ngắn gọn hơn, tránh mò mẫm, mất thời gian. Vận dụng algorit sáng chế trong quá trình DH giúp HS hình thành thao tác tư duy logic, phát huy tính tích cực, sáng tạo, tinh thần làm việc tập thể qua đó củng cố niềm tin, hứng thú học tập cho người học.  Xuất phát từ đặc điểm kiến thức Di truyền học (Sinh học 12) Di truyền học (DTH) là một trong những lĩnh vực mũi nhọn của Sinh học (SH). Những kiến thức DTH là cơ sở nhận thức cơ chế tiến hóa, đồng thời là nền tảng để giải thích các vấn đề của Sinh thái học. Chương trình SH phổ thông hiện nay nói chung và phần DTH (SH 12) nói riêng được xây dựng theo quan điểm hệ thống, các nội dung kiến thức được trình bày một 3 cách khoa học, có logic, phù hợp với trình độ nhận thức của HS ở từng cấp học, bậc học. Với cách bố trí như thế này, GV có thể tổ chức các hoạt động học tập cho HS dựa trên các kiến thức, kinh nghiệm đã có để giải quyết các vấn đề mới, rèn luyện kĩ năng và phát triển tư duy vững chắc, có khả năng vận dụng kiến thức vào cuộc sống. Tính quy luật của hiện tượng di truyền giúp HS có thể vận dụng algorit một cách hiệu quả trong việc giải thích hiện tượng di truyền cũng như giải các bài tập toán di truyền. Vì những lí do trên tôi đã lựa chọn đề tài luận án: “Vận dụng algorit sáng chế để tổ chức dạy học Di truyền học (Sinh học 12 - Trung học phổ thông)” 2. Mục tiêu nghiên cứu Vận dụng algorit sáng chế để xây dựng và sử dụng các algorit DH phần DTH (SH 12 – THPT) nhằm phát triển năng lực nhận thức và năng lực tư duy sáng tạo cho HS. 3. Đối tượng và khách thể nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: DH DTH (SH 12 - THPT) theo algorit sáng chế. Khách thể nghiên cứu: Quá trình DH SH 12. 4. Giả thuyết khoa học Nếu xây dựng và sử dụng algorit một cách hợp lí vào các khâu trong DH DTH (SH 12 - THPT) thì sẽ phát triển năng lực nhận thức và năng lực tư duy sáng tạo cho HS. 5. Giới hạn của đề tài Luận án nghiên cứu vận dụng lí thuyết algorit sáng chế trong DH phần DTH (SH 12 - THPT). 6. Nhiệm vụ nghiên cứu (1) Nghiên cứu lý thuyết algorit sáng chế và việc vận dụng algorit trong DH. (2) Điều tra thực trạng vận dụng algorit trong quá trình DH ở trường THPT. (3) Đề xuất quy trình xây dựng một số algorit DH DTH (SH 12 - THPT). (4) Xây dựng quy trình sử dụng các algorit đã xây dựng trong DH DTH (SH 12 - THPT) (5) Thực nghiệm sư phạm để đánh giá hiệu quả của các phương án đã đề xuất. 4 7. Phương pháp nghiên cứu  Phương pháp nghiên cứu lí thuyết Thu thập, phân tích, đánh giá các tài liệu liên quan tới nội dung đề tài theo các nội dung đề ra như sau: - Nghiên cứu các văn bản của Đảng, Chính phủ và của Bộ Giáo dục và Đào tạo về vấn đề đổi mới giáo dục để xác định lý do chọn đề tài. - Nghiên cứu các tài liệu trong nước và nước ngoài có liên quan tới lý thuyết algorit sáng chế làm cơ sở khoa học của đề tài luận án. - Nghiên cứu các tài liệu về nội dung DTH; tài liệu về lý luận và phương pháp dạy học Sinh học làm cơ sở cho việc xây dựng nội dung dạy học phần DTH. - Nghiên cứu tài liệu về algorit trong dạy học làm cơ sở lí luận cho việc xây dựng và sử dụng các algorit dạy học DTH. - Nghiên cứu các tài liệu về năng lực; tài liệu tâm lý học về nhận thức; tài liệu về các khái niệm, định nghĩa quy luật, tính quy luật làm cơ sở cho việc xây dựng hệ thống các algorit dạy học cũng như việc đề xuất quy trình tổ chức dạy học phát triển năng lực nhận thức, năng lực tư duy sáng tạo cho HS.  Phương pháp điều tra sư phạm Dùng phiếu điều tra thực trạng DH nói chung và DH SH nói riêng ở trường THPT để xác định cơ sở thực tiễn của đề tài luận án. Chúng tôi đã thiết kế phiếu tham khảo ý kiến của GV về các lĩnh vực: Nhận thức lí luận của GV về algorit; thực tiễn sử dụng algorit của GV trong DH DTH ở trường THPT và việc rèn luyện năng lực nhận thức, năng lực vận dụng kiến thức cho HS trong DH DTH.  Phương pháp chuyên gia, tham vấn chuyên gia - Các chuyên gia được xác định là các nhà khoa học nghiên cứu về lý luận và phương pháp DH hoặc nghiên cứu về DTH; những GV có nhiều kinh nghiệm trong giảng dạy SH. - Những nội dung cần tham vấn là: + Mục tiêu DH DTH ở THPT. + Quy trình thiết kế các algorit DH phần DTH SH 12-THPT. 5 + Quy trình DH DTH SH 12 – THPT có vận dụng algorit sáng chế. + Tiêu chí và công cụ đánh giá kết quả DH DTH SH 12 – THPT có vận dụng algorit sáng chế. - Việc thu thập ý kiến của các chuyên gia được thực hiện bằng phương pháp phỏng vấn trực tiếp hoặc xin ý kiến đánh giá nhận xét bằng phiếu thẩm định về những lĩnh vực và vấn đề liên quan đến luận án. Tất cả những ý kiến đóng góp của chuyên gia đều được chúng tôi phân tích, nghiên cứu kỹ lưỡng, làm căn cứ để điều chỉnh, bổ sung cho nội dung nghiên cứu luận án.  Phương pháp thực nghiệm sư phạm Tổ chức thực nghiệm (TN) sư phạm nhằm đánh giá tính khả thi và tính hiệu quả của các quy trình DH DTH theo algorit sáng chế, qua đó khẳng định tính đúng đắn của giả thuyết nghiên cứu đã đề ra trong đề tài luận án. Quá trình TN được tiến hành theo hai giai đoạn là TN khảo sát và TN chính thức. TN được tiến hành ở 05 trường trên địa bàn tỉnh Hưng Yên: THPT Nam Phù Cừ, THPT Phù Cừ, THPT Tiên Lữ, THPT Nghĩa Dân. HS trong khối 12 ở mỗi trường TN, chúng tôi chọn các lớp TN và lớp ĐC tương đương nhau về học lực, về phong trào thi đua học tập. GV thực hiện TN sư phạm là những GV có nhiều kinh nghiệm trong giảng dạy, thâm niên công tác tương đương nhau, có nhiều thành tích trong giảng dạy, yêu nghề, say mê chuyên môn. TN được bố trí theo cách “TN có ĐC”, nghĩa là lớp TN và lớp ĐC chỉ khác nhau ở một yếu tố tác động, đó chính là đối tượng nghiên cứu của luận án, tất cả các yếu tố còn lại đều giống nhau. Chúng tôi tiến hành TN khảo sát vào năm 2015 và TN chính thức vào năm 2016, thu số liệu của đợt 2, đánh giá tính hiệu quả của các phương pháp và rút ra kết luận về tính khả thi của các phương pháp mà luận án đang nghiên cứu. Căn cứ vào giả thuyết khoa học của luận án, chúng tôi xác định nội dung cần đo chính là năng lực nhận thức và năng lực vận dụng kiến thức phần DTH, chúng tôi đã xây dựng công cụ đo là các bài kiểm tra đánh giá năng lực nhận thức và năng lực vận dụng kiến thức phần DTH.  Phương pháp thống kê toán học 6 Các số liệu thu được trong thực nghiệm sư phạm có tính định lượng sẽ được xử lí bằng thống kê toán học nhờ phần mềm Microsoft Exel với các tham số thống kê đặc trưng gồm: - Giá trị trung bình: nhằm xác định điểm trung bình về năng lực của HS nhóm lớp ĐC và nhóm lớp TN. - Độ lệch chuẩn: nhằm xác định mức độ phân tán các số liệu quanh giá trị trung bình. - Mode: nhằm xác định giá trị có tần số xuất hiện nhiều nhất trong tập hợp các giá trị của dữ liệu. - Sử dụng phép kiểm định T – test độc lập, T – test theo cặp để kiểm chứng ý nghĩa thống kê. 8. Những đóng góp mới của luận án (1) Đề xuất quy trình xây dựng một số algorit DH DTH (SH 12 - THPT). (2) Đề xuất quy trình sử dụng một số algorit trong DH DTH (SH 12 THPT). (3) Đề xuất thang đánh giá hiệu quả vận dụng algorit sáng chế trong DH DTH (SH 12 - THPT). 9. Cấu trúc của luận án Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo và phụ lục, nội dung chính của luận án được trình bày trong ba chương: Chương 1. Cơ sở lí luận, thực tiễn. Chương 2. Vận dụng algorit sáng chế trong dạy hoc Di truyền học (Sinh học 12 – THPT). Chương 3. Thực nghiệm sư phạm. 7 Chương 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN 1.1. Lược sử nghiên cứu về algorit 1.1.1. Lược sử nghiên cứu về algorit trên thế giới Khoa học tư duy sáng tạo trên thế giới đã được hình thành từ rất lâu. Nhà toán học Hy Lạp Pappop, sống ở thế kỉ thứ III là người đặt nền móng cho “khoa học tư duy sáng tạo”, ông gọi đó là Ơristic (Heuristics). Heuristic được hiểu là các kỹ thuật dựa trên kinh nghiệm để giải quyết vấn đề học tập hay khám phá nhằm đưa ra một giải pháp mà không được đảm bảo là tối ưu. Với việc nghiên cứu khảo sát không có tính thực tế, các phương pháp Heuristic được dùng nhằm tăng nhanh quá trình tìm kiếm với các giải pháp hợp lý thông qua các suy nghĩ rút gọn để giảm bớt việc nhận thức vấn đề khi đưa ra quyết định [62]. Có thể thấy, theo quan niệm lúc bấy giờ, Ơristic là khoa học về sự sáng chế, phát minh trong mọi lĩnh vực khoa học, kĩ thuật, văn hóa, nghệ thuật,… Do cách tiếp cận quá chung chung và không có nhu cầu xã hội cấp bách nên Ơristic đã không được nhìn nhận. Cho đến thời gian gần đây, Ơristic đã được nghiên cứu và phát triển. Alfred Binet, một nhà tâm lý học người Pháp đã phát minh ra các bài kiểm tra IQ thực tế đầu tiên [61]. Năm 1904, Bộ Giáo dục Pháp đã sử dụng các bài kiểm tra IQ Alfred Binet nhận diện và đánh giá trí tuệ của HS. Năm 1908 và 1911 Binet công bố phiên bản thử nghiệm của mình. Sau đó, bài kiểm tra của Binet trở nên thông dụng trên khắp nước Mỹ và bùng phát mạnh vào năm 1917 [58]. Tuy là cha đẻ của “chỉ số thông minh - IQ” nhưng Binet cũng nhìn nhận rằng bài kiểm tra IQ cũng bộc lộ một số hạn chế. Ông cho rằng rằng trí thông minh không hẳn chỉ do di truyền, bởi các gene cấu thành, mà còn do môi trường giáo dưỡng tác động. Trong suốt 21 năm nghiên cứu, Binet đã xuất bản hơn 200 cuốn sách, bài báo, những công trình nghiên cứu của Binet sau này có ảnh hưởng rất lớn đến Jean Piaget [57]. Cuối thế kỉ IXX, các nhà tâm lí học đã phát hiện ra phương pháp thử sai. Thử và sai là một phương pháp cơ bản giải quyết vấn đề [54]. Thử sai được đặc trưng bởi sự lặp đi lặp lại những nỗ lực đến khi thành công, hoặc cho đến khi không thể thực hiện 8 được nữa [69]. Theo W.H. Thorpe, thuật ngữ thử sai được đưa ra bởi C. Lloyd Morgan sau khi ông đã sử dụng các cụm từ tương tự như "thử và thất bại" và "thử nghiệm và thực tiễn" [68]. Sau này, Edward Thorndike đã tiến hành thí nghiệm nổi tiếng với một con mèo đã được đặt trong một loạt các hộp với các điều kiện khác nhau để hoạt động của con mèo gắn với quá trình học tập, rút kinh nghiệm [67]. Thí nghiệm của Edward Thorndike sau này được B.F. Skinner hoàn thiện. Như vậy có thể thấy việc lựa chọn các phương án trong phương pháp thử sai được tiến hành theo kiểu mò mẫm. Tuy nhiên, cùng với phương pháp thử sai, các nhà tâm lí học đã xác định được vai trò của nhiều yếu tố tâm lí như: tính lí tưởng, trí tưởng tượng, trực giác, tính ì tâm lí, … trong quá trình tư duy sáng tạo. Năm 1939 A. Osborn (Mỹ) đã đề xuất phương pháp tập kích não hay còn gọi là động não, công não, (tiếng Anh: brainstorming). Ông đã miêu tả động não như một kỹ thuật hội ý bao gồm một nhóm người nhằm tìm ra lời giải cho vấn đề nhất định bằng cách góp nhặt tất cả ý kiến của nhóm người, nảy sinh trong cùng một thời gian, theo một nguyên tắc nhất định. Kỹ thuật này sau đó được Charles Hutchison Clark phát triển và Hilbert Meyer áp dụng trong lý luận về phương pháp giảng dạy [59]. Theo Hilbert Meyer: Động não là một kỹ thuật dạy học tích cực, thông qua thảo luận, nhằm huy động những ý tưởng mới mẻ, độc đáo về một chủ đề, của mọi thành viên tham gia thảo luận. Các thành viên được cổ vũ tham gia một cách tích cực, không hạn chế các ý tưởng, nhằm tạo ra "cơn lốc" các ý tưởng [53]. Động não được áp dụng ở nhiều lĩnh vực khác nhau: quảng cáo, quản lí, sản xuất, giáo dục,....Mặc dù có nhiều ưu điểm nhưng phương pháp tập kích não vẫn chưa khắc phục được những nhược điểm của phương pháp thử sai đó là thiếu cơ chế định hướng từ bài toán đến lời giải trong tư duy. Năm 1926, F. Kunze một giáo sư trường đại học tổng hợp Berlin đã đề xuất phương pháp đối tượng tiêu điểm. Đây là một phương pháp tích cực hóa tư duy trong khoa học sáng tạo. Phương pháp đối tượng tiêu điểm với tên gọi ban đầu là phương pháp danh mục (catalogue) được nhà bác học người Mỹ C. Whiting hoàn thiện vào những năm 50 của thế kỷ [13]. Nội dung của phương pháp đối tượng tiêu điểm là chọn ngẫu nhiên một đối tượng nào đó sau đó lấy những tính chất của các đối 9 tượng ngẫu nhiên này gắn cho đối tượng đang cần cải tiến hay hoàn thiện (đối tượng tiêu điểm). Bằng cách này có thể nhận được những kết hợp khác thường và đi đến những phương án độc đáo [13]. Như vậy, ý tưởng của phương pháp là cải tiến một đối tượng bằng cách chuyển giao những dấu hiệu (tính chất, chức năng) của những đối tượng ngẫu nhiên vào đối tượng cần cải tiến. Ví dụ đưa tính chất "thơm" của "nước hoa" vào đối tượng "bút", ta có "bút có mùi thơm". Năm 1942, Fritz Zwicky người Thụy Sĩ đã đề xuất phương pháp phân tích hình thái [65]. Theo phương pháp này, người ta sẽ liệt kê tất cả các đặc trưng của một đối tượng nào đó, mỗi đặc trưng xếp vào một cột. Ở mỗi cột người ta viết tất cả các phương án đề xuất sau đó xét tất cả các kết hợp được hình thành bằng cách lấy ở mỗi cột một phương án. Kết quả là tạo ra vô số các kết hợp và việc nhận thức ra các phương án tối ưu cũng trở nên khó khăn. Như vậy phương pháp phân tích hình thái là phương pháp tích cực hóa tư duy bằng cách tách đối tượng ra từng con số rồi đa dạng hóa hình thái của các con số. Sau đó, kết hợp chúng lại để tạo ra ý tưởng mới. Người có nhiều cống hiến trong việc xây dựng khoa học sáng tạo là nhà khoa học Genric Sanlovic Altshuler. Năm 14 tuổi ông đã có bằng sáng chế, năm 20 tuổi ông đã dự định xây dựng lí thuyết để giúp bất kì người bình thường nào cũng có thể sáng chế được. Năm 1946, Altshuler bắt đầu xây dựng lí thuyết giải các bài toán sáng chế (Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatch viết tắt là TRIZ). TRIZ là phương pháp luận tìm kiếm những giải pháp kĩ thuật mới. TRIZ kết hợp chặt chẽ bốn yếu tố: Tâm lí, logic, kiến thức, trí tưởng tượng. Về phương pháp sáng chế, G.S. Altshuler đã đề xuất vào năm 1960 gần đây đã được phát triển mạnh mẽ và trở thành một lí thuyết, trong đó hạt nhân là Algorit giải các bài toán sáng chế. Anthony "Tony" Peter Buzan (sinh năm 1942) tại Luân Đôn (Anh) là một tác gia, nhà tâm lý và là cha đẻ của phương pháp tư duy Mind map (Sơ đồ tư duy - Giản đồ ý). Theo triết lý của Buzzan thì bản đồ tư duy được hiểu là một cách mở ra sức mạnh tư duy, tạo ra những đột phá trong suy nghĩ. Buzan nghiên cứu chuyên sâu về bộ não, trí nhớ tìm ra quy luật khi xây dựng bản đồ gồm nhiều nhánh, giúp bộ não ghi chép các sự kiện một cách hệ thống. Buzan rất đam mê khám phá cấu trúc, chức năng, hoạt động của não bộ và phát minh ra những phương pháp để “bật tín hiểu” cho