Luận văn Thiết kế và sử dụng mô hình động trong dạy học sinh học tế bào (sinh học 10) bằng phần mềm macromedia flash 8

®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 Công nghệ thông tin 2. ĐC Đối chứng 3. GV Giáo viên 4. HS Học sinh 5. KHKT Khoa học kĩ thuật 6. NST Nhiễm sắc thể 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 Phiếu học tập 12. QTDH Quá trình dạy học 13. SGK Sách giáo khoa 14. SH Sinh học 15. SWF Shockwave Flash 16. TN Thực nghiệm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 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 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 phương tiện đa Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên 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 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 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 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 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 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 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 chỉ