Hình thành và phát triển các khái niệm về cấp độ tổ chức sống trên cơ thể trong dạy học sinh học ở trường trung học phổ thông

Hình thành và phát triển các khái niệm về cấp độ tổ chức sống trên cơ thể trong dạy học sinh học ở trường trung học phổ thông

Trường Đại học sư phạm hà nội

đặng thị dạ thuỷ

Hình thành và phát triển các khái niệm về cấp độ tổ chức

sống trên cơ thể trong dạy học sinh học

Chuyên ngμnh: Lý luận vμ phương pháp dạy học

Bộ môn Sinh học Mã số: 62.14.10.07

tóm tắt luận án tiến sĩ giáo dục học

Hà Nội - 2009

Công trình được hoàn thành tại:

Bộ môn Phương pháp dạy học Sinh học Khoa Sinh học, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội

Người hướng dẫn khoa học:

1 GS TS Đinh Quang Báo

2 TS Phan Đức Duy

Phản biện 1: GS TS Trần Bá Hoành

Uỷ ban Quốc gia Giáo dục

Phản biện 2: GS TS Vũ Văn Vụ

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội

Phản biện 3: PGS TS Nguyễn Văn Mã

Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2

Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng cấp nhà nước chấm luận án Tiến sĩ, họp tại:

Trường Đại học Sư phạm Hà Nội

vào hồi: giờ ngày tháng năm 2009

Có thể tìm hiểu luận án tại:

- Thư viện Quốc gia Việt Nam

- Thư viện trường Đại học Sư phạm Hà Nội

các công trình đ∙ công bố liên quan đến luận án

[1] Đặng Thị Dạ Thuỷ (2006), “Tổ chức hoạt động tự lực nghiên cứu tài liệu giáo khoa

để dạy khái niệm quần thể sinh vật ở Trung học phổ thông”, Tạp chí Khoa học,

Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, Số 6, tr 101 - 104

[2] Đặng Thị Dạ Thuỷ (2007), “Quá trình hình thành khái niệm về các cấp tổ chức sống

trên cơ thể trong dạy học sinh học ở Trung học phổ thông”, Tạp chí Khoa học,

Trường Đại học Sư phạm Hà Nội, Số 3, tr 68 - 72

[3] Đặng Thị Dạ Thuỷ (2007), “Giáo dục bảo vệ môi trường thông qua dạy học khái

niệm sinh quyển - cấp tổ chức sống lớn nhất hành tinh”, Tạp chí Giáo dục, Kỳ

2/tháng 11, tr 20 - 23

[4] Đặng Thị Dạ Thuỷ (2008), “Quá trình phát triển khái niệm về các cấp tổ chức sống

trên cơ thể trong dạy học Sinh học ở Trung học phổ thông”, Tạp chí Giáo dục, Kỳ

2/tháng 3, tr 20 - 23

[5] Đặng Thị Dạ Thuỷ (2008), “Vận dụng tiếp cận cấu trúc hệ thống trong hình thành

và phát triển khái niệm về các cấp tổ chức sống trên cơ thể trong chương trình Sinh

học ở Trung học phổ thông”, Tạp chí Giáo dục, Số 212, Kỳ 2/tháng 4, tr 45 - 47

Mở đầu

I Lý do chọn đề tài

1 Theo U-skin-xki (1945) “Giảng dạy một giáo trình là quá trình liên tục của một hệ thống khái niệm” Muốn nâng cao chất lượng dạy học không thể không chú trọng nghiên cứu sự hình thành và phát triển các khái niệm (KN) cơ bản trong chương trình của môn học Vì vậy, hình thành KN là một trong những vấn đề trung tâm của lý luận dạy học bộ môn, có tầm quan trọng rất lớn, không những về mặt trí dục mà cả về mặt

đức dục, về mặt phát triển năng lực trí tuệ

2 Chương trình sinh học (SH) ở trung học phổ thông (THPT) được xây dựng dựa trên

lý thuyết về các cấp tổ chức của thế giới sống Các kiến thức sinh học trong chương trình được trình bày theo trình tự các cấp độ tổ chức sống (TCS): tế bào (TB) → CT (cơ thể) → QT (quần thể) → QX (quần xã) → SQ (sinh quyển) Tiếp cận cấu trúc hệ thống (CT - HT) chính là phương pháp luận định hướng cho cách dạy và cách học về các cấp độ TCS, đặc biệt là các cấp TCS trên CT đó là QT, QX, SQ

3 Qua khảo sát bước đầu về thực tiễn dạy - học KN về các cấp độ TCS trên CT ở THPT hiện nay cho thấy những hạn chế nhất định trong việc xác định phương pháp và biện pháp dạy học KN về các cấp độ TCS trên CT của GV cũng như chất lượng lĩnh hội các KN này của HS Như vậy, hình thành KN hệ sống ở cấp độ tổ chức trên cơ thể

là mới và khó đối với GV và HS ở THPT Chính vì vậy, cần nghiên cứu xác định logic vận dụng tiếp cận CT - HT trong dạy học KN về các cấp TCS trên CT, xác định quy trình hình thành và phát triển KN cùng các biện pháp dạy học, sao cho quán triệt được cách tiếp cận trên; nghĩa là khi nghiên cứu các KN QT, QX, SQ, cả người dạy lẫn người học luôn biết đặt nó trong một trục "toạ độ" khái quát, đó là những cấp độ tổ chức sống Cho đến nay, vẫn chưa có công trình nào nghiên cứu một cách có hệ thống

về sự hình thành và phát triển KN về các cấp độ TCS trên CT trong chương trình SH ở THPT

Xuất phát từ những lý do trên, với mong muốn góp phần nâng cao chất lượng dạy

và học ở trường THPT, chúng tôi chọn đề tài: “Hình thành và phát triển các khái

niệm về cấp độ tổ chức sống trên cơ thể trong dạy học Sinh học ở trường Trung học phổ thông”

II Mục đích nghiên cứu

Xác định quy trình hình thành, phát triển KN về các cấp độ TCS trên CT và các biện pháp dạy học để hình thành và phát triển có hiệu quả KN về các cấp độ TCS trên

CT nhằm góp phần nâng cao chất lượng dạy học SH ở trường THPT

III Nhiệm vụ nghiên cứu

1 Tổng quan các nghiên cứu lý thuyết và thực tiễn về hình thành và phát triển KN trong chương trình SH ở THPT

2 Nghiên cứu, xác định logic vận dụng tiếp cận CT - HT trong quá trình hình thành

và phát triển khái niệm về các cấp độ TCS trên CT Từ đó, phân tích cấu trúc logic của KN và sự phát triển của KN về các cấp độ TCS trên CT trong chương trình SH

3 Xác định quy trình hình thành và phát triển KN về các cấp độ TCS trên CT trong dạy học SH ở THPT Xác định các biện pháp dạy học trên cơ sở tiếp cận CT - HT

để hình thành và phát triển KN về các cấp độ TCS trên CT

4 Thực nghiệm sư phạm nhằm đánh giá hiệu quả của việc sử dụng các biện pháp dạy học theo quy trình đã đề xuất để hình thành và phát triển KN về các cấp độ TCS trên CT

IV Đối tượng nghiên cứu

- KN về các cấp độ TCS trên CT trong chương trình SH ở THPT

- Phương pháp và biện pháp dạy học KN về các cấp độ TCS trên CT

V Giới hạn nghiên cứu của đề tài

Trong khuôn khổ của luận án, chúng tôi chỉ tập trung xác định quy trình hình thành

và phát triển KN về các cấp độ TCS trên CT, các biện pháp dạy học trên cơ sở vận dụng tiếp cận CT - HT để hình thành và phát triển các KN này và tổ chức thực nghiệm sư phạm chủ yếu ở phần Giới thiệu chung về thế giới sống và phần Sinh thái học

VI Giả thuyết khoa học

Nếu sử dụng biện pháp dạy học trên cơ sở vận dụng tiếp cận CT - HT theo một quy trình phù hợp sẽ hình thành và phát triển có hiệu quả KN về các cấp độ TCS trên CT trong dạy học SH ở THPT

VII Phương pháp nghiên cứu

1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

2 Phương pháp điều tra thực trạng dạy học và quan sát sư phạm

3 Phương pháp chuyên gia

4 Phương pháp thực nghiệm sư phạm

5 Phương pháp thống kê toán học

VIII Những đóng góp mới của luận án

1 Hệ thống hoá được cơ sở lý luận và thực tiễn của phương pháp hình thành và phát triển các KN về các cấp độ TCS trên CT ở chương trình SH ở THPT

2 Xác định logic vận dụng tiếp cận CT - HT trong quá trình hình thành và phát triển KN về các cấp độ TCS trên CT

3 Phân tích cấu trúc logic của KN QT, QX, SQ và phân tích quá trình phát triển của các KN này trong chương trình Sinh học ở THPT

4 Xây dựng được quy trình hình thành và quy trình phát triển KN về các cấp TCS trên

CT trong dạy học Sinh học ở THPT

5 Xác định được các biện pháp dạy học trên cơ sở vận dụng tiếp cận CT-HT để hình thành và phát triển có hiệu quả KN về các cấp TCS trên CT

Chương 1 Cơ sở lý luận vμ thực tiễn của việc hình thμnh

vμ phát triển các khái niệm về cấp độ tổ chức sống trên cơ thể trong dạy học sinh học ở trường Trung học phổ

thông 1.1 Tổng quan những vấn đề nghiên cứu liên quan đến đề tài

Vấn đề hình thành và phát triển KN trong dạy học nói chung và trong dạy học Sinh học nói riêng đã được nhiều nhà giáo dục học trong và ngoài nước quan tâm nghiên cứu ở Việt Nam, đáng chú ý là những công trình nghiên cứu của Trần Bá Hoành (1975) đã xây dựng cơ sở lý luận về sự hình thành và phát triển KN SH, định hướng cho những nghiên cứu tiếp theo trong lĩnh vực dạy học SH ở trường phổ thông Dương Tiến Sĩ (1999) đã vận dụng tiếp cận CT-HT vào tích hợp giáo dục môi trường qua dạy

học các KN trong Sinh thái học Đỗ Thị Hà (2002) đã sử dụng hệ thống các câu hỏi, bài tập theo hướng tiếp cận hệ thống để hình thành các KN trong Sinh thái học

Cho đến nay, chưa có công trình nào nghiên cứu một cách có hệ thống về sự hình thành và phát triển KN về các cấp độ TCS trên CT theo tiếp cận CT - HT trong chương trình SH hiện hành ở THPT

1.2 Cơ sở lý luận

1.2.1 Bản chất của khái niệm

KN là hình thức cơ bản của tư duy, phản ánh các dấu hiệu, thuộc tính chung nhất, bản chất nhất của từng nhóm sự vật, hiện tượng cùng loại; về những mối liên hệ tương quan tất yếu giữa các sự vật, hiện tượng khách quan Theo logic biện chứng, KN có 3 thuộc tính sau: Tính chung, tính bản chất và tính phát triển biện chứng

1.2.2 Tiếp cận cấu trúc - hệ thống

1.2.2.1 Tiếp cận cấu trúc - hệ thống

Tiếp cận CT - HT là cách thức xem xét đối tượng nghiên cứu như một hệ toàn vẹn,

có cấu trúc xác định và tự thân vận động, phát triển nhờ sự tương tác theo quy luật riêng của các bộ phận cấu thành nên hệ; chính nhờ sự tương tác này đã phát sinh ra chất lượng mới, chất lượng toàn vẹn của hệ

1.2.2.2 Khái niệm hệ thống sống

Hệ thống sống khác với hệ thống vô sinh ở những đặc điểm chủ yếu là tính tổ chức cao, trao đổi chất và năng lượng, cảm ứng, sinh trưởng, phát triển và sinh sản Hệ thống sống là hệ mở, tự điều chỉnh duy trì cân bằng động đảm bảo thích ứng với môi trường và luôn tiến hoá

Các cấp tổ chức chính của thế giới sống là: Tế bào, cơ thể, quần thể, quần xã và sinh quyển

Tiếp cận CT -HT là phương pháp luận để nghiên cứu các cấp độ TCS

1.3 Cơ sở thực tiễn

1.3.1 Cấu trúc nội dung chương trình Sinh học ở THPT

Nội dung chương trình Sinh học ở THPT kế thừa và phát triển đồng tâm với chương trình ở THCS Các cấp độ TCS được lần lượt nghiên cứu qua các phần của chương trình ở THPT, thể hiện qua sơ đồ sau:

1.3.2 Thực trạng dạy và học KN về các cấp TCS trên CT ở THPT

Kết quả điều tra cho thấy phần lớn GV chưa nắm vững logic vận dụng tiếp cận CT -

HT trong nghiên cứu các cấp độ TCS trên CT, chưa xác định được phương pháp và biện pháp để hình thành và phát triển các KN này Những hạn chế nhất định về nhận thức, về phương pháp dạy học KN của GV đã ảnh hưởng đến chất lượng lĩnh hội KN

của HS

Phần 1

Giới thiệu

chung về

thế giới

sống

Phần 2

Sinh học

tế bào

Phần 3 Sinh học

vi sinh vật

Phần 4 Sinh học cơ thể

đa bào

Phần 5

Di truyền học

Phần 6 Tiến hoá

Phần 7 Sinh thái học

Cấp độ

tế bào

Cấp độ cơ thể

Cấp độ trên cơ thể:

QT, QX, SQ

Chương 2 Hình thμnh vμ phát triển các khái niệm về cấp

độ tổ chức sống trên cơ thể trong dạy học sinh học ở

Trung học phổ thông 2.1 Vận dụng tiếp cận cấu trúc - hệ thống trong hình thành và phát triển khái niệm về các cấp độ tổ chức sống trên cơ thể

Logic vận dụng tiếp cận CT - HT trong hình thành và phát triển KN về các cấp độ TCS trên CT có thể theo 7 bước sau:

Hình 2.1 Sơ đồ các bước vận dụng tiếp cận CT-HT trong hình thành và phát triển KN

về các cấp TCS trên CT Như vậy, logic vận dụng tiếp cận CT-HT theo 7 bước trên sẽ định hướng cho việc phân tích cấu trúc logic và sự phát triển của KN trong toàn bộ chương trình Từ đó, xác định quy trình hình thành và phát triển KN cùng các biện pháp dạy học để hình thành và phát triển có hiệu quả KN về các cấp TCS trên CT được minh hoạ qua sơ đồ sau:

Logic vận

dụng tiếp

cận CT-HT

trong hình

thành và

phát triển

KN về các

cấp độ TCS

trên CT

2 Phân tích thành phần và cấu trúc của TCS

1 Xác định vị trí của cấp độ TCS trong thế giới sống ố

3 Phân tích chức năng của TCS

6 Phân tích sự phát triển, tiến hoá

của TCS

7 Xác định các nguyên tắc sử dụng, khai thác hợp lý và bảo

vệ tài nguyên môi trường

4 Xác định tính toàn vẹn của TCS

5 Phân tích mối quan hệ thứ bậc lệ thuộc giữa các cấp TCS

Hình 2.2 Sơ đồ vận dụng tiếp cận CT-HT định hướng sự hình thành và phát triển KN

về các cấp TCS trên CT

2.2 Cấu trúc logic của khái niệm và quá trình hình thành, phát triển của khái niệm về các cấp tổ chức sống trên cơ thể trong chương trình sinh học ở Trung học phổ thông

Nội dung phần này tập trung phân tích nội hàm và ngoại diên của cấp TCS QT, QX,

SQ làm cơ sở cho việc phân tích quá trình hình thành và phát triển của các KN này trong chương trình Sinh học

Chúng tôi xin minh hoạ cấu trúc logic của KN QX như sau:

a Nội hàm của khái niệm quần xã:

- Thành phần: Tổ hợp các QT sinh vật thuộc các loài khác nhau

- Tính xác định về mặt không gian và thời gian: Phân bố trong một vùng địa lý xác

định, vào một thời điểm nhất định

- Cấu trúc: Các QT khác loài trong QX tương tác, gắn bó chặt chẽ với nhau bằng các mối quan hệ sinh học, đặc biệt là quan hệ dinh dưỡng Các mối quan hệ này là kết quả của một quá trình lịch sử lâu dài, dưới tác động của chọn lọc tự nhiên, thiết lập nên các đặc trưng cấu trúc như: thành phần loài, độ đa dạng, sự phân bố của các loài trong không gian, quan hệ dinh dưỡng của QX

- Chức năng: Cũng như bất kỳ TCS nào, QX thực hiện hoạt động chức năng trao đổi chất và năng lượng, sinh trưởng, phát triển Chuỗi và lưới thức ăn, chu trình tuần hoàn vật chất là biểu hiện của quá trình trao đổi chất và năng lượng bên trong của QX và giữa QX với sinh cảnh, bảo đảm cho QX tồn tại và phát triển ổn định Đặc biệt, QX

có khả năng tự điều chỉnh, duy trì trạng thái cân bằng động Qua đó, cho thấy QX là

hệ cấu trúc - chức năng

- QX có cấu trúc ổn định tương đối, thực hiện các chức năng sống trao đổi chất, tự

điều chỉnh, cân bằng động đảm bảo thích ứng với môi trường Vì vậy, QX là một hệ

Logic vận dụng tiếp cận CT-HT theo 7 bước trong hình thành và phát

triển KN về các cấp TCS trên CT

Phân tích cấu trúc logic KN Phân tích quá trình phát triển

của KN trong chương trình

Định hướng

Quy trình hình thành KN Quy trình phát triển KN

Xác định

Xác định biện pháp dạy học

Biện pháp logic Biện pháp tổ chức Biện pháp sử dụng

các PT kỹ thuật

Hình thành và phát triển có hiệu quả KN về các cấp TCS trên cơ thể

toàn vẹn, tồn tại và phát triển tương đối ổn định trong không gian và theo thời gian, có mối quan hệ thứ bậc lệ thuộc với các cấp TCS bên dưới và bên trên nó

- QX có quá trình vận động phát triển DTST là quá trình phát triển tiến hoá của QX Trong quá trình diễn thế xảy ra những thay đổi về cấu trúc thành phần loài, cấu trúc phân tầng, các mối quan hệ trong QX , đó chính là quá trình giải quyết các mâu thuẫn phát sinh trong nội bộ QX và giữa QX với môi trường, đảm bảo sự thống nhất toàn vẹn giữa QX với môi trường

b Ngoại diên của khái niệm quần xã: là những tập hợp các QT sinh vật có các dấu

hiệu bản chất đã nêu trên

Quá trình phát triển nội hàm của KN QX qua các chương, bài trong chương trình

được phân tích trong bảng: Sự hình thành và phát triển KN QX trong chương trình Sinh học ở THPT (có trong luận án)

2.3 Quy trình hình thành và phát triển khái niệm về các cấp độ tổ chức sống trên cơ thể trong dạy học Sinh học ở THPT

2.3.1 Quy trình hình thành khái niệm về các cấp độ TCS trên CT

Bước 1: Xác định vị trí của cấp độ TCS trên CT trong hệ thống sống và hình thành biểu tượng về cấp độ TCS

Các cấp độ tổ chức của hệ thống sống được tổ chức theo nguyên tắc thứ bậc Hệ thống sống là KN “giống” gần nhất để xây dựng định nghĩa về các cấp độ TCS Vì vậy, việc xác định vị trí của cấp độ TCS trong hệ thống sống cần được tiến hành ngay

ở bước 1, nó như một trục “toạ độ” định hướng cho HS khi nghiên cứu các KN QT,

QX, SQ chính là nghiên cứu các hệ thống sống Trên cơ sở quan sát tài liệu trực quan kết hợp với kinh nghiệm cá nhân của HS, GV hướng dẫn HS hình thành biểu tượng về cấp độ TCS trên CT

Bước 2: Xác định dấu hiệu chung, phân tích dấu hiệu bản chất của KN và xây dựng định nghĩa

Đây là bước quyết định chất lượng lĩnh hội KN GV cần định hướng cho HS trả lời

được những câu hỏi sau đây:

- Tổ chức sống được cấu thành từ những thành phần nào?

- Các thành phần của hệ tương tác với nhau và với môi trường ra sao?

- Kết quả của mối quan hệ tương tác giữa các thành phần của hệ với nhau và với môi trường đã thiết lập nên những đặc trưng cấu trúc nào của hệ? Và hệ đã thực hiện những hoạt động chức năng nào nhờ đó có thể tồn tại và phát triển tương đối ổn định theo thời gian

Như vậy, trên cơ sở biểu tượng chính xác về một cấp độ TCS trên CT, dưới sự hướng dẫn của GV, HS sẽ tiến hành các thao tác logic như phân tích, tổng hợp nhằm liệt kê các dấu hiệu chung, tiếp đó là trừu tượng hoá và khái quát hoá để tách ra những dấu hiệu bản chất của TCS như đã phân tích ở trên Kết quả của các thao tác logic trên là

sự hình thành định nghĩa chính xác về một cấp độ TCS Phương pháp định nghĩa KN

về các cấp độ TCS là phương pháp định nghĩa thông qua “giống” gần nhất và sự khác biệt về “loài” trong đó KN “hệ thống sống” là KN “giống” gần nhất và những dấu hiệu riêng của KN “loài” là những dấu hiệu bản chất riêng của mỗi cấp độ TCS

Bước 3: Củng cố, vận dụng KN

GV cho HS xác định KN đã học thông qua những ví dụ và phản ví dụ, so sánh với những KN tương tự hay so sánh với các cấp độ TCS đã học GV có thể hướng dẫn HS thiết lập bản đồ KN

2.3.2 Quy trình phát triển khái niệm về các cấp tổ chức sống trên cơ thể trong chương trình sinh thái học ở Trung học phổ thông

Bước 1: Phân tích nội hàm của KN đã học

Sự phát triển KN luôn dựa trên nền KN đã được hình thành Vì vậy, cần phân tích

và đánh giá nội hàm của KN đã được hình thành ở mức độ nào để làm cơ sở đào sâu, nâng cao và mở rộng nội hàm KN

Bước 2: Xác định mục tiêu của việc phát triển KN

Để định hướng cho việc phát triển nội hàm KN, cần phải xác định mục tiêu cụ thể của việc phát triển KN trong từng chương, bài Mục tiêu chính của quá trình phát triển

KN về các cấp độ TCS trên CT là HS phải phân tích, chứng minh làm sáng tỏ được những dấu hiệu bản chất của hệ sống được thể hiện ở mỗi cấp độ TCS

Bước 3: Phát triển nội hàm của KN

Đây là bước quyết định chất lượng lĩnh hội KN Quá trình phát triển nội hàm của

KN theo hướng củng cố, nâng cao và bổ sung các dấu hiệu bản chất của mỗi cấp tổ chức sống Đó là:

- Phân tích mối quan hệ tương tác giữa các bộ phận cấu thành tạo nên đặc điểm cấu trúc ổn định tương đối

- Phân tích và chứng minh các hoạt động chức năng của hệ: trao đổi chất và năng lượng, sinh trưởng và phát triển Nhấn mạnh khả năng tự điều chỉnh, cân bằng động của hệ Qua đó, thấy được mối liên hệ giữa cấu trúc với chức năng, tính toàn thể, tính thứ bậc lệ thuộc của hệ

- Chứng minh được QT, QX, SQ có quá trình phát triển, tiến hoá thông qua giải quyết các mâu thuẫn phát sinh trong nội bộ của hệ và giữa hệ với môi trường

GV có thể tổ chức dạy học trong quá trình phát triển KN về các cấp TCS trên CT con đường diễn dịch hay quy nạp Dù lựa chọn con đường diễn dịch hay quy nạp, chỉ khi nào HS phân tích, chứng minh được QT, QX, SQ là các hệ thống sống, thì lúc đó

KN mới được phát triển trọn vẹn so với yêu cầu và trình độ của cấp học

Bước 4: Vận dụng KN

GV tạo ra các tình huống thực tiễn hay giả định, trong đó KN được sử dụng như là công cụ giải quyết vấn đề

2.4 Các biện pháp dạy học để hình thành và phát triển các khái niệm về cấp độ

tổ chức sống trên cơ thể

2.4.1 Các biện pháp logic theo tiếp cận cấu trúc hệ thống để hình thành và phát triển khái niệm về cấp độ TCS trên cơ thể

Các thao tác tư duy như phân tích, tổng hợp, so sánh, trừu tượng hoá, khái quát hoá,

cụ thể hoá, hệ thống hoá có vai trò quan trọng trong quá trình hình thành và phát triển các KN Sử dụng biện pháp logic trên cơ sở tiếp cận CT-HT nghĩa là xem các biện pháp