Dạy học theo hướng tiếp cận hệ thống chương IV sinh sản, sinh học 11 trung học phổ thông

Xuất phát từ lí thuyết hệ thống thể hiện trong cấu trúc chương trình Sinh học THPT: Ðối tượng nghiên cứu của sinh học là hệ sống với nhiều cấp, tương đối phức tạp đòi hỏi phải có sự tổn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

NGUYỄN LIÊU

DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG TIẾP CẬN HỆ THỐNG

CHƯƠNG IV: SINH SẢN, SINH HỌC 11 – TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM SINH HỌC

HÀ NỘI – 2015

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIÁO DỤC

NGUYỄN LIÊU

DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG TIẾP CẬN HỆ THỐNG

CHƯƠNG IV: SINH SẢN, SINH HỌC 11 – TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ SƯ PHẠM SINH HỌC CHUYÊN NGÀNH LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP DẠY HỌC

(BỘ MÔN SINH HỌC)

Mã số: 60 14 01 11

Cán bộ hướng dẫn: PGS TS Mai Văn Hưng

HÀ NỘI –2015

LỜI CÁM ƠN

Để hoàn thành luận văn này tôi xin cảm ơn Ban giám hiệu nhà trường, các thầy cô trong phòng đào tạo và các thầy cô giáo bộ môn, trường đại học Giáo dục – Đại học Quốc gia Hà Nội đã tận tình giúp đỡ, tạo điều kiện, giảng dạy và đóng góp nhiều ý kiến, kinh nghiệm quý báu cho tôi trong thời gian học tập và nghiên cứu tại trường

Em xin được bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến PGS.TS Mai Văn

Hưng - người đã tận tình chỉ bảo, hướng dẫn và giúp đỡ em suốt trong quá

trình nghiên cứu đề tài này

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo cùng toàn thể các em học sinh trường THPT Nguyễn Khuyến đã tạo mọi điều kiện, nhiệt tình giúp đỡ

em trong suốt thời gian nghiên cứu và thực hiện đề tài

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, đồng môn đã có những ý kiến góp ý cho tôi hoàn chỉnh luận văn, ủng hộ tôi về mặt tinh thần và tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn tốt nghiệp

Dù đã có nhiều cố gắng, nhưng do điều kiện có hạn, luận văn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót Tôi rất mong được sự góp ý, chỉ dẫn của các thầy,

DANH MỤC KÍ HIỆU VIẾT TẮT

MỤC LỤC

LỜI CÁM ƠN i

DANH MỤC KÍ HIỆU VIẾT TẮT ii

DANH MỤC BẢNG v

DANH MỤC HÌNH vi

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 4

1.1 Lịch sử nghiên cứu 4

1.1.1 Trên thế giới 4

1.1.2 Trong nước 5

1.2 Cơ sở lí luận 7

1.2.1 Một số khái niệm 7

1.2.2 Nguyên tắc dạy học theo định hướng tiếp cận hệ thống 15

1.2.3 Mối quan hệ giữa Sinh học và lí thuyết hệ thống 15

1.2.4 Ý nghĩa của dạy học Sinh học theo định hướng TCHT 20

1.3 Cơ sở thực tiễn 22

1.3.1 Thực trạng dạy học theo định hướng TCHT ở trường THPT 22

1.3.2 Thực trạng vận dụng tiếp cận hệ thống trong dạy học Sinh học cơ thể 24 CHƯƠNG 2 DẠY HỌC ĐỊNH HƯỚNG TIẾP CẬN HỆ THỐNG CHƯƠNG IV SINH SẢN, SINH HỌC 11 - THPT 28

2.1 Phân tích cấu trúc, nội dung chương trình và SGK Sinh học 11 28

2.1.1 Cấu trúc chương trình Sinh học THPT 28

2.1.2 Nội dung chương trình và sách giáo khoa Sinh học 11 30

2.1.3 Phân tích cấu trúc và nội dung chương IV Sinh sản, Sinh học 11 - THPT 39

2.2 Tổ chức bài học sử dụng tiếp cận hệ thống chương IV: Sinh sản 40

2.2.1 Con đường logic tổ chức dạy học theo định hướng TCHT 40

2.2.2 Quy trình dạy học theo định hướng TCHT 41

2.3.Thiết kế giáo án giảng dạy nội dung chương IV theo định hướng TCHT 44

CHƯƠNG 3 THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 57

3.1 Mục đích thực nghiệm 57

3.2 Nhiệm vụ thực nghiệm 57

3.3 Nội dung thực nghiệm sư phạm 57

3.4 Phương pháp TNSP 57

3.4.1 Chọn trường thực nghiệm 57

3.4.2 Chọn học sinh thực nghiệm 58

3.4.3 Chọn giáo viên dạy thực nghiệm 58

3.4.4 Phương án thực nghiệm 58

3.5 Kết quả thực nghiệm sư phạm 58

3.5.1 Kết quả định lượng 64

3.5.2 Phân tích định tính 69

KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 72

KẾT LUẬN 72

KHUYẾN NGHỊ 72

TÀI LIỆU THAM KHẢO 74

PHỤ LỤC 76

DANH MỤC BẢNG

Trang

Bảng 1.2 Kết quả điều tra thực trạng dạy học TCHT ở trường THPT 22

Bảng 1.3 Kết quả khảo sát dành cho GV về thực trạng vận dụng TCHT trong dạy học sinh học cơ thể 25

Bảng 2.1 Chuẩn kiến thức và kĩ năng của chương trình Sinh học cơ thể 30

Bảng 2.2 Bảng nội dung chương IV Sinh sản phân chia định hướng TCHT 39 Bảng 3.1 Thống kê điểm các bài kiểm tra trong TN 62

Bảng 3.2 Bảng so sánh các tham số đặc trưng giữa các lớp ĐC và TN 63

của 2 bài kiểm tra 63

Bảng 3.4 Tần suất điểm bài kiểm tra trong TN lần 2 64

Bảng 3.5 Kiểm định X điểm các bài kiểm tra trong TN lần1 65

Bảng 3.6 Kiểm định X điểm các bài kiểm tra trong TN lần 2 65

Bảng 3.7 Phân tích phương sai kết quả kiểm tra trong TN lần 1 66

Bảng 3.8 Phân tích phương sai kết quả kiểm tra trong TN lần 2 67

Bảng 3.9 Tần suất điểm bài kiểm tra độ bền kiến thức sau TN 68

DANH MỤC HÌNH

Trang

Hình 1.1 Các thành tố của hệ thống sống 19

Hình 1.2 Mối quan hệ giữa hệ thống và môi trường 21

Hình 2.1 Sơ đồ quy trình thiết kế giáo án dạy học đinh hướng TCHT 43

Hình 3.1 Đồ thị điểm trung bình các bài kiểm tra 62

Hình 3.2 Đồ thị tần suất điểm các bài kiểm tra trong TN lần 1 63

Hình 3.3 Đồ thị tần suất điểm các bài kiểm tra trong TN lần 2 64

Hình 3.4 Đồ thị tần suất các bài kiểm tra độ bền kiến thức 69

MỞ ĐẦU

1 Lí do chọn đề tài

Xuất phát từ yêu cầu đổi mới phương pháp dạy học: Thế kỉ 21 là thế kỉ

của Sinh học Khoa học công nghệ phát triển rất nhanh dẫn đến lượng tri thức khổng lồ được khám phá Vì vậy, con người Việt Nam cần được trang bị phương thức để có thể tiếp nhận các tri thức mới một cách nhanh chóng và hòa nhập với thế giới Để làm được điều đó Việt Nam đang tiến hành đổi mới trên nhiều phương diện Đặc biệt là nhu cầu đổi mới phương pháp dạy học nhằm giúp học sinh rèn luyện phương pháp học và chủ động, tích cực tiếp thu kiến thức mới, hình thành năng lực bản thân để tạo ra nguồn nhân lực chất lượng cao

Xuất phát từ lí thuyết hệ thống thể hiện trong cấu trúc chương trình Sinh học THPT: Ðối tượng nghiên cứu của sinh học là hệ sống với nhiều cấp,

tương đối phức tạp đòi hỏi phải có sự tổng hợp để nghiên cứu sự tác động qua lại của các đối tượng nghiên cứu.Từ tổng thể, qua phân tích để nắm chi tiết các bộ phận, sau đó tổng hợp một cách sâu sắc Trong phân tích bao gồm hai khái niệm: thành phần và cấu tạo Trong tổng hợp bao gồm hai khái niệm: hệ thống và cấu trúc Cấu trúc hệ thống là sự kết hợp phân tích và tổng hợp trong nghiên cứu đối tượng, sự vật, xem đối tượng nghiên cứu là hệ phức tạp có sự tượng tác với nhau và đặc biệt là hệ sống thì có sự tương tác với môi trường

Xuất phát từ nội dung, chương trình sách giáo khoa Sinh học 11:

Chương trình Sinh học lớp 11 đề cập tới các nguyên lí cơ bản ở cấp độ cơ thể của cơ thể động vật và cơ thể thực vật: chuyển hóa vật chất và năng lượng, cảm ứng, sinh trưởng và phát triển, sinh sản Tuy nhiên, những nội dung này được trình bày trong sách giáo khoa lần lượt từ thực vật đến động vật Điều này dễ dẫn đến giáo viên soạn bài theo sách giáo khoa sẽ làm cho học sinh khó khái quát được tính hệ thống của hệ thống sinh học

Chính từ những lí do trên, chúng tôi đã chọn nghiên cứu đề tài: “Dạy

học theo định hướng tiếp cận hệ thống chương IV: Sinh sản, Sinh học 11 - THPT”

2 Mục đích nghiên cứu

- Nghiên cứu cơ sở lí luận của việc dạy học theo định hướng TCHT Sinh học 11

- Xác định thực trạng dạy học TCHT ở trường THPT

- Xây dựng quy trình thiết kế giáo án dạy học theo định hướng TCHT

- Đánh giá hiệu quả của dạy học theo định hướng TCHT chương IV: Sinh sản, Sinh học 11 - THPT

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Hệ thống hóa các cơ sở lí luận của dạy học theo định hướng TCHT

- Khảo sát thực trạng dạy học theo định hướng TCHT Sinh học 11 ở trường THPT

- Xây dựng quy trình và áp dụng vào thiết kế một số giáo án dạy học theo định hướng TCHT chương IV: Sinh sản, Sinh học 11

- Thực nghiệm sư phạm để đánh giá hiệu qủa của đề tài

4 Khách thể và đối tượng nghiên cứu

- Khách thể nghiên cứu: Quá trình dạy học Sinh học 11

- Đối tượng nghiên cứu: Dạy học theo định hướng TCHT chương IV:

Sinh sản, Sinh học 11 - THPT

5 Phạm vi nghiên cứu

Chương IV: Sinh sản, Sinh học 11 - THPT

6 Giả thuyết khoa học

Dạy học Sinh học theo định hướng TCHT giúp học sinh hệ thống hóa, khái quát hóa được các nguyên lí, các quy luật chung ở cấp độ cơ thể

7 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu lí thuyết: nghiên cứu các tài liệu về tiếp cận

hệ thống, hệ thống sinh học và các tài liệu về sinh sản của sinh vật

- Phương pháp điều tra, khảo sát: thu thập thông tin thực tế liên quan

đến quá trình dạy học Sinh học 11– THPT nói chung và dạy học chương IV: Sinh sản, Sinh học 11 nói riêng ở trường THPT

- Phương pháp thực nghiệm: sử dụng giáo án đã soạn theo định hướng

TCHT chương IV Sinh sản, Sinh học 11 – THPT vào dạy học nhằm kiểm tra hiệu quả của đề tài

8 Những đóng góp mới của đề tài

- Hệ thống hóa được cơ sở lí luận về việc dạy học theo định hướng TCHT chương IV: Sinh sản, Sinh học 11 - THPT

- Xây dựng được qui trình thiết kế giáo án dạy học theo định hướng TCHT

9 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần mở đầu, kết luận và khuyến nghị, tài liệu tham khảo và phụ lục, luận văn được trình bày trong 3 chương:

Chương 1 Cơ sở lí luận và thực tiễn của đề tài

Chương 2 Dạy học theo định hướng tiếp cận hệ thống chương IV: Sinh

sản, Sinh học 11 - THPT

Chương 3 Thực nghiệm sư phạm

và các lĩnh vực khác nhau của đời sống xã hội, thể hiện trong đó các nguyên

lý nghiên cứu sự toàn vẹn hữu cơ (bắt nguồn từ trừu tượng đến cụ thể, sự thống nhất của phân tích và tổng hợp, làm sáng tỏ những mối liên hệ đa dạng

và sự tương tác giữa chúng, sự tổng hợp những hiểu biết cấu trúc - chức phận ) S.Darwin không chỉ là người đã sử dụng phương pháp tiếp cận phát triể n lịch sử nghiên cứu giới tự nhiên mà còn là người đầu tiên đưa ra quan niệm về sự tồn tại và biến đổi của “loài sinh học” - vừa là đơn vị tiến hóa SH, vừa là một cấp độ tồn tại độc lập của hệ thống sinh giới Điều đó có nghĩa là chính Darwin đã sử dụng tiếp cận hệ thống trong nghiên cứu khoa học, tạo tiến đề cho sự hình thành lý thuyết hệ thống như một khoa học mà về sau người có công đầu là nhà SH Mỹ Ludwig von Bertalanffy

Lý thuyết hệ thống được đề xướng năm 1940 bởi Ludwig von Bertalanffy và bắt nguồn từ Ross Ashby Ngay từ buổi đầu hình thành lý thuyết tổng quát về hệ thống, bằng trực cảm và bằng thực nghiệm, các nhà sáng lập như Bertalanffy, Ashby đã đưa ra một hệ thống các quan niệm và các vấn đề cơ bản như tính toàn thể, tính trội, tính mở của các hệ thống; hành vi hướng đích và cơ chế phản hồi, tính nội cân bằng, tính tổ chức và tính nội tổ chức của các hệ thống [17] Với “Lý thuyết những hệ thống chung - General Systems Theory” (1968), Ludwig von Bertalanffy được xem là người

đi đầu trong việc vận dụng tiếp cận hệ thống, đã đưa ra quan niệm về các cấp

hệ trên thế giới phát triển hoàn thiện thành lý thuyết về các cấp tổ chức sống

Và trong SH hiện đại, người ta vận dụng đồng thời hai tiếp cận nghiên cứu là phương pháp phát triển lịch sử và phương pháp CT - HT để nghiên cứu các hiện tượng, các quá trình sống, từ đó phát hiện ra các quy luật của sự sống Vào những năm 2000, nhân loại chứng kiến sự xuất hiện trước tiên tại Mỹ và Nhật một ngành SH non trẻ là SHHT

Ngày nay, người ta sử dụng các khái niệm có nội hàm gần nhau là “tiếp cận cấu trúc - hệ thống sinh học”, “tiếp cận các cấp độ sự sống” hay “tiếp cận sinh học hệ thống”

Tiếp cận CT-HT SH sau khi chính thức ra đời và trở thành phương pháp nghiên cứu SH thì từ những năm 60 thế kỷ trước đã được các nhà sư phạm tìm cách vận dụng, phối hợp với quan điểm tiến hóa sinh giới đã trở thành quan điểm chỉ đạo để xây dựng nội dung và logic của chương trình SH Phổ thông

Một hướng nghiên cứu tiếp theo là căn cứ vào chương trình, SGK đã được xây dựng theo các tiếp cận nêu trên nghiên cứu tìm ra những giải pháp

để thể hiện các tiếp cận trên vào thực tiễn dạy học môn học

Năm 1999, trong luận án tiến sĩ khoa học giáo dục “Giáo dục môi trường qua dạy học Sinh thái học lớp 11 phổ thông trung học”, tác giả Dương Tiến

Sỹ đã vận dụng tiếp cận CT-HT vào việc phân tích nội dung, xây dựng các nguyên tắc tích hợp giáo dục môi trường qua dạy học Sinh thái học ở toàn chương trình và từng bài học, từng khái nhiệm cụ thể theo hướng phát huy

tính tích cực của HS, từ đó cho phép tích hợp hữu cơ giữa dạy học Sinh thái học với giáo dục môi trường [22]

Tác giả Dương Tiến Sỹ trong bài viết “Quán triệt tư tưởng cấu trúc - hệ thống và tư tưởng tiến hoá sinh giới trong dạy học sinh học ở trường phổ thông” (2006) đã cho rằng việc quán triệt đầy đủ và vận dụng đồng thời hai

tư tưởng CT-HT và tư tưởng tiến hoá sinh giới trong quá trình dạy học SH cho phép dễ dàng phân tích nội dung SH về các CĐTCS, khắc phục được sự tách rời giữa cấu trúc và chức năng, giữa cấu trúc - chức năng với môi trường Từ đó giúp cho việc xác định các phương pháp, phương tiện dạy học theo hướng tích cực hoá hoạt động của HS Khi tổ chức cho HS nghiên cứu mỗi CĐTCS dù đơn giản hay phức tạp đều phải tuân thủ theo các nguyên tắc chính là nguyên tắc tổ chức, nguyên tắc hệ thống, nguyên tắc hoạt động Quá trình dạy học SH về các CĐTCS theo tư tưởng CT-HT và tư tưởng tiến hoá được tiến hành theo hướng tổng - phân - hợp [23]

Trong luận án Tiến sĩ giáo dục học “Vận dụng tiếp cận hệ thống trong dạy học sinh học cơ thể lớp 11 THPT phân ban” (2009) của tác giả Nguyễn Thị Nghĩa đã vận dụng tiếp cận hệ thống định hướng tổ chức hoạt động nhận thức của HS bằng gia công tài liệu SH chuyên khoa TV, ĐV theo logic tổng - phân - hợp để cuối cùng khái quát hoá, trừu tượng hoá, hình thành các khái niệm đại cương về SH cấp độ cơ thể Tác giả luận án cũng đã xây dựng được

ba con đường logic tổ chức dạy học SH cơ thể phù hợp với cách biên soạn nội dung từng chương của SGK, năng lực của GV và trình độ của HS, giúp

HS đối chiếu, so sánh tìm các dấu hiệu tương đồng về bản chất SH, hình thành các khái niệm SH đại cương cấp độ cơ thể [17]

Như vậy, các công trình trên mới khai thác theo cách phân tích từng quan điểm chỉ đạo trong chương trình Sinh học phổ thông như quan điểm sinh thái, quan điểm các cấp tổ chức sống để nghiên cứu ứng dụng vào thực tiễn dạy học Đề tài nghiên cứu của chúng tôi mạnh dạn định hướng theo hướng

này Tuy nhiên đề tài chỉ vận dụng vào một phần nội dung cụ thể là chương IV: Sinh sản, Sinh học 11

1.2 Cơ sở lí luận

1.2.1 Một số khái niệm

1.2.1.1 Khái niệm hệ thống

a) Khái niệm về hệ thống

Nhà sinh vật học L Von Bertalanffy đã định nghĩa: “Hệ thống là một

tổng thể duy trì sự sự tồn tại bằng sự tương tác giữa các tổ phần tạo nên nó”

Theo Miler thì “hệ thống là tập hợp các yếu tố cùng với những mối quan hệ

tương tác giữa chúng với nhau”.[3]

Theo từ điển tiếng Việt thì “Hệ thống là tập hợp nhiều yếu tố, đơn vị

cùng loại hoặc cùng chức năng có quan hệ với nhau chặt chẽ làm thành một thể thống nhất”.[19]

Trong cuốn “Dạy học Sinh học theo hướng tiếp cận hệ thống”, Đinh

Quang Báo và Nguyễn Thị Nghĩa định nghĩa: “Hệ thống là một tập hợp các

phần tử có mối quan hệ, tác động tương hỗ theo những quy luật nhất định trở thành một chỉnh thể, qua đó làm xuất hiện những thuộc tính mới của hệ thống vốn không có khi những yếu tố đứng riêng lẻ.”[3]

Có nhiều cách định nghĩa khác nhau về hệ thống, những định nghĩa đó

đều có những điểm chung: "Hệ thống" là một tập hợp các phần tử có mối

quan hệ, tác động tương hỗ theo những quy luật nhất định trở thành một chỉnh thể, qua đó làm xuất hiện những thuộc tính mới của hệ thống vốn không có khi những yếu tố đó đứng riêng lẻ

Mỗi phần tử cấu thành hệ thống, có tính độc lập tương đối Một hệ thống gồm nhiều phần tử, phần tử là đơn vị cấu trúc và đơn vị chức năng của

hệ thống Ví dụ, nếu coi cơ thể động vật là một hệ thống thì các hệ cơ quan, các cơ quan, các mô, các tế bào là phần tử của hệ thống cơ thể ở các cấp độ khác nhau Mỗi hệ thống có thể gồm nhiều hệ thống nhỏ hơn Khi đó mỗi hệ thống nhỏ là thành tố của hệ thống lớn hơn tương ứng Mỗi hệ thống vừa là

hệ thống, đồng thời lại vừa là yếu tố của một hệ thống khác có cấp độ rộng lớn hơn Mỗi yếu tố vừa là yếu tố, đồng thời lại vừa là hệ thống của các yếu

tố khác có cấp độ hẹp hơn Qua đó có thể thấy hệ thống là tập hợp nhiều yếu

tố, đơn vị cùng loại hoặc cùng chức năng có quan hệ với nhau chặt chẽ làm

thành một thể thống nhất; làm cho lớp sự vật hiện tượng trở nên có hệ thống,

là biện pháp sắp xếp một cách logic các yếu tố, các nội dung thông tin về các đối tượng, hiện tượng nghiên cứu; chúng được chỉnh thể hóa theo một quan điểm nhất định nhờ đó phản ánh được đầy đủ đặc điểm bản chất về đối tượng

đó

Như vậy có thể khái quát về hệ thống là: Hệ thống là một tập hợp nhiều

yếu tố có mối quan hệ tác động qua lại với nhau tạo thành một chỉnh thể gồm những đặc tính nổi trội mang tính đặc trưng cho hệ thống

b) Khái niệm hệ thống sống

Thế giới sống vô cùng đa dạng, SH xem tế bào, cơ thể, quần thể, quần

xã, hệ sinh thái, sinh quyển là những hệ thống sống ở các cấp độ khác nhau

Hệ thống sống khác với hệ thống vô sinh ở những đặc điểm chủ yếu là có tính tổ chức cao, trao đổi chất, sinh trưởng và phát triển, sinh sản và cảm ứng

Hệ thống sống là hệ mở, tự điều chỉnh, cân bằng động bảo đảm thích ứng với môi trường và hệ liên tục tiến hoá

Hệ thống sống là hệ mở, có tính tổ chức cao, đặc tính này của hệ sống vừa là đặc điểm phân biệt với hệ vô cơ nhưng đồng thời cũng là cơ sở để hiểu được các đặc tính khác của hệ sống như chuyển hoá vật chất và năng lượng, sinh trưởng và phát triển, sinh sản, cảm ứng

Hệ thống sống gồm nhiều yếu tố thành phần cấu tạo nên, khi một yếu tố thành phần bị tổn thương thì có thể dẫn đến hệ thống bị phá huỷ[17]

Hệ thống sống có khả năng tự điều chỉnh, duy trì sự cân bằng Nếu mất cân bằng nội môi sẽ dẫn đến rối loạn hoạt động của các thành phần cấu trúc bên trong, làm cho hệ tổn thương, thậm chí bị huỷ diệt Trong hệ thống sống, entropi có xu hướng giảm, độ trật tự của hệ được tăng cao, lượng thông tin

của hệ ngày càng tăng, vì vậy mà hệ sống tồn tại và phát triển Tuy nhiên, sự

tự điều chỉnh của các hệ sống có giới hạn nhất định, nếu sự thay đổi vượt quá giới hạn các hệ sống sẽ mất khả năng tự điều chỉnh[17]

Hệ thống sống có tổ chức phức tạp gồm nhiều cấp độ lệ thuộc nhau và tương quan với môi trường và chia thành các cấp tổ chức cơ bản từ thấp đến cao: tế bào →cơ thể → quần thể - loài →quần xã → hệ sinh thái - sinh quyển Trong mỗi cấp tổ chức chính còn có các cấp phụ Các tổ chức sống tồn tại và phát triển theo nguyên tắc thứ bậc lệ thuộc Tổ chức sống dưới là đơn vị cấu trúc cơ sở để xây dựng tổ chức sống cấp trên, sự ổn định của tổ chức sống cấp trên là điều kiện tồn tại của tổ chức sống cấp dưới Mỗi cấp tổ chức sống

có cấu tạo và chức năng sống nhất định nhưng chịu sự lệ thuộc vào các cấp tổ chức cao hơn và cấp thấp hơn, cùng phối hợp hoạt động thống nhất theo một

cơ chế điều hoà chung Tổ chức sống cao hơn không chỉ có những đặc điểm nổi trội mà tổ chức sống thấp hơn không có mà còn thừa hưởng các đặc điểm của các tổ chức sống ở cấp thấp hơn Những đặc tính nổi trội ở mỗi cấp tổ chức sống được hình thành do sự tương tác giữa các bộ phận cấu thành Vì vậy khi nghiên cứu một cấp tổ chức sống nào đó phải xem xét trong mối quan

hệ tương tác giữa các cấp với nhau và với môi trường Trong mỗi CĐTCS đều thể hiện mối liên quan mật thiết giữa cấu trúc và chức năng và với môi trường sống Quan hệ giữa cấu trúc và chức năng được hình thành dưới tác dụng của chọn lọc tự nhiên làm cho mỗi tổ chức sống thực hiện các chức năng chuyên biệt trong một môi trường nhất định Chính sự tổ chức của các thành phần cấu tạo và sự tương tác giữa chúng đã làm phát sinh những đặc tính nổi trội của hệ Trong một hệ thống, các thành phần cấu trúc của hệ thống có mối quan hệ tương tác qua lại và toàn bộ hệ thống luôn luôn có mối quan hệ tương hỗ với môi trường thông qua quá trình trao đổi vật chất, năng lượng và thông tin Các đặc trưng của một hệ thống sống được duy trì nhờ quá trình tự điều chỉnh về thành phần cấu trúc, về tốc độ trao đổi chất và năng lượng với môi trường trong quá trình phát triển và tiến hoá; tính ổn định

tương đối trong không gian qua thời gian được gọi là trạng thái cân bằng sinh thái của hệ thống

1.2.1.2 Tiếp cận cấu trúc - hệ thống

Tiếp cận là cách đến gần một đối tượng để nghiên cứu, là hệ phương pháp để nghiên cứu một đối tượng Theo quan niệm của khoa học hiện đại thì bất kỳ một khách thể nào trong thế giới hiện thực cũng là một hệ thống Việc nghiên cứu khách thể với tính cách là một hệ thống đã dẫn đến sự hình thành

một phương pháp mới gọi là tiếp cận CT-HT Tiếp cận CT-HT là một

phươngpháp của triết học duy vật biện chứng, có thể vận dụng vào mọi lĩnh vực nhận thức và thực tiễn

Quan niệm CT-HT chính là phép suy rộng quan niệm biện chứng về mối quan hệ giữa bộ phận và toàn thể Trong SH, quá trình tìm hiểu mối quan hệ giữa bộ phận của toàn thể đã sản sinh ra 4 khái niệm: thành phần, cấu tạo, cấu trúc và hệ thống

- Khái niệm thành phần: Theo phương pháp phân tích hệ thống thì thành phần là những bộ phận cấu tạo nên toàn thể, những bộ phận này được xác

định bằng con đường phân tích một toàn thể thành những bộ phận khác nhau

- Khái niệm cấu tạo: Nói tới những bộ phận (thành phần) có quan hệ với nhau tạo nên một toàn thể về mặt không gian Ví dụ: cấu tạo của tim gồm tâm thất, tâm nhĩ; một quần xã SV gồm các quần thể thuộc những loài khác nhau

- Khái niệm cấu trúc: Nói tới những mối liên hệ bên trong của sự vật, những mối liên hệ này là bền vững, quy định đặc điểm của sự vật Sẽ không một yếu tố nào của cấu trúc có thể hiểu được nếu tách ra khỏi hệ thống Trong khái niệm cấu trúc, cái toàn thể nổi lên so với cái bộ phận, vì thế mà người ta chú ý tới mối quan hệ giữa các bộ phận

SHHT là một lĩnh vực nghiên cứu, cụ thể tập trung vào tìm hiểu các tương tác của các thành phần của các hệ thống SH, những sự tương tác này sẽ đưa đến chức năng cũng như hành vi như thế nào của hệ thống đó SHHT nghiên cứu sự sống ở tất cả các CĐTCS Mục tiêu cuối cùng của SHHT là

mô hình hoá cách thức hoạt động của mọi hệ thống SH Các mô hình chính xác giúp các nhà SH dự đoán sự thay đổi trong một hay nhiều bộ phận gây ảnh hưởng lên các bộ phận khác và toàn hệ thống như thế nào? Ví dụ, nồng

độ hoocmon vùng dưới đồi trong cơ thể chỉ tăng lên một chút cũng sẽ gây ảnh hưởng lên quá trình sinh tinh trùng và sinh trứng như thế nào? Một loại thuốc hạ áp sẽ gây ảnh hưởng đến các chức năng của các cơ quan trong cơ thể và có thể gây ra các tác dụng phụ nguy hiểm như thế nào? Sự tăng cao từ

từ nồng độ cacbon dioxit trong khí quyển làm biến đổi các hệ sinh thái và sinh quyển ra sao? Các nhà khoa học nghiên cứu các hệ sinh thái đã đi tiên phong trong việc áp dụng tiếp cận hệ thống từ năm 1960 để xây dựng các mô hình sơ đồ hoá mạng lưới các tương tác giữa các loài và thành phần vô cơ trong các hệ sinh thái đầm lầy và các hệ sinh thái khác Ngày nay, SHHT tập trung nghiên cứu sự sống ở các cấp độ TB và phân tử một phần do tích luỹ dữ liệu về việc giải trình tự các hệ gen cũng như chức năng đã biết của hệ protein

Nguyên tắc tiếp cận hệ thống xuất phát trên cơ sở xem xét các đối tượng như một hệ toàn vẹn Các sự vật, hiện tượng đều có mối quan hệ chặt chẽ, tác động qua lại lẫn nhau và tác động với môi trường Khi xem xét nguyên tắc tiếp cận hệ thống chính là xem xét mối quan hệ giữa tổng thể với bộ phận (mối quan hệ giữa hệ lớn và hệ con), mối quan hệ giữa các bộ phận (hệ con) với nhau và xem xét mối quan hệ giữa hệ với môi trường Trong đó hướng nghiên cứu vào việc khám phá tính chỉnh thể của đối tượng và các cơ chế đảm bảo tính chỉnh thể đó; làm sáng tỏ các mối quan hệ đa dạng, phức tạp của hệ thống các đối tượng, hướng vào mô tả bức tranh lý thuyết thống nhất

1.2.1.3 Khái niệm tiếp cận hệ thống

TCHT là xem xét một đối tượng nghiên cứu như là một hệ thống lớn bao gồm những hệ con Hệ con gồm những hệ nhỏ hơn, giữa các bộ phận trong một hệ con và giữa các hệ con với nhau cũng như giữa hệ lớn với môi trường cũng có mối tương tác xác định Nhờ mối tương tác này mà hệ thống có

những thuộc tính mới, những chất lượng mới vốn không có ở các bộ phận riêng lẻ, chưa từng có trước đó và không phải là số cộng các tính chất của các

bộ phận (nguyên lý tính trồi - Emergence) Đó là những chất lượng mới mang tính toàn vẹn hay tính tích hợp của hệ thống Toàn hệ thống là một chỉnh thể

có khả năng tự điều chỉnh tự thân vận động và phát triển không ngừng

Tuy nhiên, là một nhà sinh học, Bertalanffy biết rằng những giả thuyết như vậy là không thể áp dụng cho hầu hết các hiện tượng tự nhiên Tách rời khỏi môi trường xung quanh, sinh vật sống sẽ nhanh chóng đi đến cái chết vì thiếu ôxy, nước và thức ăn Các cấp TCS là những hệ thống mở: chúng không thể tồn tại nếu thiếu sự trao đổi liên tục vật chất và năng lượng với môi trường Điểm đặc trưng của hệ thống mở là sự tương tác với các hệ thống bên ngoài khác Sự tương tác này có hai thành phần: đầu vào - những gì từ bên ngoài đi vào hệ thống - và đầu ra - những gì từ bên trong rời khỏi hệ thống ra môi trường Khi nói đến bên trong và bên ngoài của một hệ thống, chúng ta cần phân biệt được hệ thống và môi trường của nó Hệ thống và môi trường được phân biệt bởi một ranh giới được gọi là ranh giới của hệ thống

TCHT là phương pháp luận để nghiên cứu hệ sống trên cơ sở phân tích những dấu hiệu bản chất của hệ sống: hệ có tổ chức trong mối quan hệ mật thiết giữa cấu trúc - cấu trúc và cấu trúc - chức năng Hệ mở có khả năng tự điều chỉnh duy trì những hằng số sinh học ổn định tương đối, mang các đặc trưng cơ bản của sự sống và hệ luôn vận động để phát triển, được thể hiện trong mỗi cấp độ TCS

Nguyễn Đình Hòe và Vũ Văn Hiếu đã phát biểu khái niệm TCHT một

cách ngắn gọn như sau: TCHT là cách nhìn nhận thế giới qua cấu trúc hệ

thống, thứ bậc và động lực của chúng, đó là một cách tiếp cận toàn diện và động[10]

* Phương pháp tiếp cận hệ thống

Có hai hướng tiếp cận vấn đề khi thực hiện các nghiên cứu trong thực tế: tiếp cận dựa trên các thành tố và tiếp cận dựa trên tổng thể, thực chất đây là

phương pháp phân tích và phương pháp tổng hợp Sự thống nhất giữa hai phương pháp phân tích cấu trúc và tổng hợp hệ thống đã sản sinh ra phương pháp TCHT

Tiếp cận phân tích và tiếp cận tổng hợp không những không đối lập nhau, hay loại trừ nhau mà còn bổ sung cho nhau Tiếp cận phân tích phân chia hệ thống thành các thành tố cơ bản nhằm nghiên cứu các chi tiết và tìm hiểu các loại quan hệ tồn tại giữa chúng Thông qua việc biến đổi từng yếu tố, tiếp cận phân tích tìm ra các quy luật chung cho phép người phân tích dự đoán các tính chất của hệ thống trong các điều kiện khác nhau Để có thể dự đoán thì cần phải tìm ra được các quy luật về sự tổ hợp của các thuộc tính cơ bản Khi đó các quy luật thống kê có thể được áp dụng, cho phép nhà phân tích hiểu được hành vi của một tập hợp đơn giản [10]

Quy luật về sự tổ hợp các thuộc tính cơ bản không áp dụng được với các

hệ thống có tính phức tạp cao, cấu thành bởi các thành tố đa dạng liên kết với nhau thông qua các tương tác mạnh mẽ Các hệ thống đó phải được tiếp cận bằng các phương pháp mới trong TCHT Mục đích của các phương pháp mới

nhằm nghiên cứu hệ thống dựa trên tính tổng thể, phức tạp và luôn vận động

của hệ thống Thông qua mô phỏng hệ thống, nhà nghiên cứu có thể quan sát các tác động của các loại hình tương tác khác nhau giữa các thành tố của hệ thống trong một khoảng thời gian Nghiên cứu về hành vi theo thời gian giúp xác định các quy luật để thay đổi hệ thống hoặc thiết kế các hệ thống

Cách tiếp cận tổng hợp về cơ bản khác với cách tiếp cận phân tích bộ phận Phân tích đối tượng tập trung vào việc tách bạch từng phần của đối tượng được nghiên cứu Ngược lại tiếp cận tổng hợp tập trung vào cách đối tượng được nghiên cứu tương tác với các thành phần khác của hệ thống chứa

nó Điều này có nghĩa là thay vì cô lập những phần ngày càng nhỏ hơn của hệ thống được nghiên cứu thì tiếp cận tổng hợp làm việc bằng cách mở rộng góc nhìn, tính tới sự tương tác giữa các thành phần và môi trường Chính sự tương

tác này làm nảy sinh những kết luận đáng chú ý so với những kết luận do phân tích thành phần mang lại

Bảng 1.1 So sánh các điểm đặc trưng của hai cách tiếp cận phân tích và tổng hợp [10]

Cô lập, tập trung vào từng thành

các hiện tượng được xem như có

thể đảo ngược

Hợp nhất với thời gian và không thể đảo ngược

Xác nhận sự kiện thông qua các

thí nghiệm kiểm chứng trong

phạm vi một học thuyết

Xác nhận sự kiện thông qua so sánh hành vi của mô hình vẫn thực tế khách quan

Là cách tiếp cận hiệu quả nếu các

tương tác tuyến tính và yếu

Là cách tiếp cận hiệu quả nếu các tương tác không tuyến tính và mạnh Dẫn tới giáo dục chuyên ngành

Sở hữu các chi tiết ít xác định mục

tiêu

Sở hữu các kiến thức về mục tiêu, các chi tiết không thể hiện rõ ràng

1.2.2 Nguyên tắc dạy học theo định hướng tiếp cận hệ thống

1.2.2.1 Nguyên tắc mối quan hệ giữa toàn thể và bộ phận

Nguyên tắc này yêu cầu GV và HS cần coi một cơ thể là toàn thể hay là một hệ thống sống và mỗi chức năng sống ở cấp độ cơ thể là một thành phần của toàn thể đó Chẳng hạn, ở cấp độ cơ thể, mỗi chức năng là chuyển hóa vật chất và năng lượng, cảm ứng, sinh trưởng và phát triển, sinh sản là một thành phần của cơ thể Chúng có mối liên hệ với nhau và cùng cấu thành một hệ thống (toàn thể)

1.2.2.2 Nguyên tắc mối quan hệ giữa các bộ phận trong cùng toàn thể

Mỗi toàn thể được cấu thành từ nhiều bộ phận Các bộ phận này có mối quan hệ tác động qua lại với nhau và chi phối lẫn nhau Sự thay đổi một thành

tố sẽ dẫn đến sự thay đổi một thành tố khác, từ đó dẫn đến thay đổi thành tố thứ ba Bất cứ một tương tác nào trong hệ thống cũng vừa có tính nguyên nhân, vừa có tính điều khiển Rất nhiều tương tác có thể liên kết với nhau

thành chuỗi tương tác nguyên nhân - kết quả

Một hệ thống thường có nhiều chức năng, trong đó có ít nhất một chức năng chính và nhiều chức năng phụ Các thành tố tạo nên hệ thống cũng có những chức năng riêng thuộc hai nhóm cơ bản:

- Nhóm kiểm soát (gây biến đổi thành tố khác)

- Nhóm bị kiểm soát (bị các thành tố khác gây biến đổi)[10]

1.2.2.3 Nguyên tắc mối quan hệ giữa toàn thể và môi trường

Khi xét một toàn thể cần đặt nó trong mối quan hệ tương tác với môi trường Các toàn thể này tác động đến các toàn thể khác và tác động với môi trường qua đó làm bộc lộ tất cả các tính chất của hệ

1.2.3 Mối quan hệ giữa Sinh học và lí thuyết hệ thống

Tính hệ thống của sinh giới được trình bày lần đầu tiên trong tác phẩm

“Lí thuyết hệ thống sống của James Grier Miler Theo Miler, một “hệ thống

sống” phải chứa 20 hệ thống con quan trọng, từ các tế bào đơn giản đến các

SV, các quốc gia và xã hội Ông đã xây dựng một lí thuyết chung của hệ thống sống bằng cách tạp trung cụ thể vào các hệ thống không ngẫu nhiên tích lũy năng lượng vật chất trong không gian – thời gian, tổ chức thành các tương tác, hệ thống con hoặc các thành phần liên quan đến nhau Hơn 10 năm sau, ông lại bổ sung cho quan niệm ban đầu về sinh giới Ông cho rằng: Hệ thống sống được cấu tạo theo các cấp độ nhỏ đến lớn theo phương thức lồng nhau, tức là mỗi cấp độ cao hơn có các cấp độ thấp hơn Tám cấp độ lồng nhau bao gồm: tế bào, cơ quan, SV, nhóm, tổ chức, cộng đồng, xã hội và hệ thống siêu quốc gia.[8]

Về sau, những nghiên cứu về tính hệ thống của sinh giới càng được phát triển và hoàn thiện

Hiện nay, có nhiều quan điểm phân chia hệ thống sinh giới nhưng đều tuân theo những nguyên tắc nhất định

Hệ thống sống được tổ chức theo nguyên tắc thứ bậc gồm nhiều cấp TCS

từ nhỏ đến lớn TCS cấp dưới làm nền tảng để xây dựng nên TCS cấp trên Người ta chia hệ thống sống thành những cấp độ cơ bản bao gồm: phân tử-tế bào -> Cơ thể -> quần thể - loài -> quần xã -> hệ sinh thái – sinh quyển Đan xen giữa các cấp tổ chức cơ bản là những cấp tổ chức trung gian Các cấp tổ chức cơ bản tồn tại như một đơn vị sống, biểu hiện các đặc tính sống Các cấp

tổ chức trung gian không tồn tại độc lập mà phụ thuộc vào cấp tổ chức chính, các đặc trưng sống chỉ biểu hiện khi tồn tại trong tế bào

Một cấp tổ chức vừa được cấu thành từ cấp tổ chức thấp hơn vừa là thành phần cấu tạo nên tổ chức cấp cao hơn Ví dụ, cơ thể được cấu thành từ các tế bào nhưng đồng thời cũng là đơn vị cấu thành nên quần thể Cấp tổ chức cao hơn không những có các đặc điểm của các cấp tổ chức thấp hơn cấu thành mà còn có những đặc tính nổi trội mà cấp tổ chức thấp hơn không có Đặc tính này được hình thành do sự tương tác giữa các bộ phận cấu thành nên cấp tổ chức đó

Mỗi cấp TCS từ tế bào, cơ thể, quần thể, quần xã đến sinh quyển đều là các hệ thống mở và tự điều chỉnh Hệ thống mở có nghĩa là chúng luôn luôn

có sự tương tác với môi trường, cụ thể là luôn trao đổi vật chất, năng lượng và thông tin với môi trường Các hệ thống sống chỉ có thể tồn tại khi có sự liên

hệ thường xuyên với các hệ vô cơ và hữu cơ bao quanh nó Khả năng tự điều chỉnh của các cấp TCS là khả năng phản ứng lại các tác nhân bất lợi làm cho

tổ chức đó trở lại trạng thái cân bằng Bất kì hệ thống sống nào cũng có khả năng tự điều chỉnh để tạo ra trạng thái cân bằng tương đối trong môi trường xác định vào những thời điểm nhất định gọi là sự cân bằng động Các đặc trưng của một hệ thống sống được duy trì nhờ quá trình tự điều chỉnh về thành phần cấu trúc, về tốc độ trao đổi chất và năng lượng với môi trường trong quá trình phát triển và tiến hoá Ví dụ: Ở cơ thể động vật, cơ chế duy trì cân bằng nội môi có sự tham gia phối hợp của thể dịch và hệ thần kinh, hệ tuần hoàn; các cơ quan: gan, thận Nhờ đó, áp suất thẩm thấu, độ pH trong cơ thể luôn ổn định đảm bảo cho sự tồn tại và hoạt động chức năng của cơ thể Trong mỗi cấp TCS đều thể hiện mối liên quan mật thiết giữa cấu trúc và chức năng, giữa TCS với môi trường Thông qua mối quan hệ tương hỗ với môi trường phức tạp, đa dạng mà các hệ thống khác nhau biểu hiện những đặc điểm riêng biệt về cấu trúc, phương thức trao đổi chất và năng lượng, trao đổi thông tin trong quá trình phát triển và tiến hoá Các đặc trưng của hệ thống sống được chương trình hoá trong vật chất di truyền Nhờ đó nó được duy trì qua các thế hệ nhờ đặc tính sinh sản

Quán triệt quan điểm hệ thống trong nghiên cứu và dạy học Sinh học chính là sử dụng phương pháp tiếp cận cấu trúc - hệ thống

Tiếp cận là cách đến gần một đối tượng để nghiên cứu đối tượng theo cách như thế nào, là hệ phương pháp để nghiên cứu một đối tượng

Cấu trúc là những mối liên hệ bền vững bên trong của một sự vật, quy định đặc tính của sự vật đó Trong khái niệm cấu trúc cái toàn thể nổi lên so với bộ phận

Tiếp cận cấu trúc - hệ thống là việc nghiên cứu khách thể với tư cách là một hệ thống bằng một hệ thống phương pháp Hệ thống phương pháp này có bản chất là sự thống nhất giữa hai phương pháp phân tích cấu trúc và tổng hợp hệ thống một cách khoa học, phù hợp với quy luật tự nhiên

Phương pháp phân tích cấu trúc là thao tác tư duy đi từ cái toàn thể đến cái bộ phận thông qua xác định thành phần và cấu tạo của hệ thống Cách tiếp cận này giúp ta nghiên cứu sâu hơn, chi tiết hơn các thông số và đặc tính của

hệ thống

Phương pháp tổng hợp hệ thống là thao tác tư duy đi từ cái bộ phận đến cái toàn thể thông qua việc xác định cấu trúc và hệ thống Phương pháp này xem xét đối tượng trong hệ thống như một hệ toàn vẹn, thông qua giải quyết những mâu thuẫn bên trong, do sự tương tác hợp quy luật giữa các thành phần trong hệ thống từ đó tìm ra bản chất toàn vẹn của hệ thống

Phân tích cấu trúc và tổng hợp hệ thống luôn gắn liền với nhau đem lại cách nhận thức biện chứng về mối quan hệ giữa bộ phận và toàn thể Điều này

có nghĩa là trong một hệ thống các yếu tố luôn được xem xét trong một chỉnh thể thống nhất, thống nhất giữa các yếu tố trong hệ thống, thống nhất giữa các yếu tố của hệ thống với môi trường

Phân tích cấu trúc giúp ta đi sâu vào nghiên cứu các bộ phận của chỉnh thể còn tổng hợp hệ thống lại chỉ ra phương hướng cho sự phân tích tiếp theo, giống như người đi rừng nếu chỉ mải mê với từng cây trong rừng mà không chú ý tới việc xác định lại phương hướng thì bị lạc lối hoặc dù không lạc lối cũng sẽ khó bao quát hết được cả khu rừng

Cách TCHT không chỉ là tổng hợp và phân tích thuần tuý mà còn là phân tích sâu Nếu như phân tích thuần tuý (phân tích bộ phận) chỉ tập trung vào việc tách bạch từng phần của đối tượng được nghiên cứu thì TCHT tập trung vào cách đối tượng được nghiên cứu tương tác với các thành phần khác của hệ thống có chứa nó Phân tích thuần tuý bị hạn chế là thấy cây mà không thấy rừng, tổng hợp thuần tuý thì bị hạn chế là thấy rừng mà quên cây Chỉ có

tiếp cận cấu trúc - hệ thống mới khắc phục được những hạn chế của hai phương pháp trên đồng thời còn khắc phục được sự tương tác giữa cấu trúc và chức năng của hệ thống Vì muốn hiểu được chức năng phải hiểu được sự tương tác giữa các bộ phận cấu trúc, mặt khác qua sự tương tác bộ phận đó mỗi bộ phận cấu trúc sẽ bộc lộ chức năng của nó Sự tương tác giữa các bộ phận trong hệ thống sẽ tạo cho hệ thống những thuộc tính nổi trội vốn không

- Cấu trúc: Cấu trúc của hệ chính là tổ chức bên trong bao gồm các bộ phận và cách thức tương tác giữa chúng Sự tác động qua lại giữa các yếu tố cấu trúc đã sinh ra động lực tự thân vận động, phát triển của hệ thống Khi nói đến cấu trúc là nói đến các bộ phận có quan hệ với nhau tạo nên một hệ thống

toàn vẹn của một cấp độ TCS cao bao giờ cũng cao hơn so với mức toàn vẹn của một cấp độ TCS thấp hơn Sự tồn tại, phát triển của mỗi hệ thống được vận động điều hoà bởi sự phân huỷ và kiến tạo của các hệ cấu thành của cấp

độ thấp hơn

1.2.4 Ý nghĩa của dạy học Sinh học theo định hướng TCHT

Quán triệt quan điểm hệ thống trong nghiên cứu và dạy học Sinh học chính là sử dụng phương pháp tiếp cận cấu trúc - hệ thống

Tiếp cận (approach) là cách đến gần một đối tượng để nghiên cứu đối tượng theo cách như thế nào, là hệ phương pháp để nghiên cứu một đối tượng Cấu trúc là những mối liên hệ bền vững bên trong của một sự vật, quy định đặc tính của sự vật đó Trong khái niệm cấu trúc cái toàn thể nổi lên so với bộ phận

Tiếp cận cấu trúc - hệ thống là việc nghiên cứu khách thể với tư cách là một hệ thống bằng một hệ thống phương pháp Hệ thống phương pháp này có bản chất là sự thống nhất giữa hai phương pháp phân tích cấu trúc và tổng hợp hệ thống một cách khoa học, phù hợp với quy luật tự nhiên

Phương pháp phân tích cấu trúc là thao tác tư duy đi từ cái toàn thể đến cái bộ phận thông qua xác định thành phần và cấu tạo của hệ thống Cách tiếp cận này giúp ta nghiên cứu sâu hơn, chi tiết hơn các thông số và đặc tính của

hệ thống

Phương pháp tổng hợp hệ thống là thao tác tư duy đi từ cái bộ phận đến cái toàn thể thông qua việc xác định cấu trúc và hệ thống Phương pháp này xem xét đối tượng trong hệ thống như một hệ toàn vẹn, thông qua giải quyết những mâu thuẫn bên trong, do sự tương tác hợp quy luật giữa các thành phần trong hệ thống từ đó tìm ra bản chất toàn vẹn của hệ thống

Phân tích cấu trúc và tổng hợp hệ thống luôn gắn liền với nhau đem lại cách nhận thức biện chứng về mối quan hệ giữa bộ phận và toàn thể Điều này

có nghĩa là trong một hệ thống các yếu tố luôn được xem xét trong một chỉnh

thể thống nhất, thống nhất giữa các yếu tố trong hệ thống, thống nhất giữa các yếu tố của hệ thống với môi trường (hình 1.2).[8]

Hình 1.2 Mối quan hệ giữa hệ thống và môi trường

Phân tích cấu trúc giúp ta đi sâu vào nghiên cứu các bộ phận của chỉnh thể còn tổng hợp hệ thống lại chỉ ra phương hướng cho sự phân tích tiếp theo, giống như người đi rừng nếu chỉ mải mê với từng cây trong rừng mà không chú ý tới việc xác định lại phương hướng thì bị lạc lối hoặc dù không lạc lối cũng sẽ khó bao quát hết được cả khu rừng

Cách TCHT không chỉ là tổng hợp và phân tích thuần tuý mà còn là phân tích sâu Nếu như phân tích thuần tuý (phân tích bộ phận) chỉ tập trung vào việc tách bạch từng phần của đối tượng được nghiên cứu thì TCHT tập trung vào cách đối tượng được nghiên cứu tương tác với các thành phần khác của hệ thống có chứa nó Phân tích thuần tuý bị hạn chế là thấy cây mà không thấy rừng, tổng hợp thuần tuý thì bị hạn chế là thấy rừng mà quên cây Chỉ có tiếp cận cấu trúc - hệ thống mới khắc phục được những hạn chế của hai phương pháp trên đồng thời còn khắc phục được sự tương tác giữa cấu trúc và chức năng của hệ thống Vì muốn hiểu được chức năng phải hiểu được sự tương tác giữa các bộ phận cấu trúc, mặt khác qua sự tương tác bộ phận đó mỗi bộ phận cấu trúc sẽ bộc lộ chức năng của nó Sự tương tác giữa các bộ phận trong hệ thống sẽ tạo cho hệ thống những thuộc tính nổi trội vốn không

có ở các bộ phận riêng lẻ

Môi trường

Dạy học theo định hướng TCHT chính là coi đối tượng cần nghiên cứu

là một hệ thống toàn thể gồm nhiều thành phần Cụ thể trong chương trình Sinh học 11 chúng ta coi cơ thể là một toàn thể với các bộ phận và các đặc trưng: chuyển hóa vật chất và năng lượng, cảm ứng, sinh trưởng và phát triển, sinh sản Trong quá trình dạy, GV cần làm rõ mối quan hệ giữa cơ thể và môi trường, mối quan hệ giwuax các đặc trưng để tạo nên một toàn thể hoàn chỉnh Từ dó GV giúp học sinh tổng hợp, khái quát các chức năng sống cơ bản của cơ thể thành các nguyên lí, các quy luật chung của cấp độ cơ thể 1.3 Cơ sở thực tiễn

1.3.1 Thực trạng dạy học theo định hướng TCHT ở trường THPT

Để đánh giá thực trạng nhận thức và vận dụng TCHT trong dạy học Sinh học chúng tôi tiến hành điều tra với GV bằng hệ thống các câu hỏi trắc nghiệm và câu hỏi mở.(Phụ lục)

Kết quả điều tra được thể hiện ở bảng sau:

Bảng 1.2 Kết quả điều tra thực trạng dạy học theo định hướng TCHT ở

trường THPT

1

Theo thầy (cô) việc quán triệt TCHT trong dạy

học STH cấp cơ thể trong chương trình sinh học

Theo thầy (cô) hiểu, TCHT là:

A Đặt mọi sự vật, hiện tượng trong hệ thống ở

trạng thái không ngừng vận động nhưng theo

quy luật vốn có của nó

B Đưa sự vật, hiện tượng vào hệ thống để

8

7

20

17

Các thầy cô có hay vận dụng TCHT trong soạn

bài giảng không?

Khi vận dụng TCHT để soạn bài giảng, thầy

(cô) có gặp khó khăn không?

cơ thể Tỉ lệ GV xác định TCHT là phương pháp luận trong nghiên cứu các hệ thống sống cấp cơ thể khá cao, chiếm 86 % Tuy nhiên, tỉ lệ GV không nắm vững bản chất của TCHT trong dạy học các cấp TCS cấp cơ thể lại tương đối lớn, chiếm 80 % Qua trao đổi, chúng tôi nhận thấy có sự mâu thuẫn trên là do TCHT là một trong những quan điểm chỉ đạo trong việc viết SGK sinh học ở bậc THPT và đã được đề cập đến khá kĩ trong sách GV, các tài liệu tham khảo, các buổi tập huấn thay sách nên phần lớn GV đều nắm được quan điểm

đó Tuy nhiên, nội dung cụ thể về TCHT và logic vận dụng TCHT trong nghiên cứu các cấp TCS trong những tài liệu trên còn rất sơ sài cho nên phần lớn GV chưa hiểu được bản chất hoặc hiểu nhưng chưa chính xác

Mặc dù đa số GV đều nhận thức đúng vai trò của TCHT trong dạy học Sinh học nhưng hầu hết lại không nắm vững được bản chất của nó, 85% GV

có sử dụng dụng TCHT vào thiết kế bài soạn nhưng mức độ lại không thường xuyên, chỉ chiếm có 30%

Nguyên nhân

TCHT là một phương pháp dạy học mang lại hiệu quả cao trong dạy học nói chung và dạy học Sinh học nói riêng Một trong những quan điểm chỉ đạo xây dựng nội dung chương trình Sinh học ở trường THPT là quan điểm hệ thống Vì vậy, TCHT là phương pháp luận để nghiên cứu các hệ thống sống Tuy nhiên, trong SGK cũng như sách GV các dấu hiệu bản chất của hệ thống sống được đề cập rõ nét ở cấp độ cơ thể Đối với các hệ thống sống trên cơ thể, các dấu hiệu bản chất của hệ thống sống còn được ẩn dấu, chưa thể hiện thật tường minh ở SGK Chính vì GV chưa hiểu rõ logic vận dụng TCHT trong nghiên cứu các hệ thống sống nên rất khó khăn trong việc phát hiện ra những dấu hiệu bản chất của các hệ thống sống được thể hiện tiềm ẩn trong nội dung SGK Từ đó làm hạn chế cách dạy cũng như hướng dẫn cho HS cách học

Trong SGK, hệ thống các câu hỏi, bài tập để tổ chức các hoạt động học tập của HS về các hệ thống trên cơ thể còn rất ít Các câu hỏi chưa thật sự định hướng đầy đủ cho việc giải quyết trọng tâm của bài Bên cạnh đó, phần

ôn tập, củng cố câu hỏi, bài tập chỉ yêu cầu HS hệ thống hóa lại kiến thức đã trình bày ở SGK, chưa khái quát được các dấu hiệu bản chất của các hệ thống sống trên cơ thể

Đa phần GV chưa nắm vững bản chất của TCHT trong nghiên cứu các

hệ thống sống nên chưa thực sự định hướng HS phân tích, tổng hợp, khái quát hóa các dấu hiệu bản chất của các hệ thống sống cấp cơ thể

1.3.2 Thực trạng vận dụng tiếp cận hệ thống trong dạy học Sinh học cơ thể

Để đánh giá tình hình vận dụng TCHT trong dạy học Sinh học cơ thể chúng tôi tiến hành điều tra GV, kết quả như sau:

Bảng 1.3 Kết quả khảo sát dành cho GV về thực trạng vận dụng TCHT trong

dạy học sinh học cơ thể

5

Theo thầy cô, một trong những hướng tiếp cận xây

dựng SGK hiện nay là:

A Chia theo các phân môn trong sinh học bao gồm:

tế bào học, vi sinh vật học, sinh lý thực vật, sinh lý

động vật, di truyền học, tiến hóa và sinh thái

B Nghiên cứu thế giới sống từ cấp độ nhỏ đến cấp

độ lớn: cấp phân tử, cấp tế bào, cấp cơ thể, cấp trên

cơ thể

C Xem xét hệ thống sống như một hệ thống toàn

vẹn, được tổ chức theo nguyên tắc thứ bậc gồm các

Theo thầy cô việc vận dụng TCHT trong dạy học

Sinh học nói chung và sinh học cơ thể nói riêng có

thuận lợi không?

A Có

B Không

Theo thầy cô những thuận lợi đó là:

A Hiểu được mối quan hệ giữa các sự vật, hiện

tượng

B Xâu chuỗi được các sự vật, hiện tượng với nhau

C HS dễ dàng hiểu bài và thuộc bài hơn

7 Thầy cô có vận dụng TCHT vào dạy các khái niệm

về các hệ thống sống cấp độ cơ thể không?

10

9

Khi phân tích các đặc trưng sống để hình thành khái

niệm cảm ứng, sinh sản, sinh trưởng và phát triển

thầy cô có gặp khó khăn không?

- Đa số GV nhận thức được vai trò quan trọng của TCHT trong dạy học TCS cấp cơ thể nhưng sự hiểu biết lại rất sơ sài Phần lớn GV TCHT trong sinh học là sự tổ chức các cấp TCS theo nguyên tắc thứ bậc, TCS cấp dưới làm nền tảng để xây dựng nên TCS cấp trên Nhưng các dấu hiệu đặc trưng của một cấp TCS được thể hiện như thế nào thì chỉ một phần nhỏ GV nắm được

- Đa số GV nhận thức được những thuận lợi khi sử dụng TCHT trong dạy học sinh học cơ thể tuy nhiên tỉ lệ GV áp dụng TCHT vào bài soạn, bài dạy của mình lại chưa thật sự cao: chỉ có 35% GV thường xuyên vận dụng, 45% có sử dụng nhưng không thường xuyên, còn lại 20% chưa bao giờ vận dụng phương pháp này Cũng chính vì vậy mặc dù đa số GV hiểu được việc phân tích các đặc trưng sống là cần thiết khi giảng dạy về các hệ thống sống trên cơ thể (90%) nhưng vẫn có khá nhiều GV gặp khó khăn khi làm việc này (32,5%)

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Hệ thống là một tập hợp nhiều yếu tố có mối quan hệ tác động qua lại với nhau tạo thành một chỉnh thể gồm những đặc tính nổi trội mang tính đặc

trưng cho hệ thống Dạy học theo định hướng TCHT chính là coi đối tượng

cần nghiên cứu là một hệ thống toàn thể gồm nhiều thành phần Cụ thể trong chương trình Sinh học 11 chúng ta coi cơ thể là một toàn thể với các bộ phận

và các đặc trưng: chuyển hóa vật chất và năng lượng, cảm ứng, sinh trưởng và phát triển, sinh sản Trong quá trình dạy, GV cần làm rõ mối quan hệ giữa cơ thể và môi trường, mối quan hệ giữa các đặc trưng để tạo nên một toàn thể hoàn chỉnh Từ dó GV giúp học sinh tổng hợp, khái quát các chức năng sống

cơ bản của cơ thể thành các nguyên lí, các quy luật chung của cấp độ cơ thể Kết quả điều tra thực trạng cho thấy đa số GV đều nhận thức được tầm quan trọng của việc quán triệt TCHT trong dạy học Sinh học về TCS cấp cơ thể Tỉ lệ GV xác định TCHT là phương pháp luận trong nghiên cứu các hệ thống sống cấp cơ thể khá cao (86 %) Tuy nhiên, tỉ lệ GV không nắm vững bản chất của TCHT trong dạy học các cấp TCS cấp cơ thể lại tương đối lớn (80 %) Điều đó dẫn tới tỉ lệ GV áp dụng TCHT vào bài soạn, bài dạy của mình lại chưa thật sự cao trong đó 20% chưa bao giờ vận dụng phương pháp này Cũng chính vì vậy mặc dù đa số GV hiểu được việc phân tích các đặc trưng sống là cần thiết khi giảng dạy về các hệ thống sống trên cơ thể (90%) nhưng vẫn có khá nhiều GV gặp khó khăn khi làm việc này (32,5%)…

CHƯƠNG 2 DẠY HỌC THEO ĐỊNH HƯỚNG TIẾP CẬN HỆ THỐNG

CHƯƠNG IV SINH SẢN, SINH HỌC 11 - THPT

2.1 Phân tích cấu trúc, nội dung chương trình và SGK Sinh học 11

2.1.1 Cấu trúc chương trình Sinh học THPT

Chương trình sinh học THPT mới hiện hành được xây dựng trên quan điểm hệ thống Các kiến thức sinh học được trình bày theo các cấp độ TSC từ nhỏ đến lớn: Tế bào  Cơ thể  Quần thể  Quần xã – Hệ sinh thái  Sinh quyển

Chương trình sinh học THPT được cấu trúc gồm 7 phần cơ bản, 2 bài đầu tiên giới thiệu chung về các cấp độ TCS, sau đó đi sâu vào từng cấp độ TCS từ tế bào đến cơ thể Các phần trong chương trình được sắp xếp như sau: Chương trình Sinh học 10 gồm 3 phần:

Phần I Giới thiệu chung về thế giới sống

Giới thiệu về các cấp độ tổ chức của sự sống và đặc điểm, bản chất chung của sinh giới Người học được nghiên cứu tổng thể về các đặc điểm chung của thế giới sống

Phần II Sinh học tế bào

Giới thiệu các đặc điểm đặc trưng cơ bản của sự sống ở cấp độ tế bào Thành phần hóa học của tế bào, cấu tạo tế bào, các quá trình trao đổi chất và năng lượng trong tế bào và sự phân chia của tế bào

Phần III Sinh học vi sinh vật

Giới thiệu các đặc tính của vi sinh vật: chuyển hóa vật chất và năng lượng, sinh trưởng, sinh sản và cảm ứng nhằm giúp HS nhận thấy vi sinh vật

có cấu tạo đơn bào nhưng có dấu hiệu của một tổ chức sống cấp độ cơ thể

Chương trình Sinh học 11 gồm 1 phần:

Phần IV Sinh học cơ thể

Giới thiệu về sinh học cơ thể thực vật và động vật thông qua các đặc tính: chuyển hóa vật chất và năng lượng, cảm ứng, sinh trưởng và phát triển, sinh sản

Chương trình Sinh học 12 gồm 3 phần

Phần V Di truyền học

Nội dung gồm những vấn đề về cơ sở vật chất, cơ chế di truyền ở cấp độ phân tử, tế bào

Phần VI Tiến hóa

Đề cập đến các học thuyết tiến hóa, nguyên nhân, cơ chế, kết quả của sự tiến hóa giới hữu cơ

Phần VII Sinh thái học

Gồm những nội dung về sinh thái học cá thể, sinh thái học quần thể, quần xã, hệ sinh thái và sinh quyển

Như vậy, việc xây dựng chương trình và SGK đã quán triệt các quan điểm tiến hoá và sinh thái cũng như vận dụng tiếp cận SHHT Nhiệm vụ quán triệt và vận dụng các quan điểm trên tiếp theo là của người GV trong giảng dạy Thông qua quá trình giảng dạy của GV để chuyển đến HS những tư tưởng đó, hình thành ở HS kiến thức, kĩ năng, thái độ đúng đắn Để làm được như vậy, bản thân người GV phải nắm vững vấn đề, trên cơ sở đó lựa chọn nội dung, phương pháp phù hợp với từng chương, từng bài trong quá trình dạy học để hình thành ở HS kiến thức, kĩ năng, thái độ cần thiết theo yêu cầu của mục tiêu đề ra

Tóm lại, cấu trúc nội dung chương trình sinh học THPT được xây dựng theo logic đi từ tổng hợp đến phân tích và cuối cùng lại tổng hợp ở mức độ cao hơn, giúp người học nhận thức thế giới sống biện chứng những vấn đề sau:

- Thế giới sống được tổ chức theo nguyên tắc thứ bậc lệ thuộc Mỗi cấp TCS là hệ cấu trúc - chức năng, là hệ mở luôn trao đổi vật chất và năng lượng,

có khả năng tự điều chỉnh để duy trì trạng thái cân bằng động, luôn vận động

và phát triển

- Toàn bộ sinh giới đa dạng nhưng thống nhất về những dấu hiệu chung

2.1.2 Nội dung chương trình và sách giáo khoa Sinh học 11

Nội dung chương trình SGK Sinh học 11 giới thiệu hệ thống sống ở cấp

độ cơ thể với các chức năng sống cơ ản: chuyển hóa vật chất và năng lượng, cảm ứng, sinh trưởng và phát triển, sinh sản

Bảng 2.1 Chuẩn kiến thức và kĩ năng của chương trình Sinh học cơ thể

- Trình bày được vai trò của trao đổi nước

ở thực vật: đảm bảo hình dạng nhất định của tế bào và tham gia vào các quá trình sinh lí của cây Thực vật phân bố trong tự nhiên lệ thuộc vào sự có mặt của nước

-Trình bày được cơ chế trao đổi nước ở thực vật gồm ba quá trình liên tiếp: hấp thụ nước, vận chuyển nước và thoát hơi nước;

ý nghĩa của thoát hơi nước đối với đời sống thực vật

- Nêu được cân bằng nước cần được duy trì bằng tưới tiêu hợp lí mới đảm bảo cho sinh trưởng của cây trồng

- Trình bày được trao đổi nước phụ thuộc vào điều kiện môi trường

+ Kĩ năng: Biết được cách xác định cường

độ thoát hơi nước

- Nêu được 3 con đường hấp thụ nguyên tố khoáng: qua không bào, qua tế bào chất, qua thành tế bào và gian bào

- Trình bày sự hấp thụ và vận chuyển nguyên tố khoáng phụ thuộc vào đặc điểm của hệ rễ, cấu trúc đất và điều kiện môi trường

- Trình bày vai trò của nitơ, sự đồng hóa nitơ khoáng và nitơ tự do trong khí quyển

- Giải thích được sự bón phân hợp lí tạo năng suất cao của cây trồng

+ Kĩ năng: biết được cách bố trí một số thí

nghiệm về phân bón

- Con đường

khoáng cũng giống như con đường

nước

- Ở rễ cây có nốt sần với

vi khuẩn Rhizobium

lạp mang hệ sắc tố quang hợp

- Trình bày được quá trình quang hợp ở thực vật C3 (thực vật ôn đới) bao gồm pha sáng và pha tối

- Trình bày được thực vật C4 sống ở khí haụa nhiệt đới, cấu trúc lá có tế bào bao bó mạch, có hiệu suất cao Nêu được thực vật CAM mang đặc điểm cây vùng sa mạc, có năng suất thấp

- Trình bày được quá trình quang hợp chịu ảnh hưởng của các điều kiện môi trường

- Giải thích được quá trình quang hợp quyết định năng suất cây trồng

- Phân biệt được năng suất sinh vật và năng suất kinh tế

- Trồng cây dùng nguồn ánh sáng nhân tạo (ánh sáng của các loại đèn) có thể đảm bảo cây trồng đạt năng suất cao

+ Kĩ năng: Biết đặt thí nghiệm phân tích

- Trình bày được ti thể (chứa các loại enzim) là cơ quan thực hiện quá trình hô hấp ở thực vật