Tài liệu Nghiên cứu phương pháp dạy học tiếp cân hệ thống trong chương trình sinh học lớp 9

PHẦN I: MỞ ĐẦU I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Việc thực hiện đổi mới chương trình giáo dục phổ thông theo Nghị quyết 40/2000/QH10 mà trọng tâm là đổi mới PPDH với yêu cầu “Phát huy tính tích cực, tự giác, chủ động, sáng tạo của học sinh; bồi dưỡng phương pháp tự học, khả năng làm việc theo nhóm; rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn...” đòi hỏi người giáo viên phải không ngừng nâng cao trình độ chuyên môn nghiệp vụ để đáp ứng sự đổi mới. Tuy nhiên, còn một bộ phận giáo viên năng lực chuyên môn còn hạn chế, chưa phát huy được tính sáng tạo của học sinh để giải quyết các vấn đề tiếp thu được trong tài liệu sách giáo khoa và thực tiễn cuộc sống nhằm nâng cao chất lượng dạy và học. Giáo viên vẫn quen dạy theo phương pháp phân tích cấu trúc chứ chưa chú trọng đến phương pháp tổng hợp hệ thống dẫn đến tình trạng phần lớn học sinh thấy được “cây” mà không thấy “rừng”, học sinh được học “Tế bào học” chứ không phải là “Sinh học tế bào ”…, chỉ thấy được trạng thái tĩnh mà không thấy được trạng thái động của hệ sống. Quan điểm hệ thống đã được quán triệt trong xây dựng chương trình và sách giáo khoa trung học cơ sở từ năm 2002. Tuy nhiên, nhiều giáo viên còn lúng túng trong vấn đề nhận thức logic của các hệ thống sống từ cấp độ Tế bào  Cơ thể  Quần thể – loài  Quần xã  Hệ sinh thái - sinh quyển. Một bộ phận giáo viên chưa thấm nhuần quan điểm hệ thống trong dạy học, chưa thấy rõ tính hệ thống và đặc điểm chung của các hệ thống sống trong chương trình sinh học THCS từ lớp 6  9. Đặc biệt, phần sinh học lớp 9 theo chương trình mới có nhiều đổi mới cả về cấu trúc chương trình và nội dung kiến thức. Vì vậy nhiều giáo viên còn lúng túng trong việc thiết kế bài giảng và tổ chức hoạt động học tập ở học sinh. Việc thiết kế và dạy học theo quan điểm hệ thống sẽ giúp giáo viên khắc phục được các nhược điểm nêu trên, giúp học sinh rèn luyện và phát triển tư duy hệ thống. Tuy nhiên, việc định hướng, thiết kế và dạy học phần di truyền Tiếp cận hệ thống trong dạy môn Sinh học lớp 9 1 học và sinh thái học thuộc chương trình sinh học lớp 9 theo quan điểm hệ thống chưa được giáo viên chú trọng và chưa được tác giả nào nghiên cứu. Vì vậy chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu phương pháp dạy học tiếp cân hệ thống trong chương trình sinh học lớp 9” II. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Đánh giá thực trạng về nhận thức và thực hành của giáo viên THCS về tiếp cận hệ thống trong dạy học môn sinh học; Bồi dưỡng quan điểm hệ thống trong dạy học nói chung và trong môn sinh học nói riêng; Phân tích được tính hệ thống của chương trình sinh học THCS, chương trình sinh học lớp 9 để vận dụng vào thiết kế bài giảng và tổ chức hoạt động học tập cho học sinh nhằm nâng cao chất lượng dạy và học. III. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU 1. Điều tra thực trạng về nhận thức tính hệ thống của chương trình, vận dụng quan điểm hệ thống vào dạy học. 2. Hệ thống hoá cơ sở lý luận về hệ thống, quan điểm hệ thống, phân tích tính hệ thống của chương trình sinh học THCS, phần di truyền và sinh thái học thuộc chương trình sinh học lớp 9. 3. Thiết kế một số bài giảng mẫu phần di truyền học trong chương trình sinh học lớp 9 theo quan điểm hệ thống. 4. Thiết kế một số bài tập của phần di truyền học và sinh thái học theo quan điểm tiếp cận hệ thống. 5. Thực nghiệm sư phạm: Tổ chức dạy thực nghiệm tại 5 điểm trường, đánh giá hiệu quả của phương pháp. IV. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU - Đối tượng nghiên cứu: Lý thuyết hệ thống, quan điểm hệ thống, đặc điểm chung của các hệ thống sống, tính hệ thống của chương trình sinh học nói chung và của chương trình sinh học lớp 9 nói riêng. - Đối tượng thực nghiệm: 50 giáo viên dạy sinh học bậc THCS của 2 huyện Yên Dũng và Lạng Giang; 410 học sinh khối 9 các trường THCS TT Cao Thượng, THCS Đại Hóa huyện Tân Yên; THCS Hồng Giang , THCS Phong Minh, THCS Giáp Sơn huyện Lục Ngạn. Tiếp cận hệ thống trong dạy môn Sinh học lớp 9 2 V. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 5.1. Nghiên cứu lí thuyết về hệ thống, các giáo trình lí luận dạy học, sách giáo khoa và các tài liệu có liên quan đến đề tài. 5.2. Tiến hành điều tra và thực nghiệm sư phạm ở một số trường THCS thuộc các địa phương, các đối tượng khác nhau, cụ thể: - Điều tra hiểu biết của giáo viên về các hình thức kiểm tra, đánh giá chất lượng học sinh; các hoạt động được các thày cô thực hiện nhằm nâng cao kết quả học tập ở học sinh; sự hiểu hiểu biết về các phương pháp dạy học và tần suất sử dụng, đặc biệt là sự hiểu biết về quan điểm hệ thống và vận dụng quan điểm hệ thống trong dạy học sinh học bằng phiếu điều tra với các câu hỏi trắc nghiệm và các câu hỏi mở (xem phiếu điều tra phần phụ lục). Kết quả điều tra được thể hiện ở bảng sau: Bảng 1.1. Các phương pháp dạy học và mức độ áp dụng của GV Hình thức Tổng số GV Tấn suất sử dụng Không Đôi khi Luôn luôn Tỉ lệ % Thuyết trình Dạy học nêu vấn đề Làm việc nhóm PP tiếp cận hệ thống Phương pháp vấn đáp Xemina Dự án Tự học Dã ngoại Bảng 1.2. Nhận biết và vận dụng quan điểm hệ thống của GV Tổng số GV được điều tra Quan điểm hệ thống Nắm rõ Không nắm rõ Không biết Vận dụng quan điểm hệ thống trong dạy học Thường Không thường Không xuyên xuyên vận dụng - Điều tra chất lượng học tập của học sinh: tiến hành điều tra khả năng lĩnh hội kiến thức của học sinh lớp 9 trước khi tiến hành thực nghiệm. Bài kiểm Tiếp cận hệ thống trong dạy môn Sinh học lớp 9 3 tra được soạn theo hướng đổi mới KTĐG hiện nay. Kết quả điều tra được thể hiện ở bảng sau: Bảng 1.3. Kết quả điểm của bài kiểm tra học sinh trước thực nghiệm Loại bài kiểm tra Số lượng học sinh tham gia < 3,5 Số học sinh đạt điểm (%) ≥ 3,5 - <5 ≥5 - <6,5 ≥ 6,5 - <8 ≥8 15 phút 45 phút - Xử lí số liệu bằng phương pháp thống kê toán học, phân tích số liệu để đánh giá các kết quả thu được nhằm: + Đánh giá mức độ cần thiết của việc xây dựng đề tài. + Kiểm tra, đánh giá hiệu quả của việc vận dụng quan điểm hệ thống vào dạy phần di truyền học, sinh thái học thuộc chương trình sinh học lớp 9. 5.3. Viết tài liệu theo các chuyên đề nghiên cứu, thiết kế các giao án mẫu cho từng chuyên đề. 5.4. Tổ chức tập huấn cho các giáo viên tại các điểm làm thực nghiệm; đưa tài liệu vào trong nghiên cứu và giảng dạy ở học kỳ I năm học 2012-2013. 5.5. Tổ chức Hội thảo, đánh giá kết quả của đề tài. VI. NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI - Xác định được thực trạng nhận thức quan điểm hệ thống của GV, khả năng vận dụng quan điểm hệ thống trong dạy học sinh học. - Đề xuất được cơ sở lý luận và ứng dụng thực tiễn của việc phân tích nội dung sinh học trong chương trình sinh học lớp 9, THCS. - Xây dựng tài liệu tham khảo, bồi dưỡng cho giáo viên và học sinh THCS trong chương trình sinh học lớp 9, thi học sinh giỏi các cấp và thi tuyển sinh vào khối các trường chuyên THPT. - Đánh giá hiệu quả của việc dạy học theo phương pháp tiếp cận hệ thống với phương pháp dạy học truyền thống. Tiếp cận hệ thống trong dạy môn Sinh học lớp 9 4 PHẦN II: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Chương I CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI I. CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 1.1. Lí thuyết hệ thống Lý thuyết hệ thống được đề xướng năm 1940 bởi nhà sinh vật học Ludwig Von Bertalanffy (tên gọi: Lý thuyết chung của các hệ thống - General Systems Theory). Từ lĩnh vực sinh học các nguyên tắc của lý thuyết này được chuyển sang việc giải quyết những vấn đề kỹ thuật và quản lý. Lý thuyết hệ thống là một lý thuyết thuộc dạng những quan điểm khoa học chung mang tính hình thức và phổ quát, đã thúc đẩy mong muốn của cộng đồng khoa học muốn tiến tới phổ quát hoá các công cụ nhận thức khoa học. Một trong những nhiệm vụ chính của tiếp cận này là làm rõ và phân tích các quy luật, các khái niệm chung của hệ thống đối với các lĩnh vực khác nhau của hiện thực. Do vậy cách tiếp cận hệ thống mang tính chất liên ngành, nó tạo ra cơ hội đem những quy luật và những khái niệm từ một lĩnh vực nhận thức này sang một lĩnh vực khác. Lý thuyết hệ thống nghiên cứu và giải quyết các vấn đề theo quan điểm toàn thể. Quan điểm toàn thể là quan điểm nghiên cứu của lý thuyết hệ thống bao gồm 4 điểm sau: - Khi nghiên cứu các sự vật và hiện tượng phải tôn trọng mối quan hệ biện chứng giữa vật chất và tinh thần: vật chất có trước tinh thần, tinh thần tác động trở lại vật chất - Các sự vật, hiện tượng luôn tồn tại trong mối liên hệ qua lại với nhau, luôn có sự tác động qua lại và chi phối lẫn nhau. Sự tác động giữa các sự vật bao giờ cũng mang tính đối ngẫu, tính nhân quả. - Các sự vật luôn vận động, không ngừng biến đổi cũng như môi trường xung quanh nó. Tiếp cận hệ thống trong dạy môn Sinh học lớp 9 5 - Động lực chủ yếu quyết định sự phát triển của các hệ thống nằm bên trong hệ thống, do phần điều khiển của sự vật quyết định. Để vận dụng một cách có hiệu quả “lý thuyết hệ thống” trong các lĩnh vực hoạt động của cuộc sống, cần hiểu rõ khái niệm hệ thống và những khái niệm, vấn đề liên quan để từ đó có những cách tiếp cận hợp lý. Tuy nhiên trong giới hạn của đề tài chúng tôi chỉ giới thiệu một số khái niệm cơ bản nhất liên quan đến đề tài nghiên cứu. 1.1.1. Hệ thống “Hệ thống” là khái niệm cơ bản nhất của lý thuyết hệ thống, nó được hình thành và phát triển trong suốt tiến trình phát triển của lịch sử triết học. Hiện nay có nhiều cách định nghĩa khác nhau về khái niệm hệ thống. Theo L.V. Bertalanffy, hệ thống là một tổng thể, duy trì sự tồn tại bằng sự tương tác giữa các tổ phần tạo nên nó [2]. Theo Miller: Hệ thống là tập hợp các yếu tố cùng với những mối quan hệ tương tác giữa chúng với nhau [6]. Theo Hoàng Tụy, hệ thống tức là một tổng thể gồm nhiều yếu tố (bộ phận) quan hệ và tương tác với nhau và với môi trường xung quanh một cách phức tạp [8]. Theo Đào Thế Tuấn, hệ thống là các tập hợp có trật tự bên trong (hay bên ngoài) của các yếu tố có liên hệ với nhau (hay tác động lẫn nhau) [7]. Theo Trần Đình Long, hệ thống là một tập hợp có tổ chức các phần tử với những mối liên hệ về cấu trúc và chức năng xác định nhằm thực hiện những mục tiêu cho trước [3]. Theo từ điển tiếng Việt, hệ thống là tập hợp nhiều yếu tố, đơn vị cùng loại hoặc cùng chức năng, có quan hệ hoặc liên hệ với nhau chặt chẽ, làm thành một thể thống nhất [4]. Theo quan điểm triết học, hệ thống được hiểu là một tổ hợp các yếu tố cấu trúc liên quan chặt chẽ với nhau trong một chỉnh thể. Trong đó mối quan hệ qua lại giữa các yếu tố cấu trúc đã làm cho đối tượng trở thành một chỉnh thể Tiếp cận hệ thống trong dạy môn Sinh học lớp 9 6 trọn vẹn; và đến lượt mình, khi nằm trong mối quan hệ qua lại đó, các yếu tố cấu trúc tạo nên những thuộc tính mới (các thuộc tính này không có khi các yếu tố cấu trúc đứng riêng lẻ). Tác động biện chứng giữa các yếu tố cấu trúc tạo động lực cho sự vận động và phát triển của hệ thống [1], [5]. Trên thực tế mọi sự vật - hiện tượng đều tồn tại trong những hệ thống nhất định, có nghĩa là các hệ thống tồn tại một cách khách quan. Tuy nhiên, việc định nghĩa khái niệm hệ thống lại mang tính chủ quan tuỳ theo từng cách tiếp cận, điều đó giải thích tại sao có nhiều cách định nghĩa khác nhau về hệ thống. Như vậy có thể định nghĩa một cách khái quát như sau: Hệ thống là tập hợp các phần tử có mối quan hệ (hoặc liên hệ) với nhau, tương tác với nhau và với môi trường theo những quy luật nhất định để trở thành một chỉnh thể, làm xuất hiện những thuộc tính mới của hệ thống (những thuộc tính này không thể có ở từng yếu tố riêng lẻ), đảm bảo thực hiện những chức năng nhất định. 1.1.2. Những tính chất cơ bản của hệ thống - Tính ổn định tương đối: Cơ cấu của hệ thống có tính ổn định tương đối trong một thời điểm xác định. Trong một phạm vi nhất định, tính ổn định này sẽ tạo ra một trật tự bên trong của các phần tử, điều đó làm cho cơ cấu được coi như một tổ chức, một trật tự của các phần tử - một chỉnh thể thống nhất tạo ra “thế năng của hệ thống”. - Tính cân bằng động: Sự tác động của các phần tử tạo ra sự cân bằng của hệ thống. Nhưng cơ cấu của hệ thống luôn luôn biến đổi, tạo ra “động năng” của hệ thống, bắt đầu từ sự thay đổi của các quan hệ giữa các phần tử, các bộ phận, các phân hệ trong khuôn khổ của cơ cấu cũ; đến một mức độ nào đó sẽ làm cho cơ cấu thay đổi, nó chuyển sang một trạng thái khác về chất hoặc trở thành một cơ cấu khác. Sự kết hợp giữa tính ổn định tương đối và tính cân bằng động trong hệ thống đã đảm bảo cho hệ thống không ngừng vận động phát triển theo xu thế tối ưu hoá, hợp lý hoá các mối quan hệ trong một tổng thể chung. Tiếp cận hệ thống trong dạy môn Sinh học lớp 9 7 - Tính đa dạng: Một hệ thống thực tế có rất nhiều cơ cấu khác nhau, tuỳ theo từng dấu hiệu quan sát, đó là sự chồng chất cơ cấu của hệ thống. 1.2. Quan điểm hệ thống và tư duy hệ thống 1.2.1. Quan điểm hệ thống Trong tự nhiên vật chất hay các sự vật hiện tượng tự nhiên hay, xã hội bao giờ cũng nằm trong một hệ thống nhất định. Quan điểm hệ thống đặt mọi sự vật hiện tượng trong hệ thống ở trạng thái không ngừng vận động theo những quy luật vốn có của nó. Quan điểm hệ thống dựa trên một hệ thống các nguyên tắc. Sau đây là những nguyên tắc cơ bản nhất: - Mỗi hệ thống là một tập hợp các yếu tố, giữa chúng có sự liên hệ, tác động qua lại lẫn nhau và với môi trường bên ngoài, tạo nên tính chỉnh thể của hệ thống, đó là những thuộc tính tổng hợp, đặc trưng cho hệ thống, là phương thức tồn tại của hệ thống. - Trong mỗi hệ thống, cái toàn thể bao giờ cũng lớn hơn tổng số giản đơn những bộ phận cấu thành, nghĩa là cái toàn thể với tư cách là một hệ thống có những thuộc tính mới, chất lượng mới, chất lượng tổng hợp mà vốn không chứa đựng trong các bộ phận cấu thành. Thuộc tính mới gọi là tính toàn thể, thuộc tính hợp trội có chất lượng cao (emergence) không có ở các thành phần. Nó xuất hiện do tương tác của các thành phần chứ không phải là do hoạt động của các thành phần. - Trong sự tiến hóa, việc tham gia tương tác các thành phần góp phần tạo nên những tính chất hợp trội của hệ thống, mặt khác những tính chất hợp trội đó của hệ thống cũng làm tăng thêm phẩm chất của các thành phần. - 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. - Tính chỉnh thể của hệ thống được cụ thể hoá thông qua các mối liên hệ giữa các yếu tố cấu thành hệ thống và giữa hệ thống với môi trường. Có thể nói, Tiếp cận hệ thống trong dạy môn Sinh học lớp 9 8 đây chính là sự cụ thể hóa nguyên lý của phương pháp biện chứng duy vật về mối liên hệ phổ biến giữa các sự vật, hiện tượng trong thế giới hiện thực. - Nguồn gốc biến đổi của hệ thống nằm ở bản thân hệ thống, mà trước hết là ở sự thống nhất và đấu tranh của các mặt đối lập bên trong hệ thống. Chẳng hạn sự thống nhất có mâu thuẫn giữa hệ thống và yếu tố, giữa cái toàn thể và bộ phận, giữa cấu trúc và chức năng... - Quan điểm hệ thống quan tâm đến mối quan hệ giữa hoạt động và phát triển của hệ thống, tức là xem xét mối quan hệ giữa trạng thái ổn định bên trong và quá trình phát triển của nó. Quan điểm này không những xem xét sự vật ở một thời điểm nhất định với tất cả các mối liên hệ phức tạp của nó mà cũng xem xét sự vật trong quá trình vận động, phát triển theo thời gian của nó. Quan điểm hệ thống gắn liền với nguyên lý về mối liên hệ phổ biến và nguyên lý về sự phát triển trong triết học. - Tính đa chiều (multidimensionality) là một đặc điểm cốt yếu của tư duy hệ thống. Đa chiều là cách nhìn nhiều mặt, nhiều cấp độ, nhiều cách hiểu khác nhau về các đối tượng, hệ thống. Một lý thuyết về một loại hệ thống nào đó bao giờ cũng phản ánh một cách hiểu nhất định về từng mặt, từng cấp độ khi xem xét nó. Quan điểm đa chiều cũng là sự cố gắng phát hiện cái giống nhau trong những cái khác nhau và cái khác nhau trong những cái giống nhau. - Tìm cái giống nhau trong những cái khác nhau là khoa học hướng tới cái phổ biến, có tính quy luật. Tìm cái khác nhau trong những cái giống nhau là để hướng tới cái đặc biệt, cái mới ngoài quy luật. 1.2.2. Tư duy hệ thống Tư duy hệ thống là quan điểm nhìn nhận vấn đề một cách toàn diện, động, chú ý vào quan hệ hơn là sự việc, chú ý vào các quá trình hơn là vào hiện trạng, chú ý vào sự phức tạp của tổng thể hơn là vào sự phức tạp chi tiết. Do sự tiến hóa mà các hệ thống ngày càng trở nên phức tạp, với một lượng thông tin ngày càng lớn hơn làm cho các nhà phân tích bị cuốn vào chi tiết mà không phát hiện ra các mối quan hệ cơ bản và chủ chốt. Tư duy hệ thống Tiếp cận hệ thống trong dạy môn Sinh học lớp 9 9 phải làm sao để quy cái phức tạp thành cái đơn giản hơn nhưng cốt lõi hơn, đơn giản hóa những cái phức tạp. Đặc điểm chủ yếu của tư duy hệ thống là ở cách nhìn toàn thể và do cách nhìn toàn thể mà thấy được những thuộc tính hợp trội của hệ thống. Hợp trội là sản phẩm của tương tác, qua tương tác mà có cộng hưởng tạo nên những giá trị cao hơn tổng gộp đơn giản các giá trị thành phần. Để tạo nên những thuộc tính hợp trội có chất lượng cao của hệ thống, thì phải can thiệp vào quan hệ tương tác, chứ không phải vào hành động của các thành phần. Tính mở là thuộc tính cốt lõi của tư duy hệ thống. Các hệ thống trong tự nhiên là các hệ mở, nghĩa là có tương tác với môi trường. Để hiểu được một hệ thống đang phát triển, điều hết sức quan trọng là phải hiểu được các mối tương tác với môi trường trong trạng thái động và luôn nhớ rằng trong môi trường có những yếu tố ta điều khiển được, nhưng có rất nhiều yếu tố ta không điều khiển được. 1.3. Vận dụng quan điểm hệ thống trong dạy học sinh học 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. 1.3.1. Phương pháp tiếp cận cấu trúc - hệ thống Tiếp cận cấu trúc - hệ thống là phương pháp luận để nghiên cứu lí thuyết các cấp tổ chức sống trong giới hữu cơ. Phương pháp cấu trúc - hệ thống là sự thống nhất giữa hai phương pháp phân tích cấu trúc và tổng hợp hệ thống, hay nói đúng hơn là sự thống nhất hai mặt của một phương pháp. Phương pháp tiếp cận phân tích (phân tích cấu trúc): Cách tiếp cận chia tách hệ thống về cấu trúc hoặc chức năng để nghiên cứu sâu hơn, chi tiết hơn các thông số và đặc tính của hệ thống. Cách tiếp cận phân tích đó giúp người ta đi sâu nghiên cứu các thành phần ngày càng cơ bản hơn của vật chất, của sự sống, của kinh tế và xã hội... và những nghiên cứu phân tích như vậy đó cho ta nhiều hiểu biết sâu sắc về cấu trúc của các thành phần cơ bản đó trong nhiều loại đối tượng khác nhau. Tiếp cận hệ thống trong dạy môn Sinh học lớp 9 10 Phương pháp tiếp cận hệ thống (tổng hợp hệ thống): Xem xét đối tượng trong hệ thống như là một hệ toàn vẹn, phát triển động trong quá trình sinh thành thông qua giải quyết những mâu thuẫn bên trong, do những tương tác hợp quy luật giữa các thành tố của hệ. Vạch ra được bản chất toàn vẹn của hệ thống thông qua việc phát hiện được: Cấu trúc của hệ, quy luật tương tác giữa các thành phần của hệ, tính toàn vẹn (tích hợp) của hệ. Cách tiếp cận hệ thống về cơ bản khác với cách tiếp cận phân tích bộ phận. Phân tích bộ phận tập trung vào việc tách bạch từng phần của đối tượng được nghiên cứu (chỉnh thể). Ngược lại, tiếp cận hệ hệ thống tập trung vào cách đối tượng được nghiên cứu tương tác với các thành phần khác của hệ thống có chứa nó - hệ thống vốn là tập hợp các phần tử tương tác để tạo ra hành vi. Điều này có nghĩa là thay vì cô lập những phần ngày càng nhỏ hơn của hệ thống được nghiên cứu, thì tiếp cận hệ thống làm việc bằng cách mở rộng góc nhìn của nó có tính tới số lượng ngày càng lớn các tương tác xem như vấn đề để cần được nghiên cứu. Điều này đôi khi làm nảy sinh những kết luận khác biệt đáng để ý so với những kết luận do dạng phân tích thành phần đem lại, đặc biệt khi vấn đề được nghiên cứu là phức tạp động hay có nhiều phản hồi từ các nguồn khác, bên trong hay bên ngoài. Tiếp cận phân tích tạo điều kiện cho tổng hợp hệ thống vì nếu không đi sâu vào nghiên cứu các bộ phận của chỉnh thể thì sẽ khó lòng mô tả chính xác bức tranh toàn cảnh của chỉnh thể. Tiếp cận cấu trúc hệ thống là một phương pháp của triết học duy vật biện chứng, có thể vận dụng vào mọi lĩnh vực nhận thức và thực tiễn. Quan niệm cấu trúc hệ thống chính là phép suy rộng quan niệm biện chứng về mối quan hệ giữa bộ phận và toàn thể. Các khái niệm cấu trúc hệ thống ra đời là hệ qủa của phương pháp tổng hợp đi từ cái bộ phận đến cái toàn thể theo sơ đồ sau: Phân tích cấu trúc Toàn thể Bộ phận (hệ thống) (phần tử) Tổng hợp hệ thống Tiếp cận hệ thống trong dạy môn Sinh học lớp 9 11 Phương pháp cấu trúc hệ thống ra đời đã khắc phục sự tách biệt giữa cấu trúc và chức năng, vì muốn hiểu được chức năng phải hiểu được sự tương tác giữa các bộ phận cấu trúc, trong sự tương tác đó mỗi bộ phận cấu trúc sẽ tự bộc lộ chức năng của nó. 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. 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 vận động và phát triển. Như vậy, tiếp cận hệ thống là cách nhìn nhận thế giới qua cấu trúc hệ thống, thứ bậc và động lực của chúng; đó là một tiếp cận toàn diện và động. 1.3.2. Tiếp cận cấu trúc - hệ thống trong nghiên cứu sinh học Tính hệ thống của sinh giới Theo quan điểm hệ thống và dựa vào kết quả nghiên cứu của nhiều lĩnh vực khoa học có thể xác định tính hệ thống của sinh giới được thể hiện một cách khách quan như sau: - Mọi sự vật và hiện tượng trong vũ trụ đều tồn tại trong những hệ thống xác định (tự nhiên hoặc xã hội), trong đó có hệ thống sinh giới (hệ sống). - Hệ thống sinh giới tồn tại ở các cấp độ tổ chức từ nhỏ đến lớn, từ cấp độ tế bào đến hệ sinh thái - sinh quyển. Trong đó các bộ phận của hệ thống lớn có thể trở thành toàn thể của hệ thống ở cấp độ nhỏ hơn và ngược lại. - Sinh giới tồn tại nhiều cơ cấu hệ thống khác nhau (ví dụ: hệ thống thực vật, hệ thống động vật, các hệ thống chức năng của cơ thể…) và có hiện tượng chồng chất cơ cấu (ví dụ, nếu xét một cá thể sinh vật thì bản thân nó là một hệ thống của các cơ quan và hệ cơ quan, nhưng nó lại là bộ phận của một quần thể hoặc là bộ phận của một loài...). Việc phân chia các hệ thống khác nhau như vậy là do các cách tiếp cận khác nhau. Mỗi hệ sống có những thuộc tính cơ bản sau: - Hệ sống là những hệ mở, thường xuyên trao đổi vật chất, năng lượng và thông tin với môi trường. Tiếp cận hệ thống trong dạy môn Sinh học lớp 9 12 - Hệ sống luôn luôn vận động và phát triển trong mối quan hệ giữa các yếu tố trong hệ thống và giữa hệ thống với môi trường của nó. - Hệ sống luôn có xu hướng tự điều chỉnh để tạo ra trạng thái cân bằng tương đối trong một môi trường xác định vào những thời điểm nhất định. Trạng thái cân bằng đó là trạng thái cân bằng động, vì môi trường của các hệ sống thường xuyên biến đổi. * Lý thuyết về các cấp độ tổ chức sống Tiếp cận cấu trúc - hệ thống trong sinh học dẫn tới lý thuyết về các cấp độ tổ chức sự sống. Theo lý thuyết này, vật chất sống được tổ chức thành nhiều cấp, mỗi cấp là một hệ phức tạp, có những mối quan hệ tương tác trong nội bộ hệ và tương tác giữa các hệ ở cấp cao hơn và thấp hơn nó. Ở thế kỷ XVII, người ta mới chỉ nghiên cứu sinh vật ở cấp độ cơ thể. Sau này cùng với sự phát triển của các ngành khoa học, sinh vật được nghiên cứu ở cấp độ nhỏ hơn (dưới cơ thể) và nghiên cứu ở cấp độ lớn hơn (trên cơ thể). Các nhà khoa học đều thống nhất giới hữu cơ có ba cấp độ chính, đó là: hệ nhỏ, hệ trung và hệ lớn. Hệ lớn : Quần thể, loài, quần xã, sinh quyển CẤP ĐỘ TỔ CHỨC SỰ SỐNG Hệ trung : Mô, cơ quan, hệ cơ quan, cơ thể. Hệ nhỏ : Phân tử, tế bào Sau đó, các tác giả khi nghiên cứu sự sống đã chia thành các cấp độ tổ chức khác nhau. K.M.Zavatxki (1961) chia hệ sống thành 5 cấp độ: Cơ thể  quần thể  quần xã  khu hệ  sinh quyển. H.N.Lavorenco (1961), đề nghị ghép cấp thứ tư và cấp thứ 5 (khu hệ và sinh quyển) thành đệm sinh vật. E.P.Ođum chia hệ sống thành 6 cấp độ tổ chức: gen  tế bào  cơ quan  cơ thể  quần thể  hệ sinh thái. Quần xã được tác giả xem như là một thành phần của hệ sinh thái. A.V.Iablocov và A.G.Iusufov (1989) phân biệt 4 cấp độ: phân tử – di truyền  cá thể  quần thể  sinh địa quần lạc. Hiroyuki Kurata Tiếp cận hệ thống trong dạy môn Sinh học lớp 9 13 (1999) sắp xếp thành một số cấp độ như sau: Tế bào  mô  cơ quan  hệ cơ quan  cơ thể. Các tác giả cho rằng, việc phân chia thành các cấp độ tổ chức sống chỉ là để thuận lợi cho việc nghiên cứu. Vấn đề cơ bản là mỗi cấp độ tổ chức sống có cấu trúc cơ sở và hoạt động đặc trưng của nó. Ngày nay, người ta chia hệ sống thành 5 cấp độ tổ chức sống chính: Tế bào  cơ thể  quần thể - loài  quần xã  hệ sinh thái - sinh quyển. Dù ở cấp độ nào, hệ thống sống cũng có những đặc tính cơ bản sau đây: - Có tính tổ chức cao. - Có tính thống nhất điển hình. - Hệ mở, có khả năng tự điều chỉnh. - Thể hiện các đặc trưng cơ bản của hệ sống như: Trao đổi chất và năng lượng; sinh trưởng và phát triển; cảm ứng và vận động; sinh sản. 1.3.3. Tiếp cận cấu trúc hệ thống trong nghiên cứu xây dựng chương trình sinh học phổ thông ở nước ta hiện nay Chương trình và sách giáo khoa phổ thông ở Việt Nam hiện nay đã được biên soạn theo quan điểm tiếp cận cấu trúc hệ thống. * Chương trình sinh học trung học cơ sở: Từ năm 1999, chương trình sinh học ở trường phổ thông được nghiên cứu đổi mới, đến nay chương trình trung học cơ sở đã hoàn thiện và đi vào giai đoạn dạy học đại trà. Dựa trên quan điểm cấu trúc - hệ thống, cấu trúc chương trình và sách giáo khoa sinh học THCS từ lớp 6 đến lớp 8 về đại thể vẫn là nghiên cứu sinh vật theo từng nhóm: thực vật, động vật, giải phẫu sinh lý và vệ sinh. Ở lớp 9 phần sinh thái môi trường và di truyền học được đưa vào chương trình mang tính hệ thống đại cương. * Chương trình sinh học trung học phổ thông: Ở bậc trung học phổ thông, chương trình sinh học được xây dựng theo hệ thống kiến thức mang tính đại cương (hệ thống bổ dọc). Sinh giới được chia thành 5 cấp độ tổ chức từ thấp đến cao để nghiên cứu: Tế bào  cơ thể  quần thể – loài  quần xã  hệ sinh thái – sinh quyển. Tiếp cận hệ thống trong dạy môn Sinh học lớp 9 14 Lớp 10: Nghiên cứu chủ yếu về sinh học tế bào. Lớp 11: Nghiên cứu về sinh học cơ thể (động vật và thực vật). Lớp 12: Nghiên cứu về sinh học quần thể  quần xã  hệ sinh thái. Hầu hết cơ thể sinh vật đều được cấu tạo từ tế bào, tế bào là đơn vị cấu trúc và đơn vị chức năng của cơ thể sống. Do đó kiến thức tế bào được coi là kiến thức cơ sở và được nghiên cứu ngay ở phần đầu chương trình THPT (lớp 10), các cấp độ tiếp theo được nghiên cứu ở phần lớp 11 và 12. Cấu trúc chương trình như thế này giúp cho thấy được tính hệ thống và tiến hóa của sinh giới (từ nhỏ đến lớn, từ thấp đến cao), phù hợp với các mức độ nhận thức của học sinh. 1.3.4. Tiếp cận cấu trúc hệ thống trong dạy học sinh học Trong dạy học sinh học, quan điểm tiếp cận cấu trúc hệ thống được vận dụng trong những hoạt động cơ bản sau: 1.3.4.1. Tiếp cận cấu trúc hệ thống trong phân tích cấu trúc chương trình và nội dung sách giáo khoa Việc xây dựng chương trình và nội dung sách giáo khoa dựa trên quan điểm cấu trúc hệ thống, do đó cấu trúc chương trình và nội dung kiến thức trong từng phần, từng chương, từng bài đều mang tính hệ thống. Trong dạy học người GV cần phải biết phân tích cấu trúc của chương trình và nội dung của các phần kiến thức, của các chương, các bài…từ đó tìm ra mối liên hệ của nội dung kiến thức giữa các phần, các chương, các bài…GV phải có khả năng hệ thống hóa các phần nội dung của chương trình, của các chương…Trên cơ sở đó GV có thể hình dung được những cách thiết kế và trình bày bài giảng một cách khoa học giúp cho học sinh hiểu bài một cách dễ ràng. 1.3.4.2. Tiếp cận cấu trúc - hệ thống trong thiết kế bài giảng Sau khi phân tích cấu trúc nội dung và xác định thành phần kiến thức, GV có thể thiết kế bài giảng: sắp xếp nội dung kiến thức cần trình bày, xác định các bước lên lớp, các hoạt động chính của thầy và trò trong bài học. Đó là hệ thống các thao tác của thầy và trò nhằm giúp cho học sinh hiểu bài theo một logic hệ thống. Tiếp cận hệ thống trong dạy môn Sinh học lớp 9 15 Lý thuyết hệ thống ra đời đã có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau của đời sống xã hội. Tiếp cận cấu trúc - hệ thống là một phương pháp đã mang lại hiệu quả cao trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu khoa học, đặc biệt là khoa học sinh học nhằm tìm ra những quy luật bản chất của sự sống. Tiếp cận cấu trúc - hệ thống đã góp phần nâng cao hiệu quả dạy học các môn học ở trường phổ thông nói chung và trong dạy học sinh học nói riêng. II. CƠ SỞ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 2.1. Điều tra thực trạng khả năng nhận thức và vận dụng quan điểm hệ thống trong dạy học sinh học. 2.1.1. Cách tiến hành Chúng tôi đã tiến hành điều tra 50 giáo viên dạy môn sinh học ở các trường THCS thuộc 2 huyện: Lạng Giang và Yên Dũng về việc sử dụng các phương pháp dạy học cơ bản hiện nay, sự hiểu biết về quan điểm hệ thống và vận dụng quan điểm hệ thống trong dạy học sinh học bằng phiếu điều tra với các câu hỏi trắc nghiệm và các câu hỏi mở [phần phụ lục]. 2.1.2. Kết quả điều tra: Bảng 1.4. Các phương pháp dạy học và mức độ áp dụng của GV Hình thức Tần suất sử dụng Tổng số GV Không Đôi khi Luôn Tỉ lệ luôn Thuyết trình 50 12 6 36% Dạy học nêu vấn đề 50 22 8 60% Làm việc nhóm 50 23 12 50% PP tiếp cận hệ thống 50 9 9 36% Phương pháp vấn đáp 50 31 8 78% Xemina 50 0 0 0 0% Dự án 50 0 0 0 0% Tự học 50 10 5 30% Dã ngoại 50 0 0 0% 0 Tiếp cận hệ thống trong dạy môn Sinh học lớp 9 16 Qua số liệu thu được từ bảng 1.4 cho thấy: Cơ bản giáo viên đã biết phối hợp nhiều phương pháp trong dạy học, trong đó tỉ lệ giáo viên sử dụng các phương pháp phát huy tính tích cực của học sinh là khá cao (78% đối với phương pháp vấn đáp, 50% đối với hoạt động nhóm), tuy nhiên các phương pháp kích thích hoạt động tự nghiên cứu, khái quát vấn đề và tư duy hệ thống còn thấp (Xemina 0%, tự học 30%, PP tiếp cận hệ thống 36%). Điều này chứng tỏ vai trò của giáo viên vẫn là chủ yếu trong việc đưa ra nội dung kiến thức, học sinh vẫn còn thụ động, khả năng khái quát và giải quyết các vấn đề mang tính hệ thống chương trình còn hạn chế. Bảng 1.5. Kết quả điều tra hiểu biết của GV về quan điểm hệ thống và vận dụng quan điểm hệ thống trong dạy học sinh học. Tổng số Quan điểm hệ thống Vận dụng quan điểm hệ thống trong GV được điều tra dạy học Nắm rõ 50 18 Không Không Thường Không thường Không nắm rõ biết xuyên xuyên vận dụng 26 6 14 16 20 (12,0%) (28%) (32%) (40%) (36,0%) (52,0%) Từ số liệu của bảng 1.5. cho ta thấy tỉ lệ GV trả lời nắm rõ quan điểm hệ thống là thấp (36,0%), tỉ lệ GV không nắm rõ hoặc không biết về quan điểm hệ thống là rất cao (64,0%). Tỉ lệ GV vận dụng quan điểm hệ thống thường xuyên còn thấp (28%). Nguyên nhân chủ yếu là GV không được nghiên cứu trong khi học ở các trường chuyên nghiệp, ít được tập huấn trong quá trình bồi dưỡng GV. Trong khi tài liệu bồi dưỡng viết cho GV là không có. 100% GV đều cho rằng nên tập huấn quan điểm hệ thống cho GV. 2.2. Điều tra chất lượng lĩnh hội kiến thức của học sinh 2.1.1. Cách tiến hành Chúng tôi tiến hành điều tra khả năng lĩnh hội kiến thức của học sinh bằng các bài kiểm tra viết 45 phút. Kiểm tra 410 học sinh lớp 9 của 5 trường Tiếp cận hệ thống trong dạy môn Sinh học lớp 9 17 THCS, mỗi trường chúng tôi chọn 2 lớp có trình độ nhận thức tương đương (một lớp sau này làm đối chứng, một lớp lấy làm thực nghiệm), bài kiểm tra được chấm theo thang điểm 10. Nội dung kiểm tra gồm 5 câu hỏi tự luận, trong đó 2 câu hỏi nhận biết (tái hiện kiến thức trong phạm vi một bài), 3 câu hỏi thông hiểu và vận dụng (có nội dung khái quát của một chương và nhiều chương trong một phần học) 2.1.2. Kết quả điều tra Bảng 1.1. Tỉ lệ phân hóa điểm của các câu hỏi kiểm tra Loại bài Số lượng kiểm tra học sinh Số học sinh đạt điểm (%) Câu 1 Câu 2 Câu3 Câu 4 Câu 5 tham gia 15 phút 410 45,4 33, 3 12,0 5,6 3,7 45 phút 410 44,8 37,0 11,0 5,4 1,8 Qua phân tích các bài kiểm tra cho thấy: Đối với những câu hỏi đơn giản: Câu hỏi đòi hỏi ghi nhớ sự kiện, câu hỏi kiểm tra cấu trúc, chức năng riêng biệt của từng đơn vị kiến thức trong một bài (câu 1, câu 2) thì học sinh làm tốt, tỉ lệ đạt yêu cầu khá cao (78,7 đối với đề 15 phút; 81,8 đối với đề kiểm tra 45 phút). Đối với những câu hỏi mang tính tổng quát: Câu hỏi thể hiện mối quan hệ giữa các đơn vị kiến thức trong một bài, trong một chương và nhiều chương trong một phần học (về liên hệ giữa cấu trúc, chức năng), (câu 3, câu 4, câu 5) thì tỉ lệ học sinh làm đúng thường thấp (21,3% đối với bài 15 phút; 18,2% đối với bài 45 phút), mức độ khái quát các cao thì tỉ lệ học sinh làm đúng càng thấp (tỉ lệ trung bình của câu 3 là 11, 5%, của câu 4 là 5,5% và của câu 5 là 2,75%). Điều này chứng tỏ đa số học sinh vẫn chủ yếu là học thuộc, khả năng thông hiểu và vận dụng kiến thức còn hạn chế đặc biệt là những kiến thức liên thông, như vậy thì tư duy phân tích, tổng hợp và so sánh cũng còn hạn chế. Tiếp cận hệ thống trong dạy môn Sinh học lớp 9 18 2.3. Phân tích cấu trúc, nội dung chương trình sinh học lớp 9 2.3.1. Về cấu trúc chương trình Số tiết Nội dung Lí thuyết Bài tập Thực hành Ôn tập Kiểm tra 05 01 01 - - Chương II. Nhiễm sắc thể 06 - 01 - - Chương III. ADN và gen 05 - 01 - 01 Chương IV. Biến dị 05 01 02 - - 03 - - - - 05 01 02 01 01 04 - 02 - - 04 01 02 - 01 03 - 02 - - 03 01 01 03 01 43 05 14 04 04 Phần I. Di truyền và biến dị Chương I. Các thí nghiệm của Menđen Chương V. Di truyền học người Chương VI. Ứng dụng di truyền học Phần II. Sinh vật và môi trường Chương I. Sinh vật và môi trường Chương II. Hệ sinh thái Chương III. Con người, dân số và môi trường Chương IV. Bảo vệ môi trường Tổng cộng 2.3.2. Về nội dung Phần Chương Kiến thức và kỹ năng cần đạt - Hệ thống khái niệm: Khái niệm Di truyền học, phân biệt hiện tượng di truyền và biến dị; tính trạng, Di truyền học Chương I: Các thí nghiệm của cặp tính trạng tương phản, nhân tố di truyền, kiểu gen, kiểu hình…; - Phương pháp nghiên cứu di truyền của Men Đen; Đentrong dạy môn Sinh học lớp 9 Tiếp cậnMen hệ thống 19 - Nội dung các quy luật của Men Đen, bản chất của sự phân li và tổ hợp của các nhân tố di truyền trong các quy luật di truyền của Men Đen; - Ý nghĩa lý luận, ý nghĩa thực tiễn khi nghiên cứu quy lật di truyền của Men Đen; - Hình thành tư duy nghiên cứu khoa học; xác định được kiểu gen, kiểu hình, sơ đồ lai; biết các tính xác xuất xuất hiện tỉ lệ các KG, KH… - Các khái niệm: NST, bộ NST, cặp NST tương đồng, cặp alen tương ứng, cromatit…; - Phân biệt được đặc trưng của bộ NST với đặc trưng NST; NST thường NST giới tính…; - Cấu trúc của NST nhân sơ và nhân thực, chức năng của NST; các quá trình sinh học của NST (NP, GP, thụ tinh); sự vận động của NST và ý nghĩa của các kỳ phân bào…; - Các đặc điểm của vật chất di truyền ở cấp độ TB - Cơ chế xác định gới tính, các yếu tố ảnh hưởng Chương II: đến sự phân hóa giới tính, ý nghĩa lý luận và thực Nhiễm Sắc tiễn khi nghiên cứu di truyền giới tính; Thể - Các thí nghiệm của Moocgan, cơ sở tế bào học, ý nghĩa lý luận và thực tiễn của di truyền liên kết; - Phân biệt được di truyền độc lập và di truyền liên kết, xác định được KG, KH trong trường hợp di truyền liên kết; - Kỹ năng quan sát kính hiểm vi, phát hiện NST… - Cấu tạo hóa học và cấu trúc không gian của AND, Chương III AND và ARN, Pr; tính đặc thù, đặc trưng của các phân tử; các đặc điểm của vật chất di truyền ở cấp độ phân tử; Tiếp cận hệGen thống trong dạy môn Sinh học lớp 9 20